(57)【要約】【課題】放熱性に優れ、簡単な作業で他の部材に固定することが可能で、しかも少ない部品点数で構成されたリアクトルを提供する。【解決手段】Ｕ型コア１１の周囲にコイル２０を巻回して成るリアクトル本体と、このリアクトル本体を固定する冷却プレート３０を備える。Ｕ型コア１１及びコイル２０は、固定金具１２によって冷却プレート３０に固定する。冷却プレート３０の表面のコイル２０に対向する部分には、絶縁材３３によって絶縁処理を施す。コイル２０と冷却プレート３０とは、冷却プレート３０の絶縁材３３表面とコイル表面との間に部分放電を抑止するための間隙３４を保って配置する。固定部材１２と冷却プレート３０を１枚の金属板Ｐから構成することもできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアの周囲にコイルを巻回して成るリアクトル本体と、このリアクトル本体を固定する冷却プレートを備え、
前記コア及びコイルは、固定金具によって冷却プレートに固定され、
前記冷却プレート表面のコイルに対向する部分には、絶縁材によって絶縁処理が施され、
前記コイルと冷却プレートとは、冷却プレートの絶縁材表面とコイル表面との間に部分放電を抑止するための間隙を保って配置されていることを特徴とするリアクトル。
【請求項２】
前記固定金具が、その一部をコアの表面に接触させた状態で、コアと共に樹脂モールド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】
前記固定金具と冷却プレートを１つの金属板によって構成され、この金属板に対して、樹脂モールドしたコアがコイルと共に固定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４】
前記冷却プレート表面に設ける絶縁材が、絶縁シート、セラミックス、樹脂、コーティング剤のいずれか１つ、あるいはこれらの組み合わせであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のリアクトル。
【請求項５】
前記絶縁材が、リアクトル本体を冷却プレートに固定する前に、予め冷却プレートの表面に形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のリアクトル。
【請求項６】
前記部分放電を抑止するための間隙が、０．０５ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか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、コアやコイルからの放熱構造に改良を施したリアクトルに関する。
【背景技術】
【０００２】
リアクトルを固定するための構成としては、次のようなものが知られている。
（１）リアクトルをケース内に収容し、該ケース内に樹脂を流し込んでリアクトルを封入する（特許文献１）。
（２）コイル下面に伝熱シートを配設し、この伝熱シートを介してリアクトを取付面に固定する（特許文献２）。
（３）リアクトルの冷却面側のコイル接触面に絶縁材から成る放熱板を配置する（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９３３２２号公報
【特許文献２】特許第４６４５４１７号公報
【特許文献３】特開２００９−１９４１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記の様な従来技術は、コイルやコアの周囲に樹脂を充填したり、放熱板を配設するなどの複雑な構成が要求される欠点がある。特に、箱状のアルミケースに樹脂を充填した特許文献１の技術では、充填材である樹脂のコストが高く、充填工数もかかる。また、充填設備の初期投資が非常に高価であり、その設置スペースも必要とする。更に、コイルとアルミケースの間には、絶縁や樹脂の充填作業を考慮すると、（最小絶縁距離＋部品寸法のバラつき＋充填最小間隙）を設ける必要があり、コイルの放熱には限界がある。
【０００５】
特許文献２のように、伝熱シートを使用した場合は、コイルの固定が困難である。その場合、コアを押してコイルを固定する方法もあるが、寸法のバラつきを考慮すると設計が難しく、組み付け作業及びシートの貼付作業が非常に困難である。特に、放熱シートでのコアの放熱に関しては、振動の観点からケースに接触させないと放熱が厳しくなり、一方、放熱を考えてケースに接触させると振動が大きくなってしまう。
【０００６】
特許文献３のように、リアクトルを固定する部材とコイルとの間に放熱板を設ける構成は、リアクトルを固定する部材が異なるごとに専用の放熱板を用意する必要があり、リアクトルをそのまま他の部材に設置することができない。
【０００７】
