(57)【要約】【課題】この発明の課題は、冷却効率の高いリアクトルを提供することである。【解決手段】導線を複数回巻いてそれぞれ形成され、接続された複数のコイルを具備し、  前記複数のコイルの間隔が、前記複数のコイルの両端部より中央部の方が広い。【選択図】      図３
2008277575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導線を複数回巻いてそれぞれ形成され、接続された複数のコイルを具備し、
前記複数のコイルの間隔が、前記複数のコイルの両端部より中央部の方が広いことを特徴とするリアクトル。
【請求項２】
前記複数のコイルは、その間隔が両端のコイルから中央部のコイルに向かって徐々に広くなるように配置されていることを特徴とする請求項１記載のリアクトル。
【請求項３】
前記複数のコイルは片端から奇数番目のコイル中心軸と偶数番目のコイル中心軸とを互い違いに所定距離ずらして配置されていることを特徴とする請求項１または２記載のリアクトル。
【請求項４】
前記複数のコイルの幅が、前記複数のコイルの両端のコイルより中央部のコイルの方が広いことを特徴とする請求項１または２記載のリアクトル。
【請求項５】
互いに大きさの異なるコイルが互い違いに、コイル軸方向に配列されていることを特徴とする請求項４記載のリアクトル。
【請求項６】
導線を複数回巻いてそれぞれ形成され、接続された複数のコイルを具備し、前記複数のコイルは片端から奇数番目のコイル中心軸と偶数番目のコイル中心軸とを互い違いに所定距離ずらして配置されていることを特徴とするリアクトル。
【請求項７】
導線を複数回巻いてそれぞれ形成され、接続された複数のコイルを具備し、前記複数のコイルの幅が、前記複数のコイルの両端のコイルより中央部のコイルの方が広いことを特徴とするリアクトル。
【請求項８】
前記複数のコイルは、その幅が両端のコイルから中央部のコイルに向かって徐々に広くなるように配置されていることを特徴とする請求項７記載のリアクトル。
【請求項９】
導線を複数回巻いてそれぞれ形成され、接続された複数のコイルを具備し、互いに大きさの異なるコイルが互い違いに、コイル軸方向に配置されていることを特徴とするリアクトル。
【請求項１０】
導線を複数回巻いてそれぞれ形成され、接続された複数のコイルを所定個数単位でグループ化し、各グループについて請求項１乃至９のいずれか１項記載の構成を適用したことを特徴とするリアクトル。
【請求項１１】
導線を複数回巻いてそれぞれ形成され、接続された複数のコイルと、
前記複数のコイルを両端部から中央部に向かって隣り合うコイルとコイルとを離間して収めるフレーム
を具備し、
前記複数のコイルの間隔が、前記複数のコイルの両端部より中央部の方が広いことを特徴とするリアクトル。
【請求項１２】
前記複数のコイルは、その間隔が両端のコイルから中央部のコイルに向かって徐々に広くなるように配置されていることを特徴とする請求項１１記載のリアクトル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、制御機等に用いられるリアクトルに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機器は、車体の下に配置され、発熱しやすい。そして、制御機器等に用いられる従来のリアクトルは、導線を巻いたコイルを空間に設けて構成され、自然冷却方式が採用されていることが多い。通常、リアクトルは、コイルは同じ大きさであり、等間隔でコイル支えによって配置されている。リアクトルのインダクタンス値は、巻回数とリアクトルの大きさによる決定される。
【０００３】
特許文献１には、電線を筒状に巻回した複数個の独立したコイルユニットを直列に接続し、複数個を１組として各コイルユニットの起磁力が相互に打ち消す方向に空間的に離間して配置し、磁束が各コイルユニットの近傍にのみ存在するリアクトルの構成が開示されている。
【特許文献１】特許２７３７８７６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１は、リアクトルを構成するコイルの幅、コイルとコイルの間隔が等しいため、中央部のコイルの温度が高く、両側のコイルの温度が低くなり、温度勾配が大きく、また、冷却のための空気の流れが悪いという問題があった。
