CN109148089B

CN109148089B - 电抗器

Info

Publication number: CN109148089B
Application number: CN201810616101.XA
Authority: CN
Inventors: 吉田友和; 白水雅朋; 塚田健一
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-06-16
Filing date: 2018-06-14
Publication date: 2021-06-29
Anticipated expiration: 2038-06-14
Also published as: US11004590B2; US10650956B2; DE102018113899A1; CN109148089A; US20180366252A1; US20200203057A1

Abstract

电抗器的芯主体包含：外周部铁芯，其由多个外周部铁芯部分构成；至少三个铁芯，其与多个外周部铁芯部分相结合；以及线圈，其卷绕于至少三个铁芯。在至少三个铁芯中的一个铁芯和与一个铁芯相邻的另一个铁芯之间形成有能够磁连结的间隙。电抗器包含覆盖部，该覆盖部至少局部地覆盖铁芯并使该铁芯相对于线圈绝缘。

Description

电抗器

技术领域

本发明涉及一种具有铁芯和线圈的电抗器。

背景技术

电抗器包含多个铁芯线圈，各铁芯线圈包含铁芯和卷绕于该铁芯的线圈。并且，在多个铁芯之间形成有规定的间隙。例如参照日本特开2000－77242号公报和日本特开2008－210998号公报。

另外，还存在一种在由多个外周部铁芯部分构成的外周部铁芯的内侧配置有多个铁芯和卷绕于该铁芯的线圈的电抗器。在这样的电抗器中，各铁芯分别与外周部铁芯部分一体地构成。并且，在电抗器的中心，在彼此相邻的铁芯之间形成有规定的间隙。

发明内容

发明要解决的问题

在这样的电抗器中，线圈以收纳于壳体内的状态安装于铁芯。因此，在电抗器通电时，由线圈产生的热量容易滞留在壳体内。其结果，存在线圈的温度急剧升高而电抗器的温度也容易上升的问题。

此外，一个壳体由多个部件构成，若线圈的个数增加，则存在壳体的部件的个数也增加的问题。

由此，期望一种使温度不会容易地上升的电抗器。

用于解决问题的方案

根据本发明的第一方案，提供一种电抗器，该电抗器具备芯主体，该芯主体包含：外周部铁芯，其由多个外周部铁芯部分构成；至少三个铁芯，其与所述多个外周部铁芯部分相结合；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一个铁芯和与该一个铁芯相邻的另一个铁芯之间形成有能够磁连结的间隙，该电抗器还具备覆盖部，该覆盖部至少局部地覆盖所述铁芯并使该铁芯相对于所述线圈绝缘。

