(57)【要約】【課題】本明細書は、柔軟な放熱シート９を介して冷却器に取り付けられているリアクトル２において、放熱シート９の周縁が千切れないようにする技術を提供する。【解決手段】本明細書が開示するリアクトル２は、コイル３と樹脂カバー５と放熱シート９を備えている。コイル３は、コイル軸線に平行な側面が、放熱シート９を挟んで筐体８（冷却器）と接している。樹脂カバー５は、筐体８に直交する方向からみて、コイル３の周囲を囲んでいる。樹脂カバー５は、さらに、筐体８に対向する端面が、コイル３の側面の周囲で放熱シート９を筐体８に押し付ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱シートを介して冷却器に取り付けられているリアクトルであり、
コイル軸線に平行な側面が、放熱シートを挟んで冷却器と接しているコイルと、
前記側面に直交する方向からみて、コイルの周囲を囲んでいる樹脂カバーと、
を備えており、
樹脂カバーの冷却器に対向する端面が、コイルの前記側面の周囲で、放熱シートを冷却器に押し付けている、
ことを特徴とするリアクトル。
【請求項２】
冷却器側から見てコイルの周囲と樹脂カバー端面との間に窪みが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のリアクトル。
【請求項３】
コイルは略四角柱状に形成されており四角柱の一側面が放熱シートを挟んで冷却器と接していることを特徴とする請求項１又は２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。リアクトルは、コイルを利用した受動素子であり、インダクタと呼ばれることもある。
【背景技術】
【０００２】
リアクトルは、力率改善、高調波電流の抑制（直流電流の平滑化）等のために用いられる。リアクトルは、また、直流電圧を昇圧する回路に用いられることもある。
【０００３】
リアクトルは電気自動車の電子装置に用いられることもある。電気自動車はモータを駆動力とするため、駆動回路にリアクトルを備えることが多い。電気自動車では、数十キロワットクラスの高出力モータを利用するため、その駆動回路に用いるリアクトルも大容量となる。それゆえ、リアクトルの発熱量が大きい。なお、本明細書では、「電気自動車」には、モータとともにエンジンを備えるハイブリッド車、及び、燃料電池車を含む。
【０００４】
冷却のためにリアクトルに冷却器を取り付けることがある。なお、冷却器は、内部を冷媒が流れるタイプもあれば、単なる放熱板の場合もあり得る。後者の場合、リアクトルを固定する筐体（リアクトルを含む電子装置の筐体）が放熱板として機能する場合もある。例えば特許文献１では、樹脂で全体が覆われたコイルを筐体に接触させ、樹脂を通じてコイルの熱を筐体へ拡散させることが提案されている。
【０００５】
樹脂よりも伝熱性の高い放熱シートを用いる技術も幾つか提案されている。特許文献２の技術によれば、リアクトルは、コイルの側面と筐体壁との間に放熱シートを挟んで筐体壁に取り付けられる。筐体内部でリアクトルの周囲に樹脂を充填し、リアクトルは放熱シートを含め樹脂で封止される。即ち、リアクトルの熱は放熱シートを介して筐体に拡散される。また、特許文献３の技術によれば、コイル側面とコアの側面を放熱性の接着剤で筐体壁に固定する。この技術では、接着剤を通じてコイルの熱を筐体に拡散させる。さらに、特許文献４の技術では、リアクトル全体が樹脂で覆われており、筐体壁と面する樹脂側面に、他の部分よりも熱伝達率が高い放熱層を形成する。リアクトルのコイルは、放熱層を挟んで筐体壁と対向することになり、コイルの熱は放熱層を介して筐体に拡散する。なお、特許文献１〜４の技術は、いずれも、筐体をリアクトルの放熱板として用いるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２４９４２７号公報
【特許文献２】特開２０１２−１２４４０１号公報
【特許文献３】特開２００９−２３１４９５号公報
【特許文献４】特開２０１２−２０９３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
