JPWO2006016554A1 - リアクトル - Google Patents

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Abstract

[課題] コア等の発熱を効率良く放熱することができる構造を有するリアクトルを提供すること。[解決手段] 巻線と磁性体のコアとを備え、コアの周囲に巻線を巻回して形成されるリアクトル部品と、該リアクトル部品を収納する熱伝導性ケースとを有するリアクトルにおいて、リアクトル部品のコアを前記熱伝導性ケースの内側面に圧接する圧接手段を備え、コアが、熱伝導性ケースの内側面の少なくとも1面と面接触するように、圧接手段で固定した。[選択図] 図11

Description

本発明は、コア及びコイルの発熱を効率良く放熱することができる構造を有するリアクトルに関する。

リアクトルは、多種多様の用途に使用されている。代表的なリアクトルとして、電動機回路に直列に接続し短絡時の電流を制限する直列リアクトル、並列回路間の電流分担を安定させる並列リアクトル、短絡時の電流を制限しこれに接続される機械を保護する限流リアクトル、電動機回路に直列に接続して始動電流を制限する始動リアクトル、送電線路に並列接続されて進相無効電力の補償や異常電圧を抑制する分路リアクトル、中性点と大地間に接続して電力系統の地絡事故時に流れる地絡電流を制限する為に使用する中性点リアクトル、三相電力系統の1線地絡時に発生するアークを自動的に消滅させる消弧リアクトルなどがある。

図1は従来のリアクトルの斜視図である。図1に示す従来のリアクトル10は、強制冷却手段を有する機器の電気回路に使用され、巻線2をボビン4に巻回し、ボビン4に図示していないコア9を挿入して形成されたリアクトル部品を熱伝導性ケース1に収納した後、充填材8を流し込み固定している。リード部5は巻線2の被覆を剥離し、導体を剥き出しにしており、図示しない圧着端子等を設けて他の電気部品等と接続する。また、熱伝導性ケース1のリード部用切欠き12は、リード部5と熱伝導性ケース1が干渉しないように形成されており、熱伝導性ケース1は一般的に金属製なので、リード部5を熱伝導性ケース1と絶縁させるため、リード部用切欠き12には絶縁物を挿入している。また熱伝導性ケース1の4隅にあるリアクトル固定用穴13は、熱伝導性ケース1を例えば、強制冷却された筐体等に固定するためのネジ穴である。

図2は従来のリアクトルの分解斜視図である。図2に示すように、熱伝導性ケース1は熱伝導性ケース底面11と、熱伝導性ケース底面11よりも浅く、段差を有して形成される熱伝導性ケース底面14を含んでいる。図1のリアクトルは熱伝導性ケース底面11に絶縁シート7を敷き、巻線2をボビン4に巻回し、ボビン4にコア9を挿入して形成されたリアクトル部品を収納している。収納後、熱伝導性ケース底面11は絶縁シート7を介してリアクトル部品の巻線2の図示していない裏面と、熱伝導性ケース底面14は後述するコア9のブロック裏面3abと、それぞれ接触する。絶縁シート7は、熱伝導性ケース1と巻線2を電気的に絶縁するために、熱伝導性ケース底面11と巻線2間に挿入されている。収納後、充填材8を流し込み、リアクトル部品を熱伝導性ケース1に固定している。

図3は従来の巻線を巻回したボビンの斜視図である。図3に示すように、ボビン4は仕切部4aと巻枠部4bの部分からできている。巻枠部4bは巻線2を巻回する部分にあたり、コア9が挿入される。仕切部4aは巻枠部4bに巻回した巻線2を両側から挟み込む形で固定している。図3では、巻枠部4bは2つ設けられている。また、巻枠部4bの部分に巻回された巻線2の端部であるリード部5は、巻線2の被覆を剥され、導体が剥き出しになっている。このリード部5に図示しない圧着端子等を設け、他の電気部品等と接続している。図4は、従来のリアクトル部品の斜視図である。このリアクトル部品は、図3の巻線2を巻回したボビン4にコア9を挿入して形成されている。

リアクトル部品を含めたトランスやチョークコイル等の電気部品は、主に使用する材料の耐熱グレードと仕様要求で決まる温度上昇値の上限があり、使用する材料の温度をその温度上昇値以下にする必要がある。強制冷却手段を有する機器の電気回路に使用される場合、図4に示すような構造のリアクトル部品に要求される電気的な所定の仕様を満足させようとすると、リアクトル部品からの発熱が大きくなり、この発熱による温度上昇が、使用する材料の耐熱グレードと仕様要求で決まる温度上昇値の上限値を満足できなくなるといった問題があった。また、上記発熱による温度上昇を上記の上限値以下にしようとすると、リアクトル部品のサイズが大きくなるといった問題もあった。そこで、従来はリアクトル部品を熱伝導性ケース1に収納し、充填材8で固定し、熱伝導性ケース1を強制冷却(例えば、空冷または水冷)することによって、リアクトル部品のサイズを大きくすることなく、リアクトル部品から発生する熱を放熱し、上述した温度上昇を低減していた。

