(57)【要約】      （修正有）【課題】長期間使用した場合であっても振動や騒音が発生することのない鉄心組立体を提供する。【解決手段】鉄心組立体１は、第一鉄心ブロック２０および第二鉄心ブロック４１〜４３を含んでいる。第一鉄心ブロック２０および第二鉄心ブロック４１〜４３は互いに嵌合可能な凹部７１〜７３および凸部６１〜６３をそれぞれ含んでいる。複数の第二鉄心ブロック４１〜４３は環状の第一鉄心ブロック２０の内側に配置されており、複数の第二鉄心ブロック４１〜４３のそれぞれには、コイル５１〜５３が巻回されている。【選択図】図１Ａ
2018157151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一鉄心ブロックおよび第二鉄心ブロックを含んでおり、
該第一鉄心ブロックおよび第二鉄心ブロックは互いに嵌合可能な凹部および凸部をそれぞれ含んでいる、鉄心。
【請求項２】
複数の前記第二鉄心ブロックは環状の前記第一鉄心ブロックの内側に配置されており、  前記複数の第二鉄心ブロックのそれぞれには、コイルが巻回されている、請求項１に記載の鉄心。
【請求項３】
前記第一鉄心ブロックおよび前記第二鉄心ブロックは、環状の外周部鉄心を構成する複数の外周部鉄心部分である、請求項１に記載の鉄心。
【請求項４】
前記凹部および前記凸部に隣接して貫通孔が形成されている、請求項２または３に記載の鉄心。
【請求項５】
前記コイルが巻回された前記複数の第二鉄心ブロックの数は３の倍数である、請求項２に記載の鉄心。
【請求項６】
前記コイルが巻回された前記複数の第二鉄心ブロックの数は４以上の偶数である、請求項２に記載の鉄心。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第一鉄心ブロックおよび第二鉄心ブロックからなる鉄心に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術においては、二つの鉄心ブロックを隣接して鉄心を構成する場合、これら鉄心ブロックを接着剤で固定したり、ネジ留めにより固定する場合がある。あるいは、二つの鉄心ブロックの間にギャップ材を挿入し、接着剤でこれら鉄心ブロックを固定する場合もある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2010-118496号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、鉄心ブロックの熱膨張係数と接着剤やネジ等の熱膨張係数とが異なる。このため、長時間の使用により、二つの鉄心ブロックの間の固定部位が劣化する場合がある。そのような場合には、鉄心の二つの鉄心ブロックから振動や騒音が発生することになる。
【０００５】
それゆえ、長期間使用した場合であっても振動や騒音が発生することのない鉄心を提供することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の１番目の態様によれば、第一鉄心ブロックおよび第二鉄心ブロックを含んでおり、該第一鉄心ブロックおよび第二鉄心ブロックは互いに嵌合可能な凹部および凸部をそれぞれ含んでいる、鉄心が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
１番目の態様においては、第一鉄心ブロックおよび第二鉄心ブロックが凹部および凸部により互いに嵌合しているので、接着剤やネジ等を使用する必要がない。つまり、異なる熱膨張係数を有する部材を排除できる。このため、長期間使用した場合であっても、二つの鉄心ブロックの間の固定部位は劣化せず、振動や騒音が発生するのを防止できる。
【０００８】
