JP2013229483A - リアクトル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】幅広の集合導線をエッジワイズに巻回したコイルを有するリアクトルにおいて放熱特性を向上させる技術を提供する。
【解決手段】本明細書で開示するリアクトル１０は、巻回軸Ｒａ−Ｒｂの径方向（Ｘ方向、Ｚ方向）に幅広の線材をエッジワイズに巻いたコイル２０を備えている。コイル２０の線材は、導線２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆを並列に並べた全体が幅広の集合導線２１で構成されており、集合導線２１の途中に、コイル内側に位置した導線２３ａがコイル外側に移るとともにコイル外側に位置した導線２３ｆがコイル内側に移るように集合導線２３全体が１８０度捻られている反転部２１ｒを備える。反転部２１ｒの前後で、集合導線２１を構成する導線２３ａなどの各位置がそれぞれ内外で入れ替わり、集合導線２１の放熱が促進されて放熱特性が向上する。
【選択図】図１

Description

本明細書が開示する技術は、リアクトル及びその製造方法に関する。特に、幅広の線材をエッジワイズに巻いたコイルを備えたリアクトル及びその製造方法に関する。本明細書における「リアクトル」は、インダクタとも称される。

平角線を、幅広の面が常にコイル端面を向くように巻回することをエッジワイズ巻きと呼ぶ。エッジワイズ巻きしたコイルは、巻線の抵抗値が低くなることや、周波数特性が向上するなどの利点がある。特に、ハイブリッド自動車や電気自動車では走行用モータの消費電力が数十キロワットと大きく、モータの駆動系回路は大電流を扱うため、モータの駆動系回路にはエッジワイズ巻きのコイルを有するリアクトルを使用することが多い。エッジワイズ巻きしたコイルを有するリアクトルの例が特許文献１や特許文献２に開示されている。

特開２０１１−２４３６６３号公報 実開昭６０−３０５２２号公報

特許文献１には、１本の平角線をエッジワイズ巻きにしたコイルを備えたリアクトルが開示されている。エッジワイズ巻きしたコイルは上記した利点があるが、その半面、平角線に渦電流が発生し、渦電流損失による発熱が生じ易い。特許文献２には、１本の平角線ではなく、複数の導線を並列に並べて全体を幅広にした集合導線をエッジワイズ巻きしたリアクトルが開示されている。この技術によると、複数の導線に流れる電流の不平衡が低減される。しかしながら、集合導線を用いると、導線間の熱伝導率が平角線の幅方向の熱伝導率よりも低いため、コイル内側に位置する導線の熱が散逸し難く、温度が不均一になってしまう。本明細書は、集合導線をエッジワイズに巻回したコイルを有するリアクトルにおいて放熱特性を向上させる技術を提供する。

本明細書が開示するリアクトルは、複数の導線を並列に並べて全体を幅広とした集合導線をエッジワイズ巻きしたコイルを備える。そのコイルは、集合導線の途中に、コイル内側に位置した導線がコイル外側に移るとともにコイル外側に位置した導線がコイル内側に移るように集合導線全体が１８０度捻られている反転部を備える。

集合導線は、反転部により、コイル内側に位置した導線がコイル外側に移るとともにコイル外側に位置した導線がコイル内側に移るように集合導線全体が１８０度捻られている。即ち、集合導線は、反転部の前後で、コイル径方向の最内側で最も外気に触れ難く放熱され難い位置に存在する導線がコイル径方向の最外側に反転し、最も外気に触れて冷却され易い位置に存在する導線が最内側に反転して、両導線の位置が入れ替わる。同様に、コイルの最内側からエッジワイズの幅方向中央に向かって順に位置する各導線は、それぞれコイル最外側からエッジワイズの幅方向中央に向かって反転して位置が入れ替わる。これにより、放熱し難い位置の導線が外気で冷却され易い位置に移動するので、集合導線の放熱が促進される。

上記のリアクトルでは、反転部を、コイルを巻回軸方向に沿って見たときに反転部以外におけるコイルの外縁よりも外側に突出して設けてもよい。これにより、外部に突出した反転部はその全体で集合導線の熱を放熱する。

