JP2016225482A - 空心型リアクトルおよび空心型リアクトルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より簡易な構成で通気性を低下させることなく、空心型リアクトルにおいて空心コイルにかかる力を減少させる。【解決手段】第１の締結部材６は、ボルト５が通る絶縁部材３に設けられた孔の内部において、ボルト５上の空心コイル２の通電時における変形の程度に応じて定められた位置に固定されている。第１の締結部材６にフレーム４を接触させ、第１の締結部材６と第２の締結部材７とでフレーム４を挟み込み、第２の締結部材７を締め付けることで、ボルト５とフレーム４とが締結され、フレーム４に挟まれる空心コイル２および絶縁部材３が固定される。【選択図】図２

Description

本発明は、空心型リアクトルおよび空心型リアクトルの製造方法に関する。

鉄道車両の床下に配置されるリアクトルには、車両側への磁束の漏れを防止するため、コイルの中心軸が鉛直方向に直交する横型のリアクトルが用いられる。リアクトルには鉄心入り型リアクトルと空心型リアクトルとがある。特許文献１および２に開示されるリアクトルのように、横型の鉄心入り型リアクトルでは、鉄心がコイルの重量を支持する。

鉄道車両に搭載されるリアクトルには、自然冷却時にコイルが十分冷却される空心型リアクトルが用いられる。特許文献３に開示される鉄道車両用リアクトル装置においては、空心リアクトルとして動作するコイル組立体が、コイル組立体および側面カバーに挿入された通しボルトによってフレームに固定される。該鉄道車両用リアクトル装置においては、通しボルトがコイルの重量を支持する。

実開平０３−０２３９１３号公報 特開平０８−１８６０３６号公報 国際公開第２００８／１５２７１０号

コイルの通電時には、コイルと鉄心またはコイルと支持金具との熱膨張係数の差に起因する応力がコイルにかかる。特許文献１に開示されるリアクトルでは、コイル間に絶縁スペーサが設けられ、コイルと絶縁スペーサとの間に高耐熱弾力性シートが設けられる。特許文献２に開示されるリアクトルでは、鉄心が挿入されたコイルの両端に高耐熱性弾性板が設けられる。特許文献１および２に開示されるリアクトルでは、高耐熱弾力性シートおよび高耐熱性弾性板によって、コイルの通電時に生じる応力が吸収され、応力によるコイルの損傷を防止する。

特許文献１および２に開示されるリアクトルでは、高耐熱弾力性シートおよび高耐熱性弾性板を設ける必要があり、構造が複雑化し、通気性が低下する。特許文献３に開示される鉄道車両用リアクトル装置においては、上記応力に加えて、通しボルトの締結力がコイルにかかるため、コイルの厚みを薄くすると、コイルが損傷する可能性がある。また該鉄道車両用リアクトル装置では、組立時にボルトを締め付けながらフレーム間の寸法を調節する必要があり、組立生産性が悪く、製造コストが高くなってしまう。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、より簡易な構成で通気性を低下させることなく、空心型リアクトルにおいて空心コイルにかかる力を減少させることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る空心型リアクトルは、空心コイルと、複数の絶縁部材と、フレームと、ボルトと、第１の締結部材と、第２の締結部材とを備える。空心コイルの中心軸は鉛直方向に直交する。複数の絶縁部材は、空心コイルの通電時における変形の程度に応じて定められた中心軸に平行な方向の厚みを有し、空心コイルの中心軸の方向の両端のそれぞれに接する。フレームは、空心コイルおよび複数の絶縁部材を中心軸の方向から挟む。ボルトは、空心コイル、絶縁部材およびフレームを中心軸に平行な方向に貫通する。第１の締結部材は、ボルトが通る絶縁部材に設けられた孔の内部において、ボルト上の空心コイルの通電時における変形の程度に応じて定められた位置に固定されている。第２の締結部材は、第１の締結部材との間にフレームを挟み込み、ボルトとフレームとを締結する。

本発明によれば、ボルト上の空心コイルの通電時における変形の程度に応じて定められた位置に固定されている第１の締結部材と第２の締結部材とでフレームを挟み込み、ボルトとフレームとを締結することで、より簡易な構成で通気性を低下させることなく、空心型リアクトルにおいて空心コイルにかかる力を減少させることが可能となる。

