(57)【要約】【課題】漏れ磁束の電磁誘導による放熱板の発熱を抑えて、温度低下効果に優れた放熱板付インダクタを提供する。【解決手段】放熱板付インダクタは、コア２と、このコア２に巻回されたコイル４と、このコイル４に直接または間接的に接触してコア２およびコイル４の熱を外部に放出する磁性体の放熱板５とを備える。放熱板５は、コイル側を向く面とその反対側の面とに連通しこの放熱板５の電磁誘導による発熱を低減させる開口を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアと、このコアに巻回されたコイルと、このコイルに直接または間接的に接触して前記コアおよび前記コイルの熱を外部に放出する磁性体の放熱板とを備え、前記放熱板は、前記コイル側を向く面とその反対側の面とに連通しこの放熱板の電磁誘導による発熱を低減させる開口を有することを特徴とする放熱板付インダクタ。
【請求項２】
請求項１に記載の放熱板付インダクタにおいて、前記開口は、互いに平行に並ぶ複数のスリットである放熱板付インダクタ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の放熱板付インダクタにおいて、前記コイルと前記放熱板との間に熱伝導性樹脂が介在する放熱板付インダクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発電所等の大型の電気設備に用いられる放熱板付インダクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
インダクタでは、通電によるコイルの発熱（銅損）およびコアの発熱（鉄損）が発生する。このような発熱によってインダクタが過度に温度上昇することを避けるために、放熱板を取り付けて放熱性を高めること（例えば特許文献１，２）や、空冷や水冷により強制的に冷却することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１３９６９９号公報
【特許文献２】特開２００２−２０８５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インダクタに通電すると、磁気回路を流れる主磁束とは別に、磁気回路から外れた漏れ磁束が生じる。インダクタに放熱板が取り付けてある場合、前記漏れ磁束が放熱板を流れることにより、放熱板が電磁誘導を起こして自己発熱する。その結果、放熱板を設けたことによるインダクタの温度低下効果が低減する。特に、発電所等の大型の電気設備に用いられるインダクタの場合、磁気回路中にギャップが設けられるため、漏れ磁束が多く、放熱板の電磁誘導現象が強くなる。
【０００５】
この発明の目的は、漏れ磁束の電磁誘導による放熱板の発熱を抑えて、温度低下効果に優れた放熱板付インダクタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の放熱板付インダクタは、コアと、このコアに巻回されたコイルと、このコイルに直接または間接的に接触して前記コアおよび前記コイルの熱を外部に放出する磁性体の放熱板とを備え、前記放熱板は、前記コイル側を向く面とその反対側の面とに連通しこの放熱板の電磁誘導による発熱を低減させる開口を有することを特徴とする。
【０００７】
この構成によると、放熱板が開口を有するため、コアの磁気回路から外れた漏れ磁束が放熱板を流れることで生じる電磁誘導の発熱量が低減される。このため、放熱板からの放熱が良好に行われ、インダクタの温度上昇を抑えることができる。
【０００８】
この発明において、前記開口は、互いに平行に並ぶ複数のスリットであってもよい。
開口がスリットであると、開口の加工が容易である。
【０００９】
この発明において、前記コイルと前記放熱板との間に熱伝導性樹脂が介在していてもよい。
これにより、コイルから放熱板への熱伝導を損なうことなく、インダクタの絶縁性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の放熱板付インダクタは、コアと、このコアに巻回されたコイルと、このコイルに直接または間接的に接触して前記コアおよび前記コイルの熱を外部に放出する磁性体の放熱板とを備え、前記放熱板は、前記コイル側を向く面とその反対側の面とに連通しこの放熱板の電磁誘導による発熱を低減させる開口を有するため、漏れ磁束の電磁誘導による放熱板の発熱が抑えられて、温度低下効果に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の一実施形態に係る放熱板付インダクタを縦断面で破断した斜視図である。
