JPH06302442A - ギャップ付鉄心形リアクトル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 運転中のブロック鉄心およびヨーク鉄心にお
ける過度の熱応力の発生を防止することにより、磁歪騒
音の発生を抑制し、低騒音化可能なギャップ付鉄心形リ
アクトルを提供する。 【構成】 円形断面の複数個のブロック鉄心２を磁気ギ
ャップ３を介して積み重ねてギャップ付鉄心脚１を構成
する。ギャップ付鉄心脚１の周囲に巻線４を巻回し、ギ
ャップ付鉄心脚１とヨーク鉄心５，６とを一体的に固定
する。ギャップ付鉄心脚１における巻線４の両端部の外
側部分に、寸法が３０ｍｍ以下の磁気ギャップ３を、各
３個以上配置する。または、ヨーク鉄心５，６における
ギャップ付鉄心脚１の両端部に対向する部分のけい素鋼
板の方向性を、ギャップ付鉄心脚の磁束方向と同一方向
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ギャップ付鉄心脚にお
ける磁気ギャップの配置またはヨーク鉄心の構成に改良
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形リアクトルが用
いられる。このギャップ付鉄心形リアクトルは、円形断
面のギャップ付鉄心脚を備えており、図３に示すように
構成されている。すなわち、図３に示すように、ギャッ
プ付鉄心脚１は、複数個の円形断面のブロック鉄心２
を、その間に、絶縁物製の磁気的な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３を形成するように
して、同軸状に積み重ねて構成されている。この場合、
ブロック鉄心２は、けい素鋼板の抜き板を放射状に配置
する形で円環状に積層して構成されている。また、ギャ
ップ付鉄心脚１の周囲には、巻線４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、これを挟むよ
うにして、矩形断面を有する上下のヨーク鉄心５，６が
配置されている。このヨーク鉄心５，６は、ブロック鉄
心２と同様に、けい素鋼板の抜き板を積層して構成され
ており、上下の締付け板７および締付けスタッド８によ
り、ギャップ付鉄心脚１に一体的に固定されている。

【０００３】そして、以上のように構成されたギャップ
付鉄心形リアクトルでは、リアクトル本体から発生する
騒音の低減が重要な課題になっている。このような騒音
は、その要因に応じて、機械的振動による騒音と磁気歪
み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、磁気ギャップ３を通過する磁束
により、この磁気ギャップ３の上下のブロック鉄心２間
に磁気吸引力が作用し、この磁気吸引力による振動のた
めに発生する振動騒音である。そして、このような振動
騒音を防止するためには、磁気ギャップ３を介してギャ
ップ付鉄心脚１のブロック鉄心２を締め付けるととも
に、このギャップ付鉄心脚１とその上下のヨーク鉄心
５，６とを一体的に強固に締め付けるような締め付け構
造が必要となる。

【０００４】一方、磁気歪みによる騒音は、鉄心内部に
磁束が流れるために生じる磁歪騒音と、その際に鉄心内
の抜き板に無理な圧縮力が働く結果、さらに助長される
磁歪騒音である。このような磁歪騒音のうち、ギャップ
付鉄心形リアクトルにおいては、特に、圧縮力に起因す
る磁歪騒音の影響が大きい。このような磁歪騒音を抑制
するために、磁束密度を適切に設定すること、および、
鉄心締付時と運転中に鉄心内の抜き板に無理な圧縮力が
加わらないような鉄心構造を採用することが考えられ
る。

【０００５】ここで、従来のギャップ付鉄心形リアクト
ルの鉄心構造を考慮すれば、図３に示すように、磁気ギ
ャップ３を巻線４の内部に配置して、巻線４への漏れ磁
束を抑制する鉄心構造が一般的である。次に、各ブロッ
ク鉄心２中の磁束密度Ｂについて、図４により説明す
る。なお、図中Ｒはブロック鉄心２の積層方向位置を示
している。この図４に示すように、巻線４の上下端部の
外側に位置するブロック鉄心２は、巻線４内部のブロッ
ク鉄心２に比べて磁束が集中しやすいため、発生損失が
大きく、局部的に温度がかなり高くなる。

