WO2014171031A1 - リアクトル - Google Patents

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WO2014171031A1
WO2014171031A1 PCT/JP2013/080764 JP2013080764W WO2014171031A1 WO 2014171031 A1 WO2014171031 A1 WO 2014171031A1 JP 2013080764 W JP2013080764 W JP 2013080764W WO 2014171031 A1 WO2014171031 A1 WO 2014171031A1
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WO
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winding layer
winding
spacer
layer
reactor
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Application number
PCT/JP2013/080764
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English (en)
French (fr)
Inventor
雄大 米岡
雄哉 中村
良 横堤
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to JP2015512278A priority Critical patent/JP5963950B2/ja
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections

Definitions

  • the present invention relates to a reactor, and more particularly to a reactor capable of improving cooling performance.
  • Patent Document 1 discloses a single-winding transformer in which an insulator is installed at the center of a tap winding and winding layers having different axial lengths are used to maintain the insulation distance between the windings. The vessel is described.
  • Patent Document 2 describes a transformer in which a cooling duct is formed by arranging a plurality of spacers made of an insulating material between a primary coil and a secondary coil. ing.
  • one winding layer forming the low voltage coil is surrounded by another winding layer forming the high voltage coil.
  • the wound layer is formed by winding a conductive material such as a copper wire while pulling. Therefore, a stress is applied to the winding along the radial direction toward the center. Since the wound layer is a heating element, if the two heating elements are close to each other, the heat generation density increases and the temperature tends to rise. When the axial length of one winding layer in the plurality of winding layers is shortened, the overall heat generation amount is reduced, and the temperature rise can be suppressed.
  • the outer winding layer is stressed at a position where the winding layers do not overlap each other when viewed from the radial direction of the reactor. To approach the inner wound layer. As a result, the cooling flow path formed between the outer winding layer and the inner winding layer cannot be maintained, and the cooling performance is deteriorated.
  • This invention is made
  • the objective is to provide the reactor which can improve cooling performance.
  • the reactor according to the present invention includes a first winding layer, a second winding layer, a third winding layer, a first spacer, a second spacer, and a third spacer.
  • the second winding layer is disposed on the outer peripheral side of the first winding layer so as to be coaxial with the first winding layer.
  • the third winding layer is disposed between the first winding layer and the second winding layer so as to be coaxial with the first winding layer.
  • the first spacer is in contact with the outer peripheral end portion of the first winding layer and the inner peripheral end portion of the third winding layer, and is disposed in a part of the circumferential direction.
  • the second spacer is in contact with the inner peripheral end of the second winding layer and the outer peripheral end of the third winding layer, and is disposed at a part of the circumferential direction.
  • the third spacer is disposed from the outer peripheral end portion of the first winding layer to the inner peripheral end portion of the second winding layer, and is disposed outside the axial end portion of the third winding layer in the axial direction. And arranged in a part of the circumferential direction.
  • a reactor capable of improving the cooling performance can be provided.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view in a region III-III in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view in a region IV-IV in FIG. 2.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view in a region VV in FIG. 2.
  • It is a side surface schematic diagram for demonstrating schematically the structure of the 4th spacer of the reactor which concerns on Embodiment 1 of this invention.
  • FIG. 21 is a schematic cross-sectional view in a region XXI-XXI in FIG. 20.
  • FIG. 21 is a schematic cross-sectional view in a region XXII-XXII in FIG.
  • FIG. 21 is a perspective schematic diagram for demonstrating the structure of the reactor which concerns on Embodiment 8 of this invention.
  • FIG. 25 is a schematic cross-sectional view in a region XXV-XXV in FIG. 24.
  • FIG. 25 is a schematic cross-sectional view in a region XXVI-XXVI in FIG. 24.
  • FIG. 25 is a schematic cross-sectional view in a region XXVII-XXVII in FIG. 24.
  • It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating schematically the structure of the reactor which concerns on Embodiment 9 of this invention.
  • Embodiment 1 The configuration of the reactor according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the reactor according to the first embodiment includes a first winding layer 1, a second winding layer 2, a third winding layer 3, a first spacer 11b, a second spacer 11c, and a third
  • the spacer 13 is mainly included.
  • each of first winding layer 1, second winding layer 2 and third winding layer 3 is formed by winding a winding such as a copper wire around axis X. It is a thing.
  • the second winding layer 2 is arranged on the outer peripheral side of the first winding layer 1 so as to be coaxial with the first winding layer 1.
  • the third winding layer 3 is disposed between the first winding layer 1 and the second winding layer 2 so as to be coaxial with the first winding layer 1. Referring to FIG. 2, the diameter of first winding layer 1 is smaller than the diameter of third winding layer 3, and the diameter of second winding layer 2 is larger than the diameter of third winding layer 3.
  • the first spacer 11 b is disposed in contact with the outer peripheral end 1 o of the first winding layer 1 and the inner peripheral end 3 i of the third winding layer 3.
  • the second spacer 11 c is disposed in contact with the inner peripheral end 2 i of the second winding layer 2 and the outer peripheral end 3 o of the third winding layer 3.
  • the first spacer 11b and the second spacer 11c are adjacent winding interlayer spacers 11 arranged between adjacent winding layers.
  • Each of the first spacer 11b and the second spacer 11c is disposed in a part of the circumferential direction.
  • Each of the 1st spacer 11b and the 2nd spacer 11c may be arrange
  • each of the first spacers 11b and the second spacers 11c may be disposed at 60 ° intervals in the circumferential direction.
  • the circumferential position (angle) of the first spacer 11b is preferably the same as the circumferential position (angle) of the second spacer 11c.
  • a space surrounded by two adjacent winding layers and two adjacent spacers serves as a cooling flow path 21 (see FIG. 2) through which a refrigerant for cooling the reactor 10 passes.
  • the third spacer 13 is disposed from the outer peripheral end 1 o of the first winding layer 1 to the inner peripheral end 2 i of the second winding layer 2, and the third spacer 13. It is arrange
  • the third spacer 13 is disposed in a part of the circumferential direction. Preferably, the third spacer 13 is in contact with the axial end 3 t of the third winding layer 3.
  • the third spacer 13 may be in contact with the first spacer 11b and the second spacer 11c.
  • the reactor 10 may further include a fourth winding layer 4, a fifth winding layer 5, and a fourth spacer 14.
  • the fourth winding layer 4 is arranged on the inner peripheral side from the first winding layer 1 so as to be coaxial with the first winding layer 1.
  • the fifth winding layer 5 is arranged on the outer peripheral side of the second winding layer 2 so as to be coaxial with the first winding layer 1.
  • a spacer 11 a is provided between the fourth winding layer 4 and the first winding layer 1
  • a spacer 11 d is provided between the fifth winding layer 5 and the second winding layer 2.
  • the fourth spacer 14 is disposed from the outer peripheral end 4 o of the fourth winding layer 4 to the inner peripheral end 5 i of the fifth winding layer 5, and the axial end 1 t of the first winding layer 1. And it arrange
  • the fourth spacer 14 may be in contact with each of the plurality of spacers 11a and 11d.
  • the 3rd spacer 13 and the 4th spacer 14 are spacers arrange
  • each of first spacer 11 b, second spacer 11 c, third spacer 13, and fourth spacer 14 is a circle centered on axis X. It is arranged on a part of the circumference. Therefore, in the cross-sectional view shown in FIG. 3, the first spacer 11b, the second spacer 11c, the third spacer 13, and the fourth spacer 14 are observed, but the cross-section shown in FIG. In the figure, no spacers are observed.
  • the first spacer 11b, the second spacer 11c, and the third spacer 13 are arranged at the same position (angle) on the circumference of the circle centered on the axis X.
  • the third spacer 13 is disposed so as to overlap each of the first spacer 11b and the second spacer 11c when viewed from the axis X direction. More preferably, the first spacer 11b, the second spacer 11c, the third spacer 13, and the fourth spacer 14 are at the same position (angle) on the circumference of the circle centered on the axis X. Has been placed. In other words, the fourth spacer 14 is disposed so as to overlap each of the first spacer 11b, the second spacer 11c, and the third spacer 13 when viewed from the axis X direction.
  • the axial length L3 of the third winding layer 3 is shorter than the axial length L1 of each of the first winding layer 1 and the second winding layer 2.
  • the axial length L1 of each of the first winding layer 1 and the second winding layer 2 is the axial length L5 of each of the fourth winding layer 4 and the fifth winding layer 5. Shorter than.
  • the reactor 10 is formed by concentrically arranging a plurality of winding layers having different lengths in the axial direction.
  • the fourth winding layer 4 is connected to the first winding layer 1 at the end of the first winding layer 1 via a connection portion 25 a.
  • the first winding layer 1 is connected to the third winding layer 3 at the end portion of the first winding layer 1 via a connection portion 25b.
  • the third winding layer 3 is connected to the second winding layer 2 at the end of the third winding layer 3 via a connection portion 25c.
  • the fifth winding layer 5 is connected to the second winding layer 2 at the end of the second winding layer 2 via a connecting portion 25d.
