(57)【要約】【課題】コイルと冷却板の間の伝熱シートの千切れを防止するリアクトルを提供する。【解決手段】リアクトル２は、角筒型のコイル１２と、樹脂カバー５と、伝熱シート１８と、冷却板２２を備える。樹脂カバー５は、コイル１２の底面１２ａを露出させ、他の側面を覆っている。コイル１２と冷却板２２が対向しており、それらの間に伝熱シート１８が挟まれている。樹脂カバー５は、冷却板２２に対して垂直な垂直面１２ｂを覆っている垂直部５ａの冷却板２２と対向する端面５ｂに、垂直面１２ｂに沿って延びている第１リブ３１を備える。冷却板２２は、端面５ｂと対向するように第１リブ３１と平行に延びている第２リブ２４を備える。第２リブ２４の先端が、垂直面１２ｂと第１リブ３１の間の隙間に達している。伝熱シート１８の第２リブ側の端部が、底面１２ａと垂直面１２ｂの境界の丸角部に接触しつつ第２リブ２４に沿って湾曲している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
角筒型のコイルと、
角筒型の前記コイルの第１側面と当該第１側面に続く第２側面の前記第１側面に近い一部を露出させ、当該コイルの他の部分を覆っている樹脂カバーと、
前記第１側面に接している伝熱シートと、
前記第１側面と対向しているとともに、前記コイルとの間で前記伝熱シートを挟んでいる冷却板と、
を備えており、
前記樹脂カバーは、前記第２側面を覆っている部位の前記冷却板と対向する端面に、前記第２側面との間に隙間を有して前記冷却板に向けて延びているとともにコイル軸線方向に延びている第１リブを備えており、
前記冷却板は、前記端面と対向するように前記第１リブと平行に延びている第２リブを備えており、
前記第２リブの先端が、前記第２側面と前記第１リブの間の前記隙間に達しているとともに、前記第２側面に対向している前記第１リブの内側面が、当該内側面と対向している前記第２リブの外側面と接しており、
前記伝熱シートの前記第２リブ側の端部が、前記第１側面と前記第２側面の境界の丸角部に接触しつつ前記第２リブに沿って湾曲していることを特徴とするリアクトル。
【請求項２】
コイル軸線方向からみて、前記第１リブの前記内側面が、前記冷却板に近づくにつれて前記隙間が拡がるように傾斜しており、
前記第２リブの前記外側面が、前記内側面と面接触するように傾斜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】
コイル軸線方向からみて、前記第２側面と前記第１リブの間における前記端面が前記内側面と逆方向に傾斜していることを特徴とする請求項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、リアクトルに関する。
【背景技術】
【０００２】
リアクトルは、インダクタを利用した受動素子であり、コイルが主要部品である。電気自動車のモータ駆動系など、大電力が流れる回路で用いられるリアクトルは、コイルの発熱量が大きい。そこで、コイルに冷却板を取り付けたリアクトルが提案されている（特許文献１）。特許文献１に開示されたリアクトルでは、放熱シート（伝熱シート）を挟んでコイルの側面が冷却板に接触している。特許文献１のリアクトルは、コイルが角筒形状であり、角筒の一側面が冷却板に接触している。また、特許文献１のリアクトルでは、冷却板に接している側面を除き、角筒の他の３側面を樹脂カバーが覆っている。
【０００３】
車両に搭載されるリアクトルなど、振動環境下で使用されるリアクトルでは、冷却板とコイルの間からはみ出た伝熱シートの端部が振動でばたついて千切れる虞がある。特許文献１のリアクトルでは、冷却板と対向する樹脂カバーの縁と冷却板との間で伝熱シートを挟み、伝熱シートの端部のばたつきを抑えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１５４７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のリアクトルでは、樹脂カバーの縁と冷却板の間で伝熱シートの端部を挟む。伝熱シートはコイルと冷却板の間でも挟まれている。一般に伝熱シートは柔らかいので、コイルと冷却板の間で圧力を受けると拡がる。特許文献１の技術では、樹脂カバーの縁と冷却板の間からも伝熱シートがはみ出る虞がある。はみ出た部分はリアクトルが振動するとばたついて千切れる可能性がある。