(57)【要約】【課題】コイルを備えたコアのケースへの組み付けが煩雑でなく、放熱性能に優れたリアクトルを提供する。【解決手段】ケース３と、ケース３内に配設されたコイル２を具備するコア１と、ケース３とコア１の間を閉塞する放熱性を有する封止樹脂体４と、ケース３の下方に配設されて冷媒Ｒを有する冷却器５と、からなるリアクトル１０であって、ケース３の底面に開口３ａが設けてあり、開口３ａを通じて冷却器５の冷媒Ｒがコア１またはコイル２に直接接している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、
ケース内に配設されたコイルを具備するコアと、
ケースとコアの間を閉塞する放熱性を有する封止樹脂体と、
ケースの下方に配設されて冷媒を有する冷却器と、からなるリアクトルであって、
ケースの底面に開口が設けてあり、該開口を通じて前記冷却器の冷媒がコアまたはコイルに直接接しているリアクトル。
【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ものである。
【背景技術】
【０００２】
車載用のDC-DCコンバータといった電力変換装置の構成部品として、より詳細には、電力変換装置において電圧の昇圧や降圧制御をおこなう回路部品としてリアクトルが適用されている。
【０００３】
リアクトルの一般的な構成形態として、U型コアやI型コアがギャップを介して環状に組み付けられ（ギャップ板を接着剤にてコアに接続）、その周囲にコイルが形成され、これがケース内に収容され、コアやコイルとケースの底面の間に放熱性を有する封止樹脂体がモールドされ、ケースの下方に冷却器が配設された形態を挙げることができる。また、この形態のリアクトルが特許文献１に開示されている。
【０００４】
ここで、図５を参照して上記従来のリアクトルの構成を説明する。図示するリアクトルＲＴは、コイルＣｉが配設されたコアＣｏがステイＳを介してケースＣａにボルトＢで締結されており、コアＣｏとコイルＣｉとケースＣａの底面の間に放熱材である封止樹脂体Ｒｅがモールドされ、ケースＣａの下方には冷媒Ｒが還流する冷却器Ｃｌが配設されてその全体が構成されている。
【０００５】
ところで、発熱源であるコイルＣｉやコアＣｏから冷却器Ｃｌまでの伝熱過程においては、コイルＣｉおよびコアＣｏと封止樹脂体Ｒｅの界面Ｋ１、封止樹脂体ＲｅとケースＣａの界面Ｋ２、ケースＣａと冷却器Ｃｌの界面Ｋ３といった具合に複数の界面が存在し、各界面Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３にて部材同士の密着性が担保されていないと各界面Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３における熱抵抗が増加し、リアクトルＲＴの放熱性能低下の要因となる。
【０００６】
また、コイルＣｉを備えたコアＣｏはケースＣａにステイＳを介してボルト締結されているが、コアＣｏにステイＳを組み付ける工程やケースＣａに締結部を設ける工程、さらにはボルト締結する工程などが必要になり、製造工程が煩雑になり易いといった課題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−２５６７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、コイルを備えたコアのケースへの組み付けが煩雑でなく、放熱性能に優れたリアクトル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】
前記目的を達成すべく本発明によるリアクトルは、ケースと、ケース内に配設されたコイルを具備するコアと、ケースとコアの間を閉塞する放熱性を有する封止樹脂体と、ケースの下方に配設されて冷媒を有する冷却器と、からなるリアクトルであって、ケースの底面に開口が設けてあり、該開口を通じて前記冷却器の冷媒がコアまたはコイルに直接接しているものである。
【００１０】
本発明のリアクトルは、コイルやコアを収容するケースの底面に開口が設けてあり、該底面の下方に配設された冷却器にある冷媒が開口を介して発熱源であるコアまたはコイルに直接接していることに特徴を有するものである。この構成により、コアやコイルと冷却器（冷媒）との間に複数の界面が存在しなくなり、コアやコイルからの熱を直接冷却器に伝熱できることから、放熱性能に優れたリアクトルとなる。
【００１１】
また、コアとケースの間に形成された封止樹脂体にてコアをケースに固定した構成を適用することで、ボルトによる締結を不要とし、コイルを備えたコアのケースへの組み付け性も格段に良好となる。
【００１２】
ケースに対するコアの固定は、ケース内にコアを配設し、封止樹脂材料を充填（射出成形等）し、封止樹脂材料が硬化して封止樹脂体が形成されることにより、封止樹脂体を介してケースとコアの固定がおこなわれる。
【００１３】