  • the reactor 10 of the first embodiment passes through the first winding layer 1, the third winding layer 3, and the second winding layer 2 from the fourth winding layer 4 disposed on the innermost periphery.
  • the current flows to the fifth winding layer 5 arranged on the outermost periphery.
  • the height H14 of the fourth spacer 14 may be greater than the height H13 of the third spacer 13, and the width W14 of the fourth spacer 14 is greater than or equal to the width W13 of the third spacer 13. There may be.
  • the height H13 of the third spacer 13 may be larger than the height H11 of the first spacer 11b and the second spacer 11c, and the width W13 of the third spacer 13 is The spacer 11b and the second spacer 11c may be larger than the width W11.
  • the width W13 of the third spacer 13 may be about twice the width W11 of the first spacer 11b and the second spacer 11c.
  • the width of the spacer is as small as possible within a range having a strength that can secure a cooling flow path.
  • the winding layers such as the first winding layer 1, the second winding layer 2, the third winding layer 3, the fourth winding layer 4, and the fifth winding layer 5 are, for example, a flat wire, a round wire, a litz wire, and the like. It is formed by coaxially winding a conducting wire such as a copper wire having a shape in which fine wire structures such as wires are bundled. Further, the spacers such as the first spacer 11b, the second spacer 11c, the third spacer 13 and the fourth spacer 14 are formed of an insulator, for example.
  • a spacer is a structure for arrange
  • the spacer it is necessary for the spacer to withstand the stress of the wound layer applied radially inward.
  • a material that does not easily change its shape such as glass epoxy.
  • an insulator having a high thermal conductivity such as ceramic may be used as the spacer.
  • an insulator sheet having a high thermal conductivity is used as an insulator such as glass epoxy. You may use what was made to contact.
  • the cooling efficiency of the reactor can be improved by using a material having high thermal conductivity as the spacer.
  • the shaft of the third winding layer 3 is arranged from the outer peripheral end 1o of the first winding layer 1 to the inner peripheral end 2i of the second winding layer 2. It has the 3rd spacer 13 arrange
  • a cooling channel formed between the first winding layer 1 and the second winding layer 2 by deformation of the first winding layer 1 and the second winding layer 2 due to stress by the third spacer. Can be prevented from decreasing. As a result, the reactor 10 with improved cooling performance is obtained.
  • the axial length L3 of the third winding layer 3 is the axial length L1 of each of the first winding layer 1 and the second winding layer 2. Shorter than. Thereby, a temperature rise can be reduced by the heat_generation
  • the first winding layer 1 is arranged from the outer peripheral end 4o of the fourth winding layer 4 to the inner peripheral end 5i of the fifth winding layer 5. It has the 4th spacer 14 arrange
  • the axial length L5 of the fifth winding layer 5 disposed on the outer peripheral side and the axial length L5 of the fourth winding layer 4 disposed on the inner peripheral side are respectively It becomes longer than the axial length L1 of each of the first winding layer 1 and the second winding layer 2 disposed in the center portion sandwiched between the inner peripheral side.
  • the axial length of the winding layer disposed on the center side is shorter than the axial length of the winding layer disposed on the outer peripheral side and the inner peripheral side. The temperature rise in the center part of the reactor 10 can be suppressed efficiently.
  • the third spacer 13 is disposed so as to overlap each of the first spacer 11b and the second spacer 11c when viewed from the axial direction. Therefore, since the inflow area of the cooling medium can be increased, the cooling performance of the reactor 10 is improved.
  • Embodiment 2. FIG. With reference to FIG. 9, the structure of the reactor 10 which concerns on Embodiment 2 of this invention is demonstrated.
  • the reactor 10 according to the second embodiment is related to the first embodiment in that the fourth spacer 14 projects in the axial direction from the space surrounded by the fourth winding layer 4 and the fifth winding layer 5.
  • the reactor 10 is different from the reactor 10, and the other points are the same as the reactor 10 according to the first embodiment. Therefore, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the same description is not repeated.
  • the reactor according to the second embodiment has a shape in which the third spacer 13 protrudes in the axis X direction from the axial ends of the fourth winding layer 4 and the fifth winding layer 5. It has become.
  • the length in the axial direction of the portion protruding in the axis X direction may be shorter than the length in the axis X direction of the portion sandwiched between the fourth winding layer 4 and the fifth winding layer 5.
  • the cooling medium is configured to be able to flow in the axis X direction 8 from the outside of the reactor 10 to the inside of the fourth winding layer 4 and is perpendicular to the axis X direction.
  • 9 is also configured to be able to flow into the fourth winding layer 4.
  • the fourth spacer 14 protrudes in the axial direction from the space sandwiched between the fourth winding layer 4 and the fifth winding layer 5. Therefore, when the cooling direction is self-cooling, the cooling medium can flow from the outside of the reactor 10 from the axis X direction 8 and the direction 9 perpendicular to the axis X direction to the inside of the fourth winding layer 4. Wind collection effect is improved. As a result, the cooling performance of the reactor 10 is improved.
  • Reactor 10 according to the third embodiment is different from reactor 10 according to the first embodiment in that a spacer is disposed between winding layers in the same layer, and other points are different from the first embodiment. It is the same as the reactor 10 which concerns on. Therefore, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the same description is not repeated.
  • the first winding layer 1 in the (n ⁇ 1) th layer (the first layer if n is assumed to be 2) counted from the inner periphery side to the outer periphery side of the reactor 10
  • the wound layer portion 1a is included.
  • Each of the plurality of wound layer portions 1a is disposed with a gap therebetween in the axis X direction in a cross-sectional view as viewed from the radial direction (that is, the direction perpendicular to the axis X direction).
  • the interlayer spacer is provided in the gap. Referring to FIG.
  • each of the plurality of winding layer portions 1 a is arranged with a gap between the winding layer portions 1 a when viewed in a cross-sectional view as viewed from the radial direction.
  • each winding layer portion 1a is electrically and physically connected by the connecting portion 26 arranged on the inner side in the radial direction. It is connected.
  • At least one of the first winding layer 1, the second winding layer 2, and the third winding layer 3 is disposed at a distance from each other in the axis X direction in a cross-sectional view as viewed from the radial direction.
  • Including a plurality of winding portions More preferably, all the winding layers of the first winding layer 1, the second winding layer 2, and the third winding layer 3 are arranged at intervals in the axis X direction in a cross-sectional view as viewed from the radial direction. Including a plurality of winding portions.
  • an interval between the winding portions 3a adjacent to each other among the plurality of winding portions 3a included in the third winding layer 3 is the plurality of intervals included in the first winding layer 1.
  • the spacing in the axis X direction of the winding layer portions 1a adjacent to each other in the winding layer portion 1a and the spacing in the axis X direction of the winding layer portions 2a adjacent to each other among the plurality of winding layer portions 2a included in the second winding layer 2 Bigger than each of.
  • each of the winding layers of the first winding layer 1, the second winding layer 2, and the third winding layer 3 is in the axial X direction in a cross-sectional view as viewed from the radial direction. Includes a plurality of winding portions spaced apart from each other. By providing an interval between the plurality of wound layer portions, heat can be easily released and the cooling performance of the reactor can be improved.
  • each of the inter-layer spacer 17 of the wound layer in the (n ⁇ 1) th layer and the inter-layer spacer 16 of the wound layer in the (n + 1) th layer, counted from the radial center of the reactor 10, respectively. Is shorter than the inter-layer spacer 18 of the wound layer in the nth layer. That is, the interlayer spacer 18 in the intermediate winding layer surrounded by the inner winding layer and the outer winding layer is more than the inner spacer 17 of the inner winding layer and the same interlayer spacer of the outer winding layer. Is also getting longer.
  • Embodiment 4 With reference to FIG. 13 and FIG. 14, the structure of the reactor 10 which concerns on Embodiment 4 of this invention is demonstrated. Note that the reactor 10 according to the fourth embodiment includes a first winding portion disposed at the endmost portion in the axis X direction and a second winding disposed inside the first winding portion in the axial direction.
  • the length of the first winding portion in the axial direction is longer than the length of the second winding portion in the axial direction, and the reactor 10 according to the third embodiment.
  • the other points are the same as the reactor 10 according to the third embodiment. Therefore, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the same description is not repeated.
  • the (n ⁇ 1) th winding layer of reactor 10 includes first winding layer portion 1b arranged at the extreme end in the axis X direction. And the second winding layer portion 1c disposed on the inner side in the axis X direction than the first winding layer portion 1b. Similarly, the n-th winding layer is disposed at the innermost side in the axis X direction from the first winding layer portion 3b disposed at the outermost end portion in the axis X direction and the first winding layer portion 3b.
  • the (n + 1) th winding layer includes a first winding layer portion 2b disposed at the endmost portion in the axis X direction, and a first winding layer portion.
  • a second wound layer portion 2c disposed inside the axis X direction with respect to 2b.
  • the same interlayer spacer 16 may be provided in the gap between the first winding layer portion 1b and the second winding layer portion 1c.
  • the length in the axis X direction of the interlayer spacer 17 in the (n ⁇ 1) th layer and the length in the axis X direction of the interlayer spacer 16 in the (n + 1) th layer are respectively determined in the axis X direction of the interlayer spacer 18 in the nth layer. It is preferably shorter than the length.
