JP2013191623A - リアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】 冷却手段の追加に伴う損失増加を低減または無くし、冷却性能を高めたリアクトルを得る。
【解決手段】 環状の磁路を形成するコア構体２にコイル３、４が巻回されたリアクトル１であって、コア構体２は、側脚２ａ、２ｃと、連結部２ｅ、２ｆとによって前記環状の磁路を形成し、コイル３、４は、それぞれ側脚２ａ、２ｃを囲むように巻回され、側脚２ａ、２ｃとコイル３、４の内周面との間には、コイル３、４の軸方向から流入する冷却媒体が流れる流路７が設けられ、コイル３、４の外周の少なくとも一部には、コイル３、４よりも前記冷却媒体が流入する側に突出する整流部材５を配置した。
【選択図】 図１

Description

この発明は、磁気的空隙を有するコア構体を備えたリアクトルに関するもので、特にリアクトルの冷却に関する。

リアクトルなどの従来の静止誘導電気機器においては、鉄心（コア構体）は、積層鋼板にて構成された継鉄鉄心に、リアクタンスの調整のための絶縁物のリアクタンス調整板（磁気的空隙）を設けている。この鉄心の積層方向両側の外周面に、それぞれフィンをそなえた熱伝導板を重ね、このフィンに接触させてコイルを巻装している。このように構成することで、鉄心に生じる熱を熱伝導板に伝達してフィン相互の間隙により有効に排出させることができ、磁路の断面積を小さくすることが可能となり、さらにフィンに接触するコイル内周の熱も排出することができるので、全体を小型化および軽量化できる。このような従来の静止誘導電気機器は、小型、軽量化の要求が強いインバータ機器などに多く使用される（例えば、特許文献１参照）。

特開昭２００２−２１７０４０号公報

従来の静止誘導電気機器では、冷却性能を高めるために鉄心とコイルとの間に、フィンを備えた熱伝導板を設けているので、鉄心とコイルとの距離が大きくなり、コイルと鉄心との磁気結合が弱くなり、漏れ磁束が増加するという問題があった。また、鉄心とコイルとの間にフィンを備えることで、その分コイルの周長が長くなるので、使用する線材の長さが長くなると共に、コイルでの損失が大きくなるという問題があった。

この発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、冷却手段の追加に伴う損失増加を低減または無くし、冷却性能を高めたリアクトルを得ることを目的とする。

この発明に係るリアクトルは、環状の磁路を形成するコア構体にコイルが巻回されたリアクトルであって、前記コア構体は、側脚と連結部とによって前記環状の磁路を形成し、前記コイルは、前記側脚を囲むように巻回され、前記側脚と前記コイルの内周面との間には、前記コイルの軸方向から流入する冷却媒体が流れる流路が設けられ、前記コイルの外周の少なくとも一部には、前記コイルよりも前記冷却媒体が流入する側に突出する整流部材を配置したものである。

この発明は、冷却手段の追加に伴う損失増加を低減または無くし、冷却性能を高めたリアクトルを得ることができる。

この発明の実施の形態１に係るリアクトルの斜視図である。 この発明の実施の形態１に係るリアクトルの三面図である。 この発明の実施の形態１に係るリアクトルの説明図である。 この発明の実施の形態２に係るリアクトルの正面図である。 この発明の実施の形態２に係る整流部材の斜視図である。 この発明の実施の形態２に係る整流部材の変形例を示す斜視図である。 この発明の実施の形態３に係るリアクトルの正面図である。 この発明の実施の形態４に係るリアクトルの正面図である。 この発明の実施の形態４に係るリアクトルの変形例を示す正面図である。 この発明の実施の形態５に係るリアクトルの二面図である。 この発明の実施の形態６に係るリアクトルの二面図である。 この発明の実施の形態７に係るリアクトルの三面図である。 この発明の実施の形態７に係るリアクトルの断面図である。 この発明の実施の形態７に係るリアクトルの別の断面図である。 この発明の実施の形態８に係るリアクトルの説明図である。 この発明の実施の形態９に係るリアクトルの筐体の断面をとった図である。 この発明の実施の形態１０に係るリアクトルの筐体の断面をとった図である。 この発明の実施の形態１１に係るリアクトルの筐体の断面をとった図である。 この発明の実施の形態１２に係るリアクトルの筐体の断面をとった図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るリアクトル１の斜視図である。図２は、リアクトル１の三面図であり、図２（ａ）が上面図、図２（ｂ）が正面図、図２（ｃ）が右側面図である。図１および図２において、リアクトル１は、コア構体２と第１のコイル３と第２のコイル４と整流部材５とを有している。電磁鋼板を積層した積層鋼板であるコア構体２は、複数の第１の磁気的空隙２ｂを有する第１の脚部２ａと、複数の第２の磁気的空隙２ｄを有する第２の脚部２ｃと、第１の脚部２ａおよび第２の脚部２ｃを正面側でつなぐ第１の連結部２ｅと、第１の脚部２ａおよび第２の脚部２ｃを背面側でつなぐ第２の連結部２ｆとで構成される。第１の磁気的空隙２ｂおよび第２の磁気的空隙２ｄは、前記積層鋼板の積層方向に沿って第１の脚部２ａおよび第２の脚部２ｃをそれぞれ複数箇所分断し、この分断した箇所にリアクタンスを調整する絶縁物の板材を挿入することで形成されている。この絶縁物の板材は、前記積層鋼板に比べて熱伝導率がきわめて低い。

