WO2021100420A1 - リアクトル - Google Patents

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WO2021100420A1
WO2021100420A1 PCT/JP2020/040256 JP2020040256W WO2021100420A1 WO 2021100420 A1 WO2021100420 A1 WO 2021100420A1 JP 2020040256 W JP2020040256 W JP 2020040256W WO 2021100420 A1 WO2021100420 A1 WO 2021100420A1
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WO
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magnetic
coil conductor
reactor
core
case
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PCT/JP2020/040256
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English (en)
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Inventor
哲也 金川
好子 坂野
Original Assignee
株式会社村田製作所
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/06—Mounting, supporting or suspending transformers, reactors or choke coils not being of the signal type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H—ELECTRICITY
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    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H01F27/26—Fastening parts of the core together; Fastening or mounting the core on casing or support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F37/00—Fixed inductances not covered by group H01F17/00

Definitions

  • the present invention relates to a reactor, and more particularly to a reactor in which a tubular coil conductor in which a conducting wire is wound and a magnetic core containing a magnetic material are provided, and these are housed in a case.
  • the reactor is a passive element that uses inductance, and has been installed in various electronic devices as an element of circuit elements in recent years.
  • an inverter mounted on a vehicle such as an electric vehicle, a hybrid vehicle, or a fuel cell vehicle has a converter that boosts or lowers the battery voltage, and the reactor is used as a core component of the converter. Since the coil conductor generates heat when the coil conductor is energized, it is necessary to dissipate heat to cool this type of reactor, and conventionally, research and development have been actively conducted on the cooling structure or heat dissipation structure of the reactor.
  • Patent Document 1 proposes a reactor cooling structure as shown in FIG. That is, in Patent Document 1, the reactor 103 is composed of a magnetic core core 101 formed of a dust core or the like and a tubular coil conductor 102 interpolating the magnetic core 101. Both ends of the magnetic core core 101 are supported by a cooler 104 into which a cooling medium flows, and the cooler 104 has recesses 105 formed on the mounting surface of the reactor 103.
  • the coil conductor 102 is arranged on the surface of the recess 105, and the recess 105 and the coil conductor 102 are made of an insulating resin material such as a silicon-based resin having high thermal conductivity.
  • a heat sheet 106 is interposed.
  • Patent Document 1 by interposing the heat transfer sheet 106 described above between the cooler 104 and the coil conductor 102, the heat generated by the reactor 103 is propagated to the cooler 104 via the heat transfer sheet 106. It is cooled to ensure heat dissipation.
  • a tubular coil 111 and a magnetic core 112 (inner core 112a and outer core 112b) arranged inside and outside the coil 111 to form a closed magnetic path are described.
  • the coil 111 and the case 113 for accommodating the magnetic core core 112 are provided, and at least a part of the magnetic core core 112 is made of a composite material containing a magnetic material powder and a resin, and covers the surface of the coil 111.
  • a reactor including a resin mold portion 114 that retains its shape and a heat dissipation base portion 115 made of a non-magnetic metal material that is integrally held with the coil 111 via the resin mold portion 114 and constitutes at least a part of the case 113. Proposed.
  • the heat radiating base portion 115 is fixed to the case 113, and the coil 111 and the heat radiating base portion 115 are integrated via the resin mold portion 114 to dissipate the heat generated by the coil 111 to the heat radiating base portion 115. It propagates to and dissipates heat, thereby ensuring heat dissipation.
  • Patent Document 3 proposes a reactor as shown in FIG. That is, Patent Document 3 includes a coil 121 that generates magnetic flux by energization, a core 122 made of a magnetic powder mixed resin filled inside the coil 121, and a case 123 that houses the coil 121 and the core 122. There is. A heat transfer member 124 made of a non-magnetic metal material having a higher thermal conductivity than the core 122 is interposed between the coil 121 and the case 123 in contact with each other. That is, the heat transfer member 124 is interposed between the outer peripheral surface 121a of the coil 121 in the radial direction and the inner wall surface 123a of the case 123 facing the outer peripheral surface 121a in a ring shape. Then, four slits 125 that communicate the coil 121 and the case 123 are formed in a form that divides the heat transfer member 124 into four, whereby the first to fourth heat transfer regions 124a to 124d are formed.
  • Patent Document 3 by interposing a heat transfer member 124 having a higher thermal conductivity than the core 122 between the coil 121 and the case 123, the heat generated in the coil 121 is propagated to the case 123 via the heat transfer member 124. However, this is trying to improve heat dissipation. Further, by forming the slit 125, it is attempted to suppress the occurrence of eddy current loss even when the heat transfer member 124 is made of a non-magnetic metal material. That is, if the heat transfer member 124 is provided over the entire circumference of the coil 121 without forming the slit 125, a current opposite to the current of the coil 121 is generated in the heat transfer member 124 when energized, and an eddy current is generated. However, this may cause eddy current loss, which may cause heat generation or affect the magnetic characteristics. Therefore, in Patent Document 3, the heat transfer member 124 is divided into four by the slit 125, and the generation of eddy current is suppressed by this.
  • Japanese Patent No. 4645417 paragraphs [0010], [0015], [0041] to [0047], FIG. 4, etc.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-93548 paragraphs [0011] to [0013], [0040], FIG. 1, etc.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-225840 paragraphs [0007], [0017] to [0028], FIG. 1, etc.
  • Patent Document 1 (FIG. 20) the heat generated in the coil conductor 102 is propagated to the cooler 104 via the heat transfer sheet 106, but the heat transfer sheet 106 is only on one surface of the coil conductor 102. Since they are only in contact with each other, therefore, there are few contact surfaces between the coil conductor 102 and the heat transfer sheet 106, and therefore sufficient heat dissipation cannot be ensured.
  • the magnetic core core 101 is arranged on the inner peripheral surface of the coil conductor 102, and therefore, the magnetic flux has an inner magnetic path structure that passes only inside the coil conductor 102, so that a large inductance is provided. In order to obtain the coil conductor 102, it is necessary to increase the number of turns of the coil conductor 102, which may lead to an increase in the size of the inductance.
  • Patent Document 2 (FIG. 21)
  • the inner core 112a is not in contact with the case 113 or the heat radiating base portion 115, so that the heat from the coil 111 is trapped inside the inner core 112a and is not dissipated, and the temperature is not radiated. It may cause a rise.
  • the coil 111 only contacts the heat radiation base portion 115 via the resin mold portion 114, and there are few contact surfaces with the heat radiation base portion 115, so that sufficient heat dissipation is obtained. I can't get the effect.
  • Patent Document 3 attempts to suppress the generation of eddy current by providing a slit 125 and dividing the heat transfer member 124 into four first to fourth heat transfer regions 124a to 124d. Eddy currents may be generated inside the first to fourth heat transfer regions 124a to 124d, and eddy current loss cannot be sufficiently suppressed. In this case, even if the heat transfer member 124 is made of an insulating material, the insulating material has a low thermal conductivity and a small heat dissipation effect.
  • the heat transfer member 124 is formed in a ring shape in the radial direction of the coil 121, the heat transfer member 124 can only come into contact with a part of the coil 121, and a sufficient heat dissipation effect can be obtained. Can not.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a compact and high-performance reactor having good heat dissipation, suppressing eddy current loss, having a large magnetic flux density, and having a large inductance. And.
  • the reactor according to the present invention includes a tubular coil conductor in which a conducting wire is wound and a magnetic core core containing a magnetic material, and the coil conductor and the magnetic core core are housed in a case.
  • the case has at least a side surface portion and a bottom surface portion facing each other, and the bottom surface portion has stepped portions formed at both ends along the facing side surface portions, and the coil conductor is formed.
  • the exposed surface is embedded in the magnetic core core so as to have an exposed surface whose surface is partially exposed, the exposed surface is in contact with the stepped portion and the opposing side surface portions, and the magnetic core core is the said. It is characterized in that it is in contact with a recess formed between the stepped portions.
  • the contact surface between the coil conductor and the case is increased and a sufficient contact area can be secured.
  • the generated heat can be efficiently propagated to the case, and good heat dissipation can be obtained.
