JP6548801B1 - リアクトルの冷却構造及び電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リアクトルを小型化すると共に冷却効率の低下を抑制することが可能なリアクトルの冷却構造を得る。【解決手段】コア４１とコイル２１の外周を覆う収納部５と、収納部に固定される冷却器７とを備え、収納部５は、コア及びコイルの上方を覆う天面部５２３と、コア及びコイルの側方を覆う外壁５２４と、外壁より内側に形成されている内壁５１４とを有し、コイルの側方を覆う内壁で囲われた第１の収納部５１と、コアの側方を覆う外壁で囲われた第２の収納部５２とを備え、第１の収納部と第２収納部の空間に内壁と外壁の端面まで充填された封止放熱樹脂６を設け、内壁の端面が外壁の端面よりも冷却器に向かって突出するように形成され、コア及びコイルを冷却器に設置したときに、コア及びコイルの冷却器側となる面４１１、２１３が、封止放熱樹脂６を介して冷却器の冷却面７１に沿って保持されている。【選択図】図２

Description

本願は、コアとコイルを有するリアクトルの冷却構造及びリアクトルを備えた電力変換装置に関するものである。

コアとコイルで構成されたリアクトルとリアクトルの冷却構造は従来から知られている。例えば、特許文献１においては、コアとコイルからなるリアクトルと、リアクトルを冷却する冷却器と、リアクトルの周囲に設けられた樹脂部を設け、樹脂部を冷却器にボルトで固定して一体形成したリアクトルの冷却構造が開示されている。
また、特許文献２においては、コイルの外周を内側樹脂部で覆うようにしてコイル成形体とし、このコイル成形体と磁性コアとの組立体の外周を覆う外側樹脂部を設けてリアクトルとして一体形成する構造が開示されている。

特開２００７−１８０２２４号公報 特開２０１１−７１４６６号公報

電気自動車などに搭載されるコンバータまたは電力変換装置の構成部品に利用されるリアクトルは、作動中に発熱するため、所定の温度以上にならないような放熱性が必要とされる。また、このようなリアクトルをコンバータまたは電力変換装置などに搭載するためには、搭載スペースの制約上、無駄空間を極力排除した小型化が要求される。

リアクトルの小型化と合わせて放熱性を併せ持つために、例えば特許文献１および特許文献２に示されているリアクトルのように、コアとコイルまたはコイルの組合体を一体で樹脂により覆う構造では、小型化を図ることが出来るものの、コアとコイルの外周を樹脂により覆うことで放熱性の妨げとなる。

また、特許文献１においては、コアの形状あるいはコアに伝熱部を近接させるなどの工夫をすることにより、コアの放熱性の低下の抑制を図ることが出来るものの、コアの底面も含んで一体形成するように樹脂で覆っており、放熱性の妨げとなると共に樹脂のクリープ変形などが懸念され、またスプリングなどで樹脂の押圧が必要なため、スプリングの設置スペースが必要となり小型化の妨げとなる。

また、特許文献２においては、同様にコアの形状を工夫及びコア及びコイルの底面を露出することにより、コア及びコイルの放熱性の低下の抑制を図ることが出来るものの、コアまたはコイルの底面以外は樹脂で覆われているため放熱性の妨げとなる。
また、樹脂で覆われていることにより粉塵及び腐食など外部環境からの保護を図ることが出来るが、コアまたはコイルを露出させて直接、冷却器などに固定することにより電力変換装置などに実装された際に、振動によるコアとコイルと冷却器との接触による破壊及び絶縁性などに懸念がある。

また、外側コア部の断面積が内側コアの断面積と同程度となるように断面積を設定し、形状変更させて小型化を図ることが出来るものの、コアを露出させた部分の面積が低下することとなり上記と矛盾して放熱性の妨げとなる。
いずれにしても特許文献１及び特許文献２に示される樹脂は、剛性のある部品の骨格を形成する「射出成形用樹脂」を持いており、この「射出成形用樹脂」は一般的に熱伝導率が悪いため、コア及びコイルに直接接して全周を包むように構成した場合は放熱性が妨げられます。

本願は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、目的とするところは、小型で且つ放熱性を兼ね備えたリアクトルの冷却構造及び電力変換装置を提供することにある。

