JP2017059805A - 鉄心部およびコイルを備えた三相リアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】磁界が外部に漏洩することのない三相リアクトルを提供する。【解決手段】三相リアクトル（５）は、中心部鉄心（１０）と、中心部鉄心を取囲む外周部鉄心（２０）と、中心部鉄心と外周部鉄心とを磁気的に互いに連結する少なくとも三つの連結部（３１〜３３）を具備し、該連結部（３１〜３３）は、一つまたは複数の連結用鉄心（１１〜１３、２１〜２３）と、該連結用鉄心に巻回された一つまたは複数のコイル（４１〜４３、５１〜５３）と、一つまたは複数のギャップ（１０１〜１０３）とを含む。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、鉄心部およびコイルを備えた三相リアクトルに関する。

通常、三相リアクトルは三つの鉄心と、これら鉄心に巻回された三つのコイルとを有している。特許文献１には、並置された三つのコイルを備えた三相リアクトルが開示されている。また、特許文献２には、複数のコイルのそれぞれ中心軸線が三相リアクトルの中心軸線周りに配置されていることが開示されている。さらに、特許文献３には、半径方向に配置された複数の直線磁心と、これら直線磁心を連結する連結磁心と、直線磁心および連結磁心に巻回されたコイルとを含む三相リアクトルが開示されている。

特開平２−２０３５０７号公報 国際公開第２０１４／０３３８３０号 特開２００８−１７７５００号公報

ここで、三相リアクトルの各相のコイルには三相交流電流が流れる。そして、従来技術の三相リアクトルにおいては、任意の2相のコイルに電流が流れた際に発生する磁気が流れる磁路の長さは、相の組合せに応じて異なる場合がある。従って、三相リアクトルの各相に平衡な三相交流電流を流した場合であっても、各相の鉄心に流れる磁束密度は互いに異なり、インダクタンスもアンバランスになるという問題があった。

また、従来技術の三相リアクトルにおいては、各相の鉄心コイルを対称に配置にできない場合がある。このため、鉄心コイルから発生する磁束は、インダクタンスがアンバランスになる原因になる。このように、三相リアクトルにおいてインダクタンスがアンバランスである場合には、三相交流の理想的な入力があったとしても、三相交流の理想的な出力が得られない。

また、従来技術の三相リアクトルにおいては、ギャップの寸法（ギャップの厚さ）は、市場で入手可能なギャップ材の寸法に依存している。このため、三相リアクトルの構造を決定する際に、コイルの巻数や断面積がギャップ材の寸法によって制約を受ける場合がある。また、三相リアクトルにおけるインダクタンスの精度はギャップ材の厚みの精度に応じて定まる。一般的にギャップ材の厚さの精度は±１０％程度であるので、三相リアクトルにおけるインダクタンスの精度もそれに応じて定まる。なお、所望の寸法を有するギャップ材を作成することも可能であるが、ギャップ材に掛かる費用が増す。

また、三相リアクトルを組立てる際には、三相リアクトルのコア部材を一つずつ組立てる工程と、幾つかのコア部材を互いに連結させる工程とを複数回実施する必要がある。このため、ギャップの寸法管理が難しいという問題がある。また、ギャップ材の厚さの精度を向上させることによって、製造費用がさらに増大することになる。

また、コア部材は通常、複数の積層鋼板を積層することにより形成される。そして、三相リアクトルは、コア部材とコア部材とが互いに接触する部分を必要とする。そして、接触する部分の精度を高めるためには、積層鋼板を交互に重ね合わせる必要がある場合もあり、このような作業は極めて煩雑であった。

また、従来技術の三相リアクトルにおいてはコイルが外部に露出しているので、磁界が三相リアクトルのコイルの周りの空気部分に漏洩するという問題がある。漏洩した磁界は心臓のペースメーカの動作に影響を与えたり、三相リアクトルの周囲に在る磁性体を加熱するなどの影響を与えたりする可能性がある。さらに、近年では、より高周波のスイッチングによってアンプ、モータ等を駆動する傾向にあるため、高周波ノイズの周波数もより高くなる傾向にあり、漏洩した磁界の外部に与える影響がより大きくなることが予想される。

