JP2016025137A - リアクトル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性能の低下を抑制すると共にリアクトルの放熱シートへの載置を容易にする。【解決手段】下部モールド部材の側壁部６０，６２，中央壁部６４を、ギャップ部材２４ａ，２４ｂに対応する位置で凸になるよう形成した中央の凸部（例えば、凸部６０ａ）だけが放熱シート４０，４２の側面に当接するよう形成した。凸部で放熱シート４０，４２のギャップ部材２４ａ，２４ｂに対応する部分の外側への変形を抑制するから、発熱しやすいリアクトル２０のギャップ部材２４ａ，２４ｂの周辺と放熱シート４０，４２との密着性の低下を抑制して放熱性能の低下を抑制することができる。また、放熱シート４０，４２の側壁部６０，６２，中央壁部６４に当接していない部分の外側への変形が許容されるから、リアクトル２０の放熱シート４０，４２への載置を容易にすることができる。【選択図】図２

Description

本発明は、リアクトル装置に関し、詳しくは、対向配置された２つのＵ字形状のＵ字コアの間に非磁性のギャップが設けられてなるリアクトルコアと２つのＵ字コアに跨がって巻回されたコイルとを有するリアクトルと、リアクトルを収納するケースと、リアクトルとケースとの間に配置された熱伝導性が良好な放熱シートと、を備えるリアクトル装置に関する。

従来、この種のリアクトル装置としては、２つのＵ型コアの間にギャップ層が設けられたリアクトルと、リアクトルを収納するケースと、ケースとリアクトルとの間に設けられた伝熱シートと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、ケースの底板に形成された凹部に伝熱シートを載置し、リアクトルで伝熱シートを押圧しながら、リアクトルを伝熱シートに載置する。このとき、伝熱シートは、外側に広がるように変形して端部が凹部の側面に当接し、リアクトルとケースと凹部とにより伝熱シートのそれ以上の変形が制限される。これにより、リアクトルと伝熱シートとの間に隙間が生じて放熱性能が低下することを抑制している。

特開２０１３−１１８２０８号公報

上述のリアクトル装置では、リアクトルを伝熱シートに載置する際にリアクトルで伝熱シートを押圧して外側に広げて伝熱シートの端部を凹部に当接させているが、この場合、リアクトルとケースと凹部とにより伝熱シートのそれ以上の変形が制限され、伝熱シートの反力が比較的大きくなってしまう。そのために、リアクトルを伝熱シートに充分に密着させて載置するのが容易ではなく、載置に比較的長い時間を要してしまう。リアクトルの伝熱シートへの載置を容易にする手法としては、伝熱シートと凹部の側面との間に隙間を設けて伝熱シートの反力を低減する手法もあるが、この手法では、リアクトルに流れる電流の増減でリアクトルが熱膨張と収縮とを繰り返し、リアクトルが放熱シートを押圧する力が増減すると、伝熱シートが変形したり外側に押し出されたりして、リアクトルと伝熱シートの密着性が低下し、伝熱シートの放熱性能が低下してしまう。

本発明のリアクトル装置は、放熱性能の低下を抑制すると共にリアクトルの放熱シートへの載置を容易にすることを主目的とする。

本発明のリアクトル装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のリアクトル装置は、
対向配置された２つのＵ字形状のＵ字コアの間に非磁性のギャップが設けられてなるリアクトルコアと前記２つのＵ字コアに跨がって巻回されたコイルとを有するリアクトルと、前記リアクトルを収納するケースと、前記リアクトルと前記ケースとの間に配置された熱伝導性が良好な放熱シートと、を備えるリアクトル装置であって、
前記放熱シートにおける前記コイルの巻回軸方向に略平行な複数の側面側にそれぞれ設けられ前記ギャップに対応する所定部だけが前記放熱シートの側面に当接する壁部を有し、前記放熱シートを前記コイルに接触させて保持する保持部材
を備えることを特徴とする。

