CN112185644A - 芯主体、电抗器以及电抗器的制造方法 - Google Patents

芯主体、电抗器以及电抗器的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种芯主体、电抗器以及电抗器的制造方法。其在输送时以及安装时操作性不会降低。芯主体包括外周部铁芯以及至少三个铁芯。在相邻的两个铁芯之间形成有能够磁耦合的间隙。外周部铁芯包括通过层叠多个磁性板而形成的第一外周部铁芯块和第二外周部铁芯块、以及在这些外周部铁芯块之间配置的中间板。中间板包括与外周部铁芯对应的外周部铁芯对应部分、从外周部铁芯的外周面突出的多个突出部、以及设于多个突出部的卡合部。

Description

芯主体、电抗器以及电抗器的制造方法
技术领域
本发明涉及一种芯主体、电抗器以及电抗器的制造方法。
背景技术
近年来，开发了一种具有芯主体的电抗器，该芯主体包含外周部铁芯和在该外周部铁芯的内部配置的多个铁芯。在多个铁芯均安装有线圈。这样的电抗器的芯主体被夹在端板与基座之间。参照例如日本特开2019-029449号公报。
发明内容
发明要解决的问题
一般而言，电抗器安装在铅垂面，例如配电盘的壁部。在这样的情况下，在形成于端板的角部的开口部插入金属丝等并将电抗器抬起而输送至期望位置，接着，将电抗器的基座安装在铅垂面。
然而，由于端板安装在芯主体的一端，因此端板的位置位于远离电抗器的重心的位置。因此，当抬起电抗器时，电抗器发生倾斜，其结果是，存在输送时以及在铅垂面进行安装时操作性降低这一问题。另外，即使在仅将安装有端板的芯主体抬起的情况下，芯主体也会发生倾斜，由此产生同样的问题。
因此，期望一种输送时以及安装时操作性不会降低的芯主体、电抗器以及这样的电抗器的制造方法。
用于解决问题的方案
根据第1技术方案，提供一种芯主体，该芯主体具备：外周部铁芯；以及至少三个铁芯，其配置在所述外周部铁芯的内侧，所述至少三个铁芯各自的半径方向内侧端部朝向所述外周部铁芯的中心会聚，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耦合的间隙，所述至少三个铁芯的所述半径方向内侧端部隔着能够磁耦合的间隙而相互分离开，至少所述外周部铁芯包括：通过层叠多个磁性板而形成的第一外周部铁芯块、通过层叠多个磁性板而形成的第二外周部铁芯块、以及在所述第一外周部铁芯块与所述第二外周部铁芯块之间配置的中间板，所述中间板包括：与所述外周部铁芯对应的外周部铁芯对应部分、自所述外周部铁芯的外周面突出的多个突出部、以及设于该多个突出部的卡合部。
根据第2技术方案，在第1技术方案中，所述第一外周部铁芯块以及所述第二外周部铁芯块包括多个外周部铁芯部分块，所述中间板包括分别与所述多个外周部铁芯部分块对应的多个中间板部分。
根据第3技术方案，在第1技术方案中，所述中间板还包括与所述至少三个铁芯对应的铁芯对应部分。
根据第4技术方案，提供一种电抗器，该电抗器具备：第1～第3技术方案中任一技术方案的芯主体；线圈，其分别安装于所述至少三个铁芯、以及基座，其安装于所述芯主体的一端。
根据第5技术方案，在第4技术方案中，在所述电抗器的轴线方向上，所述卡合部的位置设为与所述电抗器的重心的位置大致同样。
根据第6技术方案，在第4或第5技术方案中，所述线圈的数量为3的倍数。
根据第7技术方案，在第4或第5技术方案中，所述线圈的数量为4以上的偶数。
根据第8技术方案，提供一种电抗器的制造方法，该电抗器的制造方法根据以下内容制造电抗器：层叠多个磁性板来形成多个第一外周部铁芯部分块，层叠多个磁性板来形成多个第二外周部铁芯部分块，准备与各所述多个第一外周部铁芯部分块对应的多个中间板部分，在各所述多个第二外周部铁芯部分块之上配置各所述多个中间板部分，在各所述多个中间板部分之上配置各所述多个第一外周部铁芯部分块，而形成具有至少三个铁芯的多个外周部铁芯部分，分别向所述至少三个铁芯安装线圈，将所述多个外周部铁芯部分相互组装而形成芯主体，在所述芯主体的一端安装基座并将所述芯主体与所述基座彼此固定。
