特開 2023-14684 巻線機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023014684

(43)【公開日】2023-01-31

(54)【発明の名称】巻線機器

(51)【国際特許分類】

   H01F 27/08 20060101AFI20230124BHJP

   H01F 30/10 20060101ALI20230124BHJP

   H01F 27/22 20060101ALI20230124BHJP

   H01F 37/00 20060101ALI20230124BHJP

【ＦＩ】

H01F27/08 150

H01F30/10 S

H01F30/10 T

H01F27/08 153

H01F27/22

H01F37/00 M

H01F37/00 S

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021118774

(22)【出願日】2021-07-19

(71)【出願人】

【識別番号】000003942

【氏名又は名称】日新電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】松原 克夫

(72)【発明者】

【氏名】前地 洋明

【テーマコード（参考）】

5E050

【Ｆターム（参考）】

5E050BA03

5E050JA01

(57)【要約】

【課題】低コストで構成が簡単な巻線機器を提供する。
【解決手段】リアクトルは、巻線と、巻線を冷却する冷却ジャケット（７）と、巻線及び冷却ジャケット（７）を封止する封止樹脂（Ｆ）と、を備える。冷却ジャケット（７）は、封止樹脂（Ｆ）から露出した露出面（７ａ）を有する。露出面（７ａ）には、ヒートシンク（３）が取り付けられている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

巻線と、
前記巻線を冷却する冷却材と、
前記巻線及び前記冷却材を封止する封止樹脂と、を備え、
前記冷却材は、前記封止樹脂から露出した露出面を有し、
前記露出面には、ヒートシンクが取り付けられている、巻線機器。

【請求項2】

前記冷却材は、前記巻線の一端側及び他端側の少なくとも一方側に突出する突出部を備え、
前記突出部の前記露出面には、前記ヒートシンクが取り付けられている、請求項１に記載の巻線機器。

【請求項3】

前記突出部と当該突出部に取り付けられた前記ヒートシンクとは、１つの部材を用いて一体的に構成されている、請求項２に記載の巻線機器。

【請求項4】

前記巻線は、鉄心に巻回された１次巻線と２次巻線とを備え、
前記冷却材は、前記１次巻線を冷却する第１冷却材と、前記２次巻線を冷却する第２冷却材とを含むとともに、前記鉄心を冷却する第３冷却材を有し、
前記第１冷却材、前記第２冷却材、及び前記第３冷却材は、前記ヒートシンクに対して、互いに異なる位置に接続されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の巻線機器。

【請求項5】

前記巻線と前記冷却材とで挟持されるように設けられるとともに、前記封止樹脂よりも高い熱伝導率を有する高熱伝導樹脂または高熱伝導プリプレグをさらに備える、請求項１から４のいずれか１項に記載の巻線機器。

【請求項6】

前記冷却材と前記ヒートシンクとで挟持されるように設けられるとともに、前記封止樹脂よりも高い熱伝導率を有する高熱伝導樹脂または高熱伝導プリプレグをさらに備える、請求項１から５のいずれか１項に記載の巻線機器。

【請求項7】

前記ヒートシンクに対して、空気を送風するファンをさらに備える、請求項１から６のいずれか１項に記載の巻線機器。

【請求項8】

前記冷却材は、金属板により構成されている、請求項１から７のいずれか１項に記載の巻線機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、巻線機器に関する。

【背景技術】

【0002】

変圧器やリアクトルなどの巻線機器では、その巻線に電流が流れたときに生じるジュール熱などを効率よく冷却することが求められている。特に、パワーエレクトロニクス機器として用いられる高周波巻線機器では、巻線に対して、高周波電流が高出力で供給されるため、当該巻線での損失密度が大きい。このため、このような高周波巻線機器では、その高電位部で発生した損失、つまり熱を効率よく外部に放熱して当該高周波巻線機器を効率よく冷却することが要望されている。

【0003】

従来の巻線機器には、水などの冷却媒体を使用して、巻線で発生した熱と熱交換を行うことにより、当該熱を冷却する水冷式の冷却機構を設けたものが知られている（下記特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９‐１１０２０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記のような従来の巻線機器では、水冷式の冷却機構において、冷却媒体を循環させ、冷却するための冷媒の循環冷却装置を設ける必要があった。このため、水冷式の巻線機器では、冷媒の循環冷却装置のため低コスト化を図ることが難しいという問題点があった。

