(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱板と、
前記放熱板の上に配列された複数の巻線と、
前記複数の巻線を前記放熱板に向けて付勢する付勢手段と、
を有するリアクトルであって、
前記付勢手段は、前記複数の巻線と前記放熱板とを一体に締め付けることで該複数の巻線を該放熱板に向けて付勢するバンドであり、
前記バンドは、前記放熱板の一端から他端に亙って、前記複数の巻線の配列方向に沿って掛け渡され、
前記複数の巻線のうち、中央に配置された少なくとも一つの巻線の上面の少なくとも一部と前記付勢手段との間に挟み込まれるスペーサプレートを更に有する
ことを特徴とするリアクトル。
【請求項２】
前記巻線を二つ備え、
前記スペーサプレートは、前記二つの巻線の上面と前記付勢手段との間に挟み込まれる
ことを特徴とする請求項１に記載のリアクトル。
【請求項３】
前記付勢手段は前記複数の巻線を付勢する荷重を調整可能であることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載のリアクトル。
【請求項４】
前記複数の巻線の上面と前記付勢手段との間に挟み込まれる絶縁部材を更に有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のリアクトル。
【請求項５】
前記複数の巻線が巻かれるコアを更に有し、
前記コアの一部は断絶されて、ギャップ材が充填されており、
前記絶縁部材は前記ギャップ材と材質及び厚さが同一のプレートであることを特徴とする請求項４に記載のリアクトル。
【請求項６】
前記スペーサプレートが前記付勢手段からの付勢力によっては実質的に変形しない程度の曲げ剛性を有することを特徴とする請求項１に記載のリアクトル。
【請求項７】
前記スペーサプレートが、該スペーサプレートの高さ方向に対して弾性変形可能であり、且つ前記複数の巻線の配列方向及び該高さ方向に直交する軸回りのモーメントに対して高い曲げ剛性を有することを特徴とする請求項１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、１つのコアに複数組の巻線を設けたコイルであるリアクトルに関する。
【背景技術】
【０００２】
リアクトルは、一つのコアに複数組（単相リアクトルにおいては２組、三相リアクトルにおいては３組）の巻線を設けたコイルであり、例えばインバータ機器における力率改善や高調波電流の抑制等に使用される。図１に、従来の大電流用の三相リアクトルの一例の斜視図を示す。リアクトル１０１の巻線１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃには、比較的に大きな電流が流されるため、その発熱量は大きなものとなる。巻線からの熱を放熱させるための構造としては、例えば特許文献１のように、巻線を金属製の放熱板に接触させる構成が利用されている。従来のリアクトル１０１においては、図１に示されるように、巻線を放熱板１２１に載せることにより、コイルで発生する熱が熱接触によって放熱板に逃げるようになっている。
【特許文献１】特開２００１−１４４４７８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このように、従来のリアクトルにおいては、単に巻線が放熱板に接触しているのみであるため、巻線と放熱板との接触面積や接触圧が小さく、巻線から放熱板への熱の移動の効率が悪かった。加えて、巻線と放熱板との接触面積や接触圧にばらつきが生じ、放熱板への熱の移動の効率が巻線ごとに異なる場合がある。これにより、巻線ごとに放熱効率が異なるため、温度差が無視できない程度の大きさになる可能性がある。
【０００４】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は、巻線の熱を放熱板へ効率よく移動させることが可能な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】
【０００５】
上記の目的を達成するため、本発明のリアクトルは、複数の巻線を放熱板に向けて付勢する付勢手段を有する。付勢手段は、例えば複数の巻線と放熱板とを一体に締め付けることで複数の巻線を放熱板に向けて付勢するバンドである。
また、複数の巻線の上面と前記付勢手段との間に挟み込まれる絶縁部材を更に有することが好ましい。さらに、複数の巻線が巻かれるコアを更に有し、コアの一部は断絶されてギャップ材が充填されており、絶縁部材はギャップ材と材質及び厚さが同一のプレートであることが好ましい。
また、複数の巻線のうち、中央に配置された少なくとも一つの巻線の上面の少なくとも一部と付勢手段との間に挟み込まれるスペーサプレートを更に有することが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
