(57)【要約】【課題】省エネルギ化，低損失化，低騒音化及び小型軽量化に対する改善効果をより高めるとともに、加えて生産性の向上及び製造コストの低減を図り、また、帯材の無駄を排除する。【解決手段】折曲部を有しない非多角形のリング状に形成した鉄心２及びこの鉄心２の断面形状に沿って縦形の平角導線Ｗを周方向に巻回したコイル３を有するリアクトル４と、板状部材Ｔにより形成し、鉄心２の側面２ｓにおける複数位置を支持する複数の側面保持部５ａ…及び鉄心２の底面２ｔにおける複数位置を支持する複数の底面支持部７ａ…を一体に設けたシャーシ８と、このシャーシ８とリアクトル４を固定する固定部材９を備える。【選択図】図１
2004039770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄心とこの鉄心に巻回したコイルを有するリアクトルを備えたリアクトル装置において、折曲部を有しない非多角形のリング状に形成した鉄心及びこの鉄心の断面形状に沿って縦形の平角導線を周方向に巻回したコイルを有するリアクトルと、板状部材により形成し、前記鉄心の側面における複数位置を保持する複数の側面保持部及び前記鉄心の底面における複数位置を支持する複数の底面支持部を一体に設けたシャーシと、このシャーシと前記リアクトルを固定する固定部材を備えることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項２】
前記鉄心は、同一又は複数の幅を有する磁性帯板を巻くことにより製作した積層巻鉄心であることを特徴とする請求項１記載のリアクトル装置。
【請求項３】
前記鉄心は、複数に分割した分割鉄心部の組合わせにより構成することを特徴とする請求項１記載のリアクトル装置。
【請求項４】
前記コイルは、前記鉄心の断面に相似する断面形状を有する芯金に巻付けて製作することを特徴とする請求項１記載のリアクトル装置。
【請求項５】
前記シャーシは、前記板状部材をコの字形に折曲することにより底板部と左右一対の側板部を形成するとともに、前記側板部の一部を折曲して前記側面保持部を形成し、かつ前記底板部の一部を折曲して前記底面支持部を形成したことを特徴とする請求項１記載のリアクトル装置。
【請求項６】
前記シャーシは、前記底板部の一部を折曲して側面規制部を形成したことを特徴とする請求項５記載のリアクトル装置。
【請求項７】
前記シャーシは、前記底板部の一部を打ち抜くことにより前記底面支持部及び放熱孔を一緒に形成したことを特徴とする請求項５記載のリアクトル装置。
【請求項８】
左右に配した前記側板部を相連結する固定部材を備えることを特徴とする請求項５記載のリアクトル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータ回路やコンバータ回路等に用いて好適なリアクトル装置に関する。
【０００２】
【従来技術及び課題】
従来、積層巻鉄心とこの積層巻鉄心に巻回したコイルとを有するリアクトルは知られており、既に本出願人も、省エネルギ化，低損失化，低騒音化及び小型軽量化を実現できる図９及び図１０に示すリアクトル５０を提案した。
【０００３】
このリアクトル５０は、帯材５１ｐを、図９に示すように円形のリング状に巻いて積層し、かつ積層断面Ｓの形状が図１０に示すように、円形（又はこの近似形状）となる巻鉄芯５１と、この巻鉄芯５１のほぼ全周に亘って、縦形の平角導線５２ｗを巻回させたコイル５２を備えている。
【０００４】
ところで、リアクトル５０に用いるコイル５２は、圧延ロールなどにより平角導線５２ｗを湾曲加工しながら巻回して製作する関係上、コイル５２の曲率をあまり小さくできないため、コイル５２の端面形状は、図１０に仮想線で示すような円形となる。また、このような円形のコイル５２に断面四角形の巻鉄心を用いた場合には、コイル５２と巻鉄心間にかなりの隙間を生じ、結局、低損失化及び小型化を図れないことから、巻鉄心５１の積層断面Ｓの形状もコイル５２の端面形状に相似する円形となるように形成している。
【０００５】
