JP2023014683A - Wire wound device and manufacturing method of wire wound device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、巻線機器、及び巻線機器の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a wound device and a method of manufacturing a wound device.
変圧器やリアクトルなどの巻線機器では、その巻線に電流が流れたときに生じるジュール熱などを効率よく冷却することが求められている。特に、パワーエレクトロニクス機器として用いられる高周波巻線機器では、巻線に対して、高周波電流が高出力で供給されるため、当該巻線での損失密度が大きい。このため、このような高周波巻線機器では、その高電位部で発生した損失、つまり熱を効率よく外部に放熱して当該高周波巻線機器を効率よく冷却することが要望されている。 Winding devices such as transformers and reactors are required to efficiently cool Joule heat generated when current flows through the windings. In particular, in a high-frequency winding device used as a power electronic device, high-frequency current is supplied to the windings at a high output, so the loss density in the windings is high. Therefore, in such a high-frequency wire-wound device, there is a demand for efficient cooling of the high-frequency wire-wound device by efficiently dissipating the loss, that is, the heat generated in the high-potential portion to the outside.
従来の巻線機器には、直線状の軸を有するとともに、巻回されたコイル内に挿入された中コアと、放熱フィン部及びコイルの外周に沿う形状に形成された空隙部を有するケースとを備え、中コアとコイルが空隙部に挿入されて、ケースが例えばエポキシ樹脂により充填されたリアクトルが知られている(下記特許文献1参照)。
A conventional winding device has a core that has a linear axis and is inserted into the wound coil, and a case that has a heat radiation fin portion and a gap formed in a shape along the outer circumference of the coil. , a core and a coil are inserted into a gap, and a case is filled with, for example, an epoxy resin (see
しかしながら、上記のような従来の巻線機器では、コイル(巻線)とケース(放熱フィン部に接続される。)との間の距離が大きいために、当該コイルで発生した熱を効率よく放熱することに限界があり、これによって巻線機器の冷却性能を向上させることが困難であるという問題点を生じることがあった。 However, in the conventional wire-wound device as described above, the distance between the coil (winding) and the case (connected to the heat dissipation fins) is large, so the heat generated by the coil is efficiently dissipated. There is a limit to what can be done, and this sometimes causes a problem that it is difficult to improve the cooling performance of the wire-wound equipment.
本開示は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、冷却性能を向上させることができる巻線機器、及び巻線機器の製造方法を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a wire-wound device capable of improving cooling performance, and a method of manufacturing the wire-wound device.
上記の課題を解決するために、本開示の一側面に係る巻線機器は、巻線と、前記巻線を冷却する冷却ジャケットと、前記冷却ジャケットの前記巻線側に一体的に設けられた高熱伝導樹脂と、前記巻線、前記冷却ジャケット、及び前記高熱伝導樹脂を封止する封止樹脂と、を備え、前記高熱伝導樹脂は、前記封止樹脂よりも高い熱伝導率を有する。 In order to solve the above problems, a winding device according to one aspect of the present disclosure includes a winding, a cooling jacket that cools the winding, and the cooling jacket that is integrally provided on the winding side A high thermal conductive resin and a sealing resin that seals the windings, the cooling jacket, and the high thermal conductive resin are provided, and the high thermal conductive resin has a higher thermal conductivity than the sealing resin.
また、本開示の一側面に係る巻線機器の製造方法は、巻線と、前記巻線を冷却する冷却ジャケットとを備える巻線機器の製造方法であって、前記冷却ジャケットの前記巻線側に一体的に高熱伝導樹脂を形成する工程と、前記巻線、前記冷却ジャケット、及び前記高熱伝導樹脂を封止する封止樹脂を形成する工程と、を含み、前記高熱伝導樹脂は、前記封止樹脂よりも高い熱伝導率を有する。 Further, a method for manufacturing a wire wound device according to one aspect of the present disclosure is a method for manufacturing a wire wound device including a winding and a cooling jacket for cooling the winding, wherein the winding side of the cooling jacket is and forming a sealing resin that seals the winding, the cooling jacket, and the high thermal conductive resin, wherein the high thermal conductive resin is the sealing It has a higher thermal conductivity than the sealing resin.
本開示の一態様によれば、冷却性能を向上させることができる巻線機器、及び巻線機器の製造方法を提供することができる。 According to one aspect of the present disclosure, it is possible to provide a wire wound device capable of improving cooling performance and a method for manufacturing the wire wound device.
