特開 2015-185704 リアクトル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-185704(P2015-185704A)

(43)【公開日】2015年10月22日

(54)【発明の名称】リアクトル

(51)【国際特許分類】

   H01F 37/00 20060101AFI20150925BHJP

   H01F 41/12 20060101ALI20150925BHJP

【ＦＩ】

   H01F37/00 J

   H01F37/00 M

   H01F37/00 G

   H01F41/12 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2014-61199(P2014-61199)

(22)【出願日】2014年3月25日

(71)【出願人】

【識別番号】395011665

【氏名又は名称】株式会社オートネットワーク技術研究所

(71)【出願人】

【識別番号】000183406

【氏名又は名称】住友電装株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095669

【弁理士】

【氏名又は名称】上野 登

(72)【発明者】

【氏名】高田 崇志

(72)【発明者】

【氏名】中村 哲也

(72)【発明者】

【氏名】吉川 浩平

(72)【発明者】

【氏名】加藤 雅幸

【テーマコード（参考）】

5E044

【Ｆターム（参考）】

5E044AC01

5E044AC04

5E044AD02

5E044CB08

(57)【要約】      （修正有）

【課題】注型樹脂の割れの判定や、注型樹脂に覆われた部位の検査を、目視によって行うことができるリアクトルを提供する。
【解決手段】リアクトル１は、コイル１０と、コイル１０が収容されたケース３０と、ケース３０の内部に充填された注型樹脂４０と、を有する。コイル１０は、ケース３０の底面３１に一体的に固定されている。また、注型樹脂４０は、厚さを１ｍｍとした際の、波長５５０ｎｍの光の透過率が８５％以上である。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コイルと、前記コイルが収容されたケースと、前記ケースの内部に充填された注型樹脂と、を有し、
前記コイルは、前記ケースの底面に一体的に固定され、
前記注型樹脂は、厚さを１ｍｍとした際の、波長５５０ｎｍの光の透過率が８５％以上であることを特徴とするリアクトル。

【請求項2】

前記注型樹脂は、５０℃において０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有することを特徴とする請求項１に記載のリアクトル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リアクトルに関し、さらに詳しくは、コイルが収容されたケースに注型樹脂が注入されたリアクトルに関する。

【背景技術】

【0002】

ハイブリッド自動車や、電気自動気車、燃料電池自動車等の車両に搭載されるＤＣ−ＤＣコンバータ等の電力変換装置には、コイルを備えてなるリアクトルが用いられる。リアクトルの構造は、例えば特許文献１に開示されている。この種の従来一般のリアクトルにおいては、磁心（コア）を挿通されたコイルがケースの中に収容され、ケース内部の空間には、注型樹脂（封止樹脂）が充填されている。注型樹脂は、コイルの絶縁を維持する役割に加え、通電時に発熱するコイルの放熱（冷却）を促進するという役割を有する。そこで、注型樹脂には、熱伝導性を向上させる観点から、フィラーが混合されることが多い。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−２５３３８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のように、リアクトルを構成する注型樹脂にフィラーを混合すると、注型樹脂の熱伝導性を向上させることができるが、多量のフィラーの混合は、注型樹脂の割れにつながる可能性がある。注型樹脂に割れが生じると、コイルの絶縁および放熱の確保といったリアクトルの機能の低下や、外観の悪化につながる。よって、製造されたリアクトルにおいて、注型樹脂に割れが生じていないか、検査する必要がある。割れが注型樹脂の表面に達している場合には、目視による検査が可能であるが、表面に到達しない注型樹脂内部での割れについては、目視による検査では判別できない場合が多い。これは、注型樹脂に多量のフィラーが添加されていると、フィラーによる光吸収や散乱により、注型樹脂の内部を観察することができないからである。また、注型樹脂は、コイル等、リアクトルの構成部材の全部または大半を包囲して充填されることが多く、注型樹脂の割れのみならず、製造ミス等による注型樹脂に被覆された部位における部品欠落や異物混入などの異常も、目視によって発見することができない。また、一般的な非破壊検査の方法として、Ｘ線や超音波を使用する方法が広く知られているが、リアクトルは、高密度の金属部材を含む複合製品であるので、これらの手法をリアクトルの検査に適用することは非常に困難である。

【0005】

本発明の解決しようとする課題は、注型樹脂の割れの判定や、注型樹脂に覆われた部位の検査を、目視によって行うことができるリアクトルを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため本発明にかかるリアクトルは、コイルと、前記コイルが収容されたケースと、前記ケースの内部に充填された注型樹脂と、を有し、前記コイルは、前記ケースの底面に一体的に固定され、前記注型樹脂は、厚さを１ｍｍとした際の、波長５５０ｎｍの光の透過率が８５％以上であることを要旨とする。

