(57)【要約】【課題】本発明は、従来に比べて製造コストを抑えながら、ギャップ付近で生じる振動を抑制可能なリアクトルを提供することを目的とする。【解決手段】リアクトルは、外周部鉄心と、外周部鉄心の内面側において周方向に間隔をおいて配列され、各々が複数の電磁鋼板の積層体からなる少なくとも３個の脚部鉄心と、少なくとも３個の脚部鉄心のそれぞれに巻回されたコイルと、を具備し、少なくとも３個の脚部鉄心のそれぞれは、コイルの巻き軸線の方向における一方の端部が外周部鉄心に磁気的に結合されると共に、巻き軸線の方向における他方の端部が、他の脚部鉄心における他方の端部にギャップを介して磁気的に結合するように配置され、少なくとも１個の脚部鉄心は、複数の電磁鋼板の少なくとも一部を積層方向に溶接する溶接部を備える。【選択図】図４Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部鉄心と、
前記外周部鉄心の内面側において周方向に間隔をおいて配列され、各々が複数の電磁鋼板の積層体からなる少なくとも３個の脚部鉄心と、
前記少なくとも３個の脚部鉄心のそれぞれに巻回されたコイルと、を具備し、
前記少なくとも３個の脚部鉄心のそれぞれは、前記コイルの巻き軸線の方向における一方の端部が前記外周部鉄心に磁気的に結合されると共に、前記巻き軸線の方向における他方の端部が、前記少なくとも３個の脚部鉄心のうちの他の脚部鉄心における他方の端部にギャップを介して磁気的に結合するように配置され、
少なくとも１個の前記脚部鉄心は、前記複数の電磁鋼板の少なくとも一部を積層方向に溶接する溶接部を備える、リアクトル。
【請求項２】
前記溶接部は、前記少なくとも１個の脚部鉄心の、前記一方の端部よりも前記他方の端部に近い位置に設けられている、請求項１に記載のリアクトル。
【請求項３】
前記脚部鉄心は、前記周方向の互いに反対側に位置する２つの側面を有し、
前記溶接部は、少なくとも一方の前記側面に設けられている、請求項１または２に記載のリアクトル。
【請求項４】
前記少なくとも１個の脚部鉄心の前記側面に複数の前記溶接部が設けられている、請求項３に記載のリアクトル。
【請求項５】
前記溶接部の少なくとも一部は、前記少なくとも１個の脚部鉄心の少なくとも一方の側面の積層方向の両端部の少なくとも一方の近傍に設けられている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のリアクトル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リアクトルに関し、特に、ギャップ付鉄心形リアクトルに関する。
【背景技術】
【０００２】
これまでに、外周を取り囲む外周部鉄心と、外周部鉄心の内側に接するか、または、結合された、少なくとも三つの鉄心コイルと、を具備し、各々の鉄心コイルが、鉄心と該鉄心に巻かれたコイルから構成され、隣接する他の鉄心コイルとギャップを介して磁気的に連結しているリアクトルが知られている。この従来のリアクトルにおいて、鉄心を複数の電磁鋼板を積層して形成した場合には、リアクトルの駆動時に騒音や振動が生じるという問題があった。
【０００３】
そこで、ギャップ近傍に配置されていてギャップにおいて生じる振動を抑制する振動抑制構造部を具備する三相リアクトルが報告されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の従来のリアクトルでは、振動抑制構造部を形成するために部品点数及び組立工数が増加し、製造コストが増えるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１８−１１７０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来に比べて製造コストを低減しながら、ギャップ付近で生じる振動を抑制可能なリアクトルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の実施例に係るリアクトルは、外周部鉄心と、外周部鉄心の内面側において周方向に間隔をおいて配列され、各々が複数の電磁鋼板の積層体からなる少なくとも３個の脚部鉄心と、少なくとも３個の脚部鉄心のそれぞれに巻回されたコイルと、を具備し、少なくとも３個の脚部鉄心のそれぞれは、コイルの巻き軸線の方向における一方の端部が外周部鉄心に磁気的に結合されると共に、巻き軸線の方向における他方の端部が、少なくとも３個の脚部鉄心のうちの他の脚部鉄心における他方の端部にギャップを介して磁気的に結合するように配置され、少なくとも１個の脚部鉄心は、複数の電磁鋼板の少なくとも一部を積層方向に溶接する溶接部を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の実施例に係るリアクトルによれば、従来に比べて製造コストを低減しながら、ギャップ付近で生じる振動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の実施例１に係るリアクトルの平面図である。
