CN109215969A - 芯主体和电抗器 - Google Patents

Abstract

本发明提供芯主体和电抗器。芯主体包含外周部铁芯和位于外周部铁芯的内侧并沿半径方向延伸的至少三个铁芯。外周部铁芯和至少三个铁芯中的至少一个铁芯由卷绕环带材而成的环带材卷绕体形成。

Description

芯主体和电抗器

技术领域

本发明涉及芯主体和包含这样的芯主体的电抗器。

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。在多个铁芯之间形成有规定的间隙。而且，近年，还存在一种在外周部铁芯的内侧配置有多个铁芯线圈的电抗器(参照日本特开2017－059805号公报)。

发明内容

发明要解决的问题

在多数情况下，这样的电抗器的外周部铁芯以及铁芯通过层叠电磁钢板等磁性板或磁性箔而形成。该情况下，需要准备冲裁成期望形状的多个磁性板或多个磁性箔。而且，存在电抗器的芯主体的尺寸、特别是层叠方向长度越长、以及磁性板或磁性箔的厚度越薄，则层叠工时越增加的问题。

由此，期望一种即使在层叠方向长度较长的情况下也能够避免工时增加的芯主体和包含这样的芯主体的电抗器。

用于解决问题的方案

根据本发明的第一技术方案，提供一种芯主体，其中，该芯主体具备：外周部铁芯；以及至少三个铁芯，其位于该外周部铁芯的内侧并沿半径方向延伸，所述外周部铁芯和所述至少三个铁芯中的至少一个铁芯由卷绕环带材而成的环带材卷绕体形成。

根据第二技术方案，在第一技术方案的基础上，所述至少三个铁芯通过将使所述环带材卷绕体的外周面的至少三个部位朝向半径方向内侧弯曲而形成的至少三个突出部分的顶端切断而形成。

根据第三技术方案，在第二技术方案的基础上，在所述至少三个突出部分的顶端与所述外周部铁芯之间形成有能够磁连结的间隙。

根据第四技术方案，在第一技术方案的基础上，所述外周部铁芯和所述至少三个铁芯通过使至少三个环带材卷绕体在所述芯主体的中心周围以互相接触的方式弯曲而形成。

根据第五技术方案，在第四技术方案的基础上，在所述至少三个环带材卷绕体，在所述芯主体的中心形成有中心切口部。

根据第六技术方案，在第四或第五技术方案的基础上，该芯主体还包括追加的环带材卷绕体，该追加的环带材卷绕体包围所述外周部铁芯。

根据第七技术方案，在第四～第六技术方案的基础上，在相当于所述外周部铁芯的所述至少三个环带材卷绕体的一部分配置有所述环带材的接合部。

根据第八技术方案，在第七技术方案的基础上，所述接合部通过搭接接合或阶梯式搭接接合而形成。

根据第九技术方案，在第四～第八技术方案的基础上，在相当于所述外周部铁芯的所述至少三个环带材卷绕体的一部分分别形成有外周切口部。

根据第十技术方案，在第九技术方案的基础上，该芯主体包含追加铁芯，该追加铁芯插入于所述外周切口部。

根据第十一技术方案，在第十技术方案的基础上，该追加铁芯的截面设为大致三角形或大致梯形。

根据第十二技术方案，在第一～第十一技术方案的基础上，所述至少三个铁芯的数量为3的倍数。

根据第十三技术方案，在第一～第十一技术方案的基础上，所述至少三个铁芯的数量为4以上的偶数。

根据第十四技术方案，提供一种电抗器，该电抗器包含：芯主体，其为第一～第十三技术方案中的任一项的芯主体；以及线圈，其卷绕于所述至少三个铁芯。

发明的效果

在第一技术方案中，由于外周部铁芯和至少三个铁芯中的至少一个铁芯利用卷绕环带材而形成，因此，不需要层叠磁性板等。因此，即使在芯主体的层叠方向长度较长的情况下，也能够避免制造工时增加。环带材优选为磁性板、例如铁板、碳钢板、电磁钢板、或为磁性箔。

