(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部鉄心（２０）と、
前記外周部鉄心の内面に接するか、または、該内面に結合された少なくとも三つの鉄心コイル（３１〜３３）と、を具備し、
前記少なくとも三つの鉄心コイルのそれぞれは、鉄心（４１〜４３）と該鉄心に巻回されたコイル（５１〜５３）とから構成されており、
前記少なくとも三つの鉄心コイルのうちの一つの鉄心コイルと該一つの鉄心コイルに隣接する鉄心コイルとの間には磁気的に連結可能なギャップ（１０１〜１０３）が形成されており、
前記鉄心のそれぞれは前記外周部鉄心の半径方向にのみ延びており、
互いに隣接する二つの前記鉄心の半径方向内側端部は単一の前記ギャップを介して磁気的に連結されている、三相リアクトル。
【請求項２】
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に記載の三相リアクトル。
【請求項３】
前記少なくとも三つの鉄心コイルの前記鉄心は複数の鉄心部分（４１ａ〜４３ａ、４１ｂ〜４３ｂ）から構成されており、
該複数の鉄心部分の間には磁気的に連結可能な鉄心部分ギャップ（１１１〜１１３）が形成されている、請求項１または２に記載の三相リアクトル。
【請求項４】
前記コイルは、前記複数の鉄心部分に巻回された複数のコイル（５１ａ〜５３ａ、５１ｂ〜５３ｂ）を含む、請求項３に記載の三相リアクトル。
【請求項５】
前記少なくとも三つの鉄心コイルの前記鉄心と前記外周部鉄心との間には磁気的に連結可能な外周部鉄心ギャップ（１２１〜１２３）が形成されている請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の三相リアクトル。
【請求項６】
前記外周部鉄心は複数の外周部鉄心部分（２１〜２３）から構成されている、請求項１から５のうちのいずれか一項に記載の三相リアクトル。
【請求項７】
前記複数の外周部鉄心部分のうちの互いに隣接する外周部鉄心部分の間には外周部鉄心部分ギャップ（６１〜６３）が形成されている請求項６に記載の三相リアクトル。
【請求項８】
前記少なくとも三つの鉄心コイルは、回転対称に配置されている請求項１から７のうちのいずれか一項に記載の三相リアクトル。
【請求項９】
前記三相リアクトルが、少なくとも三つの鉄心コイルからなる第一組（３１、３３、３５）と他の少なくとも三つの鉄心コイルからなる第二組（３２、３４、３６）とを含んでいる請求項１から８のうちのいずれか一項に記載の三相リアクトル。
【請求項１０】
前記三相リアクトルは、三つの鉄心コイルからなる組を三組以上有する、請求項９に記載の三相リアクトル。
【請求項１１】
前記三相リアクトルの前記ギャップには、非磁性材料であるギャップ材または絶縁紙または樹脂（７１）が挿入されているか、または充填されている請求項１から１０のうちのいずれか一項に記載の三相リアクトル。
【請求項１２】
前記三相リアクトルの前記外周部鉄心の内側には、非磁性材料であるギャップ材または絶縁材または樹脂（７２）が充填されている請求項１から１０のうちのいずれか一項に記載の三相リアクトル。
【請求項１３】
前記外周部鉄心は少なくとも三つの外周部鉄心部分より構成されており、
前記外周部鉄心部分の内面の一部分は前記鉄心の側面に部分的に平行であり、
前記コイルは前記外周部鉄心部分の前記内面の一部分と前記鉄心の側面との間に形成された空間に配置されており、
前記一つの鉄心と前記他の鉄心との間の前記ギャップのギャップ長は前記空間の幅よりも短いようにした、請求項１から１２のうちいずれか一項に記載の三相リアクトル。
【請求項１４】
外周部鉄心（２０）と、
前記外周部鉄心の内面に接するかまたは該内面に結合された少なくとも三つの鉄心コイル（３１〜３３）とを具備し、
前記少なくとも三つの鉄心コイルのそれぞれは、鉄心（４１〜４３）と該鉄心に巻回されたコイル（５１〜５３）とから構成されており、
前記鉄心は前記外周部鉄心の半径方向にのみ延びており、
さらに、前記少なくとも三つの鉄心コイルの間に配置された少なくとも一つのコイル間鉄心（８０、８１〜８３）を具備し、
前記少なくとも三つの鉄心コイルと前記コイル間鉄心との間には磁気的に連結可能なギャップ（１０１〜１０３）が形成されている、三相リアクトル。
【請求項１５】
前記コイル間鉄心の間に配置された追加のコイル間鉄心（８４）をさらに含み、
該追加のコイル間鉄心と前記コイル間鉄心の間には、磁気的に連結可能なギャップが形成されている、請求項１４に記載の三相リアクトル。
【請求項１６】
前記コイル間鉄心は鋭角をなす二つの面を有しており、該二つの面のそれぞれが前記ギャップを挟んで前記鉄心コイルに対向している、請求項１４または１５に記載の三相リアクトル。
【請求項１７】
前記少なくとも三つの鉄心コイルの数は三の倍数である請求項１４から１６のいずれか一項に記載の三相リアクトル。
【請求項１８】
前記少なくとも三つの鉄心コイルの前記鉄心は複数の鉄心部分から構成されており、
該複数の鉄心部分の間には磁気的に連結可能な鉄心部分ギャップが形成されている、請求項１４から１７のいずれか一項に記載の三相リアクトル。
【請求項１９】
前記コイルは、前記複数の鉄心部分に巻回された複数のコイル（５１ａ〜５３ａ、５１ｂ〜５３ｂ）を含む、請求項１８に記載の三相リアクトル。
【請求項２０】
前記少なくとも三つの鉄心コイルの前記鉄心と前記外周部鉄心との間には磁気的に連結可能な外周部鉄心ギャップが形成されている請求項１４から１９のうちのいずれか一項に記載の三相リアクトル。
【請求項２１】
前記コイル間鉄心は複数のコイル間鉄心部分（８１ａ〜８１ｂ、８２ａ〜８２ｂ、８３ａ〜８３ｂ）から構成されており、
該複数のコイル間鉄心部分の間には磁気的に連結可能なコイル間鉄心部分ギャップ（１３１〜１３３）が形成されている、請求項１４から２０のいずれか一項に記載の三相リアクトル。
【請求項２２】
前記外周部鉄心は複数の外周部鉄心部分（２１〜２３）から構成されている、請求項１４から２１のいずれか一項に記載の三相リアクトル。
【請求項２３】
前記複数の外周部鉄心部分のうちの互いに隣接する外周部鉄心部分の間には外周部鉄心部分ギャップ（２１ａ〜２１ｃ）が形成されている請求項２２に記載の三相リアクトル。
【請求項２４】
前記三つの鉄心コイルは回転対称に配置されている請求項１４から２３のいずれか一項に記載の三相リアクトル。
【請求項２５】
前記三相リアクトルが、三つの鉄心コイルからなる第一組と他の三つの鉄心コイルからなる第二組とを含んでいる請求項１４から２４のいずれか一項に記載の三相リアクトル。
【請求項２６】
前記三相リアクトルは、三つの鉄心コイルからなる組を三組以上有する、請求項２５に記載の三相リアクトル。
【請求項２７】
前記三相リアクトルの前記ギャップには、非磁性材料であるギャップ材（７１）または絶縁紙または樹脂が挿入されているか、または充填されている請求項１４から２６のいずれか一項に記載の三相リアクトル。
【請求項２８】
前記三相リアクトルの前記外周部鉄心の内側には、非磁性材料であるギャップ材（７２）または絶縁材または樹脂が充填されている請求項１４から２６のいずれか一項に記載の三相リアクトル。
【請求項２９】
前記外周部鉄心は少なくとも三つの外周部鉄心部分より構成されており、
前記外周部鉄心部分の内面の一部分は前記鉄心の側面に部分的に平行であり、
前記コイルは前記外周部鉄心部分の前記内面の一部分と前記鉄心の側面との間に形成された空間に配置されており、
前記一つの鉄心と前記他の鉄心との間の前記ギャップのギャップ長は前記空間の幅よりも短いようにした、請求項１４から２８のうちいずれか一項に記載の三相リアクトル。
【請求項３０】
前記鉄心の半径方向内側端部は前記外周部鉄心の中心に向かって収斂している、請求項１から２９のうちいずれか一項に記載の三相リアクトル。
【請求項３１】
少なくとも三つの外周部鉄心部分より構成される外周部鉄心と、
前記外周部鉄心の内側に配置された少なくとも三つの鉄心コイルと、を具備し、
前記少なくとも三つの鉄心コイルのそれぞれは、前記外周部鉄心部分のそれぞれに接するかまたは一体的に形成された鉄心と該鉄心に巻回されたコイルとから構成されており、
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、
前記外周部鉄心部分の内面の一部分は前記鉄心の側面に部分的に平行であり、
前記コイルは前記外周部鉄心部分の前記内面の一部分と前記鉄心の側面との間に形成された空間に配置されており、
前記一つの鉄心と前記他の鉄心との間の前記ギャップのギャップ長は前記空間の幅よりも短いようにした、リアクトル。
【請求項３２】
前記鉄心の半径方向内側端部は前記外周部鉄心の中心に向かって収斂している、請求項３１に記載のリアクトル。
【請求項３３】
請求項１から３２のうちのいずれか一項に記載のリアクトルを具備したモータ駆動装置。
【請求項３４】
請求項３３に記載のモータ駆動装置を具備した機械。
【請求項３５】
請求項１から３２のうちのいずれか一項に記載のリアクトルを具備したパワーコンディショナ。
【請求項３６】
