(57)【要約】【課題】コイルとケースの間に伝熱材を配したリアクトルであり、作業性を損なうことなく、伝熱材がリアクトルから離れ難い構造を提供する。【解決手段】リアクトル１００は、ケース２とケース２に格納されたコイル１３ａ（１３ｂ）を有する。ケース２とコイル１３ａ（１３ｂ）との間に、両者に接する伝熱材４０が配置されている。伝熱材４０は、フィラーを含有する樹脂でできている。伝熱材４０は、第１層４１と、フィラー濃度が第１層よりも高い第２層４２の２層構造である。フィラー濃度が低い第１層４１は柔らかく、コイル１３ａ（１３ｂ）によく密着し、フィラー濃度が高い第２層４２は、伝熱材４０の形状維持に貢献する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リアクトルのコイルとケースの間に、フィラーと樹脂を含む伝熱材であって含有するフィラーの濃度が異なる少なくとも２層からなる伝熱材が、コイルとコアの少なくとも一方とケースに接するように配置されていることを特徴とするリアクトル。
【請求項２】
伝熱材は、フィラーを第１濃度で含む第１層と、第１層よりもフィラー濃度が高い第２層を有しており、第１層がコイルとコアの少なくとも一方に接しているとともに第２層がケースに接し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】
コイルとコアの少なくとも一方に接している第１層の弾性係数がケースに接している第２層の弾性係数よりも低いことを特徴とする請求項１又は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、リアクトル（コイルを利用した受動素子）に関する。
【背景技術】
【０００２】
リアクトルは、電子回路の力率改善、高調波電流の抑制（直流電流の平滑化）等のために用いられる受動素子である。リアクトルはまた、直流電圧を昇圧／降圧する装置に用いられることもある。
【０００３】
近年、ハイブリッド自動車や電気自動車が本格的に実用化され、普及が拡大している。ハイブリッド自動車や電気自動車はモータを駆動力とするため、駆動回路にリアクトルを備えることが多い。それらの自動車では大容量のモータ（消費電力の大きいモータ）を駆動するため、リアクトルの容量も大きくなる。リアクトルの主要部品はコイルであり、そのコイルに交流電流を流すと発生する交流磁場によりリアクトル自体を振動させる力が発生する。ハイブリッド自動車や電気自動車ではリアクトルに大電流が流れるため、コイルの振動も大きい。
【０００４】
リアクトル等の電子部品に対する耐振動性を向上させる技術の一つにポッティングと呼ばれる技術がある。特許文献１にその例が開示されている。ポッティングとは、ケース内にリアクトルなどの電子部品を設置した後、シリコン樹脂などの流動性絶縁体（後に固化する絶縁体）をケースに注入し、電子部品の全部あるいは一部を埋めてしまう技術である。
【０００５】
前述したように車両に用いられるリアクトルには大電流が流れるため、発熱量も大きい。ポッティング材を介して電子部品の熱がケースへと拡散するので、ポッティング材は電子部品の冷却にも寄与する。即ち、ポッティング材は伝熱材としても機能する。また、特許文献２には、トランス（本件のリアクトルに対応する）の上面と天井（ケース等の天井）との間に伝熱材を配置する技術が開示されている。さらに、特許文献３には、熱伝導性を高めるために、注入する樹脂（伝熱材）にフィラー（熱伝導率の高い粒子体であり、例えばアルミナなどのセラミックス）を含有させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−９９７９３号公報
【特許文献２】特開２００９−２１２３５６号公報
【特許文献３】特開平１１−２７３９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
