JPH08167529A - インダクター用コイルの冷却方法およびその冷却方法を用いたインダクター用コイルおよび変圧器 - Google Patents

インダクター用コイルの冷却方法およびその冷却方法を用いたインダクター用コイルおよび変圧器

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JPH08167529A
JPH08167529A JP6307555A JP30755594A JPH08167529A JP H08167529 A JPH08167529 A JP H08167529A JP 6307555 A JP6307555 A JP 6307555A JP 30755594 A JP30755594 A JP 30755594A JP H08167529 A JPH08167529 A JP H08167529A
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JP
Japan
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coil
inductor
cooling water
hollow
inductor coil
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JP6307555A
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English (en)
Inventor
Naoki Miki
直樹 三木
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Amada Co Ltd
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Amada Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コイルの効率的冷却方法の提供と、その冷却
方法を使用したコンパクトでより大電流を流せるコイル
の提供ならびにコンパクトでより大電流を流せる変圧器
の提供。 【構成】 円筒部材の外周に電線を螺旋状に巻付けてコ
イルを形成し、円筒部材の内部に冷却水を流通させてコ
イルを冷却する方法。円筒部材の内部に冷却水を流通自
在に設け、該円筒部材5の外周に電線3を螺旋状に巻付
けてなるコイル。また、中空円環状部材の内部に冷却水
を流通自在に設け、該円環状部材の外周に電線を螺旋状
に巻付けてなインダクター用コイル。中空円環状部材の
内部に冷却水を流通自在に設け、該円環状部材の内部の
円環状の空洞部にトロイダルコアを同軸に設置し、該円
環状部材の外周に1次側巻線と2次側巻線とを螺旋状に
巻き付けてなる変圧器。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電気回路部品であるイン
ダクター用コイルの冷却方法およびその冷却方法を用い
たインダクター用コイルおよび変圧器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、高周波交流励起のレーザー発振器
の電源装置に使用されているインダクター用のコイルに
は、通常は線径が3mm〜5mmのエナメル線の空芯コ
イルが使用されており、このコイルの温度上昇を押さえ
るために冷却用ファンが使用されている。しかし空冷方
式での冷却能力はあまり大きくないので大電力での使用
は困難であった。そこで大電力で使用されるインダクタ
ー用コイルは、銅などのチューブでインダクター用コイ
ルを製造し、そのチューブ内に冷却水を流して冷却する
という方法がとられている。
【0003】また上記の高周波交流励起のレーザー発振
器の電源装置に使用される変圧器においては、電磁結合
の結合係数を1に近付けるために磁芯(コア)が使用さ
れており、この磁芯にはコイルの巻き数に対するインダ
クタンスが大きく、かつ磁束の閉じ込め作用の強いトロ
イダルコアがよく使用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】高周波交流励起のレー
ザー発振器の電源に使用されるインダクター用コイル
は、レーザー発振器の高出力化にともない大電力に耐え
るものが要求されている。しかし上述のように従来のエ