また、インダクタンスがアンバランスとなる問題に対しては、中央相のギャップのみを拡大することで解決されうる。しかしながら、ギャップを拡大すると、磁界がさらに漏洩することになる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、インダクタンスがアンバランスになることがなく且つ磁界が外部に漏洩することのない三相リアクトルを提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、中心部鉄心と、該中心部鉄心を取囲む外周部鉄心と、前記中心部鉄心と前記外周部鉄心とを磁気的に互いに連結する少なくとも三つの連結部とを具備し、前記連結部が、一つまたは複数の連結用鉄心と、該連結用鉄心に巻回された一つまたは複数のコイルと、一つまたは複数のギャップから構成されている三相リアクトルが提供される。
２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記連結部の数は３の倍数である。
３番目の発明によれば、１番目または２番目のいずれかの発明において、前記連結部は、前記中心部鉄心および前記外周部鉄心の両方から離間している。
４番目の発明によれば、１番目または２番目のいずれかの発明において、前記連結部は前記中心部鉄心と前記外周部鉄心との両方に接しているか、あるいは、前記連結部は前記中心部鉄心と前記外周部鉄心との両方と一体になっている。
５番目の発明によれば、１番目または２番目のいずれかの発明において、前記連結部は前記中心部鉄心および前記外周部鉄心のうちの一方のみと接しているか、あるいは、前記連結部は前記中心部鉄心および前記外周部鉄心のうちの一方と一体になっている。
６番目の発明によれば、１番目から５番目のいずれかの発明において、前記コイルが集中巻きである。
７番目の発明によれば、１番目から５番目のいずれかの発明において、前記コイルが分布巻である。
８番目の発明によれば、１番目から７番目のいずれかの発明において、、前記コイルが複数存在し、直列および並列のうちの少なくとも一方により結線されている。
９番目の発明によれば、１番目から８番目のいずれかの発明において、前記連結部のうちの少なくとも一方の先端には周方向に延びる延在部が設けられている。
１０番目の発明によれば、１番目から９番目のいずれかの発明において、前記三相リアクトルは少なくとも三つの連結部からなる第一組と他の少なくとも三つの連結部からなる第二組とを含んでいる。また、組の数は２つ以上存在する場合もある。
１１番目の発明によれば、１番目から１０番目のいずれかの発明において、前記３相リアクトルの連結部は、中心部鉄心に対して回転対称に配置されている。
１２番目の発明によれば、１番目から１１番目のいずれかの発明において、前記外周部鉄心は、複数の外周部鉄心部分から構成される。
１３番目の発明によれば、１２番目の発明において、前記複数の外周部鉄心部分のうちの互いに隣接する外周部鉄心部分の間には外周部ギャップが形成されている。

１番目と２番目の発明においては、連結部が中心部鉄心の周囲に配置されているので、コイルの磁束が各連結部から中心部鉄心に向かって集中し、中心部鉄心において大凡ゼロになり、高周波ノイズも大幅に低減できる。また、相間の磁路長の差が従来構造に比べて少なくなり、磁路長の差に起因するインダクタンスのアンバランスを軽減できる。さらに、連結部が中心部鉄心の周囲に配置されているので、連結部のコイルから発生する磁束のアンバランスが従来構造よりも少なくなり、磁束のアンバランスに起因するインダクタンスのアンバランスを軽減できる。さらに、中心部鉄心は外周部鉄心により取囲まれているので、磁界が外周部鉄心の外部に漏洩することもない。
３番目の発明においては、簡易に作成可能な円筒形の中心部鉄心および外周部鉄心を採用できる。
４番目の発明においては、連結部の一部を中心部鉄心または外周部鉄心と一体とすることで、構成部材を減らすことができる。
５番目の発明においては、連結部と一体となっていない中心部鉄心または外周部鉄心のどちらか、あるいは両方を円筒形にできるので、簡易な構成にできる。
６番目または７番目の発明においては、簡易な構成で三相リアクトルを作成できる。
８番目の発明においては、直列および／または並列を組み合わせることにより、三相リアクトルのインダクタンス値を調整することができる。
９番目の発明においては、ギャップの面積を容易に大きくできる。
１０番目の発明においては、一つのリアクトル内に複数のリアクトルを一つのリアクトルの構造体の中に構成することで、より狭い設置スペースに配置することが可能になったり、前記複数のリアクトルを直列あるいは並列に接続することでインダクタンス値を調整したりできる。
１１番目の発明においては、連結部を中心部鉄心に対して回転対称に配置することで、１番目の発明における磁路長の長さに起因するインダクタンスのアンバランスを軽減する効果と、コイルの配置に起因するインダクタンスのアンバランスを軽減する効果が最大となる。
１２番目の発明においては、外周部鉄心を複数の外周部鉄心部分に分割することで、製造性や組立性が向上する。
１３番目の発明においては、外周部ギャップを設けることで、インダクタンスの調整が容易となる。

