專利名稱：電抗線圈及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電和電子設(shè)備所使用的電抗線圈。
背景技術(shù)：
先有的電抗線圈一般如圖21、圖22、圖23所示，是將由E形電磁鋼板層疊的鐵心101、由I形電磁鋼板層疊的鐵心102和在它們中間的1個(gè)線圈103組裝起來(lái)的結(jié)構(gòu)，預(yù)先在E形鐵心101上形成鐵心空氣隙墊片104。
用以向其它設(shè)備上安裝的安裝板105通過(guò)焊接也固定在鐵心101上。此時(shí)，因鐵心101、102都通過(guò)安裝板105接地，故利用絕緣紙106將線圈103絕緣。
但是，這樣的結(jié)構(gòu)因?yàn)槭菍㈩A(yù)先繞好的線圈103插入鐵心而組裝的，所以必須使線圈的內(nèi)徑尺寸W2相對(duì)鐵心101的主磁腳的寬度尺寸W1留有充分的尺寸余量。
而且，為了確保所定空間各面之間的絕緣距離，不得不使線圈內(nèi)徑尺寸L2遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鐵心101、102的疊層厚度尺寸L1。
由此可見(jiàn)，由于必須使線圈103的內(nèi)徑尺寸W2和L2足夠大，所以繞線長(zhǎng)度增大、引起電線用量增加，在成本上極為不利。
而且，繞線長(zhǎng)度增大引起繞線電阻增大、銅損增加以及電抗線圈工作時(shí)的溫度升高等，從而影響電抗線圈的性能。要避免這一點(diǎn)，必須加粗線徑，從而更增加電線的用量、使成本上的不利倍增。
此外，在鐵心101和鐵心102的鐵心空氣隙墊片104的相對(duì)的部分，工作時(shí)產(chǎn)生激烈的磁振動(dòng)，因安裝的原因與安裝的設(shè)備產(chǎn)生共振，從而成為產(chǎn)生異常振動(dòng)和聲音的原因。
電抗線圈的第2先有例示于圖24。
使2個(gè)將貫穿并插入各自線圈202的電磁鋼板層疊的第1鐵心201并列，通過(guò)兼作絕緣紙用的鐵心空氣隙墊片203將它們與另外2個(gè)由電磁鋼板層疊的第2鐵心204對(duì)接起來(lái)形成口字形的磁路。
205是固定用的零件，通過(guò)焊接等方法將它們固定在第2鐵心204上。
在該結(jié)構(gòu)中，第1鐵心201與零件205和與此連接的第2鐵心204是完全電隔離和絕緣的。
因此，線圈202和第1鐵心201之間不需要電絕緣，線圈202可以直接繞在第1鐵心201上。
在該第2先有例中，對(duì)于具有線圈和貫穿并插入該線圈的鐵心的結(jié)構(gòu)，與開(kāi)始所述先有例的情況是一樣的，也存在著應(yīng)解決的同樣課題。
發(fā)明的公開(kāi)本發(fā)明是為了解決以往這樣的問(wèn)題而提出的，其目的在于提供一種既經(jīng)濟(jì)又易生產(chǎn)而且性能優(yōu)越的電抗線圈。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的電抗線圈包括使用1個(gè)以上的鐵心形成的口字形磁路、經(jīng)過(guò)絕緣部件配設(shè)在上述口字形磁路內(nèi)側(cè)的主磁腳鐵心和配設(shè)在上述主磁腳鐵心周圍的線圈。
絕緣部件的至少一部分具有彈性。
通過(guò)把口字形磁路、絕緣部件和主磁腳鐵心互相接觸的部分浸漆而使之固定。
絕緣部件是由多孔質(zhì)材料或纖維質(zhì)材料構(gòu)成的。
