(57)【要約】【課題】簡単な構造で汎用性に富み、安価に巻線の過熱を防止できるリアクトル装置を実現する。【解決手段】リアクトル装置１００は、ギャップ部Ｇを有する鉄心１０と、ギャップ部Ｇを含む鉄心１０の周囲に配置される絶縁性皮膜を有する巻線２０と、を備える。巻線２０は、ギャップ部Ｇを有する鉄心１０から空間的な距離を隔てて巻回される。【選択図】図１
2015026734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギャップ部を有する鉄心と、前記ギャップ部を含む鉄心の周囲に配置される絶縁皮膜を有する巻線と、を備え、
前記巻線は、前記ギャップ部を有する鉄心から空間的な距離を隔てて巻回されることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項２】
前記ギャップ部を有する鉄心から空間的な距離を隔てる手段が、前記鉄心からの沿面距離を確保するための絶縁体であることを特徴とする請求項１に記載のリアクトル装置。
【請求項３】
前記絶縁体は、合成樹脂製の電気絶縁性シートであることを特徴とする請求項２に記載のリアクトル装置。
【請求項４】
前記巻線は、絶縁性ボビンの筒体部の周囲に電気絶縁性シートを介して巻回されることを特徴とする請求項１に記載のリアクトル装置。
【請求項５】
前記巻線は、筒体部が厚肉の絶縁性ボビンに巻回されることを特徴とする請求項１に記載のリアクトル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リアクトル装置の巻線構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
リアクトル装置は、インダクタンスの周波数特性を利用する静止機器である。リアクトル装置は、ダストコアと称される一部のものを除き、通常、鉄心にギャップ部（空隙部）が設けられる。
【０００３】
リアクトル装置は、ギャップ部から漏洩した磁束が当該ギャップ部周辺の巻線に作用し、渦電流が発生することが知られている。過電流に起因した損失が生じると、巻線の温度が上昇する。渦電流による発熱は、リアクトル装置の動作周波数が高いほど生じやすく、過熱状態になると短時間で巻線の絶縁性皮膜が焼損してしまう。
【０００４】
渦電流の影響はギャップ部の距離の自乗に比例するため、発熱を防止するには、ギャップ部を複数に分割して個々のギャップ部の距離を小さくする。しかし、鉄心に複数のギャップ部を設けようとすると、特殊な鉄心構造となり、リアクトル装置の製造コストが増大する。
【０００５】
従来、リアクトル装置の温度上昇や巻線焼損を防止するための技術が種々開発されている。
【０００６】
たとえば、コア（鉄心）のギャップ部分に対応するボビン中央部に巻線を妨げる凸部を設け、当該凸部の部分には巻線を施さないようにしたＥＥ型トランスが開示されている（特許文献１参照）。特許文献１の技術によれば、洩れ磁束による温度上昇を抑え、損失の小さなＥＥ型トランスが提供できる。
【０００７】
また、巻線の巻回密度が、コアの磁気ギャップ部に対応する位置において、他の部分よりも粗く巻回したリアクトル装置が開示されている（特許文献２参照）。特許文献２の技術によれば、磁気ギャップ部の磁路と垂直な外周範囲において、巻線の巻回密度を粗とすることにより、洩れ磁束の鎖交による渦電流に起因した損失が低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−３０２７２０号公報
【特許文献２】特開２０１２−７９９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、特許文献１の技術は、コアのギャップ部分に対応する位置に凸部を有する専用のボビンを必要とし、製造コストが増大する。
【００１０】
また、特許文献２の技術は、コアのギャップ部に対応する位置の巻回密度を粗くしてもギャップ部を横切る部分の局部的な発熱は避けられない。リアクトル装置の動作周波数が高くなると、信頼性に影響を与える発熱が局部的に起きる。さらに、リアクトル装置の量産工程においては、巻回密度を粗くする部分の均一性や内部状況の目視確認ができないため、巻線状態に不具合が生じる虞れがある。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであり、簡単な構造で汎用性に富み、安価に巻線の過熱を防止することができるリアクトル装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明に係るリアクトル装置は、ギャップ部を有する鉄心と、ギャップ部を含む鉄心の周囲に配置される絶縁性皮膜を有する巻線と、を備える。
【００１３】
