CN108987064B

CN108987064B - 电抗器

Info

Publication number: CN108987064B
Application number: CN201810565584.5A
Authority: CN
Inventors: 吉田友和; 白水雅朋; 塚田健一
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-06-05
Filing date: 2018-06-04
Publication date: 2020-07-24
Anticipated expiration: 2038-06-04
Also published as: US10600551B2; JP6526107B2; CN208478096U; US20180350504A1; CN108987064A; DE102018112785B4; DE102018112785A1; JP2018206949A

Abstract

电抗器的芯主体包含：外周部铁芯，其由多个外周部铁芯部分构成；至少三个铁芯，其与多个外周部铁芯部分的内表面相结合；以及线圈。在一个铁芯和相邻的另一个铁芯之间形成有能够磁连结的间隙。电抗器还包含固定件，该固定件在外周部铁芯与间隙之间的区域穿过芯主体的内部并将所述至少三个铁芯的两端部互相固定。

Description

电抗器

技术领域

本发明涉及一种包含外周部铁芯的电抗器。

背景技术

电抗器包含多个铁芯线圈，各铁芯线圈包含铁芯和卷绕于该铁芯的线圈。而且，在多个铁芯之间形成有规定的间隙。例如参照日本特开2000－77242号公报和日本特开2008－210998号公报。

发明内容

发明要解决的问题

但是，存在电抗器的外周部铁芯由多个外周部铁芯部分构成，在外周部铁芯的内侧配置有多个铁芯线圈的情况。在这样的电抗器中，各铁芯分别与外周部铁芯部分一体地构成。而且，在电抗器的中心，在彼此相邻的铁芯之间形成有规定的间隙。在这样的情况下，出于牢固地保持外周部铁芯的目的，考虑在电抗器的中心形成通孔，使杆在通孔内穿过，将杆的两端利用弹簧金属板等固定于电抗器的端面。

然而，由于间隙位于电抗器的中心，因此，由于形成通孔，因而间隙长度变短与其相对应的量。而且，由于在通孔存在磁通不通过的部分，因此，若间隙长度变短，则无法确保已假定的电感。因此，为了确保所需的间隙长度，需要增大铁芯的宽度并将间隙向半径方向外侧延伸，其结果，存在铁芯和外周部铁芯大型化的问题。

由此，期望一种不会大型化，就能够牢固地保持多个铁芯的电抗器。

用于解决问题的方案

根据本发明的第一技术方案，提供一种电抗器，该电抗器具备芯主体，该芯主体包含：外周部铁芯，其由多个外周部铁芯部分构成；至少三个铁芯，其与所述多个外周部铁芯部分的内表面相结合；以及线圈，其卷绕于所述至少三个铁芯，在所述至少三个铁芯中的一个铁芯和与该一个铁芯相邻的另一个铁芯之间形成有能够磁连结的间隙，该电抗器还具备固定件，该固定件在所述外周部铁芯与所述间隙之间的区域穿过所述芯主体的内部并将所述至少三个铁芯的两端部互相固定。

根据第二技术方案，在第一技术方案的基础上，所述固定件包含：板状构件，其配置于所述芯主体的两端面；以及棒状构件，其穿过所述芯主体的内部并将所述板状构件彼此连结。

根据第三技术方案，在第二技术方案的基础上，在所述板状构件形成有凸部，该凸部至少局部地与所述间隙卡合。

根据第四技术方案，在第一技术方案～第三技术方案中任一项的基础上，所述至少三个铁芯线圈的个数为3的倍数。

根据第五技术方案，在第一技术方案～第三技术方案中任一项的基础上，所述至少三个铁芯线圈的个数为4以上的偶数。

根据第六技术方案，在第一技术方案～第五技术方案中任一项的基础上，所述固定件由非磁性材料形成。

发明的效果

在第一技术方案中，由于固定件在外周部铁芯与间隙之间的区域穿过芯主体的内部，因此，不需要为了确保间隙长度而增大铁芯的宽度。因而，不会大型化就能够牢固地保持多个铁芯。

