JP7041087B2 - 端板を備えたリアクトル - Google Patents

Description

本発明は、端板を備えた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。また、外周部鉄心の内側に複数の鉄心コイルが配置されているリアクトルも存在している。例えば特許文献１および特許文献２を参照されたい。

特開2010-252539号公報 特開2008-177500号公報

リアクトルの外周部鉄心は通常、多角形または円形であり、所望のインダクタンスを得るために外周部鉄心の外周面および端面には、突起などは設けられていない。このため、作業者またはロボットがリアクトルを把持するのは容易ではない。

また、外周部鉄心の端面からは、コイルが部分的に突出している。しかしながら、作業者またはロボットがコイルの突出部分を把持すると、コイルが破損する可能性がある。このため、作業者またはロボットがリアクトルを製造、搬送、設置などするのは容易ではなかった。

それゆえ、作業者またはロボットが容易に製造、搬送、設置することのできるリアクトルが望まれている。

本開示の１番目の態様によれば、コア本体を具備し、該コア本体は、外周部鉄心と、前記外周部鉄心の内面に接するか、または、該内面に結合されるように配置された少なくとも三つの鉄心と、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、前記コア本体の一方の端面に取付けられる端板を具備し、前記端板は前記コア本体の外周面から離間する方向に部分的に突出する突出部を含む、リアクトルが提供される。

１番目の態様においては、端板に突出部が設けられているので、作業者またはロボットは突出部を把持して、リアクトルを容易に製造、搬送、設置などすることができる。このため、製造時などの作業性、安全性を高めることが可能である。

本発明の目的、特徴及び利点は、添付図面に関連した以下の実施形態の説明により一層明らかになろう。

第一の実施形態に基づくリアクトルの分解斜視図である。 図１Ａに示されるリアクトルの斜視図である。 第一の実施形態に基づくリアクトルに含まれるコア本体の断面図である。 第一の実施形態に基づくリアクトルの頂面図である。 他の実施形態におけるリアクトルの斜視図である。 第二の実施形態に基づくリアクトルに含まれるコア本体の断面図である。 第三の実施形態に基づくリアクトルの斜視図である。 第三の実施形態に基づくリアクトルに含まれるコア本体の断面図である。 第四の実施形態に基づくリアクトルに含まれるコア本体の断面図である。 第五の実施形態に基づくリアクトルに含まれるコア本体の断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。

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１Ａは第一の実施形態に基づくリアクトルの分解斜視図であり、図１Ｂは図１Ａに示されるリアクトルの斜視図である。図１Ａおよび図１Ｂに示されるリアクトル６は、コア本体５と、コア本体５を軸方向に挟んで締結する環状の端板８１および台座６０を主に含んでいる。端板８１および台座６０はコア本体５の後述する外周部鉄心２０の端面の縁部全体にわたって外周部鉄心２０に接触している。

端板８１および台座６０は非磁性材料、例えばアルミニウム、ＳＵＳ、樹脂などから形成されるのが好ましい。台座６０には、コア本体５の端面を載置するのに適した外形を有する開口部６９が形成されている。端板８１は、外周部鉄心２０の端面に部分的に対応した外形を有しており、また、端板８１に形成された開口部８９は、外周部鉄心２０の内周面に概ね相当する形状である。台座６０に形成された開口部６９および端板８１に形成された開口部８９は、コア本体５の端面からコイル５１～５３（後述する）が突出するのに十分に大きいものとする。また、台座６０の高さは、コア本体５の端部から突出するコイル５１～５３の突出高さよりもわずかながら長いものとする。台座６０の下面に形成された切欠６５は、台座６０に備えられたリアクトル６を所定の場所に固定するのに用いられる。

図２は第一の実施形態に基づくリアクトルに含まれるコア本体の断面図である。図２に示されるように、コア本体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２においては、断面が略六角形の外周部鉄心２０の内側に鉄心コイル３１～３３が配置されている。これら鉄心コイル３１～３３はコア本体５の周方向に等間隔で配置されている。なお、外周部鉄心２０は円形または他の略正偶数角形であってもよい。また、鉄心コイルの数は３の倍数であるのが好ましく、それにより、リアクトル６を三相リアクトルとして使用できる。