本明細書が開示する技術は、特許文献１の技術をさらに改良し、伝熱シートの端部が千切れてしまうことを効果的に抑制する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示するリアクトルは、角筒型のコイルと、樹脂カバーと、伝熱シートと、冷却板を備えている。樹脂カバーは、角筒のコイルの一側面とその一側面に続く側面の一部を露出させ、コイルの他の部位を覆っている。説明の便宜のため、露出している一側面を第１側面と称し、第１側面に続く側面を第２側面と称する。樹脂カバーは、第２側面の第１側面に近い一部も露出している。伝熱シートは、コイルの第１側面に接している。冷却板は、第１側面と対向しているとともに、コイルとの間で伝熱シートを挟んでいる。別言すれば、冷却板は、伝熱シートを挟んでコイルの第１側面に熱的に接している。「熱的に接している」とは、２つの物体が間に伝熱シート等を挟んで隣接しており、直接に接している場合と概ね同等の熱伝達率が実現されている状態をいう。樹脂カバーは、コイルの第２側面を覆っている部位の冷却板と対向する端面に、リブを備えている。そのリブは、第２側面との間に隙間を有して冷却板に向かって延びているとともにコイル軸線方向に延びている。説明の便宜上、樹脂カバーに設けられた上記リブを第１リブと称する。一方、冷却板には、樹脂カバーの上記端面と対向するように、第１リブと平行に延びているリブ（第２リブ）が設けられている。第２リブの先端は、第２側面と第１リブの間の隙間に達している。さらに、コイルの第２側面に対向している第１リブの内側面が、その内側面と対向している第２リブの外側面と接している。そして、伝熱シートの第２リブ側の端部が第１側面と第２側面の丸角部に接触しつつ第２リブに沿って湾曲している。
【０００７】
上記のリアクトルでは、伝熱シートの端部は冷却板から延びる第２リブに沿って湾曲し、コイルの第１側面と第２側面の丸角部に接触している。伝熱シートの端部をコイルの丸角部と第２リブの間に挟み、端部のばたつきを抑え、伝熱シートの端部が千切れることを防止する。
【０００８】
さらに、上記のリアクトルでは、冷却板の第２リブの先端が、第１リブとコイルの第１側面との間の隙間に達している。コイルの第２側面に対向している第１リブの内側面が、その内側面と対向している第２リブの外側面と接している。第１リブと第２リブの接触により、コイルの軸線方向からみて、樹脂カバーのコイル第２側面を覆う部位の端面（冷却板に対向する端面）と冷却板の間の空間が閉じられており、その内側に伝熱シートの端部が位置する。伝熱シートは、コイルと冷却板の間に挟まれて圧力を受けると周囲に拡がる。仮に、伝熱シートの端部がコイルの丸角部と第２リブとの間からはみ出たとしても、はみ出した部分は閉じた空間内に留まるので激しくばたつくことがなく、千切れることが防止される。
【０００９】
一方、伝熱シートの厚みの変化に応じてコイルと冷却板との間の隙間幅が変化し得る。樹脂カバーの第１リブの内側面と、冷却板の第２リブの外側面が接しているので、コイルと冷却板との間の隙間幅が変化しても、樹脂カバーのコイル第２側面を覆う部位の端面と冷却板の間は、第１リブと第２リブによって閉じられている。即ち、コイルと冷却板との間の隙間幅が変化しても、伝熱シートの第２リブ側の端部は上記した閉じた空間に保持される。伝熱シートの端部が閉じた空間から外にはみ出ることがないので、端部がばたついて千切れることもない。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例のリアクトルの斜視図である。
【図２】図１のII−II線に沿った断面図である。
【図３】図２の符号IIIが示す範囲の拡大断面図である。
【図４】変形例のリアクトルの部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面を参照して実施例のリアクトル２を説明する。図１にリアクトル２の斜視図を示す。図２に、図１のII−II線に沿った断面図を示す。図３に、図２の符号IIIが示す範囲の拡大断面図を示す。リアクトル２は、電気自動車に搭載され、電力制御ユニットの部品として使われる。電力制御ユニットは、バッテリの電力を、走行モータ用の電力に変換する。電力制御ユニットに流れる電力は数十キロワットであり、リアクトル２の発熱量は大きい。それゆえ、リアクトル２は、冷却板を備えている。図１では、冷却板２２と伝熱シート１８を、コイル１２と樹脂カバー５から分離したリアクトル２が描かれている。
