本发明涉及一种多相铁芯电抗器，特别涉及一种具有能够变更电感的大小的功能的多相铁芯电抗器。
背景技术：
电抗器的电感是以绕线的匝数、铁芯(芯层叠体)的截面积(齿宽×层叠长度)、空隙(间隙)为参数来设计的。
以对电抗器的电感的大小进行调整为目的，报告了设置有空隙的电抗器(例如，日本特开2013-074084号公报以及日本特开2007-300700号公报)。图1中示出了以往的电抗器的俯视图。以往的电抗器1000具备大致圆筒状的外铁芯300以及与外铁芯300相分别地形成的配置于外铁芯300的内侧的内铁芯400。在外铁芯上，按三相独立地卷绕有绕线200。
在外铁芯300与内铁芯400之间，配置有使一张片状的非磁性体为圆筒状而形成的支承构件600。通过配置该支承构件600，在外铁芯300与内铁芯400之间形成均匀宽度的间隙(空隙)。通过设置间隙，能够调整磁通φ2～φ4的磁通量，因此能够调整电感值。
在通过空隙的大小来调整电感的大小的情况下，在上述的现有技术中，需要准备多种支承构件来进行更换。另外，在通过绕线的匝数、铁芯的截面积来调整电感的大小的情况下，需要准备形状、层叠长度等不同的多种部件，存在部件(绕线、芯)的种类增加的问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种不进行部件的变更就能够调整电感的大小的电抗器。
本公开的一个实施例所涉及的多相铁芯电抗器是具有铁芯和绕线的多相铁芯电抗器，铁芯具备外铁芯和内铁芯，外铁芯具有用于卷绕n相的绕线的齿，内铁芯隔着空隙地面向齿，且具有能够选择至少2种空隙的大小的形状。
附图说明
通过与附图相关联的以下的实施方式的说明，本发明的目的、特征以及优点会变得更进一步明确。在该附图中，
图1是以往的电抗器的俯视图，
图2是实施例1所涉及的多相铁芯电抗器的俯视图，
图3是表示实施例1所涉及的多相铁芯电抗器中设置的内铁芯的构造的一例的俯视图，
图4a是表示实施例1所涉及的多相铁芯电抗器的相位1下的结构的俯视图，
图4b是表示实施例1所涉及的多相铁芯电抗器的相位2下的结构的俯视图，
图5a是表示实施例1所涉及的多相铁芯电抗器的相位1下的结构的截面图，
图5b是表示实施例1所涉及的多相铁芯电抗器的相位2下的结构的截面图，
图6是实施例1所涉及的多相铁芯电抗器的立体图，
图7是实施例2所涉及的多相铁芯电抗器的俯视图，
图8a是表示实施例2所涉及的多相铁芯电抗器的相位1下的结构的截面图，
图8b是表示实施例2所涉及的多相铁芯电抗器的相位2下的结构的截面图，
图9是实施例3所涉及的多相铁芯电抗器的俯视图，
图10a是表示实施例3所涉及的多相铁芯电抗器的相位1下的结构的截面图，
图10b是表示实施例3所涉及的多相铁芯电抗器的相位2下的结构的截面图，
图11a是表示实施例4所涉及的多相铁芯电抗器的相位1下的结构的俯视图，
图11b是表示实施例4所涉及的多相铁芯电抗器的相位2下的结构的俯视图，以及
图12是构成实施例4所涉及的多相铁芯电抗器的内铁芯的俯视图。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明所涉及的多相铁芯电抗器。
首先，说明实施例1所涉及的多相铁芯电抗器。图2中示出了实施例1所涉及的多相铁芯电抗器的俯视图。实施例1所涉及的多相铁芯电抗器101具有铁芯1和绕线2。铁芯1具备外铁芯3和内铁芯4。
外铁芯3具有用于卷绕n相的绕线2的齿5。在三相的情况下，如图2所示，r相、s相、t相分别各设置有1个、合计设置有3个绕线2和齿5。但是，不限于三相，也可以是二相或四相以上。在三相的情况(n＝3的情况)下，齿5配置于以外铁芯3的中心轴为中心各错开120度的位置。另外，外铁芯3具有圆筒状的形状。但是，也可以是三角筒状、六角筒状等多角筒状。齿5沿中心轴方向延伸，齿5的轴向的长度与外铁芯3的轴向的长度大致相同。
