JP2009503839A - 改善された伝熱機能を有するハイブリッドコイル - Google Patents

Abstract

ハイブリッドコイル（１１）は、ワイヤ層（２２）、ワイヤ層（２２）に隣接するワイヤ層（２３）、及びワイヤ層（２３）に隣接するワイヤ層（２４）を用いる。当該ハイブリッドコイル（１１）は、ワイヤ層（２２）とワイヤ層（２３）の間の空間内に物理的設けられた伝熱性絶縁体（４２）、及びワイヤ層（２３）とワイヤ層（２４）の間の空間内に物理的設けられた伝熱性絶縁体（４３）をさらに用いる。伝熱性絶縁体（４２，４３）は電気的に絶縁されて良い。各伝熱性絶縁体（４２，４３）は、各伝熱性絶縁体（４２，４３）の各面上に酸化膜（４２ｂ，４３ｂ，４２ｃ，４３ｃ）を有するアルミニウムホイルから構成されて良い。

Description

本発明は概して、ワイヤと伝熱性絶縁体との熱的関係に基づいたハイブリッドコイルに関する。本発明は具体的に、当該ハイブリッドコイルの伝熱機能を改善することに関する。

図１は、５の互いに間隔を空けて設けられているワイヤ層２０−２４からなる巻線を用いたハイブリッドコイル１０の一部を図示している。ワイヤ層２０はワイヤ２０（１）―２０（６）からなる。ワイヤ層２１はワイヤ２１（１）―２１（６）からなる。ワイヤ層２２はワイヤ２２（１）―２２（６）からなる。ワイヤ層２３はワイヤ２３（１）―２３（６）からなる。ワイヤ層２４はワイヤ２４（１）―２４（６）からなる。ワイヤ層２０−２４から余剰熱を放出するため、図示されているように、伝熱性絶縁体３０がワイヤ層２０−２４の間に挟まれている。

ワイヤ層２０−２４から余剰熱を放出するのに伝熱性絶縁体３０を用いることの短所は、たとえば過負荷条件すなわち高電圧試験において、ハイブリッドコイル１０に印加される最大の電圧差（±）に耐えることは、絶縁体３０にとって有害となる危険性があることである。さらには、伝熱性絶縁体３０の基本伝熱性材料には一般的にＣｕが用いられており、Ｃｕの電気抵抗及び／又は質量が、全体の動作にとって望ましくないような動作環境でさえも用いられている。この問題を解決するため、本発明は、新たな改善されたハイブリッドコイルを供する。

本発明の第１形態では、ハイブリッドコイルは、ワイヤ層、及びワイヤ層の対の間の空間内に設けられた伝熱性絶縁体を有する。その伝熱性絶縁体は、アルミニウムホイルを有する。

本発明の第２形態では、その伝熱性絶縁体は、そのアルミニウムホイルの各面上に形成された酸化膜をさらに有する。

本発明の第３形態では、ハイブリッドコイルは、３のワイヤ層、該３のワイヤ層のうちの第１の隣接する対の間の空間内に設けられた第１伝熱性絶縁体、及び前記３のワイヤ層のうちの第２の隣接する対の間の空間内に設けられた第２伝熱性絶縁体を有する。その伝熱性絶縁体は、電気的に絶縁されている。

本発明の上記形態及び他の形態、並びに本発明の様々な利点及び特徴は、添付の図と共に参照される本発明の様々な実施例についての以降の説明から、さらに明らかとなる。詳細な説明及び図はあくまで、本発明を限定するものではなく、本発明を例示するものである。本発明の技術的範囲は、「特許請求の範囲」の請求項及びその均等物によって定義される。

図２を参照すると、ハイブリッドコイル１１の一部は、ワイヤ層２０−２４及び電気的に絶縁された伝熱性絶縁体４０−４５の巻線を用いる。ワイヤ層２０から余剰熱を放出するため、１対の伝熱性絶縁体４０及び４１が、ワイヤ層２０の各面上に物理的に設けられている。ワイヤ層２１から余剰熱を放出するため、１対の伝熱性絶縁体４１及び４２が、ワイヤ層２１の各面上に物理的に設けられている。ワイヤ層２２から余剰熱を放出するため、１対の伝熱性絶縁体４２及び４３が、ワイヤ層２２の各面上に物理的に設けられている。ワイヤ層２３から余剰熱を放出するため、１対の伝熱性絶縁体４３及び４４が、ワイヤ層２３の各面上に物理的に設けられている。ワイヤ層２４から余剰熱を放出するため、１対の伝熱性絶縁体４４及び４５が、ワイヤ層２４の各面上に物理的に設けられている。特に、各絶縁体４２−４４は、隣接するワイヤ層２０−２４の各対応する対の間の空間内に物理的に設けられている。一方、絶縁体４０及び４５は、各対応する層２０及び２４を取り囲む。

