JP2017130513A - Polyphase reactor with reduced iron loss, iron core of polyphase reactor and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄損を低減した多相リアクトル、多相リアクトルの鉄心およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a multiphase reactor with reduced iron loss, an iron core of a multiphase reactor, and a method for manufacturing the same.
従来、例えば、三相リアクトルは、産業用ロボットや工作機械をはじめとして、電源側(一次側)とインバータの間、あるいは、モータ等の負荷側(二次側)とインバータの間に設け、インバータ故障の低減や力率の改善を行うために使用されている。 Conventionally, for example, a three-phase reactor is provided between a power supply side (primary side) and an inverter, or between a load side (secondary side) such as a motor and an inverter, including industrial robots and machine tools. Used to reduce failures and improve power factor.
具体的に、三相リアクトルをインバータの一次側に設け、力率改善(高調波対策)や電源からのサージを低減し、あるいは、三相リアクトルをインバータの二次側に設け、インバータ運転時のモータ騒音の軽減やサージ対策を行っている。なお、本明細書では、主として三相リアクトルを例として説明するが、本発明の適用は、三相リアクトルに限定されず、三相以外の多相リアクトルであってもよい。 Specifically, a three-phase reactor is installed on the primary side of the inverter to improve power factor (measures against harmonics) and reduce surges from the power supply, or a three-phase reactor is installed on the secondary side of the inverter to Motor noise is reduced and surge countermeasures are implemented. In this specification, a three-phase reactor will be mainly described as an example, but the application of the present invention is not limited to a three-phase reactor, and may be a multi-phase reactor other than a three-phase reactor.
ところで、従来、多相リアクトルおよび多相リアクトルの鉄心としては、様々な提案がなされている。例えば、三相リアクトルは、上部および下部の２つのヨーク鉄心の間に、３つの脚鉄心(巻線コア)およびこれらの脚鉄心に巻回された３つの巻線(コイル)を設けて構成される。 By the way, conventionally, various proposals have been made as iron cores for multiphase reactors and multiphase reactors. For example, a three-phase reactor is configured by providing three leg iron cores (winding cores) and three windings (coils) wound around these leg iron cores between two upper and lower yoke cores. The
ここで、ヨーク鉄心および脚鉄心は、例えば、厚みが０．１〜０．５ｍｍ程度の薄い方向性を有する電磁鋼板の積層体として形成される。例えば、上部および下部の２つのヨーク鉄心は、その長手方向(例えば、水平方向)に磁化容易方向を有し、脚鉄心も、その長手方向(例えば、垂直方向)に磁化容易方向を有する。 Here, the yoke iron core and the leg iron core are formed, for example, as a laminate of electromagnetic steel sheets having a thin directionality with a thickness of about 0.1 to 0.5 mm. For example, the upper and lower yoke iron cores have an easy magnetization direction in the longitudinal direction (for example, the horizontal direction), and the leg iron core also has an easy magnetization direction in the longitudinal direction (for example, the vertical direction).
そのため、巻線により発生した磁束(磁界)は、垂直の磁化容易方向を有する脚鉄心から水平の磁化容易方向を有するヨーク鉄心に流れることになるが、脚鉄心とヨーク鉄心の磁化容易方向が直交するため、接続個所で大きな鉄損が生じることになる。ところで、鉄損を低減させるようにしたリアクトルの鉄心は、様々なものが提案されている。 Therefore, the magnetic flux (magnetic field) generated by the winding flows from the leg iron core having the vertical easy magnetization direction to the yoke iron having the horizontal easy magnetization direction, but the easy magnetization directions of the leg iron core and the yoke iron core are orthogonal. Therefore, a large iron loss occurs at the connection point. By the way, various types of reactor cores that reduce the iron loss have been proposed.
従来、例えば、単相リアクトルで用いられるギャップ付き鉄心において、脚鉄心の上下に配置したヨーク鉄心の脚鉄心の幅の部分を２分割して方向性電磁鋼板の圧延方向を調整するものが提案されている(特許文献１参照)。また、従来、例えば、脚鉄心の両端に磁気結合されヨーク鉄心の磁気結合部に無方向性珪素鋼板を設け、ヨーク鉄心の他の部分の方向性珪素鋼板と接合するものも提案されている(特許文献２参照)。さらに、従来、例えば、最外側の脚鉄心と上部ヨーク鉄心とのＬ字形接合部を、圧延方向に対して４５°の角度の辺を持つ略正方形状の接合鉄心を介して接合するものも提案されている(特許文献３参照)。 Conventionally, for example, in a core with a gap used in a single-phase reactor, it has been proposed to adjust a rolling direction of a grain-oriented electrical steel sheet by dividing a width part of a leg core of a yoke core disposed above and below the leg core into two. (See Patent Document 1). Conventionally, for example, a non-directional silicon steel plate that is magnetically coupled to both ends of a leg iron core and provided with a non-oriented silicon steel plate at the magnetic coupling portion of the yoke iron core and joined to a directional silicon steel plate in another part of the yoke iron core has been proposed ( (See Patent Document 2). In addition, conventionally, for example, an L-shaped joint between the outermost leg iron core and the upper yoke core is joined via a substantially square-shaped joint core having an angle of 45 ° with respect to the rolling direction. (See Patent Document 3).
従来、鉄損を低減させるようにしたリアクトルの鉄心としては、様々なものが提案されている。しかしながら、例えば、特許文献１に開示されたリアクトル(単相リアクトル)では、例えば、脚鉄心とヨーク鉄心の間の鉄損は低減できても、ヨーク鉄心をその長手方向に流れる磁束に関しては、新たな鉄損が生じる虞がある。また、特許文献２に開示されたリアクトルは、方向性珪素鋼板と無方向性珪素鋼板の異なる材料を使用するため、工程が煩雑になるといった課題がある。さらに、特許文献１においても、二方向性電磁鋼板の使用に言及されているが、この場合も、工程が煩雑になるといった同様の課題がある。
Conventionally, various reactor cores that reduce iron loss have been proposed. However, for example, in the reactor (single-phase reactor) disclosed in
さらに、特許文献３に開示された変圧器鉄心では、例えば、ヨーク鉄心の内側と外側で特性が異なるため、隣接する２つの脚鉄心と上下のヨーク鉄心を流れる磁束に関して鉄損が低減しても、両端の脚鉄心と上下のヨーク鉄心を流れる磁束は、磁路長の長い外側を流れることになり、特に、空隙を設けない場合には、インダクタンスの低下を来すことになる。
Further, in the transformer core disclosed in
従来、例えば、単相リアクトルで用いられるギャップ付き鉄心において、脚鉄心の上下に配置したヨーク鉄心の脚鉄心の幅の部分を２分割して方向性電磁鋼板の圧延方向を調整するものが提案されている(特許文献１参照)。また、従来、例えば、脚鉄心の両端に磁気結合されヨーク鉄心の磁気結合部に無方向性珪素鋼板を設け、ヨーク鉄心の他の部分の方向性珪素鋼板と接合するものも提案されている(特許文献２参照)。さらに、従来、例えば、最外側の脚鉄心と上部ヨーク鉄心とのＬ字形接合部を、圧延方向に対して４５°の角度の辺を持つ略正方形状の接合鉄心を介して接合するものも提案されている(特許文献３参照)。 Conventionally, for example, in a core with a gap used in a single-phase reactor, it has been proposed to adjust a rolling direction of a grain-oriented electrical steel sheet by dividing a width part of a leg core of a yoke core disposed above and below the leg core into two. (See Patent Document 1). Conventionally, for example, a non-directional silicon steel plate that is magnetically coupled to both ends of a leg iron core and provided with a non-oriented silicon steel plate at the magnetic coupling portion of the yoke iron core and joined to a directional silicon steel plate in another part of the yoke iron core has been proposed ( (See Patent Document 2). In addition, conventionally, for example, an L-shaped joint between the outermost leg iron core and the upper yoke core is joined via a substantially square-shaped joint core having an angle of 45 ° with respect to the rolling direction. (See Patent Document 3).
本発明の目的は、鉄損を低減することができる多相リアクトル、多相リアクトルの鉄心およびその製造方法の提供にある。 An object of the present invention is to provide a multiphase reactor capable of reducing iron loss, an iron core of a multiphase reactor, and a method for producing the same.
本発明に係る第１実施形態によれば、Ｎを３以上の整数とし、方向性電磁鋼板により形成されたヨーク鉄心および脚鉄心を備え、任意の２つの相の脚鉄心を選択した、NＣ2種類の電磁鋼板複合体を積層して形成された状態にある相数がＮの多相リアクトルの鉄心であって、前記NＣ2種類の電磁鋼板複合体のそれぞれは、異なる２相の脚鉄心に対して、第１方向に磁化容易方向を有し、前記脚鉄心を形成する脚鉄心部電磁鋼板と、前記第１方向に交わる第２方向に磁化容易方向を有し、前記ヨーク鉄心を形成するヨーク鉄心部電磁鋼板と、前記脚鉄心が接合され、前記第１方向から前記第２方向に向かう磁化容易方向を有し、前記ヨーク鉄心を形成する接合部電磁鋼板と、を備える多相リアクトルの鉄心が提供される。 According to the first embodiment of the present invention, N C is an integer greater than or equal to 3, a yoke iron core and a leg iron core formed of grain-oriented electrical steel sheets are provided, and any two phase leg iron cores are selected. number of phases in the two states in which the electromagnetic steel complex formed by laminating a core of a multiphase reactor N, said N C 2 kinds of each of the magnetic steel sheet complex, two different phase legs With respect to the iron core, it has an easy magnetization direction in the first direction, the leg iron core part electromagnetic steel sheet forming the leg iron core, and an easy magnetization direction in the second direction intersecting the first direction, and the yoke iron core A multiphase comprising: a yoke iron core part magnetic steel sheet to be formed; and a joint iron steel sheet having the easy direction of magnetization from the first direction to the second direction to which the leg iron core is joined and forming the yoke iron core. A reactor core is provided.
前記NＣ2種類の電磁鋼板複合体は、前記脚鉄心のそれぞれを通る磁束の比率に基づいて、積層する枚数の比率が規定され、また、前記NＣ2種類の電磁鋼板複合体において、少なくとも２種類の電磁鋼板複合体は、同じ構造を有する電磁鋼板複合体を、異なる向きで積層することにより得られる。前記多相リアクトルは、三相リアクトルであり、３種類の前記電磁鋼板複合体は、１枚ずつ順番に積層された状態にあってもよい。 The N C 2 kinds of magnetic steel sheets complexes based on the ratio of the magnetic flux passing through each of said leg iron cores, the ratio of the number of sheets to be stacked is defined, and in the N C 2 kinds of magnetic steel sheets complexes, at least Two types of electrical steel sheet composites are obtained by laminating electrical steel sheet composites having the same structure in different directions. The multiphase reactor may be a three-phase reactor, and the three types of the electromagnetic steel plate composites may be sequentially stacked one by one.
本発明に係る第２実施形態によれば、Ｎを３以上の整数とし、方向性電磁鋼板により形成されたヨーク鉄心および脚鉄心を備え、第１電磁鋼板複合体および第２電磁鋼板複合体を積層して形成された状態にある相数がＮの多相リアクトルの鉄心であって、前記第１電磁鋼板複合体は、第１方向に磁化容易方向を有し、前記脚鉄心を形成する第１脚鉄心部電磁鋼板と、前記第１方向に交わる第２方向に磁化容易方向を有し、前記ヨーク鉄心を形成する第１ヨーク鉄心部電磁鋼板と、両端を除く前記脚鉄心が接合され、前記第１方向から前記第２方向に向かう磁化容易方向を有し、前記ヨーク鉄心を形成する接合部電磁鋼板と、を備え、前記第２電磁鋼板複合体は、前記第１方向に磁化容易方向を有し、前記脚鉄心を形成する第２脚鉄心部電磁鋼板と、前記第２方向に磁化容易方向を有し、前記ヨーク鉄心を形成する第２ヨーク鉄心部電磁鋼板と、を備える多相リアクトルの鉄心が提供される。 According to the second embodiment of the present invention, N is an integer equal to or greater than 3, and includes a yoke iron core and a leg iron core formed of a directional electromagnetic steel plate, and the first electromagnetic steel plate composite and the second electromagnetic steel plate composite are provided. An iron core of a multi-phase reactor having a number of phases of N in a laminated state, wherein the first electromagnetic steel sheet composite has an easy magnetization direction in a first direction and forms the leg iron core. The one leg iron core electromagnetic steel sheet, the first yoke iron core electromagnetic steel sheet having the easy magnetization direction in the second direction intersecting the first direction and forming the yoke iron core, and the leg iron core excluding both ends are joined, A joining electromagnetic steel sheet having an easy magnetization direction from the first direction toward the second direction and forming the yoke iron core, wherein the second electromagnetic steel sheet composite has an easy magnetization direction in the first direction. 2nd leg iron core part electromagnetic steel which forms said leg iron core When having a magnetization easy direction in the second direction, the core of the multiphase reactor and a second yoke core portion electromagnetic steel plates forming the yoke core is provided.