  • the magnetic core located on the inner peripheral surface of the coil conductor comes into contact with the recess formed between the stepped portions, the heat propagated from the coil conductor to the magnetic core core does not stay inside the magnetic core core and is placed in the case. It will be propagated, which makes it possible to obtain even better heat dissipation.
  • the magnetic path is formed only on the surface of the recess. Since the magnetic core is in contact with the recess and there is no non-magnetic layer or gap on the recess, the generation of leakage flux can be suppressed, and the eddy current flowing through the case becomes small, resulting in eddy current. Loss can be suppressed, and a reactor having a large magnetic flux density can be obtained. Moreover, since the outer magnetic path structure is such that magnetic flux passes not only inside the coil conductor but also outside, a large inductance can be obtained even if the number of turns of the conducting wire is reduced.
  • the reactor of the present invention has good heat dissipation, suppresses eddy current loss, and can obtain a compact and high-performance reactor having a large magnetic density.
  • the coil conductor is molded with a non-magnetic system resin to form a non-magnetic material layer on the surface, and the coil conductor comes into contact with the side surface portion and the step portion via the non-magnetic material layer. It is preferable to have it.
  • the non-magnetic resin material contains a filler component and has a thermal conductivity of 5 W / mK or more.
  • the stepped portion is formed in a strip shape.
  • the exposed surface of the coil conductor can be reliably brought into contact with the stepped portion, and since the exposed surface is in contact with the side surface portion of the case, a sufficient contact area between the case and the exposed surface can be secured. , A reactor having good heat dissipation can be obtained.
  • the step portion is formed on the contact surface with the coil conductor.
  • the stepped portion is formed in a trapezoidal shape.
  • the magnetic flux passes over the recess on the bottom surface along the trapezoidal shape of the stepped portion, the flow of the magnetic flux becomes smooth, and a high-performance compact reactor having an even larger magnetic flux density can be obtained. it can.
  • the conducting wire is formed of a flat wire and the coil conductor is edgewise wound or flatwise wound.
  • the conducting wire By forming the conducting wire with a covered flat wire in this way, the space factor can be increased as compared with the round wire, and a smaller and larger reactor with a large magnetic flux density can be obtained.
  • the magnetic core core contains a resin material.
  • the magnetic material is either a soft magnetic metal material or a ferrite material.
  • the reactor includes a tubular coil conductor in which a conducting wire is wound and a magnetic core containing a magnetic material, and the coil conductor and the magnetic core core are housed in a case.
  • the case has at least a side surface portion and a bottom surface portion facing each other, the bottom surface portion has stepped portions formed at both ends along the facing side surface portions, and a part of the coil conductor is exposed on the surface.
  • the exposed surface is embedded in the magnetic core core so as to have an exposed surface, the exposed surface is in contact with the step portion and the respective side surface portions facing the step portion, and the magnetic core core is formed between the step portions.
  • the contact surface between the coil conductor and the case increases and a sufficient contact area can be secured, so that the heat generated by the coil conductor can be efficiently propagated to the case and good heat dissipation. You can get sex.
  • the magnetic core located on the inner peripheral surface of the coil conductor comes into contact with the recess formed between the stepped portions, the heat propagated from the coil conductor to the magnetic core core does not stay inside the magnetic core core and is placed in the case. It will be propagated, which makes it possible to obtain even better heat dissipation.
  • the exposed surface of the coil conductor is in contact with the stepped portion and the facing side surface portion, the magnetic path is formed only on the surface of the recess.
  • the magnetic core is in contact with the recess and there is no non-magnetic layer or gap on the recess, the generation of leakage flux can be suppressed. Therefore, the eddy current flowing through the case becomes small, the eddy current loss can be suppressed, and a reactor having a large magnetic flux density can be obtained. Moreover, since the outer magnetic path structure is such that magnetic flux passes not only inside the coil conductor but also outside, it is possible to obtain a small reactor having a large inductance even if the number of turns of the conducting wire is small.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. It is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. It is a manufacturing process drawing (1/2) which shows an example of the manufacturing method of the said reactor. It is a manufacturing process drawing (2/2) which shows an example of the manufacturing method of the said reactor. It is a top view which shows the 2nd Embodiment of the reactor which concerns on this invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line EE of FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line FF of FIG.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line GG of FIG.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line HU of FIG.
  • 16 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line JJ in FIG. It is a cross-sectional view of the main part of the reactor described in Patent Document 1. It is sectional drawing of the main part of the reactor described in Patent Document 2. It is sectional drawing of the main part of the reactor described in Patent Document 3.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing an embodiment (first embodiment) of the reactor according to the present invention
  • FIG. 2 is a plan view of FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
  • this reactor includes a tubular coil conductor 1 and a magnetic core core 2 containing a magnetic material, and these coil conductors 1 and the magnetic core core 2 are housed in a case 3. ..
  • a leader wire for connecting an external terminal is formed on the upper surface of the coil conductor 1, but in the present embodiment, the leader wire is omitted for convenience of explanation.
  • the case 3 is formed in a box shape, and has a bottom surface portion 4 and four side surface portions connected to the bottom surface portion 4, that is, first to fourth side surface portions 5a to 5d. Then, as shown in FIG. 2, the bottom surface portion 4 has a pair of strip-shaped stepped portions (first stepped portion 6a and the first step portion 6a and the first step portion 6a and the first step portion 6a and the second 2 stepped portion 6b) is formed, whereby a recess 7 is formed between the first stepped portion 6a and the second stepped portion 6b.
  • the coil conductor 1 is embedded in the magnetic core core 2 so as to have exposed surfaces 1a and 1b whose surfaces are partially exposed.
  • the exposed surfaces 1a and 1b are in contact with the first and second stepped portions 6a and 6b and the first and second side surface portions 5a and 5b, and the magnetic core core 2 is in contact with the recess 7. .. That is, the exposed surfaces 1a and 1b are formed at both ends of the coil conductor 1 so as to come into contact with the first and second side surface portions 5a and 5b and the first and second stepped portions 6a and 6b.
  • the contact surfaces between the exposed surfaces 1a and 1b of the coil conductor 1 and the case 3 are significantly increased, so that the contact area can be sufficiently secured, and good heat dissipation can be obtained.
  • the exposed surfaces 1a and 1b are in contact with the first and second stepped portions 6a and 6b and the magnetic core core 2 is in contact with the recess 7, a non-magnetic layer, a gap, etc. are formed on the bottom surface portion 4.
  • the magnetic path is formed only on the surface of the recess 7 without any obstacle that hinders the formation of the magnetic path. Therefore, there is no obstacle on the magnetic path, and the magnetic flux flows as shown in the direction of arrow X and the direction of arrow Y in FIG. 4, thereby obtaining a small reactor having a large magnetic flux density and a large inductance. Can be done.
  • the conducting wire 8 is wound so that the overall shape is tubular, and the corners of the inner peripheral surface and the corners of the outer peripheral surface are formed in an R (R) shape (curved surface shape).
  • R curved surface shape
  • the conductor 8 is formed of a covered flat wire.
  • the core material is formed of a metal material such as Cu, Al or alloys thereof, and the core material is coated with an enamel material such as polyamide-imide.
  • the coil conductor 1 is edgewise wound by bending a flat covering flat wire in the width direction and winding the coil conductor 1.
  • a soft magnetic metal material or a ferrite material can be used as the magnetic material powder used for the magnetic core core 2, a soft magnetic metal material or a ferrite material.
  • the soft magnetic metal material is not particularly limited, and for example, Fe—Si alloys, Fe—Si—Cr alloys, Fe—Al alloys, Fe—Ni alloys, Fe—Co alloys, etc.
  • Various crystalline alloy powder materials, an amorphous material containing Fe as a main component and having excellent soft magnetic properties, or a nanocrystalline metal material in which an amorphous phase and a nanocrystalline phase are mixed can be used.
  • this soft magnetic metal material it is preferable to form a coating layer made of an insulating material such as a phosphate or a silicone resin on the surface of the metal powder from the viewpoint of ensuring the insulating property.
  • the ferrite material is not particularly limited, and various ferrite materials such as Ni-based, Cu-Zn-based, Ni-Zn-based, Mn-Zn-based, and Ni-Cu-Zn-based can be used. ..
