(57)【要約】【課題】熱抵抗を低減して放熱性の向上を図ることができるとともに絶縁信頼性の向上を図ることができる誘導装置を提供する。【解決手段】誘導装置１０は、コイル２０とＵＵ型コア３０と冷却器４０を備える。コイル２０（２１，２２）にはプリプレグ６０が接触するとともに、コイル２０（２１，２２）とＵＵ型コア３０（３１，３２）とプリプレグ６０がモールド樹脂５０でモールドされ、コイル２０（２１，２２）に接触していないプリプレグ６０の一部はモールド樹脂５０から露出し、プリプレグ６０と冷却器４０との間に放熱グリース７０が配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルと、
前記コイルに対して閉磁路を形成するコアと、
冷却器と、
を備えた誘導装置であって、
前記コイルにはプリプレグが接触するとともに、前記コイルと前記コアと前記プリプレグがモールド樹脂でモールドされ、前記コイルに接触していない前記プリプレグの一部は前記モールド樹脂から露出し、前記プリプレグと前記冷却器との間に放熱グリースを配置してなることを特徴とする誘導装置。
【請求項２】
前記プリプレグの厚さは、５０〜５００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の誘導装置。
【請求項３】
前記プリプレグの熱抵抗と前記放熱グリースの熱抵抗との和は０．０００２Ｋ・ｍ＾２／Ｗ未満であることを特徴とする請求項１または２に記載の誘導装置。
【請求項４】
車載用であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の開示のリアクトルは、コイルと、コイル内に挿通された内側コア部とこの内側コア部に連結された外側コア部とにより閉磁路を形成する磁性コアとを具える。コイルと、このコイルの外周を覆ってその形状を保持する内側樹脂部とを有するコイル成形体と、コイル成形体と磁性コアとの組合体の外周の少なくとも一部を覆う外側樹脂部とを具える。外側コア部において、当該リアクトルを設置したときに設置側となる一面は、内側コア部において設置側となる面よりも突出され、かつ外側樹脂部から露出されている。また、コイル形成体を設置したときに設置側に放熱板を具えた構成とすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−７１４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に開示のリアクトルを冷却器に固定すると、コイルと冷却器との距離は放熱板の厚み分だけ大型化する。また、コイル形成体の内側樹脂部（ＰＰＳ等）におけるコイルを覆う箇所の厚みが１ｍｍ以上なので、放熱効率が悪い。さらに、特許文献１に開示の放熱板を削除して冷却器に放熱シートを介してリアクトルを固定する構成も考えられる。この場合、放熱シートとリアクトルとを密着させるためにリアクトルを冷却器に固定する際に放熱シートをリアクトルで押圧することが考えられるが、押圧された放熱シートが圧縮永久歪によってリアクトルとの密着性が低下して、放熱効率が悪くなる。
【０００５】
本発明の目的は、熱抵抗を低減して放熱性の向上を図ることができるとともに絶縁信頼性の向上を図ることができる誘導装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明では、コイルと、前記コイルに対して閉磁路を形成するコアと、冷却器と、を備えた誘導装置であって、前記コイルにはプリプレグが接触するとともに、前記コイルと前記コアと前記プリプレグがモールド樹脂でモールドされ、前記コイルに接触していない前記プリプレグの一部は前記モールド樹脂から露出し、前記プリプレグと前記冷却器との間に放熱グリースを配置してなることを要旨とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、コイルにはプリプレグが接触するとともに、コイルに接触していないプリプレグの一部はモールド樹脂から露出し、プリプレグと冷却器との間に放熱グリースを配置しているので、熱抵抗を低減して放熱性を向上させることができる。また、プリプレグを用いてコイルと冷却器との絶縁を確保でき、絶縁信頼性を向上させることができる。
【０００８】