添付図面に示される本発明の典型的な実施形態の詳細な説明から、本発明のこれら目的、特徴および利点ならびに他の目的、特徴および利点がさらに明解になるであろう。

本発明の第一の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。 図１Ａに示される三相リアクトルからコイルを除いた斜視図である。 本発明の第二の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。 本発明の第二の実施形態に基づく他の三相リアクトルの断面図である。 本発明の第三の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。 本発明の第三の実施形態に基づく他の三相リアクトルの断面図である。 本発明の第四の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。 本発明の第五の実施形態に基づく三相リアクトルの第一断面図である。 本発明の第五の実施形態に基づく三相リアクトルの第二断面図である。 本発明の第五の実施形態に基づく三相リアクトルの第三断面図である。 本発明の第六の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。 本発明の第六の実施形態に基づく三相リアクトルの他の断面図である。 本発明の第六の実施形態に基づく三相リアクトルの回路図である。 本発明の第六の実施形態に基づく三相リアクトルの他の回路図である。 本発明の第七の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。 本発明の第八の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。 本発明の第九の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。 図３Ｂに示される三相リアクトルの磁界を示す図である。 従来技術における三相リアクトルの磁界を示す図である。 三相リアクトルにおける磁束の向きを示す第一の図である。 三相リアクトルにおける磁束の向きを示す第二の図である。 本発明第十の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。 本発明第十一の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１Ａは本発明の第一の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。さらに、図１Ｂは図１Ａに示される三相リアクトルの斜視図である。図１Ａおよび図１Ｂに示されるように、三相リアクトル５は、中心部鉄心１０と、中心部鉄心１０を取り囲む外周部鉄心２０と、中心部鉄心１０と外周部鉄心２０とを磁気的に互いに連結する少なくとも三つの連結部３１〜３３とを含んでいる。図１Ａにおいては、環状の外周部鉄心２０の中心に中心部鉄心１０が配置されている。このように、本発明においては、中心部鉄心１０と外周部鉄心２０とは、その形状が大幅に異なる。

なお、中心部鉄心１０、外周部鉄心２０および連結部３１〜３３は、複数の鉄板、炭素鋼板、電磁鋼板を積層するか、もしくはフェライトまたは圧粉鉄心などの磁性材料から作成される。また、外周部鉄心２０は一体的でもよく、外周部鉄心２０が複数の小部分に分割可能であってもよい。さらに、連結部３１〜３３の数が３の倍数であってもよい。例えば後述するように連結部の数が六個であってもよい。

図１に示されるように、連結部３１〜３３のそれぞれは、中心部鉄心１０に接する連結用鉄心１１〜１３を有している。これら連結用鉄心１１〜１３は周方向に互いに等間隔で配置されている。さらに、連結部３１〜３３のそれぞれは、外周部鉄心２０の内周面に接する連結用鉄心２１〜２３を有している。これら連結用鉄心２１〜２３も周方向に互いに等間隔で配置されている。従って、連結部３１〜３３は周方向に互いに等間隔で配置されている。また、連結用鉄心２１〜２３のそれぞれは連結用鉄心１１〜１３のそれぞれと互いに対面している。なお、連結用鉄心１１〜１３は中心部鉄心１０とは別部材でも、一体部材でもよい。同様に、連結用鉄心２１〜２３は外周部鉄心２０とは別部材でも、一体部材でもよい。後述する他の実施形態でも同様である。

前述した連結部３１は、中心部鉄心１０に接する連結用鉄心１１と、外周部鉄心２０に接する連結用鉄心２１と、連結用鉄心１１と連結用鉄心２１との間に磁気的に連結可能に形成されたギャップ１０１とで構成されている。

同様に、連結部３２は、中心部鉄心１０に接する連結用鉄心１２と、外周部鉄心２０に接する連結用鉄心２２と、連結用鉄心１２と連結用鉄心２２との間に磁気的に連結可能に形成されたギャップ１０２とで構成されている。さらに、連結部３３は、中心部鉄心１０に接する連結用鉄心１３と、外周部鉄心２０に接する連結用鉄心２３と、連結用鉄心１３と連結用鉄心２３との間に磁気的に連結可能に形成されたギャップ１０３とを同様に含んでいる。図１Ａに示されるように、第一の実施形態においては、連結用鉄心１１の先端面および連結用鉄心２１の先端面はいずれも平坦であり、その結果、ギャップ１０１は線形または矩形である。他のギャップ１０２、１０３も同様の構成である。なお、本発明における三相リアクトル５のギャップ１０１〜１０３には、絶縁体からなるギャップ材が挿入されてもよい。

さらに、図１Ａに示されるように、連結部３１の連結用鉄心１１、２１にはそれぞれコイル５１、４１が巻回されている。同様に、連結部３２の連結用鉄心１２、２２にもそれぞれコイル５２、４２が巻回されている。同様に、連結部３３の連結用鉄心１３、２３にもそれぞれコイル５３、４３が巻回されている。なお、図１Ｂにおいては簡潔にする目的で、これらコイルの図示を省略している。

なお、三相リアクトル５の両端面においては、中心部鉄心１０と外周部鉄心２０とは互いに締結される。この場合に、三相リアクトル５の両端面は目的に応じて磁気遮蔽される。磁気遮蔽される場合には、三相リアクトル５の両端面からコイルを視認できない。これに対し、磁気遮蔽されない場合には、三相リアクトル５の両端面からコイルを視認できる。

本発明においては、外周部鉄心２０の中心に中心部鉄心１０を配置すると共に、連結部３１〜３３を周方向に互いに等間隔に配置している。従って、本発明では、連結部３１〜３３におけるコイル４１〜５３およびギャップ１０１〜１０３も周方向に互いに等間隔になり、三相リアクトル５自体が回転対称の構造になる。