この本発明のリアクトル装置では、放熱シートにおけるコイルの巻回軸方向に略平行な複数の側面側にそれぞれ壁部を有し放熱シートをコイルに接触させて保持する保持部材が設けられている。この壁部は、ギャップに対応する所定部だけが放熱シートの側面に当接するよう形成されている。壁部の所定部で放熱シートの変形を抑制するから、リアクトルのギャップの周辺と放熱シートとの密着性の低下を抑制することができる。リアクトルは、一般に、ギャップの周辺での磁束漏れによってギャップの周辺が特に発熱しやすいことから、リアクトルのギャップの周辺と放熱シートとの密着性の低下を抑制することにより、放熱性能の低下を抑制できる。壁部はギャップに対応する所定部だけが放熱シートの側面に当接するよう形成されているから、放熱シートの壁部と当接していない部分については外側に広がるよう変形することが許容されている。したがって、リアクトルを放熱シートへ押圧して載置するときには、放熱シートの壁部と当接していない部分が外側に広がるよう変形するから、放熱シートの反力を低減することができ、載置を容易にすることができる。これらの結果、放熱性能の低下を抑制すると共にリアクトルの放熱シートへの載置を容易にすることができる。

本発明の一実施例としての車両に搭載されるリアクトル装置１０の構成の概略を示す説明図である。 リアクトル２０の周辺部を上方から視た外観の概略を示す外観図である。 図２のＡＡ線での断面の概略を示す断面図である。 図２のＢＢ線での断面の概略を示す断面図である。 図２のＣＣ線での断面の概略を示す断面図である。 側壁部を設けない場合におけるリアクトル２０の高温時と低温時におけるリアクトル装置の様子を示す説明図である。 側壁部を放熱シートに当接させた場合のリアクトル装置の様子を示す説明図である。 変形例のリアクトル装置１１０の要部の概略を示す断面図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は本発明の一実施例としての車両に搭載されるリアクトル装置１０の構成の概略を示す説明図である。リアクトル装置１０は、昇圧コンバータなどの一部をなすリアクトル２０と、リアクトル２０を収納するケース３０と、リアクトル２０とケース３０との間に設けられた放熱シート４０，４２と、リアクトル２０を封止するモールド部材５０と、を備える。リアクトル２０は、図示するように、締結部材２９ａ〜２９ｃによりケース３０に取り付けられている。

図２は、リアクトル２０の周辺部を上方から視た外観の概略を示す外観図である。リアクトル２０は、圧粉磁心や積層鋼板によってＵ字状に形成され互いに対向配置されたＵ字コア２２ａ，２２ｂと磁気飽和を抑制するためにＵ字コア２２ａ，２２ｂの端部間に設けられ非磁性体材料（例えば、セラミックなど）により形成されたギャップ部材２４ａ．２４ｂとを有するリアクトルコアと、リアクトルコアに巻回されたコイル２６と、を備える。なお、図２では、Ｕ字コア２２ａ，２２ｂの中心を結ぶ線を破線で示し、符号を付している。

放熱シート４０，４２は、熱伝導性が良好な絶縁材料（例えば、シリコン樹脂など）により形成されており、それぞれ、ギャップ部材２４ａ，２４ｂの下方に配置されている。放熱シート４０，４２は、コイル２６の巻回軸方向（図２における上下方向）においてコイル２６の外形より大きく、巻回軸方向に垂直な方向（図２における左右方向）においてコイル２６の外形より若干小さくなるよう形成されている。リアクトル２０で発生した熱は、放熱シート４０，４２を介してケース３０へ放熱される。

図３は図２のＡＡ線での断面の概略を示す断面図であり、図４は図２のＢＢ線での断面の概略を示す断面図であり、図５は図２のＣＣ線での断面の概略を示す断面図である。モールド部材５０は、絶縁性や防錆性のある材料（例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）など）により形成されており、図３〜図５に示すように、主としてリアクトル２０の上部を被覆する上部モールド部材５２と、主としてリアクトル２０の下部を被覆する下部モールド部材５４とが一体成形された部材として構成されている。

下部モールド部材５４は、図２，図３に示すように、図２における放熱シート４０，４２の上端部および下端部を図３における上方から押さえるシート押さえ部５６，５８と、放熱シート４０の図２における左側面側に設けられた側壁部６０と、放熱シート４２の図２における右側面側に設けられた側壁部６２と、放熱シート４０，４２の間に設けられた中央壁部６４と、を備える。