  • the length of the first winding layer portions 1b, 2b, 3b in the axial X direction is longer than the length of the second winding layer portions 1c, 2c, 3c in the axial direction. long.
  • the temperature rise of the reactor 10 can be suppressed by reducing the axial length of the wound layer portion in the axial center portion of the wound layer and reducing the heat generation density.
  • the cooling performance of the reactor 10 can be improved while improving the space factor of the windings.
  • Reactor 10 according to the fifth embodiment is different from reactor 10 according to the third embodiment in that an interlayer spacer is not disposed in the n-th winding layer, and other points are the same as in the third embodiment. It is the same as the reactor 10 which concerns. Therefore, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the same description is not repeated.
  • the n-1th winding layer of reactor 10 has a plurality of winding layer portions 1a, and each of the plurality of winding layer portions 1a has a diameter. They are arranged with a gap in a sectional view in the direction.
  • the interlayer spacer 16 is provided in the gap.
  • the (n + 1) th winding layer also has a plurality of winding layer portions 2a, and each of the plurality of winding layer portions 2a is arranged with a gap in a cross-sectional view in the radial direction.
  • the interlayer spacer 17 is provided in the gap.
  • each of the first winding layer 1 and the second winding layer 2 includes a plurality of winding portions disposed at intervals in the axis X direction in a cross-sectional view as viewed from the radial direction.
  • the third winding layer 3 does not include a plurality of winding portions that are spaced apart from each other in the axis X direction. That is, the first winding layer 1 and the second winding layer 2 are provided with the same interlayer spacer, but the third winding layer 3 is not provided with the same interlayer spacer.
  • each of the first winding layer 1 and the second winding layer 2 includes a plurality of winding portions that are spaced apart from each other in the axis X direction.
  • the third winding layer 3 does not include a plurality of winding portions that are spaced apart from each other in the axis X direction. In this way, by providing the spacing between the winding portions in each of the first winding layer 1 and the second winding layer 2 adjacent to the third winding layer 3 that generates the largest amount of heat, the third winding layer The generated heat can be efficiently radiated from both sides. As a result, the cooling performance of the reactor 10 can be improved.
  • reactor 10 according to Embodiment 6 of the present invention will be described with reference to FIGS. 17 and 18.
  • Reactor 10 according to Embodiment 6 is similar to that of Embodiment 3 in that the length in the axis X direction of the spacer in the outer winding layer is shorter than the length in the axis X direction of the spacer in the inner winding layer.
  • the other points are the same as reactor 10 according to the third embodiment. Therefore, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the same description is not repeated.
  • the length in the axis X direction of the interlayer spacer 16 of the n ⁇ 1th winding layer is longer than the length of the n layer winding layer in the axis X direction of the interlayer spacer 18. Also long.
  • the length in the axis X direction of the interlayer spacer 18 of the nth winding layer is longer than the length in the axis X direction of the interlayer spacer 17 of the (n + 1) th winding layer.
  • n is 2
  • an interval in the axis X direction between adjacent winding layer portions 2a among the plurality of winding layer portions 2a included in the second winding layer 2 is a plurality of winding layers 2 included in the third winding layer 3.
  • the axis X of the winding portions 3a adjacent to each other among the plurality of winding portions 3a included in the third winding layer 3 is smaller than the interval in the axis X direction of the winding portions 3a adjacent to each other among the winding portions 3a.
  • the spacing in the direction is smaller than the spacing in the axis X direction of the winding layer portions 1 a adjacent to each other among the plurality of winding layer portions 1 a included in the first winding layer 1. That is, in the reactor 10 according to the sixth embodiment, in the reactor 10 having a plurality of concentric winding layers with different diameters, the length in the axis X direction of the interlayer spacer decreases from the inner peripheral side toward the outer peripheral side. It is formed to become. In other words, the windings are densely wound around the winding layers of the same layer from the inner circumference side to the outer circumference side, and the number of winding layer portions of each winding layer increases.
  • the spacing between the winding layer portions 2a adjacent to each other in the axis X direction is the third winding layer 3. Windings adjacent to each other among the plurality of winding portions 3a included in the third winding layer 3 that are smaller than the interval in the axis X direction of the winding portions 3a adjacent to each other among the plurality of winding portions 3a included in the winding The interval in the axis X direction of the portion 3 a is smaller than the interval in the axis X direction of the adjacent winding layer portions 1 a among the plurality of winding layer portions 1 a included in the first winding layer 1.
  • Embodiment 7 FIG.
  • the configuration of reactor 10 according to Embodiment 7 of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the reactor 10 according to the seventh embodiment mainly includes the sixth winding layer 6, the seventh winding layer 7, and the fifth spacer 15.
  • the other points are the same as the reactor 10 according to the first embodiment. Therefore, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the same description is not repeated.
  • reactor 10 according to the seventh embodiment is arranged on the outer peripheral side of fifth winding layer 5 so as to be coaxial with first winding layer 1.
  • the reactor 10 according to the seventh embodiment is further arranged from the outer peripheral end 5o of the fifth winding layer 5 to the inner peripheral end 7i of the seventh winding layer 7, and the axial direction of the sixth winding layer 6 It further has the 5th spacer 15 arrange
  • the fifth spacer 15 is disposed across the sixth wound layer 6.
  • the fifth spacer 15 is in contact with the axial end 6 t of the sixth wound layer 6.
  • the length L7 of the seventh winding layer 7 in the axis X direction is shorter than the length L5 of the fifth winding layer 5 in the axis X direction.
  • a spacer 11e is disposed between the fifth winding layer 5 and the sixth winding layer.
  • a spacer 11 f is arranged between the sixth winding layer 6 and the seventh winding layer 7.
  • the position (angle) in the circumferential direction of the fifth spacer 15 is the position (angle) of at least one of the fourth spacer 14, the third spacer 13, the second spacer 11c, and the first spacer 11b. Is the same.
  • the fifth spacer 15 has the same position (angle) in the circumferential direction as the positions (angles) of the fourth spacer 14, the third spacer 13, the second spacer 11c, and the first spacer 11b. .
  • reactor 10 according to Embodiment 7 includes a minimum winding layer portion 22 in which the diameter of the outermost winding layer is the same as the diameter of fifth winding layer 5, and the outermost winding layer. And a maximum winding layer portion 23 having the same diameter as that of the seventh winding layer 7. That is, a step is formed at the outermost periphery of the reactor 10. Spaces 24 a to 24 d are formed on the outer side in the radial direction of the minimum winding layer portion 22 on the outer side in the axis X direction of the maximum winding layer portion 23. Structures other than the reactor 10 can be arranged in the spaces 24a to 24d.
  • the reactor 10 having the step structure as described above is manufactured using only the adjacent winding interlayer spacer 11 such as the first spacer 11b and the second spacer 11c as in the prior art, the reactor 10 is Since the temperature rise in the wound layer portion 23 becomes large, sufficient cooling capacity could not be obtained. For this reason, the reactor 10 having the step structure as described above and having a space for arranging a structure other than the reactor cannot be obtained.
  • the length L7 of the seventh winding layer 7 in the axis X direction is shorter than the length L5 of the fifth winding layer 5 in the axis X direction. Further, by winding the winding layers having different lengths in the axis X direction close to each other in the maximum winding layer portion 23, it is possible to increase the heat radiation surface area and reduce the temperature rise due to heat conduction between different winding layers. I can expect. As described above, it is possible to obtain the reactor 10 having the spaces 24a to 24d in which the heat radiation performance is improved and the structure other than the reactor can be arranged.
  • Eighth embodiment is a reactor 10 that is the minimum configuration of the present invention, the number of winding layers is three, and includes a first winding layer 1, a second winding layer 2, and a third winding layer 3.
  • an electromagnetic force is further applied during energization.
  • FIG. 28 is a cross-sectional view of reactor 10 according to the ninth embodiment observed in a cross section corresponding to FIG.
  • the third spacer 13 is disposed with a gap from the axial end 3 t of the third winding layer 3. That is, the third spacer 13 is not in contact with the axial end 3 t of the third winding layer 3.
  • Each of the axial end 1 t of the first winding layer 1 and the axial end 2 t of the second winding layer 2 is exposed from the third spacer 13. In other words, the third spacer 13 is not in contact with each of the axial end 1 t of the first winding layer 1 and the axial end 2 t of the second winding layer 2.
  • the third spacer 13 of the reactor 10 according to the ninth embodiment includes the axial end 1t of the first winding layer 1, the axial end 2t of the second winding layer 2, and the axis of the third winding layer 3. It is not in contact with each of the direction end portions 3t. Therefore, according to the reactor 10 according to the ninth embodiment, the axial end 1t of the first winding layer 1, the axial end 2t of the second winding layer 2, and the axial end of the third winding layer 3 are used.
  • the cooling medium can be flowed so that the cooling medium contacts the surface forming each of the portions 3t. As a result, the cooling performance of the reactor 10 is improved.