【図２】同放熱板付インダクタの平面図である。
【図３】同放熱板付インダクタのインダクタ本体の外観斜視図である。
【図４】同インダクタ本体を縦断面で破断した斜視図である。
【図５】同インダクタ本体のコアの分解斜視図である。
【図６】同インダクタ本体のボビンの分解斜視図である。
【図７】同放熱板付インダクタの放熱板の一例の一部の斜視図である。
【図８】同放熱板付インダクタの放熱板の他の例の一部の斜視図である。
【図９】放熱板を流れる磁束を示す放熱板の斜視図である。
【図１０】放熱板を流れる磁束を示す放熱板の正面図である。
【図１１】放熱板を流れる磁束を示す放熱板の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
この発明の一実施形態を図面と共に説明する。
図１はこの発明の一実施形態に係る放熱板付インダクタを縦断面で破断した斜視図、図２はその放熱板付インダクタの平面図である。この放熱板付インダクタは、インダクタ本体１と、このインダクタ本体１の熱を外部に放出する放熱板５とからなる。インダクタ本体１のみを示す図３、図４に示すように、インダクタ本体１は、コア２に、ボビン３を介してコイル４が巻回してある。
【００１３】
図５に示すように、この実施形態のコア２は、Ｕ字状をした２つのコア分割体２Ａ，２Ｂの各先端同士を互いに接合したＵＵ形コアである。図４のように２つのコア分割体２Ａ，２Ｂを接合した状態において、閉回路からなる磁気回路Ｌが形成される。各コア分割体２Ａ，２Ｂの中央部２ａの外周にそれぞれボビン３が組み付けられ、各ボビン３にコイル４が巻回される。前記中央部２ａは円柱状である。コア２は他の形状であってもよい。
【００１４】
各コア分割体２Ａ，２Ｂは、同一の磁性材料から形成された磁性体である。前記磁性体としては、例えば、焼結性純鉄等が適用される。但し、焼結性純鉄に限定されるものではない。他の磁性体として、アモルファス系、純鉄系等の圧粉磁心材が使用可能である。
【００１５】
図６に示すように、ボビン３は、同一形状の２つボビン分割体３Ａ，３Ｂを互いに接合して形成されており、図３、図４のようにコア２に組み込んだ状態で、コア２の中央部２ａに嵌合する筒部３ａとこの筒部３ａの両側の位置するつば部３ｂとを有する。ボビン３は、絶縁性の材料からなる。絶縁性の材料として、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の樹脂材料が適用される。
なお、ボビン３を有さず、コア２にコイル４が直接巻回されていてもよい。
【００１６】
コイル４は、ボビン３の両側のつば部３ｂ，３ｂ間に亘って、筒部３ａの外周に導線（図示せず）を巻回したものである。導線は、つば部３ｂの外径端まで巻回されている。
【００１７】
コイル４の導線として、例えば銅エナメル線が用いられる。詳しくは、ウレタン線（ＵＥＷ）、ホルマール線（ＰＶＦ）、ポリエステル線（ＰＥＷ）、ポリエステルイミド線（ＥＩＷ）、ポリアミドイミド線（ＡＩＷ）、ポリイミド線（ＰＩＷ）、これらを組み合わせた二重被覆線、または自己融着線、リッツ線等を使用できる。銅エナメル線の断面形状としては、丸線または角線を使用可能である。
【００１８】
放熱板５は、熱伝導率の高い材料、例えば鉄板等の金属板からなる。よって、放熱板５は磁性体である。図２に示すように、放熱板５はインダクタ本体１を囲むように配置されている。図の例の場合、放熱板５は、平面形状が長方形で、上下の面は開口している。そして、放熱板５の内面の複数箇所に、熱伝導性樹脂６を介してコイル４が接触している。熱伝導性樹脂６は、コイル４および放熱板５のそれぞれに面接触している。熱伝導性樹脂６は、絶縁性を有し、熱伝導率の高い樹脂である。コイル４と放熱板５との絶縁性が損なわれないように、熱伝導性樹脂６はある程度の厚みを有している。
なお、図２のようにコイル４の外周の一部にだけ放熱板５が接触していてもよく、またコイル４の外周のすべてに放熱板５が接触していてもよい。
【００１９】
前記熱伝導性樹脂６として、例えばシリコーンゴム等のシリコーン系樹脂、アクリル系樹脂等が用いられる。これらの樹脂がテープ状やシート状に成形されたものを適正な形状および大きさに裁断して使用する。
【００２０】