側壁部６０は、図２に示すように、上方から視てＥ字状になるよう形成されている。側壁部６０は、図２，図４，図５に示すように、Ｅ字の中央の凸部６０ａがギャップ部材２４ａに対応する位置で凸になり、放熱シート４０の図２における左側面に当接するよう形成されている。凸部６０ａは、図２における上下方向の長さが、ギャップ部材２４ａの図２における上下方向の長さより長くなるよう形成されている。側壁部６２は、図２に示すように、側壁部６０と左右対称な形状で、中央の凸部が放熱シート４２の側面に当接するよう形成されている。中央壁部６４は、図２における上下方向の対称軸で線対称な形状となっており、対称軸より右側は側壁部６０と同一の形状となり、対称軸より左側は側壁部６２と同一の形状となるよう形成されている。したがって、中央壁部６４は、中央の凸部で放熱シート４０，４２と当接している。

側壁部６０，６２，中央壁部６４の中央の凸部（例えば、凸部６０ａ）を挟む２つの凹部（例えば、凹部６０ｂ，６０ｃなど）は、図５に示すように、放熱シート４０，４２の側面と距離αを持つよう形成されている。ここで、距離αは、例えば、側壁部６０と中央壁部６４とケース３０とリアクトル２０とで形成する空間の体積が放熱シート４０の体積の１５％，２０％，２５％などになり、側壁部６２と中央壁部６４とケース３０とリアクトル２０とで形成する空間の体積が放熱シート４２の体積の１５％，２０％，２５％などになるよう調整されている。

このように、側壁部６０，６２，中央壁部６４の中央の凸部（例えば、凸部６０ａなど）だけを放熱シート４０，４２に当接させる一つの理由は、放熱シート４０，４２とリアクトル２０のギャップ部材２４ａ，２４ｂの周辺との密着性の低下を抑制するためである。図６は側壁部を設けない場合におけるリアクトルの高温時と低温時におけるリアクトル装置の様子を示す説明図であり、図７は側壁部を放熱シートに当接させた場合のリアクトル装置の様子を示す説明図である。図６中、白塗りの矢印は力の方向を示しており、黒塗りの矢印は放熱シートが変形する方向を示している。一般に、リアクトルのコイルに電流が流れリアクトルで熱が発生すると、図７に示すように、その熱で熱膨張したリアクトルにより放熱シートが押圧されて外側へ広がるよう変形する。そして、その後、コイルの電流が小さくなりリアクトルの温度が低温になると、熱膨張したリアクトルが収縮して放熱シートを押圧する力が小さくなり、変形した放熱シートが元に戻ろうとする。こうして放熱シートを押圧する力の増減が繰り返されると、放熱シートが変形したりずれたりして、放熱シートとリアクトルとの密着性が低下してしまう。リアクトルでは、特に、ギャップ部材の位置で磁束がコイル側へはみ出して比較的大きな熱が発生しやすい。実施例では、図２，図４に示すように、側壁部６０，６２，中央壁部６４の中央の凸部を放熱シート４０，４２に当接させることにより、特に発熱しやすいリアクトル２０のギャップ部材２４ａ，２４ｂの周辺（図２における楕円で囲まれた部分）での放熱シート４０，４２の変形を抑制してリアクトル２０のギャップ部材２４ａ，２４ｂの周辺と放熱シート４０，４２との密着性の低下を抑制している。これにより、放熱性能の低下を抑制することができる。

