JP6175609B2 - リアクトルを有する装置、及びリアクトル - Google Patents

Description

本発明は、空気調和装置のインバータ回路等のリアクトルを有する装置、及び当該装置に用いることができるリアクトルに関する。

室内の温度や湿度を調整する空気調和装置には、インバータ装置により制御されるモータで作動する圧縮機やファンを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。このインバータ装置は、整流回路、平滑回路、インバータ回路等を含み、整流回路と平滑回路との間の直流電源線には、高調波を抑制するリアクトルが設けられている。
図７は、従来技術に係るリアクトルの斜視図である。このリアクトル１２０は、コア１３１に巻回されたコイル１３３と、コイル１３３から引き出された導体線１３３ａ，１３３ｂを固定する端子台１２２とを備えている。具体的に、コイル１３３から引き出された２本の導体線１３３ａ，１３３ｂには、それぞれ丸形の圧着端子１３５が取り付けられ、この圧着端子１３５が端子台１２２にネジ１３６によって取り付けられている。各圧着端子１３５は、水平方向に並べて配置されている。

特開２００５−１３０６９０号公報

ビル用の空気調和装置においては、複数台の圧縮機を備えたものがあるが、近年、室外機の小型化等のために、圧縮機を１台にしてその出力を高めることが検討されている。この場合、インバータ装置の定格電流も大きくなるため、図７に示すリアクトル１２０のコイル１３３の線径もおのずと大きくなる。

しかし、コイル１３３の線径が大きくなると曲げ加工が困難となるため、コイル１３３と端子台１２２との間において導体線１３３ａ，１３３ｂを大きな曲率で曲げることができない。そのため、コイル１３３から端子台１２２までの距離を大きくせざるをえず、リアクトル１２０が大型化するという問題がある。

したがって、本発明は、小型化が可能なリアクトルを提供することを目的とする。

（１）本発明は、コイル、及び前記コイルの巻芯方向の両端から引き出された導体線が固定される端子台を備えているリアクトルと、
前記端子台に接続された２つの電気部品と、を備え、
前記端子台は、前記コイルの一端から引き出された入力側導体線が固定される入力側端子台と、前記コイルの他端から引き出された出力側導体線が固定される出力側端子台とを備え、
前記コイルは、その巻芯方向が上下方向に向けられており、
前記２つの電気部品は、上下方向の高さが互いに異なっており、
前記入力側端子台と前記出力側端子台とが、それぞれ前記入力側導体線及び前記出力側導体線の引き出し高さに応じて、高さ方向に関して段違いに配置され、
より高位置の端子台により高さの高い電気部品が接続され、より低位置の端子台により高さの低い電気部品が接続され、
前記入力側端子台及び前記出力側端子台は、それぞれに固定される前記入力側導体及び前記出力側導体線の先端よりも前記コイル側に、前記電気部品を接続するための端子接続部を備えている。

この構成によれば、コイルから引き出された入力側導体線及び出力側導体線の曲げを少なくすることができ、端子台をコイルに可及的に近づけてリアクトルの小型化を図ることができる。

また、前記入力側端子台と前記出力側端子台のうち、より高位置の端子台により高さの高い電気部品が接続され、より低位置の端子台により高さの低い電気部品が接続されているので、各端子台に対する電気部品の接続を容易に行うことができる。

（２）前記入力側端子には、インバータ装置におけるダイオードモジュールが接続され、前記出力側端子には、インバータ装置におけるリレーモジュールが接続されてもよい。

（３）前記入力側導体線と前記出力側導体線の少なくとも一方が、他方に対して水平方向に接近するように曲げ加工され、前記入力側端子台及び前記出力側端子台の端子接続部が、それぞれ前記入力側導体線及び前記出力側導体線の水平方向の外側に配置されていてもよい。
このような構成によって、各端子台に対する部品の端子の接続を容易に行うことができる。また、入力側端子台と出力側端子台とは高さ方向に段違いに配置されているので、入力側導体線と出力側導体線とを接近させても絶縁距離は十分に確保することができる。

