JP5057233B2

JP5057233B2 - Reactor

Info

Publication number: JP5057233B2
Application number: JP2008086706A
Authority: JP
Inventors: 卓司神頭; 千尋河合; 雅幸加藤; 睦伊藤; 伸一郎山本; 肇川口; 和彦二井
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2028-03-28
Also published as: JP2009239207A

Description

本発明は、ハイブリッド自動車や電気自動車のDC‐DCコンバータの構成部品などに利用されるリアクトルに関する。特に、小型で、且つ放熱性能に優れるリアクトルに関する。 The present invention relates to a reactor used for components of a DC-DC converter of a hybrid vehicle or an electric vehicle. In particular, the present invention relates to a reactor that is small and has excellent heat dissipation performance.

従来、磁性材料からなるコアと、このコアに配置されるコイルとを備えるリアクトルが知られている。代表的なリアクトルの構造としては、開口部を有するアルミケース内にリアクトルを収容し、このケース内に樹脂を注入してリアクトルを封止した構造が挙げられる。このケースは、リアクトルの駆動時に発熱するコイルやコアを冷却するための冷却ベース（冷却器）に取り付けられる（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, a reactor including a core made of a magnetic material and a coil disposed on the core is known. A typical reactor structure includes a structure in which a reactor is accommodated in an aluminum case having an opening, and the reactor is sealed by injecting resin into the case. This case is attached to a cooling base (cooler) for cooling a coil and a core that generate heat when the reactor is driven (see, for example, Patent Document 1).

また、基板表面に複数のカーボンナノチューブを林立させた、いわゆる垂直配向カーボンナノチューブを作製する技術が確立されつつある。カーボンナノチューブは、熱伝導性、電気伝導性、機械的強度などに優れた特性を有しており、新素材として期待されている（例えば、非特許文献１参照）。 In addition, a technique for producing so-called vertically aligned carbon nanotubes in which a plurality of carbon nanotubes are erected on the substrate surface is being established. Carbon nanotubes have excellent properties such as thermal conductivity, electrical conductivity, and mechanical strength, and are expected as a new material (see, for example, Non-Patent Document 1).

特開２００７‐１２９１４６号公報（図５）Japanese Patent Laying-Open No. 2007-129146 (FIG. 5) “よくわかる！技術解説‐ カーボンナノチューブ関連プロジェクト”、[online]、NEDO技術開発機構、[平成20年3月10日検索]、インターネット〈URL：http://app2.infoc.nedo.go.jp/kaisetsu/nan/na05/na05_p.html〉"Understanding! Technical explanation-Carbon nanotube related project", [online], NEDO Technology Development Organization, [Search March 10, 2008], Internet <URL: http://app2.infoc.nedo.go.jp /kaisetsu/nan/na05/na05_p.html>

しかし、従来のリアクトルでは、放熱性能の更なる向上が難しい。 However, with a conventional reactor, it is difficult to further improve the heat dissipation performance.

昨今、ハイブリッド自動車などのDC‐DCコンバータの構成部品に利用されるリアクトルは、高周波化、大電流化が求められており、発熱量が増大するコイルやコアを冷却するため、リアクトルの放熱性能を更に向上させる必要がある。また、リアクトルの小型軽量化を実現するためには、ケースを省略することが好ましい。 In recent years, reactors used for components of DC-DC converters such as hybrid vehicles are required to have higher frequencies and higher currents, and in order to cool coils and cores that generate more heat, the reactor's heat dissipation performance is improved. There is a need for further improvement. Moreover, it is preferable to omit the case in order to reduce the size and weight of the reactor.

特許文献１では、ケースを省略し、コイルと冷却器との間にシリコーン系樹脂製のシートを配置する構成を開示しているが、特許文献１に記載のシリコーン系樹脂の熱伝導率は3W/m・K以下であり、この構成では、要求される放熱性能を達成することが困難である。 Patent Document 1 discloses a configuration in which the case is omitted and a silicone resin sheet is disposed between the coil and the cooler. However, the thermal conductivity of the silicone resin described in Patent Document 1 is 3 W. / m · K or less, and with this configuration, it is difficult to achieve the required heat dissipation performance.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、小型で、且つ放熱性能に優れるリアクトルを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and one of its purposes is to provide a reactor that is small in size and excellent in heat dissipation performance.

本発明のリアクトルは、コイル巻回部を有するコアと、コイル巻回部に配置されるコイルとを備える。そして、リアクトルが取り付けられる冷却ベース側に位置するコイルのコイル設置面に放熱層が配置されており、放熱層は、コイルと接触するコイル接触面側がカーボンナノチューブの層で構成され、このカーボンナノチューブの層の冷却ベース側に絶縁性無機材料の板を有することを特徴とする。 The reactor of this invention is equipped with the core which has a coil winding part, and the coil arrange | positioned at a coil winding part. A heat dissipation layer is disposed on the coil installation surface of the coil located on the cooling base side to which the reactor is attached, and the heat dissipation layer is composed of a carbon nanotube layer on the coil contact surface side in contact with the coil. A layer of an insulating inorganic material is provided on the cooling base side of the layer.

本発明のリアクトルは、コイルと冷却ベースとの間に配置される放熱層のコイル接触面側が、ダイヤモンドに匹敵する熱伝導性を有するカーボンナノチューブの層で構成されると共に、更にこのカーボンナノチューブの層の冷却ベース側に、一般にシリコーン系樹脂よりも熱伝導率が高い無機材料の板を有する。そのため、高温になり易いコイルの熱を、コイルと接触するカーボンナノチューブの層、無機材料の板、冷却ベースと順に効率よく伝えて放熱することができるので、放熱性能に優れる。また、本発明のリアクトルは、ケースに収容せず、冷却ベースに直接取り付けられるため、ケースを省略することができ、小型軽量化を実現できる。 In the reactor according to the present invention, the coil contact surface side of the heat dissipation layer disposed between the coil and the cooling base is composed of a layer of carbon nanotubes having thermal conductivity comparable to that of diamond. On the cooling base side, an inorganic material plate generally having a higher thermal conductivity than the silicone resin is provided. Therefore, the heat of the coil, which is likely to become high temperature, can be efficiently transferred to the carbon nanotube layer in contact with the coil, the inorganic material plate, and the cooling base in this order to dissipate heat. Moreover, since the reactor of this invention is not accommodated in a case but attached directly to a cooling base, a case can be abbreviate | omitted and it can implement | achieve size reduction and weight reduction.