請求項３５に記載のパワーコンディショナを具備した機械または装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄心部およびコイルを備えた三相リアクトルに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、三相リアクトルは三つの鉄心と、これら鉄心に巻回された三つのコイルとを有している。特許文献１には、並置された三つのコイルを備えた三相リアクトルが開示されている。また、特許文献２には、複数のコイルのそれぞれの中心軸線が三相リアクトルの中心軸線周りに配置されていることが開示されている。さらに、特許文献３には、半径方向に配置された複数の直線磁心と、これら直線磁心を連結する連結磁心と、直線磁心および連結磁心に巻回されたコイルとを含む三相リアクトルが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−２０３５０７号公報
【特許文献２】国際公開第２０１４／０３３８３０号
【特許文献３】特開２００８−１７７５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、三相リアクトルの各相のコイルには三相交流電流が流れる。そして、従来技術（特許文献１）の三相リアクトルにおいては、任意の２相のコイルに電流が流れた際に発生する磁気が流れる磁路の長さは、相の組合せに応じて異なる場合がある。従って、三相リアクトルの各相に平衡な三相交流電流を流した場合であっても、各相の鉄心に流れる磁束密度は互いに異なり、インダクタンスもアンバランスになるという問題があった。
【０００５】
また、従来技術（特許文献１）の三相リアクトルにおいては、各相の鉄心コイルを対称に配置にできない場合がある。このため、鉄心コイルから発生する磁束は、インダクタンスがアンバランスになる原因となる。このように、三相リアクトルにおいてインダクタンスがアンバランスである場合には、三相交流の理想的な入力があったとしても、三相交流の理想的な出力が得られない。
【０００６】
また、従来技術（特許文献１、２）の三相リアクトルにおいては、ギャップの寸法（ギャップの厚さ）は、市場で入手可能なギャップ材の寸法に依存している。このため、三相リアクトルの構造を決定する際に、コイルの巻数や断面積がギャップ材の寸法によって制約を受ける場合がある。また、三相リアクトルにおけるインダクタンスの精度はギャップ材の厚みの精度に応じて定まる。一般的にギャップ材の厚さの精度は±１０％程度であるので、三相リアクトルにおけるインダクタンスの精度もそれに応じて定まる。なお、所望の寸法を有するギャップ材を作成することも可能であるが、ギャップ材に掛かる費用が増す。
【０００７】
また、三相リアクトルを組立てる際には、三相リアクトルのコア部材を一つずつ組立てる工程と、幾つかのコア部材を互いに連結させる工程とを複数回実施する必要がある。このため、ギャップの寸法管理が難しいという問題がある。また、ギャップ材の厚さの精度を向上させることによって、製造費用がさらに増大することになる。
【０００８】
また、コア部材は通常、複数の積層鋼板を積層することにより形成される。そして、三相リアクトルは、コア部材とコア部材とが互いに接触する部分を必要とする。そして、接触する部分の精度を高めるためには、積層鋼板を交互に重ね合わせる必要がある場合もあり、このような作業は極めて煩雑であった。
【０００９】
また、従来技術（特許文献１、２）の三相リアクトルにおいてはコイルが外部に露出しているので、磁界が三相リアクトルのコイルの周りの空気部分に漏洩するという問題がある。漏洩した磁界は心臓のペースメーカに影響を与えたり、三相リアクトルの周囲に在る磁性体を加熱しうる。さらに、近年ではより高周波のスイッチングによってアンプ、モータ等を駆動する傾向にあるため、高周波ノイズの周波数がより高くなる可能性もあり、漏洩した磁界が外部に与える影響がより大きくなることも予想される。
また、従来技術（特許文献１、２）の三相リアクトルにおいては、ギャップの直近にコイルが配置されるため、ギャップから漏洩した磁束がコイル内に渦電流損を発生させ、コイルの損失を増加させるという問題がある。この問題を解決するために、ギャップからコイルを遠ざけた構造とする方法があるが、コアが大きくなったり、コイルの巻回径が大きくなるため、重量や費用が増加するというデメリットがある。
【００１０】
また、インダクタンスがアンバランスとなる問題に対しては、中央相のギャップのみを拡大することで解決されうる。しかしながら、ギャップを拡大すると、磁界がさらに漏洩することになる。
【００１１】
また、従来構造（特許文献１、２）のリアクトルは、コイルとコア間の熱抵抗が高いため、コイルとコアの温度が不平衡となり易い傾向があった。この温度の不平衡を解消するためにはコイル全体を樹脂でモールドしコアに密着させることもあるが、コストが増大するという課題がある。また、ギャップから発生する騒音を抑えるためには、磁束密度を低減した設計を行ったり、前記と同様に樹脂でモールドすることも可能だが、やはりコストが増大するという課題がある。
【００１２】
前述したインダクタンスのアンバランス、外部に露出したコイルによる磁界の漏洩、ギャップ寸法の課題を解決する手段として、特許文献３のような手法もある。この手法ではギャップを設けずに制御巻線に電流を供給することでインダクタンスを得ることができるとされているが、制御巻線に流す電流を制御するための制御回路が必要であり、制御巻線での余分な電力の消費が発生するという課題がある。また、制御巻線は外部に露出しているため、制御巻線から発生する磁界が周囲に漏洩するという課題もある。
【００１３】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、インダクタンスがアンバランスになり難く且つ磁束が外部に漏洩することが少なく且つ、制御巻線を必要とせず且つ、漏れ磁束による損失を低減することのできるギャップ付三相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】
【００１４】
前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、外周部鉄心と、前記外周部鉄心の内面に接するか、または、該内面に結合された少なくとも三つの鉄心コイルと、を具備し、前記少なくとも三つの鉄心コイルのそれぞれは、鉄心と該鉄心に巻回されたコイルとから構成されており、前記少なくとも三つの鉄心コイルのうちの一つの鉄心コイルと該一つの鉄心コイルに隣接する鉄心コイルとの間には磁気的に連結可能なギャップが形成されている、三相リアクトルが提供される。
２番目の発明によれば、１番目の発明において、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。
３番目の発明によれば、１番目または２番目の発明において、前記少なくとも三つの鉄心コイルの前記鉄心は複数の鉄心部分から構成されており、該複数の鉄心部分の間には磁気的に連結可能な鉄心部分ギャップが形成されている。
４番目の発明によれば、１番目から３番目のいずれかの発明において、前記少なくとも三つの鉄心コイルの前記鉄心と前記外周部鉄心との間には磁気的に連結可能な外周部鉄心ギャップが形成されている。
５番目の発明によれば、１番目から４番目のいずれかの発明において、前記外周部鉄心は複数の外周部鉄心部分から構成されている。
６番目の発明によれば、５番目の発明において、前記複数の外周部鉄心部分のうちの互いに隣接する外周部鉄心部分の間には外周部鉄心部分ギャップが形成されている。
７番目の発明によれば、１番目から６番目のいずれかの発明において、前記少なくとも三つの鉄心コイルは、回転対称に配置されている。
８番目の発明によれば、１番目から７番目のいずれかの発明において、前記三相リアクトルが、少なくとも三つの鉄心コイルからなる第一組と他の少なくとも三つの鉄心コイルからなる第二組とを含んでいるようにした。
９番目の発明によれば、８番目の発明において、前記三相リアクトルは、三つの鉄心コイルからなる組を三組以上有する。
１０番目の発明によれば、１番目から９番目のいずれかの発明において、前記三相リアクトルの前記ギャップには、非磁性材料であるギャップ材または絶縁紙または樹脂が挿入されているか、または充填されている。
１１番目の発明によれば、１番目から９番目のいずれかの発明において、前記三相リアクトルの前記外周部鉄心の内側には、非磁性材料であるギャップ材または絶縁材または樹脂が充填されている。
１２番目の発明によれば、外周部鉄心と、前記外周部鉄心の内面に接するかまたは該内面に結合された少なくとも三つの鉄心コイルとを具備し、前記少なくとも三つの鉄心コイルのそれぞれは、鉄心と該鉄心に巻回されたコイルとから構成されており、さらに、前記少なくとも三つの鉄心コイルの間に配置されたコイル間鉄心を具備し、前記少なくとも三つの鉄心コイルと前記コイル間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いる、三相リアクトルが提供される。