図5は従来の熱伝導性ケースの斜視図、図6は、図5の矢視AAから見た断面図、図7は、図5の矢視BBから見た断面図、図8は、図5の平面図である。図5乃至8に示す熱伝導性ケース1には、図4に示すリアクトル部品を収納できるようにリアクトル部品の高さ以上の深さを持ち、リアクトル部品の主要部に対応し得る平面を持つ熱伝導性ケース底面11が加工されている。リアクトル部品を収納した場合、熱伝導性ケース底面11は、絶縁シート7を介して巻線2の示していない裏面と接触する。また、熱伝導性ケース底面11に比べて浅い位置に熱伝導性ケース底面14が加工されている。熱伝導性ケース底面14は、リアクトル部品を収納した場合、後述するコア9の磁性体のブロック3aのブロック裏面3ab(図9参照)と接触し、当該磁性体のブロック3aを支持している。また、熱伝導性ケース1には、リード部5と熱伝導性ケース1が干渉しないようにリード部用切欠き12が、リアクトルを固定するために4隅にリアクトル固定用穴13が、それぞれ加工されている。

図9は従来のコアの斜視図、図10は従来のコアの分解斜視図である。図10に示すように従来のコア9は、数個の磁性体のブロック3a及び3bと各ブロック間に磁気ギャップとして挿入されるシート材6から形成されている。このコア9の形状は略リング状になっており、この直線部である磁性体のブロック3bとシート材6は、図4に示すリアクトル部品の巻枠部4bの部分に完全に挿入されている。このコア9に磁性体のブロック3bから成る直線部は2ヶ所あり、各直線部に巻枠部4bを介して巻線2が巻回され、所定の電気特性が得られている。磁性体のブロック3aは各直線部と結合し、このコア9を略リング状にしている。

また、磁性体のブロック3aは、リアクトル部品の巻枠部4bの部分に挿入されないことから、外れ易いように見えるが、磁性体のブロック3bとシート材6をボビン4に挿入した後、ブロック3aとシート材6を接着しているので、ブロック3aは外れないように構成されている。その後、このリアクトル部品を熱伝導性ケース1に収納している。更に、上述したように熱伝導性ケース1に熱伝導性ケース底面14を加工し、熱伝導性ケース底面14が磁性体のブロック3aのブロック裏面3abと接触し、磁性体のブロック3aを支持する構造としている。その後、充填材8を流し込み、リアクトル部品が熱伝導性ケース1内で動かないように固定している(例えば、特許文献1参照)。

特開2003−124039号公報

上述した従来のリアクトルでは、図2に示すように、熱伝導性ケース底面11は絶縁シート7を介して巻線2と接触していたため、巻線2から発生する熱は巻線2−絶縁シート7−熱伝導性ケース1と伝導して、熱伝導性ケース1から放熱されていた。さらに巻線2から発生する熱は、リアクトル部品の固定用に充填されている充填材8からも熱伝導性ケース1に伝導して、熱伝導性ケース1より放熱されていた。しかし、絶縁シート7及び充填材8の熱伝導率は、熱伝導性ケース1及び磁性体のブロック3a及び3bに比べて低いことが多く、効率良く放熱されていなかった。

また、コア9から発生する熱は、熱伝導性ケース底面14とコア9が接触しているので、効率良く放熱できそうであるが、上述した従来のリアクトル構造では、熱伝導性ケース底面14とコア9の磁性体のブロック3aのブロック裏面3abとの接触面積が充分に得られなかった。また、コア9の磁性体のブロック3aのブロック裏面3abを熱伝導性ケース底面14に押さえつける(圧接する)等の手段も考慮されていなかったため、これらの間に充填材8が侵入し、これらの間で充分に熱伝導されていなかった。実際、コア9から発生する熱はコア9、充填材8、熱伝導性ケース1の順番で伝導し、熱伝導性ケース1より放熱されていた。ここで、本明細書においては、熱の伝導する流れについて、熱が伝導される順番に従って各構成物を”−”で結んで表記することとする。すなわち、前述の熱の流れは、コア9−充填材8−熱伝導性ケース1と表記する。従って、巻線2の場合と同様に、充填材8の熱伝導率に依存され、効率良く放熱されていなかった。

さらに、コア9でも、ボビン内部の磁性体のブロック3bで発生した熱は、磁性体のブロック3b−シート材6−磁性体のブロック3a−充填材8−熱伝導性ケース1と伝導し、熱伝導性ケース1より放熱されていた。しかし、シート材6の熱伝導率が低く、効率的に放熱されていないため、ボビン4内部に熱が篭り易かった。
本発明は、上記のような課題に鑑みなされたものであり、その目的は、熱伝導効率を向上させることにより、リアクトルの発熱を有効に抑制し得る技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記の対策により、リアクトル内部の温度を低減することで、リアクトルの小型化を実現する技術を提供することにある。

上記目的達成のため、本発明の一態様に係るリアクトルは、巻線と磁性体のコアを備え、コアの周囲に前記巻線を巻回して形成されるリアクトル部品と、該リアクトル部品を収納する熱伝導性ケースとを有するリアクトルにおいて、リアクトル部品のコアを熱伝導性ケースの内側面に圧接する第1圧接手段を備え、コアが、熱伝導性ケースの内側面の少なくとも1面と面接触するように、第1圧接手段で固定されることを特徴とする。
これにより、コア等から発生する熱を直接熱伝導性ケースに伝導させ、熱伝導率を改善することができる。また、コア内部の温度上昇を低減させられるので、同一仕様で従来よりサイズの小さいリアクトルを製造することができる。

