(57)【要約】      （修正有）【課題】コイルと冷却部材の間に挟まれている伝熱シートの側縁部の千切れを抑制する技術を提供する。【解決手段】リアクトル２における伝熱シート２０の接触構造では、ケース３０には、巻回軸方向に伸びておりコイル４の角部４ｋの丸角状の湾曲に沿って盛り上がる壁部３３が設けられている。伝熱シート２０の巻回軸方向に伸びている側縁部２３が壁部３３に案内されて丸角状の角部４ｋに押し付けられている。壁部３３には、側縁部２３の端（側端２１）を、コイル４の下側面４ｂから立ち上がる横側面４ｃに押圧するシートプレッシャ１２が設けられている。伝熱シート２０の側端２１は、シートプレッシャ１２の押圧部１２ａに押圧されて横側面４ｃとシートプレッシャ１２の間に狭持される。そのため、伝熱シート２０の側縁部２３は自由に動くことができなくなり、側縁部２３が千切れ難くなる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻回軸方向からみたときの角部が丸角のコイルの一側面が伝熱シートを介して冷却部材に接触するリアクトルにおける伝熱シートの接触構造であり、
前記冷却部材に、前記巻回軸方向に伸びているとともに前記コイルの角部の丸角状の湾曲に沿って盛り上がる壁部が設けられており、
前記伝熱シートの前記巻回軸方向に伸びている側縁部が前記壁部に案内されて丸角状の前記角部に押し付けられており、
前記壁部に、前記側縁部の端を、前記コイルの一側面から立ち上がるコイル側面に押圧する押圧部材が設けられていることを特徴とするリアクトルにおける伝熱シートの接触構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、角部が丸角状に巻回されるコイルの一側面が伝熱シートを介して冷却部材に接触するリアクトルにおける伝熱シートの接触構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
リアクトルは、コイルを利用した受働素子であり、高周波電流の抑制、直流電流の平滑化や直流電圧の昇圧等の用途に使用される。リアクトルはインダクタと称されることもある。このようなリアクトルは、コイルの抵抗分による損失によって発熱したり、また幅広の平角線を巻回してコイルを構成する場合には渦電流損により発熱したりする。そのため、リアクトルの発熱を外部に拡散させる技術として、下記特許文献１〜特許文献３に開示されるものがある。特許文献１と特許文献２の技術では、伝熱シートや放熱性シート（以下「伝熱シート等」と称する）を挟んでコイルを放熱板やケース（以下「放熱板等」と称する）に設置し、コイルの熱を拡散させる構成を採る。また、特許文献３の技術では伝熱シート等の代わりにコイルを放熱性の高い接着剤で放熱板等に接着する。特許文献３の技術は、コイルの熱を接着剤の層を通じて放熱板等に拡散させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１１８２０８号公報
【特許文献２】特開２０１２−１２４４０１号公報
【特許文献３】特開２００９−２３１４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１、２の構成では、伝熱シート等に接触するコイルの一側面よりも面積が広い伝熱シート等を、コイルと放熱板等の間に狭み込む。そのため、伝熱シート等の側縁部はコイルの一側面からはみ出す。このはみ出した側縁部は、コイルと放熱板等の間に狭持されることなく、自由に可動する。このような側縁部は、狭持された部分との境界において千切れ易い。特に、そのようなリアクトルが車両に搭載される場合、走行中に振動を受けるのでより一層千切れ易くなる。本明細書は、伝熱シートの側縁部を千切れ難くする技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示するリアクトルにおける伝熱シートの接触構造は、巻回軸方向からみたときの角部が丸角のコイルの一側面が伝熱シートを介して冷却部材に接触するものである。冷却部材には、巻回軸方向に伸びており、コイルの角部の丸角状の湾曲に沿って盛り上がる壁部が設けられている。伝熱シートの巻回軸方向に伸びている側縁部が壁部に案内されて丸角状の角部に押し付けられる。この壁部には、側縁部の端（伝熱シートの端）を、コイルの一側面から立ち上がるコイル側面に押圧する押圧部材が設けられている。伝熱シートの側縁部は壁部に案内されてコイルの角部に接触し、側縁部の端は押圧部材に押圧されつつコイル側面と押圧部材の間に狭持される。伝熱シートの側縁部は自由に動くことができなくなる。したがって、伝熱シートの側縁部が千切れ難くなる。また、伝熱シートは、側縁部までコイルの側面に接触するので放熱効果も高まる。なお、押圧部材には、電気的に絶縁特性の良好なものが選択される。これにより、例えば、冷却部材が金属製である場合にも、コイルと冷却部材の間の電気絶縁を確保しながら、伝熱シートの側端が固定される。