发明的效果
在第1以及第8技术方案中，由于中间板配置在第一外周部铁芯块与第二外周部铁芯块之间，因此中间板的卡合部接近芯主体的重心。因此，当使用卡合部抬起了芯主体时，芯主体几乎不会发生倾斜。因此，能够抑制输送时以及安装时操作性降低。
在第2技术方案中，能够以不使输送时以及安装时的操作性降低的方式容易地制造大型的外周部铁芯。
在第3技术方案中，能够抑制在对具有芯主体的电抗器进行驱动时铁芯振动而产生噪音。
在第4技术方案中，能够抑制在对电抗器进行输送时以及安装时操作性降低。
在第5技术方案中，能够进一步抑制在对电抗器进行输送时以及安装时操作性降低。
在第6技术方案中，能够将电抗器用作三相电抗器。
在第7技术方案中，能够将电抗器用作单相电抗器。
附图说明
通过对与附图有关的以下实施方式进行说明，本发明的目的、特征以及优点将变得更加明确。
图1A是基于第一实施方式的电抗器的分解立体图。
图1B是图1A所示的电抗器的立体图。
图2是基于第一实施方式的电抗器所包含的芯主体的剖视图。
图3是基于第一实施方式的电抗器的另一立体图。
图4是现有技术的电抗器的立体图。
图5A是另一中间板的立体图。
图5B是表示电抗器的制造方法的第一图。
图5C是表示电抗器的制造方法的第二图。
图5D是又一中间板的立体图。
图6是基于第二实施方式的电抗器所包含的芯主体的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在所有附图中，对相对应的构成要素标注共同的附图标记。
在以下记载中，主要以三相电抗器为例进行说明，但对于本公开的应用，其并不限定于三相电抗器，而是能够广泛地适用于在各相需要一定的电感的多相电抗器。另外，本公开的电抗器并不限定为设于工业用机器人、机床的逆变器的初级侧和次级侧的电抗器，而是能够适用于各种设备。
图1A是基于第一实施方式的电抗器的分解立体图，图1B是图1A所示的电抗器的立体图。图1A以及图1B所示的电抗器6主要包括芯主体5、以及安装于芯主体5的一端的基座60。
芯主体5包括：第一外周部铁芯块20A、第二外周部铁芯块20B、以及被夹在第一外周部铁芯块20A与第二外周部铁芯块20B之间的中间板81。第一外周部铁芯块20A以及第二外周部铁芯块20B均通过在电抗器6的轴线方向上层叠多个磁性板，例如铁板、碳钢板以及电磁钢板来形成。形成第一外周部铁芯块20A所使用的磁性板和形成第二外周部铁芯块20B所使用的磁性板彼此同样。另外，第一外周部铁芯块20A以及第二外周部铁芯块20B所层叠的磁性板的数量既能够彼此相同，也可以互不相同。若在轴线方向上组装第一外周部铁芯块20A、中间板81以及第二外周部铁芯块20B，则形成外周部铁芯20。
中间板81包括：与外周部铁芯20对应的外周部铁芯对应部分82、自外周部铁芯20的外周面突出的多个突出部91、以及设于该多个突出部的卡合部91a。形成于中间板81的开口部89具有与外周部铁芯20的内周面大致相当的形状。中间板81优选由非磁性材料形成。
基座60以遍及芯主体5的外周部铁芯20的端面的整个边缘部的方式与外周部铁芯20接触。基座60优选由非磁性材料，例如铝、SUS以及树脂等形成。在基座60形成有开口部69，该开口部69具有适合于承载芯主体5的端面的外形。将形成于基座60的开口部69以及形成于中间板81的开口部89设得足够大，以使线圈51～53(后述)自芯主体5的端面突出。另外，将基座60的高度设为比线圈51～53的自芯主体5的端部突出的突出高度稍长的高度。形成于基座60的下表面的缺口65用于将具有基座60的电抗器6固定于预定的位置。