また、上記リアクトルにおいて、更に、コアを熱伝導性ケースの底面側に圧接する第2圧接手段を有するようにしてもよい。これにより、熱伝導性ケースの底面側にも、コア等から発生する熱を伝導させることができる。
また、上記リアクトルにおいて、リアクトル部品の巻線の巻回部分と熱伝導性ケースの内面とに接触するように設けられた絶縁シートをさらに有するようにしてもよい。これにより、巻線に発生する熱を絶縁シートに伝導させて、熱伝導性ケースに効果的に熱を伝導させることができる。
また、上記リアクトルにおいて、巻線は、断面が長方形で形成された平角線であってもよく、コアの周囲に、巻線の断面の短手方向が巻心方向となるように巻線が巻回されているようにしてもよい。

さらに、本発明の他の態様に係るリアクトルは、巻線と磁性体のコアとを備え、コアの周囲に巻線を巻回して形成されるリアクトル部品と、該リアクトル部品を収納する熱伝導性ケースと、リアクトル部品を熱伝導性ケースに収納する際に、リアクトル部品の巻線部分と熱伝導性ケースの内面間を絶縁する絶縁シートと、リアクトル部品を熱伝導性ケースに収納した後に充填する充填材とを有するリアクトルにおいて、絶縁シートは、充填材の熱伝導率以上の熱伝導率を有することを特徴としている。これにより、巻線から発生する熱を効率良く熱伝導性ケースに伝導させることができる。

上記したいずれかのリアクトルにおいて、熱伝導性ケースは、強制冷却されるようにしてもよい。これにより、熱伝導性ケースの温度を効果的に冷却することができる。
また、リアクトルにおいて、コアは、少なくとも2以上の磁性体のブロックが磁気ギャップを介して、組合わされて形成され、磁性体のブロックの熱伝導率と略等しい熱伝導率を有するシート材が磁気ギャップ用に磁性体のブロック間に挿入されるようにしてもよい。これにより、熱伝導性ケースの温度を従来よりも低くすることができ、よってリアクトル内部の温度も従来よりも低くすることができる。
また、本発明の一態様に係るリアクトル部品は、少なくとも2以上の磁性体のブロックが磁気ギャップを介して、組合わされて形成されたコアを有するリアクトル部品であって、前記磁性体のブロックの熱伝導率と略等しい熱伝導率を有するシート材が前記磁気ギャップ用に挿入されたことを特徴としている。これにより、コア内部から発生する熱を効率良くコア端部まで伝導させることができ、コア内部の温度を低減することができる。

本実施形態のリアクトルは、少なくとも、巻線22と磁性体のコア37とを備え、コア37の周囲に巻線22を巻回して形成されるリアクトル部品と、リアクトル部品を収納する熱伝導性ケース30とを有するリアクトルにおいて、リアクトル部品のコア37を熱伝導性ケース30の内側面に圧接する第1圧接手段を備え、コア37が、熱伝導性ケース30の内側面の少なくとも1面と面接触するように、第1圧接手段で固定している。

本実施形態のリアクトルを図11を参照して説明する。図11は本実施形態のリアクトルの斜視図である。図11では、従来と同様、巻線22が巻回されたボビン24に図示されていないコアが挿入され形成されたリアクトル部品を熱伝導性ケース30に収納している。また、図示されていないコアと熱伝導性ケース30が面接触するように、後述する端子台21を端子台固定用ネジ29で熱伝導性ケース30に固定している。また、後述する熱伝導性ケース30に加工されたリアクトル部品固定用ネジ穴36に、リアクトル部品固定用ネジ穴36の深さ以上の長さを持つリアクトル部品固定用ネジ40を挿入している。さらに、図示されていないコアが熱伝導性ケース30と面接触するように固定された後、充填材28を流し込み固定させている。これにより、熱伝導性ケース30の接触面と図示されていないコアとの間に充填材が浸透することが無く、図示されていないコアの発熱を効率良く熱伝導性ケース30に伝達させることができている。また、リード部25は、巻線22の被覆を剥離し、導体を剥き出しの状態にしており、端子台21を介して他の電気部品等と接続される。また、熱伝導性ケース30の4隅にあるリアクトル固定用穴33は、熱伝導性ケース30を例えば、強制冷却された筐体等に固定するためのネジ穴である。

図12は本実施形態のリアクトルの分解斜視図である。図12に示すように、本実施形態のリアクトルは、熱伝導性ケース30の熱伝導性ケース底面31に絶縁シート27を敷き、巻線22をボビン24に巻回し、ボビン24にコア37を挿入して形成されたリアクトル部品を収納している。収納後、熱伝導性ケース底面31は絶縁シート27を介してリアクトル部品の巻線22の図示していない裏面と、熱伝導性ケース底面34は、後述するコア37の磁性体のブロック23のブロック裏面23abと接触する。絶縁シート27は、熱伝導性ケース30と巻線22を電気的に絶縁するために、熱伝導性ケース底面31と巻線22間に挿入されている。リアクトル部品を熱伝導性ケース30に収納後、端子台21を端子台固定用ネジ29で熱伝導性ケース30にネジ止めし、リアクトル部品が熱伝導性ケース30内で移動しないように、リアクトル部品固定用ネジ40でリアクトル部品を固定した後、充填材28を流し込んでいる。

