WO2018116362A1 - 鉄道車両用空心型リアクトル - Google Patents

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裕基 石森
哲也 櫻田
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三菱電機株式会社
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
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    • H01F27/30—Fastening or clamping coils, windings, or parts thereof together; Fastening or mounting coils or windings on core, casing, or other support
    • H01F27/306—Fastening or mounting coils or windings on core, casing or other support
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    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/085—Cooling by ambient air

Definitions

  • This invention relates to an air core type reactor for a railway vehicle.
  • Railway vehicles are provided with reactors to suppress steep fluctuations in the current flowing in the main circuit.
  • a horizontal reactor in which the central axis of the coil is horizontal is used for the reactor arranged under the floor of the railway vehicle.
  • a horizontal reactor mounted on a railway vehicle is an air-core reactor in which a coil is sufficiently cooled during natural cooling.
  • An air-core type reactor has a coil wound around a horizontal central axis and a support frame attached to the coil. By attaching the support frame to the vehicle body, the air-core type reactor is fixed to the vehicle body.
  • a coil and a support frame are integrally fixed in order to prevent damage due to vibration during vehicle travel.
  • support frames are attached to both ends in the direction of the horizontal central axis of the coil, and the support frame and the coil are fixed by bolts that penetrate the support frame and the coil.
  • a compression force is applied to the coil by tightening a bolt that penetrates the coil and the support frame.
  • the coil thermally expands inside the support frame, and the compressive force applied to the coil increases.
  • the insulation performance of the reactor may decrease, and the insulation life may be shortened.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to reduce the compressive force applied to the coil.
  • an air core type reactor for a railway vehicle includes a coil, a pair of support frames, a plurality of insulating first spacers, a plurality of second spacers, a plurality of bolts, and a plurality of fastenings.
  • a member and an insulating support member are provided.
  • the coil has a plurality of unit coils that are wound around a horizontal central axis and are spaced apart in the direction of the central axis.
  • the pair of support frames have their main surfaces facing the direction of the central axis with the coil interposed therebetween.
  • the plurality of first spacers are respectively provided between at least one of the unit coils adjacent to each other in the direction of the central axis and between the support frame and the coil, and are outside the outer peripheral surface of the coil around the central axis.
  • a projecting portion projecting from The plurality of second spacers are respectively provided between the protrusions of the first spacers adjacent in the direction of the central axis.
  • Each of the plurality of bolts penetrates the pair of support frames, the plurality of first spacers, and the plurality of second spacers.
  • the plurality of fastening members are fastened by sandwiching a pair of support frames at both ends of each of the plurality of bolts, so that the pair of support frames, the plurality of first spacers, and the plurality of second spacers are attached to the bolts. And fix.
  • the support member abuts on the outer peripheral surface of the coil or the inner peripheral surface of the coil around the central axis, thereby suppressing movement in the direction of the central axis of the coil and supporting the coil in the vertical direction.
  • the distance between the adjacent first spacers is larger than the thickness in the direction of the central axis of the unit coil located between the adjacent first spacers when the coil is not energized.
  • the first spacer is provided between the adjacent unit coils
  • the second spacer is provided between the adjacent first spacers
  • the support frame, the first spacer, and the second spacer are provided.
  • the supporting frame, the first spacer, and the second spacer are fixed to the penetrating bolt, and a supporting member that supports the coil in the vertical direction by contacting the outer peripheral surface or the inner peripheral surface of the coil is provided.
  • FIG. 1 of the present invention Sectional drawing of the reactor which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. Sectional view of the reactor where the coil is pressed The figure which shows the example of the compressive force concerning a coil
  • FIG. 1 is a side view of a reactor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the reactor according to the first embodiment. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • the reactor 1 is an air-core type and is mounted on a railway vehicle.
  • the reactor 1 is attached, for example, under the floor of a vehicle.
  • the central axis of the coil 11 provided in the reactor 1 is positioned horizontally.
  • the central axis of the coil 11 is indicated by a broken line. 1 and 2
  • the Z axis is the vertical direction
  • the X axis is the horizontal direction
  • the Y axis is the direction orthogonal to the X axis and the Z axis.
  • the coil 11 has a plurality of unit coils 18 which are wound around the central axis and are adjacent to each other with an interval in the X-axis direction.
  • Reactor 1 has a pair of support frames 12 whose main surfaces face each other in the direction of the central axis of coil 11 across coil 11, and at least one of unit coils 18, and between support frame 12 and coils 11. Are provided with a plurality of insulating first spacers 13 respectively.
  • the first spacer 13 is made of, for example, FRP (Fiber-Reinforced Plastics), resin, or the like.
  • the first spacer 13 has a protrusion 14 that protrudes outward from the outer peripheral surface of the coil 11 around the central axis. By providing the first spacer 13 between the unit coils 18, it is possible to secure a ventilation path between the unit coils 18 and improve the cooling performance of the reactor 1.
  • the reactor 1 may include a cover that covers the coil 11 around the central axis.
  • the reactor 1 further includes a plurality of second spacers 19 provided between the protrusions 14 of the first spacers 13 adjacent in the X-axis direction.
  • the pair of support frames 12, the plurality of first spacers 13, and the plurality of second spacers 19 are penetrated by the plurality of bolts 15.
