(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性コア（２０）と、
前記磁性コアに巻回されたコイル（３０）と、
前記磁性コアおよび前記コイルを挟んだ両側に配置され、前記磁性コアおよび前記コイルが配置される放熱面（４０ｂ、４１ｂ）を含み、前記磁性コアおよび前記コイルの放熱を行う第１冷却部材（４０、６０）および第２冷却部材（４１、６１）と、
前記第１冷却部材の前記放熱面から前記磁性コアの間に充填されることで、前記磁性コアのうちの前記放熱面側となる下面（２０ｂ）を封止すると共に、前記第２冷却部材の前記放熱面から前記磁性コアの間に充填されることで、前記磁性コアのうちの前記放熱面側となる上面（２０ａ）を封止しつつ、該磁性コアのうち前記放熱面に繋がる両側面（２０ｃ、２０ｄ）を露出させるように形成された第１封止樹脂部（５０）および第２封止樹脂部（５１）と、を有し、
前記第１冷却部材および前記第２冷却部材は、共に、前記放熱面を構成する底面（４０ｂ、４１ｂ）を含む筐体（４０、４１）と、該筐体に貼り合わされた冷却器（６０、６１）とを備えた構成とされ、
前記第１冷却部材および前記第２冷却部材それぞれに備えられた前記筐体の前記底面は、前記磁性コアおよび前記コイル側に突き出した凸面状とされ、該底面の厚みが該底面の外縁側よりも内側の方が厚くされることで、該底面の中央位置に向かうに連れて該底面と前記磁性コアおよび前記コイルとの間隔が狭くされており、
前記磁性コアは、前記コイルに通電を行ったときに発生する磁束の流れに対して直交する面での断面形状が、前記第１冷却部材と前記第２冷却部材が並ぶ方向と同方向の寸法より該方向に対する垂直方向の寸法が大きくされた扁平形状とされていることを特徴とするリアクトル。
【請求項２】
前記磁性コアは、前記コイルに通電を行ったときに発生する磁束の流れに対して垂直な面での断面形状が四角形状であって、該四角形状のうち前記上面および前記下面を構成する辺が長辺、前記両側面を構成する辺が短辺とされる扁平形状の長方形状とさ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】
前記磁性コアのうち、前記下面と前記両側面とによる角部が丸められていることを特徴とする請求項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、巻線型のコイルを磁性コアの周囲に巻回したリアクトルに関するものであり、特に電気自動車やハイブリッド車両などに搭載されるリアクトルに適用されて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハイブリッド車両などに搭載されるリアクトルでは、コイルの銅損や磁性コアの鉄損が発生することから、リアクトルの発熱が生じる。ハイブリッド車両では出力が大きいため、リアクトルの発熱も多くなる。このため、リアクトルの下面に放熱板を設け、ボビンと封止樹脂を介して放熱板からの熱の放出によってリアクトルの冷却が行われている。
【０００３】
しかしながら、ボビンとコアの線膨張係数差からヒートショックによりボビンなどにクラックが入り易く、このクラックの発生によって絶縁不良が起こり、リアクトルの焼損の原因となっていた。
【０００４】
この問題を解決できるものとして、特許文献１にボビンレスによるリアクトルが提案されている。このようにボビンレスでリアクトルを形成することにより、線膨張係数差が低減されてクラックの発生が抑制され、絶縁不良およびそれに起因するリアクトルの焼損を抑制することが可能となる。
【０００５】
具体的には、筐体となるハウジング内に、磁性コアとコイルを配置した状態でフィラーが配合された樹脂封止材を充填することでコイルと磁性コアの間の隙間を封止している。樹脂封止材は、熱伝導率が０．７〜４Ｗ／ｍＫの性能を有し、粘度が低いものが適用されることでコイルと磁性コアの間の隙間が封止されるようにしている。また、磁性コアは、２つのＵ字型コアとギャップ部材とによって構成されており、２つのＵ字型コアそれぞれの両先端をコイルに挿入しつつ向かい合わせ、ギャップ部材を介して連結させて環状としている。