図13は本実施形態の巻線を巻回したボビンの斜視図である。図13に示すように、ボビン24は、仕切部24aと巻枠部24bの部分からできている。本実施形態にかかるボビン24は、作業効率向上の観点から仕切部24aと巻枠部24bが分離できる構造となっている。本実施形態にかかるボビン24に巻線22を巻回する手順を簡単に説明すると、巻枠部24bを2個用意し、巻線22をそれら巻枠部24bに、いわゆるエッジワイズ巻き(縦巻き)の方法などにより、図13に示すように巻回した後、巻枠部24bの両側から仕切部24aを嵌め込むことで形成している。本実施形態では、巻線22は、断面が長方形で形成された平角線を用いている。エッジワイズ巻きの方法によると、コア37の周囲に、巻線22の断面の短手方向が巻心方向となるように巻線22が巻回されている。
なお、巻線22を巻回する方法は、巻回可能であれば、いわゆるエッジワイズ巻きの方法でなくても良い。その後、巻枠部24bに後述するコア37の磁性体のブロック23bとシート材26を挿入している。また、巻枠部24bの部分に巻回された巻線22の端部であるリード部25は、巻線22の被覆を剥され、導体が剥き出しになっている。このリード部25は端子台21を介して他の電気部品等と接続している。

図14は本実施形態のリアクトル部品の斜視図である。リアクトル部品は、図13の巻線22を巻回した巻枠部24bに後述するコア37の磁性体のブロック23bとシート材26を挿入し、ボビン24の両側から磁性体のブロック23aで挟むことで、リアクトル部品を形成している。このリアクトル部品だけで、電気的な所定の仕様を満足させることはできる。しかし、強制冷却手段を有する機器の電気回路に使用される場合、リアクトル部品の巻線22とコア37から、絶縁材の耐熱グレードと仕様要求で決まる温度上昇の上限値を超える熱が発生し、この発熱により絶縁材料の絶縁破壊が生ずる。巻線22は、巻線の線径に対して過度な電流が流れたときに発熱し、コア37は電圧によって発熱するため、リアクトル部品の温度上昇を上記の上限値以下にしようとすると、リアクトル部品のサイズが大きくする必要があった。そこで、リアクトル部品を熱伝導性ケース30に収納し、充填材28で固定し、熱伝導性ケース30を強制冷却(例えば、空冷または水冷)することで、温度上昇値の上限を超えないように、リアクトル部品内部の温度を温度上昇値の上限以下にしている。

上記熱伝導性ケース30を図15乃至図19に示す。図15は、本実施形態の熱伝導性ケースを端子台用切欠き側から見た斜視図、図16は、本実施形態の熱伝導性ケースを端子台用切欠き対向側から見た斜視図、図17は、図15の矢視CCから見た断面図、図18は、図15の矢視DDから見た断面図、図19は、図15の平面図である。図15乃至19に示す熱伝導性ケース30には、図14に示すリアクトル部品を収納できるようにリアクトル部品の高さ以上の深さを持ち、リアクトル部品の主要部に対応し得る平面を持つ熱伝導性ケース底面31が加工されている。リアクトル部品を収納した場合、熱伝導性ケース底面31は、絶縁シート27を介して巻線22の図示していない裏面と接触する。また、熱伝導性ケース底面31に比べて浅い位置に熱伝導性ケース底面34が加工されている。熱伝導性ケース底面34は、リアクトル部品を収納した場合、後述するコア37の磁性体のブロック23aのブロック裏面23ab(図20参照)と面接触し、当該磁性体のブロック23aを支持している。また、熱伝導性ケース側面35は、コア37の磁性体のブロック23aのブロック側面23ac(図20参照)と面接触可能なように、ブロック側面23acに対応する平面及び曲面が形成されている。また、熱伝導性ケース30には、熱伝導性ケース30を強制冷却された筐体等に固定するために4隅にリアクトル固定用穴33が加工されている。さらに、リアクトル部品を収納した場合、リアクトル部品固定用ネジ40で熱伝導性ケース側面35と後述するコア37の磁性体のブロック23aのブロック側面23ac(図20参照)とを圧接させるために用いられるリアクトル部品固定用ネジ穴36が加工されている。また、端子台21を熱伝導性ケース30に固定させるため、縁41aと41bから成る切欠き41が加工されるとともに、縁41b側に端子台固定用ネジ穴32が加工されている。

図20は本実施形態のコアの斜視図、図21は本実施形態のコアの分解斜視図である。図20に示すように本実施形態のコア37は、従来同様、数個の磁性体のブロック23a及び23bと各ブロック間に磁気ギャップとして挿入されるシート材26から形成されている。そのコア37の形状は略リング状になっており、その直線部である磁性体のブロック23bとシート材26は、図14に示すリアクトル部品の巻枠部24bの部分に完全に挿入されている。このコア37に直線部は2ヶ所あり、各直線部に巻枠部24bを介して巻線22が巻回され、所定の電気特性が得られている。磁性体のブロック23aは各直線部と結合し、このコア37を略リング状にしている。

また、磁性体のブロック23aはリアクトル部品の巻枠部24bの部分に挿入されないことから、外れ易いように見えるが、磁性体のブロック23bとシート材26をボビン24に挿入した後、ブロック23aとシート材26を接着しているので、ブロック23aは外れないように構成されている。その後、このリアクトル部品を熱伝導性ケース30に収納している。なお、接着剤をブロック23aとシート材26の接触面に塗布した後、リアクトル部品を熱伝導性ケース30に収納し、後述する側面からのネジ40や端子台21の取付け後に熱硬化させても良い。

更に、図15乃至図19に示すように、熱伝導性ケース30に熱伝導性ケース底面34を加工し、熱伝導性ケース30にリアクトル部品を収納した後、熱伝導性ケース底面34が磁性体のブロック23aのブロック裏面23abと接触し、磁性体のブロック23aを支持する構造としている。その後、充填材28を流し込み、リアクトル部品が熱伝導性ケース30内で動かないように固定している。

