(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に開口を有する有底筒状のケースと、
前記開口の外側に延出する第１端子および第２端子、前記第１端子と接続する導線がコイル状に圏回することで形成され前記ケースに収容される第１巻線部、前記第２端子と接続する導線がコイル状に巻回することで形成され前記ケースに収容される第２巻線部、および、前記第１巻線部と前記第２巻線部とを直列接続する接続導線部を有するコイルと、
前記ケースと前記第１巻線部と前記第２巻線部と前記接続導線部との間に設けられるダストコアとを備え、
前記第１巻線部と前記第２巻線部とは、互いの中心軸が平行となり、かつ、前記中心軸方向に所定の距離で離間するよう前記ケースに収容されていることを特徴とするリアクトル。
【請求項２】
前記第１巻線部と前記第２巻線部との間に設けられ、前記ダストコアより熱伝導率の高い熱伝導部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のリアクトル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リアクトルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気自動車やハイブリッド自動車等に適用される電力変換装置において昇圧回路を構成するリアクトルが公知である。特許文献１に示すように、リアクトルは、ケース、コイル、及び樹脂充填材を備える。
このようなリアクトルのコイルに電流を流すと、コイルの電気抵抗により熱が発生してコイルの温度が上昇する。コイルの温度が上昇すると、リアクトルのインダクタンスが変化する。このため、コイルの温度上昇を抑えることが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１８２１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、コイルの熱のこもりを抑え、放熱性を向上するリアクトルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明によると、リアクトルはケース、ダストコア、およびコイルを備える。ケースは一端に開口を有する有底筒状である。コイルは、第１端子、第２端子、第１巻線部、第２巻線部、および接続導線部を有する。第１端子および第２端子は開口の外側に延出する。第１巻線部は第１端子と接続する導線がコイル状に巻回することで形成されケースに収容される。第２巻線部は第２端子と接続する導線がコイル状に巻回することで形成されケースに収容される。接続導線部は第１巻線部と第２巻線部とを直列接続する。ダストコアはケースと第１巻線部と第２巻線部と接続導線部との間に設けられる。よって、例えば一つのみの巻線部を有するコイルに比べ、コイルとダストコアとの接触面積を増大させることができる。これにより、コイルからダストコアへの熱拡散を促進することができる。また、第１巻線部と第２巻線部とは互いに所定の距離で離間する。よって、コイルの熱のこもりを抑え、リアクトルの放熱性を向上させることができる。
【０００６】
第１巻線部と第２巻線部とは互いの中心軸が一致するよう前記ケースに収容されてもよい。
ここで、第１巻線部と第２巻線部とは、互いの中心軸が平行となり、かつ、中心軸方向に所定の距離で離間するよう前記ケースに収容されている。このため、熱が集中する第１巻線部と第２巻線部との中心部を互いにずらすことができる。よって、第１巻線部と第２巻線部との中心部の熱拡散を促進し、熱のこもりを抑えることができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明によると、リアクトルはダストコアより熱伝導率の高い熱伝導部材をさらに備える。熱伝導部材は第１巻線部と第２巻線部との間に設けられる。これにより、コイルの熱の拡散を促進し、コイルの熱のこもりを抑え、リアクトルの放熱性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態のリアクトルを示す断面図。
【図２】本発明の第１実施形態のリアクトルが適用される昇圧回路の模式図。
【図３】本発明の第１実施形態のリアクトルのコイルを示す模式図。
【図４】本発明の第２実施形態のリアクトルを示す断面図。
【図５】本発明の第３実施形態のリアクトルを示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の複数の実施形態によるリアクトルを図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態は、車両の昇圧回路に用いられるリアクトルに適用したものである。まず、リアクトル１０の構成について、図１および図３に基づいて説明する。
本実施形態のリアクトル１０は、コイル１１、ケース１３、およびダストコア１２を有する。
【００１０】
ケース１３は、例えばアルミニウム等の金属によって有底筒状に形成される。ケース１３は、例えば円筒状に形成され、内部に円筒状の収容空間１３０を有する。図１に示すように、収容空間１３０は底部１３１および筒部１３２によって形成される。
【００１１】
