JP2018206831A - リアクトルおよびリアクトルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた放熱性を有しながら、製造コストを低減させることができるリアクトルおよびリアクトルの製造方法を提供する。【解決手段】コア、前記コアの周囲に装着されたコイル、および、前記コイルが装着された前記コアを保持するフレームを有するリアクトルであって、前記フレームは、折り曲げ加工によって、前記コアを保持する保持部と、放熱性を有する樹脂が充填される収容部が設けられており、前記収容部内に前記コイルの一部が収容され、前記コイルの一部が、前記収容部内に充填された前記樹脂に埋没されている。【選択図】図１

Description

本発明は、電気回路に用いられるリアクトルおよびリアクトルの製造方法に関し、特に、低コストで放熱性に優れたリアクトルおよびリアクトルの製造方法に関する。

近年、地球温暖化対策、あるいは、原子力発電への不安の高まりを受けて、クリーンな新たなエネルギーの導入が進んでおり、特に、太陽光発電および風力発電の普及が世界的に進められている。太陽光発電は、補助金政策などを受けて日本でも普及が急速に進んでいるが、今後、更に普及させていくためには、発電コストの低減が必要となっている。

発電コストの低減の１つの方法として、パワーコンディショナの耐久性の向上に取り組まれているが、そのためには、パワーコンディショナ内で使用される部品の耐久性の向上が必須であり、パワーコンディショナ筐体の密閉化による塵埃・湿気対策が行われている。しかしながら、パワーコンディショナ内部にはリアクトルなどの発熱部品も用いられており、筐体を密閉化することによって、筐体内部の温度が上昇すると、筐体内部の電子部品の耐久性を低下させることになり、本来の目的と相反することになる。

そこで、密閉された空間内に配置してもパワーコンディショナ内部の温度を上昇させることが無い放熱性に優れたリアクトルが求められている。また、コストを低減するための耐久性の向上であることから、低コストで放熱性に優れたリアクトルが必要となる。

リアクトルの放熱性を高める従来技術としては、リアクトルをアルミケースに収容し、放熱性に優れた樹脂で充填する方法が用いられている。そして、このような従来技術の１つである特許文献１では、放熱性を有する樹脂の使用量を低減し、コイルとケースとの距離を小さくするために、リアクトルの２つのコイルの間に隔壁を設けた構造が用いられている。

特開２００６−４１３５３号公報

しかしながら、リアクトルの放熱性を高める従来技術は、ケースの構造が複雑でありコストの増加につながり、また、コイルの間に隔壁を設けた場合には、リアクトルが大型化するという問題があった。

そこで、本発明は、優れた放熱性を有しながら、製造コストを低減させることができるリアクトルおよびリアクトルの製造方法を提供することを目的とする。

本発明のリアクトルは、コア、前記コアの周囲に装着されたコイル、および、前記コイルが装着された前記コアを保持するフレームを有するリアクトルであって、前記フレームは、折り曲げ加工によって、前記コアを保持する保持部と、放熱性を有する樹脂が充填される収容部が設けられており、前記収容部内に前記コイルの一部が収容され、前記コイルの一部が、前記収容部内に充填された前記樹脂に埋没されていることを特徴とする。

前記樹脂が、熱伝導率２．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上のエポキシ樹脂であり、さらに、前記樹脂にアルミナが添加されていることが好ましく、前記フレームがアルミからなることが好ましい。

前記樹脂に埋没されている前記コイルの割合は、１０〜３０％とする。

前記コイルは、さらに、低粘度のエポキシ樹脂が真空含浸されている。

本発明のリアクトルの製造方法は、コア、前記コアの周囲に装着されたコイル、および、前記コイルが装着された前記コアを保持するフレームを有するリアクトルの製造方法であって、板状の部材を折り曲げ加工して、前記コアを保持する保持部と、放熱性を有する樹脂が充填される収容部を有する前記フレームを形成し、前記コアの周囲にコイルを装着し、前記フレームの収容部に上から、前記コアに装着された前記コイルの一部を挿入し、前記収容部内に放熱性を有する樹脂を充填し、前記樹脂内に前記コイルの一部を埋没させ、その後、前記樹脂を硬化させることを特徴とする。

