JP6464208B2 - 振動抑制構造部を備えた三相リアクトル - Google Patents

Description

本発明は、三相リアクトルに関する。

三相リアクトル、例えば三相ＡＣリアクトルの駆動時に振動が生じる場合がある。この振動によって、騒音が発生したり、三相リアクトルを劣化させたりするので、振動を抑制する必要がある。このような振動の原因は、ギャップを挟んで対向する二つの鉄心の間に作用する磁気力、もしくはリアクトルの鉄心自体が磁歪することである。

特許文献１においては、リアクトルの鉄心を板に固定している。さらに、特許文献２においては、ハウジング内にリアクトルを配置し、ハウジングの内面とリアクトルとの間に板バネを配置することが開示されている。

特開２００９−２１２３８４号公報 特開２００８−０２８２８８号公報

しかしながら、リアクトルの各相における鉄心の厚さは製造時の諸条件および材料の公差に応じて異なっている。このため、各相における鉄心の厚さが異なる場合には、特許文献１のように板により鉄心を固定するのは力が不均一になり十分ではない。

さらに、特許文献２の構成では、ハウジングおよび板バネが必要であるので、製造コストが増加すると共に、全体の寸法が大きくなる等の問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、各相の鉄心の厚さの差に関係なく固定することができ、製造コストおよび寸法が大幅に増すことなしに、振動を抑えられる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、外周を取り囲む外周部鉄心と、前記外周部鉄心の内側に接するか、または、結合された、少なくとも三つの鉄心コイルとを具備し、該少なくとも三つの鉄心コイルは鉄心と該鉄心に巻かれたコイルから構成されており、互いに隣接する二つの鉄心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、少なくとも三つのギャップの交点またはその近傍に配置されていて前記ギャップにおいて生じる振動を抑制する振動抑制構造部を具備する三相リアクトルが提供される。
２番目の発明によれば、外周を取り囲む外周部鉄心と、前記外周部鉄心の内側に接するか、または、結合された、少なくとも三つの鉄心コイルとを具備し、該少なくとも三つの鉄心コイルは鉄心と該鉄心に巻かれたコイルから構成されており、互いに隣接する二つの鉄心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、前記ギャップ近傍に配置されていて前記ギャップにおいて生じる振動を抑制する振動抑制構造部を具備し、前記振動抑制構造部が、前記鉄心の積層方向における前記三相リアクトルの一方の端面のみに配置される、三相リアクトルが提供される。
３番目の発明によれば、外周を取り囲む外周部鉄心と、前記外周部鉄心の内側に接するか、または、結合された、少なくとも三つの鉄心コイルとを具備し、該少なくとも三つの鉄心コイルは鉄心と該鉄心に巻かれたコイルから構成されており、互いに隣接する二つの鉄心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、前記ギャップ近傍に配置されていて前記ギャップにおいて生じる振動を抑制する振動抑制構造部を具備し、前記振動抑制構造部は、弾性構造からなる振動低減部と、前記振動低減部を前記鉄心に固定させる固定部とを含んでおり、前記振動低減部が、互いに隣接する二つの鉄心の間に挿入される少なくとも一つの脚部を含む、三相リアクトルが提供される。
４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、前記振動抑制構造部は、弾性構造からなる振動低減部と、前記振動低減部を前記鉄心に固定させる固定部とを含む。
５番目の発明によれば、１番目、２番目または４番目の発明において、前記振動抑制構造部が、前記鉄心の積層方向における前記三相リアクトルの少なくとも一方の端面に配置される。
６番目の発明によれば、４番目の発明において、前記固定部がネジまたはネジとナットとの組合わせである。
７番目の発明によれば、４番目の発明において、前記振動低減部が、互いに隣接する二つの鉄心の間に挿入される少なくとも一つの脚部を含む。
８番目の発明によれば、４番目の発明において、前記振動低減部は非磁性体から形成される。
９番目の発明によれば、７番目の発明において、前記振動低減部は、さらに、前記脚部の先端から該脚部に対して垂直に少なくとも部分的に延びていて前記鉄心の側面に接触する追加脚部を含む。
１０番目の発明によれば、７番目の発明において、前記振動低減部は、さらに、前記脚部に対して垂直に少なくとも部分的に延びていて前記ギャップのそれぞれに挿入される追加脚部を含む。
１１番目の発明によれば、１番目から１０番目のいずれかの三相リアクトルを具備するモータ駆動装置が提供される。