請求項２に記載のように、請求項１に記載の誘導装置において、前記プリプレグの厚さは、５０〜５００μｍであると、コイルと冷却器との間の距離を必要最小限に抑え、熱抵抗を低減して放熱性を向上させることができる。
【０００９】
請求項３に記載のように、請求項１または２に記載の誘導装置において、前記プリプレグの熱抵抗と前記放熱グリースの熱抵抗との和は０．０００２Ｋ・ｍ＾２／Ｗ未満であると、放熱性が向上する。
【００１０】
請求項４に記載のように、請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導装置において、車載用であるとよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、熱抵抗を低減して放熱性の向上を図ることができるとともに絶縁信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態における誘導装置の斜視図。
【図２】誘導装置の縦断面図。
【図３】コアを示す斜視図。
【図４】樹脂モールドアッシィを示す縦断面図。
【図５】製造工程を説明するための縦断面図。
【図６】別例の誘導装置の縦断面図。
【図７】比較のための誘導装置の縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１，２に示すように、誘導装置１０は、コイル２０とＵＵ型コア３０と冷却器４０とモールド樹脂５０とプリプレグ６０と放熱グリース７０を備え、コイル２０とＵＵ型コア３０によりスイッチング式昇圧回路のリアクトルを構成している。誘導装置（リアクトル）１０は車載用であり、ハイブリッド車に搭載される。詳しくは、誘導装置（リアクトル）１０を用いて昇圧回路を構成しており、当該昇圧回路によりバッテリの直流電圧である２００ボルトを６００ボルトの直流電圧に昇圧する。この昇圧回路により生成された６００ボルト電圧はインバータにより三相交流にされ、走行モータに供給される。
【００１４】
図３に示すように、ＵＵ型コア３０は、Ｕ型コア３１とＵ型コア３２により構成されている。また、図２に示すように、コイル２０は、第１のコイル２１と第２のコイル２２により構成されている。
【００１５】
図４に示すように、ＵＵ型コア３０（Ｕ型コア３１、Ｕ型コア３２）とコイル２０（２１，２２）とプリプレグ６０とは組み付けられた状態でモールド樹脂５０により一体的にモールドすることにより樹脂モールドアッシィＡｒｍが構成されている。
【００１６】
図３に示すように、Ｕ型コア３１は、断面が四角形状の棒状をなし、全体形状としてＵ字状をなしている。Ｕ型コア３１は、端面３１ａ，３１ｂを有している。同様に、Ｕ型コア３２も、断面が四角形状の棒状をなし、全体形状としてＵ字状をなしている。Ｕ型コア３２は、端面３２ａ，３２ｂを有している。Ｕ型コア３１の端面３１ａとＵ型コア３２の端面３２ａとが突き合わされるとともにＵ型コア３１の端面３１ｂとＵ型コア３２の端面３２ｂとが突き合わされている。このようにして、ＵＵ型コア３０により閉磁路が形成される。
【００１７】
図４に示すように、Ｕ型コア３１とＵ型コア３２との２つの連結部のうちの一方の連結部の周囲には、四角環状をなすコイル２１が巻回されている。同様に、Ｕ型コア３１とＵ型コア３２との２つの連結部のうちの他方の連結部の周囲には、四角環状をなすコイル２２が巻回されている。このように、ＵＵ型コア３０（Ｕ型コア３１、Ｕ型コア３２）における少なくとも一部の周囲に、環状をなすコイル２０（２１，２２）が巻回されている。本実施形態のコイル２０（２１，２２）は、巻線として断面が長方形をなす平角線を用い、エッジワイズ曲げにより巻回して使用している。また、コイル２０（２１，２２）は母材の銅板の表面がポリイミドアミド（エナメル）で被覆されている。
【００１８】
コイル２１およびコイル２２は、一方の端部で互いに連結されているとともに、図１に示すように、他方の端部にそれぞれ端子部２１ａおよび端子部２２ａを備え、端子部２１ａおよび端子部２２ａはモールド樹脂５０から露出した状態で水平方向に延設されている。なお、端子部２１ａおよび端子部２２ａはモールド樹脂５０から露出した状態で上方に延設されていてもよい。
【００１９】
