JP2018157094A - 絶縁構造を有する三相リアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】従来のリアクトルにおいては、コイルと鉄心との間、及び各コイル間の絶縁確保の工程がそれぞれ必要であるという問題があった。本開示の実施例に係る三相リアクトルによれば、コイルと鉄心との間、及び各コイル間の絶縁性を容易に確保することができる。
【解決手段】本開示の実施例に係る三相リアクトルは、巻回部を有するコイルと、巻回部の内側に一部が配置される鉄心と、コイルを収納し、開口部を有する被覆部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、三相リアクトルに関し、特に、絶縁構造を有する三相リアクトルに関する。

リアクトルは、インバータ等から発生する高調波電流を抑制するため、あるいは入力力率改善のため、さらにはインバータへの突入電流を軽減するために用いられる。リアクトルは、磁性材からなる鉄心と、鉄心の外周に形成されたコイルとを有する。

鉄心とコイルとの間では絶縁性が確保されている必要がある。一例として鉄心とコイルとの間に絶縁紙を設けるリアクトルが知られている（例えば、特許文献１）。この従来技術に係るリアクトルは、鉄心が絶縁紙により被覆されたうえ、コイルの中空部に差し込まれた構造を備えている。さらに、三相リアクトルの場合、コイルと他のコイルとを隣接して配置させるため、各コイル間の絶縁性も確保されている必要がある。

特開２０１２−１４２３５０号公報

しかしながら、従来のリアクトルにおいては、コイルと鉄心との間、及び各コイル間の絶縁確保の工程がそれぞれ必要であるという問題があった。

本開示の実施例に係る三相リアクトルは、巻回部を有するコイルと、巻回部の内側に一部が配置される鉄心と、コイルを収納し、開口部を有する被覆部と、を備える。

本開示の実施例に係る三相リアクトルによれば、コイルと鉄心との間、及び各コイル間の絶縁性を容易に確保することができる。

実施例１に係る三相リアクトルの一部の分解斜視図である。 実施例１に係る三相リアクトルの一部の斜視図である。 実施例１に係る三相リアクトルの一部の斜視図である。 実施例１の変形例に係る三相リアクトルの一部の斜視図である。 実施例２に係る三相リアクトルの平面図である。 実施例２に係る三相リアクトルの一部の斜視図である。 実施例２に係る三相リアクトルの一部の分解斜視図である。 実施例２に係る三相リアクトルの一部の平面図である。 実施例２に係る三相リアクトルの一部の断面図である。 実施例３に係る三相リアクトルの一部の斜視図である。 実施例４に係る三相リアクトルの一部の分解斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る三相リアクトルについて説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態には限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。

図１に、実施例１に係る三相リアクトルの一部の分解斜視図を示す。図２に、実施例１に係る三相リアクトルの一部の斜視図を示す。実施例１に係る三相リアクトル１０１は、コイル１と、鉄心２と、被覆部３と、を備える。なお、図１には三相リアクトルを構成する１つのリアクトルのみを示しているが、三相リアクトルは３つのリアクトルを備えている。

コイル１は、導体を螺旋状に巻回した巻回部１１を有する。導体として、銅、アルミニウム、マグネシウム等を含む導電性材料から形成された平角線や丸線等の導体を用いることができる。巻回部１１の終端部は入力端子１２または出力端子１３として外部機器と接続することができる。巻回部１１の内側には、略長方形の空間が形成される。

鉄心２は、コイル１の巻回部１１の内側に一部が配置される。

被覆部３は、コイル１を収納し、開口部３１を有する。被覆部３には、絶縁部材３２が設けられていてもよい。絶縁部材３２は、巻回部１１の内周面と鉄心２との間に配置され、かつ、被覆部３と一体化されている。被覆部３はシート状の絶縁材によって形成されるようにしてもよい。

図１は、鉄心２、被覆部３、及びコイル１が分離した状態を示している。図２は、被覆部３の開口部３１を介して、コイル１の巻回部１１の内側に鉄心２を挿入した状態を示している。

図３に、実施例１に係る三相リアクトルの一部の斜視図を示す。図３に示すように、コイル１の巻回部１１の内側に形成された空間と、被覆部３の開口部３１の位置を合わせた状態で、コイル１を囲むように被覆部３を折り曲げることが好ましい。なお、図３においては鉄心２及び絶縁部材３２を省略して示している。

図４に実施例１の変形例に係る三相リアクトルの一部の斜視図を示す。図４に示すように、被覆部３０は、袋状の絶縁材によって形成されるようにしてもよい。なお、袋状の被覆部３０には、コイル１を挿入するための上側開口部３１０が設けられている。さらに、鉄心２をコイル１の巻回部１１の内側に挿入するための開口部も設けられているが図４では省略している。

以上説明したように、実施例１に係る三相リアクトルは、コイルを収納し、かつ開口部を備えた被覆部を備えており、コイル全体が絶縁材で覆われるため、各コイル間、及びコイルと鉄心との間の絶縁性を容易に確保することが可能である。