コイル１１は、図３に示すように、第１端子１１３および第２端子１１４を有する導線１１０によって形成され、第１巻線部１１１、第２巻線部１１２、および接続導線部１１５を有する。第１巻線部１１１は導線１１０が第１端子１１３側でコイル状に巻回することで形成される。第２巻線部１１２は導線１１０が第２端子１１４側でコイル状に巻回することで形成される。接続導線部１１５は、第１巻線部１１１と第２巻線部１１２とを直列接続する。
【００１２】
第１巻線部１１１と第２巻線部１１２とは、中心軸Ｏ方向に所定間隔を有する。第１巻線部１１１および第２巻線部１１２は、導線１１０が中心軸Ｏの回りに巻回することによって形成される円筒状の空芯コイルである。本実施形態の場合、導線１１０は絶縁皮膜が施されている平角線である。また、第１巻線部１１１および第２巻線部１１２は、平角線である導線１１０をエッジワイズ巻きすることにより形成される。導線１１０の第１端子１１３および第２端子１１４は、中心軸Ｏと略平行となるよう軸方向の同側に延出している。
【００１３】
ダストコア１２は、例えば熱硬化性または熱可塑性を有する樹脂に磁性粉末を混入して形成される。本実施形態の場合、ダストコア１２は、例えば、エポキシ樹脂に、鉄粉を混入してなる磁性粉末混合樹脂からなる。
【００１４】
ダストコア１２は、ケース１３とコイル１１との間を充填するよう設けられる。よって、コイル１１はダストコア１２に樹脂モールドされ、ケース１３の収容空間１３０内に収容される。また、コイル１１の第１端子１１３および第２端子１１４は、底部１３１と対向する開口１３３の外に突出するようダストコア１２の外部に露出する。
【００１５】
次に、本実施形態のリアクトル１０の製造方法について説明する。
リアクトル１０の製造方法は、例えばコイル形成工程、収容工程、充填工程、および、硬化工程を含む。
【００１６】
（コイル形成工程）
コイル形成工程では、まず、絶縁皮膜を施した導線１１０の第１端子１１３側の一部をエッジワイズ巻きし、第１巻線部１１１を形成する。そして、第１巻線部１１１から中心軸Ｏ方向に所定の距離で離間するよう、残りの導線１１０をエッジワイズ巻きし第２巻線部１１２を形成する。最後に、導線１１０の第１端子１１３および第２端子１１４を中心軸Ｏと略平行になるよう同じ方向に延ばしてコイル１１を形成する。
【００１７】
（収容工程）
収容工程では、導線１１０の第１端子１１３および第２端子１１４が開口１３３の外側に延びるようにコイル１１をケース１３に収容する。
【００１８】
（充填工程）
充填工程では、所定量のダストコア１２をケース１３内に流し込んで、コイル１１の第１巻線部１１１および第２巻線部１１２とケース１３との間を充填する。液状のダストコア１２の上面をほぼ水平になるようにする。
（硬化工程）
硬化工程では、例えば、ケース１３ごと乾燥炉に入れ、所定温度で所定時間加熱してダストコア１２を硬化させる。
【００１９】
続いて、本実施形態のリアクトル１０の作用および効果について説明する。
本実施形態のリアクトル１０が適用される昇圧回路の模式図を図２に示す。昇圧回路８は、バッテリ８１の直流電圧を昇圧してインバータ部９に出力する回路である。
【００２０】
リアクトル１０は、エネルギーの蓄積、放出に伴って電圧を誘起する素子である。リアクトル１０の入力端は電源リレー８２を介してバッテリ８１に接続する。リアクトル１０の出力端は、ラジオノイズを除去するためのコンデンサ８３、昇圧ＭＯＳ８４のドレイン、および、降圧ＭＯＳ８５のドレインに接続される。降圧ＭＯＳ８５のソースは、昇圧された電圧を平滑するための出力用コンデンサ８６、および、インバータ部９に接続される。
【００２１】
昇圧ＭＯＳ８４と降圧ＭＯＳ８５とは、昇圧制御装置８０のデューティ制御信号によって交互にオン／オフする。昇圧ＭＯＳ８４がオンし降圧ＭＯＳ８５がオフすると、バッテリ８１からリアクトル１０に電流が流れ、エネルギーが蓄積される。その後、昇圧ＭＯＳ８４がオフし降圧ＭＯＳ８５がオンすると、リアクトル１０に誘起された電圧がバッテリ８１の電圧に重畳される。そして、リアクトル１０は、蓄積されたエネルギーを放出しながら出力用コンデンサ８６を充電する。この動作が繰り返され、昇圧電圧が目標値まで上昇する。昇圧電圧はインバータ部９に出力され、インバータ部９は図示しない交流モータを駆動する。
【００２２】
昇圧回路８においてリアクトル１０のコイル１１に直流電流が流れ、絶縁皮膜を施された導線１１０の回りに磁界が発生する。このとき、ダストコア１２は磁路を形成する。また、昇圧ＭＯＳ８４と降圧ＭＯＳ８５とのスイッチング動作によりコイル１１に流れる電流が変化することで磁界が変化し、コイル１１に誘導電圧が発生する。この誘導電圧がバッテリ８１の電圧と重畳し、昇圧電圧が発生する。
【００２３】
このように使用されるリアクトル１０は、導線１１０同士の絶縁性が高いことが要求される。そのため、リアクトル１０は、導線１１０に熱的負荷ができるだけかからないように構成されることが望ましい。
【００２４】
本実施形態では、コイル１１は第１巻線部１１１および第２巻線部１１２を含む。このため、例えば一つのみの巻線部を有するコイルに比べ、コイル１１とダストコア１２との接触面積を増大し、コイル１１からダストコア１２への熱拡散を促進することができ、コイル１１の熱のこもりを抑えることができる。