〔実施形態1〕
以下、本開示の実施形態1について、図1から図5を用いて詳細に説明する。図1は、本開示の実施形態1に係る変圧器1の要部構成を説明する図である。図2は、図1に示した外側巻線3aを含んだ外側巻線ユニット30の外観を示す図である。図3は、図2に示した外側巻線ユニット30の内部構成を示す図である。図4は、図1に示した内側巻線3bを含んだ内側巻線ユニット40の外観を示す図である。図5は、図4に示した内側巻線ユニット40の内部構成を示す図である。
[Embodiment 1]
なお、以下の説明では、巻線機器として、外側巻線及び内側巻線を有する変圧器に適用した場合を例示して説明する。しかしながら、本開示の巻線機器は、巻線、冷却ジャケット、高熱伝導樹脂、及び封止樹脂を有するものであれば何等限定されるものではなく、本開示の巻線機器は、例えば、リアクトルなどの他の巻線機器にも適用することができる。 In the following description, a case where the present invention is applied to a transformer having an outer winding and an inner winding will be exemplified as a winding device. However, the winding device of the present disclosure is not limited at all as long as it has a winding, a cooling jacket, a high thermal conductive resin, and a sealing resin. can also be applied to other winding devices.
<変圧器1>
図1に示すように、本実施形態の変圧器1は、鉄心2と、当該鉄心2の左右の各脚部に巻回された巻線3とを備える。巻線3は、例えば、外側巻線3a及び内側巻線3bを有する。変圧器1は、外側巻線3aを冷却する冷却ジャケット4、内側巻線3bを冷却する冷却ジャケット5、及び冷却ジャケット4の外側巻線3a側及び冷却ジャケット5の内側巻線3b側の各々に設けられた高熱伝導樹脂6を有する。なお、変圧器1は、後述の封止樹脂によって外側巻線3a及び内側巻線3bを各々別個に封止した、いわゆるモールド変圧器である。但し、図1では、図面の簡略化のために、各封止樹脂の図示は省略している。
<
As shown in FIG. 1, a
鉄心2は、例えば、珪素鋼板、フェライト、アモルファス合金、ナノ結晶軟磁性材料等の強磁性材料を用いて構成されている。鉄心2は、例えば、2つのU字状部材に分割可能とされており、外側巻線3aを含んだ外側巻線ユニット30(図2)と内側巻線3bを含んだ内側巻線ユニット40(図4)とを当該鉄心2の周りに配置可能に構成されている。
The
外側巻線3a及び内側巻線3bは、各々、例えば、リッツ線などの被覆された導電線を用いて構成されている。内側巻線3bは、鉄心2に近接して、当該鉄心2の脚部の周りに所定のターン数で巻回されている。外側巻線3aは、内側巻線3bを囲むように、鉄心2の脚部の周りに所定のターン数で巻回されている。
The
冷却ジャケット4は、例えば、水冷式の水冷ジャケットであり、冷却媒体(例えば、水)が循環する循環流路(図示せず)が形成されたジャケット本体4aと、ジャケット本体4aの循環流路に接続された入出口4bとを備える。同様に、冷却ジャケット5は、例えば、水冷ジャケットであり、循環流路(図示せず)が形成されたジャケット本体5aと、ジャケット本体5aの循環流路に接続された入出口5bとを備える。
The
ジャケット本体4a及び5aは、例えば、銅やアルミニウム合金などの熱伝導率が高い金属材料を用いて構成されている。ジャケット本体4a及び5aは、それぞれ外側巻線3a及び内側巻線3bで発生した熱を上記冷却媒体に効率よく熱交換して、対応する熱を効率よく外部に放熱することができるようになっている。
The
図2に示すように、本実施形態の変圧器1は、外側巻線3aを含んだ外側巻線ユニット30を備えている。外側巻線ユニット30は、封止樹脂7によって入出口4b以外の構成、つまり外側巻線3a、冷却ジャケット4、及び高熱伝導樹脂6を封止している。また、図3に示すように、外側巻線ユニット30は、巻枠8aに沿って、例えば、四角形の枠状に巻回された外側巻線3aと、高熱伝導樹脂6を介在させて外側巻線3aと対向するように設けられたジャケット本体4aを有する冷却ジャケット4とを備える。
As shown in FIG. 2, the
図4に示すように、本実施形態の変圧器1は、内側巻線3bを含んだ内側巻線ユニット40を備えている。内側巻線ユニット40は、封止樹脂9によって入出口5b以外の構成、つまり内側巻線3b、冷却ジャケット5、及び高熱伝導樹脂6を封止している。また、図5に示すように、内側巻線ユニット40は、図示を省略した巻枠の外側に配置された冷却ジャケット5と、高熱伝導樹脂6を介在させて冷却ジャケット5のジャケット本体5aに対向するように、かつ、上記巻枠に沿って、例えば、四角形の枠状に巻回された内側巻線3bとを備える。