【０００６】
本明細書が開示する技術の詳細、及び、さらなる改良は、発明の実施の形態で説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例のリアクトルの上面図である。
【図２】図１のII−II線における実施例のリアクトルの断面図である。
【図３】図１のIII−III線における実施例のリアクトルの断面図である。
【図４】図３のIV線内の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図面を参照して実施例のリアクトルにおける伝熱シートの接触構造を説明する。本実施例のリアクトル２は、ハイブリッド車や電気自動車に搭載される電力変換装置に用いられるものである。ハイブリッド車や電気自動車は、走行用モータとして、誘導モータやＰＭモータ等の交流モータを備える。そのため、これらの車両では、バッテリの直流電力を昇圧する電圧コンバータ回路と、直流電力を走行用モータの駆動に適した周波数の交流電力に変換するインバータ回路とを含む電力変換装置を搭載している。例えば、リアクトル２は、電力変換装置の電圧コンバータ回路に使用される。
【０００９】
リアクトル２の構成について図１〜３を参照して説明する。図１に実施例のリアクトル２の上面図を示す。図２及び図３にリアクトル２の断面図を示す。図２は、図１のII−II線による断面を表しており、また図３は、図１のIII−III線による断面を表している。これらの図において表されている座標系Ｘ、Ｙ、Ｚは、リアクトル２の長さ（Ｘ）、幅（Ｙ）、高さ（Ｚ）の夫々の方向を示すものである。以下、Ｘ軸方向を「巻回軸方向」、Ｙ軸方向を「巻回径方向」、Ｚ軸方向を「高さ方向」、と夫々称する。
【００１０】
図１及び図２に示すように、リアクトル２は、電力変換装置のケース３０のキャビティ３１内に収容されている。ケース３０は、金属製であり、それに形成されるキャビティ３１は、リアクトル２が収まり得る収容空間を成す。本実施例では、リアクトル２のコイル４が、伝熱シート２０を介してケース３０に接触することで、ケース３０は冷却部材として機能する（図２を参照のこと）。これについては後で詳述する。
【００１１】
リアクトル２は、コア３、コイル４、ボビン６等から構成されている。コア３は、コイル４のインダクタンスを高めるための磁性体部材であり、一部が平行を成す円環形状に形成されている。平行に位置する２つのコア中央部は、ボビン６に覆われている。図３に示すように、ボビン６は、角筒形状のコアカバー７と、コアカバー７の両端に接続される一対のフランジ８と、により構成されている。本実施例では、これらのフランジ８には、リアクトル２をケース３０に固定する支持部材９が夫々形成されている。これらの支持部材９を介して、リアクトル２はケース３０にボルト４０でねじ締結されて固定される。
【００１２】
コイル４は、例えば、銅からなる平角線５をエッジワイズ巻きに巻回した巻線コイルである。即ち、コイル４では、平角線５の幅広の平坦面が巻回軸方向（Ｘ軸方向）を向いて積層されるように平角線５を巻回している。本実施例では、コイル４は、ボビン６の四角柱状のコアカバー７に嵌合するように、四角柱状に形成されている。四角柱状を成すように巻回しても角部４ｋには、所定の曲率で湾曲する丸角部が形成される（図３を参照のこと）。このように巻回された２つのコイル４は、巻回径方向（Ｙ軸方向）に並ぶように配置され、直列に接続されてボビン６のコアカバー７（コア３）に装着される。なお、対向するフランジ８の間において、コアカバー７に巻回されたコイル４の周囲を耐熱性の合成樹脂から成る樹脂カバーで覆う構成を採る場合もある。
【００１３】
コイル４は四角柱状なので、４個の側面を有する。ケース３０に対向する側面を下側面４ｂと称し、下側面４ｂと平行な側面を上側面４ａと称する。残りの２面を横側面４ｃと称する。また、前述したように、巻回軸方向からみたときにコイルの４個の角部４ｋは角丸となる。
【００１４】
