JP2006222244A - 空心リアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】 構造が簡単で、コイル成形が容易であると共に、軽量化、小型化できる空心リアクトルを提供する。
【解決手段】 複数の板状金属体１、１を重ね合せて導電部材２を形成し、かつ、異なる種類の絶縁シート３、４を重ね合せて絶縁部材５を形成し、導電部材２と絶縁部材５とを重ね合せて巻回してコイル６を構成する。ターン間絶縁物として異なる種類の複数の絶縁シート３、４を重ねて用いているので、絶縁シート３、４同士の滑り性が向上し、容易にコイル成形でき、絶縁媒体の含浸性もよい。
【選択図】図１

Description

この発明は、導電部材を巻回して形成したコイルを有する空心リアクトルに関するもので、特に、電力設備として大電流で使用するのに好適なリアクトルに関するものである。

電力設備に用いられる大電流用のリアクトルとしては、従来より、ギャップ鉄心構造のものが知られている。このギャップ鉄心構造は、電流容量を大きくとれるものの、鉄心を有するため重量が大きいという欠点がある。また、図２及び図３に示すように、数ｍｍ×数ｍｍ程度の平角銅線５１（図２）、又は（数ｍｍ〜１０ｍｍ）×（数ｃｍ〜数１０ｃｍ）程度の銅ブスバー５２（図３）を複数、束ねて絶縁紙５３で覆った部材を巻回したり、また、図４に示すように、銅ブスバー５２を複数、絶縁紙又は絶縁スペーサ５６を介して巻回することによりコイル５４を形成しているため、曲げ加工性に難点があり、加工工数が嵩みコストアップになる。さらに、鉄心５５があるため、突発的な大電流で磁気飽和を起こし、インダクタンスが低下することもある。このため、従来の技術では磁気飽和によるインダクタンス低下を考慮して、複数のコイル５４を直列接続して所要値に比べ大きなインダクタンス値を確保し、さらに、大電流の容量に対応するため複数のコイル５４を並列接続する構造をとっている。これにより、複数コイル５４の接続のための銅線または銅バーが必要であり接続作業も必要で、部材が多く製作工数が多くなるうえ、設備が冗長になり、機器が大型化、重量化するという欠点がある。

また、特許文献１に開示されているように、金属シートと絶縁フィルムとを重ねて巻回し、コイルを形成したインダクタンスも公知である。
特開平１０−５０５３３号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されている構成においては、金属シートと絶縁フィルムとの滑り性がよくないため、コイル成形時に絶縁フィルムに巻き皺が生じ易く、コイル成形が難しく、絶縁媒体の含浸性も劣るという難点がある。

この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、構造が簡単で、コイル成形が容易であると共に、軽量化、小型化が可能で、コスト低減ができ、大電流が流れてもインダクタンスがほとんど変化しない空心リアクトルを提供することにある。

請求項１の空心リアクトルは、複数枚の板状金属体１、１を重ね合せて導電部材２を形成し、かつ、異なる種類の複数の絶縁シート３、４を重ね合せて絶縁部材５を形成し、上記導電部材２と絶縁部材５とを重ね合せて巻回してコイル６を構成したことを特徴としている。

請求項２の空心リアクトルは、複数枚のアルミニウム板１、１を重ね合せて上記導電部材２を形成したことを特徴としている。

請求項３の空心リアクトルは、絶縁紙３とプラスチックフィルム４とを重ね合せて上記絶縁部材５を形成したことを特徴としている。

請求項１の空心リアクトルによれば、コイル６のターン間絶縁物として異なる種類の絶縁シート３、４を重ねて用いているので、絶縁シート３、４同士の滑り性が向上し、コイル成形時に絶縁シート３、４の破断や巻き皺が生じるのが抑制でき、そのため容易にコイル成形でき、絶縁媒体の含浸性もよい。また、リアクトルの使用時の温度変化、すなわち大電流が板状金属体１、１に流れることによる発熱時、及び短絡等による異常発熱時に生じる板状金属体１、１と絶縁シート３、４間の線膨張による歪みを絶縁シート３、４間の滑りにより吸収できるので絶縁部材５の損傷を防止できる。また、板状金属体１、１を複数枚、使用することで、曲げ加工性を向上させ、コイル成形を容易にし、加工工数の低減を図ることができる。

請求項２の空心リアクトルによれば、板状金属体として、アルミニウム板１、１を使用することで、軽量化が図れると共に、曲げ加工性を向上させて、コイル成形を容易にし、加工工数の低減を図ることができる。

請求項３の空心リアクトルによれば、その実施に好適である。

次に、この発明の空心リアクトルの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、この発明の一実施例を示すもので、板状金属体としてアルミニウム板を用い、２枚のアルミニウム板１、１を重ね合せて導電部材２を構成している。また、絶縁シートとして絶縁紙３とプラスチックフィルム４とを用い、これらを重ね合せて絶縁部材５を構成している。そして、重ね合せた２枚のアルミニウム板１、１の上に、重ね合せた絶縁紙３とプラスチックフィルム４を重ね合せて巻回し、コイル６を形成することにより空心リアクトルＬを構成する。コイル６は空胴の円筒状の枠体に巻回されているが、板状金属体１、１と絶縁シート３、４で堅固にコイル６を構成できる場合には、枠体は使用しなくてもよい。