１番目および４番目の発明においては、振動低減部と固定部とを含む振動抑制構造部がギャップ近傍にのみ配置されている。このため、三相リアクトルが振動抑制構造部によって大型化することはなく、製造コストも大幅に増大することはない。さらに、各相の鉄心の厚さに依存せず鉄心を固定することができる。
５番目の発明においては、比較的簡易な構成で、振動の抑制効果を高められる。
６番目の発明においては、比較的簡易な構成で、振動の抑制効果を高められる。
７番目の発明においては、脚部が鉄心の間に配置されるので、鉄心が回転するのを防止でき、鉄心をさらに堅固に固定できる。
８番目の発明においては、透磁率が小さくなるので、磁気飽和を抑制できる。
１１番目の発明においては、モータ駆動装置の製造コストおよび寸法が大幅に増すのを避けることができる。

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。

本発明に基づく三相リアクトルの頂面図である。 図１Ａに示される三相リアクトルの斜視図である。 鉄心の分解斜視図である。 振動抑制構造部の斜視図である。 本発明の他の実施形態に基づく三相リアクトルの側面図である。 本発明のさらに他の実施形態に基づく三相リアクトルの側面図である。 図５Ａに示される三相リアクトルの斜視図である。 追加の実施形態における振動低減部の頂面図である。 図６Ａに示される振動低減部が取付けられた三相リアクトルの頂面図である。 追加の実施形態における他のリアクトルの分解斜視図である。 さらに別の実施形態におけるリアクトルの分解斜視図である。 図７Ａに示されるリアクトルの斜視図である。 図４に示される実施形態の変形例である。 本発明の三相リアクトルを含むモータ駆動装置を示す図である。

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は本発明に基づく三相リアクトルの頂面図である。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、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三つの鉄心コイル３１〜３３とを含んでいる。図１Ａにおいては、六角形状の外周部鉄心２０の内側に鉄心コイル３１〜３３が配置されている。なお、鉄心コイルの数は３より大きい３の倍数であってもよい。

図面から分かるように、それぞれの鉄心コイル３１〜３３は、半径方向に延びる鉄心４１〜４３と該鉄心に巻回されたコイル５１〜５３とを含んでいる。鉄心４１〜４３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４１〜４３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４１〜４３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１２０度である。そして、鉄心４１〜４３の半径方向内側端部は、磁気的に連結可能なギャップ１０１〜１０３を介して互いに離間している。

言い換えれば、鉄心４１の半径方向内側端部は、隣接する二つの鉄心４２、４３のそれぞれの半径方向内側端部とギャップ１０１、１０２を介して互いに離間している。他の鉄心４２、４３についても同様である。また、後述する実施形態においては、ギャップ１０１〜１０３の図示を省略する場合がある。

このように、本発明では、三相リアクトル５の中心部に位置する中心部鉄心が不要であるので、三相リアクトル５を軽量かつ簡易に構成することができる。さらに、三つの鉄心コイル３１〜３３が外周部鉄心２０により囲まれているので、コイル５１〜５３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１０１〜１０３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、本発明の三相リアクトル５においては、従来構造のリアクトルに比較して、相間の磁路長の差が少なくなる。このため、本発明においては、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することもできる。

ところで、図２は鉄心の分解斜視図である。図２に示される例においては、外周部鉄心２０および鉄心４１〜４３は一体的に形成されている。そして、図２から分かるように、外周部鉄心２０および鉄心４１〜４３は複数のシート状の磁性材、例えば電磁鋼板を積層することにより形成されている。この場合には、外周部鉄心２０および鉄心４１〜４３の製造コストを抑えることができる。なお、外周部鉄心２０および鉄心４１〜４３のそれぞれを、複数のシート状の磁性材、例えば電磁鋼板を積層することにより別々に形成してもよい。なお、鉄心４１〜４３はシート状の磁性材ではなく、磁性材から成るコア形状の成形品でも良い。

このような三相リアクトル５を駆動すると、鉄心４１〜鉄心４３が特にギャップ１０１〜１０３の近傍で振動する。鉄心４１〜４３が外周部鉄心２０とは別に形成されている場合には、そのような振動はさらに大きくなる。

このような問題に対処するために、図１Ａから分かるように、本発明の三相リアクトル５の中心には、振動抑制構造部６０が配置されている。図３は振動抑制構造部の斜視図である。図３に示されるように、振動抑制構造部６０は、振動低減部６１と固定部６５とを含んでいる。

