(57)【要約】【課題】放熱性能に優れ、小型化・大容量化が可能なリアクトルを提供する。【解決手段】放熱ベースと、放熱ベースの底板に軸を沿わせて配置された１つ以上のコイルと、１つ以上のコイルを底板に押さえ付ける可撓性バンドを備える。放熱ベースは、底板の両端部からコイル側に延びる、コイルの軸と平行な一対の第１の側板を有し、可撓性バンドは第１の側板の各々をコイルに押さえ付ける。【選択図】図１
2012142350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱ベースと、
前記放熱ベースの底板に軸を沿わせて配置された１つ以上のコイルと、
前記１つ以上のコイルを前記底板に押さえ付ける可撓性バンド
を備え、
前記放熱ベースは、前記底板の両端部から前記コイル側に延びる、前記コイルの軸と平行な一対の第１の側板を有し、
前記可撓性バンドは前記第１の側板の各々を前記コイルに押さえ付ける
ことを特徴とするリアクトル。
【請求項２】
前記一対の第１の側板は、それぞれ前記可撓性バンドの端部を固定するバンド固定部を備え、前記可撓性バンドは前記バンド固定部間に掛け渡される
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】
前記第１の側板は前記コイルの軸方向へ互いに平行に延びる一対の切り込みを有し、前記バンド固定部は前記一対の切り込みで挟まれた部分が前記放熱ベースの外側に押し出されて形成され、
前記可撓性バンドの端部は、前記一対の切り込みに通された直後で前記放熱ベースの外側に折り返されて、前記バンド固定部と係合する
ことを特徴とする請求項２に記載のリアクトル。
【請求項４】
前記放熱ベースと前記１つ以上のコイルの間に配置され、前記コイルから前記放熱ベースへ熱を伝える熱伝導シートを更に備える
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のリアクトル。
【請求項５】
前記熱伝導シートは絶縁性を有することを特徴とする請求項４に記載のリアクトル。
【請求項６】
前記１つ以上のコイルは、軸方向を揃えて、前記軸方向と垂直な方向に配列された複数のコイルを含み、
前記複数のコイルが巻き付けられ、前記放熱ベースに挟持されたコアと、
前記コアを挟持する力を前記放熱ベースに付与するテンションバーと
を更に備え、
前記放熱ベースは、前記コイルの軸方向における前記底板の両端部から前記コイル側に延びる一対の第２の側板を更に備え、前記コアは前記一対の第２の側板間で挟持され、
前記テンションバーは、前記一対の第２の側板を互いに近接させる力を付与し、
前記テンションバーは、前記複数のコイルのうちの隣接する２つの間に配置され、
前記底板と前記テンションバーとの最短距離は、前記底板と前記コイルとの最長距離よりも短く、
前記可撓性バンドは、前記コイルの前記底板と反対側の面を覆い、前記テンションバーの前記底板側の面を覆う、
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項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。
【背景技術】
【０００２】
リアクトルは、交流成分に対して誘導性リアクタンスを与える受動素子であり、インバータ回路、アクティブフィルタ回路、直流昇圧回路等に使用されている。容量の大きなリアクトルでは、コイルに流れる電流が大きい為、コイルに大きな発熱が生じる。リアクトルの温度が高くなると、コアの磁気特性が変化して、リアクトルの効率が低下する。そのため、コイルで発生した熱を速やかに放熱して、リアクトルの温度上昇を防ぐ必要がある。
【０００３】
