电抗器的制作方法

本实用新型涉及一种包括外周部铁芯的电抗器及其制造方法。

背景技术：

近年来，开发出了一种包括外周部铁芯、以及配置在外周部铁芯的内部的多个铁芯线圈的电抗器。多个铁芯线圈均包括铁芯和卷绕于该铁芯的线圈。

在日本特开2018-206949号公报中，公开了如下内容：电抗器包括穿过外周部铁芯的内侧而将多个铁芯的两端部彼此固定的固定件；以及固定件包括配置在外周部铁芯的两端面的板状构件、和穿过外周部铁芯的内部而将板状构件彼此连结的棒状构件。

技术实现要素：

实用新型要解决的问题

然而，在日本特开2018-206949号公报中，当利用棒状构件将两个板状构件牢固地连结时，存在板状构件发生弯曲的问题。在该情况下，由于在各多个铁芯与板状构件之间产生间隙，而对多个铁芯进行的固定并不充分，因此在使用电抗器时，多个铁芯有可能发生振动或产生噪音。

因此，期望一种能够在不产生振动和噪音的情况下牢固地保持多个铁芯的电抗器及其制造方法。

用于解决问题的方案

根据本公开的第1技术方案，其提供一种电抗器，该电抗器具备芯主体，该芯主体包括：由多个外周部铁芯部分构成的外周部铁芯、与所述多个外周部铁芯部分的内表面结合的至少三个铁芯、以及卷绕于所述至少三个铁芯的线圈，所述至少三个铁芯的各自的径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会聚，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其他铁芯之间形成有能够磁耦合的间隙，所述至少三个铁芯的所述径向内侧端部隔着能够磁耦合的间隙而相互分离开，再者，该电抗器具备固定件，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而将所述至少三个铁芯的两端部彼此固定，所述固定件包括：配置在所述芯主体的两端面的板状构件、以及穿过所述外周部铁芯的内部而将所述板状构件彼此连结的棒状构件，所述板状构件包括向所述芯主体的轴线方向内侧延伸的突出部。

根据第2技术方案，在第1技术方案中，所述突出部的内方侧面设为与对应于该突出部的铁芯接触。

根据第3技术方案，在第1或者第2技术方案中，所述板状构件和所述突出部由绝缘材料形成。

根据第4技术方案，在第1～第3的任一技术方案中，所述棒状构件在所述板状构件之间插入于管材。

根据第5技术方案，其提供一种电抗器，该电抗器具备芯主体，该芯主体包括：由多个外周部铁芯部分构成的外周部铁芯、与所述多个外周部铁芯部分的内表面结合的至少三个铁芯、以及卷绕于所述至少三个铁芯的线圈，所述至少三个铁芯的各自的径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会聚，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其他铁芯之间形成有能够磁耦合的间隙，所述至少三个铁芯的所述径向内侧端部隔着能够磁耦合的间隙而相互分离开，再者，该电抗器具备固定件，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而将所述至少三个铁芯的两端部彼此固定，所述固定件包括：配置在所述芯主体的两端面的板状构件、以及穿过所述外周部铁芯的内部而将所述板状构件彼此连结的棒状构件，所述棒状构件在所述板状构件之间插入于管材。

根据第6技术方案，在第5技术方案中，所述棒状构件为金属制。

根据第7技术方案，在第1～第6的任一技术方案中，所述至少三个铁芯线圈的数量为3的倍数。

根据第8技术方案，在第1～第6的任一技术方案中，所述至少三个铁芯线圈的数量为4以上的偶数。

根据第9技术方案，提供一种电抗器的制造方法，其中，准备与构成外周部铁芯的多个外周部铁芯部分结合的至少三个铁芯，将所述至少三个铁芯分别插入于所述至少三个线圈，对所述多个外周部铁芯部分进行组装而形成芯主体，在具备向所述芯主体的轴线方向内侧延伸的突出部的第一板状构件安装棒状构件，使所述棒状构件穿过所述外周部铁芯的内部并将所述第一板状构件配置在所述外周部铁芯的一端，在自所述外周部铁芯的另一端突出来的所述棒状构件安装第二板状构件而将所述至少三个铁芯的两端部彼此固定，由此，制造所述电抗器。

根据第10技术方案，提供一种电抗器的制造方法，其中，准备与构成外周部铁芯的多个外周部铁芯部分结合的至少三个铁芯，将所述至少三个铁芯分别插入于所述至少三个线圈，对所述多个外周部铁芯部分进行组装而形成芯主体，在第一板状构件安装棒状构件，将所述棒状构件插入于管材，使插入于所述管材的所述棒状构件穿过所述外周部铁芯的内部并将所述第一板状构件配置在所述外周部铁芯的一端，在自所述外周部铁芯的另一端突出来的所述棒状构件安装第二板状构件而将所述至少三个铁芯的两端部彼此固定，由此，制造所述电抗器。