在第二技术方案中，仅通过简单地使环带材卷绕体向半径方向内侧弯曲，就能够容易地形成至少三个铁芯。

在第三技术方案中，通过改变突出部分的顶端的切断量，能够容易地改变间隙的尺寸。

在第四技术方案中，仅通过在周向上组装弯曲的至少三个环带材卷绕体，就能够容易地形成芯主体。

在第五技术方案中，通过调整中心切口部的尺寸，能够容易地调整具有芯主体的电抗器的电感。

在第六技术方案中，能够牢固地固定至少三个环带材卷绕体。

在第七技术方案中，由于能够在铁芯上安装了线圈之后接合接合部，因此，能够容易地安装线圈。

在第八技术方案中，能够容易地将环带材卷绕体彼此接合。

在第九技术方案中，通过调整外周切口部的尺寸，能够容易地调整具有芯主体的电抗器的电感。

在第十技术方案中，由于在追加铁芯与外周切口部之间形成有间隙，因此，能够容易地调整具有芯主体的电抗器的电感。

在第十一技术方案中，通过使追加铁芯向半径方向外侧或内侧移动，能够容易地调整具有芯主体的电抗器的电感。

在第十二技术方案中，能够将包含芯主体的电抗器作为三相电抗器使用。

在第十三技术方案中，能够将包含芯主体的电抗器作为单相电抗器使用。

在第十四技术方案中，能够提供一种工时较少的电抗器。

附图说明

根据附图所示的本发明的典型的实施方式的详细说明，能够进一步理解本发明的这些目的、特征以及优点和其他的目的、特征以及优点。

图1A是基于第一实施方式的芯主体的立体图。

图1B是包含图1A所示的芯主体的电抗器的剖视图。

图2A是用于说明中心部铁芯的制作的第一图。

图2B是用于说明中心部铁芯的制作的第二图。

图2C是用于说明中心部铁芯的制作的第三图。

图3A是基于第二实施方式的芯主体的俯视图。

图3B是表示图3A所示的一部分的局部放大图。

图3C是基于第二实施方式的芯主体的另一俯视图。

图4A是用于说明弯曲的环带材卷绕体的制作的第一图。

图4B是用于说明弯曲的环带材卷绕体的制作的第二图。

图4C是用于说明弯曲的环带材卷绕体的制作的第三图。

图5A是基于第三实施方式的芯主体的俯视图。

图5B是表示图5A所示的一部分的局部放大图。

图5C是基于第三实施方式的芯主体的另一俯视图。

图6是基于第四实施方式的芯主体的剖视图。

图7是基于第五实施方式的芯主体的剖视图。

图8A是基于第六实施方式的芯主体的剖视图。

图8B是图8A所示的芯主体的局部放大图。

图8C是芯主体的另一局部放大图。

图9A是基于第七实施方式的芯主体的剖视图。

图9B是基于第七实施方式的另一芯主体的剖视图。

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，对相同的构件标注了相同的附图标记。为了容易理解，这些附图适当改变了比例尺。

在以下的说明中，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，能够广泛应用于利用各相求得固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，能够应用于各种各样的设备。

图1A是基于第一实施方式的芯主体的立体图。图1B是包含图1A所示的芯主体的电抗器的剖视图。如图1A和图1B所示，芯主体5包含中心部铁芯10和包围中心部铁芯10的外周部铁芯20。在图1A中，在环状的外周部铁芯20的中心配置有中心部铁芯10。

由附图可知，中心部铁芯10由沿半径方向延伸的至少三个铁芯41～43构成。在铁芯41～43分别卷绕有线圈51～53。在将包含芯主体5的电抗器6作为三相电抗器使用的情况下，铁芯41～43的数量优选为3的倍数。另外，在后述的附图中，存在省略对线圈51～53的图示的情况。

由图1A可知，外周部铁芯20可以是将环带材至少卷绕一圈而成的圆筒形的环带材卷绕体。环带材例如通过将纵长的磁性板或磁性箔卷绕成线圈状而形成。因此，还可以将环带材卷绕体称作磁性板卷绕体。磁性体包含铁板、碳钢板、或电磁钢板，磁性箔也相同。

环带材卷绕体的卷数根据所要求的外周部铁芯20的形状、特别是半径方向厚度、以及磁性板或磁性箔的厚度来决定。外周部铁芯20并不限定于图示的情况，例如还可以使环带材卷绕体弯曲而使其截面呈正多边形。

