JP6554271B2 - Semi-empty reactor - Google Patents
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Description
この発明は、電気鉄道等の直流大電流に用いる半空心リアクトルに関する。 The present invention relates to a half air core reactor used for direct current large current of an electric railway or the like.
電気鉄道の直流き電変電所では、交流電力を直流電力に変換してき電電力を供給している。この電力変換には、例えば直流き電用シリコン整流装置が用いられるが、近年、シリコン整流装置のインピーダンスが低くなっており、変電所近傍で地絡事故が発生した際、過大な短絡電流が流れる傾向にあった。 In the DC railway substation of the electric railway, AC power is converted to DC power and power is supplied. For example, a silicon rectifier for direct current feed is used for this power conversion, but in recent years, the impedance of the silicon rectifier has become low, and when a ground fault occurs near a substation, an excessive short circuit current flows There was a trend.
そこで、従来、ギャップ鉄心形リアクトルや空心リアクトルによって、地絡時における短絡電流を抑制し事故の波及を防止していた(例えば特許文献1参照)。 Therefore, conventionally, a gap iron core type reactor or an air core reactor is used to suppress a short-circuit current at the time of a ground fault and prevent an accident from spreading (see, for example, Patent Document 1).
ところが、ギャップ鉄心形リアクトルは、短絡電流通電時において、鉄心が飽和してインダクタンスが30%程度に低下し、期待通りの短絡電流限流効果を得ることができない場合がある。なお、磁束密度を極端に下げることで、短絡電流通電時におけるインダクタンスを例えば50%以上確保することも可能ではあるが、この場合、鉄心使用量を大幅に増やす必要があり、重量、製品寸法の大幅な増加やコスト増大は避けられない。 However, in the gap core type reactor, when the short circuit current flows, the core saturates and the inductance is reduced to about 30%, and the short circuit current limiting current effect as expected may not be obtained. Although it is possible to secure, for example, 50% or more of the inductance at the time of short-circuit current application by extremely reducing the magnetic flux density, in this case, it is necessary to significantly increase the iron core usage. Significant increases and cost increases are inevitable.
一方、空心リアクトルは鉄心を有しないため、上述したような鉄心飽和によるインダクタンスの低下が生じることはなく、短絡電流通電時においても高い限流効果を得ることができる。しかしながら、限流作用に合わせたインダクタンス値の空心リアクトルは、定格通電時において、高い高調波抑制効果を発揮することが困難であり、また、頻繁に生じる定格電流程度を遮断する能力にも劣っている。インダクタンスを大きくすれば、き電変電所における定格通電時の高調波抑制効果及び定格遮断電流抑制効果を得ることが可能ではあるが、この場合、コイル巻数を増加させる等の対策が必要であり、結局のところ、重量、製品寸法の増加やコスト増大を招くことになる。 On the other hand, since the air core reactor does not have an iron core, the above-described reduction in the inductance due to iron core saturation does not occur, and a high current limiting effect can be obtained even when the short circuit current is applied. However, an air core reactor with an inductance value adapted to the current limiting function is difficult to exert a high harmonic suppression effect at the time of rated energization, and is also inferior in the ability to shut off the degree of rated current that occurs frequently. Yes. If inductance is increased, it is possible to obtain harmonic suppression effect and rated breaking current suppression effect at rated energization in a feeding substation, but in this case, it is necessary to take measures such as increasing the number of coil turns, After all, this will lead to an increase in weight, product size and cost.
そこで、本発明は、定格通電時及び短絡電流通電時に十分なインダクタンスを確保するとともに小型で限流効果に優れた半空心リアクトルの提供を目的とする。 Then, this invention aims at provision of the half air core reactor which was small and was excellent in the current limiting effect while ensuring sufficient inductance at the time of rated conduction and short circuit current conduction.
