JP2007294536A - 水冷式トランスの水冷コイルとその水冷式トランス - Google Patents

Abstract

【課題】コイルの内部に供給する冷却水に誘起起電力が生じないようにして、外部への悪影響を防止し、かつ、冷却効率を向上させるようにした。
【解決手段】内部に冷却水を通す電気絶縁被覆導電性パイプ１４にて形成した複数のコイルユニット１５，１６を、電気回路上において電磁的に和動巻の態勢に導電ジョイント１７を介して結合させるとともに、冷却水路上において電磁的に差動巻の態勢に電気絶縁パイプ１８を介して結合させることによって一のコイルを構成し、また、電気絶縁被覆エッジワイズコイル１９にて形成した複数のコイルユニット２０，２１を、電気回路上において電磁的に和動巻の態勢に導電ジョイント２２を介して結合させることによって他の一のコイルを構成し、該他の一のコイルと上記一のコイルとを螺合状態に組み合わせて成る。
【選択図】図５

Description

本発明は、コイルの内部に供給する冷却水に誘起起電力が生じないようにするとともに、その冷却効率を向上させるようにした水冷式トランスの水冷コイルとその水冷式トランスに関するものである。

水冷式トランスとしては、例えば、ロボット搭載型スポット溶接用の水冷トランス（下記特許文献１、特許文献２）や高周波誘導加熱装置用の水冷トランス（下記特許文献３）が知られている。

これらの水冷トランスは、最も温度上昇する二次コイルの内部に水路を形成して冷却水を通すことによりこの二次コイルの温度上昇を抑制しようとするものであるが、特許文献１及び特許文献２の場合は、巻数が１ターンの鍔状二次コイルの内部に冷却水路を形成したものであり、また、特許文献３の場合は、巻数が１ターンの導電性パイプの内部に冷却水を流すようにしたものである。
特開平５−８２３５７号公報 特開平５−８２３５８号公報 特開２０００−１２３４０号公報

しかし、そのようなコイルの水冷は巻数が１ターンと少ないゆえに可能なのであって、巻数が多くなり電圧も高くなると、抵抗値の高い水ではあってもその冷却水路中の冷却水にかなりの誘導起電力が発生して、これが外部へ悪影響を及ぼすため、到底無視できない状態となる。また、二次コイルだけでなく一次コイルも同様にして水冷コイルにしようとすると両コイルの間で冷却水を通じて電気的に導通した状態になるため、双方の冷却水における誘導起電力が相互に干渉しあって電気的支障を生じる。しかも、それらの特許文献１乃至特許文献３のものの場合、二次コイルの水冷だけでは一次コイルまでは未だ良好に冷却できない。

そこで、本発明は、それらの問題点を解決しようとするものである。

本発明に係る水冷式トランスの水冷コイルは、内部に冷却水を通す電気絶縁被覆導電性パイプにて形成した複数のコイルユニットを、電気回路上において電磁的に和動巻の態勢に導電ジョイントを介して結合させるとともに、冷却水路上において電磁的に差動巻の態勢に電気絶縁パイプを介して結合させることによって一のコイルを構成して成る。

そして、本発明に係る水冷式トランスは、内部に冷却水を通す電気絶縁被覆導電性パイプにて形成した複数のコイルユニットを、電気回路上において電磁的に和動巻の態勢に導電ジョイントを介して結合させるとともに、冷却水路上において電磁的に差動巻の態勢に電気絶縁パイプを介して結合させることによって一のコイルを構成し、また、電気絶縁被覆エッジワイズコイルにて形成した複数のコイルユニットを、電気回路上において電磁的に和動巻の態勢に導電ジョイントを介して結合させることによって他の一のコイルを構成し、該他の一のコイルと上記一のコイルとを螺合状態に組み合わせて成る。

更には、上記水冷式トランスにあって、上記一のコイルの複数のコイルユニットは、コイル辺相互を並行させて内外に重合させ、また、上記他の一のコイルの複数のコイルユニットは、コイル辺相互を腹合わせ状態で並行に添わせて成る。

本発明に係る水冷式トランスの水冷コイルによれば、一のコイルとして二次コイルにも一次コイルにも適用できるが、内部に冷却水を通す電気絶縁被覆導電性パイプにて形成した複数のコイルユニットを冷却水路上において電磁的に差動巻の態勢に電気絶縁パイプを介して結合させているので、冷却水路上に生じる誘起起電力をゼロ乃至ほぼゼロにできて、冷却水が電気的に他へ悪影響を及ぼすことはなく、したがって、二次コイルだけでなく一次コイルも共に水冷コイルにしても双方の間で電気的支障を生じることはなく、いずれの場合も当該コイルを効率よく良好に水冷することができる。また、コイルユニット間を電気絶縁パイプを介して結合させていることから、コイルユニット間の電気的短絡を回避できて、コイルユニット間では電気回路上において何らの支障も生ぜず、しかも、電磁的に和動巻の態勢に導電ジョイントを介して結合させることにより一のコイルとしての本来の電気的機能を遺憾無く発揮させることができる。

