电抗器、电动机驱动装置、功率调节器以及设备的制作方法

本实用新型涉及电抗器、电动机驱动装置、功率调节器以及设备。

背景技术：

通常，电抗器具有多个铁芯和卷绕于这些铁芯的多个线圈。在这样的电抗器中，存在有如下问题：若由线圈导致铁芯磁化则产生铁损且温度上升。

因此，在日本特开2009-49082号公报中，公开如下内容：“电抗器30的电抗器外壳32的内部与电抗器侧循环路径64连接。在电抗器外壳32的内部收纳有构成电抗器30的芯体34和线圈36，制冷剂66在该收纳空间的剩余部分循环通过”。

技术实现要素：

实用新型要解决的问题

然而，日本特开2009-49082号公报所公开的电抗器配置于供制冷剂循环的电抗器外壳内，因此，构造大型化。

由此，期望提供不会大型化就能够以简单的结构高效地被冷却的电抗器、以及具备这样的电抗器的电动机驱动装置、功率调节器以及设备。

用于解决问题的方案

根据第一技术方案，提供一种电抗器，该电抗器具备外周部铁芯和与所述外周部铁芯的内表面接触或与该内表面结合的至少三个铁芯线圈，所述至少三个铁芯线圈分别由铁芯和卷绕于该铁芯的线圈构成，该电抗器还具备冷却部，该冷却部配置于所述外周部铁芯的端面并用于冷却所述外周部铁芯。

根据第二技术方案，在第一技术方案的基础上，所述冷却部包括至少一个贯通孔，该贯通孔以沿着所述外周部铁芯的轴向延伸的方式形成。

根据第三技术方案，在第二技术方案的基础上，所述外周部铁芯的除所述贯通孔以外的部分的最小宽度设为大于所述铁芯的宽度的1/2。

根据第四技术方案，在第二或第三技术方案的基础上，该电抗器还包括冷却风扇，该冷却风扇配置于所述至少一个贯通孔的内部。

根据第五技术方案，在第一～第三技术方案中的任一项的基础上，所述冷却部还包括管体，该管体插入于所述至少一个贯通孔。

根据第六技术方案，在第五技术方案的基础上，设为：所述管体的端部利用盖部封闭，并在所述管体填充有制冷剂。

根据第七技术方案，在第一或第二技术方案的基础上，该电抗器包括壳体，该壳体封入有所述外周部铁芯并在该壳体的内部配置有制冷剂。

根据第八技术方案，在第一～第七技术方案中的任一项的基础上，该电抗器还具备中心部铁芯，该中心部铁芯位于所述外周部铁芯的中心，所述冷却部包括至少一个贯通孔，该贯通孔以沿着轴向延伸的方式形成于所述中心部铁芯。

根据第九技术方案，提供一种电动机驱动装置，该电动机驱动装置具备第一～第八技术方案中的任一项的电抗器。

根据第十技术方案，提供一种具备电动机驱动装置的设备，该设备具备第九技术方案的电动机驱动装置。

根据第十一技术方案，提供一种功率调节器，该功率调节器具备第一～第八技术方案中的任一项的电抗器。

根据第十二技术方案，提供一种具备功率调节器的设备，该设备具备第十一技术方案的功率调节器。

实用新型的效果

在第一技术方案中，冷却部配置于外周部铁芯的端面，因此，不会大型化，就能够以简单的结构高效地冷却电抗器。由于在外周部铁芯的内方配置有冷却部，因此，能够以简单的结构高效地冷却电抗器。