本願に係るリアクトルの冷却構造は、磁性体のコアと、コアに巻回されるコイルと、コアとコイルの外周を覆う収納部と、収納部に固定部材を介して固定される冷却器を備えたリアクトルの冷却構造において、収納部は、コア及びコイルの上方を覆う天面部と、コア及びコイルの側方を覆う外壁と、外壁より内側に形成されている内壁とを有し、コイルの側方を覆う内壁で囲われた第１の収納部と、コアの側方を覆う外壁で囲われた第２の収納部とを備え、第１の収納部と第２の収納部の空間に内壁と外壁の端面まで充填された封止放熱樹脂を設け、内壁の端面が外壁の端面よりも冷却器に向かって突出するように形成され、リアクトルを冷却器に設置したときに、コア及びコイルの冷却器側となる面が、封止放熱樹脂を介して冷却器の冷却面に沿って保持されているものである。

本願によれば、リアクトルの小型化を図り、冷却効率が低下することを抑制することが出来るリアクトルの冷却構造が得られる。

実施の形態１に使用されるリアクトルの斜視図である。 実施の形態１のリアクトルの冷却構造の縦断面図である。 実施の形態１のリアクトルの第１の収納部の斜視図と分解斜視図である。 実施の形態１のリアクトルの冷却構造の横断面図である。 実施の形態１のリアクトルの第１の収納部の側面図と断面図である。 実施の形態１のリアクトルの冷却構造を備えたコンバータ及び電力変換装置の一例を示す概略回路構成図である。 実施の形態２のリアクトルの冷却構造の縦断面図である。 実施の形態２のリアクトルの収納部の斜視図と分解斜視図である。 実施の形態３のリアクトルの冷却構造の縦断面図である。

実施の形態１．
以下、本願の実施の形態１におけるリアクトルの冷却構造を図１から図５に基づいて説明する。
図１は実施の形態１に使用されるリアクトルを示す斜視図で、図１（ａ）は外観図、図１（ｂ）は収納部の底面部から見て封止放熱樹脂を取り除いた図である。図２は実施の形態１におけるリアクトルの冷却構造を示す縦断面図、図３は収納部の第１の収納部を示す分解斜視図、図４はリアクトルの冷却構造を示す横断面図、図５は収納部の第１の収納部の側面図と断面図である。

図１および図２に示すように、リアクトル１は、巻線を螺旋状に巻回して形成された断面が略矩形の一対のコイル２１、２２を有するコイル部２と、一対のＵ字状の磁性体で構成された分割コア４１、４２を有し、断熱性を持つ絶縁テープ３が外周に巻かれた口字状のコア部４と、第１の収納部５１と第２の収納部５２とからなり、第１の収納部５１においてコイル部２を覆うとともに、第２の収納部５２においてコイル部２及びコア部４を覆う樹脂製の収納部５と、第１の収納部５１と第２の収納部５２の空間に充填される封止放熱樹脂６とからなっている。

収納部５は、コア部４及びコイル部２の上方を覆う天面部５１３、５２３と、コア部４の側方を覆う外壁５２４と、外壁５２４より内側に形成されコイル部２の側方を覆う内壁５１４とを有している。第１の収納部５１はコイル部２の側方を覆う内壁５１４と天面部５１３で囲われて構成され、底面は開放されている。また第２の収納部５２はコア部４の側方を覆う外壁５２４と天面部５２３で囲われて構成され、底面は開放されている。

コイル２１、２２の軸線は互いに平行であり、コイル２１、２２の配列方向はコイル２１、２２の軸線と直交している。コイル２１、２２は、上面は天面部５１３により、側面は内壁５１４により覆われた第１の収納部５１に収納されている。また、コイル２１、２２の一端及び他端には、コイル２１、２２の軸線方向及び配列方向と直交する一方向に引き出される引出線２１１、２２１が設けられている。引出線２１１、２２１は、電源などの外部装置又は基板などの端子に接続されるもので、第１の収納部５１及び第２の収納部５２の天面に形成された導通口５１２、５２２から導出して上方に突出している。

コア部４は、互いに対向する一対の分割コア４１、４２を組み合わせ、全体として口字状をなすものである。分割コア４１、４２は、対向する２つの直線部と、直線部を連結する曲線部から構成されてＵ字状をなし、２つの直線部の一部又は全部がコイル２１、２２にそれぞれ挿入される。なお、実施の形態１では分割コア４１、４２をそれぞれＵ字状の一部材としているが、分割コア４１、４２を曲線部と直線部でさらに分割してもよい。磁性体からなるコア部４は、例えば金属軟磁性粉末で形成されるが、電磁鋼板により構成されても良い。

