JP2018133500A - リアクトルおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 特に、大容量用において、サイズの小型化を図った場合にも、発生した熱を、部品外部に効率的に放出し得るリアクトルおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】 中央脚部１３Ａ、Ｂと、この中央脚部１３Ａ、Ｂの両側に配された左右脚部１１Ａ、Ｂ、１２Ａ、Ｂとを備えたコア部１０と、中央脚部１３Ａ、Ｂの周囲に導線を巻回してなるコイル部２０と、コイル部２０の熱を外部に放出する熱伝達シート３０とを備え、コイル部２０は、平角線をエッジワイズ巻きにて前記中央脚部の周囲に巻回するようにして構成され、巻回されたコイル部２０の周囲を熱伝達シート３０に当接するように配設されてなる。
【選択図】図１
【解決手段】 中央脚部１３Ａ、Ｂと、この中央脚部１３Ａ、Ｂの両側に配された左右脚部１１Ａ、Ｂ、１２Ａ、Ｂとを備えたコア部１０と、中央脚部１３Ａ、Ｂの周囲に導線を巻回してなるコイル部２０と、コイル部２０の熱を外部に放出する熱伝達シート３０とを備え、コイル部２０は、平角線をエッジワイズ巻きにて前記中央脚部の周囲に巻回するようにして構成され、巻回されたコイル部２０の周囲を熱伝達シート３０に当接するように配設されてなる。
【選択図】図１
Description
本発明は、リアクトル等として用いられるコイル部品およびこのコイル部品の製造方法に関し、詳しくは、小型化を図りうる大電流用途のリアクトルおよびその製造方法に関するものである。
リアクトル等のコイル部品は、磁性体コアに巻線コイルが巻回された構成とすることによりインダクタンスを発生させることができる。
近年、特に車載用のリアクトルにおいては、小型化の要請が高まっており、それとともに、発生した熱が、部品外部に効率的に放出され得るような構造について、日々、開発が行われている。
一般に、リアクトルにおいては、コイルハウジングの底面下方にヒートシンク（水冷式の場合は水）が設けられており、上記発生した熱をこのヒートシンクを介し、冷却しながら外部へ逃がす構造がとられている。
そして、上記放熱効果を上げるため、磁性体コアに巻回された巻線コイルの外周部分を、ハウジング板材を介してヒートシンクと対向する位置に貼付された放熱シート（以下、熱伝達シートと称する）に押圧するようにして、ヒートシンクへの熱伝達が良好となるようにしている（下記特許文献１、２を参照）。
近年、特に車載用のリアクトルにおいては、小型化の要請が高まっており、それとともに、発生した熱が、部品外部に効率的に放出され得るような構造について、日々、開発が行われている。
一般に、リアクトルにおいては、コイルハウジングの底面下方にヒートシンク（水冷式の場合は水）が設けられており、上記発生した熱をこのヒートシンクを介し、冷却しながら外部へ逃がす構造がとられている。
そして、上記放熱効果を上げるため、磁性体コアに巻回された巻線コイルの外周部分を、ハウジング板材を介してヒートシンクと対向する位置に貼付された放熱シート（以下、熱伝達シートと称する）に押圧するようにして、ヒートシンクへの熱伝達が良好となるようにしている（下記特許文献１、２を参照）。
ところで、リアクトルとしては、送電系統用の大容量のものから、通信器部品にいたるまで、使用用途に応じて種々のタイプのものが知られているが、特に、大容量のものでは、コイルにおける発熱量が大きいことから、リアクトルサイズの小型化を図るために、放熱の効率化を一層図りうる技術の出現が望まれていた。特に、例えば多層のソレノイド巻きによってコイルを形成した場合、最外周に位置する導線を熱伝達シートに押し当てても、コイル発熱量の大きい内周で発生した熱を熱伝達シートに伝達するのは、時間がかかり効率が良くない。
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、特に、大容量用において、サイズの小型化を図った場合にも、発生した熱を、部品外部に効率的に放出し得るリアクトルおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。
上記課題を解決するため、本発明に係るリアクトルおよびリアクトルの製造方法は、以下の特徴を備えている。
本発明に係るリアクトルは、
中央脚部と、この中央脚部の両側に配された左右脚部とを備えたコア部と、
該中央脚部の周囲に導線を巻回してなるコイル部と、
該コイル部の熱を外部に放出する熱伝達シートとを備え、
前記コイル部は、平角線をエッジワイズ巻きにて前記中央脚部の周囲に巻回するようにして構成され、巻回された該コイル部の周囲を前記熱伝達シートに当接するように配設さ
れてなることを特徴とするものである。
本発明に係るリアクトルは、