【０００６】また、図５は、従来のギャップ付鉄心形リ
アクトルの別の一例を示している。この図５に示すよう
に、上下のヨーク鉄心５，６は、一般的に、主脚である
ギャップ付鉄心脚１との締め付け密着性を良くするため
に、ラップジョイント９を介して複数の分割ヨーク鉄心
５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂにそれぞれ分割されている。こ
の場合、主脚であるギャップ付鉄心脚１からその上下の
分割ヨーク鉄心５ａ，６ａ内に主磁束１１が流れ込む
が、この分割ヨーク鉄心５ａ，６ａの抜き板の方向性１
２が、主磁束１１と直交しているため、発生損失が大き
く、局部的に温度がかなり高くなる。

【０００７】すなわち、従来のギャップ付鉄心形リアク
トルの鉄心構造においては、以上のように、磁束の集
中、または、磁束と鉄心の抜き板の方向性との関係など
によって、巻線４の上下端部の外側のブロック鉄心２や
ヨーク鉄心５，６の磁束流入部などの発生損失が大きく
なり、局部的に温度がかなり高くなる。そして、このこ
とは、ギャップ付鉄心形リアクトルの有する大きな特徴
である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のギャップ付鉄心形リアクトルにおいては、
局部的な温度上昇により、磁歪騒音が著しく増大する可
能性がある。すなわち、巻線４の上下端部の外側のブロ
ック鉄心２、または、ヨーク鉄心４の磁束流入部におけ
る局部的な温度上昇により、過度の熱応力がこれらの鉄
心部分で発生して、磁歪騒音が著しく増大する場合があ
る。この傾向は、国内向５００ｋＶ以上の高電圧リアク
トルで、巻線上下端部の絶縁距離を大きくとる場合に、
最も顕著となる。また、ヨーク鉄心４の磁束流入部にお
ける熱応力の発生を防止するためには、例えば、ヨーク
鉄心４の積層方向の締め付け圧力を緩和して、ヨーク鉄
心４を伸び易くすることも考えられるが、この方法は、
締め付け圧力の管理が困難であり、実用性がない。

【０００９】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、
運転中のブロック鉄心およびヨーク鉄心における過度の
熱応力の発生を防止することにより、磁歪騒音の発生を
抑制し、低騒音化可能なギャップ付鉄心形リアクトルを
提供することにある。

【００１０】

【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、けい素
鋼板を放射状に配置する形で円環状に積層して円形断面
の複数個のブロック鉄心を構成し、このブロック鉄心を
磁気ギャップ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
の円形断面のギャップ付鉄心脚と、矩形断面のヨーク鉄
心とを一体的に固定してなるギャップ付鉄心形リアクト
ルにおいて、以下のような特徴を有する。まず、請求項
１に記載のギャップ付鉄心形リアクトルは、前記ギャッ
プ付鉄心脚における前記巻線の両端部の外側部分に、寸
法が３０ｍｍ以下の前記磁気ギャップを、各３個以上配
置したことを特徴としている。また、請求項２に記載の
ギャップ付鉄心形リアクトルは、前記ヨーク鉄心におけ
る前記ギャップ付鉄心脚の両端部に対向する部分の前記
けい素鋼板の方向性を、前記ギャップ付鉄心脚の磁束方
向と同一方向としたことを特徴としている。

【００１１】

【作用】以上のような構成を有する本発明のギャップ付
鉄心形リアクトルの作用は次の通りである。すなわち、
まず、請求項１の構成においては、ギャップ付鉄心脚に
おける巻線の両端部の外側部分に、寸法が３０ｍｍ以下
の磁気ギャップを、各３個以上配置したので、巻線の両
端部の外側に位置する積層方向端部のブロック鉄心への
磁束の集中を緩和できる。したがって、磁束の集中に起
因する発生損失とそれによる温度上昇を低減でき、その
結果、過度の熱応力の発生を抑制できるため、磁歪騒音
の発生を抑制することができる。なお、このように磁気
ギャップ寸法を３０ｍｍ以下に限るのは、この寸法を越
えると、鉄心脚の主磁束の漏れが大きくなり過ぎて、巻
線や構造材を過熱する恐れがあるからである。