しかし、このようなリアクトル５０では、巻鉄心５１における積層断面Ｓの形状が円形となることから、巻鉄心５１の製作が容易でなく、製造工数の増加による生産性の低下及び製造コストの上昇を招くとともに、巻鉄心５１の製作において帯材５１ｐに１／４程度の無駄を生じる問題があった。
【０００６】
本発明は、このようなリアクトル５０に対して、省エネルギ化，低損失化，低騒音化及び小型軽量化に対する改善効果をより高めるとともに、加えて生産性の向上及び製造コストの低減を図れ、しかも帯材の無駄を排除できるリアクトル装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】
本発明は、鉄心２とこの鉄心２に巻回したコイル３を有するリアクトル４を備えたリアクトル装置１を構成するに際して、折曲部を有しない非多角形のリング状に形成した鉄心２及びこの鉄心２の断面形状に沿って縦形の平角導線Ｗを周方向に巻回したコイル３を有するリアクトル４と、板状部材Ｔにより形成し、鉄心２の側面２ｓにおける複数位置を保持する複数の側面保持部５ａ…及び鉄心２の底面２ｔにおける複数位置を支持する複数の底面支持部７ａ…を一体に設けたシャーシ８と、このシャーシ８とリアクトル４を固定する固定部材９を備えることを特徴とする。
【０００８】
この場合、好適な実施の形態により、鉄心２は、同一又は複数の幅を有する磁性帯板Ｐを巻くことにより製作した積層巻鉄心を用いるとともに、複数に分割した分割鉄心部２ａ，２ｂ…２ｄの組合わせにより構成する。また、コイル３は、鉄心２の断面に相似する断面形状を有する芯金３１に巻付けて製作することができる。一方、シャーシ８は、板状部材Ｔをコの字形に折曲することにより底板部１１と左右一対の側板部１２ｐ，１２ｑを形成するとともに、側板部１２ｐ，１２ｑの一部を折曲して側面保持部５ａ…を形成し、かつ底板部１１の一部を折曲して底面支持部７ａ…を形成することができる。なお、底板部１１の一部を折曲して側面規制部６ａ…を形成することができるとともに、底板部１１の一部を打ち抜くことにより底面支持部７ａ…及び放熱孔１３ａ…を一緒に形成することもできる。他方、固定部材９により左右に配した側板部１２ｐ，１２ｑを相連結することができる。
【０００９】
【実施例】
次に、本発明の好適な実施例に係るリアクトル装置１を挙げ、図１〜図８を参照して詳細に説明する。
【００１０】
まず、リアクトル装置１の製造方法について、図３〜図６を参照して具体的に説明する。
【００１１】
図４及び図５は、コイル巻線機３０の要部を示す。本実施例に係るリアクトル装置１に使用するコイル３は、このコイル巻線機３０により製作することができる。コイル巻線機３０において、３４は回転軸であり、回転駆動機構３５により低速回転する。回転軸３４の先端には、支持盤３６を一体に備え、この支持盤３６の先端面に固定盤３２を固定するとともに、この固定盤３２の中央から棒状の芯金３１を直角に突出させる。この芯金３１の断面形状は、後述する積層巻鉄心（鉄心）２の断面形状に相似し、かつ当該断面形状よりも若干大きい断面形状を有する。この芯金３１は、製作するコイル３の種類に対応して交換可能である。また、この芯金３１には、この芯金３１に沿って変位可能な加圧盤３３を装填する。したがって、芯金３１は加圧盤３３の中央を貫通する。この加圧盤３３は、加圧機構３７により矢印Ｆｈ方向、即ち、固定盤３２の方向に加圧される。
【００１２】
次に、このコイル巻線機３０を用いたコイル３の製造工程について説明する。図３は、製造工程のフローチャートであり、Ｃ１〜Ｃ５は巻線工程，Ｙ１〜Ｙ３は鉄心製造工程，Ａ１〜Ａ４はリアクトル装置組立工程を示す。コイル３を製作するに際しては、平角導線Ｗを用意する。平角導線Ｗは、厚さと幅の割合が１：５程度に形成した銅線を使用する。なお、縦形の平角導線Ｗとは、コイル３の軸方向に対して平角導線Ｗの厚さ方向が平行になる場合をいう。
【００１３】