前記接合部電磁鋼板は、接合する前記脚鉄心の幅の半分に対応する２つの第１および第２接合部領域を含み、前記第１接合部領域を形成する前記方向性電磁鋼板の第１磁化容易方向、および、前記第２接合部領域を形成する前記方向性電磁鋼板の第２磁化容易方向は、前記第１脚鉄心部電磁鋼板の前記第１方向から前記第１ヨーク鉄心部電磁鋼板の前記第２方向に向かって外側に広がるように、かつ、前記第１磁化容易方向は、前記第１および第２接合部領域が接する中心線に対して、前記第２磁化容易方向と線対称になっているのが好ましい。前記多相リアクトルは、三相リアクトルであり、前記第１電磁鋼板複合体および第２電磁鋼板複合体は、１枚ずつ交互に積層して形成された状態にあってもよい。 The joint electromagnetic steel sheet includes two first and second joint regions corresponding to half the width of the leg cores to be joined, and the first magnetization of the grain-oriented electrical steel sheet forming the first joint region. The easy direction and the second easy magnetization direction of the grain-oriented electrical steel sheet forming the second joint region are from the first direction of the first leg core magnetic steel sheet to the first yoke core magnetic steel sheet. The first easy magnetization direction is symmetric with respect to the second easy magnetization direction with respect to a center line in contact with the first and second junction regions so as to spread outward in the second direction. Preferably it is. The multiphase reactor may be a three-phase reactor, and the first electromagnetic steel plate composite and the second electromagnetic steel plate composite may be alternately stacked one by one.
前記第１方向から前記第２方向に向かう磁化容易方向は、それぞれ前記第１および第２方向に対してほぼ４５°の角度になっているのが好ましい。それぞれの前記脚鉄心と、前記ヨーク鉄心の間には、空隙が設けられ、また、前記脚鉄心のそれぞれには、少なくとも１つの空隙が設けられていてもよい。 The easy magnetization direction from the first direction to the second direction is preferably at an angle of approximately 45 ° with respect to the first and second directions, respectively. An air gap may be provided between each leg iron core and the yoke iron core, and at least one air gap may be provided in each leg iron core.
本発明に係る第３実施形態によれば、上述した第１実施形態または第２実施形態の多相リアクトルの鉄心と、前記脚鉄心のそれぞれに巻回された巻線と、を備える多相リアクトルが提供される。 According to 3rd Embodiment which concerns on this invention, the multiphase reactor provided with the iron core of the multiphase reactor of 1st Embodiment mentioned above or 2nd Embodiment, and the winding wound by each of the said leg iron core. Is provided.
本発明に係る第４実施形態によれば、Ｎを３以上の整数とし、方向性電磁鋼板により形成されたヨーク鉄心および脚鉄心を備える相数がＮの多相リアクトルの鉄心の製造方法であって、それぞれ、異なる２相の脚鉄心の第１方向に磁化容易方向を有し、前記脚鉄心を形成する脚鉄心部電磁鋼板と、前記第１方向に交わる第２方向に磁化容易方向を有し、前記ヨーク鉄心を形成するヨーク鉄心部電磁鋼板と、前記脚鉄心が接合され、前記第１方向から前記第２方向に向かう磁化容易方向を有し、前記ヨーク鉄心を形成する接合部電磁鋼板と、を備えるNＣ2種類の電磁鋼板複合体を準備し、前記NＣ2種類の電磁鋼板複合体を積層して多相リアクトルの鉄心を形成する多相リアクトルの鉄心の製造方法が提供される。前記NＣ2種類の電磁鋼板複合体は、任意に積層して形成することができる。また、前記NＣ2種類の電磁鋼板複合体は、１枚ずつ交互に積層して形成することもできる。 According to the fourth embodiment of the present invention, there is provided a method for manufacturing an iron core of a multiphase reactor in which N is an integer of 3 or more and the number of phases including a yoke iron core and leg iron cores formed of grain-oriented electrical steel sheets is N. Each of the two-phase leg iron cores has an easy magnetization direction in the first direction, the leg iron core electromagnetic steel sheet forming the leg iron core, and an easy magnetization direction in the second direction intersecting the first direction. And the yoke iron core part electromagnetic steel sheet forming the yoke iron core and the leg iron core are joined, and has a direction of easy magnetization from the first direction to the second direction, and forms the yoke iron core. And a method of manufacturing a multi-phase reactor core, in which an N C 2 type electromagnetic steel plate composite is prepared, and the N C 2 type electromagnetic steel plate composite is laminated to form a multi-phase reactor core. The The N C 2 types of electrical steel sheet composites can be arbitrarily laminated and formed. The N C 2 types of electrical steel sheet composites may be alternately stacked one by one.
本発明に係る第５実施形態によれば、Ｎを３以上の整数とし、方向性電磁鋼板により形成されたヨーク鉄心および脚鉄心を備える相数がＮの多相リアクトルの鉄心の製造方法であって、第１方向に磁化容易方向を有し、前記脚鉄心を形成する第１脚鉄心部電磁鋼板と、前記第１方向に交わる第２方向に磁化容易方向を有し、前記ヨーク鉄心を形成する第１ヨーク鉄心部電磁鋼板と、両端を除く前記脚鉄心が接合され、前記第１方向から前記第２方向に向かう磁化容易方向を有し、前記ヨーク鉄心を形成する接合部電磁鋼板と、を備える第１電磁鋼板複合体、並びに、前記第１方向に磁化容易方向を有し、前記脚鉄心を形成する第２脚鉄心部電磁鋼板と、前記第２方向に磁化容易方向を有し、前記ヨーク鉄心を形成する第２ヨーク鉄心部電磁鋼板と、を備える第２電磁鋼板複合体を準備し、前記第１電磁鋼板複合体および前記第２電磁鋼板複合体を積層して多相リアクトルの鉄心を形成する多相リアクトルの鉄心の製造方法が提供される。 According to the fifth embodiment of the present invention, there is provided a method for manufacturing an iron core of a multiphase reactor in which N is an integer of 3 or more and the number of phases including a yoke iron core and leg iron cores formed of grain-oriented electrical steel sheets is N. The first leg iron core portion electromagnetic steel sheet having the easy magnetization direction in the first direction and the leg iron core and the easy magnetization direction in the second direction intersecting the first direction to form the yoke iron core A first yoke iron core electromagnetic steel sheet, and the leg iron cores excluding both ends are joined, and have a magnetization easy direction from the first direction toward the second direction, and form a yoke iron core; A first magnetic steel sheet composite comprising: a second leg iron core part magnetic steel sheet having an easy magnetization direction in the first direction and forming the leg iron core; and an easy magnetization direction in the second direction; Second yoke iron core electromagnetic steel forming the yoke iron core And a second electromagnetic steel plate composite comprising: a multiphase reactor core manufacturing method comprising: laminating the first electromagnetic steel plate composite and the second electromagnetic steel plate composite to form a multiphase reactor core. Provided.
本発明に係る多相リアクトル、多相リアクトルの鉄心およびその製造方法によれば、鉄損を低減することができるという効果を奏する。 According to the multiphase reactor, the iron core of the multiphase reactor, and the manufacturing method thereof according to the present invention, there is an effect that iron loss can be reduced.
まず、本発明に係る多相リアクトル、多相リアクトルの鉄心およびその製造方法の実施例を詳述する前に、図１８を参照して、従来の多相リアクトル(多相リアクトルの鉄心)の一例、並びに、その問題点を説明する。図１８は、従来の多相リアクトルの一例を説明するための図であり、三相リアクトルの一例を説明するためのものである。ここで、図１８(a)は、断面図を示し、図１８(b)は、図１８(a)において、図中、右側から見た三相リアクトルの側面図を示す。 First, referring to FIG. 18, before describing in detail the embodiment of the multiphase reactor according to the present invention, the iron core of the multiphase reactor and the manufacturing method thereof, an example of a conventional multiphase reactor (core of the multiphase reactor) The problem will be described. FIG. 18 is a diagram for explaining an example of a conventional multiphase reactor, and is for explaining an example of a three-phase reactor. Here, FIG. 18A shows a cross-sectional view, and FIG. 18B shows a side view of the three-phase reactor as viewed from the right side in FIG. 18A.
図１８(a)および図１８(b)に示されるように、三相リアクトルは、上部ヨーク鉄心１０４、下部ヨーク鉄心１０５、並びに、Ｕ相，Ｖ相およびＷ相用の巻線(コイル)１１０，１２０および１３０がそれぞれ巻回された３つの脚鉄心(巻線コア)１０１，１０２および１０３を含む。ここで、上部ヨーク鉄心１０４および下部ヨーク鉄心１０５は、例えば、方向性珪素鋼板等の方向性を有する電磁鋼板により形成され、それぞれ磁化容易方向が長手方向(図１８(a)における横方向)になっている。
As shown in FIGS. 18A and 18B, the three-phase reactor includes an upper
脚鉄心１０１〜１０３は、それぞれ上部ヨーク鉄心１０４と下部ヨーク鉄心１０５の間に配置され、それぞれ空隙ｄ１を含む２つの部材１１１，１１２〜１３１，１３２で形成されている。すなわち、Ｕ相用の脚鉄心１０１は、空隙ｄ１を介した上部脚鉄心部材１１１および下部脚鉄心部材１１２で形成され、その周りには、巻線１１０が巻回されている。
The
同様に、Ｖ相用の脚鉄心１０２は、空隙ｄ１を介した上部脚鉄心部材１２１および下部脚鉄心部材１２２で形成され、その周りには、巻線１２０が巻回され、また、Ｗ相用の脚鉄心１０３は、空隙ｄ１を介した上部脚鉄心部材１３１および下部脚鉄心部材１３２で形成され、その周りには、巻線１３０が巻回されている。
Similarly, the V-phase
ここで、Ｕ相，Ｖ相およびＷ相のそれぞれの脚鉄心１０１〜１０３(１１１，１１２〜１３１，１３２)も、ヨーク鉄心１０４，１０５と同様に、方向性電磁鋼板により形成され、その磁化容易方向は、それぞれの長手方向(図１８(a)における縦方向)、すなわち、ヨーク鉄心１０４および１０５の磁化容易方向と直交する方向になっている。
Here, each of the U-phase, V-phase and W-phase
ところで、巻線１１０〜１３０により発生する磁束(磁界)は、それぞれ脚鉄心１０１〜１０３から上部ヨーク鉄心１０４および下部ヨーク鉄心１０５を通ることになる。ここで、上部および下部ヨーク鉄心１０４，１０５の磁化容易方向は、例えば、脚鉄心１０１〜１０３の磁化容易方向と直交するため、ヨーク鉄心１０４，１０５と各脚鉄心１０１〜１０３の接続個所１０１ａ，１０１ｂ，１０２ａ，１０２ｂ，１０３ａ，１０３ｂにおいて大きな鉄損が生じることになる。
Incidentally, the magnetic flux (magnetic field) generated by the
以下、本発明に係る多相リアクトル、多相リアクトルの鉄心およびその製造方法の実施例を、添付図面を参照して詳述する。なお、以下の記載では、主として三相リアクトルを例として説明し、四相リアクトルにも言及するが、本発明の適用は、三相および四相リアクトルに限定されず、小さな鉄損が求められる多相リアクトルおよび多相リアクトルの鉄心に対して幅広く適用可能である。 Hereinafter, embodiments of the multiphase reactor, the iron core of the multiphase reactor, and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, a three-phase reactor is mainly described as an example, and a four-phase reactor is also referred to, but the application of the present invention is not limited to a three-phase and a four-phase reactor, and a small iron loss is required. It can be widely applied to the cores of phase reactors and multiphase reactors.
