CN109148102A

CN109148102A - 电抗器

Info

Publication number: CN109148102A
Application number: CN201810619202.2A
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: 2017-06-16
Filing date: 2018-06-15
Publication date: 2019-01-04
Anticipated expiration: 2038-06-15
Also published as: US20180366268A1; US10658105B2; JP2019004066A; CN208507415U; JP6490150B2; DE102018113906A1; CN109148102B

Abstract

电抗器的芯主体包括：由多个外周部铁芯部分构成的外周部铁芯；与多个外周部铁芯部分结合的至少三个铁芯；以及卷绕于至少三个铁芯的线圈。在至少三个铁芯中的一个铁芯与相邻的其它铁芯之间形成有能够磁连结的间隙。并且电抗器包括配置于芯主体的一方的端面的中心的温度检测部。

Description

电抗器

技术领域

本发明涉及一种具备铁芯和线圈的电抗器。

背景技术

现有技术中的电抗器包括并排设置的三个线圈。例如可以参照日本特开平2-203507号公报。典型的现有技术的电抗器的铁芯是包括两个外侧腿部以及配置于这些外侧腿部之间的中央腿部的大致E字形状。而且，在两个外侧腿部和中央腿部上分别卷绕有线圈。

发明内容

在驱动电抗器时铁芯发热。然而，铁芯的温度依赖于负荷信息、散热性、电压、电流的偏差等。另外，在包括大致E字形状的铁芯的电抗器的情况下，在两个外侧腿部和中央腿部处温度不同，一般来说在中央腿部的基端处温度最高。因此，为了准确地掌握包括大致E字形状的铁芯的电抗器的发热状态，需要在两个外侧腿部和中央腿部处均安装温度检测部。其结果，增加了多个温度检测部所需的费用。

因此，期望一种能够通过单一的温度检测部来掌握温度的电抗器。

根据本公开的第一方式，提供如下一种电抗器：该电抗器具备芯主体，该芯主体包括由多个外周部铁芯部分构成的外周部铁芯、与所述多个外周部铁芯部分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一个铁芯与同该一个铁芯相邻的其它铁芯之间形成有能够磁连结的间隙，该电抗器还具备配置于所述芯主体的一方的端面的中心的温度检测部。

在第一方式中，能够通过单一的温度检测部来掌握电抗器的各部位的温度。并且，温度检测部有一个就足够了，因此能够避免费用增加。

通过附图所示的本发明的典型的实施方式的详细说明，本发明的这些目的、特征和优点以及其它目的、特征和优点会变得更明确。

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是表示第一实施方式中的电抗器的磁通密度的第一图。

图2B是表示第一实施方式中的电抗器的磁通密度的第二图。

图2C是表示第一实施方式中的电抗器的磁通密度的第三图。

图2D是表示第一实施方式中的电抗器的磁通密度的第四图。

图2E是表示第一实施方式中的电抗器的磁通密度的第五图。

图2F是表示第一实施方式中的电抗器的磁通密度的第六图。

图3是表示相位与电流的关系的图。

图4是基于第二实施方式的电抗器的截面图。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本发明的实施方式。在下面的附图中，对相同的构件标注相同的参照标记。对这些附图适当变更了比例尺以易于理解。

在下面的记载中，以三相电抗器为例来主要进行说明，但是本公开的应用不限定于三相电抗器，能够广泛应用于在各相要求固定的电感的多相电抗器。另外，本公开所涉及的电抗器不限定于设置在产业用机器人、机床中的变换器的初级侧和次级侧，能够应用于各种设备

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，电抗器的芯主体5包括环状的外周部铁芯20以及在外周部铁芯20的内侧沿周向等间隔地配置的至少三个铁芯线圈31～33。另外，铁芯的数量优选为3的倍数，由此，能够将电抗器用作三相电抗器。此外，外周部铁芯20也可以是其它形状、例如圆形。各铁芯线圈31～33包括铁芯41～43以及卷绕于该铁芯41～43的线圈51～53。

外周部铁芯20由沿周向分割出的多个、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构成为一体。外周部铁芯部分24～26和铁芯41～43是层叠多个铁板、碳钢板、电磁钢板来形成的或者是由压粉铁芯形成的。在像这样外周部铁芯20由多个外周部铁芯部分24～26构成的情况下，即使是外周部铁芯20大型的情况，也能够容易地制造出这种外周部铁芯20。此外，铁芯41～43的数量与外周部铁芯部分24～26的数量未必一致。