図４に示すように、ＵＵ型コア３０（Ｕ型コア３１、Ｕ型コア３２）の外周部がモールド樹脂５０により封止されている。また、コイル２０（２１，２２）における放熱面である下面２３にはプリプレグ６０が配置されている。プリプレグ６０は、ガラス布にエポキシ樹脂が含浸されたシート材である。コイル２０（２１，２２）の下面２３とプリプレグ６０の上面６１とが接触している。コイル２０（２１，２２）は、放熱面である下面２３を除く外周部がモールド樹脂５０により封止されている。プリプレグ６０は下面６２を除く外周部がモールド樹脂５０により封止されている。
【００２０】
このように、コイル２０（２１，２２）の下面２３にはプリプレグ６０の上面６１が接触するとともに、コイル２０（２１，２２）とＵＵ型コア３０とプリプレグ６０だけがモールド樹脂５０でモールドされている。また、コイル２０（２１，２２）に接触していないプリプレグ６０の一部である下面６２は、モールド樹脂５０から露出している。
【００２１】
図２に示すように、冷却器４０は水冷式冷却器である。冷却器４０はアルミダイカスト製であり、表面がダイカスト鋳離しした面となっている。冷却器４０は箱型に形成され、内部に冷却液が流れている。冷却器４０の上面が水平に形成され、この上面が樹脂モールドアッシィＡｒｍの配置面となっている。冷却器４０の上面には放熱グリース７０が塗布されている。放熱グリース７０の厚さｔ２は０．１〜０．２ｍｍである。この放熱グリース７０は機械公差を吸収するためのものである。
【００２２】
このように、プリプレグ６０の下面６２と冷却器４０の上面との間に放熱グリース７０が配置されている。
プリプレグ６０の厚さｔ１は、５０〜５００μｍである。プリプレグ６０の熱抵抗と放熱グリース７０の熱抵抗との和は０．０００２Ｋ・ｍ＾２／Ｗ未満である。
【００２３】
モールド樹脂５０は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂よりなり、外表面に複数の取付用突起（ボス）５１を有する。具体的には、平面視において四角形状の樹脂モールドアッシィＡｒｍの四隅となる部位に取付用突起（ボス）５１が設けられている。各取付用突起５１にはネジ８０が通る貫通孔５１ａが形成されている。冷却器４０における貫通孔５１ａに対応する位置にネジ穴４０ａが形成されている。そして、ネジ８０がモールド樹脂５０の突起５１の貫通孔５１ａを通して冷却器４０のネジ穴４０ａに螺入されている。これにより、樹脂モールドされたコイル２０（２１，２２）、ＵＵ型コア３０（３１，３２）およびプリプレグ６０が冷却器４０に取り付けられている。なお、取付用突起（ボス）として、貫通孔を有する金属板を用い、当該金属板の一部をモールド樹脂５０に埋設することにより構成してもよい。
【００２４】
次に、作用について説明する。
誘導装置１０の製造にあたり、コイル２０（２１，２２）とＵ型コア３１とＵ型コア３２とプリプレグ６０を用意する。
【００２５】
そして、図４に示すように、分割したコア３１，３２とコイル２０を仮組みし、これを射出成形用金型に置き、コイル２０に半硬化状態のプリプレグ６０を付けて、樹脂を流し込んでモールド樹脂５０で一体化する。つまり、コイル２０（２１，２２）の内周側にＵ型コア３１，３２を挿入するとともにプリプレグ６０を所定の位置にセットし、コイル２０とコア３０とプリプレグ６０とを、コイル２０における放熱部である下面２３にプリプレグ６０の一方の面である上面６１が直接接するとともに他方の面である下面６２が露出するようにモールド樹脂５０でモールドする。この射出成形によりプリプレグ６０が硬化してコイル２０に接着する。これで樹脂モールドアッシィＡｒｍが形成される。
【００２６】
一方、図５に示すように、冷却器４０の上面に放熱グリース７０を塗布する。そして、冷却器４０の上面に放熱グリース７０を介して樹脂モールドアッシィＡｒｍを搭載する。
その後、図２に示すように、ネジ８０を冷却器４０に螺入することにより樹脂モールドアッシィＡｒｍを冷却器４０に固定する。つまり、モールド樹脂５０から露出するプリプレグ６０の他方の面である下面６２と冷却器４０との間に放熱グリース７０が介在された状態でコイル２０とコア３０とプリプレグ６０とを冷却器４０に固定する。
【００２７】
その結果、図１，２に示す誘導装置（リアクトル）１０を製造することができる。
そして、このように製造された誘導装置（リアクトル）１０において、昇圧の際にコイル２０が通電され、この通電に伴いコイル２０が発熱する。コイル２０に発生した熱は下面２３からプリプレグ６０および放熱グリース７０を通して冷却器４０に逃がされる。このとき、プリプレグ６０は薄く熱を伝達しやすく放熱性に優れる。また、コイル２０には最大でＤＣ８００ボルト程度の電圧がかかるが、プリプレグ６０により絶縁が確保されている。