【0006】

本開示は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、低コストで構成が簡単な巻線機器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するために、本開示の一側面に係る巻線機器は、巻線と、前記巻線を冷却する冷却材と、前記巻線及び前記冷却材を封止する封止樹脂と、を備え、前記冷却材は、前記封止樹脂から露出した露出面を有し、前記露出面には、ヒートシンクが取り付けられている。

【発明の効果】

【0008】

本開示の一態様によれば、低コストで構成が簡単な巻線機器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の実施形態１に係るリアクトルの全体構成を説明する図である。

【図2】図１に示したリアクトルの内部構成を示す図である。

【図3】上記リアクトルの要部構成を説明する図である。

【図4】本開示の実施形態２に係る変圧器の要部構成を説明する図である。

【図5】本開示の実施形態３に係る変圧器の要部構成を説明する図である。

【図6】本開示の実施形態４に係る変圧器の要部構成を説明する図である。

【図7】本開示の実施形態５に係る変圧器の要部構成を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

〔実施形態１〕
以下、本開示の実施形態１について、図１から図３を用いて詳細に説明する。図１は、本開示の実施形態１に係るリアクトル１の全体構成を説明する図である。図２は、図１に示したリアクトル１の内部構成を示す図である。図３は、上記リアクトル１の要部構成を説明する図である。

【0011】

なお、以下の説明では、巻線機器として、空心リアクトルに適用した場合を例示して説明する。しかしながら、本開示の巻線機器は、巻線、冷却材、封止樹脂、及び封止樹脂から露出した冷却材の露出面に取り付けられたヒートシンクを有するものであれば何等限定されるものではなく、本開示の巻線機器は、例えば、鉄心リアクトルや変圧器などの他の巻線機器にも適用することができる。

【0012】

＜リアクトル１＞
図１に示すように、本実施形態のリアクトル１は、リアクトル本体２と、リアクトル本体２に取り付けられた放熱器（ラジエーター）としてのヒートシンク３と、ヒートシンク３に対して、空気を送風するファン４とを備える。リアクトル１は、ヒートシンク３及びファン４により、後述の巻線６（図２）で発生した熱を放熱して冷却する風冷式のリアクトル１である。

【0013】

図２に示すように、リアクトル本体２は、巻枠５と、巻線６と、冷却材としての冷却ジャケット７とを備える。巻枠５は、例えば、四角筒状の形状を有している。また、巻線６は、例えば、リッツ線などの被覆された導電線を用いて構成されている。巻線６は、巻枠５に沿って巻回されており、四角形の枠状に形成されている。

【0014】

冷却ジャケット７は、例えば、銅やアルミニウム合金などの熱伝導率が高い金属材料を用いて構成されている。冷却ジャケット７は、巻線６に当接する面に高熱伝導樹脂あるいは高熱伝導プリプレグで絶縁層（図示せず）が形成されており、当該絶縁層を介して巻線６で発生した熱をヒートシンク３に効率よく伝えることができるようになっている。

【0015】

図３に示すように、リアクトル本体２では、封止樹脂Ｆにより、図２に示した巻枠５及び巻線６が封止されている。リアクトル本体２では、封止樹脂Ｆから露出した露出面７ａを有するように、冷却ジャケット７は当該封止樹脂Ｆによって封止されている。この露出面７ａには、例えば、グリスを介在させ不図示のネジにより、ヒートシンク３が直接的に取り付けられる。なお、この説明以外に、例えば、高熱伝導プリプレグを介在させてヒートシンク３を冷却ジャケット７の露出面７ａに直接的に取り付けてもよい。

【0016】

ヒートシンク３は、図３に示すように、複数の放熱フィンを備えている。ヒートシンク３では、ファン４からの空気が放熱フィンに沿って流れることにより、冷却ジャケット７からの巻線６で発生した熱を当該空気と熱交換して当該熱を冷却するように構成されている。

【0017】

封止樹脂Ｆは、例えば、エポキシ樹脂などの所定の合成樹脂と、アルミナやシリカなどの所定のフィラーとを含んでいる。封止樹脂Ｆは、例えば、モールド注型によってリアクトル本体２の外壁部となるように形成されている。なお、例えば、１ｋＶ以下の低電圧器では、ワニスを全体に塗り、巻線６と冷却ジャケット７を一体化してもよい。