As shown in FIG. 4, the
封止樹脂7及び9は、例えば、エポキシ樹脂などの所定の合成樹脂と、アルミナやシリカなどの所定のフィラーとを含んでいる。封止樹脂7及び9は、例えば、モールド注型によってそれぞれ外側巻線ユニット30の外壁部及び内側巻線ユニット40の外壁部となるように形成されている(詳細は後述。)。また、このように封止樹脂7及び9を使用して外側巻線ユニット30の外壁部及び内側巻線ユニット40の外壁部を形成することにより、外側巻線3a及び内側巻線3bと冷却ジャケット4及び5とのそれぞれの密着性を長期に渡って維持でき、冷却性能の信頼性が向上する。
The sealing
また、封止樹脂7及び9は、それぞれ外側巻線ユニット30の外壁部及び内側巻線ユニット40の外壁部となるように形成されているので、変圧器1でのトリプルジャンクション等の絶縁の惰弱部分を保護することが可能となる。さらに、外側巻線3a及び内側巻線3bに埃等不純物の付着を防ぐことができ、絶縁信頼性を容易に向上できる。この結果、本実施形態の変圧器1では、その高電圧化に容易に対応することができる。
In addition, since the sealing
また、封止樹脂7及び9の熱伝導率は、例えば、0.2W/m・K以上0.6W/m・K以下程度であり、変圧器1の冷却性能の向上に寄与する必要はない。また、上記の説明以外に、例えば、1kV以下の低電圧の変圧器1では、封止樹脂7及び9の代わりに、ワニスによって外側巻線3a及び内側巻線3bと冷却ジャケット4及び5とをそれぞれ一緒に固めてもよい。尚、ワニスの熱伝導率も、封止樹脂7及び9と同程度である。
Further, the thermal conductivity of the sealing
<変圧器1の要部構成>
次に、図6から図9も用いて、本実施形態の変圧器1の要部構成について具体的に説明する。図6は、上記外側巻線ユニットの要部構成を説明する図である。図7は、図6に示した高熱伝導樹脂を示す正面図である。図8は、図7のVIII-VIII線断面図である。図9は、図7のIX-IX線断面図である。なお、以下の説明では、外側巻線ユニット30の要部構成を例示して説明する。また、内側巻線ユニット40の要部構成は、外側巻線ユニット30の要部構成と同様に構成されているので、その重複した説明は省略する。
<Main configuration of
Next, the main configuration of the
図6から図9に示すように、外側巻線ユニット30では、高熱伝導樹脂6が冷却ジャケット4の外側巻線3aに対向する主面4a1上及び側面4a2、4a3上に形成されている。すなわち、高熱伝導樹脂6は、冷却ジャケット4に当接する第1面6a1と、当該第1面6a1に対向するとともに、外側巻線3aに当接する第2面6a2を有し、高熱伝導樹脂6は、冷却ジャケット4と外側巻線3aとで挟持されるように設けられている。
As shown in FIGS. 6 to 9, in the outer winding
詳細にいえば、高熱伝導樹脂6は、冷却ジャケット4の角部4c1及び4c2を覆うように、当該冷却ジャケット4の主面4a1上及び側面4a2、4a3上に一体的に設けられている。これにより、高熱伝導樹脂6は、外側巻線3aと冷却ジャケット4の主面4a1及び側面4a2、4a3との間の絶縁性能を向上させることができる。また、高熱伝導樹脂6が、上記角部4c1及び4c2を覆うように設けられているので、電界が集中して絶縁破壊が生じ易い当該角部4c1及び4c2の絶縁性能を確実に向上させることができる。
Specifically, the high thermal
なお、図6にL1にて示す外側巻線3aの長さ寸法が、図6にL2にて示す冷却ジャケット4の主面4a1の長さ寸法よりも短く、十分な沿面距離を確保できる場合には、当該冷却ジャケット4の側面4a2、4a3上に高熱伝導樹脂6を形成することを割愛することもできる。
6 is shorter than the length of the main surface 4a1 of the cooling
高熱伝導樹脂6は、例えば、エポキシ樹脂などの所定の合成樹脂と、アルミナなどの所定のフィラーとを含んでいる。高熱伝導樹脂6の厚みは、例えば、0.5mm以上0.8mmの範囲内の値であってよく、冷却ジャケット4に対する絶縁破壊電圧は、例えば、平均で約20kVrms/mmである。高熱伝導樹脂6の厚みは、これに限らず、必要な絶縁破壊電圧に応じて変更することができる。高熱伝導樹脂6は、例えば、モールド注型によって冷却ジャケット4の主面4a1及び側面4a2、4a3を覆うように一体的に設けられている。なお、この説明以外に、例えば、塗布法などを用いて、冷却ジャケット4の主面4a1及び側面4a2、4a3を覆うように高熱伝導樹脂6を一体的に形成する構成でもよい。
The high thermal
