CN108806941A

CN108806941A - 电抗器

Info

Publication number: CN108806941A
Application number: CN201810350963.2A
Authority: CN
Inventors: 吉田友和; 白水雅朋; 塚田健; 塚田健一
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-04-27
Filing date: 2018-04-18
Publication date: 2018-11-13
Anticipated expiration: 2038-04-18
Also published as: US20180311640A1; JP6438522B2; CN208622560U; US10702848B2; CN108806941B; JP2018186223A; DE102018109372A1

Abstract

本发明提供一种电抗器，该电抗器包括芯主体和紧固于芯主体的至少一个端部的端板。端板由多个端板部分形成。

Description

电抗器

技术领域

本发明涉及一种端板紧固于芯主体的电抗器。

背景技术

电抗器的芯主体具有多个卷绕有线圈的铁芯。并且在多个铁芯之间形成有预定的间隙。例如参照日本特开2000-77242号公报和日本特开2008-210998号公报。此外，为了形成芯主体，需要将多个铁芯互相连结。

但是，由于需要确保预定的间隙，因此难以将多个铁芯直接连结。因此，在形成电抗器时，利用连结构件将芯主体的多个铁芯互相连结并且确保预定的间隙。

发明内容

此外，线圈是将导电性线材卷绕而构成的，导电性线材的两端部作为延长部分(引线)从线圈突出。并且，在形成电抗器时，各延长部分向所期望的方向弯曲，并弯曲成所期望的形状。若在连结构件安装于芯主体之前将延长部分弯曲，则有时连结构件干涉延长部分而无法将连结构件安装于芯主体。换言之，在以往技术中，需要在将连结构件安装于芯主体之后使延长部分弯曲。因此，存在组装工序受到限定、组装效率下降的问题。

因此，期望提供一种组装工序不受到限定的电抗器。

用于解决问题的方案

根据第一技术方案，提供电抗器，该电抗器具有芯主体和紧固于该芯主体的至少一个端部的端板，该端板由多个端板部分形成。

根据第二技术方案，在第一技术方案的基础上，所述芯主体包括外周部铁芯、与所述外周部铁芯的内表面相接触、或者与该内表面相结合的至少三个铁芯以及卷绕于所述至少三个铁芯的线圈，在所述至少三个铁芯中的彼此相邻的两个铁芯之间、或者在所述至少三个铁芯与配置在所述芯主体的中心的中心部铁芯之间形成有能够磁连结的间隙。

根据第三技术方案，在第二技术方案的基础上，所述外周部铁芯由多个外周部铁芯部分构成。

根据第四技术方案，在第三技术方案的基础上，所述多个端板部分分别紧固于所述多个外周部铁芯部分中的彼此相邻的两个外周部铁芯部分。

根据第五技术方案，在第一～第四技术方案中的任一个技术方案的基础上，所述多个端板部分包括局部地互相重叠的重叠部分。

根据第六技术方案，在第一～第五技术方案中的任一个技术方案的基础上，所述端板由非磁性材料形成。

发明的效果

在第一技术方案中，端板由多个端板部分形成，因此，即使在线圈的延长部分被弯曲之后，也能够将多个端板部分安装于芯主体。换言之，不必在使线圈的延长部分弯曲之前将端板安装于芯主体，组装工序不受限定。因而，能够避免组装效率下降。

在第二技术方案中，线圈被外周部铁芯包围，因此能够避免发生磁通泄漏。此外，在不需要中心部铁芯的情况下，能够将芯主体设置得轻量。

在第三技术方案中，将外周部铁芯分割为多个，因此，即使在外周部铁芯是大型的情况下，也能够容易地制造外周部铁芯。

在第四技术方案中，即使在外周部铁芯被分割为多个的情况下，也能够将外周部铁芯牢固地紧固。其结果是，也能够维持间隙的形状。

在第五技术方案中，通过设置重叠部分能够减少固定件的数量。

在第六技术方案中，优选的是，非磁性材料例如是铝、SUS、树脂等，由此，能够避免磁场穿过端板。

通过附图所示的本发明的典型的实施方式的详细的说明，能够进一步明确本发明的这些目的、特征和优点以及其他的目的、特征和优点。

附图说明

图1是芯主体的第一剖视图。

图2是基于第一实施方式的电抗器的立体图。

图3是其他电抗器的分解立体图。

图4是图2所示的电抗器的分解立体图。

图5A是基于其他实施方式的端板部分的局部放大图。

图5B是基于其他实施方式的端板部分的其他局部放大图。

图6是芯主体的第二剖视图。

图7是芯主体的第三剖视图。

具体实施方式

以下参照附图说明本公开的实施方式。在以下的附图中，对于相同的构件标注相同的参照附图标记。为了易于理解，在这些附图中，将比例尺进行了适当变更。

在以下的记载中，以三相电抗器为例进行说明，但本公开的应用并不限定于三相电抗器，而是能够广泛地应用于在各相要求恒定的电感的多相电抗器。此外，本公开的电抗器并不限定于在工业用机器人、机床的逆变器的初级侧和次级侧设置的例子，而是能够应用于各种各样的设备。