振動低減部６１は弾性構造であるか、または弾性体、例えばゴムから形成される。言い換えれば、振動低減部６１は非磁性体から形成されるのが好ましい。この場合には、透磁率が小さくなるので、磁気飽和を抑制できる。

振動低減部６１は中心部６２と、中心部６２から半径方向に等間隔で延びる複数、例えば三つの延長部６１ａ〜６１ｃとを有している。延長部６１ａ〜６１ｃの数は、三相リアクトル５のギャップ１０１〜１０３の数に等しいか、またはギャップ１０１〜１０３の数よりも少ない。

延長部６１ａ〜６１ｃは中心部６２を含む面に対して傾斜して延びるのが好ましい。言い換えれば、延長部６１ａ〜６１ｃは中心部６２に対して所定の角度で延びている。また、固定部６５は中心部６２の開口部６３に挿入される形状であり、固定部６５は例えばネジである。

再び図１Ａを参照すると、振動抑制構造部６０は三相リアクトル５の中心に配置される。言い換えれば、振動抑制構造部６０はギャップ１０１〜１０３の交点またはその近傍に配置される。図１Ａから分かるように、振動低減部６１の延長部６１ａ〜６１ｃは鉄心４１〜４３のそれぞれの上面に係合する。

固定部６５を中心部６２の開口部６３に通して、振動低減部６１を鉄心４１〜４３に押圧する。これにより、振動低減部６１のそれぞれの延長部６１ａ〜６１ｃは変形して、中心部６２と同一平面内に位置する。その結果、固定部６５によって、振動低減部６１は鉄心４１〜４３に固定されるようになる。この目的のために、固定部６５として雄ネジを使用すると共に、鉄心４１〜４３の対応した位置に固定部６５に螺合するネジ山（雌ネジ）が形成されていてもよい。なお、固定部６５に雌ネジが形成されていて、鉄心４１〜４３の対応した位置に雄ネジが形成されていてもよい。後述する実施形態においても同様である。

このように本発明においては、振動抑制構造部６０が鉄心４１〜４３を固定するようにしている。このため、三相リアクトル５の駆動時に、振動を抑えることができ、その結果、騒音が発生したり、三相リアクトルが劣化するのを防止できる。

また、振動抑制構造部６０はギャップ１０１〜１０３の交点またはその近傍にのみ配置されている。このため、三相リアクトル５が振動抑制構造部６０によって大型化することはなく、製造コストも大幅に増大することはない。

さらに、振動低減部６１が弾性を有しているので、各相の鉄心４１〜４３の厚さに依存せず鉄心４１〜４３を固定することができる。このため、振動抑制構造部６０の取付作業を極めて簡易に行うことが可能である。

図４は本発明の他の実施形態に基づく三相リアクトルの側面図である。図４に示されるように、振動低減部６１を三相リアクトル５の両端面のそれぞれに配置するのが好ましい。図４には示さないものの、振動低減部６１は固定部６５により前述したように固定されるものとする。このように、一つの三相リアクトル５に対して、二つの振動抑制構造部６０を使用するのが好ましい。これにより、比較的簡易な構成で、振動の抑制効果を高められる。
なお、前述のように、固定部６５として雄ネジを使用すると共に、鉄心４１〜４３の対応した位置に固定部６５に螺合するネジ山が形成されていない場合でも、鉄心の厚みより長いネジとナット６９により固定しても良い（図６Ｃ参照）。

図５Ａは本発明のさらに他の実施形態に基づく三相リアクトルの側面図であり、図５Ｂは図５Ａに示される三相リアクトルの斜視図である。図５Ａおよび図５Ｂに示される実施形態においては、長尺のロッド６６が三相リアクトル５の中心に挿入されている。厳密には、ロッド６６はギャップ１０１〜１０３の交点に対応した位置において三相リアクトル５に挿入されている。ロッド６６の長さは三相リアクトル５の軸線方向長さに概ね等しいか、これよりもわずかながら短い。

ロッド６６の一方の端面に形成された凹部の内面にはネジ山部が形成されている。ネジとしての固定部６５は、ロッド６６のネジ山部に螺合する。固定部６５がロッド６６に螺合することにより、振動低減部６１はさらに堅固に固定され、その結果、振動の抑制効果をさらに高められるのが分かるであろう。なお、ロッド６６が雌ネジで固定部６５が雄ネジであってもよく、また、それらの反対でもよい。

