JP2009283706A - Reactor - Google Patents
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Description
本発明は、1つのコアに複数組の巻線を設けたコイルであるリアクトルに関する。 The present invention relates to a reactor that is a coil in which a plurality of sets of windings are provided on one core.
リアクトルは、一つのコアに複数組(単相リアクトルにおいては2組、三相リアクトルにおいては3組)の巻線を設けたコイルであり、例えばインバータ機器における力率改善や高調波電流の抑制等に使用される。図1に、従来の大電流用の三相リアクトルの一例の斜視図を示す。リアクトル101の巻線113a、113b、113cには、比較的に大きな電流が流されるため、その発熱量は大きなものとなる。巻線からの熱を放熱させるための構造としては、例えば特許文献1のように、巻線を金属製の放熱板に接触させる構成が利用されている。従来のリアクトル101においては、図1に示されるように、巻線を放熱板121に載せることにより、コイルで発生する熱が熱接触によって放熱板に逃げるようになっている。
このように、従来のリアクトルにおいては、単に巻線が放熱板に接触しているのみであるため、巻線と放熱板との接触面積や接触圧が小さく、巻線から放熱板への熱の移動の効率が悪かった。加えて、巻線と放熱板との接触面積や接触圧にばらつきが生じ、放熱板への熱の移動の効率が巻線ごとに異なる場合がある。これにより、巻線ごとに放熱効率が異なるため、温度差が無視できない程度の大きさになる可能性がある。 As described above, in the conventional reactor, since the winding is merely in contact with the heat sink, the contact area and the contact pressure between the winding and the heat sink are small, and the heat from the winding to the heat sink is reduced. The efficiency of movement was poor. In addition, the contact area and the contact pressure between the winding and the heat radiating plate may vary, and the efficiency of heat transfer to the heat radiating plate may be different for each winding. Thereby, since the heat radiation efficiency differs for each winding, there is a possibility that the temperature difference becomes a size that cannot be ignored.
本発明は上記の問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は、巻線の熱を放熱板へ効率よく移動させることが可能なリアクトルを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems. That is, an object of the present invention is to provide a reactor that can efficiently move the heat of a winding to a heat sink.
上記の目的を達成するため、本発明のリアクトルは、複数の巻線を放熱板に向けて付勢する付勢手段を有する。付勢手段は、例えば複数の巻線と放熱板とを一体に締め付けることで複数の巻線を放熱板に向けて付勢するバンドである。
また、複数の巻線の上面と前記付勢手段との間に挟み込まれる絶縁部材を更に有することが好ましい。さらに、複数の巻線が巻かれるコアを更に有し、コアの一部は断絶されてギャップ材が充填されており、絶縁部材はギャップ材と材質及び厚さが同一のプレートであることが好ましい。
また、複数の巻線のうち、中央に配置された少なくとも一つの巻線の上面の少なくとも一部と付勢手段との間に挟み込まれるスペーサプレートを更に有することが好ましい。
In order to achieve the above object, the reactor of the present invention includes a biasing unit that biases the plurality of windings toward the heat sink. The urging means is a band that urges the plurality of windings toward the heat radiating plate, for example, by tightening the plurality of windings and the heat radiating plate together.
Moreover, it is preferable to further have an insulating member sandwiched between the upper surfaces of a plurality of windings and the urging means. Furthermore, it further has a core around which a plurality of windings are wound, a part of the core is cut off and filled with a gap material, and the insulating member is preferably a plate having the same material and thickness as the gap material. .
Moreover, it is preferable to further have a spacer plate that is sandwiched between at least a part of the upper surface of at least one of the windings arranged in the center and the biasing means.
以上のように、本発明においては、付勢手段によって複数の巻線が放熱板に向けて付勢されるため、巻線と放熱板との接触面積や接触圧を大きくすることができる。これによって、巻線の熱を効率よく放熱板に移動させることができる。また、複数の巻線のうち、中央に配置された少なくとも一つの巻線の上面の少なくとも一部と付勢手段との間にスペーサプレートを挟み込むことによって、巻線と放熱板との接触面積や接触圧を調整し、巻線と放熱板との接触面積や接触圧のばらつきを小さくすることができる。この構成は、3つの巻線を有する三相リアクトルに対して特に有効である。 As described above, in the present invention, the plurality of windings are biased toward the heat sink by the biasing means, so that the contact area and the contact pressure between the windings and the heat sink can be increased. Thereby, the heat of a coil | winding can be efficiently moved to a heat sink. Further, by sandwiching a spacer plate between at least a part of the upper surface of at least one of the windings arranged in the center and the biasing means, the contact area between the winding and the heat sink By adjusting the contact pressure, it is possible to reduce variations in contact area and contact pressure between the winding and the heat sink. This configuration is particularly effective for a three-phase reactor having three windings.
