(57)【要約】【課題】リアクトルの作動時にコアやコイルが熱膨張や熱収縮を繰り返した場合でも、放熱部材である封止樹脂体から冷却器への放熱が阻害されることがなく、良好な放熱性能を維持することのできるリアクトルを提供する。【解決手段】ケース４と、ケース４内に配設されたコイル２を具備するコア１と、ケース４とコア１の間を閉塞する放熱性を有する封止樹脂体５と、ケース４の下方に配設されて冷媒Ｒが還流する冷却器６と、からなるリアクトル１０であって、ケース４の底面４ａに開口４ｂが開設されており、冷媒Ｒが封止樹脂体５に接しながら還流している。【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が還流する冷却器と、からなるリアクトルであって、
ケースの底面に開口が開設されており、冷媒が封止樹脂体に接しながら還流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】
ところで、リアクトルの作動時に発熱源であるコアやコイルは熱膨張や熱収縮を繰り返すことになるが、この熱膨張と熱収縮の繰り返しがコアやコイルとケースの底面の間にモールドされた封止樹脂体に作用し、放熱性阻害の要因となり得る。このことを図６，７を参照して説明する。
【０００５】
図６は、従来構造のリアクトルを示している。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。
【０００６】
リアクトルＲＴが作動すると、発熱源であるコイルＣｉは、図７（ａ）で示すように熱膨張し（Ｙ１方向）、次に、図７（ｂ）で示すように熱収縮し（Ｙ２方向）、この熱膨張と熱収縮を繰り返す。
【０００７】
このコイルＣｉの熱膨張および熱収縮の繰り返しにより、封止樹脂体ＲｅがコイルＣｉの動きに引張られ、ケースＣａの底面と封止樹脂体Ｒｅの界面の接着強度が徐々に弱められ、最後には、図７（ｃ）で示すように界面剥離を生じて空隙Ｇが形成される可能性がある。
【０００８】
このように封止樹脂体ＲｅとケースＣａの底面の界面が剥離してしまうと復元はされず、空隙Ｇが介在することで放熱部材である封止樹脂体Ｒｅから冷却器Ｃｌへの放熱が阻害され、リアクトルＲＴの放熱性能（冷却性能）が低下することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【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】
【００１０】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、リアクトルの作動時にコアやコイルが熱膨張や熱収縮を繰り返した場合でも、放熱部材である封止樹脂体から冷却器への放熱が阻害されることがなく、良好な放熱性能を維持することのできる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】
【００１１】
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が還流する冷却器と、からなるリアクトルであって、ケースの底面に開口が開設されており、冷媒が封止樹脂体に接しながら還流しているものである。
【００１２】
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あり、該底面の下方に配設された冷却器を還流する冷媒が開口を介して放熱部材である封止樹脂体に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、ケースの底面の開口においては封止樹脂体との接触界面が存在しないことから、コイル等が熱膨張や熱収縮した場合でもケースと封止樹脂体の間の剥離は生じ得ず、さらには、封止樹脂体が冷媒に直接接していることから、良好な放熱性能を維持することができる。
【００１３】
ここで、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。
【００１４】
また、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。
【００１５】
ここで、封止樹脂体は下方に張り出したフィンを有していてもよく、このフィンが冷却器の冷媒内に入り込んでいることで、放熱効果を一層高めることができる。なお、このフィンは、封止樹脂体と一体に成形されるのがよい。
【００１６】
本発明のリアクトルによれば、ケースの底面に開口を開設し、封止樹脂体と冷却器内を還流する冷媒を接するようにした、シンプルな構造改良により、従来のリアクトルに比して放熱性能に優れ、かつこの放熱性能を維持することを可能としている。
【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開設され、冷媒が封止樹脂体に接しながら還流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。
【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１の縦断面図である。
【図２】本発明のリアクトルの実施の形態２の縦断面図である。
【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】図４に続いてリアクトルの製造方法を説明した図である。
