(57)【要約】【課題】鉄心などを大型化させることなしに、複数の鉄心を堅固に保持する。【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。リアクトル（６）は、コア本体を挟むようにコア本体に締結する端子部（６５）および台座（６０）と、台座に取付けられていて台座とコア本体との間において少なくとも三つの鉄心の一端に当接する第一当接部材（７１）と、端子部に取付けられていてコア本体と端子部との間において前記少なくとも三つの鉄心の他端に当接する第二当接部材（７２）とを含む。【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の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、
前記コア本体を挟むように該コア本体に締結する端子部および台座と、
前記台座に取付けられていて前記台座と前記コア本体との間において前記少なくとも三つの鉄心の一端に当接する第一当接部材と、
前記端子部に取付けられていて前記コア本体と前記端子部との間において前記少なくとも三つの鉄心の他端に当接する第二当接部材と、を具備するリアクトル。
【請求項２】
前記第一当接部材および前記第二当接部材のうちの少なくとも一方の端面には、前記ギャップに少なくとも部分的に係合する凸部が形成されている、請求項１に記載のリアクトル。
【請求項３】
前記第一当接部材および前記第二当接部材は前記端子部および前記台座から着脱可能に構成されている、請求項１または２に記載のリアクトル。
【請求項４】
前記第一当接部材および前記第二当接部材は非磁性材料から形成されている請求項１から３のいずれか一項に記載のリアクトル。
【請求項５】
前記少なくとも三つの鉄心コイルの数は３の倍数である、請求項１から４のいずれか一項に記載のリアクトル。
【請求項６】
前記少なくとも三つの鉄心コイルの数は４以上の偶数である、請求項１から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、端子部および台座を備えたリアクトルに関する。
【背景技術】
【０００２】
リアクトルは複数の鉄心コイルを含んでおり、各鉄心コイルは鉄心と該鉄心に巻回されたコイルとを含んでいる。そして、複数の鉄心の間には所定のギャップが形成されている。例えば特許文献１および特許文献２を参照されたい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−７７２４２号公報
【特許文献２】特開２００８−２１０９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、複数の外周部鉄心部分から構成された外周部鉄心の内側に複数の鉄心コイルが配置されているリアクトルも存在している。そのようなリアクトルにおいては、各鉄心は外周部鉄心部分のそれぞれと一体的に構成されている。そして、リアクトルの中心において互いに隣接する鉄心の間には所定のギャップが形成されている。このような場合に外周部鉄心を堅固に保持する目的で、リアクトルの中心に貫通孔を形成して、貫通孔内にロッドを通し、ロッドの両端をバネ板金などでリアクトルの端面に固定することが考えられる。
【０００５】
しかしながら、ギャップはリアクトルの中心に位置しているので、貫通孔を形成することによって、ギャップ長さがその分だけ小さくなる。そして、貫通孔には磁束が通過しない部分があるので、ギャップが小さくなると、想定されたインダクタンスを確保できない。このため、必要なギャップ長さを確保するためには、鉄心の幅を大きくしてギャップを半径方向外側に延ばす必要があり、その結果、鉄心および外周部鉄心が大型化するという問題がある。
【０００６】
それゆえ、鉄心および外周部鉄心を大型化させることなしに、複数の鉄心を堅固に保持することの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】
【０００７】
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の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、前記コア本体を挟むように該コア本体に締結する端子部および台座と、前記台座に取付けられていて前記台座と前記コア本体との間において前記少なくとも三つの鉄心の一端に当接する第一当接部材と、前記端子部に取付けられていて前記コア本体と前記端子部との間において前記少なくとも三つの鉄心の他端に当接する第二当接部材と、を具備するリアクトルが提供される。
【発明の効果】
【０００８】
１番目の態様においては、当接部材がコア本体の両端面の中心に当接しているので、複数の鉄心を堅固に保持することができる。さらに、複数の鉄心を保持するために、コア本体の中心に貫通孔を形成する必要がないので、ギャップ長さを確保するために鉄心の幅を大きくする必要もない。従って、鉄心および外周部鉄心を大型化させることなしに、複数の鉄心を堅固に保持することができる。
【０００９】
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】
【００１０】
【図１Ａ】第一の実施形態におけるリアクトルの分解斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示されるリアクトルの斜視図である。