  • a plurality of fastening members 16 are fastened to both ends of each of the plurality of bolts 15 with a pair of support frames 12 interposed therebetween, so that the pair of support frames 12, the plurality of first spacers 13, and the plurality of second spacers.
  • the spacer 19 is fixed to the bolt 15.
  • Each of the plurality of bolts 15 and the plurality of fastening members 16 is formed of a metal whose rigidity is equal to or greater than a predetermined value, such as iron or stainless steel. The determined value is determined according to the design of the reactor 1.
  • Each of the plurality of bolts 15 is provided at a position where an insulation distance from the coil 11 is secured.
  • the reactor 1 is in contact with an outer peripheral surface or an inner peripheral surface around the central axis of the coil 11, suppresses movement of the coil 11 in the X-axis direction, and supports the coil 11 in the Z-axis direction. Is further provided.
  • the distance between the first spacers 13 adjacent in the X-axis direction is larger than the thickness of the unit coil 18 positioned between the first spacers 13 adjacent in the X-axis direction when the coil 11 is not energized. Since the distance between the first spacers 13 adjacent to each other in the X-axis direction is larger than the thickness of the unit coil 18 when the coil 11 is not energized, the coil 11 is not subjected to a compressive force due to the tightening of the bolt 15.
  • the thickness of the first spacer 13 adjacent to the support frame 12 in the X-axis direction is determined according to the insulation distance between the support frame 12 and the coil 11.
  • the unit coil 18 is a disk-type coil wound around the central axis, and the reactor 1 includes a plurality of unit coils 18 arranged in the X-axis direction.
  • the coil 11 is made of aluminum or copper.
  • the coil 11 may be a coil conductor spirally wound around the central axis.
  • the unit coil 18 is one round around the central axis of the coil conductor wound spirally around the central axis.
  • the reactor 1 includes a plurality of pairs of first spacers 13 that are opposed to each other in the horizontal direction across the central axis and extend in the vertical direction. Both end portions of the first spacer 13 in the Z-axis direction form protrusions 14.
  • the first spacer 13 is a rectangular parallelepiped, but the shape of the first spacer 13 is arbitrary.
  • the reactor 1 can include an arbitrary number of first spacers 13. The orientation of the first spacer 13 is arbitrary, and the protrusion 14 included in the first spacer 13 may be outside the outer peripheral surface of the coil 11.
  • the first spacer 13 is provided between all adjacent unit coils 18, but the interval at which the first spacer 13 is provided is arbitrary.
  • the first spacers 13 may be provided between every adjacent unit coils 18 every other unit coil 18.
  • the shape of the cross section perpendicular to the X-axis direction of the second spacer 19 is annular.
  • the outer diameter of the second spacer 19 is larger than the diameter of the through hole through which the bolt 15 formed in the first spacer 13 passes.
  • the inner diameter of the second spacer 19 is larger than the diameter of the bolt 15. Similar to the first spacer 13, the shape of the second spacer 19 is arbitrary.
  • the second spacer 19 may be formed of the same material as the bolt 15 and the fastening member 16.
  • the second spacer 19 can be formed of a metal such as iron or stainless steel.
  • the second spacer 19 abuts on each of the adjacent first spacers 13 with the second spacer 19 in between.
  • the thickness of the second spacer 19 in the X-axis direction is the thickness of the unit coil 18 positioned between the adjacent first spacers 13 with the second spacer 19 in between when the coil 11 is energized. It may be a larger value.
  • the support member 17 is fixed to the pair of support frames 12 at both ends.
  • the support member 17 is in contact with the inner peripheral surface of the coil 11 and is fixed to the coil 11.
  • the support member 17 suppresses the movement of the coil 11 in the X-axis direction, and supports the coil 11 in the Z-axis direction.
  • the reactor 1 includes four support members 17, but the shape of the support member 17 is not limited to the examples of FIGS. 1 and 2.
  • the reactor 1 may include a cylindrical support member 17 whose outer peripheral surface is in contact with the inner peripheral surface of the coil 11. By providing the support member 17 with a vent hole, the cooling performance of the reactor 1 can be improved.
  • the method of fixing the support member 17 and the coil 11 is arbitrary.
  • a groove provided on the outer peripheral surface of the support member 17 may be fitted to the inner peripheral surface of the coil 11.
  • the thickness of the first spacer 13 provided between the unit coils 18 in the X-axis direction may be constant as shown in FIG. 2 or may be determined according to the distance from the pair of support frames 12.
  • the thickness of the first spacer 13 in the X-axis direction may be increased as the difference in distance from each of the pair of support frames 12 is decreased, that is, as the distance from the center of the coil 11 in the X-axis direction is approached.
  • Reactor 1 is assembled as follows. One end of the support member 17 is fixed to one support frame 12. Bolts 15 are passed through the through holes of the one support frame 12. The first spacer is arranged through the bolt 15 in the through hole of the first spacer 13. The second spacer 19 is arranged through the bolt 15 in the through hole of the second spacer 19. A unit coil 18 is disposed adjacent to the first spacer 13. Thereafter, the arrangement of the first spacer 13, the second spacer 19, and the unit coil 18 is repeated. After the last unit coil 18 is disposed, the first spacer is disposed through the bolt 15 in the through hole of the first spacer 13. The other support frame 12 is disposed at a position adjacent to the first spacer 13, and the support member 17 and the support frame 12 are fixed. By fastening the fastening member 16 to the bolt 15, the assembly of the reactor 1 is completed.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a reactor in which a coil is pressed.