根据第二方案，在第一方案的基础上，该电抗器还具备追加覆盖部，该追加覆盖部至少局部地覆盖所述外周部铁芯部分的内表面并使该内表面相对于所述线圈绝缘。

根据第三方案，在第一方案或第二方案的基础上，所述覆盖部包含突出部分，该突出部分自所述铁芯的端面突出。

根据第四方案，所述覆盖部为至少局部地覆盖所述至少三个铁芯并使该至少三个铁芯相对于和所述至少三个铁芯相对应的线圈绝缘的单一构件。

根据第五方案，所述覆盖部包含分隔部，该分隔部设于与所述间隙相对应的位置。

根据第六方案，在所述覆盖部的外表面的与比所述线圈靠半径方向外侧相对应的位置设有突起部。

根据第七方案，在第一方案～第六方案中任一项的基础上，所述至少三个铁芯的个数为3的倍数。

根据第八方案，在第一方案～第六方案中任一项的基础上，所述至少三个铁芯的个数为4以上的偶数。

发明的效果

在第一方案中，线圈未收纳于壳体，而以暴露的状态隔着覆盖部安装于铁芯。因此，在电抗器通电时，来自线圈的热量被释放到外部，其结果，能够避免电抗器的温度容易地上升。

在第二方案中，不需要在线圈与追加覆盖部之间形成间隙，因而，能够使电抗器小型化。

在第三方案中，能够进一步提高外周部铁芯部分的内表面与线圈之间的绝缘性。

在第四方案中，由于能够减少部件个数，因此，能够更容易地将覆盖部安装于铁芯。

在第五方案中，由于能够利用分隔部保持间隙的尺寸，因此，能够抑制来自电抗器的噪音以及抑制电抗器产生振动。

在第六方案中，能够避免线圈与外周部铁芯部分接触。

在第七方案中，能够将电抗器作为三相电抗器使用。

在第八方案中，能够将电抗器作为单相电抗器使用。

根据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、特征以及优点及其他的目的、特征以及优点。

附图说明

图1A是基于第一实施方式的电抗器的端面图。

图1B是图1A所示的电抗器的局部立体图。

图2A是表示图1A所示的电抗器的制造工序的第一立体图。

图2B是表示图1A所示的电抗器的制造工序的第二立体图。

图2C是表示图1A所示的电抗器的制造工序的第三立体图。

图3A是另一电抗器的端面图。

图3B是表示图3A所示的电抗器的制造工序的第一立体图。

图3C是表示图3A所示的电抗器的制造工序的第二立体图。

图4A是表示基于第二实施方式的电抗器的制造工序的第一立体图。

图4B是表示基于第二实施方式的电抗器的制造工序的第二立体图。

图5是基于第三实施方式的电抗器的端面图。

图6A是基于第四实施方式的电抗器的端面图。

图6B是图6A所示的电抗器所使用的覆盖部的立体图。

图6C是另一覆盖部的立体图。

图7A是表示基于第四实施方式的电抗器的制造工序的第一立体图。

图7B是表示基于第四实施方式的电抗器的制造工序的第二立体图。

图7C是表示基于第四实施方式的电抗器的制造工序的第三立体图。

图8是基于第五实施方式的电抗器所使用的覆盖部的立体图。

图9是基于第六实施方式的电抗器的端面图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。在以下的附图中对相同的构件标注相同的附图标记。为了容易理解，这些附图适当变更了比例尺。

在以下的记载中，主要以三相电抗器为例进行说明，但本发明的应用并不限定于三相电抗器，而能够广泛应用于利用各相求得一定的电感的多相电抗器。另外，本发明所涉及的电抗器并不限定于在工业用机器人、机床中的逆变器的初级侧和次级侧设置的电抗器，而能够应用于各种各样的设备。

图1A是基于第一实施方式的电抗器的端面图，图1B是图1A所示的电抗器的局部立体图。如图1A和图1B所示，电抗器6的芯主体5包含环状的外周部铁芯20和在外周部铁芯20的内表面沿周向以等间隔配置的至少三个铁芯线圈31～33。另外，铁芯的个数优选为3的倍数，由此，能够将电抗器6作为三相电抗器使用。另外，外周部铁芯20也可以是其他的形状，例如可以是圆形。铁芯线圈31～33分别包含铁芯41～43和卷绕于该铁芯41～43的线圈51～53。

外周部铁芯20由在周向上被分割而成的多个、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。外周部铁芯部分24～26和铁芯41～43通过层叠多个铁板、碳钢板、电磁钢板而形成，或由压粉铁芯形成。这样，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，即使在外周部铁芯20较大型的情况下，也能够容易地制造这样的外周部铁芯20。另外，铁芯41～43的个数可以不必与外周部铁芯部分24～26的个数一致。

由图1A可知，铁芯41～43为彼此大致相同的尺寸，在外周部铁芯20的周向上以大致等间隔配置。在图1A中，铁芯41～43的各自的半径方向外侧端部与外周部铁芯20接合。

此外，铁芯41～43的各自的半径方向内侧端部朝向外周部铁芯20的中心收敛，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彼此分开。

换言之，在第一实施方式中，铁芯41的半径方向内侧端部隔着间隙101、103与相邻的两个铁芯42、43的各自的半径方向内侧端部彼此分开。其他的铁芯42～43也相同。另外，理想的是，间隙101～103的尺寸彼此相等，但也可以不相等。由图1A可知，间隙101～103的交叉点位于芯主体5的中心。而且，芯主体5形成为绕该中心旋转对称。

在第一实施方式中，将铁芯线圈31～33配置于外周部铁芯20的内侧。换言之，铁芯线圈31～33被外周部铁芯20包围起来。因此，能够降低来自线圈51～53的磁通泄漏到外周部铁芯20的外部。

再次参照图1A，由绝缘材料制成的覆盖部61～63分别配置于外周部铁芯部分24～26与线圈51～53之间。覆盖部61～63分别起到至少局部地覆盖铁芯41～43并使其相对于线圈51～53绝缘的绝缘体的作用。