上記課題を解決するため、本発明の半空心リアクトル1、2、3は、コイル11、21、31と、略環状の磁性体13、23、33とを備え、前記コイル11、21、31の軸方向と前記磁性体13、23、33の軸方向とが直交するようにして、前記磁性体13、23、33の中空部13a、23a、33aに前記コイル11、21、31が配設されていることを特徴としている。
In order to solve the above problems, the half-air-
また、リード線22が、前記コイル21の径方向端部からコイル21の軸方向に沿って延設されており、前記磁性体23には、このリード線22と対向する部分に、リード線22との接触を避けるための引き出し部24が設けられていることが好ましい。または、前記磁性体33の軸方向長さLが、前記コイル31の中空部31aの径Rよりも小とされ、
前記コイル31の中空部31aと、前記磁性体33の内周面とを対向させるようにして、前記磁性体33の中空部33aに前記コイル31が配設されていることが好ましい。また、前記磁性体13、23、33によって形成された磁路の一部に単数又は複数のギャップを設けても良い。
A
It is preferable that the
この発明の半空心リアクトルでは、コイルの軸方向と磁性体の軸方向とが直交するようにして、磁性体の中空部にコイルが配設されているため、ギャップ鉄心形リアクトルのように、短絡電流通電時において鉄心が飽和しインダクタンスが30%程度に低下するといったことはなく、また、空心リアクトルのように、定格通電時において所要インダクタンスを確保できないといったこともなく、定格通電時と短絡電流通電時のいずれにおいても十分なインダクタンスを確保することができる。すなわち、磁性体が、定格通電時においてはインダクタンスの増加に寄与するが、短絡電流通電時においてはインダクタンスの極端な低下を抑制するように配設されていることから、単に鉄心使用量を増加する場合や、コイル巻数を増加する場合に比べて、小型軽量化やコスト削減を図ることができる。 In the half air core reactor of the present invention, the coil is disposed in the hollow portion of the magnetic body so that the axial direction of the coil and the axial direction of the magnetic body are orthogonal to each other. The core does not saturate at the time of current application and the inductance does not fall to about 30%, and it can not ensure the required inductance at the time of rated application as in the air core reactor. Sufficient inductance can be ensured at any time. That is, although the magnetic substance contributes to increase of the inductance at the time of rated conduction, it is disposed so as to suppress the extreme drop of the inductance at the time of short circuit current conduction, so the iron core usage amount is simply increased. Compared with the case where the number of coil turns is increased, the size and weight can be reduced and the cost can be reduced.
また、磁性体に、リード線との接触を避けるための引き出し部が設けられることで、リード線をコイルと磁性体との間を沿わせながら外部に引き出す必要がなくなり、その分、コイルと磁性体とを近接して配置することができる。 Further, by providing the magnetic body with a lead-out portion for avoiding contact with the lead wire, it is not necessary to draw the lead wire outside along the space between the coil and the magnetic body, and the coil and the magnet The body can be placed in close proximity.
また、磁性体の軸方向長さが、コイルの中空部の径よりも小とされることで、コイルの軸方向端部のうち、磁性体の内周面の対向しない部分がコイルの内周側にも生じることとなる。そのため、リード線を延設するにあたって、磁性体の内周面との対向を避けながら延設することが可能となり、コイルと磁性体とを近接して配置することができる。 In addition, since the axial length of the magnetic body is smaller than the diameter of the hollow portion of the coil, the portion of the axial end portion of the coil that does not face the inner peripheral surface of the magnetic body is the inner periphery of the coil. It will also occur on the side. Therefore, when extending the lead wire, it is possible to extend the lead wire while avoiding the facing of the inner peripheral surface of the magnetic material, and the coil and the magnetic material can be arranged close to each other.
さらに、磁性体によって形成された磁路にギャップを設けることで、インダクタンスの調整が容易に行えるようになる。 Furthermore, by providing a gap in the magnetic path formed of the magnetic material, adjustment of the inductance can be easily performed.