また、コイルは、四隅に湾曲部を有する丸角の矩形状に巻回されているとともに、反転部を境界に、反転部の一方側に位置する第１サブコイルと他方側に位置する第２サブコイルとが巻回軸の方向に隣接して構成されており、反転部は、第１サブコイルの湾曲部から第２サブコイルの湾曲部に向かって延びており、コイルを巻回軸方向に沿って見たときの反転部の曲率半径が湾曲部の曲率半径よりも大きくなるように構成してもよい。これにより、反転部の両端は湾曲部により湾曲しているため、並列に並んで集合している複数の導線の整列を乱れ難くするとともに、反転部を比較的小さなループで曲げられる。

コイルはコアに巻回されることもある。その場合、コアは、一つでもよいし、コイル巻回軸方向に分割されており分割されたサブコア同士がギャップを有して配置されたコアであってもよい。後者の場合、反転部は、コアに形成されるギャップに向かい合う位置に設けるのがよい。コアにギャップが形成されるリアクトルでは、一般に、そのギャップの近傍で発熱し易い。そのため、反転部をギャップに向かい合う位置に設けることで、冷却効率が高まる。分割された複数のサブコアは、例えば樹脂でモールドされ、全体として一つのコアを構成する。

また、本明細書が開示するリアクトルの好適な改良では、反転部を、反転部以外におけるコイルの外縁よりも外側に突出するループ状に形成し、そのループ内に冷却用パイプを配置してもよい。ループ内の空間に冷却用パイプを配置することで、集合導線の各導線をほぼ均一に冷却することができる。冷却用パイプは、内部を冷媒が流れる単純なパイプでであってもよいし、ヒートパイプであってもよい。

本明細書は、上記したリアクトルに適した製造方法も提供する。その製造方法は、複数の導線を並列に並べて全体を幅広にした１本の集合導線をエッジワイズ巻きにした連続する２つのコイルであって一方のコイルにおいてコイル内側に位置する導線が他方のコイルにおいてはコイル外側に位置するように巻かれた２つのコイルを形成する第１工程と、第１工程で形成された２つのコイルを、巻回の方向と軸を揃えるとともに、相互に繋がっている側のコイル端面同士が隣接する（向かい合う）ように配置する第２工程と、を備える。

第１工程で２つのコイルを形成した後、第２工程で、巻回の方向と軸を揃えるとともに、相互に繋がっている側のコイル端面同士が向かい合うように２つのコイルを配置する。即ち、２つのコイルを別々に巻回した後に、一方のコイルと他方のコイルとを捻るようにして両者を向かい合わせることで、２つのコイルを同一の軸で巻く場合に比べて、巻回時における荷重がコイル間の接続部分にかかり難い。

また、２つのコイルは、四隅に湾曲部を有する丸角の矩形状に巻回されており、２つのコイルを結ぶ集合導線のコイル間接続部分であって集合導線が１８０度捻れている反転部が、一方のコイルの湾曲部と他方のコイルの湾曲部を結ぶように延びており、コイル巻回軸方向に沿って見たときに、反転部が、湾曲部の曲率半径よりも大きい曲率半径で湾曲するようにしてもよい。これにより、反転部の両端は湾曲部により湾曲しているため、並列に並んで集合している複数の導線の整列を乱れ難くするとともに、反転部を比較的小さなループで曲げられる。

本明細書が開示する技術の詳細、及び、さらなる改良は、発明の実施の形態で説明する。

リアクトルの構成例を示す斜視図である。 リアクトルに発生する渦電流を模式的に示す説明図である。図２（Ａ）は平角線に発生する渦電流を模式的に示しており、図２（Ｂ）は、集合導線に発生する渦電流を模式的に示している。 コイルの断面を模式的に示す説明図である。図３（Ａ）は集合導線を使った従来のコイルの断面を模式的に示し、図３（Ｂ）は実施例のコイルの断面を示す。 リアクトルの反転部及び湾曲部を示す説明図である。図４（Ａ）は反転部を模式的に示しており、図４（Ｂ）は湾曲部を模式的に示している。 リアクトルの製造工程Ａを示す説明図である。 リアクトルの製造工程Ｂを示す説明図である。 リアクトルの製造工程Ｃを示す説明図である。 リアクトルの製造工程Ｄを示す説明図である。 変圧器の構成例を示す斜視図である。 変圧器の他の構成例を示す斜視図である。