本発明は、上記のような従来技術の課題を解決するもので、その目的は、放熱性に優れ、簡単な作業で他の部材に固定することが可能で、しかも少ない部品点数で構成されたリアクトルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明のリアクトルは、次のような構成の組み合わせを特徴とする。
（１）コアの周囲にコイルを巻回して成るリアクトル本体と、このリアクトル本体を固定する冷却プレートを備える。
（２）コア及びコイルは、固定金具によって冷却プレートに固定される。
（３）冷却プレート表面のコイルに対向する部分には、絶縁材によって絶縁処理が施されている。
（４）コイルと冷却プレートとは、冷却プレートの絶縁材表面とコイル表面との間に部分放電を抑止するための間隙を保って配置されている。
【０００９】
前記の構成において、固定金具をコアの表面に接触させた状態で、コアと共に樹脂モールドすることができる。また、固定金具と冷却プレートを１つの金属板によって構成し、この金属板に対して、樹脂モールドしたコアをコイルと共に固定することもできる。
【００１０】
冷却プレート表面に設ける絶縁材としては、絶縁シート、セラミックス、樹脂、コーティング剤などが使用できるが、伝熱性能が良好なものが適している。この絶縁材は、貼り付け、塗布、積層などの手段で、予め冷却プレートの表面に形成しておくことが望ましい。
【００１１】
部分放電を抑止するために必用な間隙は、リアクトルの定格などによって異なるが、定格１ｋＶのリアクトルにおいて、０．３〜０．７５ｍｍとすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明においては、リアクトル本体と冷却プレートを固定するにあたり、コイルと冷却プレートとの間に微小な間隙と絶縁材を設けたので、コイルから冷却プレートに直接熱を逃がすことができ、優れた放熱性能を得ることが可能であると共に、コイルと冷却部との部分放電も効果的に抑止できる。
【００１３】
本発明では、リアクトル本体と冷却プレートが固定金具によって一体化されているので、リアクトルの設置箇所ごとに専用の伝熱シートや放熱板を配置する必要がなく、リアクトルの設置が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態のリアクトルを示す分解斜視図である。
【図２】第１実施形態のリアクトルの組立状態の斜視図である。
【図３】第１実施形態のリアクトルの断面図である。
【図４】図３のＡ部分の拡大図である。
【図５】第２実施形態のリアクトルを示す分解斜視図である。
【図６】第２実施形態のリアクトルの組立状態の斜視図である。
【図７】第２実施形態のリアクトルの断面図である。
【図８】図７のＡ部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
１．第１実施形態
本発明の第１実施形態を図１〜図４に従って説明する。
【００１６】
（１）構成
本実施形態のリアクトルは、図１及び図２に示すように、コア１０とその周囲に巻回されたコイル２０を備えたリアクトル本体と、リアクトル本体を固定する冷却プレート３０とから構成される。
【００１７】
コア１０は、２つのＵ型コア１１をその直線部分の端面を対向させて組み合わせてなるもので、各Ｕ型コア１１は、リアクトル本体を冷却プレート３０に固定するための固定部材１２と共に樹脂１３により、モールド成型されている。この場合、Ｕ型コア１１の端面１１ａは、コアの表面が樹脂１３から露出しており、対向する他のＵ型コア１１の端面１１ａとの間で磁路が形成される。Ｕ型コア１１の他の部分は、その表面が樹脂１３によって被覆されている。
【００１８】
固定部材１２は、その中央部分が樹脂１３内にモールドされ、両端部が樹脂１３から露出している。この露出部分には、リアクトル本体を冷却プレート３０に固定するためのネジ挿入穴１５が設けられている。
【００１９】
固定部材１２の樹脂１３内の部分は、図３の断面図に示すように、コ字形に屈曲されており、その上面１２ａがＵ型コア１１の表面に接触すると共に、上面１２ａの一部はＵ型コア１１とコイル２０の間に挿入されている。また、固定部材１２の下面１２ｂはその表面が樹脂１３から露出しており、冷却プレート３０の表面に接触している。固定部材１２の垂直部１２ｃの高さは、コイル２０の巻厚とほぼ同じ寸法で、前記下面１２ｂを冷却プレート３０に接触させた場合に、コイル２０の外周面と冷却プレート３０の表面との間に微小な間隙が形成される寸法になっている。
【００２０】
リアクトル本体は、このような構成を有する２つのＵ型コア１１の直線部分を、その両端面を対向させた状態で、コイル２０の内部に挿入することで構成される。この場合、２つのＵ型コア１１の端面１１ａの間に、コア間のギャップを形成するために、スペーサ４０が挿入される。なお、このスペーサ４０は本実施形態において不可欠なものではなく、ギャップの寸法精度が確保されるのであれば、単なる空間部でも良い。