ナメル線を使用した空芯コイルの場合、冷却能力上の限
界から大電力での使用が出来ないという問題がある。
【0005】また、チューブ内に冷却水を流してインダ
クター用コイルを冷却するチューブ製のコイルは、空冷
方式より冷却効率が高いため空冷方式より大きい電力を
流すことが可能ではある。しかし、チューブ径が小さく
管路が長いものでは、チューブがつまり易くなると共に
水流の抵抗が増大して十分な冷却水が流せなくなるとい
う問題がある。
【0006】またチューブ製のコイルの場合には、コイ
ルの直径を小さくしようとするとチューブの断面形状が
偏平に変形して冷却水が流れにくくなるので、コイルの
直径をあまり小さくできないという問題もある。
【0007】周知のように、変圧器には巻線の抵抗によ
る銅損や磁芯における鉄損が存在する。これらの損失は
電流の周波数に大きく依存しており、変圧器の磁芯に適
した高い透磁率の磁芯の場合、高周波数になると急激に
損失が増加するという問題点がある。また、変圧器の1
次側の入力がDC−DCコンバーターで得た矩形波の場
合には、前記鉄損がさらに増加して変圧器の温度上昇率
が大きくなるという問題もある。
【0008】またトロイダルコアを使用した変圧器の場
合、容量を大きくするためにトロイダルコアを大型化す
るのは製造上の困難が大きく価格も非常に高価なものと
なる。その対応策として、トロイダルコアを使用した小
容量の変圧器を複数個並列にして使用する方法も考えら
れるが、これも電源装置の大型を免れず価格的な面でも
問題がある。
【0009】また上述のトロイダルコア方式の変圧器の
冷却手段としては、空冷または変圧器全体を油浸にする
油冷方式がある。この油冷方式は空冷にくらべて冷却効
率がよいが冷却油を冷却する熱交換装置などが必要であ
り、やはりコストの面で問題がある。
【0010】本発明は上述の如き問題点に鑑みてなされ
たものであり、本発明の目的はインダクター用コイルの
効率的冷却方法の提供と、本発明の冷却方法を使用した
コンパクトなサイズでより大きな電流を流すことが可能
なインダクター用コイルの提供ならびにコンパクトなサ
イズでより大きな電流を流すことが可能であり、かつ外
部へ雑音電波がでない変圧器とを提供をすることであ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は上述のごとき問
題点に鑑みてなされたもので、本発明のインダクター用
コイルの冷却方法は、絶縁体からなる中空の円筒部材の
外周に電線を螺旋状に巻き付けてインダクター用コイル
を形成し、前記中空の円筒部材の内部に冷却水を流通さ
せてインダクター用コイルを冷却する方法である。
【0012】また、本発明のインダクター用コイルは、
絶縁体からなる中空の円筒部材の内部に冷却水を流通自
在に設け、該中空の円筒部材の外周に電線を螺旋状に巻
き付けてなるものである。
【0013】さらに、本発明のインダクター用コイル
は、絶縁体からなる中空円環状部材の内部に冷却水を流
通自在に設け、該中空円環状部材の外周に電線を螺旋状
に巻き付けてなるものである。
【0014】さらにまた、本発明のインダクター用コイ
ルは、絶縁体からなる中空円環状部材の内部に冷却水を
流通自在に設け、該中空円環状部材の内部の円環状の空
洞部にトロイダルコアを同軸に設置すると共に該中空円
環状部材の外周に電線を螺旋状に巻き付けてなるもので
ある。
【0015】本発明の変圧器は、絶縁体からなる中空円
環状部材の内部に冷却水を流通自在に設け、該中空円環
状部材の内部の円環状の空洞部にトロイダルコアを同軸
に設置し、該中空円環状部材の外周に1次側巻線と2次
側巻線とを螺旋状に巻き付けてなるものである。
【0016】
【作用】本発明のインダクター用コイルの冷却方法は、
絶縁体からなる中空の円筒部材の外周に電線を螺旋状に
巻き付けてインダクター用コイルを形成し、前記中空の
円筒部材の内部に冷却水を流通させてインダクター用コ
イルを冷却する方法であるから、インダクター用コイル
を絶縁体からなる中空の円筒部材を介して内側から冷却
することができる。
【0017】また、本発明のインダクター用コイルの冷
却方法を用いたインダクター用コイルは、絶縁体からな
る中空の円筒部材の内部に冷却水を流通自在に設け、該
中空の円筒部材の外周に電線を螺旋状に巻き付けてなる
ものであるから、コイルは円筒部材を介して冷却され、
