(57)【要約】      （修正有）【課題】より小型化でき、放熱できるリアクトルを提供する。【解決手段】リアクトルＲａでは、コイル１ａは、駆動周波数に対応したスキンデプス以下の厚さを持つ帯状の導体部材を、導体部材の幅方向が軸方向に沿うように絶縁部材を介して巻回することによって構成する。コアは、コイル１ａにおける軸方向の両外側にそれぞれ配置された第１及び第２コア部２ａ−１、２ａ−２と、第１コア部と第２コア部とを連結する第３コア部２ａ−３１、２ａ−３２と、コイル１ａの芯部内に配置された第４コア部２ａ−４１、２ａ−４２とを備える。第１及び第２コア部は、コイル１ａにおける軸方向の両端面それぞれの一部分を被覆する形状であり、コイル１ａは、第１及び第２コア部によって被覆されていない部分において、所定のターン間に含まれる、軸方向に貫通する貫通路を持つ。【選択図】図１
2016115874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルと、
前記コイルによって生じた磁束を通すコアとを備え、
前記コイルは、駆動周波数に対応したスキンデプス以下の厚さを持つ帯状の導体部材を、該導体部材の幅方向が前記軸方向に沿うように絶縁部材を介して巻回することによって構成され、
前記コアは、前記コイルにおける前記軸方向の両外側にそれぞれ配置された第１および第２コア部と、前記第１コア部と前記第２コア部とを連結する第３コア部と、前記コイルの芯部内に配置された第４コア部とを備え、
前記第１コア部は、前記コイルにおける前記軸方向の一方端面の一部分を被覆する形状であり、
前記第２コア部は、前記第１コア部によって被覆された前記一方端面の前記一部分と前記軸方向で対応し、前記コイルにおける前記軸方向の他方端面の一部分を被覆する形状であり、
前記コイルは、前記第１および第２コア部によって被覆されていない部分において、所定のターン間に含まれる、前記軸方向に貫通する貫通路を持つこと
を特徴とするリアクトル。
【請求項２】
前記コイルは、軸方向から見た平面視にて、正方形状または長方形状の外形を持ち、
前記貫通路は、前記正方形状または長方形状における辺部分に設けられていること
を特徴とする請求項１に記載のリアクトル。
【請求項３】
前記コイルは、軸方向から見た平面視にて、各頂部分を丸めた多角形状の外形を持ち、
前記貫通路は、前記丸められた頂部分に設けられていること
を特徴とする請求項１に記載のリアクトル。
【請求項４】
前記貫通路に冷媒を送風する送風部をさらに備えること
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のリアクトル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電気回路や電子回路等に用いられるリアクトルに関し、特に、大電流用途に好適なリアクトルに関する。
【背景技術】
【０００２】
リアクトルは、巻き線を利用した受動素子であり、例えば、力率改善回路における高調波電流の防止、電流型インバータやチョッパ制御における電流脈動の平滑化およびコンバータにおける直流電圧の昇圧等の様々な電気回路や電子回路等に用いられている。
【０００３】
また、近年では、環境負荷の軽減等の観点から、光起電力効果を利用することによって二酸化炭素を排出することなく直接的に光エネルギーを電力に変換できる太陽電池の導入が進められており、例えば、メガソーラと呼ばれる多数の太陽電池パネルを用いた太陽電池の発電所や、住宅用の太陽電池による発電システム等の導入が進められている。このような太陽電池発電システムは、例えば、太陽の光エネルギーを電力に変換する太陽電池モジュールと、系統連係を行うために、前記太陽電池モジュールによって発電された直流電力を交流電力へ変換するパワーコンディショナーと、前記パワーコンディショナーによって変換された交流電力を電力会社や住宅内の各所へ分配する分電盤とを備えて構成され、このパワーコンディショナーには、通常、リアクトルが用いられている。
【０００４】
このようなリアクトルのコイルに、数百〜数十ｋＨｚであって数十〜数百Ａの比較的大きな電流値を持つ高周波大電流が流れると、コイルがいわゆる銅損によって発熱する。このため、コイルを冷却する必要があり、例えば特許文献１等に開示されているように、通常、ホローコンダクタと呼ばれる銅管を巻回すことによってコイルが形成され、この銅管に冷却水を流通することによってコイルが冷却される。
【０００５】
この特許文献１に開示された直流リアクトルは、中空状に形成された導体を螺旋状に組み立て、上記導体の中空部に冷却水を通過させるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２６２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このように銅管でコイルを形成した場合、中空であるために銅管自体、その径が大きいので、コイルも大型化してしまう。
【０００８】
また、リアクトルを用いた電源システムにおいて、外部負荷が急激に増大すると、前記リアクトルに大電流が流れる。これに伴って磁束密度が増大すると磁性体コアの透磁率が低下し最終的に磁気飽和してしまう。透磁率が低下すると、コアの周囲に磁束線が漏れ出してコイルを貫く漏れ磁束が生じる。この漏れ磁束によってコイルに渦電流が生じ、そのジュール熱によってコイルが発熱する。したがって、損失が生じ、効率が低下してしまう。
