JPS645447B2 - - Google Patents

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JPS645447B2
JPS645447B2 JP3154380A JP3154380A JPS645447B2 JP S645447 B2 JPS645447 B2 JP S645447B2 JP 3154380 A JP3154380 A JP 3154380A JP 3154380 A JP3154380 A JP 3154380A JP S645447 B2 JPS645447 B2 JP S645447B2
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JP
Japan
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reactor
coil
iron core
coils
inductance
Prior art date
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Expired
Application number
JP3154380A
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Japanese (ja)
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JPS56129308A (en
Inventor
Tsuneo Iizuka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Electric Manufacturing Ltd
Original Assignee
Toyo Electric Manufacturing Ltd
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Publication date
Application filed by Toyo Electric Manufacturing Ltd filed Critical Toyo Electric Manufacturing Ltd
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Publication of JPS56129308A publication Critical patent/JPS56129308A/en
Publication of JPS645447B2 publication Critical patent/JPS645447B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F37/00Fixed inductances not covered by group H01F17/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気車両に塔載して用いるリアクト
ルの構造に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to the structure of a reactor mounted on an electric vehicle.

第1図は従来のリアクトルの一例を示す正面図
である。1はコ字状、2は短柵状に電気鉄板を積
層または巻鉄心をもつて形成される鉄心、3は導
体を環状に巻回して形成されるコイル、Gはコイ
ル3内において鉄心1,2にて形成される空隙で
ある。
FIG. 1 is a front view showing an example of a conventional reactor. 1 is a U-shaped core, 2 is an iron core formed by laminating electric iron plates in a short fence shape or having a wound core, 3 is a coil formed by winding a conductor in a ring shape, G is an iron core 1, This is the void formed by 2.

このような車両に塔載されるリアクトルは、他
の機器との関連上、車両の床下に艤装される場合
が多く、このリアクトルに断続する電流が流れる
とリアクトルの漏れ磁束によつて、車両の信号系
統に誘導障害が発生することが知られている。
The reactor mounted on such a vehicle is often installed under the floor of the vehicle in relation to other equipment, and when an intermittent current flows through the reactor, the leakage magnetic flux of the reactor causes damage to the vehicle. It is known that inductive disturbances occur in signal systems.

第2図はリアクトルの電流−インダクタンス特
性図である。L∽は鉄心が完全に飽和したときの
リアクトルのインダクタンス、Loは鉄心が未飽
和でのリアクトルのインダクタンスである。
FIG. 2 is a current-inductance characteristic diagram of the reactor. L∽ is the inductance of the reactor when the iron core is completely saturated, and Lo is the inductance of the reactor when the iron core is unsaturated.

いま、リアクトルのインダクタンスL∽がリア
クトルのインダクタンスLoに比べて非常に小さ
い場合、第1図の従来の閉磁路鉄心をもつ、リア
クトルでは、その構造は次のようになる。
Now, if the inductance L∽ of the reactor is much smaller than the inductance Lo of the reactor, the structure of the reactor with the conventional closed magnetic circuit iron core shown in FIG. 1 will be as follows.

即ち、鉄心1,2が完全に飽和した状態でのリ
アクトルのインダクタンスL∽を小さくするた
め、コイル3はその巻回数を少なくしなければな
らず、一方、鉄心1,2が未飽和の状態でのリア
クトルのインダクタンスLoを大きくするため、
鉄心1,2はその断面積を大きくしなければなら
ない。その結果リアクトルは、鉄機械となり大形
となる。
That is, in order to reduce the inductance L∽ of the reactor when the iron cores 1 and 2 are completely saturated, the number of turns of the coil 3 must be reduced.On the other hand, when the iron cores 1 and 2 are unsaturated, In order to increase the inductance Lo of the reactor,
Iron cores 1 and 2 must have a large cross-sectional area. As a result, the reactor becomes an iron machine and becomes large in size.

また、リアクトルに接続された機器が故障し、
リアクトルに故障大電流が流れると、リアクトル
の鉄心1,2は飽和し、磁束がリアクトルの外部
に漏れ、前記リアクトルに断続する電流が流れた
場合と同様に車両の信号系統に誘導障害を発生す
るおそれがある。
In addition, equipment connected to the reactor may malfunction.
When a faulty large current flows through the reactor, the iron cores 1 and 2 of the reactor become saturated, and magnetic flux leaks to the outside of the reactor, causing an induction failure in the vehicle's signal system, similar to when an intermittent current flows through the reactor. There is a risk.

