CN109256265B - 电抗器 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例所涉及的电抗器具有芯主体，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同一个铁芯相邻的其它铁芯之间形成有能够使该一个铁芯与该其它铁芯磁耦合的间隙。在电抗器中具有用于将线圈与外部设备电连接的端子台单元，在端子台单元的与线圈相向的面附设有温度传感器。

Description

电抗器
技术领域
本发明涉及一种电抗器。
背景技术
电抗器包括多个铁芯线圈，各铁芯线圈分别包括铁芯以及卷绕于该铁芯的线圈。而且，在多个铁芯之间形成有规定的间隙。例如可以参照日本特开2000-77242号公报和日本特开2008-210998号公报。
此前，已知一种具备配置在一条直线上的三相的线圈(绕线)的三相电抗器(例如，日本特开2009-283706号公报。下面称为“专利文献”。)。在专利文献中公开了以下内容：三个绕线的两端分别连接于端子对，借助该端子对将电抗器连接于其它电路。
另外，还存在以下的电抗器：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以及卷绕于该铁芯的线圈。在这种电抗器中，各铁芯与各外周部铁芯部分分别构成为一体。而且，在电抗器的中心彼此相邻的铁芯之间形成有规定的间隙。
发明内容
在外周部铁芯被分割为多个部分的电抗器中存在以下问题：在进行线圈的温度保护的情况下，需要针对多个线圈分别安装温度传感器。由于很难针对线圈安装传感器，因此还存在制造工序的自动化的难度变高的问题。
因此，期望一种以不增加制造工时的方式避免制造工序的自动化的难度变高的电抗器。
本公开的实施例所涉及的电抗器具备芯主体，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同该一个铁芯相邻的其它铁芯之间形成有能够使该一个铁芯与该其它铁芯磁耦合的间隙。电抗器具有用于将线圈与外部设备电连接的端子台单元，在端子台单元的与线圈相向的面附设有温度传感器。
附图说明
基于以下的与附图相关联的实施方式的说明，本发明的目的、特征以及优点会变得更进一步明确。在该附图中，
图1是第一实施方式所涉及的电抗器，是设置端子台单元之前的电抗器的立体图，
图2是在第一实施方式所涉及的电抗器中将第一端子台单元和第二端子台单元连接于线圈的端子之前的电抗器的立体图，
图3是构成第一实施方式所涉及的电抗器的端子台单元的立体图，
图4是构成第一实施方式所涉及的电抗器的端子台单元的俯视图，
图5是在第一实施方式所涉及的电抗器中将第一端子台单元和第二端子台单元连接于线圈的端子之后的电抗器的立体图，
图6A是表示将构成第一实施方式所涉及的电抗器的第一端子台单元与第二端子台单元连结之前的状态的立体图，
图6B是表示将构成第一实施方式所涉及的电抗器的第一端子台单元与第二端子台单元连结之后的状态的立体图，
图7是构成第一实施方式的变形例所涉及的电抗器的第一端子台单元和第二端子台单元的立体图，以及
图8是第二实施方式所涉及的电抗器的截面图。
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，主要以三相电抗器为例进行说明，但是本公开的应用不限定于三相电抗器，能够广泛应用于针对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工业用机器人、机床中的逆变器的初级侧和次级侧，而能够应用于各种设备。
首先，说明第一实施方式所涉及的电抗器。图1表示第一实施方式所涉及的电抗器，表示设置端子台单元之前的电抗器的立体图。图2表示在第一实施方式所涉及的电抗器中将第一端子台单元和第二端子台单元连接于线圈的端子之前的电抗器的立体图。图3表示构成第一实施方式所涉及的电抗器的端子台单元的立体图。图4表示构成第一实施方式所涉及的电抗器的端子台单元的俯视图。
