JP6407949B2 - 単相リアクトルの構造 - Google Patents

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Description

本発明は、単相リアクトルの構造に関する。
従来、特許文献１および特許文献２に開示されるような単相リアクトルにおいては、磁束がギャップ近傍から漏洩して巻線を貫通し、巻線内に渦電流を発生させ、その結果、巻線の温度が上昇するという問題があった。このため、従来においては、巻線をギャップ近傍に配置しないようにしたり、巻線をギャップ近傍から遠ざけることが行われている。
図１４Ａは従来技術における単相リアクトルの断面図である。図１４Ａに示されるように、単相リアクトル１００は二つの第一外側脚部１５１、１５２およびこれら第一外側脚部１５１、１５２の間に配置された第一中央脚部１５３を含む略Ｅ字形状の第一鉄心１５０と、二つの第二外側脚部１６１、１６２およびこれら第二外側脚部１６１、１６２の間に配置された第二中央脚部１６３を含む略Ｅ字形状の第二鉄心１６０とを含んでいる。
さらに、コイル１７１、１７２が第一中央脚部１５３および第二中央脚部１６３にそれぞれ巻回されている。図示されるように、第一鉄心１５０の二つの第一外側脚部１５１、１５２と第二鉄心１６０の二つの第二外側脚部１６１、１６２とは互いに接続されている。そして、第一中央脚部１５３と第二中央脚部１６３とは互いに対面し、これらの間にギャップＧが形成されている。
特開２０００−７７２４２号公報 特開２００８−２１０９９８号公報
図１４Ｂは図１４Ａに示される単相リアクトルの部分拡大図である。図１４Ｂに矢印Ａ１で示される磁束はギャップＧ近傍において第二中央脚部１６３から漏洩して第一中央脚部１５３に到達している。これに対し、矢印Ａ２〜Ａ４で示される磁束は第二中央脚部１６３から第一中央脚部１５３に到達せず、第二中央脚部１６３から第二外側脚部１６２に到達する。このような磁束Ａ２〜Ａ４がコイル１７２を通過するので、コイルにおいて渦電流損が発生する。
図１４Ｃは図１４Ａに示される単相リアクトルの磁束をシミュレーションにより示す図である。第一外側脚部１５１、１５２と第二外側脚部１６１、１６２との間の接続部分はギャップＧの位置に対応している。
さらに、第一外側脚部１５１、１５２と第一中央脚部１５３とは互いに平行であり、第二外側脚部１６１、１６２と第二中央脚部１６３とも互いに平行である。このため、図１４Ｃに示されるように、ギャップＧ近傍からの漏れ磁束は第一外側脚部１５１、１５２と第二外側脚部１６１、１６２との間の接続部分に放射されやすい。
図１４Ｄは図１４Ａに示される単相リアクトルの磁束を示す他の図である。図１４Ｄに示されるように、ギャップＧ近傍から漏れた磁束はコイル１７１、１７２を貫通し、隣接する外側脚部に流入しやすい。それゆえ、コイル１７１、１７２をギャップＧ近傍から遠ざけたとしても、コイル内の渦電流損を低減する効果は限定的であった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ギャップまたはギャップ近傍からの漏れ磁束によるコイルの渦電流損を減少させられる単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、外周部鉄心と、前記外周部鉄心の内面に接するか、または、該内面に結合された少なくとも四つの鉄心コイルと、を具備し、前記少なくとも四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を含んでおり、前記少なくとも四つの鉄心コイルのうちの互いに隣接する二つの鉄心コイル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、単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、前記少なくとも四つの鉄心コイルの数は６以上の偶数である。
３番目の発明によれば、１番目または２番目の発明において、前記単相リアクトルの前記ギャップの少なくとも一つには、非磁性材料であるギャップ材または絶縁紙または樹脂が挿入されているか、または充填されている。
４番目の発明によれば、１番目から３番目のいずれかの発明において、前記少なくとも四つの鉄心コイルの前記鉄心と前記外周部鉄心との間には磁気的に連結可能な外周部鉄心ギャップが形成されている。
５番目の発明によれば、４番目の発明において、前記単相リアクトルの前記外周部鉄心ギャップの少なくとも一つには、非磁性材料であるギャップ材または絶縁紙または樹脂が挿入されているか、または充填されている。
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、前記鉄心は複数の鉄心部分から構成されている。
７番目の発明によれば、６番目の発明において、前記複数の鉄心部分の間には磁気的に連結可能な鉄心部分ギャップが形成されている。
８番目の発明によれば、７番目の発明において、前記単相リアクトルの前記鉄心部分ギャップのうちの少なくとも一つには、非磁性材料であるギャップ材または絶縁紙または樹脂が挿入されているか、または充填されている。
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、前記外周部鉄心は複数の外周部鉄心部分から構成されている。
１０番目の発明によれば、９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鉄心部分ギャップが形成されている。
１１番目の発明によれば、１０番目の発明において、前記単相リアクトルの前記外周部鉄心部分ギャップのうちの少なくとも一つには、非磁性材料であるギャップ材または絶縁紙または樹脂が挿入されているか、または充填されている。
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、前記単相リアクトルが、少なくとも２つの鉄心コイルからなる第１組と他の少なくとも２つの鉄心コイルからなる第２組とを含んでいる。
１３番目の発明によれば、１２番目の発明において、前記単相リアクトルは、少なくとも２つの鉄心コイルからなる組を３組以上有する。
１４番目の発明によれば、１番目から１３番目のいずれかの発明において、前記単相リアクトルの前記外周部鉄心の内側には、非磁性材料であるギャップ材または絶縁材または樹脂が充填されている。
１５番目の発明によれば、１番目から１４番目のいずれかの単相リアクトルを具備したモータ駆動装置が提供される。
１６番目の発明によれば、１番目から１４番目のいずれかの単相リアクトルを具備した機械が提供される。
１７番目の発明によれば、１番目から１４番目のいずれかの単相リアクトルを具備した整流装置が提供される。
１８番目の発明によれば、１７番目の整流装置を具備した充電装置が提供される。
１番目の発明においては、磁気的に連結可能なギャップは単相リアクトルの中心付近に配置されることになる。そして、ギャップを挟んで隣接する鉄心のなす角が180度より小さくなる。このため、鉄心からの漏れ磁束が隣接する直近の他の鉄心に入り易くなり、従来技術の場合よりも、コイルを貫通する漏れ磁束を減らすことが出来る。さらにギャップ近傍からコイルを遠方に配置できるので、ギャップ近傍からの漏れ磁束が、巻線を貫通する割合を少なくできる。その結果、コイル内部の渦電流損を減少させられる。
２番目の発明においては、鉄心コイルの数を６以上の偶数にしているので、１相に対して複数の鉄心コイルが存在することになる。そして、複数の鉄心コイルを互いに並列接続することにより、鉄心コイルのそれぞれのコイルの断面積を低減できる。また、複数の鉄心コイルを互いに直列接続または並列接続することにより、インダクタンスを調整できる。