【図２】本開示の実施例１に係るリアクトルの斜視図である。
【図３】本開示の実施例１に係るリアクトルの一部を分離した場合の斜視図である。
【図４Ａ】本開示の実施例１に係るリアクトルの平面図である。
【図４Ｂ】本開示の実施例１に係るリアクトルの斜視図である。
【図５Ａ】本開示の実施例２に係るリアクトルの平面図である。
【図５Ｂ】本開示の実施例２に係るリアクトルの斜視図である。
【図６Ａ】本開示の実施例３に係るリアクトルの平面図である。
【図６Ｂ】本開示の実施例３に係るリアクトルの斜視図である。
【図７Ａ】本開示の実施例４に係るリアクトルの平面図である。
【図７Ｂ】本開示の実施例４に係るリアクトルの斜視図である。
【図８Ａ】本開示の実施例５に係るリアクトルの平面図である。
【図８Ｂ】本開示の実施例５に係るリアクトルの斜視図である。
【図９】本開示の実施例６に係るリアクトルの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明に係るギャップ付鉄心形リアクトルについて説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態には限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
【００１１】
まず、本開示の実施例１に係るリアクトルについて説明する。図１は本開示の実施例１に係るリアクトル１０１の平面図である。図２は、本開示の実施例１に係るリアクトル１０１の斜視図である。図３は、本開示の実施例１に係るリアクトル１０１の一部を分離した場合の斜視図である。
【００１２】
本開示の実施例１に係るリアクトル１０１は、外周部鉄心１と、少なくとも３個の脚部鉄心（２１、２２、２３）と、少なくとも３個の脚部鉄心（２１、２２、２３）のそれぞれに巻回されたコイル（３１、３２、３３）と、を具備する。外周部鉄心１は複数個の外周部鉄心部分（１１、１２、１３）からなっていてもよい。以下の説明において、脚部鉄心及びコイルの数が３個の場合を例に挙げて説明するが、それぞれ４個以上であってもよい。
【００１３】
３個の脚部鉄心（２１、２２、２３）は、外周部鉄心１の内面側において周方向に間隔をおいて配列され、各々が複数の電磁鋼板の積層体からなる。図３においては、電磁鋼板の積層方向が矢印ＡＬで示されている。
【００１４】
図２及び３に示すように、実施例１においては、第１外周部鉄心部分１１と第１脚部鉄心２１が一体形成され、第２外周部鉄心部分１２と第２脚部鉄心２２が一体形成され、第３外周部鉄心部分１３と第３脚部鉄心２３が一体形成されている。従って、外周部鉄心１も複数の電磁鋼板が積層された構成となっている。なお、発明内容を分かり易くするために、以下の説明において外周部鉄心１及び脚部鉄心（２１、２２、２３）が積層構造を有することを示すための平行線による図示を省略している。
【００１５】
図３に示すように、第１脚部鉄心２１を構成する面のうち、他の脚部鉄心（２２、２３）との間でギャップを形成する面（５１０等）を「ギャップ面」といい、コイルの巻き軸線と平行に設けられた対向する２つの面（５１１等）を「側面」という。本開示の実施例に係るリアクトルにおいては、側面に溶接部（後述）が設けられる。ここで、巻き軸線とは、コイル（３１、３２、３３）の巻線を脚部鉄心（２１、２２、２３）に巻回する際の中心軸のことをいう。
【００１６】
図１に示すように、コイル（３１、３２、３３）は、３個の脚部鉄心（２１、２２、２３）のそれぞれに巻回されている。具体的には、第１コイル３１が第１脚部鉄心２１に巻回され、第２コイル３２が第２脚部鉄心２２に巻回され、第３コイル３３が第３脚部鉄心２３に巻回されている。なお、発明内容を分かり易くするために、図１を除いた他の図面においては、コイルの図示を省略している。また、脚部鉄心へのコイルの巻回は、脚部鉄心への溶接工程終了後に行うことが好ましい。
【００１７】
