誘導機器
【課題】コイル及びコアの冷却を効率よく行うことができ、大電流領域でも使用可能な誘導機器の提供にある。
【解決手段】上コア部材１１及び上コア部材１１と対向配置された下コア部材１２からなるコアを有し、上コア部材１１の上面部１１ａ、円柱部１１ｂ及び、周壁部１１ｃと、下コア部材１２の下面部１２ａ、円柱部１２ｂ及び周壁部１２ｃとによって形成される空間部Ｓにコイル１３のコイル部１３ａが収容された誘導機器としてのリアクトル１０であって、上コア部材１１及び下コア部材１２には空間部Ｓに連通する冷媒流通口としての冷却液流入パイプ１４及び冷却液流出パイプ１５が配設されている。
【解決手段】上コア部材１１及び上コア部材１１と対向配置された下コア部材１２からなるコアを有し、上コア部材１１の上面部１１ａ、円柱部１１ｂ及び、周壁部１１ｃと、下コア部材１２の下面部１２ａ、円柱部１２ｂ及び周壁部１２ｃとによって形成される空間部Ｓにコイル１３のコイル部１３ａが収容された誘導機器としてのリアクトル１０であって、上コア部材１１及び下コア部材１２には空間部Ｓに連通する冷媒流通口としての冷却液流入パイプ１４及び冷却液流出パイプ１５が配設されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リアクトルやトランスなど誘導機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１で開示された従来技術においては、底面部と、底面部の中央に設けられた磁心部と、底面部の周囲に一体に設けられた周壁部と、底面部と対向する位置に設けられ、磁心部の端部と直接接触して固定される蓋部とを有する磁性体から構成されるポットコアと、磁心部に挿入され、周壁部内に収納される巻線とを有するリアクトルが開示されている。この従来技術では、巻線と底面部との間に絶縁兼放熱シートが配置されている。
ところで、リアクトルにおいては、通電によりポットコア及び巻線が共に発熱するが、上記構造により、巻線から発生した熱を、絶縁兼放熱シートを介してポットコアの底面部に効率よく伝導させることができる。従って、ポットコアを外部から強制冷却手段により直接冷却することによって、巻線及びポットコアから発生する熱を効率よく放熱することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３１０５５０号公報（第５〜７頁、図１〜図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記構造を有する従来技術においては、巻線がポットコアの内部にあり、また、磁心部と巻線との間に空隙があるために、巻線で発生した熱をポットコアに充分に伝導させることが難しく、巻線の放熱が不十分となる問題がある。従って、用途として熱的に余裕のある小電流領域に限られ、大電流領域では使用できない恐れがある。また、熱による影響を緩和するためにポットコア及び巻線の体格を大きくせざるを得ない問題がある。
【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、コイル及びコアの冷却を効率よく行うことができ、大電流領域でも使用可能な誘導機器の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、上面部と、該上面部に対向配置された下面部と、前記上面部又は前記下面部の中央に設けられた柱部と、該柱部の周囲に設けられた周壁部とを有し、前記上面部、前記下面部、前記柱部及び前記周壁部によって空間部が形成された磁性体からなるコアと、前記空間部に収容されたコイルとを備えた誘導機器であって、前記コアには前記空間部に連通する冷媒流通口が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、コアには空間部に連通する冷媒流通口が形成されていることにより、冷媒流通口から空間部に冷媒を流入させて、冷媒とコイル及び冷媒とコアの内周面とを直接接触させ、コイル及びコアで発生した熱を冷媒により放熱させることができる。そして、空間部を循環させた冷媒を冷媒流通口から外部に流出させて放熱すればよいので、コイル及びコアの冷却を効率よく行うことができる。
従って、従来技術と比較して、小電流領域のみならず大電流領域でも使用可能となる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の誘導機器において、前記コアは、２つ以上のコア部材から形成され、各コア部材間に介装されたシール部材により前記空間部を密閉することを特徴とする。
請求項２記載の発明によれば、コアは２つ以上のコア部材から形成されているので、コア部材内にコイルを配設してから各コア部材を間にシール部材を介装させて組み立て固定すればよいので、組み立てが簡単であると共に、空間部の密閉を確実に行うことができる。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１に記載の誘導機器において、前記コアは、２つ以上のコア部材から形成され、コア全体を樹脂モールドすることにより前記空間部を密閉することを特徴とする。