図１は、本発明に係る多相リアクトルの鉄心の第１実施例を説明するための図であり、三相交流が適用される三相リアクトルの鉄心を形成するための３つの電磁鋼板複合体１０〜３０を示す。すなわち、図１(a)は、第１実施例の三相リアクトルの鉄心を形成するための第２電磁鋼板複合体２０を示し、図１(b)は、第１実施例の三相リアクトルの鉄心を形成するための第１電磁鋼板複合体１０を示す。図１(c)は、第１実施例の三相リアクトルの鉄心を形成するための第３電磁鋼板複合体３０を示す。
FIG. 1 is a view for explaining a first embodiment of a multi-phase reactor core according to the present invention, and is a composite of three electrical steel sheets for forming a three-phase reactor core to which a three-phase alternating current is applied. 10-30 are shown. That is, FIG. 1 (a) shows the second electromagnetic
ここで、図１(b)に示す第１電磁鋼板複合体１０は、図１(c)に示す第３電磁鋼板複合体３０と同じ電磁鋼板複合体を利用することができ、第１電磁鋼板複合体１０は、第３電磁鋼板複合体３０を１８０°回転したもの、あるいは、表と裏をひっくり返したものに相当する。なお、図１(a)〜図１(c)において、両端に矢印を付した実線の直線(両端矢印直線)は、各部における磁化容易方向を示す。また、両端矢印直線が各部の磁化容易方向を示すのは、他の図でも同様である。さらに、各図において、ヨーク鉄心４，５と、脚鉄心１，２，３(２Ａ，２Ｂ)は、直交するように描かれているが、本発明の適用は、直交するものに限定されるものではない。
Here, the first electromagnetic
本発明に係る各実施例の多相リアクトルの鉄心(三相リアクトルの鉄心)は、図１８を参照して説明したのと同様に、例えば、珪素鋼板等の方向性電磁鋼板により形成されたヨーク鉄心４，５(１０４，１０５)および脚鉄心１，２，３(１０１，１０２，１０３)を有する。また、図１に示す第１実施例において、第１電磁鋼板複合体１０，第２電磁鋼板複合体２０および第３電磁鋼板複合体３０は、例えば、接着剤等を使用して板状に整えられ、後に詳述するように、各相のコイル(巻線)により発生する磁束に基づいて積層する枚数が規定される。なお、三相リアクトルは、三相リアクトルの鉄心の各脚鉄心１，２，３に対して、巻線１Ｕ，２Ｖ，３Ｗ(１１０，１２０，１３０)が巻回されて形成される。
As described with reference to FIG. 18, the multiphase reactor core of each embodiment according to the present invention is a yoke formed of a directional electrical steel sheet such as a silicon steel sheet, for example. It has
まず、図１(a)に示されるように、第１実施例の三相リアクトルの鉄心を形成するための第２電磁鋼板複合体２０は、例えば、両端の２相の脚鉄心１，２に対して、第１方向(図中、縦方向)に磁化容易方向を有し、脚鉄心１，３を形成する２つの脚鉄心部電磁鋼板２１，２３、第２方向(図中、横方向)に磁化容易方向を有し、ヨーク鉄心４，５(２４，２５)を形成するヨーク鉄心部電磁鋼板242，252、並びに、両端の脚鉄心１，３が接合され、ヨーク鉄心４，５を形成する両端接合部電磁鋼板241，243，251，253を含む。
First, as shown in FIG. 1 (a), the second electromagnetic
すなわち、第２電磁鋼板複合体２０は、脚鉄心部，両端接合部およびヨーク鉄心部の電磁鋼板により、両端の２相の脚鉄心１，２(２１，２３)を含む、例えば、２１⇔241⇔242⇔243⇔２３⇔253⇔252⇔251⇔２１となる閉じた磁路(磁界)を生成し易いように、各部における鋼板の磁化容易化方向が決められている。
That is, the second electromagnetic
次に、図１(b)に示されるように、第１実施例の三相リアクトルの鉄心を形成するための第１電磁鋼板複合体１０は、例えば、中央および右端の２相の脚鉄心２，３に対して、第１方向(縦方向)に磁化容易方向を有し、脚鉄心２，３を形成する２つの脚鉄心部電磁鋼板１２，１３、並びに、第２方向(横方向)に磁化容易方向を有し、ヨーク鉄心４，５(１４，１５)を形成するヨーク鉄心部電磁鋼板142bおよび152bを含む。
Next, as shown in FIG. 1 (b), the first electromagnetic
また、第１電磁鋼板複合体１０は、中央の脚鉄心２が接合され、第１方向からヨーク鉄心部電磁鋼板142bおよび152bの第２方向に向かう磁化容易方向を有し、ヨーク鉄心４および５を形成する接合部電磁鋼板140および150、並びに、右端の脚鉄心３が接合され、第１方向からヨーク鉄心部電磁鋼板142bおよび152bの第２方向に向かう磁化容易方向を有し、ヨーク鉄心４および５を形成する接合部電磁鋼板143および153を含む。
The first electromagnetic
すなわち、第１電磁鋼板複合体１０は、脚鉄心部，接合部(両端接合部)およびヨーク鉄心部の電磁鋼板により、中央および右端の２相の脚鉄心１，２(２１，２３)を含む、例えば、１２⇔140⇔142b⇔143⇔１３⇔153⇔152b⇔150⇔１２となる閉じた磁路を生成し易いように、各部における鋼板の磁化容易化方向が決められている。
That is, the first electromagnetic
さらに、図１(c)に示されるように、第１実施例の三相リアクトルの鉄心を形成するための第３電磁鋼板複合体３０は、例えば、左端および中央の２相の脚鉄心１，２に対して、第１方向に磁化容易方向を有し、脚鉄心１，２を形成する２つの脚鉄心部電磁鋼板３１，３２、並びに、第２方向に磁化容易方向を有し、ヨーク鉄心４，５(３４，３５)を形成するヨーク鉄心部電磁鋼板342aおよび352aを含む。
Further, as shown in FIG. 1 (c), the third electromagnetic
また、第３電磁鋼板複合体３０は、中央の脚鉄心２が接合され、第１方向からヨーク鉄心部電磁鋼板342aおよび352aの第２方向に向かう磁化容易方向を有し、ヨーク鉄心４および５を形成する接合部電磁鋼板340および350、並びに、左端の脚鉄心１が接合され、第１方向からヨーク鉄心部電磁鋼板34abおよび352aの第２方向に向かう磁化容易方向を有し、ヨーク鉄心４および５を形成する接合部電磁鋼板341および351を含む。
The third electromagnetic
すなわち、第３電磁鋼板複合体３０は、脚鉄心部，接合部(両端接合部)およびヨーク鉄心部の電磁鋼板により、左端および中央の２相の脚鉄心１，２(３１，３２)を含む、例えば、３１⇔341⇔342a⇔340⇔３２⇔350⇔352a⇔351⇔３１となる閉じた磁路を生成し易いように、各部における鋼板の磁化容易化方向が決められている。
That is, the third electromagnetic
次に、上述した三相リアクトルの鉄心に関して、第１〜第３電磁鋼板複合体１０〜３０の積層枚数を説明する。ここで、三相を、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相とすると、各相のコイル(巻線)により発生する磁束φx、すなわち、φu，φv，φwは、次のようになる。なお、φmは振幅、ωは角速度、ｔは時間、θ0は、ｔ＝０での初期位相を示す。
φu＝φm・Sin(ωｔ＋θ0)
φv＝φm・Sin(ωｔ＋θ0−2π/3)
φw＝φm・Sin(ωｔ＋θ0−4π/3)
φu＋φv＋φw＝０
Next, regarding the iron core of the three-phase reactor described above, the number of laminated first to third electromagnetic
φu = φm · Sin (ωt + θ 0 )
φv = φm · Sin (ωt + θ 0 −2π / 3)
φw = φm · Sin (ωt + θ 0 −4π / 3)
φu + φv + φw = 0
また、電磁鋼板複合体の脚鉄心を通る磁束を、φy(ｙ＝１，２，３)とすると、φ1，φ2，φ3は、次のようになる。
φ1＝|(φw−φu)/2|＝|φm/2・｛Sin(ωｔ＋θ0−4π/3)−Sin(ωｔ＋θ0｝|
＝３1/2/2・φm・|Sin(ωｔ＋θ0＋5π/6)|
φ2＝|(φu−φv)/2|＝|φm/2・｛Sin(ωｔ＋θ0)−Sin(ωｔ＋θ0−2π/3｝|
＝３1/2/2・φm・|Sin(ωｔ＋θ0＋π/6)|
φ3＝|(φv−φw)/2|＝|φm/2・｛Sin(ωｔ＋θ0−2π/3)−Sin(ωｔ＋θ0−4π/3｝|
＝３1/2/2・φm・|Sin(ωｔ＋θ0＋3π/2)|
Further, assuming that the magnetic flux passing through the leg iron core of the electromagnetic steel sheet composite is φy (y = 1, 2, 3), φ 1 , φ 2 , and φ 3 are as follows.
φ 1 = | (φw−φu) / 2 | = | φm / 2 · {Sin (ωt + θ 0 −4π / 3) −Sin (ωt + θ 0 } |
= 3 1/2 / 2 ・ φm ・ | Sin (ωt + θ 0 + 5π / 6) |
φ 2 = | (φu−φv) / 2 | = | φm / 2 · {Sin (ωt + θ 0 ) −Sin (ωt + θ 0 −2π / 3} |
= 3 1/2 / 2 ・ φm ・ | Sin (ωt + θ 0 + π / 6) |
φ 3 = | (φv−φw) / 2 | = | φm / 2 · {Sin (ωt + θ 0 −2π / 3) −Sin (ωt + θ 0 −4π / 3} |
= 3 1/2 / 2 · φm · | Sin (ωt + θ 0 + 3π / 2) |
ここで、０≦|Sin(ωｔ＋θ0＋α)|≦１なので、
|φ1|：|φ2|：|φ3|＝３1/2/2・φm：３1/2/2・φm：３1/2/2・φm
＝１：１：１
となり、第１電磁鋼板複合体１０：第２電磁鋼板複合体２０：第３電磁鋼板複合体３０の積層枚数の比率は、理想的には、１：１：１になる。従って、第１〜第３電磁鋼板複合体１０〜３０は、例えば、１枚ずつ順番に積層することにより、三相リアクトルの鉄心が形成される。ここで、第１〜第３電磁鋼板複合体１０〜３０は、必ずしも１枚ずつ順番に積層しなくても、その積層枚数の比率が１：１：１になれば、すなわち、第１〜第３電磁鋼板複合体１０〜３０の積層枚数が同数であればよい。
Here, 0 ≦ | Sin (ωt + θ 0 + α) | ≦ 1, so
| φ 1 |: | φ 2 |: | φ 3 | = 3 1/2 / 2 · φm: 3 1/2 / 2 · φm: 3 1/2 / 2 · φm
= 1: 1: 1
Thus, the ratio of the number of laminated sheets of the first electromagnetic steel plate composite 10: second electromagnetic steel plate composite 20: third electromagnetic
このように、第１実施例によれば、脚鉄心部およびヨーク鉄心部の電磁鋼板を流れる磁束を、接合部(両端接合部)により適切な角度で向きを変え、鉄損を低減することが可能になる。ここで、図１(b)と図１(c)の比較から明らかなように、第１電磁鋼板複合体１０と第３電磁鋼板複合体３０は同じ電磁鋼板複合体を利用することができ、第３電磁鋼板複合体３０は、第１電磁鋼板複合体１０を１８０°回転したもの、あるいは、表と裏をひっくり返したものに相当する。従って、電磁鋼板複合体としては、第１および第３電磁鋼板複合体１０，３０と、第２電磁鋼板複合体２０の２種類を準備すればよいことになる。
As described above, according to the first embodiment, the direction of the magnetic flux flowing through the electromagnetic steel sheets of the leg iron core portion and the yoke iron core portion is changed at an appropriate angle by the joint portion (both end joint portions), thereby reducing the iron loss. It becomes possible. Here, as is clear from the comparison between FIG. 1 (b) and FIG. 1 (c), the first electromagnetic
すなわち、一般化すると、Ｎを３以上の整数とし、Ｎ相リアクトルの鉄心は、任意の２つの相の脚鉄心を選択した、NＣ2種類(すなわち、Ｎ×(Ｎ−１)／２×１種類)の電磁鋼板複合体を積層して形成することができる。具体的に、三相リアクトルの鉄心は、３×２／２×１＝３種類の電磁鋼板複合体を積層して形成することができ、四相リアクトルの鉄心は、４×３／２×１＝６種類の電磁鋼板複合体を積層して形成することができる。なお、三相リアクトルの鉄心は、２種類の電磁鋼板複合体の一組(第１および第３電磁鋼板複合体)を共通とする(ただし、積層は、例えば、表裏逆にする)ことができるため、２種類だけ準備すればよい。また、図９および図１０を参照して、後に詳述するが、四相リアクトルの鉄心は、２種類の電磁鋼板複合体の二組を共通とすることができるため、４種類だけ準備すればよい。 That is, when generalized, N is an integer of 3 or more, and the iron core of the N-phase reactor is selected from any two-phase leg cores, N C 2 types (ie, N × (N−1) / 2 × One type of electrical steel sheet composite can be laminated and formed. Specifically, the iron core of the three-phase reactor can be formed by stacking 3 × 2/2 × 1 = three types of electromagnetic steel plate composites, and the iron core of the four-phase reactor is 4 × 3/2 × 1. = Six types of electrical steel sheet composites can be laminated and formed. In addition, the iron core of the three-phase reactor can share a set of two types of electromagnetic steel plate composites (first and third electromagnetic steel plate composites) (however, the lamination is reversed, for example, upside down). Therefore, only two types need be prepared. Moreover, although it explains in full detail behind with reference to FIG. 9 and FIG. 10, since the iron core of a four-phase reactor can make 2 sets of 2 types of electromagnetic steel plate composites in common, if only 4 types are prepared, Good.
