特開 2022-149818 リアクトル

(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】P2022149818

(43)【公開日】2022-10-07

(54)【発明の名称】リアクトル

(51)【国際特許分類】

   H01F 37/00 20060101AFI20220929BHJP

【ＦＩ】

H01F37/00 S

H01F37/00 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021052135

(22)【出願日】2021-03-25

(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】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】波江野 健司

(57)【要約】

【課題】稼働時の筐体の振動または騒音を低減したリアクトルを実現する。
【解決手段】リアクトル（１）は、脚鉄心（１０）と、脚鉄心の周囲に巻き回された巻線（３０）と、脚鉄心の端部に結合された第１ヨーク鉄心（２１）および第２ヨーク鉄心（２２）と、脚鉄心、巻線、第１ヨーク鉄心および第２ヨーク鉄心を収容する筐体（８０）と、を備え、筐体の上面に対して第１ヨーク鉄心を固定することなく、底面と第２ヨーク鉄心との相対位置が固定されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

脚鉄心と、
前記脚鉄心の周囲に巻き回された巻線と、
使用状態における前記脚鉄心の鉛直上側の端部に結合された第１ヨーク鉄心と、
前記使用状態における前記脚鉄心の鉛直下側の端部に結合された第２ヨーク鉄心と、
前記脚鉄心、前記巻線、前記第１ヨーク鉄心および第２ヨーク鉄心を収容する筐体と、を備え、
前記使用状態における前記筐体の鉛直上側の上面に対して前記第１ヨーク鉄心を固定することなく、前記使用状態における鉛直下側の底面と前記第２ヨーク鉄心との相対位置が固定されているリアクトル。

【請求項2】

前記脚鉄心の前記上面側の端部において、前記脚鉄心と前記巻線との間に配されるスペーサをさらに備える請求項１に記載のリアクトル。

【請求項3】

前記スペーサは、
前記脚鉄心と前記巻線との間に配される被挿入部と、
前記巻線の、前記上面側の端面に接合される被接合部と、を備える請求項２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、リアクトルに関する。

【背景技術】

【0002】

図４は、従来のリアクトル１００の、構成の一例を示す図である。図５は、図４におけるＢ－Ｂ線矢視断面図である。図４および図５に示すように、リアクトル１００は、脚鉄心１１０、ヨーク鉄心１２０、巻線１３０、くさび１４０、筐体１５０、および接続部材１６０を備える。

【0003】

脚鉄心１１０は、磁性体のブロックと、非磁性体かつ絶縁体の材料により形成されたギャップとが交互に積み重ねられた鉄心である。ヨーク鉄心１２０は、脚鉄心１１０の両端に接続される鉄心である。巻線１３０は、脚鉄心１１０の周囲に巻き回される電線である。脚鉄心１１０は上下に分割可能であり、予め形成された巻線１３０に対して上下から挿入される。くさび１４０は、脚鉄心１１０と巻線１２０との間に配され、それらの相対位置を固定する。筐体１５０は、脚鉄心１１０、ヨーク鉄心１２０および巻線１３０を収容する。

【0004】

接続部材１６０は、筐体１５０の上面に対する脚鉄心１１０の相対位置を固定するように、当該上面に脚鉄心１１０を接続する。すなわち、脚鉄心１１０の、筐体１５０の上面に対する相対位置は固定されている。また、脚鉄心１１０は、筐体１５０の底面には固定されずに載置されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

リアクトル１００においては、巻線１３０に電流が流れると、脚鉄心１１０およびヨーク鉄心１２０が励磁され、磁歪振動が生じる。また、脚鉄心１１０が励磁されることで、脚鉄心１１０のブロックの間に磁気吸引力が発生する。当該磁気吸引力によってギャップが圧縮されることによっても振動が発生する。リアクトル１００においては、これらの振動が、筐体１５０の上面および底面の両方に固体伝搬される。このため、筐体１５０に伝搬される振動、およびそれに伴う騒音が大きくなるという問題が生じる。

【0006】

本発明の一態様は、稼働時の筐体の振動または騒音を低減したリアクトルを実現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、本発明の一態様に係るリアクトルは、脚鉄心と、前記脚鉄心の周囲に巻き回された巻線と、使用状態における前記脚鉄心の鉛直上側の端部に結合された第１ヨーク鉄心と、前記使用状態における前記脚鉄心の鉛直下側の端部に結合された第２ヨーク鉄心と、前記脚鉄心、前記巻線、前記第１ヨーク鉄心および第２ヨーク鉄心を収容する筐体と、を備え、前記使用状態における前記筐体の鉛直上側の上面に対して前記第１ヨーク鉄心を固定することなく、前記使用状態における鉛直下側の底面と前記第２ヨーク鉄心との相対位置が固定されている。