实用新型的效果

在第1和第9技术方案中，由于突出部向芯主体的轴线方向内侧延伸，因此即使在将棒状构件和板状构件连结了的情况下，板状构件也不会容易地弯曲。因此，能够抑制振动和噪音的产生，并且能够牢固地保持多个铁芯。

在第2技术方案中，能够进一步牢固地保持多个铁芯。

在第3技术方案中，能够抑制在电抗器产生热。

在第4技术方案中，能够牢固地保持多个铁芯。

在第5和第10的技术方案中，由于管材的外周面与铁芯的侧面接触，因此板状构件不会容易地弯曲。因此，在使用电抗器时，能够抑制振动和噪音的产生，并且能够利用固定件牢固地保持多个铁芯。

在第6技术方案中，由于针对在对棒状构件进行固定时作用的拉伸的强度提高，因此能够更加牢固地保持芯的固定。

在第7技术方案中，能够将电抗器用作三相电抗器。

在第8技术方案中，能够将电抗器用作单相电抗器。

附图说明

通过对与附图相关的以下实施方式进行说明，本实用新型的目的、特征以及优点将变得更加明确。

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是用于对固定件的安装进行说明的图。

图5是固定件和铁芯的剖视图。

图6是现有技术的电抗器的立体图。

图7是用于对图6所示的电抗器的固定件的安装进行说明的图。

图8是图6所示的电抗器的固定件和铁芯的剖视图。

图9是第二实施方式的电抗器的立体图。

图10是第二实施方式的电抗器的芯主体的剖视图。

图11是用于对第二实施方式的电抗器的固定件的安装进行说明的图。

图12是另一实施方式的板状构件的立体图。

图13是又一实施方式的电抗器的固定件和铁芯的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本实用新型的实施方式进行说明。在所有附图中，对相对应的构成要素标注共用的附图标记。

在以下记载中，主要以三相电抗器为例进行说明，但是对于本公开的应用，并不限定于三相电抗器，而是能够广泛地应用于在各相需要一定的电感的多相电抗器。另外，本公开的电抗器并不限定于设于工业用机器人、机床的逆变器的初级侧和次级侧的电抗器，而是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包括外周部铁芯20、以及配置在外周部铁芯20的内侧的三个铁芯线圈31～33。图1中，在呈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的周向上等间隔地配置。

此外，外周部铁芯20也可以是其他旋转对称形状，例如圆形。另外，铁芯线圈的数量为3的倍数即可，在该情况下，能够将电抗器6用作三相电抗器。

由附图可知，各铁芯线圈31～33包括仅沿着外周部铁芯20的径向延伸的铁芯41～43、以及卷绕于该铁芯的线圈51～53。此外，在图1和后述的其他附图中，为了简洁而省略了对线圈51～53的图示。

外周部铁芯20由在周向上划分而成的多个，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构成为一体。外周部铁芯部分24～26和铁芯41～43由对多个铁板、碳钢板、电磁钢板进行层叠而成，或者由压粉铁芯形成。对于像这样外周部铁芯20由多个外周部铁芯部分24～26构成的情况，即使在外周部铁芯20为大型的情况下，也能够容易地制造这样的外周部铁芯20。此外，也可以是，铁芯41～43的数量和外周部铁芯部分24～26的数量不一定一致。

线圈51～53配置在形成于外周部铁芯部分24～26与铁芯41～43之间的线圈空间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。

再者，铁芯41～43的各自的径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的各自的径向内侧端部朝向外周部铁芯20的中心会聚，其顶端角度为约120度。并且，铁芯41～43的径向内侧端部隔着能够磁耦合的间隙101～103而相互分离开。

换言之，铁芯41的径向内侧端部与相邻的两个铁芯42、43的各自的径向内侧端部隔着间隙101、102而相互分离开。对于其他铁芯42、43而言也同样。此外，间隙101～103的尺寸设为彼此相等。

像这样，在图1所示的结构中，由于无需位于芯主体5的中心部的中心部铁芯，因此能够轻量并且简易地构成芯主体5。再者，由于三个铁芯线圈31～33由外周部铁芯20包围，因此从线圈51～53产生出的磁场也不会向外周部铁芯20的外部泄漏。另外，由于能够以任意的厚度低成本地设置间隙101～103，因此与现有构造的电抗器相比在设计上是有优势的。