請求項３記載の発明によれば、コアは２つ以上のコア部材から形成されているので、コア部材内にコイルを配設してから各コア部材を組み立て固定した後、コア全体を型に入れて樹脂モールドすればよいので、空間部の密閉を確実に行うことができる。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の誘導機器において、前記コイルは、絶縁コーティングされていることを特徴とする。
請求項４記載の発明によれば、コイルが絶縁コーティングされているので、コイルとコアとの接触によるショートを防止できる。また、冷媒として冷却水を用いることが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、コア内にコイルを収容する空間部を設け、空間部に冷媒を流通させることにより、コイル及びコアの冷却を効率よく行うことができ、大電流領域でも使用可能な誘導機器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係るリアクトルの全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るリアクトルの全体構成を示す分解斜視図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線縦断面図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ線横断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るシール部の断面構成を示す拡大縦断面図である。（ａ）コアの端部の構成を示す、（ｂ）冷媒流入口の構成を示す、（ｃ）コイルのリード部の構成を示す。
【図６】その他の実施形態に係るリアクトルの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（本発明の実施形態）
以下、本発明の実施形態に係るリアクトルを図１〜図５に基づいて説明する。
図１〜図３に示すように、誘導機器としてのリアクトル１０は、断面Ｅ字型をした上コア部材１１と、上コア部材１１と同一形状をし上コア部材１１に対向配置される下コア部材１２と、上コア部材１１及び下コア部材１２により形成された空間部Ｓに収容されるコイル１３と、空間部Ｓと外部とを連通する冷媒流通口としての冷却液流入パイプ１４及び冷却液流出パイプ１５から構成されている。
【００１４】
上コア部材１１は、円板状に形成された上面部１１ａと、上面部１１ａの中央に下方に向けて立設された円柱部１１ｂ（柱部）と、円柱部１１ｂの周囲に所定の間隔をおいて設けられた円筒状の周壁部１１ｃから構成され、フェライトなどの磁性体で形成されている。
下コア部材１２は、円板状に形成された下面部１２ａと、下面部１２ａの中央に上方に向けて立設された円柱部１２ｂ（柱部）と、円柱部１２ｂの周囲に所定の間隔をおいて設けられた円筒状の周壁部１２ｃから構成され、フェライトなどの磁性体で形成されている。上コア部材１１及び下コア部材１２の内周面は防錆処理が施されている。
【００１５】
コイル１３は、平角線をエッジワイズ巻きで円形状に所定の巻数分、巻回して形成されたコイル部１３ａと、コイル部１３ａの両端部に形成され外向きに突出するように形成された２つのリード部１３ｂを備えている。なお、エッジワイズ巻きとは、平角線の短辺を内径面として積層状に巻いたコイルのことを指す。コイル１３は、エナメル処理された銅線の表面を絶縁性の樹脂コーティングしたものである。リード部１３ｂは、先端部が被膜を剥離し、導体を剥き出し状態にしてある。
【００１６】
上コア部材１１の周壁部１１ｃの開口端側の端部１１ｆには、冷却液流入パイプ１４及び冷却液流出パイプ１５を挿通するための半円状の２つの切り欠き１１ｄと、コイル１３のリード部１３ｂを外側に案内するための矩形状の２つの切り欠き１１ｅとがそれぞれ形成されている。なお、２つの切り欠き１１ｄは円柱部１１ｂを通る同一直線上に位置するように設けられ、２つの切り欠き１１ｅは隣接して設けられている。
【００１７】
下コア部材１２の周壁部１２ｃの開口端側の端部１２ｆには、冷却液流入パイプ１４及び冷却液流出パイプ１５を挿通するための半円状の２つの切り欠き１２ｄと、コイル１３のリード部１３ｂを外側に案内するための矩形状の２つの切り欠き１２ｅとがそれぞれ形成されている。なお、２つの切り欠き１２ｄは円柱部１２ｂを通る同一直線上に位置するように設けられ、上コア部材１１と下コア部材１２を対向配置したときに、切り欠き１１ｄ及び１２ｄがそれぞれ対向する位置に形成されている。また、２つの切り欠き１２ｅは隣接して設けられ、上コア部材１１と下コア部材１２を対向配置したときに、切り欠き１１ｅ及び１２ｅがそれぞれ対向する位置に形成されている。
冷却液流入パイプ１４及び冷却液流出パイプ１５は、内部に冷却液が流通する通路が形成された円筒状のパイプで形成されている。なお、この実施形態においては、冷媒として冷却水を使用している。
【００１８】
次に、リアクトル１０の組立ての手順について説明を行う。
図２に示すように、先ず、下コア部材１２の円柱部１２ｂにコイル１３のコイル部１３ａを上方から挿入し、２つのリード部１３ｂを切り欠き１２ｅにそれぞれ嵌め込み配置する。このとき、図５（ｃ）に示すように、リード部１３ｂは周りにゴム製で筒状のシール部材１６を装着させてから切り欠き１２ｅに嵌め込み配置される。