【００２１】
本実施形態において、コイル２０内に挿入した２つのＵ型コア１１は、各Ｕ型コアの固定部材１２を冷却プレート３０にネジ止めすることで、その位置が保持されている。すなわち、冷却プレート３０の四隅にはネジ穴３１が設けられ、このネジ穴３１に、各固定部材１２のネジ挿入穴１５に挿入した止めネジ３２を締結することで、冷却プレート３０とリアクトル本体との固定、及び２つのＵ型コア１１の位置決めがなされている。
【００２２】
一方、冷却プレート３０におけるコイル２０との対向面には、絶縁材３３が設けられている。この絶縁材３３としては、絶縁シート、セラミックス、樹脂、コーティング剤などが使用できるが、本実施形態では、良好な熱伝導性を確保するためにアルミナ系の充填剤を配合したポリイミド系の樹脂層を、冷却プレート３０の表面に焼き付けなどの手法で予め形成する。この絶縁材３３の厚さは、リアクトルに要求される絶縁特性などに応じて適宜選択できるが、例えば、１０〜２５０μｍ、望ましくは１０〜８０μｍである。
【００２３】
この絶縁材３３の表面とコイル２０の表面（外周面）との間には、図３の断面図及び図４の拡大図に示すように、その部分における部分放電を抑止するための微小な間隙３４が設けられている。この間隙３４の寸法は、リアクトルの定格などによって異なるが、定格１ｋＶのリアクトルにおいて、０．３〜０．７５ｍｍとすることができる。本実施形態では、この間隙３４に接着剤を充填することで、コイル２０と冷却プレート３０の固定をより強固なものとしている。
【００２４】
（２）作用効果
以上の様な構成を有する本実施形態のリアクトルにおいては、次のような作用効果が発揮される。
【００２５】
（ａ）Ｕ型コア１１と共に樹脂モールドした固定部材１２を利用して、冷却プレート３０とリアクトル本体を固定するので、冷却プレート３０とリアクトル本体の間に樹脂などを充填する必要がなく、リアクトルの製造が簡単になる。
【００２６】
（ｂ）Ｕ型コア１１の周囲に配置されたコイル２０の外周面を樹脂で被覆することなく、コイル２０の外周面と冷却プレート３０を微小な間隙３４を保って配置したので、コイル２０の熱抵抗が劇的に小さくなり、コイルの温度低減が可能になる。
【００２７】
（ｃ）コイル２０の表面と冷却プレート３０の表面との間に微小な間隙を設けたので、その部分における部分放電の発生を効果的に抑制できる。
【００２８】
（ｄ）Ｕ型コア１１は固定金具１２を介して冷却プレート３０に固定されているため、磁気吸引力などに起因する振動が固定金具１２によって吸収される。
【００２９】
（ｅ）固定金具１２がＵ型コア１１に接触し、また、固定金具１２がＵ型コア１１とコイル２０の間にまで配置されているので、固定金具１２が放熱路として効果的に機能する。これにより、リアクトル本体とケースなどの間に充填されていた
樹脂などが不要になり、箱状のケースを使用する必要もなくなって、板状の冷却プレート３０の使用が可能になる。その結果、リアクトル全体の構成が簡略化する。
【００３０】
（ｆ）絶縁材３３を予め冷却プレート３０と一体化しておくことで、リアクトルをその設置場所に固定する場合に、従来技術のような絶縁シートや放熱板などを別途用意する必要がなくなり、リアクトルの取り付け作業が簡便になる。また、この絶縁材の存在により、絶縁耐圧も向上する。
【００３１】
２．第２実施形態
本発明の第２実施形態を図５〜図８に従って説明する。前記第１実施形態の各部に対応する部分には、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３２】
（１）構成
本実施形態では、第１実施形態で別体とされていた冷却プレート３０と固定金具１２が、図５及び図６に示すように、１枚の金属板Ｐを屈曲することで、一体に形成されている。この場合、固定金具１２に相当する部分は樹脂１３内にモールドされることなく、冷却プレート３０に相当する部分と共に露出している。そのため、樹脂１３内には、Ｕ型コア１１と、このＵ型コア１１を冷却プレート３０に固定するためのナット状のネジ穴３１ａがモールドされている。
【００３３】
本実施形態において、冷却プレート３０は、金属板Ｐの中央部に形成され、この部分に、左右一対のコイル２０が載置される。冷却プレート３０の両側には、コ字形の固定金具１２が金属板Ｐを屈曲することで形成されている。このコ字形の固定金具１２の上面１２ａがＵ型コア１１の載置面になっている。そのため、Ｕ型コア１１の上面１２との接触部分は樹脂１３で被覆することなく露出している。
【００３４】