第１のコイル３は、第１の脚部２ａの第１の磁気的空隙２ｂを囲むように巻回され、第２のコイル４は、第２の脚部２ｃの第２の磁気的空隙２ｄを囲むように巻回されている。コア構体２と第１のコイル３および第２のコイル４との間には、スペーサ６がそれぞれ設けられ、コア構体２と第１のコイル３および第２のコイル４との間にそれぞれ冷却媒体の流路７が形成される。コア構体２と第１のコイル３と第２のコイル４とは、図示していない絶縁物によって相互に絶縁されている。筒状の整流部材５は、絶縁物で形成され、第１のコイル３および第２のコイル４の正面寄りの外周面を跨って一体に囲むように設置される。また、整流部材５は、前記冷却媒体が流入する側である正面側に開口し、コア構体２の前記冷却媒体が流入する側の端部となる第１の連結部２ｅより、突出している。

磁気的空隙２ｂ、２ｄを有するコア構体２を備えたリアクトル１に高周波電流を通電すると、コイル３、４のみならずコア構体２の温度が上昇する。コア構体２においては、前記絶縁物の板材が挿入された箇所の熱抵抗は極めて高いので、コイル３、４に囲まれるコア構体２の脚部２ａ、２ｃの発熱が、コイル３、４に囲まれていないコア構体の連結部２ｅ、２ｆへ逃げ難く、温度上昇を起こしやすい。これらの温度上昇を抑えるための従来の方法としては、例えば、方法１「コア構体を大型化して熱容量を増やす」、方法２「コイルを分割して表面積を増やすことで放熱を促進する」、方法３「コイルの外周に冷却フィンを設けてコイルを介しての放熱を促進する」などがあるが、方法１および方法２ではリアクトル１の大幅な大形化を招き、方法２および方法３では、コイル２、３の冷却は出来るがコア構体２を十分に冷却できない。

このような課題から、上述の特許文献１に記載の従来の静止誘導電気機器では、鉄心（コア構体）の積層方向両側の外周面に、それぞれフィンをそなえた熱伝導板を重ね、このフィンに接触させてコイルを巻装することで、出来るだけ大形化を抑えて、鉄心に生じる熱を熱伝導板に伝達してフィン相互の間隙により有効に排出させている。

しかしながら、上記従来の静止誘導電気機器では、冷却性能を高めるために鉄心とコイルとの間に、フィンを備えた熱伝導板を設けているので、鉄心とコイルとの距離が大きくなり、その分、コイルと鉄心との磁気結合が弱くなり、漏れ磁束が増加するという問題が生じる。また、鉄心とコイルとの間にフィンを備えることで、その分コイルの周長が長くなるので、使用する線材の長さが長くなると共に、コイルでの損失が大きくなるという別の問題が発生する。

これらの問題の発生を防止するには、コア構体とコイル内周面との間に導体を配置せず、コア構体とコイル内周面との距離を所定の値より小さくする必要がある。一方で、コア構体とコイル内周面との間には、特に温度上昇が大きいコア構体の脚部を冷却するための冷却媒体の流路が必要であり、十分な冷却性能を得るためには前記距離を大きくする必要があった。

この発明の実施の形態１に係るリアクトル１では、このように相反する要求を冷却媒体が流入する側に突出する整流部材５を配置することで解決したものである。図３は、図２（ｂ）における断面Ｃ１―Ｃ１を示す説明図である。同図の下方から流入する冷却媒体は、第１の連結部２ｅが配設されているコア構体２の第１の連結部２ｅにあたって外周部へ拡散するが、第１の連結部２ｅより下方へ突出している整流部材５によって、流れの方向を流路７に変える（同図中、白塗り矢印を参照）。このように流れの向き変えた冷却媒体は、第１の脚部２ａと第１のコイル３の間の流路７および第２の脚部２ｃと第２のコイル４の間の流路７へとそれぞれ流入して、温度上昇が大きいコア構体２の第１の磁気的空隙２ｂおよび第２の磁気的空隙２ｄの近傍を効率的に冷却する（同図中、黒塗り矢印を参照）。

このように、この実施の形態では、整流部材５を設けない場合には外周部へ拡散していた冷却媒体の流れを、効率的に流路７へ流入させることができるので、コア構体２と第１のコイル３および第２のコイル４の内周面とのそれぞれ距離を、前記所定の値より大きくすることなく、コア構体２の第１の磁気的空隙２ｂおよび第２の磁気的空隙２ｄの近傍の温度上昇を大幅に抑制できる。

実際に、この実施の形態のリアクトル１に関して熱流体解析を実施したところ、整流部材５を用いることでリアクトル１の最高温度を４０度程度下げることが可能であることが分かった。