最近の放熱シートの中には、柔軟性が高く引張強さの低い材質のものがある。例えば、サーコン（登録商標）と呼ばれるシリコンベースの放熱シートは、熱伝導率が１７W／ｍＫと高いが、引張強さは１〜１０［ＭＰａ］程度である。ここで、引張強さは、破断するまでに要する応力の大きさで表される。ちなみに、天然ゴムの引張強さは１〜２０［ＭＰａ］程度である。他方、伝熱性を高めるには、放熱シートを挟んでコイルを冷却器に強く圧着する必要がある。さらに、放熱性を高めるためには、冷却器に対向するコイルの一側面の全体が確実に放熱シートに接するように、放熱シートの大きさは、冷却器に対向するコイルの下面よりも広くなければならない。ここで、「下面」とは、説明の便宜上の呼称であり、リアクトルは、必ずしも、鉛直方向の下側で放熱シートに接しなくともよいことに留意されたい。放熱シートのサイズをコイル下面よりも大きくすると、放熱シートにおいて、コイル下面からはみ出た部分が引きちぎられ、コイルを設置した筐体内部で自由に動き得る異物となる虞がある。特に、車載の電子装置では、振動が大きいため、振動によって異物が筐体内を移動し、他のデバイスと接触する虞がある。本明細書は、引張強さの低い放熱シートを使った場合にその放熱シートの周縁が引きちぎれないようにする技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書が開示する技術は、柔軟な放熱シートを介して冷却器に取り付けられているリアクトルを対象とする。ここで、柔軟な放熱シートとは、引張強さが約２０［ＭＰａ］以下のシートを対象とする。そのようなシートは、周縁を残して中央部を圧迫すると、周縁が引きちぎれる虞がある。本明細書が開示するリアクトルは、コイル軸線に平行な側面が、放熱シートを挟んで冷却器の一面と間接的に接しているコイルと、リアクトルの上記側面（コイル軸線に平行な側面）に直交する方向からみてコイルの周囲を囲む樹脂カバーを備える。コイル軸線に平行な側面に直交する方向とは、別言すれば、冷却器の一面（リアクトル取付面）に直交する方向である。なお、以下では、説明の便宜上、冷却器と対向するコイル側面をコイル下面と称することがある。放熱シートの大きさは、コイルの下面よりも大きい。すなわち、冷却器のリアクトル取付面に直交する方向（コイル下面に直交する方向）からみたときに、放熱シートはコイルの下面の外側に拡がっている。そして、樹脂カバーのリアクトル取付面に対向する端面が、コイル下面の周囲で、放熱シートを冷却器に押し付ける。即ち、本明細書が開示するリアクトルは、コイルの周囲を覆う樹脂カバーがコイルの周囲で放熱シートの周縁を冷却器に押さえ付ける。そうして、放熱シートの周縁が引きちぎられることを防止する。なお、リアクトルは、樹脂カバーを通じて冷却器に固定される。
【０００９】
本明細書が開示するリアクトルでは、さらに、リアクトル取付面側から見てコイルの周囲と樹脂カバー端面との間に窪みが設けられていることが好ましい。そのような窪みを設けることによって、その窪みに、冷却器とコイル下面の挟み込みの圧力により放熱シートの変形した部位が侵入する。窪みに浸入した放熱シートは、コイルの下面の縁で下面から湾曲（屈曲）する側面に接することになり、コイルの冷却効果がさらに高まる。
【００１０】
車載のリアクトルでは、略四角柱状に形成されているコイルが用いられることがある。そのようなコイルのリアクトルに本明細書が開示する技術を適用する場合、四角柱のコイルの一側面が放熱シートを挟んで冷却器のリアクトル取付面と対向していることが好ましい。四角柱の一側面全体で放熱シートを介して熱を冷却器に拡散させることができる。
【００１１】
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例のリアクトルの三面図である。（Ａ）は平面図を示し、（Ｂ）は側面図を示し、（Ｃ）は正面図を示す。
【図２】図１のII−II線における断面図を示す。
【図３】図２の断面における組立前図である。
【図４】図１のIV−IV線における断面図を示す。
【図５】図４の断面における組立前図を示す。
【実施例】
【００１３】
図面を参照して実施例のリアクトル２を説明する。リアクトル２は、電気自動車において、バッテリの直流電力を昇圧し、さらに交流に変換してモータに供給するパワーコントロールユニットに内蔵された電圧コンバータ回路の一部品である。リアクトル２は、パワーコントロールユニットの筐体８に取り付けられる。なお、図では、筐体８の一部、即ち、リアクトル２を取り付ける面（リアクトル取付面）だけを描いてある。部筐体８は冷媒を通す冷媒流路の壁を兼ねており、筐体自体が、リアクトル２を含む発熱体の冷却器を兼ねている。
【００１４】
図１に、リアクトル２の三面図を示す。図１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、夫々、リアクトル２の平面図、側面図、正面図を示す。リアクトル２の主要な部品は、環状のコア４、２連のコイル３、樹脂カバー５である。コア４とコイル３は樹脂カバー５で覆われているので、図１ではコア４とコイル３は破線で描かれている。