高熱伝導樹脂6の熱伝導率は、封止樹脂7及び9もしくはワニスの熱伝導率よりも高い熱伝導率を有するように、例えば、1.0W/m・K以上7.0W/m・K以下の範囲内の値に調整されている。具体的には、高熱伝導樹脂6では、フィラーとして熱伝導率がより高い、アルミナなどの材料が用いられている。また、高熱伝導樹脂6におけるフィラーの密度は、封止樹脂7及び9におけるフィラーの密度よりも高い。例えば、高熱伝導樹脂6での当該フィラーの配合量(つまり、上記合成樹脂でのフィラーの密度)が封止樹脂7及び9でのフィラーの配合量と比べて10%以上高い値であればよく、フィラーの配合量が多ければ多い方が熱伝導率は高くなる。
The thermal conductivity of the high thermal
以上の構成により、高熱伝導樹脂6は、その膜厚を上記のように薄くしている点とも相まって、外側巻線3aで発生した熱を効率よく冷却ジャケット4に伝えることができ、当該熱を冷却ジャケット4にて効率よく冷却して変圧器1の冷却性能を確実に向上させることができる。
Due to the above configuration, the high thermal
また、冷却ジャケット4では、例えば、ホーニング処理を行うことにより、主面4a1及び側面4a2、4a3の算術平均粗さRaが1.0μm以上100μm以下の範囲内の値にあり、望ましくは2.0μm以上10μm以下の範囲内の値にされている。このように、本実施形態の変圧器1では、冷却ジャケット4での高熱伝導樹脂6との接触面の表面粗さを調整することにより、冷却ジャケット4と高熱伝導樹脂6との間の密着性を高めることができ、変圧器1での耐クラック性を高めてより実用的な変圧器1を容易に構成することができる。
Further, in the
また、高熱伝導樹脂6では、例えば、ホーニング処理を行うことにより、上記第2面6a2などの封止樹脂7との接触面の算術平均粗さRaが1.0μm以上100μm以下の範囲にあり、望ましくは2.0μm以上10μm以下の範囲内の値にされている。このように、本実施形態の変圧器1では、高熱伝導樹脂6での封止樹脂7との接触面の表面粗さを調整することにより、高熱伝導樹脂6と封止樹脂7との間の密着性を高めることができ、変圧器1での耐クラック性を高めてより実用的な変圧器1を容易に構成することができる。
Further, in the high thermal
<変圧器1の製造方法>
次に、図10から図12も参照して、本実施形態の変圧器1の製造方法について具体的に説明する。図10は、本開示の実施形態1に係る変圧器の製造方法を示すフローチャートである。図11は、上記外側巻線ユニットの製造工程を説明する図である。図12は、上記内側巻線ユニットの製造工程を説明する図である。なお、以下の説明では、変圧器1の要部構成についての製造方法について主に説明する。
<Manufacturing method of
Next, referring also to FIGS. 10 to 12, a method for manufacturing the
図10のステップS1にて示すように、例えば、冷却ジャケット4において、高熱伝導樹脂6との接触面である、主面4a1及び側面4a2、4a3を含んだ全面(6面)に対して、ホーニング処理を施すことにより、当該全面の表面粗さを上記範囲内の値に調整する。
As shown in step S1 in FIG. 10, for example, in the
次に、ステップS2に示すように、例えば、モールド注型を行うことにより、冷却ジャケット4の主面4a1上及び側面4a2、4a3上に高熱伝導樹脂6を形成する。続いて、ステップS3に示すように、高熱伝導樹脂6での封止樹脂7との接触面に対して、ホーニング処理を施すことにより、当該接触面の表面粗さを上記範囲内の値に調整する。
Next, as shown in step S2, for example, a high thermal
次に、ステップS4に示すように、外側巻線3aに高熱伝導樹脂6を当接させて、金型の内部に配置する。その後、ステップS5に示すように、金型に封止樹脂7を注型して、封止樹脂7を形成する。
Next, as shown in step S4, the outer winding 3a is brought into contact with the high thermal
具体的にいえば、図11に示すように、金型K1の内部に対して、巻枠8a、外側巻線3a、高熱伝導樹脂6、及び冷却ジャケット4を配置する。その後、金型K1に対して、封止樹脂7をモールド注型することにより、図2に示した外側巻線ユニット30が形成される。
Specifically, as shown in FIG. 11, the winding
また、図12に示すように、金型K2の内部に対して、巻枠8b、冷却ジャケット5、高熱伝導樹脂6、及び内側巻線3bを配置する。その後、金型K2に対して、封止樹脂9をモールド注型することにより、図4に示した内側巻線ユニット40が形成される。
Further, as shown in FIG. 12, the