【図２】第一の実施形態におけるリアクトルのコア本体の断面図である。
【図３】第一の実施形態におけるリアクトルの部分斜視図である。
【図４】別のリアクトルのコア本体の断面図である。
【図５】他の実施形態におけるリアクトルにて使用される当接部材の斜視図である。
【図６】第二の実施形態におけるリアクトルのコア本体の断面図である。
【図７】第二の実施形態におけるリアクトルにて使用される当接部材の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
図１Ａは第一の実施形態におけるリアクトルの分解斜視図であり、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６は、コア本体５と、コア本体５の一端に取付けられる台座６０と、コア本体５の他端に取付けられる環状の端板８１と、端板８１に取付けられる端子台６５とを主に備えている。言い換えれば、コア本体５は、軸方向両端部において台座６０と端板８１および端子台６５とによって挟まれている。なお、端子台６５が端板８１と同様な形状の凸部（図示しない）をその下面に有していてもよく、その場合には、端板８１を省略してもよい。
【００１４】
台座６０には、コア本体５の端面に対応した外形を有する環状の突出部６１が設けられている。突出部６１には、台座６０を貫通する貫通孔６０ａ〜６０ｃが周方向に等間隔に形成されている。端板８１も、同様な外形を有しており、端板８１には、貫通孔８１ａ〜８１ｃが周方向に等間隔に形成されている。台座６０の突出部６１および端板８１の高さは、コア本体５の端部から突出するコイル５１〜５３の突出高さよりもわずかながら長いものとする。
【００１５】
端子台６５は複数、例えば六つの端子を含んでいる。これら複数の端子のそれぞれは、コイル５１〜５３から延びる複数のリードに接続されている。また、端子台６５には貫通孔６５ａ〜６５ｃが周方向に等間隔に形成されている。
【００１６】
図２は第一の実施形態におけるリアクトルのコア本体の断面図である。図２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の内側に配置された三つの鉄心コイル３１〜３３とを含んでいる。図１においては、略六角形の外周部鉄心２０の内側に鉄心コイル３１〜３３が配置されている。これら鉄心コイル３１〜３３はコア本体５の周方向に等間隔で配置されている。
【００１７】
なお、外周部鉄心２０が他の回転対称形状、例えば円形であってもよい。そのような場合には、端子台６５、端板８１および台座６０に対応した形状であるものとする。また、鉄心コイルの数は３の倍数であればよく、その場合には、リアクトル６を三相リアクトルとして使用できる。
【００１８】
図面から分かるように、それぞれの鉄心コイル３１〜３３は、外周部鉄心２０の半径方向に延びる鉄心４１〜４３と、該鉄心に巻回されたコイル５１〜５３とを含んでいる。
【００１９】
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。また、外周部鉄心部分２４〜２６には、貫通孔２９ａ〜２９ｃが形成されている。
【００２０】
コイル５１〜５３は外周部鉄心部分２４〜２６と鉄心４１〜４３との間に形成されるコイルスペース５１ａ〜５３ａに配置される。コイルスペース５１ａ〜５３ａにおいては、コイル５１〜５３の内周面および外周面はコイルスペース５１ａ〜５３ａの内壁に隣接している。
【００２１】
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の中心近傍に位置している。図面においては鉄心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。
【００２２】
言い換えれば、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、１０２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ものとする。
【００２３】
このように、図１に示される構成では、コア本体５の中心部に位置する中心部鉄心が不要であるので、コア本体５を軽量かつ簡易に構成することができる。さらに、三つの鉄心コイル３１〜３３が外周部鉄心２０により取囲まれているので、コイル５１〜５３から発生した磁場が外周部鉄心２０の外部に漏洩することもない。また、ギャップ１０１〜１０３を任意の厚さで低コストで設けることができるので、従来構造のリアクトルと比べて設計上有利である。
【００２４】
さらに、本開示のコア本体５においては、従来構造のリアクトルに比較して、相間の磁路長の差が少なくなる。このため、本開示においては、磁路長の差に起因するインダクタンスのアンバランスを軽減することもできる。
【００２５】
再び図１Ａを参照すると、台座６０の頂面の中心には、第一当接部材７１がコア本体５に向かって延びるよう設けられている。第一当接部材７１は筒状、例えば円筒形であり、その一面が台座６０の中心に設けられる。同様に、端子台６５の底面の中心には、第二当接部材７２がコア本体５に向かって延びるよう設けられている。
【００２６】
これら第一当接部材７１および第二当接部材７２は非磁性材料、例えばアルミニウム、ＳＵＳ、樹脂などから構成されているのが好ましく、これにより、磁場が当接部材７１、７２を通過するのを避けられる。
【００２７】