このため、三相リアクトル５は典型的にはその中心に磁束が集中し、三相交流においては、三相リアクトル５の中心部の磁束を合計するとゼロになる。従って、本発明においては、相間の磁路長の差がなくなり、磁路長の差に起因するインダクタンスのアンバランスを排除できる。さらに、コイルから発生する磁束のアンバランスも排除できるので、磁束のアンバランスに起因するインダクタンスのアンバランスを排除できる。

さらに、本発明においては、型を利用して鋼板を精度良く打抜くと共に、かしめ等により精度良く積層し、それにより、中心部鉄心１０、外周部鉄心２０および連結部３１〜３３を高精度で作成することができる。その結果、中心部鉄心１０、外周部鉄心２０および連結部３１〜３３を高精度で互いに組付けられ、ギャップの寸法管理を高精度で行うことができる。

言い換えれば、本発明においては、中心部鉄心１０と外周部鉄心２０との間の連結部３１〜３３に、任意の寸法のギャップを低コストで高精度に形成することができる。従って、本発明では、三相リアクトル５の設計の自由度が向上し、その結果、インダクタンスの精度も向上する。

さらに、本発明においては、コイル４１〜５３およびギャップ１０１〜１０３を含む連結部３１〜３３が外周部鉄心２０に包囲されている。このため、本発明においては、磁界および磁束が外周部鉄心２０の外部に漏洩することはなく、高周波ノイズを大幅に低減することができる。

図２Ａは本発明の第二の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。図２Ａにおいては、連結部３１〜３３に含まれる連結用鉄心１１〜１３は図１に示される連結部３１〜３３に含まれる連結用鉄心１１〜１３よりも長い。そして、連結部３１〜３３に含まれる連結用鉄心２１〜２３は図１に示される連結部３１〜３３に含まれる連結用鉄心２１〜２３よりも短い。さらに、連結用鉄心１１〜１３にはコイル５１〜５３が巻回されているが、連結用鉄心２１〜２３にはコイルは巻回されていない。

図２Ｂは本発明の第二の実施形態に基づく他の三相リアクトルの断面図である。図２Ｂにおいては、連結部３１〜３３の連結用鉄心１１〜１３は図１に示される連結部３１〜３３の連結用鉄心１１〜１３よりも短い。そして、連結部３１〜３３の連結用鉄心２１〜２３は図１に示される連結部３１〜３３の連結用鉄心２１〜２３よりも長い。さらに、図２Ｂにおいては、連結用鉄心１１〜１３にはコイルが巻回されておらず、連結用鉄心２１〜２３にはコイル４１〜４３が巻回されている。

図２Ａおよび図２Ｂに示される構成においては、コイルの数が少なくて済むので、三相リアクトル５の構造が単純になり製造が容易になる。また、前述したのと同様な効果が得られるのは明らかであろう。

図３Ａは本発明の第三の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。図３Ａにおける連結部３１〜３３は連結用鉄心１１〜１３のみを含み、連結用鉄心２１〜２３を含んでいない。連結用鉄心１１〜１３は中心部鉄心１０に接しつつ、外周部鉄心２０の内周面近傍まで延びている。そして、連結用鉄心１１〜１３は外周部鉄心２０に接していない。従って、図３Ａにおける外周部鉄心２０は円筒状である。さらに、図３Ａにおける連結用鉄心１１〜１３の先端面は外周部鉄心２０の内周面に沿って凸状に湾曲している。さらに、連結部３１〜３３に含まれる連結用鉄心１１〜１３には、コイル５１〜５３が巻回されている。

図３Ｂは本発明の第三の実施形態に基づく他の三相リアクトルの断面図である。図３Ｂにおける連結部３１〜３３は連結用鉄心２１〜２３のみを含み、連結用鉄心１１〜１３を含んでいない。連結用鉄心２１〜２３は外周部鉄心２０に接しつつ、中心部鉄心１０の外周面近傍まで延びている。そして、連結用鉄心２１〜２３は中心部鉄心１０に接していない。従って、図３Ｂにおける中心部鉄心１０は円筒状である。さらに、図３Ｂにおける連結用鉄心２１〜２３の先端面は中心部鉄心１０の外周面に沿って凹状に湾曲している。さらに、外周部鉄心２０と接する連結用鉄心２１〜２３にはコイル４１〜４３が巻回されている。

図３Ａおよび図３Ｂに示されるように、連結部３１は中心部鉄心１０に接する連結用鉄心１１および外周部鉄心２０に接する連結用鉄心２１のうちのいずれか一方を含んでいればよい。他の連結部３２、３３も同様である。ただし、そのような場合であっても、ギャップ１０１〜１０３の寸法は変化しない。

図３Ａにおいては円筒形の外周部鉄心２０を採用でき、図３Ｂにおいては円筒形の中心部鉄心１０を採用できる。言い換えれば、第三の実施形態においては、中心部鉄心１０または外周部鉄心２０を円筒形にできる。従って、三相リアクトル５を簡易な構成にし、製造費用も下げられる。また、前述したのと同様な効果が得られるのは明らかであろう。