第一实施方式所涉及的电抗器具备芯主体100。芯主体100包括：由多个外周部铁芯部分(10a、10b、10c)构成的外周部铁芯2；与多个外周部铁芯部分(10a、10b、10c)结合的至少三个铁芯(11a、11b、11c)；以及卷绕于至少三个铁芯的线圈(12a、12b、12c)。外周部铁芯2及外周部铁芯部分(10a、10b、10c)是多个铁板、碳钢板、电磁钢板层叠而成的，或者是由铁氧体、非晶体、压粉铁芯形成的。
在至少三个铁芯(11a、11b、11c)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使该一个铁芯与该其它铁芯磁耦合的间隙(未图示)。优选的是，至少三个铁芯的数量是3的倍数。
端子台单元也可以包括：第一端子台单元3，其具有用于连接线圈的输入侧端子(121a、121b、121c)的第一连接部(33a、33b、33c)；以及第二端子台单元4，其具有用于连接线圈的输出侧端子(122a、122b、122c)的第二连接部(43a、43b、43c)。在此，对如图2所示那样通过组合第一端子台单元3与第二端子台单元4来构成一个端子台单元的例子进行说明。但是，不限于这种例子，端子台单元也可以由一个构成要素或三个以上的构成要素构成。
端子台单元(3、4)将线圈(12a、12b、12c)与外部设备电连接。具体地说，端子台单元(3、4)具备用于将线圈(12a、12b、12c)的端子(121a、121b、121c、122a、122b、122c)与外部设备电连接的端子台(31、41)，该端子台单元(3、4)覆盖线圈(12a、12b、12c)。具体地说，第一端子台单元3和第二端子台单元4以彼此连结的状态覆盖线圈(12a、12b、12c)。
如图3和图4所示，在第一实施方式所涉及的电抗器101中，在端子台单元(3、4)的与线圈(12a、12b、12c)相向的面附设有温度传感器6。作为温度传感器，例如能够使用热敏电阻。然而，不限于这种例子，也能够使用其它温度传感器。在端子台单元(3、4)设置有与温度传感器6电连接且用于连接外部设备的连接器8。温度传感器6经由布线9而与设置于端子台单元(3、4)的连接器8电连接。外部设备能够经由连接器8获取与由温度传感器6检测出的温度有关的数据。通过在端子台单元附设温度传感器，能够间接地估计线圈的发热。
使用本温度传感器进行的温度保护也可以用于电抗器以外的部分。例如，也可以将电抗器的端子台与线缆的螺纹紧固不良所引起的异常发热作为保护目的。
优选的是，温度传感器6配置在金属板7上，该金属板设置于端子台单元(3、4)的与线圈(12a、12b、12c)相向的内面侧。金属板7能够将温度传感器6固定于端子台单元(3、4)。并且，通过设置金属板7，能够降低温度传感器6与端子台单元(3、4)之间的热阻。
在图3及4所示的例子中，示出了将温度传感器6设置于第二端子台单元4的例子，但是也可以将温度传感器6设置于第一端子台单元3。并且，也可以将温度传感器6设置于第一端子台单元3和第二端子台单元4这两方。并且，也可以在第一端子台单元3或第二端子台单元4设置多个温度传感器。
线圈(12a、12b、12c)具有输入侧端子(121a、121b、121c)和输出侧端子(122a、122b、122c)。在此，例如能够将线圈12a、12b、12c分别设为R相线圈、S相线圈、T相线圈。但是，不限于这种例子。优选的是，在输入侧端子(121a、121b、121c)和输出侧端子(122a、122b、122c)的终端部设置有用于连接后述的端子台的连接部的孔。