再者，与现有构造的电抗器相比，在本公开的芯主体5的相间的磁路长度之差变小。因此，在本公开中，也能够减轻由磁路长度之差而引起的电感的不平衡。

若再次参照图1，则在芯主体5的端面的中心配置有固定件90。固定件90发挥在芯主体5的轴线方向上将铁芯41～43的两端面彼此固定的作用。图3是固定件的立体图。如图3所示，固定件90包括板状构件91、92、以及将板状构件91、92彼此连结的多个棒状构件93。优选的是，这些固定件90的部件由非磁性材料，例如铝、sus、树脂等构成，由此，能够避免磁场穿过固定件。另外，板状构件91、92也可以由绝缘材料，例如树脂形成。在该情况下，与板状构件91、92由金属形成的情况相比，能够抑制在电抗器6产生热。另外，优选的是，棒状构件93为金属制。由此，由于针对在对棒状构件93进行固定时作用的拉伸的强度提高，因此能够更加牢固地保持芯的固定。

由图1可知，板状构件91、92分别配置在芯主体5的两端面。优选的是，板状构件91、92为具有能够包含间隙101～103的面积的三角形形状，由此，板状构件91、92不会与线圈51～53产生干涉。另外，板状构件91、92也可以是其他形状。此外，也可以使用相互支承棒状构件93的其他构件，例如框体等来代替板状构件91、92。

多个棒状构件93在外周部铁芯20与间隙101～103之间的区域穿过了外周部铁芯20的内部。棒状构件93的高度稍大于芯主体5的高度(层叠方向高度)。另外，在棒状构件93的两端部形成有螺纹牙部，由此，各棒状构件93与形成在板状构件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。在固定件90安装于芯主体5时，多个棒状构件93被以配置在外周部铁芯20与间隙101～103之间的区域的方式定位。

接着，使板状构件91和棒状构件93朝向芯主体5的一个端面移动，由此，使棒状构件93在外周部铁芯20与间隙101～103之间的区域穿过。当板状构件91到达芯主体5的一个端面时，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的另一个端面侧配置板状构件92，并且使棒状构件93旋转，从而使该棒状构件93与板状构件92螺纹结合。此外，为了使板状构件91、92与棒状构件93连结，也可以使用其他固定件，例如螺钉、螺栓等。

如前述那样，板状构件91和板状构件92的面积能够包含间隙101～103。因此，若利用棒状构件93在板状构件91和板状构件92之间沿着轴向夹入芯主体5，则多个铁芯41～43的两端部之间会被牢固地保持。

若参照图3和图4，则突出部95自位于板状构件91的下表面的三个角部朝向芯主体5的轴线方向下方延伸。同样地，突出部95自位于板状构件92的上表面的三个角部朝向芯主体5的轴线方向上方延伸。即，突出部95在芯主体5的轴线方向上朝向芯主体5的内侧延伸。优选的是，这些突出部95的突出长度大于板状构件91的厚度。另外，优选的是，突出部95由与板状构件91、92的材料相同的材料与该板状构件91、92形成为一体。

此外，优选的是，包括突出部95的板状构件91、92彼此为同样的形状。另外，也可以仅在板状构件91、92中的一者设有突出部95。再者，突出部95也可以自板状构件91、92的各自的三个角部中的至少一个角部突出。

图5是固定件和铁芯的剖视图。在图5中作为例子示出了铁芯41的情况，但是其他铁芯的情况也是同样的。如图5所示，由于突出部95向芯主体5的轴线方向内侧延伸，因此即使在将棒状构件93与板状构件91、92连结了的情况下，板状构件91、92也不会容易地弯曲。因此，在使用电抗器6时，能够抑制振动和噪音的产生，并且能够利用固定件90牢固地保持多个铁芯41～43。

由图4可知，板状构件92的一个突出部95在板状构件92的区域具有彼此相邻的两个内方侧部。突出部95的相邻的两个内方侧部所成的角度与相邻的两个铁芯所成的角度大致相等。板状构件91的突出部95也是同样的结构。因此，如图5所示，突出部95的内方侧部与铁芯41的侧面接触。因此，能够进一步抑制振动和噪音的产生。

另外，图6是现有技术的电抗器的立体图，图7是用于对图6所示的电抗器的固定件的安装进行说明的图。图6等所示的现有技术的电抗器的芯主体5’为与参照图2等进行了说明的芯主体的结构同样的结构。此外，在图6等中，通过在与图2等所示的构件同样的构件的附图标记追加“’”，来省略再次说明。在图6和图7中，不包括突出部95的板状构件91’、92’配置在芯主体5’的端面，并利用棒状构件93’将彼此连结。

