(57)【要約】【課題】リアクトルの構造や材質の変更を伴わず、かつ簡易に騒音を低減することができるリアクトル装置を提供する。【解決手段】リアクトル装置２００のそれぞれのコイル２に交流電力を通電した場合には、鉄心に発生する磁極が交互に入れ替わるため、電流値が０（ゼロ）となる状態が発生し、鉄心の極性の発生、消滅が常に入れ替わることとなり、リアクトルの収縮、復元が繰り返される。この現象により、リアクトルが収縮する吸引力（Ｘ）と復元する復元力（Ｙ）が交互に発生する。結合手段３０により結合された隣接するＵ型鉄心４どうしは、吸引力（Ｘ）と復元力（Ｙ）により発生するお互いの振動を打ち消しあう。これにより、結合されたそれぞれのＵ型鉄心４は、お互いに発生する力（Ｘ）（Ｙ）を打ち消しあうことにより振動の発生を抑えることができる。その結果、発生する騒音を低減することができる。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄心と、その鉄心に導線を巻き回すことにより形成されるコイルと、を有する鉄心形リアクトルを複数含み、
前記複数のリアクトルの鉄心どうしを結合する結合手段を有し、
前記結合手段により、コイルに流れる変動電流によって発生する鉄心の振動が互いに打ち消しあうように、鉄心どうしを結合したこと、
を特徴とするリアクトル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リアクトル装置に関し、特に、変動磁界によるリアクトルの鉄心の振動に起因して発生する騒音の低減に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リアクトルは電気回路のインダクタンス素子となる静止器で、電磁エネルギを貯える役割を持ち、送電系統の大容量のものから通信機器部品の小型のものまで、多様な用途がある。リアクトルの構造は、例えば図１に示すように、対をなすＩ型鉄心１と、Ｉ型鉄心１のそれぞれの周りに導線を巻き回すことにより形成されるコイル２と、Ｉ型鉄心１の両端部に配されるギャップ３と、このギャップ付きＩ型鉄心の両端部に配置されたＵ型鉄心４とから構成され、全体として長円形の鉄心を形成し、この鉄心を金属バンド５等で巻いて結合し、一体に保持することにより形成されている。それぞれの主な役割として、Ｉ型鉄心１に巻き回されたコイル２は所定のリアクトル容量を得るために、ギャップ３は磁気飽和防止のために設けられている。
【０００３】
このような構造のリアクトルの問題点として、Ｉ型、Ｕ型の鉄心間に発生する磁気吸引力により、Ｉ型、Ｕ型の鉄心とギャップが接触する、ギャップが圧縮・復元される、又は鉄心そのものの振動によって騒音を発生させることが知られている。
【０００４】
この騒音対策として、これまで、構造変更を行ったリアクトルが提案されている。例えば、下記特許文献１には、カットコアと、コイル、スペーサ及びコイル保持器から構成されるリアクトルにおいて、コイル保持器とカットコアとの隙間に遮音性能を有し強力な接着強度を持つ防音制振樹脂により指向性の高い騒音成分を透過不能にすることで低騒音を実現したリアクトルが開示されている（特許文献１参照）。
【０００５】
一方、構造を変更するのではなく、空気振動である騒音の性質を利用した騒音低減方法及び装置も提案されている。例えば、下記特許文献２には、リアクトル等の電磁機器の鉄心の振動等に起因して発生する騒音を低減するために、前記電磁機器を２組設け、その入力交流電圧の位相を互いに逆位相とし、かつ前記２組の電磁機器を同一の架台に並べて配置することによって、騒音どうしが互いの振動を相殺しあい、その結果騒音を低減することができる方法及び装置が開示されている（特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０８−２７９４２３号公報  （第１図）
【特許文献２】
特開平０５−１３７３４１号公報  （第３頁、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１のようなリアクトルの構造を変更する方法は、製造工程の変更を伴うものであり、製造ラインの改造等から製造原価の上昇を招く要因となる。
【０００８】
また、リアクトルの鉄心の材質を変更する方法も考えられるが、リアクトルの性能を低減させないためにはある一定以上の透磁率を有している必要があり、また振動を発生させないためには強度が必要である。このような条件を両立させる材質は一般に高価であり、材質変更についてもコスト的に問題がある。
【０００９】