根据图1A可知，铁芯41～43为彼此大致相同的尺寸，沿外周部铁芯20的周向大致等间隔地配置。在图1A中，铁芯41～43各自的径向外侧端部与各外周部铁芯部分24～26接合。

并且，铁芯41～43各自的径向内侧端部朝向外周部铁芯20的中心收敛，其顶端角度为约120度。而且，铁芯41～43的径向内侧端部隔着能够磁连结的间隙101～103而彼此相离。

换言之，在第一实施方式中，铁芯41的径向内侧端部与相邻的两个铁芯42、43各自的径向内侧端部之间隔着间隙101、103而彼此相离。关于其它铁芯42～43也同样。此外，间隙101～103的尺寸彼此相等是理想的，但是也可以不相等。根据图1A可知，间隙101～103的交点位于电抗器的中心。而且，芯主体5形成为绕该中心呈旋转对称。

这样，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所包围。因此，能够减少来自线圈51～53的磁通泄漏到外周部铁芯20的外部的情况。

图2A至图2F是表示第一实施方式中的电抗器的磁通密度的图。然后，图3是表示相位与电流的关系的图。在图3中，将图1A的电抗器的铁芯41～43分别设定为R相、S相以及T相。而且，在图3中，以点线表示R相的电流，以实线表示S相的电流，并且以虚线表示T相的电流。

在图3中，在电角度为π/6时，得到图2A所示的磁通密度。同样地，在电角度为π/3时，得到图2B所示的磁通密度，在电角度为π/2时，得到图2C所示的磁通密度，在电角度为2π/3时，得到图2D所示的磁通密度，在电角度为5π/6时，得到图2E所示的磁通密度，在电角度为π时，得到图2F所示的磁通密度。

再次参照图1A和图1B，在芯主体5的一端的中心O配置有温度检测部S。温度检测部S的检测件(未图示)优选配置于间隙101～103的交点(与芯主体5的中心O一致)。在该情况下，检测件既可以配置于芯主体5的端面上的中心O，也可以在中心O线上配置于芯主体5的内部。

在一个例子中，温度检测部S的外形具有至少局部地包括间隙101～103的形状和面积。优选的是，在圆周上包含间隙101～103的径向外侧端部的圆形是温度检测部S的外形的最大值。在该情况下，能够在使温度检测部S轻量的同时避免温度检测部S干扰线圈51～53。另外，在其它例子中，温度检测部S也可以具有仅能够配置于间隙101～103的交点(与芯主体5的中心O一致)的尺寸。

并且，在图1B中，在外周部铁芯20内示出与铁芯41～43各自的径向外侧端部41a～43a对应的外侧端部对应位置81～83。如图2A～图2F所示，在驱动电抗器时，磁通不会集中于外侧端部对应位置81～83。因此，可以说电抗器通电时的外侧端部对应位置81～83处的温度彼此大致相等。

外周部铁芯部分24～26和铁芯41～43的形状彼此相等，形成为绕芯主体5的中心呈旋转对称。而且，外周部铁芯部分24～26和铁芯41～43由相同的材料形成。因此，从芯主体5的一端的中心O到外侧端部对应位置81～83的温度梯度彼此相等。

换言之，外侧端部对应位置81～83处的温度根据芯主体5的一端的中心O处的温度、流过线圈51～53的电流值和电压值中的至少一方以及外周部铁芯部分24～26和铁芯41～43的材料及尺寸来决定。因而，在第一实施方式中，当通过温度检测部S来检测芯主体5的一端的中心O处的温度时，能够估计外侧端部对应位置81～83处的共同的温度。

由于同样的原因，基于由温度检测部S检测出的芯主体5的一端的中心O处的温度，能够将芯主体5的其它部位、例如外周部铁芯部分24～26彼此连结的连结部位的温度也估计出来。换言之，在第一实施方式中，能够使用单一的温度检测部S，基于芯主体5的一端的中心O处的温度、流过线圈51～53的电流值和电压值中的至少一方以及外周部铁芯部分24～26和铁芯41～43的材料及尺寸，来准确地估计电抗器的各部位的温度。同样地，也能够通过单一的温度检测部S来估计电抗器的线圈51～53的温度或发热状态。