コイル２１、２２の巻線には主に銅からなる平角線が用いられる。平角線は断面が矩形の銅線であり電気抵抗が小さい。リアクトル１に使用するコイル２１、２２では平角線の幅広の面をコイル長手方向に巻く。換言すれば、幅の狭い面をコイルの半径方向に向けて巻く。そのような巻き方はエッジワイズまたは縦巻きと言われている。

コイル２１、２２は、一本の巻線で連続的に形成してもよいし、コイル２１、２２を別の巻線で形成し、それぞれの一端同士を溶接などで接合してもよい。また、コイル２１、２２を接合せずに、それぞれ独立したコイル２１、２２としてもよい。また、実施の形態１では平角線の巻線を用いたエッジワイズのコイル２１、２２を形成しているが、断面円形状の巻線を用いてコイル２１、２２を形成してもよい。

収納部５は一例をあげるとポリエチレンテレフタレート樹脂を用いることが出来る。また、収納部５はボルトにより冷却器７に固定されるボルトの穴および冷却器７との位置決め（図示省略）などの固定手段を備える。
第１の収納部５１を形成する内壁５１４の下側の端面は、第２の収納部５２を形成する外壁５２４の下側の端面よりも冷却器７に向かって突出するように形成されている。また、内壁５１４の下側の端面は、コイル２１、２２の冷却器７側となる面２１３、２１４より突出するように形成され、外壁５２４の下側の端面は、分割コア４１、４２の冷却器７側となる面４１１、４２１よりも突出するように形成されている。

内壁５１４の下側の端面のコイル２１、２２からの突出長さおよび外壁５２４の下側の端面の分割コア４１、４２からの突出長さは、内壁５１４の厚みより小さくなっている。
換言すれば、コイル２１、２２の冷却器７側となる面２１３、２１４と冷却器７の冷却面７２との間に介在する封止放熱樹脂６の厚みと、分割コア４１、４２の冷却器７側となる面４１１、４２１と冷却器７の冷却面７１、７３との間に介在する封止放熱樹脂６の厚みは、内壁５１４の厚みより小さい。
さらにリアクトル１のコア部４と冷却器７の冷却面７１、７３との間に介在する封止放熱樹脂６の厚み、およびリアクトル１のコイル部２と冷却器７の冷却面７２との間に介在する封止放熱樹脂６の厚みは、それぞれ一定の厚みで、且つ内壁５１４の厚みより小さく設けられることにより冷却効率の低下の抑制につながる。

封止放熱樹脂６は、内壁５１４の端面および外壁５２４の端面と同じ面までになるよう第１の収納部５１と第２の収納部５２の空間に充填される。また、封止放熱樹脂６の硬度は第１の収納部５１および第２の収納部５２を形成する樹脂の硬度よりも低い。例えば、第１の収納部５１および第２の収納部５２は従来と同じ射出成形用樹脂で構成されるが、封止放熱樹脂６は射出成形用樹脂よりも硬度が低いシリコーンなどに熱伝導率の高いフィラーを含有して形成される。
これにより第１の収納部５１および第２の収納部５２に充填される封止放熱樹脂６は硬化後に一定の弾性があるゲル状に形成され、この封止放熱樹脂６がコア部４とコイル部２と直接接するため、コア部４及びコイル部２の変形及び破壊を抑制して安定して固定できる。

冷却器７は、リアクトル１の実装側となる実装面５１１および実装面５２１に沿って段差を付けて冷却面７１、７２、７３が形成されている。リアクトル１を収納した収納部５はボルト（図示省略）などの固定部材を介して冷却器７に固定される。
コイル部２の冷却器７側となる面２１３、２１４と冷却器７の冷却面７２との間に介在する封止放熱樹脂６の厚みと、コア部４の冷却器７側となる面４１１、４２１と冷却器７の冷却面７１、７３との間に介在する封止放熱樹脂６の厚みは、それぞれ一定の厚みで、その厚みは同じでも異なっていてもよい。
従って、リアクトル１を冷却器７に設置したときに、コイル部２の冷却器７側となる実装面５１１と冷却器７の冷却面７２との距離、およびコア部４の冷却器７側となる実装面５２１と冷却器７の冷却面７１、７３との距離が、同じ均一の距離となる。即ち、コア部４及びコイル部２の冷却器７側となる実装面５１１、５２１が、封止放熱樹脂６を介して冷却器７の冷却面７１、７２、７３に沿って均一な所定間隔で保持されるので、リアクトル１の放熱性を向上させることができる。

