(57)【要約】【課題】単一の温度検出部によってリアクトルの温度を把握する。【解決手段】リアクトル（６）のコア本体（５）は、複数の外周部鉄心部分（２４〜２７）から構成された外周部鉄心（２０）と、複数の外周部鉄心部分に結合された少なくとも三つの鉄心（４１〜４４）と、少なくとも三つの鉄心に巻回されたコイル（５１〜５４）と、を含む。少なくとも三つの鉄心のうち一つの鉄心と隣接する他の鉄心との間には磁気的に連結可能なギャップ（１０１〜１０４）が形成されている。さらに、リアクトルは、コア本体の一方の端面の中心に配置された温度検出部（Ｓ）を含む。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア本体を具備し、
該コア本体は、複数の外周部鉄心部分から構成された外周部鉄心と、前記複数の外周部鉄心部分に結合された少なくとも三つの鉄心と、前記少なくとも三つの鉄心に巻回されたコイルと、を含んでおり、
前記少なくとも三つの鉄心のうち一つの鉄心と該一つの鉄心に隣接する他の鉄心との間には磁気的に連結可能なギャップが形成されており、
さらに、
前記コア本体の一方の端面の中心に配置された温度検出部と、を具備するリアクトル。
【請求項２】
前記コア本体の前記少なくとも三つの鉄心は回転対称に配置されている、請求項１に記載のリアクトル。
【請求項３】
前記少なくとも三つの鉄心の数は３の倍数である、請求項１または２に記載のリアクトル。
【請求項４】
前記少なくとも三つの鉄心の数は４以上の偶数である、請求項１または２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、鉄心およびコイルを備えたリアクトルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術におけるリアクトルは並置された三つのコイルを含んでいる。例えば特許文献１を参照されたい。典型的な従来技術のリアクトルの鉄心は、二つの外側脚部とこれら外側脚部との間に配置された中央脚部とを含む略Ｅ字形状である。そして、二つの外側脚部と中央脚部とにコイルがそれぞれ巻回されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−２０３５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
リアクトルの駆動時には鉄心が発熱する。しかしながら、鉄心の温度は負荷情報や放熱性、電圧、電流のバラつき等に依存する。また、略Ｅ字形状の鉄心を含むリアクトルの場合には、二つの外側脚部と中央脚部とで温度は異なり、一般に中央脚部の基端において最も温度が高い。このため、略Ｅ字形状の鉄心を含むリアクトルの発熱状態を正確に把握するためには、二つの外側脚部と中央脚部との全てに温度検出部を取付ける必要があった。その結果、複数の温度検出部に要する費用が増すこととなる。
【０００５】
それゆえ、単一の温度検出部によって温度を把握できるリアクトルが望まれている。
【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、コア本体を具備し、該コア本体は、複数の外周部鉄心部分から構成された外周部鉄心と、前記複数の外周部鉄心部分に結合された少なくとも三つの鉄心と、前記少なくとも三つの鉄心に巻回されたコイルと、を含んでおり、前記少なくとも三つの鉄心のうち一つの鉄心と該一つの鉄心に隣接する他の鉄心との間には磁気的に連結可能なギャップが形成されており、さらに、前記コア本体の一方の端面の中心に配置された温度検出部とを具備する、リアクトルが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
１番目の態様においては、単一の温度検出部によってリアクトルの各部位の温度を把握できる。さらに、温度検出部は一つで足りるので、費用が増すのを避けられる。
【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リアクトルの端面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示されるリアクトルの部分斜視図である。
【図２Ａ】第一の実施形態におけるリアクトルの磁束密度を示す第一の図である。
【図２Ｂ】第一の実施形態におけるリアクトルの磁束密度を示す第二の図である。
【図２Ｃ】第一の実施形態におけるリアクトルの磁束密度を示す第三の図である。
【図２Ｄ】第一の実施形態におけるリアクトルの磁束密度を示す第四の図である。
【図２Ｅ】第一の実施形態におけるリアクトルの磁束密度を示す第五の図である。
【図２Ｆ】第一の実施形態におけるリアクトルの磁束密度を示す第六の図である。
【図３】位相と電流との関係を示す図である。
【図４】第二の実施形態に基づく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。
【００１１】
以下の記載では、三相リアクトルを例として主に説明するが、本開示の適用は、三相リアクトルに限定されず、各相で一定のインダクタンスが求められる多相リアクトルに対して幅広く適用可能である。また、本開示に係るリアクトルは、産業用ロボットや工作機械におけるインバータの一次側および二次側に設けるものに限定されず、様々な機器に対して適用することができる。