  • the magnetic core core 2 usually contains a resin material such as an epoxy resin or a silicone resin as a binder in a volume ratio of 40 vol% or less.
  • the exposed surfaces 1a and 1b of the coil conductor 1 are formed on the bottom surface portion 4, and the first and second stepped portions 6a and 6b and the first and second side surfaces are formed. Since it is in contact with the portions 5a and 5b (opposing side surface portions), the contact surface between the case 3 and the exposed surfaces 1a and 1b is increased as compared with Patent Documents 1 and 2, thereby increasing the contact area for heat dissipation. Since it can be sufficiently secured, the heat generated in the coil conductor 1 can be efficiently propagated to the case 3, and good heat dissipation can be obtained.
  • the magnetic core core 2 in which the coil conductor 1 is embedded is in contact with the recess 7 formed between the first step portion 6a and the second step portion 6b, the inner peripheral surface of the coil conductor 1 is contacted.
  • the magnetic core 2 located at is in direct contact with the recess 7, so that the heat propagated from the coil conductor 1 to the magnetic core 2 is propagated to the case 3 without being trapped inside the magnetic core 2, which is better. Can obtain excellent heat dissipation.
  • the exposed surfaces 1a and 1b of the coil conductor 1 are in contact with the first and second stepped portions 6a and 6b and the first and second side surface portions 5a and 5b, the bottom surface portion 4 is covered.
  • 5 and 6 are manufacturing process diagrams showing an example of the manufacturing method of the reactor.
  • a flat coated flat wire is prepared, and the coated flat wire is wound in the edgewise direction so as to form a tubular shape, whereby the coil conductor 1 having the hollow portion 1c is formed as shown in FIG. 5 (a).
  • the appearance is a tubular rectangular parallelepiped shape, but in reality, the inner peripheral surface corner portion and the outer peripheral surface corner portion of the hollow portion 1c are formed in an R (R) shape (curved surface shape). ing.
  • an upper mold for forming the upper core shape 9 as shown in FIGS. 5 (b) and 5 (i) and a lower mold for forming the lower core shape 10 as shown in FIGS. 5 (b) and 5 (iii) are prepared. To do. Then, after arranging the coil conductor 1 shown in FIGS. 5 (b) and 5 (ii) at a predetermined position in the mold, the core material is supplied to the cavity of the mold, the cavity is filled with the core material, and pressure is applied. Heat to cure and mold. After that, the mold is separated from the molded body and the molded body is taken out to produce a magnetic core core 2 in which a coil conductor 1 having exposed surfaces 1a and 1b is embedded as shown in FIG. 6C.
  • a case 3 is produced in which strip-shaped first and second stepped portions 6a and 6b are integrally formed at both ends of the bottom surface portion 4.
  • the exposed surfaces 1a and 1b of the coil conductor 1 are in contact with the first and second side surface portions 5a and 5b and the first and second stepped portions 6a and 6b, and the bottom surface 2a of the magnetic core core 2 is the case 3.
  • the magnetic core core 2 is housed in the case 3 so as to fit into the recess 7 of the above, whereby the reactor of the present invention as shown in FIG. 6 (e) can be produced.
  • the magnetic core core 2 When the magnetic core core 2 is housed in the case 3, it is preferable to bond the magnetic core core 2 to the case 3 with an adhesive or the like, if necessary.
  • first and second stepped portions 6a and 6b are integrally formed on the bottom surface portion 4 with the bottom surface portion 4, but have a square shape having the bottom surface portion 4 and the side surface portions 5a to 5d.
  • the box-shaped member and the strip-shaped step member forming the first and second step portions 6a and 6b are individually manufactured, and the step member is attached to a predetermined portion of the bottom surface portion 4 with an adhesive or the like. Case 3 may be produced.
  • FIG. 7 is a plan view schematically showing a second embodiment of the reactor according to the present invention
  • FIG. 8 is a sectional view taken along the line CC of FIG. 7
  • FIG. 9 is a DD of FIG. It is a cross-sectional view taken along the arrow.
  • the conductor 12 forming the coil conductor 11 is formed of a coated flat wire as in the first embodiment, but the winding direction of the coated flat wire is FIGS. 7 to 9. As shown in, it is a flatwise winding with the short side of the cross section bent. Other than that, it is the same as that of the first embodiment.
  • the exposed surfaces 11a and 11b of the coil conductor 11 are formed on the bottom surface portion 4, and the first and second stepped portions 6a and 6b and the first and second side surface portions 5a are also formed. Since it is in contact with 5b, the contact area between the case 3 and the exposed surfaces 11a and 11b can be sufficiently increased, whereby the heat generated in the coil conductor 11 is efficiently propagated to the case 3 and is good. Heat dissipation can be obtained. Further, since the magnetic core core 2 located on the inner peripheral surface of the coil conductor 11 is in contact with the recess 7, the heat propagated from the coil conductor 11 to the magnetic core core 2 does not stay inside the magnetic core core 2 and is not trapped inside the case 3.
  • the exposed surfaces 11a and 11b of the coil conductor 11 are in contact with the first and second stepped portions 6a and 6b and the first and second side surface portions 5a and 5b, the exposed surfaces 11a and 11b are on the bottom surface portion 4.
  • FIG. 10 is a plan view schematically showing a third embodiment of the reactor according to the present invention
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line EE of FIG. 10
  • FIG. 12 is an FF of FIG. It is a cross-sectional view taken along the arrow.
  • the edgewise wound tubular coil conductor 1 is molded with a non-magnetic resin material as shown in FIGS. 10 to 12, whereby a non-magnetic material is formed on the surface thereof.
  • Layer 13 is formed. Other than that, it is the same as that of the first embodiment.
  • the third embodiment it is possible to avoid physical damage due to impact or the like and improve the mechanical strength.
  • it since it is molded with a non-magnetic resin material, it is possible to improve the insulating property, it is possible to suppress the generation of leakage magnetic flux more effectively, and it has a large inductance and a small size with a larger magnetic flux density. You can get a reactor.
  • the same effect as the 1st and 2nd Embodiment can be obtained. That is, the exposed surfaces 1a and 1b of the coil conductor 1 are in contact with the first and second stepped portions 6a and 6b and the first and second side surface portions 5a and 5b via the non-magnetic material layer 13.
  • the contact area between the coil conductor 1 and the case 3 that come into contact with each other via the non-magnetic material layer 13 can be increased, and the heat propagated to the magnetic core core 2 is dissipated to the case without being trapped inside. Therefore, good heat dissipation can be obtained. Further, since the magnetic flux passes in the arrow X direction and the arrow Y direction as shown in FIG. 12 without any obstacle on the magnetic path, the generation of the leakage flux can be suppressed, and the case 3 The eddy current flowing through the magnetism becomes smaller, and the eddy current loss can be suppressed.
  • the thickness of the non-magnetic material layer 13 is not particularly limited, and is adjusted to, for example, about 0.1 to 3 mm.
  • non-magnetic resin material is not particularly limited as long as it belongs to the category, and for example, epoxy resin, silicone resin, polyphenylene sulfide and the like can be used.
  • a filler component such as alumina having high thermal conductivity in the non-magnetic resin material. That is, by incorporating a filler component having a high thermal conductivity typified by alumina in the non-magnetic resin material and setting the thermal conductivity to, for example, 5 W / mK, the heat generated by the coil conductor 1 is efficiently transferred to the case 3. It can propagate well, and the heat dissipation can be further improved.
  • the molding method is not particularly limited, and for example, an injection molding method or a transfer molding method can be used.
  • FIG. 13 is a plan view schematically showing a fourth embodiment of the reactor according to the present invention
  • FIG. 14 is a sectional view taken along the line GG of FIG. 13, and
  • FIG. It is a cross-sectional view taken along the arrow.
  • the flatwise wound tubular coil conductor 11 is molded with a non-magnetic resin material as in the third embodiment.
  • the non-magnetic layer 14 is formed on the surface.
  • it is the same as that of the second embodiment.
  • the machine avoids physical damage due to impact or the like.
  • Target strength can be improved.
  • it since it is molded with a non-magnetic resin material, it is possible to improve the insulation property, it is possible to suppress the generation of leakage magnetic flux more effectively, and it is a small reactor with a large inductance with a larger magnetic flux density. Can be obtained. Insulation can be improved.