また、第１の収納部５１および第２の収納部５２の冷却器７側となる実装面５１１、５２１と冷却器７の冷却面７１、７２、７３との間に放熱部材８を配置している。この放熱部材８により、リアクトル１を冷却器７に固定する際の組立ばらつきによる生じる隙間を抑制することが出来る。放熱部材８は、一例を挙げるとシリコーンなどのグリースを塗布するが、シート状に成形されたものを設置してもよい。このようにすることでリアクトル１の冷却効率の低下を抑制することが出来る。また、第１の収納部５１および第２の収納部５２の両方又はどちらか一方は、放熱部材８よりも熱伝導率が高い樹脂で形成されている。

また、第２の収納部５２は分割コア４１、４２とコイル部２の外周に沿って封止放熱樹脂６が内壁５１４の厚みより小さい厚みになるように均一な距離を保って覆うように形成されている。換言すると封止放熱樹脂６の使用量を削減するとともに封止放熱樹脂６の厚みを均一に保つことが出来る。このようにすることでリアクトル１の冷却効率の低下を抑制することが出来る。

また、分割コア４１、４２を覆う天面部５２３とコイル２１、２２を覆う天面部５１３に高低差を設けることにより、即ち、図１（ａ）に示すように、分割コア４１、４２の上方を覆う天面部５２３はコイル２１、２２の上方を覆う天面部５１３よりも低くすることで、リアクトル１の周囲に図２に示すような空間９が形成され、有効空間として利用することが出来る。
なお、実施の形態１では、収納部５の第１の収納部５１と第２の収納部５２は別体で形成されているが、一体で形成することも可能である。
以降第１の収納部５１と第２の収納部５２を別体で形成する際の構成について図３を参照してさらに詳しく説明する。

図３（ａ）はリアクトル１の第１の収納部５１の斜視図、図３（ｂ）は第１の収納部５１の分解斜視図を示す。
図３において、第１の収納部５１は、分割コア４１、４２とコイル２１、２２の間に形成され、コイル２１、２２を保持する筒状部１０と、この筒状部１０をコイル２１、２２の軸線方向と同じ方向から導通させて保持する箱状部１１の組合体から形成されている。さらに筒状部１０は軸線方向で分割された第１の筒状部１０１と第２の筒状部１０２から形成されている。

第１の筒状部１０１と第２の筒状部１０２は、それぞれ内部に分割コア４１、４２の直線部の一部又は全部がそれぞれ挿入されるとともに、コイル２１、２２がそれぞれ周囲に巻き回される断面が略矩形の一対の筒部１０１１、１０１２、１０１３、１０１４と、この筒部の端部に筒部１０１１、１０１２、１０１３、１０１４の径方向に広がるフランジ１０１５、１０１６を備える。

なお、コイル２１、２２は、その剛性により螺旋状に巻かれた状態を維持できるため、リアクトル１を組み立てる際には予め巻き回した状態のコイル２１、２２を箱状部１１に収納し、第１の筒状部１０１と第２の筒状部１０２の筒部１０１１、１０１２、１０１３、１０１４を箱状部１１の導通口１１１、１１２、１１３、１１４に通すことにより、分割コア４１、４２とコイル２１、２２を組み付ける。コイル２１、２２に挿入された筒部１０１１、１０１２、１０１３、１０１４の外周面は、それぞれコイル２１、２２の内周面に当接する。

筒部１０１１、１０１２、１０１３、１０１４の長さについては、一方が他方より長い或いは一方にのみ筒部が形成され他方は受けとなるフランジ１０１５あるいは１０１６のみで形成されても良い。
第１の筒状部１０１は、フランジ１０１５の内側面に突起状の第１の嵌合部１０１７、１０１８、１０１９、１０２０が形成されている。また、第２の筒状部１０２は、フランジ１０１６の内側面に突起状の第１の嵌合部１０２１、１０２２、１０２３、１０２４が形成されている。

一方、第１の嵌合部１０１７から１０２０と対向した箱状部１１の面には、第１の嵌合部１０１７から１０２０と嵌合する穴状の第２の嵌合部１１１１、１１１２、１１１３が形成されている。また、第１の嵌合部１０２１から１０２４と対向した箱状部１１の面には、第１の嵌合部１０２１から１０２４と嵌合する穴状の第２の嵌合部１１１４、１１１５、１１１６が形成されている。