そして、環状とされた磁性コアを径方向外方から板バネによってハウジングの内壁面に押し当てることで位置決めしつつ、コイルを上方から加圧して位置決めし、この状態で樹脂封止材を充填することで、樹脂封止を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−９４３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、板バネによる加圧が為された状態で磁性コアが樹脂封止されることになるため、磁性コアの特性劣化、つまり損失の増大や透磁率の低下の問題を発生させる。また、コイルおよび磁性コアをすべて樹脂封止材で覆った構造であるため、樹脂封止による磁性コアの特性劣化も発生させる。
【０００８】
なお、磁性コアは磁歪効果により、応力を印加すると透磁率低下や損失増加することが知られている。上記特許文献１の構造では、磁性コアに応力が印加される要因として、次の（１）〜（３）が挙げられる。すなわち、（１）周辺部材からの加圧があること、（２）磁性コアの周辺に封止された樹脂が硬化収縮されることで、磁性コアに応力が印加されること、（３）磁束が印加された磁性コアの膨張により封止された樹脂と干渉し応力が印加されることである。上記した磁性コアを板バネで固定することは（１）の要因を発生させ、磁性コアやコイルの全体を樹脂封止材で封止することは（２）、（３）の要因を発生させることとなる。
【０００９】
本発明は上記点に鑑みて、樹脂封止や加圧による磁性コアの特性劣化を抑制しつつ、良好に放熱を行うことが可能なリアクトルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、磁性コア（２０）と、磁性コアに巻回されたコイル（３０）と、磁性コアおよびコイルを挟んだ両側に配置され、磁性コアおよびコイルが配置される放熱面（４０ｂ、４１ｂ）を含み、磁性コアおよびコイルの放熱を行う第１冷却部材（４０、６０）および第２冷却部材（４１、６１）と、第１冷却部材の放熱面から磁性コアの間に充填されることで、磁性コアのうちの放熱面側となる下面（２０ｂ）を封止すると共に、第２冷却部材の放熱面から磁性コアの間に充填されることで、磁性コアのうちの放熱面側となる上面（２０ａ）を封止しつつ、該磁性コアのうち放熱面に繋がる両側面（２０ｃ、２０ｄ）を露出させるように形成された第１封止樹脂部（５０）および第２封止樹脂部（５１）と、を有し、第１冷却部材および第２冷却部材は、共に、放熱面を構成する底面（４０ｂ、４１ｂ）を含む筐体（４０、４１）と、該筐体に貼り合わされた冷却器（６０、６１）とを備えた構成とされ、第１冷却部材および第２冷却部材それぞれに備えられた筐体の底面は、磁性コアおよびコイル側に突き出した凸面状とされ、該底面の厚みが該底面の外縁側よりも内側の方が厚くされることで、該底面の中央位置に向かうに連れて該底面と磁性コアおよびコイルとの間隔が狭くされており、磁性コアは、コイルに通電を行ったときに発生する磁束の流れに対して直交する面での断面形状が、第１冷却部材と第２冷却部材が並ぶ方向と同方向の寸法より該方向に対する垂直方向の寸法が大きくされた扁平形状とされていることを特徴としている。
【００１１】
このように、第１封止樹脂部および第２樹脂封止部を磁性コアの下面もしくは上面と接するようにしつつも、両側面において磁性コアが封止樹脂部から露出させられるようにしている。このため、第１封止樹脂部および第２樹脂封止部の硬化収縮によって磁性コアに応力が印加される領域を最小限に留めることが可能となる。また、磁性コア自身の磁歪によって第１封止樹脂部および第２樹脂封止部と干渉して応力が印加されることを最小限に留めることも可能となる。また、磁性コアを断面形状が扁平形状となるようにし、磁性コアの体積に対する冷却面積を増加させている。これにより、放熱性を確保することが可能となる。
【００１２】
また、このような構成によれば、磁性コアに対する周辺部材からの加圧、例えば磁性コアの径方向外方からの板バネによる押し付けがほぼ無い構造にでき、熱変形に伴う封止樹脂部からの加圧も抑制できる。さらに、リアクトルの使用時に磁束が印加された磁性コアが膨張したとしても、第１封止樹脂部および第２樹脂封止部との接触部位がほぼ磁性コアのうち放熱面側の下面および上面のみとなることから、磁性コア自身の磁歪に起因して第１封止樹脂部および第２樹脂封止部から印加される応力を抑制できる。したがって、樹脂封止や加圧による磁性コアの特性劣化、つまり損失の増大や透磁率の低下を抑制することが可能となる。