【００１９】
次に、２つの切り欠き１２ｄの一方に冷却液流入パイプ１４の一端を嵌め込み配置し、他方に冷却液流出パイプ１５の一端を同様に嵌め込み配置する。このとき、図５（ｂ）に示すように、冷却液流入パイプ１４及び冷却液流出パイプ１５の周りにゴム製で筒状のシール部材１７を装着させてから切り欠き１２ｄに嵌め込み配置される。
【００２０】
次に、上コア部材１１の周壁部１１ｃの開口端側の端部１１ｆが、下コア部材１２の周壁部１２ｃの開口端側の端部１２ｆに当接するように配置し、２つの切り欠き１１ｄを冷却液流入パイプ１４及び冷却液流出パイプ１５にそれぞれ嵌め込み配置すると共に、２つの切り欠き１１ｅをリード部１３ｂにそれぞれ嵌め込むように配置する。このとき、上コア部材１１の端部１１ｆ及び下コア部材１２の端部１２ｆには、図５（ａ）に示すように、ＦＩＰＧ（Ｆｏｒｍｅｄ ｉｎ ｐｌａｃｅ ｇａｓｋｅｔｓ）などの接着剤１８（シール部材）を塗布した後、対向配置される。
その後、上コア部材１１及び下コア部材１２を図示しない固定手段で固定した状態で、加熱炉などに入れて加熱処理を行うことにより、端部１１ｆと端部１２ｆ間に塗付された接着剤１８の硬化が行われる。
【００２１】
その結果、図５（ａ）に示すように、上コア部材１１の端部１１ｆと下コア部材１２の端部１２ｆ間は接着剤１８を介して接合される。また、図５（ｂ）に示すように、冷却液流入パイプ１４及び冷却液流出パイプ１５はシール部材１７を介して切り欠き１１ｄ、１２ｄ間に挟持されるように支持された状態にある。また、図５（ｃ）に示すように、２つのリード部１３ｂはシール部材１６を介して切り欠き１１ｅ、１２ｅ間に挟持されるように支持された状態にある。
【００２２】
図３及び図４に示すように、上コア部材１１の周壁部１１ｃ、円柱部１１ｂ及び上面部１１ａと、下コア部材１２の周壁部１２ｃ、円柱部１２ｂ及び下面部１２ａとによって形成されるドーナツ状の空間部Ｓは、端部１１ｆと端部１２ｆ間を接合する接着剤１８、リード部１３ｂの周りに装着されたシール部材１６、並びに、冷却液流入パイプ１４及び冷却液流出パイプ１５の周りに装着されたシール部材１７のシール効果により外部と密閉された状態にある。
【００２３】
この空間部Ｓにはコイル１３のコイル部１３ａが収容されると共に、空間部Ｓは冷却液流入パイプ１４及び冷却液流出パイプ１５を介して外部と連通された状態にある。なお、円柱部１１ｂと円柱部１２ｂとの間には、円柱部１１ｂ、１２ｂ間の磁束密度を調整するために隙間Ｇが形成されている。
冷却液流入パイプ１４の他端は、図示しないホースを介して冷却水の供給装置に連結されており、冷却液流出パイプ１５の他端は、図示しないホースを介して冷却水の排出装置に連結されている。また、リード部１３ｂの端部は、図示しない圧着端子等を介して電気回路に接続されている。
【００２４】
次に、上記構成を有するリアクトル１０について作用説明を行う。
図３及び図４に示すように、冷却液流入パイプ１４を介して空間部Ｓに供給された冷却水は、矢印で示すように空間部Ｓ内を流通する。そして、冷却水は、コアの内周面（周壁部１１ｃ、１２ｃの内周面、円柱部１１ｂ、１２ｂの外周面、上面部１１ａ及び下面部１２ａの内周面など）及び空間部Ｓに収容されたコイル部１３ａと直接接触する。これにより、上コア部材１１、下コア部材１２及びコイル部１３ａで発生した熱を冷却水により放熱させることができる。
【００２５】
また、図３及び図４に示すように、空間部Ｓに収容されているコイル部１３ａは、平角線を上下方向に複数回巻回して形成されているが、平角線間には若干の隙間が形成された状態にある。よって、空間部Ｓに供給された冷却水は、この平角線間の隙間を流通することにより、コイル部１３ａで発生した熱をより一層放熱させることができる。
空間部Ｓ内を流通した冷却水は、冷却液流出パイプ１５を通って外部に排出される。
このように、空間部Ｓ内に冷却水を流通させることによって、上コア部材１１、下コア部材１２及びコイル部１３ａで発生した熱を効率よく外部に放熱させることができ、リアクトルの冷却を効率良く行うことができる。
【００２６】
ところで、上コア部材１１の端部１１ｆと下コア部材１２の端部１２ｆ間は接着剤１８により接合されており、また、冷却液流入パイプ１４及び冷却液流出パイプ１５はシール部材１７を介して切り欠き１１ｄ、１２ｄ間に挟持されるように支持され、２つのリード部１３ｂはシール部材１６を介して切り欠き１１ｅ、１２ｅ間に挟持されるように支持されているので、空間部Ｓは外部と密閉された状態にあり、空間部Ｓ内を流通する冷却水が外部に漏れることは防止されている。
【００２７】
この本発明の実施形態に係るリアクトル１０によれば以下の効果を奏する。
（１）冷却液流入パイプ１４を介して空間部Ｓに供給された冷却水は、空間部Ｓ内を流通し、コアの内周面（周壁部１１ｃ、１２ｃの内周面、円柱部１１ｂ、１２ｂの外周面、上面部１１ａ及び下面部１２ａの内周面など）及び空間部Ｓに収容されたコイル部１３ａと直接接触する。これにより、上コア部材１１、下コア部材１２及びコイル部１３ａで発生した熱を冷却水により放熱させることができる。