日本工業規格ＪＩＳ Ｃ ４００３−２０１０によると、電気機器絶縁の絶縁材料の耐熱クラスは、クラス９０℃（Ｙ）、１０５℃（Ａ）、１２０℃（Ｅ）、１３０℃（Ｂ）、１５５℃（Ｆ）、１８０℃（Ｈ）、２００℃（Ｎ）、２２０℃（Ｒ）、２５０℃（−）のように区分されている。この各耐熱クラスは、約１０〜３０℃の間隔で設定されている。従って、上記のように最高温度を４０度程度下げれば、使用する絶縁物の耐熱クラスを１〜３段階低くすることができる。一般に、耐熱クラスが高い絶縁物ほどセラミクスの含有量が多くなるので、高価で加工が困難な材料となる。つまり、整流部材５を用いて前記最高温度を大幅に低減することで、高価で加工が難しい、セラミクスの含有率の高い材料または磁器などの高耐熱性の絶縁物を用いる必要が無くなる。これにより、リアクトルの製造が容易になると共に、そのコストも低減できる。

また、コア構体２と第１のコイル３および第２のコイル４の内周面とのそれぞれ距離を、前記所定の値より大きくすることなく、コア構体２の第１の磁気的空隙２ｂおよび第２の磁気的空隙２ｄの近傍の温度上昇を大幅に抑制できるので、必要な冷却を得るための別の手段（例えば、前記従来の静止誘導電気機器の冷却フィン）を付加することに伴って生じる、漏れ磁束の増加および第１のコイル３、第２のコイル４の周長の増加が無い。従って、この発明の実施の形態１では、コイルにおける損失を増加させることなく、冷却性能を高めたリアクトル１を得ることができる。

なお、以上の実施の形態では、第１の脚部２ａに複数の第１の磁気的空隙２ｂを、第２の脚部２ｃに複数の第２の磁気的空隙２ｄを、それぞれ設けたが、所望の磁気的特性が得られる場合は、第１の脚部２ａおよび第２の脚部２ｃのいずれか一方の磁気的空隙を省略しても良い。この場合、磁気的空隙を省略した側の脚部では、熱伝導性が改善されるので温度上昇が大幅に抑制される。

また、第１の脚部２ａおよび第２の脚部２ｃ共に磁気的空隙を設ける必要が無い場合においても、第１のコイル３に囲まれる第１の脚部２ａおよび第２のコイル４に囲まれる第２の脚部２ｃでは、コイルに囲まれていない第１の連結部２ｅおよび第２の連結部２ｆに比べて熱が逃げ難いので、この発明に係る整流部材５を用いることで、冷却手段の追加に伴う損失増加を低減または無くして、冷却性能を高めたリアクトルを得ることが可能となる。

以上より、環状の磁路を形成するコア構体２にコイル３、４が巻回されたリアクトル１において、コア構体２は、側脚２ａ、２ｃと連結部２ｅ、２ｆとによって前記環状の磁路を形成し、コイル３、４は、側脚２ａ、２ｃを囲むように巻回され、側脚２ａ、２ｃとコイル３、４の内周面との間には、それぞれ、コイル３、４の軸方向から流入する冷却媒体が流れる流路７が設けられ、コイル３、４の外周の少なくとも一部には、前記冷却媒体が流入する側に突出する整流部材を配置したので、冷却手段（整流部材５）の追加に伴う損失増加を低減または無くし、冷却性能を高めたリアクトルを得ることができる。

また、整流部材５を、コア構体２の前記冷却媒体が流入する側の端部よりも突出するように配設したので、前記冷却媒体を流路７へより効率的に流入させることができ、冷却性能を大幅に向上することができる。

また、整流部材５を、第１のコイル３の外周および第２のコイル４の外周を跨って、第１のコイル３および第２のコイル４を一体に囲む構成としたので、リアクトル１の整流部材５以外の部材を組立てた後に、湾曲可能な板材をコイル３、４に巻きつけるだけで整流部材５を形成することが可能となる。これにより、リアクトル１を容易に製造できるとともに、整流部材５がコア構体２の前記冷却媒体が流入する側の端部よりも突出する長さを、容易に調整して、所望の冷却性能を得ることが可能となる。

なお、以上の説明では、コア構体２を構成する積層鋼板のかわりにフェライトなどの圧紛材料などを用いてもよい。また、整流部材５の設置方法は、樹脂含侵による接着、接着剤による接着、紐状のもので第１のコイル３および第２のコイル４に固定するなどの方法を用いてもよい。整流部材５の材質は、絶縁物が好ましく、絶縁紙、樹脂などを用いればよい。また、前記冷却媒体は、気体が用いられることが多いが、これに限るものではない。