しかし、本実施形態では、コア37の電気特性を変えることなしに、コア37のブロック間に磁気ギャップとして挿入されるシート材26の熱伝導率を、磁性体のブロック23a及び23bと略等しくした。これにより、ボビン内部の磁性体のブロック23bで発生した熱は、磁性体のブロック23b−シート材26−磁性体のブロック23a−充填材28−熱伝導性ケース30と伝導し、熱伝導性ケース30より放熱されることとなるが、シート材26の熱伝導率が、周囲の磁性体のブロック23bの熱伝導率と略等しいので、リアクトル部品内部でコア37の磁性体のブロック23bが発熱しても、磁性体のブロック23aに効率良く熱伝導し、リアクトル部品内部の温度を低減することができた。

図22は本実施形態の端子台の斜視図、図23は本実施形態のリアクトルの端子台を外した場合の斜視図である。図12に示すように、端子台21は、熱伝導性ケース30にリアクトル部品を収納した後、端子台固定用ネジ29を熱伝導性ケース30の端子台固定用ネジ穴32にネジ止めし固定している。図11示すように、図15乃至図19に示す熱伝導性ケース30の切欠き41の縁41a及び41bと当該端子台21が接触するように、端子台21は加工されている。また、端子台21の裏面は、切欠き41の縁41bだけでなく、後述する磁性体のブロック23aのブロック表面23aaとも接触し、端子台21を熱伝導性ケースに固定することで、磁性体のブロック23aを下方に押し付けている。図23のように、本実施形態では、熱伝導性ケース30の切欠き41の縁41bの高さと、コア37を構成する磁性体のブロック23aのブロック表面23aaの高さが異なっているので、これらの高さに合わせて、端子台21の裏面は加工されている。また、端子台21は、導体から形成された端子42と絶縁物から成る台座44から構成され、台座44は、熱伝導性ケース30やコア37と接触し、端子42はリード部25と接触する。台座44にはリード部用溝43が加工されている。これは、リード部25の高さより端子台21上の端子42の高さが高いため、リード部25の高さに合わせて、端子台21の台座44にリード部用溝43を加工し、このリード部用溝43にリード部25を挿入している。

さらに、図23に示すように、リード部25の端部は上方に曲げ加工されており、図11に示すようにリード部25の端部で端子42と接触している。端子42には、端子台ネジ穴46が加工され、この端子台ネジ穴46を介して他の電気部品等と接続することができる。従来同様、図23に示すようにリード部25を剥き出しの状態にしたままでは、他の電気部品等と接続するため、圧着端子等を使用しなければならず、圧着端子等のために余分なスペースが必要となるとともに、圧着端子等を接続する作業が必要になる。そこで、上記の問題を解決するため、当該端子台を熱伝導性ケース30に固定して、従来必要であった圧着端子等を使用することなしに他の電気部品等と接続できるようにしている。さらに圧着端子等をリード部25に取付ける必要がないので、作業工数の削減につながる。

また、従来のリアクトルでは、リード部5と熱伝導性ケース1の切欠き12の間に絶縁物を挿入し、リード部5と熱伝導性ケース1の切欠き12を絶縁していた。一方、本実施形態のリアクトルでは、図11に示すようにリード部25は当該端子台21又は充填材28で覆われており、リード部25と熱伝導性ケース30の距離は、従来に比べて非常に広くすることができ、安全性を向上することができる。本実施形態の端子台21では、端子42間寸法が短く、安全規格上の沿面絶縁距離を満足できていないので、突起物45を設けることで、端子42間の沿面距離を長くし、安全規格上の沿面絶縁距離を満足させている。

図24は、図11の矢視EEから見た断面図、図25は、図11の矢視FFから見た断面図である。図24及び図25は、巻線22を仕切部24aと巻枠部24bから構成されるボビン24の巻枠部24bに巻回し、巻枠部24bに磁性体のブロック23a及び23bから構成されるコア37の磁性体のブロック23bとシート材26を挿入して形成されるリアクトル部品を、絶縁シート27と共に熱伝導性ケース30に収納し、水平方向の第1圧接手段と垂直方向の第2圧接手段を用いて、充填材28を熱伝導性ケース30内に流し込む前及び充填材28を熱伝導性ケース30内に流し込んだ後、充填材28が固まるまで、熱伝導性ケース30内でリアクトル部品が移動しないように、リアクトル部品を固定したリアクトルの断面を示している。本実施形態では、水平方向の第1圧接手段にリアクトル部品固定用ネジ40とリアクトル部品固定用ネジ穴36を使用し、垂直方向の第2圧接手段に端子台21を使用している。

本実施形態における水平方向の第1圧接手段であるリアクトル部品固定用ネジ40とリアクトル部品固定用ネジ穴36について説明すると、図24に示すように、リアクトル部品固定用ネジ穴36を熱伝導性ケース30の端子台側の側面に加工している。リアクトル部品固定用ネジ40をリアクトル部品固定用ネジ穴36に熱伝導性ケース30の外面から挿入し、コア37を形成する磁性体のブロック23aのブロック側面23acを圧接している。これによって、リアクトル部品は端子台対向側に圧接され、端子台対向側のブロック側面23acを熱伝導性ケース側面35に密着することができる。以上より、充填材28を熱伝導性ケース内に流し込んでも、従来のように、端子台対向側のブロック側面23acと熱伝導性ケース側面35との間に充填材28が浸透することがなくなる。さらに、充填材28を流し込んだ後でも、端子台対向側のブロック側面23acと熱伝導性ケース側面35とは密着したままなので、コア37で発生した熱は、端子台対向側のブロック側面23acから熱伝導性ケース側面35に効率良く放熱することができる。なお、上記の熱伝導性ケース30と接触していない面は、充填材28を介して熱伝導性ケース30に放熱される。