３番目の発明においては、ギャップに接する鉄心の振動を抑制すると共に鉄心から発生する騒音を低減することができる。
４番目の発明においては、外周部鉄心と鉄心コイルとの間に外周部鉄心ギャップが形成されているので、鉄心コイルから発生する熱が外周部鉄心に伝達し難くなる。
５番目の発明においては、外周部鉄心ギャップに接する鉄心の振動を抑制すると共に鉄心から発生する騒音を低減することができる。
６番目の発明においては、鉄心が複数の鉄心部分から構成されているので、リアクトルの組立を容易にできる。
７番目の発明においては、鉄心コイルの間のギャップと複数の鉄心部分の間の鉄心部分ギャップとの両方が形成されているので、１箇所あたりのギャップの寸法を小さくできる。そうすることで、ギャップから漏洩する磁束を少なくできるので、漏洩磁束によるコイル内の渦電流損を低減することができる。
８番目の発明においては、ギャップに接する鉄心の振動を抑制すると共に鉄心から発生する騒音を低減することができる。
９番目の発明においては、外周部鉄心を複数に分割しているので、外周部鉄心が大型である場合であっても、外周部鉄心を容易に製造できる。
１０番目の発明においては、外周部鉄心部分ギャップを調整することにより、インダクタンスのアンバランスを容易に調整することができる。
１１番目の発明においては、ギャップに接する鉄心の振動を抑制すると共に鉄心から発生する騒音を低減することができる。
１２番目の発明においては、一つの単相リアクトル内に、二つの単相リアクトルを含ませられるため、二つの単相リアクトルが必要な場合は設置スペースを少なくできる。また、これら単相リアクトルを互いに並列または直列に接続することにより、インダクタンス値を調整できる。
１３番目の発明においては、一つの単相リアクトル内に三つ以上の単相リアクトルを含ませられるため、三つ以上の単相リアクトルが必要な場合は設置スペースを少なくできる。また、三つ以上の単相リアクトルを互いに並列または直列に接続することにより、インダクタンス値を調整できる。
１４番目の発明においては、鉄心コイルと外周部鉄心との間の温度平衡を促進すると共に、鉄心コイルや外周部鉄心から発生する騒音を低減することができる。
１５番目および１６番目の発明においては、単相リアクトルを含むモータ駆動装置および単相リアクトルを含む機械を容易に提供できる。
１７番目および１８番目の発明においては、単相リアクトルが整流装置の交流側の交流リアクトル、直流側の平滑リアクトル、またはＬＣフィルタを構成するリアクトルのうちの少なくとも一つとして設けられることを特徴とする整流装置、および前記整流装置を含む充電装置を容易に提供できる。
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単相リアクトルの断面図である。 図１Ａに示される単相リアクトルの部分拡大図である。 図１Ａに示される単相リアクトルの磁束を示す図である。 図１Ａに示される単相リアクトルの磁束を示す他の図である。 電流と時間との関係を示す図である。 本発明の第二の実施形態に基づく単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単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単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他の単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他の単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単相リアクトルの断面図である。 本発明の第七の実施形態に基づく単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単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単相リアクトルの断面図である。 本発明の第十の実施形態に基づく単相リアクトルの断面図である。 本発明の第十一の実施形態に基づく単相リアクトルの断面図である。 本発明の単相リアクトルを含む機械または装置を示す図である。 従来技術における単相リアクトルの断面図である。 図１４Ａに示される単相リアクトルの部分拡大図である。 図１４Ａに示される単相リアクトルの磁束を示す図である。 図１４Ａに示される単相リアクトルの磁束を示す他の図である。 本発明の第十二の実施形態に基づく単相リアクトルの断面図である。 本発明の第十二の実施形態に基づく他の単相リアクトルの断面図である。 本発明の第十三の実施形態に基づく単相リアクトルの断面図である。 本発明の第十三の実施形態に基づく他の単相リアクトルの断面図である。 本発明の第十四の実施形態に基づく単相リアクトルの断面図である。 本発明の第十五の実施形態に基づく単相リアクトルの断面図である。 本発明の第十五の実施形態に基づく他の単相リアクトルの断面図である。 本発明のさらに他の単相リアクトルの断面図である。 本発明のさらに他の単相リアクトルの断面図である。 本発明のさらに他の単相リアクトルの断面図である。 本発明のさらに他の単相リアクトルの断面図である。 本発明のさらに他の単相リアクトルの断面図である。 本発明のさらに他の単相リアクトルの断面図である。 本発明のさらに他の単相リアクトルの断面図である。 本発明のさらに他の単相リアクトルの断面図である。 本発明のさらに他の単相リアクトルの断面図である。 本発明のさらに他の単相リアクトルの断面図である。 本発明のさらに他の単相リアクトルの断面図である。 本発明のさらに他の単相リアクトルの断面図である。 本発明のさらに他の単相リアクトルの断面図である。 本発明のさらに他の単相リアクトルの断面図である。 従来技術における単相リアクトルを示す略図である。 図１Ａに示されるような単相リアクトルを示す略図である。 本発明のさらに他の実施形態に基づく単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単相リアクトルの断面図である。さらに、図１Ｂは図１Ａに示される単相リアクトルの部分拡大図である。図１Ｃおよび図１Ｄは図１Ａに示される単相リアクトルの磁束を示す図である。
図１Ａに示されるように、単相リアクトル５は、外周部鉄心２０と、外周部鉄心２０に磁気的に互いに連結する四つの鉄心コイル３１〜３４とを含んでいる。図１Ａにおいては、八角形状の外周部鉄心２０の内側に鉄心コイル３１〜３４が配置されている。なお、外周部鉄心２０は円形あるいは他の多角形形状であってもよい。これら鉄心コイル３１〜３４は単相リアクトル５の周方向に等間隔で配置されている。なお、鉄心コイルは周方向に配置されていればよく必ずしも等間隔である必要はない。
図面から分かるように、それぞれの鉄心コイル３１〜３４は、半径方向に延びる鉄心４１〜４４と該鉄心に巻回されたコイル５１〜５４とを含んでいる。鉄心４１〜４４のそれぞれの半径方向外側端部は、外周部鉄心２０に接するか、もしくは外周部鉄心２０と一体的に形成されている。
さらに、鉄心４１〜４４のそれぞれの半径方向内側端部は外周部鉄心２０の中心近傍に位置している。図１Ａ等においては鉄心４１〜４４のそれぞれの半径方向内側端部は外周部鉄心２０の中心に向かって収斂しており、その先端角度は約９０度である。なお、それぞれの先端角度が90度から大きくなるかまたは小さくなるほど、ギャップの面積は拡大するが、より少ない電流で磁束飽和し易くなる。そして、鉄心４１〜４４の半径方向内側端部は、磁気的に連結可能なギャップ１０１〜１０４を介して互いに離間している。