本発明における絶縁性無機材料の板は、熱伝導率の高い材料で構成されているものとする。具体的には、熱伝導率αが、3W/m・K超、特に20W/m・K以上、更には特に30W/m・K以上の材料で構成されていることが好ましい。また、放熱層は、コイル近傍に配置されるため、磁気特性を考慮すると、全体が非磁性の材料で構成されていることが好ましい。以上のような特性を有する材料としては、非磁性の絶縁性無機材料が挙げられる。この絶縁性無機材料の板は、コイルと接触するカーボンナノチューブの層の冷却ベース側に位置し、冷却ベースとコイルとの絶縁を確保するための機能を有する。さらに、放熱層は、カーボンナノチューブの層と絶縁性無機材料の板とから構成する他、絶縁性無機材料の板の冷却ベース側に更に導電性無機材料の層を有する構成としてもよい。 It is assumed that the insulating inorganic material plate in the present invention is made of a material having high thermal conductivity. Specifically, it is preferable that the thermal conductivity α is made of a material of more than 3 W / m · K, particularly 20 W / m · K or more, more particularly 30 W / m · K or more. Further, since the heat dissipation layer is disposed in the vicinity of the coil, it is preferable that the whole is made of a nonmagnetic material in consideration of magnetic characteristics. Examples of the material having the above characteristics include nonmagnetic insulating inorganic materials. The insulating inorganic material plate is located on the cooling base side of the carbon nanotube layer in contact with the coil, and has a function of ensuring insulation between the cooling base and the coil. Further, the heat dissipation layer may be composed of a carbon nanotube layer and an insulating inorganic material plate, and may further include a conductive inorganic material layer on the cooling base side of the insulating inorganic material plate.

上記絶縁性無機材料には、セラミックスが好適に利用できる。具体的には、窒化珪素（Si₃N₄）：α＝20〜150W/m・K程度、アルミナ（Al₂O₃）：α＝20〜30W/m・K程度、窒化アルミニウム（AlN）：α＝200〜250W/m・K程度、窒化硼素（BN）：α＝50〜65W/m・K程度、及び炭化珪素（SiC）：α＝50〜130W/m・K程度から選択される少なくとも一種が挙げられる。即ち、絶縁性無機材料の板は、一種の材料で構成されていてもよいし、複数種の材料を積層して、部分的に熱伝導率を異ならせてもよい。上記セラミックスのうち、窒化珪素は、熱伝導率が高く、アルミナや窒化アルミニウム、炭化珪素よりも曲げ強度に優れる点で好ましい。 Ceramics can be suitably used as the insulating inorganic material. Specifically, silicon nitride (Si ₃ N ₄ ): α = about 20 to 150 W / m · K, alumina (Al ₂ O ₃ ): α = about 20 to 30 W / m · K, aluminum nitride (AlN): α = 200 to 250 W / m · K, boron nitride (BN): α = 50 to 65 W / m · K, and silicon carbide (SiC): at least selected from α = 50 to 130 W / m · K One kind is mentioned. That is, the insulating inorganic material plate may be composed of one kind of material, or a plurality of kinds of materials may be laminated to partially differ in thermal conductivity. Of the ceramics, silicon nitride is preferable in that it has high thermal conductivity and is superior in bending strength to alumina, aluminum nitride, and silicon carbide.

上記絶縁性無機材料の板は、上記セラミックスの板材により構成することができ、例えば粉末焼結法で作製することで、種々の大きさ、形状のものを容易に得ることができる。市販品を利用してもよい。 The insulating inorganic material plate can be composed of the ceramic plate material, and can be easily obtained in various sizes and shapes by, for example, producing by a powder sintering method. Commercial products may be used.

カーボンナノチューブは、熱伝導性に異方性を有しており、その長さ方向（軸方向）に極めて高い熱伝導率を示す。そこで、本発明におけるカーボンナノチューブの層は、上記絶縁性無機材料の板表面に垂直方向に配向した複数のカーボンナノチューブから構成されていることが好ましい。ここでいう「垂直方向に配向」とは、板表面と完全に垂直方向に配向している必要はなく、ほぼ垂直方向に配向している場合も含み、例えば個々のカーボンナノチューブが垂直方向に対して5°以下の範囲で傾いていてもよい。 Carbon nanotubes have anisotropy in thermal conductivity and exhibit extremely high thermal conductivity in the length direction (axial direction). Therefore, the carbon nanotube layer in the present invention is preferably composed of a plurality of carbon nanotubes oriented in a direction perpendicular to the plate surface of the insulating inorganic material. The term “orientation in the vertical direction” as used herein does not need to be oriented in a completely vertical direction with respect to the plate surface, but includes cases in which the carbon nanotubes are oriented in a substantially vertical direction. And may be inclined within a range of 5 ° or less.

また、複数のカーボンナノチューブが絶縁性無機材料の板表面に垂直方向に配向していることで、放熱層をコイルに配置した際、カーボンナノチューブがコイル表面の凹部に入り込み、コイルと放熱層との間に生じる隙間をカーボンナノチューブの層で埋めることができる。そのため、カーボンナノチューブの層（放熱層）とコイルとの密着性が高まり、放熱層とコイルとの接触面積が増大する結果、コイルと放熱層間の接触熱抵抗を低減することができ、リアクトルの放熱性能を更に向上させることができる。カーボンナノチューブは、しなやかな弾力性を有しており、破損し難い。 In addition, since the plurality of carbon nanotubes are oriented in a direction perpendicular to the plate surface of the insulating inorganic material, when the heat dissipation layer is arranged in the coil, the carbon nanotubes enter the recesses on the coil surface, and the coil and the heat dissipation layer A gap formed between them can be filled with a carbon nanotube layer. Therefore, the adhesion between the carbon nanotube layer (heat dissipation layer) and the coil is increased, and the contact area between the heat dissipation layer and the coil is increased. As a result, the contact thermal resistance between the coil and the heat dissipation layer can be reduced, and the heat dissipation of the reactor is achieved. The performance can be further improved. Carbon nanotubes have supple elasticity and are not easily damaged.

