JPH07272961A - ギャップ付鉄心形リアクトル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ブロック鉄心内に発生する過度の圧縮応力を
抑制して磁歪騒音の発生を抑制し、低騒音化を可能とし
たギャップ付鉄心形リアクトルを提供する。 【構成】 円環状断面を有する複数個のブロック鉄心１
ａが、絶縁物製のギャップ材２を介して積み重ねられて
おり、全体として円環状断面を有するギャップ付鉄心脚
１が構成される。ギャップ付鉄心脚１を構成するブロッ
ク鉄心１ａは、けい素鋼板の抜き板１０を放射状に積層
して構成される。ギャップ材２のブロック鉄心１ａとの
接触面の形状は、角部に曲率を有するほぼ菱形形状とさ
れる。ギャップ材２は、菱形の２つの鋭角角部を結ぶ線
がブロック鉄心１ａの径方向と一致するようにして、ブ
ロック鉄心１ａの端面上に周方向に等間隔で配置され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ギャップ材の形状に改
良を施して、低騒音化を図ったギャップ付鉄心形リアク
トルに関する。

【０００２】

【従来の技術】分路リアクトルなどに使用されるリアク
トルとしては、一般に、ギャップ付鉄心脚を備えたギャ
ップ付鉄心形リアクトルが用いられている。このギャッ
プ付鉄心形リアクトルのギャップ付鉄心脚は、けい素鋼
板の抜き板を放射状に積層して構成した円環状断面を有
する複数個のブロック鉄心を、その間に絶縁物のギャッ
プ材を挟み込むことにより複数個の磁気ギャップが形成
されるように積み重ね、全体として円環状断面を有する
ように構成されている。

【０００３】そして、以上のように構成されたギャップ
付鉄心脚と、このギャップ付鉄心脚の周囲に巻回された
巻線と、ギャップ付鉄心脚の上下に一体的に固定された
ヨーク鉄心とからリアクトル中身が構成されており、こ
のようなリアクトル中身が、絶縁媒体と共にタンク内に
収納されて、ギャップ付鉄心形リアクトルが構成されて
いる。このうち、ヨーク鉄心は、けい素鋼板の抜き板を
積み層ね、全体として矩形断面を有するように構成され
ている。なお、一般に、このようなギャップ付鉄心形リ
アクトルでは、鉄心の全箇所の磁気ギャップを形成する
ための絶縁性ギャップ材として、一律に、ヤング率の高
いセラミックなどの絶縁性ギャップ材が使用されてい
る。

【０００４】このように構成されたギャップ付鉄心形リ
アクトルにおいては、リアクトル本体から発生する騒音
が大きな問題になっている。このような騒音は、その原
因によって、機械的振動による騒音と磁気歪による騒音
とに大別することができる。このうち、機械的振動によ
る騒音は、鉄心の磁気ギャップを通過する磁束により上
下のブロック鉄心間に磁気吸引力が作用し、これによる
振動のために騒音が発生する現象である。したがって、
この振動騒音を防止するには、磁気ギャップを介してヨ
ーク鉄心およびブロック鉄心を一体的に強固に締め付け
る構造が必要となる。

【０００５】一方、磁気歪による騒音は、鉄心内部に磁
束が流れるために生ずる磁歪騒音と、鉄心内部に生ずる
過度な圧縮応力によりさらに助長される磁歪騒音とに分
けられる。そして、ギャップ付鉄心形リアクトルにおい
ては、このような磁歪騒音の中でも特に後者の影響が大
きいという特徴がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
なギャップ付鉄心形リアクトルのブロック鉄心において
は、その磁気ギャップ部で磁束がフリンジングを起こす
ため、ブロック鉄心の径方向内外周端部に磁束が集中し
て、この部分の温度上昇が高くなる傾向にある。図４
は、このようなブロック鉄心１ａの温度分布を示す図で
あり、（Ａ）は、ブロック鉄心１ａの水平方向の構成を
示す図、（Ｂ）は、ブロック鉄心１ａにおける径方向内
外周端部の温度上昇に伴う上下方向の伸びδｈを示す
図、（Ｃ）は、ブロック鉄心１ａの径方向の位置Ｒと当
該箇所の温度上昇θとの関係を示すグラフである。