より大きな電流を流すことができる。
【0018】さらにまた、本発明のインダクター用コイ
ルの冷却方法を用いたインダクター用コイルは、絶縁体
からなる中空円環状部材の内部に冷却水を流通自在に設
け、該中空円環状部材の外周に電線を螺旋状に巻き付け
てなるものであるから、コイルは円環状部材を介して冷
却され、より大きな電流を流すことができる。
【0019】そしてまた、本発明のインダクター用コイ
ルの冷却方法を用いたインダクター用コイルは、絶縁体
からなる中空円環状部材の内部に冷却水を流通自在に設
け、該中空円環状部材の内部の円環状の空洞部にトロイ
ダルコアを同軸に設置すると共に該中空円環状部材の外
周に電線を螺旋状に巻き付けてなるものであるから、巻
線とトロイダルコアとが同時に冷却され、より大きな電
流を流すことができる。またコイルの中の磁束密度が著
しく増加するのでインダクタンスもこれに比例して著し
く増加し、少ない巻き数で大きなインダクタンスを得る
ことができる。さらにトロイダルコアから外部への漏洩
磁束がほとんどない。
【0020】本発明のインダクター用コイルの冷却方法
を用いた変圧器は、絶縁体からなる中空円環状部材の内
部に冷却水を流通自在に設け、該中空円環状部材の内部
の円環状の空洞部にトロイダルコアを同軸に設置し、該
中空円環状部材の外周に1次側巻線と2次側巻線とを螺
旋状に巻き付けてなるものであるから、巻線とトロイダ
ルコアとが同時に冷却され、より大きな電流を流すこと
ができる。さらにトロイダルコアから外部への漏洩磁束
がほとんどないので電磁結合率も大きくなる。
【0021】
【実施例】次に本発明のインダクター用コイルの冷却方
法および同方法を用いたインダクター用コイルについて
図面を用いて説明する。図1は、本発明のインダクター
用コイルの冷却方法を用いたインダクター用コイルの第
1実施例である。インダクター用コイル1は、エナメル
またはテフロンなどの絶縁体で被覆された導電線3をセ
ラミックスまたはプラスチックスなどの絶縁体で出来た
中空の円筒部材5に適宜なピッチで螺旋状に巻きつけて
構成されている。
【0022】この円筒部材5の両端部にはフランジ部
(7A,7B)が設けられており、該フランジ部にはキ
ャップ(9A,9B)が図示しないボルトなどにより固
定されている。この両端部のキャップには、冷却水を給
排水するための給排水穴(11A,11B)が設けられ
ている。前記フランジ部と前記キャップとの間にはシー
ル部材(13A,13B)が介在させてあり、該フラン
ジ部から冷却水が漏洩しないようになっている。なお前
記円筒部材5と前記キャップ(9A,9B)とは一体的
に成形加工したものを使用してもよい。その場合には前
記シール部材(13A,13B)は不要となる。
【0023】前記円筒部材5の軸方向の長さと直径と
は、前記インダクター用コイル1に要求されるインダク
タンスの大きさに合わせて適宜に製作されるものであ
り、前記冷却水の温度と流量はコイルの温度が一定の温
度以下になるように適宜に設定されるものである。
【0024】上記構成のインダクター用コイル1を冷却
するには、前記円筒部材5の中に前記冷却水給水口から
適宜な温度と流量の冷却水を送水する。送水された冷却
水はインダクター用コイルを円筒部材5を介してコイル
を内側から冷却し、これにより温度の上昇した冷却水は
送水口と対向する排水口から排水され、該インダクター
用コイル1は効率的に冷却されることになる。なお容易
に想到さることであるが前記インダクター用コイル1
は、前記円筒部材5の中に磁芯を挿入して有芯コイルと
することも可能である。
【0025】本発明のインダクター用コイルの冷却方法
を用いたインダクター用コイルの第2実施例が図2およ
び図3に示してある。図2を参照するに、この第2実施
例のインダクター用コイル20は、筒状部材を円環状に
形成した中空円環状部材21の外周にエナメルまたはテ
フロンなどの絶縁体で被覆された導電線3が適宜な巻き
数で巻き付けられて構成されている。
【0026】図3は図2のIII−III線に沿った側
断面図であり前記導電線3を除外して示しある。この図
3により中空円環状部材21の内部構造を説明する。上
記中空円環状部材21は、断面形状が「コ」の字状をし
た円環状部材本体23と蓋部材25とからなり、円環状
部材本体23と蓋部材25とは「ネジ」などの図示しな
い適宜固定手段により固定されている。また円環状部材