第１の嵌合部１０１７から１０２０、第１の嵌合部１０２１から１０２４と、第２の嵌合部１１１１から１１１３、第２の嵌合部１１１４から１１１６が嵌合すると筒状部１０と箱状部１１の位置が正確に組み合わされて、図３（ａ）の状態となる。
また、第１の嵌合部１０１７から１０２０および第１の嵌合部１０２１から１０２４が、第１の収納部５１に組付けされるコイル２１、２２の下方面の受けとなる。第１の嵌合部の中で第１の嵌合部１０１７、１０２０、１０２１、１０２４と、第２の嵌合部の中で第２の嵌合部１１１１、１１１３、１１１４、１１１６のみで位置が正確に組み合わさる。

残りの第１の嵌合部１０１８、１０１９、１０２２、１０２３と第２の嵌合部１１１２、１１１５は、第１の嵌合部の中で第１の嵌合部１０１７、１０２０、１０２１、１０２４と第２の嵌合部の中で第２の嵌合部１１１１、１１１３、１１１４、１１１６と合わさることでコイル２１、２２の下方面の受けとして備える。
第１の嵌合部１０１７から１０２０および第１の嵌合部１０２１から１０２４と、第２の嵌合部１１１１から１１１３および第２の嵌合部１１１４から１１１６の形状について、円筒と円または楕円の穴との組み合わせで形成しているが、多角形の組み合わせでもよい。

コイル受けについて図４を参照して説明する。図４はリアクトル１の冷却構造の横断面図である。
図４において、第１の嵌合部１０１７から１０２０、１０２１から１０２４（図示省略）はコイル２１、２２の下方角部を受けて、上下面方向を正確に位置合わせする。換言すれば、コイル２１、２２の冷却器７側となる面２１３、２１４と冷却器７の冷却面７２との間に介在する封止放熱樹脂６の厚みを一定にすることが出来る。

第１の嵌合部１０１７から１０２０および第１の嵌合部１０２１から１０２４と、第２の嵌合部１１１１から１１１３および第２の嵌合部１１１４から１１１６は、コイル受けとして、実施の形態１ではフランジ１０１５、１０１６の下端の両端及び中央の３か所に設けられているが、コイル受けの数及び配置は、コイル２１、２２を側面方向及び上下方向位置決めできるのであれば特に限られるものではない。

さらに筒状部１０と箱状部１１の固定は、第１の嵌合部と第２の嵌合部との間に形成される隙間を、例えば接着剤により埋めて固着されている。換言すると第１の収納部５１と第２の収納部５２との接合部を隙間なく形成することが出来る。
このようにすることにより、第１の収納部５１と第２の収納部５２の空間に封止放熱樹脂６を充填するときに、第１の収納部５１に充填しても第１の収納部５１より低い第２の収納部５２に流出して、第２の収納部５２の封止放熱樹脂６の液面が上がることはなく充填することが出来る。換言すると第１の収納部５１と第２の収納部５２の高さが異なっても封止放熱樹脂６を充填することが出来る。

また、第１の収納部５１と第２の収納部５２の一方の空間を他方の空間より、より熱伝導率が高い封止放熱樹脂６を充填するなどの選択することが出来る。
また、第１の収納部５１と第２の収納部５２の材料として、両方又はどちらか一方を樹脂の流動方向に熱伝導率が高い樹脂を選択する。即ち、第１の収納部５１および第２の収納部５２の材料として用いられる高熱伝導の成形樹脂材料は、樹脂の流動方向により熱伝導が変化するものが多い。そのため、第１の収納部５１と第２の収納部５２を製作する金型に流し込まれる樹脂は、樹脂の流動方向に対して高い熱伝導率のものが使用される。樹脂の流動方向を調整して第１の収納部５１または第２の収納部５２を形成することにより、第１の収納部５１または第２の収納部５２を放熱経路としてより熱を広げることが出来る。このようにすることでリアクトル１の冷却効率の低下を抑制することが出来る。

第１の筒状部１０１と第２の筒状部１０２の筒部１０１１から１０１４の内部について図５を参照して説明する。図５（ａ）は第１の収納部５１の側面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
図５において、筒部１０１１から１０１４は、必要に応じて内部にスペーサ１２が設けられる。スペーサ１２は、コア部４が構成される際に分割コア４１、４２のそれぞれの対向面の間に一定の隙間を形成するもので、スペーサ１２により形成される隙間の大きさによりリアクトル１のインダクタンスが調整される。スペーサ１２は、分割コア４１、４２の軸線方向に延びる断面口字状の筒状部１２１と、筒状部１２１と筒部１０１１から１０１４の内周面を接続するリブ１２２とを備えている。