  • the third spacer 13 at an arbitrary position among the plurality of third spacers 13 is connected to the axial end 1 t of the first winding layer 1, the second The winding layer 2 may not be in contact with each of the axial end portion 2t of the winding layer 2 and the axial end portion 3t of the third winding layer, and the third spacers 13 at all locations may be in contact with the first winding layer 1.
  • the axial end 1t, the axial end 2t of the second winding layer 2, and the axial end 3t of the third winding layer may not be in contact with each other.
  • FIG. 29 is a cross-sectional view of reactor 10 according to the tenth embodiment observed in a cross section corresponding to FIG.
  • the third spacer 13 of the reactor 10 according to the tenth embodiment includes a one-side spacer portion 3a disposed on one axial end 3t side of the third winding layer 3 in a cross-sectional view viewed from the radial direction. And the other-side spacer portion 3b disposed on the other axial end portion 3e side of the third wound layer 3.
  • the third spacer 13 of the first embodiment is configured at two locations.
  • the length along the axial direction of the one-side spacer portion 3a may be the same as or different from the length along the axial direction of the other-side spacer portion 3b.
  • the temperature increases by arranging the one-side spacer portion 3a on the one axial end 3t side of the third winding layer 3 and having the other-side spacer portion 3b on the other axial end 3e side.
  • the shape of the reactor 10 can be maintained while the axial length of the third winding layer 3 having a high height is shortened.

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Abstract

　第１の巻層（１）と、第１の巻層（１）と同軸状となるように第１の巻層（１）よりも外周側に配置された第２の巻層（２）と、第１の巻層（１）と同軸状となるように第１の巻層（１）と第２の巻層（２）との間に配置された第３の巻層（３）と、第１の巻層（１）の外周端部および第３の巻層（３）の内周端部に接し、かつ周方向の一部に配置された第１のスペーサと、第２の巻層（２）の内周端部および第３の巻層（３）の外周端部に接し、かつ周方向の一部に配置された第２のスペーサと、第１の巻層（１）の外周端部から第２の巻層（２）の内周端部に亘って配置され、第３の巻層（３）の軸方向端部よりも軸方向の外側に配置され、かつ周方向の一部に配置された第３のスペーサ（１３）とを備えた、リアクトル（１０）。　これにより、冷却性能を向上可能なリアクトル（１０）を提供することができる。

Description

リアクトル
　本発明は、リアクトルに関し、特に、冷却性能を向上可能なリアクトルに関する。
　従来の静止誘導電気機器として、同心円状に配置された複数の巻層を有する単巻変圧器が知られている。たとえば、特開昭５５－１３８８１６号公報（特許文献１）には、タップ巻線の中央に絶縁物が設置され、巻線どうしの絶縁距離を保つため軸長の異なる巻層を有する単巻変圧器が記載されている。また特開平５－３２６２９３号公報（特許文献２）には、１次コイルと２次コイルの間に絶縁材料からなる複数のスペーサ―を配置することで冷却ダクトが形成された変圧器が記載されている。
特開昭５５－１３８８１６号公報 特開平５－３２６２９３号公報
　特開平５－３２６２９３号公報に記載の変圧器において、低圧コイルを形成する一の巻層は、高圧コイルを形成する他の巻層に囲まれて形成されている。また巻層はたとえば銅線などの導電性材料を引っぱりながら巻回して形成される。それゆえ巻線には半径方向に沿って中心に向かう応力が加わっている。巻層は発熱体であるため、２つの発熱体同士が近接していると発熱密度が大きくなり、温度上昇しやすい。複数の巻層の中のある一つの巻層の軸方向の長さを短くすると、全体の発熱量が低下し、温度上昇の抑制を図ることができる。しかしながら、仮に外側の巻層の軸方向の長さが内側の巻層の軸方向の長さよりも長いと、リアクトルの径方向から見て巻層同士が重ならない位置において、外側の巻層が応力により内側の巻層の方に接近してくる。結果として、外側の巻層と内側の巻層との間に形成されていた冷却流路が維持できなくなり、冷却性能が低下してしまう。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷却性能を向上可能なリアクトルを提供することである。
　本発明に係るリアクトルは、第１の巻層と、第２の巻層と、第３の巻層と、第１のスペーサと、第２のスペーサと、第３のスペーサとを備える。第２の巻層は、第１の巻層と同軸状となるように第１の巻層よりも外周側に配置されている。第３の巻層は、第１の巻層と同軸状となるように第１の巻層と第２の巻層との間に配置されている。第１のスペーサは、第１の巻層の外周端部および第３の巻層の内周端部に接し、かつ周方向の一部に配置されている。第２のスペーサは、第２の巻層の内周端部および第３の巻層の外周端部に接し、かつ周方向の一部に配置されている。第３のスペーサは、第１の巻層の外周端部から第２の巻層の内周端部に亘って配置され、第３の巻層の軸方向端部よりも軸方向の外側に配置され、かつ周方向の一部に配置されている。
　本発明によれば、冷却性能を向上可能なリアクトルを提供することができる。
本発明の実施の形態１に係るリアクトルの構造を説明するための斜視模式図である。 本発明の実施の形態１に係るリアクトルの構造を説明するための側面模式図である。 図２の領域ＩＩＩ－ＩＩＩにおける断面模式図である。 図２の領域ＩＶ－ＩＶにおける断面模式図である。 図２の領域Ｖ－Ｖにおける断面模式図である。 本発明の実施の形態１に係るリアクトルの第４のスペーサの構造を概略的に説明するための側面模式図である。 本発明の実施の形態１に係るリアクトルの第３のスペーサの構造を概略的に説明するための側面模式図である。 本発明の実施の形態１に係るリアクトルの第１のスペーサおよび第２のスペーサの構造を概略的に説明するための側面模式図である。 本発明の実施の形態２に係るリアクトルの構造を概略的に説明するための断面模式図である。 本発明の実施の形態３に係るリアクトルの構造を概略的に説明するための側面模式図である。 本発明の実施の形態３に係るリアクトルの構造を概略的に説明するための断面模式図である。 巻層部とスペーサとの関係を説明するための図である。 本発明の実施の形態４に係るリアクトルの構造を概略的に説明するための側面模式図である。 本発明の実施の形態４に係るリアクトルの構造を概略的に説明するための断面模式図である。 本発明の実施の形態５に係るリアクトルの構造を概略的に説明するための側面模式図である。 本発明の実施の形態５に係るリアクトルの構造を概略的に説明するための断面模式図である。 本発明の実施の形態６に係るリアクトルの構造を概略的に説明するための側面模式図である。 本発明の実施の形態６に係るリアクトルの構造を概略的に説明するための断面模式図である。 本発明の実施の形態７に係るリアクトルの構造を説明するための斜視模式図である。 本発明の実施の形態７に係るリアクトルの構造を説明するための側面模式図である。 図２０の領域ＸＸＩ－ＸＸＩにおける断面模式図である。 図２０の領域ＸＸＩＩ－ＸＸＩＩにおける断面模式図である。 本発明の実施の形態８に係るリアクトルの構造を説明するための斜視模式図である。 本発明の実施の形態８に係るリアクトルの構造を説明するための側面模式図である。 図２４の領域ＸＸＶ－ＸＸＶにおける断面模式図である。 図２４の領域ＸＸＶＩ－ＸＸＶＩにおける断面模式図である。 図２４の領域ＸＸＶＩＩ－ＸＸＶＩＩにおける断面模式図である。 本発明の実施の形態９に係るリアクトルの構造を概略的に説明するための断面模式図である。 本発明の実施の形態１０に係るリアクトルの構造を概略的に説明するための断面模式図である。