【００１２】
リアクトル２は、コア９と、ボビン１７と、コイル１２と、樹脂カバー５と、伝熱シート１８と、冷却板２２を備えている。図示はされていないが、コア９は、リング状であり、一対の平行部分を有している。夫々の平行部分をボビン１７が覆っており、夫々のボビン１７にコイル１２が取り付けられている。コイル１２は、平角線をエッジワイズに巻回したものであり、全体が角筒形状を成している。
【００１３】
コア９とボビン１７と一対のコイル１２は樹脂カバー５で覆われている。ただし、コイル１２の一側面（底面１２ａ）は樹脂カバー５から露出している。樹脂カバー５は、底面１２ａに連続するコイル側面（後述する外側垂直面１２ｂ）の底面１２ａに近い一部１２ｂ１も露出している。別言すれば、樹脂カバー５は、角筒状のコイル１２の冷却板２２に近い一部を露出させ、残りの部分を覆っている。
【００１４】
樹脂カバー５は、コア９とボビン１７とコイル１２のサブアセンブリを入れた金型に溶融樹脂を射出して成形される。従って、樹脂カバー５は、コイル１２の３側面の外側に密着している。説明の便宜上、コイル１２の露出している側面を底面１２ａと称し、底面１２ａと平行な側面を上面１２ｄと称し、残りの２面を垂直面１２ｂ、１２ｃと称する。「垂直面」とは、後に説明する冷却板２２の表面に対して垂直な側面であることを意味する。垂直面１２ｂ、１２ｃは、底面１２ａに対しても垂直である。また、図２に示されているように、一対のコイル１２の互いに向かいあっている垂直面を内側垂直面１２ｃと称し、互いに反対側を向いている垂直面を外側垂直面１２ｂと称する。正確には、樹脂カバー５は、コイル１２の底面１２ａと、外側垂直面１２ｂと内側垂直面１２ｃの底面１２ａに近い一部１２ｂ１を露出させ、コイル１２の残りの部分を覆っている。
【００１５】
一対のコイル１２は、電気的に直列に接続されており、夫々のコイルから引き出されたリード線６が樹脂カバー５から外側へと延びている。また、樹脂カバー５の３箇所に、冷却板２２を取り付けるためのボルト固定用のフランジ１０が設けられている。フランジ１０にはボルト４を通す貫通孔８が設けられている。
【００１６】
コイル１２の底面１２ａに冷却板２２が対向している。コイル１２の底面１２ａに伝熱シート１８の一方の面が接している。伝熱シート１８の他方の面には冷却板２２が接している。別言すれば、コイル１２と冷却板２２は伝熱シート１８を挟んで熱的に接している。伝熱シート１８は柔軟性と熱伝導性に優れた素材で作られている。伝熱シート１８は、例えばシリコンゴムで作られている。冷却板２２はアルミニウムで作られており熱伝導率が高く、コイル１２の熱は伝熱シート１８を介して冷却板２２に伝わり、冷却板２２から外部へと放出される。
【００１７】
冷却板２２は、リアクトル２が収容される電力制御ユニットのハウジングの一部で構成することも可能であるが、本実施例では、コイル１２を冷却する重要な部品であるのでリアクトル２を構成する部品の一部として扱う。冷却板２２の３箇所にボルト孔１６が設けられている。樹脂カバー５とコイル１２とコア９とボビン１７のサブアセンブリがボルト４によって冷却板２２に固定される。
【００１８】
冷却板２２には２本のリブ（第２リブ２４）が設けられている。なお、樹脂カバー５の第２リブ２４に対応する位置には、第１リブ３１が設けられている（図２参照）。第１リブ３１については後述する。第２リブ２４は、コイル１２の軸線方向（図中のＸ軸方向）に延びている。第２リブ２４の長さは、ほぼ、コイル１２の軸線方向の長さと同じである。第２リブ２４は、コイル１２の外側垂直面１２ｂに隣接するように設けられている。伝熱シート１８は、その２本の第２リブ２４の間に配置される。伝熱シート１８の第２リブ側の端部は第２リブ２４に沿って湾曲している。
【００１９】
図２に示されているように、樹脂カバー５の垂直部５ａは、コイル１２の外側垂直面１２ｂを覆っており、その垂直部５ａの冷却板２２と対向する端面５ｂに、第１リブ３１が設けられている。先に述べたように、樹脂カバー５は、コイル１２の外側垂直面１２ｂの底面１２ａに近い一部１２ｂ１を露出させており、第１リブ３１は、その露出させた一部１２ｂ１に面するように設けられている。
【００２０】
