(57)【要約】      （修正有）【課題】フラットワイズコイルを用いたリアクトルユニットにおいて小型化を図るとともにフラットワイズコイルを冷却する効率を向上させる。【解決手段】リアクトルユニット１０は、コア１１０とフラットワイズコイル１２０からなるリアクトルと、冷却器２００と、伝熱シート３００を備えている。冷却器は、リアクトルを冷却する。コアは、一対の長辺部と一対の短辺部とを有する矩形環状を成している。フラットワイズコイルは、コアの一方の短辺部に巻回されている。冷却器は、冷却面２０１と凹部２０５とを有している。冷却面は、フラットワイズコイルにおける平角巻線の幅狭面が並んでいる端面を支持している。凹部は、冷却面に形成され、コアの一方の長辺部に嵌合する。伝熱シートは、フラットワイズコイルの端面と冷却面との間に挟まれている。【選択図】図２
2020088116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リアクトルと、
前記リアクトルを冷却する冷却器と、
伝熱層と、
を備えており、
前記リアクトルは、
一対の長辺部と一対の短辺部とを有している矩形環状を成すコアと、
前記コアの一方の前記短辺部に巻回されているフラットワイズコイルと、
を備えており、
前記冷却器は、
前記フラットワイズコイルにおける平角巻線の幅狭面が並んでいる端面を支持している冷却面と、
前記冷却面に形成されており、前記コアの一方の前記長辺部に嵌合する凹部と、
を備えており、
前記伝熱層は、前記フラットワイズコイルの前記端面と前記冷却面とに挟まれている、リアクトルユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、リアクトルユニットに関する技術を開示する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、リアクトルユニットに関し、リアクトルのエッジワイズコイルの外周面の一部を冷却器の凹部に収めることによって小型化を図る技術が開示されている。エッジワイズコイルは、平角巻線をその幅広面がコイル軸線方向を向くように巻回したコイルである。これに対して、フラットワイズコイルは、平角巻線をその幅広面がコイル半径方向を向くように巻回したコイルである（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１２９１４６号公報
【特許文献２】特開２０１６−１１５８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
リアクトルユニットに対して更なる小型化を図るために、リアクトルを構成するコイルに、エッジワイズコイルより比較的に厚みを小さくできるフラットワイズコイルを用いることが考えられるものの、フラットワイズコイルを冷却することについて十分な検討がなされていなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書に開示する一形態は、リアクトルユニットである。このリアクトルユニットは、リアクトルと、冷却器と、伝熱層を備えている。冷却器は、リアクトルを冷却する。リアクトルは、コアとフラットワイズコイルを備えている。コアは、一対の長辺部と一対の短辺部とを有する矩形環状を成している。フラットワイズコイルは、コアの一方の短辺部に巻回されている。冷却器は、冷却面と凹部を備えている。冷却面は、フラットワイズコイルにおいて平角巻線の幅狭面が並んでいる端面を支持している。凹部は、冷却面に形成されており、コアの一方の長辺部に嵌合する。伝熱層は、フラットワイズコイルの端面と冷却面との間に挟まれている。
【０００６】
上記形態のリアクトルユニットによれば、コアの長辺部が冷却器の凹部に嵌合することで、必然的にフラットワイズコイルの端面が冷却面と対向することになる。フラットワイズコイルとコアが密接に冷却器と組み合わされ、小型化が図れるとともに、フラットワイズコイルの端面と冷却器の冷却面の間の伝熱層が熱を効果的に冷却器に伝えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施例のリアクトルユニットの構成を示す平面図である。
【図２】図１のＦ２−Ｆ２断面において切断したリアクトルユニットの構成を示す断面図である。
【図３】図２のＦ３−Ｆ３断面において切断したリアクトルユニットの構成を示す断面図である。
【図４】第２実施例におけるリアクトルユニットの構成を示す断面図である。