カーボンナノチューブの層は、0.5mm以上であることが好ましく、0.5mm以上とすることで、コイルと放熱層との間に生じる隙間を確実に埋めることができる。 The carbon nanotube layer is preferably 0.5 mm or more, and by setting the carbon nanotube layer to 0.5 mm or more, a gap generated between the coil and the heat dissipation layer can be reliably filled.

カーボンナノチューブの層の形成には、化学的気相成長法（CVD法）が好適に利用でき、絶縁性無機材料の板表面に直接カーボンナノチューブの層を形成することが好ましい。 For the formation of the carbon nanotube layer, a chemical vapor deposition method (CVD method) can be suitably used, and it is preferable to form the carbon nanotube layer directly on the plate surface of the insulating inorganic material.

本発明のリアクトルは、冷却ベース側に位置するコイルのコイル設置面に放熱層が配置されており、この放熱層がコイル接触面側にカーボンナノチューブの層とこのカーボンナノチューブの層の冷却ベース側に絶縁性無機材料の板とを備えることで、放熱性能に優れる。また、ケースを省略することで、小型で軽量である。 In the reactor of the present invention, a heat dissipation layer is arranged on the coil installation surface of the coil located on the cooling base side, and this heat dissipation layer is on the coil contact surface side on the carbon nanotube layer and on the cooling base side of the carbon nanotube layer. By providing an insulating inorganic material plate, the heat dissipation performance is excellent. Further, by omitting the case, it is small and lightweight.

以下、本発明の実施の形態を図１〜５を参照して説明する。また、図中において同一部材には同一符号を付している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. Moreover, the same code | symbol is attached | subjected to the same member in the figure.

（実施の形態１）
図１は、本発明のリアクトルの斜視図、図２は、本発明のリアクトルを冷却ベースに取り付けた状態での右側面図、図３は、本発明のリアクトルに備えるコアの平面図である。図２において、冷却ベースは断面で示す（後述する図５も同様）。 (Embodiment 1)
1 is a perspective view of a reactor according to the present invention, FIG. 2 is a right side view of the reactor according to the present invention attached to a cooling base, and FIG. 3 is a plan view of a core provided in the reactor according to the present invention. In FIG. 2, the cooling base is shown in cross section (the same applies to FIG. 5 described later).

リアクトル1は、内部に冷媒の循環路（図示せず）が形成された冷却ベースBに直接取り付けられ、磁性材料からなるコア2と、コア2に配置されるコイル3と、コイル3と冷却ベースBとの間に配置される放熱層4とを主要構成部材とする。 The reactor 1 is directly attached to a cooling base B in which a refrigerant circulation path (not shown) is formed, and includes a core 2 made of a magnetic material, a coil 3 disposed in the core 2, a coil 3 and a cooling base. The heat dissipating layer 4 disposed between B and the main component is used.

コア2は、図３に示すように、対向し合うコイル巻回部2cを有し、閉磁路を形成する環状の部材であり、磁性体部2mとギャップ部2gとからなる。ここでは、磁性体部2mは、軟磁性粉末の圧粉成形体からなり、直方体状ブロック2aと、直方体の角部が湾曲した湾曲状ブロック2bとからなる。ギャップ部2gは、ガラスエポキシ樹脂やアルミナなどの非磁性材料からなる矩形状の板材である。また、ここでは、6つの直方体状ブロック2aと、一対の湾曲状ブロック2bとを用意し、3つの直方体状ブロック2aを一纏まりとした直方体組を一対作製し、これら直方体組を離間した状態で湾曲ブロック2bの間に配置して、これらを接合することで環状のコア2を形成している。コア2の直方体状ブロック2a同士間には、計4つのギャップ部2gが配置されており、各直方体組がそれぞれコイル巻回部2cとなる。 As shown in FIG. 3, the core 2 is an annular member having coil winding portions 2c facing each other and forming a closed magnetic path, and includes a magnetic body portion 2m and a gap portion 2g. Here, the magnetic body portion 2m is formed of a compacted body of soft magnetic powder, and includes a rectangular parallelepiped block 2a and a curved block 2b in which a corner portion of the rectangular parallelepiped is curved. The gap 2g is a rectangular plate material made of a nonmagnetic material such as glass epoxy resin or alumina. In addition, here, six rectangular parallelepiped blocks 2a and a pair of curved blocks 2b are prepared, and a pair of rectangular parallelepiped assemblies in which the three rectangular parallelepiped blocks 2a are grouped are produced, and these rectangular parallelepiped assemblies are separated. The annular core 2 is formed by arranging them between the curved blocks 2b and joining them together. Between the rectangular parallelepiped blocks 2a of the core 2, a total of four gap portions 2g are arranged, and each rectangular parallelepiped set becomes a coil winding portion 2c.

直方体状ブロック2a（直方体組）と湾曲状ブロック2bは、高さ（冷却ベースBにリアクトル1を設置した状態において、冷却ベースBの表面から各ブロックの上面までの垂直方向の距離）が異なり、図２に示すように側面から見ると、このコア2はH状である。また、コイル巻回部2cの外周にコイル3が配置された状態において、冷却ベースB側に位置するコイル3の面（コイル設置面3i）がコア2の面（コア設置面2i）よりも突出しないように、湾曲状ブロック2bの高さLh（冷却ベースBにリアクトル1を設置した状態において、湾曲状ブロック2bの上下方向の長さ）が設定されており、冷却ベースB側に位置するコア設置面2iが冷却ベースBに接触している。 The rectangular parallelepiped block 2a (cuboid assembly) and the curved block 2b are different in height (distance in the vertical direction from the surface of the cooling base B to the upper surface of each block when the reactor 1 is installed on the cooling base B). As shown in FIG. 2, when viewed from the side, the core 2 is H-shaped. Further, in a state where the coil 3 is disposed on the outer periphery of the coil winding portion 2c, the surface of the coil 3 (coil installation surface 3i) located on the cooling base B side protrudes from the surface of the core 2 (core installation surface 2i). So that the height Lh of the curved block 2b (the length in the vertical direction of the curved block 2b when the reactor 1 is installed on the cooling base B) is set, and the core is located on the cooling base B side. The installation surface 2i is in contact with the cooling base B.