言い換えれば、第一の実施形態においては鉄心４１の半径方向内側端部は、隣接する二つの鉄心４２、４４のそれぞれの半径方向内側端部とギャップ１０１、１０４を介して互いに離間している。他の鉄心４２〜４４についても同様である。なお、ギャップ１０１〜１０４の寸法は互いに等しいことが理想的であるが、等しくなくても良い。また、後述する実施形態においては、ギャップ１０１〜１０４の表記および鉄心コイル３１〜３４等の表記を省略する場合がある。
従って、図１Ａに示されるように、ギャップ１０１〜１０４からなる単一の略Ｘ字形状のギャップが単相リアクトル５の中心に形成されることになる。これらギャップ１０１〜１０４も単相リアクトル５の周方向に等間隔で配置されている。
このように、本発明では、単相リアクトル５の中心部に位置する中心部鉄心が不要であるので、単相リアクトル５を軽量かつ簡易に構成することができる。さらに、四つの鉄心コイル３１〜３４が外周部鉄心２０により囲まれているので、コイル５１〜５４から発生した磁界が外周部鉄心２０の外部に漏洩することもない。また、ギャップ１０１〜１０４を任意の厚さで低コストで設けることができるので、従来構造のリアクトルと比べて設計上有利である。
ところで、図１Ｂに矢印Ｂ１、Ｂ２で示される磁束はギャップ１０３近傍において鉄心４３から漏洩して他の鉄心４４に到達する。これに対し、矢印Ｂ３で示される磁束は鉄心４３からコイル５３、５４を通過するので、コイル５３、５４において渦電流損が発生する。
本発明においては、四つの鉄心コイル４１〜４４を周方向に等間隔で配置している。このため、ギャップ１０１〜１０４をそれぞれを挟んで隣接する二つの鉄心の中心線のなす角が９０度になる。
これに対し、従来技術においては、図１４Ａ等に示されるように、二つの鉄心の角度は１８０度である。つまり、本発明において、隣接する二つの鉄心の中心線のなす角は１８０度よりも小さい。このため、本発明において漏洩した磁束は、従来技術の場合よりも、ギャップ近傍から拡散し難く、且つ、隣接する直近の鉄心に入りやすくなる。
なお、図１Ｃは図１Ａに示される単相リアクトルの磁束をシミュレーションにより示す図である。図１Ｃにおいては、ギャップ１０１〜１０４より遠ざかるほど、漏れ磁束密度は低くなる。また、図１Ｃにおいては、図１Ａのように磁束を流しているため、中央部では磁束が反発し合い、中央部の磁束密度は最小となる。
そして、図１Ｃの空白部分はギャップ１０１〜１０４より漏れた磁束が０．０３Ｔ以上である。このことは、図１４Ｃも同様である。図１Ｃと図１４Ｃとを比較して分かるように、本発明図１Ｃのコイルの空白部分は図１４Ｃに示されるコイルの空白部分よりも小さい。言い換えれば、本発明ではコイルを貫通する磁束密度が低い箇所の割合が多いので、コイルを貫通する漏れ磁束を従来技術の場合よりも減らすことができる。
さらに、図１Ａおよび図１Ｄから分かるように、コイル５１〜５４は外周部鉄心２０の内面近傍に配置されている。つまり、本発明におけるコイル５１〜５４はギャップ１０１〜１０４より遠方に位置している。従って、図１Ｄから分かるようにギャップ１０１〜１０４近傍からの漏れ磁束が、コイル５１〜５４を貫通する割合が小さくなる。その結果、コイル内部の渦電流損を減少させられるのが分かるであろう。
さらに、本発明においては、鉄心４１〜４４の断面積を大きくすることにより、ギャップ１０１〜１０４の厚みを小さくするのが好ましい。これにより、ギャップ近傍からの漏れ磁束が減り、コイル５１〜５４の巻数をも減らすことができるので、コイル５１〜５４内を貫通する磁束をさらに減らすことができる。
また、図１Ａにおいては、対向して配置された鉄心コイル３１、３３の組からの磁束が単相リアクトル５の中心に向かって流れると共に、対向して配置された他の鉄心コイル３２、３４の組からの磁束は中心から半径方向外側に流れるように、コイル５１〜５４が巻回されている。しかしながら、全ての鉄心コイル３１〜３４より発生する磁束が単相リアクトル５の中心に向かうようにコイル５１〜５４を巻回してもよい。この場合には磁束を打ち消し合うことができる。
ところで、図２は電流と時間との関係を示す図である。図２の横軸は時間を示しており、縦軸は三相交流電流をダイオードにより全波整流した電流を単相リアクトル５のコイルに通電したときの電流を示している。そのような電流は図２に示されるような挙動を示す。各シミュレーションは図２の電流を入力した際の結果を示している。
図３は本発明の第二の実施形態に基づく単相リアクトルの断面図である。図３においては鉄心４１〜４４のそれぞれが時計回り方向に延びる略扇形の突起４１ｐ〜４４ｐを半径方向内側端部の近傍に備えている。これら突起４１ｐ〜４４ｐは図１において互いに隣接するコイルの端面の間の領域に延びている。これら突起４１ｐ〜４４ｐが対面する他の鉄心４１〜４４の先端面の形状も、突起４１ｐ〜４４ｐに対応して構成されている。
これら突起４１ｐ〜４４ｐと隣接する鉄心４１〜４４との間の距離は図１の場合と同様である。また、図３においても鉄心４１〜４４の形状は互いに等しい。なお、突起４１ｐ〜４４ｐが反時計回りの方向に延びていてもよい。
このような場合には、ギャップ１０１〜１０４の幅（半径方向距離）が図１の場合よりも大きくなる。このため、インダクタンスを高められるのが分かるであろう。なお、図３に示される実施形態においては鉄心４１〜４４の形状は互いに等しいが、これらが互いに異なっていても良い。さらに、ギャップ１０１〜１０４が直線状でなく、曲線状であってもよい。このような場合であっても、本発明の範囲に含まれる。なお、後述する他の実施形態においても同様である。
図４は本発明の第三の実施形態に基づく単相リアクトルの断面図である。図４に示される単相リアクトル５は外周部鉄心２０と、外周部鉄心２０に磁気的に互いに連結する、前述したのと同様な鉄心コイル３１〜３６とを含んでいる。鉄心コイル３１〜３６のそれぞれは、半径方向に延びる鉄心４１〜４６と該鉄心に巻回されたコイル５１〜５６とを含んでいる。
図４に示される単相リアクトル５の鉄心４１〜４６のそれぞれの半径方向内側端部の先端角度は約６０度である。そして、鉄心４１〜４６の半径方向内側端部は、磁気的に連結可能なギャップ１０１〜１０６を介して互いに離間している。このように単相リアクトル５は、６以上の偶数の数の鉄心コイル３１〜３６を含んでいてもよい。
第三の実施形態においても、前述したのと概ね同様な効果が得られるのは明らかであろう。さらに、第三の実施形態においては、鉄心コイル３１〜３６の数を６以上の偶数にしているので、１相に対して複数の鉄心コイルが存在することになる。そして、複数の鉄心コイルを互いに並列接続することにより、鉄心コイルのそれぞれのコイルの断面積を低減することができる。また、複数の鉄心コイルを互いに直列接続することにより、インダクタンスを増やすことができる。
図５Ａは本発明の第四の実施形態に基づく単相リアクトルの断面図である。図５Ａに示される単相リアクトル５における鉄心コイル３１〜３４の半径方向に延びる鉄心４１〜４４は、半径方向内側に位置する第一鉄心部分４１ａ〜４４ａと半径方向外側に位置する第三鉄心部分４１ｃ〜４４ｃと、第一鉄心部分４１ａ〜４４ａと第三鉄心部分４１ｃ〜４４ｃとの間に位置する第二鉄心部分４１ｂ〜４４ｂとをそれぞれ含んでいる。
これら第一鉄心部分４１ａ〜４４ａと第二鉄心部分４１ｂ〜４４ｂとの間には磁気的に連結可能な第一鉄心部分ギャップ１１１ａ〜１１４ａが形成されている。同様に、第二鉄心部分４１ｂ〜４４ｂと第三鉄心部分４１ｃ〜４４ｃとの間には磁気的に連結可能な第二鉄心部分ギャップ１１１ｂ〜１１４ｂが形成されている。さらに、単相リアクトル５は、第二鉄心部分４１ｂ〜４３ｂおよび第三鉄心部分４１ｃ〜４４ｃに巻回された共通のコイル５１〜５４を含んでいる。なお、コイル５１〜５４が第一鉄心部分４１ａ〜４４ａにも巻回されていてもよい。