【００１５】
環状のコア４は、フェライトなどの磁性体で作られている。コア４は、一つのリングで構成されていてもよいし、複数のパーツに分割されていてもよい。例えば、コア４は、一対のＵ字型パーツと、端面を対向させた一対のＵ字型パーツの間に配置されるＩ字型パーツで構成されていてもよい。環状のコア４は、平行な部位を有し、その平行な部位に、夫々コイル３が巻回されている。２つのコイルは１本の巻き線で作られており、３ａがその連結部に相当する。なお、図では、コイル３のリード部（コイル端部の引き出し線）の図示は省略している。コイル３は、全体が略四角柱に形成されている。
【００１６】
コア４とコイル３は、コイルの下面を除き、樹脂カバー５で覆われている。樹脂カバー５は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂で作られている。図１（Ａ）の平面図において、即ち、筐体８（リアクトル取付面）に直交する方向からみて、樹脂カバー５は、コイル３とコア４を囲んでいる。樹脂カバー５は、コイル３とコア４のアセンブリを金型に入れ、その金型に樹脂を射出して成形される。即ち、樹脂カバー５は、コイル３とコア４のアセンブリに一体化するものとして作られる。樹脂カバー５は、コイル３の下面を除き、コイル３の全体を覆っている。別言すれば、コイル３の下面は樹脂カバー５から露出している。ここで、コイル３は略四角柱に形成されており、その下面とは、四角柱の一側面に相当する。
【００１７】
図１（Ａ）の平面視に良く示されているように、樹脂カバー５の四隅にはリブ６が設けられており、リアクトル２は、リブ６を通じてボルト７で筐体８に固定されている。
【００１８】
図１（Ｂ）、図１（Ｃ）に示されているように、コイル３の下面と筐体８（リアクトル取付面）の間には放熱シート９が配置されている。別言すれば、コイル３は、放熱シート９を介して筐体８に間接的に接している。放熱シート９は、シリコンをベースとしたラバー状のシートであり、熱伝導率が高く、柔軟性が高い。放熱シートの一例は、サーコン（登録商標）シートである。放熱シート９の熱伝導率は約１７Ｗ／ｍｋ程度であり、放熱シート９の柔軟性は、ゴム硬度（ＪＩＳ  Ａ）で表すと、約２０〜１００［Ｈｓ］程度である。コイル３の下面と筐体８の間に柔軟で熱伝導率が高い放熱シート９を挟むことによって、コイル３の隣接する巻き線間の窪みにも放熱シートが密着し、コイル３から筐体８への熱伝導が促進される。
【００１９】
一方、柔軟な放熱シートは、引張強さが高くはなく、概ね１〜１０［ＭＰａ］程度である。ちなみに、アルミニウムのヤング率は、７０．３［ＧＰａ］（ギガパスカル）であり、３桁も異なる。コイル３から筐体８への伝熱効率を高めるためには、放熱シート９を挟んでコイル３の下面を筐体８に押し付けることが必要であるが、柔軟な放熱シート９を強く挟み込むと、放熱シート９の周縁が千切れる虞がある。そこで、リアクトル２では、放熱シート９はコイル３の周囲まで拡がるサイズを有しており、コイル３の周囲において、放熱シート９の周縁を樹脂カバー５の端面で押さえ付ける。ここで、樹脂カバー５の端面とは、筐体８に対向する樹脂カバー端面を意味する。放熱シート９の周縁を樹脂カバー５の端面で押さえ付けることにより、放熱シート９の縁が千切れることを防止する。
【００２０】
放熱シート９と樹脂カバー５の関係を、図２〜図５を使って詳しく説明する。図２は、図１のII−II線における断面図である。図３は、図２の断面において、コイル３とコア４と樹脂カバー５のアセンブリを筐体８に取り付ける前の図（組立前図）である。図３に良く示されているように、樹脂カバー５には、コイル３と樹脂カバー端面５ｔとの間に窪み５ａが設けられている。放熱シート９を樹脂カバー５と筐体８の間で挟み込み、圧力を加えると、放熱シート９が変形し、変形部分９ａが窪み５ａに侵入する。図２に良く示されているように、変形部位９ａは、コイル３の軸方向端面の一部に接する。このことがさらにコイル３から筐体８への熱伝達率を高めることに寄与する。なお、ボルト７を締め込むことにより、放熱シート９に加える圧力を高めることができる。
【００２１】