また、側壁部６０，６２，中央壁部６４の中央の凸部だけを放熱シート４０，４２に当接させる他の理由は、リアクトル２０を放熱シート４０，４２に容易に載置するためである。実施例のリアクトル装置１０では、リアクトル２０をケース３０に収納する際には、ケース３０に放熱シート４０，４２を載置し，上部モールド部材５２と下部モールド部材５４とを設けたリアクトル２０を放熱シート４０，４２に押しつけ、放熱シート４０，４２を外側に広げるよう変形させて放熱シート４０，４２を下部モールド部材５４の側壁部６０，６２，中央壁部６４に当接させる。そして、こうしてリアクトル２０を放熱シート４０，４２に載置した状態でリアクトル２０とケース３０とを締結部材２９ａ〜２９ｃで締結する。このとき、放熱シート４０，４２の反力が大きいと、リアクトル２０を放熱シート４０，４２に載置するときに比較的長い時間を要し作業効率が低下するが、実施例では、図２，図４，図５に示すように、側壁部６０，６２，中央壁部６４と放熱シート４０，４２とが中央の凸部だけで当接しているから、放熱シート４０，４２の側壁部６０，６２，中央壁部６４に当接していない部分が外側へ広がるよう変形することが許容される。これにより、放熱シート４０，４２の反力を低減してリアクトル２０の放熱シート４０，４２への載置を容易にすることができる。

以上説明した実施例のリアクトル装置１０によれば、側壁部６０，６２，中央壁部６４のギャップ部材２４ａ，２４ｂに対応する位置で凸になるよう形成された凸部６０ａだけを、放熱シート４０，４２に当接させるから、リアクトル２０のギャップ部材２４ａ，２４ｂの周辺と放熱シート４０，４２との密着性の低下を抑制して放熱性能の低下を抑制することができると共にリアクトル２０の放熱シート４０，４２への載置を容易にすることができる。

実施例のリアクトル装置１０では、側壁部６０，６２，中央壁部６４の凹部を放熱シート４０，４２のそれぞれの側面と距離αを持つよう形成するものとしたが、図８の変形例のリアクトル装置１１０に示すように、側壁部６０，６２，中央壁部６４の凹部と放熱シート４０，４２の側面との距離がケース３０の方向（図８における下方向）に向けて徐々に広くなるよう形成するものとしてもよい。

実施例のリアクトル装置１０では、上部モールド部材５２と下部モールド部材５４とを一体成形するものとしたが、下部モールド部材５４を上部モールド部材５２とは別部材として形成するものとしてもよいし、下部モールド部材５４をケース３０と一体成形するものとしてもよい。

実施例のリアクトル装置１０では、放熱シート４０，４２をリアクトルコア２２のギャップ部材２４ａ，２４ｂの下方にそれぞれ配設したが、側壁部６２を設けないものとして、一つの放熱シートをリアクトルコア２２のギャップ部材２４ａ，２４ｂの下方に配設するものとしてもよい。

実施例のリアクトル装置１０では、リアクトルコア２２に非磁性材料により形成されたギャップ部材２４ａ．２４ｂが設けられているものとしたが、ギャップ部材２４ａ，２４ｂに代えて空間，いわゆるエアギャップが設けられているものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、リアクトルが「リアクトル」に相当し、ケース３０が「ケース」に相当し、放熱シート４０が「放熱シート」に相当し、側壁部６０，中央壁部６４が「壁部」に相当し、下部モールド部材５４が「保持部材」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等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内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、リアクトル装置の製造産業などに利用可能である。

１０ リアクトル装置、２０ リアクトル、２２ａ，２２ｂ Ｕ字コア、２４ａ，２４ｂ ギャップ部材、２９ａ〜２９ｃ 締結部材、３０ ケース、４０，４２ 放熱シート、５０ モールド部材、５２ 上部モールド部材、５４ 下部モールド部材、５６，５８ シート押さえ部、６０，６２ 側壁部、６０ａ 凸部、６０ｂ，６０ｃ 凹部、６４ 中央壁部。

Claims (1)

1. 対向配置された２つのＵ字形状のＵ字コアの間に非磁性のギャップが設けられてなるリアクトルコアと前記２つのＵ字コアに跨がって巻回されたコイルとを有するリアクトルと、前記リアクトルを収納するケースと、前記リアクトルと前記ケースとの間に配置された熱伝導性が良好な放熱シートと、を備えるリアクトル装置であって、
   前記放熱シートにおける前記コイルの巻回軸方向に略平行な複数の側面側にそれぞれ設けられ前記ギャップに対応する所定部だけが前記放熱シートの側面に当接する壁部を有し、前記放熱シートを前記コイルに接触させて保持する保持部材
   を備えることを特徴とするリアクトル装置。