图2是基于第一实施方式的电抗器所包含的芯主体的剖视图。如图2所示，芯主体5包括外周部铁芯20、以及与外周部铁芯20相互磁耦合的三个铁芯线圈31～33。在图2中，在截面呈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。此外，外周部铁芯20也可以是圆形或其他大致正偶数边形。另外，优选的是铁芯线圈的数量为3的倍数，由此，能够将电抗器6用作三相电抗器。
由附图可知，各铁芯线圈31～33包括仅沿着外周部铁芯20的半径方向延伸的铁芯41～43、以及安装于该铁芯的线圈51～53。铁芯41～43各自的半径方向外侧端部与外周部铁芯20接触，或者与外周部铁芯20形成为一体。即，铁芯41～43也可以是与外周部铁芯20独立的构件。此外，在一部分附图中，为了简洁，省略了线圈51～53的图示。
此外，在图2中，外周部铁芯20由在周向上等间隔地划分而成的多个，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构成为一体。像这样，当外周部铁芯20由多个外周部铁芯部分24～26构成时，即使在外周部铁芯20为大型的情况下，也能够容易地制造这样的外周部铁芯20。另外，在外周部铁芯部分24～26分别形成有贯通孔29a～29c。
在这样的情况下，如图1A所示，第一外周部铁芯块20A由多个，例如三个外周部铁芯部分块20A1～20A3构成。同样地，第二外周部铁芯块20B由多个，例如三个外周部铁芯部分块20B1～20B3构成。外周部铁芯部分块20A1～20A3、20B1～20B3均通过层叠多个磁性板，例如铁板、碳钢板以及电磁钢板来形成。此外，也可以是，仅第一外周部铁芯块20A和第二外周部铁芯块20B中的一者由多个外周部铁芯部分块构成。
再者，铁芯41～43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各自的半径方向内侧端部朝向外周部铁芯20的中心会聚，其顶端角度为约120度。并且，铁芯41～43的半径方向内侧端部隔着能够磁耦合的间隙101～103而相互分离开。
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各自的半径方向内侧端部隔着间隙101、102而相互分离开。对于其他铁芯42、43而言也是同样的。此外，间隙101～103的尺寸设为彼此相等。
像这样，在本发明中，由于无需位于芯主体5的中心部的中心部铁芯，因此能够轻量并且简易地构成芯主体5。再者，由于三个铁芯线圈31～33由外周部铁芯20包围，因此自线圈51～53产生的磁场也不会向外周部铁芯20的外部泄漏。另外，由于能够以任意的厚度低成本地设置间隙101～103，因此其与现有构造的电抗器相比较而言在设计上是有利的。
再者，对于本发明的电抗器6，与现有构造的电抗器相比较而言，相间的磁路长度的差较小。因此，在本发明中，也能够减轻由磁路长度的差引起的电感的不平衡。
若参照图1A以及图1B，则中间板81包括向远离芯主体5的外周面的方向局部地突出的多个突出部91。换言之，突出部91相对于芯主体5的中心轴线向半径方向外侧延伸。在各突出部91形成有作为卡合部的开口部91a。另外，在中间板81，与外周部铁芯20的贯通孔29a～29c对应地形成有贯通孔81a～81c。
突出部91与大致正偶数边形，例如大致六边形的至少一个边对应地突出。图3是基于第一实施方式的电抗器的另一立体图。如图3所示，在突出部91的卡合部91a插入金属丝等线条体L而将电抗器6抬起。为了稳定地抬起电抗器6，优选的是中间板81具有彼此相邻的至少两个卡合部91a。
在本发明中，由于中间板81配置在第一外周部铁芯块20A与第二外周部铁芯块20B之间，因此中间板81的卡合部91a接近芯主体5的重心。因此，当使用卡合部91a将电抗器6抬起时，电抗器6几乎不会发生倾斜。因此，当输送电抗器6时以及将电抗器6安装在期望的位置，例如铅垂面时，操作性不会降低。为了实现该目的，优选的是，开口部91a在芯主体5的轴线方向上的位置与芯主体5或电抗器6的重心在轴线方向上的位置同样。