そして、本発明に係る水冷式トランスによれば、電気絶縁被覆エッジワイズコイルにて形成した複数のコイルユニットを、電気回路上において電磁的に和動巻の態勢に電気的に導電ジョイントを介して結合させることによって他の一のコイルを構成して、上記一のコイルと螺合状態に組み合わせているので、該一のコイルの水冷で他の一のコイルも同時に冷却でき、冷却効率を高めることができる。

更に、上記水冷式トランスにあって、上記一のコイルの複数のコイルユニットは、コイル辺相互を並行させて内外に重合させ、また、上記他の一のコイルの複数のコイルユニットは、コイル辺相互を腹合わせ状態で並行に添わせるから、一のコイルと他の一のコイルとの接触面積を増大させることができて、他の一のコイルの冷却効率を格段に増大させることができる。

内部に冷却水を通す電気絶縁被覆導電性パイプから成る上記一のコイルのコイルユニットを２個として、同じ巻方向、同じピッチで内外に二重に重合させ、電気絶縁被覆エッジワイズコイルから成る上記他の一のコイルのコイルユニットを２個として、同じ巻方向、同じピッチ、同じ径に形成するとともに、コイル辺相互を腹合わせ状態で並行に添わせて、両コイルを螺合状態に組み合わせ、上記エッジワイズコイルから成る他の一のコイルにおけるコイル辺間に上記導電性パイプから成る一のコイルにおける内外コイル辺をそれぞれ挟持させる。

以下、図示の実施例について詳細に説明する。図１乃至図４は、本発明に係る水冷式トランスの実施例を、図５乃至図１７は、本発明に係る水冷コイル等の実施例を、図１８は、同回路構成を示している。

図１乃至図４に示すように、本発明に係る水冷式トランスは、支持フレーム１の内側に水冷式トランス本体２を保持し、該水冷式トランス本体２は、支持フレーム１に支えられたコア３にシリコン樹脂でモールドした水冷式のコイルアッセンブリ４を装着している。このコイルアッセンブリ４は、正面に冷却水の給水口５と排水口６、二次コイルの一対の二次端子７，８を備え、背面に一次コイルの一対の一次端子９，１０を備えている（図１８参照）。なお、図示の場合、例えば、高周波用で定格出力２００ｋＶＡ程度、入力電圧５７０Ｖ内外、出力電圧５００Ｖ内外のものにする。図中１１は、使用状況等より特に必要であれば支持フレーム２の側面に補助的に取り付ける空冷用ファンである。

コイルアッセンブリ５は、シリコン樹脂モールド等を除いた図５及び図６に示すように、水冷コイルを構成した一のコイル即ち二次コイル１２と該二次コイルに螺合状態に組み合わせた他の一のコイル即ち一次コイル１３とから成り、その二次コイル１２は、図７、図８にも示すように、内部に冷却水を通す電気絶縁被覆導電性パイプ１４にて形成した２個のコイルユニット１５，１６を、電気回路上において電磁的に和動巻の態勢に導電ジョイント１７を介して結合させるとともに、冷却水路上において電磁的に差動巻の態勢に電気絶縁パイプ１８を介して結合させることで構成し、また、一次コイル１３は、図９、図１０にも示すように、電気絶縁被覆エッジワイズコイル１９にて形成した２個のコイルユニット２０，２１を、電気回路上において電磁的に和動巻の態勢に導電ジョイント２２を介して結合させることで構成し、双方を互いに螺合状態に組み合わせている。なお、二次コイル１２における電気絶縁被覆導電性パイプ１４は、合成樹脂による絶縁被覆を施した銅パイプ等でよく、一次コイル１３における電気絶縁被覆エッジワイズコイル１９は、合成樹脂による絶縁被覆を施した銅平角線等でよい。また、二次コイル１２における導電ジョイント１７及び一次コイル１３における導電ジョイント２２は、銅部材等でよく、その電気的結合には、半田付け、鑞付け等の接合手段を講じればよいが、挟着、嵌合、螺子止め等の接合手段を講じてもよい。なお、上記二次コイル１２に通す冷却水の水量は毎分２リットル程度がよく、その電気絶縁被覆導電性パイプ１４は、内径６ｍｍ程度、肉厚１ｍｍ程度のものがよい。電気絶縁パイプ１８は、合成樹脂製パイプでよい。

そして、二次コイル１２における２個のコイルユニット１５，１６は、一方１５を図１１、図１２に示すような小径に、他方１６を図１３、図１４に示すような大径に形成するとともに、図５、図６並びに図７図８に示すように、同じ巻方向、同じピッチで内外に二重に重合させている。なお、図示の場合、二次コイル１２における一方の小径のコイルユニット１５を１０．５ターンに、他方の大径のコイルユニット１６を９．５ターンにして、二次コイル１２としての合計巻数を２０ターンにしている。