図３は第一の実施形態におけるリアクトルの部分斜視図である。理解を容易にする目的で、図３には、コア本体５、当接部材７１、７２以外の部材の図示を省略している。典型的な当接部材７１、７２の端面はギャップ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当接部材７１、７２の端面の最大面積であるのが好ましい。この場合には、当接部材７１、７２を軽量にしつつ、当接部材７１、７２がコイル５１〜５３に干渉するのを避けられる。
【００２８】
はじめに、当接部材７１、７２を台座６０および端子台６５に前述したように設置する。そして、台座６０および端子台６５をコア本体５に向かってそれぞれ矢印方向に移動させる。そして、図３の破線Ａで示されるように当接部材７１、７２の端面がコア本体５の端面の中心に到達すると、鉄心４１〜４３は当接部材７１、７２の間に位置するようになる。次いで、ネジ９９ａ〜９９ｃ（図１Ａを参照されたい）を台座６０の貫通孔６０ａ〜６０ｂ、コア本体５の貫通孔２９ａ〜２９ｃ、端板８１の貫通孔８１ａ〜８１ｃ、端子台６５の貫通孔６５ａ〜６５ｃに通して螺合させる。これにより、鉄心４１〜４３が当接部材７１、７２によって軸方向に挟込まれた状態で、鉄心４１〜４３の両端部が互いに堅固に保持されるようになる。
【００２９】
ところで、図４は別のリアクトルのコア本体の断面図である。図４に示される別のリアクトルのコア本体５’は、図２を参照して説明したコア本体５と概ね同様の構成である。コア本体５’の中心には軸方向に延びる貫通孔１００が形成されている。そして、棒状部材９９が貫通孔に挿入されている。棒状部材９９の両端部は、固定用バネ板金（図示しない）により、コア本体５の両端部に固定され、その結果、鉄心４１〜４３の両端部が互いに固定される。
【００３０】
図４においては、単一の棒状部材９９のみで鉄心４１〜４３の両端部を固定するので、貫通孔１００の寸法を比較的大きくする必要がある。その結果、図４に示されるギャップ１０１〜１０３の長さＬ０は、図２に示されるギャップ１０１〜１０３の長さＬ１よりも短くなる。このため、想定されたインダクタンスを確保するためには、鉄心４１〜４３の幅を大きくして、図４に示されるギャップ１０１〜１０３の長さを長さＬ１まで大きくする必要があった。
【００３１】
これに対し、本開示においては、台座６０および端子台６５にそれぞれ設けられた当接部材７１、７２がコア本体５の両端面の中心に当接しているので、複数の鉄心４１〜４３を堅固に保持することができる。さらに、複数の鉄心４１〜４３を保持するために、コア本体５の中心に貫通孔を形成する必要がないので、ギャップ長さを確保するために鉄心４１〜４３の幅を大きくする必要もない。従って、鉄心４１〜４３および外周部鉄心２０を大型化させることなしに、複数の鉄心４１〜４３を堅固に保持することができる。言い換えれば、当接部材７１、７２は、リアクトル６を組立てたときに鉄心４１〜４３が堅固に保持されるように寸法決めされる。
【００３２】
また、当接部材７１、７２は、台座６０の上面および端子台６５の下面にそれぞれ一体的に形成されていてもよい。あるいは、当接部材７１、７２は、台座６０の上面および端子台６５の下面から着脱可能に形成されていてもよい。この場合には、当接部材７１、７２を既存のリアクトル６の台座６０とコア本体５との間およびコア本体５と端子台６５との間にそれぞれ取付けることができる。
【００３３】
さらに、図５は他の実施形態におけるリアクトルにて使用される当接部材の斜視図である。当接部材７１の一面には略Ｙ字形状の凸部７５が設けられている。図５に示される凸部７５は、ギャップ１０１〜１０３の数と同じ数の隆起部７６ａ〜７６ｃより構成されている。これら隆起部７６ａ〜７６ｃはギャップ１０１〜１０３に対応するように周方向に等間隔に配置されている。隆起部７６ａ〜７６ｃを含む凸部７５はギャップ１０１〜１０３に少なくとも部分的に係合可能に構成されている。なお、当接部材７２の端面にも同様な凸部７５が設けられていても良い。ただし、一方の当接部材７１にのみ凸部７５が設けられていれば十分である。
【００３４】
凸部７５を備えた当接部材７１、７２を用いて鉄心４１〜４３の両端部が互いに固定された場合には、凸部７５がギャップ１０１〜１０３に係合するので、鉄心４１〜４３をさらに堅固に固定できる。また、リアクトル５の駆動時に鉄心４１〜４３が振動せず、従って、騒音の発生を抑えられる。このため、凸部７５はギャップ１０１〜１０３に少なくとも部分的に係合するように形成されていれば十分であり、例えば凸部７５が二つの隆起部７６ａ、７６ｂのみを含んでいてもよい。
【００３５】
さらに、図５に示されるような凸部７５を備えている場合には、凸部７５が蓋として機能するので、異物がギャップ１０１〜１０３に侵入するのを防止できる。また、凸部７５はギャップ１０１〜１０３の寸法を保持する役目を果たしうる。
【００３６】
ところで、図２に示されるコア本体５以外のコア本体に前述した当接部材７１、７２を取付けてもよい。例えば図６は第二の実施形態におけるリアクトルのコア本体の断面図である。図６に示されるコア本体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はコア本体５の周方向に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、コア本体５を備えたリアクトルを単相リアクトルとして使用できる。
【００３７】