【０００７】そして、このような温度分布を生じること
から、図４の（Ｂ）の破線部に示すように、ブロック鉄
心１ａの径方向内外周端部では、温度上昇に伴う熱膨脹
により図中δｈ分だけ上下方向に伸びようとする。しか
しながら、前述したように、従来のギャップ付鉄心形リ
アクトルにおいては、ブロック鉄心１ａの上下共ヤング
率の高いギャップ材で強固に固定されているため、ブロ
ック鉄心１ａの上下でこの伸びδｈを吸収することはで
きない。したがって、ブロック鉄心１ａの径方向内外周
端部にはこの伸びδｈによって過度の圧縮応力が発生
し、この過度の圧縮応力により磁気歪が増大し、磁歪騒
音をさらに増大させる結果となっている。

【０００８】本発明は、上述のような従来技術の問題点
を解消するために提案されたものであり、その目的は、
ブロック鉄心内に発生する過度の圧縮応力を抑制して磁
歪騒音の発生を抑制し、低騒音化を可能としたギャップ
付鉄心形リアクトルを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のギャップ付鉄心形リアクトルは、円環状
断面を有する複数個のブロック鉄心を絶縁性ギャップ材
を介して積み重ねてギャップ付鉄心脚を構成し、このギ
ャップ付鉄心脚の周囲に巻線を巻回し、このギャップ付
鉄心脚の上下にヨーク鉄心を一体的に固定して構成した
ギャップ付鉄心形リアクトルにおいて、絶縁性ギャップ
材を次のように構成したことを特徴としている。

【００１０】請求項１記載のギャップ付鉄心形リアクト
ルは、絶縁性ギャップ材の形状を、ブロック鉄心の径方
向内外周端部から径方向中央部に向かって漸次幅寸法が
増大する形状としたことを特徴としている。

【００１１】請求項２記載のギャップ付鉄心形リアクト
ルは、絶縁性ギャップ材の形状を、ほぼ菱形形状とした
ことを特徴としている。

【００１２】請求項３記載のギャップ付鉄心形リアクト
ルは、絶縁性ギャップ材をブロック鉄心端面上に周方向
に等間隔で配置したことを特徴としている。

【００１３】

【作用】このような構成を有する本発明のギャップ付鉄
心形リアクトルにおいては、次のような作用が得られ
る。

【００１４】まず、請求項１記載の発明においては、絶
縁性ギャップ材の形状を、ブロック鉄心の径方向内外周
端部から径方向中央部に向かって漸次幅寸法が増大する
形状としたことにより、この絶縁性ギャップ材とブロッ
ク鉄心端面との接触面積は、ブロック鉄心端面の径方向
内外周端部から径方向中央部に向かって傾斜的に大きく
なる。すなわち、ブロック鉄心端面の径方向内外周端部
は、径方向中央部に比べて、絶縁性ギャップ材に覆われ
る部分が少なくなり、冷却面積が相対的に大きくなる。
そのため、ブロック鉄心端面の径方向内外周端部を、ギ
ャップ部分を通過する絶縁媒体によって、径方向中央部
よりも高い冷却効率で冷却することができる。したがっ
て、ブロック鉄心の径方向内外周端部に発生する熱膨脹
を十分に抑制することができる。

【００１５】次に、請求項２の発明においては、絶縁性
ギャップ材の形状を、ほぼ菱形形状としたことにより、
絶縁性ギャップ材が菱形形状という単純形状で規格化さ
れることになる。したがって、このような規格化された
菱形形状の絶縁性ギャップ材の数および配置を選択する
形で、ブロック鉄心間のギャップ部を自由に設計するこ
とができる。