以下、本発明の実施の形態につき、図面を用いて詳細に説明する。図2は、本発明の第1の実施形態の三相リアクトルの斜視図である。本実施形態のリアクトル1は、コア11に3組の巻線13a〜13cを巻き回すことによって形成されたコイル10を有している。また、本実施形態のリアクトル1の幅、奥行及び高さ方向の寸法は、夫々100〜200mm程度の大きさとなっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is a perspective view of the three-phase reactor according to the first embodiment of the present invention. The
なお、以下の説明においては、巻線13a〜13cが並ぶ方向を幅方向(図2中、右上から左下に向かう方向)、巻線13a〜13cの軸方向を奥行方向(図2中、左上から右下に向かう方向)、幅方向及び奥行方向の双方に垂直な方向を高さ方向(図2中、下から上に向かう方向)とする。
In the following description, the direction in which the
コイル10の詳細について、以下に説明する。図3は、本実施形態の三相リアクトル1のコイル10の上面である。図3に示されるように、コイル10のコア11は、長方形の断面をもつ棒状のブロック11a、11bが、その長軸同士が平行となるように幅方向に沿って配置され、且つこのブロック11aと11bの間に同じく長方形の断面をもつ棒状のブロック11c、11d、11eをブロック11a、11bと直交するように配置して、全体として「日」字形状のコアを形成している。
Details of the
コア11のブロック11a〜11eは、夫々ケイ素鋼の薄板を多数枚積層して形成されたものであり、巻線に大電流を流しても渦電流が発生しにくくなっている。また、ブロック11a、11bとブロック11c〜eとの間にはエポキシ・ガラスマット積層板等の非磁性体から形成された厚さ1mm程度の非磁性体プレート11f、11gが挟み込まれている。この非磁性体プレート11f、11gによりコア11のギャップが構成される。
The
コイル10の第1、第2及び第3の巻線13a、13b、13cは、夫々ブロック11c、11d、11eに巻き回されている。巻線13a、13b、13cの両端は、夫々端子対22a、22b、22cに接続されており(図2)、この端子対22a、22b、22c、を介してリアクトル1を他の電気回路に接続する。
The first, second and
本実施形態においては、巻線に電流を流す際に生じる熱を放熱させるため、巻線13a、13b、13cを放熱板21に接触させている。巻線13a、13b、13cを放熱板21に接触させる構造につき、以下に説明する。
In the present embodiment, the
放熱板21の奥行方向両端には、一対のスペーサブロック26が固定されている。また、スペーサブロック26の下面には切欠部26aが2つずつ形成されている。コア11のブロック11a及び11bは、切欠部26aに配置されているナット27(図4に記載)とビス24によって、スペーサブロック26を介して放熱板21に固定される。スペーサブロック26の高さは、巻線13a、13b、13cの巻き厚(各巻線の内周から外周までの距離)よりもやや大きいため、巻線13a、13b、13cはコア11のブロック11c、11d、11eと放熱板21との間に無理なく収納される。
A pair of
また、コア11をスペーサブロック26に固定するためのステー25が、コア11のブロック11a、11bの上に固定されている。
A
本実施形態においては、各巻線13a、13b、13cを確実且つ均等に放熱板21に当接させ、各巻線から放熱板21への熱の移動量を略等しくするため、バンド30によって各巻線を放熱板21に付勢している。以下、図2及び図4を参照して、バンド30による巻線の付勢の構造につき説明する。
In the present embodiment, each winding 13a, 13b, 13c is brought into contact with the
図4は、本実施形態のリアクトル1を奥行方向に投影した側面図である。なお、図4においては、コイル10及びバンド30をより明確に示すため、ステー25及び端子22a〜cは省略されている。
FIG. 4 is a side view of the
放熱板21は、銅やアルミニウムなどの熱伝導率の高い金属からなるプレートである。また、放熱板21の上面には、厚さ0.5mm程度の放熱シート21bが設けられている。放熱シート21bは熱伝導率が高く且つ電気絶縁性を有するシートである。各巻線13a、13b及び13cは、この放熱シート21bを介して放熱板21に当接するようになっており、放熱板21の金属部分と巻線とが直接接触しないようになっている。
The
また、放熱板21の幅方向両端には、上方にむけて略垂直に折り曲げられた折り曲げ部21aが形成されている。バンド30は、この折り曲げ部21aに固定されるようになっている。
Further, at both ends in the width direction of the