添付図面に示される本発明の典型的な実施形態の詳細な説明から、本発明のこれら目的、特徴および利点ならびに他の目的、特徴および利点がさらに明解になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】第一の実施形態に基づく鉄心を含むリアクトルの断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示されるリアクトルの斜視図である。
【図２】第二の実施形態に基づく鉄心を含むリアクトルの断面図である。
【図３】第三の実施形態に基づく鉄心を含むリアクトルの頂面図である。
【図４】第四の実施形態に基づく鉄心を含むリアクトルの断面図である。
【図５】第五の実施形態に基づく鉄心を含むリアクトルの断面図である。
【図６】第六の実施形態に基づく鉄心を含む単相リアクトルの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１Ａは第一の実施形態に基づく鉄心を含むリアクトルの断面図である。図１Ｂは図１Ａに示されるリアクトルの斜視図である。図１Ａおよび図１Ｂに示されるように、リアクトル５は、断面が六角形状の環状の外周部鉄心２０と、外周部鉄心２０の内面に接するかまたは結合している少なくとも三つの鉄心コイル３１〜３３とを含んでいる。なお、外周部鉄心２０が円形または他の多角形形状であってもよい。
【００１１】
鉄心コイル３１〜３３のそれぞれは、半径方向に延びる鉄心４１〜４３と鉄心４１〜４３に巻回されたコイル５１〜５３とを含んでいる。なお、外周部鉄心２０および鉄心４１〜４３は、複数の鉄板、炭素鋼板、電磁鋼板、アモルファスを積層するか、または圧粉鉄心、フェライトといった磁性体から作成される。鉄心コイル３１〜３３の数は３の倍数であってもよく、そのような場合には、外周部鉄心２０および鉄心４１〜４３からなる鉄心組立体を三相リアクトルにおいて使用できる。
【００１２】
さらに、鉄心４１〜４３のそれぞれの半径方向内側端部は外周部鉄心２０の中心に向かって収斂しており、その先端角度は約１２０度である。そして、鉄心４１〜４３の半径方向内側端部は、磁気的に連結可能なギャップ１０１〜１０３を介して互いに離間している。言い換えれば、第一の実施形態においては鉄心４１の半径方向内側端部は、隣接する二つの鉄心４２、４３のそれぞれの半径方向内側端部とギャップ１０１、１０３を介して互いに離間している。他の鉄心４２〜４３についても同様である。さらに、鉄心４１〜４３は互いに同一の寸法であり、外周部鉄心２０の周方向に等間隔に配置されている。
【００１３】
なお、ギャップ１０１〜１０３の寸法は互いに等しいことが理想的であるが、等しくなくても良い。また、後述する実施形態においては、ギャップ１０１〜１０３等の表記および鉄心コイル３１〜３３の表記を省略する場合がある。
【００１４】
このように、第一の実施形態においては鉄心コイル３１〜３３を外周部鉄心２０の内側に配置している。言い換えれば、鉄心コイル３１〜３３は外周部鉄心２０により取囲まれている。このため、コイル５１〜５３からの磁束が外周部鉄心２０の外部に漏洩するのを低減できる。
【００１５】
さらに、鉄心４１〜４３の半径方向外側端部には、凸部６１〜６３がそれぞれ一体的に設けられている。凸部６１〜６３は、その基端の幅および末端の幅よりも小さい幅を有するクビレ部分を備えるのが好ましい。後述する他の凸部も同様である。さらに、外周部鉄心２０には、凸部６１〜６３に嵌合可能な凹部７１〜７３が形成されている。これら凹部７１〜７３および凸部６１〜６３は積層方向に延びるよう形成されている。図１Ａに示される構成においては、外周部鉄心２０は複数の無方向性電磁鋼板を積層して形成された単一部材であると共に、鉄心４１〜４３のそれぞれは複数の方向性電磁鋼板を積層して形成されるのが好ましい。
【００１６】
図１Ａに示される構成においては、初めに外周部鉄心２０を準備し、次いで、鉄心４１〜４３のそれぞれにコイル５１〜５３を巻回する。その後、コイル５１付きの鉄心４１の凸部６１を外周部鉄心２０の凹部７１に積層方向に嵌合させ、外周部鉄心２０に取付ける。その後、コイル５２付きの鉄心４２およびコイル５３付きの鉄心４３を同様に外周部鉄心２０に順次取付ける。これにより、図１Ａに示される鉄心４１〜４３および外周部鉄心２０からなる鉄心組立体を備えたリアクトル５が作成される。