  • FIG. 16 is a plan view schematically showing a fifth embodiment of the reactor according to the present invention
  • FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG.
  • the first and second stepped portions 16a and 16b formed on the bottom surface portion 15 of the case 3 are parallel to the first and second side surface portions 5a and 5b of the coil conductor 1. It is formed to have substantially the same dimension as the length dimension in the side surface direction. Other than that, it is the same as that of the first embodiment.
  • the first and second stepped portions 6a and 6b are formed in a strip shape over the entire lengths of the first and second side surface portions 5a and 5b.
  • the first and second stepped portions 16a and 16b are formed only on the contact surfaces of the coil conductor 1 with the exposed surfaces 1a and 1b.
  • the contact area can be sufficiently secured by forming the first and second stepped portions 16a and 16b only on the contact surfaces of the coil conductor 1 with the exposed surfaces 1a and 1b in this way, the heat from the coil conductor 1 can be sufficiently secured. Can be efficiently propagated to the first and second stepped portions 16a and 16b, and the desired heat dissipation can be ensured. Then, since the area of the recess 15, that is, the space occupied by the magnetic core core 2 is increased as compared with the first to fourth embodiments, a larger inductance can be obtained.
  • FIG. 18 is a plan view schematically showing a sixth embodiment of the reactor according to the present invention
  • FIG. 19 is a cross-sectional view taken along the line JJ of FIG.
  • the first and second stepped portions 18a and 18b are formed in a trapezoidal shape, and the recess 20 is formed between the first and second stepped portions 18a and 18b. That is, when the first and second stepped portions 6a and 6b are formed in a strip shape as in the first to fourth embodiments, the corners of the case 3 are the first and second stepped portions 6a, Since 6b is formed, no magnetic flux flows in the corner of the case 3 and its vicinity. Further, when the first and second stepped portions 16a and 16b are formed only on the exposed surfaces 1a and 1b of the coil conductor 1 as in the fifth embodiment, the first and second stepped portions 16a and 16b are formed. The magnetic flux density in the vicinity of the corner of the case 3 is small, and the contribution to the inductance is small.
  • the first and second stepped portions 18a and 18b of the bottom surface portion 19 are formed in a trapezoidal shape, and a recess is formed between the first and second stepped portions 18a and 18b. Since 20 is formed, the magnetic flux passes through the recess 20 in a form that follows this trapezoidal shape, so that a large magnetic flux density can be secured. Further, trapezoidal first and second stepped portions 18a and 18b are formed in a region where the magnetic flux density is small, and the first and second exposed surfaces 1a and 1b of the coil conductor 8 are the first and second stepped portions. Since the portions 18a and 18b are in contact with the first and second side surface portions 5a and 5b, sufficient heat dissipation can be ensured.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and can be further modified without departing from the gist.
  • the coil conductors 1 and 11 are not molded, but the coil conductors 1 and 11 are molded as in the third and fourth embodiments.
  • the non-magnetic layers 13 and 14 By forming the non-magnetic layers 13 and 14 on the surfaces of the coil conductors 1 and 11, it is possible to obtain a reactor having good impact resistance and even better heat dissipation and magnetic characteristics.
  • the conductors 8 and 12 are formed of covered flat wires, but a U-shaped foil-shaped conductor may be used.
  • foil-like conductors After winding the foil-like conductors so that they overlap each other, the corners of the overlapping foil-like conductors are crimped together to be integrated, or each foil-like conductor is connected via vias.
  • a tubular coil conductor can be manufactured by laminating and electrically connecting and integrating the foil-shaped conductors with each other.
  • the use of a round wire having a circular cross-sectional shape does not affect the solution of the problem of the present invention.