中心部铁芯10也可以由相同的环带材卷绕体制作。图2A～图2C是用于说明中心部铁芯的制作的图。首先，卷绕环带材并形成图2A所示那样的圆筒形的环带材卷绕体10’。为了容易理解，环带材卷绕体10’设为由两个磁性板形成。环带材卷绕体的卷数根据所要求的中心部铁芯10的形状以及磁性板或磁性箔的厚度来决定。

另外，以下设为中心部铁芯10和外周部铁芯20由多个磁性板制成，并继续说明。而且，为了明确，在图1B和其他的附图中，存在互相分开地描画了多个磁性板的情况，但实际上如图1A所示，多个磁性板设为互相抵接。

接着，如图2B所示，按压环带材卷绕体10’的外周面的至少三个部位(图2B中，三个部位)并使其朝向半径方向内侧弯曲。该至少三个部位优选在环带材卷绕体10’的周向上为等间隔。由此，如图2B所示，弯曲的环带材卷绕体10’变形成具有多个磁性板互相接触的三个突出部分41a～43a的大致Y字形状。另外，存在弯曲的环带材卷绕体10’未成为完全的Y字形状，而在其中心残留有贯通孔11的情况。

然后，如图2C所示，仅切断三个突出部分41a～43a的顶端。由此，多个磁性板的截面以在相对于轴向垂直的方向上排列配置的状态在切断面露出。例如，突出部分41a在半径方向内侧分支为两部分，分支部分分别构成其他的突出部分42a、43a的一部分。其他的突出部分42a、43a也相同。三个突出部分41a～43a分别作为铁芯41～43发挥功能。

再次参照图1B，铁芯41～43的半径方向外侧端部隔着能够磁连结的间隙101～103远离外周部铁芯20的内表面。间隙101～103的尺寸优选为互相相等，但也可以不相等。通过改变突出部分41a～43a的顶端的切断量，还能够改变间隙101～103的尺寸。因此，还能够容易地改变具有芯主体5的电抗器6的电感。

这样，由于第一实施方式的芯主体5的中心部铁芯10和/或外周部铁芯20利用卷绕环带材而形成，因此，不需要层叠磁性板等。由于预先调整环带材的宽度，因此，与芯主体5的层叠方向长度无关，用于制作芯主体5的工时不变。因此，在第一实施方式中，能够避免用于制作芯主体5的工时增加。这一点在芯主体5的轴向长度较大的情况下特别有利。

图3A是基于第二实施方式的芯主体的俯视图，图3B是表示图3A所示的一部分的局部放大图。第二实施方式的芯主体5通过在周向上彼此相邻地配置弯曲的多个环带材卷绕体10a而构成。

图3B中示出了一个环带材卷绕体10a。以在规定的长度范围内呈规定的角度的方式按压并弯曲圆筒形的环带材卷绕体(参照图2A)的外周面的相邻的两个部位。由此，如图3B所示，制作具有圆弧部分13和两个半径部分11a、11b的大致扇形的环带材卷绕体10a。上述的规定的长度相当于期望的芯主体5的半径。上述的规定的角度为360°除以铁芯41～43的数量得到的值，环带材卷绕体10a的中心角例如等于120°。

以互相接触的方式配置这样制作而成的至少三个环带材卷绕体10a，制作图3A所示的芯主体5。该情况下，至少三个圆弧部分13分别相当于芯主体5的外周部铁芯20(参照图1A和图1B)。然后，参照图3A和图1A可知，彼此相邻的半径部分11a、11b相当于芯主体5的铁芯41～43。在第二实施方式中可知，仅通过在周向上彼此相邻地配置弯曲的至少三个环带材卷绕体10a，就能够容易地形成芯主体5。

此外，图3C是基于第二实施方式的芯主体的另一俯视图。在图3C中，在图3A所示的芯主体5的周围配置有追加的环带材卷绕体7。追加的环带材卷绕体7优选卷绕环带材而如前述那样形成为圆筒形。追加的环带材卷绕体7的内径大致与芯主体5的外径相对应。在这样的情况下，在制作芯主体5之后，在芯主体5周围配置追加的环带材卷绕体7。由此，牢固地固定至少三个环带材卷绕体10a，避免其彼此之间位置偏移。

