JP7148313B2

JP7148313B2 - リアクトル

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Inventors: 易央植草; 昭宏清水
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Description

本発明は、リアクトルに関する。

リアクトルは、ハイブリッド自動車、電気自動車や燃料電池車の駆動システム等をはじめ、種々の用途で使用されている。例えば、車載用の昇圧回路に用いられるリアクトルとして、環状コアの周囲を樹脂によるモールド成型等によって被覆し、その外周にコイルを巻回したものが知られている。

この種のリアクトルは、プレス成形により成形された圧粉磁心からなるコア及びコアに巻回されたコイルを有するリアクトル本体を、アルミニウムなどの金属製のケースに収容し、リアクトル本体とケースの間に充填材を注入し、充填材を固化させることで、充填材がリアクトル本体とケースの隙間を埋めている。つまり、リアクトル本体は、充填材に覆われている。リアクトル本体は、コイルに電流が流れることにより発熱する。このリアクトル本体に発生する熱は、充填材を介してケースへ伝達させることで、放熱させている。

特開２０１２－２０９３３３号公報

充填材を注入する際、充填材に気泡が混入することを防止するため、真空中で行う。真空状態としたことにより、プレス成形時に圧粉磁心に混入していた空気が膨張し、圧粉磁心から気泡が発生する。この気泡がリアクトルの内部に残ると熱抵抗となり、また、気泡が充填材に混入することでリアクトル本体に充填材を均一に充填できず、リアクトルの放熱性を妨げる要因となるおそれがあった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、コアから発生する気泡をリアクトルの外部に放出させ、放熱性の向上を図ることができるリアクトルを提供することにある。

本発明のリアクトルは、圧粉磁心からなるコアと、前記コアを埋設する樹脂部材と、前記樹脂部材の外周に巻回されたコイルと、を有するリアクトル本体と、底面と、前記底面から立ち上がる側壁とを有し、前記リアクトル本体を収容するケースと、充填材が固化してなり、前記ケースに前記リアクトル本体を固定する充填成形部と、を備え、前記樹脂部材は、前記ケースの前記底面と対向し、前記コアを露出させる底面開口部と、前記コイルの巻軸方向と直交し、前記側壁と対向し、前記コアを露出させる背面開口部と、を有し、前記背面開口部は、前記充填成形部に覆われず露出している露出部を有し、前記露出部の面積は、前記底面開口部の面積の１０％以上であり、プレス成形された前記コアは、金型が摺動することで形成される摺動面を有し、前記摺動面は、前記背面開口部から露出していること、を特徴とする。

本発明のリアクトルは、圧粉磁心からなるコアと、前記コアを埋設する樹脂部材と、前記樹脂部材の外周に巻回されたコイルと、を有するリアクトル本体と、底面と、前記底面から立ち上がる側壁とを有し、前記リアクトル本体を収容するケースと、充填材が固化してなり、前記ケースに前記リアクトル本体を固定する充填成形部と、を備え、前記樹脂部材は、前記ケースの前記底面と対向する前記コイルが巻回されていない位置に設けられ、前記コアを露出させる底面開口部と、前記コイルの巻軸方向と直交し、かつ、前記側壁と対向する位置に設けられ、前記コアを露出させる背面開口部と、を有し、前記背面開口部は、前記充填成形部に覆われず露出している露出部を有し、前記コアは、前記底面開口部から露出している面の縁に段差を有し、前記樹脂部材は、前記段差を埋め、前記底面開口部から露出している前記コアと面一になっていること、を特徴とする。

本発明のリアクトルは、圧粉磁心からなるコアと、前記コアを埋設する樹脂部材と、前記樹脂部材の外周に巻回されたコイルと、を有するリアクトル本体と、底面と、前記底面から立ち上がる側壁とを有し、前記リアクトル本体を収容するケースと、充填材が固化してなり、前記ケースに前記リアクトル本体を固定する充填成形部と、を備え、前記樹脂部材は、前記ケースの前記底面と対向する前記コイルが巻回されていない位置に設けられ、前記コアを露出させる底面開口部と、前記コイルの巻軸方向と直交し、かつ、前記側壁と対向する位置に設けられ、前記コアを露出させる背面開口部と、を有し、前記背面開口部は、前記充填成形部に覆われず露出している露出部を有し、前記コアは、前記コイルの巻軸方向に延びた一対の脚部を有する環状コアであり、前記底面開口部は、前記一対の脚部間を含む範囲に亘って延在する第１の縁を有し、前記樹脂部材は、前記底面開口部の前記第１の縁から張り出し、前記底面開口部から露出しているコアと接している張出部を有すること、を特徴とする。