以上のように構成された本実施形態の変圧器1は、外側巻線3a及び内側巻線3bと、外側巻線3a及び内側巻線3bそれぞれ冷却する冷却ジャケット4及び5と、冷却ジャケット4及び5の外側巻線3a及び内側巻線3b側に一体的に設けられた高熱伝導樹脂6と、外側巻線3a及び内側巻線3b、冷却ジャケット4及び5、及び高熱伝導樹脂6をそれぞれ封止する封止樹脂7及び9を備える。高熱伝導樹脂6は、封止樹脂7及び9もしくはワニスよりも高い熱伝導率を有する。また、上記のように、予め水冷ジャケット4及び5に高熱伝導樹脂6を形成することで、当該高熱伝導樹脂6の樹脂面を薄く形成することができる。これにより、本実施形態では、上記従来例と異なり、冷却性能を向上させることができる変圧器1を構成することができる。
The
また、本実施形態の変圧器1では、高熱伝導樹脂6は冷却ジャケット4または5に当接する第1面6a1と、当該第1面6a1に対向するとともに、外側巻線3aまたは内側巻線3bに当接する第2面6a2を有し、高熱伝導樹脂6は、冷却ジャケット4または5と外側巻線3aまたは内側巻線3bとで挟持されるように設けられている。これにより、本実施形態の変圧器1では、高熱伝導樹脂6を介して外側巻線3a及び内側巻線3bでそれぞれ発生した熱をより効率よく冷却ジャケット4及び5に伝えることができ、変圧器1の冷却性能をより確実に向上させることができる。
Further, in the
尚、冷却ジャケット4及び5に対し一体的に高熱伝導樹脂6を一体的に設ける代わりに、冷却ジャケット上に高熱伝導プリプレグを載置する比較例を構成することも考えられる。しかしながら、この高熱伝導プリプレグは、ガラス布等に樹脂を含浸させて半硬化させたシート状の部材であって、厚さが0.2mm程度の薄い部材である。このため、この比較例では、冷却ジャケットに対する絶縁耐性を確保するためには、複数の高熱伝導プリプレグを積層する必要がある。この結果、高熱伝導プリプレグの積層体に空気等のボイドが生じて当該ボイドにより絶縁性能が部分的に低下したり、積層体の厚みに起因して冷却性能が低下したりするという問題点を生じることがあった。
Instead of providing the high thermal
これに対して、本実施形態では、高熱伝導樹脂6をモールド注型または塗布によって冷却ジャケット4及び5に一体的に設けているので、ボイドの発生を抑制して部分的な絶縁性能の低下を抑えることできる。また、本実施形態では、上記積層体よりも高熱伝導樹脂6の厚みを薄くできることから、冷却性能が低下することを抑制することができる。高熱伝導樹脂6は、異なる部材を交互に積層させた積層体(高熱伝導プリプレグ)ではなく、冷却ジャケット4及び5上で液体状から固化して形成される。そのため、ボイドが生じにくいので、絶縁性能を確保しながら高熱伝導樹脂6を薄くすることができる。
On the other hand, in the present embodiment, the high thermal
〔実施形態2〕
本開示の実施形態2について、図13を用いて具体的に説明する。図13は、本開示の実施形態2に係る変圧器1の要部構成を説明する図である。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
[Embodiment 2]
本実施形態2と上記実施形態1との主な相違点は、鉄心2に対して、円筒形状に巻回された外側巻線31a及び内側巻線31bを用いた点である。
The main difference between the second embodiment and the first embodiment is that an outer winding 31a and an inner winding 31b wound in a cylindrical shape are used for the
本実施形態の変圧器1では、図13に示すように、円筒形状の内側巻線31bが鉄心2の周りに巻回されている。この内側巻線31bには、その内側に接するように、略円形の高熱伝導樹脂6が設けられ、更に、この高熱伝導樹脂6に当接して、略円形の冷却ジャケット5が設けられている。
In the
また、円筒形状の外側巻線31aが、内側巻線31bを囲むように鉄心2の周りに巻回されている。この外側巻線31aには、その外側に接するように、略円形の高熱伝導樹脂6が設けられ、更に、この高熱伝導樹脂6に当接して、略円形の冷却ジャケット4が設けられている。
A cylindrical outer winding 31a is wound around the
以上の構成により、本実施形態2の変圧器1は、実施形態1のものと同様な効果を奏する。
With the above configuration, the
〔変形例1〕
本開示の変形例1について、図14を用いて具体的に説明する。図14は、本開示の変形例1に係る変圧器1の要部構成を説明する図である。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