　以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
実施の形態１．
　図１～図８を参照して、本発明の実施の形態１に係るリアクトルの構成について説明する。実施の形態１に係るリアクトルは、第１の巻層１と、第２の巻層２と、第３の巻層３と、第１のスペーサ１１ｂと、第２のスペーサ１１ｃと、第３のスペーサ１３とを主に有している。
　図１および図２を参照して、第１の巻層１、第２の巻層２および第３の巻層３の各々は銅線などの巻線を軸Ｘの周りに巻回して形成されたものである。第２の巻層２は、第１の巻層１と同軸状となるように第１の巻層１よりも外周側に配置されている。第３の巻層３は、第１の巻層１と同軸状となるように第１の巻層１と第２の巻層２との間に配置されている。図２を参照して、第１の巻層１の直径は第３の巻層３の直径よりも小さく、第２の巻層２の直径は第３の巻層３の直径よりも大きい。
　図３を参照して、第１のスペーサ１１ｂは、第１の巻層１の外周端部１ｏおよび第３の巻層３の内周端部３ｉに接して配置されている。同様に、第２のスペーサ１１ｃは、第２の巻層２の内周端部２ｉおよび第３の巻層３の外周端部３ｏに接して配置されている。第１のスペーサ１１ｂおよび第２のスペーサ１１ｃは、隣り合う巻層の間に配置されている隣接巻層間スペーサ１１である。第１のスペーサ１１ｂおよび第２のスペーサ１１ｃの各々は、周方向の一部に配置されている。第１のスペーサ１１ｂおよび第２のスペーサ１１ｃの各々は、周方向において等間隔に配置されていてもよい。たとえば、第１のスペーサ１１ｂおよび第２のスペーサ１１ｃの各々は、周方向において６０°間隔で６つ配置されていてもよい。また第１のスペーサ１１ｂの周方向の位置（角度）は、第２のスペーサ１１ｃの周方向の位置（角度）と同じであることが好ましい。隣り合う２つの巻層および隣り合う２つのスペーサに囲まれた空間は、リアクトル１０を冷却するための冷媒が通過する冷却流路２１（図２参照）となる。
　図１および図３を参照して、第３のスペーサ１３は、第１の巻層１の外周端部１ｏから第２の巻層２の内周端部２ｉに亘って配置され、かつ第３の巻層３の軸方向端部３ｔよりも軸方向の外側に配置されている。つまり、第３のスペーサ１３は、第３の巻層３を跨いで第１の巻層１の外周端部１ｏから第２の巻層２の内周端部２ｉに亘って配置されている。第３のスペーサ１３は、周方向の一部に配置されている。好ましくは、第３のスペーサ１３は、第３の巻層３の軸方向端部３ｔに接している。第３のスペーサ１３は、第１のスペーサ１１ｂおよび第２のスペーサ１１ｃと接していてもよい。
　またリアクトル１０は、さらに第４の巻層４と、第５の巻層５と、第４のスペーサ１４とを有していてもよい。第４の巻層４は、第１の巻層１と同軸状となるように第１の巻層１より内周側に配置されている。第５の巻層５は、第１の巻層１と同軸状となるように第２の巻層２よりも外周側に配置されている。第４の巻層４と第１の巻層１との間にはスペーサ１１ａが設けられ、第５の巻層５と第２の巻層２との間にはスペーサ１１ｄが設けられている。第４のスペーサ１４は、第４の巻層４の外周端部４ｏから第５の巻層５の内周端部５ｉに亘って配置され、かつ第１の巻層１の軸方向端部１ｔおよび第２の巻層２の軸方向端部２ｔの各々よりも軸方向の外側に配置されている。つまり、第４のスペーサ１４は、第２の巻層２と、第３の巻層３と、第１の巻層１とを跨ぐように配置されている。第４のスペーサ１４は、周方向の一部に配置されている。第４のスペーサ１４は、第１の巻層１の軸方向端部１ｔと、第２の巻層２の軸方向端部２ｔと、第３のスペーサ１３とに接していてもよい。第４のスペーサ１４は、複数のスペーサ１１ａ、１１ｄの各々と接していてもよい。なお、第３のスペーサ１３と第４のスペーサ１４は、軸Ｘ方向から見て、複数の巻層のうち少なくとも１層を跨ぐように配置されたスペーサである。
　図２、図３および図４を参照して、第１のスペーサ１１ｂと、第２のスペーサ１１ｃと、第３のスペーサ１３と、第４のスペーサ１４の各々は、軸Ｘを中心とした円の円周の一部に配置されている。それゆえ、図３に示す断面図においては、第１のスペーサ１１ｂと、第２のスペーサ１１ｃと、第３のスペーサ１３と、第４のスペーサ１４とが観察されるが、図４に示す断面図においては、いずれのスペーサも観察されない。好ましくは、第１のスペーサ１１ｂと、第２のスペーサ１１ｃと、第３のスペーサ１３とが、軸Ｘを中心とした円の円周における同じ位置（角度）に配置されている。言い換えれば、軸Ｘ方向からみて、第３のスペーサ１３は第１のスペーサ１１ｂおよび第２のスペーサ１１ｃの各々と重なるように配置されている。さらに好ましくは、第１のスペーサ１１ｂと、第２のスペーサ１１ｃと、第３のスペーサ１３と、第４のスペーサ１４とが、軸Ｘを中心とした円の円周における同じ位置（角度）に配置されている。言い換えれば、軸Ｘ方向からみて、第４のスペーサ１４は、第１のスペーサ１１ｂ、第２のスペーサ１１ｃおよび第３のスペーサ１３の各々と重なるように配置されている。好ましくは、第３の巻層３の軸方向の長さＬ３は、第１の巻層１および第２の巻層２の各々の軸方向の長さＬ１よりも短い。また好ましくは、第１の巻層１および第２の巻層２の各々の軸方向の長さＬ１は、第４の巻層４および第５の巻層５の各々の軸方向の長さＬ５よりも短い。このように、リアクトル１０は、軸方向の長さの異なる複数の巻層が同心円状に配置されて形成されている。
　図５を参照して、第４の巻層４は第１の巻層１と、第１の巻層１の端部において接続部２５ａを介して接続されている。また第１の巻層１は第３の巻層３と、第１の巻層１の端端部において接続部２５ｂを介して接続されている。さらに第３の巻層３は第２の巻層２と、第３の巻層３の端部において接続部２５ｃを介して接続されている。さらに第５の巻層５は第２の巻層２と、第２の巻層２の端部において接続部２５ｄを介して接続されている。これにより、本実施の形態１のリアクトル１０は、最内周に配置されている第４の巻層４から第１の巻層１と第３の巻層３と第２の巻層２を通って最外周に配置されている第５の巻層５まで電流が流れるように構成されている。
　図６、図７および図８を参照して、第１のスペーサ１１ｂ、第２のスペーサ１１ｃ、第３のスペーサ１３および第４のスペーサ１４の形状について説明する。側面視において、第４のスペーサ１４の高さＨ１４は、第３のスペーサ１３の高さＨ１３より大きくてもよく、第４のスペーサ１４の幅Ｗ１４は、第３のスペーサ１３の幅Ｗ１３以上であってもよい。また側面視において、第３のスペーサ１３の高さＨ１３は、第１のスペーサ１１ｂおよび第２のスペーサ１１ｃの高さＨ１１よりも大きくてもよく、第３のスペーサ１３の幅Ｗ１３は、第１のスペーサ１１ｂおよび第２のスペーサ１１ｃの幅Ｗ１１よりも大きくてもよい。たとえば、第３のスペーサ１３の幅Ｗ１３は第１のスペーサ１１ｂおよび第２のスペーサ１１ｃの幅Ｗ１１の２倍程度であってもよい。リアクトルの冷却能力を向上するためには、冷却媒体が流入する面積をできるだけ大きくすることが好ましい。そのためには、スペーサの幅は小さいことが望ましい。しかしながら、スペーサの幅を小さくすると、スペーサの強度が低くなるため、スペーサが冷却流路を保持することができなくなる恐れがある。そのため、スペーサの幅は、冷却流路を確保できる程度の強度を有する範囲において、可能な限り小さいことが好ましい。
　なお、第１の巻層１、第２の巻層２、第３の巻層３、第４の巻層４および第５の巻層５などの巻層は、たとえば平角線、丸線、リッツ線などの細線構造を束ねた形状の銅線などの導線を同軸状に巻回することにより形成されている。また第１のスペーサ１１ｂ、第２のスペーサ１１ｃ、第３のスペーサ１３および第４のスペーサ１４などのスペーサは、たとえば絶縁体により形成されている。スペーサは、巻層と巻層との間に配置され、冷却流路を保持するための構造物である。そのため、スペーサは、半径方向内側にかかる巻層の応力に耐える必要がある。スペーサとしては、ガラスエポキシのような形状が変化しにくい材質を用いることが一般的である。巻層間を支える強度を満たすのであれば、スペーサとして、たとえばセラミックのような高熱伝導率を有する絶縁体を用いてもよく、たとえばガラスエポキシのような絶縁体に高熱伝導率を有する絶縁体シートを接触させたものを用いてもよい。スペーサとして、高熱伝導率を有する材料を用いることでリアクトルの冷却効率を向上させることができる。