１３番目の発明によれば、１２番目の発明において、前記コイル間鉄心は鋭角をなす二つの面を有しており、該二つの面のそれぞれが前記ギャップを挟んで前記鉄心コイルに対向している。
１４番目の発明によれば、１２番目または１３番目の発明において、前記少なくとも三つの鉄心コイルの数は三の倍数である。
１５番目の発明によれば、１２番目から１４番目のいずれかの発明において、前記少なくとも三つの鉄心コイルの前記鉄心は複数の鉄心部分から構成されており、該複数の鉄心部分の間には磁気的に連結可能な鉄心部分ギャップが形成されている。
１６番目の発明によれば、１２番目から１５番目のいずれかの発明において、前記少なくとも三つの鉄心コイルの前記鉄心と前記外周部鉄心との間には磁気的に連結可能な外周部鉄心ギャップが形成されている。
１７番目の発明によれば、１２番目から１６番目のいずれかの発明において、前記コイル間鉄心は複数のコイル間鉄心部分から構成されており、該複数のコイル間鉄心部分の間には磁気的に連結可能なコイル間鉄心部分ギャップが形成されている。
１８番目の発明によれば、１２番目から１７番目のいずれかの発明において、前記外周部鉄心は複数の外周部鉄心部分から構成されている。
１９番目の発明によれば、１８番目の発明において、前記複数の外周部鉄心部分のうちの互いに隣接する外周部鉄心部分の間には外周部鉄心部分ギャップが形成されている。
２０番目の発明によれば、１２番目から１９番目のいずれかの発明において、前記三つの鉄心コイルは回転対称に配置されている。
２１番目の発明によれば、１２番目から２０番目のいずれかの発明において、前記三相リアクトルが、三つの鉄心コイルからなる第一組と他の三つの鉄心コイルからなる第二組とを含んでいる。
２２番目の発明によれば、２１番目の発明において、前記三相リアクトルは、三つの鉄心コイルからなる組を三組以上有する。
２３番目の発明によれば、１２番目から２２番目のいずれかの発明において、前記三相リアクトルの前記ギャップには、非磁性材料であるギャップ材または絶縁紙または樹脂が挿入されているか、または充填されている。
２４番目の発明によれば、１２番目から２２番目のいずれかの発明において、前記三相リアクトルの前記外周部鉄心の内側には、非磁性材料であるギャップ材または絶縁材または樹脂が充填されている。
２５番目の発明によれば、１番目から２４番目のいずれかの発明のリアクトルを具備したモータ駆動装置が提供される。
２６番目の発明によれば、２５番目の発明のモータ駆動装置を具備した機械が提供される。
２７番目の発明によれば、１番目から２４番目のいずれかの発明のリアクトルを具備したパワーコンディショナが提供される。
２８番目の発明によれば、２７番目の発明のパワーコンディショナを具備した機械または装置が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
１番目の発明においては、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ので、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できる。さらに、少なくとも三つの鉄心コイルの大部分は外周部鉄心により囲まれているので、コイルから発生した磁界が外周部鉄心の外部に漏洩する割合を低減できる。また、低コストで任意の厚さのギャップを設けることが可能であるため、従来構造のリアクトルと比べて設計上有利である。さらに、ギャップを設けてインダクタンスを得る構造であるため、制御巻線が不要であるので、三相リアクトルを軽量かつ簡易に構成することができる。
２番目の発明においては、鉄心コイルの数を３の倍数にしているので、１相に対して複数の鉄心コイルが存在することになる。そして、複数の鉄心コイルを互いに並列接続することにより、鉄心コイルのそれぞれのコイルの断面積を低減できる。また、複数の鉄心コイルを互いに直列接続することにより、鉄心コイルのそれぞれのコイルの巻数を低減できる。
３番目の発明においては、鉄心コイルの間のギャップと複数の鉄心部分の間の鉄心部分ギャップとの両方が形成されているので、１箇所あたりのギャップの寸法を小さくできる。そうすることで、ギャップから漏洩する磁束を少なくできるので、漏洩磁束によるコイル内の渦電流損を低減することができる。
４番目の発明においては、外周部鉄心と鉄心コイルとの間に外周部鉄心ギャップが形成されているので、鉄心コイルから発生する熱が外周部鉄心に伝達し難くなる。
５番目の発明においては、外周部鉄心を複数に分割しているので、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。
６番目の発明においては、外周部鉄心部分ギャップを調整することにより、インダクタンスのアンバランスを容易に調整することができる。
７番目の発明においては、少なくとも三つの鉄心コイルの配置に起因するインダクタンスのアンバランスを最小とすることができる。
８番目の発明においては、一つのリアクトル内に、二つのリアクトルを含ませられるため、二つのリアクトルが必要な場合は設置スペースを少なくできる。また、これらリアクトルを互いに並列または直列に接続することにより、インダクタンス値を調整できる。
９番目の発明においては、一つのリアクトル内に三つ以上のリアクトルを含ませられるため、三つ以上のリアクトルが必要な場合は設置スペースを少なくできる。また、三つ以上のリアクトルを互いに並列または直列に接続することにより、インダクタンス値を調整できる。
１０番目の発明においては、ギャップに接する鉄心の振動を抑制すると共に鉄心から発生する騒音を低減することができる。
１１番目の発明においては、鉄心コイルと外周部鉄心との間の温度平衡を促進すると共に、鉄心コイルや外周部鉄心から発生する騒音を低減することができる。
１２番目の発明においては、鉄心コイルとコイル間鉄心との間にギャップが形成されているので、コイル間鉄心が無い場合と比べて、1箇所当たりのギャップが狭い。そのため、漏洩する磁束が少ない。また、ギャップとコイル間の距離が離れているので、コイルを貫通する磁束は更に少なく、コイルに発生する渦電流が減るため、コイルに発生する渦電流損を低減できる。
１３番目の発明においては、ギャップの面積が増えるので、ギャップの磁束密度が下がり漏洩する磁束が少なくなり、コイルを貫通する磁束が少なくなるため、コイルに発生する渦電流損をさらに抑えられる。
１４番目の発明においては、鉄心コイルの数を３の倍数にしているので、１相に対して複数の鉄心コイルが存在することになる。そして、複数の鉄心コイルを互いに並列接続することにより、鉄心コイルのそれぞれのコイルの断面積を低減できる。また、複数の鉄心コイルを互いに直列接続することにより、鉄心コイルのそれぞれのコイルの巻数を低減できる。
１５番目の発明においては、鉄心コイルの間のギャップと複数の鉄心部分の間の鉄心部分ギャップとの両方が形成されているので、１箇所あたりのギャップの寸法を小さくできる。そうすることで、ギャップから漏洩する磁束を少なくできるので、漏洩磁束によるコイル内の渦電流損を低減することができる。
１６番目の発明においては、外周部鉄心と鉄心コイルとの間に外周部鉄心ギャップが形成されているので、鉄心コイルから発生する熱が外周部鉄心に伝達し難くなる。
１７番目の発明においては、鉄心コイルの間のギャップとコイル間鉄心部分ギャップとの両方が形成されているので、１箇所あたりのギャップの寸法を小さくできる。そうすることで、ギャップから漏洩する磁束を少なくできるので、漏洩磁束によるコイル内の渦電流損をさらに低減することができる。
１８番目の発明においては、外周部鉄心を複数に分割しているので、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。
１９番目の発明においては、外周部鉄心部分ギャップを調整することにより、インダクタンスのアンバランスを容易に調整することができる。
２０番目の発明においては、少なくとも三つの鉄心コイルの配置に起因するインダクタンスのアンバランスを最小とすることができる。
２１番目の発明においては、一つのリアクトル内に、二つのリアクトルを含ませられるため、二つのリアクトルが必要な場合は設置スペースを少なくできる。また、これらリアクトルを互いに並列または直列に接続することにより、インダクタンス値を調整できる。
２２番目の発明においては、一つのリアクトル内に三つ以上のリアクトルを含ませられるため、三つ以上のリアクトルが必要な場合は設置スペースを少なくできる。また、三つ以上のリアクトルを互いに並列または直列に接続することにより、インダクタンス値を調整できる。
２３番目の発明においては、ギャップに接する鉄心およびコイル間鉄心の振動を抑制すると共に鉄心から発生する騒音を低減することができる。
２４番目の発明においては、鉄心コイルと外周部鉄心とコイル間鉄心の間の温度平衡を促進すると共に、鉄心コイルや外周部鉄心やコイル間鉄心から発生する騒音を低減することができる。
