(57)【要約】【課題】角丸の四角柱状のコイルが伝熱シートを介して冷却部材に対向しているリアクトルにおいて、コイルの湾曲した角部に伝熱シートを強く押し当てることのできる構造を提供する。【解決手段】リアクトル２は、角部が湾曲している四角柱状のコイルの３ａ、３ｂの一側面３２ａ、３２ｂが伝熱シート５ａ、５ｂを介して冷却部材６に対向している。冷却部材６は、コイル３ａ、３ｂの角部３１ａ−３１ｄに沿って延びている壁７１、７２、７３を備えている。冷却部材６の対向面６ａ、６ｂと壁の側面との境界にコイルの角部と対向するように凸条８ａ−８ｄが設けられている。凸条８ａ−８ｄの一方の側面と冷却部材の上記した対向面が曲面で連続しているとともに、凸条８ａ−８ｄの他方の側面と壁の側面が曲面で連続している。そして、伝熱シート５ａ、５ｂが凸条８ａ−８ｄとコイル３ａ、３ｂの角部に挟まれている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
角部が湾曲している四角柱状のコイルの一側面が伝熱シートを介して冷却部材に対向しているリアクトルであり、
前記冷却部材は、
前記コイルの前記一側面の端の前記角部に沿って延びている壁を有しており、
前記一側面との対向面と前記壁の側面との境界に、前記角部と対向するように前記コイルの捲回軸線と平行に延びている突起が設けられており、
当該突起の一方の側面と前記対向面が曲面で連続しているとともに、当該突起の他方の側面と前記壁の側面が曲面で連続しており、
前記伝熱シートが前記突起と前記コイルの前記角部に挟まれている、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、リアクトルに関する。特に、角部が湾曲している四角柱状のコイルの一側面が伝熱シートを介して冷却部材に対向しているリアクトルに関する。
【背景技術】
【０００２】
角部が湾曲している四角柱状のコイルの一側面が伝熱シートを介して冷却部材に対向しているリアクトルが知られている（例えば、特許文献１−３）。コイルと冷却部材は、伝熱シートを介して熱的に連結しており、コイルの熱は伝熱シートを通じて冷却部材に吸収される。特許文献１に開示されたリアクトルでは、角部の湾曲部分にも伝熱シートが当接するように構造が工夫されている。特許文献１に開示された技術では、リアクトルに対向する冷却部材に、コイルの角部に沿って捲回軸線方向に伸びている壁部が設けられている。壁部のコイルの角部に対向する側面は、コイルの角部の湾曲に沿って湾曲している。伝熱シートは、壁部の湾曲に沿って立ち上がり、コイルの角部の湾曲に接する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−０４２５６３号公報
【特許文献２】特開２０１６−０３９２９４号公報
【特許文献３】特開２０１３−１１８２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コイルの側面は、捲回された巻線が捲回軸線方向に幾重にも連なって形成されているため、巻線のピッチごとに、角部の湾曲形状がばらつくことがある。それゆえ、冷却部材にコイルの角部の湾曲に沿っている壁部を設けても、壁部とコイルとの隙間がばらつく。その結果、伝熱シートがコイルの角部の湾曲面に対して強く押し当たらない箇所が生じるおそれがある。コイルに当接している伝熱シートの面圧が低い部分では伝熱性能が十分に発揮できない。コイルの湾曲した角部にも伝熱シートが強く押し当てられる構造が望まれている。