在第二技术方案中，能够比较简单地构成固定件。

在第三技术方案中，由于凸部与间隙卡合，因此，能够更加牢固地固定铁芯。此外，能够防止异物侵入间隙，并且，能够保持间隙的尺寸。

在第四技术方案中，能够将电抗器作为三相电抗器使用。

在第五技术方案中，能够将电抗器作为单相电抗器使用。

在第六技术方案中，非磁性材料例如优选为铝、SUS、树脂等，由此，能够避免磁场穿过固定件。

根据附图所示的本发明的典型的实施方式的详细的说明，能够进一步明确本发明的这些目的、特征以及优点及其他的目的、特征以及优点。

附图说明

图1是第一实施方式的电抗器的立体图。

图2是第一实施方式的电抗器的芯主体的剖视图。

图3是固定件的立体图。

图4是用于说明固定件的安装的图。

图5是另一电抗器的芯主体的剖视图。

图6是其他的实施方式的电抗器中使用的板状构件的立体图。

图7是第二实施方式的电抗器的芯主体的剖视图。

图8是第二实施方式的电抗器中使用的板状构件的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。在以下的附图中对相同的构件标注相同的附图标记。为了容易理解，这些附图适当变更了比例尺。

在以下的记载中，主要以三相电抗器为例进行说明，但本发明的应用并不限定于三相电抗器，而能够广泛应用于利用各相求得一定的电感的多相电抗器。另外，本发明所涉及的电抗器并不限定于在工业用机器人、机床中的逆变器的初级侧和次级侧设置的电抗器，而能够应用于各种各样的设备。

图1是第一实施方式的电抗器的立体图。图2是第一实施方式的电抗器的芯主体的剖视图。如图1和图2所示，电抗器6的芯主体5包含环状的外周部铁芯20和配置于外周部铁芯20的内侧的三个铁芯线圈31～33。在图1中，在大致六边形的外周部铁芯20的内侧配置有铁芯线圈31～33。这些铁芯线圈31～33在芯主体5的周向上以等间隔配置。

另外，外周部铁芯20还可以是其他的旋转对称形状，例如可以是圆形。在这样的情况下，后述的端板81设为与外周部铁芯20相对应的形状。而且，铁芯线圈的个数为3的倍数即可，在该情况下，能够将电抗器6作为三相电抗器使用。

由附图可知，铁芯线圈31～33分别包含沿外周部铁芯20的半径方向延伸的铁芯41～43和卷绕于该铁芯的线圈51～53。另外，在图1和后述的图4中，为了简洁化，省略了对线圈51～53的图示。

外周部铁芯20由在周向上被分割而成的多个、例如三个外周部铁芯部分24～26构成。外周部铁芯部分24～26分别与铁芯41～43一体地构成。外周部铁芯部分24～26和铁芯41～43通过层叠多个铁板、碳钢板、电磁钢板而形成，或由压粉铁芯形成。这样，在外周部铁芯20由多个外周部铁芯部分24～26构成的情况下，即使在外周部铁芯20较大型的情况下，也能够容易地制造这样的外周部铁芯20。另外，铁芯41～43的个数可以不必与外周部铁芯部分24～26的个数一致。

线圈51～53配置于在外周部铁芯部分24～26与铁芯41～43之间形成的线圈空间51a～53a。在线圈空间51a～53a，线圈51～53的内周面和外周面与线圈空间51a～53a的内壁相邻。

此外，铁芯41～43的各自的半径方向内侧端部位于外周部铁芯20的中心附近。在附图中，铁芯41～43的各自的半径方向内侧端部朝向外周部铁芯20的中心收敛，其顶端角度大约为120度。并且，铁芯41～43的半径方向内侧端部隔着能够磁连结的间隙101～103彼此分开。

换言之，铁芯41的半径方向内侧端部隔着间隙101、103与相邻的两个铁芯42、43的各自的半径方向内侧端部彼此分开。其他的铁芯42、43也相同。另外，间隙101～103的尺寸设为彼此相等。

这样，在图1所示的结构中，由于不需要位于芯主体5的中心部的中心部铁芯，因此，能够轻量且简单地构成芯主体5。此外，由于三个铁芯线圈31～33被外周部铁芯20包围起来，因此，从线圈51～53产生的磁场不会泄漏到外周部铁芯20的外部。而且，由于能够以任意的厚度且以低成本设置间隙101～103，因此，与以往构造的电抗器相比，在设计方面较有利。

此外，在本发明的芯主体5中，与以往构造的电抗器相比，相间的磁路长度之差减少。因此，在本发明中，还能够减轻由磁路长度之差引起的电感的失衡。

再次参照图1，在芯主体5的端面的中心配置有固定件90。固定件90起到将铁芯41～43的两端面互相固定的作用。图3是固定件的立体图。如图3所示，固定件90包含板状构件91、92和将板状构件91、92彼此连结的多个棒状构件93。这些固定件90的部件优选由非磁性材料、例如铝、SUS、树脂等构成，由此，能够避免磁场穿过固定件。