プレス成形された前記コアは、金型が摺動することで形成される摺動面を有し、前記摺動面は、前記背面開口部から露出するようにしてもよい。

前記露出部の面積は、前記底面開口部の面積の１０％以上にしてもよい。

前記樹脂部材は、前記一対の脚部をそれぞれ被覆する直線部、を更に有し、前記直線部は、前記コイルの巻軸方向と平行で、前記側壁と平行となる側面に前記コアを露出させる側面開口部を有するようにしてもよい。

本発明によれば、コアから発生する気泡をリアクトルの外部に放出させ、放熱性の向上を図ることができるリアクトルを得ることができる。

第１の実施形態に係るリアクトルの全体斜視図である。第１の実施形態に係るリアクトルの分解斜視図である。第１の実施形態に係るＵ字型コアの斜視図である。図１のＡ－Ａ断面図である。第１の実施形態に係るリアクトル本体の底面斜視図である。第１の実施形態に係るリアクトル本体を充填成形部が覆っている状態を示す側面図である。コアの内部における気泡の動きを示す模式図である。実施例における温度測定箇所を示すための図１のＢ－Ｂ断面図である。

（第１の実施形態）
本実施形態に係るリアクトルの構成について図面を参照しつつ説明する。図１は、第１の実施形態に係るリアクトルの全体構成を示す斜視図である。図２は、第１の実施形態に係るリアクトルの分解斜視図である。なお、本明細書において、コイルの巻軸方向が「Ｙ軸方向」である。Ｙ軸方向と直交し、２つのコイル５１ａ、５１ｂが隣接する方向と平行な方向を「Ｘ軸方向」という。Ｘ軸方向及びＹ軸方向と直交する方向を「Ｚ軸方向」といい、このＺ軸方向がリアクトルの高さ方向である。図１のＺ軸方向の矢印が示す方向を「上」側、その逆方向を「下」側とする。「下」は「底」とも称する。これらの方向は、リアクトルの各構成の位置関係を示すための表現であり、リアクトルが設置対象に設置された際の位置関係及び方向を限定するものではない。

リアクトル１は、電気エネルギーを磁気エネルギーに変換して蓄積及び放出する電磁気部品であり、電圧の昇降圧等に使用される。本実施形態のリアクトル１は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車の駆動システム等で使用される大容量のリアクトルである。リアクトルは、これら自動車に搭載される昇圧回路の主要部品である。

図１及び図２に示すように、本実施形態のリアクトル１は、リアクトル本体２、ケース７及び充填成形部８を有する。リアクトル本体２は、コア３と樹脂部材４とコイル５と温度センサ６を有する。リアクトル本体２は、ケース７に収容される。充填材がケース７に注入されることで、リアクトル本体２はケース７に固定され、充填成形部８が形成される。

コア３は、コイル５の巻軸方向に延び、平行に配置された一対の直線部分と、この一対の直線部分を繋ぐ略Ｕ字型の連結部分を有する環状形状となっている。つまり、コア３は、一対の部分円の凸側を相反する方向に離間して対向させ、各部分円の両端をそれぞれ平行な直線で結んだ形状である概略角丸長方形の環状形状を有する。

コイル５が巻回される直線部分は、磁束が発生する脚部である。コイル５が巻回されていない連結部分は、脚部で発生した磁束を通過させるヨーク部である。このように、脚部で発生した磁束がヨーク部を通過することで、コア３には環状の閉じた磁気回路が形成される。

コア３は、脚部を構成する複数のＩ字型コア３３と、ヨーク部を構成する２つのＵ字型コア３１、３２と、複数のスペーサ３４と、を有する。スペーサ３４は、Ｉ字型コア３３の間、又はＵ字型コア３１、３２とＩ字型コア３３の間に配置される。Ｕ字型コア３１、３２及びＩ字型コア３３は、スペーサ３４を介して接着剤で接合され、これにより、コア３は環状コアとなる。

図３は、Ｕ字型コア３１、３２の斜視図である。Ｕ字型コア３１、３２は、圧粉磁心からなる。Ｕ字型コア３１、３２は、絶縁膜が被覆された磁性粉末を金型に充填し、プレスすることにより成形される。図３に示すように、Ｕ字型コア３１、３２は、Ｚ軸方向の両端面がプレスされるプレス面Ｐと金型が摺動することで形成される摺動面Ｓを有する。

図４は、図１のＡ－Ａ断面図である。具体的には、図４は、図１のＡ－Ａで示す破線を高さ方向と平行に切断し、巻軸方向（矢視方向）から見た断面図である。図４に示すように、Ｕ字型コア３１の底面開口部４４から露出している面（以下、コア３の底面とも称する。）は、縁に一段下がった段差３５のある形状となっている。この縁にある段差３５を樹脂部材４が埋めることで、コア３の底面と樹脂部材４が面一となる。なお、Ｕ字型コア３２の底面もＵ字型コア３１と同様の段差３５を有している。

