JP2011233847A - 自冷有芯コイルとこのコイルを用いた高周波トランス - Google Patents

Abstract

【課題】コイル全体が効率よく冷却され、エッジワイズコイルの一部がヒートシンクを兼ねて構造が簡素化され、製作が容易で、コストダウンが得られるようにする。
【解決手段】起立させた内鉄型のコア１の左右の鉛直巻線部にそれぞれ絶縁被覆平角銅線からなるエッジワイズコイル３を装備した有芯コイルにおいて、両エッジワイズコイル３の上端相互を、上方へとアーチ状に彎曲させた共通の上部エッジワイズコイル４で電気的・機械的に連続させ、両エッジワイズコイル３の下端から上部エッジワイズコイル４に至る内側に下方から上方に抜ける通風空冷流路５を設けて成り、該通風空冷流路の煙突効果と上部エッジワイズコイル４の強制冷却の放熱フインとしての機能とで上記課題を解決したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、トランス、チョーク、フィルタ、リアクトル、インダクタンス素子等の自冷有芯コイルとこれを用いて形成した高周波トランスに関するものである。

従来、高周波トランス等では、図４乃至図５に示すように、起立させた内鉄型のコア１の左右の鉛直巻線部にそれぞれ絶縁被覆平角銅線からなる一次コイル２ａと二次コイル２ｂとのバイファイラ巻エッジワイズコイル３を装備させることがある。この場合のバイファイラ巻エッジワイズコイル３は、絶縁被覆丸銅線のバイファイラ巻コイルに比べて一次コイルと二次コイルとの間の電磁的結合性を良くでき、巻数を多くすることができ、かつ、銅線断面積を大きくしても表皮効果の低減で有効断面積がほとんど小さくならないので、大電流・大電力用の高周波トランスに好適である。本発明は、かかる特長を活かしつつコイルの強力な自冷を可能にして、更なる進歩発展を期するものである。

ところで、従来の高周波トランス等におけるコイルの自冷手段は、コイル又はコイル乃至コアにヒートシンクを付設するものであった（例えば特許文献１〜４参照）。

しかし、それらのヒートシンクは、多数の放熱フインを突設したものであり、また、コイルやコアに伝熱装備させるためにコイルやコアに適合した特殊形状を要するものであり、たとえ別部材であったとしても簡単なものではなく（例えば特許文献１〜３参照）、コイルに直接的に設けるものであれば益々複雑になって製作が困難となり（例えば特許文献４参照）、何れにせよ相応にかなりのコスト高とならざるを得ないものであった。しかも、コイルに直に設けないものでは、熱伝導性能が低下して冷却効果が落ちる可能性があった。

特開２００２−８９２３号公報 実開平４−７０７１０号公報 特開昭６３−５０００７号公報 特公昭４７−６１８３号公報

本発明は、上述の従来の問題点を解決することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、本発明の自冷有芯コイルは、起立させた内鉄型のコアの左右の鉛直巻線部に絶縁被覆平角銅線からなるエッジワイズコイルを装備させた有芯コイルにおいて、上記エッジワイズコイルの上端相互を共通の上部エッジワイズコイルで電気的・機械的に連続させるとともに、該上部エッジワイズコイルをアーチ状に上方へと彎曲させ、かつ、上記左右の両エッジワイズコイル乃至上記上部エッジワイズコイルの内側に下方から上方に抜ける通風空冷流路を設けたことを特徴とするものである。

また、本発明の高周波トランスは、上記自冷有芯コイルを用い、かつ、上記左右の両エッジワイズコイル乃至上記上部エッジワイズコイルを一次コイルと二次コイルとのバイファイラ巻エッジワイズコイルとするとともに、いずれか一方乃至双方を単一体乃至複数の分割体として成る。

如上の構成であるから、本発明に係る自冷有芯コイルでは、鉛直方向の左右両エッジワイズコイル及び上部エッジワイズコイルが通電により発熱すると、この熱で各通風空冷流路内の空気が加熱されて上昇し、これに伴い各通風空冷流路に煙突効果が生じて、通風空冷流路内に下方から外気が強力に吸入されて上昇し、上部エッジワイズコイルの隙間から上方へと勢い良く流出する。この際、上部エッジワイズコイルが強制冷却の放熱フインとして機能して、該上部エッジワイズコイルがその空気流で強制冷却され、該上部エッジワイズコイルの熱が左右のエッジワイズコイルから上昇する伝導熱共々外へと排出される。つまり、外気が自然対流で各通風空冷流路内を勢い良く流れて、上部エッジワイズコイルを介してコイル全体が強制風冷されるのである。更に、上部エッジワイズコイルは、コイル全体における上部からの漏洩磁束を制限し、効率を良くする。これに加えて、本発明に係る高周波トランスでは、左右の両エッジワイズコイル乃至上部エッジワイズコイルを一次コイルと二次コイルとのバイファイラ巻エッジワイズコイルとしているので、一次コイルと二次コイルとの間の磁気的結合性を良好にでき、巻数を多くすることができ、かつ、一次コイルと二次コイルとのいずれか一方乃至双方を単一体乃至複数の分割体としているので、これらを電気的に単一又は直列・並列に適宜に接続することで一次・二次の電圧・電流、電磁的性能等を適宜に選定でき、自在性のある好適な高周波トランスにすることができる。