环带材卷绕体10a还可以利用与参照图3B说明的方法不同的方法来制作。图4A～图4C是用于说明弯曲的环带材卷绕体的制作的第一图。首先，如图4A所示，将多个磁性板19a～19c分别切成规定的形状并使其彼此重叠。然后，以得到呈期望的中心角、例如120°的半径部分11a、11b的方式使多个磁性板19a～19c弯曲。

接着，如图4B和图4C所示，使多个磁性板19a～19c的相对的缘部彼此重叠。然后，利用搭接或阶梯搭接将重叠的缘部接合，形成接合部18。

接合部18可以根据需要利用粘接、焊接等固定。另外，如图4C所示，接合部18优选配置于环带材卷绕体10a的圆弧部分13。该情况下，由于接合部18未配置于半径部分11a、11b的位置，因此，能够如前述那样容易地将多个环带材卷绕体10a彼此组装。

此外，也可以在形成芯主体5的情况下，在周向上相邻地配置了图4A所示的状态下的包括多个磁性板19a～19c的多个组之后，将线圈51～53安装于铁芯41～43。然后，在此之后，通过将接合部18接合，能够容易地安装线圈51～53。

图5A是基于第三实施方式的芯主体的俯视图，图5B是表示图5A所示的一部分的局部放大图，图5C是基于第三实施方式的芯主体的另一俯视图。与前述相同，在第三实施方式中，也通过如前述那样彼此相邻地配置至少三个环带材卷绕体10a，从而制作图5A所示的芯主体5。

如图5B所示，在环带材卷绕体10a的半径部分11a、11b之间形成有切口部12。因而，在包括这样的环带材卷绕体10a的芯主体5的中心形成有大致Y字形状的中心切口部100。中心切口部100可以为能够磁连结的间隙。该情况下，通过调整中心切口部100或切口部12的尺寸，能够容易地调整具有芯主体5的电抗器的电感。而且，如图5C所示，还可以在芯主体5的周围配置追加的环带材卷绕体7。该情况下，与前述相同，牢固地固定至少三个环带材卷绕体10a，避免其彼此之间位置偏移。

图6是基于第四实施方式的芯主体的剖视图。在图6中，在多个环带材卷绕体10a的圆弧部分13分别形成有外周切口部14。外周切口部14可以通过在形成了环带材卷绕体10a之后切除圆弧部分13的一部分而形成。或者，参照图4A可知，还可以在使多个磁性板19a～19c弯曲时形成。

这样的外周切口部14优选在芯主体5的周向上以等间隔配置。外周切口部14可以是能够磁连结的间隙。该情况下，通过调整外周切口部14的尺寸，能够容易地调整具有芯主体5的电抗器的电感。

此外，图7是基于第五实施方式的芯主体的剖视图。在图7中，在外周切口部14分别配置有追加铁芯15。如图7所示，外周切口部14和追加铁芯15的截面呈矩形。而且，追加铁芯15的尺寸优选小于外周切口部14的尺寸。追加铁芯15由比构成环带材卷绕体10a的磁性板厚的单一的磁性板构成，或者通过在芯主体5的轴向、或半径方向上层叠多个磁性体而形成。

在这样的情况下，在追加铁芯15的一侧与外周切口部14的一侧之间、以及追加铁芯15的另一侧与外周切口部14的另一侧之间中的至少一侧形成有间隙。这样的间隙可以是能够磁连结的间隙。因而，通过调整追加铁芯15的尺寸，能够容易地调整具有芯主体5的电抗器的电感。

此外，图8A是基于第六实施方式的芯主体的剖视图。图8A所示的外周切口部14和追加铁芯15的截面为沿半径方向延伸的梯形，其顶端位于半径方向内侧。优选追加铁芯15的半径方向长度大于外周切口部14的半径方向长度。