図面を参照して実施例のリアクトルを説明する。図１にリアクトル１０の模式的斜視図を示す。リアクトル１０は、例えば、コア１１とコイル２０とから構成されており、電気自動車もしくはハイブリッド車のインバータや電圧コンバータに使用される。

コア１１は、磁性材の粉体を焼結した磁性コアで、複数個に分割されており、全体として、例えば、角柱形状やロ字形状を成すように構成されている。本実施形態では、コア１１は、巻回軸Ｒａ−Ｒｂの延びる方向に沿ってサブコア１１ａ（分割コア１１ａ）とサブコア１１ｂ（分割コア１１ｂ）に分割されている。図１には図示されていないが、コア１１の周囲が樹脂部材で被われていることもある。図１では、コア１１の一部分を図示して他の部分を省略しているため、コア１１が角柱形状に見えることに留意されたい。

コイル２０は、幅広帯状の集合導線２１を巻回軸Ｒａ−Ｒｂ方向（Ｙ方向）に積み重ねるようにして、一端部（始端）２１ｓから他端部（終端）２１ｔに向けてコア１１に巻き付けられるエッジワイズ巻線で、２つのサブコイル２０ａ、２０ｂと反転部２１ｒにより構成されている。即ち、コイル２０は、巻回軸Ｒａ−Ｒｂの径方向（Ｘ、Ｚ方向）に幅広の線材をエッジワイズにコア１１に巻いたものであり、反転部２１ｒの前後のターンで、一端部２１ｓ側のサブコイル２０ａと他端部２１ｔ側のサブコイル２０ｂとに分けて構成されている。コイルは、丸角の矩形状に巻かれている。丸角の矩形状とは、四隅が湾曲部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ（以下、これらの符号は「２１ａ−２１ｄ」と総称する）により丸くなり角のない長方形状又は正方形状のことである。なお、図１に示す座標系では、Ｙ方向が巻回軸Ｒａ−Ｒｂ方向、Ｘ方向及びＺ方向が巻回軸Ｒａ−Ｒｂの径方向（コイルの径方向）に相当する。

一般的なエッジワイズ巻きでは、前記した特許文献１に開示されているように線材として平角線が用いられる。平角線は幅広であるためリアクトルの磁束線により発生する渦電流損もその分、大きくなる。図２（Ａ）に、平角線１０１に発生する渦電流ＥＣを模式的に示す。これに対して、図２（Ｂ）に示すように、平角線１０１をその幅方向に細かく分割したように、複数の導線２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆ（以下、これらの符号は「２３ａ−２３ｆ」と総称する）を並列に並べて全体が幅広の集合導線２１を構成することで、それぞれの導線に発生する渦電流ＥＣは小さくなる。分割数をｎとすると、平角線１０１の場合に比べて渦電流損はほぼ１／（ｎ^２）に減る。なお、それぞれの導線は絶縁材でコーティングされており、相互に導通はしておらず、複数の導線にわたって大きな渦電流が発生することはない。

そこで本実施形態では、コア１１に巻き付ける線材（巻き線）として、複数の導線２３ａ−２３ｆを並列に並べて全体を幅広とした細線並列状の集合導線２１を採用する。隣接する導線同士は接着剤（ロウ材含む）で接合されており、複数の導線２３ａ−２３ｆで構成されてはいるが、接合した後は１本の平角線のように扱うことができる。前述したように各導線は絶縁材でコーティングされており、接合してはいるが相互に絶縁されている。そのような集合導線２１を採用することによって、平角線よりも渦電流損を低減している。ここでは、並列に並べる導線を６本に設定しているが、これは説明を容易にするための便宜的な数で、導線の本数は、渦電流損と抵抗損の関係により適宜設定される。