【0018】

以上のように構成された本実施形態のリアクトル１は、巻線６と、巻線６を冷却する冷却ジャケット（冷却材）７と、巻線６及び冷却ジャケット７を封止する封止樹脂Ｆと、を備える。冷却ジャケット７は、封止樹脂Ｆから露出した露出面７ａを有し、露出面７ａには、ヒートシンク３が取り付けられている。これにより、本実施形態では、上記従来例と異なり、低コストで構成が簡単なリアクトル１を構成することができる。

【0019】

すなわち、本実施形態のリアクトル１では、冷却ジャケット７の第１面（高熱伝導樹脂あるいは高熱伝導プリプレグが形成された面）側と当接するように巻線６を設けるとともに、第１面に対向する第２面を封止樹脂Ｆから露出させた露出面７ａ１とし、さらに当該露出面７ａ１にヒートシンク３を直接的に取り付けている。これにより、本実施形態のリアクトル１では、その動作時に巻線６で発生した熱を効率よく冷却ジャケット７からヒートシンク３に伝えることができる。言い換えれば、上記熱の伝達経路において、熱抵抗を極力小さくした状態で、巻線６から冷却ジャケット７を経てヒートシンク３に伝播することができる。この結果、本実施形態では、巻線６で発生した熱を冷却する冷却機構の構成を簡略化することができ、リアクトル１の低コスト化を図ることができる。

【0020】

また、本実施形態のリアクトル１では、冷却ジャケット７が金属板により構成されているので、冷却ジャケット７の構成を簡単化することができ、リアクトル１の低コスト化をより容易に図ることができる。

【0021】

また、本実施形態のリアクトル１では、巻線６で発生した熱を効率よくヒートシンク３に伝えることができるので、当該ヒートシンク３での放熱量を容易に大きくすることができ、優れた冷却性能を有するリアクトル１を容易に構成することが可能となる。また、このように、本実施形態では、ヒートシンク３での放熱量を容易に大きくすることができるので、巻線損失が小さい場合は、上記風冷式のリアクトル１に代えて、ファン４の設置を省略して、ヒートシンク３での外気との熱交換によって上記熱を冷却する、いわゆる自冷式のリアクトルを構成することもできる。この場合には、ファン４の設置スペースを不要とすることができるので、省スペース化されたリアクトルを容易に構成することができる。

【0022】

但し、上記のように、ファン４を設けた場合には、当該ファン４からの空気により、ヒートシンク３での放熱量をさらに大きくすることができ、リアクトル１の冷却性能を大幅に向上させることができる。

【0023】

〔実施形態２〕
本開示の実施形態２について、図４を用いて具体的に説明する。図４は、本開示の実施形態２に係る変圧器１０の要部構成を説明する図である。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0024】

本実施形態２と上記実施形態１との主な相違点は、巻線機器として、リアクトル１に代えて、変圧器１０を構成した点である。

【0025】

＜変圧器１０＞
図４に示すように、本実施形態の変圧器１０は、図示を省略した封止樹脂Ｆによって封止された１次巻線１１及び２次巻線１２と、鉄心１３とを備える。変圧器１０では、１次巻線１１が鉄心１３の中央部に巻回され、２次巻線１２は１次巻線１１を挟むように２つに分けられて鉄心１３に巻回されている。１次巻線１１及び２次巻線１２は、各々上記巻線６と同様に、例えば、リッツ線などの被覆された導電線を用いて構成されている。鉄心１３は、例えば、珪素鋼板、フェライト、アモルファス合金、ナノ結晶軟磁性材料等の強磁性材料を用いて構成されている。

【0026】

１次巻線１１では、実施形態１と同様に、封止樹脂Ｆから冷却ジャケット７１の露出面７１ａが露出しており、当該露出面７１ａにヒートシンク３１が直接的に取り付けられている。同様に、２次巻線１２では、封止樹脂Ｆから冷却ジャケット７２の露出面７２ａが露出しており、当該露出面７２ａにヒートシンク３２が直接的に取り付けられている。