【００１３】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるリアクトル１０の一部断面上面図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】図２のIII−III断面図である。
【図４】図１に示すリアクトル１０の斜視分解図である。
【図５】リアクトル１０を車両用の昇圧コンバータ用リアクトルとして適用する場合を想定した諸元を示した図である。
【図６】磁性コア２０を立方体形状とした場合と扁平形状とした場合それぞれの場合の各部の寸法設定に対応する熱抵抗や発熱温度の関係を示した図である。
【図７】本発明の第２実施形態にかかるリアクトル１０の断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態にかかるリアクトル１０の断面図である。
【図９（ａ）】筐体４０の底面４０ｂを平板状とした場合に硬化収縮時に封止樹脂部５０より掛かる応力を示した断面図である。
【図９（ｂ）】図９（ａ）に示した応力によって筐体４０が破損した様子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００１６】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。図１〜図４に示すように、本実施形態のリアクトル１０は、磁性コア２０、コイル３０、筐体４０、４１、封止樹脂部５０、５１および冷却器６０、６１などを有した構成とされている。このリアクトル１０は、電気自動車やハイブリッド車両などに搭載される昇圧コンバータ用リアクトル等のように、例えば高出力を発生させるものとして適用される。
【００１７】
磁性コア２０は、鉄系合金、アモルファス金属（例えば鉄系アモルファス材料）など、コア材料として用いられる軟磁性材で構成されており、例えば熱伝導率が１〜５０Ｗ／ｍＫとなっている。本実施形態では、図１に示すように、磁性コア２０を上面形状が相対する２辺を２組有した矩形の枠体形状としているが、磁束が流れる構成であれば他の形状であっても良い。例えば上面形状が円形枠状であっても良い。また、磁性コア２０については１部材である必要はなく、複数に分割されたものが一体とされたものであっても良いし、互いに接触するように配置されたものであっても良い。
【００１８】
また、磁性コア２０は、図２に示すように、コイル３０に対して通電を行ったときに発生させられる磁束の流れと直交する方向での断面形状が、四角形状とされている。より詳しくは、磁性コア２０は、紙面上下方向の寸法である厚み方向寸法よりも紙面左右方向の寸法である幅方向寸法が大きくされた扁平形状とされている。換言すると、磁性コア２０のうち、筐体４０、４１や冷却器６０、６１が並ぶ方向と同方向の寸法よりも、該方向に対する垂直方向の寸法が大きくされた扁平形状とされている。本実施形態の場合、磁性コア２０の断面形状を長方形状としている。そして、長辺を構成する上面２０ａおよび下面２０ｂが後述する筐体４０、４１の放熱面を構成する底面４０ｂ、４１ｂと対向させられている。そして、上面２０ａと下面２０ｂとの間を繋ぐ各面、つまり短辺を構成する内周側面２０ｃおよび外周側面２０ｄが筐体４０、４１の底面４０ｂ、４１ｂに対して垂直方向に向くようにして磁性コア２０が筐体４０、４１上に配置されている。
【００１９】
コイル３０は、磁性コア２０に対して巻回されており、例えば銅などの導体線を絶縁被膜したものによって構成されている。上記したように、本実施形態では磁性コア２０を四角形枠体形状としているが、この磁性コア２０の相対する２辺それぞれにコイル３０を巻回してある。磁性コア２０のうちの一辺に巻回されたコイル３０ａともう一辺に巻回されたコイル３０ｂとは繋がっている。本実施形態の場合、磁性コア２０の下方位置、つまり筐体４０側において、コイル３０ａとコイル３０ｂとが連結部３０ｃを介して繋がっている。また、各コイル３０ａ、３０ｂを構成する導体線のうち連結部３０ｃと反対側の先端は、封止樹脂部５０、５１で覆われていない位置において引き出された引出配線３０ａａ、３０ｂａとされている。この引出配線３０ａａ、３０ｂａを介して、コイル３０が外部回路と電気的に接続されることで、リアクトル１０への通電が可能とされている。