如图1所示，外周部铁芯部分(10a、10b、10c)没有排列在一条直线上。因而，当将线圈(12a、12b、12c)的端子不改变方向地沿电抗器101的长度方向延长时，端子的位置不排列在一条直线上，因此与端子台之间的连接变得困难。因此，优选的是，输入侧端子(121a、121b、121c)配置为，沿与电抗器101的长度方向垂直的方向延伸，输入侧端子(121a、121b、121c)的终端部排列在一条直线上。另外，优选的是，输出侧端子(122a、122b、122c)配置为，沿与电抗器101的长度方向垂直且与输入侧端子(121a、121b、121c)相反的方向延伸，输出侧端子(122a、122b、122c)的终端部排列在一条直线上。如图1所示，在配置为电抗器101的长度方向与大地垂直的情况下，优选的是，输入侧端子(121a、121b、121c)和输出侧端子(122a、122b、122c)相对于大地沿水平方向延伸。这样，使输入侧端子(121a、121b、121c)和输出侧端子(122a、122b、122c)沿与电抗器的长度方向垂直的方向延伸，因此与使端子沿电抗器的长度方向延伸的情况相比，能够减轻电抗器的在长度方向上的高度，能够使电抗器小型化。
并且，输入侧端子(121a、121b、121c)的终端部和输出侧端子(122a、122b、122c)的终端部配置在一条直线上，由此能够容易地进行输入侧端子(121a、121b、121c)及输出侧端子(122a、122b、122c)与端子台的连接。
第一端子台单元3具有第一端子台31和第一罩部32。优选的是，第一端子台31与第一罩部32形成为一体。第二端子台单元4具有第二端子台41和第二罩部42。优选的是，第二端子台41与第二罩部42形成为一体。优选的是，第一端子台单元3和第二端子台单元4由塑料等绝缘材料形成。
第一端子台单元3具有用于与输入侧端子(121a、121b、121c)分别连接的第一连接部(33a、33b、33c)。第二端子台单元4具有用于与输出侧端子(122a、122b、122c)分别连接的第二连接部(43a、43b、43c)。优选的是，第一连接部(33a、33b、33c)由导体构成，以与输入侧端子(121a、121b、121c)分别电连接。同样地，优选的是，第二连接部(43a、43b、43c)由导体构成，以与输出侧端子(122a、122b、122c)分别电连接。
在第一连接部(33a、33b、33c)设置有孔，在将这些孔与设置于输入侧端子(121a、121b、121c)的孔进行位置对准之后，利用螺丝等进行固定。同样地，在第二连接部(43a、43b、43c)设置有孔，在将这些孔与设置于输出侧端子(122a、122b、122c)的孔进行位置对准之后，利用螺丝等进行固定。
图5表示在第一实施方式所涉及的电抗器中将第一端子台单元和第二端子台单元连接于线圈的端子之后的电抗器的立体图。优选的是，在第一端子台单元3及二端子台单元4分别与输入侧端子(121a、121b、121c)及输出侧端子(122a、122b、122c)连接的状态下，第一端子台单元3与二端子台单元4无间隙地连结。通过设为这种结构，第一端子台单元3和第二端子台单元4能够防止线圈(12a、12b、12c)露出到外部，能够进行线圈(12a、12b、12c)的绝缘保护。另外，与将外部设备直接连接于输入端子(121a、121b、121c)及输出端子(122a、122b、122c)的情况相比，能够更容易地进行连接。
并且，优选的是，使第一端子台单元3与第二端子台单元4连结后的外周部的形状与外周部铁芯2为同一形状，从而将第一端子台单元3和第二端子台单元4无间隙地载置在外周部铁芯2上。通过设为这种结构，能够将第一端子台单元3和第二端子台单元4稳定地设置在外周部铁芯2上。其结果，即使在电抗器发生振动的情况下，也能够防止端子台的连接部与线圈的输入输出端子的连接由于振动等而变得不完整。
另外，也能够将暂时连结的第一端子台单元3和第二端子台单元4分离。通过设为这种结构，与安装有通用的端子台的情况相比，能够容易地进行电抗器的分解、端子台的更换。
第一端子台单元3具有用于连接外部设备的第一端子(34a、34b、34c)，第二端子台单元4具有用于连接外部设备的第二端子(44a、44b、44c)。第一端子(34a、34b、34c)与第一连接部(33a、33b、33c)电连接，第二端子(44a、44b、44c)与第二连接部(43a、43b、43c)电连接。其结果，外部设备能够经由第一端子(34a、34b、34c)及第二端子(44a、44b、44c)而与线圈(12a、12b、12c)电连接。