  • the magnetic core is manufactured by using a mold, but it may be integrally formed with the case 3.
  • the core material is filled and cured, and if necessary, heated and pressurized, so that it can be easily produced.
  • case of the present invention may have at least two facing side surfaces and a bottom surface portion, and therefore at least two side surface portions may be provided, and the other two surfaces may be omitted if necessary. ..
  • an ultrathin non-magnetic material layer, an insulating layer, or an adhesive layer may be interposed between the coil conductor and the case, or between the magnetic core core and the case.

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Abstract

導線８が巻回された筒状のコイル導体１と、磁性体材料を含有した磁心コア２とを備え、コイル導体１及び磁心コア２がケース３に収容されている。ケース３は、側面部５ａ、５ｂと底面部４とを有し、底面部４は、側面部５ａ、５ｂに沿って両端に段差部６ａ、６ｂが形成されている。コイル導体１は、一対の露出面１ａ、１ｂを有するように磁心コア２に埋設されると共に、露出面１ａ、１ｂが段差部６ａ、６ｂ及び側面部５ａ、５ｂに接触し、磁心コア２が、段差部６ａ、６ｂ間に形成された凹部７に接触している。これにより放熱性が良好で渦電流損を抑制でき、大きな磁束密度を有し、インダクタンスの大きな小型で高性能のリアクトルを実現する。

Description

リアクトル
　本発明は、リアクトルに関し、より詳しくは導線が巻回された筒状のコイル導体と磁性体材料を含有した磁心コアとを備え、これらがケースに収容されたリアクトルに関する。
　リアクトルはインダクタンスを利用した受動素子であり、近年、回路素子の一要素として様々な電子機器に搭載されている。
　例えば、電気自動車やハイブリッド自動車、燃料電池自動車等の車両に搭載されるインバータには、バッテリ電圧を昇圧又は降圧させるコンバータが組み込まれており、リアクトルはコンバータの基幹部品として使用されている。この種のリアクトルは、通電時にコイル導体が発熱することから、放熱させて冷却させる必要があり、従来より、リアクトルの冷却構造又は放熱構造について、盛んに研究・開発が行われている。
　例えば、特許文献１には、図２０に示すようなリアクトルの冷却構造が提案されている。すなわち、特許文献１は、圧粉磁心等で形成された磁心コア１０１と該磁心コア１０１を内挿する筒状のコイル導体１０２とでリアクトル１０３が構成されている。磁心コア１０１の両端は冷却媒体が流れ込む冷却器１０４で支持されると共に、該冷却器１０４はリアクトル１０３の搭載面に凹部１０５が形成されている。そして、このリアクトル１０３は、コイル導体１０２が凹部１０５の面上に配されると共に、凹部１０５とコイル導体１０２との間には高熱伝導率を有するシリコン系樹脂等の絶縁性樹脂材料からなる伝熱シート１０６が介在されている。
　この特許文献１では、 冷却器１０４とコイル導体１０２との間に上述した伝熱シート１０６を介在させることにより、リアクトル１０３で発生した熱を伝熱シート１０６を介して冷却器１０４に伝搬させて冷却させ、これにより放熱性を確保しようとしている。
　また、特許文献２には、図２１に示すように、筒状のコイル１１１と、 前記コイル１１１の内外に配置されて閉磁路を形成する磁心コア１１２（内側コア１１２ａ及び外側コア１１２ｂ）と、前記コイル１１１と磁心コア１１２を収納するケース１１３とを有し、 磁心コア１１２の少なくとも一部は、磁性体粉末と樹脂とを含む複合材料から構成され、前記コイル１１１の表面を覆って、その形状を保持する樹脂モールド部１１４と、 樹脂モールド部１１４を介してコイル１１１と一体に保持され、ケース１１３の少なくとも一部を構成する非磁性金属材料からなる放熱台部１１５とを備えたリアクトルが提案されている。
　特許文献２では、ケース１１３に放熱台部１１５を固定させると共に、樹脂モールド部１１４を介してコイル１１１と放熱台部１１５とを一体化させることにより、コイル１１１で発生した熱を放熱台部１１５に伝搬させて放熱させ、これにより放熱性を確保しようとしている。
　また、特許文献３には、図２２に示すようなリアクトルが提案されている。すなわち、特許文献３は、通電によって磁束を発生するコイル１２１と、該コイル１２１の内部に充填された磁性粉末混合樹脂からなるコア１２２と、コイル１２１及びコア１２２を収容するケース１２３とを備えている。そして、コイル１２１とケース１２３との間には、コア１２２よりも熱伝導率の高い非磁性金属材料からなる伝熱部材１２４が両者に接触して介在されている。すなわち、伝熱部材１２４は、コイル１２１の径方向の外周面１２１ａと、外周面１２１ａに対向するケース１２３の内壁面１２３ａとの間にリング状に介在されている。そして、コイル１２１とケース１２３とを連通する４つのスリット１２５が、伝熱部材１２４を４分割する形態で形成され、これにより第１～第４の伝熱領域１２４ａ～１２４ｄが形成されている。
　特許文献３では、コア１２２よりも高熱伝導率の伝熱部材１２４をコイル１２１とケース１２３との間に介在させることにより、コイル１２１で発生した熱は伝熱部材１２４を介してケース１２３に伝搬し、これにより放熱性を向上させようとしている。また、スリット１２５を形成することにより、伝熱部材１２４を非磁性金属材料で形成した場合であっても渦電流損の発生を抑制しようとしている。すなわち、スリット１２５を形成することなくコイル１２１の全周に亙って伝熱部材１２４を設けると、通電時には伝熱部材１２４にコイル１２１の電流とは逆向きの電流が生じて渦電流が発生し、これが渦電流損となって発熱を招いたり磁気特性に影響を及ぼすおそれがある。そこで、特許文献３では、伝熱部材１２４をスリット１２５により４分割し、これにより渦電流の発生を抑制しようとしている。
特許第４６４５４１７号公報（段落［００１０］、［００１５］、　［００４１］～［００４７］、図４等） 特開２０１３－９３５４８号公報（請求項１、段落[００１１]～［００１３］、［００４０］、図１等） 特開２０１０－２２５８４０号公報（段落［０００７］、［００１７］～［００２８］、図１等）
　しかしながら、特許文献１（図２０）では、コイル導体１０２で発生した熱を伝熱シート１０６を介して冷却器１０４に伝搬しているが、斯かる伝熱シート１０６はコイル導体１０２の一面のみで接触しているに過ぎず、したがってコイル導体１０２と伝熱シート１０６と間の接触面が少なく、このため十分な放熱性を確保することができない。しかも、この特許文献１では、磁心コア１０１がコイル導体１０２の内周面に配されており、したがって、磁束がコイル導体１０２の内側のみを通過する内磁路構造となることから、大きなインダクタンスを得るためにはコイル導体１０２の巻数を増やす必要があり、このためリアクトルの大型化を招くおそれがある。
　また、特許文献２（図２１）では、内側コア１１２ａが、ケース１１３や放熱台部１１５と接しておらず、このためコイル１１１からの熱が内側コア１１２ａの内部に籠って放熱されず、温度上昇を招くおそれがある。しかも、この特許文献２も、特許文献１と同様、コイル１１１は樹脂モールド部１１４を介して放熱台部１１５に接するのみであり、放熱台部１１５との接触面が少なく、このため十分な放熱効果を得ることができない。
　また、特許文献３（図２２）は、スリット１２５を設けて伝熱部材１２４を第１～第４の伝熱領域１２４ａ～１２４ｄに４分割し、渦電流の発生を抑制しようとしているが、これら第１～第４の伝熱領域１２４ａ～１２４ｄの内部で渦電流が発生するおそれがあり、渦電流損を十分に抑制することができない。この場合、伝熱部材１２４を絶縁性材料で形成しても、絶縁性材料は熱伝導率が低く、放熱効果が小さい。しかも、伝熱部材１２４はコイル１２１の径方向にリング状に形成されているため、該伝熱部材１２４はコイル１２１の一部としか接触することができず、十分な放熱効果を得ることができない。
　本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、放熱性が良好で渦電流損を抑制でき、大きな磁束密度を有し、インダクタンスの大きな小型で高性能のリアクトルを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために本発明に係るリアクトルは、導線が巻回された筒状のコイル導体と、磁性体材料を含有した磁心コアとを備え、前記コイル導体及び前記磁心コアがケースに収容されたリアクトルであって、前記ケースは、互いに対向する側面部と底面部とを少なくとも有し、前記底面部は、前記対向する側面部に沿って両端に段差部が形成され、前記コイル導体は、一部が表面露出した露出面を有するように前記磁心コアに埋設されると共に、前記露出面が、前記段差部及び前記対向するそれぞれの側面部に接触し、かつ、前記磁心コアは、前記段差部間に形成された凹部と接触していることを特徴としている。