リブ１２２は、筒状部１２１の周囲２方向以上に設けられるもので、実施の形態１では周方向に４箇所設けられている。リブ１２２の軸線方向長さは筒状部１２１の軸線方向長さよりも短く、筒状部１２１とリブ１２２との間で軸線方向について段差が生じている。すなわち、スペーサ１２には軸線方向の幅が周囲よりも大きい領域が中央部に設けられている。スペーサ１２は筒部１０１１から１０１４に分割して形成されているが、一方または他方の筒部に一体で形成されてもよい。スペーサ１２の製作については、部品点数及び組立工数の削減の観点から、筒状部１２１とリブ１２２を第１の筒状部１０１と第２の筒状部１０２と一体成形することが好ましい。

また、第１の収納部５１と第２の収納部５２は、いずれも天面部５１３、５２３にコイル２１、２２の引出線２１１、２２１の位置に合う導通口５１２、５２２が形成されている。導通口５１２、５２２はコイルの引出線２１１、２２１の通る最小の大きさで形成されており、導通口５１２、５２２を通すことによりコイル２１、２２の側面方向を正確に位置合わせする。
コイル２１、２２の引出線２１１、２２１と、第１の収納部５１および第２の収納部５２の導通口５１２、５２２との固定は、例えば接着剤により固着して密封することが考えられる。

また、封止放熱樹脂６は一例をあげると、シリコーンにたとえばアルミナなどの熱伝導率のよい粉末を配合したものを用いることが出来る。そして、封止放熱樹脂６は収納部５よりも硬度が低いし、放熱部材８と同じ材質のもので形成している。
換言すると封止放熱樹脂６と冷却器７の冷却面７１から７３、あるいは放熱部材８との密着性を良くすることが出来る。このようにすることでリアクトル１の冷却効率の低下を抑制することが出来る。

次に、上記したリアクトルの冷却構造を備えたコンバータ及び電力変換装置について説明する。図６は実施の形態１におけるコンバータ及び電力変換装置の一例を示す概略の回路構成図である。
図６において、電力変換装置１０００は、バッテリ１００１と負荷１００２の間で電力変換を行うものであって、バッテリ１００１からの直流電力を交流電力に変換して負荷１００２に出力するとともに、負荷１００２からの交流電力を直流電力に変換してバッテリ１００１に出力するものである。電力変換装置１０００は、直流電圧を昇降圧させるコンバータ１１００と、直流と交流との相互変換を行うインバータおよびフィルタとしてのコンデンサを有するインバータ部１２００を備え、コンバータ１１００は、上述した冷却構造を有したリアクトル１と、複数のスイッチング素子１１０２と、スイッチング素子１１０２の動作を制御する駆動回路１１０３とを備えている。リアクトル１に流れる電流が増加し発熱しても上述した冷却構造により冷却効率が維持できる。

負荷１００２は、例えば三相交流モータであり、電力変換装置１０００がハイブリッド自動車に用いられる場合は走行時には車両を駆動し、回生時には発電機として機能する。スイッチング素子１１０２は、ＭＯＳＦＥＴ（ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）又はＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのパワーデバイスを用いればよい。

車両の走行時、バッテリ１００１から入力される直流の入力電圧がコンバータ１１００により昇圧され、昇圧された入力電圧をインバータ部１２００が交流に変換する。回生時、負荷１００２から入力される交流の入力電圧がインバータ部１２００で直流に変換され、直流に変換された入力電圧がコンバータ１１００によりバッテリ１００１に適合する電圧まで降圧される。コンバータ１１００は、駆動回路１１０３によりスイッチング素子１１０２がオン、オフを繰り返すことで、入力された直流電圧を昇降圧させる。リアクトル１は、スイッチング素子１１０２のスイッチング動作によって回路を流れる電流が増減しようとしたとき、その変化を滑らかにする機能を持つ。

なお、図６の電力変換装置１０００およびコンバータ１１００は一例であり、電力変換装置１０００およびコンバータ１１００は、商用電源からの交流電力によりバッテリ１００１を充電する充電器としての電力変換装置、およびこの電力変換装置において直流電圧を昇圧させるコンバータとしてもよい。この場合、負荷１００２が商用電源に置き換わり、上記した回生時の動作の場合と同様に商用電源から入力される交流の入力電圧が直流に変換され、直流に変換された入力電圧がコンバータ１１００によりバッテリ１００１に適合する電圧まで昇圧される。