【0027】

冷却ジャケット７１及び７２は、冷却ジャケット７と同様に、例えば、銅やアルミニウム合金などの熱伝導率が高い金属材料を用いて構成されている。冷却ジャケット７１は、１次巻線１１に当接するように設置されており、１次巻線１１で発生した熱をヒートシンク３１に効率よく伝えることができるようになっている。冷却ジャケット７２は、２次巻線１２に当接するように設置されており、２次巻線１２で発生した熱をヒートシンク３２に効率よく伝えることができるようになっている。

【0028】

ヒートシンク３１及び３２は、各々複数の放熱フィンを備えている（図示せず）。ヒートシンク３１及び３２では、空気が放熱フィンに沿って流れることにより、対応する１次巻線１１及び２次巻線１２でそれぞれ発生した熱を当該空気と熱交換して当該熱を冷却するように構成されている。

【0029】

以上の構成により、本実施形態２の変圧器１０は、実施形態１のリアクトル１と同様な効果を奏する。すなわち、本実施形態では、上記従来例と異なり、低コストで構成が簡単な変圧器１０を構成することができる。

【0030】

なお、上記の説明では、２次巻線１２を２つに分けた場合について説明したが、本実施形態は、これに限定されるものではなく、例えば、２次巻線１２を３つ以上に分ける構成でもよい。

【0031】

〔実施形態３〕
本開示の実施形態３について、図５を用いて具体的に説明する。図５は、本開示の実施形態３に係る変圧器２０の要部構成を説明する図である。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0032】

本実施形態３と上記実施形態２との主な相違点は、１次巻線としての内側巻線２１と、２次巻線としての外側巻線２２を設けた点である。

【0033】

＜変圧器２０＞
図５に示すように、本実施形態の変圧器２０は、封止樹脂Ｆによって封止された内側巻線２１及び外側巻線２２と、鉄心２３とを備える。変圧器２０では、内側巻線２１が鉄心２３に近接して巻回され、外側巻線２２は内側巻線２１を囲むように鉄心２３に巻回されている。内側巻線２１及び外側巻線２２は、各々上記巻線６と同様に、例えば、リッツ線などの被覆された導電線を用いて構成されている。鉄心２３は、上記鉄心１３と同様に、例えば、珪素鋼板、フェライト、アモルファス合金、ナノ結晶軟磁性材料等の強磁性材料を用いて構成されている。

【0034】

内側巻線２１は、高熱伝導樹脂８２を介在させて冷却ジャケット７４に取り付けられており、当該内側巻線２１で発生した熱は高熱伝導樹脂８２を経て冷却ジャケット７４に伝えられるようになっている。

【0035】

冷却ジャケット７４は、冷却ジャケット７と同様に、例えば、銅やアルミニウム合金などの熱伝導率が高い金属材料を用いて構成されている。冷却ジャケット７４は、封止樹脂Ｆから内側巻線２１の一端側に突出する突出部７４ａを備えている。この突出部７４ａの露出面７４ａ１には、ヒートシンク３４が直接的に取り付けられている。

【0036】

ヒートシンク３４は、複数の放熱フィンを備えている（図示せず）。ヒートシンク３４では、空気が放熱フィンに沿って流れることにより、内側巻線２１で発生した熱を当該空気と熱交換して当該熱を冷却するように構成されている。つまり、本実施形態では、突出部７４ａの露出面７４ａ１に取り付けられたヒートシンク３４によって内側巻線２１で発生した熱をより効率よく冷却することが可能となり、変圧器２０の低コスト化を容易に図ることができる。

【0037】

また、このヒートシンク３４と冷却ジャケット７４の突出部７４ａとは、例えば、１つの部材を用いて一体的に構成されている。これにより、本実施形態では、突出部７４ａ及びヒートシンク３４をより容易に製造することができ、変圧器２０の低コスト化をより容易に図ることができる。

【0038】

なお、この説明以外に、内側巻線２１の他端側に突出する冷却ジャケットの突出部を設ける構成でもよい。すなわち、本実施形態では、巻線の一端側及び他端側の少なくとも一方側に突出する突出部を冷却ジャケットに設けるとともに、当該突出部の露出面にヒートシンクを取り付ける構成であれば何等限定されない。

【0039】

外側巻線２２は、高熱伝導樹脂８１を介在させて冷却ジャケット７３に取り付けられており、当該外側巻線２２で発生した熱は高熱伝導樹脂８１を経て冷却ジャケット７３に伝えられるようになっている。