【図５】第３実施例におけるリアクトルユニットの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１実施例）図１は、リアクトルユニット１０の構成を示す平面図である。図２は、図１のＦ２−Ｆ２断面において切断したリアクトルユニット１０の構成を示す断面図である。図３は、図２のＦ３−Ｆ３断面において切断したリアクトルユニット１０の構成を示す断面図である。リアクトルユニット１０は、例えばチョッパタイプの電圧コンバータで用いられる。典型的にはリアクトルユニット１０は、電気自動車において電源電力の電圧を走行用のモータの駆動電圧まで昇圧する昇圧コンバータで用いられる。電気自動車で用いられるリアクトルユニット１０は、電流容量が大きく、大型で発熱量が多い。それゆえ、リアクトルユニット１０は、冷却器２００を伴っている。リアクトルユニット１０は、リアクトル１００と、冷却器２００と、伝熱シート３００を備えている。リアクトル１００は、コア１１０と、フラットワイズコイル１２０を備えている。
【０００９】
リアクトル１００のコア１１０は、一対の長辺部１１３、１１４と一対の短辺部１１１、１１２を有している矩形環状を成している。短辺部１１１は、短辺部１１２に向かい合う部位である。短辺部１１２の中央には、間隙ＧＰが形成されている。長辺部１１３は、長辺部１１４に向かい合う部位である。長辺部１１４の内周面１１５は、長辺部１１３に対向する面である。図２に示すように、内周面１１５は、伝熱シート３００を介してフラットワイズコイル１２０を支持している。
【００１０】
リアクトル１００のフラットワイズコイル１２０は、平角巻線をその幅広面がコイル半径方向を向くように巻回したコイルである。別言すれば、フラットワイズコイル１２０は、平角線の矩形断面の長辺がピッチごとに隣り合うように巻回されたコイルである。フラットワイズコイル１２０は、コア１１０における短辺部１１２を中心に巻回されている。フラットワイズコイル１２０は、平角巻線の両端にそれぞれ端子を有しているが、端子の図示は省略している。
【００１１】
フラットワイズコイル１２０は、内周面１２１と、外周面１２２と、端面１２３、１２４を有している。内周面１２１は、フラットワイズコイル１２０における内周側の面である。第１実施例のリアクトルユニット１００では、内周面１２１は露出している。後述する第２、第３実施例のリアクトルユニットでは、コイルの内側空間が樹脂やポッティング材で満たされている。
【００１２】
内周面１２１は、コア１１０との間に空隙を形成する。外周面１２２は、フラットワイズコイル１２０における最外周側の面である。外周面１２２も露出している。端面１２３は、フラットワイズコイル１２０において平角巻線の幅狭面が並んでいる面である。端面１２３も外部に露出している。端面１２４は、フラットワイズコイル１２０において平角巻線の幅狭面が並んでいる面であり、端面１２３の反対側に位置する。端面１２３は、伝熱シート３００に密着している。
【００１３】
冷却器２００は、リアクトル１００から伝わる熱を吸収することによってリアクトル１００を冷却する。冷却器２００は、冷却面２０１と、冷却フィン２０２と、凹部２０５を備えている。冷却面２０１は、伝熱シート３００を介してフラットワイズコイル１２０の端面１２４を支持する平面である。
【００１４】
冷却フィン２０２は、冷却面２０１の裏側に形成された凸条である。凹部２０５は、冷却面２０１に形成された窪みである。凹部２０５は、コア１１０の長辺部１１４に嵌合する。より詳しくは、長辺部１１４は、そのコイル軸線方向を向く面が凹部２０５の底面と対向するように嵌合する。長辺部１１４が凹部２０５に嵌合した状態において、長辺部１１４の内周面１１５は、冷却面２０１と同じ高さに位置する。
【００１５】
伝熱シート３００は、フラットワイズコイル１２０の端面１２４と冷却器２００の冷却面２０１との間に挟まれている。伝熱シート３００は、フラットワイズコイル１２０の端面１２４および冷却器２００の冷却面２０１に密着している。伝熱シート３００の材質は、シリコン系樹脂である。伝熱シート３００の熱伝達率は、２．０Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましい。
【００１６】
以上説明したリアクトルユニット１０の特徴を述べる。リアクトル１００のフラットワイズコイル１２０は、コア１１０の短辺部１１２に巻回されている。コア１１０の長辺部１１４が冷却器２００の凹部２０５に嵌合している。この構造によって、フラットワイズコイル１２０の端面１２４が冷却面２０１に密着し、小型化が図れる。また、フラットワイズコイル１２０の端面１２４において冷却器２００の冷却面２０１へと熱を伝える表面積を伝熱シート３００が拡張するためフラットワイズコイル１２０を冷却する効率を向上させることができる。
【００１７】
