JPWO2016185812A1 - 巻線部品の冷却構造 - Google Patents

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Abstract

コイルの外周面に冷却風を均等に供給することにより、冷却効果を高めた変圧器，リアクトル等の巻線部品の冷却構造を提供する。コイル１１，１２，１３の側面を覆う平板部５１と、平板部５１の内面に突設されてコイル１１，１２，１３の中心軸に平行であり、かつコイル１１，１２，１３の外周面の隅部に隙間を隔てて対向する整流リブ５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄと、を備えた整流部材５０Ａ，５０Ｂを、コイル構体１４及びコイル１１，１２，１３からなるリアクトル本体１０に取り付ける。これにより、コイル１１，１２，１３の外側に、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を形成し、この冷却用風洞１７に冷却風を通過させる。

Description

本発明は、変圧器やリアクトル等の巻線部品を空冷するための冷却構造に関するものである。
図５は、特許文献１に記載された内鉄型のリアクトルを示しており、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は正面図、図５（ｃ）は右側面図である。
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６は、この従来技術の冷却作用を説明するための平面図である。なお、１０１ａ，１０１ｂはコア構体１０１に形成された磁気的ギャップを示す。
図６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。
図６に示す構造では、整流部材１０４の軸方向端部１０４ａがコア構体１０１の端部１０１ｃからはみ出るように整流部材１０４が配置されている。このため、端部１０４ａの内面に沿った冷却風の気流Ａが形成され、この気流Ａの一部はコイル１０２，１０３とコア構体１０１の脚部との間の隙間１０２ａ，１０３ａを通過する気流Ｂ１，Ｂ２となる。
従来技術によれば、上記の気流Ａ，Ｂ１，Ｂ２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。
特開２０１３−１９１６２３号公報（図２〜図４）
図６に示したように、気流Ａは、主に、コア構体１０１の周囲に回り込んで整流部材１０４の内側をコイル１０２，１０３方向に流れる。このため、コイル１０２，１０３とコア構体１０１との間を流れる冷却風は気流Ｂ１が支配的になって内側の気流Ｂ２が少なく、また、コイル１０２，１０３間の隙間を流れる気流も少ない。
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。
そこで、本発明の解決課題は、コイル周辺における冷却風の流路の抵抗を均等にしてコイル及びコア構体を効率良く均一に冷却するようにした巻線部品の冷却構造を提供することにある。
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、コア構体の脚部にコイルが巻かれた変圧器やリアクトル等の巻線部品を空冷するための冷却構造に関するものである。
そして、本発明の特徴は、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ことにある。
請求項２に記載するように、前記整流リブは、コイルの中心軸に直交する方向の断面形状をほぼ三角形とすることが望ましい。
また、請求項３に記載するように、コイルの内周面とコイルが巻かれる脚部の外周面との間に、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ても良い。
請求項４に記載するように、本発明は、例えば、コア構体の複数の脚部にコイルがそれぞれ巻かれたリアクトルまたは変圧器等の巻線部品に適用可能である。
本発明によれば、整流リブを有する整流部材を巻線部品本体に取り付けてコイルの周囲に第１の冷却用風洞を形成し、この風洞に冷却風を通過させることで、巻線部品全体を効率良く均等に冷却することができる。
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。
本発明の実施形態に係るリアクトルの分解斜視図である。 図１の組立状態を示す平面図である。 本発明の実施形態を示す斜視図である。 本発明の実施形態を示す一部切り欠き正面図（図４（ａ））、Ａ−Ａ断面図（図４（ｂ））及びＢ−Ｂ断面図（図４（ｃ））である。 特許文献１に記載された内鉄型のリアクトルの平面図（図５（ａ））、正面図（図５（ｂ））及び右側面図（図５（ｃ））である。 図５のリアクトルの冷却作用を説明するための平面図である。
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。この実施形態は、巻線部品としての外鉄型のリアクトルに本発明を適用した場合のものであり、図１はリアクトルの分解斜視図、図２は組立状態を示す平面図である。
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。
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。
また、５０Ａ，５０Ｂは、コイル１１，１２，１３を挟むようにコイル１１，１２，１３の両側から取り付けられる整流部材である。これらの整流部材５０Ａ，５０Ｂは、コイル１１，１２，１３の側面を覆う矩形の平板部５１と、その両側端に形成された固定端部５２と、平板部５１の内面（コイル１１，１２，１３側の面）に形成された整流リブ５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄとを備えている。
図２に示すように、整流リブ５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄは、コイル１１，１２，１３の外周面の隅部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄとの間に一定の隙間を保有しつつ対向するように断面ほぼ三角形に形成されている。これらの整流リブ５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄは、コイル１１，１２，１３の中心軸に平行であってコイル１１，１２，１３の軸方向長さよりも長い凸状の部材である。
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３は、リアクトル本体１０と整流部材５０Ａ，５０Ｂとを組み合わせて形成されるリアクトルの斜視図である。ここで、整流部材５０Ａ，５０Ｂは、リアクトル本体１０の両側の脚部１４に接着やスポット溶接によって取り付けられる。
また、図４（ａ）は整流部材５０Ｂの平板部５１の一部を切り欠いて示した正面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ断面図、図４（ｃ）はＢ−Ｂ断面図である。ここで、断面を表示するためのハッチングは便宜上、省略してある。
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（薄墨を付した部分）の一部とな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。
この実施形態において、図４（ａ）に示すように、冷却ファン等（図示せず）により発生させた冷却風をリアクトルの下方から供給すると、その気流は、コイル１１，１２，１３の外周面に形成された冷却用風洞１７を通過して出力導体１６側に流出する。
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。
また、コイル１１，１２，１３の内周面と脚部１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの外周面との間にも、コイル１１，１２，１３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の冷却用風洞１８を形成することにより、コイル１１，１２，１３の内周面及び脚部１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの外周面の冷却が可能になる。
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。
本発明は、変圧器やリアクトルのようにコイルとコア構体とを備えた巻線部品であって、単相または多相、外鉄型または内鉄型の各種巻線部品の冷却構造として利用可能である。
１０：リアクトル本体
１１，１２，１３：コイル
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
５０Ａ，５０Ｂ：整流部材
５１：平板部
５２：固定端部
５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ:整流リブ

Claims (4)

  1. コア構体の脚部にコイルが巻かれた巻線部品を空冷するための冷却構造において、
    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ことを特徴とする巻線部品の冷却構造。
  2. 請求項１に記載した巻線部品の冷却構造において、
    前記整流リブは、前記コイルの中心軸に直交する方向の断面形状がほぼ三角形であることを特徴とする巻線部品の冷却構造。
  3. 請求項１または２に記載した巻線部品の冷却構造において、
    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の冷却構造。
  4. 請求項１または２に記載した巻線部品の冷却構造において、
    前記巻線部品が、前記コア構体の複数の脚部に前記コイルがそれぞれ巻かれた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の冷却構造。
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