まず、図４に示すように、平角導線Ｗの先端Ｗｆを支持盤３６側に固定する（ステップＣ１）。そして、加圧機構３７により加圧盤３３を矢印Ｆｈ方向へ移動させ、図４に示すように、平角導線Ｗを固定盤３２と加圧盤３３間に挟んだ状態にして加圧する（ステップＣ２）。また、同時に平角導線Ｗを引張機構３８により矢印Ｆｂ方向へ引張るとともに（ステップＣ３）、この状態で芯金３１を回転駆動機構３５により矢印Ｆｒ方向へ低速で回転させる（ステップＣ４）。これにより、平角導線Ｗは芯金３１に巻付けられ、コイル３を製作することができる（ステップＣ５）。さらに、得られたコイル３に対しては、絶縁被膜を塗布するなどの必要な仕上処理を行う。
【００１４】
他方、分割鉄心部２ａ，２ｂ…２ｄの製作を行う。まず、珪素鋼板を用いた磁性帯板Ｐを用意する。この場合、磁性帯板Ｐは、長手方向に同一幅である。なお、必要により複数の幅を有する磁性帯板を用いてもよく、これにより、分割鉄心部２ａ…の断面形状を、例えば、複数の四角形の組合形状にすることが可能である。磁性帯板Ｐは、断面を角の無い長円形（図１にｅで示す形状）に形成した成形治具の周面に積層巻する（ステップＹ１）。これにより、折曲部を有しない長円形のリング状となる積層巻基材が得られるため、この積層巻基材を四つのブロックに切断分割する（ステップＹ２）。図１に現れる２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが四つの分割鉄心部である（ステップＹ３）。実施例は、積層巻鉄心２の形状として長円形を例示したが、その他、円形，楕円形など、一般的には、折曲部を有しない非多角形のリング状に形成することができる。また、積層巻基材に対する分割数は任意である。
【００１５】
そして、コイル３と四つの分割鉄心部２ａ，２ｂ…２ｄが得られたなら、リアクトル装置１の組立を行う。まず、コイル３と四つの分割鉄心部２ａ，２ｂ…２ｄを組合わせてリアクトル４を製作する（ステップＡ１）。この場合、各分割鉄心部２ａ，２ｂ…２ｄの相互間には、図１に示す厚さ０．５〔ｍｍ〕程度のガラスエポキシ樹脂製のセパレータシート２１…を介在させ、接着剤を用いて各分割鉄心部２ａ，２ｂ…２ｄの相互間を結合する。この際、結合と同時に、分割鉄心部２ａ，２ｂ…２ｄを、コイル３の内部空間に収容するとともに、必要により分割鉄心部２ａ，２ｂ…２ｄとコイル３間には絶縁紙等を介在させる。これにより、リアクトル４が得られる。
【００１６】
このリアクトル４は、図１に示すように、折曲部（角部）を有しない長円形のリング状となる積層巻鉄心２を備えるとともに、コイル３を構成する一巻分の各相互間隔は、内側が狭くなり、かつ外側が広くなる。この態様は積層巻鉄心２の直線部分でも同様となるため、積層巻鉄心２の全周に沿ってコイル３を構成する一巻分の各相互間隔には所定の間隔が生じることになる。
【００１７】
一方、図６及び図７に示すシャーシ８を用意する。シャーシ８は、スチール（ステンレス）を用いた板状部材Ｔに、積層巻鉄心２の側面２ｓにおける複数位置を保持する複数の側面保持部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ及び複数の側面規制部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ、さらには、積層巻鉄心２の底面２ｔにおける複数位置を支持する複数の底面支持部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを設けたものである。具体的には、板状部材Ｔを、図８に示すように、側面視コの字形に折曲することにより、矩形状の底板部１１と左右一対の側板部１２ｐ，１２ｑを形成する。この場合、側板部１２ｐ，１２ｑの幅は、底板部１１の幅の１／３程度とし、それぞれ縦長の矩形状に形成する。
【００１８】
そして、一方の側板部１２ｐの両側近傍に切込みを設け、両側を直角に折曲することにより一対の側面保持部５ａ，５ｂを一体形成するとともに、他方の側板部１２ｑの両側近傍に切込みを設け、両側を直角に折曲することにより一対の側面保持部５ｃ，５ｄを一体形成する。各側面保持部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、図１に示すように、小判型をなす積層巻鉄心２の側面２ｓにおける両側の湾曲部分に当接（圧接）して積層巻鉄心２を水平方向から保持する機能を有する。したがって、各側面保持部５ａ…の先端は、積層巻鉄心２の側面２ｓに面接触し、当該側面２ｓを傷付けないように斜面形成する。また、各側板部１２ｐ，１２ｑの上端付近には、後述する固定ネジ２３を挿通させる挿通孔２１ｐ，２１ｑをそれぞれ形成する。