図２は、本発明に係る多相リアクトルの鉄心の第２実施例を説明するための図であり、図２(a)は、第２実施例の三相リアクトルの鉄心を形成するための第２電磁鋼板複合体２０を示し、図２(b)は、第２実施例の三相リアクトルの鉄心を形成するための第１電磁鋼板複合体１０を示す。図２(c)は、第２実施例の三相リアクトルの鉄心を形成するための第３電磁鋼板複合体３０を示す。
FIG. 2 is a view for explaining a second embodiment of the iron core of the multiphase reactor according to the present invention, and FIG. 2 (a) is a diagram for forming the iron core of the three-phase reactor of the second embodiment. FIG. 2B shows a first electromagnetic
図２(a)〜図２(c)と、上述した図１(a)〜図１(c)の比較から明らかなように、第２実施例の三相(多相)リアクトルの鉄心では、それぞれの接合部(両端接合部)における磁化容易化方向がほぼ４５°の角度になっている。すなわち、第２電磁鋼板複合体２０における両端の脚鉄心１，３が接合される接合部電磁鋼板241，243，251，253において、接合部電磁鋼板241および253は、図中、右上と左下を結ぶ、第１方向および第２方向に対して４５°の角度とされ、接合部電磁鋼板243および251は、図中、左上と右下を結ぶ、第１方向および第２方向に対して４５°の角度とされている。これにより、両端の脚鉄心１，３およびヨーク鉄心４，５を流れる磁束を、接合部電磁鋼板241，243，251，253により適切な４５°の角度で向きを変え、鉄損を低減することが可能になる。
As is clear from the comparison between FIG. 2 (a) to FIG. 2 (c) and the above-described FIG. 1 (a) to FIG. 1 (c), in the iron core of the three-phase (multiphase) reactor of the second embodiment, The direction of facilitating magnetization at each joint (both end joint) is an angle of approximately 45 °. That is, in the junction
また、第１電磁鋼板複合体１０における中央および右端の脚鉄心２，３が接合される接合部電磁鋼板140，143，150，153において、接合部電磁鋼板140および153は、図中、右上と左下を結ぶ４５°の角度とされ、接合部電磁鋼板143および150は、図中、左上と右下を結ぶ４５°の角度とされている。これにより、中央および右端の脚鉄心２，３およびヨーク鉄心４，５を流れる磁束を、接合部電磁鋼板140，143，150，153により適切な４５°の角度で向きを変え、鉄損を低減することが可能になる。
Further, in the joint
さらに、部材としては、第１電磁鋼板複合体１０と同様のものであるが、第３電磁鋼板複合体３０における左端および中央の脚鉄心１，２が接合される接合部電磁鋼板341，340，351，350においても、接合部電磁鋼板341および350は、図中、右上と左下を結ぶ４５°の角度とされ、接合部電磁鋼板340および351は、図中、左上と右下を結ぶ４５°の角度とされている。これにより、左端および中央の脚鉄心１，２およびヨーク鉄心４，５を流れる磁束を、接合部電磁鋼板140，143，150，153により適切な４５°の角度で向きを変え、鉄損を低減することが可能になる。
Furthermore, as a member, it is the same as that of the 1st electromagnetic
図３は、図２に示す３種類の電磁鋼板積層体により形成される多相リアクトルの鉄心の一例を説明するための図である。上述したように、第１〜第３電磁鋼板複合体１０〜３０の積層枚数は、同数にするのが好ましいが、図３では、１枚ずつ順番に積層して三相リアクトルの鉄心を形成する様子を示している。なお、第１〜第３電磁鋼板複合体１０〜３０は、必ずしも１枚ずつ順番に積層しなくてもよいのは前述した通りである。
FIG. 3 is a view for explaining an example of the iron core of the multiphase reactor formed by the three types of electrical steel sheet laminates shown in FIG. 2. As described above, the number of laminated first to third electromagnetic
図４は、図３に示す多相リアクトルの鉄心におけるｋ−１層目〜ｋ＋２層目を示す図であり、図５は、図４に示すｋ−１層目〜ｋ＋２層目における磁束を説明するための図である。ここで、ｋは、２以上の整数を示す。また、図５(a)は、ｋ＋２層目またはｋ−１層目の第２電磁鋼板複合体２０を示し、図５(b)は、ｋ層目の第１電磁鋼板複合体１０を示し、そして、図５(c)は、ｋ＋１層目の第３電磁鋼板複合体３０を示す。なお、図５(a)〜図５(c)において、説明のために、各脚鉄心１，２，３に巻回される巻線１Ｕ，２Ｖ，３Ｗを模式的に示す。これらの巻線１Ｕ，２Ｖ，３Ｗは、前述した図１８における巻線１１０，１２０，１３０に対応する。
FIG. 4 is a diagram illustrating the (k−1) th layer to the (k + 2) th layer in the iron core of the multiphase reactor illustrated in FIG. 3, and FIG. 5 illustrates the magnetic flux in the (k−1) th layer to the (k + 2) th layer illustrated in FIG. It is a figure for doing. Here, k represents an integer of 2 or more. 5 (a) shows the second electrical
図４および図５(a)に示されるように、図４に示すｋ＋２層目またはｋ−１層目の第２電磁鋼板複合体２０において、磁束φUWは、例えば、Ｕ相用の脚鉄心１(２１)から、下部ヨーク鉄心５(２５)の接合部(両端接合部)電磁鋼板251，ヨーク鉄心部電磁鋼板252および接合部電磁鋼板253を流れ、さらに、Ｗ相用の脚鉄心３(２３)を通り、上部ヨーク鉄心４(２４)の接合部電磁鋼板243，ヨーク鉄心部電磁鋼板242および接合部電磁鋼板241を流れて、Ｕ相用の脚鉄心１に戻る。また、磁束φWUは、例えば、Ｗ相用の脚鉄心３から、下部ヨーク鉄心５の接合部電磁鋼板253，ヨーク鉄心部電磁鋼板252および接合部電磁鋼板251を流れ、さらに、Ｕ相用の脚鉄心１を通り、上部ヨーク鉄心４の接合部電磁鋼板241，ヨーク鉄心部電磁鋼板242および接合部電磁鋼板243を流れて、Ｗ相用の脚鉄心３に戻る。
As shown in FIGS. 4 and 5 (a), in the second electromagnetic
また、図４および図５(b)に示されるように、図４に示すｋ層目の第１電磁鋼板複合体１０において、磁束φWVは、例えば、Ｗ相用の脚鉄心３(１３)から、下部ヨーク鉄心５の接合部電磁鋼板153，ヨーク鉄心部電磁鋼板152bおよび接合部電磁鋼板150を流れ、さらに、Ｖ相用の脚鉄心２(１２)を通り、上部ヨーク鉄心４の接合部電磁鋼板140，ヨーク鉄心部電磁鋼板142bおよび接合部電磁鋼板143を流れて、Ｗ相用の脚鉄心３に戻る。また、磁束φVWは、例えば、Ｖ相用の脚鉄心２から、下部ヨーク鉄心５の接合部電磁鋼板150，ヨーク鉄心部電磁鋼板152bおよび接合部電磁鋼板153を流れ、さらに、Ｗ相用の脚鉄心３を通り、上部ヨーク鉄心４の接合部電磁鋼板143，ヨーク鉄心部電磁鋼板142bおよび接合部電磁鋼板140を流れて、Ｖ相用の脚鉄心２に戻る。
Also, as shown in FIGS. 4 and 5 (b), in the first electromagnetic
さらに、図４および図５(c)に示されるように、図４に示すｋ＋１層目の第３電磁鋼板複合体３０において、磁束φUVは、例えば、Ｕ相用の脚鉄心１(３１)から、下部ヨーク鉄心５(３５)の接合部電磁鋼板351，ヨーク鉄心部電磁鋼板352aおよび接合部電磁鋼板350を流れ、さらに、Ｖ相用の脚鉄心２(３２)を通り、上部ヨーク鉄心４(３４)の接合部電磁鋼板340，ヨーク鉄心部電磁鋼板342aおよび接合部電磁鋼板341を流れて、Ｕ相用の脚鉄心１に戻る。また、磁束φVUは、例えば、Ｖ相用の脚鉄心２から、下部ヨーク鉄心５の接合部電磁鋼板350，ヨーク鉄心部電磁鋼板352aおよび接合部電磁鋼板351を流れ、さらに、Ｕ相用の脚鉄心１を通り、上部ヨーク鉄心４の接合部電磁鋼板341，ヨーク鉄心部電磁鋼板342aおよび接合部電磁鋼板340を流れて、Ｖ相用の脚鉄心２に戻る。
Furthermore, as shown in FIGS. 4 and FIG. 5 (c), the the third electromagnetic steel complex 30 k + 1 th layer shown in FIG. 4, the magnetic flux phi UV, for example, the
このように、磁束φUWおよびφWU、磁束φWVおよびφVW、並びに、磁束φUVおよびφVUは、大きな鉄損を生じることなく、それぞれｋ＋２層目またはｋ−１層目の第２電磁鋼板複合体２０、ｋ層目の第１電磁鋼板複合体１０、並びに、ｋ＋１層目の第３電磁鋼板複合体３０を流れることになる。すなわち、本実施の三相リアクトルの鉄心は、例えば、各脚鉄心１，２，３に巻線１Ｕ，２Ｖ，３Ｗを巻回して三相リアクトルとして使用した場合に生じる磁束を、大きな鉄損を生じることなく流すことができる。
Thus, the magnetic fluxes φ UW and φ WU , the magnetic fluxes φ WV and φ VW , and the magnetic fluxes φ UV and φ VU do not cause a large iron loss, and the second electromagnetic wave in the k + 2 layer or the k−1 layer, respectively. It flows through the
図６は、本発明に係る多相リアクトルの鉄心の第３実施例を説明するための図であり、図６(a)は、第３実施例の三相リアクトルの鉄心を形成するための第２電磁鋼板複合体２０を示し、図６(b)は、第３実施例の三相リアクトルの鉄心を形成するための第１電磁鋼板複合体１０を示す。図６(c)は、第３実施例の三相リアクトルの鉄心を形成するための第３電磁鋼板複合体３０を示す。
FIG. 6 is a view for explaining a third embodiment of the iron core of the multiphase reactor according to the present invention, and FIG. 6 (a) is a diagram for forming the iron core of the three-phase reactor of the third embodiment. FIG. 6B shows the first electromagnetic
図６(a)〜図６(c)と、前述した図２(a)〜図２(c)の比較から明らかなように、第３実施例の三相(多相)リアクトルの鉄心は、第２実施例の第１〜第３電磁鋼板複合体１０〜３０において、各脚鉄心１〜３と、上部および下部ヨーク４，５の間に、それぞれ空隙ｄを設けるようにしたものである。ここで、空隙ｄは、例えば、各脚鉄心１〜３と上部ヨーク４の間だけ、あるいは、各脚鉄心１〜３と下部ヨーク５の間だけに設けることもできる。なお、第１電磁鋼板複合体１０および第３電磁鋼板複合体３０は、同じ部材(電磁鋼板複合体)を利用することができ、例えば、表と裏をひっくり返して積層すればよいのはいうまでもない。
As is clear from the comparison between FIG. 6 (a) to FIG. 6 (c) and FIG. 2 (a) to FIG. 2 (c) described above, the core of the three-phase (multiphase) reactor of the third embodiment is In the first to third electromagnetic