【００１２】次に、請求項２の構成においては、ヨーク
鉄心のギャップ付鉄心脚の両端部に対向する部分のけい
素鋼板の方向性を、主脚であるギャップ付鉄心脚の磁束
方向と同一方向としたので、ヨーク鉄心内のこの部分に
ギャップ付鉄心脚から磁束が流れ込んだ際にこの部分に
おける発生損失とそれによる温度上昇を低減できる。そ
の結果、過度の熱応力の発生を抑制できるため、磁歪騒
音の発生を抑制することができる。

【００１３】

【実施例】以下には、本発明を単相３脚鉄心形のギャッ
プ付鉄心形リアクトルに適用した２つの実施例につい
て、図１および図２を参照して具体的に説明する。ここ
で、図１は本発明によるギャップ付鉄心形リアクトルの
第１実施例を示す正面図、図２は本発明によるギャップ
付鉄心形リアクトルの第２実施例を示す正面図である。

【００１４】（１）第１実施例…図１ 図１に示すように、第１実施例のギャップ付鉄心脚１
は、複数個の円形断面のブロック鉄心２を、その間に、
絶縁物製の磁気的な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３を形成するようにして、同軸状に
積み重ねて構成されている。この場合、ブロック鉄心２
は、けい素鋼板の抜き板を放射状に配置する形で円環状
に積層して構成されている。また、ギャップ付鉄心脚１
の周囲には、巻線４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、これを挟むようにして、矩形
断面を有する上下のヨーク鉄心５，６が配置されてい
る。このヨーク鉄心５，６は、ブロック鉄心２と同様
に、けい素鋼板の抜き板を積層して構成されており、上
下の締付け板７および締付けスタッド８により、ギャッ
プ付鉄心脚１に一体的に固定されている。

【００１５】そして、本実施例においては、ギャップ付
鉄心脚１における巻線４の上下端部よりも外側の部分
に、寸法が３０ｍｍ以下の磁気ギャップ３ａが、各３個
以上（図では３個）配置されている。これに対して、巻
線４の内部には、３０ｍｍよりも大きい寸法の磁気ギャ
ップ３ｂが配置されている。

【００１６】以上のような構成を有する本実施例におい
ては、次のような作用効果が得られる。すなわち、ギャ
ップ付鉄心脚１における巻線４の上下端部の外側の部分
に、寸法が３０ｍｍ以下の磁気ギャップ３ａを、各３個
以上配置しているため、この磁気ギャップ３ａに隣接す
るブロック鉄心２、すなわち、巻線４の上下端部の外側
に位置するブロック鉄心２の磁束密度を適切に低減する
ことができる。したがって、この磁束の集中に起因する
発生損失とそれによる温度上昇を低減できるため、過度
の熱応力の発生を抑制できる。その結果、過度の熱応力
に起因する磁歪騒音の発生を抑制することができ、リア
クトルを低騒音化することができる。

【００１７】（２）第２実施例…図２ 図２に示すように、第２実施例において、上下のヨーク
鉄心５，６は、図５に示した従来例と同様に、主脚であ
るギャップ付鉄心脚１との締め付け密着性を良くするた
めに、ラップジョイント９を介して複数の分割ヨーク鉄
心５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂにそれぞれ分割されている。
このうち、主脚であるギャップ付鉄心脚１の上下端部に
対向する部分の分割ヨーク鉄心５ａ，６ａを構成するけ
い素鋼板の抜き板の方向性１２は、ギャップ付鉄心脚１
の主磁束１１の方向と同一方向とされている。また、残
る部分の分割ヨーク鉄心５ｂ，６ｂを構成するけい素鋼
板の抜き板の方向性１２は、従来と同様に主磁束１１と
直交方向とされている。さらに、本実施例のギャップ付
鉄心脚１の磁気ギャップ３は、前記第１実施例のように
特徴的に配置されてはおらず、図５に示すような従来例
と同様に配置されている。なお、このようなヨーク鉄心
５，６およびギャップ付鉄心脚１を除いた部分について
は、前記第１実施例と基本的に同様に構成されている。

【００１８】以上のような構成を有する本実施例におい
ては、次のような作用効果が得られる。すなわち、ヨー
ク鉄心５，６のうち、ギャップ付鉄心脚１の上下端部に
対向する部分の分割ヨーク鉄心５ａ，６ａを構成するけ
い素鋼板の抜き板の方向性１２を、主脚であるギャップ
付鉄心脚１の主磁束１１の方向と同一方向としているた
め、ギャップ付鉄心脚１からこの分割ヨーク鉄心５ａ，
６ａ内に磁束が流れ込んだ際に、この分割ヨーク鉄心５
ａ，６ａ部分における発生損失とそれによる温度上昇を
低減できる。その結果、過度の熱応力の発生を抑制する
ことができるため、磁歪騒音の発生を抑制することがで
き、リアクトルを低騒音化することができる。