此外，在仅抬起、输送、或安装芯主体5时，也同样能够避免操作性降低。另外，突出部91也可以相对于第一外周部铁芯块20A的端面局部地弯曲。再者，也能够将与线条体L卡合的其他结构，例如钩部、凸部等用作卡合部来代替开口部91a。
图4是现有技术的电抗器的立体图。在现有技术中，在电抗器6’的端部安装了具有突出部91’的端板81’。由于端板81’的位置位于远离电抗器6’的重心的位置，因此若使线条体L穿过开口部91a’而将电抗器6’抬起，则存在电抗器6’发生倾斜这一问题。本发明解决了这样的问题。
另外，由图1A可知，基座60的占位面积为矩形，该矩形是与外周部铁芯20的外周外接的外接矩形。因此，基座60的占位面积与芯主体5的外周形状，例如大致正偶数边形、圆形不同。在这样的情况下，优选的是至少一个突出部91在基座60的占位面积的范围内突出。
在这样的情况下，突出部91最大仅突出至基座的外缘。因此，电抗器6的占位面积为基座60的占位面积以下，而能够避免电抗器6大型化。
图5A是另一中间板的立体图。图5A所示的中间板81由多个，例如三个中间板部分84、85、86构成。这些中间板部分84～86分别与外周部铁芯部分24～26对应。并且，中间板部分84～86均具有至少一个的突出部91。像这样，对于中间板81，其既能够由多个中间板部分84～86构成，或者也可以如图1A所示那样为单一构件。可知在这样的结构中，能够以不使输送时以及安装时的操作性降低的方式容易地制造大型的外周部铁芯20。
图5B以及图5C是表示电抗器的制造方法的图。如图5B所示，在形成了外周部铁芯部分块20A1、20B1之后，将中间板部分84夹入外周部铁芯块部分20A1、20B1之间，而形成外周部铁芯部分24。虽然未在附图中示出，但同样地分别在外周部铁芯部分块20A2、20B2之间以及外周部铁芯部分块20A3、20B3之间夹入中间板部分85、86，而形成外周部铁芯部分25、26。
接着，如图5C所示，将外周部铁芯部分24的铁芯41插入线圈51，来安装线圈51。并且，虽然未在附图中示出，但同样地，也分别在其他外周部铁芯部分25的铁芯42以及外周部铁芯部分26的铁芯43安装线圈52、53。
然后，将这些外周部铁芯部分24～26相互组装。接着，将螺钉或螺栓(未图示)插入外周部铁芯20的贯通孔29a～29c以及中间板81的贯通孔81a～81c并进行紧固，而制造芯主体5。其后，在芯主体5的一端配置基座60，并同样地利用螺钉或螺栓(未图示)进行紧固。由此，芯主体5与基座60被彼此固定，而制造电抗器6。为了实现该目的，也可以在基座60形成贯通孔。
再者，图5D是又一中间板的立体图。图5D所示的中间板81除了外周部铁芯对应部分82以及突出部91之外，还包括与铁芯41～43对应的铁芯对应部分83。在该情况下，优选的是中间板81由与外周部铁芯20以及铁芯41～43同样的磁性板形成。另外，也可以层叠这样的多个磁性板来形成图5D所示的中间板81。在该情况下，在第一外周部铁芯块20A与第二外周部铁芯块20B之间不形成间隙。因此，能够抑制在电抗器6驱动时铁芯41～43振动而产生噪音。另外，如图5D中的虚线所示，中间板81也可以由至少三个中间板部分84～86构成，该至少三个中间板部分84～86均具有铁芯对应部分83。
图6是基于第二实施方式的电抗器所包含的芯主体的剖视图。图6所示的芯主体5包括截面呈大致八边形形状的外周部铁芯20、以及在外周部铁芯20的内侧配置的、与前述的铁芯线圈同样的四个铁芯线圈31～34。这些铁芯线圈31～34在芯主体5的周向上等间隔地配置。另外，优选的是铁芯的数量为4以上的偶数，由此，能够将具有芯主体5的电抗器用作单相电抗器。
