JP2019016711A

JP2019016711A - 互いに嵌合する機構を備えた被覆部を有するリアクトル

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Publication number: JP2019016711A
Application number: JP2017133886A
Authority: JP
Inventors: 友和吉田; Tomokazu Yoshida; 雅朋白水; Masatomo Shiromizu; 健一塚田; Kenichi Tsukada
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-07-07
Filing date: 2017-07-07
Publication date: 2019-01-31
Anticipated expiration: 2037-07-07
Also published as: CN109215988B; US10818423B2; DE102018115941A1; JP6426796B1; CN109215988A; US20190013134A1; CN208460540U

Abstract

【課題】リアクトル製造時の工数が増加しないようにする。【解決手段】本リアクトルは、コア本体を具備し、該コア本体は、複数の外周部鉄心部分１１〜１３から構成された外周部鉄心と、複数の外周部鉄心部分に結合された少なくとも三つの鉄心１０１〜１０３と、少なくとも三つの鉄心に巻回されたコイル２１〜２３と、を含んでいる。少なくとも三つの鉄心１０１〜１０３のうちの一つの鉄心と該一つの鉄心に隣接する他の鉄心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、複数のコイル２１〜２３を個々に被覆する複数の被覆部３１〜３３を有する。複数の被覆部３１〜３３は、周方向に隣り合う被覆部の間で互いに嵌合可能である。【選択図】図７

Description

本発明は、リアクトルに関し、特に、互いに嵌合する機構を備えた被覆部を有するリアクトルに関する。

リアクトルは複数の鉄心コイルを含んでおり、各鉄心コイルは鉄心と該鉄心に巻回されたコイルとを含んでいる。そして、複数の鉄心の間には所定のギャップが形成されている。例えば特許文献１および特許文献２を参照されたい。

ところで、複数の外周部鉄心部分から構成された外周部鉄心の内側に複数の鉄心および該鉄心に巻回されたコイルが配置されているリアクトルも存在している。そのようなリアクトルにおいては、各鉄心は外周部鉄心部分のそれぞれと一体的に構成されている。そして、リアクトルの中心において互いに隣接する鉄心の間には所定のギャップが形成されている。

特開２０００−７７２４２号公報特開２００８−２１０９９８号公報

そのようなリアクトルにおいては、コイルはケーシング（以下、「被覆部」ともいう。）内に収容された状態で鉄心に装着されている。このためリアクトル製造時においては、ケーシング内に収容されたコイルが装着された複数の鉄心を組み付ける際に、組み付け位置がずれる為、製造工数が増加する、または製造工程の自動化の難易度が高くなるという問題があった。

それゆえ、製造工数が増加せず、製造工程の自動化の難易度が高くならないようにしたリアクトルが望まれている。

本開示の実施例に係るリアクトルは、コア本体を具備し、該コア本体は、複数の外周部鉄心部分から構成された外周部鉄心と、複数の外周部鉄心部分に結合された少なくとも三つの鉄心と、少なくとも三つの鉄心に巻回されたコイルと、を含んでおり、少なくとも三つの鉄心のうちの一つの鉄心と該一つの鉄心に隣接する他の鉄心との間には磁気的に連結可能なギャップが形成されており、さらに、前記複数のコイルを個々に被覆する複数の被覆部を有し、前記複数の被覆部は、周方向に隣り合う被覆部の間で互いに嵌合可能であることを特徴としたリアクトルが提供される。

本開示の実施例に係るリアクトルによれば、コイルを収容するそれぞれのケーシングが周方向に嵌合する為、製造時の工数増加を抑え、製造時の自動化の難易度を抑えることができる。

実施例に係るリアクトルの一部の平面図である。実施例に係るリアクトルの一部の平面図である。実施例に係るリアクトルの一部の断面図である。実施例に係るリアクトルを構成する被覆部の連結前の平面図である。実施例に係るリアクトルを構成する嵌合部の平面図である。実施例の変形例に係るリアクトルを構成する嵌合部の平面図である。実施例に係るリアクトルを構成する被覆部の連結後の平面図である。実施例に係るリアクトルの製造工程において、被覆部に外周部鉄心部分を装着する工程を示す平面図である。実施例の変形例に係るリアクトルの製造工程において、複数の外周部鉄心部分を組み合わせる工程を示す平面図である。