　次に、実施の形態１に係るリアクトルの作用効果について説明する。
　実施の形態１に係るリアクトル１０によれば、第１の巻層１の外周端部１ｏから第２の巻層２の内周端部２ｉに亘って配置され、第３の巻層３の軸方向端部３ｔよりも軸方向の外側に配置され、かつ周方向の一部に配置された第３のスペーサ１３を有している。第３のスペーサにより、第１の巻層１と第２の巻層２とが応力によって変形して、第１の巻層１と第２の巻層２との間に形成される冷却流路の面積が減少することを抑制することができる。結果として、冷却性能が向上したリアクトル１０が得られる。
　また実施の形態１に係るリアクトル１０によれば、第３の巻層３の軸方向の長さＬ３は、第１の巻層１および第２の巻層２の各々の軸方向の長さＬ１よりも短い。これにより、リアクトルの発熱密度低下により温度上昇を低減することができる。結果として、冷却性能が向上したリアクトル１０が得られる。
　さらに実施の形態１に係るリアクトル１０によれば、第４の巻層４の外周端部４ｏから第５の巻層５の内周端部５ｉに亘って配置され、第１の巻層１の軸方向端部１ｔおよび第２の巻層２の軸方向端部２ｔの各々よりも軸方向の外側に配置され、かつ周方向の一部に配置された第４のスペーサ１４を有する。これにより、外周側に配置された第５の巻層５の軸方向の長さＬ５および内周側に配置された第４の巻層４の軸方向の長さＬ５の各々は、外周側と内周側とに挟まれた中央部に配置された第１の巻層１および第２の巻層２の各々の軸方向の長さＬ１よりも長くなる。複数の巻層を有するリアクトル１０において、外周側と内周側に挟まれた中央部において熱がこもりやすく温度上昇が大きくなる。実施の形態１に係るリアクトル１０によれば、中央側に配置された巻層の軸方向の長さは、外周側および内周側に配置された巻層の軸方向の長さよりも短いので、リアクトル１０の中央部における温度上昇を効率的に抑制することができる。
　さらに実施の形態１に係るリアクトル１０によれば、軸方向からみて、第３のスペーサ１３は第１のスペーサ１１ｂおよび第２のスペーサ１１ｃの各々と重なるように配置されている。それゆえ、冷却媒体の流入面積を大きくすることができるので、リアクトル１０の冷却性能が向上する。
実施の形態２．
　図９を参照して、本発明の実施の形態２に係るリアクトル１０の構成について説明する。なお実施の形態２に係るリアクトル１０は、第４のスペーサ１４が第４の巻層４および第５の巻層５に囲まれた空間から軸方向に突出している点において実施の形態１に係るリアクトル１０と異なっており、他の点については実施の形態１に係るリアクトル１０と同様である。そのため、同じまたは対応する部分については同じ符号を付し、同じ説明は繰り返さない。
　図９に示すように、実施の形態２に係るリアクトルは、第３のスペーサ１３が、第４の巻層４および第５の巻層５の軸方向端部から、軸Ｘ方向に突出した形状となっている。軸Ｘ方向に突出した部分の軸方向の長さは、第４の巻層４および第５の巻層５に挟まれた部分の軸Ｘ方向の長さよりも短くてもよい。冷却方法が自冷である場合、冷却媒体は、リアクトル１０の外部から第４の巻層４の内部に対して軸Ｘ方向８に流入可能に構成されており、かつ軸Ｘ方向に垂直な方向９からも第４の巻層４の内部に流入可能に構成されている。
　実施の形態２に係るリアクトル１０によれば、第４のスペーサ１４は、第４の巻層４および第５の巻層５に挟まれた空間から軸方向に突出している。そのため、冷却方向が自冷である場合、冷却媒体がリアクトル１０の外部から第４の巻層４の内部に対して軸Ｘ方向８および軸Ｘ方向に垂直な方向９から流入することができるため集風効果が向上する。結果として、リアクトル１０の冷却性能が向上する。
実施の形態３．
　図１０および図１１を参照して、本発明の実施の形態３に係るリアクトル１０の構成について説明する。なお実施の形態３に係るリアクトル１０は、同じ層における巻層部の間にスペーサを配置している点において実施の形態１に係るリアクトル１０と異なっており、他の点については実施の形態１に係るリアクトル１０と同様である。そのため、同じまたは対応する部分については同じ符号を付し、同じ説明は繰り返さない。
　図１０および図１１に示すように、たとえばリアクトル１０の内周側から外周側に数えてｎ－１層目（ｎを仮に２とすると第１層目）における第１の巻層１は、複数の巻層部１ａを含んでいる。複数の巻層部１ａの各々は、径方向（つまり軸Ｘ方向と垂直な方向）からみた断面視において、軸Ｘ方向に互いに隙間をあけて配置されている。隙間には同層間スペーサが設けられている。図１２を参照すると、複数の巻層部１ａの各々は、径方向から見た断面視で見ると、各巻層部１ａは同層間スペーサ１６によって隙間をあけて配置されている。しかしながら、巻層を構成する巻線は、軸Ｘ方向に同心円状に巻回されているため、各巻層部１ａは径方向の奥側に配置されている接続部２６によって電気的、物理的に繋がっている。
　好ましくは、径方向からみた断面視において、第１の巻層１、第２の巻層２および第３の巻層３の少なくとも１つの巻層は、軸Ｘ方向に互いに間隔をあけて配置された複数の巻線部を含む。さらに好ましくは、径方向からみた断面視において、第１の巻層１、第２の巻層２および第３の巻層３の全ての巻層は、軸Ｘ方向に互いに間隔をあけて配置された複数の巻線部を含む。
　仮にｎを２とすると、第３の巻層３に含まれる複数の巻線部３ａのうち互いに隣り合う巻線部３ａの軸Ｘ方向の間隔は、第１の巻層１に含まれる複数の巻層部１ａのうち互いに隣り合う巻層部１ａの軸Ｘ方向の間隔および第２の巻層２に含まれる複数の巻層部２ａのうち互いに隣り合う巻層部２ａの軸Ｘ方向の間隔の各々よりも大きい。
　実施の形態３に係るリアクトル１０によれば、径方向からみた断面視において、第１の巻層１、第２の巻層２および第３の巻層３の各々の巻層は、軸Ｘ方向に互いに間隔をあけて配置された複数の巻線部を含む。複数の巻層部の間に間隔を設けることにより、熱を逃がしやすくしてリアクトルの冷却性能を向上させることができる。
　実施の形態３に係るリアクトル１０によれば、リアクトル１０の径方向の中心から数えて、ｎ－１層目における巻層の同層間スペーサ１７およびｎ＋１層目における巻層の同層間スペーサ１６の各々は、ｎ層目における巻層の同層間スペーサ１８より短い。つまり、内周側の巻層と外周側の巻層とに囲まれる中間巻層における同層間スペーサ１８は、内周側の巻層の同層間スペーサ１７および外周側の巻層の同層間スペーサよりも長くなっている。熱がこもりやすい中間巻層における同層間スペーサ１８を外周側の巻層の同層間スペーサ１７および内周側の巻層の同層間スペーサ１６よりも長くすることにより、中間巻層の発熱量を低減することにより、リアクトル１０の冷却性能を向上させることができる。
実施の形態４．
　図１３および図１４を参照して、本発明の実施の形態４に係るリアクトル１０の構成について説明する。なお実施の形態４に係るリアクトル１０は、軸Ｘ方向の最端部に配置されている第１の巻線部と、第１の巻線部よりも軸方向の内側に配置されている第２の巻線部とを有しており、第１の巻線部の軸方向の長さは、第２の巻線部の軸方向の長さよりも長い点において実施の形態３に係るリアクトル１０と異なっており、他の点については実施の形態３に係るリアクトル１０と同様である。そのため、同じまたは対応する部分については同じ符号を付し、同じ説明は繰り返さない。
　図１３および図１４に示すようには、実施の形態４に係るリアクトル１０のｎ－１層目の巻層は、軸Ｘ方向の最端部に配置されている第１の巻層部１ｂと、第１の巻層部１ｂよりも軸Ｘ方向の内側に配置されている第２の巻層部１ｃとを有している。同様に、ｎ層目の巻層は、軸Ｘ方向の最端部に配置されている第１の巻層部３ｂと、第１の巻層部３ｂよりも軸Ｘ方向の内側に配置されている第２の巻層部３ｃとを有しており、ｎ＋１層目の巻層は、軸Ｘ方向の最端部に配置されている第１の巻層部２ｂと、第１の巻層部２ｂよりも軸Ｘ方向の内側に配置されている第２の巻層部２ｃとを有している。第１の巻層部１ｂと第２の巻層部１ｃとの隙間には同層間スペーサ１６が設けられていてもよい。ｎ－１層目における同層間スペーサ１７の軸Ｘ方向の長さおよびｎ＋１層目における同層間スペーサ１６の軸Ｘ方向の長さの各々は、ｎ層目における同層間スペーサ１８の軸Ｘ方向の長さよりも短いことが好ましい。
　実施の形態４に係るリアクトル１０によれば、第１の巻層部１ｂ、２ｂ、３ｂの軸Ｘ方向の長さは、第２の巻層部１ｃ、２ｃ、３ｃの軸方向の長さよりも長い。このように、巻層の軸方向の中心部における巻層部の軸方向の長さを低減させ、発熱密度を低下させることにより、リアクトル１０の温度上昇を抑制することができる。結果として、巻線の占積率を向上させながら、リアクトル１０の冷却性能を向上させることが出来る。