【０００５】
この発明の目的は、温度勾配が少なく、冷却効率の高いリアクトルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の一実施形態に係るリアクトルは、導線を複数回巻いてそれぞれ形成され、接続された複数のコイルを具備し、前記複数のコイルの間隔が、前記複数のコイルの両端部より中央部の方が広い。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、温度勾配が少なく、リアクトルを構成する複数のコイルに対して均等な冷却効果、温度低減効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、この発明の種々な実施の形態に係るリアクトルについて説明する。図１は、リアクトルの外観を示す図である。図１（ａ）は、リアクトル正面から見た正面図である。図１（ｂ）は、リアクトルを図１（ａ）のｘ方向である側面から見た側面図である。リアクトル２００は、導線を複数回巻いてそれぞれ形成され、接続された複数のコイルで形成されている。ここでは、例えばコイル２０１、コイル２０２、コイル２０３、コイル２０４、コイル２０５の５つのコイルから形成されている。そして、コイル２０１〜２０５は、隣り合うコイルに接続されている。コイル２０１〜２０５は、幅を持った板状のアルミの素線を図１（ｂ）に示すようにドーナツ型又は円形に巻くことで構成されている空芯コイルである。リアクトル２００は、制御機等に用いられる。そして、リアクトル２００は、他の部材と共にフレーム１００に設けられている。リアクトル２００は、複数の空芯コイルで構成されているため、図１（ａ）に示すように、おおよそ筒状の空洞３００が形成されている。コイルは、リアクトル２００の軸と同軸上で、かつ、リアクトル２００の内部に、コイル支えが挿入されている。コイル支えの両端は、フレーム１００に回転可能に支持されている。
【０００９】
リアクトル２００に電力を供給すると、主にコイル損失のため発熱する。
【００１０】
図２は、リアクトルを構成するコイル配置における第１の実施例を示す図である。図２は、リアクトル２００を構成するコイルの側面図である。ここでは、リアクトル２００を１２個のコイルで構成した場合について説明する。ここで、リアクトル２００のインダクタンスは、リアクトル２００の大きさと巻数で決まる。つまり、図２に示す幅Ｌと大きさ（高さ）と各コイルの巻き数ｎで決定される。左端からコイル４０１、コイル４０２、コイル４０３…コイル４１２が配置されている。各コイルの幅は、すべて等幅である。そして、コイル４０１とコイル４０２との間の空間を間隔１、コイル４０２とコイル４０３との間の空間を間隔２…コイル４１１とコイル４１２との間の空間を間隔１１とする。
【００１１】
このとき、間隔１よりも間隔２を広く、間隔２よりも間隔３を広く…、また間隔１１よりも間隔１０を広く、間隔１０よりも間隔９を広く…、中央の間隔が最も広くなるようにコイルを配置する。つまり、コイル間隔が両端のコイル間隔から中央部のコイル間隔に向かって徐々に広くなるように不等間隔で配置している。以下に、コイル間隔の設定について説明する。
【００１２】
図２は本発明の第１の実施例に係るリアクトルのコイル配置を示す図、図３（ａ）はコイルを等間隔に配置（等分布）した場合のコイル間隔番号およびコイル間隔（ｍｍ）を示し、図３（ｂ）はコイルを不等間隔に配置（変調分布）した場合のコイル間隔番号およびコイル間隔（ｍｍ）を示す。
【００１３】
図２に示すように、リアクトル２００を構成するコイル４０１〜コイル４１２の全体幅をＬ、等幅のコイル１つあたりの幅をＷＣ、リアクトルを構成するコイルの数をｎとする。そして仮に、全体幅を変えずにコイル４０１からコイル４１２までの１２個のコイルを等間隔に配置した場合のコイル間隔をａとする。
【００１４】
また、コイル間隔が不等間隔となるように配置した場合におけるコイル間隔の最低長をｂとする。最低長は、両端のコイル間隔であり、図３では、コイル４０１とコイル４０２との間の間隔１およびコイル４１１とコイル４１２との間の間隔１１である。
【００１５】