【発明の効果】

【0008】

本発明の一態様によれば、稼働時の筐体の振動または騒音を低減したリアクトルを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態に係るリアクトルの構成を示す断面図である。

【図2】図１におけるＡ－Ａ線矢視断面図である。

【図3】スペーサの形状を示す図である。

【図4】従来のリアクトルの、構成の一例を示す図である。

【図5】図４におけるＢ－Ｂ線矢視断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。

【0011】

図１は、本実施形態に係るリアクトル１の構成を示す図である。図２は、図１におけるＡ－Ａ線矢視断面図である。図１および図２に示すように、リアクトル１は、脚鉄心１０、第１ヨーク鉄心２１、第２ヨーク鉄心２２、巻線３０、くさび４０、スペーサ５０、第１コア締め金具６１、第２コア締め金具６２、コア固定ボルト７０、および筐体８０を備える。

【0012】

筐体８０は、脚鉄心１０、巻線３０、第１ヨーク鉄心２１および第２ヨーク鉄心２２を収容する。筐体８０は、リアクトル１の他の構成要素についても併せて収容する。また、筐体８０の内部には、絶縁媒体８５が充填されている。絶縁媒体８５は、例えば絶縁油または絶縁用のガスである。筐体８０は、底面８１、上面８２、および側面８３を有する。底面８１は、リアクトル１の使用状態において、筐体８０の鉛直下側に位置する面である。上面８２は、リアクトル１の使用状態において、筐体８０の鉛直上側に位置する面である。側面８３は、リアクトル１の使用状態において、筐体８０の側面となる面である。

【0013】

上面８２および側面８３は、予め一体に形成されている。リアクトル１の製造時には、底面８１に他の構成要素を取り付けた上で、当該他の構成要素を内部に収容するように上面８２および側面８３を配置する。その後、底面８１に側面８３を溶接し、筐体８０の内部に絶縁媒体８５を充填する。

【0014】

以下の説明では、底面８１に垂直な方向を上下方向、底面８１から上面８２へ向かう方向を上方向、上方向とは逆の方向を下方向と称する場合がある。また、各図面においては、上方向が＋Ｚ方向、下方向が－Ｚ方向として示されている。また、各図面においては、水平面における互いに垂直な２つの方向をＸ方向およびＹ方向として示している。

【0015】

脚鉄心１０は、周囲に巻線３０が巻き回される鉄心である。脚鉄心１０は、ブロック１１およびギャップ１２を備える。ブロック１１は、磁性体のブロックである。ブロック１１は、例えば鋼板を積層させることで形成される。リアクトル１においては、複数のブロック１１が、底面８１から離隔する方向に積み上げられている。ギャップ１２は、複数のブロック１１の間に配される。ギャップ１２は、非磁性体かつ絶縁体である材料で形成される。複数のブロック１１は、ギャップ１２を介して樹脂などで接着されている。図１に示す例では、リアクトル１は、３本の脚鉄心１０を有する。

【0016】

第１ヨーク鉄心２１は、リアクトル１の使用状態における脚鉄心１０の鉛直上側の端部に結合されたヨーク鉄心である。換言すれば、第１ヨーク鉄心２１は、脚鉄心１０の、底面８１から遠い側の端部に結合されている。第２ヨーク鉄心２２は、リアクトル１の使用状態における脚鉄心１０の鉛直下側の端部に結合されたヨーク鉄心である。換言すれば、第２ヨーク鉄心２２は、脚鉄心１０の、底面８１に近い側の端部に結合されている。第１ヨーク鉄心２１および第２ヨーク鉄心２２は、脚鉄心１０の両端に磁気結合されている。第１ヨーク鉄心２１および第２ヨーク鉄心２２は、例えば鋼板を積層させることで形成される。

【0017】

巻線３０は、脚鉄心１０の周囲に巻き回される電線である。上下方向における巻線３０の高さは、上下方向における脚鉄心１０の高さと略等しい。リアクトル１においては、巻線３０を電流が流れることで脚鉄心１０、第１ヨーク鉄心２１および第２ヨーク鉄心２２が励磁される。

【0018】

脚鉄心１０は、上下方向における中央で分割可能に形成されている。リアクトル１の製造時には、予め形成された巻線３０の下側部分に脚鉄心１０の下側部分を挿入し、その後で脚鉄心１０の上側部分を巻線３０の上側部分に挿入する。

