(57)【要約】【課題】体格を大きくすることなく、絶縁のための沿面距離を増加させるリアクトルを提供する。【解決手段】リアクトル２は、２本のＩ字形状部３ａを有するコア３と、これらの夫々に外角部４ｅ及び内角部４ｆが丸角状に巻回される２つのコイル４と、巻回径方向の夫々の下側面４ｂを除いてこれらのコイル４の周囲を覆う樹脂モールド部１０を備えており、夫々の下側面４ｂが放熱シート２０を介してケース３０に接触する。樹脂モールド部１０は、２つのコイル４の間のセパレータ１３において放熱シート２０に接触する下端部１３ａに巻回軸方向に延びる長溝１３ｂを有し、ケース３０は、セパレータ１３の長溝１３ｂに対応する部分に巻回軸方向に延びる凸条３３を備えている。放熱シート２０の中央部２３が、凸条３３に押圧されて長溝１３ｂ内に入り込んで、セパレータ１３の下端部１３ａと放熱シート２０との境界部分の距離（沿面距離）が増加する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行に配置された２本の棒形状部を有するコアと、前記２本の棒形状部の夫々に角部が丸角状に巻回される２つのコイルと、前記２つのコイルの巻回径方向の夫々の一側面を除いてこれらのコイルの周囲を覆う樹脂モールド部と、を備えており、前記夫々の一側面が放熱シートを介して放熱部材に接触するリアクトルであり、
前記樹脂モールド部は、前記２つのコイルの間に充填されるコイル間モールドにおいて前記放熱シートに接触するモールド表面に前記コイルの巻回軸方向に延びる長溝を有しており、
前記放熱部材は、前記コイル間モールドの前記長溝に対応する部分に前記コイルの巻回軸方向に延びている凸条を備えており、
前記放熱シートの一部が、前記凸条に押圧されて前記長溝内に入り込んでいる、ことを特徴とするリアクトル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、コイルの一側面が放熱シートを介して放熱部材に接触するリアクトルに関する。
【背景技術】
【０００２】
リアクトルは、コイルを利用した受働素子であり、高周波電流の抑制、直流電流の平滑化や直流電圧の昇圧などの用途（例えば、電圧コンバータなど）に使用される。リアクトルはインダクタとも称される。このようなリアクトルは、コイルの抵抗分による損失によって発熱したり、また幅広の平角線を巻回してコイルを構成する場合には渦電流損により発熱したりする。そのため、リアクトルの発熱を外部に逃がす技術として、下記特許文献１に開示されるものがある。この技術では、リアクトルを収容するケース（放熱部材）に放熱シートを介してコイルの発熱を逃がす構成を採る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−２５１３７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、上記特許文献１のリアクトルのように、２つのコイルが横並びに近接して配置されている場合には、これらのコイル間の電気的な絶縁を十分に確保する必要がある。そのため、例えば、両コイルの間に配置される絶縁物（例えば、樹脂モールド材）の表面に沿った最短距離（以下、沿面距離と称する）が大きくなるように、両コイル間の離隔距離を増大させる。すると、リアクトル全体の大きさ、つまりリアクトルの体格が大きくなることから、当該リアクトルを収容する装置（例えば、電圧コンバータなど）の大型化に繋がり得る。本明細書は、体格を大きくすることなく、沿面距離を増加させる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示するリアクトルでは、平行に配置された２本の棒形状部を有するコアと、２本の棒形状部の夫々に角部が丸角状に巻回される２つのコイルと、２つのコイルの巻回径方向の夫々の一側面を除いてこれらのコイルの周囲を覆う樹脂モールド部と、を備えており、夫々の一側面が放熱シートを介して放熱部材に接触する。そして、樹脂モールド部は、２つのコイルの間に充填されるコイル間モールドにおいて放熱シートに接触するモールド表面にコイルの巻回軸方向に延びる長溝を有する。これに対して、放熱部材は、コイル間モールドの長溝に対応する部分にコイルの巻回軸方向に延びている凸条を備えており、放熱シートの一部が、この凸条に押圧されて長溝内に入り込んでいる。これにより、２つのコイル間の離隔距離を変更しなくても、モールド表面で窪む長溝の深さ相当分の距離（又はそれ以上の距離）がコイル間モールドと放熱シートの境界における沿面距離に加わる。これによって、リアクトルの体格を大きくすることなく、沿面距離を増加させることが可能になる。また、リアクトルの体格が大きくならないため、リアクトルの重量増加を招くことなく、沿面距離を増加させることが可能になる。