スペーサ３４は、板状のギャップスペーサである。スペーサ３４は、コア間の所定幅の磁気的なギャップを与え、リアクトルのインダクタンス低下を防止する。スペーサ３４としては、非磁性体、セラミック、非金属、樹脂、炭素繊維、若しくはこれら２種以上の合成材又はギャップ紙を用いることができる。なお、スペーサ３４は必ずしも設ける必要はなく、Ｕ字型コア３１、３２及びＩ字型コア３３を直接接着剤で接続してもよいし、エアギャップを設けてもよい。

樹脂部材４は、コア３を埋設して、コア３とコイル５を絶縁する。樹脂部材４を構成する樹脂の種類としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ウレタン樹脂、ＢＭＣ（ＢｕｌｋＭｏｌｄｉｎｇＣｏｍｐｏｕｎｄ）、ＰＰＳ（ＰｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅＳｕｌｆｉｄｅ）、ＰＢＴ（ＰｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅＴｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）等が挙げられる。

樹脂部材４は、図２に示すように、２分割で構成されており、樹脂体４１と樹脂体４２とを有する。即ち、樹脂部材４は、樹脂体４１と、樹脂体４２を別々に成形する。樹脂体４１は、一対の直線部４１ａ、４１ｂと、これら直線部４１ａ、４１ｂを繋ぐ連結部４１ｃと、を有する。そして、樹脂体４１の直線部４１ａ、４１ｂと樹脂体４２の互いの端部を向かい合わせ、接合することで樹脂部材４が形成される。

樹脂体４１、４２は、Ｕ字型コア３１、３２がモールド成形法によって埋め込まれている。換言すれば、樹脂体４１、４２は、Ｕ字型コア３１、３２の被覆部であり、Ｕ字型コア３１の外周部分が、樹脂体４１、４２の内周と密着している。樹脂体４１、４２は、ケース７の底面７１が対向する端面は、図４に示すように、Ｕ字型コア３１と樹脂体４１が面一となっている。即ち、モールド成型時に、樹脂体４１となる樹脂が、Ｕ字型コア３１の段差３５となっている部分を埋めて、樹脂体４１は、Ｕ字型コア３１の底面と同一平面となっている。なお、樹脂体４２も樹脂体４１と同様にＵ字型コア３２の底面と面一となっている。

図５は、リアクトル本体の底面斜視図である。図５に示すように、樹脂体４１、４２は、ケース７の底面７１と対向する端面に概略台形形状の底面開口部４４を有する。この底面開口部４４からＵ字型コア３１、３２の底面が露出している。図５の斜線がＵ字型コア３１、３２である。この底面開口部４４から露出しているＵ字型コア３１、３２の端面（コアの底面）が、プレス面Ｐである。

底面開口部４４は、巻軸方向に延びたコア３の一対の脚部３５間を少なくとも含む範囲に延在する第１の縁４４１を有する。第１の縁４４１は、概略台形形状に開口している底面開口部４４の巻軸方向に直交し、コイル５と近接している位置に設けられている。換言すれば、第１の縁４４１は、コア３の一対の脚部３５のそれぞれの端部を結ぶ線上に設けられている。

また、樹脂体４１、４２は、張出部４５を有する。張出部４５は、第１の縁から張り出し、底面開口部４４から露出しているコア３と接している。張出部４５は、底面開口部４４から露出しているコア３と対向する面全体がこのコア３と接している。張出部４５は、概略台形形状に開口している底面開口部４４の底辺の長辺中央の位置に設けられている。つまり、張出部４５は、コア３の一対の脚部の間から張り出している。張出部４５は、細長い平板形状を有する。張出部４５の長辺がＸ軸方向と平行となるように設けられている。

張出部４５は、Ｕ字型コア３１、３２内にある気泡が底面開口部４４から逃げることを防止する。つまり、張出部４５は、Ｕ字型コア３１、３２の直線上に延びた一対の脚部３５間から気泡が逃げることを防止する。そのため、張出部４５は、Ｕ字型コア３１、３２と接している。張出部４５の長辺は、Ｕ字型コア３１、３２の直線上に延びた一対の脚部３５の間の長さと概略同一の長さを有する。

張出部４５は、樹脂体４１、４２をモールド成形する際に、一体に成形される。なお、張出部４５は、樹脂体４１、４２とは別体として成形し、Ｕ字型コア３１、３２をモールド成形によって埋め込んだ樹脂体４１、４２を成形した後、接着剤等により樹脂体４１、４２に接合してもよい。

樹脂体４２は、図２、図５に示すように、コイル５の巻軸方向と直交し、ケース７の側壁７２と対向する端面に２つの背面開口部４６を有する。この背面開口部４６はＵ字型コア３１、３２を露出させる。より具体的には、背面開口部４６は、Ｕ字型コア３１、３２の摺動面Ｓを露出させる。背面開口部４６の形状は、概略矩形状である。なお、樹脂体４１も樹脂体４２と同様に背面開口部４６を有している。