【0040】

冷却ジャケット７３は、冷却ジャケット７と同様に、例えば、銅やアルミニウム合金などの熱伝導率が高い金属材料を用いて構成されている。冷却ジャケット７３は、封止樹脂Ｆから露出した露出面７３ａを有しており、この露出面７３ａ１には、ヒートシンク３３が直接的に取り付けられている。

【0041】

ヒートシンク３３は、複数の放熱フィンを備えている（図示せず）。ヒートシンク３３では、空気が放熱フィンに沿って流れることにより、外側巻線２２で発生した熱を当該空気と熱交換して当該熱を冷却するように構成されている。つまり、本実施形態では、冷却ジャケット７３の露出面７３ａ１に取り付けられたヒートシンク３３によって外側巻線２２で発生した熱をより効率よく冷却することが可能となり、変圧器２０の低コスト化を容易に図ることができる。

【0042】

高熱伝導樹脂８１及び８２は、例えば、エポキシ樹脂などの所定の合成樹脂と、アルミナなどの所定のフィラーとを含んでいる。高熱伝導樹脂８１及び８２の各厚みは、例えば、０．５ｍｍ以上０．８ｍｍの範囲内の値であってよく、冷却ジャケット４に対する絶縁破壊電圧は、例えば、平均で約２０ｋＶｒｍｓ／ｍｍである。高熱伝導樹脂６の厚みは、これに限らず、必要な絶縁破壊電圧に応じて変更することができる。高熱伝導樹脂８１及び８２は、例えば、モールド注型によってそれぞれ冷却ジャケット７３及び７４の外側巻線２２及び内側巻線２１の対向面及び側面を覆うように設けられている。

【0043】

なお、この説明以外に、例えば、１ｋＶ以下の低電圧器では、ワニス含侵することで、内側巻線２１と冷却ジャケット７４及び外側巻線２２と冷却ジャケット７３を硬化する構成でもよい。

【0044】

高熱伝導樹脂８１及び８２の熱伝導率は、封止樹脂Ｆの熱伝導率よりも高い熱伝導率を有するように、例えば、１.０Ｗ／ｍ・Ｋ以上７．０以下の範囲内の値に調整されている。具体的には、高熱伝導樹脂８１及び８２では、封止樹脂Ｆと異なり、フィラーとして熱伝導率がより高い、アルミナなどの材料が用いられている。また、高熱伝導樹脂８１及び８２におけるフィラーの密度は、封止樹脂Ｆにおけるフィラーの密度よりも高い。例えば、高熱伝導樹脂８１及び８２での当該フィラーの配合量（つまり、上記合成樹脂でのフィラーの密度）が封止樹脂Ｆでのフィラーの配合量と比べて１０％以上高い値であってもよい。

【0045】

以上の構成により、高熱伝導樹脂８１及び８２は、その膜厚を上記のように薄くしている点とも相まって、外側巻線２２及び内側巻線２１でそれぞれ発生した熱を効率よく冷却ジャケット７３及び７４に伝えることができ、当該熱を冷却ジャケット７３及び７４とヒートシンク３３及び３４とで効率よく冷却して変圧器２０の冷却性能を確実に向上させることができる。

【0046】

なお、この説明以外に、高熱伝導樹脂８１及び８２に代えて、例えば、後掲の高熱伝導プリプレグを介在させて内側巻線２１及び冷却ジャケット７４と、外側巻線２２及び冷却ジャケット７３とを設ける構成でもよい。

【0047】

以上の構成により、本実施形態３の変圧器２０は、実施形態２と同様な効果を奏する。

【0048】

〔実施形態４〕
本開示の実施形態４について、図６を用いて具体的に説明する。図６は、本開示の実施形態４に係る変圧器４０の要部構成を説明する図である。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0049】

本実施形態４と上記実施形態３との主な相違点は、内側巻線を冷却する第１冷却ジャケット７６と、外側巻線を冷却する第２冷却ジャケット７５と、鉄心４３を冷却する第３冷却ジャケット７７及び７８を設けるとともに、ヒートシンク３５に対して、第１冷却ジャケット７６と、第２冷却ジャケット７５と、及び第３冷却ジャケット７７及び７８とを互いに異なる位置に接続した点である。