【０００９】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、より小型化でき、放熱できる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】
【００１０】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかるリアクトルは、コイルと、前記コイルによって生じた磁束を通すコアとを備え、前記コイルは、駆動周波数に対応したスキンデプス以下の厚さを持つ帯状の導体部材を、該導体部材の幅方向が前記軸方向に沿うように絶縁部材を介して巻回することによって構成され、前記コアは、前記コイルにおける前記軸方向の両外側にそれぞれ配置された第１および第２コア部と、前記第１コア部と前記第２コア部とを連結する第３コア部と、前記コイルの芯部内に配置された第４コア部とを備え、前記第１コア部は、前記コイルにおける前記軸方向の一方端面の一部分を被覆する形状であり、前記第２コア部は、前記第１コア部によって被覆された前記一方端面の前記一部分と前記軸方向で対応し、前記コイルにおける前記軸方向の他方端面の一部分を被覆する形状であり、前記コイルは、前記第１および第２コア部によって被覆されていない部分において、所定のターン間に含まれる、前記軸方向に貫通する貫通路を持つことを特徴とする。また、上記リアクトルにおいて、好ましくは、前記第４コア部は、前記コイルの芯部内に延びるように前記第１および第２コア部それぞれに突設された第１および第２突部を備える。
【００１１】
このようなリアクトルは、駆動周波数に対応したスキンデプス以下の厚さを持つ帯状の導体部材を、該導体部材の幅方向がコイルの軸方向に沿うように絶縁部材を介して巻回することによって構成されたコイルを備えるので、導体部材自体、その径方向の大きさ（厚さ）が低減され、より小型化が可能となる。そして、このようなコイルは、芯部内に第４コア部を備えるように、いわゆるフラットワイズで第１ないし第３コア部を備えるコア内に配置される。このため、第１コア部（または第２コア部）から略垂直に出て（前記軸方向に沿って出て）第２コア部（または第１コア部）に略垂直に入る（前記軸方向に沿って入る）漏れ磁束線は、コイルにおける前記幅方向に平行となり（前記幅方向に沿い）、前記スキンデプス以下の薄い厚さの導体部材で生じる渦電流の低減が可能となる。
【００１２】
そして、上記リアクトルは、コイルに、所定のターン間に含まれる、前記軸方向に貫通する貫通路を持つ。前記貫通路は、１個のコイルにおいて、１または複数であって良く、１ターン（１巻き）ごとに設けられて良く、数ターンおきに設けられて良く、またランダムなターンごとに設けられて良い。このような貫通路によって、帯状の導体部材における貫通路に接する部分（接触部分）は、放熱機能も持たせることができ、放熱板としても利用できる。そして、導体部材は、一般に、熱伝導性に優れた良熱伝導体でもあるので、コイルにおける、前記接触部分を除く残余の部分（残余部分）の熱を前記接触部分へ熱伝導でき、前記接触部分で放熱できる。特に、コイルにおける芯部側の部分（径方向内側部分）で発生した熱は、一般に放熱し難いが上記リアクトルでは、好適に前記各径方向内側部分の熱を前記帯状の導体部材で前記各接触部分へ熱伝導でき、前記各接触部分で放熱できる。
【００１３】
上記放熱機能の付与の観点から、上述のリアクトルにおいて、好ましくは、前記貫通路は、周方向に沿う方向の長さが径方向に沿う長さよりも長い。また好ましくは、上述のリアクトルにおいて、前記貫通路は、前記導体部材を巻回す際に、前記被覆されていない部分において、径方向に所定の間隔を空けて巻回することによって形成される。このようなリアクトルでは、帯状の導体部材における前記貫通路に接触する面積がより大きくなり、より大量の熱を放熱できる。
【００１４】
また、他の一態様では、上述のリアクトルにおいて、前記コイルは、軸方向から見た平面視にて、正方形状または長方形状の外形を持ち、前記貫通路は、前記正方形状または長方形状における辺部分に設けられていることを特徴とする。前記貫通路は、例えば、前記正方形形状または長方形状における１個の辺部分に設けられて良く、また例えば、前記貫通路は、前記正方形形状または長方形状における、互いに対向する１対の第１および第２辺部分それぞれに設けられて良い。
【００１５】
このようなリアクトルでは、コイルは、その外形が前記平面視にて正方形状または長方形状である。このため、帯状の導体部材を巻回す際に、辺部分で、径方向に所定の間隔を空けて巻回し易くなり、貫通路を備えたコイルが形成し易くなる。
【００１６】
また、他の一態様では、上述のリアクトルにおいて、前記コイルは、軸方向から見た平面視にて、各頂部分を丸めた多角形状の外形を持ち、前記貫通路は、前記丸められた頂部分に設けられていることを特徴とする。前記多角形形状は、例えば、三角形状、四角形状、五角形状および六角形状等である。前記貫通路は、例えば、前記丸められた各頂部分のうちの１または複数に設けられて良く、また例えば、前記貫通路は、前記丸められた各頂部分それぞれに設けられて良い。
【００１７】
このようなリアクトルでは、コイルは、その外形が前記平面視にて多角形状である。このため、帯状の導体部材を巻回す際に、前記丸められた頂部分で、径方向に所定の間隔を空けて巻回し易くなり、貫通路を備えたコイルが形成し易くなる。
【００１８】
また、他の一態様では、これら上述のリアクトルにおいて、前記貫通路に冷媒を送風する送風部をさらに備えることを特徴とする。
【００１９】