  • a reactor 3 shown in FIG. 3 is wound around a central axis and has a coil 31 having a plurality of unit coils 36 adjacent to each other at intervals in the X-axis direction, and a main surface is opposed to the X-axis direction with the coil 31 interposed therebetween.
  • a plurality of insulating first spacers 33 are provided between the pair of support frames 32, the unit coil 36, and the support frame 32 and the coil 31. The first spacer 33 is in contact with each of the adjacent unit coils 36 with the first spacer 33 interposed therebetween.
  • the pair of support frames 32 and the plurality of first spacers 33 are penetrated by the plurality of bolts 34.
  • the fastening members 35 are fastened to both ends of the plurality of bolts 34, whereby the pair of support frames 32 and the plurality of first spacers 33 are fixed to the bolts 34. A compression force by tightening the bolt 34 is applied to the coil 31, the support frame 32, and the first spacer 33.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the compressive force applied to the coil.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis represents compression force.
  • FIG. 4 shows the compressive force applied to the coil 31 shown in FIG.
  • the coil 31 is energized from time T0 to time T1 and from time T2 to time T3.
  • the coil 31 is not energized from time T1 to time T2.
  • the coil 31 is not energized, but as described above, the compression force F1 due to the tightening of the bolt 34 is applied to the coil 31. Since the coil 31 expands when the coil 31 is energized from the time T0 to the time T1 and from the time T2 to the time T3, thermal stress is generated in the coil 31. That is, an excessive stress may be generated in the coil 31 when the coil 31 is energized.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of compressive force applied to the coil in the reactor according to the first embodiment. The way of viewing the figure is the same as in FIG. In reactor 1 according to the first embodiment, no compression force is applied to coil 11 at times T0 and T2. Therefore, even if the coil 11 is energized, no excessive stress is generated in the coil 11.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the reactor according to the first embodiment.
  • the reactor 1 illustrated in FIG. 6 does not include the support member 17.
  • the 2nd spacer 19 provided between the protrusion parts 14 which the lower end part of the perpendicular direction of the 1st spacer 13 forms is formed with the member which has insulation.
  • a second spacer 19 provided between the protrusions 14 on the lower side in the vertical direction contacts the outer peripheral surface of the coil 11 and is fixed to the coil 11 to support the coil 11 in the vertical direction. That is, the second spacer 19 provided between the protrusions 14 on the lower side in the vertical direction corresponds to the support member 17.
  • the first spacer 13 is provided between the adjacent unit coils 18, and the coil 11 is not energized between the first spacers 13.
  • a second spacer 19 thicker than the thickness of the unit coil 18 is provided, and the support frame 12, the first spacer 13, and the second spacer 19 are connected to the bolts 15 that penetrate the support frame 12, the first spacer 13, and the second spacer 19. It is possible to reduce the compressive force applied to the coil by fixing the spacer 19 and providing a support member 17 that contacts the outer peripheral surface or inner peripheral surface of the coil 11 and supports the coil 11 in the vertical direction.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a reactor according to Embodiment 2 of the present invention.
  • Reactor 1 according to Embodiment 2 includes a plurality of third spacers 20 in addition to the configuration of the reactor according to Embodiment 1 shown in FIG.
  • the plurality of third spacers 20 are provided inside the through holes formed in each of the plurality of first spacers 13.
  • the third spacer 20 abuts each of the adjacent second spacers 19 with the first spacer 13 formed with a through hole provided with the third spacer 20 interposed therebetween.
  • the plurality of bolts 15 respectively penetrate the pair of support frames 12, the plurality of first spacers 13, the plurality of second spacers 19, and the plurality of third spacers 20.
  • the plurality of fastening members 16 are fastened to each of the plurality of bolts 15, so that the pair of support frames 12, the plurality of first spacers 13, the plurality of second spacers 19, and the plurality of third spacers 20 are bolts. 15 is fixed.
  • the thickness of the third spacer 20 in the X-axis direction is equal to or greater than the thickness of the first spacer 13 in which the through-hole in which the third spacer 20 is provided is formed in the X-axis direction.
  • the shape of the cross section perpendicular to the X-axis direction of the third spacer 20 is annular.
  • the outer diameter of the third spacer 20 is smaller than the diameter of the through hole through which the bolt 15 formed in the first spacer 13 passes. Similar to the first spacer 13, the shape of the third spacer 20 is arbitrary.
  • the third spacer 20 may be formed of the same material as the bolt 15 and the fastening member 16.
  • the third spacer 20 can be formed of a metal such as iron or stainless steel.
  • the assembly of the reactor 1 according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment.
  • the first spacer 13 is arranged after the third spacer 20 is arranged through the bolt 15 in the through hole of the third spacer 20.
  • the reactor 1 includes the first spacer 13 between the adjacent unit coils 18, and the unit coil when the coil 11 is not energized between the first spacers 13.
  • a second spacer 19 having a thickness greater than 18 is provided, and a third spacer 20 is provided in a through-hole through which the bolt 15 formed in the first spacer 13 passes, and the support frame 12, the first spacer 13, and the second spacer are provided.