【0019】

くさび４０は、脚鉄心１０と巻線３０との間に配される部材である。くさび４０は、例えば木材で形成される。また、くさび４０は、脚鉄心１０の上下方向における高さの半分の高さを有する。すなわち、くさび４０の長さは、上下方向における中央で分割可能な脚鉄心１０の、下側部分の高さに等しい。くさび４０により、脚鉄心１０の下側部分および巻線３０が構造的に一体となる。したがって、リアクトル１の輸送時などにおける耐衝撃性が向上する。

【0020】

リアクトル１の製造時には、くさび４０は、脚鉄心１０の下側部分の周囲に配される。周囲にくさび４０が配された脚鉄心１０の下側部分に巻線３０を装着することで、脚鉄心１０と巻線３０との間にくさび４０が配される。

【0021】

スペーサ５０は、脚鉄心１０の上面側の端部において、脚鉄心１０と巻線３０との間に配される。スペーサ５０は、例えばパルプを板状に圧縮したプレスボードにより形成される。スペーサ５０により、脚鉄心１０の上側部分と巻線３０とが一体化される。

【0022】

図３は、スペーサ５０の形状を示す図である。図３に示すように、スペーサ５０は、被挿入部５１および被接合部５２を備える。被挿入部５１および被接合部５２はそれぞれ、互いに略直角な板状の部位である。被挿入部５１は、脚鉄心１０と巻線３０との間に配される部位である。被接合部５２は、巻線３０の上面側の端面に接合される部位である。具体的には、被接合部５２は、巻線３０の上面側の端面に糊付けされる糊代であってよい。例えば被挿入部５１および被接合部５２が互いに面一な状態のプレスボードを折り曲げることで、図３に示す形状のスペーサ５０を容易に製造できる。

【0023】

リアクトル１の製造時には、巻線３０の上面に被接合部５２が糊付けされ、巻線３０の内面に被挿入部５１が接した状態で、脚鉄心１０の上側部分が巻線３０に挿入される。このとき、巻線３０の上面に被接合部５２が糊付けされていることで、脚鉄心１０と被挿入部５１との摩擦によりスペーサ５０が巻線３０の内部へ引き込まれることが防止される。

【0024】

脚鉄心１０および巻線３０の寸法には、製造時の公差の範囲内でばらつきが生じる。このため、脚鉄心１０と巻線３０との間隙の大きさにも同様のばらつきが生じる。また、図２に示す例では、１組の脚鉄心１０および巻線３０に対して、６枚のスペーサ５０が配されている。脚鉄心１０および巻線３０の形状しだいでは、スペーサ５０が配される位置によっても脚鉄心１０と巻線３０との間隙の大きさにばらつきが生じる。このため、リアクトル１の製造時には、互いに厚さが異なる複数のスペーサ５０が用意される。脚鉄心１０と巻線３０との間隙の大きさに応じた厚さのスペーサ５０を使用することで、脚鉄心１０と巻線３０とを高い精度で一体化できる。

【0025】

なお、１組の脚鉄心１０および巻線３０に対するスペーサ５０の数は、６枚に限定されない。スペーサ５０の数を増加させると、脚鉄心１０と巻線３０とをより高い精度で一体化できる。一方で、スペーサ５０の数を増加させると、それらのスペーサ５０を配する手間が増大する。スペーサ５０の数は、脚鉄心１０と巻線３０との一体化についての、必要な精度および許容される手間に応じて決定されればよい。

【0026】

第１コア締め金具６１および第２コア締め金具６２は、脚鉄心１０、第１ヨーク鉄心２１および第２ヨーク鉄心２２を挟持する。第１コア締め金具６１および第２コア締め金具６２は、対応する第１ヨーク鉄心２１または第２ヨーク鉄心２２に対して、ヨーク鉄心積層スタッド６３により一体に連結される。また、第１コア締め金具６１および第２コア締め金具６２は、脚鉄心１０、特にギャップ１２を締め付けるためのギャップ締付スタッド６４により互いに連結される。これにより、第１コア締め金具６１および第２コア締め金具６２は、第１ヨーク鉄心２１、第２ヨーク鉄心２２、ならびに、第１ヨーク鉄心２１および第２ヨーク鉄心２２の間に配された脚鉄心１０を上下から挟持する。この結果、第１コア締め金具６１および第２コア締め金具６２は、脚鉄心１０の上側部分および下側部分、第１ヨーク鉄心２１、第２ヨーク鉄心２２、および巻線３０と一体となる。

【0027】

コア固定ボルト７０は、第２コア締め金具６２を底面８１に固定する。上述したとおり、第２コア締め金具６２は、第２ヨーク鉄心２２と一体に連結されている。したがって、コア固定ボルト７０は、第２コア締め金具６２を底面８１に固定することで、底面８１と第２ヨーク鉄心２２との相対位置を固定する。コア固定ボルト７０が第２コア締め金具６２を底面８１に固定する具体的な態様については特に限定されず、第２コア締め金具６２を底面８１に強固に固定できればよい。

