JP6720840B2 - 巻線部品用冷却構造体 - Google Patents
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Description
これらの図において、101はコア構体であり、その一対の脚部にはコイル102,103が巻かれている。また、コイル102,103の軸方向の一部を包囲するように、絶縁材料からなる整流部材104が配置されている。
図12において、コイル102,103に高周波電流が流れると、コイル102,103だけでなく、磁気的ギャップ101a,101bを有するコア構体101の温度も上昇する。
上記従来技術によれば、気流F,F1,F2により、コイル102,103及びコア構体101の冷却が行われることになる。
従って、従来技術では、コイル102,103及びコア構体101を均等かつ十分に冷却することが困難であった。
また、本発明の別の解決課題は、コア構体の材料を削減して小型化、コストの低減を可能にした巻線部品用冷却構造体を提供することにある。
前記コア構体及び前記コイルを備えた巻線部品本体と、
前記コイルの側面を覆う平板部、及び、前記平板部の内面に突設され、かつ前記コイルの中心軸に平行であって前記コイルの外周面の隅部に隙間を隔てて対向する整流リブ、を有する整流部材と、を備え、
前記脚部の一部と前記平板部と前記整流リブとにより、前記コイルの外側に、前記コイルの中心軸に直交する方向に沿ってほぼ均一な距離を有する第1の冷却用風洞を形成すると共に、前記コイルの内周面と前記コイルが巻かれる前記脚部の外周面との間に、前記コイルの中心軸に直交する方向に沿ってほぼ均一な距離を有する第2の冷却用風洞を形成し、前記第1の冷却用風洞及び前記第2の冷却用風洞に冷却風を通過させるようにした巻線部品用冷却構造体であって、
前記巻線部品本体は、五つの脚部を有する前記コア構体と、前記五つの脚部のうち内側の三つの脚部にそれぞれ巻かれた三相分の前記コイルと、を備え、
前記整流部材の両端部を、前記五つの脚部のうち外側の二つの脚部にそれぞれ固定したことを特徴とする。
前記コア構体及び前記コイルを備えた巻線部品本体と、
前記コイルの側面を覆う平板部、及び、前記平板部の内面に突設され、かつ前記コイルの中心軸に平行であって前記コイルの外周面の隅部に隙間を隔てて対向する整流リブ、を有する整流部材と、を備え、
前記脚部の一部と前記平板部と前記整流リブとにより、前記コイルの外側に、前記コイルの中心軸に直交する方向に沿ってほぼ均一な距離を有する第1の冷却用風洞を形成し、前記第1の冷却用風洞に冷却風を通過させるようにした巻線部品用冷却構造体であって、
前記巻線部品本体は、n個(nは複数)の脚部を有するコア構体と、前記n個の脚部のうち(n−1)個の脚部にそれぞれ巻かれた(n−1)個のコイルと、を備え、
前記整流部材の一端部を、前記n個の脚部のうち残り一つの脚部に固定すると共に、前記整流部材の他端部を、外部の支持部材に固定したことを特徴とする。
前記コア構体及び前記コイルを備えた巻線部品本体と、
前記コイルの側面を覆う平板部、及び、前記平板部の内面に突設され、かつ前記コイルの中心軸に平行であって前記コイルの外周面の隅部に隙間を隔てて対向する整流リブ、を有する整流部材と、を備え、
前記脚部の一部と前記平板部と前記整流リブとにより、前記コイルの外側に、前記コイルの中心軸に直交する方向に沿ってほぼ均一な距離を有する第1の冷却用風洞を形成し、前記第1の冷却用風洞に冷却風を通過させるようにした巻線部品用冷却構造体であって、
n1個(n1は複数)の脚部を有するコア構体と、n1個の脚部のうち(n1−1)個の脚部にそれぞれ巻かれた(n1−1)個のコイルと、を有する第1の巻線部品本体と、
n2個(n2は複数)の脚部を有するコア構体と、n2個の脚部のうち(n2−1)個の脚部にそれぞれ巻かれた(n2−1)個のコイルと、を有する第2の巻線部品本体と、を備え、