本発明は、このような欠点を解決するためにな
されたもので、鉄心が未飽和状態でリアクトルの
漏れ磁束を極力小さくし、大電流が流れて鉄心が
完全に飽和した際のリアクトルのインダクタンス
をより小さくし、かつリアクトル外部の漏れ磁束
を極力小さくしようとするものである。以下、図
面により本発明の詳細を説明する。
The present invention was made to solve these drawbacks, and it minimizes the leakage flux of the reactor when the iron core is unsaturated, and reduces the inductance of the reactor when a large current flows and the iron core is completely saturated. The aim is to make the reactor smaller and to minimize the leakage magnetic flux outside the reactor. Hereinafter, details of the present invention will be explained with reference to the drawings.

第3図および第4図は本発明の一実施例を示す
もので、第3図はリアクトルの正面図、第4図は
同じくその縦断面図である。
3 and 4 show an embodiment of the present invention, with FIG. 3 being a front view of the reactor, and FIG. 4 being a longitudinal sectional view thereof.

リアクトルのコイルは、内側コイル4、外側コ
イル5および中間コイル6から成り、これら各コ
イルの中心軸を一致させ、その巻き方向および軸
方向の寸法を揃え、内側コイル4と外側コイル5
の巻回数は等しく、中間コイル6は内側コイル4
の2倍の巻回数をもつように形成される。
The coil of the reactor consists of an inner coil 4, an outer coil 5, and an intermediate coil 6.The central axes of these coils are made to coincide with each other, and the dimensions in the winding direction and axial direction are aligned, and the inner coil 4 and the outer coil 5 are
have the same number of turns, and the middle coil 6 is the inner coil 4.
It is formed to have twice the number of turns.

このように形成された各コイルは、内側コイル
4を中間コイル6の内側に、外側コイル5を中間
コイル6の外側に軸方向の端部を揃えて配列され
る。
The coils thus formed are arranged such that the inner coil 4 is arranged inside the intermediate coil 6 and the outer coil 5 is arranged outside the intermediate coil 6 with their axial ends aligned.

鉄心7はコ字状、鉄心8は短柵状にそれぞれ電
気鉄板を積層または巻鉄心をもつて形成し、内側
コイル4と中間コイル6および中間コイル6と外
側コイル5との間に、図示のように挿入し、挿入
された鉄心8は、コイル内で空隙Gを必要数持つ
ている。
The iron core 7 is formed in a U-shape, and the iron core 8 is formed in a short fence shape by laminating electric iron plates or having a wound core. The inserted iron core 8 has the required number of gaps G within the coil.

このように形成されたリアクトルの接続は、内
側コイル4、中間コイル6および外側コイル5を
直列に接続し通電したとき、これら内側コイル4
および外側コイル5の起磁力は、同一方向で、中
間コイル6の起磁力は、これと逆方向に選定す
る。
The connection of the reactor formed in this way is that when the inner coil 4, intermediate coil 6, and outer coil 5 are connected in series and energized, these inner coils 4
The magnetomotive force of the outer coil 5 is selected to be in the same direction, and the magnetomotive force of the intermediate coil 6 is selected to be in the opposite direction.

このようにコイルが接続されたリアクトルに、
第4図に○・印(向う側から手前に電流が流れるこ
とを示す)、印(手前から向う側に電流が流れ
ることを示す)のごとく各コイルに電流が流れる
と、発生する磁束は、矢印で示すごとく発生す
る。この場合、鉄心7,8が磁気飽和していない
ときの磁束は、これら鉄心7,8を殆んど通り、
外部には殆んど漏れることはない。また、各コイ
ルに大電流が流れ鉄心7,8が完全に飽和状態に
なれば、リアクトルは空心リアクトルと同じとな
る。この際、内側コイル4、中間コイル6および
中間コイル6外側コイル5の間隔が、コイルの平
均半径Dに比べ小さければ、内側コイル4と外側
コイル5の起磁力の和は中間コイル6の起磁力を
打ち消し、リアクトルのインダクタンスは非常に
小さくなる。即ち、リアクトル外部には磁束が殆
んど漏れないようにすることができる。これは、
コイルや鉄心7,8の寸法、形状を適当に選定す
れば大電流時のインダクタンスの小さいリアクト
ルを提供することができる。
In the reactor with the coil connected in this way,
In Figure 4, when current flows through each coil as shown in the circles (indicates that the current flows from the opposite side to the front) and the marks (indicates that the current flows from the front to the opposite side), the generated magnetic flux is indicated by the arrows. It occurs as shown. In this case, when the iron cores 7 and 8 are not magnetically saturated, most of the magnetic flux passes through these iron cores 7 and 8,
There is almost no leakage to the outside. Further, if a large current flows through each coil and the iron cores 7 and 8 are completely saturated, the reactor becomes the same as an air-core reactor. At this time, if the distance between the inner coil 4, the intermediate coil 6, and the outer coil 5 of the intermediate coil 6 is smaller than the average radius D of the coils, the sum of the magnetomotive forces of the inner coil 4 and the outer coil 5 is the magnetomotive force of the intermediate coil 6. , and the inductance of the reactor becomes extremely small. That is, it is possible to prevent almost any magnetic flux from leaking outside the reactor. this is,
By appropriately selecting the dimensions and shapes of the coils and iron cores 7 and 8, it is possible to provide a reactor with low inductance during large currents.