実施の形態２．
図４は、この実施の形態２に係るリアクトル１の正面図である。図５は、図４に示す第２の整流部材５ｂの形状を示す斜視図であり、同図中下方が、冷却媒体が流入する側である。この実施の形態における整流部材は、第１のコイル３の外周を囲むＣ型の第１の整流部材５ａと、第２のコイル４の外周を囲むＣ型の第２の整流部材５ｂとを有している。この第１の流部材５ａと第２の整流部材５ｂの形状は同じであるが、それぞれの前記Ｃ型の開口が互いに向かい合うように配置されている。これら以外は、実施の形態１と同様である。

実施の形態１では、整流部材５が第１のコイル３の外周および第２のコイル４の外周を跨って一体に囲むので、第１のコイル３の外周と第２のコイル４の外周とが所定の間隔を隔てて向かい合う部分（第１のコイル３と第２のコイル４と整流部材５とに囲まれた空間）に、コア構体２の冷却への寄与が低い冷却媒体の流れが生じる。この流れは、第１のコイル３の外周と第２のコイル４の外周の前記向かい合う部分に沿って流れるので、コイル３、４の冷却を促進する。然しながら、整流部材５の冷却媒体が流入する側の開口に流入する冷却媒体の流量が同じとすると、流路７における流量および流速は、前記空間に前記冷却媒体が流れる分だけ減少する。

そこで、この実施の形態２では、第１のコイル３の外周を囲む第１の整流部材５ａと、第２のコイル４の外周を囲む第２の整流部材５ｂとを、それぞれ個別に設けることで、前記空間を減らして、流路７に流れる前記冷却媒体の流量および流速を増やしている。従って、この実施の形態は、コア構体２における発熱の比率がコイル３、４における発熱より高く、リアクトル１全体の温度上昇に対してコア構体２における発熱の影響がより大きい場合に、好ましい構成であるといえる。

なお、この実施の形態の整流部材５ａ、５ｂは、図５に示すように、冷却媒体が流入する側のコア構体２より突出する部分にもＣ型の開口が設けられているので、コア構体２の第１の連結部２ｅにあたって外周部へ拡散する冷却媒体の流れの一部が、整流部材５ａ、５ｂに囲まれた領域外に流出する。この流出分だけ、流路７を流れる冷却媒体が減少する。そこで、図６に示す整流部材５ｂの変形例のように、冷却媒体が流入する側のコア構体２より突出する部分にはＣ型の開口を設けないようにすれば、上述の流路７を流れる冷却媒体の減少を防ぐことが可能である。また、このような変形例を用いる場合、整流部材５ｂを冷却媒体が流入する側から第２のコイル４に挿入することで、容易に組み立て可能である。なお、図６のような変形例を、第１の整流部材５ａにも適用できることはいうまでもない。

実施の形態３．
図７は、この実施の形態３に係るリアクトル１の正面図である。この実施の形態では、整流部材５と第１のコイル３および第２のコイル４との間に、それぞれ別のスペーサ８を設け、整流部材５とコイル３および４との間にそれぞれ別の流路９を形成している。これら以外は、実施の形態１と同様である。

このように構成することで、第１のコイル３および第２のコイル４の内周面側のみならず、外周側の表面に沿って冷却媒体が流れるようになるので、第１のコイル３および第２のコイル４を冷却する効果が向上する。然しながら、整流部材５の前記冷却媒体が流入する側の開口が、実施の形態１より大きくなるので、前記流入する冷却媒体の流量が実施の形態１と同じとすると、流路７での流速が減少する。つまり、この実施の形態は、特に、コイル３、４における発熱の比率がコア構体２における発熱より高く、リアクトル１全体の温度上昇に対してコイル３、４における発熱の影響が大きい場合に、好ましい構成であるといえる。

実施の形態４．
図８は、この実施の形態４に係るリアクトル１の正面図である。この実施の形態では、整流部材５は、第１のコイル３および第２のコイル４の外周の一部を、前記両コイルの外周を跨って囲み、整流部材５の前記両コイル周方向の両端面が、複数の第１の磁気的空隙２ｂ（図示せず）または複数の第２の磁気的空隙３ｄ（図示せず）と交差するように配設されている。これら以外は、実施の形態１と同様である。

このように構成することで、コイル３、４における発熱の比率がコア構体２における発熱より高く、リアクトル１全体の温度上昇を抑制するためにコイル３、４における冷却をコア構体２より優先して改善させる必要がある場合において、整流部材５を設けない箇所をつくることでコイル３、４の外周の一部を露出させて、コイル３、４とコア構体２との冷却バランスを調整できる。

ところで、磁気的空隙２ｂ、２ｄがそれぞれ直列に配置される第１の脚部２ａおよび第２の脚部２ｃの延伸方向、つまり第１の脚部２ａおよび第２の脚部２ｃに設けた積層鋼板の分断面と交差する方向の熱抵抗は、この延伸方向と直交する方向、つまり磁気的空隙２ｂ、２ｄに分断されない方向より大きい。この実施の形態では、整流部材５を設ける箇所と設けない箇所の境界を前記分断面と交差する方向に設けたので、コア構体２の、整流部材５を設けないことで流路７への冷却媒体の流入が減って冷却作用が低下する部分の熱を、整流部材５が設けられている側のコア構体２の部分へと分散することができる。従って、前記冷却バランスの調整に伴って、コア構体２の局所的温度上昇が生じることを防止できる。