図4に示されるように、本実施形態のバンド30は、第1及び第2のベルト31、32をビス33にて連結することによって形成されている。第1及び第2のベルト31、32は、夫々厚さ約0.3mm、幅約30mmのステンレス鋼帯である。第1及び第2のベルト31、32は、その一端側(第1のベルト31においては図4中左下側、第2のベルト32においては図4中右下側)において、リベット21cによって放熱板21の折り曲げ部21aに固定されるようになっている。
As shown in FIG. 4, the
第1及び第2のベルト31、32の他端側(図4中中央上部)には、各ベルトの幅方向(リアクトル1の奥行方向)に沿って配置された第1及び第2のバー34、35が固定されている。第1及び第2のバー34、35は、円柱形状である。第1のバー34には、その半径方向(図4中左右方向、リアクトルの幅方向)に沿ってめねじ34aが形成されている。また、第2のバー35には、その半径方向(リアクトルの幅方向)に沿って貫通穴35aが形成されている。第2のバー35の貫通穴35aにビス33を通し、次いでビス33を第1のバー34のめねじ34aにねじ込むことによって、第1のベルト31と第2のベルト32は連結する。このビス33の締めつけトルクを調整することによって、第1及び第2のベルト31、32の張力を調整している。
First and
なお、図2に示されているように、第1及び第2のベルト31、32の他端側は一端側に向かって折り返されており、バー34及び35は、この折り返し部分に配置されている。そして、第1及び第2のベルト31、32の折り返し部分には、ビス33をバンド30の外から取り付けられるよう、ビス33を通すための切欠31a、32aが設けられている。
As shown in FIG. 2, the other end sides of the first and
本実施形態においては、金属製の第1及び第2のベルト31、32に巻線13a、13b、13cが直接接触しないように、各巻線の上面とベルトとの間に絶縁プレート41が挟み込まれている。絶縁プレート41は、非磁性体プレート11f、11gと同一のプレートである。このため、絶縁プレート41を別途設計及び製造する必要がないため、リアクトルのコストを低下させることができる。なお、上記のように、絶縁プレート41を使用する目的はベルトと巻線との接触を防ぐことであるため、非磁性体プレート11f、11gと異なる材料や寸法のプレートを絶縁プレート41として使用してもよい。
In the present embodiment, the insulating
また、図4に示されるように、リアクトル1の幅方向中央に配置されている第2の巻線13bの上面と絶縁プレート41との間には、スペーサプレート42が挟み込まれている。スペーサプレート42は、厚さが絶縁プレート41よりも厚い(例えば3mm)プレートである。図4に示されるように、スペーサプレート42は、中央の巻線13bの上のみに配置されている。スペーサプレート42が無い状態では、ベルト31、32の張力によってコイル10を放熱板21に押しつける付勢力は、バンド30の幅方向両端で最も大きくなり、バンド30の中央部、すなわち第2の巻線13bの位置で最も小さくなってしまう。このため、巻線13bでは、放熱シート21bを介しての放熱板21との熱接触が他の巻き線13a、13cと比べて少なく、また接触が不安定になり、蓄熱し易くなる。このため、本実施形態においては、第2の巻線13bと絶縁プレート41との間にスペーサプレート42を差し込むことによって、第1及び第3の巻線13a、13cを付勢する力の大きさと第2の巻線13bを付勢する力の大きさを略等しくしている。
As shown in FIG. 4, a
以上のように、本実施形態においては、バンド30によって巻線13a、13b、13cが放熱板21に向けて付勢されるので、放熱シート21bを介して巻線と放熱板とが確実に熱的に接触されるため、より多くの熱を各巻線から放熱板21に移動させることができる。また、スペーサプレート42によって略均等な付勢力が各巻線に加わるようになっているため、各巻線から放熱板21への熱の移動効率も略等しくなる。このため、巻線同士の温度差が小さくなり、結果として各巻線の抵抗やインダクタンスは略等しくなる。
As described above, in the present embodiment, the
以上に説明した本発明の第1の実施の形態においては、幅方向中央側の巻線13bの上にスペーサプレート42を配置してバンド30が巻線13bを付勢する力を大きくしている。しかしながら、本発明は上記の構成に限定されるものではなく、以下に説明する本発明の第2及び第3の実施の形態によるリアクトルのように、巻線13a、13b、13cを放熱板21に対して付勢するための力が均等となるような他の構成を採用してもよい。
In the first embodiment of the present invention described above, the
図5は、本発明の第2の実施の形態によるリアクトル1’の正面図を示したものである。図4と同様、図5においても、コイル10及びバンド30をより明確に示すため、ステー25及び端子22a〜cは省略されている。図5に示されるように、本実施形態のリアクトル1’は、第1の実施の形態のリアクトル1におけるスペーサプレート42(図4)の代わりに、板厚が十分に大きいスペーサプレート42’を巻線13a、13b、13cの上面全体に亙って配置している。スペーサプレート42’は板厚が大きいため、バンド30による張力による荷重が加わってもほとんど撓まない程度の剛性を有しており、バンド30から加わる荷重を、各巻線に略均等に分散させることができる。また、このようなスペーサプレートを使用する場合は、図5のように、バンド30と絶縁プレート41との間にスペーサプレート42’が挟み込まれる構成としてもよい。