以下に示す式（１）は、コイル間隔が等間隔となるように配置したと仮定した場合のコイル間隔ａを求める式である。
【数１】
2008277575.tif 000003
【００１６】
…（１）
また、以下に示す式（２）は、コイルが不等間隔となるように配置した場合のコイル間隔を求める式である。
【数２】
2008277575.tif 000004
【００１７】
…（２）
ここでｊは、図２に示すコイル間隔の空間番号を示している。また、ｎは４以上とする。式（２）では、各コイル間隔をサイン関数で変調することで、間隔をリアクトル２００の両端のコイル間隔からコイル中央のコイル間隔まで徐々に広くすることができる。
【００１８】
例えば、コイル数ｎが１２、コイル全体幅Ｌが６５０、コイル幅ＷＣが４０とした場合について説明する。はじめに、式（１）を用いて、等間隔にコイルを配置した場合のコイル間隔ａは、図３（ａ）に示すように１５．４５となる。次に、式（２）を用いて、サイン関数で変調してコイルを配置した場合のコイル間隔を図３（ｂ）に示す。ここで、コイル間隔の最低長である両端のコイル間隔ｂは１３と設定する。
【００１９】
次に、空間番号２のコイル間隔の求め方について説明する。Ｌ、ＷＣ、ｎ、ｂは規定値である。そのため、式（２）の前段部
【数３】
2008277575.tif 000005
【００２０】
は、定数Ａとなる。そして後段の
【数４】
2008277575.tif 000006
【００２１】
が変数ｊ（空間番号）によってサイン関数が変化する。
【００２２】
ｊが１のとき後段は、ｓｉｎ０＝０となり、ａ１＝１３となる。ｊが２のとき後段はｓｉｎ（π／１０）＝０．３０９となり、ａ１＝Ａ（定数）×０．３０９０１６９９＋１３＝１４．３２１４７となる。以下、同様に求めると、図３（ｂ）に示すようにコイル間隔が求まる。
【００２３】
図３（ａ）と図３（ｂ）とを比較すると、リアクトル２００の両端のコイル間隔（空間１および空間１１）は、コイル間隔を等分布に配置した方が広い。しかし、リアクトル２００の中央に配置されるコイル間隔（空間６）は、サイン関数で変調した不等間隔の方が広い。
【００２４】
大電力が供給されるリアクトルは、発熱するため、効率よく自然冷却で冷却するシンプルな構成にする必要がある。この場合、リアクトル２００の両端のコイルは外気に触れるが、中央付近のコイルは空気の循環が悪いため、熱がこもりやすい。
【００２５】
そのため、上記説明したように、リアクトル２００の両端のコイル間隔よりも中央のコイル間隔を広くする。リアクトル２００の両端のコイルは、外気に触れやすいため、コイル間隔が狭くても冷却効果が低下することはない。また、リアクトル２００の中央のコイル間隔を広げることにより空気の流れが良くなり、中央部を効率よく冷却することができる。本実施形態によれば、温度の均一化ができるので、冷却効果を高めることができる。
【００２６】
図４は、リアクトルを構成するコイル配置における第２の実施例を示す図である。図２は、リアクトル２００を構成するコイルの側面図である。ここでは、リアクトル２００を１２個の同形状のコイルで構成した場合について説明する。リアクトルの大きさ、つまり、リアクトル２００を構成する複数コイルの全幅Ｌおよびリアクトル２００のインダクタンスは、図２に示すリアクトル２００の全幅Ｌおよびインダクタンスと同じとなるように構成している。
【００２７】
リアクトル２００を構成する複数のコイルのうち片端から奇数番目のコイルの中心軸と偶数番目のコイルの中心軸とを所定距離ずらして配置する。つまり、コイルは同形状であるが、コイル軸と直交する方向に交互にずらして、隣り合うコイルの対向する領域を同軸上に配置するよりも小さくすることで、コイル間隔は等間隔であっても、外気に触れる領域が増える。
【００２８】
図５は、リアクトルを構成するコイル配置における第３の実施例を示す図である。図５は、リアクトル２００を構成するコイルの側面図である。ここでは、リアクトル２００を１２個のコイルで構成した場合について説明する。リアクトルの大きさ、つまり、リアクトル２００を構成する複数コイルの全幅Ｌおよびリアクトル２００のインダクタンスは、図２に示すリアクトル２００の全幅Ｌおよびインダクタンスと同じとなるように構成している。リアクトルを構成する両端のコイルの幅を最も狭くし、中央に近づくにつれてコイル幅を広くしている。つまり、コイルを両端から中央に向かって等間隔でコイル幅を広げながら配置する。コイル幅を広く取ると、コイルの抵抗による損失が低下すると共に冷却性が向上する。このように、リアクトルの温度が最も高くなりやすい中央部のコイル幅を広げることにより、中央部の発熱を低減すると共に冷却性を向上している。