（２）空間部Ｓに収容されているコイル部１３ａは、平角線を上下方向に複数回巻回して形成されているが、平角線間には若干の隙間が形成された状態にあり、空間部Ｓに供給された冷却水は、この平角線間の隙間を流通することにより、コイル部１３ａで発生した熱を放熱させることができる。
（３）空間部Ｓ内に冷却水を流通させることによって、上コア部材１１、下コア部材１２及びコイル部１３ａで発生した熱を効率よく外部に放熱させ、リアクトルの冷却を効率良く行うことができるので、従来使用できなかった大電流領域でも使用可能である。
（４）上コア部材１１の上面部１１ａ、円柱部１１ｂ及び周壁部１１ｃと下コア部材１２の下面部１２ａ、円柱部１２ｂ及び周壁部１２ｃとによって形成された空間部Ｓに冷却水を直接供給し流通させるコンパクトな構造なので、リアクトルを冷却するためのハウジングなどが不必要であり、リアクトルの大きさを必要最小限の大きさに縮小可能である。
（５）コアは２つのコア部材（上コア部材１１及び下コア部材１２）から形成されているので、コア部材内にコイル１３を配設してから各コア部材間にシール部材（シール部材１６、１７及び接着剤１８）を介装させて組み立て固定すればよいので、組み立てが簡単である。また、上コア部材１１の端部１１ｆと下コア部材１２の端部１２ｆ間は接着剤１８により接合されており、また、冷却液流入パイプ１４及び冷却液流出パイプ１５はシール部材１７を介して切り欠き１１ｄ、１２ｄ間に挟持されるように支持され、２つのリード部１３ｂはシール部材１６を介して切り欠き１１ｅ、１２ｅ間に挟持されるように支持されているので、空間部Ｓは確実に密閉された状態にあり、空間部Ｓ内を流通する冷却水が外部に漏れることを防止可能である。
（６）コイル１３が絶縁コーティングされているので、コイル１３と上コア部材１１及び下コア部材１２との接触によるショートを防止できる。また、冷媒として冷却水を用いることが可能となる。
（７）２つのコア部材は、同一形状をした上コア部材１１及び下コア部材１２から形成されているので、異なる形状のコア部材から形成する場合と比べて、部品点数及び製造コストを削減可能である。
【００２８】
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更しても良い。
○ 本発明の実施形態では、対向配置された上コア部材１１及び下コア部材１２の端部１１ｆ、１２ｆ間を接着剤１８により接合させることにより空間部Ｓを密閉させるとして説明したが、図６に示すように、対向配置された上コア部材１１及び下コア部材１２の周囲を熱硬化性樹脂などの樹脂材料で樹脂モールド２１してもよい。この場合においても、空間部Ｓの密閉を確実に行うことができる。
○ 本発明の実施形態では、冷却液流入パイプ１４、冷却液流出パイプ１５及びリード部１３ｂの周囲をシール部材１６、１７によりシールするとして説明したが、Ｏリングによりシールをしても良いし、また、接着剤によりシールをしても良い。
○ 本発明の実施形態では、冷媒として冷却水を用いるとして説明したが、ＡＴＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｆｌｕｉｄ）などの絶縁オイルを用いても良い。この場合には、コイル１３の絶縁コーティングや上コア部材１１及び下コア部材１２の内周面の防錆処理が不必要である。また、流体ではなくて冷媒として気体を用いても良い。
○ 本発明の実施形態では、上コア部材１１及び下コア部材１２の周壁部１１ｃ、１２ｃに冷却液流入パイプ１４及び冷却液流出パイプ１５を設けるとして説明したが、上面部１１ａ及び下面部１２ａにそれぞれ設けても良い。
○ 本発明の実施形態では、断面Ｅ字型をした同一形状の上コア部材１１及び下コア部材１２を用いるとして説明したが、一方を断面Ｅ字型のコア部材とし、他方を平板状で断面Ｉ字型の蓋部材とにより構成しても良い。
○ 本発明の実施形態では、コイル１３として平角線を用いるとして説明したが、コイルとして丸線を用いても良く、その他にも種々のコイルに適用可能である。
○ 本発明の実施形態では、リアクトル１０として説明したが、トランスに適用しても良い。
【符号の説明】
【００２９】
１０ リアクトル
１１ 上コア部材
１１ａ 上面部
１１ｂ 円柱部
１１ｃ 周壁部
１２ 下コア部材
１２ａ 下面部
１２ｂ 円柱部
１２ｃ 周壁部
１３ コイル
１３ａ コイル部
１４ 冷却液流入パイプ
１５ 冷却液流出パイプ
１６ シール部材
１７ シール部材
１８ 接着剤
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リアクトルやトランスなど誘導機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１で開示された従来技術においては、底面部と、底面部の中央に設けられた磁心部と、底面部の周囲に一体に設けられた周壁部と、底面部と対向する位置に設けられ、磁心部の端部と直接接触して固定される蓋部とを有する磁性体から構成されるポットコアと、磁心部に挿入され、周壁部内に収納される巻線とを有するリアクトルが開示されている。この従来技術では、巻線と底面部との間に絶縁兼放熱シートが配置されている。