【００２０】
筐体４０、４１は、磁性コア２０およびコイル３０を収容するケースであり、熱伝導率が例えば５０Ｗ／ｍＫ以上の高い材料、例えばアルミニウムによって構成されている。筐体４０、４１は、それぞれ、磁性コア２０およびコイル３０を挟んだ一方と他方に配置され、筐体４０、４１の間に磁性コア２０およびコイル３０が保持されている。本実施形態では、筐体４０および冷却器６０や筐体４１および冷却器６１を別体として構成しているが、これらはそれぞれ第１冷却部材や第２冷却部材を構成するものであり、それぞれ一体とされることで第１冷却部材や第２冷却部材が構成されていても良い。
【００２１】
筐体４０、４１は、図２〜図４に示すように、磁性コア２０およびコイル３０が収容される凹部４０ａ、４１ａを有した有底部材によって構成されており、図１に示すように、本実施形態の場合は上面形状が四角形状の有底部材とされている。具体的には、筐体４０、４１は、放熱面を構成する底面４０ｂ、４１ｂに加えて側面４０ｃ、４１ｃを有し、これら底面４０ｂ、４１ｂと側面４０ｃ、４１ｃとによって凹部４０ａ、４１ａが構成されている。そして、図１に示すように側面４０ｃ、４１ｃによって囲まれる範囲内に配置され、かつ、深さ方向において凹部４０ａ、４１ａ内に少なくとも一部が入り込むようにして磁性コア２０およびコイル３０が収容されている。
【００２２】
より詳しくは、筐体４０、４１に形成される凹部４０ａ、４１ａは、磁性コア２０の下面２０ｂが後述する封止樹脂部５０、５１と密着する深さに設定されている。すなわち、筐体４０に磁性コア２０およびコイル３０を収容したときに、側面４０ｃ、４１ｃにおける底面４０ｂ、４１ｂと反対側の端部が磁性コア２０の下面２０ｂよりも底面４０ｂ、４１ｂから離れた位置に達するように、側面４０ｃ、４１ｃの高さが設定されている。
【００２３】
また、筐体４０、４１の底面４０ｂ、４１ｂには、磁性コア２０を支持するコア支持部４０ｄ、４１ｄと、コイル３０を支持するコイル支持部４０ｅ、４１ｅとが備えられている。コア支持部４０ｄ、４１ｄおよびコイル支持部４０ｅ、４１ｅは底面４０ｂ、４１ｂに配置された板バネもしくはスペーサによって構成されている。筐体４０、４１の間において磁性コア２０およびコイル３０が位置ズレなく支持可能であればコア支持部４０ｄ、４１ｄおよびコイル支持部４０ｅ、４１ｅをスペーサによって構成すれば良い。また、位置ズレない支持を行うために、磁性コア２０およびコイル３０を挟み込む方向に押圧する必要がある場合には、コア支持部４０ｄ、４１ｄおよびコイル支持部４０ｅ、４１ｅを板バネで構成するのが好ましい。
【００２４】
これらコア支持部４０ｄ、４１ｄおよびコイル支持部４０ｅ、４１ｅは、筐体４０、４１と一体化されていても良いし、別部材で構成されていても良い。筐体４０、４１を導体材料で構成している場合には、筐体４０、４１とコイル３０との絶縁が図れるように、コイル支持部４０ｅ、４１ｅの少なくとも一部を絶縁材料で構成している。絶縁材料としては、例えば樹脂やセラミックスなどを用いることができる。
【００２５】
また、コア支持部４０ｄ、４１ｄおよびコイル支持部４０ｅ、４１ｅの形状については任意であるが、これらに支持された磁性コア２０とコイル３０との間の隙間が確保されると共に、筐体４０、４１とコイル３０との絶縁確保が為されるように、寸法が決められている。
【００２６】
コア支持部４０ｄ、４１ｄおよびコイル支持部４０ｅ、４１ｅは、封止樹脂部５０、５１による樹脂封止の前の状態において磁性コア２０を筐体４０、４１に対して支持できるように複数箇所に設けてある。コア支持部４０ｄ、４１ｄおよびコイル支持部４０ｅ、４１ｅの形成位置については、磁性コア２０やコイル３０を傾き無く支持できる位置であればどこであっても構わない。
【００２７】
封止樹脂部５０、５１は、第１樹脂封止部および第２樹脂封止部を構成するものでり、放熱フィラーを含むバインダー樹脂である。例えば、放熱フィラーとしては、アルミナなどを用いており、樹脂材料としてはエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などを用いている。このような材料で構成される封止樹脂部５０、５１は、例えば熱伝導率が０．７〜４Ｗ／ｍＫ、例えば３Ｗ／ｍＫとなる。