【0007】

ここで、前記注型樹脂は、５０℃において０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有するとよい。

【発明の効果】

【0008】

上記発明にかかるリアクトルにおいては、注型樹脂が、人間の視感度が特に高いとされる波長５５０ｎｍの可視光に対して、高い透過率を有している。これにより、注型樹脂の内部を、目視によって観察することができる。従って、注型樹脂内部の割れの有無や、注型樹脂に覆われた部位の構成部材の欠落、異物混入等の判定を、目視にて行うことができる。

【0009】

一方、高い光透過率を与えるためには、注型樹脂は、フィラーを含まないか、含んでも極めて少量であることが必要であり、注型樹脂の熱伝導率は低くなる。しかし、上記発明にかかるリアクトルにおいては、コイルがケースの底面に一体的に固定されており、ケースの底面を介してコイルの放熱が高効率で起こる。よって、リアクトル全体として、コイルの放熱性が確保される。

【0010】

ここで、注型樹脂が、５０℃において０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する場合には、注型樹脂を介してもコイルからの放熱がある程度起こるので、コイルの放熱性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態にかかるリアクトルを示す斜視図である。注型樹脂は除いて示している。

【図2】上記リアクトルの断面図である（断面を示すハッチングは適宜省略している）。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。

【0013】

図１および図２に、本発明の一実施形態にかかるリアクトル１の構成を示す。リアクトル１は、全体の物理的な構造としては、特許文献１に記載されるリアクトルと同様の構造を有し、後述する注型樹脂４０の構成に主な特徴を有する。

【0014】

＜リアクトルの全体構成＞
図１，２に示すように、リアクトル１は、コイル１０と磁心２０の組合体を、ケース３０に収容した構造を基本としてなる。

【0015】

コイル１０は、導体線の外周を絶縁被覆層によって被覆した素線を、螺旋状に巻き回したものである。コイル１０は、２本の直線部１０ａ，１０ａを、巻き回し方向を揃えて２本並べた全体形状を有している。導体線は、例えば、銅または銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属よりなる。絶縁被覆層は、例えば、ポリアミドイミドに代表されるエナメル材よりなる。また、素線の形状としては、放熱（冷却）性を上げ、また巻き回しの密度を高める観点から、平角線であることが好ましい。そして、コイル１０は、固定の容易性等の観点から、角柱の角を丸めた形状を有する角型コイルとして形成されることが好ましい。

【0016】

コイル１０は、各直線部１０ａの中空部に磁心２０が挿入された組合体とされ、ケース３０中に収容される。磁心２０は、例えば、磁性材料よりなるコア部２１と非磁性材料よりなるギャップ部２２が交互に接続された構造を有する。組合体においては、さらに、コイル１０と磁心２０の間に適宜インシュレータが介在されてもよい（不図示）。

【0017】

ケース３０は、コイル１０と磁心２０の組合体が載置され、固定される底面３１と、底面３１の外周に立設された側壁面３２を有し、底面３１と対向する側壁面３２の上部には、開口部３３が設けられている。底面３１は、高い熱伝導性を有し、コイル１０の放熱（冷却）を促進できるように、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属よりなることが好ましい。一方、側壁面３２は、絶縁性等の観点から、樹脂材料よりなることが好ましい。底面３１と側壁面３２の間には、注型樹脂４０の漏出を防止するパッキン（不図示）が適宜設けられる。

【0018】

コイル１０と磁心２０の組合体は、開口部３３からケース３０に収容され、底面３１上に載置されて、底面３１に対して一体的に固定される。底面３１へのコイル１０の固定は、接着性を有する絶縁性樹脂材料を含んでなる接合層（不図示）を介して行われる。つまり、コイル１０は、接着層を介して、底面３１に直接接触しており、コイル１０と底面３１の間に、注型樹脂４０は介在しない。このように、コイル１０がケース３０の底面３１に一体的に固定されることで、コイル１０が通電によって発熱しても、ケース３０の底面３１を介して、効率的に放熱（冷却）が行われる。接合層は、コイル１０と底面３１との間の絶縁を保持しながら、コイル１０を底面３１に一体的に固定できるものであれば、どのような樹脂組成物よりなってもよく、２層以上からなってもよい。例えば、接合層を、コイル１０側に配置される接着層と底面３１側に配置される放熱層から構成する形態が挙げられる。接着層は、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤等、高い絶縁性と接着性を有する樹脂材料より構成すればよく、放熱層は、金属または金属酸化物、炭化物、窒化物等、高い熱伝導率を有する無機化合物より構成すればよい。