中央脚部と、この中央脚部の両側に配された左右脚部とを備えたコア部と、
該中央脚部の周囲に導線を巻回してなるコイル部と、
該コイル部の熱を外部に放出する熱伝達シートとを備え、
前記コイル部は、平角線をエッジワイズ巻きにて前記中央脚部の周囲に巻回するようにして構成され、巻回された該コイル部の周囲を前記熱伝達シートに当接するように配設さ
れてなることを特徴とするものである。
また、前記コイル部の一巻きの巻回形状において、前記熱伝達シートに当接する側の下底が上底に対して１．５倍以上の長さであり、かつ内角の中で最小のものが６０度以上である台形形状とされていることが好ましい。
また、前記コイル部の一巻きの巻回形状が、四角形または五角形をなし、前記熱伝達シートに当接する辺の長さが、全辺の中で最大の長さであり、かつ内角の中で最小のものが６０度以上であることが好ましい。
また、前記コイル部の一巻きの巻回形状が、四角形または五角形をなし、前記熱伝達シートに当接する辺の長さが、全辺の中で最大の長さであり、かつ内角の中で最小のものが６０度以上であることが好ましい。
また、前記中央脚部と前記左右脚部との、該中央脚部の延びる方向に直交する断面形状において、
前記脚部の配列方向の左右幅は、前記中央脚部の方が大きいのに対し、前記脚部の配列方向と直交する方向の上下長さは前記左右脚部の方が大きく形成されて、前記断面形状の断面積が互いに近づくように設定されていることが好ましい。
前記脚部の配列方向の左右幅は、前記中央脚部の方が大きいのに対し、前記脚部の配列方向と直交する方向の上下長さは前記左右脚部の方が大きく形成されて、前記断面形状の断面積が互いに近づくように設定されていることが好ましい。
また、前記中央脚部および前記左右脚部を含む平面に直交する方向である上下方向には、前記中央脚部に巻回されるコイル部の高さよりも、前記左右脚部のボビンの高さを大きく設定し、該左右脚部のボビンに囲まれる空間内に封止樹脂を充填したときに、該充填された封止樹脂が外部に溢れることがなく、かつ前記コイル部全体を被覆し得る構成とされていることが好ましい。
また、本発明に係るリアクトルの製造方法は、
中央脚部と、この中央脚部の両側に左右脚部が配されるようにしてコア部を所定の磁路状に配置し、
該中央脚部の周囲に平角線からなる導線をエッジワイズ巻きにより巻回してコイル部を形成し、
巻回された該コイル部の周囲部分の一部を、外部に熱を放出する熱伝達シートに押し当てたことを特徴とするものである。
中央脚部と、この中央脚部の両側に左右脚部が配されるようにしてコア部を所定の磁路状に配置し、
該中央脚部の周囲に平角線からなる導線をエッジワイズ巻きにより巻回してコイル部を形成し、
巻回された該コイル部の周囲部分の一部を、外部に熱を放出する熱伝達シートに押し当てたことを特徴とするものである。
ここで、上述した「エッジワイズ状に巻く」あるいは「エッジワイズ巻き」とは、平角線材の一方の側縁である短辺を内径面として縦に巻いて板状に積層することをいうものとする。
本発明のリアクトルによれば、中央脚部の周囲に巻回するコイル部として、平角線を用いているので大容量の電流を流すのに好適である。しかもこの平角線を中央脚部の周囲に、エッジワイズ巻きにより巻回しており、コイル部の各一巻きは、内周、外周が同じ平角線材の一方の側縁と他方の側縁として形成されているので、高温となりやすいコイル内周部からコイル外周部に当接されている熱伝達シートに、速やかに熱を伝達することができる。
したがって、大容量用のリアクトルにおいて、サイズの小型化を図った場合にも、発生した熱を、部品外部に効率的に放出することが可能である。
以下、本発明の実施形態に係るリアクトルについて図面を参照しつつ説明する。
リアクトルは、例えば、自動車に搭載される各種機器の電気回路要素として使用され、コア部と、このコア部に巻回されるコイル部を備えており、通常は、コイル部周囲に、コイルボビンを介してコア部が挿通され、これらがケース内に収納され充填材等により固定された構成とされる。
本実施形態のリアクトルは、コンパクトなサイズの割に大電流を扱う場合にも、好適に用いることができる。
〈リアクトルの主要構成〉
リアクトルは、例えば、自動車に搭載される各種機器の電気回路要素として使用され、コア部と、このコア部に巻回されるコイル部を備えており、通常は、コイル部周囲に、コイルボビンを介してコア部が挿通され、これらがケース内に収納され充填材等により固定された構成とされる。
本実施形態のリアクトルは、コンパクトなサイズの割に大電流を扱う場合にも、好適に用いることができる。
〈リアクトルの主要構成〉
本実施形態のリアクトル１は、略Ｅ字状の部分コア（図１では一方の部分コアのみが示されている）１０Ａと、この部分コア１０Ａに対向する部分コア１０Ｂ（図３（Ｂ）を参照）とが組み合わされたコア部１０の中央脚部１３Ａ、Ｂの周囲に巻回されたコイル部２０とを備えている。