以上のように、本発明においては、付勢手段によって複数の巻線が放熱板に向けて付勢されるため、巻線と放熱板との接触面積や接触圧を大きくすることができる。これによって、巻線の熱を効率よく放熱板に移動させることができる。また、複数の巻線のうち、中央に配置された少なくとも一つの巻線の上面の少なくとも一部と付勢手段との間にスペーサプレートを挟み込むことによって、巻線と放熱板との接触面積や接触圧を調整し、巻線と放熱板との接触面積や接触圧のばらつきを小さくすることができる。この構成は、３つの巻線を有する三相リアクトルに対して特に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を用いて詳細に説明する。図２は、本発明の第１の実施形態の三相リアクトルの斜視図である。本実施形態のリアクトル１は、コア１１に３組の巻線１３ａ〜１３ｃを巻き回すことによって形成されたコイル１０を有している。また、本実施形態のリアクトル１の幅、奥行及び高さ方向の寸法は、夫々１００〜２００ｍｍ程度の大きさとなっている。
【０００８】
なお、以下の説明においては、巻線１３ａ〜１３ｃが並ぶ方向を幅方向（図２中、右上から左下に向かう方向）、巻線１３ａ〜１３ｃの軸方向を奥行方向（図２中、左上から右下に向かう方向）、幅方向及び奥行方向の双方に垂直な方向を高さ方向（図２中、下から上に向かう方向）とする。
【０００９】
コイル１０の詳細について、以下に説明する。図３は、本実施形態の三相リアクトル１のコイル１０の上面である。図３に示されるように、コイル１０のコア１１は、長方形の断面をもつ棒状のブロック１１ａ、１１ｂが、その長軸同士が平行となるように幅方向に沿って配置され、且つこのブロック１１ａと１１ｂの間に同じく長方形の断面をもつ棒状のブロック１１ｃ、１１ｄ、１１ｅをブロック１１ａ、１１ｂと直交するように配置して、全体として「日」字形状のコアを形成している。
【００１０】
コア１１のブロック１１ａ〜１１ｅは、夫々ケイ素鋼の薄板を多数枚積層して形成されたものであり、巻線に大電流を流しても渦電流が発生しにくくなっている。また、ブロック１１ａ、１１ｂとブロック１１ｃ〜ｅとの間にはエポキシ・ガラスマット積層板等の非磁性体から形成された厚さ１ｍｍ程度の非磁性体プレート１１ｆ、１１ｇが挟み込まれている。この非磁性体プレート１１ｆ、１１ｇによりコア１１のギャップが構成される。
【００１１】
コイル１０の第１、第２及び第３の巻線１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、夫々ブロック１１ｃ、１１ｄ、１１ｅに巻き回されている。巻線１３ａ、１３ｂ、１３ｃの両端は、夫々端子対２２ａ、２２ｂ、２２ｃに接続されており（図２）、この端子対２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、を介してリアクトル１を他の電気回路に接続する。
【００１２】
本実施形態においては、巻線に電流を流す際に生じる熱を放熱させるため、巻線１３ａ、１３ｂ、１３ｃを放熱板２１に接触させている。巻線１３ａ、１３ｂ、１３ｃを放熱板２１に接触させる構造につき、以下に説明する。
【００１３】
放熱板２１の奥行方向両端には、一対のスペーサブロック２６が固定されている。また、スペーサブロック２６の下面には切欠部２６ａが２つずつ形成されている。コア１１のブロック１１ａ及び１１ｂは、切欠部２６ａに配置されているナット２７（図４に記載）とビス２４によって、スペーサブロック２６を介して放熱板２１に固定される。スペーサブロック２６の高さは、巻線１３ａ、１３ｂ、１３ｃの巻き厚（各巻線の内周から外周までの距離）よりもやや大きいため、巻線１３ａ、１３ｂ、１３ｃはコア１１のブロック１１ｃ、１１ｄ、１１ｅと放熱板２１との間に無理なく収納される。
【００１４】
また、コア１１をスペーサブロック２６に固定するためのステー２５が、コア１１のブロック１１ａ、１１ｂの上に固定されている。
【００１５】
本実施形態においては、各巻線１３ａ、１３ｂ、１３ｃを確実且つ均等に放熱板２１に当接させ、各巻線から放熱板２１への熱の移動量を略等しくするため、バンド３０によって各巻線を放熱板２１に付勢している。以下、図２及び図４を参照して、バンド３０による巻線の付勢の構造につき説明する。
【００１６】
図４は、本実施形態のリアクトル１を奥行方向に投影した側面図である。なお、図４においては、コイル１０及びバンド３０をより明確に示すため、ステー２５及び端子２２ａ〜ｃは省略されている。
【００１７】
放熱板２１は、銅やアルミニウムなどの熱伝導率の高い金属からなるプレートである。また、放熱板２１の上面には、厚さ０．５ｍｍ程度の放熱シート２１ｂが設けられている。放熱シート２１ｂは熱伝導率が高く且つ電気絶縁性を有するシートである。各巻線１３ａ、１３ｂ及び１３ｃは、この放熱シート２１ｂを介して放熱板２１に当接するようになっており、放熱板２１の金属部分と巻線とが直接接触しないようになっている。
【００１８】
また、放熱板２１の幅方向両端には、上方にむけて略垂直に折り曲げられた折り曲げ部２１ａが形成されている。バンド３０は、この折り曲げ部２１ａに固定されるようになっている。
【００１９】