在第二技术方案中，由于自贯通孔散热，因此，能够高效地冷却电抗器。

在第三技术方案中，即使在外周部铁芯上形成有贯通孔的情况下，也能够确保具有能够供磁通穿过的截面积的外周部铁芯。因此，不会对电抗器的磁特性产生影响。

在第四技术方案中，由于来自冷却风扇的气流在贯通孔中流动，因此，能够进一步提高冷却效果。

在第五技术方案中，能够自管体散热。此外，能够使制冷剂在管体的内部流通。

在第六技术方案中，能够利用制冷剂进一步高效地冷却电抗器。

在第七技术方案中，能够利用填充于壳体的制冷剂进一步高效地冷却电抗器。

在第八技术方案中，由于能够自中心部铁芯的贯通孔散热，因此，能够高效地冷却电抗器。

在第九～第十二技术方案中，能够容易地提供包括有电抗器的电动机驱动装置、功率调节器以及设备。

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

附图说明

图1A是基于第一实施方式的电抗器的端面图。

图1B是图1A所示的电抗器的侧视图。

图2A是表示第一实施方式的电抗器的磁通密度的第一图。

图2B是表示第一实施方式的电抗器的磁通密度的第二图。

图2C是表示第一实施方式的电抗器的磁通密度的第三图。

图2D是表示第一实施方式的电抗器的磁通密度的第四图。

图2E是表示第一实施方式的电抗器的磁通密度的第五图。

图2F是表示第一实施方式的电抗器的磁通密度的第六图。

图3是表示相位与电流之间的关系的图。

图4A是第一实施方式的外周部铁芯的端面图。

图4B是另一实施方式的电抗器的端面图。

图5是第二实施方式的电抗器的外周部铁芯的端面图。

图6是第三实施方式的电抗器的剖视图。

图7A是第四实施方式的电抗器的剖视图。

图7B是表示第四实施方式的电抗器的磁通密度的图。

图8是基于第五实施方式的电抗器的立体图。

图9是基于第六实施方式的电抗器的局部分解立体图。

图10A是基于第七实施方式的电抗器的立体图。

图10B是图10A所示的电抗器的局部放大图。

图11A是基于第八实施方式的电抗器的立体图。

图11B是图11A所示的电抗器的另一立体图。

图12是基于第九实施方式的电抗器的立体图。

图13是表示包括电抗器在内的设备的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本实用新型的实施方式。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。

图1A是基于第一实施方式的电抗器的端面图。如图1A所示，电抗器5包括剖面呈六边形的外周部铁芯20和与外周部铁芯20的内表面接触或与该内表面结合的至少三个铁芯线圈31～33。另外，铁芯的个数优选为3的倍数，由此，能够将电抗器5作为三相电抗器使用。另外，外周部铁芯20也可以是圆形或者其他多边形形状。铁芯线圈31～33与外周部铁芯20的内表面接触、或与外周部铁芯20的内表面一体化。

铁芯线圈31～33分别包括有铁芯41～43和卷绕于该铁芯41～43的线圈51～53。另外，外周部铁芯20和铁芯41～43通过层叠多个铁板、碳钢板、电磁钢板制作而成、或由铁氧体、非晶质、压粉铁芯制作而成。

由图1A可知，铁芯41～43为彼此大致相同的尺寸，以大致相等间隔配置于外周部铁芯20的周向上。在图1A中，铁芯41～43的各自的半径方向外侧端部与外周部铁芯20接触或接合。

此外，铁芯41～43的各自的半径方向内侧端部朝向外周部铁芯20的中心收缩，其顶端角度约为120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101～103而彼此分开。

换言之，在第一实施方式中，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也是同样的。另外，理想的是，间隙101～103的尺寸彼此相等，但也可以不相等。而且，在后述的实施方式中，存在有省略间隙101～103等的标注以及铁芯线圈31～33等的标注的情况。

这样，在第一实施方式中，将铁芯线圈31～33配置于外周部铁芯20的内侧。换言之，铁芯线圈31～33被外周部铁芯20包围起来。因此，能够降低来自线圈51～53的磁通泄漏到外周部铁芯20的外部的情况。

此外，在第一实施方式中，在外周部铁芯20的内方配置有至少一个冷却部，在图1A中配置有三个冷却部80。冷却部80起到对外周部铁芯20的内部、特别是对线圈51～53进行冷却的作用。由于冷却部80配置于外周部铁芯20的区域，因此，在电抗器5驱动时，能够以简单的结构高效地冷却电抗器5。

图1B是图1A所示的电抗器的侧视图。冷却部80为以沿着外周部铁芯20 的轴向延伸的方式形成的贯通孔(图1B)。在电抗器5驱动时，自贯通孔散热，因此，能够高效地冷却电抗器5。

在未图示的实施方式中，也可以在外周部铁芯20的区域形成有单一的冷却部80。另外，冷却部80的剖面不需要为圆形，冷却部80的剖面也可以是沿着外周部铁芯20的周向延伸的弧状或矩形形状。

图2A至图2F是表示第一实施方式的电抗器的磁通密度的图。并且，图3 是表示相位与电流之间的关系的图。此外，图4A是第一实施方式的外周部铁芯的端面图。在图3中，将图1A的电抗器5的铁芯41～43分别设定为R相、S 相以及T相。并且，在图3中，用点线表示R相的电流，用实线表示S相的电流，并且，用虚线表示T相的电流。