このようなリアクトルは、送風部を備えるので、冷媒の流通によって強制冷却が可能となり、効率よく冷却できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明にかかるリアクトルは、より小型化でき、放熱できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態におけるリアクトルの構成を示す図である。
【図２】各金属における周波数とスキンデプスとの関係を示す図である。
【図３】第２実施形態におけるリアクトルの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
【００２３】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態におけるリアクトルの構成を示す図である。図１（Ａ）は、軸方向から見た上面図であり、その上側は、正規な上面図であり、その下側は、図１（Ｃ）に示すＩＩＩ−ＩＩＩ断面における上面図（横断面図）である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示すＩ−Ｉ断面線における第１縦断面図であり、図１（Ｃ）は、図１（Ａ）に示すＩＩ−ＩＩ断面線における第２断面図である。図２は、各金属における周波数とスキンデプスとの関係を示す図である。図２の横軸は、駆動周波数を示し、その縦軸は、ｍｍ単位で表すスキンデプス（表皮深さ、表皮厚み）を示す。
【００２４】
第１実施形態におけるリアクトルＲａは、例えば、図１に示すように、コイル１ａと、コア２ａ（２ａ−１、２ａ−２、２ａ−３１、２ａ−３２、２ａ−４１、２ａ−４２）とを備え、図１に示す例では、さらに、送風部３ａ（３ａ−１、３ａ−２１、３ａ−２２）を備えている。
【００２５】
コイル１ａは、帯状の導体部材を、該導体部材の幅方向が前記軸方向に沿うように絶縁部材を介して巻回することによって構成される。より具体的には、コイル１ａは、絶縁材（図略）を挟んで重ね合わせた帯状の長尺な導体部材（あるいは、絶縁被覆した帯状の長尺な導体部材）を所定回数だけ巻回することによって構成されて成る。このような帯状の長尺な導体部材は、シート形状、リボン形状あるいはテープ形状であり、幅（幅方向の長さ、軸方向の長さ）Ｗに対する厚さ（厚み方向の長さ、径方向の長さ）ｔが１未満である（０＜ｔ／Ｗ＜１）。図１に示す例のコイル１ａは、図１（Ａ）に示すように、軸方向から見た平面視にて、その外形が略長方形（矩形）であってその各頂部（各角部）が丸みを持つように、そして、その芯部が平面視にて略正方形となるように、巻回されている。コイル１ａは、より詳細に後述で説明される。なお、コイル１ａの外形は、平面視にて正方形であっても良い。
【００２６】
コア２ａは、コイル１ａによって生じた磁束を通す部材である。コア２ａは、例えば、図１に示す例では、第１コア部２ａ−１と、第２コア部２ａ−２と、第３コア部２ａ−３（２ａ−３１、２ａ−３２）と、第１突部２ａ−４１と、第２突部２ａ−４２とを備える。
【００２７】
第１コア部２ａ−１は、図１（Ｂ）に示すように、コイル１ａにおける軸方向の一方の外側（上側）に配置された部材である。第２コア部２ａ−２は、図１（Ｂ）に示すように、コイル１ａにおける前記軸方向の他方の外側（下側）に配置された部材である。すなわち、第１および第２コア部２ａ−１、２ａ−２それぞれは、コイル１ａにおける前記軸方向の両外側（上下側）にそれぞれ配置されている。第１および第２コア部２ａ−１、２ａ−２は、図１（Ａ）および（Ｂ）に示すように、互いに同形であり、比較的薄い略直方体（略板状）の部材である。第３コア部２ａ−３は、第１コア部２ａ−１と第２コア部２ａ−２とを連結する部材であり、図１に示す例では、第１コア部２ａ−１と第２コア部２ａ−２とをその各両端部で連結する１対の第１および第２連結コア部材２ａ−３１、２ａ−３２を備える。第１および第２連結コア部材２ａ−３１、２ａ−３２は、図１（Ｂ）に示すように、互いに同形であり、比較的薄い略直方体の部材である。すなわち、第１コア部２ａ−１における一方端部に、直交するように（垂設するように）、第１連結コア部材２ａ−３１の一方端部が連結され、第１コア部２ａ−１における他方端部に、直交するように（垂設するように）、第２連結コア部材２ａ−３２の一方端部が連結される。そして、第２コア部２ａ−２における一方端部に、直交するように（垂設するように）、第１連結コア部材２ａ−３１の他方端部が連結され、第２コア部２ａ−２における他方端部に、直交するように（垂設するように）、第２連結コア部材２ａ−３２の他方端部が連結される。
【００２８】
そして、第１突部２ａ−４１は、図１（Ｂ）に示すように、コイル１ａの芯部内に延びるように第１コア部２ａ−１の内側面上に突設される。第１突部２ａ−４１は、その外形がコイル１ａの芯部の形状に応じた形状となっている。図１に示す例では、コイル１ａは、上述したように、その芯部が平面視にて面取りされた略正方形であるので、第１突部２ａ−４１は、図１（Ａ）に示すように、前記芯部よりやや小さい、その外形が平面視にて面取りされた略正方形である。より詳しくは、第１突部２ａ−４１は、第１コア部２ａ−１の短尺方向の長さ（幅の長さ）と略等しい長さを持つ、平面視にて前記略正方形である。第２突部２ａ−４２は、第１突部２ａ−４１と同様であり、図１（Ｂ）に示すように、コイル１ａの前記芯部内に延びるように第２コア部２ａ−２の内側面上に突設され、第１突部２ａ−４１と同形である。コイル１ａは、その芯部内に第１および第２突部２ａ−４１、２ａ−４２を持つ有芯コイルとなっている。これら第１および第２突部２ａ−４１、２ａ−４２は、コイル１ａの芯部内に配置された第４コア部の一例に相当する。