３個の脚部鉄心（２１、２２、２３）のそれぞれは、コイル（３１、３２、３３）の巻き軸線（Ａ１、Ａ２、Ａ３）の方向における一方の端部（２１ａ、２２ａ、２３ａ）が外周部鉄心１に磁気的に結合されるように配置される。具体的には、第１脚部鉄心２１は、第１コイル３１の巻き軸線Ａ１の方向における一方の端部２１ａが外周部鉄心部分１１に磁気的に結合されるように配置される。同様に、第２脚部鉄心２２は、第２コイル３２の巻き軸線Ａ２の方向における一方の端部２２ａが外周部鉄心部分１２に磁気的に結合されるように配置される。同様に、第３脚部鉄心２３は、第３コイル３３の巻き軸線Ａ３の方向における一方の端部２３ａが外周部鉄心部分１３に磁気的に結合されるように配置される。
【００１８】
さらに、３個の脚部鉄心（２１、２２、２３）のそれぞれは、巻き軸線（Ａ１、Ａ２、Ａ３）の方向における他方の端部（２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ）が、３個の脚部鉄心のうちの他の脚部鉄心における他方の端部にギャップ（６１、６２、６３）を介して磁気的に結合するように配置されている。具体的には、第１脚部鉄心２１は、巻き軸線Ａ１の方向における第１脚部鉄心２１の他方の端部２１ｂが、第２脚部鉄心２２及び第３脚部鉄心２３における他方の端部２２ｂ及び２３ｂにそれぞれ第１ギャップ６１及び第３ギャップ６３を介して磁気的に結合するように配置されている。同様に、第２脚部鉄心２２は、巻き軸線Ａ２の方向における第２脚部鉄心２２の他方の端部２２ｂが、第１脚部鉄心２１及び第３脚部鉄心２３における他方の端部２１ｂ及び２３ｂにそれぞれ第１ギャップ６１及び第２ギャップ６２を介して磁気的に結合するように配置されている。同様に、第３脚部鉄心２３は、巻き軸線Ａ３の方向における第３脚部鉄心２３の他方の端部２３ｂが、第１脚部鉄心２１及び第２脚部鉄心２２における他方の端部２１ｂ及び２２ｂにそれぞれ第３ギャップ６３及び第２ギャップ６２を介して磁気的に結合するように配置されている。ギャップ６１〜６３の大きさは互いに等しいことが好ましい。
【００１９】
図４Ａに本開示の実施例１に係るリアクトル１０１の平面図を示し、図４Ｂに本開示の実施例１に係るリアクトル１０１の斜視図を示す。なお、図４Ｂでは、発明の内容を分かりやすくするために、第３外周部鉄心部分１３及び第３脚部鉄心２３を取り除いた構成を示している。実施例１に係るリアクトル１０１は、３個の脚部鉄心（２１、２２、２３）のうちの少なくとも１個の脚部鉄心（例えば、第１脚部鉄心２１）は、複数の電磁鋼板の少なくとも一部を積層方向ＡＬ（図３参照）に溶接する溶接部４１を備える点を特徴としている。なお、図４Ａにおいて、溶接部４１を示す斜線部分は、側面５１１において溶接が行われる位置を概念的に表すものであって、側面５１１の表面からの溶接部の実際の深さを反映したものではない。
【００２０】
溶接部は、少なくとも１個の脚部鉄心の、一方の端部よりも他方の端部に近い位置に設けられていることが好ましい。例えば、図４Ａ及び図４Ｂのように、溶接部４１は、第１脚部鉄心２１の一方の端部２１ａよりも他方の端部２１ｂに近い位置に設けられていることが好ましい。溶接部を一方の端部よりもギャップ近傍の他方の端部に近い位置に設けることにより、電磁鋼板の振動を効果的に抑制することができる。これは脚部鉄心を構成する電磁鋼板の振動は、ギャップの近傍である他方の端部近傍で大きくなるからである。
【００２１】
実施例１に係るリアクトル１０１において、脚部鉄心は、周方向の互いに反対側に位置する２つの側面を有し、溶接部が、少なくとも一方の側面に設けられていることが好ましい。
【００２２】
図４Ｂにおいては、積層方向ＡＬ（図３参照）のほぼ全ての電磁鋼板に溶接部４１が設けられている例を示しているが、このような例には限られない。即ち、溶接部４１は、複数の電磁鋼板のうち積層方向ＡＬの一部の電磁鋼板を溶接するように設けられていてもよい。
【００２３】
実施例１に係るリアクトルによれば、リアクトルを駆動した際に生じる、脚部鉄心を構成する電磁鋼板の振動を抑制することができる。
【００２４】
次に、本開示の実施例２に係るリアクトルについて説明する。図５Ａに本開示の実施例２に係るリアクトル１０２の平面図を示し、図５Ｂに本開示の実施例２に係るリアクトル１０２の斜視図を示す。なお、図５Ｂでは、発明の内容を分かりやすくするために、第３外周部鉄心部分１３及び第３脚部鉄心２３を取り除いた構成を示している。実施例２に係るリアクトル１０２は、２つの脚部鉄心が、それぞれ周方向の互いに反対側に位置する２つの側面を有し、溶接部が、少なくとも２個の脚部鉄心のそれぞれの２つの側面のうちの一方の側面に設けられている点を特徴としている。なお、溶接部以外の構成は実施例１と同様であるので、外周部鉄心、脚部鉄心、及びコイルについての詳細な説明は省略する。