【０００６】
本明細書が開示する技術の詳細、及び、さらなる改良は、発明の実施の形態で説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例のリアクトルの上面図である。
【図２】図１のII−II線における実施例のリアクトルの断面図である。
【図３】図２のIII線内の拡大図である。
【図４】比較例のリアクトルの部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図面を参照して実施例のリアクトルを説明する。本実施例のリアクトル２は、ハイブリッド車や電気自動車に搭載される電力変換装置に用いられるものである。ハイブリッド車や電気自動車は、走行用モータとして、誘導モータやＰＭモータなどの交流モータを備える。そのため、これらの車両では、バッテリの直流電力を昇圧する電圧コンバータ回路と、走行用モータの駆動に適した周波数の交流電力に変換するインバータ回路とを含むパワーコントロールユニットを搭載している。例えば、リアクトル２は、パワーコントロールユニットの電圧コンバータ回路に使用される。
【０００９】
リアクトル２の構成について図１〜３を参照して説明する。図１に実施例のリアクトル２の上面図を示す。図２に図１のII−II線によるリアクトル２の断面図を示す。また図３に、図２において符号IIIが示す範囲の拡大図を示す。これらの図において表されている座標系Ｘ、Ｙ、Ｚは、リアクトル２の長さ（Ｘ）、幅（Ｙ）、高さ（Ｚ）の夫々の方向を示すものである。以下、Ｘ軸方向を「巻回軸方向」、Ｙ軸方向を「巻回径方向」、Ｚ軸方向を「高さ方向」、と夫々称する。
【００１０】
図１及び図２に示すように、リアクトル２は、パワーコントロールユニットのケース３０のキャビティ３１内に収容されている。ケース３０は、金属製であり、それに形成されるキャビティ３１は、リアクトル２が収まる収容空間を成す。本実施例では、リアクトル２のコイル４が、放熱シート２０を介してケース３０に接触することで、ケース３０は放熱部材として機能する（図２を参照のこと）。これについては後で詳述する。
【００１１】
リアクトル２は、コア３、コイル４、ボビン６、樹脂モールド部１０などから構成されている。コア３は、コイル４のインダクタンスを高めるための磁性体部材であり、平行に配置された２本のＩ字形状部３ａと、これらの両端に接続されてＩ字形状部３ａとともに環状を成す２つのＵ字形状部３ｂとにより構成されている。図では、Ｉ字形状部３ａはボビン６に覆われており、Ｕ字形状部３ｂが露出している。
【００１２】
ボビン６は、角筒形状のコアカバー７と、コアカバー７の両端に接続される一対のフランジ部８と、により構成されている。本実施例では、これらのフランジ部８には、リアクトル２をケース３０に固定する支持部材９が夫々形成されている。これらの支持部材９を介して、リアクトル２はケース３０の底部にボルト４０でねじ締結されて固定される。
【００１３】
コイル４は、例えば、銅からなる平角線５をエッジワイズ巻きに巻回した巻線コイルである。すなわち、コイル４では、平角線５の幅広の平坦面が巻回軸方向（Ｘ軸方向）を向いて積層されるように平角線５が巻回されている。本実施例のコイル４では、例えば、巻回軸方向から見て矩形状を成すように、ボビン６のコアカバー７に平角線５を巻回する。コイル４では、平角線５をエッジワイズ巻きに巻回する。そのため、矩形状を成すように巻回しても角部（外角部４ｅ及び内角部４ｆ）には、所定の曲率で湾曲する丸角部が形成される（図２を参照）。このように巻回された２つのコイル４は、巻回径方向（Ｙ軸方向）に並ぶように配置され直列に接続されてコア３に装着される。
【００１４】