次に、実施例２に係る三相リアクトルについて説明する。図５に実施例２に係る三相リアクトルの平面図を示す。実施例２に係る三相リアクトル１０２が実施例１に係る三相リアクトル１０１と異なっている点は、外周部鉄心と、外周部鉄心の内面に接するか、または、該内面に結合されるか、または該内面に磁気的に結合する少なくとも三つの鉄心コイルと、を具備し、少なくとも三つの鉄心コイルのそれぞれは、鉄心と該鉄心に巻回されたコイルとから構成されている点である。実施例２に係る三相リアクトル１０２のその他の構成は、実施例１に係る三相リアクトル１０１における構成と同様であるので詳細な説明は省略する。

図６に実施例２に係る三相リアクトルの一部の斜視図を示す。図７に実施例２に係る三相リアクトルの一部の分解斜視図を示す。

図５は、三相リアクトルを構成した例を示し、コイル１及び鉄心２はそれぞれ１２０°だけ回転させた位置に３つずつ配置されている。これら３つのコイル１をＲ相、Ｓ相、Ｔ相用のコイルとすることができる。

鉄心２は全体として１つの鉄心を構成するが、３つの分割面（２１，２２，２３）で分割されている。鉄心２へのコイル１及び被覆部３の装着は分割された鉄心２に対して行われるため、以下、分割された鉄心２について説明する。

図５及び図６に示すように、鉄心２のうち、巻回部１１の内側に配置される部分の鉄心を内周部鉄心２ａと呼ぶ。一方、鉄心２のうち、三相リアクトルの外周部に配置された部分を外周部鉄心２ｂと呼ぶ。鉄心２は、複数の電磁鋼板を積層することによって形成することができる。あるいは、鉄心２を圧粉成形体から構成するようにしてもよい。

被覆部３は、コイル１を収納し、かつ、鉄心２の一部を巻回部１１の内側に配置するための開口部３１を有する。図６に示すように、被覆部３は、上面部が解放された箱状の形状を有することが好ましい。さらに、図７に示すように、被覆部３は蓋部３ａと被覆部本体３ｂから構成するようにしてもよい。このように被覆部３を２つの構成部材に分割することにより、コイル１を被覆部３に装着する工程が容易になる。例えば、図７に示すように、被覆部本体３ｂにコイル１を装着し、その後に蓋部３ａを被覆部本体３ｂに接着や圧着等により一体化することができる。被覆部３には樹脂材を用いることができる。樹脂材として、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等を用いることができる。

被覆部３には内周部鉄心２ａをコイル１の内周部に配置するための開口部３１が形成されている。開口部３１に鉄心２の一部である内周部鉄心２ａを通すことにより、内周部鉄心２ａを巻回部１１の内側に配置することができる。開口部３１の形状は内周部鉄心２ａの断面形状に沿った形状とすることが好ましい。

絶縁部材３２は、巻回部１１の内周面と鉄心２の一部である内周部鉄心２ａとの間に配置され、かつ、被覆部３の一部である被覆部本体３ｂと一体化されている。図７に示すように、絶縁部材３２は、コイル１の４つの内周面に対応して一体化した４つの部材（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ）から構成されることが好ましい。被覆部３の蓋部３ａに形成された開口部３１を構成する長方形の各辺は、絶縁部材３２を構成する４つの部材（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ）の一辺と対応している。絶縁部材には絶縁性が高い樹脂材を用いることができる。樹脂材として、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等を用いることができる。

図８Ａに実施例２に係る三相リアクトルの一部の平面図を示す。図８Ｂに実施例２に係る三相リアクトルの一部を示す図８Ａの線Ａ−Ａにおける断面図を示す。絶縁部材３２が巻回部１１の内周面と鉄心の一部である内周部鉄心２ａとの間に配置されることにより、コイル１と鉄心２との間の絶縁性を確保することができる。

さらに、絶縁部材３２は被覆部の一部である蓋部３ａと一体化されるようにしてもよい。あるいは、図７に示すように、絶縁部材３２は被覆部本体３ｂと一体成形するようにしてもよい。絶縁部材３２と被覆部本体３ｂとを一体成形する方法として射出成型による方法が考えられる。あるいは、絶縁部材３２と被覆部本体３ｂを個別に製造した後に、接着や圧着等により両者を一体化することもできる。このような構成とすることにより、絶縁部材３２と被覆部３とを異なる材料で形成することができる。

実施例２に係る三相リアクトルのように、絶縁部材と被覆部とを一体化することにより、絶縁部材を備えた被覆部を容易に作製することができ、絶縁紙によって絶縁性を確保する場合に比べて組立て工程を簡略化することができる。その結果、絶縁紙を固定する部品が不要となるため、部品点数を削減することができる。

図８Ｂに示すようにコイル１の外周部と被覆部３の内壁との間は所定の距離ｄだけ離隔して空隙を設けることが好ましい。形成された空隙に外気を送り込むことによって、空気が鉄心内を軸方向（長手方向）に流れるようにすることができ、コイル１から発生した熱を外部に放出することができる。従って、このような構成とすることにより、コイル１を被覆部３で覆っても発熱しにくいという効果が得られる。

