JPH09153416A - ギャップ付鉄心形リアクトル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】運転中のヨーク鉄心の磁束密度の不平等分布を
防止し、低騒音化でかつ低損失化を可能としたギャップ
付鉄心形リアクトルを提供すること。 【解決手段】珪素鋼板の抜き板を放射状に積層して断面
円形としたブロック鉄心を複数個、磁気的ギャップを介
して積み重ねてギャップ付鉄心脚を構成し、このギャッ
プ付鉄心脚の周囲に巻線を巻回し、この円形断面のギャ
ップ付鉄心脚と、矩形断面のヨーク鉄心を一体に組み合
わせてなるギャップ付鉄心形リアクトルにおいて、上下
のヨーク鉄心に対向するブロック鉄心をそれぞれヨーク
鉄心側に広がった断面形状が円形状または多角形状に構
成しているので、ヨーク鉄心の積層方向中央部から両端
部への磁束の移動とヨーク抜板幅方向で磁束の移動が抑
制され、その結果、ヨーク鉄心の断面各部の抜き板が均
等に伸びて、熱膨張の差による無理な圧縮応力の発生が
防止される。従って、無理な圧縮応力に起因する磁歪騒
音の発生が抑制され、リアクトルの低騒音化，低損失化
が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低騒音でかつ低損
失化を図ったギャップ付鉄心形リアクトルに関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、分岐リアクトルなどに使用される
リアクトルとしてはギャップ付鉄心形リアクトルが用い
られている。このギャップ付鉄心形リアクトルは図９に
示すように、珪素鋼板板帯を積層して構成した複数個の
ブロック鉄心を、その間に絶縁物のギャップ部材を挟み
込むことにより複数個の磁気ギャップが形成されるよう
に積み重ね、全体として円形断面としたギャップ付鉄心
脚を備えている。このギャップ付鉄心脚の上下には、同
様にして構成した矩形断面のヨーク鉄心が密着または小
ギャップを介して配置されている。さらに、このギャッ
プ付鉄心脚の周囲には巻線が巻回されている。

【０００３】このように構成されたギャップ付鉄心形リ
アクトルでは、リアクトル本体から発生する騒音の低減
が大きな問題になっている。この騒音の要因は、機械的
振動によるものと、磁気歪みによるものと大別すること
ができる。

【０００４】前者の機械的振動による騒音は、磁気ギャ
ップを通過する磁束により上下のブロック鉄心間に磁気
吸引力が作用し、これによる振動のために騒音が発生す
る現象である。従って、この振動騒音を防止するには、
ギャップを介してヨーク鉄心及びブロック鉄心を一体的
に強固に締め付ける構造が必要となる。

【０００５】一方、磁気歪みによる騒音は、鉄心内部に
磁束が流れるために生ずる磁歪騒音と、その時に鉄心内
の抜き板に無理な圧縮応力を加えた結果更に増加する磁
歪騒音があるが、特に後者の影響が大きい。これに対し
ては、磁束密度を適切に設定しかつヨーク鉄心内の一部
に磁束が集中しないようにすること、及び鉄心締付時や
運転中に鉄心内の抜き板に無理な圧縮応力が加わらない
ような鉄心構造を採用することが考えられる。