図７は、本発明に係る多相リアクトルの鉄心の第４実施例を説明するための図であり、図７(a)は、第４実施例の三相リアクトルの鉄心を形成するための第２電磁鋼板複合体２０を示し、図７(b)は、第４実施例の三相リアクトルの鉄心を形成するための第１電磁鋼板複合体１０を示す。図７(c)は、第４実施例の三相リアクトルの鉄心を形成するための第３電磁鋼板複合体３０を示す。
FIG. 7 is a view for explaining a fourth embodiment of the iron core of the multiphase reactor according to the present invention, and FIG. 7 (a) is a diagram for forming the iron core of the three-phase reactor of the fourth embodiment. FIG. 7B shows the first electromagnetic
図７(a)〜図７(c)と、上述した図６(a)〜図６(c)、あるいは、前述した図２(a)〜図２(c)の比較から明らかなように、第４実施例の三相(多相)リアクトルの鉄心は、第１〜第３電磁鋼板複合体１０〜３０の各脚鉄心１〜３のそれぞれにおいて、空隙ｄを設けるようになっている。すなわち、図７(a)に示されるように、第２電磁鋼板複合体２０において、それぞれの脚鉄心(脚鉄心部電磁鋼板)２１(１)〜２３(３)は、それぞれ中央の空隙ｄにより上部脚鉄心２１ａ〜２３ａおよび下部脚鉄心２１ｂ〜２３ａに分割されている。
As apparent from the comparison between FIG. 7 (a) to FIG. 7 (c) and FIG. 6 (a) to FIG. 6 (c) described above, or FIG. 2 (a) to FIG. 2 (c) described above, In the iron core of the three-phase (multiphase) reactor of the fourth embodiment, a gap d is provided in each of the
また、図７(b)に示されるように、第１電磁鋼板複合体１０において、それぞれの脚鉄心１１(１)〜１３(３)は、それぞれ中央の空隙ｄにより上部脚鉄心１１ａ〜１３ａおよび下部脚鉄心１１ｂ〜１３ａに分割され、さらに、図７(c)に示されるように、第３電磁鋼板複合体３０において、それぞれの脚鉄心３１(１)〜３３(３)は、それぞれ中央の空隙ｄにより上部脚鉄心３１ａ〜３３ａおよび下部脚鉄心３１ｂ〜３３ａに分割されている。このように、それぞれの脚鉄心１〜３に対して空隙ｄを設けることもできる。なお、空隙ｄは、各脚鉄心１〜３(１１〜１３，２１〜２３)において１個所に限定されるものではなく、複数の空隙個所を設けてもよい。
Further, as shown in FIG. 7 (b), in the first electromagnetic
図８は、図７に示す３種類の電磁鋼板積層体により形成される多相リアクトルの鉄心の一例を説明するための図である。前述した図２および図３と同様に、図７(a)〜図７(c)に示す３種類の電磁鋼板複合体１０〜３０は、例えば、同じ枚数だけ積層することにより、三相リアクトルの鉄心を形成することができる。なお、図３と図８では、３種類の電磁鋼板複合体１０〜３０を積層する順番(２０→１０→３０→２０→…と、２０→３０→１０→２０→…)が異なっているが、積層する枚数(積層枚数の比率)が同じであればよいのは前述した通りである。
FIG. 8 is a diagram for explaining an example of the iron core of the multiphase reactor formed by the three types of electrical steel sheet laminates shown in FIG. 7. Similar to FIGS. 2 and 3 described above, the three types of electrical
図９および図１０は、図１に示す多相リアクトルの鉄心の変形例を説明するための図であり、第１実施例の三相リアクトルの鉄心を、四相リアクトルの鉄心に適用したものに相当する。前述したように、三相リアクトルの鉄心は、３種類の電磁鋼板複合体を積層して形成することができるが、四相リアクトルの鉄心は、６種類(4Ｃ2＝４×３／２×１＝６種類)の電磁鋼板複合体を積層することができる。なお、図９(a)〜図９(c)および図１０(a)〜図１０(c)に示す６種類の電磁鋼板複合体において、便宜的に、中央の脚鉄心２(１２〜６２)を２つの脚鉄心２Ａ，２Ｂ(２１Ａ〜２６Ａ，２１Ｂ〜２６Ｂ)に分割したものとして説明する。
FIGS. 9 and 10 are diagrams for explaining a modification of the iron core of the multiphase reactor shown in FIG. 1, in which the iron core of the three-phase reactor of the first embodiment is applied to the iron core of the four-phase reactor. Equivalent to. As described above, the core of the three-phase reactor can be formed by laminating three types of magnetic steel sheet composites, but the core of the four-phase reactor has six types ( 4 C 2 = 4 × 3/2 × 1 = 6 types of electrical steel sheet composites can be laminated. 9 (a) to 9 (c) and FIG. 10 (a) to FIG. 10 (c), for convenience, the central leg iron core 2 (12 to 62) is used for convenience. Is divided into two
図９(a)に示す電磁鋼板複合体２０’は、例えば、図１(a)に示す第２電磁鋼板複合体２０において、中央の脚鉄心２２(２)を２つの脚鉄心２２Ａ，２２Ｂ(２Ａ，２Ｂ)としたもの、すなわち、図１(a)の中央の脚鉄心２２に対応する脚鉄心２２Ａと右端の脚鉄心２３の間に、脚鉄心２２Ｂを追加したものに相当する。すなわち、図９(a)は、４つのコイル(巻線)が巻回される４つの脚鉄心２１，２２Ａ，２２Ｂ，２３において、異なる２相の脚鉄心２１，２３(１，３)を磁束(磁界)が流れる電磁鋼板複合体２０’を示す。
An electromagnetic
また、図９(b)に示す電磁鋼板複合体３０’は、例えば、図１(c)に示す第３電磁鋼板複合体３０において、中央の脚鉄心３２(３２Ａに対応)と右端の脚鉄心３３の間に、脚鉄心２２Ｂを追加したものに相当する。すなわち、図９(b)は、４つの脚鉄心３１，３２Ａ，３２Ｂ，３３において、異なる２相の脚鉄心３１，３２Ａ(１，２Ａ)を磁束が流れる電磁鋼板複合体３０’を示す。さらに、図９(c)に示す電磁鋼板複合体１０’は、例えば、図１(b)に示す第１電磁鋼板複合体１０において、中央の脚鉄心１２(１２Ｂに対応)と左端の脚鉄心１１の間に、脚鉄心２２Ａを追加したものに相当する。すなわち、図９(c)は、４つの脚鉄心１１，１２Ａ，１２Ｂ，１３において、異なる２相の脚鉄心１２Ｂ，１３(２Ｂ，３)を磁束が流れる電磁鋼板複合体１０’を示す。なお、図９(b)と図９(c)の比較から明らかなように、電磁鋼板複合体３０’および１０’は、同じ部材(電磁鋼板複合体)を利用することができ、例えば、表と裏をひっくり返して積層すればよい。
Moreover, the electromagnetic
図１０(a)に示す電磁鋼板複合体４０’は、異なる２相の脚鉄心が、中央の２つの脚鉄心４２Ａ，４２Ｂ(２Ａ，２Ｂ)の場合に相当する。このとき、電磁鋼板複合体４０’における脚鉄心４２Ａ，４２Ｂ，ヨーク鉄心部電磁鋼板442b，452bおよび合部電磁鋼板140a，140b，150a，150bは、例えば、図９(c)の電磁鋼板複合体１０’における脚鉄心１２Ｂ，１３，ヨーク鉄心部電磁鋼板142b，152bおよび合部電磁鋼板140，143，150，153に対応する。
The electromagnetic steel plate composite 40 'shown in FIG. 10 (a) corresponds to the case where the two different-phase leg cores are the two
また、図１０(b)に示す電磁鋼板複合体５０’は、例えば、図１(c)に示す第３電磁鋼板複合体３０において、右端の脚鉄心３３と中央の脚鉄心３２(５２Ｂに対応)の間に、脚鉄心５２Ａを追加したものに相当する。すなわち、図１０(b)は、４つの脚鉄心５１，５２Ａ，５２Ｂ，５３において、異なる２相の脚鉄心５１，５２Ｂ(１，２Ｂ)を磁束が流れる電磁鋼板複合体５０’を示す。さらに、図１０(c)に示す電磁鋼板複合体６０’は、例えば、図１(b)に示す第１電磁鋼板複合体１０において、中央の脚鉄心１２(６２Ａに対応)と右端の脚鉄心１３の間に、脚鉄心６２Ｂを追加したものに相当する。すなわち、図１０(c)は、４つの脚鉄心６１，６２Ａ，６２Ｂ，６３において、異なる２相の脚鉄心６２Ａ，６３(２Ａ，３)を磁束が流れる電磁鋼板複合体６０’を示す。なお、図１０(b)と図１０(c)の比較から明らかなように、電磁鋼板複合体６０’および５０’は、同じ部材(電磁鋼板複合体)を利用することができ、例えば、表と裏をひっくり返して積層すればよい。
10 (b) corresponds to, for example, the right
次に、上述した四相リアクトルの鉄心に関して、電磁鋼板複合体１０’〜６０’の積層枚数を説明する。なお、便宜的に、電磁鋼板複合体１０’〜６０’を第１〜第６電磁鋼板複合体とも称する。ここで、四相を、Ａ相，Ｂ相，Ｃ相，Ｄ相とすると、各相のコイル(巻線)により発生する磁束φx、すなわち、φa，φb，φc，φdは、次のようになる。なお、φmは振幅、ωは角速度、ｔは時間、θ0は、ｔ＝０での初期位相を示す。
φa＝φm・Sin(ωｔ＋θ0)
φb＝φm・Sin(ωｔ＋θ0−π/2)
φc＝φm・Sin(ωｔ＋θ0−π)
φd＝φm・Sin(ωｔ＋θ0−3π/2)
φa＋φb＋φc＋φd＝０
Next, regarding the iron core of the above-described four-phase reactor, the number of laminated magnetic
φa = φm · Sin (ωt + θ 0 )
φb = φm · Sin (ωt + θ 0 −π / 2)
φc = φm · Sin (ωt + θ 0 −π)
φd = φm · Sin (ωt + θ 0 −3π / 2)
φa + φb + φc + φd = 0
また、電磁鋼板複合体の脚鉄心を通る磁束を、φz(ｚ＝１，２，３，４，５，６)とすると、φ1，φ2，φ3，φ4，φ5，φ6は、次のようになる。
φ1＝|(φd−φa)/3|＝|φm/3・｛Sin(ωｔ＋θ0−3π/2)−Sin(ωｔ＋θ0｝|
＝21/2/3・φm・|Sin(ωｔ＋θ0＋3π/4)|
φ2＝|(φa−φb)/3|＝|φm/3・｛Sin(ωｔ＋θ0)−Sin(ωｔ＋θ0−π/2｝|
＝21/2/3・φm・|Sin(ωｔ＋θ0＋π/4)|
φ3＝|(φc−φd)/3|＝|φm/3・｛Sin(ωｔ＋θ0−π)−Sin(ωｔ＋θ0−3π/2｝|
＝21/2/3・φm・|Sin(ωｔ＋θ0＋5π/4)|
φ4＝|(φb−φc)/3|＝|φm/3・｛Sin(ωｔ＋θ0−π/2)−Sin(ωｔ＋θ0−π｝|
＝21/2/3・φm・|Sin(ωｔ＋θ0＋7π/4)|
φ5＝|(φc−φa)/3|＝|φm/3・｛Sin(ωｔ＋θ0−π)−Sin(ωｔ＋θ0｝|
＝2/3・φm・|Sin(ωｔ＋θ0)|
φ6＝|(φd−φb)/3|＝|φm/3・｛Sin(ωｔ＋θ0−3π/2)−Sin(ωｔ＋θ0−π/2｝|
＝2/3・φm・|Sin(ωｔ＋θ0−π/2)|
When the magnetic flux passing through the leg iron core of the electromagnetic steel sheet composite is φz (z = 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6), φ 1 , φ 2 , φ 3 , φ 4 , φ 5 , φ 6 Is as follows.