　このようにコイル導体の露出面がケースの底面部及び対向する側面部に接触しているので、コイル導体とケースとの接触面が増加して接触面積を十分に確保できることから、コイル導体で発生した熱をケースに効率良く伝搬させることができ、良好な放熱性を得ることができる。また、コイル導体の内周面に位置する磁性コアが段差部間に形成された凹部と接触するので、コイル導体から磁心コアに伝搬された熱が該磁心コアの内部に籠ることもなくケースに伝搬されることとなり、これにより、より一層良好な放熱性を得ることができる。さらに、コイル導体の露出面が段差部及び対向する側面部に接触しているので、磁路は凹部の面上のみに形成される。そして、磁心コアが凹部と接触しており、凹部上には非磁性体層やギャップが存在しないことから、漏れ磁束の発生を抑制することができ、ケースに流れる渦電流が小さくなって渦電流損を抑制することができ、大きな磁束密度を有するリアクトルを得ることができる。しかも、コイル導体の内側のみならず外側も磁束が通過する外磁路構造となることから、導線の巻数を少なくしても大きなインダクタンスを得ることができる。
　このように本発明のリアクトルは、放熱性が良好で渦電流損が抑制され、大きな磁気密度を有する小型で高性能のリアクトルを得ることができる。
　また、本発明のリアクトルは、前記コイル導体が、非磁性体系樹脂でモールド成形されて表面に非磁性体層が形成され、該非磁性体層を介して前記側面部及び前記段差部と接触しているのが好ましい。
　これにより衝撃等による物理的損傷の発生を極力抑制でき、かつ絶縁性が向上して漏れ磁束を効果的に抑制できることから、機械的強度が向上したより良好な磁気特性を有するリアクトルを得ることができる。
　さらに、本発明のリアクトルは、前記非磁性系樹脂材料が、フィラー成分を含有し、熱伝導率が５Ｗ／ｍＫ以上であるのが好ましい。
　これにより、より一層放熱性の良好なリアクトルを得ることができる。
　また、本発明のリアクトルは、前記段差部が、短冊状に形成されているのが好ましい。
　これによりコイル導体の露出面を確実に段差部と接触させることができ、前記露出面はケース側面部と接触していることから、ケースと露出面との接触面積を十分に確保することができ、良好な放熱性を有するリアクトルを得ることができる。
　また、本発明のリアクトルは、前記段差部が、前記コイル導体との接触面に形成されているのも好ましい。
　この場合は、コイル導体との接触面積を十分に確保できると共に、磁心コアの占積率が増加することから、より大きな磁束密度を有するリアクトルを得ることができる。
　さらに、本発明のリアクトルは、前記段差部が、台形形状に形成されているのも好ましい。
　この場合は、磁束が段差部の台形形状に沿って底面部の凹部上を通過することとなり、磁束の流れも円滑になり、より一層大きな磁束密度を有する高性能の小型のリアクトルを得ることができる。
　また、本発明のリアクトルは、前記導線が平角線で形成されると共に、前記コイル導体はエッジワイズ巻き又はフラットワイズ巻きとされているのが好ましい。
　このように導線を被覆平角線で形成することにより丸線に比べて占積率を大きくすることができ、より小型で大きな磁束密度を有するインダクタンスの大きなリアクトルを得ることができる。
　また、本発明のリアクトルは、前記磁心コアが樹脂材料を含有しているのが好ましい。
　さらに、本発明のリアクトルは、前記磁性体材料が、軟磁性金属材料及びフェライト材料のうちのいずれかであるのが好ましい。
　本発明のリアクトルによれば、導線が巻回された筒状のコイル導体と、磁性体材料を含有した磁心コアとを備え、前記コイル導体及び前記磁心コアがケースに収容されたリアクトルであって、前記ケースは、互いに対向する側面部と底面部とを少なくとも有し、前記底面部は、前記対向する側面部に沿って両端に段差部が形成され、前記コイル導体は、一部が表面露出した露出面を有するように前記磁心コアに埋設されると共に、前記露出面が、前記段差部及び前記対向するそれぞれの側面部に接触し、かつ、前記磁心コアは、前記段差部間に形成された凹部と接触しているので、コイル導体とケースとの接触面が増加して接触面積を十分に確保できることから、コイル導体で発生した熱をケースに効率良く伝搬させることができ、良好な放熱性を得ることができる。また、コイル導体の内周面に位置する磁性コアが段差部間に形成された凹部と接触するので、コイル導体から磁心コアに伝搬された熱が該磁心コアの内部に籠ることもなくケースに伝搬されることとなり、これにより、より一層良好な放熱性を得ることができる。また、コイル導体の露出面が段差部及び対向する側面部に接触しているので、磁路は前記凹部の面上のみに形成される。そして、磁心コアが凹部と接触しており、該凹部上には非磁性体層やギャップが存在しないことから、漏れ磁束の発生を抑制することができる。したがって、ケースに流れる渦電流が小さくなって渦電流損を抑制することができ、大きな磁束密度を有するリアクトルを得ることができる。しかも、コイル導体の内側のみならず外側も磁束が通過する外磁路構造となることから、導線の巻数が少なくても大きなインダクタンスを有する小型のリアクトルを得ることができる。
本発明に係るリアクトルの一実施の形態（第１の実施の形態）を模式的に示す斜視図である。 上記リアクトルの平面図である。 図２のＡ－Ａ矢視断面図である。 図２のＢ－Ｂ矢視断面図である。 上記リアクトルの製造方法の一例を示す製造工程図（１／２）である。 上記リアクトルの製造方法の一例を示す製造工程図（２／２）である。 本発明に係るリアクトルの第２の実施の形態を示す平面図である。 図７のＣ－Ｃ矢視断面図である。 図７のＤ－Ｄ矢視断面図である。 本発明に係るリアクトルの第３の実施の形態を示す平面図である。 図１０のＥ－Ｅ矢視断面図である。 図１０のＦ－Ｆ矢視断面図である。 本発明に係るリアクトルの第４の実施の形態を示す平面図である。 図１３のＧ－Ｇ矢視断面図である。 図１３のＨ－Ｈ矢視断面図である。 本発明に係るリアクトルの第５の実施の形態を示す平面図である。 図１６のＩ－Ｉ矢視断面図である。 本発明に係るリアクトルの第６の実施の形態を示す平面図である。 図１８のＪ－Ｊ矢視断面図である。 特許文献１に記載されたリアクトルの要部断面図である。 特許文献２に記載されたリアクトルの要部断面図である。 特許文献３に記載されたリアクトルの要部断面図である。
　次に、本発明の実施の形態を詳説する。
（第１の実施の形態）
　図１は本発明に係るリアクトルの一実施の形態（第１の実施の形態）を模式的に示す斜視図であり、図２は図１の平面図である。また、図３は、図２のＡ－Ａ矢視断面図であり、図４は図２のＢ－Ｂ矢視断面図である。
　すなわち、本リアクトルは、図１に示すように、筒状のコイル導体１と、磁性体材料を含有した磁心コア２とを備え、これらコイル導体１及び磁心コア２がケース３に収容されている。尚、通常は、コイル導体１の上面には外部端子接続用の引出線が形成されているが、本実施の形態では、説明の都合上、引出線を省略している。
　ケース３は、箱状に形成されており、底面部４と該底面部４に連接された４個の側面部、すなわち第１～第４の側面部５ａ～５ｄを有している。そして、底面部４は、図２に示すように、対向する第１及び第２の側面部５ａ、５ｂに沿うように両端には短冊状の一対の段差部（第１の段差部６ａ及び第２の段差部６ｂ）が形成され、これにより第１の段差部６ａと第２の段差部６ｂとの間には凹部７が形成されている。
　コイル導体１は、図３に示すように、一部が表面露出した露出面１ａ、１ｂを有するように磁心コア２に埋設されている。そして、前記露出面１ａ、１ｂは第１及び第２の段差部６ａ、６ｂと第１及び第２の側面部５ａ、５ｂに接触し、かつ、磁心コア２は、凹部７と接触している。すなわち、露出面１ａ、１ｂは、第１及び第２の側面部５ａ、５ｂと第１及び第２の段差部６ａ、６ｂに接触するように前記コイル導体１の両端部に形成されている。これによりコイル導体１の露出面１ａ、１ｂとケース３との接触面が大幅に増加することから、当該接触面積を十分に確保することができ、これにより良好な放熱性を得ることできる。
　また、露出面１ａ、１ｂが第１及び第２の段差部６ａ、６ｂに接触し、かつ磁心コア２が凹部７に接触していることから、底面部４上には非磁性層やギャップ等の磁路形成の障害となる障害物が存在することもなく、凹部７の面上のみに磁路が形成される。したがって、磁路上には何らの障害物も存在することなく、図４の矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向に示すように磁束が流れ、これにより小型で大きな磁束密度を有するインダクタンスの大きなリアクトルを得ることができる。
　ここで、コイル導体１は、全体形状が筒状となるように導線８が巻回されており、内周面の隅部及び外周面の角部がＲ（アール）状（曲面状）に形成されている。導線８は、本第１の実施の形態では、被覆平角線で形成されている。具体的には、芯材がＣｕ、Ａｌ或いはこれらの合金類等の金属材料で形成されると共に、該芯材がポリアミドイミド等のエナメル材料で被覆されている。この第１の実施の形態では、コイル導体１は、扁平状の被覆平角線を幅方向に曲げて巻回させたエッジワイズ巻きとされている。
　また、磁心コア２に使用される磁性体粉末としては、軟磁性金属材料やフェライト材料を使用することができる。軟磁性金属材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、Ｆｅ－Ｓｉ系合金、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金、Ｆｅ－Ａｌ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ系合金、Ｆｅ－Ｃｏ系合金等の各種結晶質の合金粉末材料や、Ｆｅを主成分とした軟磁性特性に優れた非晶質材料、或いは非晶質相とナノ結晶相とが混在したナノ結晶金属材料を使用することができる。この軟磁性金属材料を使用する場合は、絶縁性を確保する観点から金属粉末の表面にリン酸塩やシリコーン樹脂等の絶縁性材料からなる塗布層を形成するのが好ましい。