【００１６】さらに、請求項３の発明においては、絶縁
性ギャップ材をブロック鉄心端面上に周方向に等間隔で
配置したことにより、ブロック鉄心間のギャップ部にブ
ロック鉄心の中心から外周方向に向かう放射状の絶縁媒
体の冷却流路が周方向に等間隔で形成される。したがっ
て、ブロック鉄心端面をその周方向において均一に効率
良く冷却することができる。

【００１７】

【実施例】以下には、本発明を、単相３脚鉄心を有する
ギャップ付鉄心形リアクトルに適用した場合の一実施例
について、図１〜図３を参照して説明する。

【００１８】まず、図１に示すように、円環状断面を有
する複数個のブロック鉄心１ａが、絶縁物製のギャップ
材２を介して積み重ねられており、全体として円環状断
面を有するギャップ付鉄心脚１が構成されている。ま
た、このギャップ付鉄心脚１の周囲には巻線３が巻回さ
れている。さらに、ギャップ付鉄心脚１の上下には、こ
のギャップ付鉄心脚１を挟むようにして矩形断面を有す
る上下のヨーク鉄心４，５が密着配置されている。これ
らのヨーク鉄心４，５は、それぞれの表面に重ねて配置
された締付板６と、これらの締付板６、ヨーク鉄心４，
５、およびギャップ付鉄心脚１を貫通する締付スタッド
７によって、ギャップ付鉄心脚１に一体的に固定されて
いる。また、上下のヨーク鉄心４，５の対応する端部間
は、左右の鉄心脚８，９によって接続されている。

【００１９】このように、本実施例のリアクトル中身
は、ギャップ付鉄心脚１、巻線３、上下のヨーク鉄心
４，５、および左右の鉄心脚８，９から構成されてい
る。そして、このリアクトル中身が、絶縁媒体と共に図
示していないタンク内に収納され、ギャップ付鉄心形リ
アクトルが構成されている。なお、ギャップ付鉄心脚１
を構成するブロック鉄心１ａは、図２に示すように、既
知の方法により、けい素鋼板の抜き板１０を放射状に積
層して構成されている。また、ヨーク鉄心４，５につい
ては、図示していないが、既知の方法により、けい素鋼
板の抜き板１０を積み重ねて構成されている。

【００２０】一方、図２および図３に示すように、本実
施例のギャップ材２のブロック鉄心１ａとの接触面の形
状は、角部に曲率を有するほぼ菱形形状に規格化されて
いる。このギャップ材２は、図２に示すように、菱形の
２つの鋭角角部を結ぶ線がブロック鉄心１ａの径方向と
一致するようにして、ブロック鉄心１ａの端面上に周方
向に等間隔で配置されている。

【００２１】以上のような構成を有する本実施例におい
て、ギャップ材２とブロック鉄心１ａとの接触面積は、
ブロック鉄心１ａ端面の径方向内外周端部から径方向中
央部に向かって傾斜的に大きくなっている。すなわち、
ブロック鉄心１ａの径方向内外周端部は、径方向中央部
に比べて、ギャップ材２に覆われる部分が少なくなって
おり、絶縁媒体の流路となる冷却面積が相対的に大きく
なっている。そのため、ブロック鉄心１ａ端面の径方向
内外周端部は、ギャップ部分を通過する絶縁媒体によっ
て、径方向中央部よりも高い冷却効率で冷却されること
になる。その結果、ブロック鉄心１ａの径方向内外周端
部における磁束の集中による熱膨脹を十分に抑制するこ
とができる。

【００２２】また、本実施例においては、複数のギャッ
プ材２を、ブロック鉄心１ａの端面上に周方向に等間隔
で配置しているため、ブロック鉄心１ａの端面をその周
方向において均一に効率良く冷却することができるとい
う作用も得られる。さらに、ギャップ材２を菱形形状と
いう単純形状で規格化しているため、このギャップ材２
の数および配置を選択することにより、ブロック鉄心１
ａ間のギャップ部を自由に設計することができるという
作用も得られる。