前記第1及び第2の巻線部品本体のコイルが巻かれていない各一個の脚部を外側にして前記第1及び第2の巻線部品本体の前記コア構体同士を突き合わせると共に、
前記整流部材の両端部を、前記第1及び第2の巻線部品本体の外側に位置する各一個の脚部にそれぞれ固定したことを特徴とする。
これにより、冷却ファン等の冷却装置の容量が少なくて済むため、巻線部品を組み込んだ装置全体の小型化、低コスト化が可能となる。
更に、コア構体の四つの脚部のうち三つの脚部にそれぞれコイルを巻いて構成した一対の巻線部品本体を突き合わせ、これらの巻線部品本体を連結するように整流部材を固定することにより、脚部の材料を必要最小限度にしつつ入力側三相リアクトル及び出力側三相リアクトルを一体化したリアクトル部品を構成することが可能である。
これにより、リアクトル部品が使用される電力変換装置等の部品数を減少し、装置全体の小型化、低コスト化、配線の集約化を図ることができる。
図1,図2において、10は巻線部品本体としての外鉄型のリアクトル本体であり、三相分のコイル11,12,13と、これらのコイル11,12,13が巻かれるコア構体14とを備えている。コア構体14は、コイル11,12,13の中心部にそれぞれ配置される三つの脚部と、コイル11,13の外側に配置される二つの脚部とを有する。すなわち、このリアクトル本体10は、五つの脚部を有するコア構体14と、五つの脚部のうち内側の三つの脚部にそれぞれ巻かれた三相分のコイル11,12,13と、を備えている。
なお、16は、コイル11,12,13を外部導体(図示せず)に接続するための出力導体である。
なお、整流リブ53a,53b,53c,53dを含む整流部材50A,50Bは、その全体が樹脂または金属材料を用いてそれぞれ一体的に製作されている。
図4(b)に示すように、コイル11,12,13の相互間、外側の脚部14aとコイル11の外周面との間、及び、外側の脚部14eとコイル13の外周面との間には、第1の冷却用風洞17(ハッチングを付した部分)を構成する隙間が保有されている。なお、図4(b)において、14b,14c,14dはコイル11,12,13がそれぞれ巻かれる脚部である。
本実施形態では、平板部51と整流リブ53a,53b,53c,53dとを備えた整流部材50A,50Bを脚部14a,14eの間に取り付けてコイル11,12,13を両側から挟み込んでいる。これにより、図4(b)に示すごとく、コイル11,12,13の外周面には、その中心軸に直交する方向に沿ってほぼ均一な距離を有する第1の冷却用風洞17が形成される。このため、コイル11,12,13の周囲における流路の抵抗がほぼ均一になり、冷却風はコイル11,12,13の外周面を万遍なく通過するので、各コイル11,12,13をそれぞれ外側から均等に冷却することができる。
すなわち、第1の冷却用風洞17及び第2の冷却用風洞18により、コイル11,12,13を内外から冷却すると共に、脚部14a,14b,14c,14d,14eを均等に冷却することができる。
図5において、20はリアクトル本体であり、コア構体14’とその三つの脚部にそれぞれ巻かれたコイル11,12,13、及び出力導体16等を備えている。このコア構体14’は、第1実施形態におけるコア構体14の外側の二つの脚部のうちの一方(例えば、図4(a),(b)における脚部14e)を除去したものに相当する。つまり、このリアクトル本体20は、四つの脚部を有するコア構体14’と、脚部14eを除く三つの脚部にそれぞれ巻かれた三相分のコイル11,12,13と、を備えている。
図示されていないが、この第2実施形態においても、図4(b)に示す第1の冷却用風洞17及び第2の冷却用風洞18が内部に形成されている。