【0050】

＜変圧器４０＞
図６に示すように、本実施形態の変圧器４０は、実施形態３と同様に、封止樹脂Ｆによって封止された不図示の内側巻線及び外側巻線を備えている。変圧器４０では、２つのヒートシンク３５が鉄心４３を挟むように設けられている。鉄心４３は上下半割形状であり、各々が上下のヒートシンク３５に接続される。

【0051】

変圧器４０では、内側巻線を冷却する第１冷却材としての第１冷却ジャケット７６が封止樹脂Ｆから突出して、一方のヒートシンク３５に接続されている。また、この一方のヒートシンク３５には、鉄心４３を冷却する第３冷却材としての第３冷却ジャケット７８が第１冷却ジャケット７６とは異なる位置で接続されている。

【0052】

変圧器４０では、外側巻線を冷却する第２冷却材としての第２冷却ジャケット７５が封止樹脂Ｆから突出して、他方のヒートシンク３５に接続されている。また、この他方のヒートシンク３５には、鉄心４３を冷却する第３冷却材としての第３冷却ジャケット７７が第２冷却ジャケット７５とは異なる位置で接続されている。

【0053】

第１冷却ジャケット７６と、第２冷却ジャケット７５と、及び第３冷却ジャケット７７及び７８とは、各々冷却ジャケット７と同様に、例えば、銅やアルミニウム合金などの熱伝導率が高い金属材料を用いて構成されている。これらの第１冷却ジャケット７６と、第２冷却ジャケット７５と、及び第３冷却ジャケット７７及び７８とは、各々封止樹脂Ｆから露出した露出面を有しており、当該露出面には、一方または他方のヒートシンク３５が直接的に取り付けられている。

【0054】

ヒートシンク３５は、図６に示すように、複数の放熱フィンを備えている。ヒートシンク３５では、空気が放熱フィンに沿って流れることにより、内側巻線、外側巻線、及び鉄心４３で発生した熱を当該空気と熱交換して当該熱を冷却するように構成されている。つまり、本実施形態では、第１冷却ジャケット７６と、第２冷却ジャケット７５と、及び第３冷却ジャケット７７及び７８との各露出面に取り付けられたヒートシンク３５によって内側巻線、外側巻線、及び鉄心４３で発生した熱をより効率よく冷却することが可能となり、変圧器４０の低コスト化を容易に図ることができる。

【0055】

また、図６に示すように、一方のヒートシンク３５に対して、第２冷却ジャケット７５及び第３冷却ジャケット７７を接続し、他方のヒートシンク３５に対して、第１冷却ジャケット７６及び第３冷却ジャケット７８を接続している。このように、第２冷却ジャケット７５及び第１冷却ジャケット７６を一方及び他方のヒートシンク３５にそれぞれ接続しているので、これらの第２冷却ジャケット７５及び第１冷却ジャケット７６がそれぞれ取り付けられた外側巻線と内側巻線との離間寸法が小さい場合でも、第２冷却ジャケット７５及び第１冷却ジャケット７６の位置合わせを容易に行って対応するヒートシンク３５に容易に接続することができる。

【0056】

以上の構成により、本実施形態４の変圧器４０は、実施形態３と同様な効果を奏する。

【0057】

〔実施形態５〕
本開示の実施形態５について、図７を用いて具体的に説明する。図７は、本開示の実施形態５に係る変圧器５０の要部構成を説明する図である。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0058】

本実施形態５と上記実施形態１との主な相違点は、鉄心５３と、鉄心５３に対して、円筒形状に巻回された内側巻線５１及び外側巻線５２とを備えた変圧器５０を構成した点である。

【0059】

＜変圧器５０＞
図７に示すように、本実施形態の変圧器５０は、円筒形状の内側巻線５１が鉄心５３の周りに巻回されている。この内側巻線５１には、その内側に接するように、略円形の高熱伝導プリプレグ８３が設けられ、更に、この高熱伝導プリプレグ８３に当接して、略円形の冷却ジャケット７９が設けられている。

【0060】

また、円筒形状の外側巻線５２が、内側巻線５１を囲むように鉄心５３の周りに巻回されている。この外側巻線５２には、その外側に接するように、略円形の高熱伝導プリプレグ８４が設けられ、更に、この高熱伝導プリプレグ８４に当接して、略円形の冷却ジャケット８０が設けられている。