樹脂モールド部１０は、対向するフランジ部８の間において、コアカバー７に巻回されたコイル４の周囲を覆う耐熱性の合成樹脂から成るカバーである。本実施例では、樹脂モールド部１０は、コイル４の下側面４ｂを除いてコアカバー７に巻回されたコイル４の上側面４ａ、外側面４ｃ及び内側面４ｄを覆っている。すなわち、図２に示すように、コイル４の巻回径方向の断面形状においては、樹脂モールド部１０は、２つのコイル４の上側面４ａを覆う上壁部１１、夫々のコイル４の横側面４ｃを覆う側壁部１２、及び、両方のコイル４の間に充填されて形成されるセパレータ１３、により構成されるＥ形状を成す。セパレータ１３の下端部１３ａには、後述するような特徴がある。尚、図１においては、ＸＹ平面に拡がる２つのコイル側面である、上側面４ａ及び下側面４ｂのうち、高さ方向（Ｚ軸方向）上側の上側面４ａを破線で表現している。
【００１５】
放熱シート２０は、例えば、シリコンを基材にした平面状のラバー部材である。放熱シート２０は、ケース３０のキャビティ３１側の底面に敷設されてコイル４とケース３０の間に介在する。本実施例では、放熱シート２０の上面には、樹脂モールド部１０に覆われないコイル４の下側面４ｂが接触し、また下面にはキャビティ３１の内底面３０ａが接触する。これにより、コイル４が発する熱をケース３０に伝える。そのため、放熱シート２０には、熱伝導率が高くまた柔軟性も高い材料が選択される。
【００１６】
放熱シート２０の厚さは、リアクトル２をケース３０に収容した状態において、コイル４の下側面４ｂとケース３０の底面との間に形成される隙間間隔よりも大きく（厚く）なるように設定されている。換言すると、リアクトル２をケース３０に固定したときに、コイル４の下側面４ｂが放熱シート２０を圧縮可能な間隔になるように、内側面４ｄの下側面４ｂとケース３０の底面との隙間間隔を設定している。放熱シート２０の端部２１は、樹脂モールド部１０の側壁部１２の下端部１２ａとキャビティ３１内の内底面３０ａとの間に挟み込まれる。
【００１７】
このようにケース３０のキャビティ３１に収容されるリアクトル２は、そのコイル４の下側面４ｂが放熱シート２０を介してケース３０に接触することによって、抵抗損失や渦電流損により発熱したコイル４の熱をケース３０に逃がし得る構成を採る。ケース３０の外底面３０ｂには、例えば、冷却流体（冷却水や冷却空気）が流れる流路が形成されており、コイル４からケース３０に移動した熱は、冷却流体を介して外部に放出される。
【００１８】
ところで、図２に示すように、コア３に装着されている２つのコイル４は、巻回径方向（Ｙ軸方向）に並ぶように配置されており、両コイル４の間には、樹脂モールド部１０のセパレータ１３が介在する。両コイル４間の電気的な絶縁は、このセパレータ１３により十分に確保され得るものの、放熱シート２０は、セパレータ１３に比べると電気抵抗が低い。そのため、放熱シート２０との境界に当たるセパレータ１３の下端部１３ａにおいては、その表面に沿った最短距離、つまり沿面距離をより長く（大きく）する方が絶縁性能を向上させ得る点で望ましい。
【００１９】
そこで、本実施例では、セパレータ１３の下端部１３ａのほぼ中央において、コイル４の巻回軸方向（Ｘ軸方向）に沿って延びる長溝１３ｂを形成している（図３参照）。この長溝１３ｂは、図１においては、太破線で表現されている。また、図２及び図３においては、長溝１３ｂの凹形状の断面と長溝１３ｂ内に入り込んでいる放熱シート２０の一部（中央部２３）などが図示されている。また、リアクトル２をケース３０に固定したときに、セパレータ１３の長溝１３ｂが位置する、ケース３０の底部中央（巻回径方向（Ｙ軸方向）の中央）には、キャビティ３１内の内底面３０ａから突出する凸条３３が長溝１３ｂと同方向（巻回軸方向（Ｘ軸方向））に沿って延びるように形成されている。図１の上面図の視点では、凸条３３は長溝１３ｂと重なるため、図１の太破線は、長溝１３ｂを表すとともに、凸条３３も表している。
【００２０】
ここで、さらに図４を参照して、セパレータ１３の下端部１３ａに長溝１３ｂが形成されることによる作用及び効果について説明する。図４に、比較例のリアクトルの部分拡大図を示す。この部分拡大図は、図２のIII−III線内の断面図に相当するものである。尚、図３及び図４においては、放熱シート２０の部分を明確にするため灰色に着色していることに注意されたい。
【００２１】