図６は、充填成形部８に覆われたリアクトル本体２を巻軸方向からみた側面図（ケース７は不図示）である。図６に示すように、背面開口部４６は、充填成形部８に覆われていない露出部４６１を有する。換言すれば、背面開口部４６は、充填成形部８に覆われている部分と覆われていない部分を有する。露出部４６１は、Ｕ字型コア３１、３２の摺動面Ｓを露出させる。つまり、Ｕ字型コア３１、３２は、樹脂部材４及び充填成形部８に覆われず露出している部分を有する。

この露出部４６１は、充填材を注入する際にコア３から発生する気泡の逃げ道となる。露出部４６１の面積は、底面開口部４６の面積の１０％以上であることが好ましい。露出部４６１の面積が、底面開口部４６の面積の１０％以上であると、気泡が良好にリアクトルの外部に放出できる。

樹脂体４１の直線部４１ａ、４１ｂは、側面開口部４７を有する。この側面開口部４７は、Ｙ軸方向と平行で、ケース７の側壁７２と平行となる直線部４１ａ、４１ｂの端面に設けられている。側面開口部４７は、コア３を露出させる。

コイル５は、エナメルなどで絶縁被覆した１本の導電性部材により構成される。本実施形態では、銅線によって構成された平角線のエッジワイズコイルである。もっとも、コイル５の線材や巻き方はこれに限らず、他の形態のものであってもよい。

コイル５は、左右の一対のコイル５１ａ、５１ｂを有し、この一対のコイル５１ａ、５１ｂは、巻軸方向が平行になるように配置される。コイル５１ａ、５１ｂの端部は、コイル５１ａ、５１ｂと同じ素材でなる連結線４１ｃによって連結されている。コイル５１ａ、５１ｂは、引出線５２ａ、５２ｂをそれぞれ有し、端子９と溶接等により接合され、外部機器と電気的に接続される。

温度センサ６は、リアクトル１の温度を検出する。温度センサ６としては、例えば、温度変化に対して電気抵抗が変化するサーミスタを用いることができるが、これに限定されない。温度センサ６は、リアクトル１の外部に設置された装置と電気的に接続され、リアクトル１の温度情報を外部機器に伝送することができる。

ケース７は、リアクトル本体２を収容する。ケース７は、上面が開口している箱型形状を有する。つまり、ケースは、概略矩形状の底面７１と、底面７１の４辺の縁から高さ方向に立ち上がった側壁７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄを有し、上面が開口している。この開口からリアクトル本体２がケース７の収容スペースに挿入される。収容スペースは、底面７１と側壁７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄによって囲われたスペースである。

ケース７の収容スペースは、リアクトル本体２より若干大きい。換言すれば、ケース７の側壁７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄは、リアクトル本体２の周囲を覆うように、リアクトル本体２より一回り大きい。そのため、ケース７の側壁７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄとリアクトル本体２との間には隙間が形成される。ケース７のＺ軸方向の高さ、即ち側壁７２の高さは、リアクトル本体２のＺ軸方向の高さより低い。なお、側壁７２の高さはリアクトル本体２の高さと同じ高さでもよいし、高くしてもよい。

充填成形部８は、リアクトル本体２とケース７の隙間に充填材が充填され、固化してなる部材である。つまり、充填成形部８は、リアクトル本体２とケース７の隙間に形成される。充填成形部８は、リアクトル本体２をケース７に固定する。充填材としては、リアクトル１の放熱性能の確保及びリアクトル本体２からケース７への振動伝搬の軽減のため、比較的柔らかく熱伝導性の高い樹脂が適している。具体的には、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。

充填成形部８は、背面開口部４６を全て覆っていない。換言すれば、背面開口部４６は、充填成形部８から露出する露出部４６１を有する。

（組立作業）
本実施形態のリアクトル１の組立作業について説明する。上記のとおり、樹脂によるモールド成型によって、Ｕ字型コア３１が埋め込まれた樹脂部材４１及びＵ字型コア３２と端子９が埋め込まれた樹脂部材４２が形成されている。樹脂部材４１の直線部４１ａ、４１ｂの内部にＩ字型コア３３及びスペーサ３４を挿入し、Ｕ字型コア３１、３２、Ｉ字型コア３３及びスペーサ３４を接着剤等で接合する。

直線部４１ａ、４１ｂの外部にはコイル５１ａ、５１ｂを装着し、２分割されていた樹脂部材４１、４２の端部を向き合わせて接合することでリアクトル本体２が構成される。その後、リアクトル本体２をケース７に収容する。収容後、注入口７３から充填材を注入する。注入された充填材は固化し、充填成形部８が形成され、リアクトル１を得る。

（作用）
圧粉磁心からなるコア３は、プレス成形時にコア３の内部に空気が混入する。一方、充填材を注入する際、充填材に気泡が混入することを防止するため真空中で行う必要がある。このとき、真空にしたことにより、コア３に含まれていた空気が膨張し、気泡が発生する。放熱性を確保するため、発生した気泡をリアクトル１の外部へ放出する必要がある。

