(57)【要約】【課題】リアクトルの過熱を防ぐために高い放熱性を有し、同時に、ハウジング部材との間の確実な電気的絶縁性を持ったリアクトル装置を実現すること。【解決手段】リアクトルのコイル１００全体を覆うように保持する金属製の外側ケース３００が、ケース内壁のあらゆる箇所から充分な絶縁距離を保ってコイル１００を保持するために、放熱性の高い絶縁性樹脂樹を素材とする内側ケース２００を外側ケース３００とコイル１００の間に配設する。さらに、外側ケース３００とコイル１００との間の空隙に絶縁性のポッティング樹脂材を流し込む。【選択図】図１
2013201376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体線を環状に巻回してなり通電によって磁束を発生するコイルと、
放熱性の絶縁材により、片端が開口した筒状に形成され、前記コイルを収容する内側ケースと、
金属により、片端が開口した筒状に形成され、前記内側ケースを収容する外側ケースと、
前記内側ケースの内外に跨がって、前記コイルと前記外側ケースの内壁の間の空間に充填される難燃性の絶縁材を素材とするポッティング樹脂材と、
を備えるリアクトル装置。
【請求項２】
前記内側ケースの側面部には、孔が形成されている請求項１記載のリアクトル装置。
【請求項３】
前記内側ケースには、その側面外壁から前記外側ケースの内壁に達する均等な突出量の複数の突起状リブが、前記側面外壁に形成される請求項１記載のリアクトル装置。
【請求項４】
前記コイルはトロイダル形状のコイルであり、
前記内側ケースは、
底面中央部から突出するように形成され、前記コイルの中心孔に嵌まることにより、前記外側ケースの内部空間の中央部かつ前記外側ケースの底面部から離間した位置において前記コイルを保持する中心固定部材を有する、
請求項１記載のリアクトル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルを備えるリアクトル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プラグインＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle：ハイブリッド自動車）やＥＶ（Electric Vehicle：電気自動車）が普及してきている。ＥＶまたはプラグインＨＥＶは、外部の交流電源を直流に変換して車両の蓄電池へ出力する車載充電装器を搭載している。
【０００３】
ＨＥＶやＥＶの車載充電装器には、力率改善、もしくは、平滑化などのためのコイルを備えるリアクトル装置が実装される。
【０００４】
ＨＥＶまたはＥＶの車載充電器に用いられるリアクトル装置には、４００ボルト前後の非常に高い電圧が印加される。このため、コイルは発熱により高温となる。この場合、車載充電器内でのコイルの過熱を防ぐために、リアクトル装置に非常に高い放熱性を持たせることが重要となる。それと同時に、コイルとそのハウジング部材との間で確実な電気的絶縁性を持たせることも重要となる。
【０００５】
コイルを備えるリアクトル装置としては、特許文献１に開示されたものが知られている。特許文献１には、コイルを巻回したコイルボビンと磁心を有するトランスが開示されている。トランス本体は、突起部分を数個有する絶縁保護ケース内に保持されている。その状態で、シリコン注型樹脂がトランス本体及び突起を覆うように絶縁保護ケース内に充填・硬化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平６−４４１１７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、特許文献１のリアクトル装置は、絶縁性確保のために熱伝導率の低い樹脂を素材とするケースが用いられているため、側面および底面からの放熱性が不充分である。仮に該ケースを熱伝導率の高い金属を素材とするケースに置き換えたとしても、該金属性ケースとコイルの全周囲との間の充分な絶縁距離を確保するための位置決めを厳密に行うのが難しく、放熱性と絶縁性を確保できない場合が発生する。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、放熱性と絶縁性とを両立させることができるリアクトル装置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】
【０００９】