なお、ロッド６６の他方の端面にも同様なネジ山部を備えた凹部が形成されていてもよい。その場合、他の固定部６５が他の振動低減部６１と共にロッド６６に螺合される。これにより、振動の抑制効果をさらに高められる。また、ロッド６６を単にギャップ１０１〜１０３の交点に対応した位置において三相リアクトル５に挿入のみであっても、概ね同様な効果が得られるのが分かるであろう。なお、ロッド６６が雌ネジで固定部６５が雄ネジであってもよく、また、それらの反対でもよい。

図６Ａは追加の実施形態における振動低減部の頂面図である。図６Ａに示される振動低減部６１は、隣接する二つの延長部６１ａ〜６１ｃの間に、脚部６７ａ〜６７ｃを備えている。これら脚部６７ａ〜６７ｃは、隣接する二つの延長部の間の中心位置において半径方向外側に延びている。なお、脚部６７ａ〜６７ｃは、振動低減部６１と一体的に形成されているものとする。

図６Ｂは図６Ａに示される振動低減部が取付けられた三相リアクトルの頂面図である。なお、理解を容易にする目的で、図６Ｂにおいてはコイル５１〜５３の図示を省略している。図６Ｂに示されるように、振動抑制構造部６０を取付けると、振動低減部６１の延長部６１ａ〜６１ｃが鉄心４１〜４３のそれぞれの上面に係合すると共に、脚部６７ａ〜６７ｃがギャップ１０１〜１０３のそれぞれに挿入されるようになる。

この場合には、脚部６７ａ〜６７ｃが鉄心４１〜４３の間に配置されるようになる。従って、鉄心４１〜４３が外周部鉄心２０と別々に形成されている場合であっても、鉄心４１〜４３が回転するのを防止でき、鉄心４１〜４３をさらに堅固に固定できる。その結果、振動がさらに抑えられるのが分かるであろう。
図６Ｃは、追加の実施形態における他のリアクトルの分解斜視図である。なお、理解を容易にするために、図６Ｃではコイル５１〜５３の図示を省略している。図６Ｃに示される振動低減部６１の脚部６７ａ〜６７ｃの先端から、脚部６７ａ〜６７ｃに対して垂直に棒状の追加脚部６８ａ〜６８ｃが延びている。
脚部６７ａ〜６７ｃの長さは、ギャップ１０１〜１０３の長さ（半径方向距離）よりもわずかながら長い。
振動低減部６１をリアクトル５の一端に配置すると、追加脚部６８ａ〜６８ｃは鉄心４１〜４３の側面に接触する。この目的のために、追加脚部６８ａ〜６８ｃの断面は、略Ｙ字形状であるのが好ましい。次いで、固定部６５であるネジを開口部６３に挿入し、リアクトル５の他端においてナット６９により固定部６５を固定する。この場合には、追加脚部６８ａ〜６８ｃが鉄心４１〜４３に対して半径方向内側に保持している。そして、固定部６５とナット６６により鉄心４１〜４３は軸方向に保持される。このため、前述した効果に加えて、ギャップ１０１〜１０３近傍で発生する振動をさらに抑制できるのが分かるであろう。なお、ナット６９の使用を省略してもよく、その場合にも概ね同様な効果が得られる。また、ナット６９が固定部６５の一部であってもよい。
さらに、図７Ａはさらに別の実施形態におけるリアクトルの分解斜視図であり、図７Ｂは図７Ａに示されるリアクトルの斜視図である。簡易にする目的で、図７Ａおよび図７Ｂでは固定部６５等の図示を省略している図７Ａに示される振動低減部６１の追加脚部６８ａ〜６８ｃは脚部６７ａ〜６７ｃに対応した長さ部分を有する平坦な構成である。このため、振動低減部６１をリアクトル５の一端に配置すると、図７Ｂに示されるように、追加脚部６８ａ〜６８ｃはギャップ１０１〜１０３にそれぞれ挿入される。従って、ギャップ１０１〜１０３近傍で発生する振動を図６Ｃの場合よりも抑制できるのが分かるであろう。
図７Ｃは図４に示される実施形態の変形例である。図７Ｃにおいては、図７Ａに示されるのと同様な振動低減部６１が示されている。追加脚部６８ａ〜６８ｃの軸方向長さはリアクトル５の軸方向長さの半分以下であるのが好ましい。この場合にも図４に示される実施形態と概ね同様の効果が得られるのが分かるであろう。