２５番目から２８番目の発明においては、リアクトルを含むモータ駆動装置およびそのようなモータ駆動装置を含む機械、ならびにリアクトルを含むパワーコンディショナおよびそのようなパワーコンディショナを含む機械または装置を容易に提供できる。
【００１６】
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】
【００１７】
【図１Ａ】本発明の第一の実施形態に基づく三相リアクトルの頂面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示される三相リアクトルの断面図である。
【図１Ｃ】図１Ａに示される三相リアクトルの斜視図である。
【図２】本発明の第二の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。
【図３Ａ】本発明の第三の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。
【図３Ｂ】本発明の第三の実施形態に基づく他の三相リアクトルの断面図である。
【図４】本発明の第四の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。
【図５】本発明の第五の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。
【図６】本発明の第六の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。
【図７】本発明の第七の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。
【図８】本発明の第八の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。
【図９】本発明の第九の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。
【図１０】本発明の第十の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。
【図１１】本発明の実施例に基づく三相リアクトルの断面図である。
【図１２】本発明の他の実施例に基づく三相リアクトルの頂面図である。
【図１３Ａ】従来技術における三相リアクトルの頂面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａに示される三相リアクトルの磁束を示す図である。
【図１３Ｃ】図１３Ｂの部分拡大図である。
【図１４Ａ】本発明の第十一の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａに示される三相リアクトルの斜視図である。
【図１４Ｃ】図１４Ａに示される三相リアクトルの磁束を示す図である。
【図１４Ｄ】図１４Ｃの部分拡大図である。
【図１５Ａ】本発明の第十一の実施形態における変形例を示す図である。
【図１５Ｂ】本発明の第十一の実施形態における他の変形例を示す図である。
【図１５Ｃ】本発明の第十一の実施形態におけるさらに他の変形例を示す図である。
【図１６Ａ】本発明の第十二の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。
【図１６Ｂ】図１６Ａに示される三相リアクトルの磁束を示す図である。
【図１６Ｃ】図１６Ｂの部分拡大図である。
【図１７】本発明の第十三の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。
【図１８Ａ】本発明の第十四の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。
【図１８Ｂ】本発明の第十四の実施形態に基づく他の三相リアクトルの断面図である。
【図１８Ｃ】本発明の第十四の実施形態に基づくさらに他の三相リアクトルの断面図である。
【図１９】本発明の第十五の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。
【図２０】本発明の第十六の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。
【図２１】本発明の第十七の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。
【図２２】本発明の第十八の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。
【図２３】本発明の第十九の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。
【図２４Ａ】本発明のさらに他の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。
【図２４Ｂ】本発明のさらに他の実施形態に基づく他の三相リアクトルの断面図である。
【図２５】本発明のさらに他の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。
【図２６】本発明の三相リアクトルを含む機械または装置を示す図である。
【図２７】本発明の三相リアクトルを含む他の機械または装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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は本発明の第一の実施形態に基づく三相リアクトルの頂面図である。さらに、図１Ｂは図１Ａに示される三相リアクトルの断面図であり、図１Ｃは図１Ａに示される三相リアクトルの斜視図である。
【００１９】
図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃに示されるように、三相リアクトル５は、外周部鉄心２０と、外周部鉄心２０に磁気的に互いに連結する三つの鉄心コイル３１〜３３とを含んでいる。図１Ａにおいては、環状の外周部鉄心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は三相リアクトル５の周方向に等間隔で配置されている。
【００２０】
図面から分かるように、それぞれの鉄心コイル３１〜３３は、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。鉄心４１〜４３のそれぞれの半径方向外側端部は、外周部鉄心２０に接するか、もしくは外周部鉄心２０と一体的に形成されている。
【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１Ａ等においては鉄心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、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、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。また、後述する実施形態においては、ギャップ１０１〜１０３の図示を省略する場合がある。
【００２３】
このように、本発明では、三相リアクトル５の中心部に位置する中心部鉄心が不要であるので、三相リアクトル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により囲まれているので、コイル５１〜５３から発生した磁界が外周部鉄心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、本発明の三相リアクトル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、本発明においては、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】
図２は本発明の第二の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。図２に示される三相リアクトル５は外周部鉄心２０と、外周部鉄心２０に磁気的に互いに連結する、前述したのと同様な鉄心コイル３１〜３６とを含んでいる。鉄心コイル３１〜３６のそれぞれは、半径方向に延びる鉄心４１〜４６と該鉄心に巻回されたコイル５１〜５６とを含んでいる。
【００２６】
図２に示される三相リアクトル５の鉄心４１〜４６のそれぞれの半径方向内側端部の先端角度は約６０度である。そして、鉄心４１〜４６の半径方向内側端部は、磁気的に連結可能なギャップ１０１〜１０６を介して互いに離間している。このように三相リアクトル５は、３の倍数の数の鉄心コイル３１〜３６を含んでいてもよい。
【００２７】
第二の実施形態においても、前述したのと概ね同様な効果が得られるのは明らかであろう。さらに、第二の実施形態においては、鉄心コイル３１〜３６の数を３の倍数にしているので、１相に対して複数の鉄心コイルが存在することになる。そして、複数の鉄心コイルを互いに並列接続することにより、鉄心コイルのそれぞれのコイルの断面積を低減することができる。