本発明のリアクトル装置は、導体線を環状に巻回してなり通電によって磁束を発生するコイルと、放熱性の絶縁材により、片端が開口した筒状に形成され、前記コイルを収容する内側ケースと、金属により、片端が開口した筒状に形成され、前記内側ケースを収容する外側ケースと、前記内側ケースの内外に跨がって、前記コイルと前記外側ケースの内壁の間の空間に充填される難燃性の絶縁材を素材とするポッティング樹脂材と、を備える構成を採る。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、放熱性の高い絶縁性樹脂を素材とし、コイルを保持する内側ケースを、外側ケースとコイルの間に配設することにより、厳密な位置決め精度で外側ケース内部の最適位置にコイルを保持させることができる。その結果、金属製の外側ケースの内壁全体と導電性のコイルの全面との間の絶縁距離を充分に確保することができる。同時に、コイルと外側ケースの内壁の間の空間に充填されるポッティング樹脂材により、高い放熱性をも確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態に係るリアクトル装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態に係るリアクトル装置の分解斜視図
【図３】本発明の一実施の形態に係るリアクトル装置の内側ケースの斜視図
【図４】本発明の一実施の形態に係るリアクトル装置の内側ケースの六面図
【図５】本発明の一実施の形態に係るリアクトル装置の外側ケースの斜視図
【図６】本発明の一実施の形態に係るリアクトル装置の外側ケースの六面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（本実施の形態の概要）
以下、図面を参照しながら、本発明における、リアクトル装置の実施の形態について説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施の形態に係るリアクトル装置の斜視図である。図２は、本発明の一実施の形態に係るリアクトル装置の分解斜視図である。本実施の形態に係るリアクトル装置は、内側ケース２００と外側ケース３００とから構成され、コイル１００を保持する。
【００１４】
コイル１００は、リアクトル装置を構成するインダクタンス素子であり、リード線に接続される。コイル１００は、例えば、トロイダル形状のコイルである。該トロイダル形状のコイルの中心には、孔部１１０が形成されている。
【００１５】
内側ケース２００は、放熱性の高い樹脂の素材により、円筒形状を成すように形成され、コイル１００を収容する。内側ケース２００は、コイル１００と外側ケース３００との間に配設されることにより、導電性のコイル１００と金属製の外側ケース３００との間の充分な絶縁距離を確保する役割を果たす。
【００１６】
外側ケース３００は、放熱性の高い金属の素材により、円筒形状のハウジングとして形成され、内側ケース２００を収容する。外側ケースの素材となる金属の一例は、アルミニウムである。外側ケース３００は、コイル１００に発生した熱を効率的に外部に放出する役割を果たす。
【００１７】
ポッティング樹脂材（図示せず）は、難燃性の絶縁材を素材とし、外側ケース３００とコイル１００との間の空隙に流し込まれ、内側ケース２００の内と外に渡って充填・硬化される流動性の絶縁材である。硬化したポッティング樹脂材は、外側ケース３００内に収容された内側ケース２００とコイル１００を定位置に固定する役割、および内側ケース２００によるコイル１００と外側ケース３００の間の絶縁性と熱伝導性を補充する役割を果たす。
【００１８】
図２に図示されるとおり、コイル１００は、内側ケース２００の内部に収容され、その後、コイル１００を収容した内側ケース２００が外側ケース３００の内部に収容されることにより、本発明に係るリアクトル装置が組み立てられる。
【００１９】
（内側ケース２００および外側ケース３００の構造）
以下、内側ケース２００および外側ケース３００の構造について詳細に説明する。
【００２０】
図３は、内側ケース２００の斜視図であり、図４は内側ケース２００の六面図である。図４（ａ）は上面図、図４（ｂ）は底面図、図４（ｃ）は右側面図、図４（ｄ）は正面図、図４（ｅ）は左側面図である。
【００２１】
内側ケース２００は、難燃性の樹脂を素材として、底面部２０１および側面部２０２を有し、片端が開口した円筒形状に形成される。底面部２０１および側面部２０２により形成される内部空間２０３内にコイル１００が収容される。
【００２２】
上記難燃性の樹脂は、典型的には、リアクトル発熱時の定格温度である１５０℃程度の高温に耐えられる樹脂材である。
【００２３】
内側ケース２００は、内側ケース底面部２０１の中央部から突出した中心固定部材２０６を備える。中心固定部材２０６は、コイル１００の孔部１１０に嵌め込まれることにより、外側ケース３００の円筒形状の内部空間３０３内の中央部かつ底面部３０１から離間した位置において、コイル１００を安定的に保持する。