図７は、コアの内部における気泡Ｘの動きを示す模式図である。本実施形態では、樹脂体４１、４２は、底面開口部４４及び背面開口部４６を有している。この開口部４４、４６から気泡Ｘをリアクトル１の外部に逃がすことができる。特に、背面開口部４６は、樹脂部材４及び充填成形部８に覆われていない露出部４６１を有する。露出部４６１以外の開口部４４、４６は、充填成形部８をなす充填材に覆われてしまう。充填材は、粘性を有するため、気泡Ｘが空気より逃げにくく、また、充填材に気泡Ｘが混入するとリアクトル本体２に充填材を均一に充填できないおそれもある。本実施形態では、充填材に覆われない露出部４６１を有するので、露出部４６１から気泡Ｘをリアクトル１の外部に放出させやすい。気泡は、外部に出やすい方向に向かうので、図７に示すように、露出部４６１に向かう気泡Ｘの数が増える。よって、露出部４６１からより多くの気泡Ｘをリアクトル外部に放出することができる。

背面開口部４６及び露出部４６１から露出しているのは、Ｕ字型コア３１、３２の摺動面Ｓである。一方、底面開口部４４から露出しているのは、Ｕ字型コア３１、３２のプレス面Ｐである。プレス成形した際、Ｕ字型コア３１、３２の内部に含まれる空気は、摺動面Ｓに集まる。具体的には、プレスされることで、コア３のプレス面Ｐには大きな圧力が加えられるため、Ｕ字型コア３１、３２の内部に含まれる空気は、プレス面Ｐから離れる方向に向かう。そして、離れる方向に向かった空気は、Ｕ字型コア３１、３２の外部に出ようと摺動面Ｓの方向に向かう。このように、Ｕ字型コア３１、３２のプレス成形時に外部に出ることができなかった空気が摺動面Ｓ付近に集まる。

また、プレス面Ｐには、摺動面Ｓより大きい圧力が加えられるため、プレス面Ｐは、摺動面Ｓと比べて隙間が少なく密に成形されている。一方、摺動面Ｓは、金型を摺動させるので表面にはプレス面Ｐと比べて凹凸があり、コア３の内部にある気泡Ｘが外部に出やすい。つまり、気泡Ｘは、プレス面Ｐより摺動面Ｓの方が気泡Ｘを放出させやすい。よって、コア３の摺動面Ｓを露出している背面開口部４６、特に、背面開口部４６が有する露出部４６１からより多くの気泡Ｘをリアクトル外部に放出させることができる。

本実施形態では、底面開口部４４から露出しているプレス面ＰであるＵ字型コア３１、３２の縁は段差３５を有し、樹脂部材４は、この段差３５を埋めるようにＵ字型コア３１、３２を覆っている。気泡Ｘは、コア３の縁から放出しやすい。そこで、Ｕ字型コア３１、３２の底面の段差３５を樹脂部材４が覆うことで、この樹脂部材４が気泡Ｘ２の放出経路を塞ぐシールドの働きをする。

具体的には、図７に示すように、この段差３５を埋めている樹脂部材４は、気泡Ｘ２が底面開口部４４から放出されることを阻止し、気泡Ｘ２を露出部４６１へ向かわせる。換言すれば、底面開口部４４から出ていく気泡Ｘ２の数を減少させることで、露出部４６１へ向かう気泡Ｘを増やす。よって、露出部４６１からリアクトル１の外部へ放出できる気泡Ｘの数を増やすことができる。

特に、露出部４６１の面積を底面開口部４４の面積の１０％以上とすると、露出部４６１から放出される気泡Ｘが顕著に現れる。これは、露出部４６１の面積を底面開口部４４の面積の１０％以上とすることで、露出部４６１の面積が増え、露出部４６１から放出できる気泡Ｘの量も増えるので、露出部４６１に向かう気泡Ｘの量が増えるものと推測される。

また、底面開口部４４を有しているので、底面開口部４４に向かう気泡Ｘ３もあり、特に、底面開口部４４から露出しているコア３の巻軸方向に延びた一対の脚部３５の間から気泡Ｘ３が逃げやすい。しかし、底面開口部４４は充填材で覆われるため、露出部４６１と比べると気泡Ｘ３をリアクトル１の外部に放出しにくいので、できるだけ気泡Ｘ３を露出部４６１へ向かわせたい。

本実施形態では、樹脂部材４は、張出部４５を有し、コア３の脚部３５の間に設けられている。つまり、図７に示すように、張出部４５は、コア３の一対の脚部３５の間から気泡Ｘ３が外部に放出されることを防止する。これにより、気泡Ｘ３が底面開口部４４から外部に逃げにくくする。この底面開口部４４から外部に放出されなかった気泡Ｘ３は、外部に放出しやすい摺動面Ｓに向かわせることができる。そして、摺動面Ｓに向かった気泡Ｘ３は、露出部４６１から外部に放出される。よって、樹脂部材４が張出部４５を有することで、より多くの気泡Ｘを外部に放出することができる。