【００２８】
封止樹脂部５０、５１は、筐体４０、４１に形成された凹部４０ａ、４１ａ内に充填されて硬化させられている。封止樹脂部５０、５１は、コイル３０のうちの磁性コア２０よりも底面４０ｂ、４１ｂ側に位置している部分が浸されている。封止樹脂部５０は、少なくとも磁性コア２０の下面２０ｂが接する位置まで形成されている。また、封止樹脂部５１は、少なくとも磁性コア２０の上面２０ａが接する位置まで形成されている。封止樹脂部５０、５１としては、硬化される前の状態での粘度が低いものを適用しており、磁性コア２０とコイル３０との間やこれらと筐体４０、４１との間を隙間無く充填できるようにしている。
【００２９】
ただし、封止樹脂部５０は、磁性コア２０の下面２０ｂには接しているが、下面２０ｂの近傍以外はほぼ覆っておらず、磁性コア２０の下面２０ｂと両側面２０ｃ、２０ｄのうち下面２０ｂの近傍のみを覆っている。封止樹脂部５１も、磁性コア２０の上面２０ａには接しているが、上面２０ａの近傍以外はほぼ覆っておらず、磁性コア２０の上面２０ａと両側面２０ｃ、２０ｄのうち上面２０ａの近傍のみを覆っている。このため、磁性コア２０の両側面２０ｃ、２０ｄが封止樹脂部５０、５１から露出させられている。封止樹脂部５０より磁性コア２０が受ける応力を考慮すると、封止樹脂部５０、５１が磁性コア２０の下面２０ｂと接する位置まで形成されていているのが好ましい。しかしながら、樹脂の硬化収縮のバラツキを考慮すると、硬化後の封止樹脂部５０、５１が下面２０ｂもしくは上面２０ａから離れてしまう可能性も有る。このため、封止樹脂部５０については下面２０ｂよりも少し上面２０ａ側の位置まで形成する方が好ましく、封止樹脂部５１については上面２０ａよりも少し下面２０ｂ側の位置まで形成する方が好ましい。したがって、封止樹脂部５０、５１の形成位置を上記位置となるようにしている。
【００３０】
冷却器６０、６１は、第１冷却部材および第２冷却部材の一部を構成するものである。本実施形態の場合、筐体４０、４１の底面４０ｂ、４１ｂに対して例えばシリコーン系ゲルなどの熱伝導率が高い放熱ゲル７０、７１を介して貼り合わされることで接続性を向上してある。例えば、シリコーン系ゲルの場合、熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ程度であり、薄く塗布することで筐体４０、４１から冷却器６０、６１に対して良好に熱伝達を行うことができる。
【００３１】
冷却器６０、６１は、空冷式のものであっても水冷式のものであっても良い。空冷式の場合、冷却器６０、６１は、例えば単なる高熱伝導体板で構成されたヒートシンクであっても良いし、コイル３０や磁性コア２０および筐体４０、４１などと反対側となる裏面側に放熱フィンが備えられたヒートシンクであっても良い。また、冷却器６０、６１の内部に冷媒通路を構成し、冷媒通路内に冷媒が流動させられる構造であっても良い。
【００３２】
以上のようにして、本実施形態にかかるリアクトル１０が構成されている。このように構成されるリアクトル１０は、次のようにして製造される。
【００３３】
まず、磁性コア２０、コイル３０および筐体４０、４１を用意する。磁性コア２０に対してコイル３０が巻回されるように配置する。例えば磁性コア２０を２つのＵ字コアなどで構成しておき、２つのＵ字コアの各先端をコイル３０に対して互いに反対方向から挿し込むことで、磁性コア２０に対してコイル３０が巻回された構造を構成できる。
【００３４】
そして、筐体４０の凹部４０ａ内に磁性コア２０およびコイル３０を配置し、これらを上方から筐体４０の底面４０ｂ側に押し付けた状態で凹部４０ａ内に放熱フィラーを含む樹脂材料を充填する。そして、これを硬化させて封止樹脂部５０を構成したのち、磁性コア２０やコイル３０の押し付けを解除する。
【００３５】
次に、筐体４１の凹部４１ａ内に筐体４０に固定された状態の磁性コア２０およびコイル３０を配置し、これらを上方から筐体４１の底面４１ｂ側に押し付けた状態で凹部４１ａ内に放熱フィラーを含む樹脂材料を充填する。そして、これを硬化させて封止樹脂部５１を構成したのち、磁性コア２０やコイル３０の押し付けを解除する。