　また、フェライト材料としても、特に限定されるものではなく、Ｎｉ系、Ｃｕ－Ｚｎ系、Ｎｉ－Ｚｎ系、Ｍｎ－Ｚｎ系、Ｎｉ－Ｃｕ－Ｚｎ系等の各種フェライト材料を使用することができる。
　尚、磁心コア２には、通常、結合剤としてエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の樹脂材料が、例えば体積比率で４０vol％以下の割合で含有されている。
　このように本第１の実施の形態のリアクトルは、コイル導体１の露出面１ａ、１ｂが底面部４に形成された第１及び第２の段差部６ａ、６ｂと第１及び第２の側面部５ａ、５ｂ（対向する側面部）に接触しているので、特許文献１や２に比べてケース３と露出面１ａ、１ｂとの接触面が増加し、これにより放熱のための接触面積を十分に確保することができることから、コイル導体１で発生した熱がケース３に効率良く伝搬し、良好な放熱性を得ることができる。また、コイル導体１が埋設された磁心コア２が、第１の段差部６ａと第２の段差部６ｂとの間に形成された凹部７と接触しているので、コイル導体１の内周面に位置する磁心コア２が直接凹部７と接触することとなり、したがってコイル導体１から磁心コア２に伝搬した熱が磁心コア２の内部に籠ることもなくケース３に伝搬され、これにより、より良好な放熱性を得ることができる。また、コイル導体１の露出面１ａ、１ｂが第１及び第２の段差部６ａ、６ｂ、及び第１及び第２の側面部５ａ、５ｂに接触していることから、底面部４上には非磁性層やギャップ等の磁路形成に障害となる障害物が存在することもなく、凹部７の面上のみが磁路を形成する。したがって、磁路上には何らの障害物も存在せず矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向に磁束が通過し、これにより漏れ磁束の発生を抑制することができることから、ケース３に流れる渦電流が小さくなって渦電流損を抑制することができる。しかも、特許文献１とは異なり、コイル導体１の内側のみならず外側も磁束が通過する外磁路構造となることから、導線８の巻数を少なくしても大きなインダクタンスを得ることが可能となる。すなわち、放熱性が良好で磁気損失が少なく大きな磁束密度を有するインダクタンスの大きな小型で高性能のリアクトルを得ることができる。
　次に、上記リアクトルの製造方法を詳述する。
　図５及び図６は、上記リアクトルの製造方法の一例を示す製造工程図である。　
　尚、この図５及び図６では、説明の都合上、ケース３の側面部の一部（第３及び第４の側面部５ｃ、５ｄ）を省略している。
　まず、扁平状の被覆平角線を用意し、筒状となるように該被覆平角線をエッジワイズ方向に巻回し、これにより図５（ａ）に示すように中空部１ｃを有するコイル導体１を作製する。尚、この図５（ａ）では外観は筒状の直方体形状であるが、実際には中空部１ｃの内周面隅部及び外周面角部はＲ（アール）形状（曲面状）に形成されている。
　次に、磁性体粉末と樹脂材料とが所定比率に配合されたコア材料を用意する。
　次いで、図５（ｂ）（ｉ）に示すような上部コア形状９を形成する上金型、及び図５（ｂ）（iii）に示すような下部コア形状１０を形成する下金型を用意する。そして、図５（ｂ）（ii）に示すコイル導体１を金型内の所定位置に配した後、金型のキャビティにコア材料を供給し、該キャビティにコア材料を充填し、加圧・加熱して硬化させ、成形する。その後、前記金型を成形体から離脱させて該成形体を取り出し、図６（ｃ）に示すように露出面１ａ、１ｂを有するコイル導体１が埋設された磁心コア２を作製する。
　次に、図６（ｄ）に示すように、底面部４の両端に短冊状の第１及び第２の段差部６ａ、６ｂが一体形成されたケース３を作製する。次いで、コイル導体１の露出面１ａ、１ｂが第１及第２の側面部５ａ、５ｂと第１及び第２の段差部６ａ、６ｂとに接触し、かつ磁心コア２の底面２ａがケース３の凹部７に嵌入するように磁心コア２をケース３に収容し、これにより図６（ｅ）に示すような本発明のリアクトルを作製することができる。
　尚、磁心コア２をケース３に収容する際には、必要に応じて接着剤等で磁心コア２をケース３に接着するのが好ましい。
　また、上記実施の形態では、第１及び第２の段差部６ａ、６ｂは底面部４上に該底面部４と一体形成しているが、底面部４及び側面部５ａ～５ｄを有する方形状の箱状部材と第１及び第２の段差部６ａ、６ｂを形成する短冊状の段差部材とを個別に作製し、底面部４の所定箇所に接着剤等で段差部材を貼り合わせ、これによりケース３を作製してもよい。
（第２の実施の形態）
　図７は、本発明に係るリアクトルの第２の実施の形態を模式的に示す平面図であり、図８は、図７のＣ－Ｃ矢視断面図、図９は図７のＤ―Ｄ矢視断面図である。
　この第２の実施の形態は、コイル導体１１を形成する導線１２が第１の実施の形態と同様、被覆平角線で形成されているが、被覆平角線の巻き方向が、図７～図９に示すように、断面の短辺側を曲げたフラットワイズ巻きとされている。それ以外は第１の実施の形態と同様である。
　したがって、この第２の実施の形態においても、コイル導体１１の露出面１１ａ、１１ｂが底面部４に形成された第１及び第２の段差部６ａ、６ｂと第１及び第２の側面部５ａ、５ｂに接触しているので、ケース３と露出面１１ａ、１１ｂとの接触面積を十分に大きくすることができ、これによりコイル導体１１で発生した熱はケース３に効率良く伝搬し、良好な放熱性を得ることができる。また、コイル導体１１の内周面に位置する磁心コア２が凹部７と接触しているので、コイル導体１１から磁心コア２に伝搬した熱が該磁心コア２の内部に籠ることもなくケース３に伝わり、これにより、より良好な放熱性を得ることができる。また、コイル導体１１の露出面１１ａ、１１ｂが第１及び第２の段差部６ａ、６ｂ、及び第１及び第２の側面部５ａ、５ｂに接触していることから、底面部４上には非磁性層やギャップ等の磁路形成の障害となる障害物が存在することもなく、凹部７の面上のみが磁路を形成する。したがって、磁路上には何らの障害物も存在することなく図９に示すように矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向に磁束が通過し、これにより漏れ磁束の発生を抑制することができることから、ケース３に流れる渦電流が小さくなって渦電流損を抑制することができる。しかも、上述したように外磁路構造であることから、導線１２の巻数を少なくしても大きなインダクタンスを得ることができる。したがって放熱性が良好で磁気損失が少なく大きな磁束密度を有するインダクタンスの大きな小型のリアクトルを得ることができる。
（第３の実施の形態）
　図１０は、本発明に係るリアクトルの第３の実施の形態を模式的に示す平面図であり、図１１は、図１０のＥ－Ｅ矢視断面図、図１２は図１０のＦ―Ｆ矢視断面図である。
　この第３の実施の形態では、エッジワイズ巻きされた筒状のコイル導体１が、図１０～図１２に示すように、非磁性系樹脂材料でモールド成形され、これにより表面には非磁性体層１３が形成されている。それ以外は第１の実施の形態と同様である。
　したがって、本第３の実施の形態では、衝撃等により物理的損傷が生じるのを回避して機械的強度を向上させることができる。また、非磁性系樹脂材料でモールド成形されていることから、絶縁性の向上が可能となり、漏れ磁束の発生をより効果的に抑制することができ、より大きな磁束密度を有するインダクタンスの大きな小型のリアクトルを得ることができる。そして、この第３の実施の形態においても、第１及び第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、コイル導体１の露出面１ａ、１ｂが、非磁性体層１３を介して第１及び第２の段差部６ａ、６ｂ、及び第１及び第２の側面部５ａ、５ｂと接触していることから、非磁性体層１３を介して接触するコイル導体１とケース３との接触面積を大きくすることができ、また、磁心コア２に伝搬された熱が内部に籠ることもなくケースに放熱されることから、良好な放熱性を得ることができる。さらに、磁路上には何らの障害物も存在することなく、図１２に示すように矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向に磁束が通過することから、漏れ磁束の発生を抑制することができ、ケース３に流れる渦電流が小さくなって渦電流損を抑制することができる。
　ここで、非磁性体層１３の厚みは特に限定されるものではなく、例えば０．１～３ｍｍ程度に調整される。
　また、非磁性系樹脂材料としては、その範疇に属するものであれば特に限定されるものではなく、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリフェニレンスルフィド等を使用することができる。
　さらに、非磁性系樹脂材料中に高熱伝導率を有するアルミナ等のフィラー成分を所定量含有させるのも好ましい。すなわち、アルミナに代表される熱伝導率の高いフィラー成分を非磁性系樹脂材料中に含有させ、例えば熱伝導率を５Ｗ／ｍＫとすることにより、コイル導体１で発生する熱をケース３に効率良く伝搬することができ、より一層の放熱性向上を図ることができる。
　尚、モールド成形の方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、射出成形法やトランスファー成形法を使用することができる。
（第４の実施の形態）
　図１３は、本発明に係るリアクトルの第４の実施の形態を模式的に示す平面図であり、図１４は、図１３のＧ－Ｇ矢視断面図、図１５は図１３のＨ―Ｈ矢視断面図である。
　この本第４の実施の形態は、第２の実施の形態と同様、フラットワイズ巻きされた筒状のコイル導体１１が、第３の実施の形態と同様、非磁性系樹脂材料でモールドされ、これにより表面には非磁性層１４が形成されている。それ以外は第２の実施の形態と同様である。