【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は、角部が湾曲している四角柱状のコイルの一側面が伝熱シートを介して冷却部材に対向している。コイルと冷却部材は伝熱シートを介して熱的に連結している。冷却部材は、コイルの一側面の端の角部に沿って延びている壁を有している。冷却部材の対向面（コイルの一側面と対向する面）と壁の側面との境界にコイルの角部と対向するようにコイルの捲回軸線と平行に延びている突起が設けられている。その突起の一方の側面と冷却部材の上記した対向面が曲面で連続しているとともに、その突起の他方の側面と壁の側面が曲面で連続している。そして、伝熱シートが突起とコイルの角部に挟まれている。このリアクトルでは、コイルの角部において、角部と突起との間に伝熱シートが挟まれる。巻線のピッチ毎に角部の湾曲形状がばらついても、突起が伝熱シートを強く押し当てるので、角部の湾曲面の全体にわたって伝熱シートとコイルの間に高い面圧が確保できる。しかも、突起の側面と壁側面の間、及び、突起の側面と対向面との間が曲面で連続している。この構造により、伝熱シートを薄くしても、高い面圧を保持できる。さらに、突起と壁側面及び対向面が曲面で連続しているので、伝熱シートの面圧分布において面圧が急激に変化する箇所がなく、伝熱シートを通じて冷却部材がコイルの湾曲した曲面から均一に熱を吸収することができる。さらにまた、突起と側面の上記の構造は、突起を含む冷却部材を射出成形で作るときに型抜きし易いという利点もある。突起は、好ましくは、冷却部材の対向面（コイルの一側面と対向する面）と壁の側面との境界にコイルの角部と対向するようにコイルの捲回軸線と平行に延びているとよい。即ち、突起は、冷却部材の対向面と壁の側面との境界にコイルの角部と対向するようにコイルの捲回軸線と平行に延びている凸条であることが望ましい。そのような凸条は、コイルの捲回軸線方向でコイルの端から端まで延びていると、さらに好ましい。コイルの捲回軸線方向の全長にわたって伝熱シートとコイルの間に高い面圧が確保できる。
【０００６】
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】
【０００７】
【図１】実施例のリアクトルの斜視図である（コイルから伝熱シートと冷却部材を分離した状態）。
【図２】図１の座標系のＸＺ平面でリアクトルをカットした断面図である。
【図３】図２の破線矩形IIIが示す範囲の部分拡大断面図である。
【図４】変形例のリアクトルの部分拡大断面図である。
【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２を説明する。図１に、リアクトル２の斜視図を示す。なお、図１では、コイル３ａ、３ｂから伝熱シート５ａ、５ｂと冷却部材６を分離して描いてある。図２に、図１の座標系のＸＺ平面でリアクトル２をカットした断面図を示す。図３は、図２において破線IIIが示す範囲の部分拡大図である。
【０００９】
リアクトル２は、例えばチョッパー型の電力変換器で用いられる。コイル３ａ、３ｂを冷却するため、リアクトル２は、伝熱シート５ａ、５ｂと冷却部材６を備えている。伝熱シート５ａ、５ｂは例えばシリコンゴムで作られており、絶縁性を有している。伝熱シート５ａ、５ｂは、ウレタン系の低弾性樹脂に伝熱効果を高める無機フィラーを混在させたものであってもよい。あるいは、伝熱シート５ａ、５ｂは、布や紙などの繊維質の素材に放熱性グリスを含浸させたものであってもよい。冷却部材６は熱伝導率の高いアルミニウムの板である。冷却部材６は銅板で作られたものであってもよい。コイル３ａ、３ｂの熱は、伝熱シート５ａ、５ｂを介して冷却部材６に吸収される。
【００１０】
リアクトル２は、コイル３ａ、３ｂと、コア４と、伝熱シート５ａ、５ｂと、冷却部材６を備えている。コア４は、リング状をなしている。コア４は、金属粉を焼結法で固めたものである。リング状のコア４は、一対の平行部分を有しており、その平行部分の夫々にコイル３ａ、３ｂが捲回されている。コイル３ａ、３ｂは、平角線をエッジワイズに捲回したものである。コイル３ａ、３ｂの巻線は、銅または銅合金で作られている。巻線はアクリル、ポリアミド、ポリイミドなどの絶縁性の樹脂で被膜されており、隣接する巻線との間の絶縁が確保されている。コイル３ａ、３ｂは、角部が湾曲している四角柱状を成している。コイル３ａ、３ｂは、電気的に接続されており、電気的には一つのコイルを形成する。