次に、この発明の半空心リアクトルの一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。この発明の半空心リアクトル1は、図1及び図2に示すように、コイル11と、このコイル11の周りを囲むようにして配設された磁性体13とから構成されている。
Next, an embodiment of a half air core reactor of the present invention will be described in detail based on the drawings. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the half
コイル11は、例えば平角線を軸心上に複数巻回することで、図2に示すように、中空部11aを有する円筒状に形成されている。また、コイル11の外周側及び内周側から2つのリード線12、12が引き出されている。具体的には、外周側のリード線12は、図1において下方側の軸方向端部からコイル11の外面に沿って上方に延設されている。また、内周側のリード線12は、図1において上方側の軸方向端部であって、中空部11aの近傍から上方に延設されている。
The
磁性体13は、図1及び図2に示すように、中空部13aを有する略環状に形成されている。これは、例えばロ字状で厚みが0.2〜0.5mmの珪素鋼を厚み方向に重ねることで形成されるが、公知の種々の方法で形成しても良い。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
そして、図1及び図2に示すように、コイル11の軸方向と磁性体13の軸方向とを直交させるようにして、且つコイル11の軸方向両端部と、磁性体13の内周面とをそれぞれ対向させるようにして、コイル11の中空部11aに磁性体13を挿通することなく、磁性体13の中空部13aにコイル11を配設することで、半空心リアクトル1を構成している。また、コイル11の上下面と磁性体13との間には隙間を設けているが、この隙間を5mm以上とすることが好ましい。隙間が5mm未満であると、インダクタンスの増加量が大きくなるがコイル11と磁性体13との絶縁が困難となるためである。また、リード線12は、図2(c)に示すように、コイル11及び磁性体13に触れないように適宜折曲形成され、コイル11と磁性体13との間の隙間を通じて外部に引き出されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the axial direction of the
例えば定格通電時1.1mH、短絡電流通電時0.5mHの所要値で考えると、上記構成の半空心リアクトル1では、定格通電時のインダクタンスを、コイル11のインダクタンスと磁性体13の設置によるインダクタンスの増分との両方で約1.1mH確保でき、定格通電時の高い高調波抑制効果を得ることができる。また、短絡電流通電時は、コイル11のみで約0.5mHのインダクタンスを確保でき、短絡電流の高い限流効果が得られる。このように、磁性体13が、定格通電時においてはインダクタンスの増加に寄与し、短絡電流通電時においてはインダクタンスの低減を抑制するように配設されていることから、単に鉄心使用量を増加する場合や、コイル巻数を増加する場合に比べて、小型軽量化(20〜30%の重量低減)やコスト削減を図ることができる。
For example, considering the required value of 1.1 mH at rated current conduction and 0.5 mH at short circuit current current, in the half
図3及び図4は、本発明の異なる実施形態の半空心リアクトル2を示したものである。この異なる実施形態の半空心リアクトル2は、図に示すように、コイル21の軸方向端部と対向する磁性体23の内周面であって、コイル21の径方向端部(具体的には、コイル21の内径側の端部)からコイル21の軸方向に沿って延出されたリード線22と対向する部分に、リード線22との接触を避けながらリード線22を外部に引き出し可能な、内外に連通する引き出し部24が設けられている。
3 and 4 show a half
先の実施例の場合、コイル11の一方端部から上方に延出されたリード線12と対向するようにして磁性体13が位置されていたため、リード線12を外部に引き出すためには、リード線12を折曲して、コイル11と磁性体13との間を通していく他なく、その分だけ磁性体13の中空部13aの開口部幅OHを広くしなければならなかったが、本実施形態の場合、引き出し部24が設けられているため、リード線22を折曲することなく、引き出し部24を通じてそのまま外部に引き出すことができる。そのため、磁性体23の中空部23aの開口部幅OHを広くする必要はなく、コイル21と磁性体23とをより近接して配置することができ、インダクタンスの増加量を多くすることができる。
In the case of the previous embodiment, since the
図5及び図6は、本発明のさらに異なる実施形態を示したものである。このさらに異なる実施形態の半空心リアクトル3は、図に示すように、磁性体33の軸方向長さLが、コイル31の中空部31aの直径Rよりも小とされている。そして、コイル31の中空部31aに磁性体33の内周面を対向させるように、さらに言えば、コイル31の軸心と磁性体33の軸方向の中心とが交差するようにして、コイル31を磁性体33の中空部33aに配設している。
5 and 6 show another embodiment of the present invention. In the
このように磁性体33の軸方向長さLを短くすれば、コイル31の軸方向端部において
、磁性体33の内周面と対向しない部分がコイル31の内周側にも生じるため、磁性体33と対向しないようにリード線32を延設することが可能となり、引き出し部24を設ける必要がなくなる。また、磁性体33の断面積Sを一律とし、磁性体33の幅Hと軸方向長さLとを適宜変更するようにすれば、定格通電時や短絡電流通電時における性能を維持しながらも、リード線32の引き出しが簡単となり、外部機器との接続に自由度が増し汎用性が向上する。
If the axial length L of the
以上に、この発明の代表的な実施形態について説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。 As mentioned above, although typical embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, It is possible to change variously within the scope of this invention, and to carry out.