図面から分かるように、それぞれの鉄心コイル３１～３３は、外周部鉄心２０の半径方向にのみ延びる鉄心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。なお、一部の図面においては、簡潔にする目的で、コイル５１～５３の図示を省略している。

なお、図２においては、外周部鉄心２０は周方向に等間隔に分割された複数、例えば三つの外周部鉄心部分２４～２６より構成されている。外周部鉄心部分２４～２６は、それぞれ鉄心４１～４３に一体的に構成されている。このように外周部鉄心２０が複数の外周部鉄心部分２４～２６から構成される場合には、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。また、外周部鉄心部分２４～２６には、貫通孔２９ａ～２９ｃが形成されている。

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。図面においては鉄心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。なお、ギャップ１０１～１０３の寸法は互いに等しいものとする。

このように、本発明では、コア本体５の中心部に位置する中心部鉄心が不要であるので、コア本体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から発生した磁場が外周部鉄心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、本発明のコア本体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。

図３は第一の実施形態に基づくリアクトルの頂面図である。図１Ａ、図１Ｂおよび図３から分かるように、端板８１は、コア本体５の外周面から離間する方向に部分的に突出する突出部９１を含んでいる。突出部９１はコア本体５の中心軸線に対して半径方向外側に延びると言い換えることもできる。

また、端板８１には貫通孔８１ａ～８１ｃが外周部鉄心２０の貫通孔２９ａ～２９ｃに対応して形成されている。コイル５１～５３が巻回されたコア本体５に端板８１を組付けた後で、ネジまたはボルト（図示しない）を端板８１の貫通孔８１ａ～８１ｃ、外周部鉄心２０の貫通孔２９ａ～２９ｃに挿入して締め付ける。なお、台座６０に同様な貫通孔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。

突出部９１は略正偶数角形、例えば略六角形の少なくとも一つの辺に対応して突出している。この突出部９１が作業者またはロボット（図示しない）に把持されることにより、リアクトル６を容易に製造、搬送、設置などすることができる。このため、製造時などの作業性、安全性を高めることが可能である。

図３に示されるように、外周部鉄心２０が略六角形である場合には、四つの突出部９１が略六角形の四つの辺に対応して突出している。図３においては、突出部９１が設けられている一つの辺に隣接する二つの辺は、突出部９１が設けられている辺と突出部９１が設けられていない辺とから構成されている。このように複数、例えば四つの突出部９１が設けられている場合には、特にロボットが突出部９１を把持するときに、リアクトル６を更に安定して製造、搬送、設置などすることができる。

また、図１Ａから分かるように、台座６０のフットプリントは矩形であり、この矩形は外周部鉄心２０の外周に外接する外接矩形である。従って、台座６０のフットプリントはコア本体５の外周形状、例えば略正偶数角形、円形とは異なる。このような場合には、少なくとも一つの突出部９１が台座６０のフットプリントの範囲内で突出するのが好ましい。言い換えれば、突出部９１は外周部鉄心２０の外周面から台座６０の外縁までの領域に対応した略三角形の範囲Ａ内で延びているのが好ましい。

このような場合には、突出部９１は最大で台座の外縁までしか突出しない。このため、リアクトル６のフットプリントは台座６０のフットプリント以下となり、リアクトル６が大型化するのを避けることができる。

また、図４は他の実施形態におけるリアクトルの斜視図である。図４には、端板８１の突出部９１のそれぞれに開口部８５が形成されている。この場合には、開口部８５にワイヤ等を通して、リアクトル６を吊上げることが可能となる。従って、リアクトル６を製造、搬送、設置などするときの利便性を向上させられる。

図５は第二の実施形態に基づくリアクトルに含まれるコア本体の断面図である。図５に示されるコア本体５は、断面が略八角形状の外周部鉄心２０と、外周部鉄心２０の内方に配置された、前述したのと同様な四つの鉄心コイル３１～３４とを含んでいる。これら鉄心コイル３１～３４はコア本体５の周方向に等間隔で配置されている。また、鉄心の数は４以上の偶数であるのが好ましく、それにより、コア本体５を備えたリアクトルを単相リアクトルとして使用できる。