（第２実施例）図４は、第２実施例におけるリアクトルユニット１０Ｂの構成を示す断面図である。図４の断面図は、第１実施例における図２の断面図に対応する。第２実施例のリアクトルユニット１０Ｂは、樹脂４００を備える点を除き、第１実施例のリアクトルユニット１０と同様である。
【００１８】
リアクトルユニット１０Ｂの樹脂４００は、コア１１０およびフラットワイズコイル１２０の周りに射出成形によって形成されている。樹脂４００の材料は、非磁性で高耐熱性を有する熱可塑性樹脂（例えば、ポリフェニレンサルファルド（ＰＰＳ）など）である。樹脂４００は、コア１１０の長辺部１１３の全域と、短辺部１１１における長辺部１１３側の部分と、短辺部１１２における間隙ＧＰを含む長辺部１１３側の部分とを覆っている。樹脂４００は、フラットワイズコイル１２０の端面１２３の全域と、フラットワイズコイル１２０の内周面１２１および外周面１２２のほぼ全域とを覆っている。樹脂４００は、コア１１０とフラットワイズコイル１２０との隙間に充填されている。
【００１９】
以上説明したリアクトルユニット１０Ｂによれば、樹脂４００がリアクトル１００を覆う形態であっても、第１実施形態と同様に、小型化を図ることができるとともに、フラットワイズコイル１２０を冷却する効率を向上させることができる。
【００２０】
（第３実施例）図５は、第３実施例におけるリアクトルユニット１０Ｃの構成を示す断面図である。図５の断面図は、第１実施例における図２の断面図に対応する。第３実施例のリアクトルユニット１０Ｃは、冷却器２００に代えて冷却器２００Ｃを備える点、ならびに、ポッティング材５００を備える点を除き、第１実施例のリアクトルユニット１０と同様である。
【００２１】
リアクトルユニット１０Ｃの冷却器２００Ｃは、平面２０６と、凹部２０７とを有する点を除き、第１実施例の冷却器２００と同様である。平面２０６は、リアクトル１００を囲む面である。平面２０６は、フラットワイズコイル１２０の端面１２３と同じ高さに位置する。凹部２０７は、平面２０６に形成された窪みである。冷却面２０１は、凹部２０７の底面に相当する。
【００２２】
ポッティング材５００は、冷却器２００Ｃの凹部２０７に充填された樹脂である。ポッティング材５００は、冷却器２００Ｃの平面２０６の高さまで充填されている。ポッティング材５００は、コア１１０の間隙ＧＰにも充填されている。ポッティング材５００は、フラットワイズコイル１２０の内周面１２１、外周面１２２、端面１２４を覆っている。ポッティング材５００は、フラットワイズコイル１２０の端面１２４と冷却器２００の冷却面２０１との間にも充填されている。端面１２４と冷却面２０１との間に充填されているポッティング材５００は、第１実施例の伝熱シート３００と同じ機能を有している。
【００２３】
以上説明したリアクトルユニット１０Ｃによれば、第１実施例と同様に小型化を図ることができる。また、フラットワイズコイル１２０の内周面１２１、外周面１２２および端面１２４において冷却器２００の冷却面２０１へと熱を伝える表面積をポッティング材５００によって拡張できるためフラットワイズコイル１２０を冷却する効率を向上させることができる。
【００２４】
第１、第２実施例の伝熱シート３００と、第３実施例において端面１２４と冷却面２０１との間に充填されているポッティング材５００が伝熱層に相当する。
【００２５】
以上、実施形態を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、上述した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面において説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載した組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面において説明した技術は、複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００２６】
１０、１０Ｂ、１０Ｃ：リアクトルユニット
１００：リアクトル
１１０：コア
１１１、１１２：短辺部
１１３、１１４：長辺部
１１５、１２１：内周面
１２０：フラットワイズコイル
１２２：外周面
１２３、１２４：端面
２００、２００Ｃ：冷却器
２０１：冷却面
２０２：冷却フィン
２０５、２０７：凹部
２０６：平面
３００：伝熱シート
４００：樹脂
５００：ポッティング材
ＧＰ：間隙
【図１】
2020088116.tif 000003
【図２】
2020088116.tif 000004
【図３】
2020088116.tif 000005
【図４】
2020088116.tif 000006
【図５】
2020088116.tif 000007