JPS5845802B2 - 直流リアクトル装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直流リアクトル装置に係り、特に位相制御時に
生じる電流の脈動を除去するためのフィルタとして使用
する場合等に好適な直流リアクトル装置に関する。

直流リアクトル装置には、大別して、打抜き鉄板を積層
した、いわゆる積鉄心を用いたものと、巻鉄心を切断し
た、いわゆるカットコアを用いたものがあるが、いずれ
の直流リアクトル装置においても、従来は、漏れ磁束を
少なくして発生磁束を有効に利用できるようにするため
に、鉄心のギャップ長さをできるだけ小さくしているの
が普通である。

しかし、このように鉄心のギャップ長さを小さくすると
、所要いインダクタンスと定格電流を得るためには、鉄
心い断面積が大きくなり、コイルの巻回数は余り多くで
きない。

そのため、従来口直流リアクトル装置では、鉄心の重量
とコイルの重量の比がほぼ２：１で、直流リアクトル装
置全体としての重量が犬となり、価格も高くなっていた
。

一方、最近交流エレベータをサイリスクの位相制御によ
る整流波形で制動する場合に生じる騒音を低減するため
に、直流制動回路に直流リアクトルを挿入して、前記整
流波形中に含まれる脈動分を除去することが行なわれて
いるが、こいようにある電流値で所要のインダクタンス
が得られればよい用途に使用される直流リアクトルにお
いては、漏れ磁束が多少増大しても余り問題は生じない
。

本発明はこれらの点に鑑みなされたもので、その目的は
、軽量、安価な直流リアクトル装置を提供するにある。

こい目的を達成するため、本発明は、従来の考え方とは
反対に、むしろ鉄心のギャップを大きくして、鉄心の重
量とコイルの重量をほぼ等しくしたことを特徴とする。

なお、ここで、鉄心の重量とコイルの重量をほぼ等しく
するということは、定格電流で許容温度上昇以内であり
、かつ最大電流で所要のインダクタンスが得られるよう
に、直流リアクトル装置を最適設計した場合において、
鉄心とコイルの重量をほぼ等しくするという意味である
。

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図はカットコアを使用した直流リアクトルの基本構
成図で、鉄心は２個のコ字状鉄心１，２をギャップを介
して互につき合わせることによって構成され、その脚部
にはそれぞれコイル４が巻回されている。

また、この図において、ａは鉄心の巻厚（ｍ、ｂは窓幅
（７７１）、ｄは巻幅（７７１）、ｋはコ字状鉄心の折
曲げ脚部の長さく７７１）、δはギャップの長さく７７
１）、■はコイルの通電電流である。

このように構成された直流リアクトルにおいて、コイル
４０巻回数をＮ、鉄心の最大磁束密度をも（Ｔ）、コイ
ル導体の断面積をＳ （７７Ｌ５、鉄心の窓面積に対す
るコイル正味い占める割合（占積率）をαとすると、自
己インダクタンスＬ（Ｉ−］）、定格電流■３（４）お
よび窓面積ＳＷ（ｍ）は次式であられされる。

また、鉄心の密度をρｔｋｇ／ｍ’）、コイル導体の密
度をρ２ （ｋｙ／ ｍ ）とすると、鉄心の重量Ｗｌ
輔、コイル力重量Ｗ２−および直流リアクトルの全重量
Ｗ−は次式となる。

なる関係が成立し、鉄心の断面積Ａはコイルい巻回数Ｎ
に反比例する。

いま、リアクトルの仕様に従って自己インダクタンスＬ
、定格電流Ｉａを与え、さらにコイルの巻回数Ｎを与え
ると、鉄心力筒面積Ａが求まるが、このときコイルの重
量が最小となるａ、ｄはａａ ＝ Ｊ７；、 （７’）
ときであるので、ギャップの長さδは２によりも非常に
小さいものと仮定し、ｂ＝２にとすると、コイル巻回数
Ｎと鉄心の重量Ｗ１、コイル力重量Ｗ２、リアクトルの
重量Ｗ（−Ｗ１＋Ｗ２）、ギャップδの関係は第２図に
示すようになる。

すなわち、コイル巻回数Ｎを多くすると、鉄心重量Ｗ１
は減少し、コイル重量Ｗ２は増加し、ギャップδは２次
曲線的に増加する。

したがって、リアクトルの重量Ｗは、鉄心の重量Ｗ１と
コイルの重量Ｗ２とがほぼ等しくなるコイル巻回数Ｎｗ
のとき最小となる。

として、ｋ／ｂとＷｌ、Ｗ２．δの関係を求めると、第
３図に示すようになる。

第３図の各重量比は鉄心の重量Ｗ１、コイルの重量Ｗ２
およびリアクトル０重量Ｗと、第２図で求めたりアクド
ルい重量の最小値Ｗｒｒｌｉｎとの比率で、こいとき、
ギャップの長さδはゆるやかに増加する。