コイル3は、平角銅線の表面にエナメル被覆を施した巻線をエッジワイズ巻きした第一コイル3a及び第二コイル3bを用意し、コイル巻回部2cに配置した後、両コイル3a,3bの一方の端部を溶接することにより形成されている（図１参照）。連続する巻線によりコイルを形成することも可能であり、この場合、一方のコイル巻回部2cの一端側から他端側に向かって巻線を巻回し、他端側で折り返して、他方のコイル巻回部2cの他端側から一端側に向かって連続的に巻線を巻回すればよい。ここでは、コイル3に折り返しが形成されていないため、その分だけコア長Lc（一方の湾曲状ブロック2bの端面から他方の湾曲状ブロック2bの端面までの距離、図２,３参照）を短くすることができる。 The coil 3 is provided with a first coil 3a and a second coil 3b obtained by edgewise winding a wire having an enamel coating on the surface of a flat copper wire, and after arranging the coil 3a and 3b on the coil winding part 2c, It is formed by welding one edge part of (refer FIG. 1). It is also possible to form a coil with a continuous winding. In this case, the coil is wound from one end side to the other end side of one coil winding portion 2c, folded at the other end side, What is necessary is just to wind a coil | winding continuously toward the one end side from the other end side of the coil winding part 2c. Here, since the coil 3 is not folded, the core length Lc (distance from the end surface of one curved block 2b to the end surface of the other curved block 2b, see FIGS. 2 and 3) is shortened accordingly. can do.

コイル3がコイル巻回部2c（直方体状ブロック2aの直方体組）に配置されると、直方体状ブロック2aはコイル3に覆われ、湾曲状ブロック2bはコイル3から露出した状態となる。 When the coil 3 is arranged in the coil winding portion 2c (a rectangular parallelepiped set of the rectangular parallelepiped blocks 2a), the rectangular parallelepiped block 2a is covered with the coil 3, and the curved block 2b is exposed from the coil 3.

このコア2とコイル3との組立体には、インシュレータ5が設けられている。インシュレータ5は、コイル巻回部2cの外周を覆う筒状部（図示せず）と、コイル3の各端面と当接する一対の鍔部5fとを備える。筒状部は、半割れの角筒片同士を係合することでコイル巻回部2cの外周を覆う。鍔部5fは、筒状部の両端部に対向するように配置され、コイル3の各端面と当接する一対の矩形枠である。インシュレータ5には、ポリフェニレンサルファイド（PPS）、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、液晶ポリマー（LCP）などの合成樹脂が好適に利用できる。 An insulator 5 is provided in the assembly of the core 2 and the coil 3. The insulator 5 includes a cylindrical portion (not shown) that covers the outer periphery of the coil winding portion 2c, and a pair of flange portions 5f that come into contact with the respective end surfaces of the coil 3. The tubular portion covers the outer periphery of the coil winding portion 2c by engaging the half-cut square tube pieces. The flange portion 5f is a pair of rectangular frames that are disposed so as to face both end portions of the cylindrical portion and come into contact with each end face of the coil 3. For the insulator 5, a synthetic resin such as polyphenylene sulfide (PPS), polytetrafluoroethylene (PTFE), or liquid crystal polymer (LCP) can be suitably used.

そして、コイル3には、冷却ベースB側に位置するコイル設置面3iに、放熱層4が配置されている。 In the coil 3, a heat radiation layer 4 is disposed on the coil installation surface 3i located on the cooling base B side.

放熱層4は、カーボンナノチューブの層（以下、CNT層）4aと絶縁性無機材料の板（以下、CE板）4eとから構成され、第一コイル3a及び第二コイル3bの双方のコイル設置面3iを覆うことができる程度の面積を有する板状部材である。CE板4eは、窒化珪素（α＝27W/m・K）の板材で構成されている。また、放熱層4は、コイル3と接触するコイル接触面4cと、冷却ベースBと接触するベース接触面4bとを有する。放熱層4のベース接触面4bにグリースなどを塗布しておくと、冷却ベースBとの密着性を高めることができるので好ましい。また、放熱層4のベース接触面4b側にもカーボンナノチューブの層を形成しておけば、グリースなどを塗布しなくても、冷却ベースBとの密着性を高めることができる。 The heat dissipation layer 4 is composed of a carbon nanotube layer (hereinafter referred to as a CNT layer) 4a and an insulating inorganic material plate (hereinafter referred to as a CE plate) 4e, and the coil mounting surfaces of both the first coil 3a and the second coil 3b. This is a plate-like member having an area that can cover 3i. The CE plate 4e is made of a silicon nitride (α = 27 W / m · K) plate material. The heat dissipation layer 4 has a coil contact surface 4c that contacts the coil 3 and a base contact surface 4b that contacts the cooling base B. It is preferable to apply grease or the like to the base contact surface 4b of the heat dissipation layer 4 because adhesion with the cooling base B can be improved. Further, if a carbon nanotube layer is also formed on the base contact surface 4b side of the heat dissipation layer 4, the adhesion to the cooling base B can be improved without applying grease or the like.

放熱層4において、コイル接触面4c側にはCNT層4aが形成されている。このCNT層4aは、垂直方向に配向した複数のカーボンナノチューブから構成されており、厚さが0.5mmである。このような垂直配向CNT層は、例えば、以下のようにして作製することができる。 In the heat dissipation layer 4, a CNT layer 4a is formed on the coil contact surface 4c side. The CNT layer 4a is composed of a plurality of carbon nanotubes oriented in the vertical direction and has a thickness of 0.5 mm. Such a vertically aligned CNT layer can be produced, for example, as follows.