この中央脚部１３Ａ、Ｂは断面台形状とされており、また、この周囲に巻回されるコイル部２０も平角線がエッジワイズ巻きによって台形状に巻回されてなる。コイル部２０は平角線を用いることにより、比較的、大電流に対応することができる。
この中央脚部１３Ａ、Ｂは断面台形状とされており、また、この周囲に巻回されるコイル部２０も平角線がエッジワイズ巻きによって台形状に巻回されてなる。コイル部２０は平角線を用いることにより、比較的、大電流に対応することができる。
図示するように、コイル部２０は、断面が、上底に比べて下底が長い台形状とされており、下底を構成する大きい外周面が熱伝導シート３０上に広い面積に亘って当接されている（熱伝達シート３０側の辺あるいは面を下底と称する）。このような、リアクトルはコンパクトな構成とされるほど、放熱が難しくなるが、本実施形態のリアクトルにおいては、平角線をエッジワイズ巻きにより巻回しているため、コイル部２０の各一巻きは、内周、外周が同じ平角線材の一方の側縁と他方の側縁として形成されていることになり、高温となりやすいコイル内周部から、コイル外周部に当接されている熱伝達シート３０に、速やかに熱を伝達することができる。
熱伝達シート３０は、ケース５０の底面壁部を介して図示されないヒートシンク（水冷の場合は水：以下同じ）と対向しており、熱伝達シート３０に伝達された熱はヒートシンクから外部に放出される。
したがって、大容量用のリアクトルにおいて、サイズの小型化を図った場合にも、発生した熱を、部品外部に効率的に放出することが可能である。
したがって、大容量用のリアクトルにおいて、サイズの小型化を図った場合にも、発生した熱を、部品外部に効率的に放出することが可能である。
また、部分コア１０Ａ、Ｂ（以下、部分コア１０Ａ、Ｂを組み合わせてコア部１０とも称する）の左右脚部１１Ａ、１２Ａは、コイル部２０の台形の外形状に沿うように、上方においては幅広で、下方に向かうと幅狭となるように形成されている。これにより、コイル部２０の形状を台形状に許容しつつ、リアクトルの磁気特性を効率的に向上させることができる。
また、中央脚部１３Ａ、Ｂは、図２および図３（Ｂ）に示すように、磁性体部分とスペーサー部分（磁性体または非磁性体）とが交互に配設された構成とされている。すなわち
、磁性体部分は、部分コア１０Ａの中央突設部１５Ａと、断面台形状の磁性コア片１５Ｂ、Ｃと、部分コア１０Ｂの中央突設部１５Ｄとからなり、これら４つの磁性体部分の間に非磁性体部分である第１スペーサー１６Ａ、Ｃおよび第２スペーサー１６Ｂが挟まれている。なお、スペーサー１６Ａ〜Ｃの台形状断面は、磁性体部分の各部１５Ａ〜Ｄの台形状断面よりも一回り小さい大きさとされている。
また、中央脚部１３Ａ、Ｂは、図２および図３（Ｂ）に示すように、磁性体部分とスペーサー部分（磁性体または非磁性体）とが交互に配設された構成とされている。すなわち
、磁性体部分は、部分コア１０Ａの中央突設部１５Ａと、断面台形状の磁性コア片１５Ｂ、Ｃと、部分コア１０Ｂの中央突設部１５Ｄとからなり、これら４つの磁性体部分の間に非磁性体部分である第１スペーサー１６Ａ、Ｃおよび第２スペーサー１６Ｂが挟まれている。なお、スペーサー１６Ａ〜Ｃの台形状断面は、磁性体部分の各部１５Ａ〜Ｄの台形状断面よりも一回り小さい大きさとされている。
このように、中央脚部１３Ａ、Ｂを、４つに分割された磁性体部分と、これら磁性体部分の間に配された３つの非磁性体部分により構成して、磁性体部分同士の１つの間隔を短くしているので、トータルとしての磁束漏れ量を低減することができる。
勿論、分割する磁性体部分と、その間に位置する非磁性体部分の数はこれ以外の数とすることができる。
勿論、分割する磁性体部分と、その間に位置する非磁性体部分の数はこれ以外の数とすることができる。
図３（Ａ）は、リアクトル１の全体的な外観を示すものである。ただし、部分コア１０Ａ、Ｂは他部材により被覆されて外観には表れないので、ボビン４０Ａ、Ｂとコイル部２０を取り外した図３（Ｂ）により表す。
すなわち、各部分コア１０Ａ、Ｂは、コイル部２０等との間の絶縁性を保持するボビン４０Ａ，Ｂにより被覆されている。またこのボビン４０Ａ、Ｂは、各部分コア１０Ａ、Ｂを被覆した状態で互いに突き合わされてなり（コアの脚部の先端は被覆されていない）、さらに各隅部分には、外方に張り出す張出部４２Ａ〜Ｄが設けられている。
すなわち、各部分コア１０Ａ、Ｂは、コイル部２０等との間の絶縁性を保持するボビン４０Ａ，Ｂにより被覆されている。またこのボビン４０Ａ、Ｂは、各部分コア１０Ａ、Ｂを被覆した状態で互いに突き合わされてなり（コアの脚部の先端は被覆されていない）、さらに各隅部分には、外方に張り出す張出部４２Ａ〜Ｄが設けられている。
アルミ製のケース５０は、このような組み付けられたボビン４０Ａ、Ｂの全体を収納するようになっている。また、ケース５０の各角部は外方に向かって突出する突出部５１Ａ〜Ｄが設けられており、この突出部５１Ａ〜Ｄによりボビン４０Ａ、Ｂの張出部４２Ａ〜Ｄが収容されるようになっている。