【００２９】
図６は、リアクトルを構成するコイル配置における第４の実施例を示す図である。また図６は、リアクトル２００を構成するコイルの側面図である。ここでは、リアクトル２００を１２個のコイルで構成した場合について説明する。リアクトルの大きさ、つまり、リアクトル２００を構成する複数コイルの全幅Ｌおよびリアクトル２００のインダクタンスは、図２に示すリアクトル２００の全幅Ｌおよびインダクタンスと同じとなるように構成している。
【００３０】
巻き線幅が等幅のコイルが等間隔に並べられているが、コイルの大きさ（幅および高さＨ）が違うものを互いに配置する。ここでは、リアクトル２００の左端から偶数番目のコイルより、奇数番目のコイルの高さを低くしている。このため、コイル同士が対向する領域の面積を少なくできるので、冷却効率が改善される。大きさの小さい偶数番目のコイルの巻き数を増やすことで、リアクトル２００の大きさ及びインダクタンスが変わることもなくなる。
【００３１】
また、上記説明した第１から第４の実施例を組み合わせることもできる。リアクトルの大きさ、つまり、リアクトル２００を構成する複数コイルの全幅Ｌおよびリアクトル２００のインダクタンスは、図２に示すリアクトル２００の全幅Ｌおよびインダクタンスとほぼ同じとなるように構成している。
【００３２】
つまり、リアクトル２００を構成する複数の同形状コイルを不等間隔で配置し（第１の実施例）、交互にコイルをずらして配置する（第２の実施例）ことで、さらに冷却効率を高めることができる。
【００３３】
同様に、リアクトル２００を構成する複数のコイルを不等間隔で配置し（第１の実施例）、両端のコイルは、その幅を狭くし、中央に近づくにつれてコイル幅を広くして配置する（第３の実施例）。
【００３４】
さらに、リアクトル２００を構成する複数のコイルを不等間隔で配置し（第１の実施例）、互いに大きさの異なるコイルを交互に配置する（第４の実施例）。また、リアクトル２００を構成する複数のコイルを不等間隔で配置し（第１の実施例）、両端のコイルは、その幅を狭くし、中央に近づくにつれてコイル幅を広くして配置し（第３の実施例）、互いに大きさの異なるコイルを交互に配置する（第４の実施例）。さらに、第１から第４実施例の他の組み合わせも可能である。
【００３５】
また、リアクトル２００を構成するコイルが複数ある場合は、グループ化することができる。例えば、１２個のコイルで構成されている場合、６個のコイルを１グループとして、２グループに分ける。そして各グループ内で、上記第１から第４実施例のように配置もしくはそれらを組み合わせて配置することもできる。このとき、各グループ間の間隔を広く取ってもよい。
【００３６】
なお、この発明は前述した実施の形態に限定されるものではなく、現在または将来の実施段階では、その時点で利用可能な技術に基づき、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係るリアクトルの外観を示す図。
【図２】本発明の一実施形態に係るリアクトルを構成するコイル配置における第1の実施例を示す図。
【図３】本発明の一実施形態に係るリアクトルを構成するコイルの間隔を示す図。
【図４】本発明の一実施形態に係るリアクトルを構成するコイル配置における第２の実施例を示す図。
【図５】本発明の一実施形態に係るリアクトルを構成するコイル配置における第３の実施例を示す図。
【図６】本発明の一実施形態に係るリアクトルを構成するコイル配置における第４の実施例を示す図。
【符号の説明】
【００３８】
１００…フレーム、２００…リアクトル、２０１…コイル。
【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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