本実施形態における垂直方向の第2圧接手段である端子台21を使用した第2圧接手段を説明すると、図24に示すように、熱伝導性ケース30に図15乃至図19のように切欠き41を加工し、この切欠き41の縁41bに端子台固定用ネジ穴32を加工する。また、図22及び図24に示すように端子台21の裏面を、熱伝導性ケース30に加工された切欠き41の縁41a及び41bに接触するように加工する。さらに、リアクトル部品を熱伝導性ケース30に収納した後、当該端子台21を熱伝導性ケースに端子台固定用ネジ29で取付けした場合に、図24のように当該端子台21の裏面が、端子台側の磁性体のブロック23aのブロック表面23aaを圧接するように、端子台21の裏面の段差の高さを調整する。当該端子台21を端子台固定用ネジ29で熱伝導性ケース30に取付けることで、端子台側の磁性体のブロック23aのブロック表面23aaを圧接する。これによって、磁性体のブロック23aを下方に押し付け、磁性体のブロック23aのブロック裏面23abを熱伝導性ケース30の熱伝導性ケース底面34に密着させる。従来は、端子台側の磁性体のブロック3aのブロック側面3abと熱伝導性ケース底面14の接触が不充分だったので、充填材8を流し込むと、上記のブロック側面3abと熱伝導性ケース底面14の隙間に充填材8が浸透していた。しかし、本実施形態では、充填材28を熱伝導性ケース内に流し込んでも、端子台側の磁性体のブロック23aのブロック裏面23abと熱伝導性ケース底面34が密着しているので、上記ブロック裏面23abと熱伝導性ケース底面34の間に充填材28は浸透できなくなった。さらに、充填材28を流し込んだ後でも、当該ブロック裏面23abと熱伝導性ケース底面34とは密着したままなので、コア37で発生した熱を、当該ブロック裏面23abから熱伝導性ケース底面34に効率良く放熱することができる。なお、上記の熱伝導性ケース30と接触していない面は、充填材28を介して熱伝導性ケース30に放熱される。

本実施形態の短手方向の断面図を図25に示す。巻線22を仕切部24aと巻枠部24bから構成されるボビン24の巻枠部24bに巻回し、巻枠部24bに磁性体のブロック23a及び23bから構成されるコア37の磁性体のブロック23bとシート材26を挿入して形成されるリアクトル部品を、絶縁シート27と共に熱伝導性ケース30に収納し、水平方向の第1圧接手段と垂直方向の第2圧接手段を用いて、充填材28を熱伝導性ケース30内に流し込む前及び充填材28を熱伝導性ケース30内に流し込んだ後、充填材28が固まるまで、熱伝導性ケース30内でリアクトル部品が移動しないように、リアクトル部品を固定したリアクトルの断面を示している。図25に示すように、巻線22から発生した熱は、巻線27と熱伝導性ケース底面31の間に挿入された絶縁シート27を介して、熱伝導性ケース30に放熱される。従来の絶縁シート7は、図2のように巻線2を熱伝導性ケース1と絶縁するためだけに挿入されており、従来の絶縁シート7の熱伝導率は低く、巻線2から発生した熱が、巻線2−絶縁シート7−熱伝導性ケース1と効率良く放熱されていなかった。そのため、巻線2から発生した熱は絶縁シート7を介さず、巻線2の絶縁シート7と接触していない部分から、巻線2−充填材8−熱伝導性ケース1と放熱されていた。図25に示すように本実施形態では、上記の絶縁シート27の電気特性を維持しつつ、絶縁シート27の熱伝導率を充填材28の熱伝導率以上とした。これにより、巻線22から発生した熱が、巻線22−絶縁シート27−熱伝導性ケース30と効率良く放熱することができる。また、本実施形態では、巻線22は縦巻きでコア37に巻回されているので、コア37で発生する熱を巻線22により周囲へ放熱することができる。また、本実施形態では、巻線22が縦巻きでコア37に巻回されているので、巻線が横巻で巻回されている場合に比して、巻線方向における巻線22の間隔数が多く、絶縁シート27と接触する面積を小さくすることができる。ここで、絶縁シート27を挟んだ巻線22と熱伝導性ケース30とによって発生する浮遊容量は、絶縁シート27と接触する巻線22の面積に比例し、絶縁シート27の厚さに反比例する。本実施形態では、上記のように巻線22と絶縁シート27との接触する面積を小さくすることができるので、絶縁シート27を挟んだ巻線22と熱伝導性ケース30とによって発生する浮遊容量を、巻線を横巻きに巻回する場合に比して低減することができる。さらに、このように浮遊容量を低減することができるので、浮遊容量に比例するノイズエネルギーを低減することができる。なお、巻線22の絶縁シート27と接触していない面では、充填材28を介して熱伝導性ケースに放熱している。

図26は、本実施形態のリアクトルを冷却装置に取付けた後の断面図である。本実施形態のリアクトルを冷却装置に取付け、熱伝導性ケース30を冷却している。これにより熱伝導性ケース30の温度をより低くでき、内部に収納されているリアクトル部品の発熱を従来よりも放熱することができる。