このようにケース５０の内壁面には、上記ボビン４０Ａ、Ｂの外側面が当接するようになっていて、ボビン４０Ａ、Ｂがケース５０の内部に、丁度収納されるようになっている。
このようにケース５０の内壁面には、上記ボビン４０Ａ、Ｂの外側面が当接するようになっていて、ボビン４０Ａ、Ｂがケース５０の内部に、丁度収納されるようになっている。
このボビン４０Ａ、Ｂの各張出部４２Ａ〜Ｄには、図示されない透孔が穿設されていて、これらの透孔を通してねじ６０Ａ〜Ｄが、ケース５０の底部からせり上がった段部（５２Ａ〜Ｄ）の上面に螺入されるようになっている。すなわち、ねじ６０Ａ〜Ｄをねじ込んでいくことにより、ボビン４０Ａ、Ｂ全体がケース５０の底部に向かって押し下げられ、中央脚部１３Ａ、Ｂを被覆する部分であるボビン４０Ａ、Ｂの下端面がコイル部２０の内周面を下方に押圧し、コイル部２０の下方外周面は、熱伝達シート３０の上面に押圧されることになる。
上述したことは、内部状態を示す図４において、中央脚部１３Ａを被覆するボビン４０Ａの下端面がコイル部２０の下底部分の内周部に当接されているのに対し、ボビン４０Ａの上端面がコイル部２０の上底部分の内周部とは間隙を空けて対向していて、当接してはいない、ことからも明らかである。
これにより、コイル部２０に発生した熱を、熱伝達シート３０を介して外部に効率良く放出することができる。
これにより、コイル部２０に発生した熱を、熱伝達シート３０を介して外部に効率良く放出することができる。
なお、熱伝達シート３０は、ケース５０の底面壁部を介して図示されないヒートシンクと対向しており、熱伝達シート３０に伝達された熱はヒートシンクから外部に放出される。
このようにして、コア部１０、コイル部２０およびボビン４０Ａ、Ｂを組み付けたものを一体的にケース５０にねじ止めすることができる。なお、実際には、各部材同士は位置決めされた状態で、必要に応じて接着剤で互いに接着される。また、後述するように、絶
縁性接着剤を各部材間に充填することにより、各部材間の相対位置が固定される。
縁性接着剤を各部材間に充填することにより、各部材間の相対位置が固定される。
前述したように、本実施形態においては、ボビン４０Ａ、Ｂに囲まれた中央孔７０内に、シリコン系、ウレタン系およびエポキシ系等の絶縁性樹脂剤７１を充填する。初期状態では、このような樹脂は流動性があるので、コア部１０とコイル部２０の間隙に浸入し、これら両者間の絶縁性を高めることができる。また、このような絶縁性樹脂剤７１を用いることにより、上記両者間の間隙が微小であっても絶縁性を確実なものとすることができるので、クリアランスを小さくすることができ、コンパクト化を促進することができる。
すなわち、図３（Ａ）に示すように、本実施形態のリアクトル１は、ボビン４０Ａ、Ｂを組み付けた状態において、ボビン４０Ａ、Ｂに囲まれた中央孔７０が構成されるが、この中央孔７０には、流動性のある絶縁性樹脂剤７１が充填され（中央孔７０の最上部まで充填される）、コイル部２０全体を含めてオーバーモールドされるように構成されている。これにより、絶縁性樹脂剤７１がコア部１０とコイル部２０の隙間に入り込んで両者の絶縁を確実にとることができる。
すなわち、図３（Ａ）に示すように、本実施形態のリアクトル１は、ボビン４０Ａ、Ｂを組み付けた状態において、ボビン４０Ａ、Ｂに囲まれた中央孔７０が構成されるが、この中央孔７０には、流動性のある絶縁性樹脂剤７１が充填され（中央孔７０の最上部まで充填される）、コイル部２０全体を含めてオーバーモールドされるように構成されている。これにより、絶縁性樹脂剤７１がコア部１０とコイル部２０の隙間に入り込んで両者の絶縁を確実にとることができる。
このように、コイル部２０の上底の上面よりも、ボビン４０Ａ、Ｂの中央孔７０の開口部位置を高く設定し、ボビン４０Ａ、Ｂに囲まれる中央孔７０に絶縁性樹脂剤７１を充填したときに、該充填された絶縁性樹脂剤７１が外部に溢れることがなく、かつコイル部２０全体を被覆し得る構成とすることが好ましい。
また、この絶縁性樹脂剤７１は、保護層として機能し、各部材が、リアクトル外部の部材と接触等したときに損傷を受ける事態を防止することができる。
本実施形態においては、ボビン４０Ａ、Ｂに囲まれた中央孔７０のみに絶縁性樹脂剤７１を充填するようにしており、このボビン４０Ａ、Ｂの外周全体を絶縁性樹脂剤７１により被覆する場合と比べると、絶縁性樹脂剤７１の充填量を大幅に減らすことができる。絶縁性樹脂剤７１は単価が高いため、本実施形態によれば、製造コストを大幅に低減することができる。
なお、ボビン４０Ａ、Ｂの外周全体を絶縁性樹脂剤７１により被覆しても、絶縁性および保護性のメリットは必ずしも大きくはないので、中央孔７０のみに絶縁性樹脂剤７１を充填することによっても大きな問題は生じないと考えらえる。