  • the support frame 12, the first spacer 13, the second spacer 19, and the third spacer 20 are fixed to the bolts 15 that pass through the spacers 19 and the third spacers 20, and the outer peripheral surface or inner surface of the coil 11 is fixed.
  • the embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment.
  • the above-described embodiments can be arbitrarily combined.
  • the support member 17 may not be provided, and the second spacer 19 provided between the protrusions 14 on the lower side in the vertical direction may support the coil 11 in the vertical direction.
  • the thickness of the first spacer 13 in the X-axis direction may be changed according to the distance from each of the support frames 12. Further, an opening may be provided in the support frame 12 so that outside air flows into the coil 11. Thereby, the cooling efficiency of the reactor 1 can be improved.

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Abstract

リアクトル（１）は、複数の単位コイル（１８）を有するコイル（１１）を備える。単位コイル（１８）の間の少なくともいずれか、および単位コイル（１８）と支持枠（１２）との間に第１のスペーサ（１３）が設けられる。第１のスペーサ（１３）の間に第２のスペーサ（１９）が設けられる。支持枠（１２）、第１のスペーサ（１３）、および第２のスペーサ（１９）は、ボルト（１５）によって貫通され、ボルト（１５）に固定される。第１のスペーサ（１３）に形成されるボルト（１５）が通る貫通孔の壁面とボルト（１５）との間には空隙がある。コイル（１１）の中心軸の方向に隣接する第１のスペーサ（１３）の間隔距離は、コイル（１１）の非通電時における、該隣接する第１のスペーサ（１３）の間に位置する単位コイル（１８）の中心軸の方向の厚みより大きい。

Description

鉄道車両用空心型リアクトル
　この発明は、鉄道車両用空心型リアクトルに関する。
　鉄道車両には、主回路に流れる電流の急峻な変動を抑制するために、リアクトルが設けられる。鉄道車両の床下に配置されるリアクトルには、車両側への磁束の漏れを防止するため、コイルの中心軸が水平である横型のリアクトルが用いられる。鉄道車両に搭載される横型のリアクトルは、自然冷却時にコイルが十分に冷却される空心型リアクトルである。空心型リアクトルは、水平な中心軸の周りに巻回されたコイルと、コイルに取り付けられる支持枠とを有する。支持枠を車体に取り付けることで、空心型リアクトルが車体に固定される。
　鉄道車両用空心型リアクトルにおいては、車両走行時の振動による損傷を防ぐため、コイルと支持枠とが一体的に固定されている。特許文献１に開示される鉄道車両用リアクトル装置においては、コイルの水平な中心軸の方向の両端に支持枠が取り付けられ、支持枠およびコイルを貫通するボルトによって、支持枠とコイルとが固定される。
特許第４７３８５３１号公報
　特許文献１に開示される鉄道車両用リアクトル装置においては、コイルに、コイルおよび支持枠を貫通するボルトの締め付けによる圧縮力がかかる。主回路に流れる電流によりコイルの温度が上昇すると、支持枠の内部でコイルが熱膨張し、コイルにかかる圧縮力が増大する。コイルにかかる圧縮力が増大するにつれて、リアクトルの絶縁性能の低下が生じ、また絶縁寿命が短くなることがある。
　本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、コイルにかかる圧縮力を低減することが目的である。