图2A～图2C是表示图1A所示的电抗器的制造工序的立体图。以下，说明在与外周部铁芯部分24一体地形成的铁芯41安装线圈51的情况。由于其他的铁芯42、43也大致相同，因此省略说明。

覆盖部61为由绝缘材料、例如绝缘纸或树脂材料构成的、截面呈矩形的筒状构件。并且，在覆盖部61的两侧面中的一侧的缘部安装有追加覆盖部61a、61b。追加覆盖部61a、61b起到至少局部地覆盖外周部铁芯部分24的内表面并使其相对于线圈51绝缘的作用。因此，追加覆盖部61a、61b设为与外周部铁芯部分24的内表面相对应的形状。为了该目的，追加覆盖部61a、61b优选由挠性的绝缘材料、例如绝缘纸形成。

如图2A中箭头所示，使筒状的覆盖部61朝向铁芯41移动，由此，将铁芯41插入于覆盖部61。如图4B所示，覆盖部61的厚度相对较小。并且，如图2B和图2C所示，使未收纳于壳体的暴露的线圈51朝向铁芯41移动，由此，将铁芯41和覆盖部61插入于线圈51。在与其他的外周部铁芯部分25、26一体地形成的其他的铁芯42、43也同样地安装覆盖部62、63，接着，同样地安装暴露的线圈52、53。然后，如图1A所示地组装铁芯41～43，由此，制造电抗器6。

另外，图3A是另一电抗器的芯主体的端面图。图3A所示的另一电抗器6'的芯主体5'为与参照图1A说明的芯主体5大致相同的结构。在图3A中，在铁芯41～43分别安装有壳体91～93，线圈51～53分别收纳于壳体91～93内。壳体91由两个半型部分91a、91b和盖部91c构成。其他的壳体92、93也相同。

另外，图3B和图3C是表示图3A所示的电抗器的制造工序的立体图。如图3B所示，在线圈51的轴向两端部安装壳体91的两个半型部分91a、91b。接着，如图3C所示，安装盖部91c，由此，将线圈51收纳于壳体91。然后，与上述相同地将壳体91安装于铁芯41，然后，如图3A所示地组装铁芯41～43，由此，制造电抗器6'。在这样地制造而成的电抗器6'的情况下，存在通电时线圈51～53的热量容易滞留在壳体91～93内的问题。

相对于此，在第一实施方式中，线圈51～53未收纳于壳体91～93，而以暴露的状态隔着覆盖部61～63安装于铁芯41～43。因此，在电抗器6通电时，来自线圈51～53的热量被释放到外部，其结果，能够避免电抗器6的温度容易地上升。此外，由于对于一个线圈51而言，仅一个覆盖部61即可满足，因此，即使在线圈的个数增加的情况下，部件个数也不会大幅增加。

如上所述，覆盖部61的追加覆盖部61a、61b设为与外周部铁芯部分24的内表面相对应的形状。因此，在将覆盖部61安装于铁芯41时，如图2B所示，追加覆盖部61a、61b局部地覆盖外周部铁芯部分24的内表面。利用追加覆盖部61a、61b，能够避免线圈51的端面与外周部铁芯部分24的内表面接触。因此，不一定需要在线圈51与追加覆盖部61a、61b之间形成间隙。其他的覆盖部62的追加覆盖部62a、62b以及其他的覆盖部63的追加覆盖部63a、63b也相同。因而，在设置了追加覆盖部61a～63b的情况下，还能够使电抗器6小型化。

此外，图4A和图4B是表示基于第二实施方式的电抗器的制造工序的立体图。图4A所示的覆盖部61包含自铁芯41的一侧的端面突出的突出部分61c。图4A所示的突出部分61c包含自追加覆盖部61a、61b延长的部分和自作为筒状构件的覆盖部61突出的部分。然而，突出部分61c包含自追加覆盖部61a、61b延长的部分和自作为筒状构件的覆盖部61突出的部分中的至少一者即可。而且，覆盖部61还可以包括自铁芯41的另一侧的端面突出的另一突出部分61c。

在使用了具有这样的突出部分61c的覆盖部61的情况下，如图4B所示，突出部分61c自铁芯41和外周部铁芯部分24的端面向上方突出。由此，能够进一步提高外周部铁芯部分24的内表面与线圈51之间的绝缘性。