（４）前記端子台は、前記導体線の端部がカシメ固定される端子板を備えていてもよい。
このような構成によって、圧着端子等を介さずに導体線を端子台に直接固定することができ、コイルと端子台との距離をより短くすることができる。
（５）本発明は、コイルと、前記コイルの巻芯方向の両端から引き出された導体線が固定される端子台とを備えているリアクトルであって、
前記端子台は、前記コイルの一端から引き出された入力側導体線が固定される入力側端子台と、前記コイルの他端から引き出された出力側導体線が固定される出力側端子台とを備え、
前記コイルは、その巻芯方向が上下方向に向けられており、
前記入力側端子台と前記出力側端子台とが、それぞれ前記入力側導体線及び前記出力側導体線の引き出し高さに応じて、高さ方向に関して段違いに配置され、
前記入力側導体線と前記出力側導体線の少なくとも一方が、他方に対して水平方向に接近するように曲げ加工され、
前記入力側端子台及び前記出力側端子台は、それぞれに固定される前記入力側導体及び前記出力側導体線の先端よりも前記コイル側に、前記電気部品を接続するための端子接続部を備え、
前記入力側端子台及び前記出力側端子台の端子接続部が、それぞれ前記入力側導体線及び前記出力側導体線の水平方向の外側に配置されている。

本発明によれば、リアクトルの小型化を図ることができる。

本発明の一実施の形態に係るリアクトルを備えたインバータ装置の概略構成図である。 リアクトルの斜視図である。 リアクトルの側面図である。 リアクトルの正面図である。 リアクトルと電気部品との接続例を示す平面図である。 端子板と導体線の接続部を示す正面図である。 従来技術に係るリアクトルの斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係るリアクトルを備えたインバータ装置の概略構成図である。このインバータ装置１０は、例えば、空気調和装置における圧縮機やファンを駆動するモータＭを制御するために用いられる。

インバータ装置１０は、コンバータ回路（整流回路）１２と、平滑回路１３と、インバータ回路１４とを備えている。
コンバータ回路１２は、交流電源１１及び直流電源線１５，１６と接続されている。コンバータ回路１２は、交流電源１１から入力される交流電圧を整流して直流電圧に変換し、これを直流電源線１５，１６に出力する。図１には、コンバータ回路１２としてダイオードブリッジが例示されている。但し、これに限らず、例えばスイッチングにより交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ−ＤＣコンバータであってもよい。また、交流電源１１は、多相交流電源であってもよいし、単相交流電源であってもよい。

平滑回路１３は、直流電源線１５，１６を介してコンバータ回路１２と接続される。平滑回路１３は、リアクトル２０と、リレー１７と、平滑コンデンサ１８とを備えている。
リアクトル２０は直流電源線１５に設けられている。リアクトル２０は、交流電源１１から入力される交流電圧の波形に基づいた脈動を抑制すると共に、インバータ回路１４の通常動作時に直流電源線１５を流れる直流電流に重畳される高調波を抑制する。

リレー１７は、直流電源線１５を断接するものであり、リアクトル２０と平滑コンデンサ１８と間の直流電源線１５に設けられている。
平滑コンデンサ１８は、直流電源線１５，１６の間に接続される。そして、平滑コンデンサ１８は直流電源線１５，１６の間に印加される直流電圧を平滑する。

インバータ回路１４は、直流電源線１５，１６を介して平滑回路１３と接続される。インバータ回路１４は、複数のスイッチング素子（図示省略）によって構成される。そして、このスイッチング素子の導通／非導通が適切に制御されることによって、インバータ回路１４は、平滑回路１３が平滑した直流電圧を交流電圧に変換して、これをモータＭへ印加する。インバータ回路１４が有する複数のスイッチング素子は図示しない制御部によって制御される。なお、インバータ回路１４の出力電圧は、モータＭ以外の負荷に印加されるものであってもよい。

図２は、リアクトルの斜視図、図３は、リアクトルの側面図、図４は、リアクトルの正面図である。また、図５は、リアクトルと電気部品との接続例を示す平面図である。
本実施の形態のリアクトル２０は、例えば定格電流が１００Ａクラスのものとされている。リアクトル２０は、リアクトル本体２１と、端子台２２と、支持基台２３とを備えている。リアクトル本体２１と、端子台２２とは、それぞれ支持基台２３上に間隔をあけて固定されている。なお、以下の説明は、リアクトル２０が水平面に載置された状態を基準とする。また、リアクトル本体２１が後側に配置され、端子台２２が前側に配置され、リアクトル本体２１と端子台２２とが前後方向に間隔をあけて配置されているものとする。

リアクトル本体２１は、コア３１，３２と、コイル３３とを有している。コア３１，３２は、磁性材料により形成され、コイル３３の巻芯となる内部コア３１と、コイル３３の外側を囲う外部コア３２とを有する。
コイル３３は、導体線を内部コア３１の回りに巻き付けることによって形成されている。コイル３３は、その巻芯方向を上下方向に向けた状態で配置されている。コイル３３の両端の導体線３３ａ，３３ｂは、それぞれコイル３３の下端と上端とから前方に向けて引き出されている。