実施の形態２．
次に、本願の実施の形態２におけるリアクトルの冷却構造を図７及び図８に基づいて説明する。
図７は、実施の形態２に係るリアクトルの冷却構造の縦断面図である。図８は実施の形態２に係るリアクトルの収納部の斜視図で、図８（ａ）はリアクトル１の収納部５の斜視図、図８（ｂ）は収納部５の分解斜視図である。なお、図１から図５と同じ又は相当部分については同一の符号を用いて説明を省略する。
実施の形態２におけるリアクトルの冷却構造は実施の形態１の変形例であって、収納部５の第１の収納部５１と第２の収納部５２を一体で形成している点が実施の形態１と異なる。なお、その他の事項については、実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は省略する。

図７および図８において、収納部５は第１の収納部５１を形成する内壁５１４と第２の収納部５２を形成する外壁５２４とが一体で構成されている。
また、内壁５１４にはコイル２１、２２の軸線方向と同じ方向の面に４カ所の溝５１５が形成されている。コア部４とコイル部２の間に形成された筒部１０１１から１０１４と、筒部１０１１から１０１４の両端にフランジ１０１５、１０１６を備えた筒状部１０は実施の形態１と同じである。

内壁５１４の溝５１５に、筒状部１０の筒部１０１１から１０１４が嵌合して、筒状部１０の位置を正確に決める。この際に実施の形態１と同様に、フランジ１０１５の内側面に設けられた突起状の第１の嵌合部１０１７、１０１８、１０１９、１０２０およびフランジ１０１６の内側面に設けられた突起状の第１の嵌合部１０２１、１０２２、１０２３、１０２４が、内壁５１４に設けられた切欠き状の第２の嵌合部１１１１、１１１２、１１１３、１１１４、１１１５、１１１６に嵌合すると、筒状部１０と内壁５１４の位置が正確に組み合わされて、図８（ａ）の状態となる。

収納部５の内壁５１４と筒状部１０の固定は、第１の嵌合部と第２の嵌合部との間に形成される隙間を、例えば接着剤により埋めて固着されている。換言すると第１の収納部５１と第２の収納部５２とを互いに組み立てることなく形成することが出来る。
このようにすることで、部品点数を削減すると共に実施の形態１と同様にリアクトル１の冷却効率の低下を抑制することが出来る。

実施の形態３．
次に、本願の実施の形態３におけるリアクトルの冷却構造を図９に基づいて説明する。
図９は、実施の形態３に係るリアクトルの冷却構造を示す縦断面図である。なお、図１から図５と同じ又は相当部分については同一の符号を用いて説明を省略する。
実施の形態３におけるリアクトルの冷却構造は、実施の形態１の変形例であって、収納部５の天面部に放熱板と放熱部材を形成している点が実施の形態１と異なる。なお、その他の事項については、実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は省略する。

図９に示すように、放熱板１３は収納部５の天面部５２３を覆うように収納部５の外周に沿って天面部５２３と均一な距離を保って設けられている。放熱板１３は冷却器７にボルト（図示省略）などで固定されている。収納部５の天面部５２３と放熱板１３との間には放熱部材１４が設けられている。このような構成により収納部５から放熱部材１４と放熱板１３とを介して冷却器７に至る放熱経路を構成することができる。

また、放熱板１３は収納部５と一体化して形成しても良い。その際、放熱部材１４は不要となる。
このようにすることで、リアクトル１の実装側となる実装面５１１、５２１から放熱部材８を介して冷却器７に至る放熱経路と合わせてリアクトル１を放熱できるので、リアクトル１の冷却効率を向上させて小型化できると共に実施の形態１と同様にリアクトル１の冷却効率の低下を抑制することが出来る。

本開示は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１：リアクトル、２：コイル部、２１、２２：コイル、２１１、２２１：引出線、
２１３、２１４：コイルの冷却器側となる面、４：コア部、４１、４２：分割コア、
４１１、４２１：コアの冷却器側となる面、５：収納部、５１：第１の収納部、
５２：第２の収納部、５１１、５２１：リアクトルの実装面、
５１２、５２２：導通口、５１４：内壁、５２４：外壁、５１５：溝、
６：封止放熱樹脂、７：冷却器、７１、７２、７３：冷却面、８：放熱部材、
９：空間、１０：筒状部、１１：箱状部、１０１：第１の筒状部、
１０２：第２の筒状部、１０１１から１０１４：筒部、
１０１５、１０１６：フランジ、１０１７から１０２４：第１の嵌合部、
１１１１から１１１６：第２の嵌合部、１２：スペーサ、１２１：筒状部、
１２２：リブ、１３：放熱板、１４：放熱部材、１０００：電力変換装置。

Claims (18)