由图1可知，板状构件91、92分别配置于芯主体5的两端面。板状构件91、92优选为具有能够包含间隙101～103的面积的三角形形状，由此，使板状构件91、92不会干涉线圈51～53。另外，板状构件91、92也可以是其他的形状。另外，还可以代替板状构件91、92而使用彼此支承棒状构件93的其他的构件、例如框体等。

多个棒状构件93在外周部铁芯20与间隙101～103之间的区域穿过芯主体5的内部。棒状构件93略高于芯主体5的高度(层叠方向高度)。而且，在棒状构件93的两端部形成有螺纹牙部，由此，使各个棒状构件93与形成于板状构件91、92的孔螺纹结合。

图4是用于说明固定件的安装的图。如图所示，在板状构件91预先安装有多个棒状构件93。多个棒状构件93以在固定件90安装于芯主体5时配置于外周部铁芯20与间隙101～103之间的区域的方式被定位。

接着，使板状构件91和棒状构件93朝向芯主体5的一侧的端面移动，由此，使棒状构件93穿过外周部铁芯20与间隙101～间隙103之间的区域。在板状构件91到达芯主体5的一侧的端面时，棒状构件93的顶端自芯主体5的另一端突出。接着，在芯主体5的另一侧的端面侧配置板状构件92，使棒状构件93旋转，从而使棒状构件93与板状构件92螺纹结合。另外，为了使板状构件91、92和棒状构件93连结，还可以使用其他的紧固件、例如螺钉、螺栓等。

如上所述，板状构件91和板状构件92的面积能够包含间隙101～103。因此，在利用棒状构件93将芯主体5沿轴向夹持在板状构件91和板状构件92之间时，多个铁芯41～43的两端部彼此被牢固地保持。

另外，图5是另一电抗器的芯主体的剖视图。图5所示的另一电抗器的芯主体5’为与参照图2说明的芯主体5大致相同的结构。在芯主体5’的中心形成有沿轴向延伸的通孔100。而且，棒状构件99***于通孔。棒状构件99的两端部利用固定用弹簧金属板固定于芯主体5的两端部，其结果，将铁芯41～43的两端部互相固定。

在图5中，由于单一的棒状构件99固定铁芯41～43的两端部，因此，需要使通孔100的尺寸较大。其结果，图5所示的间隙101～103的长度L0短于图2所示的间隙101～103的长度L1。因此，为了确保已假定的电感，需要增大铁芯41～43的宽度，并将图5所示的间隙101～103的长度增大到长度L1。

相对于此，在本发明中，由于固定件90的棒状构件93穿过外周部铁芯20与间隙101～103之间的区域，因此，不需要在芯主体5的中心形成通孔100。因此，在配置固定件90时，间隙101～103的长度L1不会变化，也不需要为了确保所需的间隙长度L1而增大铁芯的宽度。因此，在本发明中，能够避免芯主体5大型化。

此外，图6是另一实施方式的电抗器中使用的板状构件的立体图。在板状构件91的一面设有大致Y字形状的凸部95。图6所示的凸部95由与间隙101～103的个数相同的个数的***部96a～96c构成。这些***部96a～96c以与间隙101～103相对应的方式在周向上以等间隔配置。包含***部96a～96c的凸部95构成为能够与间隙101～103卡合。另外，还可以在板状构件92也设有同样的凸部95。但是，仅在一侧的板状构件91设置凸部95即可满足。

而且，在***部96a～96c的顶端附近分别形成有凹部97a～97c。棒状构件93的一端如上所述地与这些凹部97a～97c螺纹结合。另外，虽然在附图中未示出，但在不具有凸部95的板状构件91、92也形成有供棒状构件93卡合的凹部或通孔。

在使用具有凸部95的板状构件91、92将铁芯41～43的两端部互相固定的情况下，由于凸部95与间隙101～103卡合，因此，能够更加牢固地固定铁芯41～43。而且，在电抗器5驱动时，由于不存在固定件90旋转或移动的可能性，因此，能够抑制电抗器5驱动时的振动以及噪音的产生。因而，凸部95以至少局部地与间隙101～103卡合的方式形成即可，例如，凸部95可以仅包含两个***部96a。

此外，在包括图6所示那样的凸部95的情况下，由于凸部95作为盖发挥功能，因此，能够防止异物侵入间隙101～103。而且，凸部95能够起到保持间隙101～103的尺寸的作用。

另外，还可以在上述的驱动时在图2所示的芯主体5以外的芯主体安装固定件90。例如，图7是第二实施方式的电抗器的芯主体的剖视图。图7所示的芯主体5包含：外周部铁芯20，其呈大致八边形形状；以及与上述相同的四个铁芯线圈31～34，其配置于外周部铁芯20的内侧。这些铁芯线圈31～34在芯主体5的周向上以等间隔配置。而且，铁芯的个数优选为4以上的偶数，由此，能够将具有芯主体5的电抗器作为单相电抗器使用。