図４は本発明の第四の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。図４に示される三相リアクトル５は、六つの連結部３１〜３６を含んでいる。これら連結部３１〜３６は中心部鉄心１０に接する六つの連結用鉄心１１〜１６と、中心部鉄心１０を取囲む外周部鉄心２０に接する六つの連結用鉄心２１〜２６とを含んでいる。従って、前述したように、連結用鉄心１１〜１６および連結用鉄心２１〜２６は周方向に等間隔で配置されている。さらに、連結用鉄心１１〜１６と連結用鉄心２１〜２６との間には磁気的に連結可能なギャップ１０１〜１０６が形成されている。

図４に示されるようにコイルを後述するように適切に結線することにより、三相リアクトルを形成できる。また、図４に示される連結部３１に含まれる連結用鉄心１１の先端面は周方向に沿って凸状に湾曲しており、連結用鉄心２１の先端面は周方向に沿って凹状に湾曲している。他の連結部３２〜３６も同様である。この場合にも、前述したのと同様な効果が得られるのは明らかであろう。

図５Ａは本発明の第五の実施形態に基づく三相リアクトルの第一断面図である。図５Ａに示される三相リアクトル５は三つの連結部３１〜３３を含んでいる。図５Ａにおいては、連結部３１〜３３は、中心部鉄心１０に接する連結用鉄心１１〜１３と、外周部鉄心２０に接する連結用鉄心２１〜２３と、連結用鉄心１１〜１３および連結用鉄心２１〜２３の間に配置された連結用鉄心６１〜６３とを含んでいる。図示されるように、連結用鉄心６１〜６３は連結用鉄心１１〜１３および連結用鉄心２１〜２３の両方から離間している。そして、連結用鉄心１１〜１３と連結用鉄心６１〜６３との間、および連結用鉄心６１〜６３と連結用鉄心２１〜２３との間には、磁気的に連結可能なギャップが形成されている。

さらに、中心部鉄心１０に接する連結用鉄心１１〜１３にはコイル５１〜５３が巻回されているが、外周部鉄心２０に接する連結用鉄心２１〜２３にはコイルは巻回されていない。その代わりに、連結用鉄心６１〜６３にコイル７１〜７３が巻回されている。このような構成においては、巻数や断面積の異なるコイル７１〜７３を備えた連結用鉄心６１〜６３を既存の連結用鉄心６１〜６３と交換することにより、リアクトル５のインダクタンスを容易に変更できるのが分かるであろう。また、前述したのと同様な効果が得られるのは明らかであろう。

図５Ｂは本発明の第五の実施形態に基づく三相リアクトルの第二断面図である。図５Ｂに示されるリアクトル５は六つの連結部３１〜３６を含んでいる。図５Ｂから分かるように、連結部３１〜３６は、中心部鉄心１０近傍に位置する連結用鉄心６１〜６６と、外周部鉄心２０近傍に位置する連結用鉄心８１〜８６とを含んでいる。さらに、連結用鉄心６１〜６６にコイル７１〜７６が巻回されており、連結用鉄心８１〜８６にコイル９１〜９６が巻回されている。

これら連結用鉄心６１〜６６および連結用鉄心８１〜８６の両方は中心部鉄心１０と外周部鉄心２０との間に配置されている。これら連結用鉄心６１〜６６および連結用鉄心８１〜８６は中心部鉄心１０および外周部鉄心２０の両方に接触していない。そして、中心部鉄心１０と連結用鉄心６１〜６６との間、連結用鉄心６１〜６６と連結用鉄心８１〜８６との間、および連結用鉄心８１〜８６と外周部鉄心２０との間には、磁気的に連結可能なギャップが形成されている。従って、図５Ｂに示される中心部鉄心１０および外周部鉄心２０はいずれも円筒形である。図５Ｂから分かるように、これら連結用鉄心６１〜６６および連結用鉄心８１〜８６は周方向に等間隔で配置されている。なお、さらに多数の連結用鉄心を含んでいてもよい。

図５Ｃは本発明の第五の実施形態に基づく三相リアクトルの第三断面図である。図５Ｃにおいては連結用鉄心６１〜６６および連結用鉄心８１〜８６に共通のコイル７１〜７６が巻回されている点で、図５Ｂとは異なり、他の点において図５Ｃは図５Ｂと同様である。

図５Ｂおよび図５Ｃに示される実施形態においては、中心部鉄心１０および外周部鉄心２０は円筒形であってもよく、中心部鉄心１０および外周部鉄心２０の構成を簡易にできる。また、巻数や断面積の異なるコイルを備えた連結用鉄心６１〜６６および連結用鉄心８１〜８６を既存の連結用鉄心と交換することにより、リアクトル５のインダクタンスを容易に変更できる。また、前述したのと同様な効果が得られるのは明らかであろう。

図６Ａは本発明の第六の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図であり、図６Ｂは本発明の第六の実施形態に基づく三相リアクトルの他の断面図である。これら図面においては、三相リアクトル５は六つの連結部を有している。これら連結部は外周部鉄心２０に接する六つの連結用鉄心２１〜２６を含んでいる。連結用鉄心２１〜２６のそれぞれには、コイル４１〜４６が巻回されている。また、連結用鉄心２１〜２６の先端面は凹状に湾曲している。