【００２９】
第１および第２突部２ａ−４１、２ａ−４２の各表面は、図１（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、軸方向に直交するような平面となっており、軸方向に所定の間隔を空けて互いに対向している。なお、第１および第２突部２ａ−４１、２ａ−４２の各表面における各縁（各稜線部分）は、Ｃ面取りされている。なお、前記各縁（各稜線部分）は、Ｒ面取りされても良い。
【００３０】
なお、第１および第２突部２ａ−４１、２ａ−４２は、互いに連結され、１個の芯コア部であっても良い。また、第１および第２突部２ａ−４１、２ａ−４２の一方は、省略されても良く、あるいは、第１および第２突部２ａ−４１、２ａ−４２の両方が、省略されても良い。
【００３１】
上記構成の第１ないし第３コア部２ａ−１〜２ａ−３は、第１縦断面において直方体状の筒状（中空な柱形状）となり、その内部空間に、有芯のコイル１ａが、いわゆるフラットワイズで配設される。
【００３２】
このようなコア２ａは、所定の磁性材料で形成される。例えば、コア２ａは、薄板状（例えば０．５ｍｍ以下）の複数の電磁鋼板を軸方向と直交する方向で積層することによって形成される。また例えば、コア２ａは、軟磁性体粉末を加熱加圧成型することによって形成される。前記軟磁性体粉末は、強磁性の金属粉末であり、より具体的には、例えば、純鉄粉、鉄基合金粉末（Ｆｅ−Ａｌ合金、Ｆｅ−Ｓｉ合金、センダスト、パーマロイ等）およびアモルファス粉末、さらには、表面にリン酸系化成皮膜などの電気絶縁皮膜が形成された鉄粉（例えば直径５０μｍ以下）等が挙げられる。これら軟磁性体粉末は、公知の手段、例えば、アトマイズ法等によって微粒子化する方法や、酸化鉄等を微粉砕した後にこれを還元する方法等によって製造することができる。コア２ａは、例えば、第１ないし第３コア部２ａ−１〜２ａ−３ならびに第１および第２突部２ａ−４１、２ａ−４２を一体に形成して良い。また例えば、コア２ａは、第１ないし第３コア部２ａ−１〜２ａ−３ならびに第１および第２突部２ａ−４１、２ａ−４２それぞれを互いに例えば接着固定等することによって形成して良い。また例えば、コア２ａは、第１ないし第３コア部２ａ−１〜２ａ−３ならびに第１および第２突部２ａ−４１、２ａ−４２の一部を一体に形成したものと、それら残部を一体に形成したものとを、互いに例えば接着固定等することによって形成して良い。例えば、第１コア部２ａ−１、第１連結コア部材２ａ−３１の一部、第２連結コア部材２ａ−３２の一部および第１突部２ａ−４１を一体に形成した断面略Ｅ字形状の上側コア部ａと、第２コア部２ａ−２、第１連結コア部材２ａ−３１の残部、第２連結コア部材２ａ−３２の残部および第２突部２ａ−４２を一体に形成した断面略Ｅ字形状の下側コア部とを互いに例えば接着固定等することによって、コア２ａは、形成される。
【００３３】
そして、本実施形態では、第１コア部２ａ−１は、コイル１ａにおける軸方向の一方端面の一部分を被覆する形状であり、第２コア部２ａ−２は、前記第１コア部２ａ−１によって被覆された前記一方端面の前記一部分と前記軸方向で対応し、前記コイル１ａにおける前記軸方向の他方端面の一部分を被覆する形状である。より具体的には、互いに同形の第１および第２コア部２ａ−１、２ａ−２における、前記軸方向に直交するとともに互いに直交する長尺方向および短尺方向の各長さのうち短尺方向の長さ（幅の長さ）は、コイル１ａの外形の長さより短い。より詳しくは、図１に示す例では、第１および第２コア部２ａ−１、２ａ−２における前記短尺方向の長さ（幅の長さ）は、コイル１ａの芯部の長さと略同一あるいは芯部の長さよりやや長くなっている。
【００３４】
コイル１ａについてさらに説明する。本実施形態におけるコイル１ａの導体部材は、駆動周波数に対応したスキンデプス以下の厚さを持つ。図２には、各金属における周波数とスキンデプスとの関係が示されている。図２における各直線は、上から下へ順に、８００℃におけるγ鉄、８００℃における黄銅、８００℃における銅、２５℃におけるアルミニウム、２５℃における銅および２５℃におけるα鉄の各前記関係である。例えば駆動周波数１０ｋＨｚ以上でリアクトルＲａを駆動する場合、例えば銅（Ｃｕ）の導体部材は、図２より、好ましくは、その厚さが０．７ｍｍ以下である。また例えばアルミニウム（Ａｌ）の導体部材は、図２より、好ましくは、その厚さが０．９ｍｍ以下である。これら銅およびアルミニウムは、比較的低い抵抗率で比較的高い熱伝導率を持つ金属材料であって、導電性および熱伝導性の観点から、帯状の導体部材として好適である。したがって、これらの場合、厚さを０．７ｍｍ以下とすることで、コイル１ａの導体部材は、駆動周波数１ｋＨｚに対応したスキンデプス以下の厚さを持つ。
【００３５】
また、リアクトルＲａを用いた電源システムにおいて、外部負荷が急激に増大すると、リアクトルＲａに大電流が流れる。これに伴う磁束がコア２ａを磁気飽和させると、コイル１ａを貫く漏れ磁束が生じる。本実施形態では、コイル１ａは、上述のように、駆動周波数に応じたスキンデプス以下の厚さを持つ帯状の導体部材で形成された、いわゆるフラットワイズであるので、上記漏れ出した漏れ磁束は、幅方向（軸方向）に略沿って導体部材を通り、さらに、スキンデプス以下の薄さであるから、導体部材の内部で渦電流が生じ難くなり、その損失を低減できる。
【００３６】