ところで、リアクトルにおいては、通電によりポットコア及び巻線が共に発熱するが、上記構造により、巻線から発生した熱を、絶縁兼放熱シートを介してポットコアの底面部に効率よく伝導させることができる。従って、ポットコアを外部から強制冷却手段により直接冷却することによって、巻線及びポットコアから発生する熱を効率よく放熱することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３１０５５０号公報（第５〜７頁、図１〜図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記構造を有する従来技術においては、巻線がポットコアの内部にあり、また、磁心部と巻線との間に空隙があるために、巻線で発生した熱をポットコアに充分に伝導させることが難しく、巻線の放熱が不十分となる問題がある。従って、用途として熱的に余裕のある小電流領域に限られ、大電流領域では使用できない恐れがある。また、熱による影響を緩和するためにポットコア及び巻線の体格を大きくせざるを得ない問題がある。
【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、コイル及びコアの冷却を効率よく行うことができ、大電流領域でも使用可能な誘導機器の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、上面部と、該上面部に対向配置された下面部と、前記上面部又は前記下面部の中央に設けられた柱部と、該柱部の周囲に設けられた周壁部とを有し、前記上面部、前記下面部、前記柱部及び前記周壁部によって空間部が形成された磁性体からなるコアと、前記空間部に収容されたコイルとを備えた誘導機器であって、前記コアには前記空間部に連通する冷媒流通口が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、コアには空間部に連通する冷媒流通口が形成されていることにより、冷媒流通口から空間部に冷媒を流入させて、冷媒とコイル及び冷媒とコアの内周面とを直接接触させ、コイル及びコアで発生した熱を冷媒により放熱させることができる。そして、空間部を循環させた冷媒を冷媒流通口から外部に流出させて放熱すればよいので、コイル及びコアの冷却を効率よく行うことができる。
従って、従来技術と比較して、小電流領域のみならず大電流領域でも使用可能となる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の誘導機器において、前記コアは、２つ以上のコア部材から形成され、各コア部材間に介装されたシール部材により前記空間部を密閉することを特徴とする。
請求項２記載の発明によれば、コアは２つ以上のコア部材から形成されているので、コア部材内にコイルを配設してから各コア部材を間にシール部材を介装させて組み立て固定すればよいので、組み立てが簡単であると共に、空間部の密閉を確実に行うことができる。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１に記載の誘導機器において、前記コアは、２つ以上のコア部材から形成され、コア全体を樹脂モールドすることにより前記空間部を密閉することを特徴とする。
請求項３記載の発明によれば、コアは２つ以上のコア部材から形成されているので、コア部材内にコイルを配設してから各コア部材を組み立て固定した後、コア全体を型に入れて樹脂モールドすればよいので、空間部の密閉を確実に行うことができる。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の誘導機器において、前記コイルは、絶縁コーティングされていることを特徴とする。
請求項４記載の発明によれば、コイルが絶縁コーティングされているので、コイルとコアとの接触によるショートを防止できる。また、冷媒として冷却水を用いることが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、コア内にコイルを収容する空間部を設け、空間部に冷媒を流通させることにより、コイル及びコアの冷却を効率よく行うことができ、大電流領域でも使用可能な誘導機器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係るリアクトルの全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るリアクトルの全体構成を示す分解斜視図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線縦断面図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ線横断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るシール部の断面構成を示す拡大縦断面図である。（ａ）コアの端部の構成を示す、（ｂ）冷媒流入口の構成を示す、（ｃ）コイルのリード部の構成を示す。
【図６】その他の実施形態に係るリアクトルの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（本発明の実施形態）
以下、本発明の実施形態に係るリアクトルを図１〜図５に基づいて説明する。