　上記目的を達成するために、本発明の鉄道車両用空心型リアクトルは、コイル、一対の支持枠、絶縁性の複数の第１のスペーサ、複数の第２のスペーサ、複数のボルト、複数の締結部材、および絶縁性の支持部材を備える。コイルは、水平な中心軸の周りに巻回され、中心軸の方向に間隔を空けて隣接する複数の単位コイルを有する。一対の支持枠は、コイルを挟んで主面が中心軸の方向に対向する。複数の第１のスペーサは、中心軸の方向に隣接する単位コイルの間の少なくともいずれか、および、支持枠とコイルとの間に、それぞれ設けられ、中心軸の周りのコイルの外周面より外側に突出する突出部を有する。複数の第２のスペーサは、中心軸の方向に隣接する第１のスペーサの突出部の間に、それぞれ設けられる。複数のボルトのそれぞれは、一対の支持枠、複数の第１のスペーサおよび複数の第２のスペーサを貫通する。複数の締結部材は、複数のボルトのそれぞれの両端部に一対の支持枠を挟んで締結されることで、一対の支持枠、複数の第１のスペーサおよび複数の第２のスペーサをボルトに対して固定する。支持部材は、コイルの外周面または中心軸の周りのコイルの内周面、に当接することで、コイルの中心軸の方向の移動を抑制し、コイルを鉛直方向に支持する。ボルトが通る複数の第１のスペーサのそれぞれに形成された貫通孔の壁面とボルトの外周面との間には空隙がある。隣接する第１のスペーサの間隔距離は、コイルの非通電時における、該隣接する第１のスペーサの間に位置する単位コイルの中心軸の方向の厚みより大きい。
　本発明によれば、隣接する単位コイルの間に第１のスペーサを設け、隣接する第１のスペーサの間に第２のスペーサを設け、支持枠、第１のスペーサ、および第２のスペーサを貫通するボルトに、支持枠、第１のスペーサおよび第２のスペーサを固定し、コイルの外周面または内周面に当接してコイルを鉛直方向に支持する支持部材を設け、隣接する第１のスペーサの間隔距離を、コイルの非通電時における、該隣接する第１のスペーサの間に位置する単位コイルの中心軸の方向の厚みより大きくすることで、コイルにかかる圧縮力を低減することが可能である。
本発明の実施の形態１に係るリアクトルの側面図 実施の形態１に係るリアクトルの断面図 コイルが押圧されるリアクトルの断面図 コイルにかかる圧縮力の例を示す図 実施の形態１に係るリアクトルにおけるコイルにかかる圧縮力の例を示す図 実施の形態１に係るリアクトルの断面図 本発明の実施の形態２に係るリアクトルの断面図
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。
　（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１に係るリアクトルの側面図である。図２は、実施の形態１に係るリアクトルの断面図である。図２は、図１におけるＡ－Ａ線での断面図である。リアクトル１は、空心型であり、鉄道車両に搭載される。リアクトル１は、例えば車両の床下に取り付けられる。車両が水平な場所に位置する時に、リアクトル１が備えるコイル１１の中心軸は水平に位置する。図２において、コイル１１の中心軸を破線で示す。図１および図２において、Ｚ軸が鉛直方向であり、Ｘ軸が水平方向であり、Ｙ軸がＸ軸およびＺ軸と直交する方向である。
　コイル１１は、中心軸の周りに巻回され、Ｘ軸方向に間隔を空けて隣接する複数の単位コイル１８を有する。リアクトル１は、コイル１１を挟んで主面がコイル１１の中心軸の方向に対向する一対の支持枠１２、ならびに、単位コイル１８の間の少なくともいずれか、および支持枠１２とコイル１１との間に、それぞれ設けられる絶縁性の複数の第１のスペーサ１３を備える。第１のスペーサ１３は、例えばＦＲＰ(Fiber-Reinforced Plastics：繊維強化プラスチック）、樹脂等で形成される。第１のスペーサ１３は、中心軸の周りのコイル１１の外周面より外側に突出する突出部１４を有する。第１のスペーサ１３を単位コイル１８の間に設けることで、単位コイル１８の間に通風路を確保し、リアクトル１の冷却性能を向上させることが可能である。リアクトル１は、中心軸周りにコイル１１を覆うカバーを備えてもよい。
　リアクトル１は、Ｘ軸方向に隣接する第１のスペーサ１３の突出部１４の間にそれぞれ設けられる複数の第２のスペーサ１９をさらに備える。一対の支持枠１２、複数の第１のスペーサ１３および複数の第２のスペーサ１９は、複数のボルト１５に貫通される。複数のボルト１５のそれぞれの両端部に、一対の支持枠１２を挟んで複数の締結部材１６が締結されることで、一対の支持枠１２、複数の第１のスペーサ１３および複数の第２のスペーサ１９がボルト１５に対して固定される。複数のボルト１５および複数の締結部材１６のそれぞれは、例えば鉄、ステンレス等の剛性が定められた値以上である金属で形成される。定められた値は、リアクトル１の設計に応じて決定される。複数のボルト１５のそれぞれは、コイル１１との間の絶縁距離が確保された位置に設けられる。リアクトル１は、コイル１１の中心軸の周りの外周面または内周面に当接して、コイル１１のＸ軸方向の移動を抑制し、コイル１１をＺ軸方向に支持する絶縁性の支持部材１７をさらに備える。
　ボルト１５が通る複数の第１のスペーサ１３のそれぞれに形成された貫通孔の壁面と、ボルト１５の外周面との間には空隙がある。Ｘ軸方向に隣接する第１のスペーサ１３の間隔距離は、コイル１１の非通電時における、該Ｘ軸方向に隣接する第１のスペーサ１３の間に位置する単位コイル１８の厚みより大きい。Ｘ軸方向に隣接する第１のスペーサ１３の間隔距離は、コイル１１の非通電時における単位コイル１８の厚みより大きいため、コイル１１に、ボルト１５の締め付けによる圧縮力がかからない。支持枠１２に隣接する第１のスペーサ１３のＸ軸方向の厚みは、支持枠１２とコイル１１との間の絶縁距離に応じて定められる。
　図１および図２の例では、単位コイル１８は、中心軸の周りに巻回されたディスク型コイルであり、リアクトル１は、Ｘ軸方向に並べられた複数の単位コイル１８を備える。コイル１１は、アルミまたは銅で形成される。コイル１１は、中心軸の周りに螺旋状に巻回されたコイル導体でもよい。この場合、単位コイル１８は、中心軸の周りを螺旋状に巻回されたコイル導体の中心軸の周りの一周分である。