以上説明した本実施形態より、コア37及び巻線22から発生する熱を効率良く熱伝導性ケース30に伝導し、熱伝導性ケース30から放熱することができる。よって、リアクトル内部で発生する熱を効率良く伝導することができ、従来のリアクトルの温度上昇値と同じであれば、本実施形態のリアクトルは、従来に比較して外形寸法を小さくすることができる。また、本実施形態では、コア37を熱伝導性ケース30の内側面に圧接する第1圧接手段として、リアクトル部品固定用ネジ穴36とリアクトル部品固定用ネジ40を用いている。具体的には、熱伝導性ケース30にリアクトル部品固定用ネジ穴36を加工し、リアクトル部品固定用ネジ40で、端子台側のコア37の磁性体のブロック23aのブロック側面23acを圧接している。端子台対向側のコア37の磁性体のブロック23aのブロック側面23acを熱伝導性ケース側面35に密着させている。これにより、確実に熱伝導性ケースの側面とリアクトル部品のコアとを充分に接触させることができる。

また、本実施形態のリアクトルは、更に、コア37を熱伝導性ケース30の底面側に圧接する第2圧接手段を有している。本実施形態では、コア37を熱伝導性ケース30の底面側に圧接する第2圧接手段として端子台21を用いている。具体的には、端子台21を取付けられるように、熱伝導性ケース30に切欠き41を加工し、リアクトル部品を熱伝導性ケース30に収納した後に当該端子台21を熱伝導性ケース30に取付けた場合に、当該端子台21の裏面がコア37の磁性体のブロック23aのブロック表面23aaを圧接するように、当該端子台21の裏面の段差を調整する。当該端子台21を熱伝導性ケース30に取付けるとコア37の磁性体のブロック23aのブロック表面23aaを圧接するので、上記の磁性体のブロック23aは下方に押し付けられ、上記の磁性体のブロック23aのブロック裏面23abは、熱伝導性ケース底面34と密着させられる。これにより、熱伝導性ケースの底面側にも、コア等から発生する熱を伝導させることができる。

また、本実施形態のリアクトルは、巻線22と磁性体のコア37とを備え、コア37の周囲に巻線22を巻回して形成されるリアクトル部品と、リアクトル部品を収納する熱伝導性ケース30と、リアクトル部品の巻線22の巻回部分と熱伝導性ケース30の内面とに接触するように設けられる絶縁シート27と、リアクトル部品を熱伝導性ケース30に収納した後に、熱伝導性ケース30内に充填する充填材28とを有し絶縁シート17は、充填材28の熱伝導率以上の熱伝導率を有している。これにより、巻線22から発生する熱を巻回部分から絶縁シート27を介して効率良く熱伝導性ケース30に伝導させることができる。

本実施形態のリアクトル部品は、少なくとも2以上の磁性体のブロック23a及び23bが磁気ギャップを介して、組合わされて形成されたコア37を有するリアクトル部品であって、磁性体のブロック23a及び23bの熱伝導率と略等しい熱伝導率を有するシート材26が磁気ギャップ用に磁性体ブロック23a及び23bの間に挿入されている。これにより、コア37の内部の磁性体ブロック23bに発生する熱を効率良くコア37の端部の磁性体のブロック23aまで伝導させることができ、コア37の内部の磁性体ブロック23bの温度を低減することができる。

本実施形態のリアクトルに係る熱伝導性ケース30は水冷又は空冷されている。これにより、熱伝導性ケース30の温度を従来よりも低くすることができ、よってリアクトル内部の温度も従来よりも低くすることができる。

以上、本発明を実施した本実施形態について述べたが、本発明はこれらに限られるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、他の実施形態についても適用される。

なお、本実施形態では、端子台21を介して、巻線22を他の電気部品等と接続しているが、特に端子台に限定されるわけでなく、従来同様、圧着端子を使用しても良いし、また電気的に接続されていれば、どのような方法でも適用可能である。

また、このリアクトル固定用穴33は、強制冷却された筐体等に固定するために加工されているが、特にこれに限定されるものでなく、場合によっては、リアクトル固定用穴33は無くても良い。

さらに、本実施形態では、第1圧接手段として水平方向はリアクトル部品固定用ネジ40とリアクトル部品固定用ネジ穴36を使用しているが、特段これに限定されるものでなく、他の圧接手段、例えば、バネ及び蓋などでも良い。さらに、水平方向の第1圧接手段であるリアクトル部品固定用ネジ穴36を熱伝導性ケース30の端子台側に加工し、熱伝導性ケースの端子台側からリアクトル部品固定用ネジ40でコア37の磁性体のブロック23aのブロック側面23acを圧接しているが、特にこれに限定されるものでなく、端子台対向側から圧接しても良い。また、熱伝導性ケース30にリアクトル部品固定用ネジ穴36を1ヶ所加工し、リアクトル部品固定用ネジ40一本で上記ブロック側面23acを圧接しているが、特にこれに限定されるものでなく、何ヶ所及び何本でも良い。
また、本実施形態では、第2圧接手段として端子台21を使用しているが、特段これに限定されるものでなく、他の圧接手段、例えば、バネ及び蓋などでも良い。端子台21は、1ヶ所に限定されるものでなく、数ヶ所取付けても良い。

また、本実施形態では、端子台21のみ使用してコア37の磁性体のブロック23aを圧接したが、特にこれに限定されるわけでなく、端子台21と磁性体のブロック23aの間に公差吸収用の物質を挿入することもできる。

また、本実施形態では、コア37は磁性体のブロック23a及び23bと磁気ギャップに挿入されたシート材26から形成されているが、特にこの形状に限定されるものでなく、磁性体のブロックのみのコアでも適用可能である。また他の構造を持つコアでも適用可能である。