伝熱材は、リアクトル（主にコイル）とケースの双方に接していて放熱効果が期待できる。柔らかい放熱材を使うと、リアクトルの振動に伴う劣化により伝熱材が萎み、伝熱材がコイルから離れてしまって放熱効果が低下してしまう。コイルを取り付ける際、伝熱材から押し戻される力は小さい。伝熱材が硬すぎると、組み付け作業性が低下する。本明細書は、作業性を損なうことなく、伝熱材がリアクトルから離れ難い構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
伝熱材の樹脂にフィラーを混ぜると熱伝導率が上がる。その一方で、フィラーはセラミックス等の硬い物質であるので、フィラーの濃度（含有率）が高いほど伝熱材は硬くなる。本明細書が開示するリアクトルは、フィラーの濃度が異なる少なくとも２層からなる伝熱材を、リアクトルのコイルとコアの少なくとも一方とケースに接するように配置する。なお、伝熱材の層数は２以上であればよい。より正確に言えば、伝熱材は、（１）コイルとケースの両方に接している、（２）コイル端部から突き出ているコアとケースの両方に接している、又は、（３）コイルとコアとケースの三者に接している、のいずれかであればよい。
【０００９】
フィラーの濃度が高い第２層は、第１層よりも硬い。比較的に硬い第２層は、伝熱材全体の形状を保持するのに役立つ。フィラーの濃度が低い第１層は、第２層よりも柔らかく、他の部材に密着し易い。典型的には、第１濃度のフィラーを含有する第１層がコイルとコアの少なくとも一方に接しているとよい。そして、第１層よりもフィラー濃度が高い第２層がケースに接するように伝熱材を配置するとよい。柔らかい第１層が湾曲しているコイルに密着し、コイルから効率良く熱をケースに伝達する。
【００１０】
上記の伝熱材は、全体が一様に柔らかいのではなく、逆に一様に硬いのでもない。硬い第２層は劣化し難く、萎み難い。他方、柔らかい第１層はコイルに良く密着する。上記構成の伝熱材を配置したリアクトルは、伝熱材がコイルから離れ難く、なおかつ作業性を損なうことがない。なお、第１層と第２層のそれぞれの厚みは、フィラーの濃度（含有率）やケースとコイルの間の隙間幅に依存するので、事例毎に個別に決定すればよい。
【００１１】
なお、伝熱材は、樹脂ベースであり、その樹脂の中にアルミナ等のフィラーを分散させたものである。樹脂ベースの伝熱材が高温で流動性を有するものである場合、コイルとケースの間に溶融させた伝熱材を注入してもよい。即ち、上記の伝熱材はポッティングにより形成してもよい。
【００１２】
前述したように、フィラー濃度が高い第２層は、第１層よりも硬い。従って上記のリアクトルの特徴は、コイルに接している第１層の弾性係数がリアクトルのケースに接している第２層の弾性係数よりも低いことに相当する。逆にいえば、ケースに接している第２層の弾性係数がコイルに接している第１層の弾性係数よりも大きい。なお、層は２層に限らない。コイルとコアの少なくとも一方と接する第１層と、ケースに接する第２層との間に別の層が介在してもよい。
【００１３】
伝熱材の配置箇所はコイルとケースの間だけでなく、他の場所にも配置してもよい。典型的には、コイル端部から突き出ているコア（鉄芯）とケースとの間に配置されていてもよい。伝熱材は、コイルとコアの双方に接しているのが好ましいが、少なくともいずれか一方に接するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施例のリアクトルの模式的側面図である。
【図２】第１実施例のリアクトルの模式的上面図である。
【図３】第２実施例のリアクトルの模式的側面図である。
【図４】第３実施例のリアクトルの模式的側面図である。