[Modification 1]
本変形例1と上記実施形態1との主な相違点は、リッツ線を用いた外側巻線3a及び内側巻線3bに代えて、エッジワイズ巻線を用いた外側巻線52及び内側巻線51を設けた点である。
The main difference between
本変形例1の変圧器1では、図14に示すように、外側巻線52及び内側巻線51は、各々断面形状が長方形の被覆された単一の導電線を用いて、当該導電線の幅方向(エッジワイズ;長方形の断面形状の長辺方向)に巻回して形成されたエッジワイズ巻線によって構成されている。
In the
以上の構成により、本変形例1の変圧器1は、実施形態1のものと同様な効果を奏する。
With the above configuration, the
〔変形例2〕
本開示の変形例2について、図15を用いて具体的に説明する。図15は、本開示の変形例2に係る変圧器1の要部構成を説明する図である。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
[Modification 2]
本変形例2と上記実施形態1との主な相違点は、リッツ線を用いた外側巻線3a及び内側巻線3bに代えて、ディスク巻線を用いた外側巻線62及び内側巻線61を設けた点である。
The main difference between
本変形例2の変圧器1では、図15に示すように、外側巻線62及び内側巻線61は、各々断面形状が長方形の被覆された単一の導電線を用いて、当該導電線の厚さ方向(長方形の断面形状の短辺方向)に巻回して形成されたディスク巻線によって構成されている。
In the
以上の構成により、本変形例2の変圧器1は、実施形態1のものと同様な効果を奏する。
With the above configuration, the
〔変形例3〕
本開示の変形例3について、図16を用いて具体的に説明する。図16は、本開示の変形例3に係る変圧器1の要部構成を説明する図である。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。また、図16では、図面の簡略化のために、内側巻線71のみ図示し、外側巻線の図示は省略する。
[Modification 3]
本変形例3と上記実施形態1との主な相違点は、リッツ線を用いた内側巻線3bに代えて、円筒巻線を用いた内側巻線71を設けた点である。
The main difference between
本変形例3の変圧器1では、図16に示すように、内側巻線71は、断面形状が長方形の被覆された単一の導電線(例えば、平角電線)を用いて、当該導電線の幅方向が不図示の鉄心2の軸と平行になるように当該軸方向に巻回して、例えば、7層(7レャー)の円筒状の各レャーに形成した円筒巻線である。また、内側巻線71では、その巻初め端及び巻終わり端がそれぞれ端子71a及び71bに接続されている。また、内側巻線71では、7レャーのうち、高熱伝導樹脂6が冷却ジャケット5と当該冷却ジャケット5に最も近いレャーとの間に設けられている。また、内側巻線71では、残りのレャー間において、当該レャー間の電圧差が小さいので、高熱伝導プリプレグPrでレャー間を絶縁する構成になっており、これによって内側巻線71内の半径方向の熱移動が容易になっている。
In the
以上の構成により、本変形例3の変圧器1は、実施形態1のものと同様な効果を奏する。
With the above configuration, the
〔まとめ〕
上記の課題を解決するために、本開示の一側面に係る巻線機器は、巻線と、前記巻線を冷却する冷却ジャケットと、前記冷却ジャケットの前記巻線側に一体的に設けられた高熱伝導樹脂と、前記巻線、前記冷却ジャケット、及び前記高熱伝導樹脂を封止する封止樹脂もしくはワニスと、を備え、前記高熱伝導樹脂は、前記封止樹脂もしくは前記ワニスよりも高い熱伝導率を有する。
〔summary〕
In order to solve the above problems, a winding device according to one aspect of the present disclosure includes a winding, a cooling jacket that cools the winding, and the cooling jacket that is integrally provided on the winding side a high thermal conductive resin, and a sealing resin or varnish that seals the windings, the cooling jacket, and the high thermal conductive resin, wherein the high thermal conductive resin has higher thermal conductivity than the sealing resin or the varnish. have a rate.