まず、スパッタリング法を用いて、CE板の表面に触媒となるコバルトを蒸着させて、コバルトの微粒子を一定のパターンで付着させる。次に、このCE板を炉内に設置し、エタノールガスをアルゴンガスをキャリアガスとして、炉内温度800℃、炉内圧力300torr（約40kPa）の条件で、一定時間反応させる。これにより、CE板表面にほぼ垂直に成長したCNT層を形成することができる。反応時間を調節すれば、形成するCNT層の厚さを変更することも可能である。 First, using a sputtering method, cobalt serving as a catalyst is vapor-deposited on the surface of a CE plate, and cobalt fine particles are adhered in a certain pattern. Next, this CE plate is placed in a furnace, and ethanol gas is used as argon gas as a carrier gas, and the reaction is performed for a certain period of time at a furnace temperature of 800 ° C. and a furnace pressure of 300 torr (about 40 kPa). This makes it possible to form a CNT layer grown almost perpendicular to the CE plate surface. By adjusting the reaction time, it is possible to change the thickness of the CNT layer to be formed.

また、放熱層4は、コイル3から脱落しないように、熱伝導性に優れる接着剤（具体例、ナガセケムテックス株式会社製のシート状熱伝導性エポキシ接着剤（α＝5W/m・K））によりコイル3に固定している。また、放熱層4のベース接触面4bとコア設置面2iとは面一である。 In addition, heat dissipation layer 4 is an adhesive with excellent thermal conductivity so that it does not fall off from coil 3 (specific example, sheet-like thermally conductive epoxy adhesive (α = 5 W / m · K) manufactured by Nagase ChemteX Corporation) ) Is fixed to coil 3. Further, the base contact surface 4b of the heat dissipation layer 4 and the core installation surface 2i are flush with each other.

さらに、リアクトル1は、その外周を覆う樹脂被覆部6を備えている。ここでは、樹脂被覆部6は、コア2とコイル3との組立体を作製し、コイル3の外周面の所定箇所に放熱層4を固定した後、金型に配置し、エポキシ樹脂を注型成形することで形成されている。ただし、放熱層4のベース接触面4b及びコア2のコア設置面2iは、樹脂被覆部6から露出し、また、別途配線が接続されるコイル3の端部も、樹脂被覆部6から突出している。この樹脂被覆部6は、直方体状であり、コア2の湾曲状ブロック2bの湾曲部分を覆う箇所（樹脂被覆部6の四隅）のそれぞれに、冷却ベースBにリアクトル1を固定するためのボルト7（締結部材）が挿通される挿通孔6hが設けられた固定フランジ部6fが設けられている。樹脂被覆部6のコア2及びコイル3を覆う箇所の平均厚さは、1〜2mmである。樹脂被覆部6の形状は特に問わないので、コア2とコイル3との組立体の外形に概ね沿った形状としても構わない。また、固定フランジ部6fの設置箇所、形状(厚さ)、設置個数は、適宜選択することができる。例えば、側面視した場合に湾曲状ブロック2bの外面側から突出するように、或いは正面視した場合にコイル3の側面側から突出するように固定フランジ部6fを設けてもよい。 Furthermore, the reactor 1 includes a resin coating portion 6 that covers the outer periphery thereof. Here, the resin coating part 6 is an assembly of the core 2 and the coil 3, and after fixing the heat radiation layer 4 to a predetermined location on the outer peripheral surface of the coil 3, it is placed in a mold and casted with epoxy resin. It is formed by molding. However, the base contact surface 4b of the heat dissipation layer 4 and the core installation surface 2i of the core 2 are exposed from the resin coating portion 6, and the end portion of the coil 3 to which a separate wiring is connected also protrudes from the resin coating portion 6. Yes. The resin-coated portion 6 has a rectangular parallelepiped shape, and bolts 7 for fixing the reactor 1 to the cooling base B at respective locations (four corners of the resin-coated portion 6) that cover the curved portions of the curved block 2b of the core 2. A fixing flange portion 6f provided with an insertion hole 6h through which the (fastening member) is inserted is provided. The average thickness of the portion covering the core 2 and the coil 3 of the resin coating portion 6 is 1 to 2 mm. Since the shape of the resin coating portion 6 is not particularly limited, it may be a shape generally along the outer shape of the assembly of the core 2 and the coil 3. The installation location, shape (thickness), and installation number of the fixed flange portion 6f can be selected as appropriate. For example, the fixing flange portion 6f may be provided so as to protrude from the outer surface side of the curved block 2b when viewed from the side, or from the side surface side of the coil 3 when viewed from the front.

樹脂被覆部6は、(1)コア2、コイル3及び放熱層4を一体化する、(2)放熱層4をコイル3に確実に固定する、(3)コア2を補強する、(4)外部環境からコア2やコイル3を保護する、(5)周囲に配置される部材との間の絶縁を確保する、といった種々の効果を奏する。 The resin coating 6 is (1) the core 2, the coil 3 and the heat dissipation layer 4 are integrated, (2) the heat dissipation layer 4 is securely fixed to the coil 3, (3) the core 2 is reinforced, (4) There are various effects such as protecting the core 2 and the coil 3 from the external environment and (5) ensuring insulation between members disposed around.

リアクトル1の冷却ベースBへの取り付けは、冷却ベースBに設けられたネジ穴Bhに、樹脂被覆部6の固定フランジ部6fの挿通孔6hを位置合わせし、ボルト7をねじ込み締め付けることにより行う。樹脂被覆部6に固定フランジ部6fが一体に設けられていることで、別途固定用部材を用いなくても、冷却ベースBに簡単に取り付けられる。なお、樹脂被覆部6における固定フランジ部6f近傍は、樹脂が厚肉であるが、この厚肉箇所は、リアクトル1の外周の四隅に限定されており、全体的には薄肉であるため、固定フランジ部6fの存在による放熱性能の低下を低減することができる。この取り付けにより、放熱層4及びコア2は、冷却ベースBに接触することになる。 The reactor 1 is attached to the cooling base B by aligning the insertion hole 6h of the fixing flange portion 6f of the resin coating portion 6 with the screw hole Bh provided in the cooling base B, and screwing and tightening the bolt 7. Since the fixing flange portion 6f is integrally provided on the resin coating portion 6, it can be easily attached to the cooling base B without using a separate fixing member. In addition, the resin flange is near the fixing flange portion 6f in the resin coating portion 6, but the thick portion is limited to the four corners of the outer periphery of the reactor 1, and is fixed because it is thin overall. A decrease in heat dissipation performance due to the presence of the flange portion 6f can be reduced. With this attachment, the heat dissipation layer 4 and the core 2 come into contact with the cooling base B.