图1是芯主体的第一剖视图。如图1所示，芯主体5包括外周部铁芯20以及与外周部铁芯20互相磁连结的三个铁芯线圈31～33。在图1中，在大致六边形的外周部铁芯20的内侧配置有铁芯线圈31～33。这些铁芯线圈31～33在芯主体5的周向上等间隔地配置。

另外，外周部铁芯20也可以是其他的旋转对称形状，例如也可以是圆形。在该情况下，设为后述的端板81呈与外周部铁芯20相对应的形状。此外，铁芯线圈的数量为3的倍数即可。

由附图可知，各个铁芯线圈31～33包括在外周部铁芯20的半径方向上延伸的铁芯41～43以及卷绕于该铁芯的线圈51～53。铁芯41～43的各自的半径方向外侧端部与外周部铁芯20相接触，或者与外周部铁芯20一体地形成。外周部铁芯20和铁芯41～43通过将多个铁板、碳钢板、电磁钢板层叠而形成，或者由压粉铁芯形成。

并且，铁芯41～43的各自的半径方向内侧端部位于外周部铁芯20的中心附近。在附图中，铁芯41～43的各自的半径方向内侧端部向外周部铁芯20的中心收缩，其顶端角度大约为120度。并且，铁芯41～43的半径方向内侧端部隔着能够磁连结的间隙101～103互相分开。

换言之，铁芯41的半径方向内侧端部与相邻的两个铁芯42、43的各自的半径方向内侧端部隔着间隙101、103互相分开。其他的铁芯42、43也同样。另外，间隙101～103的尺寸设为彼此相等。

这样，在图1所示的结构中，不需要位于芯主体5的中心部的中心部铁芯，因此能够轻量且简单地构成芯主体5。并且，三个铁芯线圈31～33被外周部铁芯20围绕，因此，从线圈51～53产生的磁场也不会向外周部铁芯20的外部泄漏。此外，能够低成本地以任意的厚度设置间隙101～103，因此，与以往构造的电抗器相比，在设计上有利。

并且，在本公开的芯主体5中，与以往构造的电抗器相比，相之间的磁路长度之差减少。因此，在本公开中，也能够减少因磁路长度之差导致的电感的不平衡。

图2是基于第一实施方式的电抗器的立体图。图2所示的电抗器6包括芯主体5和紧固于芯主体5的轴向的一个端面的环状的端板81。另外，同样的端板也可以紧固于芯主体5的另一个端面。端板81作为在芯主体5的后述的外周部铁芯20的整个缘部上与外周部铁芯20相连结的连结构件发挥作用。端板81优选由非磁性材料形成，例如由铝、SUS、树脂等形成。

并且，延长部分(引线)51a、51b从线圈51延伸，分别向所期望的方向弯曲，并弯曲成所期望的形状。从线圈52、53延伸的延长部分52a、52b、53a、53b也分别向所期望的方向弯曲，并弯曲成所期望的形状。当延长部分51a～53b如图示那样弯曲时，延长部分51a～53b的顶端能够位于比外周部铁芯20的内周面靠半径方向外侧的位置。

在此，图3是其他电抗器6’的分解立体图。图3所示的芯主体5的线圈51～53也包括同样地弯曲的延长部分51a～53b。在延长部分51a～53b这样弯曲之后，使环状的端板81’接近外周部铁芯20的端面。图3所示的端板81’的尺寸与第一实施方式的端板81的尺寸大致相等。在该情况下，端板81’与延长部分51a～53b的顶端相干涉，因此无法将端板81’安装于外周部铁芯20的端面。

另外，当延长部分51a～53b的顶端位于比外周部铁芯20的内周面靠半径方向内侧的位置时，端板81’不与延长部分51a～53b的顶端相干涉。因此能够将端板81’配置于外周部铁芯20的端面。但是，在该情况下，存在作业人员的手接触到延长部分51a～53b的顶端而导致作业人员受伤、延长部分51a～53b向与所期望的方向不同的方向弯曲的可能性。因此，在延长部分51a～53b弯曲之后安装端板81’的情况下的操作性相当低。

换言之，在图3所示的结构中，需要在将作为连结构件的端板81’安装于芯主体5之后，使延长部分51a～53b弯曲。因此，在图3所示的结构中，存在组装工序受到限定从而组装效率下降的问题。