また、本実施形態では、コイル１ａは、第１および第２コア部２ａ−１、２ａ−２によって被覆されていない部分において、所定のターン間に含まれる、軸方向に貫通する貫通路４ａを持つ。すなわち、コイル１ａは、第１および第２コア部２ａ−１、２ａ−２によって被覆されていない部分において、径方向に所定の間隔を空けるように、帯状の導体部材を、該導体部材の幅方向が前記軸方向に沿うように絶縁部材を介して巻回することによって構成される。言い換えれば、コイル１ａは、第１および第２コア部２ａ−１、２ａ−２によって被覆されていない部分において、径方向に所定の間隔を空けるように、コイル状に巻回された、軸方向の幅が径方向の厚さよりも長い長尺な帯状の導体部材と、前記コイル状に巻回された前記帯状の導体部材における各ターン間に配置される絶縁部材とを備える。このような貫通路４ａは、周方向に沿う方向の長さが径方向に沿う長さよりも長い。貫通路４ａは、本実施形態では、平面視にて、上述したように外形矩形のコイル１ａにおける、第１および第２コア部２ａ−１、２ａ−２に対し両側（図１（Ａ）および（Ｃ）に示す例では紙面左側および紙面右側）で第１および第２コア部２ａ−１、２ａ−２によって被覆されていない両辺部分に形成されている。
【００３７】
貫通路４ａは、１個のコイル１ａにおいて、１または複数であって良く、１ターンごとに設けられて良く、数ターンおきに設けられて良く、またランダムなターンごとに設けられて良い。図１に示す例では、貫通路４ａは、前記両辺部分それぞれに、１ターンごとに設けられている。
【００３８】
なお、コイル１ａにおいて、貫通路４ａを形成した、第１および第２コア部２ａ−１、２ａ−２によって被覆されていない部分を除く部分、例えば、コイル１ａを介して互いに対向する、第１および第２コア部２ａ−１、２ａ−２によって被覆されている部分は、小型化の観点から、導体部材が絶縁材料を介して密接するように、巻回される。これによってコア２ａの内部空間に、高い占有率でコイル１ａの有効断面積をそれぞれ確保できる。
【００３９】
また、貫通路４ａ内には、当該貫通路４ａの形状を維持するための形状維持部材（スペーサ）が配設されて良い。
【００４０】
送風部３ａは、貫通路４ａに冷媒を送風する装置である。送風部３ａは、例えば、送風本体部３ａ−１と、１対の第１および第２送風分岐部３ａ−２１、３ａ−２２と、送風ファン３ａ−３とを備える。前記冷媒には、一般的な大気（空気）の他、用途や環境時応じて、例えば、液相では、不凍剤添加の純水、非極性絶縁油、フロン系または非フロン系有機溶媒、液体窒素、液化天然ガス等を使用して良く、また例えば、気相では、不活性ガス、水素、ヘリウム、窒素、アルゴン、フロン系または非フロン系ガス等を使用しても良い。
【００４１】
送風本体部３ａ−１は、その軸がコイル１ａの軸方向に一致するように配置された円筒状（中空な円柱状）の部材であり、その一方端は、開放されており、吸気口となっている。１対の第１および第２送風分岐部３ａ−２１、３ａ−２２は、それぞれ、円筒状（中空な円柱状）の部材である。第１送風分岐部３ａ−２１は、その一方端が送風本体部３ａ−１の他方端に連通し、その他方端が排気口となっている。第１送風分岐部３ａ−２１は、この排気口が、コイル１ａにおける第１および第２コア部２ａ−１、２ａ−２に対し一方側（図１（Ａ）および（Ｃ）に示す例では紙面左側）で第１および第２コア部２ａ−１、２ａ−２によって被覆されていない部分の貫通路４ａに臨み、コイル１ａの軸方向に沿って冷媒を流通させるように、図１（Ｃ）に示すように、側面視にて略Ｌ字状に屈曲されている。同様に、第２送風分岐部３ａ−２２は、その一方端が送風本体部３ａ−１の他方端に連通し、その他方端が排気口となっている。第２送風分岐部３ａ−２２は、この排気口が、コイル１ａにおける第１および第２コア部２ａ−１、２ａ−２に対し他方側（図１（Ａ）および（Ｃ）に示す例では紙面右側）で第１および第２コア部２ａ−１、２ａ−２によって被覆されていない部分の貫通路４ａに臨み、コイル１ａの軸方向に沿って冷媒を流通させるように、図１（Ｃ）に示すように、側面視にて略Ｌ字状に屈曲されている。送風部３ａの冷媒流路は、送風本体部３ａ−１から１対の第１および第２送風分岐部３ａ−２１、３ａ−２２へ２つに分岐している。送風ファン３ａ−３は、送風本体部３ａ−１内の適所に配置され、送風本体部３ａ−１の吸気口から冷媒（この例では空気）を取り込み、第１および第２送風分岐部３ａ−２１、３ａ−２２の各排気口からコイル１ａの軸方向に沿って前記冷媒を排出するように、冷媒の流れを生成する装置である。
【００４２】
このようなリアクトルＲａでは、コイル１ａに例えば駆動周波数１０ｋＨｚの交流電力が供給されると、交番磁界（交番磁場）が発生する。この状態で、例えば外部負荷が急激に増大すると、リアクトルＲａに大電流が流れる。これに伴う磁束がコア２ａを磁気飽和させると、コイル１ａを貫く漏れ磁束が生じる。この漏れ磁束が生じた場合、第１コア部２ａ−１（または第２コア部２ａ−２）から略垂直に出て（前記軸方向に沿って（平行に）出て）第２コア部２ａ−２（または第１コア部２ａ−１）に略垂直に入る（前記軸方向に沿って（平行に）入る）漏れ磁束線は、コイル１ａにおける幅方向（軸方向）に略沿って導体部材を通り、さらに、スキンデプス以下の薄さであるから、導体部材の内部で渦電流が生じ難くなり、その損失を低減できる。
【００４３】