由附图可知，外周部铁芯20由在周向上划分而成的四个外周部铁芯部分24～27构成。各铁芯线圈31～34包括沿着半径方向延伸的铁芯41～44和安装于该铁芯的线圈51～54。并且，铁芯41～44各自的半径方向外侧端部与各外周部铁芯部分24～27形成为一体。另外，在外周部铁芯部分24～27形成有与前述的贯通孔同样的贯通孔29a～29d。此外，也可以是，铁芯41～44的数量和外周部铁芯部分24～27的数量不一定一致。图2所示的芯主体5也是同样的。
再者，铁芯41～44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6中，铁芯41～44各自的半径方向内侧端部朝向外周部铁芯20的中心会聚，其顶端角度为约90度。并且，铁芯41～44的半径方向内侧端部隔着能够磁耦合的间隙101～104而相互分离开。
图6所示的单点划线与第二实施方式中的中间板81以及其开口部89对应。如图6所示，在外周部铁芯20为大致八边形的情况下，四个突出部91与大致八边形的四个边对应地突出。由于即使是这样的结构，也能够使线条体L穿过相邻的两个突出部91的开口部91a而将电抗器6抬起，因此可知能够得到与前述的效果同样的效果。另外，如图6所示，中间板81也可以由与多个外周部铁芯部分24～27对应的多个中间板部分84～87构成。在该情况下，优选的是中间板部分84～87均具有作为卡合部的开口部91a。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本领域技术人员应当理解的是，在不脱离权利要求书的公开范围内能够进行各种修改和变更。

Claims (8)

1.一种芯主体，其特征在于，
所述芯主体具备：
外周部铁芯；以及
至少三个铁芯，其配置在所述外周部铁芯的内侧，
所述至少三个铁芯各自的半径方向内侧端部朝向所述外周部铁芯的中心会聚，
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耦合的间隙，所述至少三个铁芯的所述半径方向内侧端部隔着能够磁耦合的间隙而相互分离开，
至少所述外周部铁芯包括：通过层叠多个磁性板而形成的第一外周部铁芯块、通过层叠多个磁性板而形成的第二外周部铁芯块、以及在所述第一外周部铁芯块与所述第二外周部铁芯块之间配置的中间板，
所述中间板包括：与所述外周部铁芯对应的外周部铁芯对应部分、自所述外周部铁芯的外周面突出的多个突出部、以及设于该多个突出部的卡合部。
2.根据权利要求1所述的芯主体，其特征在于，
所述第一外周部铁芯块以及所述第二外周部铁芯块包括多个外周部铁芯部分块，
所述中间板包括分别与所述多个外周部铁芯部分块对应的多个中间板部分。
3.根据权利要求1所述的芯主体，其特征在于，
所述中间板还包括与所述至少三个铁芯对应的铁芯对应部分。
4.一种电抗器，其特征在于，
该电抗器具备：
权利要求1～3中任一项所述的芯主体；
线圈，其分别安装于所述至少三个铁芯；以及
基座，其安装于所述芯主体的一端。
5.根据权利要求4所述的电抗器，其特征在于，
在所述电抗器的轴线方向上，所述卡合部的位置设为与所述电抗器的重心的位置大致同样。
6.根据权利要求4或5所述的电抗器，其特征在于，
所述线圈的数量为3的倍数。
7.根据权利要求4或5所述的电抗器，其特征在于，
所述线圈的数量为4以上的偶数。
8.一种电抗器的制造方法，其特征在于，
该电抗器的制造方法根据以下内容制造电抗器：
层叠多个磁性板来形成多个第一外周部铁芯部分块，
层叠多个磁性板来形成多个第二外周部铁芯部分块，
准备与各所述多个第一外周部铁芯部分块对应的多个中间板部分，
在各所述多个第二外周部铁芯部分块之上配置各所述多个中间板部分，
在各所述多个中间板部分之上配置各所述多个第一外周部铁芯部分块，而形成具有至少三个铁芯的多个外周部铁芯部分，
分别向所述至少三个铁芯安装线圈，
将所述多个外周部铁芯部分相互组装而形成芯主体，
在所述芯主体的一端安装基座并将所述芯主体与所述基座彼此固定。
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