本実施形態においては、ボビン４０Ａ、Ｂに囲まれた中央孔７０のみに絶縁性樹脂剤７１を充填するようにしており、このボビン４０Ａ、Ｂの外周全体を絶縁性樹脂剤７１により被覆する場合と比べると、絶縁性樹脂剤７１の充填量を大幅に減らすことができる。絶縁性樹脂剤７１は単価が高いため、本実施形態によれば、製造コストを大幅に低減することができる。
なお、ボビン４０Ａ、Ｂの外周全体を絶縁性樹脂剤７１により被覆しても、絶縁性および保護性のメリットは必ずしも大きくはないので、中央孔７０のみに絶縁性樹脂剤７１を充填することによっても大きな問題は生じないと考えらえる。
上記コア部１０は、鉄粉など強磁性材料を微細な粉末にし、その表面を絶縁被膜で覆い、圧縮して固めた圧粉磁心からなる。上記強磁性材料としては、純鉄、またはＮｉ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｃ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｐ，Ｂ，ＮおよびＣｏの元素から選択される１種以上の添加元素を含有する鉄合金が例として挙げられる。
また、上記コイル部２０は平角線を巻回することにより形成されているが、平角線は、図１等に示すように帯状の扁平な導線であって、例えば、厚みは0.5mm〜6.0mm、幅は1.0
〜16.0mm程度を一般的な形状とする。
なお、ボビン４０Ａ、Ｂは、図３（Ａ）に示すように、コア部１０を被覆するため、各々、部分コア１０Ａ、Ｂを一回り大きくした外形状をなし、成形性、量産性、微細加工性、電気絶縁性、低廉性および機械的な強度等を考慮し、例えばＰＰＳ、６，６−ナイロン等の熱可塑性樹脂、フェノール、不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂等、絶縁性樹脂を用いて成形される。
また、上記コイル部２０は平角線を巻回することにより形成されているが、平角線は、図１等に示すように帯状の扁平な導線であって、例えば、厚みは0.5mm〜6.0mm、幅は1.0
〜16.0mm程度を一般的な形状とする。
なお、ボビン４０Ａ、Ｂは、図３（Ａ）に示すように、コア部１０を被覆するため、各々、部分コア１０Ａ、Ｂを一回り大きくした外形状をなし、成形性、量産性、微細加工性、電気絶縁性、低廉性および機械的な強度等を考慮し、例えばＰＰＳ、６，６−ナイロン等の熱可塑性樹脂、フェノール、不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂等、絶縁性樹脂を用いて成形される。
ケース５０は、アルミニュームにより形成されているが、その他の種々の材料を用いることができる。
また、図４に示すように、コア部１０（２つの部分コア１０Ａ、Ｂを組み合わせたもの）を流れる磁束に対して、コア断面に狭いところがあると、この部分により磁気特性の劣化が生じるので、本実施形態においては、磁束が流れる方向に直交する断面の面積が略同様の値となるようになっている。すなわち、図示する部分コア１０Ａにおいても、磁束が
流れる方向に直交する断面の面積、例えば、左右脚部１１Ａの先端面の面積と、中央脚部１３Ａの根元部分（中央突出部１５Ａとコア本体部１５Ｅを合わせたＴ字形状の部分）の断面の面積が、互いに略等しくなるように形成されている。
勿論、状況に応じて、左右脚部１１Ａの断面積と、中央脚部１３Ａの断面積とのいずれかを大きく設定することも可能であり、例えば、初期L値を大きくする目的の下に、左右
脚部１１Ａの断面積を大きくすることも可能である。
また、図４に示すように、コア部１０（２つの部分コア１０Ａ、Ｂを組み合わせたもの）を流れる磁束に対して、コア断面に狭いところがあると、この部分により磁気特性の劣化が生じるので、本実施形態においては、磁束が流れる方向に直交する断面の面積が略同様の値となるようになっている。すなわち、図示する部分コア１０Ａにおいても、磁束が
流れる方向に直交する断面の面積、例えば、左右脚部１１Ａの先端面の面積と、中央脚部１３Ａの根元部分（中央突出部１５Ａとコア本体部１５Ｅを合わせたＴ字形状の部分）の断面の面積が、互いに略等しくなるように形成されている。
勿論、状況に応じて、左右脚部１１Ａの断面積と、中央脚部１３Ａの断面積とのいずれかを大きく設定することも可能であり、例えば、初期L値を大きくする目的の下に、左右
脚部１１Ａの断面積を大きくすることも可能である。
また、図４に示すように、中央脚部１３Ａと左右脚部１１Ａ、１２Ａとの、該中央脚部１３Ａの延びる方向に直交する断面形状において、脚部配列方向の左右幅は、中央脚部１３Ａのほうが大きいのに対し、脚部配列方向と直交する上下方向長さは左右脚部１１Ａ、１２Ａの方が長く形成されており、両者の断面形状の断面積が互いに近い値となるように設定されている。この場合にも、状況に応じて、上記一方の断面形状を上記他方の断面形状に比べて大きく設定することが可能である。