なお、整流部材５の設置場所を限定するので、整流部材５の材料費を低減できることはいうまでもない。

なお、図８では、実施の形態１で示した第１のコイル３および第２のコイル４を整流部材５にて一体に囲む構成から、同図中、整流部材５の下側半分を取り除いたような構成としたが、図９に示す変形例のように、実施の形態２で示したＣ型の第１の整流部材５ａおよびＣ形の第２の整流部材５ｂを用いた構成から、同図中、整流部材５ａの右側の一部および整流部材５ｂの左側の一部を取り除いたように構成してもよい。

実施の形態５．
図１０は、この実施の形態５に係るリアクトル１の二面図であり、図１０（ａ）が正面図、図１０（ｂ）が図１０（ａ）の断面Ｃ２-Ｃ２における右側面図である。この実施の形態は、冷却媒体の流入が、第１のコイル３および第２のコイル４の軸方向のみならず、直交する方向の成分を有する場合に有効な構成である。整流部材５は、前記直交する方向の側にも開口を有し、整流部材５の周方向の両端は、少なくともコア構体２の前記直交する方向の側の端部よりも突出するように、好ましくは第１のコイル３および第２のコイル４の前記直交する方向の側の端部よりも突出するように構成した。これら以外は、実施の形態１と同様である。

このように構成することで、図１０（ｂ）に白塗り矢印で示すように、冷却媒体の流れがコイル３、４の軸方向でなく、これと直交する成分を持って流入する場合、下方向から流れ込む冷却媒体の一部が、コア構体２の下面にあたって、下側の流路７に流入する（同図中下側の黒塗り矢印を参照）。また、前記冷却媒体の他の一部が、整流部材５の内周面にあたって、上側の流路７に流入する（同図中上側の黒塗り矢印を参照）。従って、冷却媒体が、コイル３、４の軸方向と直交する成分を持って流入する場合に於いても、効率的に流路７へ冷却媒体を流入でき、リアクトル１の設置方向の自由度が向上する。

実施の形態６．

図１１は、この実施の形態６に係るリアクトル１の二面図であり、図１１（ａ）が正面図、図１１（ｂ）が図１１（ａ）の断面Ｃ３−Ｃ３における右側面図である。この実施の形態では、第１の磁気的空隙２ｂおよび第２の磁気的空隙２ｄ（図示せず）にて分断された複数の積層鋼板の部品からなるコア構体２を、コア構体２の第１の連結部２ｅ側と第２の連結部２ｆ側とから一組の保持板１０にて挟み、この一組の保持板１０を保持用ボルト２０にて締結している。これら以外は、実施形態１と同様である。

このように、コア構体２を一体保持するために冷却媒体が流入する側に保持板１０を設けると、第１の連結部２ｅの前記冷却媒体が流入する側の端部には、前記冷却媒体が直接接触しなくなる。つまり、この端部では第１の連結部２ｅの熱を保持板１０を介して冷却媒体に伝導させて冷却することになり、第１の連結部２ｅと保持板１０との接触部の熱抵抗および保持板１０の熱抵抗などにより、前記端部での冷却効率が低下することがある。このような構成では、流路７での冷却の比率が高まるので、上述の整流部材５の効果がより顕著になる。

以上より、この実施の形態では、冷却媒体が流入する側のコア構体３の一端部と、この一端部と反対側の他端部とを、一組の保持板１０にて挟みこんで一体保持するように構成されているので、整流部材５を用いることによる冷却改善の効果がより顕著に現れる。

実施の形態７．
図１２は、この発明の実施の形態７に係るリアクトル１の三面図であり、図１２（ａ）が上面図、図１２（ｂ）が正面図、図１２（ｃ）が右側面図である。図１３は、図１２（ｂ）の断面Ｃ４−Ｃ４における上面図であり、図１４は、図１２（ｂ）の断面Ｃ５−Ｃ５における右側面図である。この実施の形態では、積層された電磁鋼板を前記積層方向の両方から保持板１０にて挟み込んで保持することでコア構体２を形成している。この保持板１０は、第１の連結部２ｅ側と第２の連結部２ｆ側の両方にそれぞれ一組設けられている。また、第１のコイル３および第２のコイル４は、上面および下面が開口した四角錐台の形状となっており、冷却媒体が流入する側の前記下面の開口が、前記冷却媒体が流出する側の前記上面の開口より広くなっている。

図１２（ｂ）に示すように、整流部材５は、第１のコイル３の外周を囲み且つ第１のコイル３の軸方向断面がＣ型の第１の整流部材５ａと、第２のコイル４の外周を囲み且つ第２のコイル４の軸方向断面がＣ型の第２の整流部材５ｂとで構成される。第１の整流部材５ａおよび第２の整流部材５ｂは、それぞれ第１のコイル３および第２のコイル４の外周に沿って設けられるので、前記Ｃ型が互いに向かい合った部分の開口部に加え、上面および下面が開口した、外形が四角錐台の形状となっている。つまり、第１の整流部材５ａおよび第２の整流部材５ｂにそれぞれ囲まれる空間の断面は、前記冷却媒体が流入する側になるほど広くなるように構成されている。