このような場合には、一つの鉄心、例えば鉄心４１に対して、元々はギャップ１０１のみだったギャップが、ギャップ１０１、第一鉄心部分ギャップ１１１ａおよび第二鉄心部分ギャップ１１１ｂに分割されるので、ギャップ一つ当たりの厚みは小さくなる。この場合のギャップの厚みとは、ギャップを分割後のギャップ１０１、第一鉄心部分４１ａおよび第二鉄心部分４１ｂの間の距離、ならびに第二鉄心部分４１ｂおよび第三鉄心部分４１ｃの間の距離である。
第四の実施形態においては1箇所あたりのギャップの厚みが小さくなるので、ギャップからの漏れ磁束も少なくなる。また、鉄心４１〜４４が第一鉄心部分４１ａ〜４４ａと、第二鉄心部分４１ｂ〜４４ｂと、第三鉄心部分４１ｃ〜４４ｃとから構成されているので、単相リアクトル５を容易に組み立てることができる。従って、図５Ａに示される実施形態においては外周部鉄心２０を分割する必要はない。なお、当然のことながら、鉄心４１〜４４のそれぞれが、一列に配置された二つ以上の鉄心部分から構成されていてもよい。
さらに、図５Ｂは本発明の第四の実施形態に基づく他の単相リアクトルの断面図である。図５Ｂにおいては、図１Ａのギャップ１０１〜１０４の領域に追加鉄心４１ｄ〜４４ｄが配置されている。追加鉄心４１ｄ〜４４ｄの断面は扇形である。なお、追加鉄心４１ｄ〜４４ｄの断面が二等辺三角形であってもよい。
鉄心４１〜４４の半径方向内側端部は二つの先端面から構成されている。図５Ｂに示されるように、追加鉄心４１ｄ〜４４ｄの二つの平坦面のそれぞれと、隣接する鉄心の先端面とは互いに平行である。そして、追加鉄心４１ｄ〜４４ｄの平坦面と鉄心４１〜４４の先端面との間には磁気的に連結可能なギャップ１０１ａ〜１０４ａ、１０１ｂ〜１０４ｂが形成されている。なお、図５Ｂにおいて鉄心４１〜４４の二つの先端面がなす角度は６０度よりも小さいのは明らかであろう。
図５Ｂにおけるギャップの数は八つであり、図１Ａに示される場合ギャップの数の２倍である。従って、1箇所あたりのギャップの厚み、つまり追加鉄心４１ｄ〜４４ｄの平坦面と鉄心４１〜４４の先端面との間の距離を半分にできるので、漏れ磁束を減少させられる。
図６は本発明の第五の実施形態に基づく単相リアクトルの断面図である。図６に示される単相リアクトル５の鉄心コイル３１〜３４は、半径方向に延びる鉄心４１〜４４と、該鉄心に巻回されたコイル５１〜５４とを含んでいる。鉄心４１〜４４のそれぞれの半径方向内側端部は前述した実施形態と同様に、ギャップ１０１〜１０４を介して互いに隣接している。
第五の実施形態においては、鉄心４１〜４４の半径方向外側端部と外周部鉄心２０との間には磁気的に連結可能な外周部鉄心ギャップ１１１ｃ〜１１４ｃがそれぞれ形成されている。単相リアクトル５の動作時には、鉄心コイル３１〜３４において熱が発生する。第五の実施形態においては、外周部鉄心ギャップ１１１ｃ〜１１４ｃが形成されているので、鉄心コイル３１〜３４から発生する熱が外周部鉄心２０に伝達し難くなるという効果がある。
図７は本発明の第六の実施形態に基づく単相リアクトルの断面図である。図７に示される単相リアクトル５の鉄心コイル３１〜３４は図１を参照して説明したのと概ね同様である。第六の実施形態においては、外周部鉄心２０が、複数、例えば四つの外周部鉄心部分２１〜２４より構成されている。図７においては、外周部鉄心部分２１が鉄心４１に接するかまたは一体的に構成されている。同様に、外周部鉄心部分２２〜２４は、それぞれ鉄心４２〜４４に接するかまたは一体的に構成されている。図７に示される実施形態においては、外周部鉄心２０が大型である場合であっても、そのような外周部鉄心２０を容易に製造できる。
図８は本発明の第七の実施形態に基づく単相リアクトルの断面図である。第七の実施形態においては、外周部鉄心部分２１と外周部鉄心部分２２との間には、磁気的に連結可能な外周部鉄心部分ギャップ６１が形成されている。同様に、外周部鉄心部分２２と外周部鉄心部分２３との間、外周部鉄心部分２３と外周部鉄心部分２４との間、および外周部鉄心部分２４と外周部鉄心部分２１との間には、磁気的に連結可能な外周部鉄心部分ギャップ６２〜６４がそれぞれ形成されている。
言い換えれば、外周部鉄心部分２１〜２４それぞれは互いに外周部鉄心部分ギャップ６１〜６４を介して配置されている。このような場合には、外周部鉄心部分２１〜２４の長さを調整することにより、外周部鉄心部分ギャップ６１〜６４を調整できる。その結果、単相リアクトル５のインダクタンスのアンバランスを調整できるのが分かるであろう。
図８に示される単相リアクトル５は、外周部鉄心部分ギャップ６１〜６４を有するという点でのみ、図７に示される単相リアクトル５とは異なる。言い換えれば、第六の実施形態においては、隣接する外周部鉄心部分２１〜２４の間に外周部鉄心部分ギャップ６１〜６４は形成されていない。図７および図８に示される実施形態においては、外周部鉄心２０が大型である場合であっても、そのような外周部鉄心２０を容易に製造できる。
図９は本発明の第八の実施形態に基づく単相リアクトルの断面図である。図９に示される単相リアクトル５は図１Ａに示される単相リアクトル５と概ね同様であるので、詳細な説明を省略する。しかしながら、図９においては、鉄心コイル３１、３４のコイル５１、５４の断面積は、鉄心コイル３２、３３のコイル５２、５３の断面積よりも大きい。さらに、鉄心コイル３１、３４の鉄心４１、４４は、鉄心コイル３２、３３の鉄心４２、４３よりも幅狭である。なお、ギャップ１０１〜１０４の寸法は互いに等しい。
言い換えれば、図９において二点鎖線で示されるように、単相リアクトル５は、二つの鉄心コイル３１、３４からなる第一組と他の二つの鉄心コイル３２、３３からなる第二組とを含んでいる。第一組および第二組のそれぞれは、四つの鉄心コイル３１〜３４のうちの互いに隣接する二つの鉄心コイルを含んでいる。図９に示される単相リアクトル５においては、第一組と第二組との間で、鉄心の寸法ならびにコイルの断面積および巻数が互いに異なるようにしている。なお、単相リアクトル５の第一組におけるギャップの寸法が第二組におけるギャップの寸法とは異なるようにしてもよい。
このため、図９に示される実施形態においては、一つの単相リアクトル５内に、特性の異なる二つのリアクトルを実質的に含ませられる。従って、特性の異なる二つのリアクトルのための設置スペースを少なくできる。また、二つのリアクトルを互いに直列または並列で接続することにより、インダクタンス値を調整できるのが分かるであろう。
さらに、図１０は本発明の第九の実施形態に基づく単相リアクトルの断面図である。図１０に示される単相リアクトル５は図４に示される単相リアクトル５と概ね同様である。しかしながら、図１０に示される単相リアクトル５の鉄心４１、４２は他の鉄心４５、４６よりも幅広であり、鉄心４５、４６は他の鉄心４３、４４よりも幅広である。さらに、鉄心４１、４２に巻回されるコイル５１、５２の断面積は他の鉄心４５、４６に巻回されるコイル５５、５６の断面積よりも小さく、コイル５５、５６の断面積は他の鉄心４３、４４に巻回されるコイル５３、５４の断面積よりも小さい。
従って、図１０において二点鎖線で示されるように、単相リアクトル５は、二つの鉄心コイル３１、３２からなる第一組と、他の二つの鉄心コイル３３、３４からなる第二組と、さらに他の鉄心コイル３５、３６からなる第三組とを含んでいる。第一組〜第三組のそれぞれは、六つの鉄心コイル３１〜３６のうち、互いに隣接する二つの鉄心コイルを含んでいる。