このように集合導線２１を複数の導線２３ａ−２３ｆで構成することにより、平角線の場合に比べて渦電流損がほぼ１／（ｎ^２）に減少することから、渦電流による発熱量は平角線よりも小さくなる。しかしその反面、集合導線２１では、隣接する導線同士は絶縁コーティングを介して接しているため、集合導線２１の幅方向に対する熱伝導率が平角線の場合に比べて低下する。例えば、巻回された集合導線２１のうち、コア１１に近い部分に位置する内側の導線（コイルの径方向の内側の導線）は、コア１１から遠いコイル２０の外縁で冷却器や外気に触れる外側の導線（コイルの径方向の外側の導線）に熱が伝わり難い。そのため、コア１１に近い内側導線は、コア１１から遠い外側導線よりも温度が上昇し易い。

具体例として、図３（Ａ）を参照して説明する。図３（Ａ）に、細線並列状の導線ａ−ｆにより構成される集合導線１２１をコア１１に単純にエッジワイズに巻き付けた構成を採るリアクトル（従来例）の模式的な断面図を示す。この断面は、図１に示すＸＹ平面で切断したものである。この図においては、夫々の導線を矩形枠で表現しており枠内のアルファベットが導線の各符号に対応する。

この図３（Ａ）からわかるように、導線ａは常にコイルの径方向の内側に位置し、導線ｆは常にコイルの径方向の外側に位置する。各導線のコイル径方向の位置は変わらない。そして、前述したように、集合導線１２１の幅方向の熱伝導率は通常の平角線と比較すると大きくはない。それゆえ、最もコア１１に近い導線ａの温度は高くなり、コイル径方向の外側にいくにつれて導線の温度は低くなる。これは、最も外側に位置する導線ｆは冷却器や外気に接触することができるので内側の導線よりも放熱し易いからである。

コア１１が複数個に分割されて、サブコア１１ａとサブコア１１ｂの間にギャップＧが存在する場合には、ギャップＧの位置でコイル径方向の内側が特に発熱し易い。そのため、図３（Ａ）の例では、コイルの径方向の最も内側の導線ａのうち、太線で囲まれた導線ａの温度がさらに高くなる。このようにコア１１に単に集合導線１２１をエッジワイズに巻き付けた構成では、渦電流損が減少しても、幅方向の熱伝導効率の低下によりコイル径方向の内側に熱が溜まり易い。なお、ギャップＧは、エアギャップ（空隙）のほかに、セラミック製のギャップ板などが設けられてもよい。

そこで本実施形態では、図３（Ｂ）に示すような構成を採る。図３（Ｂ）にリアクトル１０の模式的な断面図を示す。この図では、図３（Ａ）と同様に、導線２３ａ−２３ｆを矩形枠で表現しており、枠内のアルファベットは導線の各符号の末尾記号に対応する。図３（Ｂ）の下から上に向かって集合導線２１の途中で、サブコイル２０ａの内側（コイル径方向の内側）に位置した導線２３ａがサブコイル２０ｂの外側（コイル径方向の外側）に移るとともにサブコイル２０ａの外側に位置した導線２３ｆがサブコイル２０ｂの内側に移るように、集合導線２１の全体を１８０度捻った反転部２１ｒをコイル２０に備える。反転部２１ｒは図１に図示されており、詳細は図４を参照して後述する。

この図３（Ｂ）から、反転部分（図３（Ｂ）に示す矢印Ａの部分）を境界に、集合導線２１は、サブコア１１ａに最も近く冷却器や外気に触れ難く放熱され難い位置に存在する導線２３ａがサブコア１１ｂから最も遠い側に反転し、サブコア１１ａの最も遠い側で冷却器や外気に触れることができて冷却され易い位置に存在する導線２３ｆがサブコア１１ｂに最も近い側に反転して、導線２３ａと導線２３ｆの位置が入れ替わる。同様に、サブコア１１ａに最も近い側からエッジワイズの幅方向中央に向かって順に位置する各導線２３ｂ、２３ｃは、それぞれサブコア１１ｂから最も遠い側からエッジワイズの幅方向中央に向かって反転して位置が入れ替わる。