【図５】第４実施例のリアクトルの模式的側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１実施例）図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。図１は、第１実施例のリアクトル１００の模式的側面図である。図２は、リアクトル１００の模式的上面図である。図１は、リアクトルのケース２のみ断面を示しており、他の部品は側面図として描いてある。図１にてケース２に付したハッチングはケース２の断面を表している。また、図２ではケース２、及び、伝熱材４０（後述）の図示を省略している。また、図における座標系は、Ｘ、Ｙ軸が水平方向を示しており、Ｚ軸が垂直方向を示している。図１と図２に示した座標軸より、図１に描かれたリアクトル１００の向きと図２に描かれたリアクトル１００の向きとの対応関係が理解されるであろう。
【００１６】
図２から理解されるように、リアクトル１００において、導線１２を巻き掛けるボビン１６は、２本のコアカバー１４ａ、１４ｂと、フランジ１５ａ、１５ｂで構成されている。２本の円筒状のコアカバー１４ａ、１４ｂは平行に並んでおり、それらの両端が、フランジ１５ａ、１５ｂで連結されている。ボビン１６（コアカバーとフランジ）は、樹脂で作られており、コアカバー１４ａ、１４ｂは中空である。リング状のコア２０が、２本のコアカバー１４ａ、１４ｂを通っている。コア２０は鉄製である。なお、図から明らかなとおり、ボビンの「フランジ」とは、導線１２が巻かれるコアカバー１４ａ、１４ｂの端部に連なる部分であり、コアカバー１４ａ、１４ｂから半径方向の外側に延出している部分に相当する。
【００１７】
ボビン１６に導線１２が巻き掛けられてコイル１３ａ、１３ｂが形成される。導線１２は、一方のコアカバー１４ａに巻き掛けられた後、続いて、他方のコアカバー１４ｂに巻き掛けられる。コアカバー１４ａに巻き掛けられた導線１２によってコイル１３ａが形成され、コアカバー１４ｂに巻き掛けられた導線１２によってコイル１３ｂが形成される。リアクトル１００は幾何学的には２個のコイル１３ａ、１３ｂを有するが、それらのコイルは１本の導線１２で構成されており、電気的には一つのコイルに相当する。本実施例では、導線１２は、平角線である。
【００１８】
フランジ１５ａ、１５ｂの外側（ボビン軸線方向の外側）の４箇所に支持金具２２が取り付けられている。支持金具２２にはボルト孔が形成されている。ボビン１６は、この金具２２を介して、ボルト２４によって、リアクトルのケース２に固定される。なお、図１における左側の支持金具とボルト、及び、図２における右下以外の支持金具とボルトには符号の図示を省略していることに留意されたい。
【００１９】
図１、図２に示すように、ボビン１６のフランジ１５ａとコイル１３ａの端部との隙間に板バネ１７ａ、１７ｂが挿入されている。板バネ１７ａは、金属製の湾曲した板バネである。板バネ１７ａは、弓状に湾曲している。板バネ１７ａは、その両端がフランジ１５ａに当接しており、その中央部がコイル１３ａの端部に当接している。板バネ１７ｂも同様の形状をしている。板バネ１７ａ、１７ｂは、圧縮されてフランジ１５ａとコイル１３ａの端部との間に挿入されている。即ち、板バネ１７ａ、１７ｂは、コイル１３ａを反対側のフランジ１５ｂに向けて軸方向に押圧する。
【００２０】
図２に示されているように、フランジ１５ｂとコイル１３ｂ端部との隙間にも同様に板バネ１７ｃと１７ｄが挿入されている。板バネ１７ｃ、１７ｄの形状も板バネ１７ａと同じである。図２に示すように、板バネ１７ｃの位置におけるフランジ１５ｂとコイル１３ｂの間の隙間が、板バネ１７ｄの位置におけるフランジ１５ｂとコイル１３ｂの間の隙間よりも、導線１２の１本分の幅だけ大きい。そのため板バネ１７ｃは板バネ１７ｄよりも大きく湾曲する。
【００２１】