また、前述したように、本実施形態においては、左右脚部１１Ａの断面形状が独特の形状とされており、中央脚部１３Ａ、Ｂのコイル部２０が断面台形状とされているので、そのコイル部２０の外周部に沿うように、上方部分においては幅広となるように、また下方部分においては幅狭となるように構成されている。これにより、スペースの効率化を図りつつ、磁気特性の向上を図ることができる。
また、前述したように、本実施形態においては、左右脚部１１Ａの断面形状が独特の形状とされており、中央脚部１３Ａ、Ｂのコイル部２０が断面台形状とされているので、そのコイル部２０の外周部に沿うように、上方部分においては幅広となるように、また下方部分においては幅狭となるように構成されている。これにより、スペースの効率化を図りつつ、磁気特性の向上を図ることができる。
ところで、本実施形態においては、前述したように、中央脚１３Ａ、Ｂを断面台形状に構成し、その周囲を巻回するコイル部２０の形状を断面台形状となるようにしている。このようにコイル部２０を断面台形状としているのは、コイル２０の全体の長さに対する、コイル２０の熱伝達シート３０に当接する長さの割合を高めるためである。つまり、断面台形状とすれば、下底が上底よりも長くなるので、両側片が同一の長さであれば、断面長方形状の場合よりも、コイル部２０の熱伝達シート３０と当接する割合が高まり放熱効果を上げることができる理屈である。
図５は、コア部１０Ｄおよびコイル部２０Ａが、断面台形状（台形様形状）である場合に、ヒートシンク８０Ａと接触している熱伝達シート３０Ａに、コイル部２０Ａの外周面が当接している様子を示すものである。図５によれば、コイル部２０Ａが断面台形状の場合に、このコイル部２０Ａの外周面と熱伝達シート３０Ａの接触割合が大きくなる様子を示している。
このような観点からすれば、下底に対して上底を小さくしていくほど放熱効果を向上させることができることになる。したがって、上底を極限まで小さくした三角形状のものは放熱効果をさらに向上させることができることになる。
このような観点からすれば、下底に対して上底を小さくしていくほど放熱効果を向上させることができることになる。したがって、上底を極限まで小さくした三角形状のものは放熱効果をさらに向上させることができることになる。
図６は、本発明の変更形状に係るリアクトルの概念を示すものであり、コア部１０Ｅおよびコイル部２０Ｂが、断面三角形状（三角形様形状）である場合に、ヒートシンク８０Ｂと接触している熱伝達シート３０Ｂに、コイル部２０Ｂの外周面が当接している様子を示すものである。図６によれば、コイル部２０Ｂが断面三角形状の場合に、このコイル部２０Ｂの外周面と熱伝達シート３０Ｂの接触割合が、さらに大きくなる様子を示している。ただし、コイル部２０Ｂを三角形状とした場合、三角形の頂点では、内角が鋭角となり、平角線を縦方向に折り曲げることが難しくなる。特に、６０度を大幅に下回った場合には、折り曲げ時に平角線に損傷を生じる虞があるので、内角を６０度以上とするように配慮することが肝要である。
これに対し、図７は、従来技術１に係るリアクトルの概念を示すものであり、コア部１１０Ｄおよびコイル部１２０Ａが、断面円形状（円形様形状）である場合に、ヒートシンク１８０Ａと接触している熱伝達シート１３０Ａに、コイル部１２０Ａの外周面が当接している様子を示すものである。図７によれば、コイル部１２０Ａが円形状の場合に、この
コイル部１２０Ａの外周面と熱伝達シート１３０Ａは略点接触（実際には線接触）となり放熱性は大幅に低下する様子を示している。
コイル部１２０Ａの外周面と熱伝達シート１３０Ａは略点接触（実際には線接触）となり放熱性は大幅に低下する様子を示している。
また、図８は、従来技術２に係るリアクトルの概念を示すものであり、コア部１１０Ｅおよびコイル部１２０Ｂが、断面正方形状（正方形様形状）である場合に、ヒートシンク１８０Ｂと接触している熱伝達シート１３０Ｂに、コイル部１２０Ｂの外周面が当接している様子を示すものである。図８によれば、コイル部１２０Ｂが正方形状の場合に、下方に位置する辺は、上方に位置する辺と等しい長さとなり、上述した実施形態のようにコイル部２０Ａを台形状とする場合や、上述した変更形状のようにコイル部２０Ｂを三角形状とする場合と比べて、コイル部１２０Ｂの外周面と熱伝達シート１３０Ｂの接触割合が小さくなるので、放熱性が低下する様子を示している。
また、本実施形態においては、リアクトル１を製造する際に、インサート成形の手法を用いている。
すなわち、コア部１０を成形した後、このコア部１０とコイル部２０とを、図３（Ａ）に示すようにケース５０内に収納した状態で、インサート成形機内にセットし、さらに絶縁性樹脂剤７１をボビン４０Ａ、Ｂの中央孔７０内に充填した後、金型内で一体成形処理を行う。