【００１７】
このような場合には、外周部鉄心２０（第一鉄心ブロック）および鉄心４１〜４３（第二鉄心ブロック）が凹部７１〜７３および凸部６１〜６３により互いに嵌合しているので、接着剤やネジ等を使用する必要がない。つまり、異なる熱膨張係数を有する部材を排除できる。このため、長期間使用した場合であっても、外周部鉄心２０および鉄心４１〜４３から、振動や騒音が発生するのを防止できる。
【００１８】
さらに、図１Ａに示される構成においては、外周部鉄心２０が単一部材であるので、外周部鉄心２０の外周部を締付ける必要はなく、また、組立後にギャップ１０１〜１０３が変化することもない。なお、外周部鉄心２０に凸部が形成されていて、鉄心４１〜４４に凸部と嵌合可能な凹部が設けられていても良い。後述する実施形態においても同様である。
【００１９】
ところで、図１Ａに示されるように、外周部鉄心２０には、貫通孔９１〜９３が形成されている。貫通孔９１〜９３は、鉄心４１〜４３に対応した位置、つまり、凹部７１〜７３および凸部６１〜６３に隣接した位置に形成されている。
【００２０】
これら貫通孔９１〜９３（９４）には、ボルトまたはロッド（図示しない）などが挿入される。これにより、外周部鉄心２０（第一鉄心ブロック）を凹部７１〜７３および凸部６１〜６３近傍において積層方向（軸線方向）に堅固に固定することができる。このことは、図１Ａに示されるように外周部鉄心２０に凹部７１〜７３が形成されて外周部鉄心２０の半径方向厚さが部分的に小さくなっている場合に特に有利である。
【００２１】
図２は第二の実施形態に基づく鉄心を含むリアクトルの断面図である。図２においては、外周部鉄心部分２１〜２３が互いに連結して環状の外周部鉄心２０を構成している。言い換えれば、外周部鉄心２０は複数、例えば三つの外周部鉄心部分２１〜２３より構成されている。
【００２２】
鉄心４１〜４３のそれぞれは、外周部鉄心部分２１〜２３の中心に対応した位置に配置されている。そして、周方向における外周部鉄心部分２１〜２３の一方の端部には凸部２１ａ〜２３ａがそれぞれ一体的に設けられている。さらに、外周部鉄心部分２１〜２３の他方の端部には、凸部２１ａ〜２３ａに嵌合可能な凹部２１ｂ〜２３ｂがそれぞれ形成されている。図２および後述する実施形態の構成においては、外周部鉄心部分２１〜２３、ならびに鉄心４１〜４３のそれぞれは複数の方向性電磁鋼板を積層して形成されるのが好ましい。あるいは、鉄心４１〜４３の基端近傍においてのみ、複数の無方向性電磁鋼板を使用してもよい。
【００２３】
図２に示される構成においては、外周部鉄心部分２１の凸部２１ａを外周部鉄心部分２２の凹部２２ｂに積層方向に嵌合させる。同様に、外周部鉄心部分２２の凸部２２ａを外周部鉄心部分２３の凹部２３ｂに積層方向に嵌合させると共に、外周部鉄心部分２３の凸部２３ａを外周部鉄心部分２１の凹部２１ｂに積層方向に嵌合させる。これにより、外周部鉄心２０が組付けられる。その後、前述したようにコイル５１〜５３付きの鉄心４１〜４３を外周部鉄心２０に順次取付け、リアクトル５が組付けられる。
【００２４】
このような場合にも前述したのと概ね同様な効果が得られる。さらに、第二の実施形態においては、外周部鉄心２０が複数の外周部鉄心部分２１〜２３から構成されているので、外周部鉄心２０が大型である場合であっても、外周部鉄心２０を容易に製造できる。また、凸部２１ａ〜２３ａおよび凹部２１ｂ〜２３ｂを用いて外周部鉄心２０を組付ているので、組付後において外周部鉄心２０の外周部鉄心部分２１〜２３が互いに位置ズレするのを防ぐこともできる。なお、外周部鉄心部分２１〜２３（２８）同士が互いに組付けられるときには、外周部鉄心部分２１〜２３（２８）のそれぞれが第一鉄心ブロックおよび第二鉄心ブロックでありうる。