【００２８】
図３Ａは本発明の第三の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。図３Ａに示される三相リアクトル５における鉄心コイル３１〜３３の半径方向に延びる鉄心４１〜４３は、半径方向内側に位置する第一鉄心部分４１ａ〜４３ａと半径方向外側に位置する第二鉄心部分４１ｂ〜４３ｂとをそれぞれ含んでいる。これら第一鉄心部分４１ａ〜４３ａと第二鉄心部分４１ｂ〜４３ｂとの間には磁気的に連結可能な鉄心部分ギャップ１１１〜１１３が形成されている。さらに、三相リアクトル５は、第一鉄心部分４１ａ〜４３ａおよび第二鉄心部分４１ｂ〜４３ｂに巻回された共通のコイル５１〜５３を含んでいる。
【００２９】
さらに、図３Ｂは本発明の第三の実施形態に基づく他の三相リアクトルの断面図である。鉄心コイル３１〜３３の半径方向に延びる鉄心４１〜４３は、半径方向内側に位置する第一鉄心部分４１ａ〜４３ａと半径方向外側に位置する第二鉄心部分４１ｂ〜４３ｂとそれぞれを含んでいる。これら第一鉄心部分４１ａ〜４３ａと第二鉄心部分４１ｂ〜４３ｂとの間には磁気的に連結可能な鉄心部分ギャップ１１１〜１１３が形成されている。さらに、三相リアクトル５は、第一鉄心部分４１ａ〜４３ａに巻回された第一コイル５１ａ〜５３ａと、第二鉄心部分４１ｂ〜４３ｂに巻回された第二コイル５１ｂ〜５３ｂとを含んでいる。
【００３０】
言い換えれば、図３Ａおよび図３Ｂに示される実施形態においては、鉄心４１〜４３のそれぞれは、一列に配置された二つの鉄心部分から構成されている。そして、鉄心コイル３１〜３３のそれぞれは、鉄心部分の間に形成された鉄心部分ギャップ１１１〜１１３を含んでいる。
【００３１】
図３Ａおよび図３Ｂに示される実施形態においては、ギャップ１０１〜１０３に加えて、鉄心部分ギャップ１１１〜１１３が形成されているので、鉄心コイル３１〜３３に含まれるギャップおよび鉄心部分ギャップの寸法を小さくできる。さらに、ギャップ１０１〜１０３および鉄心部分ギャップ１１１〜１１３から磁束が漏洩するのを少なくできる。なお、当然のことながら、鉄心４１〜４３のそれぞれが、一列に配置された三つ以上の鉄心部分から構成されていてもよい。
【００３２】
図４は本発明の第四の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。図４に示される三相リアクトル５の鉄心コイル３１〜３３は、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。鉄心４１'〜４３'のそれぞれの半径方向内側端部は前述した実施形態と同様に、ギャップ１０１〜１０３を介して互いに隣接している。
【００３３】
第四の実施形態においては、鉄心４１'〜４３'の半径方向外側端部と外周部鉄心２０との間には磁気的に連結可能な外周部鉄心ギャップ１２１〜１２３がそれぞれ形成されている。三相リアクトル５の動作時には、鉄心コイル３１〜３３において熱が発生する。第四の実施形態においては、外周部鉄心ギャップ１２１〜１２３が形成されているので、鉄心コイル３１〜３３から発生する熱が外周部鉄心２０に伝達し難くなるという効果がある。
【００３４】
図５は本発明の第五の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。図５に示される三相リアクトル５の鉄心コイル３１〜３３は図１を参照して説明したのと概ね同様である。第五の実施形態においては、外周部鉄心２０が、複数、例えば三つの円弧状の外周部鉄心部分２１〜２３より構成されている。図５においては、外周部鉄心部分２１が鉄心４１に接するかまたは一体的に構成されている。同様に、外周部鉄心部分２２、２３は、それぞれ鉄心４２、４３に接するかまたは一体的に構成されている。図５に示される実施形態においては、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。
【００３５】
図６は本発明の第六の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。第六の実施形態においては、外周部鉄心部分２１と外周部鉄心部分２２との間には、磁気的に連結可能な外周部鉄心部分ギャップ６１が形成されている。同様に、外周部鉄心部分２２と外周部鉄心部分２３との間および外周部鉄心部分２３と外周部鉄心部分２１との間には、磁気的に連結可能な外周部鉄心部分ギャップ６２、６３がそれぞれ形成されている。
【００３６】
言い換えれば、外周部鉄心部分２１〜２３それぞれは互いに外周部鉄心部分ギャップ６１〜６３を介して配置されている。このような場合には、外周部鉄心部分２１〜２３の長さを調整することにより、外周部鉄心部分ギャップ６１〜６３を調整できる。その結果、三相リアクトル５のインダクタンスのアンバランスを調整できるのが分かるであろう。
【００３７】
図６に示される三相リアクトル５は、外周部鉄心部分ギャップ６１〜６３を有するという点でのみ、図５に示される三相リアクトル５とは異なる。言い換えれば、第五の実施形態においては、隣接する外周部鉄心部分２１〜２３の間に外周部鉄心部分ギャップ６１〜６３は形成されていない。図５および図６に示される実施形態においては、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。
【００３８】
図７は本発明の第七の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。図７に示される三相リアクトル５は図２に示される三相リアクトル５と概ね同様であるので、詳細な説明を省略する。図７においては、鉄心コイル３１〜３６のそれぞれの鉄心４１〜４６、コイル５１〜５６、ならびにギャップ１０１〜１０６の寸法は互いに等しい。
【００３９】
また、鉄心コイル３１〜３６は三相リアクトル５の回転対称に配置されている。このため、図７に示される三相リアクトル５においては、六つの鉄心コイル３１〜３６の配置に起因するインダクタンスのアンバランスを最小にできるのが分かるであろう。このことは、三つの鉄心コイル３１〜３３を備えた図１に示される実施形態でも同様である。
【００４０】
さらに、図８は本発明の第八の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。図８に示される三相リアクトル５は図７に示される三相リアクトル５と概ね同様である。しかしながら、図８に示される三相リアクトル５の鉄心４１、４３、４５は、残りの鉄心４２、４４、４６よりも幅広である。さらに、鉄心４１、４３、４５に巻回されるコイル５１、５３、５５の断面積は残りの鉄心４２、４４、４６に巻回されるコイル５２、５４、５６よりも小さい。
【００４１】
言い換えれば、図８に示される三相リアクトル５は、三つの鉄心コイル３１、３３、３５からなる第一組と他の三つの鉄心コイル３２、３４、３６からなる第二組とを含んでいる。第一組および第二組のそれぞれは、六つの鉄心コイル３１〜３６のうち、一つおきの三つの鉄心コイルを含んでいる。そして、第一組および第二組のそれぞれにおいて、鉄心コイルは回転対称に配置されている。
【００４２】
図８に示される三相リアクトル５においては、第一組と第二組との間で、鉄心の寸法ならびにコイルの断面積および巻数が互いに異なるようにしている。なお、三相リアクトル５の第一組におけるギャップの寸法が第二組におけるギャップの寸法とは異なるようにしてもよい。
【００４３】
図８に示される実施形態においては、一つの三相リアクトル５内に、特性の異なる二つのリアクトルを実質的に含ませられる。また、図７に示される実施形態においては、一つの三相リアクトル５は、特性の等しい二つのリアクトルを含ませられる。図７および図８に示される実施形態においては、一つのリアクトル内に、特性の等しい、または異なる二つのリアクトルを含ませられるため、設置スペースを少なくできる。また、二つのリアクトルを互いに直列または並列で接続することにより、インダクタンス値を調整できるのが分かるであろう。また、一つの三相リアクトル５内に、特性の異なるまたは特性の等しい三つ以上のリアクトル、つまり三つ以上の前述した組を含ませるようにしてもよい。この場合にも、同様な効果が得られるのは明らかであろう。
【００４４】
図９は本発明の第九の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。図９に示される三相リアクトル５は図１Ａを参照して説明した三相リアクトル５と概ね同様であるので、再度の説明を省略する。図９に示されるように、三相リアクトル５のギャップ１０１〜１０３には、樹脂製のギャップ材７１が充填されている。
【００４５】
この場合には、樹脂をギャップ１０１〜１０３に単に充填して硬化させることによりギャップ材７１を作成できる。このため、ギャップ材７１を容易に作成することができる。なお、図９に示されるのと同様な略Ｙ字形状のギャップ材７１を予め作成し、樹脂を充填する代わりに、このギャップ材７１をギャップ１０１〜１０３に挿入してもよい。このような場合においては、ギャップ材７１がギャップ１０１〜１０３に接する鉄心の振動を抑制するため、鉄心から発生する騒音を低減できる。