以上説明した実施の形態１に係るリアクトル1は、ケースが不要であり、小型・軽量である上、熱伝導率の高い放熱層4がコイル3と冷却ベースBとの間に介在すると共に、放熱層4のコイル接触面4c側にCNT層4aが形成されているので、放熱性能に優れる。 The reactor 1 according to the first embodiment described above does not require a case, is small and lightweight, and has a heat dissipation layer 4 having a high thermal conductivity between the coil 3 and the cooling base B. Since the CNT layer 4a is formed on the coil contact surface 4c side of the layer 4, the heat dissipation performance is excellent.

また、リアクトル1は、放熱層4のベース接触面4bとコア2のコア設置面2iとが面一であるため、コア2の熱も冷却ベースBに効率よく伝えることができる。かつ、この構成により、湾曲状ブロック2bの体積を一定とした場合、直方体状ブロック2aと湾曲状ブロック2bの高さが同じであるもの（特許文献１の図５参照）に比べて、平面視した場合におけるコイル3から露出するコア2の面積、即ちコア設置面2iの面積を小さくすることができる。そのため、コア長Lcを短くすることができ、リアクトル1をより小型化することが可能である。 In the reactor 1, since the base contact surface 4b of the heat dissipation layer 4 and the core installation surface 2i of the core 2 are flush with each other, the heat of the core 2 can also be efficiently transmitted to the cooling base B. Moreover, with this configuration, when the volume of the curved block 2b is constant, the rectangular parallelepiped block 2a and the curved block 2b have the same height (see FIG. 5 of Patent Document 1) in plan view. In this case, the area of the core 2 exposed from the coil 3, that is, the area of the core installation surface 2i can be reduced. Therefore, the core length Lc can be shortened, and the reactor 1 can be further downsized.

（変形例１‐１）
上記した実施の形態１では、樹脂被覆部6にリアクトル1を冷却ベースBに固定するための固定箇所（固定フランジ部6f）を設けているが、コア2自体にボルトが挿通される挿通孔を設けてもよい。例えば、湾曲状ブロック2bの湾曲部分から外側に突出する部分を設け、この突出部分に挿通孔を設ければ、コア2の磁気特性に影響を及ぼし難い。この突出部分の形状や設置個数は適宜選択することができ、特に問わない。また、このような挿通孔を有するコア2は、圧粉成形体とすることで容易に作製することができる。この突出部分も樹脂被覆部6で覆う場合は、コア2の挿通孔と連続するように樹脂被覆部6にも挿通孔を設けておく。 (Modification 1-1)
In the first embodiment described above, the resin covering portion 6 is provided with a fixing portion (fixing flange portion 6f) for fixing the reactor 1 to the cooling base B. However, the core 2 itself has an insertion hole through which a bolt is inserted. It may be provided. For example, if a portion that protrudes outward from the curved portion of the curved block 2b is provided and an insertion hole is provided in this protruding portion, the magnetic characteristics of the core 2 are unlikely to be affected. The shape and the number of the protruding portions can be selected as appropriate, and are not particularly limited. Further, the core 2 having such an insertion hole can be easily produced by forming a compacted body. When this protruding portion is also covered with the resin coating portion 6, an insertion hole is also provided in the resin coating portion 6 so as to be continuous with the insertion hole of the core 2.

（変形例１‐２）
その他、樹脂被覆部6に固定フランジ部6f或いはコア2に挿通孔を設けずに、固定用部材を別途用意して、この固定用部材によりリアクトル1を冷却ベースに固定してもよい。図４は、固定用部材を用いて冷却ベースにリアクトル1を取り付けた状態を説明する図である。固定用部材8は、一対の脚部8aと、脚部8a同士を連結する連結部8bとからなる[状の部材であり、樹脂被覆部6の上面に位置する連結部8bがコア2やコイル3を冷却ベース側に押え付ける構成とする。ここでは、ステンレス製の固定用部材8を二個一組で用いている。脚部8aには、ボルト（図示せず）が挿通される挿通孔8hを設けておく。また、連結部8bの中央部分には、湾曲状ブロック2bの外面方向に突出する部分が設けられており、この突出部分が樹脂被覆部6の角部に沿って屈曲している。そのため、リアクトル1が前後左右上下方向に動くことを確実に防止できる。 (Modification 1-2)
In addition, a fixing member may be separately prepared without providing the fixing flange portion 6f in the resin coating portion 6 or the insertion hole in the core 2, and the reactor 1 may be fixed to the cooling base by the fixing member. FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which the reactor 1 is attached to the cooling base using the fixing member. The fixing member 8 is composed of a pair of leg portions 8a and a connecting portion 8b that connects the leg portions 8a to each other. The connecting portion 8b that is located on the upper surface of the resin coating portion 6 includes the core 2 and the coil. 3 is to be pressed against the cooling base. Here, two fixing members 8 made of stainless steel are used in pairs. The leg portion 8a is provided with an insertion hole 8h through which a bolt (not shown) is inserted. Further, a portion protruding in the outer surface direction of the curved block 2b is provided at the central portion of the connecting portion 8b, and the protruding portion is bent along the corner portion of the resin coating portion 6. Therefore, it is possible to reliably prevent the reactor 1 from moving in the front / rear, left / right, up / down directions.