【００２５】
図３は第三の実施形態に基づく鉄心を含むリアクトルの頂面図である。図３においては、外周部鉄心部分２１〜２６が互いに連結して環状の外周部鉄心２０を構成している。言い換えれば、外周部鉄心２０は複数、例えば六つの外周部鉄心部分２１〜２６より構成されている。
【００２６】
鉄心４１〜４３のそれぞれは、外周部鉄心部分２１、２３、２５の中心に対応した位置に配置されている。そして、鉄心４１〜４３に係合しない外周部鉄心部分２２、２４、２６は外周部鉄心部分２１、２３、２５に対して交互に配置されている。さらに、周方向における外周部鉄心部分２１〜２６の一方の端部には凸部２１ａ〜２６ａがそれぞれ一体的に設けられている。さらに、外周部鉄心部分２１〜２６の他方の端部には、凸部２１ａ〜２６ａに嵌合可能な凹部２１ｂ〜２６ｂがそれぞれ形成されている。
【００２７】
図３に示されるリアクトル５の組付手法については前述したのと同様であるので説明を省略する。この場合にも、前述したのと同様な効果が得られる。さらに、第三の実施形態における外周部鉄心部分２１〜２６の寸法は、第二の実施形態における外周部鉄心部分２１〜２３の寸法よりも小さくなる。このため、外周部鉄心部分２１〜２６のそれぞれが軽量化されるので取り扱いも容易になる。従って、第三の実施形態においては、より大型の外周部鉄心２０を容易に組立てられるようになるのが分かるであろう。
【００２８】
図４は第四の実施形態に基づく鉄心を含むリアクトルの断面図である。図４に示されるリアクトル５は、略八角形状の外周部鉄心２０と、外周部鉄心２０の内方に配置された、前述したのと同様な四つの鉄心コイル３１〜３４とを含んでいる。これら鉄心コイル３１〜３４はリアクトル５の周方向に等間隔で配置されている。また、鉄心４１〜４４の数は４以上の偶数であるのが好ましく、それにより、外周部鉄心２０および鉄心４１〜４４からなる鉄心組立体を備えたリアクトル５を単相リアクトルとして使用できる。
【００２９】
また、図４においては、外周部鉄心部分２１〜２４が互いに連結して環状の外周部鉄心２０を構成している。言い換えれば、外周部鉄心２０は複数、例えば四つの外周部鉄心部分２１〜２４より構成されている。
【００３０】
図面から分かるように、それぞれの鉄心コイル３１〜３４は、半径方向に延びる鉄心４１〜４４と該鉄心に巻回されたコイル５１〜５４とを含んでいる。鉄心４１〜４４のそれぞれの半径方向内側端部は外周部鉄心２０の中心近傍に位置している。図４においては鉄心４１〜４４のそれぞれの半径方向内側端部は外周部鉄心２０の中心に向かって収斂しており、その先端角度は約９０度である。そして、鉄心４１〜４４の半径方向内側端部は、磁気的に連結可能なギャップ１０１〜１０４を介して互いに離間している。
【００３１】
そして、前述したのと同様に、鉄心４１〜４４の半径方向外側端部には、凸部６１〜６４がそれぞれ一体的に設けられており、外周部鉄心２０には、凸部６１〜６４に嵌合可能な凹部７１〜７４が形成されている。さらに、周方向における外周部鉄心部分２１〜２４の一方の端部には凸部２１ａ〜２４ａがそれぞれ一体的に設けられている。さらに、外周部鉄心部分２１〜２４の他方の端部には、凸部２１ａ〜２４ａに嵌合可能な凹部２１ｂ〜２４ｂがそれぞれ形成されている。
【００３２】
さらに、図５は第五の実施形態に基づく鉄心を含むリアクトルの断面図である。図５においては、外周部鉄心部分２１〜２８が互いに連結して環状の外周部鉄心２０を構成している。言い換えれば、外周部鉄心２０は複数、例えば八つの外周部鉄心部分２１〜２８より構成されている。
【００３３】
鉄心４１〜４４のそれぞれは、外周部鉄心部分２１、２３、２５、２７の中心に対応した位置に配置されている。そして、鉄心４１〜４４に係合しない外周部鉄心部分２２、２４、２６、２８は外周部鉄心部分２１、２３、２５、２７に対して交互に配置されている。さらに、周方向における外周部鉄心部分２１〜２８の一方の端部には凸部２１ａ〜２８ａがそれぞれ一体的に設けられている。さらに、外周部鉄心部分２１〜２８の他方の端部には、凸部２１ａ〜２８ａに嵌合可能な凹部２１ｂ〜２８ｂがそれぞれ形成されている。