次に、本発明のリアクトルの利点を従来のリア
クトルに比べ説明する。
Next, the advantages of the reactor of the present invention will be explained in comparison with conventional reactors.

例1 チヨツパリアクトル 現在、鉄道の省エネルギーの見地より電気鉄道
車両にチヨツパ電車が多数採用される気運にあ
る。鉄道車両に採用されるチヨツパはサイリスタ
によつて車両駆動直流電動機の主電流を断続する
制御をするため、電流を平滑化するのに大形リア
クトルが採用されている。リアクトルは、前記の
ように他の機器との関連上、車両の床下に艤装さ
れる場合が多く、このリアクトルに断続する電流
が流れるとリアクトルの漏れ磁束によつて車両の
信号系統に誘導障害が発生することが知られてい
る。
Example 1 Chiyotsupari Actor Currently, from the viewpoint of energy conservation in railways, many Chiyotspa electric vehicles are being adopted as electric railway vehicles. Chippers used in railway vehicles use thyristors to control the main current of the vehicle drive DC motor on and off, so a large reactor is used to smooth the current. As mentioned above, the reactor is often installed under the floor of the vehicle due to its connection with other equipment, and if an intermittent current flows through the reactor, the leakage magnetic flux of the reactor may cause inductive disturbances in the vehicle signal system. known to occur.

従来のリアクトルを採用したチヨツパ電車で
は、この誘導障害を防止するため、 (1) リアクトルの艤装方法を工夫する。
In order to prevent this induction failure on the Chiyotsupa train, which uses a conventional reactor, (1) the method of outfitting the reactor should be devised;

(2) リアクトルに磁気シールドを施こす。(2) Apply a magnetic shield to the reactor.

(3) リアクトルを閉磁路鉄心形リアクトルとす
る。
(3) The reactor shall be a closed magnetic circuit iron core type reactor.

などの対策が実施された。Measures such as these were implemented.

(1)の場合、電車の床下に取付けられる制御機器
の数は多く、リアクトルを車両の中心線上に特定
な向きに取付けるなど、他の機器に優先して艤装
位置をきめるなど制約条件があり不利である。
In the case of (1), there are many control devices installed under the floor of the train, and there are constraints such as installing the reactor in a specific direction on the center line of the train, and deciding the rigging position in preference to other devices, which is disadvantageous. It is.

(2)の場合、チヨツパ故障などによりリアクトル
に大電流が流れた際、シールド外にも磁束が漏れ
るおそれがあり、故障電流が流れた際にも漏れ磁
束が外部に出ないようにするにはリアクトルのシ
ールドは大形となり、リアクトルの重量、形状は
大きくなり艤装上不利となる。
In the case of (2), when a large current flows through the reactor due to a chopper failure, there is a risk of magnetic flux leaking outside the shield, and it is necessary to prevent leakage magnetic flux from leaking outside even when a fault current flows. The shield of the reactor is large, and the weight and shape of the reactor are large, which is disadvantageous in terms of rigging.

(3)の場合、2の場合と同様、故障電流が流れ、
鉄心が飽和し漏れ磁束が発生する。故障大電流に
対して漏れ磁束を小さくしようとすれば鉄心が大
きくなる。従つて、リアクトルが大形となり不利
である。
In case (3), the fault current flows as in case 2,
The iron core becomes saturated and leakage magnetic flux occurs. If you try to reduce the leakage flux in response to a large fault current, the iron core will become larger. Therefore, the reactor becomes large, which is disadvantageous.

このように従来のチヨツパリアクトルには問題
がある。
As described above, there are problems with the conventional Chiyotsupari Actor.

本発明のリアクトルをチヨツパ電車に適用すれ
ば、チヨツパが正常時および故障大電流が流れた
時もリアクトルの外部に漏れる磁束は殆んどない
ので、車両用信号機に対する誘導障害を防止する
ことができる。
If the reactor of the present invention is applied to a chopper train, almost no magnetic flux leaks to the outside of the reactor even when the chopper is normal or when a faulty large current flows, making it possible to prevent induction disturbances to vehicle traffic signals. .