整流部材54Bの右端部の固定方法について一例を挙げれば、図6に示すように、このリアクトルが内蔵される機器や装置の筐体30に固定端部56を当接させ、接着やスポット溶接により筐体30と固定端部56とを接合すれば良い。なお、図6において、aは固定箇所を示している。
なお、上記第2実施形態は、n個(nは複数)の脚部を有するコア構体と、n個の脚部のうち(n−1)個の脚部にそれぞれ巻かれた(n−1)個のコイルと、を有する巻線部品本体を備えた巻線部品に適用可能である。ちなみに、図5,図6に示したものはn=4とした例である。
図7、及び、そのA’−A’断面図である図8において、58a,58b,58c,58d,58e,58f,58gは整流部材57A,57Bの内面に形成された整流リブである。
図示されていないが、この第3実施形態においても、図4(b)に示す第1の冷却用風洞17及び第2の冷却用風洞18が保有されている。
図9において、201は三相交流電源、202は交流/直流変換を行うコンバータ部、203は直流/交流変換を行うインバータ部、204は電動機等の三相交流負荷である。
また、301は入力側三相リアクトル、302は出力側三相リアクトルであり、これらのリアクトル301,302を一体化したリアクトル部品として、図7,図8に示した第3実施形態を適用することができる。
ここで、一対のリアクトル本体の相数は同一でなくてもよく、例えば、入出力側の組み合わせとして二相/三相の組み合わせ、三相/二相の組み合わせ、あるいは、その他の相数同士の組み合わせにすることもできる。また、チョッパリアクトルと三相リアクトルといった機能の異なるリアクトルを組合わせることもできる。
ちなみに、図7,図8に示したものはn1=n2=4とした例である。
この第4実施形態は、前述した第1〜第3実施形態におけるコイル11,12,……がそれぞれ二層に分割されたコイル11a,11b,12a,12b,……からなる場合に、コイル11a,11bの相互間、コイル12a,12bの相互間,……にコイル間冷却用風洞19を構成したものである。このコイル間冷却用風洞19も、コイル11a,11bやコイル12a,12bの中心軸に直交する方向に沿ってほぼ均一な距離を有している。
11,11a,11b,12,12a,12b,13:コイル
14,14’:コア構体
14a,14b,14c,14d,14e:脚部
15a,15b,15c,15d:隅部
16:出力導体
17:第1の冷却用風洞
18:第2の冷却用風洞
19:コイル間冷却用風洞
30:筐体
50A,50B,54B,57A,57B::整流部材
51,54,57:平板部
52,56,59:固定端部
53a,53b,53c,53d,55a,55b,55c,58a,58b,58c,58d,58e,58f,58g:整流リブ
201:三相交流電源
202:コンバータ部
203:インバータ部
204:三相交流負荷
301:入力側三相リアクトル
302:出力側三相リアクトル
a:固定部
Claims (8)
- コア構体の複数の脚部にコイルがそれぞれ巻かれた巻線部品を空冷するための冷却構造体において、
前記コア構体及び前記コイルを備えた巻線部品本体と、
前記コイルの側面を覆う平板部、及び、前記平板部の内面に突設され、かつ前記コイルの中心軸に平行であって前記コイルの外周面の隅部に隙間を隔てて対向する整流リブ、を有する整流部材と、を備え、
前記脚部の一部と前記平板部と前記整流リブとにより、前記コイルの外側に、前記コイルの中心軸に直交する方向に沿ってほぼ均一な距離を有する第1の冷却用風洞を形成すると共に、前記コイルの内周面と前記コイルが巻かれる前記脚部の外周面との間に、前記コイルの中心軸に直交する方向に沿ってほぼ均一な距離を有する第2の冷却用風洞を形成し、前記第1の冷却用風洞及び前記第2の冷却用風洞に冷却風を通過させるようにした巻線部品用冷却構造体であって、
前記巻線部品本体は、五つの脚部を有する前記コア構体と、前記五つの脚部のうち内側の三つの脚部にそれぞれ巻かれた三相分の前記コイルと、を備え、