【００３４】
図４および図５に示されるリアクトル５の組付手法については前述したのと同様であるので説明を省略する。この場合にも、前述したのと同様な効果が得られるのは明らかであろう。
【００３５】
さらに、図６は第六の実施形態に基づく鉄心を含む単相リアクトルの断面図である。図６に示されるように、単相リアクトル５’は、複数、例えば三つの第一脚部１５１〜１５３とこれら第一脚部１５１〜１５３に連結される第一支持部１５５とを含む略Ｅ字形状の第一鉄心１５０と、複数、例えば三つの第二脚部１６１〜１６３とこれら第二脚部１６１〜１６３に連結される第二支持部１６５とを含む略Ｅ字形状の第二鉄心１６０とを含んでいる。第一鉄心１５０および第二鉄心１６０は鉄心組立体１’を構成する。
【００３６】
第一鉄心１５０の第一脚部１５１〜１５３と第二鉄心１６０の第二脚部１６１〜１６３とは互いにギャップを介して対面して配置されている。このギャップには、ギャップ材が配置されていてもよい。さらに、コイル１７１がギャップ近傍において第一脚部１５１および第二脚部１６１に巻回されている。コイル１７２、１７３も同様に巻回されている。
【００３７】
そして、第一脚部１５１〜１５３の外側端部には、凸部１５１ａ〜１５３ａがそれぞれ一体的に設けられている。さらに、第一支持部１５５には、凸部１５１ａ〜１５３ａに嵌合可能な凹部１５６〜１５８が形成されている。同様に、第二脚部１６１〜１６３の外側端部には、凸部１６１ａ〜１６３ａがそれぞれ一体的に設けられている。さらに、第二支持部１６５には、凸部１６１ａ〜１６３ａに嵌合可能な凹部１６６〜１６８が形成されている。なお、第一支持部１５５および１５６は複数の無方向性電磁鋼板を積層して作成すると共に、第一脚部１５１〜１５３および第二脚部１６１〜１６３は複数の方向性電磁鋼板を積層して作成するのが好ましい。
【００３８】
この場合にも、第一支持部１５５および第二支持部１６５（第一鉄心ブロック）ならびに第一脚部１５１〜１５３および第二脚部１６１〜１６３（第二鉄心ブロック）が凹部１５６〜１５８、１６６〜１６８および凸部１５１ａ〜１５３ａ、１６１ａ〜１６３ａにより互いに嵌合している。従って、振動や騒音が発生するのを同様に防止できるのが分かるであろう。
【００３９】
また、図１Ａ等においてはリアクトル５について説明したが、同様な構造を有する変圧器であっても本開示の内容に含まれるものとする。さらに、前述した実施形態のいくつかを適宜組み合わせることも本開示の内容に含まれる。
【００４０】
本開示の態様
１番目の態様によれば、第一鉄心ブロック（２０）および第二鉄心ブロック（４１〜４４）を含んでおり、該第一鉄心ブロックおよび第二鉄心ブロックは互いに嵌合可能な凹部（７１〜７４）および凸部（６１〜６４）をそれぞれ含んでいる、鉄心が提供される。
２番目の態様によれば、１番目の態様において、複数の前記第二鉄心ブロックは環状の前記第一鉄心ブロックの内側に配置されており、前記複数の第二鉄心ブロックのそれぞれには、コイル（５１〜５４）が巻回されている。
３番目の態様によれば、２番目の態様において、前記第一鉄心ブロックおよび前記第二鉄心ブロックは、環状の外周部鉄心を構成する複数の外周部鉄心部分（２１〜２８）である。
４番目の態様によれば、２番目または３番目の態様において、前記凹部および前記凸部に隣接して貫通孔（９１〜９３）が形成されている。
５番目の態様によれば、２番目の態様において、前記コイルが巻回された前記複数の第二鉄心ブロックの数は３の倍数である。
６番目の態様によれば、２番目の態様において、前記コイルが巻回された前記複数の第二鉄心ブロックの数は４以上の偶数である。
【００４１】
態様の効果