【００２８】
次に、図７に示した比較例としての誘導装置１００と、本実施形態の誘導装置１０を比較する。
図７の誘導装置１００において、コア１０１とコイル１０２を樹脂１０３でインサート射出成形して、これを、冷却器１０４の上面にシリコーン樹脂の放熱シート１０５を介して配置する。さらに、この状態においてネジ１０６を、コア１０１とコイル１０２を封止する樹脂１０３を貫通して冷却器１０４に対し、ゲル状の放熱シート１０５を押しつぶすために大きな力１０００Ｎ〜５０００Ｎ（好ましくは３０００Ｎ）が加わるように螺入する（ネジ止めする）。この加圧状態とすることにより、放熱シート１０５と冷却器１０４とを密着させることができる。そして、コイル１０２に発生した熱は下面から放熱シート１０５を介して冷却器１０４に逃がされる。
【００２９】
コイル１０２には最大でＤＣ８００ボルト程度の電圧がかかる。ここで、コイル１０２は表面には絶縁のためのポリイミドアミド（エナメル）が被覆されているが、ピンホールが存在する。そのため、冷却器１０４との絶縁をとるために絶縁性の放熱シート１０５を用いているが、製造工程でゲル状の放熱シート１０５を押しつぶすために大きな力１０００Ｎ〜５０００Ｎ（好ましくは３０００Ｎ）が必要となり、工程の負荷が大きくなる。また、放熱シート１０５を押しつぶした厚さ０．９ｍｍの状態では、絶縁性の安全率が低い。このように、放熱シート１０５で絶縁保証するのではなく、別途絶縁性の高い部材でコイル１０２下面を覆いたいが、絶縁部材は熱伝導率が低いために熱抵抗が悪化することが懸念される。
【００３０】
これに対し、図２に示す本実施形態においては、コイル２０（２１，２２）の下面２３に、絶縁部材としてのプリプレグ６０を薄肉で使用している。つまり、絶縁部材としてのプリプレグ６０は、熱硬化型樹脂のＢステージシート、例えば、ＦＲ−４等を用いることができる。そして、製造工程において、射出成形時にインサート成形することで、工程を増やさないで済む。
【００３１】
また、プリプレグ６０は絶縁信頼性が高い。また、プリプレグ６０の厚さｔ１は５０〜５００μｍであり、薄肉での使用により熱抵抗が低減されている。さらに、プリプレグ６０は熱伝導率が０．４〜１０Ｗ／ｍ・Ｋ程度である。よって、インサート成形部材を一つ増やすだけで、絶縁性向上および放熱性能向上を図ることができる。
【００３２】
熱抵抗を試算すると、次のようになる。
図７のように発熱源であるコイル１０２と冷却器１０４との間において放熱材料（熱伝導材料）として放熱シート１０５を用いる場合について計算する。
【００３３】
放熱シート１０５として、熱伝導率λが４．５Ｗ／ｍ・Ｋで、厚さｔが０．９ｍｍで用いたとする。この場合、熱抵抗（接触熱抵抗）Ｒは、Ｒ＝ｔ／λであるので、Ｒ＝０．０００２Ｋ・ｍ＾２／Ｗとなる。
【００３４】
一方、図２のように発熱源であるコイル２０（２１，２２）と冷却器４０との間において放熱材料（熱伝導材料）としてプリプレグ６０および放熱グリース７０を用いる場合について計算する。
【００３５】
プリプレグ６０と放熱グリース７０とは積層して配置され、プリプレグ６０はコイル２０側に、放熱グリース７０は冷却器４０側に配置される。
この場合、プリプレグ６０は、熱伝導率λ１が３．０Ｗ／ｍ・Ｋで、厚さｔ１が０．１２ｍｍのものを用いたとする。
【００３６】
この場合、熱抵抗（接触熱抵抗）Ｒ１は、Ｒ１＝ｔ１／λ１であるので、Ｒ１＝０．００００４Ｋ・ｍ＾２／Ｗとなる。
一方、放熱グリース７０は、熱伝導率λ２が３．５Ｗ／ｍ・Ｋで、厚さｔ２が０．２ｍｍで用いたとする。この場合、熱抵抗（接触熱抵抗）Ｒ２は、Ｒ２＝ｔ２／λ２であるので、Ｒ２≒０．００００６Ｋ・ｍ＾２／Ｗとなる。
【００３７】
よって、プリプレグ６０と放熱グリース７０との積層体における合計の熱抵抗（接触熱抵抗）Ｒｔｈは、プリプレグ６０の熱抵抗Ｒ１と放熱グリース７０の熱抵抗Ｒ２の直列合成、即ち、Ｒｔｈ＝Ｒ１＋Ｒ２であるので、Ｒｔｈ＝０．０００１Ｋ・ｍ＾２／Ｗとなる。
【００３８】
従って、図７の誘導装置１００の場合、即ち、発熱源であるコイル１０２と冷却器１０４の間において放熱材料（熱伝導材料）として放熱シート１０５を用いる場合に比べ、図２の本実施形態の誘導装置１０の場合、即ち、発熱源であるコイル２０（２１，２２）と冷却器４０との間において放熱材料（熱伝導材料）としてプリプレグ６０および放熱グリース７０を用いる場合には、熱抵抗を半減することができる。つまり、熱抵抗を低減し、放熱性の向上が図られる。
