JPH04229906A - 導電体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は導電体に係り、詳しくは
巻線、電線、電極、配線等として使用される導電体に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、チョークコイル、トランスはコア
に銅線を巻回して作られる。又、モータの磁極は固定子
鉄心に銅線を巻回して形成する。コンデンサは誘電体の
両側面を電極板を挟んで形成する。ところで、これらチ
ョークコイル、トランス及びモータは銅損、鉄損等によ
って、又コンデンサは誘電損等のコンデンサ損失によっ
て発熱し温度が上昇する。これらの電気機器は内部に発
生した熱を外に逃がし難く蓄熱されやすい。その結果、
温度が高くなりすぎると、絶縁物の劣化を促進したり、
焼損する。そこで、その対策としてファンを用いて冷却
したり、油を用いて液冷却したり、又放熱板を用いて熱
を放熱したりしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この温
度上昇の対策として冷却装置を設けることは、機器が大
型化するとともに、コストアップにつながっていた。本
発明は上記問題点を解消するためになされたものであっ
て、その目的は電気機器に使用される巻線、電線、電極
、配線等の導電体に熱を外部に移送し放熱する機能を持
たせ、電気機器の銅損、鉄損又は誘電損等によって発生
する熱が内部に蓄熱されず外部に効率よく放熱させ、熱
による劣化、焼損を防止するとともに、温度上昇に基づ
く性能劣化を防止することができる導電体を提供するこ
とにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、導電体を熱移送体で形成したことをその要
旨とする。

【０００５】

【作用】従って、導電体が例えば銅損で発熱した場合、
導電体が熱移送体で形成されているため、発生した熱は
温度の低いほうに移送される。従って、まわりが放熱し
難い構造でもその発熱は導電体自身によって移送され外
部に放熱されることが可能となる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の導電体をトランスに具体化し
た一実施例を図面に従って説明する。図１において、高
周波用トランス１は内鉄形鉄心２に導電体としての一次
側巻線３と二次側巻線４を巻回して形成されている。一
次及び二次巻線３，４は熱移送体としてのヒートパイプ
ＨＰで形成されていて、そのヒートパイプＨＰを鉄心２
に所定の巻き比でそれぞれ数回巻かれている。熱移送体
としてのヒートパイプＨＰは本実施例では両端が封止さ
れた銅製の細管であって、その内部に水又はフレオンを
封止するとともに内周面に網目体、フェルト体等の毛細
管現象促進部材を施したものである。そして、温度の高
い部分が生じると、水又はフレオンが気化し、中心部を
通って温度の低い部分に移動する。温度の低い部分に到
達すると、該気体が液化し、その液化した水又はフレオ
ンは毛細管現象の作用で周辺部の毛細管現象促進部材を
通って温度の高い部分に移動する。この還流によって、
温度の高い部分の熱は温度の低い個所に効率よく移送さ
れる。また、このヒートパイプＨＰはその表面にエナメ
ル処理しヒートパイプＨＰの表面同志が接触して電気的
にショートしないように絶縁を図っている。ヒートパイ
プＨＰで形成された一次巻線３の入力端子部及び二次巻
線４の出力端子部はそれぞれエナメル処理がされておら
ず、それぞれ銅板５に接続され、その銅板５の下面には
熱伝導性に優れたシリコンラバー６を介してアルミより
なるヒートシンク７がそれぞれ固着されている。そして
、それぞれ銅板５から突出した端子部分が図示しない一
次側配線及び二次側配線に接続されている。

【０００７】従って、一次及び二次巻線３，４は銅製の
細管なので、銅線でてきた巻線と同様に電流が流れ磁束
を形成するので、巻線として充分働く。しかも、駆動中
において、銅損、鉄損等によって発生する熱が放熱し難
い鉄心２の中心部で蓄熱されようとすると、巻線３，４
がヒートパイプＨＰでつくられているので、ヒートシン
ク７が設けられた温度の低い端子部に中心部の熱が効率
よく移送され、銅板５及びヒートシンク７によって効率
よく外部に放熱される。