図１０に示される単相リアクトル５においては、第一組〜第三組との間で、鉄心の寸法ならびにコイルの断面積および巻数が互いに異なるようにしている。なお、単相リアクトル５の第一組におけるギャップの寸法が他の組におけるギャップの寸法とは異なるようにしてもよい。このような構成であるので、図９に示される場合と同様な効果が得られるのが分かるであろう。また、一つの単相リアクトル５内に、特性の異なるまたは特性の等しい四つ以上のリアクトル、つまり四つ以上の前述した組を含ませるようにしてもよい。この場合にも、同様な効果が得られるのは明らかであろう。
図１１は本発明の第十の実施形態に基づく単相リアクトルの断面図である。図１１に示される単相リアクトル５は図１Ａを参照して説明した単相リアクトル５と概ね同様であるので、再度の説明を省略する。図１１に示されるように、単相リアクトル５のギャップ１０１〜１０４には、樹脂製のギャップ材７１が充填されている。
この場合には、樹脂をギャップ１０１〜１０４に単に充填して硬化させることによりギャップ材７１を作成できる。このため、ギャップ材７１を容易に作成することができる。なお、図１１に示されるのと同様な略Ｘ字形状またはＬ字形状または板状のギャップ材７１を予め作成し、樹脂を充填する代わりに、このギャップ材７１をギャップ１０１〜１０４に挿入してもよい。このような場合においては、ギャップ材７１がギャップ１０１〜１０４に接する鉄心の振動を抑制するため、鉄心から発生する騒音を低減できる。図５Ａに示される鉄心部分ギャップと図８で示される外周部鉄心ギャップについても同様に、樹脂を充填することで容易にギャップ材を作成することができ、同様の効果を得ることができることは明らかであろう。
さらに、図１２は本発明の第十一の実施形態に基づく単相リアクトルの断面図である。図１２に示される単相リアクトル５は図１Ａを参照して説明した単相リアクトル５と概ね同様であるので、再度の説明を省略する。図１２に示されるように、単相リアクトル５の外周部鉄心２０の内部は樹脂製の絶縁材７２によって充填されている。
この場合にも、樹脂を外周部鉄心２０の内部に単に充填して硬化させることにより絶縁材７２を容易に作成することができる。このような場合においては、絶縁材７２が鉄心コイル３１〜３４や外周部鉄心２０の振動を抑制することで、発生する騒音を低減できる。さらに、図１２に示される実施形態においては、鉄心コイル３１〜３４と外周部鉄心２０との間の温度平衡を促進することもできる。
ところで、図１５および図１６は本発明の第十二の実施形態に基づく単相リアクトルの断面図である。これら図面においては、略正方形の単相リアクトル５が示されている。図示されるように、互いに対向する鉄心４２、４４は、前述したのと同様な形状である。
これに対し、互いに対向する他の鉄心４１、４３の先端には、鉄心４１、４３の主要部分よりも幅広な幅広部４１ｅ、４３ｅが設けられている。これら幅広部４１ｅ、４３ｅの形状は菱形の一部分に相当する。ただし、幅広部４１ｅ、４３ｅが他の形状であってもよい。
図示されるように、鉄心４１、４３の幅広部４１ｅ、４３ｅと鉄心４２、４４との間には磁気的に連結可能なギャップ１０１〜１０４が形成されている。そして、図１５に示されるギャップ１０１〜１０４の総長は、幅広部を有さない同形状の他のリアクトルのギャップの総長よりも長い。従って、ギャップの総長を長くした場合には、インダクタンスを高めることが可能となる。
また、図１６に示される単相リアクトル５においては、互いに対向する鉄心４１、４３は、互いに対向する他の鉄心４２、４４よりも全体にわたって幅広である。このため、図１６においては、互いに対向する鉄心４１、４３の先端は平坦になっており、鉄心４１、４３の間には追加のギャップ１０５が形成されている。
このため、図１６に示されるリアクトル５のギャップ１０１〜１０４および追加ギャップ１０５の総長は、鉄心４１、４３の幅が鉄心４２、４４の幅と同様である場合のリアクトル５のギャップの総長よりも長い。同様にこの場合には、インダクタンスを高めることが可能となる。
さらに、図１７Ａおよび図１７Ｂは本発明の第十三の実施形態に基づく単相リアクトルの断面図である。図１７Ａおよび図１７Ｂに示されるリアクトル５は図１５に示されるリアクトル５と概ね同様である。
ただし、図１７Ａにおいては、幅広部４１ｅ、４３ｅが鉄心４１、４３の主要部分からそれぞれ分離できるようになっている。なお、幅広部４１ｅ、４３ｅと鉄心４１、４３の主要部分とは互いに当接しており、これらの間にはギャップは形成されていない。
このような場合には、幅広部４１ｅ、４３ｅが取外された状態で、鉄心４１、４３の主要部分にコイル５１、５３を巻回できる。さらに、鉄心４２、４４には通常通りコイル５２、５４を巻回する。その後、幅広部４１ｅ、４３ｅを上方から挿入し、それにより、図１５に示されるようなリアクトル５を作成できる。
幅広部４１ｅ、４３ｅが取外されていない状態で鉄心４１、４３にコイルを巻回するのは困難である。このため、図１７Ａに示される構成においてはリアクトル５の組立を容易に行えるのが分かるであろう。
同様に、図１７Ｂにおいては、鉄心４１、４３自体が外周部鉄心２０から分離できるようになっている。鉄心４１、４３と外周部鉄心２０とは互いに当接しており、これらの間にはギャップは形成されていない。
この場合には、鉄心４１、４３をリアクトル５から取外して、鉄心４１、４３の基端部分にコイル５１、５３を巻回する。さらに、鉄心４２、４４には通常通りコイル５２、５４を巻回する。その後、コイル５１、５３付きの鉄心４１、４３を上方から挿入し、それにより、図１５に示されるようなリアクトル５を作成できる。この場合にも、同様にリアクトル５を容易に組立てられるのは明らかであろう。
さらに、図１８は本発明の第十四の実施形態に基づく単相リアクトルの断面図である。図１８は図１と同様な図面である。しかしながら、図１８においては、図１に示されるコイル５２、５４が排除されている。従って、図１８においては、コイル５１、５３付きの鉄心４１、４３と、コイル無しの鉄心４２、４４とが交互に配置されている。
同様に、前述した他のリアクトル５においても一部の鉄心からコイルを排除するようにしてもよい。ただし、その場合コイル付きの鉄心と、コイル無しの鉄心とは必ずしも交互に配置される必要はない。このような構成であっても本発明の範囲に含まれ、前述したのと概ね同様な効果が得られるのは明らかであろう。
さらに、図１９および図２０は本発明の第十五の実施形態に基づく単相リアクトルの断面図である。図１９に示されるリアクトル５においては、菱形の一部分からなる幅広部４１ｅ、４３ｅ付きの鉄心４１、４３が互いに対向している。これら鉄心４１、４３にはコイル５１、５３がそれぞれ巻回されている。そして、鉄心４１、４３は分割されておらず単一部材である。
他の鉄心４２、４４のそれぞれは、Ｕ字形状部分４２ｈ、４４ｈと、Ｕ字形状部分４２ｈ、４４ｈに受容される受容部分４２ｈ、４４ｈとから構成されている。なお、鉄心４２、４４と鉄心４１、４３の幅広部４１ｅ、４３ｅの辺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。図１９においては、幅広部４１ｅ、４３ｅ付きの鉄心４１、４３と、他の鉄心４２、４４とが互い違いに配置されている。
図２０に示されるリアクトル５は図１９に示されるのと概ね同様である。しかしながら、図２０に示される鉄心４２、４４の形状が図１９に示される鉄心４２、４４の形状とは異なる。図２０に示される鉄心４２、４４は中央部分４２ｉ、４４ｉと中央部分の両側面に結合される側方部分４２ｊ、４２ｋ、４４ｊ、４４ｋとから構成されている。