【0019】

コイル１０と磁心２０の組合体を収容したケース３０の内部の空間には、注型樹脂４０が充填されている。注型樹脂４０は、コイル１０とケース３０の側壁面３２の間の空間を満たすとともに、コイル１０のコイルターン（螺旋の各ピッチ）の間の空間を満たしている。注型樹脂４０は、コイル１０の絶縁を保つ役割を果たす。ここで、コイル１０の絶縁とは、コイル１０全体の外部に対する絶縁のみならず、コイルターン間の絶縁も含むものである。また、注型樹脂４０は、コイル１０の放熱（冷却）を促進する役割も果たし、コイル１０の放熱（冷却）は、上記のようにケース３０の底面３１を介して進行するとともに、注型樹脂４０を介しても進行する。

【0020】

リアクトル１は他に、端子８１、各種センサ８２等、運転および制御に必要な部材を適宜備える。組み上げられたリアクトル１は、ケース３０の底面３１にて、ＤＣ−ＤＣコンバータ中等、所定の取付部位に固定される。底面３１と接触する取付部位には、適宜、水冷機構等の冷却機構が設けられてもよい。この場合、コイル１０は、底面３１を介して、冷却機構によって積極的に冷却されることになる。

【0021】

＜注型樹脂の構成＞
本実施形態にかかるリアクトル１において用いられる注型樹脂４０は、絶縁性の樹脂組成物よりなる。

【0022】

注型樹脂４０は、可視光線に対して高い透明性を有し、厚さ１ｍｍのシートに切り出した状態において、波長５５０ｎｍの光に対して、８５％以上の透過率を有する。光の透過率は、（透過光の強度）／（入射光の強度）×１００％として規定される。

【0023】

注型樹脂が可視域の光に対してこのように高い透過率を有することにより、注型樹脂４０がケース３０中に充填された状態で、注型樹脂４０自体の内部の状態、および充填された注型樹脂４０に被覆された部位に存在するリアクトル１の構成部材の状態を、目視によって観察することができる。

【0024】

このように、注型樹脂４０が可視光に対して高い透過率を有し、ケース３０内部の状態を視認することができるので、注型樹脂４０に割れ等の異常が発生していた場合に、その異常が注型樹脂４０の表面にまで到達していなくても、リアクトル１上面（開口部３３を臨む面）からの目視によって発見することができる。また、注型樹脂４０に覆われた領域の構成部材に、異常があった場合にも、リアクトル１上面からの目視によって発見することができる。この種の異常としては、製造ミスによる部材（例えばセンサ８２としてのサーミスタ）の欠落や異物の混入を挙げることができる。これにより、注型樹脂４０や構成部材に異常があるリアクトル１を製造後の目視検査で容易に発見し、出荷停止等の措置を講じることができる。注型樹脂４０に割れ等の異常があれば、コイル１０の絶縁や放熱（冷却）等、注型樹脂４０の機能が低下する可能性がある。また、部品の欠落や異物混入等、構成部材の異常があれば、リアクトル１の運転自体に支障をきたす可能性がある。

【0025】

注型樹脂４０の光透過率を、５５０ｎｍとの波長で規定しているのは、この波長が人間にとって最も視感度が高いとされているからである。５５０ｎｍ以外にも、可視光領域全体にわたり、注型樹脂４０が高い光透過率を有していれば、リアクトル１内部の観察の精度および簡便性が一層高くなる。例えば、厚さ１ｍｍのシートに切り出した状態で、太陽光あるいはそれに近い波長分布をもつ可視光全体に対する透過率（全光線透過率）が、８５％以上であることが好ましい。注型樹脂４０の光透過率は、紫外−可視分光光度計を用いる方法等、公知の方法にて評価することができる。

【0026】

リアクトル１の内部を観察する手段として、目視以外に、自動機を用いることもできる。つまり、可視光を光源としてリアクトル１を上面から撮像し、画像解析を行うことで、注型樹脂４０や構成部材の異常の有無を判定することができる。この種の自動機は、異物検査装置等として、広く用いられている。

【0027】

注型樹脂４０の光透過率を高めるためには、注型樹脂４０におけるフィラーの含有量を少なくすることが必要である。一般に、注型樹脂４０の熱伝導率や機械的強度の向上を目的として混合されるフィラーは、金属酸化物、窒化物、炭化物等、絶縁性で非磁性の無機化合物の粒子であり、可視光をよく吸収、散乱する。よって、注型樹脂４０に多量のフィラーを混合すると、注型樹脂４０の可視光透過率が低下してしまう。厚さ１ｍｍのシートで波長５５０ｎｍの光に対して８５％以上の透過率を実現するためには、注型樹脂４０にフィラーを全く含有させないか、含有しても非常に少量とすることになる。あるいは、注型樹脂４０の光学特性にほとんど影響を与えないような種類のフィラーを選択することになる。