ここからは、第１リブ３１と第２リブ２４の周辺を拡大した図３を参照して説明する。なお、図３に描かれている樹脂カバー５は、正確には、コイル１２の外側垂直面１２ｂを覆っている樹脂カバー５の垂直部５ａである。第１リブ３１は、コイル１２の外側垂直面１２ｂとの間に隙間Ｗを有して、冷却板２２に向かって（図中のＺ軸方向に沿って）延びている。第１リブ３１は、また、外側垂直面１２ｂに沿って、コイル１２の軸線方向（図中のＸ軸方向）に延びている。第２リブ２４の先端が、コイル１２の外側垂直面１２ｂと第１リブ３１との間の隙間Ｗに達している。第２リブ２４の先端は、樹脂カバー５の垂直部５ａの冷却板２２と対向する端面５ｂにまでは達していない。また、第１リブ３１の先端は冷却板２２に達していない。即ち、第１リブ３１と第２リブ２４は相互にＺ軸方向にスライドするので、コイル１２と冷却板２２の間の距離の変化が許容される。なお、Ｚ軸方向は、冷却板２２の垂直方向に相当する。
【００２１】
コイル１２の外側垂直面１２ｂを向く第１リブ３１の内側面３１ａは、その内側面３１ａと対向する第２リブ２４の外側面２４ａと接触している。第１リブ３１と第２リブ２４によって、コイル１２の軸線方向（Ｘ軸方向）からみて、樹脂カバー５の端面５ｂと冷却板２２の間の隙間Ｗが閉じられている。第１リブ３１と第２リブ２４のいずれも先端に接するものがないので、樹脂カバー５に冷却板２２を取り付ける際に、伝熱シート１８の厚みの変化に応じて冷却板２２が樹脂カバー５に近づくことができる。また、伝熱シート１８の厚みが変化しても、樹脂カバー５の端面５ｂと冷却板２２の間の空間（上記した隙間Ｗ）が閉じられたままとなる。なお、先に述べたように、伝熱シート１８には柔軟性の高い材料が用いられるので、その厚みは容易に変化する。伝熱シート１８の第２リブ２４の側の端部１８ａは、隙間Ｗの閉空間の中に閉じ込められるので、リアクトル２が振動してもばたつかず、それゆえ千切れ難い。
【００２２】
伝熱シート１８の第２リブ２４の側の端部１８ａは第２リブ２４に沿って湾曲しており、コイル１２の底面１２ａと外側垂直面１２ｂの境界の丸角部１２ｅに接している。伝熱シート１８の端部１８ａは、コイル１２の外側垂直面１２ｂと第２リブ２４に挟まれており、丸角部１２ｅと外側垂直面１２ｂに押し当てられている。伝熱シート１８の端部１８ａをコイル１２の丸角部１２ｅに押し付けることも、伝熱シート１８の端部１８ａをばたつかせないことに貢献している。さらに、伝熱シート１８の縁部１８ｂは、コイル１２の外側垂直面１２ｂにまで達している。伝熱シート１８は、コイル１２の底面１２ａだけでなく、丸角部１２ｅと、外側垂直面１２ｂの一部にも接している。伝熱シート１８が底面１２ａ以外でコイル１２と接触することは、伝熱シート１８を介したコイル１２から冷却板２２への熱伝達効率の向上に貢献する。
【００２３】
伝熱シート１８の縁部１８ｂは、コイル１２の外側垂直面１２ｂと第１リブ３１との間の隙間Ｗに達している。隙間Ｗにはまだ余裕がある。即ち、伝熱シート１８が、コイル１２の底面１２ａと冷却板２２の間で圧縮され、外側に拡がったとしても、伝熱シート１８の端部１８ａ（縁部１８ｂ）は、隙間Ｗで拡がることができる。隙間Ｗは閉じた空間であるので、伝熱シート１８の端部１８ａが拡がったとしても、縁部１８ｂが隙間Ｗから外へはみ出すことがない。
【００２４】
図４を参照して変形例のリアクトル１０２を説明する。図４は、リアクトル１０２の部分拡大図である。図４に描かれている樹脂カバー１０５も、正確には、コイル１２の外側垂直面１２ｂを覆っている樹脂カバー１０５の垂直部１０５ａに相当する。図４は、図３の部分拡大図に相当する。変形例のリアクトル１０２では、樹脂カバー１０５の端面１０５ｂの形状、端面１０５ｂに設けられている第１リブ１３１の形状、及び、第２リブ１２４の形状が先のリアクトル２とは異なる。コイル軸線方向（図中のＸ軸方向）からみて、外側垂直面１２ｂの側を向く第１リブ１３１の内側面１３１ａは、冷却板２２に近づくにつれて隙間Ｗが拡がるように傾斜している。内側面１３１ａに対向する第２リブ１２４の外側面１２４ａは、内側面１３１ａと面接触するように傾斜している。別言すれば、第２リブ１２４の外側面１２４ａは、第１リブ１３１の傾斜している内側面１３１ａと平行である。第１リブ１３１の内側面１３１ａと第２リブ１２４の外側面１２４ａは面接触しているが、図４では理解を助けるために、両者の間に隙間を描いていることに留意されたい。
【００２５】