本発明の実施の形態に係る空心型リアクトルの正面図である。 実施の形態に係る空心型リアクトルの断面図である。 実施の形態に係る空心型リアクトルの組立方法を示す図である。 実施の形態に係る空心型リアクトルの組立方法を示す図である。 実施の形態に係る空心型リアクトルの組立方法を示す図である。 実施の形態に係る空心型リアクトルの断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。

図１は、本発明の実施の形態に係る空心型リアクトルの正面図である。図２は、実施の形態に係る空心型リアクトルの断面図である。本実施の形態に係る空心型リアクトル１は、中心軸が鉛直方向に直交する空心コイル２を備える。図１および図２において、中心軸を一点鎖線で示す。空心型リアクトル１は、絶縁部材３と、空心コイル２および絶縁部材３を中心軸の方向から挟むフレーム４と、空心コイル２、絶縁部材３およびフレーム４を中心軸に平行な方向に貫通するボルト５と、ボルト５とフレーム４とを締結する第１の締結部材６および第２の締結部材７とを備える。図１および図２の例では、第１の締結部材６はダブルナットであり、第２の締結部材７はナットである。空心型リアクトル１は、横型のリアクトルであり、例えば電気鉄道車両の床下に設置され、電気鉄道車両が水平に走行する場合には、空心型リアクトル１は水平に支持される。

空心コイル２の材料には、アルミまたは銅などが用いられ、ボルト５の材料には、鉄などが用いられる。絶縁部材３は、導電率が十分に低い、絶縁性を有する材質で構成される。絶縁部材３を空心コイル２とフレーム４との間に設けることで、空心コイル２とフレーム４の間の絶縁距離が確保される。絶縁部材３の中心軸に平行な方向の厚みは、空心コイル２の通電時における変形の程度に応じて定められる。第１の締結部材６は、ボルト５が通る絶縁部材３に設けられた孔の内部において、ボルト５上の空心コイル２の通電時における変形の程度に応じて定められた位置に固定されている。通電時において空心コイル２が膨張した状態でも空心コイル２と第１の締結部材６が接触しない位置で第１の締結部材６をボルト５に固定することで、空心コイル２の通電時に空心コイル２にかかる応力を減少させることが可能となる。

第１の締結部材６と第２の締結部材７とでフレーム４を挟み込み、第２の締結部材７を締め付けることで、ボルト５とフレーム４とが締結され、フレーム４に挟まれる空心コイル２および絶縁部材３が固定される。ボルト５の締め付け力は第１の締結部材６およびフレーム４にかかり、空心コイル２にはかからないため、空心コイル２にかかる力を減少させることが可能となる。

空心型リアクトル１の組立方法について説明する。図３、図４、および図５は、実施の形態に係る空心型リアクトルの組立方法を示す図である。図３は、空心コイル２を巻いた後、空心コイル２にボルト５を、中心軸に平行な方向に貫通させた状態である。図４は、ボルト５上の空心コイル２の通電時における変形の程度に応じて定められた位置に第１の締結部材６を固定した状態である。図５は、第１の孔が設けられた絶縁部材３を、第１の孔に第１の締結部材６が固定されたボルト５を通して空心コイル２の中心軸の方向の両端のそれぞれに接触させた状態である。第１の孔の径は、中心軸に直交する面におけるボルト５に固定された第１の締結部材６の外径より大きい。

図５の状態から、フレーム４の第２の孔にボルト５を通して、フレーム４で空心コイル２および絶縁部材３を中心軸の方向から挟む。そして、第１の締結部材６との間にフレーム４を挟み込む位置でボルト５に第２の締結部材７を締結することで、図２に示すように、ボルト５とフレーム４とを締結し、フレーム４に挟まれる空心コイル２および絶縁部材３を固定する。第２の孔の径は、中心軸に直交する面におけるボルト５に固定された第１の締結部材６の外径より小さく、かつ、中心軸に直交する面におけるボルト５の外径より大きい。

上述のように空心型リアクトル１を組み立てた後、第１の締結部材６と絶縁部材３との間に生じる隙間に絶縁樹脂を充填させることで、空心型リアクトル１の対地絶縁距離を確保することが可能となる。

第１の締結部材６および第２の締結部材７は、図１および図２の例に限られず、例えば第１の締結部材６はボルト５と一体成形されてもよい。図６は、実施の形態に係る空心型リアクトルの断面図である。図６に示すように、第１の締結部材６がボルト５と一体成形されている場合であっても、第１の締結部材６と第２の締結部材７とでフレーム４を挟み込み、ボルト５とフレーム４とを締結することで、空心コイル２にかかる力を減少させることが可能となる。