本体23と蓋部材25との間にはリング状のOリングな
どのシール部材(27A,27B)が設けられている。
なお前記円環状部材本体23と蓋部材25の材質は前記
円筒部材5と同様にセラミックスまたはプラスチックス
などの絶縁体で製作されている。
【0027】上記構成の中空円環状部材21の内部に形
成される円環状の空洞部29には、冷却水の入り口31
と排出口33とが設けられており、この冷却水の入り口
31から給水された冷却水は、円環状の空洞部29を2
方向に分かれて流れて前記排出口33から外部へ排出さ
れることになる。また、この円環状の空洞部29には、
磁束の閉じ込め作用の強いトロイダルコア35を前記円
環状部材本体23と同軸に設置してある。
【0028】上記構成により、中空円環状部材21の外
周に巻かれた導電線3とトロイダルコア35とは前記空
洞部29を流通する冷却水により効率的に冷却されるの
で、従来の空冷方式のインダクター用コイルより大きな
電流を流すことができる。またこのトロイダルコア35
によりコイルの中の磁束密度が著しく増加するのでイン
ダクタンスもこれに比例して著しく増加する。すなわち
空芯コイルと比較した場合、トロイダルコア入りのコイ
ルは少ない巻き数で大きなインダクタンスを得ることが
できる。また、トロイダルコア入りのコイルは磁束がト
ロイダルコアの外部に漏洩しないので外部に雑音電波を
出すことがない。
【0029】なお、前記円環状部材21の断面形状は
「コ」の字状に限定されるものではなく、例えば円形の
断面形状にすればコイル用の導電線を巻き易いなどの効
果もある。
【0030】図4は、本発明のインダクター用コイルの
冷却方法を用いた変圧器の実施例である。図4に示され
る変圧器40の構成は、コイルの巻き方以外は前記イン
ダクター用コイル20と同一であるので同一の構成部分
の説明は省略する。変圧器40は1次側巻線41と2次
側巻線43とが前記中空円環状部材21の外周にそれぞ
れ巻かれたものである。
【0031】上記構成の変圧器40の1次側巻線41と
2次側巻線43とは、前記インダクター用コイル20の
場合と同様に前記空洞部29を流通する冷却水により効
率的に冷却されるので大電流を流すことができる。ま
た、トロイダルコア35によりコイルの中の磁束密度が
著しく増加するので電磁結合率も大きく変圧器のエネル
ギー損失が少ない。また磁束がトロイダルコアの外部に
漏洩しないので外部に雑音電波を出すことがない。
【0032】
【発明の効果】以上の如き実施例の説明から理解される
ように、本発明のインダクター用コイルの冷却方法は、
絶縁体からなる中空の円筒部材の外周に電線を螺旋状に
巻き付けてインダクター用コイルを形成し、前記中空の
円筒部材の内部に冷却水を流通させてインダクター用コ
イルを冷却する方法であるから、インダクター用コイル
を効率的に冷却することができる。
【0033】そして、本発明のインダクター用コイルの
冷却方法を用いたインダクター用コイルは、絶縁体から
なる中空の円筒部材の内部に冷却水を流通自在に設け、
該中空の円筒部材の外周に電線を螺旋状に巻き付けてな
るものであるから、コイルの巻線にチューブなどを使用
することなくコンパクトなサイズでより大きな電流を流
すことが可能なコイルを製作できる。
【0034】さらにまた、本発明のインダクター用コイ
ルの冷却方法を用いたインダクター用コイルは、絶縁体
からなる中空円環状部材の内部に冷却水を流通自在に設
け、該中空円環状部材の外周に電線を螺旋状に巻き付け
てなるものであるから、円環状でないコイルと同様にコ
ンパクトなサイズで、より大きな電流を流すことが可能
である。
【0035】そしてまた、本発明のインダクター用コイ
ルの冷却方法を用いたインダクター用コイルは、絶縁体
からなる中空円環状部材の内部に冷却水を流通自在に設
け、該中空円環状部材の内部の円環状の空洞部にトロイ
ダルコアを同軸に設置すると共に該中空円環状部材の外
周に電線を螺旋状に巻き付けてなるものであるから、巻
線とトロイダルコアとが同時に冷却され、より大きな電
流を流すことができる。またトロイダルコアから外部へ
の漏洩磁束がほとんどないので少ない巻き数で大きなイ
ンダクタンスを得ることができる。その結果コンパクト
なサイズのコイルを製作できる。そして漏洩磁束がほと
んどないのでコイルから外部へ雑音電波がでない。
【0036】本発明のインダクター用コイルの冷却方法