而且，芯主体5的结构并不限定于图1所示的结构。利用外周部铁芯20包围了多个铁芯线圈的其他结构的芯主体5也包含在本发明的范围内。

图5是第三实施方式的电抗器6的剖视图。图5所示的电抗器6的芯主体5包含：外周部铁芯20，其呈大致八边形；以及与上述相同的四个铁芯线圈31～34，其与外周部铁芯20的内表面接触或与该内表面相结合。这些铁芯线圈31～34在电抗器6的周向上以大致等间隔配置。而且，铁芯的个数优选为4以上的偶数，由此，能够将电抗器6作为单相电抗器使用。

由附图可知，各个铁芯线圈31～34包含沿半径方向延伸的铁芯41～44和卷绕于该铁芯的线圈51～54。铁芯41～44的各自的半径方向外侧端部与外周部铁芯20接触、或与外周部铁芯20一体地形成。

此外，铁芯41～44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。在图5中，铁芯41～44的各自的半径方向内侧端部朝向外周部铁芯20的中心收敛，其顶端角度大约为90度。并且，铁芯41～44的半径方向内侧端部隔着能够磁连结的间隙101～104彼此分开。

在第三实施方式中，线圈51～54也与上述相同地隔着覆盖部61～64安装于铁芯41～44。并且，覆盖部61～64分别包含与上述相同的追加覆盖部61a～64b。由此可知，能够得到与上述相同的效果。另外，追加覆盖部61a～64b优选为覆盖所对应的线圈的侧面所需的充分的面积。而且，还可以在覆盖部61～64设有与上述相同的突出部分61c～64d。

图6A是基于第四实施方式的电抗器的端面图，图6B是图6A所示的电抗器中使用的覆盖部的立体图。由这些附图可知，第四实施方式中的覆盖部60为具有沿周向以等间隔配置的三个筒部71～73的大致Y字形状的单一构件。覆盖部60由绝缘材料、例如绝缘纸或树脂材料构成。在将覆盖部60的筒部71～73安装于铁芯41～43时，覆盖部60整体地覆盖铁芯41～43并且使其相对于线圈51～53绝缘。并且，由图6A可知，铁芯41～43的半径方向内侧端部和间隙101～103未暴露，而被覆盖部60覆盖。

图6C是其他的覆盖部的立体图。图6C所示的其他的覆盖部60的筒部71～73具有分别与铁芯41～43大致对应的形状。并且，筒部71～73被分隔部75彼此分开。分隔部75为与间隙101～103相对应的大致Y字形状。分隔部75优选由非磁性体或与覆盖部60相同的绝缘材料形成。

在安装了图6C所示的其他的覆盖部60的情况下，分隔部75与间隙101～103抵接地配置。因而，能够利用分隔部75保持间隙101～103的尺寸。因此，即使在电抗器6通电时，铁芯41～43也不会振动，因而，能够抑制来自电抗器6的噪音以及抑制电抗器6产生振动。

图7A至图7C是表示基于第四实施方式的电抗器的制造工序的立体图。以下，说明将具有分隔部75的覆盖部60安装于铁芯41～43的情况，但不具有分隔部75的覆盖部60的情况也相同。

首先，如图7A所示，使覆盖部60朝向线圈51移动，由此，将覆盖部60的筒部71插入于线圈51。与上述相同，线圈51(以及其他的线圈52、53)为未收纳于壳体的暴露的状态。然后，如图7B和图7C所示，使与外周部铁芯部分24一体的铁芯41朝向覆盖部60的筒部71移动，由此，将铁芯41插入于筒部71和线圈51。对于与其他的外周部铁芯部分25、26一体地形成的其他的铁芯42、43而言，也同时同样地安装同样地暴露的线圈52、53和筒部72、73。

由此，制造图6A所示的电抗器6。在该情况下也是，由于暴露的线圈51～53被覆盖部60绝缘，因此，能够得到与上述相同的效果。此外，在使用了覆盖部60的情况下，由于能够减少部件个数，由此可知，能够更容易地将覆盖部60安装于铁芯41～43。

此外，图8是基于第五实施方式的电抗器中使用的覆盖部的立体图。在图8所示的覆盖部60的筒部71的上表面，在与比线圈51靠半径方向外侧相对应的位置设有突起部79。优选的是，突起部79的高度小于线圈51的厚度。优选的是，在将线圈51安装于筒部71之后，安装这样的突起部79。而且，突起部79还可以安装于筒部71的下表面，或者，也可以安装于筒部71的上表面和下表面这两者。另外，虽然未图示，但在其他的筒部72、73也同样地安装突起部79。在安装了这样的突起部79的情况下，线圈51～53在其安装位置被固定。因而，在组装电抗器6之后，能够避免线圈51～53与外周部铁芯部分24～25接触。