上記構成によれば、冷却性能を向上させることができる巻線機器を提供することができる。 According to the above configuration, it is possible to provide a wire-wound device capable of improving cooling performance.
上記一側面に係る巻線機器において、前記高熱伝導樹脂及び前記封止樹脂は、各々所定の合成樹脂及び所定のフィラーを含み、前記高熱伝導樹脂でのフィラーの密度は、前記封止樹脂でのフィラーの密度より高くしてもよい。 In the wire-wound device according to the above aspect, the high thermal conductive resin and the sealing resin each contain a predetermined synthetic resin and a predetermined filler, and the density of the filler in the high thermal conductive resin is the same as that in the sealing resin. It may be higher than the density of the filler.
上記構成によれば、高熱伝導樹脂によって巻線で発生した熱を効率よく冷却ジャケットに伝えることができ、当該熱を冷却ジャケットにて効率よく冷却して巻線機器の冷却性能を確実に向上させることができる。 According to the above configuration, the heat generated by the windings can be efficiently transferred to the cooling jacket by the high thermal conductive resin, and the heat is efficiently cooled by the cooling jacket, thereby reliably improving the cooling performance of the winding device. be able to.
上記一側面に係る巻線機器において、前記高熱伝導樹脂は、前記冷却ジャケットに当接する第1面と、当該第1面に対向するとともに、前記巻線に当接する第2面を有し、前記高熱伝導樹脂は、前記冷却ジャケットと前記巻線とで挟持されるように設けられてもよい。 In the winding device according to the above aspect, the high thermal conductive resin has a first surface that contacts the cooling jacket and a second surface that faces the first surface and contacts the winding, A high thermal conductive resin may be provided so as to be sandwiched between the cooling jacket and the winding.
上記構成によれば、高熱伝導樹脂を介して巻線で発生した熱をより効率よく冷却ジャケットに伝えることができ、巻線機器の冷却性能をより確実に向上させることができる。 According to the above configuration, the heat generated by the winding can be more efficiently transferred to the cooling jacket via the high thermal conductive resin, and the cooling performance of the winding device can be more reliably improved.
上記一側面に係る巻線機器において、前記高熱伝導樹脂は、前記冷却ジャケットの主面上及び側面上に形成されてもよい。 In the wire-wound device according to the above aspect, the high thermal conductive resin may be formed on the main surface and side surfaces of the cooling jacket.
上記構成によれば、高熱伝導樹脂によって巻線と冷却ジャケットの主面及び側面との間の絶縁性能を向上させて絶縁破壊が生じるのを抑制することができる。 According to the above configuration, it is possible to improve the insulation performance between the windings and the main surface and the side surface of the cooling jacket by the high thermal conductive resin, thereby suppressing the occurrence of dielectric breakdown.
上記一側面に係る巻線機器において、前記冷却ジャケットでは、前記高熱伝導樹脂との接触面の算術平均粗さRaが1.0μm以上100μm以下の範囲内の値であってもよい。 In the winding device according to the above one aspect, in the cooling jacket, the arithmetic mean roughness Ra of the contact surface with the high thermal conductive resin may be a value within the range of 1.0 μm or more and 100 μm or less.
上記構成によれば、冷却ジャケットと高熱伝導樹脂との間の密着性を高めることができ、巻線機器での耐クラック性を高めてより実用的な巻線機器を容易に構成することができる。 According to the above configuration, it is possible to improve the adhesion between the cooling jacket and the high thermal conductive resin, and it is possible to improve the crack resistance in the wire wound device and easily configure a more practical wire wound device. .
上記一側面に係る巻線機器において、前記高熱伝導樹脂では、前記封止樹脂との接触面の算術平均粗さRaが1.0μm以上100μm以下の範囲内の値であってもよい。 In the wire-wound device according to the above aspect, in the high thermal conductive resin, a contact surface with the sealing resin may have an arithmetic mean roughness Ra within a range of 1.0 μm or more and 100 μm or less.
上記構成によれば、高熱伝導樹脂と封止樹脂との間の密着性を高めることができ、巻線機器での耐クラック性を高めてより実用的な巻線機器を容易に構成することができる。 According to the above configuration, it is possible to improve the adhesion between the high thermal conductive resin and the sealing resin, and it is possible to improve the crack resistance in the winding device and easily configure a more practical winding device. can.
上記一側面に係る巻線機器において、前記高熱伝導樹脂は、所定の合成樹脂と所定のフィラーとを含み、熱伝導率が1.0W/m・K以上の値であってもよい。 In the wire-wound device according to the above aspect, the high thermal conductive resin may contain a predetermined synthetic resin and a predetermined filler, and may have a thermal conductivity of 1.0 W/m·K or more.