【００２３】したがって、本実施例によれば、ブロック
鉄心１ａの径方向内外周端部における熱膨脹に起因する
過度の圧縮応力の発生を防止でき、このような過渡の圧
縮応力による磁気歪の増大を抑制できるため、従来より
も磁歪騒音を低減して、ギャップ付鉄心形リアクトルの
低騒音化が可能になる。また、ブロック鉄心１ａの端面
をその周方向において均一に効率良く冷却することがで
きるため、ブロック鉄心１ａ全体としての冷却効率を向
上することができる。さらに、ギャップ材２を単純形状
で規格化しているため、製造が容易であり、ブロック鉄
心１ａ間のギャップ設計の自由度を高めることができる
とともに、各種の寸法のブロック鉄心に対して同一のギ
ャップ材２を使用できるという利点もある。

【００２４】なお、本発明は、前記実施例に限定される
ものではなく、ギャップ材の形状は、菱形形状に限定さ
れるものではなく、そのブロック鉄心周方向寸法がブロ
ック鉄心端面の径方向内外周端部から径方向中央部に向
かって傾斜的に大きくなる形状である限り、形状変更は
可能である。すなわち、一般的に、両端部から中央部に
向かって幅が広がるような単純形状の複数のギャップ材
を周方向に等間隔に配置することが可能である。あるい
はまた、径方向内外周端部に切欠きを有する形状のギャ
ップ材を使用することも可能である。そしてまた、本発
明は、前記実施例のような単相３脚鉄心を有するギャッ
プ付鉄心形リアクトルに限らず、３相３脚鉄心や３相５
脚鉄心を有するギャップ付鉄心形リアクトルにも同様に
適用可能である。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ギャップ材の形状を、そのブロック鉄心周方向寸法がブ
ロック鉄心端面の径方向内外周端部から径方向中央部に
向かって傾斜的に大きくなる形状とすることにより、ブ
ロック鉄心内に発生する過渡の圧縮応力を抑制して磁歪
騒音の発生を抑制し、低騒音化を可能としたギャップ付
鉄心形リアクトルを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のギャップ付鉄心形リアクトルの一実施
例を示す正面図。

【図２】図１のギャップ材の配置を示す断面図。

【図３】図１のギャップ材の外観を示す斜視図。

【図４】従来のギャップ付鉄心形リアクトルのブロック
鉄心の温度分布を示す図であり、（Ａ）はブロック鉄心
の一部平面図、（Ｂ）はブロック鉄心の上下方向の伸び
を示す例解図、（Ｃ）はブロック鉄心の径方向の位置と
温度上昇との関係を示すグラフ。

【符号の説明】

１…ギャップ付鉄心脚 １ａ…ブロック鉄心 ２…ギャップ材 ３…巻線 ４，５…ヨーク鉄心 ６…締付板 ７…締付スタッド ８，９…鉄心脚 １０…けい素鋼板の抜き板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円環状断面を有する複数個のブロック鉄
   心を絶縁性ギャップ材を介して積み重ねてギャップ付鉄
   心脚を構成し、このギャップ付鉄心脚の周囲に巻線を巻
   回し、このギャップ付鉄心脚の上下にヨーク鉄心を一体
   的に固定して構成したギャップ付鉄心形リアクトルにお
   いて、 前記絶縁性ギャップ材の形状を、前記ブロック鉄心の径
   方向内外周端部から径方向中央部に向かって漸次幅寸法
   が増大する形状としたことを特徴とするギャップ付鉄心
   形リアクトル。
2. 【請求項２】 前記絶縁性ギャップ材の形状を、ほぼ菱
   形形状としたことを特徴とする請求項１記載のギャップ
   付鉄心形リアクトル。
3. 【請求項３】 前記絶縁性ギャップ材を前記ブロック鉄
   心端面上に周方向に等間隔で配置したことを特徴とする
   請求項１または請求項２記載のギャップ付鉄心形リアク
   トル。