図４は、図１のIV−IV線における断面図である。図５は、図４の断面において、コイル３とコア４と樹脂カバー５のアセンブリを筐体８に取り付ける前の図（組立前図）である。図４の断面において、図２の断面と同様に、樹脂カバー５に、コイル３と樹脂カバー端面５ｔの間に窪み５ｂが設けられている。また、２連コイルの間にも窪み５ｃが設けられている。放熱シート９を樹脂カバー５と筐体８の間で挟み込み、圧力を加えると、放熱シート９が変形し、変形部分９ｂが窪み５ｂに侵入し、２連コイルの間では変形部分９ｃが窪み５ｃに侵入する。図４によく示されているように、変形部位９ｂ、９ｃは、コイル３の側面の一部に接する。図２と図４から理解されるように、樹脂カバー５において筐体８と対向する端面５ｔには、コイル３を囲むように窪み（５ａ、５ｂ、５ｃ）が設けられており、その窪みに、放熱シート９の変形部位が侵入する。コイル３を囲むように接する変形部位が、コイル３から筐体８への熱伝達率を高める。
【００２２】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。本明細書が開示するリアクトル２の利点の一つは以下の通りである。略四角柱のコイル３の一側面（コイル下面）を筐体８に対向させ、その一側面よりも面積が大きい放熱シート９を挟み込む。筐体８の直交方向からみて、放熱シート９はコイル３の周囲に張り出しており、その張り出し部分を樹脂カバー５の端面５ｔで押さえる。そのような構造により、コイル３の一側面の全面に放熱シート９を接触させることができるとともに、コイル３から張り出した周縁が、コイル／筐体間の圧力でも千切れない。
【００２３】
また、樹脂カバー５には、筐体８と対向する端面５ｔに、コイル３を囲む窪み９ａ〜９ｃが設けられている。平面視において窪みの内側はコイル３が放熱シート９を押さえ付けており、窪みの外側は樹脂カバーの端面５ｔが放熱シート９を押さえ付けている。放熱シート９を強く押さえると、柔軟な放熱シート９は、コイル３で押し付けられている部分と端面５ｔで押し付けられている部分の間で変形する。その変形した部位が窪み９ａ〜９ｃに侵入する。放熱シート９はコイル３の筐体８に対向する側面だけでなく、その側面から湾曲（屈曲）する別の側面にも接することにより、コイル３から筐体８への伝熱効率が高められる。放熱シート９をさらに強く押さえ付けると、放熱シートの変形した部位が窪み９ａ〜９ｃに充填される。そうすると、コイル３から筐体８への伝熱効率がさらに高められる。
【００２４】
本明細書が開示する技術は、柔軟であって引っ張りに対して強くない放熱シート、特に、引張強さが１〜１０［ＭＰａ］以下の放熱シートを採用するリアクトルに好適である。
【００２５】
実施例のリアクトル２は、リング状のコア４の平行部分に２連のコイル３を巻回した構造を有する。本明細書が開示する技術は、直線状のコアに一つのコイルを巻回したリアクトルに適用することも好適である。
【００２６】
リアクトル２は、電気自動車においてモータに交流電力を供給するパワーコントロールユニットに搭載される。ここでのパワーコントロールユニットは、リアクトルを備える電子装置であり、その筐体８は、リアクトルの冷却器を兼ねている。即ち、筐体８が、リアクトルを冷却する冷却器の一例に相当する。また、本明細書が開示する技術は、リアクトル２の冷却器への固定構造という表現も可能である。
【００２７】
樹脂カバー５は、コイル３の下面を除く部位を全部覆っている必要はない。また、平面視においてコイル３の周囲の少なくとも一部で放熱シート９を押さえ付けていればよい。
【００２８】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、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、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に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、出願時請求項記載の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例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、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】
【００２９】
２：リアクトル
３：コイル
４：コア
５：樹脂カバー
５ａ、５ｂ、５ｃ：窪み
５ｔ：樹脂カバー端面
６：リブ
８：筐体（冷却器）
９：放熱シート
９ａ、９ｂ、９ｃ：変形部位
【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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