【００１２】
図１Ａは第一の実施形態に基づくリアクトルの端面図であり、図１Ｂは図１Ａに示されるリアクトルの部分斜視図である。図１Ａおよび図１Ｂに示されるように、リアクトル６のコア本体５は、環状の外周部鉄心２０と、外周部鉄心２０の内側において周方向に等間隔に配置された少なくとも三つの鉄心コイル３１〜３３とを含んでいる。また、鉄心の数は３の倍数であるのが好ましく、それにより、リアクトル６を三相リアクトルとして使用できる。なお、外周部鉄心２０が他の形状、例えば円形であってもよい。鉄心コイル３１〜３３のそれぞれは、鉄心４１〜４３と該鉄心４１〜４３に巻回されたコイル５１〜５３とを含んでいる。
【００１３】
外周部鉄心２０は周方向に分割された複数、例えば三つの外周部鉄心部分２４〜２６より構成されている。外周部鉄心部分２４〜２６は、それぞれ鉄心４１〜４３に一体的に構成されている。外周部鉄心部分２４〜２６および鉄心４１〜４３は、複数の鉄板、炭素鋼板、電磁鋼板を積層するか、または圧粉鉄心から形成される。このように外周部鉄心２０が複数の外周部鉄心部分２４〜２６から構成される場合には、外周部鉄心２０が大型である場合であっても、そのような外周部鉄心２０を容易に製造できる。なお、鉄心４１〜４３の数と、外周部鉄心部分２４〜２６の数とが必ずしも一致していなくてもよい。
【００１４】
図１Ａから分かるように、鉄心４１〜４３は互いにおおよそ同一の寸法であり、外周部鉄心２０の周方向におおよそ等間隔に配置されている。図１Ａにおいては鉄心４１〜４３のそれぞれの半径方向外側端部は外周部鉄心部分２４〜２６のそれぞれに接合されている。
【００１５】
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。
【００１６】
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。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。図１Ａから分かるように、ギャップ１０１〜１０３の交点はリアクトル６の中心に位置している。そして、コア本体５はこの中心回りに回転対称に形成されている。
【００１７】
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。
【００１８】
図２Ａから図２Ｆは第一の実施形態におけるリアクトルの磁束密度を示す図である。そして、図３は位相と電流との関係を示す図である。図３においては、図１Ａのリアクトル６の鉄心４１〜４３をそれぞれＲ相、Ｓ相およびＴ相に設定している。そして、図３においては、Ｒ相の電流を点線で示し、Ｓ相の電流を実線で示すと共に、Ｔ相の電流を破線で示している。
【００１９】
図３において電気角がπ／６のときは図２Ａに示される磁束密度が得られる。同様に、電気角がπ／３のときは図２Ｂに示される磁束密度が得られ、電気角がπ／２のときは図２Ｃに示される磁束密度が得られ、電気角が２π／３のときは図２Ｄに示される磁束密度が得られ、電気角が５π／６のときは図２Ｅに示される磁束密度が得られ、電気角がπのときは図２Ｆに示される磁束密度が得られる。
【００２０】
再び図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、コア本体５の一端の中心Ｏにおいて温度検出部Ｓが配置されている。温度検出部Ｓの検出子（図示しない）はギャップ１０１〜１０３の交点（コア本体５の中心Ｏに一致する）に配置されるのが好ましい。この場合、検出子はコア本体５の端面における中心Ｏに配置されていてもよく、中心Ｏ線上においてコア本体５の内部に配置されていてもよい。
【００２１】
一つの例においては、温度検出部Ｓの外形はギャップ１０１〜１０３を少なくとも部分的に含む形状および面積を有する。ギャップ１０１〜１０３の半径方向外側端部を円周上に含む円形が温度検出部Ｓの外形の最大値であるのが好ましい。この場合には、温度検出部Ｓを軽量にしつつ、温度検出部Ｓがコイル５１〜５３に干渉するのを避けられる。また、他の例においては、温度検出部Ｓはギャップ１０１〜１０３の交点（コア本体５の中心Ｏに一致する）のみに配置されうる寸法を有していても良い。
【００２２】
さらに、図１Ｂには、鉄心４１〜４３のそれぞれの半径方向外側端部４１ａ〜４３ａに対応した外側端部対応位置８１〜８３が外周部鉄心２０内に示されている。図２Ａ〜図２Ｆに示されるように、リアクトル６の駆動時には外側端部対応位置８１〜８３に磁束が集中することはない。このため、リアクトル６の通電時における外側端部対応位置８１〜８３における温度は互いに概ね等しいといえる。
【００２３】
外周部鉄心部分２４〜２６および鉄心４１〜４３の形状は互いに等しく、コア本体５の中心回りに回転対称に形成されている。そして、外周部鉄心部分２４〜２６および鉄心４１〜４３は同一の材料から形成されている。このため、コア本体５の一端の中心Ｏから外側端部対応位置８１〜８３までの温度勾配は互いに等しい。
【００２４】
言い換えれば、外側端部対応位置８１〜８３における温度は、コア本体５の一端の中心Ｏにおける温度、コイル５１〜５３に流れる電流値および電圧値のうちの少なくとも一方、ならびに外周部鉄心部分２４〜２６および鉄心４１〜４３の材料および寸法に応じて定まる。従って、第一の実施形態においては、温度検出部Ｓによりコア本体５の一端の中心Ｏにおける温度を検出すると、外側端部対応位置８１〜８３における共通の温度を推定することができる。