【００１１】
冷却部材６は、先に述べたようにアルミニウムの板で作られている。冷却部材６は、その一面に、コイル３ａ、３ｂを収容する枠７が設けられている。枠７と冷却部材６は、アルミダイキャストで一体的に作られている。枠７は、中央壁７３で仕切られており、枠７の内部に、２個の平面６ａ、６ｂが形成されている。枠７において、中央壁７３と平行に延びる部分を外壁７１、７２と呼ぶ。コイル３ａの一側面３２ａが伝熱シート５ａを挟んで平面６ａと対向するとともに、コイル３ｂの一側面３２ｂが伝熱シート５ｂを挟んで平面６ｂと対向するように、コイル３ａ、３ｂが枠７にはめ込まれている。コイル３ａの一側面３２ａは伝熱シート５ａを介して冷却部材６と熱的に接続しており、コイル３ｂの一側面３２ｂは伝熱シート５ｂを介して冷却部材６と熱的に接続している。以下、コイル３ａの一側面３２ａと対向する冷却部材６の面を対向面６ａと称する。同様に、コイル３ｂの一側面３２ｂと対向する冷却部材６の面を対向面６ｂと称する。
【００１２】
図中の座標系のＹ軸はコイル３ａ、３ｂの捲回軸線方向に平行である。枠７の外壁７１、７２、及び、中央壁７３は、コイル３ａの捲回軸線方向（図中のＹ方向）に沿って延びている。外壁７１は、コイル３ａの湾曲している角部３１ａに沿って延びている。外壁７２は、コイル３ｂの湾曲している角部３１ｄに沿って延びている。中央壁７３は、コイル３ａの湾曲している角部３１ｂとコイル３ｂの湾曲している角部３１ｃの間でそれら角部３１ｂ、３１ｃに沿って延びている。
【００１３】
冷却部材６の枠７の内側に凸条８ａ−８ｄが設けられている。凸条８ａ−８ｄは、コイル３ａ、３ｂの捲回軸線（Ｙ軸）と平行に延びている。
【００１４】
図１、図３に示されているように、凸条８ａは、冷却部材６の対向面６ａ（コイル３ａの一側面３２ａと対向する面）と外壁７１の側面７１ａとの境界に設けられている。凸条８ａは、コイル３ａの角部３１ａに向かって突出しており、角部３１ａと対向するように延びている。図３に示されているように、凸条８ａの一方の側面８１は、外壁７１のコイル３ａに面している側面７１ａと曲面で連続している。凸条８ａの他方の側面８２は、対向面６ａと曲面で連続している。伝熱シート５ａの端部は、凸条８ａとコイル３ａの角部３１ａに挟まれている（図２参照）。
【００１５】
凸条８ｂ−８ｄの構造は、凸条８ａの構造と同じである。凸条８ｂは、コイル３ａの一側面３２ａとの対向面６ａと中央壁７３のコイル３ａに対向する側面との境界に設けられている。凸条８ｂは、コイル３ａの角部３１ｂに向かって突出しており、角部３１ｂと対向するように延びている。凸条８ｂの一方の側面は、中央壁７３のコイル３ａと対向する側面と曲面で連続しており、他方の側面は対向面６ａと曲面で連続している。伝熱シート５ａの端部は、凸条８ｂとコイル３ａの角部３１ｂに挟まれている。
【００１６】
コイル３ｂに対して設けられている凸条８ｃ、８ｄも、凸条８ａ、８ｂと同様である。凸条８ｄは、冷却部材６の対向面６ｂ（コイル３ｂの一側面３２ｂと対向する面）と外壁７２の側面との境界に設けられている。凸条８ｄは、コイル３ｂの角部３１ｄに向かって突出しており、角部３１ｄと対向するように延びている。凸条８ｄの一方の側面は、外壁７２のコイル３ｂに面している側面と曲面で連続している。凸条８ｄの他方の側面は、対向面６ｂと曲面で連続している。伝熱シート５ｂの端部は、凸条８ｄとコイル３ｂの角部３１ｄに挟まれている。
【００１７】
凸条８ｃは、コイル３ｂの一側面３２ｂとの対向面６ｂと中央壁７３のコイル３ｂに対向する側面との境界に設けられている。凸条８ｃは、コイル３ｂの角部３１ｃに向かって突出しており、角部３１ｃと対向するように延びている。凸条８ｃの一方の側面は、中央壁７３のコイル３ｂと対向する側面と曲面で連続しており、他方の側面は対向面６ｂと曲面で連続している。伝熱シート５ｂの端部は、凸条８ｃとコイル３ｂの角部３１ｃに挟まれている。
【００１８】