図４に示されるように、本実施形態のバンド３０は、第１及び第２のベルト３１、３２をビス３３にて連結することによって形成されている。第１及び第２のベルト３１、３２は、夫々厚さ約０．３ｍｍ、幅約３０ｍｍのステンレス鋼帯である。第１及び第２のベルト３１、３２は、その一端側（第１のベルト３１においては図４中左下側、第２のベルト３２においては図４中右下側）において、リベット２１ｃによって放熱板２１の折り曲げ部２１ａに固定されるようになっている。
【００２０】
第１及び第２のベルト３１、３２の他端側（図４中中央上部）には、各ベルトの幅方向（リアクトル１の奥行方向）に沿って配置された第１及び第２のバー３４、３５が固定されている。第１及び第２のバー３４、３５は、円柱形状である。第１のバー３４には、その半径方向（図４中左右方向、リアクトルの幅方向）に沿ってめねじ３４ａが形成されている。また、第２のバー３５には、その半径方向（リアクトルの幅方向）に沿って貫通穴３５ａが形成されている。第２のバー３５の貫通穴３５ａにビス３３を通し、次いでビス３３を第１のバー３４のめねじ３４ａにねじ込むことによって、第１のベルト３１と第２のベルト３２は連結する。このビス３３の締めつけトルクを調整することによって、第１及び第２のベルト３１、３２の張力を調整している。
【００２１】
なお、図２に示されているように、第１及び第２のベルト３１、３２の他端側は一端側に向かって折り返されており、バー３４及び３５は、この折り返し部分に配置されている。そして、第１及び第２のベルト３１、３２の折り返し部分には、ビス３３をバンド３０の外から取り付けられるよう、ビス３３を通すための切欠３１ａ、３２ａが設けられている。
【００２２】
本実施形態においては、金属製の第１及び第２のベルト３１、３２に巻線１３ａ、１３ｂ、１３ｃが直接接触しないように、各巻線の上面とベルトとの間に絶縁プレート４１が挟み込まれている。絶縁プレート４１は、非磁性体プレート１１ｆ、１１ｇと同一のプレートである。このため、絶縁プレート４１を別途設計及び製造する必要がないため、リアクトルのコストを低下させることができる。なお、上記のように、絶縁プレート４１を使用する目的はベルトと巻線との接触を防ぐことであるため、非磁性体プレート１１ｆ、１１ｇと異なる材料や寸法のプレートを絶縁プレート４１として使用してもよい。
【００２３】
また、図４に示されるように、リアクトル１の幅方向中央に配置されている第２の巻線１３ｂの上面と絶縁プレート４１との間には、スペーサプレート４２が挟み込まれている。スペーサプレート４２は、厚さが絶縁プレート４１よりも厚い（例えば３ｍｍ）プレートである。図４に示されるように、スペーサプレート４２は、中央の巻線１３ｂの上のみに配置されている。スペーサプレート４２が無い状態では、ベルト３１、３２の張力によってコイル１０を放熱板２１に押しつける付勢力は、バンド３０の幅方向両端で最も大きくなり、バンド３０の中央部、すなわち第２の巻線１３ｂの位置で最も小さくなってしまう。このため、巻線１３ｂでは、放熱シート２１ｂを介しての放熱板２１との熱接触が他の巻き線１３ａ、１３ｃと比べて少なく、また接触が不安定になり、蓄熱し易くなる。このため、本実施形態においては、第２の巻線１３ｂと絶縁プレート４１との間にスペーサプレート４２を差し込むことによって、第１及び第３の巻線１３ａ、１３ｃを付勢する力の大きさと第２の巻線１３ｂを付勢する力の大きさを略等しくしている。
【００２４】
以上のように、本実施形態においては、バンド３０によって巻線１３ａ、１３ｂ、１３ｃが放熱板２１に向けて付勢されるので、放熱シート２１ｂを介して巻線と放熱板とが確実に熱的に接触されるため、より多くの熱を各巻線から放熱板２１に移動させることができる。また、スペーサプレート４２によって略均等な付勢力が各巻線に加わるようになっているため、各巻線から放熱板２１への熱の移動効率も略等しくなる。このため、巻線同士の温度差が小さくなり、結果として各巻線の抵抗やインダクタンスは略等しくなる。
【００２５】
以上に説明した本発明の第１の実施の形態においては、幅方向中央側の巻線１３ｂの上にスペーサプレート４２を配置してバンド３０が巻線１３ｂを付勢する力を大きくしている。しかしながら、本発明は上記の構成に限定されるものではなく、以下に説明する本発明の第２及び第３の実施の形態によるリアクトルのように、巻線１３ａ、１３ｂ、１３ｃを放熱板２１に対して付勢するための力が均等となるような他の構成を採用してもよい。
【００２６】
図５は、本発明の第２の実施の形態によるリアクトル１’の正面図を示したものである。図４と同様、図５においても、コイル１０及びバンド３０をより明確に示すため、ステー２５及び端子２２ａ〜ｃは省略されている。図５に示されるように、本実施形態のリアクトル１’は、第１の実施の形態のリアクトル１におけるスペーサプレート４２（図４）の代わりに、板厚が十分に大きいスペーサプレート４２’を巻線１３ａ、１３ｂ、１３ｃの上面全体に亙って配置している。スペーサプレート４２’は板厚が大きいため、バンド３０による張力による荷重が加わってもほとんど撓まない程度の剛性を有しており、バンド３０から加わる荷重を、各巻線に略均等に分散させることができる。また、このようなスペーサプレートを使用する場合は、図５のように、バンド３０と絶縁プレート４１との間にスペーサプレート４２’が挟み込まれる構成としてもよい。
【００２７】