　したがって、本第４の実施の形態では、上記第３の実施の形態と略同様、上記第２の実施の形態で述べた効果に加え、衝撃等により物理的損傷が生じるのを回避して機械的強度を向上させることができる。また、非磁性系樹脂材料でモールドされていることから、絶縁性の向上が可能となり、漏れ磁束の発生をより効果的に抑制することができ、より大きな磁束密度を有するインダクタンスの大きな小型のリアクトルを得ることができる。絶縁性を向上させることができる。
（第５の実施の形態）
　図１６は、本発明に係るリアクトルの第５の実施の形態を模式的に示す平面図であり、図１７は、図１６のＩ－Ｉ矢視断面図である。
　この第５の実施の形態では、ケース３の底面部１５に形成される第１及び第２の段差部１６ａ、１６ｂが、コイル導体１の第１及び第２の側面部５ａ、５ｂと平行な側面方向の長さ寸法と略同一寸法に形成されている。それ以外は第１の実施の形態と同様である。
　すなわち、第１～第４の実施の形態では、第１及び第２の段差部６ａ、６ｂが第１及び第２の側面部５ａ、５ｂ全長に亙って短冊状に形成されているが、本第５の実施の形態では、第１及び第２の段差部１６ａ、１６ｂがコイル導体１の露出面１ａ、１ｂとの接触面にのみ形成されている。
　このように第１及び第２の段差部１６ａ、１６ｂをコイル導体１の露出面１ａ、１ｂとの接触面のみに形成することによっても接触面積を十分に確保できることから、コイル導体１からの熱を効率よく第１及び第２の段差部１６ａ、１６ｂに伝搬することができ、所期の放熱性を確保することができる。そして、第１～第４の実施の形態に比べて凹部１５の領域、すなわち、磁心コア２の占積量が増加することから、より大きなインダクタンスを得ることができる。
（第６の実施の形態）　
　図１８は、本発明に係るリアクトルの第６の実施の形態を模式的に示す平面図であり、図１９は、図１８のＪ－Ｊ矢視断面図である。
　この第６の実施の形態では、第１及び第２の段差部１８ａ、１８ｂが台形形状に形成され、これら第１及び第２の段差部１８ａ、１８ｂの間に凹部２０が形成されている。すなわち、第１～第４の実施の形態のように第１及び第２の段差部６ａ、６ｂを短冊状に形成した場合は、ケース３の隅部は第１及び第２の段差部６ａ、６ｂが形成されているため、ケース３の隅部及びその近辺には磁束は流れない。また、第５の実施の形態のように第１及び第２の段差部１６ａ、１６ｂをコイル導体１の露出面１ａ、１ｂのみに形成した場合は、第１及び第２の段差部１６ａ、１６ｂが形成されていないケース３の隅部近傍の磁束密度は小さく、インダクタンスへの寄与は小さい。
　これに対し本第６の実施の形態では、底面部１９の第１及び第２の段差部１８ａ、１８ｂが台形形状に形成され、これら第１及び第２の段差部１８ａ、１８ｂの間に凹部２０が形成されているので、磁束はこの台形形状に沿うような形態で凹部２０を通過することから、大きな磁束密度を確保することができる。また、磁束密度が小さい領域に台形形状の第１及び第２の段差部１８ａ、１８ｂが形成され、コイル導体８の第１及び第２の露出面１ａ、１ｂは、第１及び第２の段差部１８ａ、１８ｂと第１及び第２の側面部５ａ、５ｂに接しているので、十分な放熱性を確保することができる。
　このように本第６の実施の形態では、大きな磁束密度と高放熱性とが両立したリアクトルを実現することができる。
　尚、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で更に変更可能である。例えば、上記第５及び第６実施の形態では、コイル導体１、１１にモールド成形が施されていないが、第３及び第４の実施の形態のようにコイル導体１、１１にモールド成形を施してコイル導体１、１１の表面に非磁性層１３、１４を形成することにより、耐衝撃性が良好でより一層良好な放熱性と磁気特性を有するリアクトルを得ることができる。
　また、上記各実施の形態では導線８、１２を被覆平角線で形成しているが、コ字状の箔状導体を使用してもよい。箔状導体を使用する場合は、箔状導体が互いに重なり合うように巻回した後、重なり合っている箔状導体の角部同士を圧着して一体化したり、或いはビアを介して各箔状導体を積層し、これにより箔状導体同士を電気的に接続して一体化することにより、筒状のコイル導体を作製することができる。また、これら被覆平角線や箔状導体の他、断面形状が円状の丸線を使用しても本発明の課題解決に影響を与えるものではない。
　さらに、上記実施の形態では、金型を使用して磁心コアを作製しているが、ケース３と一体的に形成してもよい。この場合はコイル導体をケース内に配した後、コア材料を充填して硬化させ、必要に応じて加熱・加圧することにより容易に作製することができる。
　また、本発明のケースは、対向する側面部と底面部とを少なくとも有していればよく、したがって側面部は少なくとも２面あればよく、必要に応じて他の２面は省略してもよい。
　また、コイル導体とケース、磁心コアとケースとの間に極薄の非磁性体層や絶縁層、接着層を介在させてもよい。
　放熱性が良好で渦電流損を抑制でき、より一層の小型化が可能なリアクトルを実現することができる。
１、１１　コイル導体
２　　磁心コア
３　　ケース　
４、１５、１９　底面部
５ａ　第１の側面部
５ｂ　第２の側面部
６ａ、１６ａ、１８ａ　第１の段差部
６ｂ、１６ｂ、１８ｂ　第２の段差部
７、２０　凹部
８、１２　導線
１３、１４　非磁性層

Claims (10)

  1. 　導線が巻回された筒状のコイル導体と、磁性体材料を含有した磁心コアとを備え、前記コイル導体及び前記磁心コアがケースに収容されたリアクトルであって、
    　前記ケースは、互いに対向する側面部と底面部とを少なくとも有し、
    　前記底面部は、前記対向する側面部に沿って両端に段差部が形成され、
    　前記コイル導体は、一部が表面露出した露出面を有するように前記磁心コアに埋設されると共に、
    　前記露出面が、前記段差部及び前記対向するそれぞれの側面部に接触し、
    　かつ、前記磁心コアが、前記段差部間に形成された凹部に接触していることを特徴とするリアクトル。
  2. 　前記コイル導体は、非磁性体系樹脂でモールド成形されて表面に非磁性体層が形成され、該非磁性体層を介して前記側面部及び前記段差部と接触していることを特徴とする請求項１記載のリアクトル。
  3. 　前記非磁性系樹脂材料は、フィラー成分を含有し、熱伝導率が５Ｗ／ｍＫ以上であることを特徴とする請求項２記載のリアクトル。
  4. 　前記段差部は、短冊状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のリアクトル。
  5. 　前記段差部は、前記コイル導体との接触面に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のリアクトル。
  6. 　前記段差部は、台形形状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のリアクトル。
  7. 　前記導線は平角線で形成されると共に、前記コイル導体はエッジワイズ巻きとされていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のリアクトル。
  8. 　前記導線は平角線で形成されると共に、前記コイル導体はフラットワイズ巻きとされていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のリアクトル。
  9. 　前記磁心コアは樹脂材料を含有していることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のリアクトル。
  10. 　前記磁性体材料は、軟磁性金属材料及びフェライト材料のうちのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のリアクトル。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010182941A (ja) * 2009-02-06 2010-08-19 Denso Corp リアクトル
JP2011124310A (ja) * 2009-12-09 2011-06-23 Sumitomo Electric Ind Ltd リアクトル
WO2011089941A1 (ja) * 2010-01-20 2011-07-28 住友電気工業株式会社 リアクトル
JP2013093548A (ja) * 2011-10-06 2013-05-16 Sumitomo Electric Ind Ltd リアクトル、リアクトル用コイル部品、コンバータ、及び電力変換装置
JP2013229527A (ja) * 2012-04-27 2013-11-07 Nec Tokin Corp リアクトル

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010182941A (ja) * 2009-02-06 2010-08-19 Denso Corp リアクトル
JP2011124310A (ja) * 2009-12-09 2011-06-23 Sumitomo Electric Ind Ltd リアクトル
WO2011089941A1 (ja) * 2010-01-20 2011-07-28 住友電気工業株式会社 リアクトル
JP2013093548A (ja) * 2011-10-06 2013-05-16 Sumitomo Electric Ind Ltd リアクトル、リアクトル用コイル部品、コンバータ、及び電力変換装置
JP2013229527A (ja) * 2012-04-27 2013-11-07 Nec Tokin Corp リアクトル

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