一の実施例では、絶縁体４０−４５は、各対応するワイヤ層２０−２４に対して、直接的又は間接的に、物理的に接触している。このことは、当業者にはすぐ分かることである。

実施上、本発明は、絶縁体４０−４５の物理的な大きさについて如何なる制限又は制約をも課さない。ただし、絶縁体４０−４５が、各対応する層２０−２４から余剰熱を放出することを保証すること、及び絶縁体４０−４５の冷却を促進することは除く。このことは、当業者にはすぐ分かることである。

また実施上、本発明は、絶縁体４０−４５の材料組成について如何なる制限又は制約をも課さない。よって図３に図示されている絶縁体４０−４５の一の材料組成についての以降の説明は、絶縁体４０−４５の材料組成の技術的範囲について限定又は制限するものではない。

図３を参照すると、各絶縁体４０−４５についての一の材料組成は、酸化膜コーティングを有するアルミニウムホイルを含む。具体的には図３に図示されているように、絶縁体４２は、ワイヤ層２２に対向するホイル４２ａの面上に存在する酸化膜４２ｂ及びワイヤ層２３に対向するホイル４２ａの反対面上に存在する酸化膜４２ｃを有する、アルミニウムホイル４２ａを有する。同様に、絶縁体４３は、ワイヤ層２３に対向するホイル４３ａの面上に存在する酸化膜４３ｂ及びワイヤ層２４に対向するホイル４３ａの反対面上に存在する酸化膜４３ｃを有する、アルミニウムホイル４３ａを有する。

再度図２を参照すると、絶縁体が、本明細書で教示されているようなコーティングを有するアルミニウムホイルを含む実施例では、ワイヤ層２０−２５から余剰熱を放出するのに用いられる絶縁体を少なくすることができる。それはたとえば、係る実施例では、絶縁体４１及び４４は省略されて良い。

図４を参照すると、ハイブリッドコイル１１は、ハイブリッドコイル１１の絶縁体４０−４５を冷却する冷却機構６０を有する装置５０（たとえば電子ビーム装置、モータ、アクチュエータ、及びバラスト）によって操作されて良い。一の実施例では、冷却機構６０は、絶縁体６０全体にわたって空気を強制的に送る。このことは、当業者にはすぐ分かることである。第２実施例では、冷却機構６０は、絶縁体４０−４５を１以上の十分な伝熱性を有する細片と接続する。このことは、当業者にはすぐ分かることである。それにより、空気、気体又は流体によって、絶縁体４０−４５が冷却される。

図２−４を参照すると、当業者は、本発明には多数の利点があることを理解する。そのような多数の利点には、本明細書で先述した背景技術の問題点を解決することが含まれるが、これに限定されるわけではない。特に、電気的に絶縁された絶縁体は、本発明のハイブリッドコイルの過負荷条件すなわち高電圧試験での構造的損傷に悩まされなくなる。さらにアルミニウムは、酸化物コーティングを有する伝熱性材料からなる曲げることが可能なシートとして製造されるのに適している。その理由は、その酸化物コーティングは、Ｃｕが基本伝熱性材料として用いられるときにＣｕをコーティングするのに典型的に用いられるポリマーよりも薄いからである。それに加えてアルミニウムは、２．７ｋｇ／ｄｍ^３の比重を供する。この値は、Ｃｕの比重８．９ｋｇ／ｄｍ^３よりも小さい。

本発明の実施例は、例示のみを目的として記載されている。また「特許請求の範囲」の請求項によって定義された本発明の技術的範囲から逸脱することなく記載された実施例を修正及び変化させることが可能であることは、当業者には明らかである。本発明は、複数の明確に異なる素子を有するハードウエアの手段及び、適切にプログラミングされたコンピュータの手段によって実装することが可能である。複数の手段が列挙されている装置に関する請求項では、これらの手段のうちの複数が、ハードウエアにおける一及び同一の項目によって実施することが可能である。ある方法が、相互に異なる従属請求項において再掲されているという事実だけでは、これらの方法の組み合わせが利点を有しないということを示唆しない。

従来技術において既知であるハイブリッドコイルの一実施例の断面を図示している。 本発明によるハイブリッドコイルの一実施例の断面を図示している。 本発明による伝熱性絶縁体の一実施例の断面を図示している。 図２に図示されているハイブリッドコイルを用いた装置を図示している。

Claims (20)