また、コイル１ａが昇温する場合でも、コイル１ａは、貫通路４ａを持つ。貫通路４ａによって、コイル１ａにおける帯状の導体部材における貫通路４ａに接する部分（接触部分）は、放熱機能も持たせることができ、放熱板としても利用できる。このため、コイル１ａは、前記接触部分で放熱でき、前記昇温を抑制できる。特に、コイル１ａにおける芯部側の部分（径方向内側部分）で発生した熱は、一般に放熱し難いが上記リアクトルＲａでは、好適に前記径方向内側部分の熱を前記帯状の導体部材で前記接触部分へ熱伝導でき、前記接触部分で放熱できる。特に、前記帯状の導体部材を銅またはアルミニウムとすることで、より好適に熱伝導できる。そして、上述のリアクトルＲａでは、貫通路４ａは、導体部材を巻回す際に、第１および第２コア部２ａ−１、２ａ−２によって被覆されていない部分において、径方向に所定の間隔を空けて巻回することによって形成され、貫通路４ａは、周方向に沿う方向の長さが径方向に沿う長さよりも長い。このため、帯状の導体部材における貫通路４ａに接触する面積がより大きくなり、より大量の熱を放熱できる。
【００４４】
また、駆動中に、送風部３ａによって例えば空気等の冷媒が貫通路４ａに供給される。このため、冷媒の流通によって強制冷却が可能となり、効率よく冷却できる。
【００４５】
以上説明したように、第１実施形態におけるリアクトルＲａは、駆動周波数に対応したスキンデプス以下の厚さを持つ帯状の導体部材を、該導体部材の幅方向がコイルの軸方向に沿うように絶縁部材を介して巻回することによって構成されたコイル１ａを備えるので、導体部材自体、その径方向の大きさ（厚さ）が低減され、より小型化が可能となる。そして、このようなコイル１ａは、芯部内に第４コア部２ａ−４、本実施形態では第１および第２突部２ａ−４１、２ａ−４２を備えるように、いわゆるフラットワイズで第１ないし第３コア部２ａ−１〜２ａ−３を備えるコア２ａ内に配置される。このため、第１コア部２ａ−１（または第２コア部２ａ−２）から略垂直に出て（前記軸方向に沿って出て）第２コア部２ａ−２（または第１コア部２ａ−１）に略垂直に入る（前記軸方向に沿って入る）漏れ磁束線は、コイル１ａにおける前記幅方向に平行となり（前記幅方向に沿い）、前記スキンデプス以下の薄い厚さの導体部材で生じる渦電流の低減が可能となる。したがって、効率が良くなる。
【００４６】
そして、本実施形態におけるリアクトルＲａは、コイル１ａに、所定のターン間に含まれる、軸方向に貫通する貫通路４ａを持つ。このような貫通路４ａによって、帯状の導体部材における貫通路に接する接触部分は、放熱機能も持たせることができ、放熱板としても利用できる。そして、導体部材は、一般に、熱伝導性に優れた良熱伝導体でもあるので、コイル１ａにおける、前記接触部分を除く残余部分の熱を前記接触部分へ熱伝導でき、前記接触部分で放熱できる。特に、コイルにおける径方向内側部分で発生した熱は、一般に放熱し難いが，本実施形態におけるリアクトルＲａでは、好適に前記各径方向内側部分の熱を前記帯状の導体部材で前記各接触部分へ熱伝導でき、前記各接触部分で放熱できる。
【００４７】
また、本実施形態におけるリアクトルＲａでは、コイル１ａは、その外形が平面視にて長方形状である。このため、帯状の導体部材を巻回す際に、辺部分で、径方向に所定の間隔を空けて巻回し易くなり、貫通路４ａを備えたコイル１ａが形成し易くなる。
【００４８】
なお、上述では、駆動周波数は、１０ｋＨｚとしたが、これに限定されるものではなく、適宜に変更できる。
【００４９】
次に、別の実施形態について説明する。
（第２実施形態）
図３は、第２実施形態におけるリアクトルの構成を示す断面図である。図３（Ａ）は、軸方向から見た上面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示すＩＶ−ＩＶ断面線における縦断面図である。第１実施形態におけるリアクトルＲａでは、上述したように、コイル１ａは、軸方向から見た平面視にて、正方形状または長方形状の外形を持ち、貫通路４ａは、前記正方形状または長方形状における辺部分に設けられているが、第２実施形態におけるリアクトルでは、コイル１ｂは、軸方向から見た平面視にて、各頂部分を丸めた多角形状の外形を持ち、貫通路４ｂは、前記丸められた頂部分に設けられている。
【００５０】
このような第２実施形態におけるリアクトルＲｂは、例えば、図３に示すように、コイル１ｂと、コア２ｂ（２ｂ−１、２ｂ−２、２ｂ−３１、２ｂ−３２、２ｂ−３３、２ｂ−４１、２ｂ−４２）とを備え、図３に示す例では、さらに、送風部３ｂ（３ｂ−１（３ｂ−１１、３ｂ−１２、３ｂ−１３）、３ｂ−２（３ｂ−２１、３ｂ−２２、３ｂ−２３）、３ｂ−３（３ｂ−３１、３ｂ−３２、３ｂ−３３））を備えている。
【００５１】
コイル１ｂは、コイル１ａと同様に、帯状の導体部材を、該導体部材の幅方向が前記軸方向に沿うように絶縁部材を介して巻回することによって構成される。コイル１ｂは、軸方向から見た平面視にて、その外形が多角形形（矩形）であってその各頂部（各角部）が丸みを持つように、巻回されている。より具体的には、図３に示す例では、コイル１ｂは、平面視にて、その外形が略三角形（図３の例では正三角形）であってその３個の各頂部が丸みを持つように、そして、その芯部が平面視にて略三角形となるように、巻回されている。なお、図３に示す例では、コイル１ｂの外形は、三角形であるが、他の多角形、例えば、四角形、五角形および六角形等であっても良い。また、中心対称な等方的な磁場を形成するために、コイル１ｂの外形は、正多角形であって良い。
【００５２】