図６Ａにおいて各コイルは集中巻きである。従って、図６Ａに示されるコイル４１、４４がＲ相コイルＲ１、Ｒ２であり、コイル４２、４５がＴ相コイルＴ１、Ｔ２であり、コイル４３、４６がＳ相コイルＳ１、Ｓ２である。

これに対し、図６Ｂにおいて各コイルは分布巻きである。従って、図６Ｂに示されるように、第一のＲ相コイルが連結用鉄心２１、２６間に巻回されており、第二のＲ相コイルが連結用鉄心２３、２４間に巻回されている。同様に、第一のＴ相コイルが連結用鉄心２４、２５間に巻回されており、第二のＴ相コイルが連結用鉄心２１、２２間に巻回されている。同様に、第一のＳ相コイルが連結用鉄心２５、２６間に巻回されており、第二のＳ相コイルが連結用鉄心２２、２３間に巻回されている。

さらに、図７Ａおよび図７Ｂは本発明第六の実施形態の三相リアクトルの回路図である。図７Ａにおいては、前述したＲ相コイルＲ１とＲ相コイルＲ２とが直列に接続されている。二つのＴ相コイルＴ１、Ｔ２および二つのＳ相コイルＳ１、Ｓ２も同様に直列に接続されている。図７Ｂにおいては、前述したＲ相コイルＲ１とＲ相コイルＲ２とが並列に接続されている。二つのＴ相コイルＴ１、Ｔ２および二つのＳ相コイルＳ１、Ｓ２も同様に並列に接続されている。

このようにコイルの結線の方法を直列または並列に変更することにより、三相リアクトル５のインダクタンス値を調整することができる。また、例えば三相リアクトル５が六つの連結部３１〜３６を有する場合に、連結部３１、３３、３５におけるコイルは直列に接続し、連結部３２、３４、３６におけるコイルは並列で接続するようにしてもよい。この場合にも、同様にインダクタンス値を調整できるのが分かるであろう。

図８は本発明の第七の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図であり、図３Ｂと概ね同様な図である。図８においては、外周部鉄心２０に接する連結用鉄心２１〜２３の先端には、周方向に延びる延在部２１ａ〜２３ａがそれぞれ形成されている。これら延在部２１ａ〜２３ａと中心部鉄心１０との間のギャップの寸法は互いに等しい。図示されるように第八の実施形態においては、ギャップ１０１〜１０３は周方向に湾曲している。

このような延在部２１ａ〜２３ａが設けられた場合には、連結部３１〜２３におけるギャップ１０１〜１０３の面積を容易に大きくできる。なお、中心部鉄心１０に接する連結用鉄心１１〜１３の先端に、前述したのと同様な延在部を備える構成であってもよく、延在部が中心部鉄心１０に接する連結用鉄心１１〜１３と外周部鉄心２０に接する連結用鉄心２１〜２３の両方に設けられていても良い。また、前述したのと同様な効果が得られるのは明らかであろう。

図９は本発明の第八の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。図９に示される三相リアクトル５は、六つの連結部３１〜３６を含んでいる。これら連結部３１〜３６は、中心部鉄心１０に接する三つの連結用鉄心１１、１３、１５と、外周部鉄心２０に接する六つの連結用鉄心２１〜２６とを含んでいる。三つの連結用鉄心１１、１３、１５および六つの連結用鉄心２１〜２６は、それぞれ周方向に等間隔で配置されている。また、図９から分かるように、外周部鉄心２０に接する三つの連結用鉄心２１、２３、２５が中心部鉄心１０に接する三つの連結用鉄心１１、１３、１５にそれぞれ対面している。

図９に示される実施形態においては、連結部３１、３３、３５と連結部３２、３４、３６とが交互に配置されている。そして、連結部３１、３３、３５は中心部鉄心１０に接する連結用鉄心１１、１３、１５と外周部鉄心２０に接する連結用鉄心２１、２３、２５とを含む。これに対し、連結部３２、３４、３６は外周部鉄心２０に接する連結用鉄心２２、２４、２６のみを含んでいる。

連結用鉄心１１、１３、１５のみが中心部鉄心１０に接しているので、連結部３１、３３、３５のギャップ１０１、１０３、１０５の寸法は連結部３２、３４、３６のギャップ１０２、１０４、１０６の寸法よりも小さい。さらに、図９から分かるように、連結用鉄心２１、２３、２５に巻回されたコイル４１、４３、４５の断面積は、連結用鉄心２２、２４、２６に巻回されたコイル４２、４４、４６の断面積よりも小さい。さらに、コイル４１、４３、４５の巻数は、コイル４２、４４、４６の巻数とは異なるものとする。