由附图可知，外周部铁芯20由在周向上被分割而成的四个外周部铁芯部分24～27构成。各个铁芯线圈31～34包含沿半径方向延伸的铁芯41～44和卷绕于该铁芯的线圈51～54。而且，铁芯41～44的各自的半径方向外侧端部分别与外周部铁芯部分21～24一体地形成。另外，铁芯41～44的个数与外周部铁芯部分24～27的个数可以不必一致。图2所示的芯主体5也同样。

此外，铁芯41～44的各自的半径方向内侧端部位于外周部铁芯20的中心附近。在图7中，铁芯41～44的各自的半径方向内侧端部朝向外周部铁芯20的中心收敛，其顶端角度大约为90度。并且，铁芯41～44的半径方向内侧端部隔着能够磁连结的间隙101～104彼此分开。

图7中用虚线表示了固定件90的板状构件91。板状构件91为具有能够包含间隙101～104的面积的正方形形状，板状构件92(未图示)也为相同的形状。因而，在利用在图7等中未示出的棒状构件93将芯主体5在轴向上夹持于板状构件91和板状构件92之间时，铁芯41～44的两端部被互相固定。

图8是第二实施方式的电抗器中使用的板状构件的立体图。在板状构件91的一面设有大致X字形状的凸部95。图8所示的凸部95包含与上述相同的***部96a～96d，该***部96a～96d构成为能够与间隙101～103卡合。此外，在***部96a～96d的顶端附近分别形成有与上述相同的凹部97a～97d。在使用了具有这样的凸部95的板状构件91、92的情况下，由于凸部95与间隙101～104卡合，因此，能够更加牢固地固定铁芯41～44。因此，能够得到与上述相同的效果。

使用典型的实施方式说明了本发明，但对本领域技术人员而言能够理解的是，只要不偏离本发明的范围，就能够进行上述的变更以及各种其他的变更、省略、追加。

Claims

1.一种电抗器，其中，

该电抗器具备芯主体，

该芯主体包含：外周部铁芯，其由多个外周部铁芯部分构成；至少三个铁芯，其与所述多个外周部铁芯部分的内表面相结合；以及线圈，其卷绕于所述至少三个铁芯，所述至少三个铁芯的各自的半径方向内侧端部位于所述外周部铁芯的中心附近并朝向所述外周部铁芯的中心收敛，

在所述至少三个铁芯中的一个铁芯和与该一个铁芯相邻的另一个铁芯之间形成有能够磁连结的间隙，所述至少三个铁芯的所述半径方向内侧端部隔着能够磁连结的间隙彼此分开，

该电抗器还具备固定件，该固定件在所述外周部铁芯与所述间隙之间的区域穿过所述外周部铁芯的内部并将所述至少三个铁芯的所述芯主体的轴线方向上的两端部互相固定，

其中，所述固定件包含板状构件，其配置于所述芯主体的端面；在所述板状构件形成有凸部，该凸部至少局部地与所述间隙卡合。

2.根据权利要求1所述的电抗器，其中，

所述固定件包含棒状构件，其穿过所述外周部铁芯的内部并将所述板状构件彼此连结。

3.根据权利要求1或2所述的电抗器，其中，

由所述至少三个铁芯中的一个铁芯和卷绕于该一个铁芯的线圈构成的铁芯线圈的个数为3的倍数。

4.根据权利要求1或2所述的电抗器，其中，

所述至少三个铁芯的个数为4以上的偶数。

5.根据权利要求1或2所述的电抗器，其中，

所述固定件由非磁性材料形成。

6.一种电抗器，其中，

该电抗器具备芯主体，

该电抗器还具备固定件，该固定件在所述外周部铁芯与所述间隙之间的区域穿过所述外周部铁芯的内部并将所述至少三个铁芯的两端部互相固定，

所述固定件包含：板状构件，其配置于所述芯主体的两端面；以及棒状构件，其穿过所述外周部铁芯的内部并将所述板状构件彼此连结，

在所述板状构件形成有凸部，该凸部至少局部地与所述间隙卡合。

7.根据权利要求6所述的电抗器，其中，

8.根据权利要求6所述的电抗器，其中，

所述至少三个铁芯的个数为4以上的偶数。

9.根据权利要求6～8中任一项所述的电抗器，其中，

所述固定件由非磁性材料形成。