【００２４】
内側ケース２００の側面部２０２には、複数の突起状リブ２０５が、均等な間隔で側面部２０２の外壁から外側ケース３００の内壁に向かって突出するように形成されている。複数の突起状リブ２０５は、内側ケース２００の側面部２０２の外壁から外側ケース３００の側面部３０２の内壁に達する均等な突出量を有し、側面部３０２の内壁を内側から支持する支持部材である。突起状リブ２０５は、側面部２０２の外壁と側面部３０２の内壁との間の距離を均等に保つ機能を持つ。その結果、内側ケース２００は、外側ケース３００の内部空間３０３内に配置された際に、外側ケース３００の円筒形状と内側ケース２００の円筒形状とが互いに同心円を成して固定配置される。
【００２５】
内側ケース２００の側面部２０２には、孔部２０４が設けられている。孔部２０４は、外側ケース３００とコイル１００との間の空隙にポッティング樹脂材が流し込まれた際、ポッティング樹脂材が漏出により内側ケース２００の外と内に渡って満遍なく充填・硬化されるようにする。同時に、孔部２０４は、放熱性の不充分な内側ケース２００内部から、ポッティング樹脂材を媒質として、コイル１００から発生した熱を効率的に放出するための開口部として機能する。
【００２６】
図５は、外側ケース３００の斜視図であり、図６は外側ケース３００の六面図である。図６（ａ）は上面図、図６（ｂ）は底面図、図６（ｃ）は右側面図、図６（ｄ）は正面図、図６（ｅ）は左側面図である。外側ケース３００は金属の素材により全体が底面部３０１および側面部３０２から成る円筒形状として形成され、該円筒形状の内径は、内側ケース２００の円筒形状の外径よりも大きい。
【００２７】
外側ケース３００の底面部３０１には、底面部３０１の水平面と平行に底面部３０１の外縁から外側に向って伸びる固定用脚部３１１が形成されている。外側ケース３００は固定用脚部３１１に開いた孔部３１２に通されるネジによるネジ留め固着手段などを使用して、水冷機構を内部に有する台座に固定される。
【００２８】
（リアクトル装置の組み立てプロセス）
次に、本発明の一実施の形態に係るリアクトル装置の組み立てプロセスについて詳細に説明する。
【００２９】
まず、コイル１００が内側ケース２００の内部空間２０３に収容される。この時、内側ケース底面部２０１に設けられた中心固定部材２０６は、コイル１００の孔部１１０に嵌め込まれることにより、外側ケース３００の円筒形状の内部空間３０３内の中央部かつ底面部３０１から離間した位置において、コイル１００を安定的に保持する。
【００３０】
次に、内側ケース２００の全体が外側ケース３００の内部空間３０３に収容される。この時、内側ケース２００の側面部２０２の内壁に設けられた突起状リブ２０５により、内側ケース２００の円筒形状が外側ケース３００の円筒形状と互いに同心円を成すように、内側ケース２００は固定配置される。その結果として、コイル１００が外側ケース３００の内部空間３０３内の中央部かつ底面部３０１から離間した位置において宙吊り状に配置されることとなる。
【００３１】
次に、外側ケース３００内面とコイル１００との間の空隙に放熱性の高いポッティング樹脂材を流し込んで充填・硬化させる。この時、外側ケース３００とコイル１００との間の空隙に流し込んだポッティング樹脂材が、内側ケース２００の側面部２０２に設けられた孔部２０４から漏出することにより、内側ケース２００の外と内に渡って満遍なく充填・硬化される。
【００３２】
（本実施の形態の第１の効果）
以上のように、本実施の形態に係るリアクトル装置は、コイル１００と外側ケース３００の内壁の間の空間に充填されるポッティング樹脂材により、高い放熱性を確保することができる。同時にコイルを保持する難燃性の高い絶縁性樹脂樹を素材とする内側ケース２００を外側ケース３００とコイル１００の間に配設することにより、金属製の外側ケース３００の内壁全体と導電性のコイル１００の全面との間の絶縁距離を充分に確保することができる。具体的には、内側ケース底面部２０１に設けられた中心固定部材２０６の働きにより、外側ケース３００の円筒形状の内部空間３０３内の中央部かつ底面部３０１から離間した位置において、コイル１００が保持される。その結果、内部空間３０３内に保持された導電性のコイル１００が、内部空間３０３内の一方に偏って保持されることがなく、コイル１００は金属製の外側ケース側面部３０２のどの部分に対しても充分な絶縁距離をとることができる。
【００３３】