【００２５】
図５Ａ及び図５Ｂに示すように、溶接部（以下、「第１溶接部」ともいう。）４１は、第１脚部鉄心２１の２つの側面（５１１、５１２）のうちの一方の側面５１１に設けられている。また、第２溶接部４２は、第２脚部鉄心２２の２つの側面（５２１、５２２）のうちの一方の側面５２１に設けられている。図５Ｂにおいては、積層方向ＡＬ（図３参照）のほぼ全ての電磁鋼板に第１溶接部４１及び第２溶接部４２が設けられている例を示しているが、このような例には限られない。即ち、第１溶接部４１及び第２溶接部４２は、複数の電磁鋼板のうち積層方向ＡＬの一部の電磁鋼板を溶接するように設けられるようにしてもよい。
【００２６】
このように、第１溶接部４１及び第２溶接部４２を２個の脚部鉄心（２１、２２）のそれぞれの一方の側面（５１１、５２１）に設けることにより振動抑制効果を増大させることができる。
【００２７】
図６Ａに本開示の実施例３に係るリアクトル１０３の平面図を示し、図６Ｂに本開示の実施例３に係るリアクトル１０３の斜視図を示す。実施例３に係るリアクトル１０３は、３つの脚部鉄心が、それぞれ周方向の互いに反対側に位置する２つの側面を有し、溶接部が、少なくとも３個の脚部鉄心のそれぞれの２つの側面のうちの一方の側面に設けられている点を特徴としている。なお、図６Ｂでは、発明の内容を分かりやすくするために、第３外周部鉄心部分１３及び第３脚部鉄心２３を取り除いた構成を示している。
【００２８】
図６Ａ及び図６Ｂに示すように、第１溶接部４１は、第１脚部鉄心２１の２つの側面（５１１、５１２）のうちの一方の側面５１１に設けられている。また、第２溶接部４２は、第２脚部鉄心２２の２つの側面（５２１、５２２）のうちの一方の側面５２１に設けられている。さらに、第３溶接部４３は、第３脚部鉄心２３の２つの側面（５３１、５３２）のうちの一方の側面５３１に設けられている。図６Ｂにおいては、積層方向ＡＬ（図３参照）のほぼ全ての電磁鋼板に第１溶接部４１、第２溶接部４２及び第３溶接部４３が設けられている例を示しているが、このような例には限られない。即ち、第１溶接部４１、第２溶接部４２及び第３溶接部４３は、複数の電磁鋼板のうち積層方向ＡＬの一部の電磁鋼板を溶接するように設けられるようにしてもよい。
【００２９】
このように、第１溶接部４１、第２溶接部４２、第３溶接部４３を３個の脚部鉄心（２１、２２、２３）のそれぞれの一方の側面（５１１、５２１、５３１）に設けることにより振動抑制効果をさらに増大させることができる。
【００３０】
次に、本開示の実施例４に係るリアクトルについて説明する。図７Ａに、本開示の実施例４に係るリアクトルの平面図を示し、図７Ｂに、本開示の実施例４に係るリアクトルの斜視図を示す。なお、図７Ｂでは、発明の内容を分かりやすくするために、第３外周部鉄心部分１３及び第３脚部鉄心２３を取り除いた構成を示している。実施例４に係るリアクトル１０４は、溶接部が、２つの側面の双方に設けられている点を特徴とする。
【００３１】
図７Ａ及び図７Ｂに示した例では、第１溶接部４１及び第４溶接部４４が、第１脚部鉄心２１の２つの側面（５１１、５１２）の双方に設けられている。また、第２溶接部４２及び第５溶接部４５が、第２脚部鉄心２２の２つの側面（５２１、５２２）の双方に設けられている。さらに、第３溶接部４３及び第６溶接部４６が、第３脚部鉄心２３の２つの側面（５３１、５３２）の双方に設けられている。図７Ｂにおいては、積層方向ＡＬ（図３参照）のほぼ全ての電磁鋼板に第１溶接部４１、第２溶接部４２、第４溶接部４４及び第５溶接部４５が設けられている例を示しているが、このような例には限られない。即ち、第１溶接部４１、第２溶接部４２、第４溶接部４４及び第５溶接部４５は、複数の電磁鋼板のうち積層方向ＡＬの一部の電磁鋼板を溶接するように設けられるようにしてもよい。
【００３２】
このように、１個の脚部鉄心の２つの側面の双方に溶接部を設けることによって、片方の側面にのみ溶接部を設けた場合に比べて、振動抑制効果を増大させることができる。
【００３３】
次に、本開示の実施例５に係るリアクトルについて説明する。図８Ａに本開示の実施例５に係るリアクトルの平面図を示し、図８Ｂに本開示の実施例５に係るリアクトルの斜視図を示す。なお、図８Ｂでは、発明の内容を分かりやすくするために、第３外周部鉄心部分１３及び第３脚部鉄心２３を取り除いた構成を示している。実施例５に係るリアクトル１０５は、少なくとも１個の脚部鉄心の側面に複数の溶接部が設けられている点を特徴としている。