図１３に示すように、スペーサ６は、コア構体２と第１のコイル３および第２のコイル４との間にそれぞれ設置され、流路７に沿った面が台形の形状となっている。流路７は、前記冷却媒体が流入する側になるほど広くなるように構成されている。以上の構成以外は、実施形態１と同様である。

この実施の形態では、コイル３、４がそれぞれ上面および下面が開口した四角錐台の形状となっており、冷却媒体が流入する側の前記下面の開口が、前記冷却媒体が流出する側の前記上面の開口より広くなっているので、流路７に流入する冷却媒体の量を増やす効果がある。さらに、整流部材５ａ、５ｂも、冷却媒体が流入する側の開口の面積が、前記冷却媒体が流出する側の開口の面積より大きいので、流路７に流入する冷却媒体の量が増える。また、整流部材５ａ、５ｂの冷却媒体が流入する側の開口から流出する側の開口まで、流路断面が小さくなっていくので、流路７に流入する流速が増加し、冷却効果が向上する。

また、図１４に示すように、第１の連結部２ｅ側の保持板１０の厚さＤ１より、コイル３、４の冷却媒体が流入する側の開口の高さＤ２を大きく構成しているので、保持板１０を設置することにより、流路７への前記冷却媒体の流入が阻害されることは無い。

この実施の形態では、冷却媒体が流入する側のコイル３、４とコア構体２との距離が、実施の形態１より大きくなることで、若干の漏れ磁束の増加が生じるが、冷却媒体が流入する側の前記距離を所定の値より小さくできるので、前記漏れ磁束の増加を制限することができる。

また、この実施の形態では、実施の形態１に比べて、冷却媒体が流入する側のコイルの周長が増大するが、前記冷却媒体が流出する側のコイルの周長は増加しない。所定の冷却性能を従来のフィンにて実現するために厚さが非常に厚いフィンが必要な場合、この実施の形態の構成を適用することで、冷却手段の追加に伴う損失増加を低減できる。なお、前記流入する側のコイルの開口が大きくなる部位に関しては絶縁物で構成し、前記流出する側でコイルを巻回することで、コイルの周長の増加を最小限に抑えることが可能である。

実施の形態８．
図１５は、この発明の実施の形態８に係るリアクトル１を設置したときの、図３に相当する位置の断面図である。図１５において、筒状の整流部材５は、第１のコイル３および第２のコイル４の冷却媒体が流入する側の外周面を一体に囲むように設置され、その冷却媒体が流入する側の端部は、第１のコイル３および第２のコイル４より前記冷却媒体が流入する側に長さＬ２だけ突出し、且つ、第１の連結部２ｅより前記冷却媒体が流出する側へ長さ（Ｌ１-Ｌ２）だけ後退している。これら以外は、実施の形態１と同様である。

この実施の形態では、第１のコイル３および第２のコイル４の冷却媒体が流入する側の端部より整流部材５がＬ２だけ突出しており、第１のコイル３および第２のコイル４の前記端部に衝突する冷却媒体の流れが流路７へ導かれる。つまり、たとえ整流部材５がコア構体２の冷却媒体が流入する側の端部よりも突出していない場合であっても、第１のコイル３または第２のコイル４のいずれかの冷却媒体が流入する側の端部よりも突出していれば、整流部材５を設けることで流路７へ流入する冷却媒体を増やし、コア構体２の第１の磁気的空隙２ｂおよび第２の磁気的空隙２ｄの近傍の温度上昇を抑制できる。

また、図１５に２点鎖線で示すように、リアクトル１の左右にそれぞれ隣接する装置１１があり、この隣接する装置１１の冷却媒体が流入する側の端部が、第１の連結部２ｅより前記冷却媒体が流出する側へ突出する場合（同図中右側の隣接する装置１１では、長さＬ３-Ｌ１だけ第１の連結部２ｅより突出している）、この突出する分だけ、前記冷却媒体が第１の連結部２ｅにあたって散逸することを防げるので、より効果的に前記冷却媒体を流路７へ誘導することができる。さらに、整流部材５の突出する長さが短い分だけ（同図中右側の隣接する装置１１では、長さＬ３-Ｌ２だけ短い）、隣接する装置１１の表面に接する冷却媒体が増えるので、隣接する装置１１の温度上昇を抑制できる。その結果、リアクトル１と隣接する装置１１とを含めた装置全体の一様な冷却が可能となる。

以上より、環状の磁路を形成するコア構体２にコイル３、４が巻回されたリアクトル１において、コア構体２は、側脚２ａ、２ｃと連結部２ｅ、２ｆとによって前記環状の磁路を形成し、コイル３、４は、側脚２ａ、２ｃを囲むように巻回され、側脚２ａ、２ｃとコイル３、４の内周面との間には、それぞれ、コイル３、４の軸方向から流入する冷却媒体が流れる流路７が設けられ、コイル３、４の外周の少なくとも一部には、前記コイルよりも前記冷却媒体が流入する側に突出する整流部材を配置したので、冷却手段（整流部材５）の追加に伴う損失増加を低減または無くし、冷却性能を高めたリアクトルを得ることができる。