例 2 鉄心が飽和したときインダクタンスの小さいリ
アクトル 第2図にリアクトルの電流−インダクタンス特
性を示したが、鉄心が完全に飽和したとき、リア
クトルのインダクタンスL∽が鉄心が未飽和での
リアクトルのインダクタンスLoに比べ非常に小
さい場合、第1図の従来の閉磁路鉄心を持つリア
クトルでは前記のようにその構造は次のようにな
る。
Example 2 Reactor with small inductance when the iron core is saturated Figure 2 shows the current-inductance characteristics of the reactor. In the case of a reactor having a conventional closed magnetic circuit iron core shown in FIG. 1, the structure is as follows, as described above.

鉄心1,2が完全に飽和した状態でのリアクト
ルのインダクタンスL∽を小さくするため、コイ
ルはその巻回数を少なくしなければならず、一
方、鉄心1,2が未飽和の状態でのリアクトルの
インダクタンスLoを大きくするため、鉄心1,
2はその断面積を大きくしなければならない。即
ち、リアクトルは鉄機械となり大形となる。
In order to reduce the inductance L∽ of the reactor when the cores 1 and 2 are completely saturated, the number of turns of the coil must be reduced. In order to increase the inductance Lo, iron core 1,
2, the cross-sectional area must be increased. That is, the reactor becomes an iron machine and becomes large in size.

本発明のリアクトルで、第2図の特性のあるリ
アクトルを設計すれば、鉄心が完全に飽和した際
のリアクトルのインダクタンスは、第4図で内側
コイル4、外側コイル5と中間コイル6とはお互
いにその起磁力を打ち消し合うのでコイルの巻回
数を、前記の従来のリアクトルに比べ大きくとれ
るので鉄心はその断面積を小さく小形化すること
ができる。
If the reactor of the present invention is designed with the characteristics shown in Figure 2, the inductance of the reactor when the iron core is completely saturated will be Since the magnetomotive force is canceled out by each other, the number of turns of the coil can be increased compared to the conventional reactor described above, and the iron core can be made smaller with a smaller cross-sectional area.

従つて、本発明のリアクトルによれば従来のも
のに比べ小形軽量化が可能でその効果は大きい。
Therefore, the reactor of the present invention can be made smaller and lighter than the conventional reactor, and its effects are significant.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来のリアクトルの一例を示す正面
図、第2図はリアクトルの電流−インダクタンス
特性図、第3図は本発明のリアクトルの一実施例
を示す正面図、第4図は同じくその縦断面図であ
る。 1,2,7,8……鉄心、3……コイル、4…
…内側コイル、5……外側コイル、6……中間コ
イル、D……平均半径、G……空隙。
Fig. 1 is a front view showing an example of a conventional reactor, Fig. 2 is a current-inductance characteristic diagram of the reactor, Fig. 3 is a front view showing an embodiment of the reactor of the present invention, and Fig. 4 is a longitudinal section thereof. It is a front view. 1, 2, 7, 8... Iron core, 3... Coil, 4...
...Inner coil, 5...Outer coil, 6...Middle coil, D...Average radius, G...Gap.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 環状に巻回された内側コイルと、この内側コ
イルと軸方向の寸法が等しくかつ同じ巻数をもつ
環状に巻回された外側コイルを同心的に配置する
とともに、これら両コイルの間に、これら両コイ
ルと軸方向の寸法が等しくかつ内側コイルの2倍
の巻数をもつ環状に巻回された中間コイルを、こ
れら両コイルとの間隙が等しくなるごとく同心的
に配置し、かつこの中間コイルと両コイルの間隙
に、この中間コイルを包囲するごとく軸方向に少
なくとも相等しい空隙が2個所以上形成されるご
とく鉄心を挿入し、前記中間コイルの起磁力が前
記内側コイルおよび外側コイルの起磁力とは逆方
向になるごとく、これら3個のコイルを直列に接
続したことを特徴とするリアクトル。
1. An annularly wound inner coil and an annularly wound outer coil having the same axial dimension and the same number of turns as the inner coil are arranged concentrically, and between these two coils, An annularly wound intermediate coil having the same axial dimension as both coils and twice the number of turns as the inner coil is arranged concentrically so that the gaps between the two coils are equal; An iron core is inserted into the gap between the two coils so that at least two equal gaps are formed in the axial direction so as to surround the intermediate coil, and the magnetomotive force of the intermediate coil is equal to the magnetomotive force of the inner coil and the outer coil. A reactor characterized by connecting these three coils in series so that they are in opposite directions.
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JPS56129308A JPS56129308A (en) 1981-10-09
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