内铁芯4隔着空隙6地面向齿5，且具有能够选择至少2种空隙6的大小的形状。图3中示出了实施例1所涉及的多相铁芯电抗器中设置的内铁芯的构造的一例的俯视图。在内铁芯4的外周部决定点p1，绕中心c地决定各错开60度的点p2～p6。此时，在将连接中心c与p1、p3、p5的直线的长度设为r1、将连接中心c与p2、p4、p6的直线的长度设为r2的情况下，为使r1≠r2的结构。在图3所示的例子中，r1>r2。在图3中，将如该图那样的配置称为“相位1”，将旋转60度后的情况下的配置称为“相位2”。在相位1下，p1、p3、p5附近的内铁芯4面对齿5(参照图2)，在相位2下，p2、p4、p6附近的内铁芯4面对齿5(参照图2)。
优选的是，内铁芯4具有(360/n)度对称的形状。在三相的情况(n＝3的情况)下，具有120度对称的形状。另外，优选的是，内铁芯4能够以中心轴为中心进行旋转。
图4中示出了实施例1所涉及的多相铁芯电抗器的相位1和相位2下的俯视图。另外，图5中示出了实施例1所涉及的多相铁芯电抗器的相位1和相位2下的用图2的线a-a切断后的截面图。图4a和图5a表示相位1下的结构，图4b和图5b表示相位2下的结构。在此，设外铁芯3和内铁芯4的中心均为c。另外，将从中心c到齿5的距离设为r，将外铁芯3和内铁芯4的轴向的长度均设为d。
这样一来，在相位1的情况下，从中心c到内铁芯4的外周部的长度为r1，因此空隙6的大小lg1为(r-r1)。另一方面，在相位2的情况下，从中心c到内铁芯4的外周部的长度为r2，因此空隙6的大小lg2为(r-r2)。在此，r1≠r2，因此lg1≠lg2。电感的大小根据空隙的大小而发生变化，因此通过将内铁芯4的位置从相位1变为相位2，能够调整电感的大小。另外，在三相电抗器中，形成3个空隙6，优选的是，3个空隙的大小相同。
优选的是，内铁芯4能够以中心轴为中心进行旋转。通过使内铁芯4旋转自如，仅通过使内铁芯4旋转就能够改变空隙的大小，从而能够调整电感的大小。
图6中示出了实施例1所涉及的多相铁芯电抗器的立体图。在图6中省略了绕线。外铁芯3也可以是层叠由外形为多边形的电磁钢板形成的外芯30而成的。另外，内铁芯4也可以是层叠由电磁钢板形成的内芯40而成的。
接着，说明实施例2所涉及的多相铁芯电抗器。图7中示出了实施例2所涉及的多相铁芯电抗器的俯视图。实施例2所涉及的多相铁芯电抗器102与实施例1所涉及的多相铁芯电抗器101的不同之处在于，内铁芯41隔着空隙6地面向齿5，具有能够选择至少2种内铁芯41的面向齿5的面积的大小的形状。实施例2所涉及的多相铁芯电抗器102的其它结构与实施例1所涉及的多相铁芯电抗器101相同，因此省略详细的说明。
图8中示出了实施例2所涉及的多相铁芯电抗器的相位1和相位2下的用图7的线b-b切断后的截面图。图8a表示相位1下的结构，图8b表示相位2下的结构。在此，设相位1和相位2下的空隙的大小均固定为lg。
如图8a和图8b所示，作为一例，设在相位1下，外铁芯3和内铁芯41的中心轴方向的长度均为d1，在相位2下，内铁芯41的中心轴方向的长度变化为d2。如图6所示，当将齿5的宽度设为w时，内铁芯41面对齿5的面积s在相位1下为s1＝w×d1，在相位2下为s2＝w×d2。在此，d1≠d2，因此s1≠s2。在相位1和相位2下，改变内铁芯41的中心轴方向的长度，由此面积s发生变化，能够改变有效的空隙的大小。其结果，通过在相位1与相位2之间改变内铁芯41的位置，能够改变电感的大小。在图8所示的例子中，使齿5与内铁芯41之间的空隙的大小固定为lg，但是也可以在相位1和相位2下改变空隙的大小。
接着，说明实施例3所涉及的多相铁芯电抗器。图9中示出了实施例3所涉及的多相铁芯电抗器的俯视图。实施例3所涉及的多相铁芯电抗器103与实施例1所涉及的多相铁芯电抗器101的不同之处在于，在内铁芯42中，设置有多个空隙6的大小不同的区域。实施例3所涉及的多相铁芯电抗器103的其它结构与实施例1所涉及的多相铁芯电抗器101相同，因此省略详细的说明。