伝熱シート２０は、例えば、シリコンを基材にした平面状のラバー部材である。伝熱シート２０は、ケース３０のキャビティ３１の底面に敷かれてコイル４とケース３０の間に介在する。本実施例では、伝熱シート２０の上面には、コイル４の下側面４ｂが接触し、また下面にはキャビティ３１の底面が接触する。コイル４が発する熱は、伝熱シート２０を通じてケース３０に拡散される。そのため、伝熱シート２０には、熱伝導率が高くまた柔軟性も高い材料が選択される。また、伝熱シート２０には、絶縁性の材料が選択される。
【００１５】
伝熱シート２０の厚さは、リアクトル２をケース３０に収容した状態において、コイル４の下側面４ｂとキャビティ３１の底面との間に形成される隙間間隔よりも大きく（厚く）なるように選定されている。換言すると、リアクトル２をケース３０に固定したときに、コイル４の下側面４ｂが伝熱シート２０を圧縮可能な間隔になるように、下側面４ｂとケース３０の隙間間隔が選定される。この隙間間隔は、丸角の角部４ｋと、後述する壁部３３の湾曲部３３ａとの間においても維持されている。
【００１６】
このようにケース３０のキャビティ３１に収容されるリアクトル２は、そのコイル４の下側面４ｂが伝熱シート２０を介してケース３０に接触することによって、抵抗損失や渦電流損により発熱したコイル４の熱をケース３０に拡散（放熱）し得る構成を採る。ここで、伝熱シート２０は、前述したように平面状のラバー部材である。そのため、コイル４の下側面４ｂに対しては容易に接触するものの、下側面４ｂから立ち上がる横側面４ｃや、下側面４ｂと横側面４ｃを接続する角部４ｋには、伝熱シート２０が接触し難い。なお、下側面４ｂから立ち上がる横側面４ｃは、別言すれば、下側面４ｂに隣接する側面（横側面４ｃ）である。
【００１７】
そこで、本実施例では、ケース３０のキャビティ３１の底面において、収容されるリアクトル２のコイル４の角部４ｋに対応する位置に、角部４ｋの丸角状の湾曲に沿って盛り上がる壁部３３を設ける。壁部３３は、コイル４の巻回軸方向（Ｘ軸方向）に沿って伸びる凸条をなしている。また、壁部３３に沿ってコイル４の巻回軸方向（Ｘ軸方向）に伸びるシートプレッシャ１２を壁部３３に設けている。本実施例では、シートプレッシャ１２は、ボルト１９により壁部３３に取り付けられている。なお、ボルト１９に代えて、耐熱性に優れた接着剤や両面テープによりシートプレッシャ１２を壁部３３に固定してもよい。また、シートプレッシャ１２は、ボビン６のフランジ８にボルトや接着剤等により固定してもよい。
【００１８】
なお、壁部３３は、図１においては、シートプレッシャ１２に隠れているため、破線で表されている。また、図２においては、シートプレッシャ１２と壁部３３の断面が図示されている。シートプレッシャ１２は、図３に示すように、その短手方向の断面形状が逆Ｌ字形状を成す。ここで、図３及び図４を参照して、壁部３３に設けられるシートプレッシャ１２の構成及び効果について説明する。図４は、図３のIV線内の拡大図である。なお、図４においては、伝熱シート２０の部分を明確にするため灰色にしている。
【００１９】
図３及び図４に示すように、シートプレッシャ１２は、ボルト１９により壁部３３に取り付けられている。シートプレッシャ１２は、電気的な絶縁特性に優れた合成樹脂で作られている。シートプレッシャ１２は、押圧部１２ａ及び取付部１２ｂが一体に成形された棒状のＬアングル材のような形状を成す絶縁部材である。シートプレッシャ１２の長手方向長さは、一対のフランジ８が対向する間隔よりも僅かに短い。押圧部１２ａは、伝熱シート２０の側端２１をコイル４の横側面４ｃに押し付ける役割を有する。これに対して、取付部１２ｂは、押圧部１２ａを安定して壁部３３に支持する役割を有する。取付部１２ｂには、ボルト１９を挿通可能な貫通孔が形成されている。本実施例では、貫通孔は、例えば、シートプレッシャ１２の長手方向に等間隔に３箇所に形成されている。
【００２０】
ケース３０のキャビティ３１の底面から突出する壁部３３には、コイル４の下側面４ｂに連続する丸角の角部４ｋの湾曲形状に沿う湾曲部３３ａが形成されている。伝熱シート２０の側縁部２３は、壁部３３の湾曲部３３ａにより押し上げられ、角部４ｋに密着する。角部４ｋと湾曲部３３ａの間の隙間は、伝熱シート２０の厚みよりもやや狭い幅に選定されている。それゆえ、伝熱シート２０の側縁部２３は、角部４ｋと湾曲部３３ａの間で圧縮された状態で保持される。なお、伝熱シート２０の側縁部２３とは、矩形の伝熱シート２０の一側端を含む所定の幅を有する部分である。別言すれば、側縁部２３とは、コイル４の下側面４ｂとケース３０の平坦面で挟まれる部分からはみ出る部分である。側縁部２３は、巻回軸方向（Ｘ軸方向）に伸びている。側端２１は、側縁部２３の端（即ち、伝熱シート２０の端）を意味する。