图8B和图8C是图8A所示的芯主体的局部放大图。如图8B所示，在追加铁芯15的半径方向外侧端部位于环带材卷绕体10a的圆弧部分13附近的情况下，在外周切口部14与追加铁芯15之间能够得到宽度D1的间隙。而且，在如图8C所示地使追加铁芯15向半径方向外侧移动规定距离时，该间隙的宽度增大到宽度D2。这些间隙设为能够磁连结。

也就是说，在第六实施方式中可知，通过使追加铁芯15向半径方向外侧或内侧移动，能够容易地改变能够磁连结的间隙的尺寸，因而，能够容易地调整电感。另外，外周切口部14和追加铁芯15中的至少一者的截面可以是沿半径方向延伸的大致三角形。

图9A是基于第七实施方式的芯主体的剖视图。图9A所示的环带材卷绕体10a的中心角为90°，四个环带材卷绕体10a在芯主体5的中心周围以互相接触的方式配置，由此，构成芯主体5。该情况下，四个圆弧部分13相当于芯主体5的外周部铁芯20(参照图1A和图1B)。此外，与前述相同，彼此相邻的半径部分11a、11b分别相当于芯主体5的铁芯41～44。另外，铁芯41～44的数量优选为4以上的偶数，由此，能够将具有芯主体5的电抗器6作为单相电抗器使用。

此外，图9B是基于第七实施方式的另一芯主体的剖视图。在图9B所示的四个环带材卷绕体10a的半径部分11a、11b之间分别形成有切口部12。因而，在包括这样的环带材卷绕体10a的芯主体5的中心形成有大致X字形状的中心切口部100。中心切口部100可以是能够磁连结的间隙。该情况下可知，通过调整切口部12的尺寸，也能够容易地调整具有芯主体5的电抗器的电感。

使用典型的实施方式说明了本发明，但本领域技术人员能够理解的是，只要不偏离本发明的范围，就能够进行上述的改变以及各种其他的改变、省略、追加。

Claims (14)

1.一种芯主体，其中，

该芯主体具备：

外周部铁芯；以及

至少三个铁芯，其位于该外周部铁芯的内侧并沿半径方向延伸，

所述外周部铁芯和所述至少三个铁芯中的至少一个铁芯由卷绕环带材而成的环带材卷绕体形成。

2.根据权利要求1所述的芯主体，其中，

所述至少三个铁芯通过将使所述环带材卷绕体的外周面的至少三个部位朝向半径方向内侧弯曲而形成的至少三个突出部分的顶端切断而形成。

3.根据权利要求2所述的芯主体，其中，

在所述至少三个突出部分的顶端与所述外周部铁芯之间形成有能够磁连结的间隙。

4.根据权利要求1所述的芯主体，其中，

所述外周部铁芯和所述至少三个铁芯通过使至少三个环带材卷绕体在所述芯主体的中心周围以互相接触的方式弯曲而形成。

5.根据权利要求4所述的芯主体，其中，

在所述至少三个环带材卷绕体，在所述芯主体的中心形成有中心切口部。

6.根据权利要求4或5所述的芯主体，其中，

该芯主体还包含追加的环带材卷绕体，该追加的环带材卷绕体包围所述外周部铁芯。

7.根据权利要求4～6中任一项所述的芯主体，其中，

在相当于所述外周部铁芯的所述至少三个环带材卷绕体的一部分配置有所述环带材的接合部。

8.根据权利要求7所述的芯主体，其中，

所述接合部通过搭接或阶梯搭接而形成。

9.根据权利要求4～8中任一项所述的芯主体，其中，

在相当于所述外周部铁芯的所述至少三个环带材卷绕体的一部分分别形成有外周切口部。

10.根据权利要求9所述的芯主体，其中，

该芯主体包含追加铁芯，该追加铁芯插入于所述外周切口部。

11.根据权利要求10所述的芯主体，其中，

该追加铁芯的截面设为大致三角形或大致梯形。

12.根据权利要求1～11中任一项所述的芯主体，其中，

所述至少三个铁芯的数量为3的倍数。

13.根据权利要求1～11中任一项所述的芯主体，其中，

所述至少三个铁芯的数量为4以上的偶数。

14.一种电抗器，其中，

该电抗器包含：

芯主体，其为权利要求1～13中任一项所述的芯主体；以及

线圈，其卷绕于所述至少三个铁芯。