　実施の形態１においては、リアクトル１は、中心軸を挟んで水平方向に対向し、鉛直方向に延びる一対の第１のスペーサ１３を複数対備える。第１のスペーサ１３のＺ軸方向の両端部がそれぞれ、突出部１４を形成する。図１および図２の例では、第１のスペーサ１３は直方体であるが、第１のスペーサ１３の形状は任意である。またリアクトル１は、任意の数の第１のスペーサ１３を備えることができる。第１のスペーサ１３の向きは任意であり、第１のスペーサ１３が有する突出部１４が、コイル１１の外周面より外側にあればよい。図２の例では、第１のスペーサ１３は、全ての隣接する単位コイル１８の間に設けられているが、第１のスペーサ１３を設ける間隔は任意である。例えば、隣接する単位コイル１８の間に、１つ置きに、第１のスペーサ１３を設けてもよい。
　実施の形態１においては、第２のスペーサ１９のＸ軸方向に直交する断面の形状は環状である。第２のスペーサ１９の外径は、第１のスペーサ１３に形成されるボルト１５が通る貫通孔の直径より大きい。第２のスペーサ１９の内径は、ボルト１５の直径より大きい。第１のスペーサ１３と同様に、第２のスペーサ１９の形状は任意である。第２のスペーサ１９を、ボルト１５および締結部材１６と同じ材料で形成してもよい。例えば、第２のスペーサ１９を、鉄、ステンレス等の金属で形成することができる。
　実施の形態１においては、第２のスペーサ１９は、第２のスペーサ１９を挟んで隣接する第１のスペーサ１３のそれぞれに当接する。第２のスペーサ１９のＸ軸方向の厚みは、コイル１１の通電時における、該第２のスペーサ１９を挟んで隣接する第１のスペーサ１３の間に位置する単位コイル１８のＸ軸方向の厚みより大きい値としてもよい。これにより、コイル１１の通電時においても、コイル１１と第１のスペーサ１３との間に空隙が存在し、コイル１１の通電時においてもコイル１１にかかる圧縮力が過大になることを抑制することが可能である。
　図１および図２の例では、支持部材１７は、両端が一対の支持枠１２に固定される。支持部材１７は、コイル１１の内周面に当接してコイル１１に固定される。これにより、支持部材１７は、コイル１１のＸ軸方向の移動を抑制し、コイル１１をＺ軸方向に支持する。図１および図２の例では、リアクトル１は、４つの支持部材１７を備えるが、支持部材１７の形状は図１および図２の例に限られない。例えば、リアクトル１は、外周面がコイル１１の内周面に当接する円筒状の支持部材１７を備えてもよい。支持部材１７に通気口を設けることで、リアクトル１の冷却性能を向上させることができる。支持部材１７とコイル１１との固定の方法は任意であり、例えば、支持部材１７の外周面に設けられた溝がコイル１１の内周面と嵌合してもよい。
　単位コイル１８の間に設けられる第１のスペーサ１３のＸ軸方向の厚みは、図２に示すように一定でもよいし、一対の支持枠１２からの距離に応じて定められてもよい。例えば、一対の支持枠１２のそれぞれからの距離の差分が小さくなるにつれて、すなわちコイル１１のＸ軸方向の中心に近づくにつれて、第１のスペーサ１３のＸ軸方向の厚みを大きくしてもよい。これにより、コイル１１の通電時において、コイル１１のＸ軸方向の端部より温度上昇が大きいコイル１１のＸ軸方向の中央部における冷却効率を高めることが可能である。
　リアクトル１の組立は、下記のように行われる。一方の支持枠１２に支持部材１７の一端を固定する。該一方の支持枠１２の貫通孔にボルト１５を通す。第１のスペーサ１３の貫通孔にボルト１５を通して第１のスペーサを配置する。第２のスペーサ１９の貫通孔にボルト１５を通して第２のスペーサ１９を配置する。そして、該第１のスペーサ１３に隣接して単位コイル１８を配置する。その後、第１のスペーサ１３、第２のスペーサ１９、および単位コイル１８の配置を繰り返す。最後の単位コイル１８を配置した後、第１のスペーサ１３の貫通孔にボルト１５を通して第１のスペーサを配置する。他方の支持枠１２を該第１のスペーサ１３に隣接する位置に配置し、支持部材１７と支持枠１２を固定する。締結部材１６をボルト１５に締結することで、リアクトル１の組立が完了する。
　図３は、コイルが押圧されるリアクトルの断面図である。図３に示すリアクトル３は、中心軸の周りに巻回され、Ｘ軸方向に間隔を空けて隣接する複数の単位コイル３６を有するコイル３１、コイル３１を挟んで主面がＸ軸方向に対向する一対の支持枠３２、単位コイル３６の間、および支持枠３２とコイル３１との間に、それぞれ設けられる絶縁性の複数の第１のスペーサ３３を備える。第１のスペーサ３３は、該第１のスペーサ３３を挟んで隣接する単位コイル３６のそれぞれに当接する。一対の支持枠３２および複数の第１のスペーサ３３は、複数のボルト３４に貫通される。複数のボルト３４のそれぞれの両端部に締結部材３５が締結されることで、一対の支持枠３２、および複数の第１のスペーサ３３がボルト３４に対して固定される。ボルト３４の締め付けによる圧縮力が、コイル３１、支持枠３２、および第１のスペーサ３３にかかる。