在此，优选的是，第一端子(34a、34b、34c)和第二端子(44a、44b、44c)的各端子配置在一条直线上。通过设为这种结构，能够容易地进行电抗器101与外部设备的连接。
如图3所示，在第二端子台单元4设置有开口部(45a、45b、45c)。通过使线圈(12a、12b、12c)的输出侧端子(122a、122b、122c)分别经由开口部(45a、45b、45c)从第二端子台单元4的内侧通向外侧，能够将输出侧端子(122a、122b、122c)与第二连接部(43a、43b、43c)电连接。
如图2所示，输出侧端子(122a、122b、122c)沿与电抗器的长度方向垂直的方向延伸。因而，具有易于使以下工序自动化的优点：使输出侧端子(122a、122b、122c)沿着输出侧端子所延伸的方向通向第二端子台单元4的开口部(45a、45b、45c)。
如图2所示，输入侧端子(121a、121b、121c)沿与电抗器的长度方向垂直的方向延伸。因而，具有易于使以下工序自动化的优点：使输入侧端子(121a、121b、121c)沿着输入侧端子所延伸的方向通向第一端子台单元3的开口部。
图6A表示将构成第一实施方式所涉及的电抗器的第一端子台单元3与第二端子台单元4连结之前的状态。另外，图6B表示将构成第一实施方式所涉及的电抗器的第一端子台单元3与第二端子台单元4连结之后的状态。第一端子台单元3具有第一连结部(37、38)，第二端子台单元4具有用于连结第一连结部(37、38)的第二连结部(47、48)。
例如，第一连结部(37、38)具有第一上侧连结部37和第一下侧连结部38。第二连结部(47、48)具有第二上侧连结部48和第二下侧连结部47。
第一上侧连结部37与第二下侧连结部47连结。在此，优选的是，在进行连结后，设置于第一上侧连结部37的贯通孔371与设置于第二下侧连结部47的贯通孔471在水平面上配置于相同的位置，从而形成一个连续的贯通孔。能够利用该一个连续的贯通孔来将第一上侧连结部37与第二下侧连结部47固定。例如，能够通过将螺丝拧入贯通孔371及471、或者将贯通杆插入到贯通孔371及471等来将两者固定。
第一下侧连结部38与第二上侧连结部48连结。在此，优选的是，在进行连结后，设置于第一下侧连结部38的贯通孔381与设置于第二上侧连结部48的贯通孔481在水平面上配置于相同的位置，从而形成一个连续的贯通孔。能够利用该一个连续的贯通孔来将第一下侧连结部38与第二上侧连结部48固定。例如，能够通过将螺丝拧入贯通孔381及481、或者将贯通杆插入到贯通孔371及471等来将两者固定。
优选的是，第一端子台单元3和第二端子台单元4具有相同的构造。通过这样，第一端子台单元3和第二端子台单元4能够共同利用一种端子台单元，从而能够实现组装作业的高效化或降低端子台单元的制造成本。
图7表示构成第一实施方式的变形例所涉及的电抗器的第一端子台单元和第二端子台单元的立体图。也可以在第一端子台单元30和第二端子台单元40中的至少一方设置狭缝。
在第一端子台单元30的第一罩部302的上表面部，在第一端子台301的周边设置有第一上表面狭缝391。并且，在第一端子台单元30的第一罩部302的底面部设置有第一底面狭缝392。
在第二端子台单元40的第二罩部402的上表面部，在第二端子台401的周边设置有第二上表面狭缝491。并且，在第二端子台单元40的第二罩部402的底面部设置有第二底面狭缝492。
在将第一端子台单元30与第二端子台单元40连结并载置于外周部铁芯2的情况下，从第一底面狭缝392和第二底面狭缝492取入外部空气，从第一上表面狭缝391和第二上表面狭缝491排出该外部空气，由此能够将线圈(12a、12b、12c)所产生的热释放到外部。
在图7所示的例子中，示出了在第一端子台单元30和第二端子台单元40设置长方形的形状的狭缝的例子，但是不限于这种例子，也可以是圆形等其它形状的狭缝。并且，示出了在第一端子台单元30和第二端子台单元40的上表面部和底面部设置狭缝的例子，但是不限于这种例子，也可以在侧面部设置狭缝。