コイル３３の下端から引き出された導体線３３ａは、入力側の導体線であり、コイル３３の上端から引き出された導体線３３ｂは、出力側の導体線である。入力側導体線３３ａは、図５に示すように、コンバータ回路１２（図１参照）を構成するダイオードモジュール６１に接続され、出力側導体線３３ｂは、リレー１７（図１参照）を含むリレーモジュール６３に接続される。
なお、コイル３３を構成する導体線は、図６に示すように断面長方形状に形成された線材ｓを２本重ね合わせたものとなっている。各線材ｓの短辺の寸法ａは例えば２ｍｍとされ、長辺の寸法ｂは例えば５ｍｍとされる。

図２に示すように、支持基台２３は、銅やアルミニウム等の金属で形成され、平面視で略長方形状に形成された板材により構成されている。支持基台２３には、複数の取付孔２３ａが形成されている。
端子台２２は、支持基台２３の前部に立設されている。端子台２２は、入力側端子台４１と、出力側端子台４２とを左右方向に並べて備えている。端子台２２の左右方向中央よりも右側に配置された入力側端子台４１は、より低く形成され、端子台２２の左右方向中央よりも左側に配置された出力側端子台４２は、より高く形成されている。したがって、入力側端子台４１と出力側端子台４２とは上下方向（高さ方向）に関して段違いに配置されている。

また、入力側端子台４１の上面には端子板４３が設けられ、この端子板４３に入力側導体線３３ａが接続されている。出力側端子台４２の上面には端子板４４が設けられ、この端子板４４に出力側導体線３３ｂが接続されている。
入力側及び出力側の端子板４３，４４には、それぞれ端子接続部４３ａ，４４ａと固定部４３ｂ，４４ｂとが設けられている。端子接続部４３ａ，４４ａは、バスバー５１，５３（図５参照）等の被接続部品が接続される部分であり、上下方向に貫通する雌ねじ孔４３ａ１，４４ａ１が形成されている。この雌ねじ孔４３ａ１，４４ａ１には、被接続部品を固定するためのネジが螺合される。

固定部４３ｂ，４４ｂは、導体線３３ａ，３３ｂを固定するための部分であり、図６に示すように、端子板４３，４４の一部を折り曲げて導体線３３ａ，３３ｂに巻き付け、当該導体線３３ａ，３３ｂをカシメ固定するものである。導体線３３ａ，３３ｂは、固定部４３ｂ，４４ｂにカシメ固定された後、半田付けによっても固定部４３ｂ，４４ｂに固定される。

図２及び図３に示すように、入力側導体線３３ａは、コイル３３の下端から前方に延び、入力側端子台４１の端子板４３の固定部４３ｂに固定されている。入力側端子台４１は、より低位置に配置されているので、入力側導体線３３ａは、上下方向に関してほとんど曲げられることなくコイル３３から前方へ略真っ直ぐに延び、端子板４３に接続される。

一方、出力側導体線３３ｂは、コイル３３の上端から前方に延び、出力側端子台４２の端子板４４の固定部４４ｂに固定されている。出力側端子台４２は、より高位置に配置されているので、出力側導体線３３ｂは、上下方向に関してほどんと曲げられることになくコイル３３から前方へ真っ直ぐに伸び、出力側端子台４２に接続されている。

また、図５に示すように、入力側導体線３３ａと出力側導体線３３ｂとは、端子台２２の左右方向中央側に寄せて配置されている。具体的に、入力側導体線３３ａは、端子台２２の左右方向中央側に向けてやや左側へ大きく曲げられており、出力側導体線３３ｂは、端子台２２の左右方向中央側に向けて右側へ小さく曲げられている。そして、図２及び図３に示すように、入力側の端子板４３の端子接続部４３ａは、入力側導体線３３ａの左右方向外側（右側）に配置され、出力側の端子板４４の端子接続部４４ａは、出力側導体線３３ｂの左右方向外側（左側）に配置されている。

図５に示すように、リアクトル２０の入力側端子台４１は、バスバー５１を介してコンバータ回路１２を構成するダイオードモジュール６１に接続されている。また、ダイオードモジュール６１は、バスバー５２を介してプリント基板６２に接続されている。ダイオードモジュール６１には、交流電源１１（図１参照）からの電源線６４が接続されている。