【００１９】（３）その他の実施例 なお、本発明は、前記の各実施例に限定されるものでは
なく、前述した単相３脚鉄心形のギャップ付鉄心形リア
クトル以外にも適用可能であり、例えば、３相３脚鉄心
形や３相５脚鉄心形のギャップ付鉄心形リアクトルにも
同様に適用できる。また、前記２つの実施例を組み合わ
せた構成とすることも可能である。すなわち、ギャップ
付鉄心脚１における巻線４の上下端部の外側の部分に、
寸法が３０ｍｍ以下の磁気ギャップ３ａを、各３個以上
配置し、かつ、ギャップ付鉄心脚１の上下端部に対向す
る部分の分割ヨーク鉄心５ａ，６ａを構成するけい素鋼
板の抜き板の方向性１２が、ギャップ付鉄心脚１の主磁
束１１の方向と同一方向となるように構成することも可
能であり、この場合には、前記２つの実施例の作用効果
を合わせた作用効果が得られる。さらに、本発明は、特
に、ギャップ付鉄心脚における磁気ギャップの配置およ
びヨーク鉄心を構成するけい素鋼板の方向性に関して特
徴を有するものであるため、それ以外の各部の具体的な
構成は適宜選択可能である。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ギャップ付鉄心脚における巻線の両端部の外側部分に、
寸法が３０ｍｍ以下の磁気ギャップを各３個以上配置す
るか、または、ギャップ付鉄心脚の両端部に対向する部
分のけい素鋼板の方向性をギャップ付鉄心脚の磁束方向
と同一方向とするという簡単な構成の改良により、運転
中のブロック鉄心およびヨーク鉄心における過度の熱応
力の発生を防止することができるため、磁歪騒音の発生
を抑制し、低騒音化可能な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】本発明によるギャップ付鉄心形リアクトルの第
１実施例を示す正面図。

【図２】本発明によるギャップ付鉄心形リアクトルの第
２実施例を示す正面図。

【図３】従来のギャップ付鉄心形リアクトルの一例を示
す正面図。

【図４】図３のギャップ付鉄心形リアクトルにおける各
ブロック鉄心の磁束密度を示す磁束密度分布図。

【図５】従来のギャップ付鉄心形リアクトルの別の一例
を示す正面図。

【符号の説明】

１…ギャップ付鉄心脚 ２…ブロック鉄心 ３，３ａ，３ｂ…磁気ギャップ ４…巻線 ５，６…ヨーク鉄心 ５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ…分割ヨーク鉄心 ７…締付け板 ８…締付けスタッド ９…ラップジョイント １１…主磁束 １２…けい素鋼板の抜き板の方向性

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 けい素鋼板を放射状に配置する形で円環
   状に積層して円形断面の複数個のブロック鉄心を構成
   し、このブロック鉄心を磁気ギャップを介して積み重ね
   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、この円形断面のギャップ付鉄心脚
   と、矩形断面のヨーク鉄心とを一体的に固定してなるギ
   ャップ付鉄心形リアクトルにおいて、 前記ギャップ付鉄心脚における前記巻線の両端部の外側
   部分に、寸法が３０ｍｍ以下の前記磁気ギャップを、各
   ３個以上配置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】 けい素鋼板を放射状に配置する形で円環
   状に積層して円形断面の複数個のブロック鉄心を構成
   し、このブロック鉄心を磁気ギャップを介して積み重ね
   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、この円形断面のギャップ付鉄心脚
   と、矩形断面のヨーク鉄心とを一体的に固定してなるギ
   ャップ付鉄心形リアクトルにおいて、 前記ヨーク鉄心における前記ギャップ付鉄心脚の両端部
   に対向する部分の前記けい素鋼板の方向性を、前記ギャ
   ップ付鉄心脚の磁束方向と同一方向としたことを特徴と
   するギャップ付鉄心形リアクトル。