これにより、反転部２１ｒよりも一端部２１ｓ側で放熱し難い位置に存在している導線２３ａ、２３ｂ、２３ｃが、反転部２１ｒよりも他端部２１ｔ側では冷却器や外気により冷却され易い位置に移動する。そのため、集合導線２１の放熱が促進されるので、放熱特性が向上する。一方、反転部２１ｒよりも一端部２１ｓ側では放熱し易い位置に存在している導線２３ｆ、２３ｅ、２３ｄは、反転部２１ｒよりも他端部２１ｔ側ではサブコア１１ｂに近くて放熱器などにより冷却され難い位置に移動する。そのため、放熱が進み難くなるので、集合導線２１全体として発熱の偏りが減少する。また、通過磁束の内外周差も相殺するので、コイル２０の内外周を循環する余分な電流の発生も抑制する。

反転部２１ｒは、図１に示すように、コイル２０の巻回軸Ｒａ−Ｒｂ方向のほぼ中央、つまりサブコイル２０ａとサブコイル２０ｂとの間で、巻回軸方向に沿って見たときにコイル２０の外縁よりも外側に突出するように設けられている。即ち、反転部２１ｒの一端側はサブコイル２０ａの終端に、また反転部２１ｒの他端側はサブコイル２０ｂの始端に、それぞれ相当する。なお、図１では、サブコイル２０ａとサブコイル２０ｂとの境界を明確にするため便宜的に両者間の境界線を他の実線よりも太く表現している。ここからは図４も参照して説明する。図４（Ａ）に、反転部２１ｒの外観を図示する。

図３（Ｂ）に示すように、サブコイル２０ａの終端である引出部２１ｘと、サブコイル２０ｂの始端である引込部２１ｙは、いずれもコア１１のギャップＧ部分に位置するため、この間に設けられる反転部２１ｒもギャップＧに向かい合って位置する。そして、反転部２１ｒはコイル２０の径方向外側に突出しており、反転部２１ｒ全体が外気に直接接触する。それゆえ、反転部２１ｒとその周辺では良く放熱する。これにより、特に発熱し易いギャップＧの近傍についての冷却効率が特に高められる。なお、引出部２１ｘ及び引込部２１ｙの名称は、理解を容易にするための便宜上のものである。そのため、コイル２０を、他端部２１ｔから一端部２１ｓに向けて巻く場合には、サブコイル２０ｂの引込部２１ｙが「引出部２１ｘ」になり、またサブコイル２０ａの引出部２１ｘが「引込部２１ｙ」になる。

図４（Ａ）に示すように、反転部２１ｒは、集合導線２１の表裏が反転するように集合導線２１を１８０度捻って捻れ部２１ｑを形成する。これにより、集合導線２１を構成する導線２３ａ−２３ｆはその並び順が逆になるため、コア１１に対して内側と外側が入れ替わる。本実施形態では、反転部２１ｒよりも一端部２１ｓ側（引出部２１ｘの側）では、コア１１に最も近い側から導線２３ａ→導線２３ｂ→導線２３ｃ→導線２３ｄ→導線２３ｅ→導線２３ｆの順番に並んでおり、反転部２１ｒよりも他端部２１ｔ側（引込部２１ｙの側）では、コア１１に最も近い側から導線２３ｆ→導線２３ｅ→導線２３ｄ→導線２３ｃ→導線２３ｂ→導線２３ａの順番に並ぶ。

このように反転部２１ｒは、サブコイル２０ａの引出部２１ｘからコイル２０の外側に引き出されて捻れ部２１ｑで１８０度捻られた後、コイル２０の内側に向けてヘの字形状に曲げられてサブコイル２０ｂの引込部２１ｙに引き込まれる。ヘの字形状にゆるやかに屈曲する部分の曲率半径は、巻回軸Ｒａ−Ｒｂに沿って見たとき、集合導線２１の四隅に位置する湾曲部２１ｃ、２１ｄの曲率半径よりも大きくなるように設定されている。

具体的には、図４（Ｂ）に示すように、湾曲部２１ｃ、２１ｄの曲率半径をＲｃとすると、捻れ部２１ｑの曲率半径）Ｒｔは、Ｒｃよりも大きくなるように設定されている。これにより、引出部２１ｘ及び引込部２１ｙにおいて並列に並んで集合している導線２３ａ−２３ｆの整列を乱れ難くするとともに、反転部２１ｒを比較的小さなループで曲げることが可能となる。なお、図４（Ｂ）に示す一点鎖線は、コイル２０が巻回される際に形成される、湾曲部２１ｃ及び湾曲部２１ｄの屈曲開始位置と屈曲終了位置を示すもので、各ターンにおけるいずれの湾曲部２１ａ−２１ｄについても同様に設定された同じ位置と同じ区間で曲げられている。