プリント基板６２には、インバータ装置１０におけるインバータ回路１４や平滑コンデンサ１８等（図１参照）が実装されている。リアクトル２０の出力側端子台４２は、バスバー５３を介してリレー１７を含むリレーモジュール６３に接続されている。また、リレーモジュール６３は、バスバー５４を介してプリント基板６２に接続されている。

以上の構成において、本実施の形態のリアクトル２０は、図２及び図３に示すように、入力側端子台４１と出力側端子台４２とが、それぞれ入力側導体線３３ａと出力側導体線３３ｂとのコイル３３からの引き出し高さに応じて、高さ方向に段違いに配置されているので、コイル３３から端子台２２までの間の入力側導体線３３ａと出力側導体線３３ｂの曲げを少なくすることができる。そのため、リアクトル２０の定格電流が大きくなることによってコイル３３を形成する導体線の線径が大きくなった場合であっても、端子台２２とコイル３３との距離を可及的に小さくすることができ、リアクトル２０の小型化を図ることができる。

また、入力側端子台４１と出力側端子台４２とは、高さ方向に段違いに配置されているので、各端子台４１，４２の端子接続部４３ａ，４４ａに対するバスバー５１，５３の接続も容易に行うことができる。
さらに、入力側端子台４１と出力側端子台４２とは、高さ方向に段違いに配置されているので、これらに接続される入力側導体線３３ａと出力側導体線３３ｂとを端子台２２の左右方向中央に寄せて配置したとしても、これらの絶縁距離を十分に確保することができる。

また、入力側端子台４１の端子接続部４３ａと、出力側端子台４２の端子接続部４４ａとは、入力側導体線３３ａと出力側導体線３３ｂとを間に挟んで離れた位置に配置されているので、各端子接続部４３ａ，４４ａにバスバー５１，５３を接続する作業を容易に行うことができる。また、入力側導体線３３ａと出力側導体線３３ｂとを左右方向に関して近づけて配置すると、端子接続部４３ａ，４４ａの幅をより広く確保することができるので、バスバー５１，５３の接続作業性をより高めることができる。

図３に示すように、ダイオードモジュール６１とリレーモジュール６３とは高さが異なっており、より低位置の入力側端子台４１に接続されるダイオードモジュール６１が、より高位置の出力側端子台４２に接続されるリレーモジュール６３よりも低くなっている。そのため、ダイオードモジュール６１と入力側端子台４１との高さの差を小さくすることができ、リレーモジュール６３と出力側端子台４２との高さの差を小さくすることができる。したがって、これらを接続するためのバスバー５１，５３の構造を簡素化することができる。

また、図７に示す従来技術では、導体線の先端に丸形の圧着端子１３５が取り付けられ、この圧着端子１３５が端子台１２２に接続されていたため、圧着端子１３５の長さの分だけ、余計に端子台１２２とコイル１３３とを離して配置する必要があったが、本実施の形態では、入力側端子台４１及び出力側端子台４２の各端子板４３，４４に直接的に導体線３３ａ，３３ｂがカシメ固定されているので、端子台２２とリアクトル本体２１とをより近づけて配置することができる。

なお、図２に示す本実施の形態のリアクトル２０（支持基台２３の前後長が約１２２ｍｍ）と、図７に示す従来技術に係るリアクトル１２０とで、同一サイズの導体線（図６参照）を用いてコイル３３，１３３を形成した場合、それぞれ端子台２２，１２２の前端までの距離Ａ１，Ａ２は、Ａ１＝６５ｍｍ、Ａ２＝９６ｍｍとなり、本実施形態の方が３０ｍｍ程度短縮することができた。また、本発明は、導体線の曲げ加工が困難となるリアクトル、例えば定格電流が７５Ａ以上のリアクトルにおいて好適に適用することができる。

本発明は、上記実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において適宜変更することができる。
例えば、本発明のリアクトル２０は、空気調和装置のインバータ装置１０に限らず、他の装置のインバータ装置１０にも適用することができ、インバータ装置１０以外の装置にも適用することができる。

リアクトル２０のコイル３３は、上端から入力側導体線３３ａが引き出され、下端から出力側導体線３３ｂが引き出されたものであってもよい。また、リアクトル２０のコイル３３の巻芯方向は、上下方向に限らず水平方向であってもよい。
また、入力側端子台４１及び出力側端子台４２に接続される部品は、上述したダイオードモジュール６１やリレーモジュール６３に限定されるものではなく、他の部品であってもよい。