此外，本發(fā)明的電抗線圈包括使用1個(gè)以上的鐵心形成的口字形磁路、配設(shè)在上述口字形磁路內(nèi)側(cè)的主磁腳鐵心和經(jīng)過(guò)絕緣部件配設(shè)在上述主磁腳鐵心周圍的線圈。
主磁腳鐵心具有圓形或小圖章形或角部呈弧形的矩形磁路截面。
至少一部分是樹(shù)脂澆注成型或樹(shù)脂模塑的。
在具有矩形截面的主磁腳鐵心的角部墊有コ字形的緩沖部件，在其上直接纏繞線圈。
對(duì)具有矩形截面的主磁腳鐵心的角部施加R加工，不需要任何緩沖部件，在其上直接纏繞線圈。
在具有矩形截面的主磁腳鐵心的至少一對(duì)對(duì)邊的兩側(cè)端部安裝端面具有R的部件，在其上直接纏繞線圈。
主磁腳鐵心由電磁鋼板層疊，利用凸焊將其固定。
只對(duì)主磁腳鐵心之一處施加凸焊。
在主磁腳鐵心磁通方向的多處施加凸焊。
本發(fā)明的電抗線圈的制造方法包括在電磁鋼板的至少一處設(shè)置凸起的第1步驟、將多片上述電磁鋼板層疊的第2步驟、施加凸焊將多片上述電磁鋼板固定形成鐵心的第3步驟和在上述鐵心的周圍設(shè)置線圈的第4步驟。
此外，本發(fā)明的電抗線圈的制造方法由在電磁鋼板的至少一處設(shè)置凸起的第1步驟、將多片上述電磁鋼板層疊的第2步驟、施加凸焊將多片上述電磁鋼板固定形成鐵心的第3步驟和在上述鐵心的周圍設(shè)置線圈的第4步驟組成。
本發(fā)明的電抗線圈是在使2個(gè)將貫穿并插入各自線圈的電磁鋼板層疊的第1鐵心并列、通過(guò)鐵心空氣隙墊片將它們與另外2個(gè)由電磁鋼板層疊的第2鐵心對(duì)接起來(lái)形成口字形的磁路的第2先有例中，通過(guò)コ字形的緩沖部件將線圈直接纏繞在具有矩形截面的上述第1鐵心的角部。
本發(fā)明的電抗線圈是在使2個(gè)將貫穿并插入各自線圈的電磁鋼板層疊的第1鐵心并列、通過(guò)鐵心空氣隙墊片將它們與另外2個(gè)由電磁鋼板層疊的第2鐵心對(duì)接起來(lái)形成口字形的磁路的第2先有例中，對(duì)具有矩形截面的上述第1鐵心的角部施加R加工，在其上直接纏繞線圈。
本發(fā)明的電抗線圈是在使2個(gè)將貫穿并插入各自線圈的電磁鋼板層疊的第1鐵心并列、通過(guò)鐵心空氣隙墊片將它們與另外2個(gè)由電磁鋼板層疊的第2鐵心對(duì)接起來(lái)形成口字形的磁路的第2先有例中，在具有矩形截面的上述第1鐵心的至少一對(duì)對(duì)邊的兩側(cè)端部安裝端面具有R的部件，在其上直接纏繞線圈。
此外，在前面已說(shuō)明的第2先有例中，至少第1鐵心是將電磁鋼板層疊并利用凸焊將其固定的。
在第2先有例中，對(duì)第1鐵心之一處施加凸焊。
在第2先有例中，在第1鐵心磁通方向的多處施加凸焊。
在第2先有例中，第2鐵心具有將與第1鐵心對(duì)接的邊作為下底的梯形截面，同時(shí)在由上底和斜邊組成的角部施加凸焊。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的電抗線圈可以將主磁腳鐵心作為與構(gòu)成口字形磁路的鐵心分離開(kāi)來(lái)的部件來(lái)對(duì)待，因而可以將主磁腳鐵心和線圈靠近配置，進(jìn)而，通過(guò)使主磁腳鐵心與口字形磁路絕緣，不必進(jìn)行主磁腳鐵心和線圈間的絕緣、就可以使線圈靠近主磁腳鐵心纏繞，所以可以降低線圈繞線的用量。
由于絕緣部件的至少一部分具有彈性，故可借助于主磁腳鐵心和口字形磁路按壓絕緣部件并將其固定，從而可以抑制其間可能發(fā)生的磁噪音和磁振動(dòng)聲音。