図面から分かるように、外周部鉄心２０は周方向に分割された四つの外周部鉄心部分２４〜２７より構成されている。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。そして、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２１〜２４のそれぞれと一体的に形成されている。なお、鉄心４１〜４４の数と、外周部鉄心部分２４〜２７の数とが必ずしも一致していなくてもよい。図２に示されるコア本体５も同様である。
【００３８】
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６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。
【００３９】
図６には当接部材７１が破線で示されている。当接部材７１はギャップ１０１〜１０４を少なくとも部分的に含む形状および面積を有する円形であり、当接部材７２（図示しない）も同様な形状である。前述したのと同様な理由により、ギャップ１０１〜１０４の半径方向外側端部を円周上に含む円形が当接部材７１、７２の端面の最大面積であるのが好ましい。当接部材７１、７２の間にコア本体５が軸方向に挟込まれると、鉄心４１〜４４の両端部が互いに固定されるようになる。
【００４０】
図７は第二の実施形態におけるリアクトルにて使用される当接部材の斜視図である。当接部材７１の一面には略Ｘ字形状の凸部７５が設けられている。図７に示される凸部７５は、ギャップ１０１〜１０４に係合可能に構成された、前述したのと同様な隆起部７６ａ〜７６ｄを含んでいる。このような凸部７５を備えた当接部材７１、７２を使用した場合には、凸部７５がギャップ１０１〜１０４に係合するので、鉄心４１〜４４をさらに堅固に固定できる。このため、前述したのと同様な効果が得られる。
【００４１】
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の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、前記コア本体を挟むように該コア本体に締結する端子部（６５）および台座（６０）と、前記台座に取付けられていて前記台座と前記コア本体との間において前記少なくとも三つの鉄心の一端に当接する第一当接部材（７１）と、前記端子部に取付けられていて前記コア本体と前記端子部との間において前記少なくとも三つの鉄心の他端に当接する第二当接部材（７２）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、前記第一当接部材および前記第二当接部材のうちの少なくとも一方の端面には、前記ギャップに少なくとも部分的に係合する凸部（７５）が形成されている。
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、前記第一当接部材および前記第二当接部材は前記端子部および前記台座から着脱可能に構成されている。
４番目の態様によれば、１番目から３番目のいずれかの態様において、前記第一当接部材および前記第二当接部材は非磁性材料から形成されている。
５番目の態様によれば、１番目から４番目のいずれかの態様において、前記少なくとも三つの鉄心コイルの数は３の倍数である。
６番目の態様によれば、１番目から４番目のいずれかの態様において、前記少なくとも三つの鉄心コイルの数は４以上の偶数である。
【００４２】
態様の効果
１番目の態様においては、当接部材がコア本体の両端面の中心に当接しているので、複数の鉄心を堅固に保持することができる。さらに、複数の鉄心を保持するために、コア本体の中心に貫通孔を形成する必要がないので、ギャップ長さを確保するために鉄心の幅を大きくする必要もない。従って、鉄心および外周部鉄心を大型化させることなしに、複数の鉄心を堅固に保持することができる。
２番目の態様においては、凸部がギャップに係合するので、鉄心をさらに堅固に固定できる。さらに、異物がギャップに侵入するのを防止できると共に、ギャップの寸法を保持することができる。
３番目の態様においては、当接部材を既存のリアクトル内に取付けることができる。
４番目の態様においては、非磁性材料は、例えばアルミニウム、ＳＵＳ、樹脂などであるのが好ましく、これにより、磁場が当接部材を通過するのを避けられる。
５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。
６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。
【００４３】
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】
【００４４】
５    コア本体
６    リアクトル
２０    外周部鉄心
２４〜２７    外周部鉄心部分
３１〜３３    鉄心コイル
４１〜４４    鉄心
５１〜５４    コイル
６０    台座
６１    突出部
６５    端子部
７１    第一当接部材
７２    第二当接部材
７５    凸部
７６ａ〜７６ｄ    隆起部
８１    端板
１０１〜１０４    ギャップ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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