これにより、迅速かつ確実に、絶縁性を確保しつつ、リアクトル１の全体を一体化することができる。
（変更態様）
すなわち、コア部１０を成形した後、このコア部１０とコイル部２０とを、図３（Ａ）に示すようにケース５０内に収納した状態で、インサート成形機内にセットし、さらに絶縁性樹脂剤７１をボビン４０Ａ、Ｂの中央孔７０内に充填した後、金型内で一体成形処理を行う。
これにより、迅速かつ確実に、絶縁性を確保しつつ、リアクトル１の全体を一体化することができる。
（変更態様）
本発明のコイル部品としては上記実施形態および上記変更形状のものに限られるものではなく、その他の種々の態様の変更が可能である。
例えば、コア部やコイル部の断面形状としても、上記実施形態および上記変更形状のものに限られるものではなく、それ以外の種々の形状やタイプのものに変更が可能である。例えば、上述した断面台形状のコア部やコイル部に替えて、五角形状のコア部やコイル部を用いることも可能である。この場合には、頂点における内角が大きくなり平角線の折り曲げ処理時に平角線が損傷する虞は小さくなるが、その一方で、平角線の折り曲げに要する工数が増加し、製造効率が低下することに配慮する必要がある。
例えば、コア部やコイル部の断面形状としても、上記実施形態および上記変更形状のものに限られるものではなく、それ以外の種々の形状やタイプのものに変更が可能である。例えば、上述した断面台形状のコア部やコイル部に替えて、五角形状のコア部やコイル部を用いることも可能である。この場合には、頂点における内角が大きくなり平角線の折り曲げ処理時に平角線が損傷する虞は小さくなるが、その一方で、平角線の折り曲げに要する工数が増加し、製造効率が低下することに配慮する必要がある。
上述したコイル部の断面形状を台形状とした場合、効率の観点から考慮すると、上底に対して下底が１．５倍以上の長さであり、かつ最小の内角が６０度以上となるように形成することが好ましい。
また、一般的に、前記コイル部の断面形状を台形以外の四角形または五角形とした場合、効率の観点から考慮すると、熱伝達シートに当接する辺の長さが、全辺の中で最大であり、かつ最小の内角が６０度以上となるように形成することが好ましい。
また、一般的に、前記コイル部の断面形状を台形以外の四角形または五角形とした場合、効率の観点から考慮すると、熱伝達シートに当接する辺の長さが、全辺の中で最大であり、かつ最小の内角が６０度以上となるように形成することが好ましい。
また、本実施形態のリアクトル１においては、Ｅ字状の各部分コア１０Ａ、Ｂの対応する脚部１１Ａ、Ｂ、１２Ａ、Ｂ、１３Ａ、Ｂの先端を互いに突き合わせて組み合わせられるが、互いの先端部分は、全体として曲面形状をなすように面取りをしてもよい。このような曲面形状とすることにより、直流重畳特性を良好なものとすることができる。
以下本発明の実施例に係るリアクトルについて、比較例と比較しつつ説明する。
以下本発明の実施例に係るリアクトルについて、比較例と比較しつつ説明する。
実施例として、実施形態と同様の、図９（Ａ）に示す断面台形状のコア部１０Ｆおよびコイル部２０Ｄに形成し、表１に示す如く、各部材の熱伝導率（Ｗ/ｍ・ｋ）を設定する
ことにより実施例サンプルを作製した。これと同時に、比較例として、図９（Ｂ）に示す断面長方形状のコア部１１０Ｆおよびコイル部１２０Ｄに形成し、表１に示す如く、各部材の熱伝導率（Ｗ/ｍ・ｋ）を設定することにより比較例サンプルを作製した。
なお、実施例と比較例とで、中央脚部１３Ｆ、１１３Ｆと左右脚部１１Ｆ、１２Ｆ、１１１Ｆ、１１２Ｆの断面積は互いに同じとなるように設定した。また、実施例と比較例の何れも、コア部１０Ｆ、１１０Ｆとコイル部２０Ｄ、１２０Ｄとの距離は２．３ｍｍに設定した。他部材については同じ大きさとした。また、絶縁性樹脂剤７１は実施形態における中央孔７０のみに充填した。
ことにより実施例サンプルを作製した。これと同時に、比較例として、図９（Ｂ）に示す断面長方形状のコア部１１０Ｆおよびコイル部１２０Ｄに形成し、表１に示す如く、各部材の熱伝導率（Ｗ/ｍ・ｋ）を設定することにより比較例サンプルを作製した。
なお、実施例と比較例とで、中央脚部１３Ｆ、１１３Ｆと左右脚部１１Ｆ、１２Ｆ、１１１Ｆ、１１２Ｆの断面積は互いに同じとなるように設定した。また、実施例と比較例の何れも、コア部１０Ｆ、１１０Ｆとコイル部２０Ｄ、１２０Ｄとの距離は２．３ｍｍに設定した。他部材については同じ大きさとした。また、絶縁性樹脂剤７１は実施形態における中央孔７０のみに充填した。
雰囲気温度は、実施例、比較例、共に８５℃（無風時）に設定した。
このようにして作製した実施例サンプルと比較例サンプルについて、上記条件の下で、コイル部２０Ｄ、１２０Ｄに、DC100Aに高周波のリップル電流を重畳させた波形の電流を通電したときのシミュレーションを行い、通電開始時から３０００秒経過時の平均温度（各部品内での平均温度）および最大温度（部品内で最高温度となる部位の温度）について導出し、この導出した温度から放熱効果を評価した。