リアクトル装置の製造工程においても、収容されたコイルと外側ケースとの間にポッティング樹脂材を流し込んで充填・硬化させる際に、内側ケースを配設しなかった場合と比べて、絶縁距離をより確実に確保することができる。具体的には、製造工程において、外側ケースに加わる振動や傾斜などにより、外側ケース内に保持されたコイルの配置位置がずれて、金属製の外側ケースとコイルとの間の充分な絶縁距離が失われることを防止することができる。
【００３４】
以上の理由により、本実施の形態は、絶縁保護ケースの内面にコイル支持用の支持構造を形成することと比較して、非常に簡単な形成方法と単純な保持構造により、リアクトル装置における放熱性と絶縁性の両立を実現することができる。
【００３５】
（本実施の形態の第２の効果）
特許文献１のリアクトル保持構造は、絶縁保護ケースの内面にトランス本体を支持するための多数の突起やリブを絶縁保護ケースの製造時にケースと一体的に形成しなくてはならない。加えて、上記のような複雑な内部構造をしている絶縁保護ケースの内部空間の適切な位置にトランス本体を正確に位置決めして嵌め込むことが必要となる。そのため、リアクトル保持構造の製造工程も複雑になり、高い歩留まりを維持することが困難になる。
【００３６】
しかしながら、本実施の形態に係るリアクトル装置は、内部空間３０３に内側ケース２００を嵌め込み、内側ケース底面部２０１に設けられた中心固定部材２０６がコイル孔部１１０に嵌まるように、内部空間２０３にコイル１００を収容するだけで製造することができる。
【００３７】
従って、金属製の外側ケース３００とコイル１００との間の絶縁距離を充分に確保しながら、外側ケース３００内においてコイル１００を安定的に保持する構造を容易に実現することができる。その結果、上記リアクトル装置の製造工程も大幅に簡略化され、製造の歩留まりを高く維持することができる。
【００３８】
（本実施の形態の第３の効果）
ＥＶやＨＥＶの車載充電装器等において容易に収容可能とするには、コイルとその収納ケースを可能な限り小型化しなくてはならない。その際に、リアクトル装置を図１、図２に図示した上記実施の態様とすることにより、小型化された場合であっても、収納ケースとコイルとの間の充分な絶縁距離を確実に確保できる。具体的には、収納ケース内側に嵌め込まれる絶縁性の内側ケースの働きにより、小型化された収納ケース内側の非常に狭い空間内の中心位置に、導電性コイルを高い位置決め精度で正確に配置して、安定的に保持することが可能となる。しかも、単にリアクトル装置の製造工程において、外側ケース３００とコイル１００との間に内側ケース２００を配置するだけで、そのような高い位置決め精度を有する構造を容易に形成することができる。
【００３９】
（本実施の形態の第４の効果）
本発明に係るリアクトル装置は、螺旋形状のみならず、トロイダル形状のような任意のコイル形状において、高い放熱性と絶縁性を簡単な構造と形成方法で製造できるリアクトル装置を実現できる。
【００４０】
以上、本発明の一実施の形態について具体的に説明したが、本発明は該実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、外側ケース３００と内側ケース２００の形状は、トロイダル形状のコイル１００の収容に適した円筒形に限られず、任意の形状のコイルを収容可能な任意の形状とすることができる。内側ケース２００のコイル保持構造は、図１、２に示す実施形態に限定されず、コイル１００を外側ケース３００の内部空間内の中央部かつ底面部３０１から離間した位置に配置して安定的に保持できる任意の内部構造であれば良い。本発明の実施において使用されるポッティング樹脂材は、エポキシ樹脂を主成分とするもの、シリコン樹脂を主成分とするものなど、絶縁性が高く難燃性の樹脂材であればどのような樹脂材を使用しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、ＥＶやＨＥＶの車載充電装器等のインダクタンス素子として使用されるリアクトル装置等として利用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１００  コイル
１１０  コイル中央の孔部
２００  内側ケース
２０１  底面部
２０２  側面部
２０３  内部空間
２０４  孔部
２０５  突起状リブ
２０６  中心固定部材
３００  外側ケース
３０１  底面部
３０２  側面部
３０３  内部空間
３１１  固定用脚部
３１２  孔部
【図１】
2013201376.tif 000003
【図２】
2013201376.tif 000004
【図３】
2013201376.tif 000005
【図４】
2013201376.tif 000006
【図５】
2013201376.tif 000007
【図６】
2013201376.tif 000008