実施の形態９．
図１６（ａ）は、この発明の実施の形態９に係るリアクトル１の筐体の断面をとった上面図であり、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）の断面Ｃ６−Ｃ６における断面図である。この実施の形態のリアクトル１は、実施の形態１に示したリアクトルをリアクトル本体１２として２個有し、さらに、それらを収納する筐体１３を備えている。なお、図１６ではリアクトル本体１２を２個有する場合を示したが、アクトル本体１２の数は、これに限るものではない。筺体１３の一端側には、冷却媒体が流入する筺体の流入口１４が、他端側には冷却媒体が流出する筺体の流出口１５が、それぞれ設けられている。また、筺体１３の中央の部分には、筺体１３の内部空間を仕切る仕切り板１６が設けられ、リアクトル本体１２が収納される第１の空間１７と、この第１の空間１７の前記一端側に隣接する第２の空間１８とを、仕切っている。仕切り板１６には、前記整流された冷却媒体をリアクトル本体１２へと導く１つの誘導口１９が設けられている。この誘導口１９は、２台のリアクトル本体１２の整流部材５の冷却媒体が流入する側の開口と対向するように設けられている。第２の空間１８および誘導口１９は、筺体の流入口１４から流入する冷却媒体を整流する機能を担っている。

このように構成することで、図１６に示すように、筺体の流入口１４が、整流部材５の前記開口と対向する方向に設けられていない場合においても、筺体の流入口１４から流入した冷却媒体が、一旦、第２の空間１８にて整流されて誘導口１９を通過することで、整流部材５の前記開口に流入する冷却媒体の流速を向上させることができる。これにより、リアクトル本体１２の温度上昇を抑制し、リアクトル１全体の温度を所定の値以下にすることができる。

実施の形態１０．
図１７（ａ）は、この発明の実施の形態１０に係るリアクトル１の筐体の断面をとった上面図であり、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）の断面Ｃ７−Ｃ７における断面図である。この実施の形態では、２つのリアクトル本体１２の整流部材５のそれぞれの開口に対向して、仕切り板１６に２つの誘導口１９を設けている。これら以外は、実施の形態９と同様である。

このように構成することで、誘導口１９から第１の空間１７へ流れ込む冷却媒体の流れを、整流部材５の冷却媒体が流入する側の開口により集中することができるので、リアクトル本体１２の内部の流路７（図示せず）での流量および流速を増大させることができる。従って、このような構成は、特に、リアクトル本体１２のコア構体２の脚部２ａ、２ｃ（図示せず）に熱が蓄積されやすいリアクトルに有効である。なお、脚部２ａ、２ｃに熱が蓄積されやすいリアクトルの例としては、定格電圧が高く、コア構体２などの熱抵抗増加の要因となる絶縁部材が厚いリアクトル、磁気的空隙の数が多いリアクトルなどが挙げられる。

なお、リアクトル本体１２のコア構体２の冷却媒体が流入する側の端部と、仕切り板１６との距離の中間点よりも、仕切り板１６側に整流部材５が突出している場合を、近接したという状態と規定する。

実施の形態１１．
図１８（ａ）は、この発明の実施の形態１１に係るリアクトル１の筐体の断面をとった上面図であり、図１８（ｂ）は、図１８（ａ）の断面Ｃ８−Ｃ８における断面図である。この実施の形態では、２つのリアクトル本体１２の筒状の整流部材５を長くして、誘導口１９の直近まで整流部材５の冷却媒体が流入する側の開口を近接させている。これら以外は実施の形態１０と同様である。なお、前記近接とは、リアクトル本体１２のコア構体２の端部と仕切り板１６との距離の中間点よりも、仕切り板１６側に整流部材５が突出している状態である。

このように構成することで、冷却媒体の流れの殆どが、リアクトル本体１２の内部の流路７（図示せず。）に導かれる。従って、実施の形態１０より、リアクトル本体１２の内部の流路７での流量および流速を増大させることができ、リアクトル本体１２の内部の冷却効果が向上する。

実施の形態１２．
図１９（ａ）は、この発明の実施の形態１２に係るリアクトル１の筐体の断面をとった上面図であり、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）の断面Ｃ９−Ｃ９における断面図である。この実施の形態では、２つのリアクトル本体１２のそれぞれの流路７（図示せず。）の流入口に対向して、仕切り板１６に、前記流入口の形状に合わせた形状の誘導口１９を設けている。これら以外は、実施の形態９と同様である。

このように構成することで、コア構体２の冷却媒体が流入する側の端部に衝突する前記冷却媒体の流れが少なくなり、直接、流路７の流入口へ前記冷却媒体を流入させることができる。これにより、設計上の制約から整流部材５で十分な整流機能を確保できない場合、例えば、設置空間の制約から、コア構体２冷却媒体が流入する側の端部をより整流部材５を突出させることができない場合においても、所望の冷却性能を実現できる。