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。

以下の記載では、三相リアクトルを例として主に説明するが、本開示の適用は、三相リアクトルに限定されず、各相で一定のインダクタンスが求められる多相リアクトルに対して幅広く適用可能である。また、本開示に係るリアクトルは、産業用ロボットや工作機械におけるインバータの一次側および二次側に設けるものに限定されず、様々な機器に対して適用することができる。

図１に、実施例に係るリアクトルの平面図を示す。図２Ａに実施例に係るリアクトルの一部の平面図を示す。図２Ｂに、図２Ａの線Ａ−Ａで切断した実施例に係るリアクトルの一部の断面図を示す。

実施例に係るリアクトルは、コア本体１００を具備し、複数の外周部鉄心部分（１１、１２、１３）から構成された外周部鉄心１と、少なくとも３つの鉄心（１０１、１０２、１０３）と、コイル（２１、２２、２３）と、被覆部（３１、３２、３３）と、を具備する。図１では、リアクトルが三相リアクトルであり、外周部鉄心部分（１１、１２、１３）、コイル（２１、２２、２３）、及び被覆部（３１、３２、３３）を１２０°だけ回転させた位置にそれぞれ３個ずつ備える例を示しているが、このような例には限られない。ただし、少なくとも３つの鉄心（１０１、１０２、１０３）の数は３の倍数であることが好ましい。三相リアクトルの場合、コイル２１をＲ相用コイル、コイル２２をＳ相用コイル、コイル２３をＴ相用コイルとすることができる。少なくとも三つの鉄心の数は４以上の偶数としてもよい。

複数の鉄心（１０１、１０２、１０３）は、外周部鉄心１の径方向内側で複数の外周部鉄心部分（１１、１２、１３）に個々に付設される。少なくとも三つの鉄心（１０１、１０２、１０３）は、複数の外周部鉄心部分（１１、１２、１３）に結合されている。外周部鉄心部分（１１、１２、１３）は３つの分割面（１１２、１２３、１３１）で分割されている。外周部鉄心部分（１１、１２、１３）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、外周部鉄心部分（１１、１２、１３）を圧粉成形体から構成するようにしてもよい。少なくとも三つの鉄心（１０１、１０２、１０３）のうちの一つの鉄心と該一つの鉄心に隣接する他の鉄心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。

コイル（２１、２２、２３）は、少なくとも三つの鉄心（１０１、１０２、１０３）に巻回されている。

複数のコイル（２１、２２、２３）は、導体を螺旋状に巻回した構成を有する。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。図２Ａに示すように、コイル２１の終端部は入力端子２１１または出力端子２１２として外部機器と接続することができる。図２Ｂに示すように、コイル２１の内側には、略長方形の空間が形成され、鉄心１０１の一部を配置することができる。

被覆部３１は、コイル２１を収納し、かつ、鉄心１０１の一部を巻回部の内側に配置するための開口部を有する。図２Ｂに示すように、被覆部３１は、コイル２１の周囲を覆うようにして構成されていることが好ましい。ただし、上面部が解放された箱状の形状を有するようにしてもよい。

複数の被覆部（３１、３２、３３）は、複数のコイル（２１、２２、２３）を個々に被覆する。複数の被覆部（３１、３２、３３）は絶縁性材料から成ることが好ましい。これにより、複数のコイル（２１、２２、２３）と複数の外周部鉄心部分（１１、１２、１３）とを絶縁することができる。複数の被覆部（３１、３２、３３）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。

図２Ｂに示すように、被覆部３１には、絶縁部材３１１が設けられていてもよい。絶縁部材３１１は、コイル２１の内周面と鉄心１０１との間に配置され、かつ、被覆部３１と一体化されていることが好ましい。被覆部３１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２Ａに示した例では、被覆部３１が第１の嵌合部４１及び第２の嵌合部５１を備えた例を示している。後述するように、第１の嵌合部４１は隣接した他の被覆部の第２の嵌合部と嵌合する。また第２の嵌合部５１は隣接した他の被覆部の第１の嵌合部と嵌合する。