关于这一点，图4是图2所示的电抗器的分解立体图。在图4中，端板81由三个端板部分81a～81c构成。这些端板部分81a～81c通过将端板81在周向上等间隔地分割而形成。另外，端板81也可以由两个或者四个以上的端板部分形成。在该情况下，在弯曲的延长部分51a～53b与外周部铁芯20的端面之间的区域插入端板部分81a～81c，将该端板部分81a～81c配置于外周部铁芯20的端面以形成端板81。

再次参照图1，在外周部铁芯20的、与各个铁芯41～43相对应的位置形成有孔91a、91b、92a、92b、93a、93b。并且，如图3和图4所示，在端板部分81a～81c的两端部也形成有同样的孔71a、71b、72a、72b、73a、73b。

在将端板部分81a～81c配置在外周部铁芯20的端面之后，将紧固件、例如螺钉61a、61b、62a、62b、63a、63b(仅在图2中示出)插入端板部分81a～81c的孔71a～73b，并使之与外周部铁芯20的孔91a～93b螺纹结合。由此，由端板部分81a～81c构成的端板81被紧固于外周部铁芯20的端面。

由于为这样的结构，因此，在第一实施方式中，即使在延长部分51a～53b弯曲之后，也能够将端板81紧固于外周部铁芯20。换言之，在第一实施方式中，使延长部分51a～53b弯曲的工序既可以在将端板81紧固于外周部铁芯20之后进行，也可以在将端板81紧固于外周部铁芯20之前进行。因此，电抗器6的组装工序不会受到限定，能够避免组装效率下降。

此外，再次参照图1，外周部铁芯20由在周向上等间隔地分割的多个、例如三个外周部铁芯部分24～26构成。外周部铁芯部分24～26分别与铁芯41～43一体地构成。在未图示的实施方式中，外周部铁芯部分24～26也可以分别与铁芯41～43相接触。在外周部铁芯20这样地由多个外周部铁芯部分24～26构成的情况下，即使在外周部铁芯20是大型的情况下，也能够容易地制造这样的外周部铁芯20。

然后，详细地参照图4，端板部分81a的孔71a位于外周部铁芯部分25的孔92b之上，并且端板部分81a的孔71b位于外周部铁芯部分24的孔91a之上，并像前述那样螺纹结合。也就是说，端板部分81a跨彼此相邻的两个外周部铁芯部分24、25地配置，并将这两个外周部铁芯部分24、25互相紧固。其他的端板部分81b、81c也同样地将彼此相邻的两个外周部铁芯部分紧固。

因此，在外周部铁芯20由多个外周部铁芯部分24～26构成的情况下，能够将外周部铁芯20牢固地紧固。由此，也能够维持形成于铁芯41～43之间的间隙101～103的形状。当然，也可以是各个端板部分81a～81c分别紧固于各个外周部铁芯部分24～26的结构。并且，即使在电抗器6驱动时，也能够抑制噪声、振动的产生。

此外，图5A和图5B是基于其他实施方式的端板部分的局部放大图。如这些附图所示，在端板部分81a、81b的端部分别形成有重叠部分85a、85b。重叠部分85a、85b是厚度设为大约一半的端板部分81a、81b的一部分。在重叠部分85a、85b分别形成有前述的孔71a、72b。

端板部分81a的重叠部分85a形成于端板部分81a的上表面侧，端板部分81b的重叠部分85b形成于端板部分81b的下表面侧。该重叠部分85a、85b是互补的形状。因此，端板部分81a、81b在重叠部分85a、85b局部地互相重叠。这时，重叠部分85a的孔71a与重叠部分85b的孔72b一致。

端板部分81a、81b的另一端部、端板部分81c的两端部也是相同的结构。在该情况下，能够将前述的固定件、例如螺钉的数量减少一半。因而，形成于外周部铁芯20的孔的数量也能够同样地减少。另外，形成有重叠部分85a、85b的端板部分81a、81b设为比未形成有重叠部分85a、85b的端板部分81a、81b长。

此外，芯主体5的结构并不限定于图1所示的结构。即使是利用外周部铁芯20包围多个铁芯线圈的其他的结构的芯主体5，也包含于本公开的范围。

例如，也可以是图6所示那样的芯主体5。图6所示的芯主体5包括圆形的中心部铁芯10、围绕中心部铁芯10的外周部铁芯20以及三个铁芯线圈31～33。这些铁芯41～43在周向上互相等间隔地配置。在图6中，在环状的外周部铁芯20的中心配置有中心部铁芯10。在铁芯41～43的半径方向内侧端部与位于中心的中心部铁芯10之间形成有能够磁连结的间隙101～103。

另外，中心部铁芯10与外周部铁芯20以及铁芯41～43同样地制作而成。此外，外周部铁芯20可以是一体的，外周部铁芯20也能够分割为多个外周部铁芯部分。铁芯41～43延伸到中心部铁芯10的外周面附近。并且，在铁芯41～43卷绕有线圈51～53。