図１９および図２０に示されるようにリアクトル５が線対称であり、幅広部４１ｅ、４３ｅ付きの鉄心４１、４３と、他の形状の鉄心４２、４４とが互い違いに配置されていてもよい。さらに、コイルが鉄心４２、４４にも巻回されていてもよい。あるいは、コイルが鉄心４２、４４にのみ巻回され、コイル５１、５３を排除してもよい。さらに、前述したように一部の鉄心４２、４４が複数の部材に分割可能であってもよい。そのような場合であっても、本発明の範囲に含まれる。
ところで、図２１は、本発明の他の単相リアクトルの断面図である。図２１に示されるように、単相リアクトル５は、外周部鉄心２０と、外周部鉄心２０に磁気的に互いに連結する四つの鉄心コイル３１〜３４とを含んでいる。さらに単相リアクトル５の中心には、正方形の中心部鉄心８０が配置されている。なお、中心部鉄心８０は正方形である必要はなく、線対称または回転対称であるのが好ましい。また、鉄心コイルは周方向に配置されていればよく必ずしも等間隔である必要はない。
図面から分かるように、それぞれの鉄心コイル３１〜３４は、半径方向に延びる鉄心４１〜４４と該鉄心に巻回されたコイル５１〜５４とを含んでいる。鉄心４１〜４４のそれぞれの半径方向外側端部は、外周部鉄心２０に接するか、もしくは外周部鉄心２０と一体的に形成されている。
さらに、鉄心４１〜４４のそれぞれの半径方向内側端部は外周部鉄心２０の中心近傍に位置している。図２１においては鉄心４１〜４４のそれぞれの半径方向内側端部は平坦である。そして、鉄心４１〜４４の半径方向内側端部は、磁気的に連結可能なギャップ１０１〜１０４を介して中心部鉄心８０に隣接している。なお、ギャップ１０１〜１０４の寸法は互いに等しいものとする。
この場合には、四つの鉄心コイル３１〜３４が外周部鉄心２０により囲まれているので、コイル５１〜５４から発生した磁界が外周部鉄心２０の外部に漏洩することはない。また、中心部鉄心８０を含む後述するリアクトルは、中心部鉄心８０を有さない前述したリアクトルと概ね同様な効果を有するものとする。
さらに、図２１に示されるリアクトルおよび後述する他の実施例のリアクトルは中心部鉄心８０の寸法を変更することにより、インダクタンスを調整できるという効果を有する。つまり、ギャップ１０１〜１０４を任意の厚さで低コストで設けることができるので、従来構造のリアクトルと比べて設計上有利である。
さらに、図２２は本発明のさらに他の単相リアクトルの断面図である。以下の実施例においても、図２１に示されるリアクトル５と概ね同様な効果が得られるものとする。図２２に示される単相リアクトル５の鉄心４１〜４４の半径方向内側端部は外周部鉄心２０の中心に向かって収斂しており、その先端角度は約９０度である。
また、単相リアクトル５の中心には、中心部鉄心８０が配置されている。図示されるように、中心部鉄心８０は四つの延長部８１〜８４を備えた略Ｘ字形状である。さらに、鉄心４１〜４４のそれぞれが時計回り方向に延びる略扇形の突起４１ｐ〜４４ｐを半径方向内側端部の近傍に備えている。これら突起４１ｐ〜４４ｐは図１において互いに隣接するコイルの端面の間の領域に延びている。これら突起４１ｐ〜４４ｐが対面する他の鉄心４１〜４４の先端面の形状も、突起４１ｐ〜４４ｐに対応して構成されている。なお、突起４１ｐ〜４４ｐが反時計回りの方向に延びていてもよい。
そして、延長部８１〜８４のそれぞれの両側面は、鉄心４１〜４４の半径方向内側端部に隣接している。そして、中心部鉄心８０の延長部８１〜８４の両側面と鉄心４１〜４４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、ギャップの総長が長くなり、その結果、インダクタンスを高めることが可能となる。
図２３は本発明のさらに他の単相リアクトルの断面図である。鉄心４１〜４４の半径方向内側端部は外周部鉄心２０の中心に向かって収斂しており、その先端角度は約９０度である。ただし、図示されるように、鉄心４１、４３は、他の鉄心４２、４４よりも幅広である。
さらに、図２３に示されるリアクトル５は、四つの延長部８１〜８４を備えた略Ｘ字形状の中心部鉄心８０を備えている。鉄心４１〜４４の半径方向内側端部が隣接する二つの延長部８１〜８４の間に受容されるように、中心部鉄心８０は形成されている。そして、中心部鉄心８０の延長部８１〜８４の両側面と鉄心４１〜４４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。このため、前述したのと同様な効果が得られるのが分かるであろう。
さらに、図２４は本発明のさらに他の単相リアクトルの断面図である。図２４に示される単相リアクトル５は、外周部鉄心２０と、略六角形状の中心部鉄心８０と、前述したのと同様な鉄心コイル３１〜３６とを含んでいる。鉄心コイル３１〜３６のそれぞれは、半径方向に延びる鉄心４１〜４６と該鉄心に巻回されたコイル５１〜５６とを含んでいる。
図２４に示される単相リアクトル５の鉄心４１〜４６のそれぞれの半径方向内側端部は平坦である。そして、鉄心４１〜４６の半径方向内側端部は、磁気的に連結可能なギャップ１０１〜１０６を介して中心部鉄心８０に隣接している。このように単相リアクトル５は、６以上の偶数の数の鉄心コイル３１〜３６を含んでいてもよい。
図２５は本発明のさらに他の単相リアクトルの断面図である。図２５に示される単相リアクトル５における鉄心コイル３１〜３４の半径方向に延びる鉄心４１〜４４は、半径方向内側に位置する第一鉄心部分４１ａ〜４４ａと半径方向外側に位置する第三鉄心部分４１ｃ〜４４ｃとをそれぞれ含んでいる。
中心部鉄心８０と第一鉄心部分４１ａ〜４４ａとの間には磁気的に連結可能な鉄心部分ギャップ１１１ａ〜１１４ａが形成されている。さらに、第一鉄心部分４１ａ〜４４ａと第三鉄心部分４１ｃ〜４４ｃの間には磁気的に連結可能な鉄心部分ギャップ１１１ｂ〜１１４ｂが形成されている。
このような場合には、一つの鉄心、例えば鉄心４１に対して、第一鉄心部分ギャップ１１１ａおよび第二鉄心部分ギャップ１１１ｂが形成されるので、ギャップ一つ当たりの厚みは小さくなる。ギャップの厚みが小さくなるので、ギャップからの漏れ磁束も少なくなる。また、鉄心４１〜４４が複数の鉄心部分から構成されているので、単相リアクトル５を容易に組み立てることができる。なお、当然のことながら、鉄心４１〜４４のそれぞれが、一列に配置された三つ以上の鉄心部分から構成されていてもよい。
図２６は本発明のさらに他の単相リアクトルの断面図である。図２６においては、互いに隣接する二つの鉄心４１〜４３の間に追加鉄心４１ｄ〜４４ｄが配置されている。追加鉄心４１ｄ〜４４ｄの断面は扇形の一部分である。なお、追加鉄心４１ｄ〜４４ｄの断面が二等辺三角形であってもよい。
鉄心４１〜４４の半径方向内側端部は二つの先端面と、二つの先端面の間の平坦面とを含んでいる。図２６に示されるように、追加鉄心４１ｄ〜４４ｄの二つの平坦面のそれぞれと、隣接する鉄心の先端面とは互いに平行である。追加鉄心４１ｄ〜４４ｄの平坦面と鉄心４１〜４４の先端面との間には磁気的に連結可能なギャップ１０１ａ〜１０４ａ、１０１ｂ〜１０４ｂが形成されている。さらに、鉄心４１〜４４の平坦面と中心部鉄心８０との間にも磁気的に連結可能なギャップ１０１〜１０４が形成されている。さらに、追加鉄心４１ｄ〜４４ｄの先端と中心部鉄心８０との間にも磁気的に連結可能なギャップ（表記しない）が形成されている。
図２６においてはギャップ総長が増えるので、インダクタンスを大きくすることができる。さらに、この場合には、１箇所あたりのギャップの厚みを小さくできるので、漏れ磁束をさらに減少させられる。