コア２ｂは、コア２ａと同様に、コイル１ｂによって生じた磁束を通す部材である。コア２ｂは、例えば、図３に示す例では、第１コア部２ｂ−１と、第２コア部２ｂ−２と、第３コア部２ｂ−３（２ｂ−３１、２ｂ−３２、３ｂ−３３）と、第１突部２ｂ−４１と、第２突部２ｂ−４２とを備える。これら第２実施形態のコア２ｂにおける第１ないし第３コア部２ｂ−１〜２ｂ−３ならびに第１および第２突部２ｂ−４１、第２突部２ｂ−４２は、これら第１実施形態のコア２ａにおける第１ないし第３コア部２ａ−１〜２ａ−３ならびに第１および第２突部２ａ−４１、第２突部２ａ−４２に相当し、同様に機能するが、第１実施形態のコイル１ａが外形長方形である一方、第２実施形態のコイル１ｂは、外形三角形であるため、これら第２実施形態のコア２ｂにおける第１ないし第３コア部２ｂ−１〜２ｂ−３ならびに第１および第２突部２ｂ−４１、第２突部２ｂ−４２は、その形状が第１実施形態のコア２ａと異なる。
【００５３】
より具体的には、第１コア部２ｂ−１は、図３（Ｂ）に示すように、コイル１ｂにおける軸方向の一方の外側（上側）に配置された板状の部材であり、軸方向から見た平面視にて、コイル１ｂにおける略三角形状の芯部に内接可能な略正六角形状の第１コア本体部と、前記第１コア本体部における１つおきの各辺から外方向に延びる六角形状（２個の台形状を互いの長辺で連結することで組合せた形状）の３個の第１ａ、第１ｂおよび第１ｃコア延在部とを備える。これら３個の前記第１ａ、第１ｂおよび第１ｃコア延在部は、それぞれ、平面視にて、コイル１ｂの辺に沿って長尺であり、コイル１ｂの辺の長さより短い。第２コア部２ｂ−２は、図３（Ｂ）に示すように、コイル１ｂにおける軸方向の他方の外側（下側）に配置された板状の部材であり、第１コア部２ｂ−１と同形である。すなわち、第２コア部２ｂ−２は、前記平面視にて、コイル１ｂにおける略三角形状の芯部に内接可能な略正六角形状の第２コア本体部と、前記第２コア本体部における１つおきの各辺から外方向に延びる六角形状（２個の台形状を互いの長辺で連結することで組合せた形状）の３個の第２ａ、第２ｂおよび第２ｃコア延在部とを備える。これら３個の前記第２ａ、第２ｂおよび第２ｃコア延在部は、それぞれ、平面視にて、コイル１ｂの辺に沿って長尺であり、コイル１ｂの辺の長さより短い。第３コア部２ｂ−３は、第１コア部２ｂ−１と第２コア部２ｂ−２とを連結する板状の部材であり、図３に示す例では、第１コア部２ｂ−１における各前記第１ａ、第１ｂおよび第１ｃコア延在部と第２コア部２ｂ−２における各前記第２ａ、第２ｂおよび第２ｃコア延在部とで第１コア部２ｂ−１と第２コア部２ｂ−２とを連結する３個の第１ないし第３連結コア部材２ｂ−３１、２ｂ−３２、２ｂ−３３を備える。すなわち、第１コア部２ｂ−１における各前記第１ａ、第１ｂおよび第１ｃコア延在部それぞれに、直交するように（垂設するように）、各第１ないし第３連結コア部材２ｂ−３１、２ｂ−３２、２ｂ−３３それぞれの各一方端部が連結され、第２コア部２ｂ−２における各前記第２ａ、第２ｂおよび第２ｃコア延在部それぞれに、直交するように（垂設するように）、各第１ないし第３連結コア部材２ｂ−３１、２ｂ−３２、２ｂ−３３それぞれの各他方端部が連結される。
【００５４】
そして、第１突部２ｂ−４１は、図１（Ｂ）に示すように、コイル１ｂの芯部内に延びるように第１コア部２ｂ−１における前記第１コア本体部の内側面上に突設される。第１突部２ｂ−４１は、その外形が前記第１コア本体部の形状に応じた形状となっている。図３に示す例では、第１コア部２ｂ−１における前記第１コア本体部は、上述したように、略正六角形であるので、第１突部２ｂ−４１は、図３（Ａ）に示すように、前記芯部よりやや小さい、その外形が平面視にて略正六角形である。第２突部２ｂ−４２は、第１突部２ｂ−４１と同様であり、図１（Ｂ）に示すように、コイル１ｂの前記芯部内に延びるように第２コア部２ｂ−２における前記第２コア本体部の内側面上に突設され、第１突部２ｂ−４１と同形である。コイル１ｂは、その芯部内に第１および第２突部２ｂ−４１、２ｂ−４２を持つ有芯コイルとなっている。これら第１および第２突部２ｂ−４１、２ｂ−４２は、コイル１ｂの芯部内に配置された第４コア部の一例に相当する。
【００５５】
第１および第２突部２ｂ−４１、２ｂ−４２の各表面は、図３（Ｂ）に示すように、軸方向に直交するような平面となっており、軸方向に所定の間隔を空けて互いに対向している。
【００５６】
上記構成の第１ないし第３コア部２ｂ−１〜２ｂ−３は、中空な構造となり、その内部空間に、有芯のコイル１ｂが、いわゆるフラットワイズで配設される。
【００５７】
そして、本実施形態では、第１コア部２ｂ−１は、コイル１ｂにおける軸方向の一方端面の一部分を被覆する形状であり、第２コア部２ｂ−２は、前記第１コア部２ｂ−１によって被覆された前記一方端面の前記一部分と前記軸方向で対応し、前記コイル１ｂにおける前記軸方向の他方端面の一部分を被覆する形状である。より具体的には、第１コア部２ｂ−１は、その前記第１ａ、第１ｂおよび第１ｃコア延在部によってコイル１ｂの一方端面における平面視にて各辺部分を被覆し、第２コア部２ｂ−２は、その前記第２ａ、第２ｂおよび第２ｃコア延在部によってコイル１ｂの他方端面における平面視にて各辺部分を被覆している。
【００５８】
コイル１ｂについてさらに説明する。本実施形態におけるコイル１ｂの導体部材は、コイル１ａの導体部材と同様に、駆動周波数に対応したスキンデプス以下の厚さを持つ。したがって、上述したように、コイル１ｂを貫く漏れ磁束が生じた場合でも、前記漏れ出した漏れ磁束は、幅方向（軸方向）に略沿って導体部材を通り、さらに、スキンデプス以下の薄さであるから、導体部材の内部で渦電流が生じ難くなり、その損失を低減できる。
【００５９】