実施の形態５．
　図１５および図１６を参照して、本発明の実施の形態５に係るリアクトル１０の構成について説明する。なお実施の形態５に係るリアクトル１０は、ｎ層目の巻層において層間スペーサが配置されていない点において実施の形態３に係るリアクトル１０と異なっており、他の点については実施の形態３に係るリアクトル１０と同様である。そのため、同じまたは対応する部分については同じ符号を付し、同じ説明は繰り返さない。
　図１５および図１６に示すように、実施の形態５に係るリアクトル１０のｎ－１層目の巻層には複数の巻層部１ａを有し、複数の巻層部１ａの各々は、径方向の断面視において隙間をあけて配置されている。上記隙間には同層間スペーサ１６が設けられている。同様に、ｎ＋１層目の巻層も複数の巻層部２ａを有し、複数の巻層部２ａの各々は、径方向の断面視において隙間をあけて配置されている。上記隙間には同層間スペーサ１７が設けられている。内周側のｎ－１層目の巻層と、外周側のｎ＋１層目の巻層とに挟まれたｎ層目の巻層には、同層間スペーサは設けられていない。ｎを仮に２とすると、径方向からみた断面視において、第１の巻層１および第２の巻層２の各々は、軸Ｘ方向に互いに間隔をあけて配置された複数の巻線部を含むが、第３の巻層３は軸Ｘ方向に互いに間隔をあけて配置された複数の巻線部を含まない。つまり、第１の巻層１と、第２の巻層２とには、同層間スペーサが設けられているが、第３の巻層３には、同層間スペーサが設けられていない。
　実施の形態５に係るリアクトル１０によれば、第１の巻層１および第２の巻層２の各々は、軸Ｘ方向に互いに間隔をあけて配置された複数の巻線部を含むが、第３の巻層３は軸Ｘ方向に互いに間隔をあけて配置された複数の巻線部を含まない。このように、最も発熱量の大きい第３の巻層３に隣接する第１の巻層１および第２の巻層２の各々に巻線部の間隔を設けることによって、第３の巻層が発生する熱を両側から効率的に放熱することができる。結果として、リアクトル１０の冷却性能を向上することができる。
実施の形態６．
　図１７および図１８を参照して、本発明の実施の形態６に係るリアクトル１０の構成について説明する。なお実施の形態６に係るリアクトル１０は、外周側の巻層におけるスペーサの軸Ｘ方向の長さが、内周側の巻層におけるスペーサの軸Ｘ方向の長さよりも短い点において実施の形態３に係るリアクトル１０と異なっており、他の点については実施の形態３に係るリアクトル１０と同様である。そのため、同じまたは対応する部分については同じ符号を付し、同じ説明は繰り返さない。
　図１７および図１８に示すように、ｎ－１層目の巻層の同層間スペーサ１６の軸Ｘ方向の長さは、ｎ層目の巻層の同層間スペーサ１８の軸Ｘ方向の長さよりも長い。またｎ層目の巻層の同層間スペーサ１８の軸Ｘ方向の長さは、ｎ＋１層目の巻層の同層間スペーサ１７の軸Ｘ方向の長さよりも長い。仮にｎを２とすると、第２の巻層２に含まれる複数の巻層部２ａのうち互いに隣り合う巻層部２ａの軸Ｘ方向の間隔は、第３の巻層３に含まれる複数の巻線部３ａのうち互いに隣り合う巻線部３ａの軸Ｘ方向の間隔よりも小さく、第３の巻層３に含まれる複数の巻線部３ａのうち互いに隣り合う巻線部３ａの軸Ｘ方向の間隔は、第１の巻層１に含まれる複数の巻層部１ａのうち互いに隣り合う巻層部１ａの軸Ｘ方向の間隔よりも小さい。つまり、実施の形態６に係るリアクトル１０は、同心円状に直径の異なる複数の巻層を有するリアクトル１０において、内周側から外周側にいくにつれて、同層間スペーサの軸Ｘ方向の長さが短くなるように形成されている。言い換えれば、内周側から外周側にいくにつれて、同じ階層の巻層に対して密に巻線が巻かれており、各巻層が有する巻層部の数が多くなる。
　実施の形態６に係るリアクトル１０によれば、第２の巻層２に含まれる複数の巻層部２ａのうち互いに隣り合う巻層部２ａの軸Ｘ方向の間隔は、第３の巻層３に含まれる複数の巻線部３ａのうち互いに隣り合う巻線部３ａの軸Ｘ方向の間隔よりも小さく、第３の巻層３に含まれる複数の巻線部３ａのうち互いに隣り合う巻線部３ａの軸Ｘ方向の間隔は、第１の巻層１に含まれる複数の巻層部１ａのうち互いに隣り合う巻層部１ａの軸Ｘ方向の間隔よりも小さい。これにより、リアクトルを構成する巻層のうち径方向内側に配置されている巻層の温度上昇を効率的に抑制することができる。更に、径方向外周側にいくにつれて巻線部の数が増える。それゆえ、リアクトル１０に必要なインダクタンスの確保しながら、リアクトル１０の冷却性能を向上させることが出来る。その結果、線材断面積の縮小を適用することで、リアクトル１０の小型化が可能である。
実施の形態７．
　図１９～図２２を参照して、本発明の実施の形態７に係るリアクトル１０の構成について説明する。なお実施の形態７に係るリアクトル１０は、主に第６の巻層６と、第７の巻層７と、第５のスペーサ１５とを有している点において実施の形態１に係るリアクトル１０と異なっており、他の点については実施の形態１に係るリアクトル１０と同様である。そのため、同じまたは対応する部分については同じ符号を付し、同じ説明は繰り返さない。
　図１９、図２０および図２１を参照して、実施の形態７に係るリアクトル１０は、第１の巻層１と同軸状となるように第５の巻層５の外周側に配置された第６の巻層６と、第１の巻層１と同軸状となるように第６の巻層６の外周側に配置された第７の巻層７とを有している。実施の形態７に係るリアクトル１０は、さらに第５の巻層５の外周端部５ｏから第７の巻層７の内周端部７ｉに亘って配置され、第６の巻層６の軸方向端部６ｔよりも軸Ｘ方向の外側に配置され、かつ周方向の一部に配置された第５のスペーサ１５をさらに有する。つまり、第５のスペーサ１５は、第６の巻層６を跨いで配置されている。好ましくは、第５のスペーサ１５は、第６の巻層６の軸方向端部６ｔと接している。第７の巻層７の軸Ｘ方向の長さＬ７は、第５の巻層５の軸Ｘ方向の長さＬ５よりも短い。第５の巻層５と第６の巻層との間には、スペーサ１１ｅが配置されている。また第６の巻層６と第７の巻層７との間にはスペーサ１１ｆが配置されている。好ましくは、第５のスペーサ１５の周方向の位置（角度）は、第４のスペーサ１４、第３のスペーサ１３、第２のスペーサ１１ｃおよび第１のスペーサ１１ｂの少なくともいずれかの位置（角度）と同じである。より好ましくは、第５のスペーサ１５は周方向における位置（角度）、第４のスペーサ１４、第３のスペーサ１３、第２のスペーサ１１ｃおよび第１のスペーサ１１ｂの位置（角度）と同じである。
　図２２を参照して、実施の形態７に係るリアクトル１０は、最外周の巻層の直径が第５の巻層５の直径と同じである最小巻層部２２と、最外周の巻層の直径が第７の巻層７の直径と同じである最大巻層部２３とを有している。つまり、リアクトル１０の最外周部において段差が形成されている。最大巻層部２３の軸Ｘ方向外側であって、かつ最小巻層部２２の径方向外周側には空間２４ａ～２４ｄが形成されている。当該空間２４ａ～２４ｄには、リアクトル１０以外の構造物を配置することが可能である。
　従来のように、第１のスペーサ１１ｂや第２のスペーサ１１ｃのような隣接巻層間スペーサ１１のみを用いて、上記のような段差構造を有するリアクトル１０を製造した場合、当該リアクトル１０は、最大巻層部２３における温度上昇が大きくなるため、十分な冷却能力を得ることができなかった。そのため、上記のような段差構造を有し、かつリアクトル以外の構造物を配置する空間を有するリアクトル１０を得ることができなかった。
　実施の形態７に係るリアクトル１０によれば、第７の巻層７の軸Ｘ方向の長さＬ７は、第５の巻層５の軸Ｘ方向の長さＬ５よりも短い。また最大巻層部２３において軸Ｘ方向の長さの異なる巻層同士を近接して巻回することで、放熱表面積を増加させるとともに、異なる巻層間同士の熱伝導による温度上昇を低減させることが期待できる。以上により、放熱性能を向上させ、かつリアクトル以外の構造物を配置可能な空間２４ａ～２４ｄを有するリアクトル１０を得ることができる。
実施の形態８．
　図２３～図２７を参照して、本発明の実施の形態８に係るリアクトル１０の構成について説明する。実施の形態８は本発明の最小構成となるリアクトル１０であり、巻層数は３層であり、第１の巻層１、第２の巻層２および第３の巻層３から成る。リアクトル１０の半径方向には、巻線材料による半径方向に沿って中心にかかる応力に加え、通電時にはさらに電磁力が印加される。特に大電流が流れるパワーエレクトロニクス用リアクトルでは電磁力による形状変化が懸念される。そのため、各巻層の間隔を均一に保持する必要がある。各巻層の間隔を均一に保持するためには、軸Ｘ方向から見て、第１のスペーサ１１ｂ、第２のスペーサ１１ｃおよび第３のスペーサ１３の各々は半径方向に放射状かつ対称に配置されることが望ましい。他の点については実施の形態１に係るリアクトル１０と同様である。そのため、同じまたは対応する部分については同じ符号を付し、同じ説明は繰り返さない。