アルミニウム板１は、１ｍｍ〜数ｍｍ程度の厚みで幅広の板状体であり、絶縁紙３とＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム４を重ね合せた絶縁部材５を、２枚重ねのアルミニウム板１、１に重ねて巻回してコイル６を形成する。幅広の板状金属体１、１を２枚重ねることにより、軽量で、接触面の多い、分流の良好なコイル６を形成でき、大電流（１０００Ａ以上）で使用できる。

上記実施例の空心リアクトルは、鉄心を有しない空心構造であり、また、磁気遮蔽型構造も有していないので軽量化、小型化及びコスト低減でき、しかも磁気飽和しないため大電流でもインダクタンスがほとんど変化しない。幅広の板状金属体１、１及び絶縁シート３、４を使用することにより、複数のコイルを用いることなく単一コイル６を形成できるので、複数コイルの接続部材や支持物が不要であり、構造が簡単で部材及び製作工数を低減でき、コスト低減できる。また、コイル導体の素材の中でも最も軽量のアルミニウムの金属板１、１を使用することで、軽量化を図り、他のコイル導体の素材に比べて柔らかいアルミニウムの特性を利用することにより、曲げ加工性を向上させ、コイル成形を容易にし、加工工数の低減を図ることができる。なお、コイル６の絶縁媒体として、空気、絶縁油または絶縁ガスを使用できる。

コイル６のターン間絶縁物として絶縁紙３のみを用いた場合、板状金属体１、１と絶縁紙３を巻回してコイル６を成形する際、板状金属体１、１と絶縁紙３との間に生じる機械力で、絶縁紙３が破断するおそれがある。また、絶縁物としてフィルム４のみを用いた場合も、コイル成形時に巻き皺が生じたり、フィルム４が損傷するおそれがある。これに対し、この実施例では、コイル６のターン間絶縁物として異なる種類の絶縁シート（絶縁紙３と絶縁フィルム４）を重ねて用いているので、絶縁シート３、４同士の滑り性が向上し、コイル成形時に絶縁シート３、４の破断や巻き皺が生じることがなく、容易にコイル成形でき、絶縁媒体の含浸性もよい。また、リアクトルの使用時の温度変化、すなわち大電流が板状金属体に流れることによる発熱時、及び短絡等による異常発熱時に生じる板状金属体１、１と絶縁シート３、４間の線膨張による歪みを絶縁シート３、４間の滑りにより吸収できるので絶縁部材５の損傷を防止できる。

上記実施形態の空心リアクトルは、１０００Ａ以上の大電流で使用されるリアクトルとして有用であり、電力設備に利用した場合、大電流でもインダクタンスがほとんど低下しない特性から、他の電力設備の設計制約条件を緩和し、設備の冗長性を抑え、最適設計が可能になるという優れた効果を発揮する。

以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、絶縁紙３は、ポリアミド紙のように芳香族ポリアミド繊維から作られているポリアミド系シート絶縁物でもよい。プラスチックフィルム４は、ＰＥＴの他、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、カプトン等の耐熱性の高いフィルムでもよい。さらに、重ね合せる板状金属体１の枚数は３枚以上でもよく、絶縁部材５においても、絶縁紙＋プラスチックフィルムのみならず、絶縁紙＋プラスチックフィルム＋絶縁紙、プラスチックフィルム＋絶縁紙＋プラスチックフィルム等、その種類と重ねる枚数の種々の組み合せが考えられる。板状金属体１は、アルミニウム板の他、銅板等でもよい。さらにいうと、本願における板状金属体１とは、金属板の他、金属箔、金属条等を含むものである。

この発明の空心リアクトルの実施形態を示す模式図である。 従来のリアクトルを示す模式図である。 従来の他のリアクトルを示す断面模式図である。 従来のさらに他のリアクトルを示す断面模式図である。

符号の説明

１・・板状金属体、２・・導電部材、３・・絶縁紙、４・・プラスチックフィルム、５・・絶縁部材、６・・コイル

Claims (3)

1. 複数枚の板状金属体（１）（１）を重ね合せて導電部材（２）を形成し、かつ、異なる種類の絶縁シート（３）（４）を重ね合せて絶縁部材（５）を形成し、上記導電部材（２）と絶縁部材（５）とを重ね合せて巻回してコイル（６）を構成したことを特徴とする空心リアクトル。
2. 複数枚のアルミニウム板（１）（１）を重ね合せて上記導電部材（２）を形成したことを特徴とする請求項１の空心リアクトル。
3. 絶縁紙（３）とプラスチックフィルム（４）とを重ね合せて上記絶縁部材（５）を形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２の空心リアクトル。