【００２１】
シートプレッシャ１２は、湾曲部３３ａの反対側に形成される垂直壁に取付部１２ｂをほぼ面接触させて壁部３３に取り付けられる。シートプレッシャ１２は、押圧部１２ａが壁部３３の頂部３３ｂに覆い被さってコイル４の横側面４ｃの方向に突出する。シートプレッシャ１２の取り付けは、壁部３３の湾曲部３３ａに伝熱シート２０の側縁部２３が案内されて壁部３３の頂部３３ｂから伝熱シート２０の側端２１が飛び出た状態において行われる。
【００２２】
このようにシートプレッシャ１２を構成することによって、伝熱シート２０の側端２１が押圧部１２ａの先端１２ｃによりコイル４の横側面４ｃに押圧される。伝熱シート２０の側縁部２３は、丸角の角部４ｋと湾曲部３３ａの間に挟持され、側端２１はコイル４の横側面４ｃとシートプレッシャ１２の間に狭持される。伝熱シート２０の側端２１を含む側縁部２３は自由な動きが規制される。これにより、伝熱シート２０の側縁部２３は千切れ難くなる。また、壁部３３を設けたことにより、伝熱シート２０を介したケース３０の底部とコイル４との接触面積が増加する。そのため、ケース３０による放熱特性が向上する。なお、コイル４の横側面４ｃから、伝熱シート２０の側端２１の表面に沿って壁部３３の湾曲部３３ａの頂角に達する沿面距離Ｋ（図４参照）は、コイル４とケース３０（壁部３３の頂角）との間において予め設定された絶縁耐圧を確保可能な距離を維持する。また、壁部３３の高さは、その高さが高いほど、ケース３０による放熱特性が向上されるが、壁部３３の体積増加によるケース３０の質量とのトレードオフになる。
【００２３】
以上説明したように、本実施例のリアクトル２における伝熱シート２０の接触構造は、角部４ｋが丸角状に巻回されるコイル４の下側面４ｂが伝熱シート２０を介してケース３０に接触するものである。この構造では、ケース３０には、コイル４の巻回軸方向に伸びており、コイル４の角部４ｋの丸角状の湾曲に沿って盛り上がる壁部３３が設けられている。伝熱シート２０の巻回軸線に沿った側縁部２３は、コイル４の丸角の角部４ｋと、この角部４ｋに対向する壁部３３の湾曲部３３ａとの間に圧縮された状態で挟まれる。さらに、この壁部３３には、シートプレッシャ１２が設けられており、このシートプレッシャ１２が、コイル４の角部４ｋに沿うように壁部３３に案内される伝熱シート２０の側端２１を、コイル４の下側面４ｂから立ち上がる横側面４ｃに押圧する。伝熱シート２０の側縁部は、側端２１に至るまで、壁部３３に案内されてコイル４の角部４ｋに接触する。それゆえ、伝熱効率が向上し放熱性能が高められる。また、伝熱シート２０の側端２１は、シートプレッシャ１２の押圧部１２ａに押圧されて横側面４ｃとシートプレッシャ１２の間に狭持される。そのため、伝熱シート２０はその側端２１まで固定されて自由に動くことができなくなる。したがって、伝熱シート２０の側縁部２３が千切れ難くなる。
【００２４】
実施例技術に関する留意点を述べる。コイル４の下側面４ｂが「コイルの一側面」の一例に相当する。コイル４の横側面４ｃが「コイルの一側面から立ち上がるコイル側面」の一例に相当する。シートプレッシャ１２が押圧部材の一例に相当する。ケース３０が冷却部材の一例に相当する。
【００２５】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、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。また、本明細書又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、本明細書又は図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、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】
【００２６】
２：リアクトル
３：コア
４：コイル
４ａ：上側面
４ｂ：下側面
４ｃ：横側面
４ｋ：角部
５：平角線
６：ボビン
１２：シートプレッシャ
１２ａ：押圧部
１２ｂ：取付部
１２ｃ：先端
１９：ボルト
２０：伝熱シート
２１：側端
２３：側縁部
３０：ケース
３１：キャビティ
３３：壁部
３３ａ：湾曲部
３３ｂ：頂部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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