【００４６】
さらに、図１０は本発明の第十の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。図１０に示される三相リアクトル５は図１Ａを参照して説明した三相リアクトル５と概ね同様であるので、再度の説明を省略する。図１０に示されるように、三相リアクトル５の外周部鉄心２０の内部は樹脂製の絶縁材７２によって充填されている。
【００４７】
この場合にも、樹脂を外周部鉄心２０の内部に単に充填して硬化させることにより絶縁材７２を容易に作成することができる。このような場合においては、絶縁材７２が鉄心コイル３１〜３３や外周部鉄心２０の振動を抑制することで発生する騒音を低減できる。さらに、図１０に示される実施形態においては、鉄心コイル３１〜３３と外周部鉄心２０との間の温度平衡を促進することもできる。
【００４８】
図１１は本発明の実施例に基づく三相リアクトルの断面図である。さらに、図１２は本発明の実施例に基づく三相リアクトルの頂面図である。図１１および図１２に示される三相リアクトル５は略六角形の外周部鉄心２０を含んでいる。この外周部鉄心２０は、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のそれぞれは、鉄心４１〜４３に接するかまたは一体的に形成されている。図示されるように外周部鉄心部分２４〜２６は直線状部分のみから形成されている。
【００４９】
図１１および図１２に示されるように、外周部鉄心２０は鉄心コイル３１〜３３を取囲む形状であれば、環状である必要はない。また、外周部鉄心２０が六角形以外の他の形状であっても本発明の範囲に含まれる。また、前述した実施形態のいくつかを適宜組み合わせることは当業者であれば明らかであろう。
【００５０】
さらに、図１３Ａは、図３Ａと同様な三相リアクトルの頂面図である。図１３Ａにおいては三相リアクトルの三つの鉄心コイル３１〜３３のそれぞれが鉄心４１〜４３とコイル５１〜５３とから形成されており、隣接する鉄心コイル３１〜３３の間に磁気的に連結可能なギャップ１０１〜１０３が形成されている。さらに、鉄心４１〜４３のそれぞれは、複数の鉄心部分４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂから構成されており、鉄心部分の間には磁気的に連結可能な鉄心部分ギャップ１３１〜１３３が形成されている。
【００５１】
さらに、図１３Ｂは図１３Ａに示される三相リアクトルの磁束を示す図である。図１３Ｂに示されるように、鉄心部分ギャップ１３１〜１３３近傍からの漏れ磁束が近傍のコイル５１〜５３を貫通して、コイルに渦電流損を発生させるという問題がある。
【００５２】
さらに、図１３Ｃは図１３Ｂの部分拡大図である。図１３Ｃに示されるように、コイル５２、５３の半径方向外側近傍の部位ＰＤ、ＰＥにおける磁束密度Ｂは０．００１Ｔであり比較的低い。これに対し、隣接する鉄心部分４２ａ、４３ａの間のギャップの部位ＰＡにおける磁束密度Ｂは０．０８Ｔ以上である。そして、鉄心部分ギャップ１３２０、１３３０の部位ＰＢ、ＰＣにおける磁束密度Ｂも０．０８Ｔ以上であり比較的高い。このような箇所においては、前述したようにコイルに渦電流損が発生する。
【００５３】
図１４Ａは本発明の第十一の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。さらに、図１４Ｂは図１４Ａに示される三相リアクトルの斜視図である。
【００５４】
図１４Ａおよび図１４Ｂに示されるように、三相リアクトル５は、外周部鉄心２０と、外周部鉄心２０に接するかまたは外周部鉄心２０の内面に結合された三つの鉄心コイル３１〜３３とを含んでいる。図１４Ａにおいては、六角形状の外周部鉄心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は三相リアクトル５の周方向に等間隔で配置されており、三相リアクトル５は回転対称である。なお、外周部鉄心２０が他の多角形状、または環状であってもよい。
【００５５】
図面から分かるように、それぞれの鉄心コイル３１〜３３は、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。鉄心４１〜４３のそれぞれの半径方向外側端部は外周部鉄心２０に接しているが、外周部鉄心２０と一体的に形成されていてもよい。
【００５６】
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１４Ａ等においては鉄心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。
【００５７】
そして、図１４Ａにおいては、鉄心コイル３１〜３３の間に三つのコイル間鉄心８１〜８３が配置されている。具体的には、コイル間鉄心８１〜８３は鉄心コイル３１〜３３の鉄心４１〜４３の半径方向内側端部の近傍に配置されている。図１Ａにおいては、コイル間鉄心８１〜８３は互いに同一形状である。そして、コイル間鉄心８１〜８３の断面は二辺が互いに平行な五角形である。
【００５８】
さらに、コイル間鉄心８１と鉄心４１、４２との間には磁気的に連結可能なギャップ１０１が形成されている。同様に、コイル間鉄心８２と鉄心４２、４３との間には磁気的に連結可能なギャップ１０２が形成されている。コイル間鉄心８３と鉄心４３、４１との間には磁気的に連結可能なギャップ１０３が形成されている。なお、ギャップ１０１〜１０３の寸法は互いに等しいものとする。また、後述する実施形態においては、ギャップ１０１〜１０３の図示を省略する場合がある。
【００５９】
ところで、図１４Ｃは図１４Ａに示される三相リアクトルの磁束を示す図である。図１４Ｃと図１３Ｂとを比較して分かるように、本発明では、ギャップ１０１〜１０３近傍からの漏れ磁束が比較的弱く、従って、近傍のコイル５１〜５３をあまり貫通しない。このため、コイルに渦電流損が発生し難い。
【００６０】
さらに、図１４Ｄは図１４Ｃの部分拡大図である。コイル間鉄心８２の両側のギャップ１０２の部位Ｐ１、Ｐ２における磁束密度Ｂは０．０８Ｔ以上であり比較的高い。これに対し、コイル５２、５３の半径方向外側近傍の部位Ｐ３、Ｐ４における磁束密度Ｂは０．００１Ｔであり比較的低い。
【００６１】
しかしながら、図１４Ｄにおいて磁束密度Ｂが０．０８Ｔ以上である部位は、コイル間鉄心８２の両側のギャップ１０２の部位Ｐ１、Ｐ２のみである。従って、図１４Ｄと図１３Ｃとを比較すると、ギャップ１０２近傍からの漏れ磁束の箇所が少なく、従って、近傍のコイル５２をあまり貫通しないといえる。すなわち、鉄心４２、４３とコイル間鉄心８２との間にギャップ１０２が形成されているので、漏洩した磁束が弱く、コイル５２、５３に発生する渦電流損を抑えられる。他のギャップ１０１、１０３についても同様な効果がある。
【００６２】
図１５Ａ〜図１５Ｃは本発明の第十一の実施形態における変形例を示す図であり、図１４Ａと同様な図である。図１５Ａにおいては、コイル間鉄心８１〜８３の断面が矩形であり、コイル間鉄心８１〜８３の間に開口部６０が形成されている。この場合、ギャップ１０１〜１０３は前述したのと同様である。
【００６３】
さらに、図１５Ｂに示される構成においては、開口部６０に正三角形のコイル間鉄心８４が追加で配置されている。追加のコイル間鉄心８４とコイル間鉄心８１〜８３との間には、ギャップ１０１〜１０３と同様なギャップが形成されている。
【００６４】
さらに、図１５Ｃにおいては、鉄心コイル３１〜３３の間に単一のコイル間鉄心８０が配置されている。図示されるように、コイル間鉄心８０と鉄心４１〜４３との間には前述したギャップ１０１〜１０３が形成されている。このように、コイル間鉄心８１の数を変更させた場合であっても、ギャップ１０１〜１０３は前述したのと同様であるため、同様な効果が得られる。
【００６５】
図１６Ａは本発明の第十二の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。図１６Ａにおいては、鉄心４１〜４３のそれぞれの半径方向内側端部の先端角度は約９０度である。その結果、コイル間鉄心８１〜８３の断面は二等辺三角形状である。つまり、コイル間鉄心８１〜８３は鋭角をなす二つの面を有している。そして、これら二つの面のそれぞれと鉄心コイル鉄心４１〜４３との間には磁気的に連結可能なギャップ１０１〜１０３が形成されている。
【００６６】
図１６Ｂは図１６Ａに示される三相リアクトルの磁束を示す図である。図１６Ｂと図１３Ｂとを比較して分かるように、本発明では、ギャップ１０１〜１０３近傍からの漏れ磁束の箇所が少なく、従って、近傍のコイル５１〜５３をあまり貫通しない。このため、コイルに渦電流損が発生し難い。
【００６７】
さらに、図１６Ｃは図１６Ｂの部分拡大図である。コイル間鉄心８２の両側のギャップ１０２の部位Ｐ１、Ｐ２における磁束密度Ｂは０．０８Ｔ以上であり比較的高い。これに対し、コイル５２、５３の半径方向外側近傍の部位Ｐ３、Ｐ４における磁束密度Ｂは０．００１Ｔであり比較的低い。そして、図１６Ｃにおいて磁束密度Ｂが０．０８Ｔ以上である部位は、コイル間鉄心８２の両側のギャップ１０２の部位Ｐ１、Ｐ２のみである。このため、第十二の実施形態においても前述したのと同様な効果が得られる。