φ 1 = | (φd−φa) / 3 | = | φm / 3 · {Sin (ωt + θ 0 −3π / 2) −Sin (ωt + θ 0 } |
= 2 1/2 / 3 · φm · | Sin (ωt + θ 0 + 3π / 4) |
φ 2 = | (φa−φb) / 3 | = | φm / 3 · {Sin (ωt + θ 0 ) −Sin (ωt + θ 0 −π / 2} |
= 2 1/2 / 3 · φm · | Sin (ωt + θ 0 + π / 4) |
φ 3 = | (φc−φd) / 3 | = | φm / 3 · {Sin (ωt + θ 0 −π) −Sin (ωt + θ 0 −3π / 2} |
＝ 2 1/2 / 3 ・ φm ・ | Sin (ωt + θ 0 + 5π / 4) |
φ 4 = | (φb−φc) / 3 | = | φm / 3 · {Sin (ωt + θ 0 −π / 2) −Sin (ωt + θ 0 −π} |
＝ 2 1/2 / 3 ・ φm ・ | Sin (ωt + θ 0 + 7π / 4) |
φ 5 = | (φc−φa) / 3 | = | φm / 3 · {Sin (ωt + θ 0 −π) −Sin (ωt + θ 0 } |
= 2/3 ・ φm ・ | Sin (ωt + θ 0 ) |
φ 6 = | (φd−φb) / 3 | = | φm / 3 · {Sin (ωt + θ 0 −3π / 2) −Sin (ωt + θ 0 −π / 2} |
= 2/3 ・ φm ・ | Sin (ωt + θ 0 −π / 2) |
ここで、０≦|Sin(ωｔ＋θ0＋α)|≦１なので、
|φ1|：|φ2|：|φ3|：|φ4|：|φ5|：|φ6|＝21/2/3・φm：21/2/3・φm：21/2/3・φm：21/2/3・φm：2/3・φm：2/3・φm＝１：１：１：１：21/2：21/2
となり、第１電磁鋼板複合体１０’：第２電磁鋼板複合体２０’：第３電磁鋼板複合体３０’：第４電磁鋼板複合体４０’：第５電磁鋼板複合体５０’：第６電磁鋼板複合体６０’の積層枚数の比率は、理想的には、１：１：１：１：21/2：21/2になる。ここで、21/2(＝1.4142…)は、半端なので、21/2を丸めて１．５にすると、第１電磁鋼板複合体１０’：第２電磁鋼板複合体２０’：第３電磁鋼板複合体３０’：第４電磁鋼板複合体４０’：第５電磁鋼板複合体５０’：第６電磁鋼板複合体６０’の積層枚数の比率は、ほぼ２：２：２：２：３：３と考えることができる。
Here, 0 ≦ | Sin (ωt + θ 0 + α) | ≦ 1, so
| φ 1 |: | φ 2 |: |
The first electromagnetic
従って、第１〜第４電磁鋼板複合体１０’〜４０’の積層枚数を同数として積層し、第５および第６電磁鋼板複合体５０’，６０’の積層枚数を，第１〜第４電磁鋼板複合体１０’〜４０’の積層枚数のほぼ１．５倍となるようにして四相リアクトルの鉄心を積層するのが好ましいことが分かる。なお、本発明の各実施例の適用は、三相または四相に限定されるものではなく、積層する各電磁鋼板複合体の種類および枚数を調整することにより、多相リアクトルの鉄心(多相リアクトル)に対して適用することが可能である。 Therefore, the first to fourth electromagnetic steel sheet composites 10 'to 40' are stacked in the same number, and the fifth and sixth electromagnetic steel sheet composites 50 'and 60' are stacked to the first to fourth electromagnetic steel sheets. It turns out that it is preferable to laminate | stack the iron core of a four-phase reactor so that it may become about 1.5 times the lamination | stacking number of steel plate composites 10'-40 '. The application of each embodiment of the present invention is not limited to three-phase or four-phase, but by adjusting the type and number of each electromagnetic steel plate composite to be laminated, the core of the multi-phase reactor (multi-phase (Reactor) can be applied.
図１１は、本発明に係る多相リアクトルの鉄心の第５実施例を説明するための図であり、三相交流が適用される三相リアクトルの鉄心を形成するための２つの電磁鋼板複合体１０および２０を示す。すなわち、図７(a)は、第４実施例の三相リアクトルの鉄心を形成するための第１電磁鋼板複合体１０を示し、図７(b)は、第４実施例の三相リアクトルの鉄心を形成するための第２電磁鋼板複合体２０を示す。
FIG. 11 is a view for explaining a fifth embodiment of the iron core of the multiphase reactor according to the present invention, and two electromagnetic steel plate composites for forming the iron core of the three-phase reactor to which the three-phase alternating current is applied. 10 and 20 are shown. That is, FIG. 7 (a) shows the first electromagnetic
本発明に係る多相リアクトルの鉄心(三相リアクトルの鉄心)は、例えば、図１８を参照して説明したのと同様に、例えば、珪素鋼板等の方向性電磁鋼板により形成されたヨーク鉄心４，５(１０４，１０５)および脚鉄心１，２，３(１０１，１０２，１０３)を有する。また、第１電磁鋼板複合体１０および第２電磁鋼板複合体２０は、例えば、接着剤等を使用して板状に整えられ、それらを積層(例えば、交互に１枚ずつ積層)することにより、多相リアクトルの鉄心が形成される。なお、三相リアクトルは、三相リアクトルの鉄心の各脚鉄心１，２，３に対して、巻線１Ｕ，２Ｖ，３Ｗ(１１０，１２０，１３０)が巻回されて形成されるのは、前述した通りである。
The iron core of the multiphase reactor according to the present invention (the iron core of the three-phase reactor) is, for example, the
まず、図１１(a)に示されるように、第５実施例の三相リアクトルの鉄心を形成するための第１電磁鋼板複合体１０は、第１方向(図中、縦方向)に磁化容易方向を有し、脚鉄心１，２，３を形成する３つの脚鉄心部電磁鋼板(第１脚鉄心部電磁鋼板)１１，１２，１３、並びに、第２方向(図中、横方向)に磁化容易方向を有し、ヨーク鉄心４および５(１４および１５)を形成するヨーク鉄心部電磁鋼板(第１ヨーク鉄心部電磁鋼板)142a，142bおよび152a，152bを含む。
First, as shown in FIG. 11 (a), the first electromagnetic
さらに、第１電磁鋼板複合体１０は、中央の脚鉄心２が接合され、第１方向から第２方向に向かう磁化容易方向を有し、ヨーク鉄心４および５を形成する接合部電磁鋼板140および150、並びに、両端の脚鉄心１，３が接合され、ヨーク鉄心４，５を形成する第１両端接合部電磁鋼板141，143，151，153を含む。
Furthermore, the first electromagnetic
また、図１１(b)に示されるように、第５実施例の三相リアクトルの鉄心を形成するための第２電磁鋼板複合体２０は、第１方向(縦方向)に磁化容易方向を有し、脚鉄心１，２，３を形成する３つの脚鉄心部電磁鋼板(第２脚鉄心部電磁鋼板)２１，２２，２３、第２方向(横方向)に磁化容易方向を有し、ヨーク鉄心４，５(２４，２５)を形成する第２ヨーク鉄心部電磁鋼板242，252、並びに、両端の脚鉄心１，３が接合され、ヨーク鉄心４，５を形成する第２両端接合部電磁鋼板241，243，251，253を含む。
Further, as shown in FIG. 11 (b), the second electromagnetic
すなわち、例えば、Ｕ相用の脚鉄心１は、第１電磁鋼板複合体１０の第１脚鉄心部電磁鋼板１１および第２電磁鋼板複合体２０の第２脚鉄心部電磁鋼板２１が複数枚積層されて形成され、また、Ｖ相用の脚鉄心２は、第１電磁鋼板複合体１０の第１脚鉄心部電磁鋼板１２および第２電磁鋼板複合体２０の第２脚鉄心部電磁鋼板２２が複数枚積層されて形成される。
That is, for example, the U-phase
さらに、Ｗ相用の脚鉄心３は、第１電磁鋼板複合体１０の第１脚鉄心部電磁鋼板１３および第２電磁鋼板複合体２０の第２脚鉄心部電磁鋼板２３が複数枚積層されて形成される。これにより、Ｕ，ＶおよびＷ相用の３つの脚鉄心１，２および３は、縦方向(第１方向)に磁化容易方向を有することになる。
Furthermore, the W-phase
上部ヨーク鉄心４(１４，２４)は、第１電磁鋼板複合体１０の第１ヨーク鉄心部電磁鋼板142a，142b、接合部電磁鋼板140および第１両端接合部電磁鋼板141，143、並びに、第２電磁鋼板複合体２０の第２ヨーク鉄心部電磁鋼板242および第２両端接合部電磁鋼板241，243が複数枚積層されて形成される。なお、第１電磁鋼板複合体１０の第１ヨーク鉄心部電磁鋼板142a，142bおよび接合部電磁鋼板140は、第２電磁鋼板複合体２０の第２ヨーク鉄心部電磁鋼板242に対応する形状になっている。
The upper yoke iron core 4 (14, 24) includes the first yoke iron core
接合部電磁鋼板140は、接合する中央の脚鉄心２(第１脚鉄心部電磁鋼板１２)の幅の半分に対応する２つの第１接合部領域140aおよび第２接合部領域140bを含む。第１接合部領域140aを形成する方向性電磁鋼板の第１磁化容易方向、および、第２接合部領域140bを形成する方向性電磁鋼板の第２磁化容易方向は、脚鉄心２(第１脚鉄心部電磁鋼板１２)の磁化容易方向(第１方向)から、第１ヨーク鉄心部電磁鋼板142a，142b(第２ヨーク鉄心部電磁鋼板242)の磁化容易方向(第２方向)に向かって外側に広がるようになっている。
Junction
下部ヨーク鉄心５(１５，２５)は、第１電磁鋼板複合体１０の第１ヨーク鉄心部電磁鋼板152a，152b、接合部電磁鋼板150および第１両端接合部電磁鋼板151，153、並びに、第２電磁鋼板複合体２０の第２ヨーク鉄心部電磁鋼板252および第２両端接合部電磁鋼板251，253が複数枚積層されて形成される。なお、第１電磁鋼板複合体１０の第１ヨーク鉄心部電磁鋼板152a，152bおよび接合部電磁鋼板150は、第２電磁鋼板複合体２０の第２ヨーク鉄心部電磁鋼板252に対応する形状になっている。
The lower yoke iron cores 5 (15, 25) are composed of the first yoke iron core
接合部電磁鋼板150は、接合する中央の脚鉄心２(第１脚鉄心部電磁鋼板１２)の幅の半分に対応する２つの第１接合部領域150aおよび第２接合部領域150bを含む。第１接合部領域150aを形成する方向性電磁鋼板の第１磁化容易方向、および、第２接合部領域150bを形成する方向性電磁鋼板の第２磁化容易方向は、第１方向から第２方向に向かって外側に広がるようになっている。
The joint
ここで、第１磁化容易方向は、第１接合部領域140a(150a)および第２接合部領域140b(150b)が接する中心線140c(150c)に対して、第２磁化容易方向と線対称にするのが好ましい。これにより、例えば、脚鉄心２の幅(厚み，太さ)とヨーク鉄心４の厚みが異なっている場合でも、第１脚鉄心部電磁鋼板１２(２２)および第１ヨーク鉄心部電磁鋼板142a(152a)を流れる磁束を、第１接合部領域140a(150a)により適切な角度で向きを変え、また、第１脚鉄心部電磁鋼板１２(２２)および第１ヨーク鉄心部電磁鋼板142b(152b)を流れる磁束を、第２接合部領域140b(150b)により適切な角度で向きを変え、鉄損を低減することが可能になる。
Here, the first easy magnetization direction is axisymmetric to the second easy magnetization direction with respect to the
図１２は、本発明に係る多相リアクトルの鉄心の第６実施例を説明するための図であり、図１２(a)は、第６実施例の三相リアクトルの鉄心を形成するための第１電磁鋼板複合体１０を示し、図１２(b)は、第６実施例の三相リアクトルの鉄心を形成するための第２電磁鋼板複合体２０を示す。
FIG. 12 is a view for explaining a sixth embodiment of the iron core of the multiphase reactor according to the present invention, and FIG. 12 (a) is a diagram for forming the iron core of the three-phase reactor of the sixth embodiment. FIG. 12 (b) shows a second electromagnetic