また、図４（Ａ）に示すように、湾曲部から反転部２１ｒへ、そして次の湾曲部へ移行する部分では、集合導線２１を構成する各導線２３ａ−２３ｆは、いずれも、湾曲部を約半分過ぎた位置から（即ち４５度湾曲した位置から）コイル径方向の外側にまっすぐに延びており、さらに各導線は同じ距離だけ直進した位置から１８０度捻れつつ、ヘの字に反転し、次の湾曲部に向かう。次の湾曲部でも夫々の導線は、反転部がない場合の湾曲部の４５度の位置で元の巻回に合流する。このように、各導線は、平行を維持したまま捻れつつ湾曲しており同じカーブを描くので、巻き線の整列が崩れ難い。

上記のリアクトル１０は、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、及び図５Ｄに示す工程で製造される。図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、及び図５Ｄは、それぞれ、製造工程Ａ、Ｂ、Ｃ，及びＤに対応する。また、製造工程ＡからＣが第１工程の一例に対応し、製造工程Ｄが第２工程の一例に相当する。

図５Ａ乃至図５Ｃに示すように、リアクトル１０を巻回する巻線装置５０は、主に、枠本体５１と、この枠本体５１を回転させる図略の回転駆動部と、集合導線２１を供給する供給部５５で構成されている。枠本体５１は、直交する２本の回転軸Ｊ、Ｋの交点を中心にほぼ正方形状に形成される立方体形状をなしており、回転駆動部により回転可能に構成されている。本実施形態では回転軸Ｊを中心に反時計回りに回転する。

この枠本体５１には、回転軸に対して径方向断面形状が丸角の矩形状に形成される２つの巻枠５２、５３が形成されている。この丸角の矩形状は、リアクトル１０のコア１１の断面形状よりも一回り大きなサイズであり、これらの巻枠５２、５３に巻回されたコイル２０をコア１１の周囲に位置させることが可能に設定されている。

図５Ａに示すように、まず工程Ａでは、回転軸Ｊを中心に枠本体５１が所定のターン数回転して、供給部５５から供給される集合導線２１を巻枠５２に巻き付けることで、サブコイル２０ａを巻回する。このとき供給部５５から最初に送り出される集合導線２１の一端部２１ｓは、サブコイル２０ａの下側に位置する。

次の工程Ｂ（図５Ｂ参照）では、巻回されたサブコイル２０ａが、枠本体５１から一旦、取り外された後、一端部２１ｓ側が上側に位置するように上下反転されて、枠本体５１の側面に位置する巻枠５３に取り付けられる。このときサブコイル２０ａから引き出された引出部２１ｘは、枠本体５１の角を乗り越えて巻枠５２に巻き付け可能に引き回される。この枠本体５１の角を乗り越える部位が、反転部２１ｒの捻れ部２１ｑに相当する。

続く工程Ｃ（図５Ｃ参照）では、巻枠５２によりサブコイル２０ｂが巻回される。枠本体５１は、サブコイル２０ａを巻回した工程Ａと同様に、回転軸Ｊを中心に所定のターン数回転して、供給部５５から供給される集合導線２１を巻枠５２に巻き付ける。巻き終わりの最後に供給部５５から送り出される集合導線２１がコイル２０の他端部２１ｔとなる。

このように工程Ａ、Ｂ、及びＣを経て巻回されたコイル２０は、枠本体５１から取り外され、図５Ｄに示す工程Ｄに移る。工程Ｄでは、サブコイル２０ａ、２０ｂの巻回方向が同じ向きになり、かつ両巻回軸（Ｊ，Ｋ）が揃うように、これらを重ね合わせる。つまり、反転部２１ｒを介して相互に繋がっている側のコイル端面同士が隣接するように（向かい合うように）、サブコイル２０ａ、２０ｂを配置する。これにより、コイル２０が完成する。