図６は、本発明の第３の実施の形態によるリアクトル１’’の側面図である。図６に示されるように、本実施形態のリアクトル１’’は、第２の実施の形態のスペーサプレート４２’（図５）の代わりに、幅方向に投影した断面がΩ状であるようなスペーサプレート４２’’を使用してもよい。このスペーサプレート４２’’は一種の板ばねであり、リアクトル１の高さ方向、すなわち、バンド３０が巻線１３ａ、１３ｂ、１３ｃを付勢する方向に対しては、比較的容易に弾性変形するようになっている。一方、リアクトル１の幅方向については、上記Ω状断面が一種のリブの役割を果たすため、スペーサプレート４２’’は高い曲げ剛性を有する。このため、本実施形態によるリアクトル１’’のスペーサプレート４２’’は、第２の実施形態のスペーサプレート４２’と同様、バンド３０から加わる荷重を、各巻線に略均等に分散させることができる。
【００２８】
以上説明した本発明の第１、第２及び第３の実施の形態によるリアクトル１、１’、１’’は、３組の巻線を使用する三相リアクトルである。しかしながら、本発明は上記の構成に限定されるものではなく、２組の巻線を使用する単相リアクトルについても適用可能である。このような単相リアクトルの一例を、以下に説明する本発明の第４の実施の形態に示す。
【００２９】
図７は、本発明の第４の実施の形態による単相リアクトル１’’’の斜視図を示したものである。リアクトル１’’’は、本発明の第１の実施の形態と同様、絶縁プレート４１と巻線１３ｄ、１３ｅの間に長手方向（すなわち、リアクトル１’’’の幅方向寸法）が比較的小さいスペーサプレート４２を挟み込んだ構成となっている。本発明の第１の実施形態におけるリアクトル１においては、巻線が３組であるため、中央の巻線１３ｂの上にスペーサプレートが配置されている。これに対して、図７の単相リアクトル１’’’は、巻線が２組であるので、スペーサプレート４２は第１の巻線１３ｄと第２の巻線１３ｅにまたがって配置されている。
【００３０】
なお、単相リアクトル１’’’においても、スペーサプレート４２の代わりに、第２の実施の形態のスペーサプレート４２’や第３の実施の形態のスペーサプレート４２’’が使用可能であることはいうまでもない。
【００３１】
また、本発明は上記の実施形態の構成に限定されるものではなく、リアクトルの形状や特性に応じて適宜変形可能である。例えば、上記の実施形態で使用されているバンド３０の代わりに、コイルスプリング、板ばね、或いはねじ等によってスペーサプレートを巻線に向かって押し込むことによって巻線を放熱板に付勢する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来の三相リアクトルの斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による三相リアクトルの斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による三相リアクトルのコイルの上面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態による三相リアクトルの正面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態による三相リアクトルの正面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態による三相リアクトルの側面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態による単相リアクトルの斜視図である。
【符号の説明】
【００３３】
１、１’、１’’      三相リアクトル
１’’’              単相リアクトル
１０                    コイル
１１                    コア
１３ａ                  第１の巻線
１３ｂ                  第２の巻線
１３ｃ                  第３の巻線
１３ｄ                  第１の巻線
１３ｅ                  第２の巻線
２１                    放熱板
２１ｂ                  放熱シート
２６                    スペーサブロック
３０                    バンド
３１                    第１のベルト
３２                    第２のベルト
３３                    ビス
３４                    第１のバー
３５                    第２のバー
４１                    絶縁プレート
４２、４２’、４２’’  スペーサプレート
【図１】
0004717904.tif 000002
【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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