【０００８】従って、このトランス１においては、巻線
をヒートパイプＨＰにしたので、放熱特性が非常に優れ
たものになり、冷却のための冷却装置を設ける必要がな
いとともに、定格電流が大きいトランス１を作ることが
できる。図２はトロイダルコイル１０を示し、環状のコ
ア１１に前記トランス１の場合と同様に巻線１２として
のヒートパイプＨＰを使用している。従って、巻線１２
がヒートパイプＨＰでつくられているので、放熱特性が
非常に優れたものになり、冷却のための冷却装置を設け
る必要がなくなるとともに、定格電流が大きいトロイダ
ルコイル１０を作ることができる。なお、チョークコイ
ルにも同様にヒートパイプＨＰを巻線として使用するこ
ともできる。この場合にも放熱特性が非常に優れたもの
になり、冷却のための冷却装置を設ける必要がなく小型
化を図ることができるとともに、定格電流が大きいチョ
ークコイルを作ることができる。

【０００９】また、ヒートパイプＨＰは電動機の界磁巻
線としても使用することができる。図３はブラシレスモ
ータ２０の概略構成を示し、永久磁石よりなる回転子２
１の外側に固定子鉄心２２を配設し、その固定鉄心２２
の各磁極２３に界磁巻線２４が巻回されている。そして
、この各界磁巻線２４は前記トランス１で使用した同一
機能を有するヒートパイプＨＰが使用されている。そし
て、各ヒートパイプＨＰよりなる界磁巻線２４の外部引
き出し部分にヒートシンク２５を前記実施例のヒートシ
ンク７と同様な構成で取着している。

【００１０】従って、界磁巻線２４は銅製のパイプなの
で、銅線でてきた巻線と同様に電流が流れ磁束を形成す
るので、巻線として充分働く。しかも、駆動中において
、銅損、鉄損等によって発生する熱が放熱し難い内部で
蓄熱されようとすると、界磁巻線２４がヒートパイプＨ
Ｐでつくられているので、ヒートシンク２５が設けられ
た温度の低い外部引き出し部分に内部の熱が効率よく移
送され、ヒートシンク２５によって効率よく外部に放熱
される。

【００１１】このように、界磁巻線２４をヒートパイプ
ＨＰにしたので、放熱特性が非常に優れたものになり、
冷却のための冷却装置を設ける必要がなく小型化を図る
ことができるとともに、定格電流が大きいブラシレスモ
ータ２０を作ることができる。なお、ブラシレスモータ
２０以外の例えば誘導モータ、直流モータ等、その他各
種モータの界磁巻線にこのヒートパイプＨＰを使用する
ことは勿論可能で、同様な効果を期待することができる
。

【００１２】次に、電流検出に使用されるシャント抵抗
に具体化した場合について説明する。図４はシャント抵
抗３０の拡大側面図であって、同シャント抵抗３０は熱
移送体としてのヒートパイプＨＰで成形されている。ヒ
ートパイプＨＰは両端が封止された銅製の細管であって
、その内部は温度の高い部分が生じるとその熱を温度の
低い個所に移送する熱循環構造になっている。そして、
逆Ｕ字状に屈曲させて配線基板３１に両先端部が下面か
ら突出するように装着し半田３２で各配線３３と接続す
るとともに固定する。下面から突出したヒートパイプＨ
Ｐの両先端部には熱伝導性に優れたシリコンラバーを介
してアルミよりなるヒートシンク３４がそれぞれ固着さ
れている。

【００１３】従って、シャント抵抗３０は銅製の細管な
ので、電流を流すことができ、電流検出のためのシャン
ト抵抗として充分機能する。しかも、ヒートパイプＨＰ
にて成形したので、銅損によって発生する熱はヒートシ
ンク３４に向かって移送され、効率よく外部に放熱され
る。その結果、温度上昇によるシャント抵抗３０の抵抗
値の変動が抑えられ、従来のように温度上昇を抑えるた
めにファンで冷やす必要がなくなり、小型化でかつ精度
の高いシャント抵抗となる。なお、ヒートシンク３４の
取り付け位置は基板３１の近く設ける必要はなく、図５
に示すようにヒートパイプＨＰの両先端部をさらに下方
に延出してその延出した先端部にヒートシンク３４を取
り付けてもよい。