図３によく示されているように、伝熱シート５ａの一端は、凸条８ａとコイル３ａの角部３１ａに挟まれている。コイル３ａは平角線をエッジワイズに捲回したものであり、ピッチ毎に角部の湾曲形状が異なる場合がある。そのような場合でも、伝熱シート５ａの一端は、凸条８ａによって角部３１ａに強く押し当てられるので、角部３１ａと伝熱シート５ａとの間に高い面圧が確保される。
【００１９】
さらに、凸条８ａの側面８１と外壁７１の側面７１ａの間、及び、凸条８ａの側面８２と対向面６ａとの間が曲面で連続している。この構造により、伝熱シート５ａを薄くしても、高い面圧を保持できる。さらに、凸条８ａの側面８１と外壁７１の側面７１ａ、及び、凸条８ａの側面８２と対向面６ａが曲面で連続しているので、角部３１ａと対向する範囲で伝熱シート５ａの面圧が急激に変化する箇所がなく、伝熱シート５ａを通じて冷却部材６がコイル３ａの角部３１ａの曲面から均一に熱を吸収することができる。凸条８ｂ−８ｄについても凸条８ａと同様の効果を得られる。
【００２０】
図４に変形例のリアクトル２ａの部分拡大断面図を示す。図４の断面図は、図３の断面図に対応する。リアクトル２ａでは、外壁７１の頭頂面に抑え板１２が備えられている。抑え板１２は、ボルト１３で外壁７１の頭頂面に固定されている。抑え板１２は、コイル３ａの捲回軸線方向（Ｙ方向）に延びている。抑え板１２の一端はコイル３ａの側面に当接または近接している。抑え板１２は、コイル３ａの側面と外壁７１の側面７１ａとの間の隙間を上から塞ぐ。抑え板１２は、コイル３ａを冷却部材６に強く押し当てた際、コイル３ａの側面と外壁７１の側面７１ａの間から圧縮された伝熱シート５ａが押し出されることを防ぐ。抑え板１２を備えることで、伝熱シート５ａの一端は、抑え板１２と外壁７１と角部３１ａと凸条８ａで囲まれた空間で強く圧縮される。それゆえ、伝熱シート５ａを介した角部３１ａから冷却部材６への放熱効率が改善される。抑え板１２は、金属で作られていてもよいし、樹脂で作られていてもよい。
【００２１】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。凸条８ａ（その他の凸条も同様である）の側面８１と外壁７１の側面７１ａの間、及び、凸条８ａの側面８２と対向面６ａとの間が曲面で連続している構造は、そのような構造を金属の射出成形で作る際に、型抜きし易い、という利点も提供する。上記の凸条８ａ−８ｄは、射出成形工程において、枠７とともに冷却部材６と一体で作れるので、低コストで実現できる。ただし、上記した凸条８ａ−８ｄを切削で作ってもよい。
【００２２】
実施例のリアクトル２は、２個のコイル３ａ、３ｂを備えている。本明細書が開示する技術は、１個のコイルのみを備えるリアクトルに適用することも好適である。
【００２３】
実施例のリアクトル２は、コイル３ａ、３ｂの捲回軸線（Ｙ軸）と平行に延びている凸条８ａ−８ｄを備えている。凸条８ａ−８ｄは、コイル３ａ、３ｂの捲回軸線方向の一端から他端まで連続して延びている。凸条８ａ−８ｄは、コイル３ａ、３ｂの捲回軸線方向で極端に短く、突起状であってもよい。なお、凸条８ａ−８ｄに代えて突起を設ける場合は、コイル３ａ、３ｂの捲回軸線方向で複数の突起が並んでいるとよい。
【００２４】
凸条８ａ−８ｄは、図中の座標系のＸＺ平面でカットしたときの側面８１、８２が曲線となっている。凸条８ａ−８ｄの側面は平坦面であってもよい。
【００２５】
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】
【００２６】
２、２ａ：リアクトル
３ａ、３ｂ：コイル
４：コア
５ａ、５ｂ：伝熱シート
６：冷却部材
６ａ、６ｂ：対向面
７：枠
８ａ−８ｄ：凸条（突起）
１２：抑え板
１３：ボルト
３１ａ−３１ｄ：角部
７１、７２：外壁
７３：中央壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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