　図４は、コイルにかかる圧縮力の例を示す図である。図４において、横軸が時間、縦軸が圧縮力である。図４は、図３に示すコイル３１にかかる圧縮力を示す。時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの間、および時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの間、コイル３１が通電される。時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの間は、コイル３１は通電されない。時刻Ｔ０，Ｔ２において、コイル３１は通電されていないが、上述のように、ボルト３４の締め付けによる圧縮力Ｆ１がコイル３１にかかる。時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの間、および時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの間、コイル３１が通電されることで、コイル３１が膨張するため、コイル３１に熱応力が生じる。すなわち、コイル３１の通電時に、コイル３１に過大な応力が生じる可能性がある。
　図５は、実施の形態１に係るリアクトルにおけるコイルにかかる圧縮力の例を示す図である。図の見方は図４と同様である。実施の形態１に係るリアクトル１においては、時刻Ｔ０，Ｔ２において、コイル１１に圧縮力がかからない。そのため、コイル１１が通電された場合であっても、コイル１１に過大な応力が生じることはない。
　図６は、実施の形態１に係るリアクトルの断面図である。図６に示すリアクトル１は、支持部材１７を備えない。図６に示すリアクトル１において、第１のスペーサ１３の鉛直方向の下側の端部が形成する突出部１４の間に設けられる第２のスペーサ１９は、絶縁性を有する部材で形成される。鉛直方向下側の突出部１４の間に設けられる第２のスペーサ１９が、コイル１１の外周面と当接してコイル１１に固定されることで、コイル１１を鉛直方向に支持する。すなわち、鉛直方向下側の突出部１４の間に設けられる第２のスペーサ１９が支持部材１７に相当する。
　以上説明したとおり、本実施の形態１に係るリアクトル１によれば、隣接する単位コイル１８の間に第１のスペーサ１３を設け、第１のスペーサ１３の間に、コイル１１の非通電時における単位コイル１８の厚みより厚い第２のスペーサ１９を設け、支持枠１２、第１のスペーサ１３、および第２のスペーサ１９を貫通するボルト１５に、支持枠１２、第１のスペーサ１３および第２のスペーサ１９を固定し、コイル１１の外周面または内周面に当接してコイル１１を鉛直方向に支持する支持部材１７を設けることで、コイルにかかる圧縮力を低減することが可能である。
　（実施の形態２）
　図７は、本発明の実施の形態２に係るリアクトルの断面図である。実施の形態２に係るリアクトル１は、図２に示す実施の形態１に係るリアクトルの構成に加え、複数の第３のスペーサ２０を備える。複数の第３のスペーサ２０は、複数の第１のスペーサ１３のそれぞれに形成された貫通孔の内部に、それぞれ設けられる。第３のスペーサ２０は、該第３のスペーサ２０が設けられる貫通孔が形成された第１のスペーサ１３を挟んで隣接する第２のスペーサ１９のそれぞれに当接する。複数のボルト１５はそれぞれ、一対の支持枠１２、複数の第１のスペーサ１３、複数の第２のスペーサ１９、および複数の第３のスペーサ２０を貫通する。複数のボルト１５のそれぞれに複数の締結部材１６が締結されることで、一対の支持枠１２、複数の第１のスペーサ１３、複数の第２のスペーサ１９および複数の第３のスペーサ２０がボルト１５に対して固定される。
　第３のスペーサ２０のＸ軸方向の厚みは、第３のスペーサ２０が設けられる貫通孔が形成される第１のスペーサ１３のＸ軸方向の厚み以上である。これにより、ボルト１５の締め付けによる圧縮力はコイル１１および第１のスペーサ１３にかからない。実施の形態２においては、第３のスペーサ２０のＸ軸方向に直交する断面の形状は環状である。第３のスペーサ２０の外径は、第１のスペーサ１３に形成されたボルト１５が通る貫通孔の直径より小さい。第１のスペーサ１３と同様に、第３のスペーサ２０の形状は任意である。第３のスペーサ２０を、ボルト１５および締結部材１６と同じ材料で形成してもよい。例えば、第３のスペーサ２０を、鉄、ステンレス等の金属で形成することができる。
　実施の形態２に係るリアクトル１の組立は、実施の形態１と同様である。ただし、第３のスペーサ２０の貫通孔にボルト１５を通して第３のスペーサ２０を配置してから、第１のスペーサ１３の配置が行われる。
　以上説明した通り、本実施の形態２に係るリアクトル１は、隣接する単位コイル１８の間に第１のスペーサ１３を設け、第１のスペーサ１３の間に、コイル１１の非通電時における単位コイル１８の厚みより厚い第２のスペーサ１９を設け、第１のスペーサ１３に形成されたボルト１５が通る貫通孔に、第３のスペーサ２０を設け、支持枠１２、第１のスペーサ１３、第２のスペーサ１９、および第３のスペーサ２０を貫通するボルト１５に、支持枠１２、第１のスペーサ１３、第２のスペーサ１９、および第３のスペーサ２０を固定し、コイル１１の外周面または内周面に当接してコイル１１を鉛直方向に支持する支持部材１７を設けることで、コイルにかかる圧縮力を低減することが可能である。