在图3中，在电角度为π/6时，能够得到图2A所示的磁通密度。同样地，在电角度为π/3时，能够得到图2B所示的磁通密度，在电角度为π/2时，能够得到图2C所示的磁通密度，在电角度为2π/3时，能够得到图2D所示的磁通密度，在电角度为5π/6时，能够得到图2E所示的磁通密度，在电角度为π时，能够得到图2F所示的磁通密度。

参照图2A～图2F以及图4A可知，外周部铁芯20内的与铁芯41～43的各自的半径方向外侧端部41a～43a相对应的外侧端部对应位置81～83的磁通密度小于外周部铁芯20的剩余部分的磁通密度。其理由在于，在外侧端部对应位置81～83，磁通难以穿过。同样地，沿着外周部铁芯20的外侧端部对应位置81～83之间的中间位置91～93的磁通密度小于外周部铁芯20的剩余部分的磁通密度。因而，优选在外侧端部对应位置81～83和中间位置91～93的至少一个位置设置冷却部80。在这样的情况下，能够抑制对电抗器5的磁特性的影响，并且能够冷却电抗器5。另外，优选的是，在外侧端部对应位置 81～83和中间位置91～93设置冷却部80的外周部铁芯20的宽度(半径方向距离)充分宽。具体而言，优选的是，从外周部铁芯20的宽度中减去设于外侧端部对应位置81～83和中间位置91～93的冷却部80的半径方向距离得到的剩余的长度大于冷却部80的半径方向距离。由此，即使在外侧端部对应位置 81～83和中间位置91～93设有冷却部80的情况下，也能够确保磁通能够穿过的区域。

图4B是另一实施方式的电抗器的端面图。在图4B中，在外侧端部对应位置81～83，在外周部铁芯20的最小宽度A2的大致中央形成有作为贯通孔的冷却部80。另外，用A3表示形成于外侧端部对应位置81的作为贯通孔的冷却部80的直径。并且，从外周部铁芯20的最小宽度A2减去作为贯通孔的冷却部80的直径A3得到的值(＝A2-A3)大于铁芯41的宽度A1的一半。也就是说，即使在形成了作为贯通孔的冷却部80之后，外周部铁芯20仍具有相对较厚的宽度。由此，能够确保具有能够供磁通穿过的截面积的外周部铁芯20。因此，不会对电抗器5的磁特性产生影响。另外，其他的外侧端部对应位置82、83 也是同样的。

图5是第二实施方式的电抗器的外周部铁芯的端面图。图5所示的电抗器 5包括有外周部铁芯20和与外周部铁芯20的内表面接触或与该内表面结合的六个铁芯线圈31～36。铁芯线圈31～36分别包括有铁芯41～46和卷绕于铁芯 41～46的线圈51～56。由图可知，铁芯线圈31～36以等间隔配置于外周部铁芯20的周向上。并且，铁芯41～46的半径方向内侧端部隔着能够磁连结的间隙101～106彼此分开。

出于与参照图2A～图2F所说明的情况相同的理由，优选在图5所示的电抗器5的外侧端部对应位置81～86和中间位置91～96的至少一个位置设置冷却部80。能够明确的是，该情况下也获得与上述效果相同的效果。

此外，图6是第三实施方式的电抗器5的剖视图。图6所示的电抗器5包括有大致八边形形状的外周部铁芯20和与外周部铁芯20的内表面接触或与该内表面结合的、与上述相同的四个铁芯线圈31～34。这些铁芯线圈31～34以大致相等间隔配置于电抗器5的周向上。另外，铁芯的个数优选为4以上的偶数，由此，能够将电抗器5作为单相电抗器使用。

由附图可知，各个铁芯线圈31～34包括有沿着半径方向延伸的铁芯41～44和卷绕于该铁芯的线圈51～54。铁芯41～44的各自的半径方向外侧端部与外周部铁芯20接触或与外周部铁芯20一体地形成。

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6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 的中心收缩，其顶端角度约为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。

出于与参照图2A～图2F所说明的情况相同的理由，优选在图6所示的电抗器5的外侧端部对应位置81～84和中间位置91～94的至少一个位置设置冷却部80。能够明确的是，该情况下也获得与上述效果相同的效果。