さらに、連結部8bの中央部分が樹脂被覆部6の上面に接するように連結部8bを弓状に湾曲させ、連結部の弾性により樹脂被覆部6を押圧して、コア2やコイル3を冷却ベース側に押え付ける構成としてもよい。この構成によれば、CNT層4a（放熱層4）とコイル3との密着性を高める効果も期待できる。 Further, the connecting portion 8b is bent in a bow shape so that the central portion of the connecting portion 8b is in contact with the upper surface of the resin covering portion 6, and the core 2 and the coil 3 are cooled by pressing the resin covering portion 6 by the elasticity of the connecting portion. It is good also as a structure pressed on the base side. According to this configuration, an effect of improving the adhesion between the CNT layer 4a (heat radiation layer 4) and the coil 3 can be expected.

（実施の形態２）
図５は、別の実施の形態に係るリアクトルを冷却ベースに取り付けた状態での右側面図である。リアクトル10も、コア2、コイル3、及び放熱層4を主要構成部材とするものであり、樹脂被覆部を備えていない点が実施の形態１のリアクトル1と異なり、その他の点は同様である。このようなリアクトル10は、構成部材が少ないことから、リアクトルの製造が容易になる。 (Embodiment 2)
FIG. 5 is a right side view of the reactor according to another embodiment attached to the cooling base. Reactor 10 also has core 2, coil 3, and heat dissipation layer 4 as main components, and is different from reactor 1 of Embodiment 1 in that it does not have a resin coating portion, and the other points are the same. . Since such a reactor 10 has few constituent members, it is easy to manufacture the reactor.

リアクトル10は、接着剤などにより放熱層4をコイル3に固定して一体化しておくことが好ましい。この構成によれば、例えば冷却ベースBの下面に放熱層4を上方に向けてリアクトル10を取り付ける場合であっても、放熱層4のズレや落下を防止することができ、リアクトルの取り付け作業が行い易い。 The reactor 10 is preferably integrated by fixing the heat dissipation layer 4 to the coil 3 with an adhesive or the like. According to this configuration, for example, even when the reactor 10 is attached to the lower surface of the cooling base B with the heat dissipation layer 4 facing upward, the heat dissipation layer 4 can be prevented from being displaced or dropped, and the installation work of the reactor can be prevented. Easy to do.

リアクトル10を冷却ベースBに固定するには、上記変形例１‐１で説明したように、コア2自体に冷却ベースBにリアクトル10を固定するためのボルト（締結部材、図示せず）が挿通される挿通孔（図示せず）を設けたり、別途固定用部材を利用すればよい。固定用部材は、例えば、一対の脚部と、脚部同士を連結する連結部とからなる[状の部材であり、コアやコイルの外周面に沿った略直線状の連結部がコアやコイルを冷却ベース側に押え付ける構成とする。脚部には、ボルトが挿通される挿通孔を設けておく。また、上記変形例１‐２で説明したように、連結部の中央に、湾曲状ブロック2bの外面方向に突出する部分を設け、この突出部分を湾曲状ブロック2bの角部に沿って屈曲させてもよい。 In order to fix the reactor 10 to the cooling base B, as described in the modification 1-1 above, a bolt (fastening member, not shown) for fixing the reactor 10 to the cooling base B is inserted into the core 2 itself. An insertion hole (not shown) may be provided, or a separate fixing member may be used. The fixing member includes, for example, a pair of leg portions and a coupling portion that couples the leg portions to each other. The substantially linear coupling portion along the outer peripheral surface of the core or coil is a core or coil. Is configured to be pressed against the cooling base side. The leg is provided with an insertion hole through which the bolt is inserted. Further, as described in Modification 1-2 above, a portion that protrudes toward the outer surface of the curved block 2b is provided at the center of the connecting portion, and this protruding portion is bent along the corner of the curved block 2b. May be.

さらに、連結部8bの中央部分を下方に膨出する弓状に湾曲させ、連結部の弾性によりコア2やコイル3を押圧して、コア2やコイル3を冷却ベース側に押え付ける構成としてもよい。この構成によれば、CNT層4a（放熱層4）とコイル3との密着性を高める効果も期待できる。また、固定用部材を用いる場合、固定用部材のコイルと接触する可能性のある箇所に絶縁被覆を設けたり、固定用部材とコイルとの間に絶縁部材を配置することが好ましい。 Furthermore, the central portion of the connecting portion 8b is curved in a bow shape that bulges downward, the core 2 and the coil 3 are pressed by the elasticity of the connecting portion, and the core 2 and the coil 3 are pressed against the cooling base side. Good. According to this configuration, an effect of improving the adhesion between the CNT layer 4a (heat radiation layer 4) and the coil 3 can be expected. Moreover, when using a fixing member, it is preferable to provide an insulating coating at a place where the fixing member may come into contact with the coil, or to dispose the insulating member between the fixing member and the coil.

（変形例I）
上記した実施の形態１,２では、リアクトル1,10を冷却ベースの上面に取り付ける構成を説明したが、冷却ベースの下面にリアクトルを取り付けることもある。リアクトル1,10はいずれも、放熱層をコイルに固定しているので、冷却ベースに取り付ける際に、放熱層が落下するなどの恐れがなく、取付作業性に優れる。 (Modification I)
In the first and second embodiments described above, the configuration in which the reactors 1 and 10 are attached to the upper surface of the cooling base has been described. However, the reactor may be attached to the lower surface of the cooling base. Since both reactors 1 and 10 have the heat dissipation layer fixed to the coil, there is no risk of the heat dissipation layer dropping when attaching to the cooling base, and the mounting workability is excellent.

（変形例II）
上記した実施の形態１,２では、セラミックスの板の表面にカーボンナノチューブの層を形成した放熱層を例に説明したが、その他、導電性材料からなる金属板の表面にセラミックス層とカーボンナノチューブ層とを形成したものを利用することができる。金属板としては、例えば、アルミニウム（α＝236W/m・K）、銅（α＝390W/m・K）、これらの合金、オーステナイト系ステンレス（例えば、SUS304:α＝16.7W/m・K）といった非磁性の金属材料からなるものが挙げられる。セラミックス層は、セラミックスの板材又は箔を用意し、この板材（箔）を金属板に貼り合わせることで形成したり、金属板の表面にPVD法やCVD法を用いてセラミックスの膜を成膜することで形成することができる。 (Modification II)
In the first and second embodiments described above, the heat dissipation layer in which the carbon nanotube layer is formed on the surface of the ceramic plate has been described as an example. In addition, the ceramic layer and the carbon nanotube layer on the surface of the metal plate made of a conductive material. Can be used. Examples of the metal plate include aluminum (α = 236 W / m · K), copper (α = 390 W / m · K), alloys thereof, and austenitic stainless steel (for example, SUS304: α = 16.7 W / m · K). And those made of non-magnetic metal materials. The ceramic layer is formed by preparing a ceramic plate or foil and bonding this plate (foil) to a metal plate, or by depositing a ceramic film on the surface of the metal plate using PVD or CVD. Can be formed.