1. 磁性体のコアと、前記コアに巻回されるコイルと、前記コアと前記コイルの外周を覆う収納部と、前記収納部に固定手段を介して固定される冷却器とを備えたリアクトルの冷却構造において、
   前記収納部は、前記コア及び前記コイルの上方を覆う天面部と、前記コア及び前記コイルの側方を覆う外壁と、前記外壁より内側に形成されている内壁とを有し、前記コイルの側方を覆う前記内壁で囲われた第１の収納部と、前記コアの側方を覆う前記外壁で囲われた第２の収納部とを備え、前記第１の収納部と前記第２の収納部の空間に前記内壁と前記外壁の端面まで充填された封止放熱樹脂を設け、前記内壁の端面が前記外壁の端面よりも前記冷却器に向かって突出するように形成され、前記リアクトルを前記冷却器に設置したときに、前記コア及び前記コイルの冷却器側となる面が、前記封止放熱樹脂を介して前記冷却器の冷却面に沿って保持されていることを特徴とするリアクトルの冷却構造。
2. 前記封止放熱樹脂の硬度は、前記収納部を形成する樹脂の硬度よりも低いことを特徴とする請求項１に記載のリアクトルの冷却構造。
3. 前記内壁の端面は前記コイルの冷却器側となる面よりも突出するように形成され、前記外壁の端面は前記コアの冷却器側となる面よりも突出するように形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリアクトルの冷却構造。
4. 前記コイルの冷却器側となる面と前記冷却器の冷却面との間に介在する前記封止放熱樹脂の厚みと、前記コアの冷却器側となる面と前記冷却器の冷却面との間に介在する前記封止放熱樹脂の厚みは、一定であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のリアクトルの冷却構造。
5. 前記コイルの冷却器側となる面と前記冷却器の冷却面との間に介在する前記封止放熱樹脂の厚みと、前記コアの冷却器側となる面と前記冷却器の冷却面との間に介在する前記封止放熱樹脂の厚みは、前記内壁の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のリアクトルの冷却構造。
6. 前記第１の収納部および前記第２の収納部の冷却器側となる面と前記冷却器の冷却面との間に放熱部材を設けたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のリアクトルの冷却構造。
7. 前記第１の収納部および前記第２の収納部の両方又はどちらか一方は、前記放熱部材よりも熱伝導率が高い樹脂で形成されていることを特徴とする請求項６に記載のリアクトルの冷却構造。
8. 前記コイルの上方を覆う前記天面部は、前記内壁の端面に固定されて前記第１の収納部を構成し、前記コアの上方を覆う前記天面部は、前記外壁の端面に固定されて前記第２の収納部を構成し、前記コアの上方を覆う前記天面部は前記コイルの上方を覆う前記天面部よりも低くしたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のリアクトルの冷却構造。
9. 前記第１の収納部と前記第２の収納部の空間に充填された前記封止放熱樹脂の厚みは、前記内壁の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のリアクトルの冷却構造。
10. 前記第１の収納部と前記第２の収納部が互いに別体で構成されていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のリアクトルの冷却構造。
11. 前記第１の収納部と前記第２の収納部が一体で構成されていることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のリアクトルの冷却構造。
12. 前記第１の収納部は、前記コイルを保持する筒状部と、前記筒状部の中に挿入されて前記コアを保持する箱状部とから構成されていることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のリアクトルの冷却構造。
13. 前記第１の収納部の筒状部は、前記筒状部の軸線方向で分割された第１の筒状部と第２の筒状部を有し、前記第１の筒状部および前記第２の筒状部は筒状部の径方向に広がるフランジを備えたことを特徴とする請求項１２に記載のリアクトルの冷却構造。
14. 前記第１の筒状部および前記第２の筒状部の前記フランジの内側面に突起状の嵌合部を設け、前記嵌合部に対向した前記箱状部の側面に前記嵌合部が嵌合する穴状の嵌合部を設けたことを特徴とする請求項１３に記載のリアクトルの冷却構造。
15. 前記第１の収納部及び前記第２の収納部の前記天面部に前記コイルの導通口を設けたことを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載のリアクトルの冷却構造。
16. 前記第１の筒状部または前記第２の筒状部の内部に、前記コアの間に空隙を形成するスペーサが設けられたことを特徴とする請求項１３に記載のリアクトルの冷却構造。
17. 前記収納部の天面部に放熱板を設け、前記放熱板から前記冷却器に熱を放熱するようにしたことを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載のリアクトルの冷却構造。
18. 請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載のリアクトルの冷却構造を備えた電力変換装置。

Images