【0028】

リアクトル１においては、使用状態における筐体８０の鉛直上側の上面に対して第１ヨーク鉄心２１を固定することなく、鉛直下側の底面と第２ヨーク鉄心２２との相対位置が固定されている。このため、脚鉄心１０、第１ヨーク鉄心２１および第２ヨーク鉄心２２において生じた振動は、底面８１へのみ固体伝搬される。上記振動は、筐体８０の他の面へは、絶縁媒体８５を介して伝搬される。しかし、絶縁媒体８５を介して伝搬される振動の大きさは、固体伝搬される振動の大きさと比較して小さい。

【0029】

したがって、リアクトル１においては、例えば図４および図５に示したリアクトル１００と比較して、筐体８０へ伝搬される振動の大きさが低減されるため、当該振動に起因する騒音も低減される。さらに、リアクトル１は、底面８１に対する第２ヨーク鉄心２２の相対位置が固定されていることにより、リアクトル１００と比較して、第２ヨーク鉄心２２近傍において優れた耐衝撃性を有する。

【0030】

また、上述したとおり、リアクトル１においては、脚鉄心１０の上側部分と巻線３０とがスペーサ５０により一体化されている。このため、リアクトル１は、筐体８０に対する第１ヨーク鉄心２１の相対位置が筐体８０の他の面に対して固定されていなくても、第１ヨーク鉄心２１の近傍において優れた耐衝撃性を有する。

【0031】

なお、筐体８０の振動および騒音を低減する観点からは、リアクトル１は必ずしもスペーサ５０を備えなくてもよい。リアクトル１がスペーサ５０を備えない場合であっても、脚鉄心１０、第１ヨーク鉄心２１および第２ヨーク鉄心２２において生じた振動は、底面８１から筐体８０へのみ固体伝搬されるため、リアクトル１００と比較して筐体８０の振動および騒音を低減することは可能である。ただし、上述した耐衝撃性の観点からは、リアクトル１はスペーサ５０を備えることが好ましい。

【0032】

〔まとめ〕
本発明の態様１に係るリアクトルは、脚鉄心と、前記脚鉄心の周囲に巻き回された巻線と、使用状態における前記脚鉄心の鉛直上側の端部に結合された第１ヨーク鉄心と、前記使用状態における前記脚鉄心の鉛直下側の端部に結合された第２ヨーク鉄心と、前記脚鉄心、前記巻線、前記第１ヨーク鉄心および第２ヨーク鉄心を収容する筐体と、を備え、前記使用状態における前記筐体の鉛直上側の上面に対して前記第１ヨーク鉄心を固定することなく、前記使用状態における鉛直下側の底面と前記第２ヨーク鉄心との相対位置が固定されている。

【0033】

上記の構成によれば、巻線に電流が流れることで、脚鉄心、第１ヨーク鉄心および第２ヨーク鉄心が励磁されて振動が生じる。当該振動は、第２ヨーク鉄心から筐体の底面へは固体伝搬されるが、第１ヨーク鉄心から筐体の上面へは固体伝搬されない。したがって、リアクトルの稼働時における筐体の振動および当該振動に起因する騒音を低減できる。

【0034】

本発明の態様２に係るリアクトルは、態様１において、前記脚鉄心の前記上面側の端部において、前記脚鉄心と前記巻線との間に配されるスペーサをさらに備える。

【0035】

上記の構成によれば、脚鉄心および巻線が、脚鉄心の上面側において、スペーサにより一体化される。したがって、リアクトルは、第１ヨーク鉄心の近傍において優れた耐衝撃性を有する。

【0036】

本発明の態様２に係るリアクトルは、態様２において、前記スペーサは、前記脚鉄心と前記巻線との間に配される被挿入部と、前記巻線の、前記上面側の端面に接合される被接合部とを備える。

【0037】

上記の構成によれば、被接合部が巻線の端面に接合される。したがって、脚鉄心を挿入する場合に脚鉄心と被挿入部との間の摩擦によりスペーサが巻線の内部へ引き込まれることが防止される。

【0038】

本発明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、異なる実施形態にそれぞれ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発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0039】

１ リアクトル
１０ 脚鉄心
２１ 第１ヨーク鉄心
２２ 第２ヨーク鉄心
３０ 巻線
５０ スペーサ
５１ 被挿入部
５２ 被接合部
８０ 筐体
８１ 底面
８２ 上面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】