１０ ：インバータ装置
２０ ：リアクトル
２２ ：端子台
３３ ：コイル
３３ａ ：入力側導体線
３３ｂ ：出力側導体線
４１ ：入力側端子台
４２ ：出力側端子台
４３ ：端子板
４３ａ ：端子接続部
４４ ：端子板
４４ａ ：端子接続部
６１ ：ダイオードモジュール
６３ ：リレーモジュール

Claims (5)

1. コイル（３３）、及び前記コイル（３３）の巻芯方向の両端から引き出された導体線（３３ａ，３３ｂ）が固定される端子台（２２）を備えているリアクトルと、
   前記端子台（２２）に接続された２つの電気部品と、を備え、
   前記端子台（２２）は、前記コイル（３３）の一端から引き出された入力側導体線（３３ａ）が固定される入力側端子台（４１）と、前記コイル（３３）の他端から引き出された出力側導体線（３３ｂ）が固定される出力側端子台（４２）とを備え、
   前記コイル（３３）は、その巻芯方向が上下方向に向けられており、
   前記２つの電気部品（６１，６３）は、上下方向の高さが互いに異なっており、
   前記入力側端子台（４１）と前記出力側端子台（４２）とが、それぞれ前記入力側導体線（３３ａ）及び前記出力側導体線（３３ｂ）の引き出し高さに応じて、高さ方向に関して段違いに配置され、
   より高位置の端子台（４２）により高さの高い電気部品（６３）が接続され、より低位置の端子台（４１）により高さの低い電気部品（６１）が接続され、
   前記入力側端子台（４１）及び前記出力側端子台（４２）は、それぞれに固定される前記入力側導体（３３ａ）及び前記出力側導体線（３３ｂ）の先端よりも前記コイル（３３）側に、前記電気部品（６１，６３）を接続するための端子接続部（４３ａ、４４ａ）を備えている、リアクトルを有する装置。
2. 前記入力側端子台（４１）には、インバータ装置（１０）におけるダイオードモジュール（６１）が接続され、前記出力側端子台（４２）には、インバータ装置（１０）におけるリレーモジュール（６３）が接続される、請求項１に記載のリアクトルを有する装置。
3. 前記入力側導体線（３３ａ）と前記出力側導体線（３３ｂ）の少なくとも一方が、他方に対して水平方向に接近するように曲げ加工され、前記入力側端子台（４１）及び前記出力側端子台（４２）の端子接続部（４３ａ，４４ａ）が、それぞれ前記入力側導体線（３３ａ）及び前記出力側導体線（３３ｂ）の水平方向の外側に配置されている、請求項１又は２に記載のリアクトルを有する装置。
4. 前記端子台（２２）は、前記導体線（３３ａ，３３ｂ）の端部がカシメ固定される端子板（４３，４４）を備えている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のリアクトルを有する装置。
5. コイル（３３）と、前記コイル（３３）の巻芯方向の両端から引き出された導体線（３３ａ，３３ｂ）が固定される端子台（２２）とを備えているリアクトルであって、
   前記端子台（２２）は、前記コイル（３３）の一端から引き出された入力側導体線（３３ａ）が固定される入力側端子台（４１）と、前記コイル（３３）の他端から引き出された出力側導体線（３３ｂ）が固定される出力側端子台（４２）とを備え、
   前記コイル（３３）は、その巻芯方向が上下方向に向けられており、
   前記入力側端子台（４１）と前記出力側端子台（４２）とが、それぞれ前記入力側導体線（３３ａ）及び前記出力側導体線（３３ｂ）の引き出し高さに応じて、高さ方向に関して段違いに配置され、
   前記入力側導体線（３３ａ）と前記出力側導体線（３３ｂ）の少なくとも一方が、他方に対して水平方向に接近するように曲げ加工され、
   前記入力側端子台（４１）及び前記出力側端子台（４２）は、それぞれに固定される前記入力側導体（３３ａ）及び前記出力側導体線（３３ｂ）の先端よりも前記コイル（３３）側に、前記電気部品（６１，６３）を接続するための端子接続部（４３ａ、４４ａ）を備え、
   前記入力側端子台（４１）及び前記出力側端子台（４２）の端子接続部（４３ａ，４４ａ）が、それぞれ前記入力側導体線（３３ａ）及び前記出力側導体線（３３ｂ）の水平方向の外側に配置されている、リアクトル。

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