【００２５】
同様な理由により、温度検出部Ｓにより検出されたコア本体５の一端の中心Ｏにおける温度に基づいて、コア本体５の他の部位、例えば外周部鉄心部分２４〜２６が互いに連結している連結部位の温度も推定できる。言い換えれば、第一の実施形態においては、単一の温度検出部Ｓを用いて、コア本体５の一端の中心Ｏにおける温度、コイル５１〜５３に流れる電流値および電圧値のうちの少なくとも一方、ならびに外周部鉄心部分２４〜２６および鉄心４１〜４３の材料および寸法に基づいて、リアクトル６の各部位の温度を正確に推定することが可能となる。同様にして、単一の温度検出部Ｓによってリアクトル６のコイル５１〜５３の温度または発熱状態を推定することも可能である。
【００２６】
温度検出部Ｓは一つのみで足りるので、従来技術に比較して費用が増すのを避けられる。なお、温度検出部Ｓはリアクトル６の他端の中心に配置されていてもよく、リアクトル６の両端の中心に配置されていてもよい。
【００２７】
ところで、コア本体５の構成は図１に示したものに限定されない。外周部鉄心２０によって複数の鉄心コイルが取囲まれている他の構成のコア本体５であっても、本開示の範囲に含まれるものとする。
【００２８】
図４は第三の実施形態におけるリアクトル６の断面図である。図４に示されるリアクトル６は、外周部鉄心部分２４〜２７から構成された外周部鉄心２０と、外周部鉄心２０の内側に配置された、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６の周方向におおよそ等間隔で配置されている。また、鉄心の数は４以上の偶数であるのが好ましく、それにより、リアクトル６を単相リアクトルとして使用できる。
【００２９】
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外側端部は、外周部鉄心部分２４〜２７のそれぞれと一体的に形成されている。
【００３０】
さらに、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】
図４に示されるように、温度検出部Ｓがコア本体５の一端の中心Ｏに配置されている。前述したように温度検出部Ｓの検出子（図示しない）が１０１〜１０４の交点（コア本体５の中心Ｏに一致する）に配置されるのが好ましい。外周部鉄心部分２４〜２７および鉄心４１〜４４の形状は互いに等しく、コア本体５の中心回りに回転対称に形成されている。そして、外周部鉄心部分２４〜２７および鉄心４１〜４４は同一の材料から前述したように形成されている。このため、コア本体５の一端の中心Ｏから外側端部対応位置８１〜８４までの温度勾配は互いに等しい。従って、前述したのと同様な理由により、単一の温度検出部Ｓによってリアクトル６の各部位の温度を正確に推定することができる。さらに、前述したのと同様な効果が得られるのが分かるであろう。
【００３２】
本開示の態様
１番目の態様によれば、コア本体（５）を具備し、該コア本体は、複数の外周部鉄心部分（２４〜２７）から構成された外周部鉄心（２０）と、前記複数の外周部鉄心部分に結合された少なくとも三つの鉄心（４１〜４４）と、前記少なくとも三つの鉄心に巻回されたコイル（５１〜５４）と、を含んでおり、前記少なくとも三つの鉄心のうち一つの鉄心と該一つの鉄心に隣接する他の鉄心との間には磁気的に連結可能なギャップ（１０１〜１０４）が形成されており、さらに、前記コア本体の一方の端面の中心に配置された温度検出部（Ｓ）とを具備する、リアクトル（６）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、前記コア本体の前記少なくとも三つの鉄心は回転対称に配置されている。
３番目の態様によれば、１番目または２番目の態様において、前記少なくとも三つの鉄心の数は３の倍数である。
４番目の態様によれば、１番目または２番目の態様において、前記少なくとも三つの鉄心の数は４以上の偶数である。
【００３３】
態様の効果
１番目および２番目の態様においては、単一の温度検出部によってリアクトルの各部位の温度を把握できる。さらに、温度検出部は一つで足りるので、費用が増すのを避けられる。
３番目の態様においては、リアクトルを三相リアクトルとして使用できる。
４番目の態様においては、リアクトルを単相リアクトルとして使用できる。
【００３４】
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】
【００３５】
５    コア本体
６    リアクトル
２０    外周部鉄心
３１〜３４    鉄心コイル
４１〜４４    鉄心
５１〜５４    コイル
８１〜８４    外側端部対応位置
１０１〜１０４    ギャップ
Ｓ    温度検出部
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図３】
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【図４】
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