図１２(a)および図１２(b)と、上述した図１１(a)および図１１(b)の比較から明らかなように、第６実施例の三相リアクトルの鉄心は、第１および第２接合部領域140a，150a，140b，150b、並びに、第１および第２両端接合部電磁鋼板141，143，151，153，241，243，251，253の磁化容易方向を、脚鉄心１，２，３の磁化容易方向(第１方向)並びに第１および第２ヨーク鉄心部電磁鋼板142a，142b，152a，152b，242，252(第２方向)に対してほぼ４５°の角度となるようにしたものである。
As is clear from a comparison between FIG. 12 (a) and FIG. 12 (b) and the above-described FIG. 11 (a) and FIG. 11 (b), the iron core of the three-phase reactor of the sixth embodiment is The direction of easy magnetization of the two
すなわち、接合部領域(接合部領域を形成する電磁鋼板)140a，150bおよび両端接合部電磁鋼板143，151，243，251の磁化容易方向は、図中、左上と右下を結ぶ、第１方向(垂直方向)および第２方向(水平方向)に対して４５°の角度とされ、接合部領域140b，150aおよび両端接合部電磁鋼板141，153，241，253の磁化容易方向は、図中、右上と左下を結ぶ、第１方向および第２方向に対して４５°の角度とされている。
That is, the easy magnetization directions of the joint regions (magnetic steel sheets forming the joint regions) 140a and 150b and the both-end joint
これは、通常、脚鉄心１，２，３は、ヨーク鉄心４，５と直角に(直交するように)配置され、また、脚鉄心１，２，３の幅とヨーク鉄心４，５の厚みは、ほぼ等しいため、各接合部の電磁鋼板(方向性電磁鋼板)の磁化容易方向を４５°となるようにしても、鉄損の低減効果が大きく損なわれることはないと考えられるためである。
Normally, the
上述したように、本発明の各実施例によれば、多相リアクトルの鉄心(脚鉄心およびヨーク鉄心)を同じ材料(例えば、方向性電磁鋼板)により形成することができ、また、第１電磁鋼板複合体１０および第２電磁鋼板複合体２０を積層して多相リアクトルの鉄心を形成することにより、鉄損を低減することが可能になる。
As described above, according to each embodiment of the present invention, the iron core (leg iron core and yoke iron core) of the multiphase reactor can be formed of the same material (for example, directional electromagnetic steel sheet), and the first electromagnetic By laminating the
図１３は、図１２に示す２種類の電磁鋼板積層体により形成される多相リアクトルの鉄心の一例を説明するための図であり、第１電磁鋼板複合体１０および第２電磁鋼板複合体２０を、１枚ずつ交互に積層して三相リアクトルの鉄心を形成する様子を示すものである。
FIG. 13 is a diagram for explaining an example of the iron core of the multiphase reactor formed by the two types of electromagnetic steel sheet laminates shown in FIG. 12. The first electromagnetic
図１４は、図１３に示す多相リアクトルの鉄心におけるｋ層目およびｋ±１層目を示す図であり、図１５は、図１４に示すｋ層目およびｋ±１層目における磁束を説明するための図である。なお、ｋは、２以上の整数を示す。ここで、図１５(a)は、ｋ層目の第１電磁鋼板複合体１０を示し、図１５(b)は、ｋ−１層目およびｋ＋１層目の第２電磁鋼板複合体２０を示す。なお、図１５(a)および図１５(b)において、説明のために、各脚鉄心１，２，３に巻回される巻線１Ｕ，２Ｖ，３Ｗを模式的に示す。これらの巻線１Ｕ，２Ｖ，３Ｗは、前述した図１８における巻線１１０，１２０，１３０に対応する。
14 is a diagram illustrating the k-th layer and the k ± 1th layer in the iron core of the multiphase reactor illustrated in FIG. 13, and FIG. 15 illustrates the magnetic flux in the k-th layer and the k ± 1th layer illustrated in FIG. 14. It is a figure for doing. Note that k represents an integer of 2 or more. Here, FIG. 15A shows the first electromagnetic
まず、図１４および図１５(a)に示されるように、ｋ層目の第１電磁鋼板複合体１０において、磁束φUVは、例えば、Ｕ相用の脚鉄心１(１１)から、下部ヨーク鉄心５(１５)の両端接合部電磁鋼板151，第１ヨーク鉄心部電磁鋼板152aおよび第１接合部領域150aを流れ、さらに、Ｖ相用の脚鉄心２(１２)を通り、上部ヨーク鉄心４(１４)の第１接合部領域140a，第１ヨーク鉄心部電磁鋼板142aおよび両端接合部電磁鋼板141を流れて、Ｕ相用の脚鉄心１に戻る。また、磁束φVUは、例えば、Ｖ相用の脚鉄心２から、下部ヨーク鉄心５の第１接合部領域150a，第１ヨーク鉄心部電磁鋼板152aおよび両端接合部電磁鋼板151を流れ、さらに、Ｕ相用の脚鉄心１を通り、上部ヨーク鉄心４の両端接合部電磁鋼板141，第１ヨーク鉄心部電磁鋼板142aおよび第１接合部領域140aを流れて、Ｖ相用の脚鉄心２に戻る。
First, as shown in FIGS. 14 and FIG. 15 (a), the the first electromagnetic steel plates composite 10 of the k-th layer, the magnetic flux phi UV, for example, from the leg iron core 1 (11) for U-phase, the lower yoke The
そして、ｋ層目の第１電磁鋼板複合体１０において、磁束φWVは、例えば、Ｗ相用の脚鉄心３(１３)から、下部ヨーク鉄心５の両端接合部電磁鋼板153，第１ヨーク鉄心部電磁鋼板152bおよび第２接合部領域150bを流れ、さらに、Ｖ相用の脚鉄心２を通り、上部ヨーク鉄心４の第２接合部領域140b，第１ヨーク鉄心部電磁鋼板142bおよび両端接合部電磁鋼板143を流れて、Ｗ相用の脚鉄心３に戻る。また、磁束φVWは、例えば、Ｖ相用の脚鉄心２から、下部ヨーク鉄心５の第２接合部領域150b，第１ヨーク鉄心部電磁鋼板152bおよび両端接合部電磁鋼板153を流れ、さらに、Ｗ相用の脚鉄心３を通り、上部ヨーク鉄心４の両端接合部電磁鋼板143，第１ヨーク鉄心部電磁鋼板142bおよび第２接合部領域140bを流れて、Ｖ相用の脚鉄心２に戻る。このように、図１５(a)に示す第１電磁鋼板複合体１０は、例えば、図５(b)を参照して説明した磁束φWVおよびφVW、並びに、図５(c)を参照して説明した磁束φUVおよびφVUの両方を低い鉄損で流すことが可能である。
In the first electromagnetic
また、図１４および図１５(b)に示されるように、ｋ±１層目の第２電磁鋼板複合体２０において、磁束φUWは、例えば、Ｕ相用の脚鉄心１(２１)から、下部ヨーク鉄心５(２５)の両端接合部電磁鋼板251，第２ヨーク鉄心部電磁鋼板252および両端接合部電磁鋼板253を流れ、さらに、Ｗ相用の脚鉄心３(２３)を通り、上部ヨーク鉄心４(２４)の両端接合部電磁鋼板243，第２ヨーク鉄心部電磁鋼板242および両端接合部電磁鋼板241を流れて、Ｕ相用の脚鉄心１に戻る。また、磁束φWUは、例えば、Ｗ相用の脚鉄心３から、下部ヨーク鉄心５の両端接合部電磁鋼板253，第２ヨーク鉄心部電磁鋼板252および両端接合部電磁鋼板251を流れ、さらに、Ｕ相用の脚鉄心１を通り、上部ヨーク鉄心４の両端接合部電磁鋼板241，第２ヨーク鉄心部電磁鋼板242および両端接合部電磁鋼板243を流れて、Ｗ相用の脚鉄心３に戻る。
Further, as shown in FIG. 14 and FIG. 15 (b), in the second electromagnetic
このように、磁束φUVおよびφVU、並びに、磁束φWVおよびφVWは、大きな鉄損を生じることなく、ｋ層目の第１電磁鋼板複合体１０を流れ、また、磁束φUWおよび磁束φWUは、大きな鉄損を生じることなく、ｋ±１層目の第２電磁鋼板複合体２０を流れることになる。すなわち、本実施の三相リアクトルの鉄心は、例えば、各脚鉄心１，２，３に巻線１Ｕ，２Ｖ，３Ｗを巻回して三相リアクトルとして使用した場合に生じる磁束を、大きな鉄損を生じることなく流すことができる。
As described above, the magnetic fluxes φ UV and φ VU and the magnetic fluxes φ WV and φ VW flow through the first electromagnetic
図１６は、本発明に係る多相リアクトルの鉄心の第７実施例を説明するための図であり、ｋ層目の第１電磁鋼板複合体１０およびｋ−１層目の第２電磁鋼板複合体２０を示すものである。図１６に示す三相リアクトルは、脚鉄心１〜３が、それぞれ空隙ｄを有している。
FIG. 16 is a view for explaining a seventh embodiment of the iron core of the multiphase reactor according to the present invention, and the k-th first magnetic
すなわち、第１電磁鋼板複合体１０における第１脚鉄心部電磁鋼板１１，１２，１３は、それぞれ空隙ｄを介した上部脚鉄心部鋼板１１ａ，１２ａ，１３ａおよび下部脚鉄心部鋼板１１ｂ，１２ｂ，１３ｂにより形成されている。同様に、第２電磁鋼板複合体２０における第２脚鉄心部電磁鋼板２１，２２，２３は、それぞれ空隙ｄを介した上部脚鉄心部鋼板２１ａ，２２ａ，２３ａおよび下部脚鉄心部鋼板２１ｂ，２２ｂ，２３ｂにより形成されている。ここで、空隙ｄは、各脚鉄心１〜３(１１〜１３，２１〜２３)において１個所に限定されるものではなく、複数の空隙個所を設けてもよい。
That is, the first leg iron core part
図１７は、本発明に係る多相リアクトルの鉄心の第８実施例を説明するための図であり、ｋ層目の第１電磁鋼板複合体１０およびｋ−１層目の第２電磁鋼板複合体２０を示すものである。図１４と、上述した図１３の比較から明らかなように、図１４に示す三相リアクトルは、脚鉄心１〜３と上部ヨーク４の間に、それぞれ空隙ｄが設けられている。
FIG. 17 is a view for explaining an eighth embodiment of the iron core of the multiphase reactor according to the present invention, in which the k-th layer first electromagnetic
すなわち、第１電磁鋼板複合体１０において、第１脚鉄心部電磁鋼板１１，１２，１３と上部ヨーク鉄心１４(４)の間には、それぞれ空隙ｄが設けられ、また、第２電磁鋼板複合体２０において、第２脚鉄心部電磁鋼板２１，２２，２３と上部ヨーク鉄心２４(４)の間にも、それぞれ空隙ｄが設けられている。なお、これらの空隙ｄは、脚鉄心１〜３と上部ヨーク４の間ではなく、脚鉄心１〜３と下部ヨーク５の間であってもよく、また、両方に設けてもよい。さらに、図１４を参照して説明した脚鉄心１〜３に空隙を設けるものと組み合わせることもできるのはいうまでもない。
That is, in the 1st electromagnetic
上述した説明において、図９および図１０を参照して、図１に示す第１実施例の三相リアクトルの鉄心の変形例としての四相リアクトルの鉄心の例を示したが、例えば、他の第２〜第８実施例に関しても、三相リアクトルの鉄心に限定されず、四相を始めとして多相リアクトルの鉄心(多相リアクトル)として幅広く適用することができるのはいうまでもない。 In the above description, with reference to FIGS. 9 and 10, an example of a four-phase reactor core as a modification of the three-phase reactor core of the first embodiment shown in FIG. 1 has been shown. The second to eighth embodiments are not limited to the iron core of the three-phase reactor, and needless to say, can be widely applied as the iron core of a multi-phase reactor (four-phase reactor) including four phases.