図１〜図３に示すように、誘導機器としてのリアクトル１０は、断面Ｅ字型をした上コア部材１１と、上コア部材１１と同一形状をし上コア部材１１に対向配置される下コア部材１２と、上コア部材１１及び下コア部材１２により形成された空間部Ｓに収容されるコイル１３と、空間部Ｓと外部とを連通する冷媒流通口としての冷却液流入パイプ１４及び冷却液流出パイプ１５から構成されている。
【００１４】
上コア部材１１は、円板状に形成された上面部１１ａと、上面部１１ａの中央に下方に向けて立設された円柱部１１ｂ（柱部）と、円柱部１１ｂの周囲に所定の間隔をおいて設けられた円筒状の周壁部１１ｃから構成され、フェライトなどの磁性体で形成されている。
下コア部材１２は、円板状に形成された下面部１２ａと、下面部１２ａの中央に上方に向けて立設された円柱部１２ｂ（柱部）と、円柱部１２ｂの周囲に所定の間隔をおいて設けられた円筒状の周壁部１２ｃから構成され、フェライトなどの磁性体で形成されている。上コア部材１１及び下コア部材１２の内周面は防錆処理が施されている。
【００１５】
コイル１３は、平角線をエッジワイズ巻きで円形状に所定の巻数分、巻回して形成されたコイル部１３ａと、コイル部１３ａの両端部に形成され外向きに突出するように形成された２つのリード部１３ｂを備えている。なお、エッジワイズ巻きとは、平角線の短辺を内径面として積層状に巻いたコイルのことを指す。コイル１３は、エナメル処理された銅線の表面を絶縁性の樹脂コーティングしたものである。リード部１３ｂは、先端部が被膜を剥離し、導体を剥き出し状態にしてある。
【００１６】
上コア部材１１の周壁部１１ｃの開口端側の端部１１ｆには、冷却液流入パイプ１４及び冷却液流出パイプ１５を挿通するための半円状の２つの切り欠き１１ｄと、コイル１３のリード部１３ｂを外側に案内するための矩形状の２つの切り欠き１１ｅとがそれぞれ形成されている。なお、２つの切り欠き１１ｄは円柱部１１ｂを通る同一直線上に位置するように設けられ、２つの切り欠き１１ｅは隣接して設けられている。
【００１７】
下コア部材１２の周壁部１２ｃの開口端側の端部１２ｆには、冷却液流入パイプ１４及び冷却液流出パイプ１５を挿通するための半円状の２つの切り欠き１２ｄと、コイル１３のリード部１３ｂを外側に案内するための矩形状の２つの切り欠き１２ｅとがそれぞれ形成されている。なお、２つの切り欠き１２ｄは円柱部１２ｂを通る同一直線上に位置するように設けられ、上コア部材１１と下コア部材１２を対向配置したときに、切り欠き１１ｄ及び１２ｄがそれぞれ対向する位置に形成されている。また、２つの切り欠き１２ｅは隣接して設けられ、上コア部材１１と下コア部材１２を対向配置したときに、切り欠き１１ｅ及び１２ｅがそれぞれ対向する位置に形成されている。
冷却液流入パイプ１４及び冷却液流出パイプ１５は、内部に冷却液が流通する通路が形成された円筒状のパイプで形成されている。なお、この実施形態においては、冷媒として冷却水を使用している。
【００１８】
次に、リアクトル１０の組立ての手順について説明を行う。
図２に示すように、先ず、下コア部材１２の円柱部１２ｂにコイル１３のコイル部１３ａを上方から挿入し、２つのリード部１３ｂを切り欠き１２ｅにそれぞれ嵌め込み配置する。このとき、図５（ｃ）に示すように、リード部１３ｂは周りにゴム製で筒状のシール部材１６を装着させてから切り欠き１２ｅに嵌め込み配置される。
【００１９】
次に、２つの切り欠き１２ｄの一方に冷却液流入パイプ１４の一端を嵌め込み配置し、他方に冷却液流出パイプ１５の一端を同様に嵌め込み配置する。このとき、図５（ｂ）に示すように、冷却液流入パイプ１４及び冷却液流出パイプ１５の周りにゴム製で筒状のシール部材１７を装着させてから切り欠き１２ｄに嵌め込み配置される。
【００２０】
次に、上コア部材１１の周壁部１１ｃの開口端側の端部１１ｆが、下コア部材１２の周壁部１２ｃの開口端側の端部１２ｆに当接するように配置し、２つの切り欠き１１ｄを冷却液流入パイプ１４及び冷却液流出パイプ１５にそれぞれ嵌め込み配置すると共に、２つの切り欠き１１ｅをリード部１３ｂにそれぞれ嵌め込むように配置する。このとき、上コア部材１１の端部１１ｆ及び下コア部材１２の端部１２ｆには、図５（ａ）に示すように、ＦＩＰＧ（Ｆｏｒｍｅｄ ｉｎ ｐｌａｃｅ ｇａｓｋｅｔｓ）などの接着剤１８（シール部材）を塗布した後、対向配置される。
その後、上コア部材１１及び下コア部材１２を図示しない固定手段で固定した状態で、加熱炉などに入れて加熱処理を行うことにより、端部１１ｆと端部１２ｆ間に塗付された接着剤１８の硬化が行われる。
【００２１】
その結果、図５（ａ）に示すように、上コア部材１１の端部１１ｆと下コア部材１２の端部１２ｆ間は接着剤１８を介して接合される。また、図５（ｂ）に示すように、冷却液流入パイプ１４及び冷却液流出パイプ１５はシール部材１７を介して切り欠き１１ｄ、１２ｄ間に挟持されるように支持された状態にある。また、図５（ｃ）に示すように、２つのリード部１３ｂはシール部材１６を介して切り欠き１１ｅ、１２ｅ間に挟持されるように支持された状態にある。
【００２２】