また、底面開口部４４から露出しているＵ字型コア３１、３２の縁は段差３５を有し、樹脂部材４は、この段差を覆い、Ｕ字型コア３１、３２と面一となっている。これにより、底面開口部４４からもより多くの気泡Ｘ４を外部に放出することができる。

従来では、底面開口部から露出しているコアの底面の縁に段差はなく、樹脂部材は、コアの底面の縁を覆っていた。即ち、コアと樹脂部材は面一に形成されておらず、コアの底面の縁を覆う分、樹脂部材が出っ張る形状となっていた。このような従来の形状では、コアの底面から出てきた気泡は、コアの底面の縁を覆っている樹脂部材とコアとの間に気泡が溜まってしまう。よって、気泡は、コアの底面の縁を覆っている樹脂部材よってリアクトルの外部に出ることを阻止されてしまう。

一方、本実施形態では、Ｕ字型コア３１、３２の底面と樹脂部材４は、面一となっている。即ち、底面開口部４４から露出しているＵ字型コア３１、３２の端面は樹脂部材４で覆われていない。Ｕ字型コア３１、３２の底面から出てきた気泡Ｘ４は、樹脂部材４に進路を阻止されない。よって、Ｕ字型コア３１、３２と樹脂部材の間に気泡Ｘ４が溜まることを抑制することができ、底面開口部４４からより多くの気泡Ｘを放出させることができる。

さらに、樹脂体４１の直線部４１ａ、４１ｂは、側面開口部４７を有する。直線部４１ａ、４１ｂの内部に挿入されたＩ字型コア３３から発生する気泡Ｘは、直線部４１ａ、４１ｂの内部に溜まることなく、側面開口部４７からリアクトル１の外部に放出することができる。

（効果）
本実施形態のリアクトル１は、圧粉磁心からなるコア３と、コア３の周囲を被覆する樹脂部材４と、樹脂部材４の外周に巻回されたコイル５と、を有するリアクトル本体２と、底面７１と、底面７１から立ち上がる側壁７２とを有し、リアクトル本体２を収容するケース７と、充填材が固化してなり、ケース７にリアクトル本体２を固定する充填成形部８と、を備え、樹脂部材４は、ケース７の底面７１と対向する端面に設けられ、コア３を露出させる底面開口部４４と、コイル５の巻軸方向と直交し、側壁７２と対向する端面に設けられ、コア３を露出させる背面開口部４６と、を有し、背面開口部４６は、充填成形部８に覆われず露出している露出部４６１を有している。

これにより、樹脂部材４及び充填成形部８に覆われていない露出部４６１からコア３の内部から発生する気泡Ｘをリアクトル１の外部に放出することができ、熱抵抗を減少させることができる。また、充填材に覆われていない露出部４６１から気泡Ｘを放出させることで、充填材に気泡Ｘが混入することを抑制し、充填材をリアクトル本体２の細部に亘って万遍なく充填させることができる。よって、リアクトル１の放熱性を向上させることができる。

露出部４６１の面積は、底面開口部４４の面積の１０％以上となっている。つまり、樹脂部材４及び充填成形部８に覆われていない露出部４６１の面積は大きい。これにより、露出部４６１からより多くの気泡Ｘを放出させることができるので、より熱抵抗を減少させ、放熱性の良いリアクトル１を得ることができる。

コア３は、底面開口部４４から露出しているコア３の縁に段差３５を有し、樹脂部材４は、段差３５を埋め、底面開口部４４から露出しているコア３と面一になるようにした。このように、コア３の段差を埋めた樹脂部材４は、気泡Ｘが底面開口部４４に向かうことを抑制し、露出部４６１に向かわせることができ、より多くの気泡Ｘをリアクトル１の外部に放出することができる。また、底面開口部４４から露出しているコア３と樹脂部材４が面一になるようにしたことで、樹脂部材４によって進路を阻止される気泡Ｘがなくなり、樹脂部材４とコア３との間に気泡Ｘが溜まりこむことを抑制でき、底面開口部４４からも効率良く気泡Ｘを放出させることができる。よって、リアクトル１の放熱性を向上させることができる。

また、樹脂部材４は底面開口部４４及び背面開口部４６を有し、底面開口部４４及び背面開口部４６から露出しているコア３とケース７の間を充填材が固化してなる充填成型部８が覆っている。これにより、リアクトル本体２の熱を底面開口部４４及び背面開口部４６から充填材を介してケースに効率良く伝達させることができ、リアクトル１の放熱性を更に向上させることができる。