図面から分かるように、外周部鉄心２０は周方向に分割された四つの外周部鉄心部分２４～２７より構成されている。それぞれの鉄心コイル３１～３４は、半径方向にのみ延びる鉄心４１～４４と該鉄心に巻回されたコイル５１～５４とを含んでいる。そして、鉄心４１～４４のそれぞれの半径方向外側端部は、外周部鉄心部分２４～２７のそれぞれと一体的に形成されている。また、外周部鉄心部分２４～２７には、前述したのと同様な貫通孔２９ａ～２９ｄが形成されている。なお、鉄心４１～４４の数と、外周部鉄心部分２４～２７の数とが必ずしも一致していなくてもよい。図２に示されるコア本体５も同様である。

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５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。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。

図５に示される破線は第二の実施形態における台座６０のフットプリントに概ね対応している。つまり、台座６０は外周部鉄心２０の外周に外接する外接矩形である。さらに、図５に示される一点鎖線は第二の実施形態における端板８１および開口部８９に対応している。

図５に示されるように、外周部鉄心２０が略八角形である場合には、四つの突出部９１が略八角形の四つの辺に対応して突出している。図５においては、突出部９１が設けられている一つの辺に隣接する二つの辺には、突出部９１が設けられてない。そして、突出部９１は外周部鉄心２０の外周面から台座６０の外縁までの領域に対応した略三角形の範囲Ａ内で延びている。このため、図５に示される実施形態おいても前述したのと同様な効果が得られるのは明らかであろう。

さらに、図６は第三の実施形態に基づくリアクトルの斜視図である。図６に示されるリアクトル６は、台座６０が排除されていることを除いて、図１Ｂに示されるリアクトル６と同様であるので、細部の説明を省略する。

図７は第三の実施形態に基づくリアクトルに含まれるコア本体の断面図である。コア本体５は図２を参照して説明したのと同様であるので、細部の説明を省略する。図７に示される破線は端板８１および開口部８９を示している。従って、図７に示される端板８１は略三角形の四つの突出部９１を備えている。図７から分かるように、外周部鉄心２０が略六角形である場合には、一組の対向する二つの辺に対応して突出部９１が設けられておらず、残りの四つの辺に対応して突出部９１が設けられている。

同様に、図８は第四の実施形態に基づくリアクトルに含まれるコア本体の断面図である。コア本体５は図５を参照して説明したのと同様であるので、細部の説明を省略する。図８に示される破線は端板８１および開口部８９を示している。従って、図８に示される端板８１は略三角形の四つの突出部９１を備えている。図８から分かるように、外周部鉄心２０が略八角形である場合には、二組の対向する二つの辺に対応して突出部９１が設けられておらず、残りの四つの辺に対応して突出部９１が設けられている。

従って、外周部鉄心２０が略正偶数角形である場合には、少なくとも一組の対向する二つの辺に対応して突出部９１が設けられておらず、残りの辺に対応して突出部９１が設けられている。このような場合には、或るリアクトルの突出部が突出していない辺を他のリアクトルの突出部が突出していない辺に接触させられる。従って、図７の場合には、複数のリアクトルを紙面の上下方向に隣接して並置することができる。同様に、図８の場合には、複数のリアクトルを紙面の左右方向に隣接して並置することができる。これにより、作業スペースなどを少なくすることができる。

さらに、図９は第五の実施形態に基づくリアクトルに含まれるコア本体の断面図である。図９においては断面が円形の外周部鉄心２０を含むコア本体５が示されている。それ以外は、図２に示されるコア本体５と同様であるので、細部の説明を省略する。図９に示される破線は略楕円形の端板８１および前述したのと同様な開口部８９を示している。従って、図９に示される端板８１は略Ｃ字形状の二つ突出部９１を備えている。図９から分かるように、外周部鉄心２０が略円形である場合には、円周における直径方向に対向する少なくとも一組の円弧部分に対応して突出部９１が設けられておらず、残りの円弧部分に突出部９１が設けられている。この場合には、複数のリアクトルを紙面の左右方向に隣接して並置することができ、従って、作業スペースなどを少なくできる。