【０００６】ここで、図１０を参照してヨーク鉄心中の
磁束密度分布について説明する。図１０（ａ）に示すよ
うに、ギャップ付鉄心形リアクトルにおいては、円形
（直径ΦＤ）断面のギャップ付鉄心脚１から矩形断面の
ヨーク鉄心４に磁束が流れるため、ヨーク鉄心積層方向
の両端部４ａは磁束密度が低く、同じく中央部４ｂは磁
束密度が高い。また、図１０（ｂ）に示すように、ヨー
ク鉄心４にも方向性珪素鋼が使用されているので、ギャ
ップ付鉄心脚１から磁束がヨーク鉄心４に流れ込んだ時
にヨーク抜板幅方向に磁束が広がりにくく、ヨーク鉄心
４の抜板幅方向にも磁束密度の差が生じ、ヨーク鉄心４
のギャップ付鉄心脚１側が締付板６側より磁束密度が高
くなる。このため、ヨーク鉄心積層方向の両端部４ａと
中央部４ｂとの間及びヨーク鉄心４を構成する抜板幅方
向で、珪素鋼板帯の透磁率に差が生ずる結果、中央部４
ｂの磁束８が両端部４ａに移動し、ヨーク抜板幅方向で
も磁束が移動するというのが、ギャップ付鉄心形リアク
トルの大きな特徴であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
なギャップ付鉄心形リアクトルは、磁束の移動のためヨ
ーク鉄心４の中央部４ｂの発生損失がますます大きくな
り、両端部４ａとで温度差が生じる。その結果、ヨーク
鉄心４の中央部４ｂは抜板方向に伸びようとするが、ヨ
ーク鉄心の両端部４ａがそれを阻止する方向に働き、結
局、ヨーク鉄心４の中央部４ｂの抜き板が圧縮され、磁
歪騒音が増加する。

【０００８】そこで、この騒音防止手段として、ヨーク
鉄心４の積層方向の締め付け圧力を緩和して、ヨーク鉄
心４の中央部４ｂが伸び易くする手段があるが、上部ヨ
ークの積厚が円形（直径ΦＤ）断面のギャップ付鉄心脚
１より大きい両端部のＢ部分のヨーク抜板保持の問題も
あり、締め付け方法に制約があるほか、締付力の管理が
難しく実用的ではない。

【０００９】本発明の請求項１乃至請求項４は、上述の
如き従来技術の問題点を解消するためになされたもの
で、その目的は、運転中のヨーク鉄心の磁束密度の不平
等分布を防止し、低騒音化でかつ低損失化を可能とした
ギャップ付鉄心形リアクトルを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１は、珪素鋼板の抜き板を放射状に
積層して断面円形としたブロック鉄心を複数個、磁気的
ギャップを介して積み重ねてギャップ付鉄心脚を構成
し、このギャップ付鉄心脚の周囲に巻線を巻回し、この
円形断面のギャップ付鉄心脚と、矩形断面のヨーク鉄心
を一体に組み合わせてなるギャップ付鉄心形リアクトル
において、前記上下のヨーク鉄心に対向する前記ブロッ
ク鉄心をそれぞれ当該ヨーク鉄心側に広がった断面形状
が円形状または多角形状にしたことを特徴とする。

【００１１】本発明の請求項２は、珪素鋼板の抜き板を
放射状に積層して断面円形としたブロック鉄心を複数
個、磁気的ギャップを介して積み重ねてギャップ付鉄心
脚を構成し、このギャップ付鉄心脚の周囲に巻線を巻回
し、この円形断面のギャップ付鉄心脚と、矩形断面のヨ
ーク鉄心を一体に組み合わせてなるギャップ付鉄心形リ
アクトルにおいて、前記上下のヨーク鉄心の前記ブロッ
ク鉄心対向部に珪素鋼板の三角形状の抜き板を嵌め込ん
だことを特徴とする。

【００１２】本発明の請求項３は、請求項２のギャップ
付鉄心形リアクトルにおいて、前記上下のヨーク鉄心の
ブロック鉄心対向部に珪素鋼板の三角形状の抜き板を、
嵌め込む積厚をヨーク鉄心全積厚のうち両外側の一部に
限定したことを特徴とする。

【００１３】本発明の請求項４は、請求項２のギャップ
付鉄心形リアクトルにおいて、前記上下のヨーク鉄心の
ブロック鉄心対向部に珪素鋼板の三角形状の抜き板を嵌
め込み、その抜き板のギャップ付鉄心脚に対向する三角
形の辺長をヨーク鉄心積厚方向に沿って変化させたこと
を特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照して説明する。図１は本発明の第１実施例（請求項
１対応）であるギャップ付鉄心形リアクトルの正面図、
図２は図１の側面図であり、既に説明した図９及び図１
０の従来例と同一部分には同一の符号を付して説明す
る。