此外，图7A是第四实施方式的电抗器的端面图。图7A所示的电抗器5包括有圆形的外周部铁芯20和六个铁芯线圈31～36。铁芯线圈31～36分别包括有铁芯41～46和卷绕于铁芯41～46的线圈51～56。铁芯41～46与外周部铁芯 20的内周面接触或与该内周面成为一体。此外，中心部铁芯10位于外周部铁芯20的中心。中心部铁芯10以与外周部铁芯20相同的方式形成。并且，在铁芯41～46的半径方向内侧端部与位于中心的中心部铁芯10之间形成有能够磁连结的间隙101～106。

图7B是表示第四实施方式的电抗器的磁通密度的图。参照图7B可知，中心部铁芯10内的中心位置89的磁通密度小于外周部铁芯20和铁芯41～46 的磁通密度。因而，在电抗器5包括有中心部铁芯10的情况下，优选的是，在中心部铁芯10内的中心位置89设置与上述相同的作为冷却部80的贯通孔。由此，能够在抑制对具有中心部铁芯10的电抗器5的磁特性产生的影响的同时冷却电抗器5。

另外，也可以在中心部铁芯10内设置多个冷却部80。而且，当然，还可以在第四实施方式的电抗器5中，在上述的外侧端部对应位置、中间位置设置相同的冷却部80。

以下详细说明具有三个铁芯线圈31～33的电抗器5的冷却部80。图8是基于第五实施方式的电抗器的立体图。图8的冷却部80包括形成于外侧端部对应位置81～83的贯通孔。冷却部80还包括有分别插入于这些贯通孔的管体 71～73。优选的是，管体71～73是由热导率高于外周部铁芯20的热导率的材料形成的冷却管。

在该情况下，由于能够通过管体71～73散热，因此，能够高效地冷却电抗器5。此外，通过使制冷剂自未图示的制冷剂供给装置向管体71～73的内部流通，能够进一步提高冷却效果。

图9是基于第六实施方式的电抗器的局部分解立体图。在图9中，在管体71～73的两端部分别安装有盖部71a～73a、盖部71b～73b。在将一侧的盖部 71b～73b安装于管体71～73之后，向管体71～73供给制冷剂。接着，将另一侧的盖部71a～73a安装于管体71～73，并封闭管体71～73。在该情况下，也能够利用制冷剂更高效地冷却电抗器5。而且，由于不需要制冷剂供给装置，因此，能够避免构造变得大型。

图10A是基于第七实施方式的电抗器的立体图，图10B是图10A所示的电抗器的局部放大图。在这些附图中，示出了在分别形成于外侧端部对应位置 81～83的贯通孔的入口安装的冷却风扇6a～6c。冷却风扇6a～6c和后述的冷却风扇6利用未图示的电动机驱动。另外，也可以在形成于中间位置91～93 的贯通孔等的入口安装同样的冷却风扇。

图11A是基于第八实施方式的电抗器的立体图，图11B是图11A所示的电抗器的另一立体图。在图11A中，配置为电抗器5的轴向成为水平方向。在图 11B中，配置为电抗器5的轴向成为铅垂方向。在这些附图中，在外周部铁芯 20的端面安装有冷却风扇6。

若冷却风扇6、6a～6c被驱动，则来自冷却风扇6、6a～6c的气流穿过上述的贯通孔和间隙101～103而沿着电抗器5的轴向流动。因此，能够进一步提高相对于电抗器5的冷却效果。此外，在第八实施方式中，仅准备单一的冷却风扇6即可。

图12是基于第九实施方式的电抗器的立体图。在图12中，电抗器5配置于壳体7内。并且，在壳体7内配置具有冷却部80的电抗器5。在配置了电抗器5之后、或在配置电抗器5之前，向壳体7填充规定量的制冷剂。并且，利用盖部8封闭壳体7并驱动电抗器5。由此，能够利用填充于壳体7的制冷剂进一步高效地冷却电抗器5。

图13是表示包括电抗器的设备的图。在图13中，电抗器5在电动机驱动装置或功率调节器中被使用。并且，设备包括有这样的电动机驱动装置或功率调节器。在这样的情况下，能够明确的是，能够容易地提供包括电抗器5 的电动机驱动装置、功率调节器以及设备等。另外，将上述的若干实施方式适当组合的情况也包括在本实用新型的范围内。

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