上記巻線は、上記ギャップ部を有する鉄心から空間的な距離を隔てて巻回されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るリアクトル装置は、巻線がギャップ部を有する鉄心から空間的な距離を隔てて巻回されるので、ギャップ部における洩れ磁束の影響が巻線におよび難くなり、簡単な構造で汎用性に富み、安価に巻線の過熱を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１に係るリアクトル装置の概略断面図である。
【図２】実施形態１に係るリアクトル装置における他の形態の概略断面図である。
【図３】実施形態２に係るリアクトル装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、［実施形態１］および［実施形態２］に係るリアクトル装置について説明する。
【００１７】
［実施形態１］および［実施形態２］は、ギャップ部を有する鉄心から空間的な距離を隔てて、巻線を巻回することにより、簡単な構造で汎用性に富み、安価に巻線の過熱を防止することができるリアクトル装置である。
【００１８】
［実施形態1］
〔リアクトル装置の構成〕
まず図１を参照して、実施形態１に係るリアクトル装置の構成について説明する。図１は実施形態１に係るリアクトル装置の概略断面図である。図２は実施形態１に係るリアクトル装置における他の形態の概略断面図である。
【００１９】
図１に示すように、実施形態１に係るリアクトル装置１００は、ギャップ部Ｇを有する鉄心１０と、当該ギャップ部Ｇを含む鉄心１０の周囲に配置される巻線２０と、を備える。
【００２０】
図１に示す鉄心１０は、ＥＥ型の鉄心である。当該ＥＥ型の鉄心１０の中間部には、少なくとも一箇所のギャップ部Ｇが設けられている。ギャップ部Ｇは、空隙を隔てて鉄心同士１０ａ、１０ｂを突き合わせて形成される。
【００２１】
鉄心１０の構成材料としては、たとえば、フェライト、電磁鋼板、およびパーマロイ等の磁性体が挙げられるが、例示の構成材料に限定されない。鉄心１０は単体構造の他、薄板を積層したスタック構造であっても構わない。
【００２２】
ギャップ部Ｇを含む鉄心１０の周囲には、両端にフランジ部３１を有する筒体状の絶縁性ボビン３０が設けられる。絶縁性ボビン３０の構成材料としては、たとえば、フェノール、ナイロン、ＰＢＴ等の合成樹脂が挙げられるが、例示の構成材料に限定されない。絶縁性ボビン３０の筒体部３２内には、鉄心１０が収容される。
【００２３】
巻線２０としては、エナメル線等の銅線の周囲に絶縁性皮膜を施した導線が採用される。
【００２４】
巻線２０は、ギャップ部Ｇを有する鉄心１０から空間的な距離を隔てて巻回される。すなわち、通常は、絶縁性ボビン３０の筒体部３２の周囲に、巻線２０が巻回される。しかし、本実施形態のリアクトル装置１００では、絶縁性ボビン３０の筒体部３２の周囲に絶縁体４０を介して、巻線２０が巻回される。
【００２５】
絶縁体４０としては、たとえば、たとえば、ポリエステル、アラミド繊維等の合成樹脂製の電気絶縁性シートが挙げられるが、例示の電気絶縁性シートに限定されない。
【００２６】
電気絶縁性シートの厚さは、洩れ磁束の強さ、巻線２０の巻回数、および鉄心１０のギャップ部Ｇの間隔等を考慮して決定される。
【００２７】
上記の形態では、ギャップ部Ｇを有する鉄心１０から空間的な距離を隔てる手段として、電気絶縁性シート４０を採用したが、これに限定されない。
【００２８】
すなわち、図２に示すように、リアクトル装置１００の量産に対応させるべく、筒体部３２が厚肉の絶縁性ボビン３０に巻線２０を巻回することにより、ギャップ部Ｇを有する鉄心から空間的な距離を隔ててもよい。
【００２９】
絶縁性ボビン３０の筒体部３２の肉厚は、電気絶縁性シート４０の厚さと同様に、洩れ磁束の強さ、巻線２０の巻回数、および鉄心１０のギャップ部Ｇの間隔等を考慮して決定される。
【００３０】
〔リアクトル装置の作用〕
次に、図１および図２を参照して、実施形態１に係るリアクトル装置１００の作用について説明する。
【００３１】
本実施形態に係るリアクトル装置１００は、図１および図２に示すように、ギャップ部Ｇを有するＥＥ型鉄心１０を備えている。本実施形態に係るリアクトル装置１００を稼働すると、鉄心１０のギャップ部Ｇから磁束が洩れ出て、ギャップ部周辺の巻線２０に作用し、渦電流が発生する。
【００３２】
ギャップ部Ｇの間隙が比較的小さい場合（たとえば、約１ｍｍ未満の場合）、過電流は最短距離の鉄心１０ａ、１０ｂ間を流れる。一方、ギャップ部Ｇの間隙が比較的大きい場合（たとえば、約３ｍｍ〜５ｍｍ以上の場合）、鉄心１０と巻線２０との距離が近いと、過電流はギャップ部周辺の巻線２０を迂回して流れようとする。
【００３３】