また、図９から分かるように、連結部３１、３３、３５のそれぞれのギャップ１０１、１０３、１０５の寸法は互いに等しく、連結部３２、３４、３６のそれぞれのギャップ１０２、１０４、１０６の寸法は互いに等しい。同様に、連結部３１、３３、３５のコイル４１、４３、４５の巻数および断面積は互いに等しく、連結部３２、３４、３６のコイル４２、４４、４６の巻数および断面積は互いに等しい。

このような場合では、例えば破線で示される連結部３１、３３、３５を第一組と設定し、一点鎖線で示される連結部３２、３４、３６を第二組と設定する。つまり、図９に示される三相リアクトル５は二組の連結部を有する。そして、第一組および第二組のそれぞれにおいて、Ｒ相、Ｔ相、Ｓ相のコイルを定めればよい。

図１０は本発明の第九の実施形態に基づく他の三相リアクトルの断面図である。図１０に示される三相リアクトル５は、六つの連結部３１〜３６を含んでいる。これら連結部３１〜３６は、周方向に等間隔に配置されていて中心部鉄心１０に接する六つの連結用鉄心１１〜１６のみを含んでいる。

図１０に示される実施形態においては、連結部３１、３３、３５と連結部３２、３４、３６とが交互に配置されている。そして、連結部３１、３３、３５における連結用鉄心１１、１３、１５は連結部３２、３４、３６における連結用鉄心１２、１４、１６よりも長い。

従って、連結部３１、３３、３５のギャップ１０１、１０３、１０５の寸法は連結部３２、３４、３６のギャップ１０２、１０４、１０６の寸法よりも小さい。さらに、図１０から分かるように、連結用鉄心１１、１３、１５に巻回されたコイル５１、５３、５５の断面積は、連結用鉄心１２、１４、１６に巻回されたコイル５２、５４、５６の断面積よりも小さい。さらに、コイル５１、５３、５５の巻数は、コイル５２、５４、５６の巻数とは異なるものとする。

このような場合においても、例えば破線で示される連結部３１、３３、３５を第一組と設定し、一点鎖線で示される連結部３２、３４、３６を第二組と設定する。そして、前述したように第一組および第二組のそれぞれにおいて、Ｒ相、Ｔ相、Ｓ相のコイルが定めればよい。また、図９および図１０に示される構成においても、前述したのと同様な効果が得られるのは明らかであろう。

図１３は本発明の第十の実施形態に基づく他の三相リアクトルの断面図である。図１３に示される三相リアクトル５は図３Ｂに示されるのと概ね同様な構成である。しかしながら、外周部鉄心２０が互いに連結された複数の外周部鉄心部分２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇ、２０ｈ、２０ｉに分割されている。任意の箇所で外周部鉄心を複数に分けることで、製造時において材料の端切れを少なくし材料費を下げる効果がある。また、複数の外周部鉄心部分２０ａ〜２０ｉを使用するので、大型の外周部鉄心２０を作成する場合であっても、組立易くなる効果がある。

図１４は本発明の第十一の実施形態に基づく他の三相リアクトルの断面図であり、図１３と同様な図である。図１４においては、外周部鉄心２０が複数の外周部鉄心部分２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇ、２０ｈ、２０ｉに分割されている。そして、外周部鉄心部分２０ｂ、２０ｃの間、外周部鉄心部分２０ｅ、２０ｆの間、および外周部鉄心部分２０ｈ、２０ｉの間には、磁気的に連結可能な外周部ギャップ１１１、１１２、１１３がそれぞれ形成されている。外周部鉄心２０に外周部ギャップ１１１、１１２、１１３を設けることで、インダクタンスのアンバランスの調整が容易となる効果がある。

ここで、図１１Ａは図３Ｂに示される三相リアクトルの磁界を示す図であり、図１１Ｂは従来技術における三相リアクトルの磁界を示す図である。図１１Ａにおいては、連結用鉄心２１〜２３のそれぞれの基端近傍、および中心部鉄心１０と連結用鉄心２３の先端との間において磁界が漏洩している。しかしながら、そのような磁界の漏洩はいずれも外周部鉄心２０内部であり、磁界は外周部鉄心２０の外部には漏洩していない。

図１１Ｂに示される三相リアクトル９０は凹部を備えた二つの鉄心部９８、９９を有している。図１１Ｂに示されるように、磁界は、鉄心部９８、９９の凹部の内側だけでなく、鉄心部９８、９９の外側にも漏洩している。言い換えれば、従来技術においては三相リアクトル９０の外部に磁界が漏洩している。従って、本発明における三相リアクトル５は、磁界の漏洩を防止できるという顕著な効果を有するのが分かるであろう。

図１２Ａおよび図１２Ｂはさらに他の三相リアクトルにおける磁束の向きを示す図である。これら図面に示される三相リアクトル５は、略円筒形の中心部鉄心１０と、周方向に等間隔で配置された六つの連結用鉄心部が接した外周部鉄心２０とを有している。また、コイル４１〜４６が六つの連結用鉄心部に巻回されている。