実施の形態９．
　図２８を参照して、本発明の実施の形態９に係るリアクトル１０の構成について説明する。図２８は、図２５に対応する断面で実施の形態９に係るリアクトル１０を観察した断面図である。径方向からみた断面視において、第３のスペーサ１３は、第３の巻層３の軸方向端部３ｔと隙間を隔てて配置されている。つまり、第３のスペーサ１３は、第３の巻層３の軸方向端部３ｔと接触していない。第１の巻層１の軸方向端部１ｔおよび第２の巻層２の軸方向端部２ｔの各々は、第３のスペーサ１３から露出している。言い換えれば、第３のスペーサ１３は、第１の巻層１の軸方向端部１ｔおよび第２の巻層２の軸方向端部２ｔの各々とは接触していない。実施の形態９に係るリアクトル１０の第３のスペーサ１３は、第１の巻層１の軸方向端部１ｔ、第２の巻層２の軸方向端部２ｔおよび第３の巻層３の軸方向端部３ｔの各々と接触していない。そのため、実施の形態９に係るリアクトル１０によれば、第１の巻層１の軸方向端部１ｔ、第２の巻層２の軸方向端部２ｔおよび第３の巻層３の軸方向端部３ｔの各々を形成する表面に冷却媒体が接触するように冷却媒体を流すことができる。結果として、リアクトル１０の冷却性能が向上する。また、第３のスペーサ１３が複数存在する場合、複数の第３のスペーサ１３の中の任意の箇所における第３のスペーサ１３が、第１の巻層１の軸方向端部１ｔ、第２の巻層２の軸方向端部２ｔおよび第３の巻層の軸方向端部３ｔの各々と接触していなくてもよいし、全ての箇所における第３のスペーサ１３が、第１の巻層１の軸方向端部１ｔ、第２の巻層２の軸方向端部２ｔおよび第３の巻層の軸方向端部３ｔの各々と接触していなくてもよい。
実施の形態１０．
　図２９を参照して、本発明の実施の形態の１０に係るリアクトル１０の構成について説明する。図２９は、図２５に対応する断面で実施の形態１０に係るリアクトル１０を観察した断面図である。本実施の形態１０に係るリアクトル１０の第３のスペーサ１３は、径方向からみた断面視において、第３の巻層３の一方の軸方向端部３ｔ側に配置された一方側スペーサ部３ａと、第３の巻層３の他方の軸方向端部３ｅ側に配置された他方側スペーサ部３ｂとを含んでいる。言い換えれば、実施の形態１の第３のスペーサ１３が、２箇所に設置された構成となっている。一方側スペーサ部３ａの軸方向に沿った長さは、他方側スペーサ部３ｂの軸方向に沿った長さと同じであってもよいし、異なっていてもよい。第３の巻層３の一方の軸方向端部３ｔ側に一方側スペーサ部３ａを配置し、かつ他方の軸方向端部３ｅ側に他方側スペーサ部３ｂを有する構成とすることにより、温度上昇が高い第３の巻層３の軸方向の長さを短軸化させたまま、リアクトル１０の形状を保持することができる。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１　第１の巻層、１ａ　巻層部、１ｂ，２ｂ，３ｂ　第１の巻層部、１ｃ，２ｃ，３ｃ　第２の巻層部、１ｏ，３ｏ，４ｏ，５ｏ　外周端部、１ｔ，２ｔ，３ｔ，３ｅ　軸方向端部、２　第２の巻層、２ｉ，３ｉ，５ｉ，７ｉ　内周端部、３　第３の巻層、３ａ　巻線部、４　第４の巻層、５　第５の巻層、６　第６の巻層、７　第７の巻層、１０　リアクトル、１１　隣接巻層間スペーサ、１１ａ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ　スペーサ、１１ｂ　第１のスペーサ、１１ｃ　第２のスペーサ、１３　第３のスペーサ、１３ａ　一方側スペーサ部、１３ｂ　他方側スペーサ部、１４　第４のスペーサ、１５　第５のスペーサ、１６，１７，１８　同層間スペーサ、２１　冷却流路、２２　最小巻層部、２３　最大巻層部、２４ａ～２４ｄ　空間、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２６　接続部、Ｈ１１，Ｈ１３，Ｈ１４　高さ、Ｌ１，Ｌ３，Ｌ５，Ｌ７　長さ、Ｗ１１，Ｗ１３，Ｗ１４　幅、Ｘ　軸。

Claims (14)

  1. 　第１の巻層と、
    　前記第１の巻層と同軸状となるように前記第１の巻層よりも外周側に配置された第２の巻層と、
    　前記第１の巻層と同軸状となるように前記第１の巻層と前記第２の巻層との間に配置された第３の巻層と、
    　前記第１の巻層の外周端部および前記第３の巻層の内周端部に接し、かつ周方向の一部に配置された第１のスペーサと、
    　前記第２の巻層の内周端部および前記第３の巻層の外周端部に接し、かつ周方向の一部に配置された第２のスペーサと、
    　前記第１の巻層の外周端部から前記第２の巻層の内周端部に亘って配置され、前記第３の巻層の軸方向端部よりも前記軸方向の外側に配置され、かつ周方向の一部に配置された第３のスペーサとを備えた、リアクトル。
  2. 　前記第３の巻層の前記軸方向の長さは、前記第１の巻層および前記第２の巻層の各々の前記軸方向の長さよりも短い、請求項１に記載のリアクトル。
  3. 　前記第１の巻層と同軸状となるように前記第１の巻層より内周側に配置された第４の巻層と、
    　前記第１の巻層と同軸状となるように前記第２の巻層よりも外周側に配置された第５の巻層と、
    　前記第４の巻層の外周端部から前記第５の巻層の内周端部に亘って配置され、前記第１の巻層の軸方向端部および前記第２の巻層の軸方向端部の各々よりも前記軸方向の外側に配置され、かつ周方向の一部に配置された第４のスペーサとをさらに備えた、請求項１または２に記載のリアクトル。
  4. 　前記第４のスペーサは、前記第４の巻層および前記第５の巻層に挟まれた空間から軸方向に突出している、請求項３に記載のリアクトル。
  5. 　前記第１の巻層と同軸状となるように前記第５の巻層の外周側に配置された第６の巻層と、
    　前記第１の巻層と同軸状となるように前記第６の巻層の外周側に配置された第７の巻層と、
    　前記第５の巻層の外周端部から前記第７の巻層の内周端部に亘って配置され、前記第６の巻層の軸方向端部よりも前記軸方向の外側に配置され、かつ周方向の一部に配置された第５のスペーサとをさらに備え、
    　前記第７の巻層の前記軸方向の長さは、前記第５の巻層の前記軸方向の長さよりも短い、請求項４に記載のリアクトル。
  6. 　前記軸方向からみて、前記第３のスペーサは前記第１のスペーサおよび前記第２のスペーサの各々と重なるように配置されている、請求項１～５のいずれか１項に記載のリアクトル。
  7. 　径方向からみた断面視において、前記第１の巻層、前記第２の巻層および前記第３の巻層の少なくとも１つの巻層は、前記軸方向に互いに間隔をあけて配置された複数の巻線部を含む、請求項１～６のいずれか１項に記載のリアクトル。
  8. 　径方向からみた断面視において、前記第１の巻層および前記第２の巻層の各々は、前記軸方向に互いに間隔をあけて配置された前記複数の巻線部を含む、請求項７に記載のリアクトル。
  9. 　径方向からみた断面視において、前記第１の巻層、前記第２の巻層および前記第３の巻層の各々は、前記軸方向に互いに間隔をあけて配置された前記複数の巻線部を含む、請求項７に記載のリアクトル。
  10. 　前記第３の巻層に含まれる前記複数の巻線部のうち互いに隣り合う巻線部の前記軸方向の間隔は、前記第１の巻層に含まれる前記複数の巻線部のうち互いに隣り合う巻線部の前記軸方向の間隔および前記第２の巻層に含まれる前記複数の巻線部のうち互いに隣り合う巻線部の前記軸方向の間隔の各々よりも大きい、請求項９に記載のリアクトル。
  11. 　前記第２の巻層に含まれる前記複数の巻線部のうち互いに隣り合う巻線部の前記軸方向の間隔は、前記第３の巻層に含まれる前記複数の巻線部のうち互いに隣り合う巻線部の前記軸方向の間隔よりも小さく、
    　前記第３の巻層に含まれる前記複数の巻線部のうち互いに隣り合う巻線部の前記軸方向の間隔は、前記第１の巻層に含まれる前記複数の巻線部のうち互いに隣り合う巻線部の前記軸方向の間隔よりも小さい、請求項９に記載のリアクトル。
  12. 　前記複数の巻線部は、前記軸方向の最端部に配置されている第１の巻線部と、前記第１の巻線部よりも前記軸方向の内側に配置されている第２の巻線部とを含み、
    　前記第１の巻線部の前記軸方向の長さは、前記第２の巻線部の前記軸方向の長さよりも長い、請求項７に記載のリアクトル。
  13. 　径方向からみた断面視において、前記第３のスペーサは、前記第３の巻層の軸方向端部と隙間を隔てて配置されており、
    　前記第１の巻層の軸方向端部および前記第２の巻層の軸方向端部の各々は、前記第３のスペーサから露出している、請求項１に記載のリアクトル。
  14. 　前記第３のスペーサは、径方向からみた断面視において、前記第３の巻層の一方の軸方向端部側に配置された一方側スペーサ部と、前記第３の巻層の他方の軸方向端部側に配置された他方側スペーサ部とを含む、請求項１に記載のリアクトル。
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