さらに、樹脂カバー１０５の冷却板２２と対向する端面１０５ｂは、コイル軸線方向からみたときに、第１リブ１３１の内側面１３１ａと逆方向に傾斜している。別言すれば、端面１０５ｂは、冷却板２２に近づくにつれてコイル１２に近づくように傾斜している。
【００２６】
内側面１３１ａ、外側面１２４ａ、端面１０５ｂが傾斜していることの利点を説明する。先に述べたように、伝熱シート１８の厚みは変化し得る。伝熱シート１８の厚みの変化に応じて樹脂カバー１０５の端面１０５ｂと冷却板２２の間の隙間も変化する。隙間の変化方向（冷却板２２に対する垂直方向）に対して内側面１３１ａと外側面１２４ａが傾斜しつつ面接触している。それゆえ、隙間が変化しても内側面１３１ａと外側面１２４ａの面接触が維持される。端面１０５ｂと冷却板２２の間の空間（隙間Ｗ）の閉塞性が保たれ易くなるので、伝熱シート１８から出る塵埃が外に漏れ出すことがない。
【００２７】
また、内側面１３１ａと端面１０５ｂは、ポイントＰ１にて鋭角をなして交差している。図４のように内側面１３１ａと外側面１２４ａが傾斜しつつ面接触していると、端面１０５ｂと冷却板２２の間の距離が短くなったとき、樹脂カバー１０５の垂直部１０５ａに、コイル１２から離れる方向の応力が加わる。仮に、端面１０５ｂが冷却板２２の表面に対して平行であると、応力は、樹脂カバー１０５の垂直部１０５ａとコイル１２との境界（ポイントＰ２）に集中する。樹脂カバー１０５とコイル１２との境界は金属と樹脂との境界であるので接合力が高くなく、剥離し易い。端面１０５ｂの傾斜は、樹脂カバー１０５の端面１０５ｂとコイル１２との境界（ポイントＰ２）に加わる応力の一部を端面１０５ｂと内側面１３１ａとの境界（ポイントＰ１）に分散させ、樹脂カバー１０５（垂直部１０５ａ）とコイル１２の剥離を抑制する利点がある。
【００２８】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。これまで、図２において右側に位置する第１リブ３１と第２リブ２４について説明した。図２において左側に位置する第１リブ３１と第２リブ２４は、右側の第１リブ３１と第２リブ２４と同じ構造を有している。従って左側の第１リブ３１と第２リブ２４も、右側の第１リブ３１と第２リブ２４と同じ効果を奏する。
【００２９】
第１リブ３１と第２リブ２４は、コイルの軸線方向（Ｘ軸方向）からみたときの伝熱シート１８の端に沿って設けられている。第１リブ３１と第２リブ２４と同様のリブは、コイルの軸線方向と交差する方向（図中のＹ軸方向）からみたときの伝熱シート１８の縁に沿って設けてもよい。ただし、伝熱シート１８は、コイルの隣接する巻線ターンの間の筋目に沿って膨張し易い。それゆえ、コイル軸線方向から見たときの伝熱シートの縁に沿って第１リブ３１と第２リブ２４を設けることが、伝熱シートの千切れ防止に大いに貢献する。
【００３０】
実施例のリアクトルは、リング上のコアを有し、そのコアの平行部分に一対のコイルが取り付けられている。本明細書が開示する技術は、直線的なコアに一つの角筒状のコイルが取り付けられているシンプルなリアクトルに適用することも可能である。
【００３１】
実施例のコイルの底面１２ａが、第１側面の一例に相当し、外側垂直面１２ｂが第２側面の一例に相当する。
【００３２】
本明細書における技術では、「伝熱シート」という表現の代わりに「放熱シート」という表現を使っても実質的な相違はないことに留意されたい。本明細書が開示する技術では、シートはコイルの熱を冷却板に伝えることが目的であるので「伝熱シート」と称している。「放熱シート」と称されているシートも、本明細書における技術では「伝熱シート」に含まれ得る。
【００３３】
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】
【００３４】
２、１０２：リアクトル
５、１０５：樹脂カバー
５ａ、１０５ａ：垂直部
５ｂ、１０５ｂ：端面
９：コア
１２：コイル
１２ａ：底面（第１側面）
１２ｂ：外側垂直面（第２側面）
１２ｃ：内側垂直面
１２ｄ：上面
１２ｅ：丸角部
１７：ボビン
１８：伝熱シート
１８ａ：端部
１８ｂ：縁部
２２：冷却板
２４、１２４：第２リブ
２４ａ、１２４ａ：外側面
３１、１３１：第１リブ
３１ａ、１３１ａ：内側面
Ｗ：隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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