このようにして作製した実施例サンプルと比較例サンプルについて、上記条件の下で、コイル部２０Ｄ、１２０Ｄに、DC100Aに高周波のリップル電流を重畳させた波形の電流を通電したときのシミュレーションを行い、通電開始時から３０００秒経過時の平均温度（各部品内での平均温度）および最大温度（部品内で最高温度となる部位の温度）について導出し、この導出した温度から放熱効果を評価した。
表２に示すように、実施例と比較例とでは、コイル部２０Ｄ、１２０Ｄの温度が平均値で３．５５℃相違した。すなわち、実施例のものでは、比較例のものよりも平均値で３．５５℃も優れた放熱効果が得られた。温度上昇値の比較では、実施例のものでは、比較例のものよりも７．６％優れた測定結果が得られた。
また、図１０に示すように、温度分布に関し、実施例のもの（図１０（Ａ））では、比較例のもの（図１０（Ｂ））よりも、ヒートシンク（下方）からの冷却効果が効果的に得られていることが明らかである。
また、図１０に示すように、温度分布に関し、実施例のもの（図１０（Ａ））では、比較例のもの（図１０（Ｂ））よりも、ヒートシンク（下方）からの冷却効果が効果的に得られていることが明らかである。
１ リアクトル
１０、１０Ｄ、Ｅ、１１０Ｄ、Ｅ コア部
１０Ａ、Ｂ 部分コア
１１Ａ、Ｂ、Ｆ、１２Ａ、Ｂ、Ｆ、１１１、１１１Ｆ、１１２、１１２Ｆ 左右脚部
１３Ａ、Ｂ、Ｆ、１１３Ｆ 中央脚部
１５Ａ、Ｄ 中央突出部
１５Ｂ、Ｃ 磁性コア片
１５Ｅ コア本体部
１６Ａ〜Ｃ スペーサー
２０、２０Ａ、Ｂ、Ｄ、１２０Ａ、Ｂ、Ｄ コイル部
３０、３０Ａ、Ｂ、Ｆ、１３０Ａ、Ｂ、Ｆ 熱伝達シート
４２Ａ〜Ｄ 張出部
５０ ケース
５１Ａ〜Ｄ 突出部
５２Ａ〜Ｄ 段部
６０Ａ〜Ｄ ねじ
７０ 中央孔
７１ 絶縁性樹脂剤
１０、１０Ｄ、Ｅ、１１０Ｄ、Ｅ コア部
１０Ａ、Ｂ 部分コア
１１Ａ、Ｂ、Ｆ、１２Ａ、Ｂ、Ｆ、１１１、１１１Ｆ、１１２、１１２Ｆ 左右脚部
１３Ａ、Ｂ、Ｆ、１１３Ｆ 中央脚部
１５Ａ、Ｄ 中央突出部
１５Ｂ、Ｃ 磁性コア片
１５Ｅ コア本体部
１６Ａ〜Ｃ スペーサー
２０、２０Ａ、Ｂ、Ｄ、１２０Ａ、Ｂ、Ｄ コイル部
３０、３０Ａ、Ｂ、Ｆ、１３０Ａ、Ｂ、Ｆ 熱伝達シート
４２Ａ〜Ｄ 張出部
５０ ケース
５１Ａ〜Ｄ 突出部
５２Ａ〜Ｄ 段部
６０Ａ〜Ｄ ねじ
７０ 中央孔
７１ 絶縁性樹脂剤
Claims (6)
- 中央脚部と、この中央脚部の両側に配された左右脚部とを備えたコア部と、
該中央脚部の周囲に導線を巻回してなるコイル部と、
該コイル部の熱を外部に放出する熱伝達シートとを備え、
前記コイル部は、平角線をエッジワイズ巻きにて前記中央脚部の周囲に巻回するようにして構成され、巻回された該コイル部の周囲を前記熱伝達シートに当接するように配設されてなることを特徴とするリアクトル。 - 前記コイル部の一巻きの巻回形状において、前記熱伝達シートに当接する側の下底が上底に対して１．５倍以上の長さであり、かつ内角の中で最小のものが６０度以上である台形形状とされていることを特徴とする請求項１記載のリアクトル。
- 前記コイル部の一巻きの巻回形状が、四角形または五角形をなし、前記熱伝達シートに当接する辺の長さが、全辺の中で最大の長さであり、かつ内角の中で最小のものが６０度以上であることを特徴とする請求項１記載のリアクトル。
- 前記中央脚部と前記左右脚部との、該中央脚部の延びる方向に直交する断面形状において、
前記脚部の配列方向の左右幅は、前記中央脚部の方が大きいのに対し、前記脚部の配列方向と直交する方向の上下長さは前記左右脚部の方が大きく形成されて、前記断面形状の断面積が互いに近づくように設定されていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載のリアクトル。 - 前記中央脚部および前記左右脚部を含む平面に直交する方向である上下方向には、前記中央脚部に巻回されるコイル部の高さよりも、前記左右脚部のボビンの高さを大きく設定し、該左右脚部のボビンに囲まれる空間内に封止樹脂を充填したときに、該充填された封止樹脂が外部に溢れることがなく、かつ前記コイル部全体を被覆し得る構成とされていることを請求項１〜４のうちいずれか１項記載のリアクトル。
- 中央脚部と、この中央脚部の両側に左右脚部が配されるようにしてコア部を所定の磁路状に配置し、
該中央脚部の周囲に平角線からなる導線をエッジワイズ巻きにより巻回してコイル部を形成し、
巻回された該コイル部の周囲部分の一部を、外部に熱を放出する熱伝達シートに押し当てたことを特徴とするリアクトルの製造方法。
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