【図６】従来のリアクトルの実施の形態の縦断面図である。
【図７】（ａ）はコイルが熱膨張した状態を説明した図であり、（ｂ）はコイルが熱収縮した状態を説明した図であり、（ｃ）は封止樹脂体とケースの底面の界面が剥離した状態を説明した図である。
【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１）
図１は本発明のリアクトルの実施の形態１の縦断面図である。図示するリアクトル１０は、ケース４と、ケース４内に配設されたコイル２を具備するコア１と、ケース４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５と、ケース４の下方に配設されて冷媒Ｒが還流する冷却器６とから大略構成されている。ここで、コア１はステイ３を介してケース４にボルト３ａにて締結されている。
【００２１】
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。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ができる。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。
【００２２】
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。
【００２３】
ケース４はアルミニウムやその合金などから形成され、底面４ａに開口４ｂが開設されている。
【００２４】
冷却器６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。
【００２５】
封止樹脂体５は、湿気硬化型、常温硬化型（1液タイプ、2液混合タイプのいずれであってもよい）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。
【００２６】
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。
【００２７】
たとえば、熱伝導率λ≧0.5W/mK、絶縁性（体積固有抵抗）≧1012Ωcm、初期硬さ（デュロメータTypeA）≦85の物性を備えた封止樹脂体５を適用できる。
【００２８】
ケース４の底面４ａに開口４ｂが開設されていることで、封止樹脂体５は下方の冷却器６に直接臨んでおり、冷却器６の流路を還流する冷媒Ｒは封止樹脂体５に接しながら還流する。
【００２９】
このように、放熱部材である封止樹脂体５が冷媒Ｒに直接接していることから、コア１やコイル２といった発熱源からの熱を封止樹脂体５を介し、効果的に冷却器６に放熱することができ、放熱性能（冷却性能）に優れたリアクトル１０となる。
【００３０】
また、図６で示す従来のリアクトルＲＴと異なり、ケース４の底面４ａの開口４ｂにおいては封止樹脂体５との接触界面が存在しないことから、コイル２等が熱膨張や熱収縮した場合でもケース４と封止樹脂体５の間の剥離は生じ得ず、このような剥離によって封止樹脂体５から冷却器６への放熱が阻害されるといった問題は生じない。
【００３１】
（リアクトルの実施の形態２）
図２は本発明のリアクトルの実施の形態２の縦断面図である。図示するリアクトル１０Ａは、基本的な構成はリアクトル１０と同じであるが、封止樹脂体５の下方に封止樹脂体５と同素材のフィン５ａが突出し、冷媒Ｒ内に入り込んでいる点に特徴を有するものである。
【００３２】
封止樹脂体５に連続する多数のフィン５ａが冷媒Ｒ内に臨んでいることで、一層高い放熱性能を有するリアクトル１０Ａとなる。
【００３３】
（リアクトルの製造方法）
図３〜５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。
【００３４】
まず、図３で示すように、コイル２が配設されたコア１をステイ３を介してケース４にボルト締結して中間体を製作する。
【００３５】
ケース４の底面４ａには開口４ｂが開設されており、この開口４ｂに嵌り込む凸部Ｍａを備えた成形型Ｍを用意し、凸部Ｍａに開口４ｂを嵌め込むようにして（Ｘ１方向）成形型Ｍに中間体を設置する。
【００３６】
次に、図４で示すように、コア１およびコイル２とケース４および成形型Ｍの凸部Ｍａの間の空間に封止樹脂体成形用の樹脂材料をモールドし、樹脂材料の硬化を待って封止樹脂体５が成形される。
【００３７】
封止樹脂体５が成形されたら、図５で示すようにリアクトルの中間体を成形型Ｍから脱型し（Ｘ２方向）、最後に中間体と冷却器６を接続することでリアクトル１０が製造される。
【００３８】
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】
【００３９】
１…コア、２…コイル、３…ステイ、３ａ…ボルト、４…ケース、４ａ…底面、４ｂ…開口、５…封止樹脂体、５ａ…フィン、６…冷却器、１０，１０Ａ…リアクトル、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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【図６】
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【図７】
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