前記樹脂として、熱伝伝導率２．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上のエポキシ樹脂を用い、さらに、前記樹脂にアルミナを添加することが好ましく、前記板状の部材として、アルミの板を用いることが好ましい。

前記コイルを、前記収容部内に挿入する際に、前記コイルの１０〜３０％を前記収容部内に配置する。

前記樹脂を硬化させた後、さらに、低粘度のエポキシ樹脂によって、前記コイルを真空含浸する。

本発明のリアクトルは、コア、前記コアの周囲に装着されたコイル、および、前記コイルが装着された前記コアを保持するフレームを有するリアクトルであって、前記フレームは、折り曲げ加工によって、前記コアを保持する保持部と、放熱性を有する樹脂が充填される収容部が設けられており、前記収容部内に前記コイルの一部が収容され、前記コイルの一部が、前記収容部内に充填された前記樹脂に埋没されていることにより、従来のフレームをベースに加工可能であり、少ない樹脂量で放熱することができることから、製造コストを増加させることなく、優れた放熱性を有するリアクトルを実現することができる。

前記樹脂にアルミナが添加されており、前記フレームがアルミからなることにより、前記樹脂と前記フレームの熱膨張係数を近づけて、前記樹脂が前記フレームの収容部から剥離するのを防止して、耐久性を高めることができる。

前記コイルは、さらに、低粘度のエポキシ樹脂が真空含浸されていることにより、前記コイル全体の放熱性を高めることができる。

本発明のリアクトルの製造方法は、コア、前記コアの周囲に装着されたコイル、および、前記コイルが装着された前記コアを保持するフレームを有するリアクトルの製造方法であって、板状の部材を折り曲げ加工して、前記コアを保持する保持部と、放熱性を有する樹脂が充填される収容部を有する前記フレームを形成し、前記コアの周囲にコイルを装着し、前記フレームの収容部に上から、前記コアに装着された前記コイルの一部を挿入し、前記収容部内に放熱性を有する樹脂を充填し、前記樹脂内に前記コイルの一部を埋没させ、その後、前記樹脂を硬化させることにより、低コストで放熱性に優れたリアクトルを製造することができる。

前記樹脂にアルミナを添加し、前記板状の部材としてアルミの板を用いることにより、前記樹脂と前記フレームの熱膨張係数を近づけて、前記樹脂が前記フレームの収容部から剥離するのを防止し、耐久性の高いリアクトルを製造することができる。

前記樹脂を硬化させた後、さらに、低粘度のエポキシ樹脂によって、前記コイルを真空含浸することにより、前記コイル全体の放熱性を高める製造方法を実現することができる。

本発明のリアクトルの斜視図である。 本発明のリアクトルの平面図である。 本発明のリアクトルの側面図である。 本発明のリアクトルの断面図である。 本発明のリアクトルのフレームの斜視図である。 （ａ）が本発明のリアクトルのフレームの平面図であり、（ｂ）加工前の板状のフレームの展開図である。

以下に、図を用いて本発明のリアクトル１およびリアクトル１の製造方法について詳しく説明する。図１は本発明のリアクトル１の斜視図であり、図２が平面図、図３が側面図、図４が断面図である。まず初めに、本発明のリアクトル１について説明する。

本発明のリアクトル１は、図１〜３に示すように、コア２、前記コア２にそれぞれ装着された２つのコイル３、および、前記コア２を保持するフレーム４を有する。前記コア２は、２つの脚部２１、および、２つの連結部２２を有し、互いに平行に配置された２つの前記脚部２１にそれぞれコイル３が巻き付けられて装着されており、２つの前記脚部２１の両端が、それぞれ前記連結部２２によって固定されて連結されている。前記コイル３を前記脚部２１に装着する際に、前記コイル３の表面には、絶縁紙（図示せず）が貼り付けられている。前記コイル３には、２つの端子６が設けられており、前記端子６は、前記リアクトル１の電気的接続に用いられる。前記端子６の数は、２に限定するものではなく、４の場合もある。