在图6所示的芯主体5中，在外周部铁芯20的中心配置中心部铁芯10，并且将铁芯41～43在周向上互相等间隔地配置。因而，在图6所示的芯主体5中，铁芯41～43的线圈51～53和间隙也在周向上彼此间隔相等，芯主体5自身成为旋转对称的构造。

因此，对于芯主体5，典型的是，在其中心集中有磁通，在三相交流中，若对芯主体5的中心部的磁通进行合计，则结果为零。因而，在图6所示的结构中，相之间的磁路长度之差消失，能够排除因磁路长度之差导致的电感的不平衡。并且，也能够排除从线圈产生的磁通的不平衡，因此能够排除因磁通的不平衡导致的电感的不平衡。

并且，在图6等所示的结构中，利用模具精度良好地冲裁钢板，并且通过凿紧等精度良好地层叠钢板，由此，能够以高精度制作中心部铁芯10、外周部铁芯20以及铁芯41～43。其结果是，能够将中心部铁芯10、外周部铁芯20以及铁芯41～43互相以高精度组装，能够以高精度进行间隙的尺寸管理。

换言之，在图6等所示的结构中，能够以低成本、高精度地在中心部铁芯10和外周部铁芯20之间的铁芯41～43形成任意尺寸的间隙。因而，在图6等所示的结构中，芯主体5的设计的自由度提高，其结果是，电感的精度也提高。

并且，芯主体5也可以是具有图7所示那样的截面的芯主体5。在图7中，芯主体5包括圆形的中心部铁芯10。并且，弯曲的形状的弯曲铁芯1～3绕中心部铁芯10等间隔地配置。由图7可知，这些弯曲铁芯1～3相当于圆或者椭圆的一部分。并且，在各个弯曲铁芯1～3分别卷绕有线圈51～53。

如图7所示，弯曲铁芯1～3相对于中心部铁芯10配置为各个磁路MP1、MP2、MP3呈环状。此外，在中心部铁芯10的外侧与各个弯曲铁芯1～3的两端之间分别设有间隙101～103。

在此，当作为磁路考虑时，在设置了间隙101～103的情况下，通常情况下，对于电抗器的电感，间隙101～103的磁阻成为支配性要素，电感值由间隙101～103决定。一般情况下，直到大电流为止，电感值成为恒定。另一方面，当减小间隙101～103或者将间隙101～103设为零时，对于电感，构成铁芯的铁、电磁钢板的磁阻成为支配性要素，一般情况下，低电流时成为主要的对象。此外，尺寸也变得较大程度地不同。

此外，弯曲铁芯1～3的形状相同，此外，相邻的两个弯曲铁芯(铁芯1和铁芯2、铁芯2和铁芯3、铁芯3和铁芯1)之间的距离相等。即，三个弯曲铁芯1～3绕中心部铁芯10配置为相对于该中心部铁芯10的中心旋转对称。另外，作为电抗器，从设置电感的观点出发，弯曲铁芯1～3的形状也可以不是相同的形状，也可以不配置为旋转对称，这在物理上都没有问题。并且，不言而喻的是，在弯曲铁芯1～3中，间隙101～103的大小不同在物理上也没有问题。

这样，在图5A、图5B以及图7所示的芯主体5的外周部铁芯20紧固有前述的端板81这样的电抗器6也包含于本公开的范围。

使用典型的实施方式说明了本公开，但只要是本领域技术人员就能够理解，在不脱离本公开的范围的前提下，能够进行前述的变更以及多种其他变更、省略、追加。

Claims

1.一种电抗器，其中，

该电抗器具有：

芯主体；以及

紧固于该芯主体的至少一个端部的端板，

该端板由多个端板部分形成。

2.根据权利要求1所述的电抗器，其中，

所述芯主体包括：

外周部铁芯；

至少三个铁芯，其与所述外周部铁芯的内表面相接触、或者与该内表面相结合；以及

线圈，其卷绕于所述至少三个铁芯，

在所述至少三个铁芯中的彼此相邻的两个铁芯之间、或者在所述至少三个铁芯与配置在所述芯主体的中心的中心部铁芯之间形成有能够磁连结的间隙。

3.根据权利要求2所述的电抗器，其中，

所述外周部铁芯由多个外周部铁芯部分构成。

4.根据权利要求3所述的电抗器，其中，

所述多个端板部分分别紧固于所述多个外周部铁芯部分中的彼此相邻的两个外周部铁芯部分。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的电抗器，其中，

所述多个端板部分包括局部地互相重叠的重叠部分。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的电抗器，其中，

所述端板由非磁性材料形成。