図３に実施例に係るリアクトルを構成する被覆部の連結前の平面図を示す。被覆部（３１、３２、３３）は、周方向に隣り合う被覆部の間で互いに嵌合可能であることを特徴としている。第１の嵌合部（４１、４２、４３）及び第２の嵌合部（５１、５２、５３）は、複数の被覆部（３１、３２、３３）を環状に配置したときに近接する複数の被覆部（３１、３２、３３）の角部に設けることが好ましい。

図１において、被覆部３１及び３２は嵌合部６１２で嵌合し、被覆部３２及び３３は嵌合部６２３で嵌合し、被覆部３３及び３１は嵌合部６３１で嵌合する。図１に示した嵌合部６１２では、図３に示すように被覆部３１の第２の嵌合部５１と被覆部３２の第１の嵌合部４２が嵌合するようにしてもよい。あるいは、嵌合部６１２では、被覆部３１の第１の嵌合部と被覆部３２の第２の嵌合部が嵌合するようにしてもよい。

同様に、図１に示した嵌合部６２３では、図３に示すように被覆部３２の第２の嵌合部５２と被覆部３３の第１の嵌合部４３が嵌合するようにしてもよい。あるいは、嵌合部６２３では、被覆部３２の第１の嵌合部と被覆部３３の第２の嵌合部が嵌合するようにしてもよい。

同様に、図１に示した嵌合部６３１では、図３に示すように被覆部３３の第２の嵌合部５３と被覆部３１の第１の嵌合部４１が嵌合するようにしてもよい。あるいは、嵌合部６３１では、被覆部３３の第１の嵌合部と被覆部３１の第２の嵌合部が嵌合するようにしてもよい。

図４に実施例に係るリアクトルを構成する嵌合部の平面図を示す。嵌合部（６１２、６２３、６３１）を構成する第１の嵌合部（４１、４２、４３）と第２の嵌合部（５１、５２、５３）は嵌め合い構造を有することが好ましい。ここで、第１の嵌合部（４１、４２、４３）及び第２の嵌合部（５１、５２、５３）は、弾性変形可能であることが好ましく、例えば、金属や合成樹脂等で形成されていることが好ましい。第１の嵌合部（４１、４２、４３）及び第２の嵌合部（５１、５２、５３）を弾性変形可能な材料で構成することにより、第１の嵌合部（４１、４２、４３）及び第２の嵌合部（５１、５２、５３）を着脱可能とすることができる。

図５に実施例の変形例に係るリアクトルを構成する嵌合部の平面図を示す。嵌合部（６１２、６２３、６３１）を構成する第１の嵌合部（４０１、４０２、４０３）と第２の嵌合部（５０１、５０２、５０３）は、噛み合い構造を有することが好ましい。ここで、第１の嵌合部（４０１、４０２、４０３）及び第２の嵌合部（５０１、５０２、５０３）は、弾性変形可能であることが好ましく、例えば、金属や合成樹脂等で形成されていることが好ましい。第１の嵌合部（４０１、４０２、４０３）及び第２の嵌合部（５０１、５０２、５０３）を弾性変形可能な材料で構成することにより、第１の嵌合部（４０１、４０２、４０３）及び第２の嵌合部（５０１、５０２、５０３）を着脱可能とすることができる。

図４及び図５に示した例では第１の嵌合部及び第２の嵌合部が異なる構造を有する例を示したが、互に嵌合する同一の構造を有していてもよい。

ここで、図３に示すように、４１、４２、４３は、それぞれ、被覆部３１、３２、３３に設けられた第１の嵌合部であり、５１、５２、５３は、それぞれ、被覆部３１、３２、３３に設けられた第２の嵌合部である。ただし、このような例は一例であって、被覆部３１が２つの第１の嵌合部を有していてもよいし、あるいは２つの第２の嵌合部を有していてもよい。例えば、被覆部３１が２つの第１の嵌合部を有する場合、嵌合部６１２において被覆部３２は第２の嵌合部を有する必要があり、嵌合部６３１において被覆部３３は第２の嵌合部を有する必要がある。

図６に実施例に係るリアクトルを構成する被覆部の連結後の平面図を示す。複数の被覆部（３１、３２、３３）は、複数の被覆部（３１、３２、３３）を環状に配置したときに、隣接した被覆部と複数の嵌合部（６１２、６２３、６３１）で連結する。