此外，图9是基于第六实施方式的电抗器的端面图。图9是与图5相同的图。在图9中，将具有四个筒部71～74的大致X字形状的覆盖部60安装于铁芯41～44。该情况下，也能够与上述相同地制造电抗器6，由此可知，能够得到与上述相同的效果。

使用典型的实施方式说明了本发明，但对本领域技术人员而言能够理解的是，在不脱离本发明的范围的前提下能够进行上述的变更以及各种其他的变更、省略、追加。而且，适当地组合上述的几个实施方式也包含在本发明的范围内。

Claims

1.一种电抗器，其中，

该电抗器具备芯主体，

该芯主体包含：外周部铁芯，其由多个外周部铁芯部分构成；至少三个铁芯，其与所述多个外周部铁芯部分相结合；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一个铁芯和与该一个铁芯相邻的另一个铁芯之间形成有能够磁连结的间隙，

该电抗器还具备：至少三个覆盖部，所述至少三个覆盖部分别至少局部地覆盖所述至少三个铁芯并使该铁芯相对于所述线圈绝缘；以及

追加覆盖部，在所述至少三个覆盖部的各覆盖部的两侧的每一侧各设置一个追加覆盖部，所述追加覆盖部分别至少局部地覆盖所述多个外周部铁芯部分的内表面并使该内表面相对于所述线圈绝缘，所述追加覆盖部是分别与所述多个外周部铁芯部分的内表面相对应的形状。

2.根据权利要求1所述的电抗器，其中，

所述覆盖部为单一构件。

3.根据权利要求1所述的电抗器，其中，

所述覆盖部包含自所述铁芯的端面突出的突出部分。

4.根据权利要求1所述的电抗器，其中，

在所述覆盖部的外表面的与比所述线圈靠半径方向外侧相对应的位置设有突起部。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的电抗器，其中，

所述至少三个铁芯的个数为3的倍数。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的电抗器，其中，

所述至少三个铁芯的个数为4以上的偶数。

7.一种电抗器，其中，

该电抗器具备芯主体，

该电抗器还具备覆盖部，该覆盖部至少局部地覆盖所述铁芯并使该铁芯相对于所述线圈绝缘，

所述覆盖部具有至少三个筒部，所述至少三个筒部至少局部地覆盖所述至少三个铁芯并使该至少三个铁芯相对于和所述至少三个铁芯相对应的线圈绝缘，并且所述至少三个筒部沿周向以等间隔配置，其中，包含所述至少三个筒部的所述覆盖部为单一构件。

8.根据权利要求7所述的电抗器，其中，

9.根据权利要求7或8所述的电抗器，其中，

所述至少三个铁芯的个数为3的倍数。

10.根据权利要求7或8所述的电抗器，其中，

所述至少三个铁芯的个数为4以上的偶数。

11.一种电抗器，其中，

该电抗器具备芯主体，

该电抗器还具备：覆盖部，该覆盖部至少局部地覆盖所述铁芯并使该铁芯相对于所述线圈绝缘；以及

突起部，该突起部设在所述覆盖部的外表面的与比所述线圈靠半径方向外侧相对应的位置。

12.根据权利要求11所述的电抗器，其中，

所述覆盖部为单一构件。

13.根据权利要求11所述的电抗器，其中，

所述电抗器还具备追加覆盖部，该追加覆盖部至少局部地覆盖所述外周部铁芯部分的内表面并使该内表面相对于所述线圈绝缘。

14.根据权利要求11或13所述的电抗器，其中，

所述覆盖部包含自所述铁芯的端面突出的突出部分。

15.根据权利要求11所述的电抗器，其中，

所述覆盖部至少局部地覆盖所述至少三个铁芯并使该至少三个铁芯相对于和所述至少三个铁芯相对应的线圈绝缘。

16.根据权利要求15所述的电抗器，其中，

所述覆盖部包含分隔部，其设于与所述间隙相对应的位置。

17.根据权利要求11～13中任一项所述的电抗器，其中，

所述至少三个铁芯的个数为3的倍数。

18.根据权利要求11～13中任一项所述的电抗器，其中，

所述至少三个铁芯的个数为4以上的偶数。