FIG. 5 shows a front view of a
図6は、本発明の第3の実施の形態によるリアクトル1’’の側面図である。図6に示されるように、本実施形態のリアクトル1’’は、第2の実施の形態のスペーサプレート42’(図5)の代わりに、幅方向に投影した断面がΩ状であるようなスペーサプレート42’’を使用してもよい。このスペーサプレート42’’は一種の板ばねであり、リアクトル1の高さ方向、すなわち、バンド30が巻線13a、13b、13cを付勢する方向に対しては、比較的容易に弾性変形するようになっている。一方、リアクトル1の幅方向については、上記Ω状断面が一種のリブの役割を果たすため、スペーサプレート42’’は高い曲げ剛性を有する。このため、本実施形態によるリアクトル1’’のスペーサプレート42’’は、第2の実施形態のスペーサプレート42’と同様、バンド30から加わる荷重を、各巻線に略均等に分散させることができる。
FIG. 6 is a side view of a
以上説明した本発明の第1、第2及び第3の実施の形態によるリアクトル1、1’、1’’は、3組の巻線を使用する三相リアクトルである。しかしながら、本発明は上記の構成に限定されるものではなく、2組の巻線を使用する単相リアクトルについても適用可能である。このような単相リアクトルの一例を、以下に説明する本発明の第4の実施の形態に示す。
The
図7は、本発明の第4の実施の形態による単相リアクトル1’’’の斜視図を示したものである。リアクトル1’’’は、本発明の第1の実施の形態と同様、絶縁プレート41と巻線13d、13eの間に長手方向(すなわち、リアクトル1’’’の幅方向寸法)が比較的小さいスペーサプレート42を挟み込んだ構成となっている。本発明の第1の実施形態におけるリアクトル1においては、巻線が3組であるため、中央の巻線13bの上にスペーサプレートが配置されている。これに対して、図7の単相リアクトル1’’’は、巻線が2組であるので、スペーサプレート42は第1の巻線13dと第2の巻線13eにまたがって配置されている。
FIG. 7 shows a perspective view of a single-
なお、単相リアクトル1’’’においても、スペーサプレート42の代わりに、第2の実施の形態のスペーサプレート42’や第3の実施の形態のスペーサプレート42’’が使用可能であることはいうまでもない。
In the single-
また、本発明は上記の実施形態の構成に限定されるものではなく、リアクトルの形状や特性に応じて適宜変形可能である。例えば、上記の実施形態で使用されているバンド30の代わりに、コイルスプリング、板ばね、或いはねじ等によってスペーサプレートを巻線に向かって押し込むことによって巻線を放熱板に付勢する構成としてもよい。
Further, the present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and can be appropriately modified according to the shape and characteristics of the reactor. For example, instead of the
1、1’、1’’ 三相リアクトル
1’’’ 単相リアクトル
10 コイル
11 コア
13a 第1の巻線
13b 第2の巻線
13c 第3の巻線
13d 第1の巻線
13e 第2の巻線
21 放熱板
21b 放熱シート
26 スペーサブロック
30 バンド
31 第1のベルト
32 第2のベルト
33 ビス
34 第1のバー
35 第2のバー
41 絶縁プレート
42、42’、42’’ スペーサプレート
1, 1 ′, 1 ″ three-
Claims (9)
前記放熱板の上に配列された複数の巻線と、
前記複数の巻線を前記放熱板に向けて付勢する付勢手段と、
を有するリアクトル。 A heat sink,
A plurality of windings arranged on the heat sink;
Biasing means for biasing the plurality of windings toward the heat sink;
Reactor with
前記コアの一部は断絶されて、ギャップ材が充填されており、
前記絶縁部材は前記ギャップ材と材質及び厚さが同一のプレートであることを特徴とする請求項5に記載のリアクトル。 A core on which the plurality of windings are wound;
A portion of the core is severed and filled with a gap material;
The reactor according to claim 5, wherein the insulating member is a plate having the same material and thickness as the gap material.
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