根据第一实施方式的变形例所涉及的电抗器，能够利用第一端子台单元30和第二端子台单元40进行线圈的绝缘保护，并且能够提高线圈所产生的热的散热效率。
在以上的说明中，说明了将端子(121a、121b、121c)作为输入侧端子、将端子(122a、122b、122c)作为输出侧端子的例子，但是不限于这种例子。即，也可以将端子(121a、121b、121c)作为输出侧端子、将端子(122a、122b、122c)作为输入侧端子。
接着，说明第二实施方式所涉及的电抗器。图8表示第二实施方式所涉及的电抗器102的截面图。图8所示的电抗器102包括大致八边形的外周部铁芯20以及与外周部铁芯20的内表面接触或者与该内表面结合的四个外周部铁芯部分131～134。这些外周部铁芯部分131～134沿电抗器102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102用作单相电抗器。
根据图8可知，各个外周部铁芯部分131～134分别包括沿径向延伸的铁芯141～144以及卷绕于该铁芯的线圈51～54。铁芯141～144各自的径向外侧端部分别与外周部铁芯20接触或者与外周部铁芯20形成为一体。
并且，铁芯141～144各自的径向内侧端部位于外周部铁芯20的中心附近。在图8中，铁芯141～144各自的径向内侧端部随着去向外周部铁芯20的中心而收敛，铁芯141～144各自的顶端角度约为90度。而且，铁芯141～144的径向内侧端部隔着能够使铁芯之间磁耦合的间隙201～204而彼此相离。
优选的是，将冷却部80设置于图8所示的电抗器102的外侧端部对应位置81～84和中间位置91～94中的至少一个位置处。根据这种结构，在外周部铁芯的端面配置有冷却部，因此无需大型化，能够以简单的结构来高效地冷却电抗器。
根据本公开的实施例所涉及的电抗器，不需要针对各个线圈分别安装温度传感器，能够削减传感器的数量，因此能够削减成本。并且，温度传感器的安装变得容易，制造工序的自动化变得容易。

Claims (8)

1.一种电抗器，其特征在于，
具备芯主体，
该芯主体包括：
外周部铁芯，其被分割为多个外周部铁芯部分；
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，
其中，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使该一个铁芯与该其它铁芯磁耦合的间隙，
所述电抗器还具有用于将所述线圈的端子与外部设备电连接的端子台单元，其中，所述端子台单元构成为完全覆盖所述线圈，并包括一体形成的罩部，
在所述端子台单元的内表面附设有检测所述线圈的发热引起的温度的温度传感器，所述温度传感器检测出的温度被供给到外部装置，其中，所述内表面与所述线圈相向。
2.根据权利要求1所述的电抗器，其特征在于，
所述温度传感器配置在金属板上，该金属板设置于所述端子台单元的与所述线圈相向的内面侧。
3.根据权利要求1或2所述的电抗器，其特征在于，
所述端子台单元包括：
第一端子台单元，其具有用于连接所述线圈的输入侧端子的第一连接部；以及
第二端子台单元，其具有用于连接所述线圈的输出侧端子的第二连接部，
其中，所述温度传感器设置于所述第一端子台单元和所述第二端子台单元中的至少一方。
4.根据权利要求1或2所述的电抗器，其特征在于，
在所述端子台单元设置有连接器，该连接器与所述温度传感器电连接，用于连接外部设备。
5.根据权利要求3所述的电抗器，其特征在于，
所述第一端子台单元和所述第二端子台单元具有相同的构造。
6.根据权利要求3所述的电抗器，其特征在于，
在所述端子台单元设置有散热用的狭缝。
7.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。
8.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。
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