しかし、本実施形態に係るリアクトル装置１００の巻線２０は、ギャップ部Ｇを有する鉄心１０から空間的な距離を隔てて巻回されている。具体的には、絶縁性ボビン３０の筒体部３２の周囲に電気絶縁性シート４０を介して、巻線２０が巻装されている。もしくは、リアクトル装置１００の量産に対応させるべく、筒体部３２が厚肉の絶縁性ボビン３０に巻線２０が巻装されている。
【００３４】
このため、本実施形態に係るリアクトル装置１００は、ギャップ部Ｇを有する鉄心１０から空間的な距離を隔てて巻線２０を配置することにより、ギャップ部Ｇにおける洩れ磁束の影響が巻線２０に作用し難い巻線構造となっている。
【００３５】
すなわち、本実施形態に係るリアクトル装置１００によれば、ギャップ部Ｇにおける洩れ磁束の影響が巻線２０に作用し難いので、特許文献２にあるような調整を行わなくとも巻線２０の巻回が簡単で汎用性に富み、安価に巻線の過熱を防止することができる。
【００３６】
[実施形態２]
次に、図３を参照して、実施形態２に係るリアクトル装置について説明する。図３は
実施形態２に係るリアクトル装置の概略断面図である。
なお、実施形態１と同一の構成部材については、同一の符号を付して説明する。
【００３７】
図３に示すように、実施形態２に係るリアクトル装置２００は、ＥＩ型鉄心２１０を用いている点が、実施形態１と異なる。
【００３８】
本実施形態のＥＩ型鉄心２１０は、Ｅ型鉄心２１０ａとＩ型鉄心２１０ｂとの間に、３箇所のギャップ部Ｇが形成されている。
【００３９】
実施形態２にあっても、巻線２０は、ギャップ部Ｇを有する鉄心２１０から空間的な距離を隔てて巻回される。すなわち、本実施形態のリアクトル装置２００では、ＥＩ型鉄心２１０の各ギャップ部Ｇに臨んで、空間距離を確保するための絶縁体４０が介設される。巻線２０は、絶縁体４０以外のスロット６０内に巻装される。
【００４０】
本実施形態の絶縁体４０としては、バリアテープと呼ばれる沿面距離確保のための電気絶縁性シートが用いられる。ＥＩ型鉄心２１０の各ギャップ部Ｇに臨んで、電気絶縁性シートを介設することにより、ＥＩ型鉄心２１０のギャップ部Ｇと巻線２０との間の空間距離が確保され、洩れ磁束の巻線２０への作用を抑制することができる。
【００４１】
電気絶縁性シートの厚さは、洩れ磁束の強さ、巻線２０の巻回数、および鉄心１０のギャップ部Ｇの間隔等を考慮して決定される。
【００４２】
なお、図示していないが、巻線２０の周囲は、モールド樹脂等の電気絶縁性筒体で覆われる。
【００４３】
実施形態２に係るリアクトル装置２００は、基本的に実施形態１と同様の作用効果を奏する。特に実施形態２に係るリアクトル装置２００によれば、ギャップ部Ｇに臨んで、沿面距離を確保するための絶縁体４０を介設するだけの簡単な構造で、ＥＩ型鉄心２１０を有するリアクトル装置２００の巻線２０の過熱を防止できる。
【００４４】
以上、実施形態１および実施形態２に係るリアクトル装置を従来のリアクトル装置と比較したところ、温度上昇が極端に低下し、巻線が焼損する恐れがほとんどなくなった。
【００４５】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、これらは本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をこれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態とは異なる種々の態様で実施することができる。
【００４６】
また、鉄心形状例としてＥＥ型およびＥＩ型について説明してあるが他の形状の鉄心についても適用できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４７】
１０、２１０    鉄心、
２０    巻線、
３０    絶縁性ボビン、
３２    筒体部、
４０    電気絶縁性シート、
Ｇ    ギャップ部、
１００、２００    リアクトル装置。
【図１】
2015026734.tif 000003
【図２】
2015026734.tif 000004
【図３】
2015026734.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成25年7月31日(2013.7.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
絶縁体４０としては、たとえば、ポリエステル、アラミド繊維等の合成樹脂製の電気絶縁性シートが挙げられるが、例示の電気絶縁性シートに限定されない。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
実施形態２にあっても、巻線２０は、ギャップ部Ｇを有する鉄心２１０から空間的な距離を隔てて巻回される。すなわち、本実施形態のリアクトル装置２００では、ＥＩ型鉄心２１０の各ギャップ部Ｇに臨んで、空間距離を確保するための絶縁体４０が介設される。巻線２０は、絶縁体４０以外のスロット内に巻装される。