1. 第１ワイヤ層；
   第２ワイヤ層；及び
   前記第１ワイヤ層と前記第２ワイヤ層との間の空間内に設けられた、第１アルミニウムホイルを有する第１伝熱性絶縁体；
   を有するハイブリッドコイル。
2. 前記第１伝熱性絶縁体が、前記第１ワイヤ層と前記第２ワイヤ層との間に酸化膜をさらに有する、請求項１に記載のハイブリッドコイル。
3. 前記第１伝熱性絶縁体が、前記第２ワイヤ層と前記第１アルミニウムホイルとの間に酸化膜をさらに有する、請求項１に記載のハイブリッドコイル。
4. 第３ワイヤ層；及び
   前記第２ワイヤ層と前記第３ワイヤ層との間の空間内に設けられた第２伝熱性絶縁体；
   を有するハイブリッドコイルであって、
   前記第１伝熱性絶縁体と前記第２伝熱性絶縁体とは、電気的に絶縁されている、
   請求項１に記載のハイブリッドコイル。
5. 前記第１伝熱性絶縁体が、前記第１ワイヤ層と前記第１アルミニウムホイルとの間に酸化膜をさらに有する、請求項４に記載のハイブリッドコイル。
6. 前記第１伝熱性絶縁体が、前記第２ワイヤ層と前記第１アルミニウムホイルとの間に酸化膜をさらに有する、請求項４に記載のハイブリッドコイル。
7. 電子ビーム装置、モータ、アクチュエータ、トランス、及びバラストを有する群から選択される装置内で動作する、請求項１に記載のハイブリッドコイル。
8. 第１ワイヤ層；
   第２ワイヤ層；及び
   前記第１ワイヤ層と前記第２ワイヤ層との間の空間内に設けられた第１伝熱性絶縁体；
   を有するハイブリッドコイルであって、
   前記第１伝熱性絶縁体が：
   第１アルミニウムホイル；
   前記第１ワイヤ層と前記第１アルミニウムホイルとの間に設けられた第１酸化膜；及び
   前記第２ワイヤ層と前記第１アルミニウムホイルとの間に設けられた第２酸化膜；
   を有する、
   ハイブリッドコイル。
9. 第３ワイヤ層；及び
   前記第２ワイヤ層と前記第３ワイヤ層との間の空間内に設けられた第２伝熱性絶縁体；
   をさらに有するハイブリッドコイルであって、
   前記第１伝熱性絶縁体が：
   第２アルミニウムホイル；
   前記第２ワイヤ層と前記第２アルミニウムホイルとの間に設けられた第３酸化膜；及び
   前記第３ワイヤ層と前記第３アルミニウムホイルとの間に設けられた第４酸化膜；
   を有する、
   請求項８に記載のハイブリッドコイル。
10. 第３ワイヤ層；及び
    前記第２ワイヤ層と前記第３ワイヤ層との間の空間内に設けられた第２伝熱性絶縁体；
    をさらに有するハイブリッドコイルであって、
    前記第１伝熱性絶縁体と前記第２伝熱性絶縁体とは、電気的に絶縁されている、
    請求項８に記載のハイブリッドコイル。
11. 前記第２伝熱性絶縁体が：
    第２アルミニウムホイル；
    前記第２ワイヤ層と前記第２アルミニウムホイルとの間に設けられた第３酸化膜；及び
    前記第３ワイヤ層と前記第３アルミニウムホイルとの間に設けられた第４酸化膜；
    を有する、請求項１０に記載のハイブリッドコイル。
12. 電子ビーム装置、モータ、アクチュエータ、トランス、及びバラストを有する群から選択される装置内で動作する、請求項８に記載のハイブリッドコイル。
13. 第１ワイヤ層；
    該第１ワイヤ層に隣接する第２ワイヤ層；
    前記第１ワイヤ層と前記第２ワイヤ層との間の空間内に設けられた第１伝熱性絶縁体；
    前記第２ワイヤ層に隣接する第３ワイヤ層；及び
    前記第２ワイヤ層と前記第３ワイヤ層との間の空間内に設けられた第２伝熱性絶縁体；
    を有するハイブリッドコイルであって、
    前記第１伝熱性絶縁体と前記第２伝熱性絶縁体とは、電気的に絶縁されている、
    ハイブリッドコイル。
14. 前記第１伝熱性絶縁体が、第１アルミニウムホイルをさらに有する、請求項１３に記載のハイブリッドコイル。
15. 前記第１伝熱性絶縁体が、前記第１ワイヤ層と前記第１アルミニウムホイルとの間に設けられた第１酸化膜をさらに有する、請求項１４に記載のハイブリッドコイル。
16. 前記第１伝熱性絶縁体が、前記第２ワイヤ層と前記第１アルミニウムホイルとの間に設けられた第２酸化膜をさらに有する、請求項１４に記載のハイブリッドコイル。
17. 前記第２伝熱性絶縁体が、第２アルミニウムホイルをさらに有する、請求項１６に記載のハイブリッドコイル。
18. 前記第２伝熱性絶縁体が、前記第２ワイヤ層と前記第２アルミニウムホイルとの間に設けられた第３酸化膜をさらに有する、請求項１７に記載のハイブリッドコイル。
19. 前記第２伝熱性絶縁体が、前記第３ワイヤ層と前記第２アルミニウムホイルとの間に設けられた第４酸化膜をさらに有する、請求項１８に記載のハイブリッドコイル。
20. 電子ビーム装置、モータ、アクチュエータ、トランス、及びバラストを有する群から選択される装置内で動作する、請求項１３に記載のハイブリッドコイル。
    
    
    
    
    
    

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