特許文献１には、矩形状に巻かれたコイルの一側面を放熱板の一面に重ねて、ベルトによりコイルを放熱板に押し付けることで、コイルと放熱板とを密着させて、コイルの放熱性を良好かつ安定化させたリアクトルが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２８３７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されるリアクトルでは、コイルの一側面のみでしか放熱板と接触していないため、確保できる放熱量は放熱板と接するコイルの一側面の面積によって制限され、これがリアクトルの小型化・大容量化に限界を与えていた。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みて創案されたものであり、放熱性能に優れ、小型化・大容量化が可能なリアクトルの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態に基づいて、放熱ベースと、放熱ベースの底板に軸を沿わせて配置された１つ以上のコイルと、１つ以上のコイルを底板に押さえ付ける可撓性バンドを備え、放熱ベースは、コイルの軸と垂直な方向における底板の両端部からコイル側に延びる一対の第１の側板を備え、可撓性バンドの各端は第１の側板の各々に固定され、第１の側板の各々は可撓性バンドにより前記１つ以上のコイルに押さえ付けられたリアクトルが提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、小型及び／又は大容量のリアクトルを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るリアクトルの外観図（斜視図）である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係るリアクトルの平面図である。
【図３】図３は、図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係るリアクトルの分解図である。
【図５】図５は、ベルト固定部の幾つかの別例を示す図である。
【図６】図６は、本発明の別の実施形態のＡ−Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態に係るリアクトル１について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１及び図２は、それぞれリアクトル１の斜視図及び平面図である。図３は図２におけるＡ−Ａ断面図であり、図４はリアクトル１の分解図である。なお、以下の説明において、図１における上下方向（図２の紙面に垂直な方向）を高さ方向、左上及び右下方向（図２中左右方向）を幅方向、左下及び右上方向（図２中上下方向）を奥行方向と呼ぶ。尚、以下の説明における「高さ」、「幅」及び「奥行」の各呼称は、リアクトル１の各部の相対的な位置関係や向きを明示するための便宜上の呼称に過ぎず、例えばリアクトル１の高さ方向を水平方向に向けて配置してもよい。
【００１１】
リアクトル１は、放熱ベース１０、コア２０、一対のコイル４０、ベルト５０、テンションバー７０等を備えている。コア２０や一対のコイル４０から構成されるリアクトル本体は、略箱形の放熱ベース１０内に収容され、ベルト５０及びテンションバー７０により放熱ベース１０に固定される。
【００１２】
コア２０は、一対の第１コア２２及び一対の第２コア２４が一対のスペーサ２６を介して環状（ロ字状）に組み立てられた磁心である。第１コア２２及び第２コア２４は、ケイ素鋼板を積層した積層コアであり、それぞれ直方体状に形成されている。スペーサ２６は所定の厚さを有する板状の樹脂成型品（常磁性体）であり、第１コア２２と第２コア２４との間に所定幅のギャップを与える。スペーサ２６の各面には、それぞれ第１コア２２又は第２コア２４の端部が差し込まれる枠部が形成されており、コア２０が容易に組み立てられるようになっている。また、各第１コア２２は、ポリアミド樹脂を基材とする絶縁紙３０により被覆された上、コイル４０の中空部に差し込まれている。
【００１３】
コイル４０は、エナメル被覆した丸型銅線（丸線）を矩形状に二重巻きしたコイルである。一対のコイル４０は、幅方向に並べて配置され、各コイル４０の巻終わり端（図１における左下側）同士が互いに溶接され、連結されている。各コイル４０の巻始め端（図１における右上側）は、巻終わり端が互いに溶接されていない他のコイル４０の巻始め端と束ねられてリード４２を形成し、先端に圧着端子４４が取り付けられている。
【００１４】