図１２Ａにおいては、コイル４１、４４がＴ相コイルであり、コイル４２、４５がＲ相コイルであり、コイル４３、４６がＳ相コイルである。三相交流においては、Ｓ相コイル４３、４６に最大電流が流れ、Ｔ相コイル４１、４４およびＲ相コイル４２、４５に最大電流の（−１／２）倍の電流が流れている。図１２Ａにおいては、二つのＳ相コイル４３、４６の磁束は、三相リアクトル５の中心を向いている。言い換えれば、本発明の三相リアクトル５は典型的にはその中心に磁束が集中する。そして、三相交流においては、三相リアクトル５の中心部の磁束を合計するとゼロになる。

図１２Ｂにおいては、コイル４１がＴ相コイルであり、コイル４２が−Ｒ相コイルであり、コイル４３が−Ｓ相コイルであり、コイル４４が−Ｔ相コイルであり、コイル４５がＲ相コイルであり、コイル４６がＳ相コイルである。三相交流においては、Ｓ相コイル４６に最大電流が流れ、Ｔ相コイル４１およびＲ相コイル４５に最大電流の（−１／２）倍の電流が流れている。また、「−」の符号が付けられたコイルには、逆方向で同じ大きさの電流が流れているものとする。図１２Ｂに示されるように、「−Ｓ相コイル」であるコイル４３の磁束は三相リアクトル５の中心を向いている。そして、「Ｓ相コイル」であるコイル４６の磁束は三相リアクトル５の半径方向外側に向かっている。

三相リアクトル５は静止器であるので、図１２Ａおよび図１２Ｂに示されるようにコイルの順番を変更してもよい。つまり、三相リアクトル５に要求される特徴に応じて、コイルの順番を適宜選択できる。

典型的な実施形態を用いて本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなしに、前述した変更および種々の他の変更、省略、追加を行うことができるのを理解できるであろう。尚記載の回転対称とは、課題解決が可能な対称な形状あるいは配置を指す。

５ 三相リアクトル
１０ 中心部鉄心
１１〜１６ 連結用鉄心
２０ 外周部鉄心
２０ａ〜２０ｉ 外周部鉄心部分
２１〜２６ 連結用鉄心
２１ａ〜２３ａ 延在部
３１〜３６ 連結部
４１〜４６ コイル
５１〜５６ コイル
６１〜６６ 連結用鉄心
７１〜７６ コイル
８１〜８６ 連結用鉄心
９１〜９６ コイル
１０１〜１０６ ギャップ
１１１〜１１３ 外周部ギャップ

Claims (13)

1. 中心部鉄心（１０）と、
   該中心部鉄心を取囲む外周部鉄心（２０）と、
   前記中心部鉄心と前記外周部鉄心とを磁気的に互いに連結する少なくとも三つの連結部（３１〜３３）とを具備し、
   前記連結部（３１〜３３）が、一つまたは複数の連結用鉄心（１１〜１３、２１〜２３）と、該連結用鉄心に巻回された一つまたは複数のコイル（４１〜４３、５１〜５３）と、一つまたは複数のギャップ（１０１〜１０３）から構成されている、三相リアクトル。
2. 前記連結部の数は３の倍数である請求項１に記載の三相リアクトル。
3. 前記連結部は、前記中心部鉄心および前記外周部鉄心の両方から離間している請求項１または２に記載の三相リアクトル。
4. 前記連結部は前記中心部鉄心と前記外周部鉄心との両方に接しているか、あるいは、前記連結部は前記中心部鉄心と前記外周部鉄心との両方と一体になっている、請求項１または２に記載の三相リアクトル。
5. 前記連結部は前記中心部鉄心および前記外周部鉄心のうちの一方のみと接しているか、あるいは、前記連結部は前記中心部鉄心および前記外周部鉄心のうちの一方と一体になっている、請求項１または２に記載の三相リアクトル。
6. 前記コイルが集中巻きである請求項１ないし５のうちいずれか一項に記載の三相リアクトル。
7. 前記コイルが分布巻である請求項１ないし５のうちいずれか一項に記載の三相リアクトル。
8. 前記コイルが複数存在し、直列および並列のうちの少なくとも一方により結線されている請求項１ないし７のうちいずれか一項に記載の三相リアクトル。
9. 前記連結部のうちの少なくとも一方の先端には周方向に延びる延在部（２１ａ〜２３ａ）が設けられている請求項１ないし８のいずれか一項に記載の三相リアクトル。
10. 前記三相リアクトルは少なくとも三つの連結部からなる第一組（３１、３３、３５）と他の少なくとも三つの連結部からなる第二組（３２、３４、３６）とを含んでいる、
    請求項１ないし９のいずれか一項に記載の三相リアクトル。
11. 前記三相リアクトルの連結部は、中心部鉄心に対して回転対称に配置されている、請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の三相リアクトル。
12. 前記外周部鉄心は、複数の外周部鉄心部分から構成される、請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の三相リアクトル。
13. 前記複数の外周部鉄心部分のうちの互いに隣接する外周部鉄心部分の間には外周部ギャップが形成されている請求項１２に記載の三相リアクトル。