前記整流部材の両端部を、前記五つの脚部のうち外側の二つの脚部にそれぞれ固定したことを特徴とする巻線部品用冷却構造体。 - コア構体の複数の脚部にコイルがそれぞれ巻かれた巻線部品を空冷するための冷却構造体において、
前記コア構体及び前記コイルを備えた巻線部品本体と、
前記コイルの側面を覆う平板部、及び、前記平板部の内面に突設され、かつ前記コイルの中心軸に平行であって前記コイルの外周面の隅部に隙間を隔てて対向する整流リブ、を有する整流部材と、を備え、
前記脚部の一部と前記平板部と前記整流リブとにより、前記コイルの外側に、前記コイルの中心軸に直交する方向に沿ってほぼ均一な距離を有する第1の冷却用風洞を形成し、前記第1の冷却用風洞に冷却風を通過させるようにした巻線部品用冷却構造体であって、
前記巻線部品本体は、n個(nは複数)の脚部を有するコア構体と、前記n個の脚部のうち(n−1)個の脚部にそれぞれ巻かれた(n−1)個のコイルと、を備え、
前記整流部材の一端部を、前記n個の脚部のうち残り一つの脚部に固定すると共に、前記整流部材の他端部を、外部の支持部材に固定したことを特徴とする巻線部品用冷却構造体。 - 請求項2に記載した巻線部品用冷却構造体において、
前記n=4であることを特徴とする巻線部品用冷却構造体。 - コア構体の複数の脚部にコイルがそれぞれ巻かれた巻線部品を空冷するための冷却構造体において、
前記コア構体及び前記コイルを備えた巻線部品本体と、
前記コイルの側面を覆う平板部、及び、前記平板部の内面に突設され、かつ前記コイルの中心軸に平行であって前記コイルの外周面の隅部に隙間を隔てて対向する整流リブ、を有する整流部材と、を備え、
前記脚部の一部と前記平板部と前記整流リブとにより、前記コイルの外側に、前記コイルの中心軸に直交する方向に沿ってほぼ均一な距離を有する第1の冷却用風洞を形成し、前記第1の冷却用風洞に冷却風を通過させるようにした巻線部品用冷却構造体であって、
n1個(n1は複数)の脚部を有するコア構体と、n1個の脚部のうち(n1−1)個の脚部にそれぞれ巻かれた(n1−1)個のコイルと、を有する第1の巻線部品本体と、
n2個(n2は複数)の脚部を有するコア構体と、n2個の脚部のうち(n2−1)個の脚部にそれぞれ巻かれた(n2−1)個のコイルと、を有する第2の巻線部品本体と、を備え、
前記第1及び第2の巻線部品本体のコイルが巻かれていない各一個の脚部を外側にして前記第1及び第2の巻線部品本体の前記コア構体同士を突き合わせると共に、
前記整流部材の両端部を、前記第1及び第2の巻線部品本体の外側に位置する各一個の脚部にそれぞれ固定したことを特徴とする巻線部品用冷却構造体。 - 請求項4に記載した巻線部品用冷却構造体において、
前記n1=n2=4であり、
前記第1及び第2の巻線部品本体を、前記整流部材を用いて一体的に連結することにより単一部品として構成したことを特徴とする巻線部品用冷却構造体。 - 請求項2〜5の何れか1項に記載した巻線部品用冷却構造体において、
前記コイルの内周面と前記コイルが巻かれる前記脚部の外周面との間に、前記コイルの中心軸に直交する方向に沿ってほぼ均一な距離を有する第2の冷却用風洞を形成したことを特徴とする巻線部品用冷却構造体。 - 請求項1〜6の何れか1項に記載した巻線部品用冷却構造体において、
前記コイルが多層に分割されており、各層のコイル間に、これらのコイルの中心軸に直交する方向に沿ってほぼ均一な距離を有するコイル間冷却用風洞を形成し、前記コイル間冷却用風洞に冷却風を通過させることを特徴とする巻線部品用冷却構造体。 - 請求項1〜7の何れか1項に記載した巻線部品用冷却構造体において、
前記巻線部品が、リアクトルまたは変圧器であることを特徴とする巻線部品用冷却構造体。
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