以上説明した通り、本実施の形態に係る空心型リアクトル１によれば、ボルト５上の空心コイル２の通電時における変形の程度に応じて定められた位置に固定されている第１の締結部材６と第２の締結部材７とでフレーム４を挟み込み、ボルト５とフレーム４とを締結することで、空心型リアクトル１において空心コイル２にかかる力を減少させることが可能となる。

空心型リアクトル１は、内部に鉄心を有さない空心コイル２を用いるため、鉄心入り型のリアクトルに比べて通気性がよく、自然冷却時の放熱効率がよい。空心型リアクトル１は、空心コイル２の通電時に生じる応力を吸収するための部材を設ける必要がないため、応力を吸収するための部材を備えるリアクトルと比べて、構成がより簡易である。また第１の締結部材６を予めボルト５に固定しておくため、空心型リアクトル１を組み立てる際には、シムなどを差し込みながらフレーム４の間の寸法を調節する必要がない。そのため空心型リアクトル１の組立生産性は、組立時にフレーム間の寸法調節が必要なリアクトルよりも高い。また第１の締結部材６としてダブルナットを用いる場合には、ダブルナットの固定位置を調節することで、容易にフレーム４の間の寸法の調節が可能である。

本発明の実施の形態は上述の実施の形態に限られない。空心型リアクトル１の各部の形状は、ボルト５の締め付け力が第１の締結部材６およびフレーム４にかかり、空心コイル２にはかからないような形状であればよく、上述の実施の形態に限られない。

１ 空心型リアクトル、２ 空心コイル、３ 絶縁部材、４ フレーム、５ ボルト、６ 第１の締結部材、７ 第２の締結部材。

Claims (4)

1. 中心軸が鉛直方向に直交する空心コイルと、
   前記空心コイルの通電時における変形の程度に応じて定められた前記中心軸に平行な方向の厚みを有し、前記空心コイルの前記中心軸の方向の両端のそれぞれに接する複数の絶縁部材と、
   前記空心コイルおよび前記複数の絶縁部材を前記中心軸の方向から挟むフレームと、
   前記空心コイル、前記絶縁部材、および前記フレームを前記中心軸に平行な方向に貫通するボルトと、
   前記ボルトが通る前記絶縁部材に設けられた孔の内部において、前記ボルト上の前記空心コイルの通電時における変形の程度に応じて定められた位置に固定されている第１の締結部材と、
   前記第１の締結部材との間に前記フレームを挟み込み、前記ボルトと前記フレームとを締結する第２の締結部材と、
   を備える空心型リアクトル。
2. 前記第１の締結部材はダブルナットであり、前記第２の締結部材はナットである請求項１に記載の空心型リアクトル。
3. 空心コイルにボルトを、前記空心コイルの中心軸に平行な方向に貫通させ、
   前記ボルト上の前記空心コイルの通電時における変形の程度に応じて定められた位置に第１の締結部材を固定し、
   径が前記中心軸に直交する面における前記ボルトに固定された前記第１の締結部材の外径より大きい第１の孔が設けられ、前記ボルト上の前記空心コイルの通電時における変形の程度に応じて定められた前記中心軸に平行な方向の厚みを有する複数の絶縁部材を、前記第１の孔に前記第１の締結部材が固定された前記ボルトを通して前記空心コイルの前記中心軸の方向の両端のそれぞれに接触させ、
   径が前記中心軸に直交する面における前記ボルトに固定された前記第１の締結部材の外径より小さく、かつ、前記面における前記ボルトの外径より大きい第２の孔が設けられたフレームの前記第２の孔に前記ボルトを通して、前記フレームで前記空心コイルおよび前記絶縁部材を前記中心軸の方向から挟み、
   前記第１の締結部材との間に前記フレームを挟み込む位置で前記ボルトに第２の締結部材を締結することで、前記ボルトと前記フレームとを締結し、前記フレームに挟まれる前記空心コイルおよび前記絶縁部材を固定する、
   空心型リアクトルの製造方法。
4. 前記第１の締結部材はダブルナットであり、前記第２の締結部材はナットである請求項３に記載の空心型リアクトルの製造方法。

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