また、第１巻線部１１１と第２巻線部１１２とは中心軸Ｏ方向に所定の距離で離間する。よって、熱が集中するコイル１１の中心部からダストコア１２への熱拡散を促進することができ、コイル１１の熱のこもりを抑え、リアクトル１０の放熱性を向上させることができる。
【００２５】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図４に基づいて説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
コイル２１は、第１巻線部２１１および第２巻線部２１２を含む。第１巻線部２１１は、導線１１０が中心軸Ｏ１の回りに巻回することによって形成される筒状の空芯コイルである。また、第２巻線部２１２は、導線１１０が中心軸Ｏ２の回りに巻回することによって形成される筒状の空芯コイルである。ここで、第１中心軸Ｏ１と第２中心軸Ｏ２とは略平行となり、所定間隔を有する。よって、第２実施形態では、第１巻線部２１１と第２巻線部２１２とは、第１中心軸Ｏ１および第２中心軸Ｏ２と垂直な平面方向にずれるよう設けられている。
【００２６】
ケース２３は、底部２３１、筒部２３２、および開口２３３を有する。図４に示すように、筒部２３２は、径方向内側に突出する第１肉厚部２３４を開口２３３側に有し、径方向内側に突出する第２肉厚部２３５を底部２３１側に有する。このため、底部２３１および筒部２３２によって形成される収容空間２３０は、第１中心軸Ｏ１および第２中心軸Ｏ２と垂直な平面方向に歪んで形成される。
【００２７】
続いて、第２実施形態のリアクトル２０の効果について説明する。
第２実施形態では、第１巻線部２１１と第２巻線部２１２とは、第１中心軸Ｏ１および第２中心軸Ｏ２と垂直な平面方向にずれて形成される。このため、熱が集中する第１巻線部２１１の中心部と第２巻線部２１２の中心部とがずれる。よって、熱が集中するコイル２１の中心部からダストコア１２への熱拡散を促進することができ、コイル２１の熱のこもりを抑えることができる。
また、筒部２３２は、径方向内側に突出する第１肉厚部２３４および第２肉厚部２３５を有する。このため、第１巻線部２１１と第２巻線部２１２とが第１中心軸Ｏ１および第２中心軸Ｏ２と垂直な平面方向にずれるとき、例えば筒部に肉厚部のない構成に比べ、第１巻線部および第２巻線部と筒部２３２との径方向の距離を短縮することができる。よって、第１巻線部および第２巻線部から筒部２３２への熱伝導を加速することができ、リアクトル２０の放熱性を向上させることができる。
【００２８】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図５に基づいて説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第３実施形態では、第１巻線部１１１と第２巻線部１１２との間に熱伝導部材１４を設ける。熱伝導部材１４は、第１巻線部１１１と第２巻線部１１２とが直列接続できるよう図示しない貫通穴が開けられている。また、熱伝導部材１４は、径方向外側端部が筒部１３２の内壁に接するよう収容空間１３０内に収容される。熱伝導部材１４はダストコア１２よりも熱伝導率が高い材料から形成される。本実施形態では、熱伝導部材１４は例えば、鉄またはアルミニウム等の金属によって形成される。
【００２９】
第３実施形態では、第１巻線部１１１と第２巻線部１１２との間に、ダストコア１２よりも熱伝導率が高い材質からなる熱伝導部材１４を設けることで、コイル１１の中心部の熱拡散速度を向上させることができる。よって、コイル１１の熱のこもりを抑え、リアクトル１０の放熱性を向上させることができる。
【００３０】
（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、コイルは三つ以上の巻線部を含む構成としても良い。
また、本発明の他の実施形態では、磁性粉末混合樹脂の磁性粉末としては、例えば、フェライト粉末、珪素合金鉄粉等が用いられる。そして、磁性粉末混合樹脂の樹脂としては、例えば、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいは、ＰＰＳ、不飽和ポリエステル、ポリアミド等の熱可塑性樹脂が用いられる。
【００３１】
また、本発明の他の実施形態では、第１巻線部および第２巻線部は巻き線コイルでも良い。
また、本発明の他の実施形態では、ケースは方形筒状または他の有底筒状であっても良い。また、例えば方形筒状のケースに合わせて、コイルを方形筒状の空芯コイルに形成しても良い。
また、本発明の他の実施形態では、例えばケースの底部から突出するとともに、コイルの内側に位置するよう設けられる中心部を有する構成としても良い。
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  ・・・リアクトル、
１１  ・・・コイル、
１２  ・・・ダストコア、
１３  ・・・ケース、
１１１・・・第１巻線部、
１１２・・・第２巻線部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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