(57)【要約】【課題】リアクトルの体格を小型にする技術を提供する。【解決手段】本明細書で開示するリアクトル２は、コア２０と、コイル５と冷却器１０と囲み部６、７を備えている。コイル５は、コア２０の中柱部３ａ、４ａに巻回されている。冷却器１０は、コア２０の外柱部３ｂ、３ｃ、４ｂ、４ｃに覆われないコイル５の一方の露出側部５ａに対向している。囲み部６、７は、外柱部３ｂ、３ｃ、４ｂ、４ｃ、連結部３ｄ及び連結部４ｄの夫々の冷却器側と冷却器１０の間に配置されている。囲み部６、７は、コイル５の露出側部５ａを囲むように、冷却器１０に接している。露出側部５ａ、囲み部６、７、及び、冷却器１０により隙間空間が形成される。この隙間空間にポッティング材５０が注入されている。囲み部６、７が、コア２０の外側に液体状態のポッティング材５０が漏れ出ることを防ぐ。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中柱部、当該中柱部の両側に並ぶ外柱部、これら柱部の一端側を連結する第１連結部及びこれら柱部の他端側を連結する第２連結部を有するコアと、
前記中柱部に巻回されているコイルと、
前記コイルの巻回径方向側部のうち前記外柱部に覆われていない前記コイルの一方の露出側部に対向している冷却器と、
前記両側の外柱部、前記第１連結部及び前記第２連結部の夫々の冷却器側と前記冷却器の間に配置されており、前記コイルの前記露出側部を囲んでいる囲み部と、
前記露出側部、前記囲み部及び前記冷却器により形成される隙間空間に充填されている放熱樹脂と、
を備えることを特徴とするリアクトル。
【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、放熱樹脂を介して冷却器によりコイルが冷却されるリアクトルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
放熱樹脂を介して冷却器によりリアクトルのコイルを冷却する技術として、例えば、下記特許文献１に開示されるものがある。この技術では、リアクトルを収容する筐体内にポッティング材（放熱樹脂）を注入して当該筐体内でリアクトルを支持し固定する。これにより、リアクトルのコイルの熱は、ポッティング材を介して冷却器（筐体）に吸収され、コイルが冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−３８３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ポッティング材などの放熱樹脂には流動性がある。そこで、従来は、リアクトルの少なくとも下側を容器に収め、容器内面とリアクトルの間にポッティング材を充填していた。その場合、リアクトルよりも一回り大きい容器が必要となる。本明細書は、ポッティング材を保持する容器を工夫し、容器を含めたリアクトルの体格を小さ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は、コアと、コイルと、冷却器と、囲み部を備える。コアは、コイルが巻回されている中柱部と、その両側に並んでいる外柱部と、中柱部と外柱部の一端側を連結する第１連結部と、他端側を連結する第２連結部を備えている。冷却器は、コイルの巻回径方向側部のうち外柱部に覆われていない一方の露出側部に対向している。囲み部は、両側の外柱部、第１及び第２連結部の夫々の冷却器側と冷却器の間に配置されているとともに、コイルの露出側部を囲んでいる。露出側部、囲み部、及び冷却器により隙間空間が形成される。この隙間空間に放熱樹脂が充填されている。このリアクトルは、中柱部、外柱部、第１及び第２連結部を有するコアを採用し、外柱部と第１及び第２連結部の内側と上記囲み部が、放熱樹脂を保持する容器を構成する。即ち、本明細書が開示する技術では、コアの一部を、放熱樹脂を保持する容器の一部として用いる。本明細書が開示する技術は、そのような構造により、放熱樹脂を保持する容器を含むリアクトルの体格を小型化した。
【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斜視図である。
【図２】実施例のリアクトルの断面図であり、２つのコアパーツの接合部位においてＹＺ平面でカットした図である。
【図３】図２に示すIII−III線において実施例のリアクトルをＸＹ平面でカットした断面図である。
【図４】他の実施例（改変例１）のリアクトルの断面図であり、２つのコアパーツの接合部位においてＹＺ平面でカットした図である。
【図５】図４に示すＶ−Ｖ線において改変例１のリアクトルをＸＹ平面でカットした断面図である。