図３及び図４に示すように、上コア部材１１の周壁部１１ｃ、円柱部１１ｂ及び上面部１１ａと、下コア部材１２の周壁部１２ｃ、円柱部１２ｂ及び下面部１２ａとによって形成されるドーナツ状の空間部Ｓは、端部１１ｆと端部１２ｆ間を接合する接着剤１８、リード部１３ｂの周りに装着されたシール部材１６、並びに、冷却液流入パイプ１４及び冷却液流出パイプ１５の周りに装着されたシール部材１７のシール効果により外部と密閉された状態にある。
【００２３】
この空間部Ｓにはコイル１３のコイル部１３ａが収容されると共に、空間部Ｓは冷却液流入パイプ１４及び冷却液流出パイプ１５を介して外部と連通された状態にある。なお、円柱部１１ｂと円柱部１２ｂとの間には、円柱部１１ｂ、１２ｂ間の磁束密度を調整するために隙間Ｇが形成されている。
冷却液流入パイプ１４の他端は、図示しないホースを介して冷却水の供給装置に連結されており、冷却液流出パイプ１５の他端は、図示しないホースを介して冷却水の排出装置に連結されている。また、リード部１３ｂの端部は、図示しない圧着端子等を介して電気回路に接続されている。
【００２４】
次に、上記構成を有するリアクトル１０について作用説明を行う。
図３及び図４に示すように、冷却液流入パイプ１４を介して空間部Ｓに供給された冷却水は、矢印で示すように空間部Ｓ内を流通する。そして、冷却水は、コアの内周面（周壁部１１ｃ、１２ｃの内周面、円柱部１１ｂ、１２ｂの外周面、上面部１１ａ及び下面部１２ａの内周面など）及び空間部Ｓに収容されたコイル部１３ａと直接接触する。これにより、上コア部材１１、下コア部材１２及びコイル部１３ａで発生した熱を冷却水により放熱させることができる。
【００２５】
また、図３及び図４に示すように、空間部Ｓに収容されているコイル部１３ａは、平角線を上下方向に複数回巻回して形成されているが、平角線間には若干の隙間が形成された状態にある。よって、空間部Ｓに供給された冷却水は、この平角線間の隙間を流通することにより、コイル部１３ａで発生した熱をより一層放熱させることができる。
空間部Ｓ内を流通した冷却水は、冷却液流出パイプ１５を通って外部に排出される。
このように、空間部Ｓ内に冷却水を流通させることによって、上コア部材１１、下コア部材１２及びコイル部１３ａで発生した熱を効率よく外部に放熱させることができ、リアクトルの冷却を効率良く行うことができる。
【００２６】
ところで、上コア部材１１の端部１１ｆと下コア部材１２の端部１２ｆ間は接着剤１８により接合されており、また、冷却液流入パイプ１４及び冷却液流出パイプ１５はシール部材１７を介して切り欠き１１ｄ、１２ｄ間に挟持されるように支持され、２つのリード部１３ｂはシール部材１６を介して切り欠き１１ｅ、１２ｅ間に挟持されるように支持されているので、空間部Ｓは外部と密閉された状態にあり、空間部Ｓ内を流通する冷却水が外部に漏れることは防止されている。
【００２７】
この本発明の実施形態に係るリアクトル１０によれば以下の効果を奏する。
（１）冷却液流入パイプ１４を介して空間部Ｓに供給された冷却水は、空間部Ｓ内を流通し、コアの内周面（周壁部１１ｃ、１２ｃの内周面、円柱部１１ｂ、１２ｂの外周面、上面部１１ａ及び下面部１２ａの内周面など）及び空間部Ｓに収容されたコイル部１３ａと直接接触する。これにより、上コア部材１１、下コア部材１２及びコイル部１３ａで発生した熱を冷却水により放熱させることができる。
（２）空間部Ｓに収容されているコイル部１３ａは、平角線を上下方向に複数回巻回して形成されているが、平角線間には若干の隙間が形成された状態にあり、空間部Ｓに供給された冷却水は、この平角線間の隙間を流通することにより、コイル部１３ａで発生した熱を放熱させることができる。
（３）空間部Ｓ内に冷却水を流通させることによって、上コア部材１１、下コア部材１２及びコイル部１３ａで発生した熱を効率よく外部に放熱させ、リアクトルの冷却を効率良く行うことができるので、従来使用できなかった大電流領域でも使用可能である。
（４）上コア部材１１の上面部１１ａ、円柱部１１ｂ及び周壁部１１ｃと下コア部材１２の下面部１２ａ、円柱部１２ｂ及び周壁部１２ｃとによって形成された空間部Ｓに冷却水を直接供給し流通させるコンパクトな構造なので、リアクトルを冷却するためのハウジングなどが不必要であり、リアクトルの大きさを必要最小限の大きさに縮小可能である。
（５）コアは２つのコア部材（上コア部材１１及び下コア部材１２）から形成されているので、コア部材内にコイル１３を配設してから各コア部材間にシール部材（シール部材１６、１７及び接着剤１８）を介装させて組み立て固定すればよいので、組み立てが簡単である。また、上コア部材１１の端部１１ｆと下コア部材１２の端部１２ｆ間は接着剤１８により接合されており、また、冷却液流入パイプ１４及び冷却液流出パイプ１５はシール部材１７を介して切り欠き１１ｄ、１２ｄ間に挟持されるように支持され、２つのリード部１３ｂはシール部材１６を介して切り欠き１１ｅ、１２ｅ間に挟持されるように支持されているので、空間部Ｓは確実に密閉された状態にあり、空間部Ｓ内を流通する冷却水が外部に漏れることを防止可能である。
（６）コイル１３が絶縁コーティングされているので、コイル１３と上コア部材１１及び下コア部材１２との接触によるショートを防止できる。また、冷媒として冷却水を用いることが可能となる。
（７）２つのコア部材は、同一形状をした上コア部材１１及び下コア部材１２から形成されているので、異なる形状のコア部材から形成する場合と比べて、部品点数及び製造コストを削減可能である。