【００１４】次に、水銀灯に具体化した場合について説
明する。図６は水銀灯４０の正面図であって、外管４１
の両端部口金部４２にソケット４３が嵌着されている。 そして、ソケット４３のソケット電極４４は水銀灯４０
の電極４５に接続されている。前記ソケット電極４４は
熱移送体としてのヒートパイプＨＰで成形されている。 ヒートパイプＨＰは前記実施例と同様に両端が封止され
た銅製の細管であって、その内部は温度の高い部分が生
じるとその熱を温度の低い個所に移送する熱循環構造に
なっている。そして、ソケット４３から引き出されたヒ
ートパイプＨＰの先端部はそれぞれリード線４６と接続
されている。また、ヒートパイプＨＰの引き出し部分に
熱伝導性に優れたシリコンラバー４７を介してアルミよ
りなるヒートシンク４８がそれぞれ固着されている。

【００１５】従って、ソケット電極４４は銅製の細管な
ので、電流を流すことができ、電極として充分機能する
。水銀灯４０の電極４５で発生する熱はソケット電極４
４に伝わると、ソケット電極４４がヒートパイプＨＰで
作られているので、ヒートシンク４８に向かって移送さ
れ、効率よく外部に放熱される。その結果、電極４５で
発生する熱によってソケット４３が高温となって熱変質
することがなく、ソケットの寿命を延ばすことができる
。また、ソケット４３の素材の選択の自由度をあげるこ
とができ、コストの低下を図ることができるとともに、
ソケット４３の外形設計の自由度が増大する。

【００１６】なお、ヒートパイプＨＰをソケット４３の
ソケット電極４４に使用したが、それ以外の電極に使用
してもよい。例えば、図７に示すようにマンガン電池、
アルカリ電池等の一次電池５０の電極棒５１を炭素棒に
代えてヒートパイプＨＰにしてもよい。又、炭素棒の軸
芯をくりぬいてヒートパイプＨＰを配設した構成にして
もよい。この場合にも反応熱が効率よく放熱され、化学
物質を変質させないとともに、高出力の電池が得られる
。

【００１７】また、図８で示すように、鉛蓄電池６０の
電極板６１をヒートパイプ構造にしてもよい。つまり、
図９に示すように鉛の電極板６１は格子状に形成され、
その格子によって形成された空間部には鉛を焼結した焼
結物６２が埋め込まれている。一方、格子部分には破線
で示すようにヒートパイプＨＰ構造を施し、そのヒート
パイプＨＰ構造の一端が外部電極部６３まで形成されて
いる。そして、外部電極部６３にはシリコンラバー６４
を介してアルミよりなるヒートシンク６５がそれぞれ固
着されている。従って、反応熱はヒートシンク６５に向
かって移送され、効率よく外部に放熱される。その結果
、反応熱による電極板６１の熱変形を抑えることができ
、その変形が生じない分だけ小型、軽量化することがで
きる。

【００１８】次に、コンデンサに具体化した場合につい
て説明する。図１０はコンデンサ素子７０を示し、この
コンデンサ素子７０を複数個集合させてコンデンサを形
成し容器内に収容して、図１２に示すタンク形電力用コ
ンデンサ７１を作っている。コンデンサ素子７０は図１
１に示すように２枚のアルミ電極箔７２と絶縁紙７３を
交互に重ね合わせて巻いて構成する。そして、コンデン
サ素子７０の軸芯部の各アルミ電極箔７２の端部にはリ
ード線７４がそれぞれ接続され、その一端が軸芯方向の
外方に突出させている。前記リード線７４は図１３に示
す従来の先端メッシュ状に形成された銅線７４ａに代え
て熱移送体としてのヒートパイプＨＰで成形され、それ
ぞれアルミ電極箔７２と電気的に接続されている。ヒー
トパイプＨＰは両端が封止された銅製の管であって、そ
の内部は温度の高い部分が生じるとその熱を温度の低い
個所に移送する熱循環構造になっている。そして、コン
デンサ素子７０から引き出されたヒートパイプＨＰの先
端部分には熱伝導性に優れたシリコンラバー７５を介し
てアルミよりなるヒートシンク７６がそれぞれ固着され
ている。