なお、実施の形態９〜１３では、筺体の流入口１４から流入する前記冷却媒体を整流する第２の空間１８に何も設けない場合を示したが、前記整流を妨げない範囲で、第２の空間１８に関連機器を収納してもよい。例えば、電源用のインバータ、コンバータまたは変圧器などを第２の空間１８に収納し、筺体１３内部でリアクトル本体１２と電気的に接続することで、電源装置を構成することができる。この場合、筺体１３は、リアクトル１としての筺体の機能と、前記電源装置としての筺体の機能とを兼ねることになる。また、第２の空間１８に収納された前記関連機器の配置、形状を工夫することで、第２の空間１８での整流作用を改善させることも可能である。

また、以上の実施の形態では、磁気的ギャップを有する脚部とコイルの対を２個、備えた場合を示したが、これに限るものではない。例えば、前記対を１個備え、前記１個の対の脚部の両端をC型の連結部にて磁気的につないでもよい。この場合は、整流部材は実施の形態２で示したＣ型の整流部材を用いる。

１ リアクトル、２ コア構体、２ａ 第１の脚部、２ｂ 第１の磁気的空隙、２ｃ 第２の脚部、２ｄ 第２の磁気的空隙、２ｅ 第１の連結部、２ｆ 第２の連結部、３ 第１のコイル、４ 第２のコイル、５ 整流部材、５ａ 第１の整流部材、５ｂ 第２の整流部材、６ スペーサ、７ 流路、８ 別のスペーサ、９ 別の流路、１０ 保持板、１１ 隣接する装置、１２ リアクトル本体、１３ 筺体、１４ 筺体の流入口、１５筺体の流出口、１６ 仕切り板、１７ 第１の空間、１８ 第２の空間、１９ 誘導口、２０ 保持用ボルト。

Claims (10)

1. 環状の磁路を形成するコア構体にコイルが巻回されたリアクトルであって、
   前記コア構体は、側脚と連結部とによって前記環状の磁路を形成し、前記コイルは、前記側脚を囲むように巻回され、前記側脚と前記コイルの内周面との間には、前記コイルの軸方向から流入する冷却媒体が流れる流路が設けられ、前記コイルの外周の少なくとも一部には、前記コイルよりも前記冷却媒体が流入する側に突出する整流部材を配置したことを特徴とするリアクトル。
2. 整流部材は、コア構体の冷却媒体が流入する側の端部よりも前記冷却媒体が流入する側に突出していることを特徴とする請求項１記載のリアクトル。
3. コア構体の側脚は、磁気的空隙を有することを特徴とする請求項１または２に記載のリアクトル。
4. コア構体は、第１の磁気的空隙を有する第１の側脚と、第２の磁気的空隙を有して前記第１の側脚と対向する第２の側脚と、前記第１の側脚の一方の端部と前記第２の側脚の一方の端部とをつなぐ第１の連結部と、前記第１の側脚の他方の端部と前記第２の側脚の他方の端部とをつなぐ第２の連結部とを有し、
   コイルは、前記第１の側脚の第１の磁気的空隙を囲むように巻回された第１のコイルと、前記第２の側脚の第２の磁気的空隙を囲むように巻回されて軸方向が前記第１のコイルと同方向の第２のコイルとを有し、
   前記第１の側脚と前記第１のコイルの内壁面との間には、冷却媒体が流れる第１の流路が設けられ、
   前記第２の側脚と前記第２のコイルの内壁面との間には、前記冷却媒体が流れる第２の流路が設けられ、
   前記第１のコイルの外周および前記第２のコイルの外周の少なくとも一部には、前記冷却媒体が流入する側に突出する整流部材を配置したことを特徴とする請求項３記載のリアクトル。
5. 整流部材は、第１のコイルの外周および第２のコイルの外周を跨って、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルを一体に囲むことを特徴とする請求項４記載のリアクトル。
6. 整流部材は、第１のコイルの外周を囲む第１の整流部材と、第２のコイルの外周を囲む第２の整流部材とを有することを特徴とする請求項４記載のリアクトル。
7. コア構体は、該コア構体の冷却媒体が流入する側の一端部と、該一端部と反対側の他端部とを、一組の保持板にて挟みこんで一体保持されることを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載のリアクトル。
8. 整流部材に囲まれる空間の断面は、冷却媒体が流入する側になるほど広くなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のリアクトル。
9. 筐体を備えたリアクトルであって、
   前記筐体は、一端側に設けられた冷却媒体の流入口と、他端側に設けられた前記冷却媒体の流出口と、リアクトル本体が収納される第１の空間と、該第１の空間の前記一端側に隣接する第２の空間と、前記第１の空間と前記第２の空間を仕切る仕切り板とを有し、
   前記仕切り板は、前記リアクトル本体の整流部材の前記冷却媒体が流入する開口に対向する誘導口を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のリアクトル。
10. 整流部材は、絶縁物にて形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のリアクトル。

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