プレス成形されたコア３は、金型を摺動させる摺動面Ｓを有し、摺動面Ｓは、背面開口部４６から露出するようにした。摺動面Ｓはプレス面Ｐより気泡Ｘをリアクトル１外部に放出しやすいので、露出部４６１からより多くの気泡Ｘを放出できる。よって、リアクトル１内部に残る気泡Ｘを抑制でき、リアクトル１の放熱性を向上させることができる。

コア３は、コイル５の巻軸方向に延びた一対の脚部３５を有する環状コアであり、底面開口部４４は、一対の脚部３５間を含む範囲に亘って延在する第１の縁４４１を有し、樹脂部材４は、底面開口部４４の第１の縁４４１から張り出し、底面開口部４４から露出しているコア３と接している張出部４５を有するようにした。これにより、底面開口部４４ではなく露出部４６１に気泡Ｘを向かわせることができ、より多くの気泡Ｘをリアクトル１の外部に放出することができ、リアクトル１の放熱性を向上させることができる。

樹脂部材４は、一対の脚部３５をそれぞれ被覆する直線部４１ａ、４１ｂを更に有し、直線部４１ａ、４１ｂは、コイル５の巻軸方向と平行で、側壁７２と平行となる側面にコア３を露出させる側面開口部４７を有するようにした。これにより、Ｉ字型コア３３から発生する気泡Ｘをリアクトル１の外部に放出することができ、リアクトル１の放熱性を向上させることができる。

また、側面開口部４７から露出したコア３とケース７の間を充填材が覆っている。これにより、リアクトル本体２の熱を充填材を介してケース７に効率良く伝達させることができるので、リアクトル１の放熱性を向上させることができる。

（実施例）
本発明の実施例について、表１を参照し、比較例と比較しつつ説明する。実施例に係るリアクトル１は、第１の実施形態で説明したリアクトルと同一の構造である。即ち、樹脂部材４は、底面開口部４４、背面開口部４６、張出部４５を有し、背面開口部４６は、充填成形部８に覆われていない露出部４６１を有する。一方、比較例に係るリアクトルは、樹脂部材が底面開口部、背面開口部を有し、背面開口部は露出部を有する。つまり、実施例と比較例は、樹脂部材が張出部を有するか否かが異なる。

この実施例と比較例のリアクトルの初期温度及び信頼性試験後の温度を測定した。温度の測定は、コア損失９４Ｗ、コイル損失２００Ｗ、水冷温度６０℃という条件で測定した。また、信頼性試験後温度は、雰囲気温度１７０℃の環境下に１００時間放置した後に上記条件で測定した温度である。その結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例及び比較例は、コイル間、コイル上面、Ｉ字型コア上面の３か所の温度を測定した。コイル間とは、図８のＡで示すように、巻軸方向が平行になるよう並べられた２つのコイルの間であり、コイルのＹ軸方向及びＺ軸方向における中央部分の温度である。コイル上面とは、図８のＢで示すように、一方のコイルの上面のＸ軸方向及びＹ軸方向の中央部分の温度である。Ｉ字型コア上面とは、図８のＣで示すように、コイルの内周に配置されたＩ字型コアの上面、即ち、コイルとＩ字型コアの間であり、Ｉ字型コアのＸ軸方向中央部分の温度である。

表１に示すように、まず、実施例の初期温度は、比較例の初期温度よりもすべての測定箇所で低かった。また、実施例は、比較例と比べて、すべての測定箇所における信頼性試験後における初期温度と信頼性試験後温度の差が約５℃低かった。即ち、実施例は、比較例と比べて、信頼性試験後、温度上昇していない。

これは、実施例は、張出部４５を設けたことにより、露出部４６１からより多くの気泡Ｘをリアクトル１外部に放出できた結果といえる。具体的には、比較例は、張出部を有しないことから、コアの底面とケースの間に気泡が生じ、充填材を均一に充填できない。また、比較例は、雰囲気温度１７０℃という高温化に長時間放置したことで、コアとケース間に生じた気泡が膨張し、コアとケース間に充填された充填材が剥離される。このことから、比較例は、リアクトル本体に生じた熱を効率良く充填材を介してケースに伝達させることができないため、温度上昇が大きい結果となっている。

一方、張出部４５を有する実施例は、露出部４６１からより多くの気泡をリアクトル１外部に放出できたことで、コア３の底面とケース７の間に気泡Ｘが発生することを抑制できる。換言すれば、実施例は、充填材に気泡Ｘが混入することを抑制でき、リアクトル本体２に均一に充填材を充填させることができる。そのため、信頼性試験を行っても気泡Ｘが膨張して、充填材が剥離することはないので、良好な放熱性は維持される。よって、リアクトル１の放熱性を向上できた実施例は、比較例と比べて、すべての測定箇所における初期温度が低く、更に、信頼性試験後の温度上昇も低い結果になったといえる。

（他の実施形態）
本明細書においては、本発明に係る実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。上記のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