并且，图8是图6所示的电抗器的固定件和铁芯的剖视图，其是与图5同样的图。在图8中，由于当板状构件91’、92’利用棒状构件93’而彼此连结时，板状构件91’、92’向外方呈凸状地弯曲，因此在板状构件91’、92’与铁芯41’之间形成间隙。在该情况下，铁芯41在电抗器6’的中心的固定是不充分的，其结果，存在产生振动和噪音的问题。与此相对，在本实用新型中，如前述那样板状构件91、92不会弯曲，因而在板状构件91、92与铁芯41之间不形成间隙，因此能够抑制振动和噪音的产生。

另外，图9是第二实施方式的电抗器的立体图，图10是第二实施方式的电抗器的芯主体的剖视图，图11是用于对第二实施方式的电抗器的固定件的安装进行说明的图。图10所示的芯主体5包括呈大致八边形形状的外周部铁芯20、以及配置在外周部铁芯20的内方的、与前述的铁芯线圈同样的四个铁芯线圈31～34。这些铁芯线圈31～34在芯主体5的周向上等间隔地配置。另外，优选的是，铁芯的数量为4以上的偶数，由此，能够将具备芯主体5的电抗器用作单相电抗器。

由附图可知，外周部铁芯20由在周向上划分而成的四个外周部铁芯部分24～27构成。各铁芯线圈31～34包括沿着径向延伸的铁芯41～44和卷绕于该铁芯的线圈51～54。并且，铁芯41～44的各自的径向外侧端部与外周部铁芯部分21～24分别形成为一体。此外，也可以是，铁芯41～44的数量和外周部铁芯部分24～27的数量不一定一致。

再者，铁芯41～44的各自的径向内侧端部位于外周部铁芯20的中心附近。在图10中，铁芯41～44的各自的径向内侧端部朝向外周部铁芯20的中心会聚，其顶端角度为约90度。并且，铁芯41～44的径向内侧端部隔着能够磁耦合的间隙101～104而相互分离开。

图9所示的板状构件91是具有能够包含间隙101～104的面积的大致八边形形状，并且在其角部具有与前述的突出部同样的突出部95。板状构件92(图9中未示出)也是同样的。由图11可知，若利用棒状构件93在板状构件91与板状构件92之间沿着轴向夹入芯主体5，则铁芯41～44的两端部之间被固定。

在该情况下也是，由于突出部9向芯主体5的轴线方向内侧延伸，因此即使在将棒状构件93和板状构件91、92连结了的情况下，板状构件91、92也不会容易地弯曲。因此，在使用电抗器6时能够抑制振动和噪音的产生，并且能够利用固定件90牢固地保持多个铁芯41～44。

另外，由图11可知，板状构件92的一个突出部95在板状构件92的区域具有彼此相邻的两个内方侧部。突出部95的相邻的两个内方侧部所成的角度与相邻的两个铁芯所成的角度大致相等。板状构件91的突出部95也是同样的结构。因此，如前述那样，突出部95的内方侧部与铁芯41的侧面接触，因此，能够进一步抑制振动和噪音的产生。

由图4和图11可知，在第一和第二实施方式中，棒状构件93插入在突出部95形成的孔。然而，棒状构件93不一定需要穿过突出部95。例如作为其他实施方式的板状构件的立体图的图12中的板状构件91、92的突出部95是在供棒状构件93插入的孔的周围局部地形成的壁部。图12所示的突出部95也具有与铁芯41接触的内方侧部，并且具有与前述的突出部同样的效果。此外，具有与铁芯41接触的内方侧部的其他形状的突出部95也包含在本实用新型的范围内。

图13是又一实施方式的电抗器的固定件和铁芯的剖视图。在图13所示的板状构件91、92未设有突出部95。取而代之的是，棒状构件93插入于管材96。管材96在板状构件91与板状构件92之间至少局部沿着棒状构件93的轴向延伸。优选的是，管材96的半径大致等于或稍大于自棒状构件93的中心线至铁芯的距离。再者，优选的是，管材96由与前述的突出部95的材料相同的材料，例如树脂形成。

如图13所示，由于管材96的外周面与铁芯41的侧面接触，因此板状构件91、92不会容易地弯曲。因此，在使用电抗器6时，能够抑制振动和噪音的产生，并且能够利用固定件90牢固地保持多个铁芯41～43。另外，在与具备突出部95的板状构件91、92连结的棒状构件93的周围配置有管材96的情况也包含在本实用新型的范围内。另外，在作为单一构件的外周部铁芯20结合有多个铁芯41～43(44)的情况也包含在本实用新型的范围内。

以上，对本实用新型的实施方式进行了说明，但本领域技术人员应理解的是，能够在不脱离权利要求的公开范围的情况下进行各种修改和变更。