【００３４】
図８Ａ及び図８Ｂに示した例では、第１溶接部４１及び第８溶接部４８が、第１脚部鉄心２１の２つの側面（５１１、５１２）のうちの一方の側面５１１に設けられている。このように、一方の側面に溶接部を複数個所設けることにより、一方の側面に溶接部を１ヶ所だけ設けた場合よりも電磁鋼板の固定を強固にすることができ、リアクトルを駆動した際における電磁鋼板の振動をさらに抑制することができる。
【００３５】
次に、本開示の実施例６に係るリアクトルについて説明する。図９に本開示の実施例６に係るリアクトルの斜視図を示す。実施例６に係るリアクトル１０６は、溶接部の少なくとも一部は、少なくとも１個の脚部鉄心の少なくとも一方の側面の積層方向の両端部の少なくとも一方の近傍に設けられている点を特徴としている。
【００３６】
図９に示した例では、第１脚部鉄心２１の一方の側面５１１の積層方向の両端部の一方である上面部の近傍に第９溶接部４９が設けられ、積層方向の両端部の他方である底面部の近傍に第１０溶接部４１０が設けられている。このように、積層長の一部分だけ溶接することにより、積層方向の全ての電磁鋼板に渡って溶接する場合に比べて、コストを低減することができる。
【００３７】
図９に示した例では、側面５１１の上面部及び底面部の両者に溶接部を設けた例を示したが、このような例には限られず、側面５１１の上面部及び底面部のいずれか一方に溶接部を設けるようにしてもよい。溶接部を側面の上面部または底面部に設けることにより、リアクトルを駆動した際における電磁鋼板の振動を効果的に抑制することができる。これは、リアクトルを駆動した際における電磁鋼板の振動は側面の上面部及び底面部で大きくなるからである。
【００３８】
また、脚部鉄心（例えば、第１脚部鉄心２１）の側面の上面部または底面部であって、かつ脚部鉄心（例えば、第１脚部鉄心２１）のギャップ部近傍（例えば、他の端部２１ｂの近傍）であることが好ましい。リアクトルを駆動した際における電磁鋼板の振動は、脚部鉄心の側面の上面部または底面部であって、かつギャップ近傍（他の端部近傍）で最も大きくなるからである。
【００３９】
上記の実施例１〜６において、溶接部は、レーザ溶接法により形成されていることが好ましい。レーザ溶接法によれば、熱によって脚部鉄心に生じる応力を小さくすることができる。
【００４０】
あるいは、上記の実施例１〜６において、溶接部は、ＴＩＧ溶接法により形成されていてもよい。ＴＩＧ溶接法によれば、製造コストや設備費用をレーザ溶接法に比べて安価とすることができる。
【００４１】
上記の実施例１〜６に係るリアクトルにおいて、脚部鉄心及びコイルの数を３個とした例を示したが、４個以上であってもよく、３の倍数個であってもよい。
【００４２】
上記の実施例１〜６に係るリアクトルは、ＡＣリアクトルまたはＤＣリアクトルとして使用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１    外周部鉄心
１１〜１３    外周部鉄心部分
２１〜２３    脚部鉄心
３１〜３３    コイル
４１    第１溶接部
４２    第２溶接部
４３    第３溶接部
４４    第４溶接部
４５    第５溶接部
４６    第６溶接部
４７    第７溶接部
４８    第８溶接部
４９    第９溶接部
４１０    第１０溶接部
６１〜６３    ギャップ
１０１〜１０６    リアクトル
【図１】
2020035881.tif 000003
【図２】
2020035881.tif 000004
【図３】
2020035881.tif 000005
【図４Ａ】
2020035881.tif 000006
【図４Ｂ】
2020035881.tif 000007
【図５Ａ】
2020035881.tif 000008
【図５Ｂ】
2020035881.tif 000009
【図６Ａ】
2020035881.tif 000010
【図６Ｂ】
2020035881.tif 000011
【図７Ａ】
2020035881.tif 000012
【図７Ｂ】
2020035881.tif 000013
【図８Ａ】
2020035881.tif 000014
【図８Ｂ】
2020035881.tif 000015
【図９】
2020035881.tif 000016