【００６８】
さらに、第十二の実施形態においてはコイル間鉄心８１〜８３の断面が二等辺三角形であるので、第十一の実施形態の場合よりも、ギャップ１０１〜１０３の面積が大きい。このため、第十二の実施形態においては、第十一の実施形態よりもさらに効果的であるのが分かるであろう。また、コイル間鉄心８１〜８３の量を抑えることもできる。
【００６９】
さらに、図１７は本発明の第十三の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。図１７に示される三相リアクトル５は外周部鉄心２０と、前述したのと同様な鉄心コイル３１〜３６とを含んでいる。鉄心コイル３１〜３６のそれぞれは、半径方向に延びる鉄心４１〜４６と該鉄心に巻回されたコイル５１〜５６とを含んでいる。
【００７０】
図１７に示される三相リアクトル５の鉄心４１〜４６のそれぞれの半径方向内側端部の先端角度は約６０度である。図１７においては、コイル間鉄心８１〜８６は互いに同一形状である。そして、コイル間鉄心８１〜８６の断面は二辺が互いに平行な五角形である。前述したのと同様に、コイル間鉄心８１〜８６と鉄心４１〜４６との間には磁気的に連結可能なギャップ１０１〜１０６（図示しない）が形成されている。このように三相リアクトル５は、３の倍数の数の鉄心コイル３１〜３６を含んでいてもよい。
【００７１】
第十三の実施形態においても、前述したのと概ね同様な効果が得られるのは明らかであろう。さらに、第十三の実施形態においては、鉄心コイル３１〜３６の数を３の倍数にしているので、１相に対して複数の鉄心コイルが存在することになる。そして、複数の鉄心コイルを互いに並列接続することにより、鉄心コイルのそれぞれのコイルの断面積を低減することができる。
【００７２】
図１８Ａは本発明の第十四の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。図１８Ａに示される三相リアクトル５におけるコイル間鉄心８１〜８３は、第一コイル間鉄心部分８１ａ〜８３ａと第二コイル間鉄心部分８１ｂ〜８３ｂとをそれぞれ含んでいる。第一コイル間鉄心部分８１ａと第二コイル間鉄心部分８１ｂとは互いに並置されている。他の第一コイル間鉄心部分８２ａ、８３ａと他の第二コイル間鉄心部分８２ｂ、８３ｂも同様である。
【００７３】
さらに、第一コイル間鉄心部分８１ａ〜８３ａと第二コイル間鉄心部分８１ｂ〜８３ｂとの間には磁気的に連結可能なコイル間鉄心部分ギャップ１３１〜１３３が形成されている。なお、第一コイル間鉄心部分８１ａと鉄心４１との間および第二コイル間鉄心部分８１ｂと鉄心４２との間には前述したギャップ１０１（図１８Ａ等には示さない）が形成されているものとする。他のギャップ１０２、１０３も同様に形成されているものとする。
【００７４】
さらに、図１８Ｂは本発明の第十四の実施形態に基づく他の三相リアクトルの断面図である。この場合にも、コイル間鉄心８１〜８３は、互いに並置された第一コイル間鉄心部分８１ａ〜８３ａと第二コイル間鉄心部分８１ｂ〜８３ｂとをそれぞれ含んでいる。他の第一コイル間鉄心部分８２ａ、８３ａと他の第二コイル間鉄心部分８２ｂ、８３ｂも同様である。さらに、磁気的に連結可能なコイル間鉄心部分ギャップ１３１〜１３３および前述したギャップ１０１〜１０３も同様に形成されている。
【００７５】
言い換えれば、図１８Ａに示される構成は、図１４Ａに示されるコイル間鉄心８１〜８３をギャップ１０１〜１０３に対して平行な面で半分に分割したものである。さらに、図１８Ｂに示される構成は、図１５Ａに示されるコイル間鉄心８１〜８３を半分に分割したものである。そして、コイル間鉄心８１〜８３のそれぞれは、コイル間鉄心部分８１ａ〜８３ａ、８１ｂ〜８３ｂの間に形成されたコイル間鉄心部分ギャップ１３１〜１３３を含んでいる。
【００７６】
さらに、図１８Ｃは本発明の第十四の実施形態に基づくさらに他の三相リアクトルの断面図である。図１８Ｃに示される構成は、図１８Ｂに示される構成における鉄心４１〜４３の先端部分をコイル間鉄心８１ｃ〜８３ｃに置き換えたものである。従って、図１８Ｃに示される構成においては、第一コイル間鉄心部分８１ａ〜８３ａと第二コイル間鉄心部分８１ｂ〜８３ｂと第三コイル間鉄心部分８１ｃ〜８３ｃが含まれている。
【００７７】
図１８Ｃから分かるように、第一コイル間鉄心部分８１ａ〜８３ａおよび第二コイル間鉄心部分８１ｂ〜８３ｂは互いに対称的な形状である。しかしながら、第三コイル間鉄心部分８１ｃ〜８３ｃは第一コイル間鉄心部分８１ａ〜８３ａおよび第二コイル間鉄心部分８１ｂ〜８３ｂとは異なる二等辺三角形である。さらに、第三コイル間鉄心部分８１ｃ〜８３ｃは隣接する他のコイル間鉄心部分および鉄心４１〜４３には接触せず、ギャップが形成されている。
【００７８】
このように、第十四の実施形態においては、ギャップ１０１〜１０３とコイル間鉄心部分ギャップ１３１〜１３３との両方が形成されているので、１箇所あたりのギャップの寸法を小さくできる。そうすることで、ギャップから漏洩する磁束を少なくできるので、漏洩磁束によるコイル内の渦電流損をさらに低減することが可能である。当然のことながら、コイル間鉄心８１〜８３のそれぞれが、一列に配置された三つ以上のコイル間鉄心部分から構成されていてもよい。
【００７９】
図１９は本発明の第十五の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。図１９に示される三相リアクトル５の鉄心コイル３１〜３３は図１４Ａを参照して説明したのと概ね同様である。第十五の実施形態においては、外周部鉄心２０が、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。外周部鉄心部分２１〜２３のそれぞれは鉄心４１〜４３を含んでいる。図１９においては、外周部鉄心部分２１〜２３は互いに接している。図１９に示される実施形態においては、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、図１７に示される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２１〜２６より構成されている。
【００８０】
図２０は本発明の第十六の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。第十六の実施形態においては、外周部鉄心部分２１と外周部鉄心部分２２との間には、磁気的に連結可能な外周部鉄心部分ギャップ２１ａが形成されている。同様に、外周部鉄心部分２２と外周部鉄心部分２３との間および外周部鉄心部分２３と外周部鉄心部分２１との間には、磁気的に連結可能な外周部鉄心部分ギャップ２１ｂ、２１ｃがそれぞれ形成されている。
【００８１】
言い換えれば、外周部鉄心部分２１〜２３それぞれは互いに外周部鉄心部分ギャップ２１ａ〜２１ｃを介して配置されている。このような場合には、外周部鉄心部分２１〜２３の長さを調整することにより、外周部鉄心部分ギャップ２１ａ〜２１ｃを調整できる。その結果、三相リアクトル５のインダクタンスのアンバランスを調整できるのが分かるであろう。
【００８２】
図２０に示される三相リアクトル５は、外周部鉄心部分ギャップ２１ａ〜２１ｃを有するという点でのみ、図１９に示される三相リアクトル５とは異なる。言い換えれば、第十五の実施形態においては、隣接する外周部鉄心部分２１〜２３の間に外周部鉄心部分ギャップ２１ａ〜２１ｃは形成されていない。図１９および図２０に示される実施形態においては、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。
【００８３】
図２１は本発明の第十七の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。図２１に示される三相リアクトル５は図４に示される三相リアクトル５と概ね同様である。しかしながら、図２１に示される三相リアクトル５の鉄心４１、４３、４５は、残りの鉄心４２、４４、４６よりも幅広である。さらに、鉄心４１、４３、４５に巻回されるコイル５１、５３、５５の断面積は残りの鉄心４２、４４、４６に巻回されるコイル５２、５４、５６よりも小さい。
【００８４】
言い換えれば、図２１に示される三相リアクトル５は、三つの鉄心コイル３１、３３、３５からなる第一組と他の三つの鉄心コイル３２、３４、３６からなる第二組とを含んでいる。第一組および第二組のそれぞれは、六つの鉄心コイル３１〜３６のうち、一つおきの三つの鉄心コイルを含んでいる。そして、第一組および第二組のそれぞれにおいて、鉄心コイルは回転対称に配置されている。
【００８５】
図２１に示される三相リアクトル５においては、第一組と第二組との間で、鉄心の寸法ならびにコイルの断面積および巻数が互いに異なるようにしている。なお、三相リアクトル５の第一組におけるギャップの寸法が第二組におけるギャップの寸法とは異なるようにしてもよい。