したがって、本発明によれば、コイル全体が効率よく冷却され、そして、上部エッジワイズコイルがヒートシンクを兼ねて、構造が簡素化され、製作が容易であり、コストダウンが得られる。よって、所期の目的を達成することができる。

本発明に係る実施例１を示す高周波トランスの正面図である。 同例の平面図である。 同例の側面図である。 従来例を示す高周波トランスの正面図である。 同例の要部平面図である。 同例の側面図である。

図１乃至図３は、本発明に係る自冷有芯コイルＡを用いた高周波トランスＢの実施例を示している。

高周波トランスＢは、自冷有芯コイルＡを主要部とするものであり、該自冷有芯コイルＡは、起立させた内鉄型のコア１の左右の鉛直巻線部にそれぞれ絶縁被覆平角銅線からなるエッジワイズコイル３を装備した有芯コイルにおいて、両エッジワイズコイル３の上端相互を、上方へとアーチ状に彎曲させた共通の上部エッジワイズコイル４で電気的・機械的に連続させ、両エッジワイズコイル３の下端から上部エッジワイズコイル４に至る内側に下方から上方に抜ける通風空冷流路５を設けている。該通風空冷流路の確保とそれらのエッジワイズコイルの位置保持は、コアとそれらのエッジワイズコイルとの間に電気絶縁性・耐熱性の適宜形状の巻枠やスペーサや支持部材等を介在させることにより簡潔に簡単かつ容易に行うことができる。

そして、高周波トランスＢは、左右の両エッジワイズコイル３及び上部エッジワイズコイル４を、共通の一次コイル２ａと二次コイル２ｂとのバイファイラ巻エッジワイズコイルにしている。なお、図示のものでは、その一次コイル２ａと二次コイル２ｂとの双方をそれぞれ単一体としているが、いずれか一方乃至双方を複数の分割体にしてもよい。

起立させた内鉄型のコア１は、高周波帯域で透磁率が高く、飽和磁束密度が大きく、固有電気抵抗が大きく渦電流損が少ない、化学式ＭＯＦｅ2 Ｏ3（Ｍ：２価の金属）で表されるソフトフェライトから成る一対のＵ形コア６を上下に突き合わせて結束バンド７で締結している。また、コア１の下端には前後一対のブラケット８を挟着させて２本のボルト・ナット９で締め付けることにより脚体１０を設けている。

以上の構成であるから、上記高周波トランスＢの自冷有芯コイルＡでは、左右両エッジワイズコイル３及び上部エッジワイズコイル４が通電により発熱すると、通風空冷流路５内の空気が加熱されて通風空冷流路５内に自然対流の上昇空気流が生じ、この上昇空気流の流速が通風空冷流路５における煙突効果で助長されて、通風空冷流路５内には下方から外気が強力に吸入されて上昇し、上方へと勢いよく排出される。したがって、両エッジワイズコイル３及び上部エッジワイズコイル４がその強力で勢いの強い通風で強制風冷され、この際、特に上部エッジワイズコイル４は、両エッジワイズコイル３から上昇する伝導熱によっても加熱されるが、上方へのアーチ状の彎曲により上方に広く扇形に開放されているから、強制冷却の放熱フインとしての機能を発揮して強力に効率よく強制冷却され、結果として、全コイルの温度上昇が低減される。これがまた省エネルギーに寄与することとなる。しかも、上部エッジワイズコイル４は、コイル全般における上部からの漏洩磁束を低減し、効率を向上させる。

高周波トランスＢは、左右のエッジワイズコイル３及び上部エッジワイズコイル４の全てを一次コイル２ａと二次コイル２ｂとのバイファイラ巻エッジワイズコイルとしているので、高周波大電流・大電力用に供することができる。なお、一次コイル２ａと二次コイル２ｂとのいずれか一方乃至双方を、単一体乃至複数の分割体にすることにより、これらを電気的に単一又は直列・並列に適宜に接続することで一次・二次の電圧・電流、電磁的性能等を適宜に選定できる。

Ａ 自冷有芯コイル
Ｂ 高周波トランス
１ 内鉄型のコア
２ａ 一次コイル
２ｂ 二次コイル
３ 左右のエッジワイズコイル
４ 上部エッジワイズコイル
５ 通風空冷流路
６ Ｕ形コア
７ 結束バンド
８ ブラケット
９ ボルト・ナット
１０ 脚体

Claims (2)

1. 起立させた内鉄型のコアの左右の鉛直巻線部に絶縁被覆平角銅線からなるエッジワイズコイルを装備させた有芯コイルにおいて、上記エッジワイズコイルの上端相互を共通の上部エッジワイズコイルで電気的・機械的に連続させるとともに、該上部エッジワイズコイルをアーチ状に上方へと彎曲させ、かつ、上記左右の両エッジワイズコイル乃至上記上部エッジワイズコイルの内側に下方から上方に抜ける通風空冷流路を設けたことを特徴とする自冷有芯コイル。
2. 請求項１に記載の自冷有芯コイルを用い、かつ、上記左右の両エッジワイズコイル乃至上記上部エッジワイズコイルを一次コイルと二次コイルのバイファイラ巻エッジワイズコイルとするとともに、いずれか一方乃至双方を単一体乃至複数の分割体として成る高周波トランス。