　本発明の実施の形態は上述の実施の形態に限られない。上述の実施例は任意に組み合わせることが可能である。例えば、実施の形態２に係るリアクトル１は、支持部材１７を設けず、鉛直方向下側の突出部１４の間に設けられる第２のスペーサ１９がコイル１１を鉛直方向に支持してもよい。実施の形態２に係るリアクトル１において、支持枠１２のそれぞれからの距離に応じて、第１のスペーサ１３のＸ軸方向の厚みを変更してもよい。また支持枠１２に開口を設け、コイル１１の内部に外気を流入させてもよい。これによりリアクトル１の冷却効率を向上させることが可能である。
　本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。
　１，３　リアクトル、１１，３１　コイル、１２，３２　支持枠、１３，３３　第１のスペーサ、１４　突出部、１５，３４　ボルト、１６，３５　締結部材、１７　支持部材、１８，３６　単位コイル、１９　第２のスペーサ、２０　第３のスペーサ。

Claims (8)

  1. 　水平な中心軸の周りに巻回され、前記中心軸の方向に間隔を空けて隣接する複数の単位コイルを有するコイルと、
    　前記コイルを挟んで主面が前記中心軸の方向に対向する一対の支持枠と、
    　前記中心軸の方向に隣接する前記単位コイルの間の少なくともいずれか、および、前記支持枠と前記コイルとの間に、それぞれ設けられ、前記中心軸の周りの前記コイルの外周面より外側に突出する突出部を有する絶縁性の複数の第１のスペーサと、
    　前記中心軸の方向に隣接する前記第１のスペーサの前記突出部の間に、それぞれ設けられる複数の第２のスペーサと、
    　それぞれが、前記一対の支持枠、前記複数の第１のスペーサおよび前記複数の第２のスペーサを貫通する複数のボルトと、
    　前記複数のボルトのそれぞれの両端部に前記一対の支持枠を挟んで締結されることで、前記一対の支持枠、前記複数の第１のスペーサおよび前記複数の第２のスペーサを前記ボルトに対して固定する複数の締結部材と、
    　前記コイルの前記外周面または前記中心軸の周りの前記コイルの内周面、に当接することで、前記コイルの前記中心軸の方向の移動を抑制し、前記コイルを鉛直方向に支持する絶縁性の支持部材と、
    　を備え、
    　前記ボルトが通る前記複数の第１のスペーサのそれぞれに形成された貫通孔の壁面と前記ボルトの外周面との間には空隙があり、
    　前記隣接する前記第１のスペーサの間隔距離は、前記コイルの非通電時における、該隣接する第１のスペーサの間に位置する前記単位コイルの前記中心軸の方向の厚みより大きい、
    　鉄道車両用空心型リアクトル。
  2. 　前記第２のスペーサは、該第２のスペーサを挟んで隣接する前記第１のスペーサのそれぞれに当接し、
    　前記第２のスペーサの前記中心軸の方向の厚みは、前記コイルの通電時における、該第２のスペーサを挟んで隣接する前記第１のスペーサの間に位置する前記単位コイルの前記中心軸の方向の厚みより大きい請求項１に記載の鉄道車両用空心型リアクトル。
  3. 　前記複数の第１のスペーサのそれぞれに形成された前記貫通孔の内部に、それぞれ設けられる複数の第３のスペーサをさらに備え、
    　前記第３のスペーサは、該第３のスペーサが設けられる前記貫通孔が形成された前記第１のスペーサを挟んで隣接する前記第２のスペーサのそれぞれに当接し、
    　前記複数のボルトのそれぞれは、前記一対の支持枠、前記複数の第１のスペーサ、前記複数の第２のスペーサおよび前記複数の第３のスペーサを貫通し、
    　前記複数の締結部材は、前記複数のボルトのそれぞれの両端部に前記一対の支持枠を挟んで締結されることで、前記一対の支持枠、前記複数の第１のスペーサ、前記複数の第２のスペーサ、および前記複数の第３のスペーサを前記ボルトに対して固定し、
    　前記第３のスペーサの前記中心軸の方向の厚みは、該第３のスペーサが設けられる前記貫通孔が形成された前記第１のスペーサの前記中心軸の方向の厚み以上である請求項１または２に記載の鉄道車両用空心型リアクトル。
  4. 　前記中心軸を挟んで水平方向に対向し、鉛直方向に延びる一対の前記第１のスペーサを複数対備え、
    　前記第１のスペーサは、鉛直方向の両端部が前記突出部を形成する、
    　請求項１から３のいずれか１項に記載の鉄道車両用空心型リアクトル。
  5. 　前記第１のスペーサの鉛直方向の下側の端部が形成する前記突出部の間に設けられる前記第２のスペーサは、絶縁性を有する部材で形成され、前記コイルの前記外周面に当接して前記コイルに固定されることで、前記コイルを鉛直方向に支持する前記支持部材である請求項４に記載の鉄道車両用空心型リアクトル。
  6. 　前記支持部材は、両端が前記一対の支持枠に固定され、前記コイルの前記内周面に当接して前記コイルに固定されることで、前記コイルを鉛直方向に支持する請求項１から４のいずれか１項に記載の鉄道車両用空心型リアクトル。
  7. 　前記隣接する前記単位コイルの間に設けられる前記第１のスペーサの前記中心軸の方向の厚みは、前記一対の支持枠からの距離に応じて定められる請求項１から６のいずれか１項に記載の鉄道車両用空心型リアクトル。
  8. 　前記一対の支持枠のそれぞれからの距離の差分が小さくなるにつれて、前記隣接する前記単位コイルの間に設けられる前記第１のスペーサの前記中心軸の方向の厚みが大きくなる請求項７に記載の鉄道車両用空心型リアクトル。
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