【００１５】同図に示すように、珪素鋼板の抜き板を積
層形成した複数個のブロック鉄心１ａを絶縁物製のギャ
ップ部材からなる磁気的なギャップ２を介して積み重
ね、その上下端部にブロック鉄心１０ａを設けている。
このブロック鉄心１０ａは図３に示すように、円錐の一
部をなす形状になっており、この２個のブロック鉄心１
０ａを含めてギャップ付鉄心脚１が構成されている。こ
のギャップ付鉄心脚１の周囲に巻線３が巻回されてい
る。また、このギャップ付鉄心脚１の上下には、これを
挟むように矩形断面の上下のヨーク鉄心４及び左右のヨ
ーク鉄心５が配置されており、さらに、ブロック鉄心１
０ａとヨーク鉄心４との接合部に、接合部ギャップ２ａ
を設けている。このヨーク鉄心４及び５は、締付板６及
び締付けスタッド７によりギャップ付鉄心脚１に一体に
固定されている。

【００１６】本実施例は上記のように構成されているの
で、ヨーク鉄心４側に拡がった円錐の一部をなす形状に
したブロック鉄心１０ａから矩形断面のヨーク鉄心４に
磁束が流れる場合、ブロック鉄心１０ａ部で磁束が拡が
って、その後、ヨーク鉄心４に流れ込む。従って、本実
施例のリアクトルの運転時には、全体としては円形断面
のギャップ付鉄心脚１から矩形断面のヨーク鉄心４に流
れる磁束が均一化され、ヨーク鉄心４の積層方向中央部
から両端部への磁束の移動が抑制される。

【００１７】その結果、ヨーク鉄心４の断面各部の抜き
板が均等に伸びて、熱膨張の差による無理な圧縮応力の
発生が防止されるので、無理な圧縮応力に起因する磁歪
騒音の発生が抑制され、リアクトルの低騒音化、低損失
化が可能となる。また、従来のブロック鉄心１ａの直径
ΦＤとヨーク鉄心４の積幅の関係によって生じた差Ｂ
（図１０参照）のため、ヨーク鉄心４の抜き板がずれ易
いという問題も解消される。

【００１８】上記第１実施例は単相３脚鉄心に適用した
場合を示しているが、次に、その変形例について説明す
る。本実施例の変形例は、第１実施例のブロック鉄心１
０ａを、図４（ａ）または（ｂ）に示すように、ブロッ
ク鉄心の断面図において、外周形状を内側にカーブを設
けて末広がり形状に構成してもよく、またはブロック鉄
心の断面図において、外周形状を台面形状に変化させて
もよい。

【００１９】このような構成を有する本実施例の変形例
においては、ギャップ付鉄心脚１から矩形断面ヨーク鉄
心４に磁束が流れる場合、ヨーク鉄心４と接するブロッ
ク鉄心の中で磁束が拡がって、その後、ヨーク鉄心４に
流れ込むので、上記第１実施例と同様な効果を得ること
ができる。また、図４（ａ）に示すブロック鉄心１０ｂ
は巻線３との絶縁寸法確保に適した形状であり、図４
（ｂ）に示すブロック鉄心１０ｃはこのブロック鉄心１
０ｃとヨーク鉄心４とが確実に保持し易い形状をなして
いる。

【００２０】図５は本発明の第２実施例（請求項２乃至
請求項４対応）であるギャップ付鉄心形リアクトルの正
面図であり、上記第１実施例と同一部分には同一符号を
付して、重複説明は省略する。

【００２１】同図に示すように、上下のヨーク鉄心４の
ブロック鉄心１０ａの対向部に、それぞれ珪素鋼板の三
角形の抜き板１１と１２を配置しており、かつブロック
鉄心１０ａと同じようにその抜き板の磁気方向性を上下
方向に統一している。