图10中示出了实施例3所涉及的多相铁芯电抗器的相位1和相位2下的用图9的线d-d切断后的截面图。图10a表示相位1下的结构，图10b表示相位2下的结构。在此，设外铁芯3和内铁芯42的中心轴方向的长度固定为d。
如图10a和图10b所示，作为一例，在相位1下，在全部区域将空隙6的大小设为lg1，在相位2下，在内铁芯42面对齿5的一部分区域将空隙6的大小设为lg1，在其它区域将空隙6的大小设为lg2。如果使lg1<lg2，则相位2下的有效的空隙6的大小lgeff为lg1<lgeff<lg2。因而，在相位2下，通过调整使空隙的大小与相位1不同的区域的范围，能够更细致地设定有效的空隙的大小，从而能够对电感的大小进行微调整。在图10所示的例子中，使齿5与内铁芯42之间的距离的一部分均为lg1，但是也可以在相位2下设定为与lg1不同的大小。
接着，说明实施例4所涉及的多相铁芯电抗器。图11a和图11b中示出了实施例4所涉及的多相铁芯电抗器的俯视图，图12中示出了构成实施例4所涉及的多相铁芯电抗器的内铁芯的俯视图。实施例4所涉及的多相铁芯电抗器104与实施例1所涉及的多相铁芯电抗器101的不同之处在于，在设m为整数的情况下，各相的齿和绕线被m等分。实施例4所涉及的多相铁芯电抗器104的其它结构与实施例1所涉及的多相铁芯电抗器101相同，因此省略详细的说明。
在图11a和图11b中，r相用绕线被分割为21和22这2个，s相用绕线被分割为23和24这2个，t相用绕线被分割为25和26这2个。另外，r相用的齿被分割为51和52这2个，s相用的齿被分割为53和54这2个，t相用的齿被分割为55和56这2个。另外，在设m为整数的情况下，优选的是，各相的齿和绕线被m等分。在图11a和图11b所示的例子中，示出了m为2的情况。然而，不限于这种例子，m也可以为3以上。
如图12所示，构成实施例4所涉及的多相铁芯电抗器104的内铁芯43具有圆柱状的形状，具有从中心c到内铁芯43的外周的长度为r1的部分和为r2的部分。在此，r1≠r2。作为一例，从中心c到内铁芯43的外周的长度为r1的部分设置于在外周上各错开60°的位置。另外，从中心c到内铁芯43的外周的长度为r2的部分设置于在外周上各错开60°、且与r1的部分错开30°的位置。此外，图12中示出了从中心c到内铁芯43的外周的长度主要为2种的例子，但是也可以是3种以上。
图12所示的内铁芯43的结构与以下情况对应：多相铁芯电抗器104的绕线为3相，对齿和绕线进行分割的数即m为2。在该情况下，从中心c到内铁芯43的外周的长度为r1的部分形成于顶点p1～p6的位置，各顶点的位置设置于各错开以360°/3/m求出的60°的位置。因而，在绕线为n相的情况下，在各错开以360°/n/m求出的角度的位置，从中心c到内铁芯43的外周的长度为r1。
图11a表示“相位1”的状态，在齿(51～56)所面对的位置的附近，从内铁芯43的中心c到外周部的长度为r1。此时，由于从内铁芯43的中心c到齿(51～56)的距离为r，因此空隙6的大小为r-r1。另一方面，图11b表示“相位2”的状态，在齿(51～56)所面对的位置的附近，从内铁芯43的中心c到外周部的长度为r2。此时，由于从内铁芯43的中心c到齿(51～56)的距离为r，因此空隙6的大小为r-r2。在此，由于r1≠r2，因此(r-r1)≠(r-r2)，通过从相位1转变为相位2，能够改变空隙的大小。为了从相位1的状态转变为相位2的状态，只要使内铁芯43旋转30°即可。
在以上的说明中，示出了能够从多种从内铁芯43的中心c到外周部的长度中进行选择的例子，但是也可以是，使内铁芯的外周部的面向齿的部分的面积发生变化，使内铁芯旋转来改变电感的大小。
通过如实施例4所涉及的多相铁芯电抗器那样将齿和绕线分割为多个，能够使电感变大。
根据本公开的实施例所涉及的多相铁芯电抗器，能够提供不进行部件的变更就能够调整电感的大小的电抗器。