本実施形態の製造工程では、工程Ａ−工程Ｃでサブコイル２０ａ、２０ｂを巻回した後に、工程Ｄでサブコイル２０ａとサブコイル２０ｂとを折り畳むようにして両者を向かい合わせるため、サブコイル２０ａ、２０ｂを同一の軸で巻く場合に比べて、巻回時における荷重がコイル間の接続部分に加わり難くなる。これにより、並列に並んだ導線２３ａ−２３ｆの整列状態が乱れたり、コイル２０が断線したりする可能性を小さくしている。

次に、上述したリアクトル１０を利用した変圧器の構成例を図６及び図７に基づいて説明する。図６には、変圧器の一の構成例（変圧器７０ａ）を示す斜視図が示されている。また図７には、変圧器の他の構成例（変圧器７０ｂ）を示す斜視図が示されている。

図６に示すように、変圧器７０ａは、１次側のコイル１２０ａと２次側のコイル１２０ｂを、ロ字形状に形成されるコア１１にそれぞれ巻回した変圧器である。変圧器７０ａは、コイル１２０ａ、１２０ｂを冷却する冷却器５の上に設置される。１次側の入力端子はコイル１２０ａの一端部２１ｓと他端部２１ｔであり、また２次側の出力端子はコイル１２０ｂの一端部２１ｓと他端部２１ｔである。なお、コイル１２０ａの他端部２１ｔとコイル１２０ｂの一端部２１ｓとをバスバーなどで電気的に接続することで、図６に示すデバイスはリアクトルとして機能する。

コア１１は、複数のサブコアによりロ字形状を構成している。例えば、直線状に２列に並べた角柱形状のサブコアをコ字形状のサブコアで両側から挟むように位置させることでロ字形状を構成する。これらサブコア同士の間にはギャップが形成されており、このギャップ付近に反転部２１ｒが位置する。

このように変圧器７０ａを構成することにより、前述したリアクトル１０と同様、変圧器７０ａは、コア１１と、巻回軸Ｒａ−Ｒｂの径方向に幅広の線材をエッジワイズ巻きしたコイル１２０ａ、１２０ｂとを備える。コイル１２０ａ、１２０ｂは、導線２３ａ−２３ｆを並列に並べて全体を幅広とした集合導線２１をエッジワイズに巻回した構成を有しており、集合導線２１の途中に、コイル内側（径方向の内側）に位置した導線２３ａがコイル外側（径方向の外側）に移るとともにコイル外側に位置した導線２３ｆがコイル内側に移るように集合導線２３全体が１８０度捻られている反転部２１ｒを備える。別言すれば、コイル１２０ａ、１２０ｂは、それぞれ、図１に示したコイル２０のサブコイル２０ａ、２０ｂ、及び、２個のサブコイルの連結部分であり集合導線２１が１８０度捻られた反転部２１ｒを備える。このような構成により、コイル１２０ａ、１２０ｂのいずれにおいても、反転部２１ｒの前後で、集合導線２１を構成する導線２３ａ−２３ｆの各位置がそれぞれ内外で入れ替わるので、放熱し難い位置の導線２３ａ、２３ｂなどが冷却器５で冷却され易い位置に移動して集合導線２１の放熱が促進されて放熱特性が向上する。

変圧器７０ａの改良として、反転部２１ｒのループにヒートパイプ３０（冷却用パイプ）を通した構成も好適である。即ち、図７に示すように、反転部２１ｒのループ内に、冷却媒体を通すヒートパイプ３０を通す。このヒートパイプ３０は、外周壁に電着塗装を施すことにより電気的な絶縁を確保している。これにより、冷却用に新たなスペースを設けることなく集合導線２１の各導線２３ａ−２３ｆをほぼ均一に冷却することができ、さらに集合導線２１の放熱が促進されて放熱特性が向上する。ループに冷却用パイプを通すことの利点として他に次の２点がある。一つは、空間（ループ内側空間）を有効利用して変圧器の大型化を避けることができる。他の一つは、反転部をギャップに向かい合う位置に設けた場合、反転部がより高温となるため、反転部の近傍に冷却用パイプを配置することで冷却効率が向上する。

実施例の技術に関する留意点を述べる。実施例のリアクトルでは集合導線は６本の導線を並列に並べて接合したものであった。集合導線を構成する導線の数は６に限られない。集合導線は他の数の導線を並列に並べて接合した構成を有していてもよい。