以上、実施形態を説明したが、ここに記載したすべての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものであり、特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではない。また、明細書のそのような記載は、発明の利点および欠点を示すものでもない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。 Although the embodiment has been described above, all examples and conditions described herein are described for the purpose of helping understanding of the concept of the invention applied to the invention and the technology. It is not intended to limit the scope of the invention. Nor does such a description of the specification indicate an advantage or disadvantage of the invention. Although embodiments of the invention have been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.
１，２，３，２Ａ，２Ｂ，１０１，１０２，１０３ 脚鉄心
４，１０４ 上部ヨーク鉄心(ヨーク鉄心)
５，１０５ 下部ヨーク鉄心(ヨーク鉄心)
１Ｕ，２Ｖ，３Ｗ，１１０，１２０，１３０ 巻線
１０〜６０ 電磁鋼板複合体
１１，１２，１２Ａ，１２Ｂ，１３，２１，２２，２２Ａ，２２Ｂ，２３ 脚鉄心部電磁鋼板
140，140A，140B，150，150A，150B 接合部電磁鋼板
142a，142b，142c，152a，152b，152c，242，252 ヨーク鉄心部電磁鋼板
1, 2, 3, 2A, 2B, 101, 102, 103 Leg core 4,104 Upper yoke core (Yoke core)
5,105 Lower yoke core (Yoke core)
1U, 2V, 3W, 110, 120, 130 Winding 10-60 Electrical
140, 140A, 140B, 150, 150A, 150B Electrical junction steel sheet
142a, 142b, 142c, 152a, 152b, 152c, 242, 252 York iron core electromagnetic steel sheet
Claims (15)
前記NＣ2種類の電磁鋼板複合体のそれぞれは、異なる２相の脚鉄心に対して、
第１方向に磁化容易方向を有し、前記脚鉄心を形成する脚鉄心部電磁鋼板と、
前記第１方向に交わる第２方向に磁化容易方向を有し、前記ヨーク鉄心を形成するヨーク鉄心部電磁鋼板と、
前記脚鉄心が接合され、前記第１方向から前記第２方向に向かう磁化容易方向を有し、前記ヨーク鉄心を形成する接合部電磁鋼板と、を備える、
ことを特徴とする多相リアクトルの鉄心。 N N is an integer of 3 or more, and includes a yoke iron core and a leg iron core formed of grain-oriented electrical steel sheets, and is formed by laminating two types of N C electrical steel sheet composites, which are selected from any two phase leg cores. The core of the multiphase reactor with N in the number of phases,
Each of the N C 2 types of electrical steel sheet composites has different two-phase leg iron cores,
A leg iron core part electrical steel sheet having an easy magnetization direction in a first direction and forming the leg iron core;
A yoke iron core electromagnetic steel sheet having an easy magnetization direction in a second direction intersecting the first direction and forming the yoke iron core;
The leg iron core is joined, and has a magnetic easy direction from the first direction toward the second direction, and a joined magnetic steel sheet forming the yoke iron core,
An iron core of a multi-phase reactor characterized by that.
前記脚鉄心のそれぞれを通る磁束の比率に基づいて、積層する枚数の比率が規定される、
ことを特徴とする請求項１に記載の多相リアクトルの鉄心。 The N C 2 types of electrical steel sheet composites are:
Based on the ratio of the magnetic flux passing through each of the leg iron cores, the ratio of the number of stacked sheets is defined.
The iron core of the multiphase reactor according to claim 1.
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多相リアクトルの鉄心。 In the NC 2 types of electrical steel sheet composites, at least two types of electrical steel sheet composites are obtained by laminating electrical steel sheet composites having the same structure in different directions.
The iron core of a multiphase reactor according to claim 1 or 2, wherein the core is a multiphase reactor.
３種類の前記電磁鋼板複合体は、１枚ずつ順番に積層された状態にある、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の多相リアクトルの鉄心。 The multi-phase reactor is a three-phase reactor,
Three types of the electromagnetic steel sheet composites are in a state of being sequentially laminated one by one.
The iron core of the multiphase reactor according to any one of claims 1 to 3, wherein the iron core is a multiphase reactor.
前記第１電磁鋼板複合体は、
第１方向に磁化容易方向を有し、前記脚鉄心を形成する第１脚鉄心部電磁鋼板と、
前記第１方向に交わる第２方向に磁化容易方向を有し、前記ヨーク鉄心を形成する第１ヨーク鉄心部電磁鋼板と、
両端を除く前記脚鉄心が接合され、前記第１方向から前記第２方向に向かう磁化容易方向を有し、前記ヨーク鉄心を形成する接合部電磁鋼板と、を備え、
前記第２電磁鋼板複合体は、
前記第１方向に磁化容易方向を有し、前記脚鉄心を形成する第２脚鉄心部電磁鋼板と、
前記第２方向に磁化容易方向を有し、前記ヨーク鉄心を形成する第２ヨーク鉄心部電磁鋼板と、を備える、
ことを特徴とする多相リアクトルの鉄心。 N is an integer greater than or equal to 3, and includes a yoke iron core and leg iron cores formed of grain-oriented electrical steel sheets, and the number of phases in a state formed by laminating the first electrical steel sheet composite and the second electrical steel sheet composite is N multi-phase reactor core,
The first electromagnetic steel sheet composite is
A first leg iron core electrical steel sheet having an easy magnetization direction in a first direction and forming the leg iron core;
A first yoke core magnetic steel sheet having an easy magnetization direction in a second direction intersecting the first direction and forming the yoke core;
The leg iron cores excluding both ends are joined, have a magnetization easy direction from the first direction toward the second direction, and form a yoke iron core; and
The second electromagnetic steel sheet composite is
A second leg core part electrical steel sheet having an easy magnetization direction in the first direction and forming the leg iron core;
A second yoke iron core electromagnetic steel sheet that has an easy magnetization direction in the second direction and forms the yoke iron core,
An iron core of a multi-phase reactor characterized by that.
前記第１接合部領域を形成する前記方向性電磁鋼板の第１磁化容易方向、および、前記第２接合部領域を形成する前記方向性電磁鋼板の第２磁化容易方向は、前記第１脚鉄心部電磁鋼板の前記第１方向から前記第１ヨーク鉄心部電磁鋼板の前記第２方向に向かって外側に広がるように、かつ、前記第１磁化容易方向は、前記第１および第２接合部領域が接する中心線に対して、前記第２磁化容易方向と線対称になっている、
ことを特徴とする請求項５に記載の多相リアクトルの鉄心。 The joint electromagnetic steel sheet includes two first and second joint regions corresponding to half the width of the leg cores to be joined,
The first easy magnetization direction of the grain-oriented electrical steel sheet that forms the first joint region and the second easy magnetization direction of the grain-oriented electrical steel plate that forms the second joint region are the first leg iron core. The first magnetization easy direction extends from the first direction of the first magnetic steel sheet toward the second direction of the first yoke iron core magnetic steel sheet, and the first easy magnetization direction is the first and second joint regions. Is symmetrical with the second easy magnetization direction with respect to the center line with which
The iron core of the multiphase reactor according to claim 5.
前記第１電磁鋼板複合体および第２電磁鋼板複合体は、１枚ずつ交互に積層して形成された状態にある、
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の多相リアクトルの鉄心。 The multi-phase reactor is a three-phase reactor,
The first electromagnetic steel plate composite and the second electromagnetic steel plate composite are in a state of being alternately laminated one by one.
The iron core of the multiphase reactor according to claim 5 or 6, wherein the core is a multiphase reactor.
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の多相リアクトルの鉄心。 The easy magnetization direction from the first direction to the second direction is an angle of approximately 45 ° with respect to the first and second directions, respectively.
The iron core of a multiphase reactor according to any one of claims 1 to 7, wherein the core is a multiphase reactor.
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の多相リアクトルの鉄心。 A space is provided between each of the leg iron cores and the yoke iron core.
The iron core of a multiphase reactor according to any one of claims 1 to 8, wherein the iron core is a multiphase reactor.
ことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の多相リアクトルの鉄心。 Each of the leg cores is provided with at least one gap.
The iron core of a multiphase reactor according to any one of claims 1 to 9, wherein the iron core is a multiphase reactor.
前記脚鉄心のそれぞれに巻回された巻線と、を備える、
ことを特徴とする多相リアクトル。 The iron core of the multiphase reactor according to any one of claims 1 to 10,
Windings wound around each of the leg iron cores,
A multi-phase reactor characterized by that.
それぞれ、異なる２相の脚鉄心の第１方向に磁化容易方向を有し、前記脚鉄心を形成する脚鉄心部電磁鋼板と、
前記第１方向に交わる第２方向に磁化容易方向を有し、前記ヨーク鉄心を形成するヨーク鉄心部電磁鋼板と、
前記脚鉄心が接合され、前記第１方向から前記第２方向に向かう磁化容易方向を有し、前記ヨーク鉄心を形成する接合部電磁鋼板と、を備えるNＣ2種類の電磁鋼板複合体を準備し、
前記NＣ2種類の電磁鋼板複合体を積層して多相リアクトルの鉄心を形成する、
ことを特徴とする多相リアクトルの鉄心の製造方法。 N is an integer of 3 or more, and is a method of manufacturing a multi-phase reactor core having a number of phases including a yoke iron core and leg iron cores formed of grain-oriented electrical steel sheets,
A leg iron core part electrical steel sheet having a direction of easy magnetization in a first direction of different two-phase leg iron cores and forming the leg iron cores;
A yoke iron core electromagnetic steel sheet having an easy magnetization direction in a second direction intersecting the first direction and forming the yoke iron core;
Prepared N C 2 types of electrical steel sheet composites, comprising: the leg iron cores joined together, and joined magnetic steel sheets having an easy magnetization direction from the first direction toward the second direction and forming the yoke iron cores. And
Laminating the N C 2 types of electromagnetic steel sheet composites to form a multiphase reactor core;
The manufacturing method of the iron core of a multiphase reactor characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項１２に記載の多相リアクトルの鉄心の製造方法。 The NC 2 types of electrical steel sheet composites are arbitrarily laminated and formed.
The method for producing an iron core of a multiphase reactor according to claim 12.
ことを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の多相リアクトルの鉄心の製造方法。 The N C 2 types of electrical steel sheet composites are alternately stacked one by one,
The method for producing an iron core of a multiphase reactor according to claim 12 or 13,
第１方向に磁化容易方向を有し、前記脚鉄心を形成する第１脚鉄心部電磁鋼板と、
前記第１方向に交わる第２方向に磁化容易方向を有し、前記ヨーク鉄心を形成する第１ヨーク鉄心部電磁鋼板と、
両端を除く前記脚鉄心が接合され、前記第１方向から前記第２方向に向かう磁化容易方向を有し、前記ヨーク鉄心を形成する接合部電磁鋼板と、を備える第１電磁鋼板複合体、並びに、
前記第１方向に磁化容易方向を有し、前記脚鉄心を形成する第２脚鉄心部電磁鋼板と、
前記第２方向に磁化容易方向を有し、前記ヨーク鉄心を形成する第２ヨーク鉄心部電磁鋼板と、を備える第２電磁鋼板複合体を準備し、
前記第１電磁鋼板複合体および前記第２電磁鋼板複合体を積層して多相リアクトルの鉄心を形成する、
ことを特徴とする多相リアクトルの鉄心の製造方法。 N is an integer of 3 or more, and is a method of manufacturing a multi-phase reactor core having a number of phases including a yoke iron core and leg iron cores formed of grain-oriented electrical steel sheets,
A first leg iron core electrical steel sheet having an easy magnetization direction in a first direction and forming the leg iron core;
A first yoke core magnetic steel sheet having an easy magnetization direction in a second direction intersecting the first direction and forming the yoke core;
A first electrical steel sheet composite comprising: the leg iron cores excluding both ends; a joined magnetic steel sheet having an easy magnetization direction from the first direction toward the second direction and forming the yoke iron core; and ,
A second leg core part electrical steel sheet having an easy magnetization direction in the first direction and forming the leg iron core;
Preparing a second electromagnetic steel sheet composite comprising: a second yoke iron core electromagnetic steel sheet that has an easy magnetization direction in the second direction and forms the yoke iron core;
Laminating the first electromagnetic steel sheet composite and the second electromagnetic steel sheet composite to form an iron core of a multiphase reactor;
The manufacturing method of the iron core of a multiphase reactor characterized by the above-mentioned.
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