なお、本発明は、上述した実施の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で適宜変更することが可能である。例えば、コアはケイ素鋼板を積層した積層体で構成してもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as appropriate without departing from the gist of the present invention. For example, the core may be composed of a laminate in which silicon steel plates are laminated.

本発明のリアクトルは、小型で、且つ放熱性能に優れており、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車のDC‐DCコンバータの構成部品などに好適に利用できる。 The reactor of the present invention is small in size and excellent in heat dissipation performance, and can be suitably used for, for example, a component part of a DC-DC converter of a hybrid vehicle or an electric vehicle.

実施の形態１に係るリアクトルの斜視図である。1 is a perspective view of a reactor according to a first embodiment. 実施の形態１に係るリアクトルの右側面図である。It is a right view of the reactor which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係るリアクトルのコア平面図である。3 is a core plan view of the reactor according to Embodiment 1. FIG. 固定用部材を用いて冷却ベースにリアクトルを取り付けた状態を説明する図である。It is a figure explaining the state which attached the reactor to the cooling base using the member for fixation. 実施の形態２に係るリアクトルの右側面図である。It is a right view of the reactor which concerns on Embodiment 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1,10 リアクトル
2 コア
2m 磁性体部 2g ギャップ部
2a 直方体状ブロック 2b 湾曲状ブロック 2c コイル巻回部
2i コア設置面
3 コイル
3a 第一コイル 3b 第二コイル 3i コイル設置面
4 放熱層
4c コイル接触面 4b ベース接触面
4a カーボンナノチューブの層（CNT層） 4e 絶縁性無機材料の板（CE板）
5 インシュレータ 5f 鍔部
6 樹脂被覆部
6f 固定フランジ部 6h 挿通孔
7 ボルト
8 固定用部材
8a 脚部 8b 連結部 8h 挿通孔
B 冷却ベース Bh ネジ穴 1,10 reactor
2 core
2m Magnetic part 2g Gap part
2a Rectangular block 2b Curved block 2c Coil winding part
2i Core installation surface
3 coils
3a 1st coil 3b 2nd coil 3i Coil installation surface
4 Heat dissipation layer
4c Coil contact surface 4b Base contact surface
4a Carbon nanotube layer (CNT layer) 4e Insulating inorganic material plate (CE plate)
5 Insulator 5f Buttocks
6 Resin coating
6f Fixed flange 6h Insertion hole
7 volts
8 Fixing member
8a Leg 8b Connection 8h Insertion hole
B Cooling base Bh Screw hole

Claims

コイル巻回部を有するコアと、前記コイル巻回部に配置されるコイルとを備えるリアクトルであって、
リアクトルが取り付けられる冷却ベース側に位置する前記コイルのコイル設置面に、放熱層が配置されており、
前記放熱層は、前記コイルと接触するコイル接触面側がカーボンナノチューブの層で構成され、このカーボンナノチューブの層の前記冷却ベース側に絶縁性無機材料の板を有し、
前記カーボンナノチューブの層は、前記絶縁性無機材料の板表面に垂直方向に配向した複数のカーボンナノチューブから構成されており、
前記カーボンナノチューブの層の厚さが、0.5mm以上であることを特徴とするリアクトル。 A reactor comprising a core having a coil winding part and a coil arranged in the coil winding part,
A heat dissipation layer is arranged on the coil installation surface of the coil located on the cooling base side to which the reactor is attached,
The heat dissipation layer is configured such that a coil contact surface side in contact with the coil is a carbon nanotube layer, and the carbon nanotube layer has a plate of an insulating inorganic material on the cooling base side,
The carbon nanotube layer is composed of a plurality of carbon nanotubes oriented in a direction perpendicular to the plate surface of the insulating inorganic material ,
A reactor having a thickness of the carbon nanotube layer of 0.5 mm or more .

前記絶縁性無機材料の板が、窒化珪素の板材で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のリアクトル。 The reactor according to claim 1 , wherein the insulating inorganic material plate is made of a silicon nitride plate material.

前記放熱層の前記冷却ベースと接触するベース接触面に、グリースが塗布されることを特徴とする請求項１又は２に記載のリアクトル。 A base contact surface in contact with the cooling base of the heat dissipation layer, reactor according to claim 1 or 2, characterized in that the grease is applied.

リアクトルを前記冷却ベースに取り付けた状態において、
前記冷却ベース側に位置する前記コアのコア設置面が前記冷却ベースに接触し、
前記放熱層の前記冷却ベースと接触するベース接触面と前記コア設置面とが面一であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のリアクトル。 With the reactor attached to the cooling base,
The core installation surface of the core located on the cooling base side contacts the cooling base,
Reactor according to any one of claims 1 to 3, the base contact surface in contact with the cooling base of the heat dissipation layer and said core installation surface, characterized in that it is flush.

一対の脚部と、前記脚部同士を連結する連結部とからなる[状の固定用部材により前記冷却ベースに固定され、
リアクトルの上面に位置する前記連結部が前記コア又は前記コイルを前記冷却ベース側に押え付けることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のリアクトル。 It consists of a pair of leg parts and a connecting part that connects the leg parts.
The reactor according to any one of claims 1 to 4 , wherein the connecting portion located on an upper surface of the reactor presses the core or the coil against the cooling base side.

リアクトルの外周を覆う樹脂被覆部を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のリアクトル。 The reactor according to any one of claims 1 to 5 , further comprising a resin coating portion that covers an outer periphery of the reactor.