放熱ベース１０は、アルミニウム等の金属板を板金加工して形成された部材であり、底板１２と、底板１２の幅方向両端部にて図１中上側に折り曲げて形成された一対の第１側板１４と、底板１２の奥行方向両端部にて図１中上側に折り曲げて形成された一対の第２側板１６を有している。底板１２、一対の第１側板１４及び一対の第２側板１６により囲まれた空間に、コイル４０の軸を奥行方向に向けたリアクトル本体が収容される。対向する一対の第２側板１６の内側の間隔は、コア２０の奥行方向の外寸と略同じ寸法に設定されている。また、対向する一対の第１側板１４の内側の間隔は、連結したコイル４０の全幅と略同じ寸法に設定されている。そのため、リアクトル本体は、放熱ベース１０内に、奥行方向及び幅方向で略隙間無く収容される。
【００１５】
第１側板１４の上部中央には、奥行方向に平行に延びる２つの切り込みが形成され、この２つの切り込みで挟まれた部分が外側に押し出されて、ベルト固定部１５が形成されている。ベルト固定部１５の２つの切り込みは幅方向に広げられ、ベルト５０を高さ方向に挿通可能な開口を成している。このようにベルト固定部１５は、第１側板１４から板金加工によって形成される為、追加の部材や追加の加工処理を要さずに設けることができる。
【００１６】
第２側板１６の下部中央には、下側に開くコ字状の切り込みが形成されており、切り込みで囲まれた部分が内側に略直角に折り曲げられて、折り曲げ片１７が形成されている。また、第２側板１６は、幅方向両端部にて奥行方向内側に略直角に折り曲げて形成された一対の折り曲げ片１８を有している。更に、各折り曲げ片１８の上端には幅方向内側に略直角に折り曲げて形成された折り曲げ片１９を有している。互いに対向する折り曲げ片１７と折り曲げ片１９により第２コア２４は高さ方向の両側から挟み込まれて支持され、互いに対向する一対の折り曲げ片１８により第２コア２４は幅方向の両側から挟み込まれて支持される。また、第２側板１６の上部中央には、それぞれテンションバー７０を通すための貫通穴が形成されている。一方の第２側板１６の貫通穴はテンションバー７０よりも太径の通し穴となっており、他方の第２側板１６の貫通穴にはテンションバー７０の先端に形成された雄ねじと係合する雌ねじが形成されている。テンションバー７０を一方の第２側板１６の貫通穴に外側から通して他方の第２側板１６の貫通穴にねじ込むと、対向する一対の第２側板１６はテンションバー７０により互いに引き寄せられる。これにより、一対の第２側板１６の間に配置されたコア２０は、一対の第２側板１６により奥行方向の両側から挟み込まれて支持される。なお、折り曲げ片１９は、リアクトル本体を放熱ベース１０に収容した後に折り曲げられる。なお、テンションバー７０は炭素鋼やステンレス鋼等の鋼材から形成された一種の長ねじであり、頭部とねじ部を除いて絶縁パイプ７２により被覆されている。
【００１７】
放熱ベース１０の底板１２及び第１側板１４と、リアクトル本体のコイル４０との間には、熱伝導シート６２が配置されている。熱伝導シート６２は、例えばシリコーン樹脂製のシート材であり、放熱ベース１０とコイル４０との電気絶縁性を確保しつつ、コイル４０から放熱ベース１０への熱伝導を確保するための部材である。熱伝導シート６２は、各コイル４０及び放熱ベース１０の両者と密着している。
【００１８】
また、熱伝導シート６２と放熱ベース１０の第１側板１４との間には、更にアラミド繊維から形成された第１絶縁シート６４が配置されている。第１絶縁シート６４は、本実施形態の熱伝導シート６２が比較的に強度の低いシリコーン樹脂から形成されているため、放熱ベース１０内にリアクトル本体を収容する際にコイル４０との接触により熱伝導シート６２及び／又はコイル４０のエナメル被覆に傷が付いた場合でも必要な絶縁が確保されるように設けられたものである。従って、組み立て時に熱伝導シート６２及び／又はコイル４０の損傷による絶縁不良が生じないことが確認されれば、第１絶縁シート６４を使用しなくてもよい。
【００１９】