図７に実施例に係るリアクトルの製造工程において、被覆部に外周部鉄心部分を装着する工程を示す平面図を示す。図６に示すように、複数の被覆部（３１、３２、３３）を連結させた後、図７に示すように、複数の外周部鉄心部分（１１、１２、１３）を複数の被覆部（３１、３２、３３）に装着する。具体的には、被覆部３１の開口部に外周部鉄心部分１１の鉄心１０１を配置する。同様に、被覆部３２の開口部に外周部鉄心部分１２の鉄心１０２を配置する。同様に、被覆部３３の開口部に外周部鉄心部分１３の鉄心１０３を配置する。

複数の被覆部（３１、３２、３３）の開口部に複数の外周部鉄心部分（１１、１２、１３）を配置した後の構成は図１に示したような構成となる。図１において、外周部鉄心部分１１及び１２は分割面１１２で接し、外周部鉄心部分１２及び１３は分割面１２３で接し、外周部鉄心部分１３及び１１は分割面１３１で接する。その結果、外周部鉄心部分１１、１２、１３が、１つの外周部鉄心１を構成する。

なお、上記の実施例の説明においては、複数の被覆部を連結させてから、複数の被覆部のそれぞれに複数の外周部鉄心部分を装着する例を示したが、このような例には限られない。即ち、被覆部を連結させる前に被覆部を外周部鉄心部分に組み合わせてから、被覆部を連結させてリアクトルを組み立てるようにしてもよい。図８に実施例の変形例に係るリアクトルの製造工程において、複数の外周部鉄心部分を組み合わせる工程を示す平面図を示す。まず、複数のコイル（２１、２２、２３）をそれぞれ複数の被覆部（３１、３２、３３）で覆う。次に、複数の被覆部（３１、３２、３３）を複数の外周部鉄心部分（１１、１２、１３）の鉄心（１０１、１０２、１０３）に装着する。最後に、複数の外周部鉄心部分（１１、１２、１３）を図８の矢印の向きに移動させて、第１の嵌合部４１を第２の嵌合部５３に嵌合させ、第１の嵌合部４２を第２の嵌合部５１に嵌合させ、第１の嵌合部４３を第２の嵌合部５２に嵌合させる。その結果、最終的に図１に示したような構成が得られる。

以上説明したように、本実施例に係るリアクトルによれば、複数の被覆部を連結させてから外周部鉄心部分を組み付けているため、製造工数を削減することができ、製造工程の自動化が容易になる。また被覆部に設けた第１の嵌合部及び第２の嵌合部が嵌合するため、コイルの剛性が増し磁気振動の影響を抑えられて、騒音を低減できるという副次的な効果も得られる。

１外周部鉄心
１１、１２、１３外周部鉄心部分
２１、２２、２３コイル
３１、３２、３３被覆部
４１、４２、４３第１の嵌合部
５１、５２、５３第２の嵌合部
１０１、１０２、１０３鉄心
６１２、６２３、６３１嵌合部

Claims

コア本体を具備し、
該コア本体は、複数の外周部鉄心部分から構成された外周部鉄心と、前記複数の外周部鉄心部分に結合された少なくとも三つの鉄心と、前記少なくとも三つの鉄心に巻回されたコイルと、を含んでおり、
前記少なくとも三つの鉄心のうちの一つの鉄心と該一つの鉄心に隣接する他の鉄心との間には磁気的に連結可能なギャップが形成されており、
さらに、
前記複数のコイルを個々に被覆する複数の被覆部を有し、前記複数の被覆部は、周方向に隣り合う被覆部の間で互いに嵌合可能であることを特徴としたリアクトル。
前記被覆部の嵌合部は嵌め合い構造を有する、請求項１に記載のリアクトル。
前記被覆部の嵌合部は噛み合い構造を有する、請求項１に記載のリアクトル。
前記嵌合部は弾性変形可能である、請求項２または３に記載のリアクトル。
前記複数の被覆部は絶縁性材料から成る、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のリアクトル。
前記少なくとも三つの鉄心の数は３の倍数である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のリアクトル。
前記少なくとも三つの鉄心の数は４以上の偶数である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のリアクトル。