【0061】

変圧器５０では、図示を省略した封止樹脂Ｆにより、１次巻線としての内側巻線５１及び２次巻線としての外側巻線５２が各々別個に封止されている。内側巻線５１及び外側巻線５２は、各々上記巻線６と同様に、例えば、リッツ線などの被覆された導電線を用いて構成されている。鉄心５３は、上記鉄心１３と同様に、例えば、珪素鋼板、フェライト、アモルファス合金、ナノ結晶軟磁性材料等の強磁性材料を用いて構成されている。

【0062】

内側巻線５１は、高熱伝導プリプレグ８３を介在させて冷却ジャケット７９に取り付けられており、当該内側巻線５１で発生した熱は高熱伝導プリプレグ８３を経て冷却ジャケット７９に伝えられるようになっている。

【0063】

冷却ジャケット７９は、冷却ジャケット７と同様に、例えば、銅やアルミニウム合金などの熱伝導率が高い金属材料を用いて構成されている。尚、この冷却ジャケット７９は、不図示の封止樹脂Ｆから露出した露出面を備えており、この露出面には、ヒートシンクが直接的に取り付けられている（図示せず）。

【0064】

外側巻線５２は、高熱伝導プリプレグ８４を介在させて冷却ジャケット８０に取り付けられており、当該外側巻線５２で発生した熱は高熱伝導プリプレグ８４を経て冷却ジャケット８０に伝えられるようになっている。

【0065】

冷却ジャケット８０は、冷却ジャケット７と同様に、例えば、銅やアルミニウム合金などの熱伝導率が高い金属材料を用いて構成されている。冷却ジャケット８０は、不図示の封止樹脂Ｆから露出した露出面を有しており、この露出面には、ヒートシンク３６が直接的に取り付けられている。

【0066】

ヒートシンク３６は、複数の放熱フィンを備えている（図示せず）。ヒートシンク３６では、空気が放熱フィンに沿って流れることにより、外側巻線５２で発生した熱を当該空気と熱交換して当該熱を冷却するように構成されている。なお、冷却ジャケット７９に取り付けられたヒートシンクも同様に、複数の放熱フィンを備えており、空気が放熱フィンに沿って流れることにより、内側巻線５１で発生した熱を当該空気と熱交換して当該熱を冷却するようになっている。

【0067】

高熱伝導プリプレグ８３及び８４は、例えば、ガラス布等にエポキシ樹脂などの所定の合成樹脂を含浸させて半硬化させたシート状の熱伝導部材である。高熱伝導プリプレグ８３及び８４の熱伝導率は、封止樹脂Ｆの熱伝導率よりも高い熱伝導率を有するように、例えば、１.０Ｗ／ｍ・Ｋ以上７．０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の範囲内の値に調整されている。これにより、高熱伝導プリプレグ８３及び８４は、内側巻線５１及び外側巻線５２でそれぞれ発生した熱を効率よく冷却ジャケット７９及び８０に伝えることができ、当該熱を冷却ジャケット７３及び７４とヒートシンクで効率よく冷却して変圧器５０の冷却性能を確実に向上させることができる。

【0068】

なお、この説明以外に、高熱伝導プリプレグ８３及び８４に代えて、例えば、上記高熱伝導樹脂を介在させて内側巻線５１及び冷却ジャケット７９と、外側巻線５２及び冷却ジャケット８０とを設ける構成でもよい。

【0069】

以上の構成により、本実施形態５の変圧器５０は、実施形態１のものと同様な効果を奏する。

【0070】

なお、上記の説明では、巻線にリッツ線を用いた場合について説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、断面形状が長方形の被覆された単一の導電線を用いて、当該導電線の幅方向（エッジワイズ；長方形の断面形状の長辺方向）に巻回して形成されたエッジワイズ巻線を用いることもできる。

【0071】

また、上記の説明以外に、断面形状が長方形の被覆された単一の導電線を用いて、当該導電線の厚さ方向（長方形の断面形状の短辺方向）に巻回して形成されたディスク巻線を用いることもできる。さらに、円筒巻線（レヤー巻線）やシート巻線を用いることができる。このようなレヤー巻線やシート巻線を用いた場合には、各レヤー間やターン間の絶縁材料として、例えば、高熱伝導プリプレグを使用することにより、巻線で発生した熱を冷却ジャケットに効率よく伝えて冷却することができる点で好ましい。