さらに、図２７は本発明のさらに他の単相リアクトルの断面図である。図２７に示される単相リアクトル５においては、鉄心４１〜４４の半径方向外側端部と外周部鉄心２０との間には磁気的に連結可能な外周部鉄心ギャップ１１１ｃ〜１１４ｃがそれぞれ形成されている。単相リアクトル５の動作時には、鉄心コイル３１〜３４において熱が発生する。本実施形態においては、外周部鉄心ギャップ１１１ｃ〜１１４ｃが形成されているので、鉄心コイル３１〜３４から発生する熱が外周部鉄心２０に伝達し難くなるという効果がある。
図２８は本発明の第六の実施形態に基づく単相リアクトルの断面図である。図２８に示される単相リアクトル５においては、外周部鉄心２０が、複数、例えば四つの外周部鉄心部分２１〜２４より構成されている。図２８においては、外周部鉄心部分２１が鉄心４１に接するかまたは一体的に構成されている。同様に、外周部鉄心部分２２〜２４は、それぞれ鉄心４２〜４４に接するかまたは一体的に構成されている。図２８に示される実施形態においては、外周部鉄心２０が大型である場合であっても、そのような外周部鉄心２０を容易に製造できる。
図２９は本発明の他の単相リアクトルの断面図である。図２９に示されるリアクトル５において、外周部鉄心部分２１〜２４のそれぞれは外周部鉄心部分ギャップ６１〜６４を介して配置されている。このような場合には、外周部鉄心部分２１〜２４の長さを調整することにより、外周部鉄心部分ギャップ６１〜６４を調整できる。その結果、単相リアクトル５のインダクタンスのアンバランスを調整できるのが分かるであろう。
図２９に示される単相リアクトル５は、外周部鉄心部分ギャップ６１〜６４を有するという点でのみ、図２８に示される単相リアクトル５とは異なる。図２８および図２９に示される実施形態においては、外周部鉄心２０が大型である場合であっても、そのような外周部鉄心２０を容易に製造できる。
図３０は本発明のさらに他の単相リアクトルの断面図である。図３０に示される単相リアクトル５においては、鉄心コイル３１、３４のコイル５１、５４の断面積は、鉄心コイル３２、３３のコイル５２、５３の断面積よりも大きい。さらに、鉄心コイル３１、３４の鉄心４１、４４は、鉄心コイル３２、３３の鉄心４２、４３よりも幅狭である。なお、ギャップ１０１〜１０４の寸法は互いに等しい。
言い換えれば、図３０において二点鎖線で示されるように、単相リアクトル５は、二つの鉄心コイル３１、３４からなる第一組と他の二つの鉄心コイル３２、３３からなる第二組とを含んでいる。第一組および第二組のそれぞれは、四つの鉄心コイル３１〜３４のうちの互いに隣接する二つの鉄心コイルを含んでいる。図３０に示される単相リアクトル５においては、第一組と第二組との間で、鉄心の寸法ならびにコイルの断面積および巻数が互いに異なるようにしている。なお、単相リアクトル５の第一組におけるギャップの寸法が第二組におけるギャップの寸法とは異なるようにしてもよい。
従って、一つの単相リアクトル５内に、特性の異なる二つのリアクトルを実質的に含ませられる。従って、特性の異なる二つのリアクトルのための設置スペースを少なくできる。また、二つのリアクトルを互いに直列または並列で接続することにより、インダクタンス値を調整できるのが分かるであろう。
さらに、図３１は本発明のさらに他の単相リアクトルの断面図である。図３１に示される単相リアクトル５の鉄心４１、４２は他の鉄心４５、４６よりも幅広であり、鉄心４５、４６は他の鉄心４３、４４よりも幅広である。さらに、鉄心４１、４２に巻回されるコイル５１、５２の断面積は他の鉄心４５、４６に巻回されるコイル５５、５６の断面積よりも小く、コイル５５、５６の断面積は他の鉄心４３、４４に巻回されるコイル５３、５４の断面積よりも小さい。
従って、図３１において二点鎖線で示されるように、単相リアクトル５は、二つの鉄心コイル３１、３２からなる第一組と、他の二つの鉄心コイル３３、３４からなる第二組と、さらに他の鉄心コイル３５、３６からなる第三組とを含んでいる。第一組〜第三組のそれぞれは、六つの鉄心コイル３１〜３６のうち、互いに隣接する二つの鉄心コイルを含んでいる。
図３１に示される単相リアクトル５においては、第一組〜第三組との間で、鉄心の寸法ならびにコイルの断面積および巻数が互いに異なるようにしている。なお、単相リアクトル５の第一組におけるギャップの寸法が他の組におけるギャップの寸法とは異なるようにしてもよい。このような構成であるので、図３０に示される場合と同様な効果が得られるのが分かるであろう。また、一つの単相リアクトル５内に、特性の異なるまたは特性の等しい四つ以上のリアクトル、つまり四つ以上の前述した組を含ませるようにしてもよい。この場合にも、同様な効果が得られるのは明らかであろう。
ところで、図３２および図３３は本発明のさらに他の単相リアクトルの断面図である。これら図面においては、略正方形の単相リアクトル５が示されている。図示されるように、互いに対向する鉄心４２、４４は、前述したのと同様な形状である。
これに対し、互いに対向する他の鉄心４１、４３の先端には、鉄心４１、４３の主要部分よりも幅広な幅広部４１ｅ、４３ｅが設けられている。これら幅広部４１ｅ、４３ｅの形状は菱形の一部分に相当する。ただし、幅広部４１ｅ、４３ｅが他の形状であってもよい。
鉄心４１、４３の幅広部４１ｅ、４３ｅと鉄心４２、４４との間には磁気的に連結可能なギャップ１０１〜１０４が形成されている。さらに、鉄心４１、４３の幅広部４１ｅ、４３ｅと中心部鉄心８０との間、ならびに鉄心４２、４４と中心部鉄心８０との間にも磁気的に連結可能なギャップ１２１ａ〜１２４ａが形成されている。図３２に示されるギャップ１０１〜１０４およびギャップ１２１ａ〜１２４ａの総長は、幅広部を有さない同形状の他のリアクトルのギャップの総長よりも大きい。
また、図３３に示される単相リアクトル５においては、互いに対向する鉄心４１、４３は、互いに対向する他の鉄心４２、４４よりも全体にわたって幅広である。そして、図３３におけるリアクトル５の互いに対向する鉄心４１、４３の平坦面には凹部が形成されおり、これら凹部に中心部鉄心８０が配置されている。このため、中心部鉄心８０と鉄心４１、４３の間には矩形の追加のギャップ１０５が形成されている。
このため、図３３に示されるリアクトル５のギャップ１０１〜１０４および追加ギャップ１０５の総長は、鉄心４１、４３の幅が鉄心４２、４４の幅と同様である場合のリアクトル５のギャップの総長よりも長い。図３２および図３４に示されるように、ギャップの総長を大きくした場合には、インダクタンスを高めることが可能となる。
なお、中心部鉄心８０を備えたリアクトル５に、図１１および図１２を参照して説明したギャップ材７１、７２を配置するようにしてもよい。
さらに、図３４は本発明のさらに他の単相リアクトルの断面図である。図３４は図２１と同様な図面である。しかしながら、図３４においては、図２１に示されるコイル５２、５４が排除されている。従って、図３４においては、コイル５１、５３付きの鉄心４１、４３と、コイル無しの鉄心４２、４４とが交互に配置されている。
同様に、前述した他のリアクトル５においても一部の鉄心からコイルを排除するようにしてもよい。ただし、その場合、コイル付きの鉄心と、コイル無しの鉄心とは必ずしも交互に配置される必要はない。このような構成であっても本発明の範囲に含まれ、前述したのと概ね同様な効果が得られるのは明らかであろう。
ところで、図３５は従来技術における単相リアクトルを示す略図である。図３５に示される単相リアクトル１００においては略Ｃ字形状の二つの鉄心１５０、１６０の間にコイル１７１、１７２が配置されている。このため、コイル１７１、１７２は互いに平行に配置されている。
図３５においては、幅広矢印で示されるように隣接する二つのコイルに磁束が流れると、コイルの外側における磁束は幅狭矢印で示されるように互いに打ち消し合うように作用する。これにより、磁気抵抗が増えるので、図３５に示される単相リアクトル１００のインダクタンス値は理論値よりも大きい傾向にある。