本実施形態では、樹脂体４１、４２は、概略矩形状に開口した背面開口部４６を有していたが、背面開口部４６の形状はこれに限られず、露出部４６１の面積が底面開口部４４の面積の１０％以上であれば、背面開口部４６は、円形であってもよい。また、背面開口部４６の数も露出部の面積を足し合わせた面積が、底面開口部４４の面積の１０％以上であれば、樹脂体４１、４２は、大きく開口した１つの背面開口部４６を有していてもよいし、２つ以上の背面開口部４６を有していてもよい。

１リアクトル
２リアクトル本体
３コア
３１、３２Ｕ字型コア
３３Ｉ字型コア
３４スペーサ
３５段差
４樹脂部材
４１、４２樹脂体
４１ａ、４１ｂ直線部
４１ｃ連結部
４４底面開口部
４４１第１の縁
４５張出部
４６背面開口部
４６１露出部
４７側面開口部
５コイル
５１ａ、５１ｂコイル
５２ａ、５２ｂ引出線
６温度センサ
７ケース
７１底面
７２側壁
８充填成形部
９端子
Ｘ、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４気泡

Claims

圧粉磁心からなるコアと、前記コアを埋設する樹脂部材と、前記樹脂部材の外周に巻回されたコイルと、を有するリアクトル本体と、
底面と、前記底面から立ち上がる側壁とを有し、前記リアクトル本体を収容するケースと、
充填材が固化してなり、前記ケースに前記リアクトル本体を固定する充填成形部と、
を備え、
前記樹脂部材は、
前記ケースの前記底面と対向する前記コイルが巻回されていない位置に設けられ、前記コアを露出させる底面開口部と、
前記コイルの巻軸方向と直交し、かつ、前記側壁と対向する位置に設けられ、前記コアを露出させる背面開口部と、
を有し、
前記背面開口部は、前記充填成形部に覆われず露出している露出部を有し、
前記露出部の面積は、前記底面開口部の面積の１０％以上であり、
プレス成形された前記コアは、
金型が摺動することで形成される摺動面を有し、
前記摺動面は、前記背面開口部から露出していること、
を特徴とするリアクトル。
圧粉磁心からなるコアと、前記コアを埋設する樹脂部材と、前記樹脂部材の外周に巻回されたコイルと、を有するリアクトル本体と、
底面と、前記底面から立ち上がる側壁とを有し、前記リアクトル本体を収容するケースと、
充填材が固化してなり、前記ケースに前記リアクトル本体を固定する充填成形部と、
を備え、
前記樹脂部材は、
前記ケースの前記底面と対向する前記コイルが巻回されていない位置に設けられ、前記コアを露出させる底面開口部と、
前記コイルの巻軸方向と直交し、かつ、前記側壁と対向する位置に設けられ、前記コアを露出させる背面開口部と、
を有し、
前記背面開口部は、前記充填成形部に覆われず露出している露出部を有し、
前記コアは、前記底面開口部から露出している面の縁に段差を有し、
前記樹脂部材は、前記段差を埋め、前記底面開口部から露出している前記コアと面一になっていること、
を特徴とするリアクトル。
圧粉磁心からなるコアと、前記コアを埋設する樹脂部材と、前記樹脂部材の外周に巻回されたコイルと、を有するリアクトル本体と、
底面と、前記底面から立ち上がる側壁とを有し、前記リアクトル本体を収容するケースと、
充填材が固化してなり、前記ケースに前記リアクトル本体を固定する充填成形部と、
を備え、
前記樹脂部材は、
前記ケースの前記底面と対向する前記コイルが巻回されていない位置に設けられ、前記コアを露出させる底面開口部と、
前記コイルの巻軸方向と直交し、かつ、前記側壁と対向する位置に設けられ、前記コアを露出させる背面開口部と、
を有し、
前記背面開口部は、前記充填成形部に覆われず露出している露出部を有し、
前記コアは、前記コイルの巻軸方向に延びた一対の脚部を有する環状コアであり、
前記底面開口部は、前記一対の脚部間を含む範囲に亘って延在する第１の縁を有し、
前記樹脂部材は、前記底面開口部の前記第１の縁から張り出し、前記底面開口部から露出しているコアと接している張出部を有すること、
を特徴とするリアクトル。
前記樹脂部材は、
前記一対の脚部をそれぞれ被覆する直線部、
を更に有し、
前記直線部は、前記コイルの巻軸方向と平行で、前記側壁と平行となる側面に前記コアを露出させる側面開口部を有すること、
を特徴とする請求項３に記載のリアクトル。
前記露出部の面積は、前記底面開口部の面積の１０％以上であること、
を特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載のリアクトル。
プレス成形された前記コアは、
金型が摺動することで形成される摺動面を有し、
前記摺動面は、前記背面開口部から露出していること、
を特徴とする請求項２乃至５の何れかに記載のリアクトル。