ここで、ケースの側壁の内面に凹凸を設けておくことで、ケースから封止樹脂体が抜け落ちるのを防止することができる。
【００１４】
コアは、バインダとなる樹脂と軟磁性粉末等から形成できる。コア材料として樹脂を含む材料を適用することでコアの成形に際して射出成形が可能となり、たとえばケースの形状に応じた形状のコアを成形できる。また、冷却器内を還流する冷媒にコアが触れた場合でも、軟磁性粉末が樹脂に覆われていることで軟磁性粉末の錆びが防止される。
【００１５】
放熱性を有する封止樹脂体は、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂などから形成でき、このような樹脂材料内にシリカやアルミ等の熱伝導性フィラーが分散していてもよい。
【００１６】
冷却器内に形成された流路を還流する冷媒としては、ラジエータ等からのクーリング水やクーリングエアが適用できる。
【発明の効果】
【００１７】
以上の説明から理解できるように、本発明のリアクトルによれば、リアクトルを構成するケースの底面に開口が設けられ、冷媒が発熱源であるコアまたはコイルに直接接している形態を適用したことにより、優れた放熱性能を維持することができる。また、コイルを備えたコアを封止樹脂体を介してケースに固定したことで、ボルトによる締結を不要とし、コイルを備えたコアのケースへの組み付け性が格段に良好になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のリアクトルの実施の形態の縦断面図である。
【図２】図１のII−II矢視図である。
【図３】リアクトルの製造方法を説明した図である。
【図４】図３に続いてリアクトルの製造方法を説明した図である。
【図５】従来のリアクトルの実施の形態の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明のリアクトルの実施の形態を説明する。なお、図示例は、コアやコイルの上方が外気に露出した形態であるが、封止樹脂体がコアとコイルの上方領域も完全に封止する形態であってもよい。
【００２０】
（リアクトルの実施の形態）
図１は本発明のリアクトルの実施の形態の縦断面図であり、図２は図１のII−II矢視図である。図示するリアクトル１０は、ケース３と、ケース３内に配設されたコイル２を具備するコア１と、ケース３とコア１およびコイル２の間を閉塞する放熱性を有する封止樹脂体４と、ケース３の下方に配設されて冷媒Ｒを有する冷却器５とから大略構成されている。ここで、コア１の周囲には不図示の絶縁性のボビンがあり、ボビンを介してコイル２がコア１の周囲に配設されている。
【００２１】
ケース３の底面には開口３ａが設けてあり、コア１とコイル２はいずれも冷却器５内をたとえば還流する冷媒Ｒに直接接している。
【００２２】
また、ケース３の側壁の内面には複数の凸部３ｂが設けてあり、この凸部３ｂにより、ケース３とコア１の間に形成されている封止樹脂体４がケース３から抜け落ちるのが防止されている。
【００２３】
リアクトル１０では、従来のリアクトルのようにボルトにてコアとケースが締結される代わりに、封止樹脂体４を介してケース３とコア１が固定されている。
【００２４】
まず、冷却器５を還流する冷媒Ｒがケース３の底面の開口３ａを介して発熱源であるコア１やコイル２に直接接していることにより、コア１やコイル２と冷却器５（冷媒Ｒ）との間に複数の界面が存在しなくなり、コア１やコイル２からの熱を直接冷却器５に伝熱でき、放熱性能に優れたリアクトル１０となる。
【００２５】
また、コア１とケース３の間に形成された封止樹脂体４にてコア１をケース３に固定した構成を適用することで、ボルトによる締結を不要とし、コイル２を備えたコア１のケース３への組み付け性も良好となる。
【００２６】
コア１は、U型コアやI型コアが不図示のギャップ板を介して略環状に構成されたものであり、樹脂と軟磁性粉末等から形成される。ここで、軟磁性粉末としては、Fe、Co、Niなどの鉄族金属、鉄を主成分とする合金粉等を適用できる。特に、Fe-Si系合金、Fe-Ni系合金、Fe-Al系合金、Fe-Co系合金、Fe-Cr系合金、Fe-Si-Al系合金や希土類金属、フェライトなどを適用できる。また、ケース３とコア１の間の歪を可及的に少なくするべく、センダストやFe-6.5Siなどの低磁歪材料を適用するのが好ましい。
【００２７】
一方、樹脂は熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれであってもよいが、硬化炉を不要とでき、製造時間短縮を図ることのできる射出成形が可能な熱可塑性樹脂を適用するのが好ましい。適用される熱可塑性樹脂としては、ポリアミド、ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレン、ポリプロピレン、メタクリル、ポリイミド樹脂などを挙げることができ、中でも、耐熱性を有しているポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド樹脂が好ましい。