【図６】他の実施例（改変例２）のリアクトルの断面図であり、２つのコアパーツの接合部位においてＹＺ平面でカットした図である。
【図７】図６に示すVII−VIIにおいて改変例２のリアクトルをＸＹ平面でカットした断面図である。
【図８】他の実施例（改変例３）のリアクトルの断面図であり、２つのコアパーツの接合部位においてＹＺ平面でカットした図である。
【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を説明する。図１に、実施例のリアクトル２の斜視図を示す。図２にリアクトル２の断面図を示す。図２の断面図は、２つのコアパーツ３、４の接合部位においてＹＺ平面でカットして矢印方向に現れる図である。別言すれば、図２の断面図は、図３に表されているII−II線においてリアクトル２をＹＺ平面でカットして矢印方向に現れる図である。図３は、図２に示すIII−III線においてリアクトル２をＸＹ平面でカットして矢印方向に現れる断面図である。なお、以下、本明細書では、各図に表す座標系のＸ、Ｙ、Ｚの各軸のことを、夫々単に、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸と表現する。また、Ｚ軸の正方向を上方や上側と表現したり、Ｚ軸の負方向を下方や下側と表現したりする場合もある。
【０００９】
リアクトル２は、例えば電気自動車の駆動系においてバッテリの電圧を昇圧する電圧コンバータに用いられる。電気自動車の走行用モータは数十キロワットを出力することができ、バッテリから流れる電流は数十アンペアになる。リアクトル２にはそのような大電流が流れるため、内部抵抗の小さい平角線がコイル５の巻き線として用いられる。コイル５の発熱量が大きいことから、実施例のリアクトル２は冷却器１０を備える。
【００１０】
リアクトル２は、コア２０と、コイル５と、冷却器１０等を備える。コア２０は、アルファベットの「Ｅ」の形状（Ｅ字形状）の２個のコアパーツ３、４を組み合わせたものである。コア２０（コアパーツ３、４）は磁性体で作られている。コアパーツ３は、角柱形状をなす中柱部３ａと、その両側に並ぶ厚板形状をなす外柱部３ｂ、３ｃの３本の柱部が第１連結部３ｄから突出してアルファベットの「Ｅ」の字形状をなす。同様に、コアパーツ４も、角柱形状の中柱部４ａとその両側に並ぶ厚板形状の外柱部４ｂ、４ｃの３本の柱部が第２連結部４ｄから突出してＥ字形状をなす。
【００１１】
コア２０は、Ｅ字形状のコアパーツ３、４を向き合わせたものである。即ち、コア２０は、２つのコアパーツ３、４を、夫々の柱部３ａ〜３ｃ、４ａ〜４ｃの先端が対向するように、向かい合わせに接続して構成される。なお、実施例では、図３に示すように、コアパーツ３の中柱部３ａとコアパーツ４の中柱部４ａとの間には、僅かな隙間が形成されているが、これは、磁気回路における磁気抵抗を所定値に設定するためのギャップ（隙間）である。ギャップ（隙間）の有無は任意である。
【００１２】
コイル５は、コアパーツ３、４の角柱形状の中柱部３ａ、４ａに平角線をエッジワイズに巻回したものである。コイル５は、その巻回径方向側部のうちの一部がコアパーツ３、４の外柱部３ｂ、３ｃ、４ｂ、４ｃに覆われており、他の部分が外柱部３ｂ、３ｃ、４ｂ、４ｃに覆われることなく露出している。実施例では、露出している部分をコイル５の露出側部５ａと称し、外柱部３ｂ、３ｃ、４ｂ、４ｃに覆われている部分をコイル５の隠れ側部５ｂと称する。なお、コイル５は、その巻き始めである始端と巻き終わりである終端が、例えば、上方に立ち上がるように延びるが、各図にはこれらの始端及び終端は図示されていない。
【００１３】
図１には、コイル５の２個の露出側部５ａのうち、上方を向く露出側部５ａ（上側の露出側部５ａ）が描かれている。これに対して、図２に示すように、下方を向く露出側部５ａ（下側の露出側部５ａ）は、冷却器１０の冷却面１０ａに対向している。冷却器１０は、例えば、アルミダイカスト製の厚板状のヒートシンクである。冷却器１０の上側は平坦な冷却面１０ａであり、下側の放熱面１０ｂには、Ｘ軸方向に延びる複数の放熱フィン１１が形成されている。下側の露出側部５ａは、絶縁シート（不図示）を介して冷却面１０ａに接している。すなわち、コイル５の熱は、露出側部５ａから、絶縁シート（不図示）を介して冷却器１０に伝達される。なお、冷却器１０が電気的な絶縁体で構成されている場合には、コイル５の露出側部５ａを冷却面１０ａに直接接触させてもよい。
【００１４】