図１に示すように、コイル１３ａ（１３ｂ）とケース２の底面との間に伝熱材４０が配置されている。伝熱材４０の上面はコイル１３ａ（１３ｂ）の下面に接しており、伝熱材４０の下面はケース２の底面に接している。コイル１３ａ（１３ｂ）の下面は湾曲しており、その湾曲部分が柔らかい伝熱材４０に沈んでいる。即ち、コイル１３ａ（１３ｂ）の下側の一部が伝熱材４０に密着している。
【００２２】
ケース２の下側には放熱フィン３が形成されている。放熱フィン３の間には、液体（例えばＬＬＣ：Ｌｏｎg  Ｌｉｆｅ  Ｃｏｏｌａｎｔ）あるいは気体（空気）が流れ、リアクトル１００を冷却する。コイル１３ａ（１３ｂ）が発する熱は、伝熱材４０を介してケース２に伝わり、外部に放出される。コイル１３ａ（１３ｂ）の熱は、特に、伝熱材４０の下側に配置されたフィン３から冷媒に伝わり、外部に放出される。
【００２３】
伝熱材４０は、第１層４１（上層）と第２層（下層）の２層構造を有している。第１層４１、第２層４２ともに、シリコン樹脂にアルミナセラミックスのフィラー（粒子）を分散させた材料でできている。第１層４１と第２層４２は、フィラーの濃度（含有量）が異なる。第２層４２のフィラー濃度は第１層４１のフィラー濃度よりも高い。別言すれば、第２層４２の樹脂比率（全重量に対する樹脂の重量比）は第１層４１の樹脂比率よりも小さい。また、伝熱材４０は、絶縁体でもある。
【００２４】
シリコン樹脂は、フィラーの濃度（含有量）が高いほど硬くなる（弾性係数が大きくなる）。即ち、第１層４１は、第２層４２よりも柔らかい。第１層４１は柔らかいので、コイル１３ａ（１３ｂ）の湾曲によくなじんで密着する。他方、第２層４２は、第１層４１よりは硬く、伝熱材４０にコイル１３ａ（１３ｂ）が押し当てられた際、第１層４１ほどには沈まない。第２層４１が沈まない分、第１層４１がよく沈み、コイル１３ａ（１３ｂ）に密着する。第２層４２は、比較的に硬いので、伝熱材４０の形状を保持する役目を担う。
【００２５】
伝熱材４０の２層構造の利点を説明する。リアクトル１００の役割は、誘導電流による電流の平滑化あるいは昇圧／降圧である。そのため、コイル１３ａ（１３ｂ）には、交流電流が流れる。交流電流によって発生する磁気抵抗により、コイル１３ａ（１３ｂ）は振動する。そのため、コイル１３ａ（１３ｂ）とともにこれに接している伝熱材４０も振動する。そのため、長時間使用していると伝熱材４０が劣化・委縮し、コイル１３ａ（１３ｂ）から離れる可能性がある。伝熱材４０は、比較的硬い第２層４２の上に比較的に柔らかい第１層４１が積層し、その第１層４１がコイル１３ａ（１３ｂ）に接しているので、委縮し難いという利点がある。
【００２６】
なお、第１層４１は柔らかいので、コイル１３ａ（１３ｂ）の形状によくなじむ。即ち、コイル１３ａ（１３ｂ）を取り付ける際、伝熱材４０から押し戻される力は小さい。そのため、伝熱材４０を組み込む作業も容易である。
【００２７】
さらに、シリコン樹脂がベースの伝熱材４０は、フィラー濃度が高いほど熱伝導率が高い。２層構造の伝熱材４０は、全体が第１層４１で作られている場合と比較して、コイル１３ａ（１３ｂ）の熱をケース２に伝え易く、コイル１３ａ（１３ｂ）の冷却に有利である。
【００２８】
フィラー濃度、及び層厚は、適宜に定めればよい。例えば、第２層４２のフィラー濃度は第１層４１の倍である。なお、本実施例では、第２層４２の厚みは第１層４１の倍である。
【００２９】
（第２実施例）図３に第２実施例のリアクトル２００の模式的側面図を示す。第２実施例のリアクトル２００は、伝熱材２４０が３層構造になっている点が第１実施例と異なる。伝熱材２４０は、上から第１層２４１、第２層２４２、及び、第３層２４３の順に並んでいる積層構造を有している。第１層２４１の上面がコイル１３ａ（１３ｂ）に接し、第３層２４３の下面がケース２の底面に接する。
【００３０】
第１層２４１は、第１実施例の第１層４１に相当し、第２層２４２は、第１実施例の第２層４２に相当する。第３層２４３は、接着剤が多く含まれている接着層である。第３層２４３は、伝熱材２４０をケース２の底面に密着させる役割を担う。従ってこのリアクトル２００では、伝熱層２４０はケース２の底面から剥離し難い。