また、本実施形態では、コイル１ｂは、第１および第２コア部２ｂ−１、２ｂ−２によって被覆されていない部分において、所定のターン間に含まれる、軸方向に貫通する貫通路４ｂを持つ。すなわち、コイル１ｂは、第１および第２コア部２ｂ−１、２ｂ−２によって被覆されていない部分において、径方向に所定の間隔を空けるように、帯状の導体部材を、該導体部材の幅方向が前記軸方向に沿うように絶縁部材を介して巻回することによって構成される。このような貫通路４ｂは、周方向に沿う方向の長さが径方向に沿う長さよりも長い。上述したように、第１コア部２ｂ−１における前記第１ａ、第１ｂおよび第１ｃコア延在部が、前記第１コア本体部における１つおきの各辺から外方向に延び、コイル１ｂの辺の長さより短いとともに、第２コア部２ｂ−２における前記第２ａ、第２ｂおよび第２ｃコア延在部が、前記第２コア本体部における１つおきの各辺から外方向に延び、コイル１ｂの辺の長さより短い。これによって、貫通路４ｂは、本実施形態では、平面視にて、上述したように各頂部を丸めた外形三角形のコイル１ｂにおける、第１および第２コア部２ｂ−１、２ｂ−２によって被覆されていない、前記丸められた各頂部分（３個の第１ないし第３頂部分）に形成されている。このため、本実施形態では、貫通路４ｂは、３個の第１ないし第３頂部分それぞれに形成された３個の第１ないし第３貫通路４ｂ−１〜４ｂ−３を備える。図３に示す例では、貫通路４ｂは、前記各頂部分それぞれに、１ターンごとに設けられている。
【００６０】
なお、コイル１ｂにおいて、貫通路４ｂを形成した、第１および第２コア部２ｂ−１、２ｂ−２によって被覆されていない部分を除く部分、例えば、コイル１ｂを介して互いに対向する、第１コア部２ｂ−１における前記第１ａ、第１ｂおよび第１ｃコア延在部と第２コア部２ｂ−２における前記第２ａ、第２ｂおよび第２ｃコア延在部とによって被覆されている部分は、小型化の観点から、導体部材が絶縁材料を介して密接するように、巻回される。これによってコア２ｂの内部空間に、高い占有率でコイル１ｂの有効断面積をそれぞれ確保できる。
【００６１】
送風部３ｂは、送風部３ａと同様に、貫通路４ｂに冷媒を送風する装置である。本実施形態では、貫通路４ｂは、上述のように、３個の第１ないし第３貫通路４ｂ−１〜４ｂ−３を備えるので、これに対応して送風部３ｂは、３個の第１ないし第３送風部３ｂ−１（３ｂ−１１、３ｂ−１２、３ｂ−１３）、３ｂ−２（３ｂ−２１、３ｂ−２２、３ｂ−２３）、３ｂ−３（３ｂ−３１、３ｂ−３２、３ｂ−３３）を備える。これら３個の第１ないし第３送風部３ｂ−１〜３ｂ−３は、同じなので、代表して第１送風部３ｂ−１について説明する。第１送風部３ｂ−１は、例えば、第１送風本体部３ｂ−１１と、第１ａおよび第１ｂ送風ファン３ｂ−１２、３ｂ−１３とを備える。
【００６２】
第１送風本体部３ｂ−１１は、その軸がコイル１ｂの軸方向に一致するように配置された円筒状（中空な円柱状）の部材であり、その両端は、開放されており、その一方が吸気口となり、その他方が排気口となっている。そして、円筒状の第１送風本体部３ｂ−１１は、その側面に適宜な大きさの開口部を有している。コイル１ｂにおける、第１貫通路４ｂ−１を形成した前記丸められた第１頂部分は、図３（Ｂ）に示すように、この開口部からその内部へ挿入され、これによって、前記第１頂部分は、第１送風本体部３ｂ−１１の内部に配置されている。第１ａおよび第１ｂ送風ファン３ｂ−１２、３ｂ−１３は、それぞれ、第１送風本体部３ｂ−１１内の適所に配置され、第１送風本体部３ｂ−１１の吸気口から冷媒（この例では空気）を取り込み、その内部に配置された前記第１頂部分を介して、その排気口から前記冷媒を排出するように、冷媒の流れを生成する装置である。図３に示す例では、図３（Ｂ）に示すように、第１ａおよび第１ｂ送風ファン３ｂ−１２、３ｂ−１３は、前記第１頂部分を介して互いに対向するように、第１送風本体部３ｂ−１１内に配置されている。
【００６３】
第１送風部３ｂ−１は、第１貫通路４ｂ−１に冷媒を流通させるために、上述したように、前記第１頂部分が第１送風本体部３ｂ−１１内に位置するように、配置され、第２送風部３ｂ−２は、第２貫通路４ｂ−２に冷媒を流通させるために、前記第２頂部分が第２送風本体部３ｂ−２１内に位置するように、配置され、そして、第３送風部３ｂ−３は、第３貫通路４ｂ−３に冷媒を流通するために、上述したように、前記第３頂部分が第３送風本体部３ｂ−３１内に位置するように、配置される。
【００６４】
このような第２実施形態におけるリアクトルＲｂは、第１実施形態におけるリアクトルＲａと同様の作用効果を奏する。そして、第２実施形態におけるリアクトルＲｂでは、コイル１ｂは、その外形が前記平面視にて多角形状（本実施形態では三角形）である。このため、帯状の導体部材を巻回す際に、前記丸められた頂部分で、径方向に所定の間隔を空けて巻回し易くなり、貫通路を備えたコイル１ｂが形成し易くなる。
【００６５】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【符号の説明】
【００６６】
Ｒａ、Ｒｂ  リアクトル
１ａ、１ｂ  コイル
２ａ（２ａ−１、２ａ−２、２ａ−３１、２ａ−３２、２ａ−４１、２ａ−４２）、２ｂ（２ｂ−１、２ｂ−２、２ｂ−３１、２ｂ−３２、２ｂ−３３、２ｂ−４１、２ｂ−４２）  コア
３ａ（３ａ−１、３ａ−２、３ａ−３）、３ｂ（３ｂ−１（３ｂ−１１、３ｂ−１２、３ｂ−１３）、３ｂ−２（３ｂ−２１、３ｂ−２２、３ｂ−２３）、３ｂ−３（３ｂ−３１、３ｂ−３２、３ｂ−３３）  送風部
４ａ、４ｂ（４ｂ−１、４ｂ−２、４ｂ−３）  貫通路
【図１】
2016115874.tif 000003
【図２】
2016115874.tif 000004
【図３】
2016115874.tif 000005