ベルト５０は、可撓性を有する比較的に薄いステンレス鋼板から形成された帯状の部材である。ベルト５０は、コイル４０の上面に沿って、一方の第１側板１４から他方の第１側板１４に掛け渡され、両端がベルト固定部１５により各第１側板１４に固定されている。本実施形態では、ベルト５０の両端は、ベルト固定部１５の開口に挿通した後、ベルト５０に張力を加えた状態で外側に折り返すことで、各第１側板１４に固定されている。コイル４０の上部は第１側板１４の上端よりも上方に突出しているため、ベルト５０に張力が加わると、コイル４０はベルト５０により放熱ベース１０の底板１２へ押し付けられる。また、ベルト５０に張力が加わると、各第１側板１４はベルト５０によりコイル４０へ押し付けられる。そのため、コイル４０は、放熱ベース１０の底板１２及び第１側板１４と密着し、コイル４０から放熱ベース１０への良好な熱伝導が達成される。また、ベルト５０の取り付けは、張力を加えた状態でベルト５０を折り返すのみで完了するため、作業が容易であり、追加の部材も要しない。
【００２０】
図３に示されるように、ベルト５０はテンションバー７０の内側（図３中下側）に通されており、またテンションバー７０はコイル４０の上端よりも若干低い位置に配置されている。そのため、ベルト５０は、幅方向の中央付近において、テンションバー７０に押されて内側に撓む。そのため、ベルト５０は幅方向の中央付近に配置されたコイル４０の曲面部と接触して、コイル４０に力を加える。この力には、コイル４０を底板１２側に押さえ付ける力と、第１側板１４側に押さえ付ける力が含まれている。そのため、コイル４０は、熱伝導シート６２を介して、底板１２及び各第１側板１４と密着し、良好で安定した放熱特性が確保される。また、各第１側板１４もベルト５０の張力によって幅方向内側に押し付けられ、熱伝導シート６２を介してコイル４０に密着する。
【００２１】
ベルト５０とコイル４０との間には、アラミド繊維から形成された第２絶縁シート６６が配置されている。第２絶縁シート６６の幅（リアクトル１の奥行方向の寸法）は、絶縁距離を確保する為に、ベルト５０の幅よりも広く設定されている。
【００２２】
尚、図３に示されるように、熱伝導シート６２の上端は、コイル４０の幅方向側面が略平面状に形成されている（すなわち丸型銅線が曲げられず高さ方向に伸びている）部分の上端と略同じ高さに位置している。これは、熱伝導シート６２の上端を更に高い位置まで延長しても、コイル４０の側面が曲面をなす部分では、熱伝導シート６２の剛性により熱伝導シート６２がコイル４０の側面に密着せず、コイル４０の放熱にほとんど寄与しないためである。また、第１側板１４の上端は、コイルとの十分な絶縁距離を確保するために、熱伝導シート６２の上端よりも低くなるよう形成されている。
【００２３】
次に、本発明の実施形態に係るリアクトル１の組み立て手順を説明する。まず、第１コア２２の側面に絶縁紙３０を巻き、第１コア２２を各コイル４０の中空部に差し込む。次に、スペーサ２６の片面に形成された対応する枠部に各第１コア２２の端面を嵌め込み、更にスペーサ２６の反対面に形成された枠部に第２コア２４の端面を嵌め込み、リアクトル本体を組み立てる。次いで、コイル４０の上面の奥行方向中央に第２絶縁シート６６を掛け、リアクトル本体を下側から熱伝導シート６２で覆い、更に幅方向両側を第１絶縁シート６４で覆う。第１絶縁シート６４、第２絶縁シート６６及び熱伝導シート６２は、それぞれ絶縁性を有する粘着テープ又は接着剤によりリアクトル本体に固定してもよい。次いで、リアクトル本体を放熱ベース１０に収容した後、折り曲げ片１９を内側へ折り曲げて、第２コア２４を第２側板１６に固定する。次に、各第２側板１６の貫通穴を連絡するように絶縁パイプ７２を配置し、一方（図１中左下側）の第２側板１６の貫通穴及び絶縁パイプ７２にテンションバー７０を挿通し、他方（図１中右上側）の第２側板１６の貫通穴に形成された雌ねじにテンションバー７０の先端に形成された雄ねじを所定のトルクでねじ込む。次に、ベルト５０をテンションバー７０の下を通してコイル４０の上に掛け、ベルト５０の両端を各ベルト固定部１５の開口に上から下へ通した後、一端を折り返す。そして、最後にベルト５０の他端を引っ張りながら折り返してベルト５０を放熱ベース１０に固定すると、リアクトル１の組み立ては完了する。
【００２４】
以上のように構成された本発明の実施形態に係るリアクトル１においては、各コイル４０の下面及び側面が、それぞれ熱伝導シート６２を介して放熱ベース１０の底板１２及び第１側板１４に密着するため、放熱ベース１０との広い接触面積が確保され、各コイル４０で発生した熱が速やかに放熱ベース１０へ移動する。そのため、例えばリアクトル１を大容量化又は小型化しても、コイルの蓄熱による温度上昇が大幅に低減される。