【００２２】本実施例のギャップ付鉄心は上記のように
構成されているので、円錐形のブロック鉄心１０ａから
矩形断面のヨーク鉄心４に磁束が流れる場合に、磁路が
小さい上に三角形の抜き板１１及び１２とヨーク鉄心４
との接合が９０度接合であるため磁路抵抗も小さい。従
って、リアクトルの運転時には、ヨーク抜板幅方向で磁
束が均一化され、個々の抜板幅方向への磁束の移動が抑
制される。

【００２３】その結果、ヨーク鉄心４の断面各部の抜板
が均等に伸びて、熱膨張の差による無理な圧縮応力の発
生が防止される。従って、無理な圧縮応力に起因する磁
歪騒音の発生が抑制され、リアクトルの低騒音化及び低
損失化が可能となる。なお、三角形の抜き板１１及び１
２は無方向性の珪素鋼板を用いても本実施例と同様の効
果が得られる。

【００２４】また、第２実施例の変形例として図６
（ａ）または（ｂ）に示すようなギャップ付鉄心構造を
採用することができる。すなわち、図６（ａ）の場合
に、ヨーク鉄心４のブロック鉄心１０ａに対向する部分
に磁気方向性を４５度方向になるように三角形の抜き板
１３ａと１３ｃを配置したものである。このように構成
するとブロック鉄心１０ａから三角形の抜き板１３ａと
１３ｃのヨーク鉄心４に磁束が流れる時に４５度接合に
なり、また三角形の抜板１３ａと１３ｃから矩形断面の
ヨーク鉄心４に磁束が流れる時も４５度接合になる。

【００２５】また、図６（ｂ）は場合は、ヨーク鉄心４
のブロック鉄心１０ａに対向する部分に磁気方向性を４
５度方向になるように三角形の抜き板１３ｂと１３ｃを
１枚ないし複数枚ごとに反転させて磁路抵抗の均一化を
計っている。この方法によると三角形に抜き板１３ｂと
１３ｃの製作時の歩留まりが、上記第２実施例の三角形
の抜き板１１の場合より良くなるという利点がある。

【００２６】さらに、第２実施例の変形例として図７に
示すように、三角形の抜き板１１，１２または１３ａ〜
１３ｃのヨーク鉄心の積層方向のうち、両外側に位置す
る部分（寸法Ｃ）に三角形の抜き板１３ｄを使用したも
のである。このような三角形の抜き板１３ｄの利用で、
リアクトルの運転時には、全体としてはブロック鉄心１
０ａから矩形断面のヨーク鉄心４に流れる磁束が均一化
される。

【００２７】また、第２本実施例の変形例として図８に
示すように、三角形の抜き板１３ｅと１３ｆの辺長を何
段階かに変化させて挿入してヨーク鉄心４の積層方向の
磁束分布を均一になるように調整することもできる。こ
の場合、上部のヨーク鉄心は穴ナシ部ヨークとなり、下
部のヨーク鉄心は穴有部ヨークとなる。

【００２８】なお、本発明は上記の実施例に限定される
ものではなく、３層３脚鉄心（巻鉄心ヨークのものも含
む）や３相５脚鉄心にも、同様に適用できる。さらに、
ブロック鉄心の形状改善とヨーク鉄心への三角形の抜き
板挿入改善は、各々独立して適用することも、両者を同
時に適用する場合でも良いことは言うまでもない。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
乃至請求項４によれば、ブロック鉄心とヨーク鉄心との
接合部の対向面積が増加するため、ヨーク鉄心の積層方
向中央部から両端部への磁束の移動とヨーク抜板幅方向
で磁束の移動が抑制され、その結果、ヨーク鉄心４の断
面各部の抜き板が均等に伸びて、熱膨張の差による無理
な圧縮応力の発生が防止される。従って、無理な圧縮応
力に起因する磁歪騒音の発生が抑制され、リアクトルの
低騒音化，低損失化が可能となる。

【００３０】また、本発明の請求項３によれば、三角形
の抜き板はヨーク抜板と４５度で継合するためギャップ
付鉄心の磁束がヨーク鉄心を突き抜けて締付板等の渦電
流過熱を生ずることもない。