前記フレーム４は、図５に示すように、底面４１、収容部４２、２つの保持部４３、および、４つの固定部４４から構成され、アルミ、鉄などからなる１枚の板状の部材が折り曲げ加工されて形成されている。２つの前記保持部４３は、互いに対向するように配置されており、その間に、前記コイル３が装着された前記コア２が挟まれて保持される。この時、固定部材７によって前記保持部４３は互いに接続されている。前記収容部４２は、前記底面４１上に設けられた空間であり、図４に示すように、前記コイル３の一部が上から挿入され、放熱性を有する樹脂５が充填される空間である。前記固定部４４は、前記リアクトル１を、装置などに固定する際にボルトなど用いて固定するために使用され、必要に応じて設けることができ、また、形状、位置、数などは特に限定するものではない。

前記収容部４２には、図１，４に示すように、前記コイル３の一部が上から挿入され、かつ、放熱性を有する樹脂５が充填されており、これにより、図４の断面図に示すように、前記コイル３の一部が前記樹脂５に埋没された状態となっていることから、前記コイル３の熱は、前記樹脂５を介して外部へと放熱される。

このように、本発明のリアクトル１は、前記フレーム４の収容部４２を用いて、前記コイル３の全体ではなく一部を放熱性を有する樹脂５に埋没させることにより、ケースのような新たな部材を設けることなく、従来使用していたフレームをベースに樹脂を充填する空間を確保し、かつ、少ない樹脂量でコイル３の放熱効果を奏することができるようになり、コストを大幅に増加させることなく、十分な放熱性を有するリアクトル１を実現することができる。

前記樹脂５は放熱性を有する樹脂であればよいが、放熱性を高めるために熱伝導率２．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上のエポキシ樹脂をもちいることが好ましい。さらに、前記樹脂５にはアルミナが添加されていることが好ましい。そして、前記フレーム４は、アルミ、鉄などの板材を加工して形成されているが、材質としては、前記樹脂５の材質を考慮してアルミを用いることが好ましい。前記フレーム４にアルミを用いた場合、前記樹脂５にアルミナを添加することによって、前記フレーム４の熱膨張係数と、前記フレーム４の収容部４２内に充填された前記樹脂５の熱膨張係数が近くなり、前記樹脂５が前記フレーム４の収容部４２から剥離するのを防止することができることから、リアクトル１の耐久性を向上させることができる。

前記コイル３は、全体ではなく一部を前記樹脂５に埋没させればよいが、埋没させる割合は、図３，４における前記コイル３の高さを基準とすると、使用する樹脂量と、得られる放熱効果とを考慮すると、前記コイル３の１０〜３０％を前記樹脂５に埋没させることが好ましい。これにより、放熱性と低コストを両立させることができる。

前記リアクトル１の放熱性をさらに高めるために、前記樹脂５に一部が埋没された状態の前記コイル３に低粘度のエポキシ樹脂を真空含浸させることも可能である。これにより、前記コイル３の放熱性を高めることで、リアクトル１の放熱効果を向上させることができる。

次に、本発明のリアクトルの製造方法について説明する。初めに、リアクトル１のフレーム４の加工方法について説明する。図５に示すのがフレーム４の斜視図であり、図６（ａ）に示すのが、加工後のフレーム４の平面図、図６（ｂ）に示すのが、加工前の板状の部材の状態のフレーム４の展開図である。

アルミまたは鉄の１枚の板材を用意し、フレーム４の形状に合わせて、図６（ｂ）に示すように、切断加工又は打ち抜き加工を行う。図６（ｂ）に示されているのは、切断加工又は打ち抜き加工だけが行われた、１枚の板状のフレーム４の展開図であり、この後、折り曲げ加工を行う。図６（ｂ）において、点線で記載されている箇所は、谷折り曲げ加工する箇所であり、一点鎖線で記載されている箇所は山折り曲げ加工する箇所である。折り曲げ線に従って、折り曲げ加工を行うと、図５に示すように、前記底面４１の上に、４方が囲まれた収容部４２が形成され、さらに、互いに対向する２つの保持部４３が形成され、前記フレーム４が完成する。

コア２の２つの脚部２１にそれぞれコイル３を巻き付けて装着し、その後、２つの前記脚部２１の両端をそれぞれ連結部２２によって連結して固定することで、コア２にコイル３を装着した状態とする。この時、前記脚部２１の表面に絶縁紙を貼り付けておき、また、隣接するコイル３の間に絶縁紙などを配置することも可能である。そして、前記コイル３に、前記リアクトル１の電気的接続に使用する２つの端子６を取り付ける。