【0072】

〔まとめ〕
上記の課題を解決するために、本開示の一側面に係る巻線機器は、巻線と、前記巻線を冷却する冷却材と、前記巻線及び前記冷却材を封止する封止樹脂と、を備え、前記冷却材は、前記封止樹脂から露出した露出面を有し、前記露出面には、ヒートシンクが取り付けられている。

【0073】

上記構成によれば、低コストで構成が簡単な巻線機器を提供することができる。

【0074】

上記一側面に係る巻線機器において、前記冷却材は、前記巻線の一端側及び他端側の少なくとも一方側に突出する突出部を備え、前記突出部の前記露出面には、前記ヒートシンクが取り付けられてもよい。

【0075】

上記構成によれば、突出部の露出面に取り付けられたヒートシンクによって巻線で発生した熱をより効率よく冷却することが可能となり、巻線機器の低コスト化を容易に図ることができる。

【0076】

上記一側面に係る巻線機器において、前記突出部と当該突出部に取り付けられた前記ヒートシンクとは、１つの部材を用いて一体的に構成されてもよい。

【0077】

上記構成によれば、突出部及びヒートシンクをより容易に製造することができ、巻線機器の低コスト化をより容易に図ることができる。

【0078】

上記一側面に係る巻線機器において、前記巻線は、鉄心に巻回された１次巻線と２次巻線とを備え、前記冷却材は、前記１次巻線を冷却する第１冷却材と、前記２次巻線を冷却する第２冷却材とを含むとともに、前記鉄心を冷却する第３冷却材を有し、前記第１冷却材、前記第２冷却材、及び前記第３冷却材は、前記ヒートシンクに対して、互いに異なる位置に接続されてもよい。

【0079】

上記構成によれば、鉄心、内側巻線、及び外側巻線で発生した熱を効率よく冷却することが可能となり、巻線機器の低コスト化を容易に図ることができる。

【0080】

上記一側面に係る巻線機器において、前記巻線と前記冷却材とで挟持されるように設けられるとともに、前記封止樹脂よりも高い熱伝導率を有する高熱伝導樹脂または高熱伝導プリプレグをさらに備えてもよい。

【0081】

上記構成によれば、高熱伝導樹脂または高熱伝導プリプレグによって巻線で発生した熱を効率よく巻線から冷却材に伝えて当該冷却材で効率よく冷却することが可能となり、巻線機器の低コスト化をより容易に図ることができる。

【0082】

上記一側面に係る巻線機器において、前記冷却材と前記ヒートシンクとで挟持されるように設けられるとともに、前記封止樹脂よりも高い熱伝導率を有する高熱伝導樹脂または高熱伝導プリプレグをさらに備えてもよい。

【0083】

上記構成によれば、高熱伝導樹脂または高熱伝導プリプレグによって巻線で発生した熱を効率よく冷却材からヒートシンクに伝えて当該ヒートシンクで効率よく冷却することが可能となり、巻線機器の低コスト化をより容易に図ることができる。

【0084】

上記一側面に係る巻線機器において、前記ヒートシンクに対して、空気を送風するファンをさらに備えてもよい。

【0085】

上記構成によれば、ファンによって巻線で発生した熱をより効率よく冷却することが可能となり、優れた冷却性能を有する巻線機器をコスト安価に構成することができる。

【0086】

また、本開示の一側面に係る巻線機器は、前記冷却材は、金属板により構成されてもよい。

【0087】

上記構成によれば、冷却材の構成を簡単化することができ、巻線機器の低コスト化をより容易に図ることができる。

【0088】

本開示は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0089】

１ リアクトル（巻線機器）
３、３１～３６ ヒートシンク
４ ファン
６ 巻線
７、７１～８０ 冷却ジャケット（冷却材）
７ａ、７３ａ、７４ａ１ 露出面
７４ａ 突出部
１０、２０、４０、５０ 変圧器（巻線機器）
１１ １次巻線
１２ ２次巻線
１３、２３ 鉄心
２１、５１ 内側巻線（１次巻線）
２２、５２ 外側巻線（２次巻線）
８１、８２ 高熱伝導樹脂
８３、８４ 高熱伝導プリプレグ
Ｆ 封止樹脂

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】