さらに、図８は本発明の三相リアクトルを含むモータ駆動装置を示す図である。図７においては、三相リアクトル５はモータ駆動装置に備えられている。

このような場合には、三相リアクトル５を含むモータ駆動装置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
３１〜３３ 鉄心コイル
４１〜４３ 鉄心
５１〜５３ コイル
６０ 振動抑制構造部
６１ 振動低減部
６１ａ〜６１ｃ 延長部
６２ 中心部
６３ 開口部
６５ 固定部
６７ａ〜６７ｃ 脚部
６８ａ〜６８ｃ 追加脚部
６９ ナット
１０１〜１０３ ギャップ

Claims (11)

1. 外周を取り囲む外周部鉄心（２０）と、
   前記外周部鉄心の内側に接するか、または、結合された、少なくとも三つの鉄心コイル（３１〜３３）とを具備し、
   該少なくとも三つの鉄心コイルは鉄心（４１〜４３）と該鉄心に巻かれたコイル（５１〜５３）から構成されており、
   互いに隣接する二つの鉄心の間には磁気的に連結可能なギャップ（１０１〜１０３）が形成されており、
   さらに、
   少なくとも三つのギャップの交点またはその近傍に配置されていて前記ギャップにおいて生じる振動を抑制する振動抑制構造部（６０）を具備する三相リアクトル。
2. 三相リアクトルにおいて、
   外周を取り囲む外周部鉄心（２０）と、
   前記外周部鉄心の内側に接するか、または、結合された、少なくとも三つの鉄心コイル（３１〜３３）とを具備し、
   該少なくとも三つの鉄心コイルは鉄心（４１〜４３）と該鉄心に巻かれたコイル（５１〜５３）から構成されており、
   互いに隣接する二つの鉄心の間には磁気的に連結可能なギャップ（１０１〜１０３）が形成されており、
   さらに、
   前記ギャップ近傍に配置されていて前記ギャップにおいて生じる振動を抑制する振動抑制構造部（６０）を具備し、
   前記振動抑制構造部が、前記鉄心の積層方向における前記三相リアクトルの一方の端面のみに配置される、三相リアクトル。
3. 外周を取り囲む外周部鉄心（２０）と、
   前記外周部鉄心の内側に接するか、または、結合された、少なくとも三つの鉄心コイル（３１〜３３）とを具備し、
   該少なくとも三つの鉄心コイルは鉄心（４１〜４３）と該鉄心に巻かれたコイル（５１〜５３）から構成されており、
   互いに隣接する二つの鉄心の間には磁気的に連結可能なギャップ（１０１〜１０３）が形成されており、
   さらに、
   前記ギャップ近傍に配置されていて前記ギャップにおいて生じる振動を抑制する振動抑制構造部（６０）を具備し、
   前記振動抑制構造部は、弾性構造からなる振動低減部（６１）と、前記振動低減部を前記鉄心に固定させる固定部（６５）とを含んでおり、
   前記振動低減部が、互いに隣接する二つの鉄心の間に挿入される少なくとも一つの脚部（６７ａ〜６７ｃ）を含む、三相リアクトル。
4. 前記振動抑制構造部は、弾性構造からなる振動低減部（６１）と、前記振動低減部を前記鉄心に固定させる固定部（６５）とを含む、請求項１または２に記載の三相リアクトル。
5. 前記振動抑制構造部が、前記鉄心の積層方向における前記三相リアクトルの少なくとも一方の端面に配置される請求項１、２、４のいずれか一項に記載の三相リアクトル。
6. 前記固定部がネジまたはネジとナットとの組合わせである、請求項４に記載の三相リアクトル。
7. 前記振動低減部が、互いに隣接する二つの鉄心の間に挿入される少なくとも一つの脚部（６７ａ〜６７ｃ）を含む請求項４に記載の三相リアクトル。
8. 前記振動低減部は非磁性体から形成される請求項４に記載の三相リアクトル。
9. 前記振動低減部は、さらに、前記脚部の先端から該脚部に対して垂直に少なくとも部分的に延びていて前記鉄心の側面に接触する追加脚部を含む、請求項７に記載の三相リアクトル。
10. 前記振動低減部は、さらに、前記脚部に対して垂直に少なくとも部分的に延びていて前記ギャップのそれぞれに挿入される追加脚部を含む、請求項７に記載の三相リアクトル。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の三相リアクトルを具備するモータ駆動装置。

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