変圧器７０ａ、７０ｂもリアクトルのカテゴリに属する。リアクトル１０や変圧器７０ａ、７０ｂでは、コイル２０（１２０ａ、１２０ｂ）を２つのサブコイル２０ａ、２０ｂで構成しその間に反転部２１ｒを１つ設けたが、サブコイルを３つ以上に設定してそれぞれの間に反転部２１ｒを設ける構成にしてもよい。

サブコア１１ａ、１１ｂで構成されるコア全体がコアの一例に相当する。サブコイル２０ａが第１サブコイルの一例に、またサブコイル２０ｂが第２サブコイルの一例に相当する。導線２３ａ−２３ｆが複数の導線の一例に相当する。ヒートパイプ３０がパイプの一例に相当する。図５Ａ−図５Ｃに示す製造工程Ａ−Ｃが第１工程の一例に相当し、図５Ｄに示す製造工程Ｄが第２工程の一例に相当する。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書又は図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

５：冷却器
１０：リアクトル
１１：コア
２０、１２０ａ、１２０ｂ：コイル
２０ａ、２０ｂ：サブコイル
２１、１２１：集合導線
２１ａ−２１ｄ：湾曲部
２１ｒ：反転部
２１ｘ：引出部
２１ｙ：引込部
２３ａ−２３ｆ：導線
３０：ヒートパイプ（冷却用パイプ）
５０：巻線装置
５１：枠本体
５２、５３：巻枠
５５：供給部
７０ａ、７０ｂ：変圧器
Ｇ：ギャップ
Ｊ、Ｋ：回転軸
Ｒａ−Ｒｂ：巻回軸

Claims (7)

1. 複数の導線を並列に並べた全体が幅広の集合導線をエッジワイズ巻きしたコイルを備えており、
   前記コイルは、集合導線の途中に、コイル内側に位置した導線がコイル外側に移るとともにコイル外側に位置した導線がコイル内側に移るように集合導線全体が１８０度捻られている反転部を有することを特徴とするリアクトル。
2. 反転部は、コイルを巻回軸方向に沿って見たときに反転部以外におけるコイルの外縁よりも外側に突出して設けられていることを特徴とする請求項１に記載のリアクトル。
3. コイルは、四隅に湾曲部を有する丸角の矩形状に巻回されているとともに、反転部を境界に、反転部の一方側に位置する第１サブコイルと他方側に位置する第２サブコイルとが巻回軸の方向に隣接して構成されており、
   反転部は、第１サブコイルの湾曲部から第２サブコイルの湾曲部に向かって延びており、コイルを巻回軸方向に沿って見たときの反転部の曲率半径が湾曲部の曲率半径よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載のリアクトル。
4. コイルは、ギャップを有して配置されたコアに巻回されており、
   反転部は、コアに形成されるギャップに向かい合う位置に設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のリアクトル。
5. 反転部は、コイルを巻回軸方向に沿って見たときに反転部以外におけるコイルの外縁よりも外側に突出するループ状に形成され、
   冷却用パイプが反転部のループ内を通過していることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のリアクトル。
6. 複数の導線を並列に並べた全体が幅広の集合導線をエッジワイズ巻きにした２つのコイルであって一方のコイルにおいてコイル内側に位置する導線が他方のコイルにおいてはコイル外側に位置するように巻かれた２つのコイルを形成する第１工程と、
   第１工程で形成された２つのコイルを、巻回の方向と軸を揃えるとともに、相互に繋がっている側のコイル端面同士が隣接するように配置する第２工程と、
   を備えることを特徴とするリアクトルの製造方法。
7. ２つのコイルは、四隅に湾曲部を有する丸角の矩形状に巻回されており、
   ２つのコイルを結ぶ集合導線のコイル間接続部分であって集合導線が１８０度捻れている反転部が、一方のコイルの湾曲部と他方のコイルの湾曲部を結ぶように延びており、
   コイル巻回軸方向に沿って見たときに、反転部が、湾曲部の曲率半径よりも大きい曲率半径で湾曲していることを特徴とする請求項６に記載のリアクトルの製造方法。

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