また、本実施形態では、コア37を形成しているシート材26の熱伝導率は、磁性体のブロック23a及び23bと略等しくしているが、特にこれに限定されるものでなく、磁性体のブロック23a及び23b以上の熱伝導率を有していても良い。

リアクトルを必要とする装置であれば、適用可能である。

従来のリアクトルの斜視図 従来のリアクトルの分解斜視図 従来の巻線を巻回したボビンの斜視図 従来のリアクトル部品の斜視図 従来の熱伝導性ケースの斜視図 図5の矢視AAから見た断面図 図5の矢視BBから見た断面図 図5の平面図 従来のコアの斜視図 従来のコアの分解斜視図 本実施形態のリアクトルの斜視図 本実施形態のリアクトルの分解斜視図 本実施形態の巻線を巻回したボビンの斜視図 本実施形態のリアクトル部品の斜視図 本実施形態の熱伝導性ケースを端子台用切欠き側から見た斜視図 本実施形態の熱伝導性ケースを端子台用切欠き対向側から見た斜視図 図15の矢視CCから見た断面図 図15の矢視DDから見た断面図 図15の平面図 本実施形態のコアの斜視図 本実施形態のコアの分解斜視図 本実施形態の端子台の斜視図 本実施形態のリアクトルの端子台を外した場合の斜視図 図11の矢視EEから見た断面図 図11の矢視FFから見た断面図 本実施形態のリアクトルを冷却装置に取付けた後の断面図

符号の説明

1 熱伝導性ケース、 2 巻線、 3a、3b 磁性体のブロック、
3ab ブロック裏面、 4 ボビン、 4a 仕切部、 4b 巻枠部、
5 リード部、 6 シート材、 7 絶縁シート、 8 充填材、
9 コア、 10 従来のリアクトル、 11 熱伝導性ケース底面、
12 リード部用切欠き、 13 リアクトル固定用穴、
14 熱伝導性ケース底面、
20 本発明にかかるリアクトル、 21 端子台、 22 巻線、
23a、23b 磁性体のブロック、 23aa ブロック表面、
23ab ブロック裏面、 23ac ブロック側面、 24 ボビン、
24a 仕切部、 24b 巻枠部、 25 リード部、 26 シート材、
27 絶縁シート、 28 充填材、 29 端子台固定用ネジ、
30 熱伝導性ケース、 31 熱伝導性ケース底面、
32 端子台固定用ネジ穴、 33 リアクトル固定用穴、 34 熱伝導性ケース底面、
35 熱伝導性ケース側面、 36 リアクトル部品固定用ネジ穴、 37 コア、
40 リアクトル部品固定用ネジ、 41 切欠き、 41a、41b 縁
42 端子、 43 リード部用溝、 44 台座、 45 突起物、
46 端子台ネジ穴、

Claims (8)

  1. 巻線と磁性体のコアとを備え、前記コアの周囲に前記巻線を巻回して形成されるリアクトル部品と、該リアクトル部品を収納する熱伝導性ケースとを有するリアクトルにおいて、
    前記リアクトル部品の前記コアを前記熱伝導性ケースの内側面に圧接する第1圧接手段を備え、
    前記コアが、前記熱伝導性ケースの内側面の少なくとも1面と面接触するように、前記第1圧接手段で固定されることを特徴とするリアクトル。
  2. 請求項1に記載のリアクトルにおいて、更に、前記コアを前記熱伝導性ケースの底面に圧接する第2圧接手段を有することを特徴とするリアクトル。
  3. 請求項1又は請求項2に記載のリアクトルにおいて、前記リアクトル部品の前記巻線の巻回部分と前記熱伝導性ケースの内面とに接触するように設けられた絶縁シートをさらに有することを特徴とするリアクトル。
  4. 請求項1乃至請求項3のいずれか1つに記載のリアクトルにおいて、
    前記巻線は、断面が長方形で構成された平角線であり、
    前記コアの周囲に、前記巻線の断面の短手方向が巻心方向となるように前記巻線が巻回されていることを特徴とするリアクトル。
  5. 巻線と磁性体のコアとを備え、前記コアの周囲に前記巻線を巻回して形成されるリアクトル部品と、
    前記リアクトル部品を収納する熱伝導性ケースと、
    前記リアクトル部品の前記巻線の巻回部分と前記熱伝導性ケースの内面とに接触するように設けられる絶縁シートと、
    前記熱伝導性ケース内に充填する充填材とを有し、
    前記絶縁シートは、前記充填材の熱伝導率以上の熱伝導率を有することを特徴とするリアクトル。
  6. 請求項1乃至請求項5のいずれか1つに記載のリアクトルにおいて、
    前記熱伝導性ケースは、強制冷却されることを特徴とするリアクトル。
  7. 請求項1乃至請求項6のいずれか1つに記載のリアクトルにおいて、
    前記コアは、少なくとも2以上の磁性体のブロックが磁気ギャップを介して、組合わされて形成され、
    前記磁性体のブロックの熱伝導率と略等しい熱伝導率を有するシート材が前記磁気ギャップ用に前記磁性体のブロック間に挿入されることを特徴とするリアクトル。
  8. 少なくとも2以上の磁性体のブロックが磁気ギャップを介して、組合わされて形成されるコアを有するリアクトル部品であって、
    前記磁性体のブロックの熱伝導率と略等しい熱伝導率を有するシート材が前記磁気ギャップ用に前記磁性体のブロック間に挿入されることを特徴とするリアクトル部品。
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