本実施例では、下側の露出側部５ａが冷却面１０ａに対して直接的又は間接的に接している。また、コアパーツ３の外柱部３ｂ、３ｃと第１連結部３ｄは、中柱部３ａよりも下へ延びており、それらは冷却面１０ａに接している。外柱部３ｂ、３ｃと第１連結部３ｄの中柱部３ａよりも下の部分は露出側部５ａを囲んでおり、この部分を囲み部６と称する。同様に、コアパーツ４の外柱部４ｂ、４ｃと第２連結部４ｄは、中柱部４ａよりも下へ延びており、それらは冷却面１０ａに接している。外柱部４ｂ、４ｃと第２連結部４ｄの中柱部４ａよりも下の部分は露出側部５ａを囲んでおり、この部分を囲み部７と称する。囲み部６と囲み部７は、上からみたときに、露出側部５ａの周りを囲む。
【００１５】
コアパーツ３、４の外柱部３ｂ、３ｃ、４ｂ、４ｃは、本来であれば、図１及び図２に示すように二点鎖線の部分までを構成しており、二点鎖線を超えて下方（冷却器１０の方向）に延びる構成を採らない。つまり、従来のリアクトルでは、これらの図に示す囲み部６、７の部分は存在せず、その部分は空間である。そのため、例えば、コア２０とそれに巻回されたコイル５との間に、ポッティング材５０を注入することはできなかった。すなわち、液状のポッティング材は、図２の二点鎖線から冷却器１０の冷却面１０ａまでの間にできる隙間からが漏れ出てしまう。なお、ポッティング材とは、液状の放熱樹脂である。ポッティング材は、充填後は流動性を失い、ゲル状になる。
【００１６】
これに対して、本実施例では、外柱部３ｂ、３ｃと第１連結部３ｄを冷却器１０の冷却面１０ａに接するまで延長した囲み部６をコアパーツ３に形成する。そして、外柱部４ｂ、４ｃと第２連結部４ｄを冷却器１０の冷却面１０ａに接するまで延長した囲み部７をコアパーツ４に形成する。これら囲み部６、７により、図２の二点鎖線から冷却器１０の冷却面１０ａまでの間が閉塞される。別言すれば、囲み部６、７は、冷却器１０の冷却面１０ａに接する枠状に構成される。そして、その枠状の囲み部６、７の内側にコイル５の露出側部５ａが位置する。そのため、コイル５の露出側部５ａ及び囲み部６、７並びに冷却器１０によって形成される隙間空間に、ポッティング材５０を充填して留めておくことが可能になる。囲み部６、７が、その外側に液体状態のポッティング材５０が漏れ出ることを防止する。
【００１７】
したがって、リアクトル２では、ポッティング材を保持するためにコア２０より一回り大きな容器を備える必要がなくなる。これによって、リアクトル２の体格が小型になる。また、そのような容器を用いる必要ないため、リアクトル２が軽量になる利点と、製品コストが抑えられるという利点が得られる。さらに、コアとコイルを収める容器を採用する場合に比べて、実施例のリアクトル２ではポッティング材５０の使用量が減るという利点も得られる。
【００１８】
囲み部６は、コアパーツ３の一部であるが、説明の都合上、囲み部６を、外柱部３ｂ、３ｃ、第１連結部３ｄとは分けた。同様に、囲み部７は、コアパーツ４の一部であるが、説明の都合上、囲み部７を、外柱部４ｂ、４ｃ、第２連結部４ｄとは分けた。このように分けると、囲み部６、７は、中柱部３ａ、４ａの両側の外柱部３ｂ、３ｃ、４ｂ、４ｃと、第１連結部３ｄ及び第２連結部４ｄの夫々の冷却器側と冷却器１０の間に配置されている、と表記することができる。また、囲み部６、７は、冷却器１０と接している。さらに、囲み部６、７は、冷却面１０ａと交差する方向から見たときに、コイル５の露出側部５ａを囲んでいる。囲み部６、７と冷却面１０ａが、ポッティング材５０を保持する容器を構成する。
【００１９】
次に、リアクトル２の他の実施例として、改変例１の構成を図４及び図５を参照して説明する。図４に他の実施例（改変例１）のリアクトル２Ａの断面図を示す。図４の断面図は、２つのコアパーツ３、４の接合部位においてＹＺ平面でカットして矢印方向に現れる図である。図４は、また、図５に表されているIV−IV線においてリアクトル２ＡをＹＺ平面でカットして矢印方向に現れる図である。また、図５に、図４に示すＶ−Ｖ線において改変例１のリアクトル２ＡをＸＹ平面でカットして矢印方向に現れる断面図を示す。なお、これらの図において、図２及び図３に示すリアクトル２と実質的に同一の構成部分には、同じ符号を付して説明を省略する。
【００２０】
改変例１のリアクトル２Ａも、コア２０は２個のＥ字形状のコアパーツ３、４で構成されている。リアクトル２Ａは、コアパーツ３、４を樹脂によるコアモールド成形により形成することによって、コアパーツ３にステー８を設け、コアパーツ４にステー９を設ける。これにより、コア２０（コアパーツ３、４）は、冷却器１０に対して、ステー８、９を介してねじ締結可能となる。そのため、例えば、図４に示すように、コイル５の露出側部５ａと冷却器１０の冷却面１０ａとの間に僅かな隙間を形成することが可能になる。例えば、コイル５と冷却器１０の間に絶縁シートを介在させる必要がなくなる。