【００３６】
その後、筐体４０、４１の底面４０ｂ、４１ｂに放熱ゲル７０、７１を介して冷却器６０、６１を貼り付けることで、本実施形態にかかるリアクトル１０が完成する。
【００３７】
このように構成されるリアクトル１０は、磁性コア２０およびコイル３０と筐体４０、４１との間を封止樹脂部５０、５１によって充填しているため、磁性コア２０およびコイル３０からの熱を効率良く筐体４０、４１および冷却器６０、６１に伝えられる。そして、封止樹脂部５０、５１と磁性コア２０の下面２０ｂもしくは上面２０ａとが接するようにしており、磁性コア２０とコイル３０との間の隙間を埋めるように封止樹脂部５０、５１を備えている。このように、磁性コア２０とコイル３０との間の隙間を封止樹脂部５０、５１によって埋めることで、放熱促進を図ることができる。
【００３８】
すなわち、空気の熱伝導率は０．０３Ｗ／ｍＫ程度であり、例えば熱伝導率が３Ｗ／ｍＫ程度の封止樹脂部５０、５１を備えることで放熱を促進できる。
【００３９】
また、封止樹脂部５０、５１を磁性コア２０の下面２０ｂもしくは上面２０ａと接するようにしつつも、両側面２０ｃ、２０ｄにおいて磁性コア２０が封止樹脂部５０、５１から露出させられるようにしている。このため、封止樹脂部５０、５１の硬化収縮によって磁性コア２０に応力が印加される領域を最小限に留めることが可能となる。また、磁性コア２０自身の磁歪によって封止樹脂部５０、５１と干渉して応力が印加されることを最小限に留めることも可能となる。
【００４０】
さらに、本実施形態のリアクトル１０では、磁性コア２０に対する周辺部材からの加圧、例えば磁性コア２０の径方向外方からの板バネ等による押し付けがほぼ無い構造とされている。つまり、リアクトル１０は、板バネ等による加圧があっても、磁性コア２０の中心軸方向への加圧、つまり筐体４０、４１が配置される側からのみとされている。
【００４１】
上記したように、一般的に、磁性コアに対して応力が加えられることで特性劣化が起こることが知られているが、その程度は応力を加える方向によって大きく異なる。具体的には、磁歪効果は、磁性コアを流れる主磁束と平行に応力を加えた場合に大きく、そのような応力が加えられたときに特に大きく特性劣化が生じる。
【００４２】
特許文献１に示されたリアクトルのように、磁性コイル全体を樹脂封止したり、磁性コイルを径方向外方から押し付ける場合、磁歪効果による影響が大きく、磁性コアの特性劣化が大きくなる。
【００４３】
しかしながら、本実施形態のリアクトル１０のように、磁性コア２０に対して径方向外方からの押し付けが無く、押し付けられても磁性コア２０に対して磁性コア２０の中心軸方向への加圧である。このため、磁歪効果の影響を小さくでき、特性劣化を抑制することが可能となる。
【００４４】
このように、磁性コア２０に対する径方向外方からの加圧をほぼ無くすことで磁歪効果を抑制できると共に、熱変形に伴う封止樹脂部５０、５１からの加圧も抑制できる。さらに、リアクトル１０の使用時に磁束が印加された磁性コア２０が膨張したとしても、封止樹脂部５０、５１との接触部位がほぼ下面２０ｂおよび上面２０ａのみである。このため、磁性コア２０自身の磁歪に起因して封止樹脂部５０、５１から印加される応力を抑制できる。
【００４５】
したがって、樹脂封止や加圧による磁性コア２０の特性劣化、つまり損失の増大や透磁率の低下を抑制することが可能となる。そして、放熱については、磁性コア２０とコイル３０が共に封止樹脂部５０、５１に接していることから、封止樹脂部５０、５１を介して筐体４０、４１および冷却器６０、６１に良好に熱を伝えることができる。よって、良好に放熱を行うことが可能なリアクトル１０とすることが可能となる。
【００４６】
また、特許文献１のように、封止樹脂部によって磁性コアやコイルの全体を覆う構造の場合、より放熱が良好に行われることとなる。これと比較すると、本実施形態のリアクトル１０のように封止樹脂部５０、５１によって磁性コア２０やコイル３０の一部しか覆っていない構造の放熱効果が小さい可能性がある。しかしながら、主に放熱が行われるのは磁性コア２０やコイル３０のうち筐体４０、４１からの距離が最も近い部分であることから、本実施形態の構造であっても十分な放熱効果を得ることができる。特に、本実施形態では、磁性コア２０を断面形状が扁平形状となるようにしていることから、磁性コア２０の体積に対する冷却面積を増加させることが可能となり、放熱性を確保することが可能となる。