【００２８】
このように、コア材料として樹脂を含む材料を適用することでコア１の成形に際して射出成形が可能となり、たとえばケース３の形状に応じた形状のコア１を成形でき、さらには、冷却器５内を還流する冷媒Ｒにコア１が触れた場合でも、軟磁性粉末が樹脂に覆われていることで軟磁性粉末の錆びが防止される。
【００２９】
また、ギャップ板は、例えばアルミナ（AL2O3）やジルコニア（ZrO2）などのセラミックスで成形することができる。なお、ギャップ板なしの構造にてリアクトルコアの電磁気特性、すなわちインダクタンスを保証できる場合には、コア間のギャップ板の介在は不要となる。
【００３０】
コイル２は、銅製の導線と、導線の周囲に形成されたエナメル被膜等の絶縁被膜から構成されており、占積率の高い平角線が好適である。なお、コイル２は冷媒Ｒに接することから、その絶縁被膜は耐溶剤性を有しているのが好ましく、たとえば、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂などから形成されるのがよい。また、絶縁性確保の観点から、絶縁被膜の膜厚は20μm以上が好ましく、絶縁被膜の熱抵抗を勘案して100μm以下が好ましい。
【００３１】
ケース３はアルミニウムやその合金などから形成される。
冷却器５は、その内部に流路が形成され、冷媒Ｒが流路を還流することで伝熱されてきた熱をクーリングする。ここで、冷媒Ｒとしては、ラジエータ等からのクーリング水やクーリングエアが適用できる。
【００３２】
封止樹脂体４は、湿気硬化型、常温硬化型、加熱硬化型（1液タイプ、2液混合タイプのいずれであってもよい）の樹脂であれば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等をベース樹脂とした材料から形成される。また、射出成形により充填する場合は、熱可塑性樹脂が好ましく、適用される熱可塑性樹脂としては、ポリアミド、ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレン、ポリプロピレン、メタクリル、ポリイミド樹脂などを挙げることができ、中でも、耐熱性を有しているポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド樹脂が好ましい。
【００３３】
ここで、シリコーン樹脂に関してさらに説明すると、このシリコーン樹脂（シリコーンポリマー）は、ケイ素と酸素が交互に結合してポリマーが形成されたシロキサン結合構造を主骨格としたものであるが、加硫剤等の添加剤の有無や種類によって、シート状のものやペースト状のもの、液状のものが存在しており、封止樹脂体を形成するシリコーンとしてはペースト状や液状のシリコーンが使用できる。また、シリコーンポリマー自体の熱伝導率は0.16W/mKと小さいものの、これにシリカやアルミナ、窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化マグネシウム等の熱伝導性フィラーが混合されることで、この混合量（混合割合）に応じて高い放熱性を有するシリコーンとなることから、所望の放熱性を満足するように適宜のフィラーが含有された樹脂材料を使用するのが好ましい。
【００３４】
（リアクトルの製造方法）
図３，４はその順に、リアクトル１０の製造方法を説明した図である。
図３で示すように、底面に開口３ａを備えたケース３を下型Ｄｓの上に載置し、コイル２が配設されたコア１をケース３内に収容して下型Ｄｓの上に載置し、ケース３、コイル２およびコア１の上に充填口Ｄｕａを備えた上型Ｄｕを設置する。
【００３５】
上型Ｄｕや下型Ｄｓを予熱しておき、充填口Ｄｕａを介して、コア１、コイル２とケース３の間に封止樹脂材料を充填し（Ｘ１方向）、封止樹脂が熱可塑性樹脂の場合は冷却して封止樹脂材料を硬化させる。一方、封止樹脂が熱硬化性樹脂の場合は、充填してから加熱して封止樹脂を硬化させる。封止樹脂材料の硬化によって封止樹脂体４が成形されたら、下型Ｄｓと上型Ｄｕを脱型することにより、図４で示すリアクトル前駆体１０’が製造される。
【００３６】
図４で示すリアクトル前駆体１０’において、コイル２を備えたコア１は封止樹脂体４を介してケース３に固定されている。
リアクトル前駆体１０’に冷却器５を取り付けることにより、図１で示すリアクトル１０が製造される。
【００３７】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３８】
１…コア、２…コイル、３…ケース、３ａ…開口、３ｂ…凸部、４…封止樹脂体、５…冷却器、１０…リアクトル、１０’…リアクトル前駆体、Ｒ…冷媒
【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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