温度检测部S有一个就足够了，因此与现有技术相比能够避免费用增加。此外，温度检测部S也可以配置于电抗器的另一端的中心，还可以配置于电抗器的两端的中心。

另外，芯主体5的结构不限定于图1所示的结构。多个铁芯线圈被外周部铁芯20所包围的其它结构的芯主体5也包括在本公开的范围内。

图4是第三的实施方式中的电抗器的截面图。图4所示的电抗器包括由外周部铁芯部分24～27构成的外周部铁芯20以及配置于外周部铁芯20的内侧的与前述同样的四个铁芯线圈31～34。这些铁芯线圈31～34沿电抗器的周向大致等间隔地配置。另外，铁芯的数量优选为4以上的偶数，由此能够将电抗器用作单相电抗器。

根据附图可知，各个铁芯线圈31～34包括沿径向延伸的铁芯41～44以及卷绕于该铁芯的线圈51～54。铁芯41～44各自的径向外侧端部与各外周部铁芯部分24～27形成为一体。

并且，铁芯41～44各自的径向内侧端部位于外周部铁芯20的中心附近。在图4中，铁芯41～44各自的径向内侧端部朝向外周部铁芯20的中心收敛，其顶端角度为约90度。而且，铁芯41～44的径向内侧端部隔着能够磁连结的间隙101～104而彼此相离。

如图4所示，温度检测部S配置于芯主体5的一端的中心O。如前所述，温度检测部S的检测件(未图示)优选配置于101～104的交点(与芯主体5的中心O一致)。外周部铁芯部分24～27和铁芯41～44的形状彼此相等，形成为绕芯主体5的中心呈旋转对称。而且，如前所述，外周部铁芯部分24～27和铁芯41～44由相同的材料形成。因此，从芯主体5的一端的中心O到外侧端部对应位置81～84的温度梯度彼此相等。因而，由于与前述同样的原因，能够通过单一的温度检测部S来准确地估计电抗器的各部位的温度。并且，可知能够得到与前述同样的效果。

本公开的方式

根据第一方式，提供如下一种电抗器：该电抗器具备芯主体(5)，该芯主体包括由多个外周部铁芯部分(24～27)构成的外周部铁芯(20)、与所述多个外周部铁芯部分结合的至少三个铁芯(41～44)以及卷绕于所述至少三个铁芯的线圈(51～54)，在所述至少三个铁芯中的一个铁芯与同该一个铁芯相邻的其它铁芯之间形成有能够磁连结的间隙(101～104)，该电抗器还具备配置于所述芯主体的一方的端面的中心的温度检测部(S)。

根据第二方式，在第一方式中，所述芯主体的所述至少三个铁芯被配置为呈旋转对称。

根据第三方式，在第一或第二方式中，所述至少三个铁芯的数量是3的倍数。

根据第四方式，在第一或第二方式中，所述至少三个铁芯的数量是4以上的偶数。

方式的效果

在第一或第二方式中，能够通过单一的温度检测部来掌握电抗器的各部位的温度。并且，温度检测部有一个就足够了，因此能够避免费用增加。

在第三方式中，能够将电抗器用作三相电抗器。

在第四方式中，能够将电抗器用作单相电抗器。

使用典型的实施方式说明了本发明，但是本领域技术人员应该能够理解，能够不脱离本发明的范围地进行前述的变更以及各种其它变更、省略、追加。

Claims

1.一种电抗器，具备芯主体，

该芯主体包括：由多个外周部铁芯部分构成的外周部铁芯；与所述多个外周部铁芯部分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一个铁芯与同该一个铁芯相邻的其它铁芯之间形成有能够磁连结的间隙，

所述电抗器还具备配置于所述芯主体的一方的端面的中心的温度检测部。

2.根据权利要求1所述的电抗器，其特征在于，

所述芯主体的所述至少三个铁芯被配置为呈旋转对称。

3.根据权利要求1或2所述的电抗器，其特征在于，

所述至少三个铁芯的数量是3的倍数。

4.根据权利要求1或2所述的电抗器，其特征在于，

所述至少三个铁芯的数量是4以上的偶数。