【００２１】
続いて、リアクトル２の他の実施例として、改変例２の構成を図６及び図７を参照して説明する。図６に他の実施例（改変例２）のリアクトル２Ｂの断面図を示す。図６の断面図は、２つのコアパーツ３、４の接合部位においてＹＺ平面でカットした図であり、図７に表されているVI−VI線においてリアクトル２ＣをＹＺ平面でカットした図である。図６の断面図は、２つのコアパーツ３、４の接合部位においてＹＺ平面でカットして矢印方向に現れる図である。図６は、また、図７に表されているVI−VI線においてリアクトル２ＣをＹＺ平面でカットして矢印方向に現れる図でもある。図７に、図６に示すVII−VII線において改変例２のリアクトル２ＣをＸＹ平面でカットして矢印方向に現れる断面図を示す。なお、これらの図において、図２及び図３に示すリアクトル２と実質的に同一の構成部分には、同じ符号を付して説明を省略する。
【００２２】
改変例２のリアクトル２Ｂもコア２０は２個のＥ字形状のコアパーツ３、４で構成されている。先のリアクトル２、２Ａでは、囲み部６、７はコア２０の一部であったが、リアクトル２Ｂでは、囲み部を、コア２０とは別部材で構成する。例えば、耐熱性に優れた樹脂材料からなるシール部材や、冷却器１０と同じ材料（例えば、アルミダイカスト製）からなる冷却部材で、囲み部３０を構成する。囲み部３０は、Ｚ軸方向から見て、コアパーツ３、４の夫々に対応した１対のＵ字形状であってよく、あるいは、組み合わせた状態のコアパーツ３、４に対応した閉じたリング形状であってもよい。これにより、囲み部３０の内壁３０ａに囲まれた範囲にポッティング材５０を溜めることが可能になり、その外側に液体状態のポッティング材５０が漏れ出ることを防ぐ。そのため、コイル５の周囲を容器の周壁などで囲む構成を採る必要がなくなることから、リアクトル２Ｂの体格が小型になる。
【００２３】
また、図８に示すように、改変例３のリアクトル２Ｃとして、冷却器１０の冷却面１０ａに、Ｚ軸方向から見て枠形状をなすシール壁１２を形成してもよい。シール壁１２は、冷却面１０ａから突出する閉じた枠形状の壁である。図８は、他の実施例（改変例３）のリアクトル２Ｃの断面図であり、２つのコアパーツ３、４の接合部位においてＹＺ平面でカットした図を示す。このような構成によっても、改変例２と同様に、シール壁１２の内壁１２ａに囲まれた範囲にポッティング材５０を溜めることが可能になり、その外側に液体状態のポッティング材５０が漏れ出ることを防ぐ。そのため、コイル５の周囲を容器の周壁などで囲む構成を採る必要がなくなることから、リアクトル２Ｃの体格が小型になる。
【００２４】
なお、上記の実施例では、コア２０は、２つのＥ字形状のコアパーツ３、４を組み合わせたものであったが、コア２０は、例えば、角棒形状のＩ字形状コアとＥ字形状コアを接続した構成を採ってもよい。また、上記の実施例では、コアパーツ３、４の中柱部３ａ、４ａに直接コイル５を巻回する構成を採ったが、両者の間に樹脂製のボビンを介在させてもよい。つまり、樹脂製のボビンにコイル５を巻回してもよい。
【００２５】
実施例技術に関する留意点を述べる。リアクトル２、２Ａの場合のように、囲み部は、コア２０の一部であってもよいし、リアクトル２Ｃのように、冷却器１０の一部であってもよい。あるいは、囲み部は、コア２０と冷却器１０とは別の部材であってもよい。いずれの形態であっても、囲み部は、次の構造を有していればよい。即ち、囲み部は、コアの両側の外柱部と第１及び第２連結部と冷却器の間に配置されている。囲み部は、冷却器の冷却面に接している。囲み部は、冷却面と交差する方向からみたときに、コイルの露出側部を囲んでいる。
【００２６】
ポッティング材５０が放熱樹脂の一例に相当する。冷却器１０のシール壁１２が囲み部の一例に相当する。
【００２７】
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】
【００２８】
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ：リアクトル
３、４：コアパーツ
３ａ、４ａ：中柱部
３ｂ、３ｃ、４ｂ、４ｃ：外柱部
３ｄ：第１連結部
４ｄ：第２連結部
５：コイル
５ａ：露出側部
５ｂ：隠れ側部
６、７：囲み部
８、９：ステー
１０：冷却器
１０ａ：冷却面
１０ｂ：放熱面
１１：放熱フィン
１２：シール壁（囲み部）
２０：コア
５０：ポッティング材
【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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