一方、前記特許文献２で提案されているリアクトルの騒音低減方法及び装置については、構造変更や材質変更を伴わないためコスト的に問題はないかに思える。しかし、現実に特許文献２に開示されている発明を工業的に実施することには多くの問題がある。特許文献２に開示されている発明は、発生した振動の位相を逆位相とし、その波高値を同一にすることによって騒音の低減を図るものである。したがって、リアクトルを奇数個使用したい場合には、その構成が複雑になり、その実施は容易でないことが想像できる。
【００１０】
本発明の目的は、上記のような問題点を解消するためになされたものであり、リアクトルの構造や材質の変更を伴わず、かつ簡易に騒音を低減することができるリアクトル装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
以上のような課題を解決するために、本発明に係るリアクトル装置は、鉄心と、その鉄心に導線を巻き回すことにより形成されるコイルと、を有する鉄心形リアクトルを複数含み、前記複数のリアクトルの鉄心どうしを結合する結合手段を有する。前記結合手段は、コイルに流れる変動電流によって発生する鉄心の振動が、結合した鉄心どうしで打ち消しあうように結合する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態によるリアクトル装置について図２〜８を用いて説明する。この実施の形態では、交流電圧を昇降するために用いられるリアクトル装置を例示している。なお、本発明の実施の形態では、ギャップ付き鉄心形リアクトルを例示しているが、本発明は、ギャップの無いものも含め、鉄心形リアクトル全体に適用できるものである。
【００１３】
まず、図２〜５によって、リアクトルの騒音発生原理について説明する。図２は、リアクトル装置のコイルへの通電波形を表したものである。（Ａ）通電波形の振幅がプラス側にある場合、（Ｂ）通電波形の振幅が０（ゼロ）近傍となり電流の通電量が０（ゼロ）となる場合（以下、「振幅が０（ゼロ）近傍となる場合」と記す）、（Ｃ）通電波形の振幅がマイナス側にある場合において、それぞれリアクトルに生じる磁力線の方向が異なるため、以下（Ａ）〜（Ｃ）の場合に分けて説明する。
【００１４】
（Ａ）振幅がプラス側にある場合
図３に示すように、コイル２（ａ）への通電によりファラデーの法則に従って磁力線１０が発生する。この磁力線１０により、Ｉ型鉄心１に極性が発生することとなる。Ｉ型鉄心１の極性発生により、正対するＵ型鉄心４には、Ｉ型鉄心１と反対の極性が発生し、Ｉ型鉄心１とＵ型鉄心４がそれぞれ吸引しあう。その結果、（Ｘ）で示す方向に吸引力が発生することによってギャップ３が収縮し、リアクトル全体が収縮することになる。
【００１５】
（Ｂ）振幅が０（ゼロ）近傍となる場合
図４に示すように、振幅が０（ゼロ）近傍となると、電流の通電量が０（ゼロ）になり磁力線が消滅する。その結果、Ｉ型鉄心１とＵ型鉄心４に生じていた磁極が消滅するため、吸引力（Ｘ）も消滅する。このとき、収縮していたギャップ３に復元力（Ｙ）が発生し、リアクトル全体の形状も復元される。
【００１６】
（Ｃ）振幅がマイナス側にある場合
図５に示すように、コイル２（ａ）への通電により、（Ａ）振幅がプラス側にある場合と逆方向の磁力線２０が発生する。この磁力線２０により、Ｉ型鉄心１には、（Ａ）振幅がプラス側にある場合と逆の極性が発生することとなる。Ｉ型鉄心１の極性発生により、正対するＵ型鉄心４には、Ｉ型鉄心１と反対の極性が発生し、Ｉ型鉄心１とＵ型鉄心４がそれぞれ吸引しあう。その結果、（Ｘ）で示す方向に吸引力が発生することによってギャップ３が収縮し、リアクトル全体が収縮することになる。
【００１７】
図２に示すような交流波形の場合、コイルへの通電波形がプラス側とマイナス側に交互に入れ替わるため、電流値が０（ゼロ）となる状態が発生し、鉄心の極性の発生、消滅が常に入れ替わることとなり、リアクトルの収縮、復元が繰り返される。この現象によって、鉄心の振動及び鉄心とギャップの接触が生じ、騒音が発生することとなる。
【００１８】
本発明の実施の形態は、上記原理により発生する騒音の低減を、リアクトルの構造や材質の変更を伴わず、かつ簡易に実現することができるリアクトル装置を提供するものである。以下、図６を用いて詳説する。
【００１９】
図６は、本発明に係るリアクトル装置の実施例を示す図である。このリアクトル装置２００では、従来の技術で説明したリアクトル１００を３個用いた場合を例示する。
【００２０】