したがって、ｋ／ｂを変化したとき、リアクトルの重量
が最小になるに／ｂは１付近である。

これら第２図および第３図の結果より、コイルの巻回線
Ｎｗおよびコ字状鉄心の脚部の長さｋは求まったが、第
２図および第３図においては、コイルの重量Ｗ２を最小
にするため、ａ＝ｄ＝Ｚ天と仮定したいで、この場合鉄
心の重量Ｗも最小になるとは限らない。

そこで、鉄心の重量Ｗ１およびコイル重量Ｗ２をさらに
小さくするため、第２図で求めたコイルの巻回数Ｎｗお
よび第３図で求めたコ字状鉄心の脚部の長さｋを一定と
して、ｄ／ａと鉄心、コイルおよびリアクトルい重量、
ギャップの長さδ、ｋ／ｂの関係を求めると第４図のよ
うになる。

第４図の各重量比はＷｌ、Ｗ２およびＷと、第２図で求
めたりアクドルの重量の最小値ＷＩＴｌｉｎとの比率で
ある。

この第４図より、ｄ／ａ＝２．９、ｋ／ｂ＝１．０７の
ときりアクドルの重量は最小となり、こいとき鉄心とコ
イルの重量の比は１．０７であることが判る。

このように、直流リアクトルの鉄心の寸法をｄ／ ａ
＝ ２．９、ｋ／ｂ−１，０７とし、かつ鉄心の重量と
コイルの重量とがほぼ等しくなるように、コイルの巻回
数およびギャップの長さを選定することにより、リアク
トルの重量を最小にすることができ、このとき最も経済
的なりアクドルを得ることができる。

なお、前記ｄ／ａ、に／ｂの有効範囲としては、ｄ ／
ａ ＝ ２〜３．５、ｋ／ｂ＝１．０５〜１．１５程
度である。

このような方法でリアクトルを設計すると、リアクトル
の自己インダクタンスおよび定格電流の値によって、ギ
ャップの長さは従来のものよりも大きくなる。

このため、カット面の電磁吸収力による電磁振動によっ
て騒音が発生するが、これはコ字状鉄心のつき合わせ面
とギャップ保持板を接着剤で接着固定することにより実
用上問題にならないレベルまで低減することができる。

なお、カットコアは積鉄心に比べてつき合せ面が平滑で
、ギャップ保持板との接着性が良好であるため、本発明
の直流リアクトル装置の鉄心としては、カットコアを用
いるのが好ましい。

また、コイル４Ａ、４Ｂを第５図に示すように、その巻
軸方向の中心Ｃ１がギャップ３の中心Ｃ２と不一致の状
態で装着した場合、これに外部から磁性体が接近すると
、漏れ磁束で外部の磁性体も磁化されるため、リアクト
ルの自己インダクタンスが変化するという問題が生じる
。

そこで、第６図に示すように、コイルの４Ａ。

４Ｂの巻線方向の中心Ｃ１とギャップ３の中心Ｃ２とが
一致した状態でコイルを装着すると、漏れ磁束がほとん
どコイルを通ることになるため、外部の磁性体が接近し
てもその影響を殆んど受けなくなる。

以上求べたように、本発明によれば、直流リアクトル装
置の重量を最小にすることができ、最も経済的な直流リ
アクトル装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はカットコアを用いた直流リアクトルの基本構成
図、第２図ないし第４図は第１図に示した直流リアクト
ル装置の各特性図、第５図および第６図は鉄心に対する
コイルの装着状態の各側を示す正面図である。 符号の説明、１，２・・・・・・コ字状鉄心、３・・・
・・・ギャップ、４，４Ａ、４Ｂ・・・・・・コイル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １２個のコ字状鉄心をギャップを介して互につき合わせ
   て鉄心を構成し、この鉄心にコイルを巻回した直流リア
   クトル装置において、前記鉄心の重量と前記コイルの重
   量をほぼ等しくしたことを特徴とする直流リアクトル装
   置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記コ字状鉄心い
   折曲げ脚部の長さをｋ、前記鉄心の窓幅をｂ、前記鉄心
   の幅および厚さをｄ、ａ、としたとき、ｋ／ｂ＝１．０
   ５〜１．１５、ｄ ／ ａ ＝ ２〜３．５に設定した
   ことを特徴とする直流リアクトル装置。 ３ 特許請求の範囲第１項において、前記２個のコ字状
   鉄心のつき合わせ向い間にギャップ保持板を介在させ、
   このギャップ保持板を前記つき合せ面に接着剤で固着し
   たことを特徴とする直流リアクトル装置。 ４ 特許請求の範囲第１項において、前記鉄心における
   ギャップの中心位置と前記コイルの巻軸方向の中心位置
   とをほぼ一致させたことを特徴とする直流リアクトル装
   置。