【００１９】
さらに、底板部１１には、中心位置から四隅に向いた線上における四個所を打ち抜き、かつ直角に折曲することにより、四つの側面規制部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄと四つの底面支持部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを形成する。この際、打ち抜き面積を大きめに選定することにより、必要な大きさの放熱孔１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄをそれぞれ一緒に形成する。この場合、各側面規制部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、それぞれ各側面保持部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの近傍に位置し、積層巻鉄心２の側面２ｓにおける湾曲部分に対向して水平方向に位置規制する機能を有する。また、各底面支持部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの上端は、積層巻鉄心２の底面２ｔにおける対称的となる四位置に当接して、積層巻鉄心２を下から支持する機能を有する。なお、底板部１１の四隅付近には、取付ネジが挿通する挿通孔２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄをそれぞれ形成する。
【００２０】
そして、このシャーシ８には、ステップＡ１で得られたリアクトル４を組み付ける（ステップＡ２）。この場合、図８に矢印Ｆｕで示すように、シャーシ８に対して、上からリアクトル４をそのまま収容する。これにより、側面保持部５ａ，５ｂは、積層巻鉄心２の側面２ｓにおける一方の湾曲部分に対向し、かつ側面保持部５ｃ，５ｄは、側面２ｓにおける他方の湾曲部分に対向する。また、各側面規制部６ａ，６ｂは、積層巻鉄心２の側面２ｓにおける一方の湾曲部分に対向し、かつ側面規制部６ｃ，６ｄは、側面２ｓにおける他方の湾曲部分に対向する。これにより、積層巻鉄心２に対する二重の位置規制が行われる。さらに、各底面支持部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ上端は、積層巻鉄心２の底面２ｔにおける対称的となる四位置に当接し、積層巻鉄心２を下から支持する。この位置関係が明確になるように、図６に示すシャーシ８に対して積層巻鉄心２を仮想線で示す。なお、各側面保持部５ａ…，各側面規制部６ａ…及び各底面支持部７ａ…は、図１に示すように、コイル３の平角導線Ｗ…間に挿入される。
【００２１】
次いで、左右に配した側板部１２ｐ，１２ｑの挿通孔２１ｐ，２１ｑに対して一方側から固定ネジ２３を通し、他方側に突出した固定ネジ２３に締付ナット２４を螺着する。これにより、側板部１２ｐと１２ｑが連結されるとともに、締付ナット２４を締付ければ、各側面保持部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが積層巻鉄心２の側面２ｓにおける湾曲部分に当接（圧接）し、シャーシ８とリアクトル４が固定される（ステップＡ３）。この固定ネジ２３と締付ナット２４は固定部材９を構成する。以上の製造工程により、図１及び図２に示すリアクトル装置１が得られる（ステップＡ４）。なお、図２中、３ａ，３ｂは、コイル３の両端から導出するリード部を示す。
【００２２】