図３に示すように、放熱シート２０を介在させてリアクトル２がケース３０の底部に取り付けられて固定されると、セパレータ１３の下端部１３ａの長溝１３ｂに対応して、ケース３０の内底面３０ａの凸条３３が位置する。そのため、ケース３０の底部において内底面３０ａに接するように配置される放熱シート２０は、そのうちのセパレータ１３の長溝１３ｂの下方に位置する部分（コイル４の巻回径方向（Ｙ軸方向）の中央部２３）が凸条３３に押し上げられる。つまり、凸条３３の上方に位置する放熱シート２０の中央部２３は、凸条３３に押されて長溝１３ｂ内に押し込まれる。
【００２２】
これにより、放熱シート２０の中央部２３が凸条３３に押圧されて長溝１３ｂ内に入り込むことから、セパレータ１３の下端部１３ａと放熱シート２０の境界（図３の太実線）部分の距離、つまり沿面距離（図３の両矢印破線で表す長さ）Ｄｓが、長溝１３ｂの深さＤｐに相当する分だけ長くなる。例えば、図４に示す比較例のリアクトルの場合には、セパレータ１１３の下端部１１３ａは、ケース１３０の内底面１３０ａに対して平行な平坦面である。そのため、セパレータ１３０の下端部１１３ａと放熱シート２０との沿面距離Ｄｔは、２つのコイル４の内角部４ｆ同士又は内側面４ｄ同士の離隔距離相当になる。したがって、比較例のリアクトルの沿面距離Ｄｔは、本実施例のリアクトル２の沿面距離Ｄｓに比べて短い（小さい）。
【００２３】
このように本実施例のリアクトル２では、平行に配置された２本のＩ字形状部３ａを有するコア３と、２本のＩ字形状部３ａの夫々に外角部４ｅ及び内角部４ｆが丸角状に巻回される２つのコイル４と、２つのコイル４の巻回径方向の夫々の下側面４ｂを除いてこれらのコイル４の周囲を覆う樹脂モールド部１０と、を備えており、夫々の下側面４ｂが放熱シート２０を介してケース３０に接触する。そして、樹脂モールド部１０は、２つのコイル４の間に充填されるセパレータ１３において放熱シート２０に接触する下端部１３ａにコイル４の巻回軸方向に延びる長溝１３ｂを有する。これに対して、ケース３０は、セパレータ１３の長溝１３ｂに対応する部分にコイル４の巻回軸方向に延びている凸条３３を備えており、放熱シート２０の中央部２３が、この凸条３３に押圧されて長溝１３ｂ内に入り込んでいる。
【００２４】
これにより、２つのコイル４の間の離隔距離を変更しなくても、セパレータ１３の下端部１３ａで窪む長溝１３ｂの深さＤｐに相当する距離がセパレータ１３と放熱シート２０の境界における沿面距離に加わる。すなわち、樹脂モールド部１０がそのセパレータ１３の下端部１３ａにこのような長溝１３ｂを有していない場合、つまり図４に示すようにセパレータ１１３の下端部１１３ａが平坦面である場合に比べて、セパレータ１３と放熱シート２０の境界における沿面距離を増加させることが可能になる。したがって、リアクトル２の体格を大きくすることなく、沿面距離を増加させることが可能になる。また、リアクトル２の体格が大きくならないため、リアクトル２の重量増加を招くことなく、沿面距離を増加させることが可能になる。
【００２５】
実施例技術に関する留意点を述べる。Ｉ字形状部３ａが棒形状部の一例に相当する。外角部４ｅ及び内角部４ｆが角部の一例に相当する。セパレータ１３がコイル間モールドの一例に相当する。下端部１３ａがモールド表面の一例に相当する。中央部２３が放熱シートの一部の一例に相当する。ケース３０が放熱部材の一例に相当する。
【００２６】
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、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。また、本明細書又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、本明細書又は図面に例示した技術は複数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】
【００２７】
２：リアクトル
３：コア
３ａ：Ｉ字形状部
３ｂ：Ｕ字形状部
４：コイル
４ｅ：外角部
４ｆ：内角部
５：平角線
６：ボビン
７：コアカバー
１０：樹脂モールド部
１３：セパレータ
１３ａ：下端部
１３ｂ：長溝
２０：放熱シート
２１：端部
２３：中央部
３０：ケース
３０ａ：内底面
３０ｂ：外底面
３１：キャビティ
３３：凸条
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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