例えば、磁性体13、23、33によって形成された磁路の一部に単数又は複数のギャップを設け、このギャップの寸法を変化させることでインダクタンスを容易に調整できる。また、磁性体13、23、33を複数に分割する、例えば正面から見て略正方形とされていた磁性体を一辺毎に分割するようにしても良い。この場合、個々の部材の寸法が小さくなり、また重量も分散されることから、狭小な場所へも搬入が可能で、組立作業や据付作業が容易となる。
For example, the inductance can be easily adjusted by providing one or a plurality of gaps in a part of the magnetic path formed by the
また、引き出し部24は、図3及び図4に示すように、磁性体23の一部を除去することにより孔状とされているが、磁性体の一部を切り欠くことで形成するようにしても良い。また、その形状は、リード線が磁性体に接触することなく挿通できるものであれば種々変更しても良い。さらに、図3及び図4では、コイル21の内径側の端部から延設されたリード線22に対してのみ引き出し部24を設けていたが、磁性体23の軸方向長さやコイル21との位置関係によっては、コイル21の外径側の端部から延設されたリード線22に対して引き出し部24を設けるようにしても良い。
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the lead-out
1、2、3・・半空心リアクトル、11、21、31・・コイル、12、22、32・・リード線、13、23、33・・磁性体、13a、23a、33a・・中空部、24・・引き出し部、OH・・磁性体の中空部の開口部幅、L・・磁性体の軸方向長さ、R・・コイルの中空部の直径 1, 2, 3 · · · half-air core reactor, 11, 21, 31 · · · coil, 12, 22, 32 · · · lead wire, 13, 23, 33 · · magnetic body, 13a, 23a, 33a · · hollow portion, 24 ... lead portion, the hollow portion of the opening width of the OH · magnetic, L ... magnetic axial length of the diameter of the hollow portion of the R .. coil
Claims (5)
前記磁性体(33)の軸方向長さ(L)が、前記コイル(31)の中空部(31a)の径(R)よりも小とされ、前記コイル(31)の中空部(31a)と、前記磁性体(33)の内周面とを対向させるようにして、前記磁性体(33)の中空部(33a)に前記コイル(31)が配設されており、
コイル(31)の内径側の端部からリード線(32)が延出されており、このリード線(32)の全体が、平面視、コイル(31)の外径側の端部よりも内径側に位置し、且つ磁性体(33)の軸方向端部の外側に位置していることを特徴とする半空心リアクトル。 The magnetic body (33) includes a coil (31) and a substantially annular magnetic body (33), and the axial direction of the coil (31) and the axial direction of the magnetic body (33) are orthogonal to each other. A DC half-core reactor in which the coil (31) is disposed in the hollow portion (33a) of
The axial length (L) of the magnetic body (33) is smaller than the diameter (R) of the hollow portion (31a) of the coil (31), and the hollow portion (31a) of the coil (31) The coil (31) is disposed in the hollow portion (33a) of the magnetic body (33) so as to face the inner peripheral surface of the magnetic body (33) .
A lead wire (32) extends from the inner diameter side end of the coil (31), and the entire lead wire (32) has a larger inner diameter than the end on the outer diameter side of the coil (31) in plan view. The semi-air-core reactor is located on the outer side and located outside the axial end of the magnetic body (33) .
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