【００３９】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）誘導装置１０の構成として、コイル２０（２１，２２）と、コイル２０（２１，２２）に対して閉磁路を形成するＵＵ型コア３０（３１，３２）と、冷却器４０と、を備える。コイル２０（２１，２２）にはプリプレグ６０が接触するとともに、コイル２０（２１，２２）とＵＵ型コア３０（３１，３２）とプリプレグ６０がモールド樹脂５０でモールドされ、コイル２０（２１，２２）に接触していないプリプレグ６０の一部はモールド樹脂５０から露出し、プリプレグ６０と冷却器４０との間に放熱グリース７０を配置している。よって、熱抵抗を低減して放熱性の向上を図ることができる。また、プリプレグ６０を用いてコイル２０と冷却器４０との絶縁を確保でき、絶縁信頼性の向上を図ることができる。
【００４０】
（２）プリプレグ６０の厚さは、５０〜５００μｍであるので、コイル２０と冷却器４０との間の距離を必要最小限に抑え、熱抵抗を低減して放熱性を向上させることができる。
【００４１】
（３）プリプレグ６０の熱抵抗と放熱グリース７０の熱抵抗との和は０．０００２Ｋ・ｍ＾２／Ｗ未満であるので、放熱性が向上する。
（４）車載用であるので、実用的である。
【００４２】
（５）放熱シート１０５を用いておらず、１０００Ｎ〜５０００Ｎ、好ましくは３０００Ｎもの力で押さなくてもよい。その結果、組み立て工程における負荷の低減を図ることができる。
【００４３】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・図２に代わり図６に示すように、アルミ基板９０にプリプレグ６０を張り付けた状態でコイル２０（２１，２２）と放熱グリース７０との間にインサート成形にて配置してもよい。つまり、コイル２０に接触していないプリプレグ６０の一部はモールド樹脂５０から露出し、プリプレグ６０と冷却器４０との間に放熱グリース７０およびアルミ基板９０を配置してもよい。
【００４４】
・冷却器は、水冷式冷却器でも空冷式冷却器でもよい。
・誘導装置１０においてコイル２０（２１，２２）とＵＵ型コア３０（３１，３２）によりリアクトルを構成したが、これに代わりトランスを構成してもよい。
【００４５】
・誘導装置は、車載用誘導装置でなくてもよく、車載用以外の産業用インバータ等に用いる誘導装置に適用してもよい。
次に、上記実施形態および別例から把握できる技術的思想について、効果とともに以下に追記する。
【００４６】
（イ）コイルと、前記コイルに対して閉磁路を形成するコアと、冷却器と、を備えた誘導装置の製造方法であって、
前記コイルと前記コアとプリプレグとを、前記コイルにおける放熱部に前記プリプレグの一方の面が直接接するとともに前記プリプレグの他方の面が露出するようにモールド樹脂でモールドする樹脂モールド工程と、
前記モールド樹脂から露出する前記プリプレグの他方の面と前記冷却器との間に放熱グリースが介在された状態で前記コイルと前記コアと前記プリプレグとを前記冷却器に固定する固定工程と、
を有することを特徴とする誘導装置の製造方法。
【００４７】
この技術的思想によれば、放熱シート１０５を用いておらず、放熱シート１０５を押圧して使用する必要がなく、組み立て工程における負荷の低減を図ることができる。また、プリプレグは安価であり、放熱シート１０５を撤廃可能なためコストの増加を抑制することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１０…誘導装置、２０…コイル、３０…コア、４０…冷却器、５０…モールド樹脂、６０…プリプレグ、６１…上面、６２…下面、７０…放熱グリース、ｔ１…厚さ。
【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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【図６】
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【図７】
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