【００２８】
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更しても良い。
○ 本発明の実施形態では、対向配置された上コア部材１１及び下コア部材１２の端部１１ｆ、１２ｆ間を接着剤１８により接合させることにより空間部Ｓを密閉させるとして説明したが、図６に示すように、対向配置された上コア部材１１及び下コア部材１２の周囲を熱硬化性樹脂などの樹脂材料で樹脂モールド２１してもよい。この場合においても、空間部Ｓの密閉を確実に行うことができる。
○ 本発明の実施形態では、冷却液流入パイプ１４、冷却液流出パイプ１５及びリード部１３ｂの周囲をシール部材１６、１７によりシールするとして説明したが、Ｏリングによりシールをしても良いし、また、接着剤によりシールをしても良い。
○ 本発明の実施形態では、冷媒として冷却水を用いるとして説明したが、ＡＴＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｆｌｕｉｄ）などの絶縁オイルを用いても良い。この場合には、コイル１３の絶縁コーティングや上コア部材１１及び下コア部材１２の内周面の防錆処理が不必要である。また、流体ではなくて冷媒として気体を用いても良い。
○ 本発明の実施形態では、上コア部材１１及び下コア部材１２の周壁部１１ｃ、１２ｃに冷却液流入パイプ１４及び冷却液流出パイプ１５を設けるとして説明したが、上面部１１ａ及び下面部１２ａにそれぞれ設けても良い。
○ 本発明の実施形態では、断面Ｅ字型をした同一形状の上コア部材１１及び下コア部材１２を用いるとして説明したが、一方を断面Ｅ字型のコア部材とし、他方を平板状で断面Ｉ字型の蓋部材とにより構成しても良い。
○ 本発明の実施形態では、コイル１３として平角線を用いるとして説明したが、コイルとして丸線を用いても良く、その他にも種々のコイルに適用可能である。
○ 本発明の実施形態では、リアクトル１０として説明したが、トランスに適用しても良い。
【符号の説明】
【００２９】
１０ リアクトル
１１ 上コア部材
１１ａ 上面部
１１ｂ 円柱部
１１ｃ 周壁部
１２ 下コア部材
１２ａ 下面部
１２ｂ 円柱部
１２ｃ 周壁部
１３ コイル
１３ａ コイル部
１４ 冷却液流入パイプ
１５ 冷却液流出パイプ
１６ シール部材
１７ シール部材
１８ 接着剤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面部と、該上面部に対向配置された下面部と、前記上面部又は前記下面部の中央に設けられた柱部と、該柱部の周囲に設けられた周壁部とを有し、前記上面部、前記下面部、前記柱部及び前記周壁部によって空間部が形成された磁性体からなるコアと、前記空間部に収容されたコイルとを備えた誘導機器であって、
前記コアには前記空間部に連通する冷媒流通口が形成されていることを特徴とする誘導機器。
【請求項２】
前記コアは、２つ以上のコア部材から形成され、各コア部材間に介装されたシール部材により前記空間部を密閉することを特徴とする請求項１に記載の誘導機器。
【請求項３】
前記コアは、２つ以上のコア部材から形成され、コア全体を樹脂モールドすることにより前記空間部を密閉することを特徴とする請求項１に記載の誘導機器。
【請求項４】
前記コイルは、絶縁コーティングされてい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誘導機器。
【請求項１】
上面部と、該上面部に対向配置された下面部と、前記上面部又は前記下面部の中央に設けられた柱部と、該柱部の周囲に設けられた周壁部とを有し、前記上面部、前記下面部、前記柱部及び前記周壁部によって空間部が形成された磁性体からなるコアと、前記空間部に収容されたコイルとを備えた誘導機器であって、
前記コアには前記空間部に連通する冷媒流通口が形成されていることを特徴とする誘導機器。
【請求項２】
前記コアは、２つ以上のコア部材から形成され、各コア部材間に介装されたシール部材により前記空間部を密閉することを特徴とする請求項１に記載の誘導機器。
【請求項３】
前記コアは、２つ以上のコア部材から形成され、コア全体を樹脂モールドすることにより前記空間部を密閉することを特徴とする請求項１に記載の誘導機器。
【請求項４】
前記コイルは、絶縁コーティングされてい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誘導機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２５８２４４（Ｐ２０１０−２５８２４４Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０７２３０（Ｐ２００９−１０７２３０）
【出願日】平成２１年４月２７日（２００９．４．２７）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２７日（２００９．４．２７）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
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