上記構成によれば、高熱伝導樹脂によって巻線と冷却ジャケットとの間の絶縁性能を確保しつつ、当該高熱伝導樹脂の厚みを薄くすることができ、巻線機器の冷却性能をより確実に向上させることができる。 According to the above configuration, it is possible to reduce the thickness of the high thermal conductive resin while ensuring the insulation performance between the winding and the cooling jacket by the high thermal conductive resin, thereby more reliably improving the cooling performance of the winding device. can be made
また、本開示の一側面に係る巻線機器の製造方法は、巻線と、前記巻線を冷却する冷却ジャケットとを備える巻線機器の製造方法であって、前記冷却ジャケットの前記巻線側に一体的に高熱伝導樹脂を形成する工程と、前記巻線、前記冷却ジャケット、及び前記高熱伝導樹脂を封止する封止樹脂を形成する工程と、を含み、前記高熱伝導樹脂は、前記封止樹脂よりも高い熱伝導率を有する。 Further, a method for manufacturing a wire wound device according to one aspect of the present disclosure is a method for manufacturing a wire wound device including a winding and a cooling jacket for cooling the winding, wherein the winding side of the cooling jacket is and forming a sealing resin that seals the winding, the cooling jacket, and the high thermal conductive resin, wherein the high thermal conductive resin is the sealing It has a higher thermal conductivity than the sealing resin.
上記構成によれば、冷却性能を向上させることができる巻線機器の製造方法を提供することができる。 According to the above configuration, it is possible to provide a method for manufacturing a wire-wound device capable of improving cooling performance.
本開示は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。 The present disclosure is not limited to each embodiment described above, various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments are also included in the technical scope of the present disclosure.
1 変圧器(巻線機器)
3 巻線
3a 外側巻線
3b 内側巻線
4、5 冷却ジャケット
4a1 主面
4a2、4a3 側面
6 高熱伝導樹脂
6a1 第1面
6a2 第2面
7、9 封止樹脂
1 Transformer (winding device)
3 winding 3a outer winding 3b inner winding 4, 5 cooling jacket 4a1 main surface 4a2, 4a3
Claims (8)
前記巻線を冷却する冷却ジャケットと、
前記冷却ジャケットの前記巻線側に一体的に設けられた高熱伝導樹脂と、
前記巻線、前記冷却ジャケット、及び前記高熱伝導樹脂を封止する封止樹脂もしくはワニスと、を備え、
前記高熱伝導樹脂は、前記封止樹脂もしくは前記ワニスよりも高い熱伝導率を有する、巻線機器。 a winding;
a cooling jacket that cools the winding;
a high thermal conductive resin integrally provided on the winding side of the cooling jacket;
A sealing resin or varnish that seals the windings, the cooling jacket, and the high thermal conductive resin,
The winding device, wherein the high thermal conductive resin has higher thermal conductivity than the sealing resin or the varnish.
前記高熱伝導樹脂でのフィラーの密度は、前記封止樹脂でのフィラーの密度より高い、請求項1に記載の巻線機器。 The high thermal conductive resin and the sealing resin each contain a predetermined synthetic resin and a predetermined filler,
The winding device according to claim 1, wherein the density of filler in said high thermal conductive resin is higher than the density of filler in said sealing resin.
前記高熱伝導樹脂は、前記冷却ジャケットと前記巻線とで挟持されるように設けられている、請求項1または2に記載の巻線機器。 The high thermal conductive resin has a first surface that contacts the cooling jacket and a second surface that faces the first surface and contacts the winding,
3. The winding device according to claim 1, wherein said high thermal conductive resin is provided so as to be sandwiched between said cooling jacket and said winding.
前記冷却ジャケットの前記巻線側に一体的に高熱伝導樹脂を形成する工程と、
前記巻線、前記冷却ジャケット、及び前記高熱伝導樹脂を封止する封止樹脂を形成する工程と、を含み、
前記高熱伝導樹脂は、前記封止樹脂よりも高い熱伝導率を有する、巻線機器の製造方法。 A method for manufacturing a winding device comprising a winding and a cooling jacket for cooling the winding,
integrally forming a high thermal conductivity resin on the winding side of the cooling jacket;
forming a sealing resin that seals the windings, the cooling jacket, and the high thermal conductive resin;
The method of manufacturing a wire-wound device, wherein the high thermal conductive resin has higher thermal conductivity than the sealing resin.
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