１番目の態様においては、第一鉄心ブロックおよび第二鉄心ブロックが凹部および凸部により互いに嵌合しているので、接着剤やネジ等を使用する必要がない。つまり、異なる熱膨張係数を有する部材を排除できる。このため、長期間使用した場合であっても、二つの鉄心ブロックの間の固定部位は劣化せず、振動や騒音が発生するのを防止できる。
２番目の態様においては、鉄心組立体をリアクトルにて使用できる。
３番目の態様においては、外周部鉄心が大型である場合であっても、外周部鉄心を容易に製造できる。
４番目の態様においては、貫通孔にボルトまたはロッドなどを挿入することにより、第一鉄心ブロックを凹部または凸部近傍において積層方向（軸線方向）に堅固に固定できる。
５番目の態様においては、鉄心組立体を三相リアクトルにて使用できる。
６番目の態様においては、鉄心組立体を単相リアクトルにて使用できる。
【００４２】
典型的な実施形態を用いて本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなしに、前述した変更および種々の他の変更、省略、追加を行うことができるのを理解できるであろう。
【符号の説明】
【００４３】
１、１’      鉄心組立体
５、５’      リアクトル
２０      外周部鉄心
２０      外周部鉄心
２１〜２８      外周部鉄心部分
２１ａ〜２８ａ      凸部
２１ｂ〜２８ｂ      凹部
３１〜３４      鉄心コイル
４１〜４４      鉄心
５１〜５４      コイル
６１〜６４      凸部
７１〜７４      凹部
９１〜９４      貫通孔
１０１〜１０４      ギャップ
１５０      第一鉄心
１５１〜１５３      第一脚部
１５５      第一支持部
１５６〜１５８、１６６〜１６８      凹部
１６０      第二鉄心
１６１〜１６３      第二脚部
１６１ａ〜１６３ａ      凸部
１６５      第二支持部
１７１〜１７３      コイル
【図１Ａ】
2018157151.tif 000003
【図１Ｂ】
2018157151.tif 000004
【図２】
2018157151.tif 000005
【図３】
2018157151.tif 000006
【図４】
2018157151.tif 000007
【図５】
2018157151.tif 000008
【図６】
2018157151.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月30日(2017.11.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
【図１Ａ】第一の実施形態に基づく鉄心を含むリアクトルの断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示されるリアクトルの斜視図である。
【図２】第二の実施形態に基づく鉄心を含むリアクトルの断面図である。
【図３】第三の実施形態に基づく鉄心を含むリアクトルの頂面図である。
【図４】第四の実施形態に基づく鉄心を含むリアクトルの断面図である。
【図５】第五の実施形態に基づく鉄心を含むリアクトルの断面図である。
【図６】第六の実施形態に基づく鉄心を含む三相リアクトルの断面図である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
さらに、図６は第六の実施形態に基づく鉄心を含む三相リアクトルの断面図である。図６に示されるように、三相リアクトル５'は、複数、例えば三つの第一脚部１５１〜１５３とこれら第一脚部１５１〜１５３に連結される第一支持部１５５とを含む略Ｅ字形状の第一鉄心１５０と、複数、例えば三つの第二脚部１６１〜１６３とこれら第二脚部１６１〜１６３に連結される第二支持部１６５とを含む略Ｅ字形状の第二鉄心１６０とを含んでいる。第一鉄心１５０および第二鉄心１６０は鉄心組立体１'を構成する。