コ字形をした固定部材１２の下面１２ｂは、冷却プレート３０の表面と同じ高さになっている。また、固定金具１２の垂直部１２ｃは、Ｕ型コア１１を支持する脚として機能するもので、その高さは、コイル２０の巻厚とほぼ同じ寸法で、コイル２０を装着したＵ型コア１１を前記上面１２ａに載置した場合に、コイル２０の外周面（コイルの下面）と冷却プレート３０の表面との間に、第１実施形態と同様な微小な間隙３４が形成される寸法になっている。
【００３５】
本実施形態においても、図７の断面図及び図８の拡大図に示すように、冷却プレート３０におけるコイル２０の対向面には、第１実施形態と同様な絶縁材３３が設けられている。
【００３６】
このコ字形をした固定部材１２の四隅には、冷却プレート３０の四隅をＬ字形に屈曲することで、ネジ挿入穴１５を有する舌片１２ｄが設けられている。この舌片１２ｄは、Ｕ型コア１１の隅にモールドされたナット状のネジ穴３１ａの上に配置され、前記ネジ挿入穴１５を通してナット状のネジ穴３１ａに締め込んだ止めネジ３２によって、一体化された固定金具１２と冷却プレート３０がＵ型コア１１に固定される。
【００３７】
（２）作用効果
このような構成を有する本実施の形態においては、樹脂モールドされた２つのＵ型コア１１を、その直線部分の端面１１ａがコイル２０の内部で対向するように、スペーサ４０を挟んで組み合わせて、リアクトル本体を構成する。その後、組み合わされたリアクトル本体を、そのコイル２０の下面が冷却プレート３０の表面に位置し、２つのＵ型コア１１の底面がコ字形の固定部材１２の上に位置するように、金属板Ｐの上にセットし、両者をネジ止めすることにより一体化する。
【００３８】
この場合、金属板Ｐの冷却プレート３０部分に予め絶縁材３３を配置しておくことは、第１実施形態と同様である。また、間隙３４部分に伝熱性の良好な接着剤を充填あるいは塗布することで、コイル２０と冷却プレート３０の固定をより強固とものとすることも、第１実施形態と同様である。
【００３９】
このようにすると、固定部材１２のコ字形の部分がＵ型コア１１の露出部分に直接接触するので、コアからの放熱が効果的に行われる。また、コイル２０についても、微小な間隙３４を介してコイル２０の外周面と冷却プレート２０とが近接配置されているので、コイル２０からの放熱も円滑に行われる。
【００４０】
本実施形態では、固定金具１２と冷却プレート３０が１枚の金属板Ｐから構成されているので、固定金具と冷却プレートを別部材とした第１実施形態に比較して、部品点数の削減が可能になる。また、固定金具１２を樹脂１３内にモールドする必要がないので、Ｕ型コア１１の成型工程が簡略化すると共に、金型内に配置する部材が少ないため、金型内での位置決めが簡単になり、精度も向上する。
３．他の実施形態
本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、下記のような他の実施形態も包含する。
【００４１】
（１）前記実施形態では、コイル２０の表面と冷却プレート３０の表面の間に接着剤を充填したが、接着剤に代えて放熱シートを配設したり、何も存在しない空間部とすることも可能である。
【００４２】
（２）固定部材１２の形状は図示のものに限定されず、Ｕ型コアやコイルからの放熱路を形成することができるものであれば、適宜変更可能である。
【００４３】
（３）リアクトルを構成するコアとしては、２つのＵ型コアを組み合わせたもの以外に、Ｕ型コアとＩ型コアをギャップを介して接着したＵ型＋Ｉ型コアを使用することができる。
【００４４】
（４）固定部材１２と冷却プレート２０を高精度で作成し一体化することにより、２つのＵ型コア１１の端面１１ａ間に形成するギャップ寸法の管理を適正に行うことができれば、スペーサ４０を設けることなく、単に空間のギャップとすることもできる。
【００４５】
（５）前記部分放電を抑止するための間隙は、リアクトルの定格などによって異なるものであり、前記実施形態の数値は本発明を限定するものではない。しかし、リアクトルの仕様が異った場合でも、本発明の構成では、０．０５ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下で部分放電の発生を効果的に抑制できる。
【００４６】
（６）本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１０…コア
１１…Ｕ型コア
１１ａ…Ｕ型コアの端面
１２…固定部材
１２ａ…上面
１２ｂ…下面
１２ｃ…垂直部
１２ｄ…舌片
１３…樹脂
１５…ネジ挿入穴
２０…コイル
３０…冷却プレート
３１，３１ａ…ネジ穴
３２…止めネジ
３３…絶縁材
３４…微小な間隙
４０…スペーサ
Ｐ…金属板
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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