このようにして、前記フレーム４、および、前記コイル３が装着された前記コア２が用意できたら、前記コイル３が装着された前記コア２を、前記フレーム４の収容部４２内に上から前記コイル３の一部を挿入し、そして、前記フレーム４の２つの保持部４３の間に前記コア２を配置し、前記保持部４２によって前記コア２を挟みこんで、前記コア２を前記フレーム４によって保持して固定する。この時、固定部材７によって２つの前記保持部４３を互いに接続して固定することにより、前記コア２を強固に固定することができる。

前記フレーム４に前記コア２を固定した後、前記フレーム４の収容部４２内に放熱性を有する樹脂５を充填し、前記コイル３の一部を前記樹脂５に埋没させる。その後、前記樹脂５を硬化させると、リアクトル１が完成する。

前記樹脂５は、必要に応じてアルミナを添加することができる。そして、前記フレーム４の材質としてアルミを用いることにより、前記樹脂５と前記フレーム４の熱膨張係数を近づけて、前記樹脂５が前記フレーム４の収容部４２からの剥離を防止することが可能である。また、前記コア３を埋没させる割合については、上述のように、１０〜３０％とすることが好ましく、放熱性と製造コストを考慮して適宜、調節することができる。

前記コイル３については、前記樹脂５に埋没させた後、低粘度のエポキシ樹脂を真空含浸することも可能である。これにより、前記コイル３の放熱性をさらに高めることが可能となる。コストとの兼ね合いで、適宜、選択してこのような追加の工程を行うことが考えられる。

本発明のリアクトルの製造方法は、従来の製造方法と比べて、樹脂量を少なくすることができ、また、樹脂５を充填する収容部４２を形成する工程も、従来のフレームを形成する工程から大幅に変更することなく行うことができることから、十分な放熱性を有するリアクトルを、より低コストで製造することを可能とする。

１ リアクトル
２ コア
３ コイル
４ フレーム
５ 樹脂
６ 端子
７ 固定部材
２１ 脚部
２２ 連結部
４１ 底面
４２ 収容部
４３ 保持部
４４ 固定部

Claims (12)

1. コア、前記コアの周囲に装着されたコイル、および、前記コイルが装着された前記コアを保持するフレームを有するリアクトルであって、
   前記フレームは、折り曲げ加工によって、前記コアを保持する保持部と、放熱性を有する樹脂が充填される収容部が設けられており、
   前記収容部内に前記コイルの一部が収容され、前記コイルの一部が、前記収容部内に充填された前記樹脂に埋没されていることを特徴とするリアクトル。
2. 前記樹脂が、熱伝導率２．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上のエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のリアクトル。
3. 前記樹脂にアルミナが添加されていることを特徴とする請求項１または２に記載のリアクトル。
4. 前記樹脂に埋没されている前記コイルの割合が、１０〜３０％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のリアクトル。
5. 前記フレームがアルミからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のリアクトル。
6. 前記コイルは、さらに、低粘度のエポキシ樹脂が真空含浸されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のリアクトル。
7. コア、前記コアの周囲に装着されたコイル、および、前記コイルが装着された前記コアを保持するフレームを有するリアクトルの製造方法であって、
   板状の部材を折り曲げ加工して、前記コアを保持する保持部と、放熱性を有する樹脂が充填される収容部を有する前記フレームを形成し、
   前記コアの周囲にコイルを装着し、
   前記フレームの収容部に上から、前記コアに装着された前記コイルの一部を挿入し、
   前記収容部内に放熱性を有する樹脂を充填し、前記樹脂内に前記コイルの一部を埋没させ、その後、前記樹脂を硬化させることを特徴とするリアクトルの製造方法。
8. 前記樹脂として、熱伝導率２．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上のエポキシ樹脂を用いることを特徴とする請求項７に記載のリアクトルの製造方法。
9. 前記樹脂にアルミナを添加することを特徴とする請求項７または８に記載のリアクトルの製造方法。
10. 前記コイルを、前記収容部内に挿入する際に、前記コイルの１０〜３０％を前記収容部内に配置することを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載のリアクトルの製造方法。
11. 前記板状の部材として、アルミの板を用いることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載のリアクトルの製造方法。
12. 前記樹脂を硬化させた後、さらに、低粘度のエポキシ樹脂によって、前記コイルを真空含浸することを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１項に記載のリアクトルの製造方法。