図３６は図１Ａに示されるような単相リアクトルを示す略図である。この場合には、隣接する二つのコイル、例えばコイル５２、５３は互いに平行でなく、約９０°の角度をなしている。このため、幅広矢印で示されるように隣接する二つのコイルに磁束が流れたとしても、コイルの外側における磁束は幅狭矢印で示されるように互いに打ち消し合わない。従って、本発明の単相リアクトル５においては磁気抵抗は増えない。このため、本発明における単相リアクトル５のインダクタンス値は理論値と概ね同様である。隣接する二つのコイルのなす角が大きいほど、このようなインダクタンス値が理論値に近づくのは明らかであろう。
隣接する二つのコイルの間に鉄心を配置すると、インダクタンス値は理論値にさらに近づく。このため、図３６に示される領域Ａ等に追加の鉄心を配置するのが好ましい。ここで、図３７は本発明のさらに他の実施形態に基づく単相リアクトルの断面図である。図３７においては、図３６の領域Ａに対応した場所に、断面が二等辺三角形の追加鉄心４５が配置されている。図示されるように、追加鉄心４５の断面の頂角を含む辺は、コイル５１、５４の厚みに概ね等しい。言い換えると、図３６の鉄心コイルの配置においては、隣接する鉄心コイルの外側の直近に鉄心を配置することで、隣接する鉄心コイルの外側を流れる磁束がお互いに阻害しなくなり、隣接する２つの鉄心コイルがあたかも１つの鉄心コイルであるかのような磁束の増減が行われる。このとき、電流波形1周期における各相のインダクタンスの変動は図３５の鉄心コイルの配置と比べて緩やかになるため、鉄心材料のヒステリシス損を低減することができる。
図３７においては、コイル５１、５４は外周部鉄心２０の内面に接触している。このため、コイル５１、５４は、鉄心４１、４４と外周部鉄心２０と追加鉄心４５とにより取り囲まれている。言い換えれば、コイル５１、５４の断面のうちの三辺は鉄心４１、４４、外周部鉄心２０および追加鉄心４５に接触している。このような場合には、前述した効果が高いのが分かるであろう。なお、図３７に示される単相リアクトル５おいて、コイル５１〜５４の間の少なくとも二つの領域に追加鉄心４５が配置されていてもよい。追加鉄心４５は外周部鉄心２０と一体であってもよい。
図１３は本発明の単相リアクトルを含む機械または装置を示す図である。図１３においては、単相リアクトル５はモータ駆動装置において使用されている。そして、機械または装置がそのようなモータ駆動装置を含んでいる。
また、図１３から分かるように、単相リアクトル５は、太陽光発電などで直流から交流に変換するための整流装置に含まれていてもよい。そして、そのような整流装置が充電装置、例えば自動車用の充電装置に備えられていてもよい。このような場合には、単相リアクトル５を含むモータ駆動装置、整流装置、機械、充電装置などを容易に提供できるのが分かるであろう。また、前述した実施形態のいくつかを適宜組み合わせることは本発明の範囲に含まれる。
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。
５ 三相リアクトル
２０ 外周部鉄心
２１〜２４ 外周部鉄心部分
３１〜３６ 鉄心コイル
４１〜４６ 鉄心
４１ａ〜４４ａ 第一鉄心部分
４１ｂ〜４４ｂ 第二鉄心部分
４１ｃ〜４４ｃ 第三鉄心部分
４１ｄ〜４４ｄ 追加鉄心
４１ｅ、４３ｅ 幅広部
４１ｐ〜４４ｐ 突起
５１〜５６ コイル
６１〜６３ 外周部鉄心部分ギャップ
７１、７２ 非磁性体であるギャップ材または絶縁紙または絶縁材または樹脂
８０ 中心部鉄心
８１〜８４ 延長部
１０１〜１０４ ギャップ
１１１ａ〜１１４ａ 第一鉄心部分ギャップ
１１１ｂ〜１１４ｂ 第二鉄心部分ギャップ
１１１ｃ〜１１４ｃ 外周部鉄心ギャップ

Claims (18)

  1. 外周部鉄心（２０）と、
    前記外周部鉄心の内面に接するか、または、該内面に結合された少なくとも四つの鉄心（４１〜４４）と、
    前記少なくとも四つの鉄心のうちの少なくとも二つの鉄心に巻回されたコイル（５１、５３）とを含んでおり、
    前記少なくとも四つの鉄心のうちの互いに隣接する二つの鉄心の間もしくは前記少なくとも四つの鉄心と前記外周部鉄心の中心に位置する中心部鉄心との間には磁気的に連結可能なギャップ（１０１〜１０４）が形成されている、単相リアクトル。
  2. 前記少なくとも四つの鉄心の数は６以上の偶数である請求項１に記載の単相リアクトル。
  3. 前記単相リアクトルの前記ギャップの少なくとも一つには、非磁性材料であるギャップ材（７１）または絶縁紙または樹脂が挿入されているか、または充填されている請求項１または２に記載の単相リアクトル。
  4. 前記鉄心と前記外周部鉄心との間には磁気的に連結可能な外周部鉄心ギャップ（１１１ｃ〜１１４ｃ）が形成されている請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の単相リアクトル。
  5. 前記単相リアクトルの前記外周部鉄心ギャップの少なくとも一つには、非磁性材料であるギャップ材（７１）または絶縁紙または樹脂が挿入されているか、または充填されている請求項４に記載の単相リアクトル。
  6. 前記鉄心は複数の鉄心部分（４１ａ〜４４ａ、４１ｂ〜４４ｂ、４１ｃ〜４４ｃ）から構成されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の単相リアクトル。
  7. 前記複数の鉄心部分の間には磁気的に連結可能な鉄心部分ギャップ（１１１ａ〜１１４ａ、１１１ｂ〜１１４ｂ）が形成されている請求項６に記載の単相リアクトル。
  8. 前記単相リアクトルの前記鉄心部分ギャップのうちの少なくとも一つには、非磁性材料であるギャップ材（７１）または絶縁紙または樹脂が挿入されているか、または充填されている請求項７に記載の単相リアクトル。
  9. 前記外周部鉄心は複数の外周部鉄心部分（２１〜２４）から構成されている、請求項１から８のうちのいずれか１項に記載の単相リアクトル。
  10. 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鉄心部分ギャップ（６１〜６４）が形成されている請求項９に記載の単相リアクトル。
  11. 前記単相リアクトルの前記外周部鉄心部分ギャップのうちの少なくとも一つには、非磁性材料であるギャップ材（７１）または絶縁紙または樹脂が挿入されているか、または充填されている請求項１０に記載の単相リアクトル。
  12. 前記単相リアクトルが、前記コイルが巻回される前記少なくとも二つの鉄心からなる第１組と前記コイルが巻回される他の少なくとも二つの鉄心からなる第２組とを含んでいる請求項１から１１のうちのいずれか１項に記載の単相リアクトル。
  13. 前記単相リアクトルは、前記コイルが巻回される前記少なくとも二つの鉄心からなる組を３組以上有する、請求項１２に記載の単相リアクトル。
  14. 前記単相リアクトルの前記外周部鉄心の内側には、非磁性材料であるギャップ材（７２）または絶縁材または樹脂が充填されている請求項１から１３のうちのいずれか１項に記載の単相リアクトル。
  15. 請求項１から１４のうちのいずれか１項に記載の単相リアクトルを具備したモータ駆動装置。
  16. 請求項１から１４のうちのいずれか１項に記載の単相リアクトルを具備した機械。
  17. 請求項１から１４のうちのいずれか1項に記載の単相リアクトルを備える整流装置。
  18. 請求項１７に記載の整流装置を備える充電装置。
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