を用いた変圧器は、絶縁体からなる中空円環状部材の内
部に冷却水を流通自在に設け、該中空円環状部材の内部
の円環状の空洞部にトロイダルコアを同軸に設置し、該
中空円環状部材の外周に1次側巻線と2次側巻線とを螺
旋状に巻き付けてなるものであるから、巻線とトロイダ
ルコアとが同時に冷却され、より大きな電流を流すこと
ができる。またトロイダルコアから外部への漏洩磁束が
ほとんどないので電磁結合率も大きくなり、変圧器での
エネルギー損失が低下する。そしてまた、漏洩磁束がほ
とんどないのでコイルから外部へ雑音電波がでない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のインダクター用コイルの冷却方法を用
いたインダクター用コイルの第1実施例。
【図2】本発明のインダクター用コイルの冷却方法を用
いたインダクター用コイルの第2実施例。
【図3】図2のIII−III線に沿った側断面図から
導電線3を除外した図。
【図4】本発明のインダクター用コイルの冷却方法を用
いた変圧器の実施例。
【符号の説明】
1 インダクター用コイル 3 導電線 5 円筒部材 7A,7B フランジ部 9A,9B キャップ 11A,11B 給排水穴 20 インダクター用コイル 21 中空円環状部材 23 円環状部材本体 25 蓋部材 29 円環状の空洞部 35 トロイダルコア 40 変圧器 41 1次側巻線 43 2次側巻線

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁体からなる中空の円筒部材5の外周
    に電線3を螺旋状に巻き付けてインダクター用コイル1
    を形成し、前記中空の円筒部材5の内部に冷却水を流通
    させてインダクター用コイルを冷却する方法。
  2. 【請求項2】 絶縁体からなる中空の円筒部材5の内部
    に冷却水を流通自在に設け、該中空の円筒部材5の外周
    に電線3を螺旋状に巻き付けてなることを特徴とするイ
    ンダクター用コイル。
  3. 【請求項3】 絶縁体からなる中空円環状部材21の内
    部に冷却水を流通自在に設け、該中空円環状部材21の
    外周に電線3を螺旋状に巻き付けてなることを特徴とす
    るインダクター用コイル。
  4. 【請求項4】 絶縁体からなる中空円環状部材21の内
    部に冷却水を流通自在に設け、該中空円環状部材21の
    内部の円環状の空洞部29にトロイダルコア35を同軸
    に設置すると共に該中空円環状部材21の外周に電線3
    を螺旋状に巻き付けてなることを特徴とするインダクタ
    ー用コイル。
  5. 【請求項5】 絶縁体からなる中空円環状部材21の内
    部に冷却水を流通自在に設け、該中空円環状部材21の
    内部の円環状の空洞部29にトロイダルコア35を同軸
    に設置し、該中空円環状部材21の外周に1次側巻線4
    1と2次側巻線43とを螺旋状に巻き付けてなることを
    特徴とする変圧器。
JP6307555A 1994-12-12 1994-12-12 インダクター用コイルの冷却方法およびその冷却方法を用いたインダクター用コイルおよび変圧器 Pending JPH08167529A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008092158A1 (en) * 2007-01-22 2008-07-31 Johnson Controls Technology Company Cooling system for variable speed drives and inductors
US7957166B2 (en) 2007-10-30 2011-06-07 Johnson Controls Technology Company Variable speed drive
US8149579B2 (en) 2008-03-28 2012-04-03 Johnson Controls Technology Company Cooling member
JP2024046847A (ja) * 2022-09-26 2024-04-05 株式会社ダイヘン 高電圧電気部品

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