【００３１】このように本発明は、ブロック鉄心とヨー
ク鉄心との接合部のブロック鉄心形状改善、或いはヨー
ク鉄心への三角形の抜板挿入という簡単な手段により、
ヨーク鉄心中央部の無理な圧縮応力の発生を防止し、低
騒音化，低損失化を可能としたギャップ付鉄心形リアク
トルを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のギャップ付鉄心形リアク
トルの正面図。

【図２】図１の側面図。

【図３】第１実施例のブロック鉄心の鳥瞰図。

【図４】（ａ）は第１実施例のブロック鉄心の変形例の
断面図、（ｂ）は第１実施例のブロック鉄心の他の変形
例の断面図。

【図５】本発明の第２実施例のギャップ付鉄心形リアク
トルの正面図。

【図６】（ａ）は第２実施例のヨーク鉄心の変形例を示
す図、（ｂ）は第２実施例のヨーク鉄心の他の変形例を
示す図。

【図７】第２実施例のヨーク鉄心のさらに他の変形例を
示す平面図。

【図８】第２実施例のヨーク鉄心の別の変形例を示す
図。

【図９】従来のギャップ付鉄心形リアクトルの正面図。

【図１０】（ａ）は図９のギャップ付鉄心形リアクトル
のヨーク鉄心内磁束の移動を示す部分平面図、（ｂ）は
その正面図。

【符号の説明】

１…ギャップ付鉄心脚、１ａ…ブロック鉄心、２…ギャ
ップ、２ａ…接合部ギャップ、３…巻線、４，５…ヨー
ク鉄心、４ａ…ヨーク鉄心両端部、４ｂ…ヨーク鉄心中
央部、６…締付板、７…締付スタッド、８…ヨーク締付
材、９…磁束の流れ、１０ａ〜１０ｃ…上下端ブロック
鉄心、１１，１２，１３ａ〜１３ｆ…三角形抜板。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 珪素鋼板の抜き板を放射状に積層して断
   面円形としたブロック鉄心を複数個、磁気的ギャップを
   介して積み重ねてギャップ付鉄心脚を構成し、このギャ
   ップ付鉄心脚の周囲に巻線を巻回し、この円形断面のギ
   ャップ付鉄心脚と、矩形断面のヨーク鉄心を一体に組み
   合わせてなるギャップ付鉄心形リアクトルにおいて、前
   記上下のヨーク鉄心に対向する前記ブロック鉄心をそれ
   ぞれ当該ヨーク鉄心側に広がった断面形状が円形状また
   は多角形状にしたことを特徴とするギャップ付鉄心形リ
   アクトル。
2. 【請求項２】 珪素鋼板の抜き板を放射状に積層して断
   面円形としたブロック鉄心を複数個、磁気的ギャップを
   介して積み重ねてギャップ付鉄心脚を構成し、このギャ
   ップ付鉄心脚の周囲に巻線を巻回し、この円形断面のギ
   ャップ付鉄心脚と、矩形断面のヨーク鉄心を一体に組み
   合わせてなるギャップ付鉄心形リアクトルにおいて、前
   記上下のヨーク鉄心の前記ブロック鉄心対向部に珪素鋼
   板の三角形状の抜き板を嵌め込んだことを特徴とするギ
   ャップ付鉄心形リアクトル。
3. 【請求項３】 請求項２のギャップ付鉄心形リアクトル
   において、前記上下のヨーク鉄心のブロック鉄心対向部
   に珪素鋼板の三角形状の抜き板を、嵌め込む積厚をヨー
   ク鉄心全積厚のうち両外側の一部に限定したことを特徴
   とするギャップ付鉄心形リアクトル。
4. 【請求項４】 請求項２のギャップ付鉄心形リアクトル
   において、前記上下のヨーク鉄心のブロック鉄心対向部
   に珪素鋼板の三角形状の抜き板を嵌め込み、その抜き板
   のギャップ付鉄心脚に対向する三角形の辺長をヨーク鉄
   心積厚方向に沿って変化させたことを特徴とするギャッ
   プ付鉄心形リアクトル。