【００４７】
ここで、本実施形態では、磁性コア２０における磁束の流れと直交する方向での断面形状を扁平形状とすることによって放熱性が良好となるようにしているが、ここでの扁平は次のように定義される。
【００４８】
図５に、リアクトル１０を車両用昇圧コンバータリアクトルとして適用する場合を想定した諸元を示す。コア損失は、２０ｋＷで駆動時の損失を示している。コアの熱導率は、磁性コア２０として、鉄粉を放熱フィラーを含むバインダ樹脂で挟み、圧縮したものを使用した場合を想定した値である。冷却面は、磁性コア２０およびコイル３０の両面から放熱する場合を想定した。
【００４９】
これらを前提として、コア損失により発熱した時の放熱性について試算した。具体的には、図５に示すように、磁性コア２０の中心位置を発熱面と想定し、磁性コア２０の発熱がすべて両面の冷却面、つまり冷却器６０、６１で放熱したとした時の熱抵抗Ｒａは数式１のように表わされる。
【００５０】
【数１】
0006398907.tif 000002
【００５１】
また、磁性コア２０を立方体状とした場合と冷却面積を増加させた扁平形状とした場合それぞれの寸法などを図６に示すように定義し、それぞれの熱抵抗Ｒａを試算した。
【００５２】
コイル３０の熱伝導率は高いため、影響を無視し、最悪条件を見積もるため発熱が冷却面から一番離れた箇所で発生していると仮定すると、熱抵抗Ｒａは図６中に示したように、磁性コア２０を立方体状とした場合には２．５℃／Ｗ、扁平形状とした場合には０．５℃／Ｗと算出される。
【００５３】
このように、リアクトルを扁平形状を取ることで放熱が促進され、磁性コア２０を立方体状にする場合に対して、磁性コア２０の温度を低くすることができる。そして、例えば許容発熱温度ΔＴが１００℃であるとすると、磁性コア２０を立方体形状とした場合の発熱温度が４５０℃であったのに対して扁平形状の場合には９０℃となっており、許容発熱温度ΔＴを満足していることが判る。
【００５４】
この結果より、特許文献１のようにリアクトル全体を樹脂封止していたのに対し、本実施形態のように２面のみの樹脂封止して放熱を行う場合でも、放熱性を確保することが可能となる。そして、上記の試算に基づけば、扁平形状の寸法範囲については磁性コア２０のうちの冷却面積、つまり縦、横の寸法に対する厚さの寸法の比に基づいて数式２のように定義される範囲とすることができる。
【００５５】
【数２】
0006398907.tif 000003
【００５６】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して磁性コア２０の形状を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００５７】
図７に示したように、本実施形態では、磁性コア２０の角部を丸めた形状としている。具体的には、磁性コア２０のうち下面２０ｂと両側面２０ｃ、２０ｄとによって構成される角部、および、上面２０ａと両側面２０ｃ、２０ｄとによって構成される角部を丸めたＲ形状としてある。
【００５８】
理想的には、封止樹脂部５０、５１によって磁性コア２０の下面２０ｂや上面２０ａのみが封止され、両側面２０ｃ、２０ｄについてはすべて露出させられていることが好ましい。しかしながら、実際には、リアクトル１０の製造工程上、両側面２０ｃ、２０ｄの一部が覆われるように封止樹脂部５０、５１が形成される可能性がある。
【００５９】
したがって、本実施形態のように、磁性コア２０の角部を丸めることによって、封止樹脂部５０、５１から受ける応力の集中を緩和できる。これにより、封止樹脂５０、５１の熱変形に伴う磁性コア２０への加圧を抑制できる。よって、より磁性コア２０の特性劣化を抑制することができる。
【００６０】
なお、磁性コア２０のうち丸められた部分の高さ、つまり磁性コア２０のうち筐体４０、４１と対向する一面からの距離については任意に設定できる。好ましくは、封止樹脂部５０、５１に埋まる高さ分、磁性コア２０の角部をＲ形状にすると良い。