放熱板５には、コイル側を向く面とその反対側の面とを連通する開口が設けられている。この開口は、漏れ磁束による電磁誘導の発熱を低減させるために設けられる。開口は、例えば図７、図８に示すように、互いに平行に並ぶ複数のスリット７，８とされる。図７の例は、コイルの軸心Ｏに垂直な平面と平行に各スリット７が並んでいる。図８の例は、コイルの軸心Ｏと平行に各スリット８が並んでいる。図７、図８の例では、スリット７，８は、放熱板５における長方形の長辺部を構成する面５ａのほぼ全域に設けられている。開口は、スリット７，８以外に、円形や矩形等の貫通孔であってもよい。
【００２１】
この放熱板付インダクタ１の作用について説明する。
インダクタ本体１に通電すると、銅損および鉄損による発熱が生じる。この熱は、熱伝導性樹脂６を介して放熱板５に伝導され、放熱板５から大気中に放出される。コイル４と放熱板５との間に熱伝導性樹脂６を介在させたことにより、コイル４から放熱板５への熱伝導を損なうことなく、インダクタ本体１の絶縁性を向上させることができる。
【００２２】
ところで、通電時には、磁気回路Ｌから外れた漏れ磁束が磁性体である放熱板５を流れることで、放熱板５が電磁誘導により発熱する。具体的には、開口を有しない放熱板５の場合、図９〜図１１のように磁束が流れる。つまり、コイル４に近接する部分Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで磁束の密度が高く、発熱量が大きい。
【００２３】
しかし、実際の放熱板５は、図７または図８のように複数のスリット７（または８）からなる開口が設けられていることにより、電磁誘導による発熱量が低減される。このため、放熱板５からの放熱が良好に行われ、インダクタ本体１の温度上昇を抑えることができる。
【００２４】
図３に示すインダクタ本体１をモデルにして、放熱板による温度低下効果を計算により確かめた。ある条件下でモデルのインダクタ本体に通電したときの、各部の発熱量と温度を表１に示す。なお、インダクタ本体の仕様、放熱板の詳細な形状・寸法、計算条件等については記載を省略する。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
［発熱量について］
インダクタ本体に通電時におけるコイルの銅損は２２６．９、コアの鉄損は１０３．７、漏れ磁束の損失は１２３．２である。このインダクタ本体にスリットなしの放熱板を取り付けた場合の同放熱板の発熱量は１６９．７である。同様に、横スリットを有する放熱板（図７）を取り付けた場合の同放熱板の発熱量は７０．５、縦スリットを有する放熱板（図８）を取り付けた場合の同放熱板の発熱量は６３．６である。これらのことから、スリットを有すると放熱板の発熱量が著しく低下することが分かる。
【００２７】
また、横スリットを有する放熱板よりも縦スリットを有する放熱板の方が、発熱量が少ないことが分かる。この理由として、縦スリットを有する放熱板は横スリットを有する放熱板よりも漏れ磁束の通過する断面積が小さいため、渦損失が発生し難くなることが影響していると考えられる。
【００２８】
［温度について］
放熱板が取り付けられていないインダクタ本体のコイルの温度が１４０°程度であるのに対し、放熱板が取り付けられるとコイルの温度が１２０°前後まで低下するという効果が認められた。中でも、放熱板がスリットを有すると、スリットを有しないものに比べて、コイルの温度が３〜４°程度低くなることが分かる。これは、スリットによって放熱板の発熱が抑えられ、その結果としてコイルの温度が下がったと考えられる。また、横スリットを有する放熱板と縦スリットを有する放熱板とを比較した場合、前者の方が後者よりも、発熱量が多いにもかかわらず温度は低くなっている。その理由として、横スリットを有する放熱板は、縦スリットを有する放熱板よりも、発熱源から遠い部分である隅部（屈曲部）へ熱が伝わりやすく、放熱効果が高いことが考えられる。
【００２９】
以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、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。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許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。
【符号の説明】
【００３０】
１…インダクタ本体
２…コア
３…ボビン
４…コイル
５…放熱板
６…熱伝導性樹脂
７，８…スリット（開口）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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