【００３１】
（第３実施例）図４に第３実施例のリアクトル３００の模式的側面図を示す。リアクトル３００は、コイル１３ａ（１３ｂ）から突出するコア２０とケース２との間にも伝熱材３５０が配置されている点に特徴がある。コイル１３ａ（１３ｂ）とケース２との間に配置された伝熱材３４０は、第１実施例の伝熱材４０と同じである。コイル１３ａ（１３ｂ）に接する第１層３４１は、第１実施例の第１層４１に相当し、ケース２の底面に接する第２層３４２は第１実施例の第２層４２に相当する。コア２０とケース２との間に配置された伝熱材３５０も、伝熱材３４０と同じ２層構造を有している。コア２０に接する第１層３５１は、ケース２に接する第２層３５２よりもフィラー濃度が低い。伝熱材３５０も、第１実施例の伝熱材４０と同様に、長時間使用してもコア２０から離れ難く、冷却効果が低下しない。
【００３２】
（第４実施例）図５に第４実施例のリアクトル４００の模式的側面図を示す。第４実施例のリアクトル４００は、ケース４０２の下面にフィンが設けられておらず、ケース４０２の下側に、別の伝熱材４０５を介して冷却器４０１が固定されている点が第１実施例のリアクトル１００と異なる。なお、図５では冷却器の一部のみが描かれていることに留意されたい。リアクトル４００は、ボルト４０７によって冷却器４０１の上板に固定される。冷却器４０１の内部には液体の冷媒（不図示）が流れる。冷却器４０１の上板の下面にはフィン４０３が設けられており、複数のフィン４０３の間を冷媒が流れることにより冷却効果を高めている。冷却器４０１のフィン４０３が、第１実施例のリアクトル１００のフィン３に相当する。
【００３３】
実施例に関する留意点を述べる。伝熱材４０、２４０、３４０、３５０は、シート状に形成されており、リアクトルの組み立て時に組み込んでもよいし、高温で溶かしてリアクトルに流し込むいわゆるポッティングにより形成してもよい。ポッティングによる場合には、まず第２層４２（２４２、３４２）の材料を流し込み固化させた後に第１層４１（２４１、３４１）の材料を流し込んで固化させればよい。
【００３４】
伝熱材４０、２４０、３４０、３５０は、フィラー濃度の異なる少なくとも２層以上が積層されたものであればよい。第１実施例、第３実施例、及び、第４実施例の伝熱材は２層構造であった。第２実施例の伝熱材は３層構造であった。伝熱材は４層以上で構成されていてもよい。また、実施例の伝熱材はシリコンベースの樹脂であったが、伝熱材は、シリコンベースでなくともよい。
【００３５】
例えば、３層構造の伝熱材であって、中央の層のフィラー濃度が両側の層のフィラー濃度よりも高い伝熱材を用いることも好適である。この場合、コイルとケースの双方にフィラー濃度が低い層が接する。例えばケースの底面に凹凸が形成されている場合、上記３層構造の伝熱材は、コイルから剥離に難いだけでなく、ケースからも剥離し難い。また、中央の硬い層が伝熱材全体の形状を保持し、両側の層が適度にコイルとケース底面に押し当てられることに貢献する。
【００３６】
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】
【００３７】
２：ケース
３、４０３：フィン
１２：導線
１３ａ、１３ｂ：コイル
１４ａ、１４ｂ：コアカバー
１５ａ、１５ｂ：フランジ
１６：ボビン
２０：コア
４０、２４０、３４０、３５０：伝熱材
４１、２４１、３４１、３５１：第１層
４２、２４２、３４２、３５２：第２層
１００、２００、３００、４００：リアクトル
４０１：冷却器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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