【００２５】
以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施の形態は、上記に説明したものに限定されず、特許請求の範囲の記載により表現された技術的思想の範囲内で任意に変更することができる。
【００２６】
例えば、上記の実施形態では、ベルト５０の先端を折り返してベルト固定部１５に引っ掛けて放熱ベース１０に固定する方法が採用されているが、ベルト５０の固定方法はこれに限定されない。ベルト５０の他の幾つかの好適な固定形態の例を図５に示す。図５（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれリベット、スポット溶接、半田付けによりベルト５０を放熱ベース１０の第１側板１４に固定した形態を示す。
【００２７】
また、上記の実施形態は２つのコイルを有する二相リアクトルの例であるが、例えば３つのコイルを有する三相リアクトル（あるいは４つ以上のコイルを有するリアクトル）に本発明を適用することもできる。三相リアクトルに本発明を適用した例の幅方向断面図（図３に対応する図）を図６に示す。図６に示されるように、一方向に３つ以上のコイルを配列させる場合には、隣接するコイル間にテンションバー７０を１つずつ配置する構成とすることが望ましい。また、図６の例に示されるように、隣接するコイル４０間に放熱ブロック８０を設けてもよい。放熱ブロック８０は、金属ブロックの周囲を熱伝導シート６２と同様の樹脂で被覆したものであってもよいし、全体が熱伝導シート６２と同様の樹脂から形成されていてもよい。放熱ブロック８０は隣接する各コイル４０及び底板１２と密着するように構成されることが望ましい。
【００２８】
上記の実施形態では、コイル４０の上部が熱伝導シート６２により覆われていないが、コイル４０の上部を熱伝導シート６２で覆ってもよい。この場合、コイル４０を１つずつ熱伝導シート６２で覆う構成にしてもよい。また、この場合には、熱伝導シート６２によってコイル４０とベルト５０との間の絶縁が確保されるため、第２絶縁シート６６を使用しなくてもよい。
【００２９】
上記の実施形態では、ベルト５０の両端が放熱ベース１０に固定されているが、ベルト５０は放熱ベース１０に固定されなくてもよい。例えば、リアクトル本体が収容された放熱ベース１０の全周をベルト５０で巻き、ベルト５０の両端を閉じる構成としてもよい。
【００３０】
また、上記の実施形態では、１本のベルトによりコイルが固定されているが、奥行方向に配列した複数のベルトによりコイルを固定してもよい。また、上記の実施形態では、被覆されていない金属ベルト５０を使用して、第２絶縁シート６６によりベルト５０とコイル４０との絶縁が確保されているが、例えば絶縁体のみから形成されたベルトや絶縁被覆された金属ベルトを使用してもよい。この場合、第２絶縁シート６６は使用しなくてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１        リアクトル
１０      放熱ベース
１２      底板
１２ｈ    取付穴
１４      第１側板
１５      ベルト固定部
１６      第２側板
１７      折り曲げ片
１８      折り曲げ片
１９      折り曲げ片
２０      コア
２２      第１コア
２４      第２コア
２６      スペーサ
３０      絶縁紙
４０      コイル
４２      リード
４４      端子
５０      ベルト
６２      熱伝導シート
６４      第１絶縁シート
６６      第２絶縁シート
７０      テンションバー
７２      絶縁パイプ
【図１】
2012142350.tif 000003
【図２】
2012142350.tif 000004
【図３】
2012142350.tif 000005
【図４】
2012142350.tif 000006
【図５】
2012142350.tif 000007
【図６】
2012142350.tif 000008