また、一次コイル１３における２個のコイルユニット２０，２１は、図５、図６並びに図９、図１０に示すように、同じ巻方向、同じピッチ、同じ径に形成する即ち図１５乃至図１７に示すコイルユニットを２個互いに逆向きに組み込ませてコイル辺相互を腹合わせ状態で並行に添わせ、図５、図６に示すように、両コイル１２，１３を螺合状態に組み合わせている。これによってエッジワイズコイルから成る一次コイル１３のコイル辺間に導電性パイプから成る二次コイル１２の内外コイル辺をそれぞれ挟持させて、双方のコイル１２，１３のコイル辺相互を２辺宛当接させているのである。なお、図示の場合、一次コイル１３におけるコイルユニット２０，２１の内径と外径とを、二次コイル１２における一方の小径のコイルユニット１５の内径と、その他方の大径のコイルユニット１６の外径とそれぞれ同径に形成しており、かつ、各コイルユニット２０，２１の巻数をそれぞれ１１．５ターンにして、一次コイル１３としての合計巻数を２３ターンにしている。

図１８にも示すように、電気絶縁被覆導電性パイプ１４から成る図５、図６並びに図７、図８に示す二次コイル１２の冷却水路の水入口２３と水出口２４は、図１乃至図３に示す給水口５と排水口６とに連係させ、図５、図６並びに図７図８に示すその二次コイル１２の電気的両端部２５，２６は、図１乃至図３に示す一対の二次端子７，８に電気的に接続させている。また、電気絶縁被覆エッジワイズコイル１９から成る図５、図６並びに図９、図１０に示す一次コイル１３の電気的両端部２７，２８は、図２、図３に示す一対の一次端子９，１０に電気的に接続させている。更に、これらのコイル等にはシリコン樹脂でモールドを施してコア３に装着している。

如上の水冷式トランスは、図１８に示すように、給水口５と排水口６に合成樹脂製の電気絶縁性給水管２９と電気絶縁性排水管３０を繋げて冷却水を二次コイル１２内に通すことにより水冷しつつ使用するが、上述の構成により冷却水は二次コイル１２のみに止まらず、一次コイル１３をも極めて効率よく冷却する。また、上述の構成により冷却水路上に生じる誘起起電力をゼロ乃至ほぼゼロにできるから、冷却水が電気的に他へ悪影響を及ぼすことはない。

本発明に係る水冷式トランスの実施例を示す正面図である。 同下面図である。 同右側面図である。 同左側面図である。 同実施例におけるコイルアッセンブリに関する正面図である。 同左側面図である。 同実施例における二次コイルを示す正面図である。 同左側面図である。 同実施例における一次コイルを示す正面図である。 同左側面図である。 同実施例における二次コイルの一方のコイルユニットを示す正面図である。 同左側面図である。 同実施例における二次コイルの他方のコイルユニットを示す正面図である。 同左側面図である。 同実施例における一次コイルのコイルユニットを示す正面図である。 同左側面図である。 同右側面図である。 同実施例における回路図である。

符号の説明

１ 支持フレーム
２ 水冷式トランス本体
３ コア
４ コイルアッセンブリ
５ 給水口
６ 排水口
・ 二次端子
・ １０ 一次端子
１１ 空冷用ファン
１２ 二次コイル
１３ 一次コイル
１４ 電気絶縁被覆導電性パイプ
１５，１６ コイルユニット
１７ 導電ジョイント
１８ 電気絶縁パイプ
１９ 電気絶縁被覆エッジワイズコイル
２０，２１ コイルユニット
２２ 導電ジョイント
２３ 水入口
２４ 水出口
２５，２６ 電気的両端部
２７，２８ 電気的両端部
２９ 電気絶縁性給水管
３０ 電気絶縁性排水管

Claims (3)

1. 内部に冷却水を通す電気絶縁被覆導電性パイプにて形成した複数のコイルユニットを、電気回路上において電磁的に和動巻の態勢に導電ジョイントを介して結合させるとともに、冷却水路上において電磁的に差動巻の態勢に電気絶縁パイプを介して結合させることによって一のコイルを構成したことを特徴とする水冷式トランスの水冷コイル。
2. 内部に冷却水を通す電気絶縁被覆導電性パイプにて形成した複数のコイルユニットを、電気回路上において電磁的に和動巻の態勢に導電ジョイントを介して結合させるとともに、冷却水路上において電磁的に差動巻の態勢に電気絶縁パイプを介して結合させることによって一のコイルを構成し、また、電気絶縁被覆エッジワイズコイルにて形成した複数のコイルユニットを、電気回路上において電磁的に和動巻の態勢に導電ジョイントを介して結合させることによって他の一のコイルを構成し、該他の一のコイルと上記一のコイルとを螺合状態に組み合わせたことを特徴とする水冷式トランス。
3. 上記一のコイルの複数のコイルユニットは、コイル辺相互を並行させて内外に重合させ、また、上記他の一のコイルの複数のコイルユニットは、コイル辺相互を腹合わせ状態で並行に添わせた請求項２記載の水冷式トランス。
   

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