【００６１】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１、第２実施形態に対して筐体４０、４１の形状を変更したものであり、その他については第１、第２実施形態と同様であるため、第１、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。なお、ここでは第１実施形態の構造に対して本実施形態を適用する場合について説明するが、第２実施形態の構造に対しても同様に本実施形態を適用できる。
【００６２】
図８に示したように、本実施形態では、筐体４０、４１における底面４０ｂ、４１ｂの厚みを外縁側、つまり側面４０ｃ、４１ｃ側よりも内側において厚くしている。具体的には、底面４０ｂ、４１ｂのうち凹部４０ａ、４１ａ側の表面を磁性コア２０やコイル３０側に突き出した凸面状としている。これにより、筐体４０、４１と磁性コア２０やコイル３０との間隔が磁性コア２０の中心部に向かうに連れて狭くなるようにしている。
【００６３】
図９（ａ）に示すように、筐体４０、４１に対して封止樹脂を充填して封止樹脂部５０、５１を形成する際に、図中矢印で示したように充填後の硬化収縮による応力が筐体４０、４１に加わることになる。この応力が筐体４０、４１の中心側向かうように作用し、応力集中によって図９（ｂ）に示すように筐体４０、４１が破損、変形することが懸念される。
【００６４】
したがって、本実施形態のように、筐体４０、４１の底面４０ｂ、４１ｂの厚みを側面４０ｃ、４１ｃ側よりも内側において厚くすることで、封止樹脂部５０、５１の硬化収縮時の応力集中を緩和できると共に、筐体４０、４１の剛性を高めることができる。これにより、リアクトル１０の破損を抑制できると共に、磁性コア２０の放熱効率の低下に起因する損失増大を抑制することが可能となる。
【００６５】
また、筐体４０、４１の底面４０ｂ、４１ｂの厚みを変えるだけで、筐体４０、４１と磁性コア２０やコイル３０との間隔を磁性コア２０の中心部に向かうに連れて狭くなる構造を実現できる。したがって、筐体４０、４１の体格を大きくするなどを行う必要が無く、筐体４０、４１の小型化、低コスト化を図ることが可能となる。
【００６６】
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【００６７】
例えば、上記各実施形態で説明した磁性コア２０、コイル３０、筐体４０、４１などの形状などについては一例を示したに過ぎず、他の形状であっても良い。
【００６８】
なお、上記実施形態では、リアクトル１０を電気自動車やハイブリッド車両などに搭載される昇圧コンバータ用リアクトル等に適用する場合について説明したが、これは適用例の一例を挙げたに過ぎず、他のものへの適用も可能である。例えば、リアクトル１０を充電器のＰＦＣ用昇圧リアクトルや平滑チョークなどに適用することも可能である。
【００６９】
また、上記実施形態では、２つのＵ字コアでリアクトル１０を構成しているが、２つのＥ字コアや複数のＩ字コアによってリアクトル１０を構成することもでき、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１０            リアクトル
２０            磁性コア
３０            コイル
４０、４１      筐体
４０ｂ、４１ｂ  底面
５０、５１      封止樹脂部
６０、６１      冷却器
７０、７１      放熱ゲル
【図１】
0006398907.tif 000004
【図２】
0006398907.tif 000005
【図３】
0006398907.tif 000006
【図４】
0006398907.tif 000007
【図５】
0006398907.tif 000008
【図６】
0006398907.tif 000009
【図７】
0006398907.tif 000010
【図８】
0006398907.tif 000011
【図９（ａ）】
0006398907.tif 000012
【図９（ｂ）】
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