【００１９】従って、リード線７４は銅製のパイプなの
で電流を流すことができ、リード線として充分機能する
。しかも、誘電損等のコンデンサ損失によってコンデン
サ素子７０内で発生する熱はヒートパイプＨＰで作られ
ているリード線７４に伝りヒートシンク７６に向かって
移送され、効率よく外部に放熱される。その結果、この
コンデンサ素子７０においては、リード線７４をヒート
パイプＨＰにしたので、放熱特性が非常に優れたものに
なり、冷却のための冷却装置を設ける必要がなく小型化
及びコストの低下が図れる。しかも、熱変質しにくくな
り、長寿命化が図れる。

【００２０】また、図１４に示すコンデンサ７７の金属
板よりなる電極７８にヒートパイプＨＰを採用してもよ
い。図１４はコンデンサ７７の平断面図であって、平断
面コ字状に形成された一対の電極７８が図１４において
垂直方向に配設されている。一対の電極７８間及びその
外周は誘電体材料７９に被覆されている。一方、電極７
８は図１４に破線で示すようにその内部をヒートパイプ
構造にしている。即ち、図１４に破線で示すヒートパイ
プＨＰ構造を垂直方向に形成するとともに、ヒートパイ
プＨＰ構造の一端が引き出し電極部８０まで形成されて
いる。そして、引き出し電極部８０にはシリコンラバー
８１を介してアルミよりなるヒートシンク８２がそれぞ
れ固着されている。

【００２１】従って、電極７８をヒートパイプＨＰ構造
にしたので、誘電損等のコンデンサ損失によってコンデ
ンサ素子７０内で発生する熱はヒートシンク８２に向か
って移送され、効率よく外部に放熱される。その結果、
冷却のための冷却装置を設ける必要がなく小型、軽量化
が図れるとともに、イニシャルコスト及びランニングコ
ストの低下が図れる。

【００２２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、電
気機器に使用される巻線、電線、電極、配線等の導電体
に熱を外部に移送し放熱する機能を持たせることができ
、電気機器の銅損、鉄損又は誘電損等によって発生する
熱が内部に蓄熱されず外部に効率よく放熱させ、熱によ
る劣化、焼損を防止するとともに、温度上昇に基づく性
能劣化を防止することができる優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】巻線にヒートパイプを使用したトランスの斜視
図。

【図２】ヒートパイプを使用したトロイダルコイルの正
面図。

【図３】界磁巻線にヒートパイプを使用したブラシレス
モータの概略構成図。

【図４】ヒートパイプを使用したシャント抵抗の拡大側
面図。

【図５】ヒートパイプを使用したシャント抵抗の別例を
示す拡大側面図。

【図６】ソケットのソケット電極をヒートパイプにした
水銀灯の正面図。

【図７】電極棒をヒートパイプした一次電池の一部切り
欠き正面図。

【図８】電極板をヒートパイプ構造にした鉛蓄電池の断
面図。

【図９】鉛蓄電池の電極板の断面図。

【図１０】リード線をヒートパイプにしたコンデンサ素
子の正面図。

【図１１】リード線をヒートパイプにしたコンデンサ素
子の平断面図。

【図１２】リード線をヒートパイプにしたコンデンサ素
子を内蔵したタンク形電力用コンデンサの斜視図。

【図１３】従来のコンデンサ素子の展開斜視図。

【図１４】電極板をヒートパイプ構造にしたコンデンサ
の平断面図。

【符号の説明】

１　　トランス ３　　一次巻線 ４　　二次巻線 １０　　トロイダルコイル １２　　巻線 ２０　　ブラシレスモータ ２４　　界磁巻線 ３０　　シャント抵抗 ４０　　水銀灯 ４４　　ソケット電極 ５０　　一次電池 ５１　　電極棒 ６０　　鉛蓄電池 ６１　　電極板 ７０　　コンデンサ素子 ７４　　リード線 ７７　　コンデンサ ７８　　電極 ＨＰ　　ヒートパイプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　導電体を熱移送体で形成したことを特
   徴とする導電体。