このようなリアクトル装置１によれば、改善前のリアクトル５０に対して、より小型軽量化が実現される。特に、改善前のリアクトル５０では、巻鉄心５１における積層断面Ｓの形状が円形となることから、巻鉄心５１の製作が容易でなく、製造工数の増加による生産性の低下及び製造コストの上昇を招くとともに、巻鉄心５１の製作において帯材５１ｐに１／４程度の無駄を生じる問題があったが、本実施例に係るリアクトル装置１では、これらの問題が全て解消され、材料コストが低減される。また、基本的には一枚の板状部材Ｔによりシャーシ８を形成できるため、この側面からもコストダウン及び小型軽量化を図ることができる。しかも、シャーシ８とリアクトル４間には、十分な隙間が確保されるため、放熱性に優れる。
【００２３】
以上、実施例について詳細に説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、細部の構成，形状，材料，数量，数値，手法等おいて、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。例えば、実施例は、鉄心として、珪素鋼板を用いた磁性帯板Ｐを積層巻した積層巻鉄心２を例示したが、アモルファス，パーマロイ，ナノ結晶合金，フェライト，Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金，純鉄等を用いた焼結タイプの鉄心又は積層タイプの鉄心の使用を排除するものではない。
【００２４】
【発明の効果】
このように、本発明に係るリアクトル装置は、折曲部を有しない非多角形のリング状に形成した鉄心及びこの鉄心の断面形状に沿って縦形の平角導線を周方向に巻回したコイルを有するリアクトルと、板状部材により形成し、鉄心の側面における複数位置を保持する複数の側面保持部及び鉄心の底面における複数位置を支持する複数の底面支持部を一体に設けたシャーシと、このシャーシとリアクトルを固定する固定部材を備えるため、次のような顕著な効果を奏する。
【００２５】
（１）　改善前のリアクトル（図９及び図１０のリアクトル５０）に対して、省エネルギ化，低損失化，低騒音化及び小型軽量化に対する改善効果をより高めることができるとともに、加えて生産性の向上及び製造コストの低減を図れ、しかも帯材の無駄を排除できる。
【００２６】
（２）　基本的には一枚の板状部材によりシャーシを形成できるため、この側面からもコストダウン及び小型軽量化を図ることができる。
【００２７】
（３）　側面保持部と底面支持部により、シャーシとリアクトル間には、十分な隙間が確保されるため、放熱性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例に係るリアクトル装置のリアクトルの一部を破断かつ省略した平面図、
【図２】同リアクトル装置の断面側面図、
【図３】同リアクトル装置の製造方法に係る製造工程のフローチャート、
【図４】同リアクトル装置の製造方法に用いるコイル巻線機の要部を示す一部断面側面図、
【図５】同コイル巻線機の要部を示す斜視図、
【図６】同リアクトル装置に用いるシャーシの平面図、
【図７】同リアクトル装置に用いるシャーシの図６中Ｘ−Ｘ線断面図、
【図８】同リアクトル装置の製造工程説明図、
【図９】改善前のリアクトルの一部を省略した平面図、
【図１０】同リアクトルの一部を省略した断面側面図、
【符号の説明】
１　　　　リアクトル装置
２　　　　鉄心
２ａ…　　分割鉄心部
２ｓ　　　鉄心の側面
２ｔ　　　鉄心の底面
３　　　　コイル
４　　　　リアクトル
５ａ…　　側面保持部
６ａ…　　側面規制部
７ａ…　　底面支持部
８　　　　シャーシ
９　　　　固定部材
１１　　　底板部
１２ｐ　　側板部
１２ｑ　　側板部
１３ａ…　放熱孔
３１　　　芯金
Ｗ　　　　平角導線
Ｔ　　　　板状部材
Ｐ　　　　磁性帯板
【図１】
2004039770.tif 000003
【図２】
2004039770.tif 000004
【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】
2004039770.tif 000009
【図８】
2004039770.tif 000010
【図９】
2004039770.tif 000011
【図１０】
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