本開示の態様
１番目の態様によれば、コア本体を具備し、該コア本体は、外周部鉄心と、前記外周部鉄心の内面に接するか、または、該内面に結合されるように配置された少なくとも三つの鉄心と、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、前記コア本体の一方の端面に取付けられる端板を具備し、前記端板は前記コア本体の外周面から離間する方向に部分的に突出する突出部を含む、リアクトルが提供される。
２番目の態様によれば、１番目の態様において、さらに、前記コア本体の他方の端面に締結される台座を具備し、前記突出部は前記外周部鉄心の外周面から前記台座の外縁までの領域に対応した範囲内で延びている。
３番目の態様によれば、１番目または２番目の態様において、前記突出部には開口部が形成されている。
４番目の態様によれば、１番目から３番目のいずれかの態様において、前記外周部鉄心の断面は正偶数角形であり、前記突出部は前記正偶数角形の少なくとも一つの辺に対応して突出している。
５番目の態様によれば、１番目から３番目のいずれかの態様において、前記外周部鉄心の断面は正偶数角形であり、前記突出部は前記正偶数角形のうちの少なくとも一組の対向する二つの辺に対応して突出しないようにし、前記正偶数角形の残りの辺に対応して突出するようにした。
６番目の態様によれば、１番目から３番目のいずれかの態様において、外周部鉄心の断面は円であり、前記突出部は前記円の円周の少なくとも一部分に対応して突出している。
７番目の態様によれば、１番目から３番目のいずれかの態様において、前記外周部鉄心の断面は円であり、前記突出部は前記円の円周のうちの直径方向に対向する少なくとも一組の円弧部分に対応して突出しないようにし、前記円周の残りの円弧部分に対応して突出するようにした。
８番目の態様によれば、１番目から７番目のいずれかの態様において、前記少なくとも三つの鉄心の数は３の倍数である。
９番目の態様によれば、１番目から７番目のいずれかの態様において、前記少なくとも三つの鉄心の数は４以上の偶数である。

態様の効果
１番目の態様においては、端板に突出部が設けられているので、作業者またはロボットは突出部を把持して、リアクトルを容易に製造、搬送、設置などすることができる。このため、製造時などの作業性、安全性を高めることが可能である。
２番目の態様においては、突出部が外周部鉄心の外周面から台座の外縁までの領域に対応した範囲内で延びている。つまり、突出部は最大で台座の外縁までしか突出していない。このため、リアクトルが大型化するのを避けることができる。
３番目の態様においては、開口部にワイヤを通すことにより、リアクトルを製造、搬送、設置などするときの利便性を向上させられる。
４番目の態様においては、作業者またはロボットが突出部を容易に把持できるので、製造時などの作業性、安全性をさらに高めることができる。
５番目の態様においては、一つのリアクトルの突出部が突出していない辺を他のリアクトルの突出部が突出していない辺に接触させられるので、複数のリアクトルを隣接して並置することができる。
６番目の態様においては、作業者またはロボットが突出部を容易に把持できるので、製造時などの作業性、安全性をさらに高めることができる。
７番目の態様においては、一つのリアクトルの突出部が突出していない部分を他のリアクトルの突出部が突出していない部分に接触させられるので、複数のリアクトルを隣接して並置することができる。
８番目の態様においては、リアクトルを三相リアクトルとして使用できる。
９番目の態様においては、リアクトルを単相リアクトルとして使用できる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、後述する請求の範囲の開示範囲から逸脱することなく様々な修正及び変更を為し得ることは、当業者に理解されよう。

５ コア本体
６ リアクトル
２０ 外周部鉄心
２４～２７ 外周部鉄心部分
２９ａ～２９ｄ 貫通孔
３１～３４ 鉄心コイル
４１～４４ 鉄心
５１～５４ コイル
６０ 台座
６９ 開口部
８１ 端板
８１ａ～８１ｃ 貫通孔
８５ 開口部
８９ 開口部
９１ 突出部
１０１～１０４ ギャップ

Claims (3)

1. コア本体を具備し、該コア本体は、円形の外周部鉄心と、前記外周部鉄心の内面に接するか、または、該内面に結合されるように配置された少なくとも三つの鉄心と、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、
   前記コア本体の一方の端面に取付けられていて前記円形の外周部鉄心に外接する略楕円形の端板を具備し、
   前記端板は前記コア本体の外周面から離間する方向に部分的に突出していて前記コア本体の直径方向に対向する略Ｃ字形状の二つの突出部を含む、リアクトル。
2. 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に記載のリアクトル。
3. 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に記載のリアクトル。

Images