図８Ｂに示すように、コイル１は被覆部３の底面部に接するように配置することが好ましい。このようにすることにより、コイルと絶縁部材との間の位置関係が安定し、絶縁部材の劣化を抑制することができる。

次に、本開示の実施例３に係る三相リアクトルについて説明する。実施例３に係る三相リアクトルが実施例２に係る三相リアクトルと異なっている点は、被覆部３に充填された含浸剤または樹脂をさらに備える点である。実施例３に係る三相リアクトルの他の構成は、実施例２に係る三相リアクトルにおける構成と同様であるので詳細な説明は省略する。

含浸剤または樹脂は、コイル１の巻回部１１の全体が含浸されるように充填してもよいし、巻回部１１の一部のみが含浸されるように充填してもよい。コイル１の巻回部１１の振動が大きい場合は、巻回部１１の全体が含浸されるように含浸剤または樹脂を充填することが好ましい。一方、コイル１の巻回部１１の振動が比較的小さい場合は、巻回部１１の一部のみが含浸されるように含浸剤または樹脂を充填することによっても振動を抑制することが期待され、かつ、含浸剤または樹脂に含浸されない巻回部１１からの放熱効果も期待できる。

被覆部３に含浸剤または樹脂を充填することにより、コイルを固定させて振動（励磁音）を防止することができる。含浸剤として、例えばエポキシ系の含浸剤を用いることができる。

次に、本開示の実施例４に係る三相リアクトルについて説明する。実施例４に係る三相リアクトルが実施例２に係る三相リアクトルと異なっている点は、被覆部の少なくとも一部にはスリット３３が設けられている点である。実施例４に係る三相リアクトルの他の構成は、実施例２に係る三相リアクトルにおける構成と同様であるので詳細な説明は省略する。

図９に、実施例３に係る三相リアクトルの一部の斜視図を示す。図９に示すように、スリット３３を蓋部３ａ及び被覆部本体３ｂからなる被覆部３の底面部に設けることが好ましい。このような構成とすることにより、スリット３３から取り入れた外気を開口された被覆部３の上部から排出することができる。その結果、コイル１の発熱を抑制することができる。

図９に示した例では被覆部３の被覆部本体３ｂの底面部にのみスリット３３を設ける例を示したが、このような例には限られない。例えば、被覆部３の側面や被覆部３の蓋部３ａにスリットを設けるようにしてもよい。さらに、被覆部本体３ｂの蓋部３ａに対向する面にスリットを設けるようにしてもよい。

次に、本開示の実施例４に係る三相リアクトルについて説明する。図１０に本開示の実施例４に係る三相リアクトルの一部の分解斜視図を示す。実施例４に係る三相リアクトルが実施例２に係る三相リアクトルと異なっている点は、被覆部３００は被覆部本体３０１及び蓋部３０２を有し、被覆部本体３０１及び蓋部３０２の外周部の少なくとも一部は、コイルの外周部に沿った形状を有する点である。実施例４に係る三相リアクトルの他の構成は、実施例２に係る三相リアクトルにおける構成と同様であるので詳細な説明は省略する。

図１０に示すように、実施例４に係る三相リアクトルを構成する被覆部は、コイルボビンと同様の構成を有し、コイルボビンに開口部３１が設けられた構成を有する。従って、被覆部３００の蓋部３０２に絶縁部材３２を設けることによりコイル内周面と内周部鉄心２ａとの絶縁性を確保することができる。

実施例４に係る三相リアクトルによれば、コイルボビンが被覆部３００の一部と共用する、２ピース嵌め合い構造とすることにより、絶縁性に優れた被覆部を容易に製造することができる。

１ コイル
２ 鉄心
２ａ 内周部鉄心
２ｂ 外周部鉄心
３ 被覆部
３ａ 蓋部
３ｂ 被覆部本体
１１ 巻回部
３１ 開口部
３２ 絶縁部材
３３ スリット

Claims (5)

1. 巻回部を有するコイルと、
   前記巻回部の内側に一部が配置される鉄心と、
   前記コイルを収納し、開口部を有する被覆部と、
   を備えた三相リアクトル。
2. 外周部鉄心と、
   前記外周部鉄心の内面に接するか、または、該内面に結合されるか、または該内面に磁気的に結合する少なくとも三つの鉄心コイルと、を具備し、
   前記少なくとも三つの鉄心コイルのそれぞれは、鉄心と該鉄心に巻回されたコイルとから構成されている、請求項１に記載の三相リアクトル。
3. 前記被覆部に装填された含浸剤または樹脂をさらに備える、請求項１または２に記載の三相リアクトル。
4. 前記被覆部の少なくとも一部にはスリットが設けられている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の三相リアクトル。
5. 前記被覆部は被覆部本体及び蓋部を有し、
   前記被覆部本体及び前記蓋部の外周部の少なくとも一部は、前記コイルの外周部に沿った形状を有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の三相リアクトル。

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