【００８６】
図２１に示される実施形態においては、一つの三相リアクトル５内に、特性の異なる二つのリアクトルを実質的に含ませられる。また、図４に示される実施形態においては、一つの三相リアクトル５は、特性の等しい二つのリアクトルを含ませられる。図１７および図２１に示される実施形態においては、一つのリアクトル内に、特性の等しい、または異なる二つのリアクトルを含ませられるため、設置スペースを少なくできる。また、二つのリアクトルを互いに直列または並列で接続することにより、インダクタンス値を調整できるのが分かるであろう。また、一つの三相リアクトル５内に、特性の異なるまたは特性の等しい三つ以上のリアクトル、つまり三つ以上の前述した組を含ませるようにしてもよい。この場合にも、同様な効果が得られるのは明らかであろう。
【００８７】
図２２は本発明の第十八の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。図２２に示される三相リアクトル５は図１４Ａを参照して説明した三相リアクトル５と概ね同様であるので、再度の説明を省略する。図２２に示されるように、三相リアクトル５のギャップ１０１〜１０３には、樹脂製のギャップ材７１が充填されている。
【００８８】
この場合には、樹脂をギャップ１０１〜１０３に単に充填して硬化させることによりギャップ材７１を作成できる。このため、ギャップ材７１を容易に作成することができる。なお、図２２に示されるのと同様な形状のギャップ材７１を予め作成し、樹脂を充填する代わりに、このギャップ材７１をギャップ１０１〜１０３に挿入してもよい。このような場合においては、ギャップ材７１がギャップ１０１〜１０３に接する鉄心およびコイル間鉄心８１〜８３の振動を抑制するため、鉄心から発生する騒音を低減できる。なお、ギャップ材７１が絶縁材であってもよい。
【００８９】
さらに、図２３は本発明の第十九の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。図２３に示される三相リアクトル５は図１４Ａを参照して説明した三相リアクトル５と概ね同様であるので、再度の説明を省略する。図２３に示されるように、三相リアクトル５の外周部鉄心２０の内部は樹脂製の絶縁材７２によって充填されている。なお、絶縁材７２がギャップ材であってもよい。
【００９０】
この場合にも、樹脂を外周部鉄心２０の内部に単に充填して硬化させることにより絶縁材７２を容易に作成することができる。このような場合においては、絶縁材７２が鉄心コイル３１〜３３や外周部鉄心２０やコイル間鉄心８１〜８３の振動を抑制することで発生する騒音を低減できる。さらに、図２３に示される実施形態においては、鉄心コイル３１〜３３と外周部鉄心２０とコイル間鉄心８１〜８３との間の温度平衡を促進することもできる。
【００９１】
図２４Ａおよび図２４Ｂは本発明のさらに他の実施形態に基づく三相リアクトルの断面図である。図２４Ａおよび図２４Ｂは図３Ａおよび図３Ｂと概ね同様の図であるので、重複する箇所の説明を省略する。他の図面についても同様である。
【００９２】
図２４Ａおよび図２４Ｂにおいては、鉄心コイル３１〜３３の鉄心４１〜４３の間に三つのコイル間鉄心８１〜８３が配置されている。具体的には、コイル間鉄心８１〜８３は鉄心４１〜４３の半径方向内側端部の近傍に配置されている。さらに、コイル間鉄心８１と鉄心４１、４２との間には磁気的に連結可能なギャップ１０１が形成されている。他のコイル間鉄心８２、８３も同様である。
【００９３】
このような場合には、ギャップ１０１〜１０３と鉄心部分ギャップ１１１〜１１３との両方が形成されているので、１箇所あたりのギャップの寸法を小さくできる。そうすることで、ギャップから漏洩する磁束を少なくできるので、漏洩磁束によるコイル内の渦電流損を低減できるのが分かるであろう。
【００９４】
さらに、図２５は本発明のさらに他の実施形態に基づく図４と同様な三相リアクトルの断面図である。図２５に示される三相リアクトル５の鉄心コイル３１〜３３は、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。そして、鉄心４１'〜４３'の間には三つのコイル間鉄心８１〜８３が配置されている。さらに、コイル間鉄心８１と鉄心４１、４２との間には磁気的に連結可能なギャップ１０１が形成されている。他のコイル間鉄心８２、８３も同様である。
【００９５】
このような場合には、ギャップ１０１〜１０３と外周部鉄心ギャップ１２１〜１２３との両方が形成されているので、１箇所あたりのギャップの寸法を小さくできる。さらに、鉄心コイルから発生する熱が外周部鉄心に伝達し難くなるという効果が得られる。
【００９６】
図２６は本発明の三相リアクトルを含む機械または装置を示す図である。図２６においては、三相リアクトル５はモータ駆動装置において使用されている。そして、機械または装置がそのようなモータ駆動装置を含んでいる。
【００９７】
図２７は本発明の三相リアクトルを含む他の機械または装置を示す図である。図２７においては、三相リアクトル５はパワーコンディショナに備えられている。そして、機械または装置がそのようなパワーコンディショナを含んでいる。
【００９８】
このような場合には、三相リアクトル５を含むモータ駆動装置などを容易に提供できるのが分かるであろう。また、前述した実施形態のいくつかを適宜組み合わせることは本発明の範囲に含まれる。
【００９９】
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】
【０１００】
５    三相リアクトル
２０    外周部鉄心
２１〜２３、２４〜２６    外周部鉄心部分
２１ａ〜２１ｃ    外周部鉄心部分ギャップ
３１〜３６    鉄心コイル
４１〜４６、４１'〜４３'    鉄心
４１ａ〜４３ａ    第一鉄心部分
４１ｂ〜４３ｂ    第二鉄心部分
５１〜５６    コイル
５１ａ〜５３ａ    第一コイル
５１ｂ〜５３ｂ    第二コイル
６１〜６３    外周部鉄心部分ギャップ
７１、７２    非磁性体であるギャップ材または絶縁紙または絶縁材または樹脂
８０、８１〜８６    コイル間鉄心
８１ａ〜８１ｃ、８２ａ〜８２ｃ、８３ａ〜８３ｃ    コイル間鉄心部分
１０１〜１０３    ギャップ
１１１〜１１３    鉄心部分ギャップ
１２１〜１２３    外周部鉄心ギャップ
１３１〜１３３    コイル間鉄心部分ギャップ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
0006450717.tif 000008
【図５】
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【図６】
0006450717.tif 000010
【図７】
0006450717.tif 000011
【図８】
0006450717.tif 000012
【図９】
0006450717.tif 000013
【図１０】
0006450717.tif 000014
【図１１】
0006450717.tif 000015
【図１２】
0006450717.tif 000016
【図１３Ａ】
0006450717.tif 000017
【図１３Ｂ】
0006450717.tif 000018
【図１３Ｃ】
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【図１４Ａ】
0006450717.tif 000020
【図１４Ｂ】
0006450717.tif 000021
【図１４Ｃ】
0006450717.tif 000022
【図１４Ｄ】
0006450717.tif 000023
【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６Ａ】
0006450717.tif 000027
【図１６Ｂ】
0006450717.tif 000028
【図１６Ｃ】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
0006450717.tif 000032
【図１８Ｃ】
0006450717.tif 000033
【図１９】
0006450717.tif 000034
【図２０】
0006450717.tif 000035
【図２１】
0006450717.tif 000036
【図２２】
0006450717.tif 000037
【図２３】
0006450717.tif 000038
【図２４Ａ】
0006450717.tif 000039
【図２４Ｂ】
0006450717.tif 000040
【図２５】
0006450717.tif 000041
【図２６】
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【図２７】
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