リアクトル１００は、従来の技術で説明したとおり、対をなすＩ型鉄心１と、Ｉ型鉄心１のそれぞれの周りに導線を巻き回すことにより形成されるコイル２と、Ｉ型鉄心１の両端部に配されるギャップ３と、このギャップ付きＩ型鉄心の両端部に配置されたＵ型鉄心４とから構成され、全体として長円形の鉄心を形成し、この鉄心を金属バンド５等で巻いて結合し、一体に保持することにより形成されている。
【００２１】
本発明の実施の形態では、これら３個のリアクトル１００の間の隣接するＵ型鉄心４どうしを結合手段３０によって結合し、リアクトル装置２００を形成している。
【００２２】
上述したリアクトルの騒音発生原理によって、リアクトル装置２００のそれぞれのコイル２に交流電力を通電した場合には、鉄心の極性の発生、消滅が常に入れ替わることとなり、リアクトルの収縮、復元が繰り返される。この現象により、リアクトルが収縮する吸引力（Ｘ）と復元する復元力（Ｙ）が交互に発生する。結合手段３０により結合された隣接するＵ型鉄心４どうしは、吸引力（Ｘ）と復元力（Ｙ）により発生するお互いの振動を打ち消しあう。これにより、結合されたそれぞれのＵ型鉄心４は、お互いに発生する力（Ｘ）（Ｙ）を打ち消しあうことにより振動の発生を抑えることができる。その結果、発生する騒音を低減することができるのである。
【００２３】
なお、結合手段３０は、例えば、金属バンドや樹脂による結合、接着剤による結合等が考えられるが、鉄心どうしを結合できるものであればどの様なものであっても良い。
【００２４】
さらに、図７に示すように、結合手段３０で結合されたリアクトル装置全体を金属バンド４０で締め付けることにより、振動が発生してしまう両端のＵ型鉄心を含んだリアクトル装置全体を固定し、より効果的に騒音の低減を図ることも可能である。
【００２５】
なお、上述の実施の形態では、交流電圧を昇降するために用いられるリアクトル装置を例示したが、直流電圧を入力し、エネルギ蓄積装置として用いられるリアクトル等、どの様な用途で使用されるリアクトルについても同様の効果がある。例えば、図８に示すような変動電流がコイルに流入した場合には、図３で示した（Ａ）振幅がプラス側にある場合の吸引力（Ｘ）が変動するため、同様に振動が生じて騒音が発生する。本発明が、こうした場合にも騒音低減の効果を有することはいうまでもない。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明では、騒音発生の原因となる鉄心の振動を防止するために、リアクトルの間の隣接する鉄心どうしを結合手段によって結合する。これにより、結合されたそれぞれの鉄心は、お互いに発生する力を打ち消しあうことにより振動の発生を抑えることができる。その結果、発生する騒音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的なリアクトルの構成例を示す図である。
【図２】コイルへ通電される交流波形を示す図である。
【図３】通電波形の振幅がプラス側にある場合の、リアクトルに発生する力、磁力線及び磁極の状態を説明する図である。
【図４】通電波形の振幅が０（ゼロ）近傍となる場合の、リアクトルに発生する力の状態を説明する図である。
【図５】通電波形の振幅がマイナス側にある場合の、リアクトルに発生する力、磁力線及び磁極の状態を説明する図である。
【図６】本発明に係るリアクトル装置の実施例、及びその騒音低減メカニズムを説明する図である。
【図７】本発明に係るリアクトル装置の実施例を示す図である。
【図８】本発明に係る多様な実施例を説明するための、コイルへ通電される変動電流の波形を示す図である。
【符号の説明】
１  Ｉ型鉄心、２  コイル、２（ａ）  入力側コイル、２（ｂ）  出力側コイル、３  ギャップ、４  Ｕ型鉄心、５  金属バンド（リアクトル用）、１０  磁力線、２０  磁力線、３０  結合手段、４０  金属バンド（リアクトル装置用）、１００  リアクトル、２００  リアクトル装置、（Ａ）  通電波形がプラス側の振幅となる範囲、（Ｂ）  通電波形の振幅が０（ゼロ）近傍となり電流の通電量が０（ゼロ）となる範囲、（Ｃ）  通電波形がマイナス側の振幅となる範囲、（Ｘ）  リアクトルが収縮する吸引力、（Ｙ）  リアクトルが復元する復元力。
【図１】
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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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【図８】
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