【0028】

フィラーは注型樹脂４０の熱伝導率の向上に大きな効果を有するので、光透過率を高める目的でフィラーを全く、あるいは少量しか含有させなかった場合に、注型樹脂４０の熱伝導率を高めることができず、注型樹脂４０を介したコイル１０の放熱（冷却）の効率が悪くなる。しかし、本リアクトル１においては、上記のように、コイル１０が、ケース３０の底面３１に一体的に固定され、ケース３０の底面３１を介して、コイル１０の放熱（冷却）が高い効率で行われる。よって、注型樹脂４０が高い熱伝導率を有していなくても、リアクトル１全体として、コイル１０の放熱（冷却）性を確保することができる。

【0029】

このように、本リアクトル１においては、注型樹脂４０の熱伝導率が低くても、リアクトル１全体として十分な放熱（冷却）性を確保することができるが、注型樹脂４０が５０℃において０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有していれば、その熱伝導率に応じて、注型樹脂４０を介したコイル１０の放熱（冷却）が、底板３１を介したコイル１０の放熱（冷却）に加えて進行する。これにより、リアクトル１において、コイル１０の放熱（冷却）性を一層高めることができる。注型樹脂４０の熱伝導率は、レーザーフラッシュ法、熱線法、ホットディスク法等、公知の方法にて評価することができる。

【0030】

注型樹脂４０の具体的な組成は、厚さ１ｍｍに切り出した状態で波長５５０ｎｍの光に対して８５％以上の透過率を有するものであれば、特に限定されない。しかし、注型樹脂４０を構成する樹脂成分としては、流動性の高い状態で、コイル１０とケース３０の側壁面３２の間の空間や、コイルターン間の空間に、隙間なく浸透させて充填してから、固化させられる点において、硬化性樹脂を用いることが好ましい。硬化性樹脂としては、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、湿気硬化性樹脂、二液反応硬化性樹脂等を挙げることができる。特に、ケース３０中に充填した注型樹脂４０を容易に硬化させられる点において、熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。また、樹脂種としては、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレア樹脂などを挙げることができる。これらは単独で用いてもよいし、２種以上組み合わせて用いてもよい。

【0031】

注型樹脂４０は、上記の光透過率を確保できるかぎりにおいて、樹脂成分に加え、フィラーや、粘度調整剤、老化防止剤、保存安定剤、分散剤など他の添加剤を適宜添加されてもよい。

【実施例】

【0032】

以下に本発明の実施例、比較例を示す。なお、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。

【0033】

＜試験試料の作製＞
図１のような構造を有するリアクトルを作製した。そして、表１に示した各注型樹脂をケース内に注入し、硬化させて、実施例１〜４および比較例１〜３にかかるリアクトルとした。この際、以下の３種の異常を模した構造を導入し、各実施例、比較例について、３種の試料を作製した。
・異物混入：注型樹脂を注入する前に、ケースの端部近傍から、ケース底面に達するように、ワッシャーを投入した。
・部材の欠落：コイルのないリアクトルとした。
・注型樹脂の内部の割れ：注型樹脂を注入する前に、透明耐熱フィルムをケースの底面に立てて設置し、フィルムが動かないようにしながら注型樹脂を注入することで、割れを模した構造を注型樹脂の内部に作製した。

【0034】

＜試験方法＞
［注型樹脂の物性評価］
各リアクトルに用いた注型樹脂を厚さ１ｍｍのシート状に切り出し、紫外−可視分光光度計を用いて、波長５５０ｎｍの光に対する透過率を測定した。また、各注型樹脂の熱伝導率を常法にて測定した。

【0035】

［目視検査］
各リアクトルについて、目視にて、３種の異常を確認できるかを判定した。３種全ての異常が確認できたものを合格「○」とし、いずれか１種でも異常が確認できなかったものを不合格「×」とした。各異常の判定基準は以下のとおりである。
・異物混入：ワッシャーを視認できるか。
・部材の欠落：コイルが存在しないことが確認できるか。
・注型樹脂の内部の割れ：透明耐熱フィルムを視認できるか。

【0036】

＜試験結果＞
各実施例および比較例にかかるリアクトルについて、注型樹脂の種類および物性と、目視検査の結果を、下の表１にまとめて示す。

【0037】

【表1】

【0038】

試験結果によると、実施例１〜４にかかるリアクトルにおいては、注型樹脂が８５％以上の高い光透過率を有していることと対応して、目視検査にて、３種全ての異常を発見することができている。これに対し、比較例１〜３にかかるリアクトルにおいては、注型樹脂の光透過率が低いことと対応して、目視検査にて、３種の異常を発見できていない。

【0039】

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に何ら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種々の改変が可能である。

【符号の説明】

【0040】

１０ コイル
２０ 磁心
３０ ケース
３１ 底面
３２ 側壁面
４０ 注型樹脂

【図1】

【図2】