通過(guò)把口字形磁路、絕緣部件和主磁腳鐵心互相接觸的部分浸漆而使之固定，因而固定較牢固、抑制磁噪音和磁振動(dòng)聲音的效果較好。
由于絕緣部件是多孔質(zhì)材料或纖維質(zhì)材料，故能夠較可靠地進(jìn)行浸漆。
具有使用1個(gè)以上的鐵心形成的口字形磁路、配設(shè)在上述口字形磁路的內(nèi)側(cè)的主磁腳鐵心和經(jīng)過(guò)絕緣部件配設(shè)在上述主磁腳鐵心的周圍的線圈的電抗線圈，可以將主磁腳鐵心作為與構(gòu)成口字形磁路的鐵心分離開(kāi)來(lái)的部件來(lái)對(duì)待，因而可以將主磁腳鐵心和線圈靠近配置，仍然可以謀求降低繞線的用量。
由于主磁腳鐵心具有圓形或小圖章形或角部呈弧形的矩形磁路截面，所以可以防止因繞線的張力而引起繞線的損傷。
通過(guò)至少使一部分是樹(shù)脂澆注成型或樹(shù)脂模塑的，可以提供各部分的固定可靠、避免外界空氣侵入和防水性等性能優(yōu)異的電抗線圈。
借助于通過(guò)在具有矩形截面的主磁腳鐵心角部上的コ字形緩沖部件，線圈當(dāng)然不會(huì)直接受主磁腳的矩形截面的角部的擠壓而損傷，而且在主磁腳鐵心的角部以外的直線部分線圈也不會(huì)受鐵心的擠壓而彎曲，所以，不會(huì)出現(xiàn)纏繞引起的線圈傷痕，因而在主磁腳鐵心的直線部分(即，角部以外的部分)可以不需要緩沖劑。
此外，上述發(fā)明同樣適用于上述第2先有例的第1鐵心和線圈。
由此，可以大大降低緩沖部件的材料用量和纏繞工時(shí)。
而且，更重要的是，由于不需要對(duì)鐵心的整個(gè)外圍纏繞緩沖材料，所以可以防止緩沖材料卷繞的膨脹和由此引起的繞線的膨脹。
通過(guò)對(duì)與其它鐵心分離開(kāi)來(lái)的主磁腳鐵心施加凸焊來(lái)固定，減少了鐵心內(nèi)形成的短路回路與磁通正交所產(chǎn)生的投影截面面積，因此可以降低損耗，同時(shí)因?yàn)槭峭购腹士梢钥s短焊接時(shí)間，因而減少了焊接時(shí)的熱擴(kuò)散，提高了操作性。
此外，上述發(fā)明也同樣能夠適用于上述第2先有例的第1鐵心。
僅通過(guò)用凸焊只對(duì)1處施加焊接就可以得到同過(guò)去一樣的強(qiáng)度，因與磁通正交的投影截面面積減少故損耗降低，同時(shí)可以縮短焊接時(shí)間，可以謀求提高操作性。
通過(guò)在磁通方向的多處施加凸焊使強(qiáng)度提高，同時(shí)，能夠抑制損耗的增大。
此外，本發(fā)明的電抗線圈的制造方法包括在電磁鋼板的至少一處設(shè)置凸起的第1步驟、將多片上述電磁鋼板層疊的第2步驟、施加凸焊將多片上述電磁鋼板固定形成鐵心的第3步驟和在上述鐵心的周圍設(shè)置線圈的第4步驟，因此，可以縮短焊接時(shí)間，因而減少了焊接時(shí)的熱擴(kuò)散、提高了操作性，同時(shí)阻礙磁通的投影截面面積減少，從而可以制造出低損耗的電抗線圈。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明圖1是本發(fā)明的第1實(shí)施例電抗線圈的截面圖；圖2是上述電抗線圈的主磁腳鐵心的第1外形圖；圖3是上述電抗線圈的主磁腳鐵心的第2外形圖；圖4是上述電抗線圈的主磁腳鐵心的第3外形圖；圖5是本發(fā)明的第2實(shí)施例的電抗線圈的截面圖；圖6(a)是本發(fā)明的第3實(shí)施例的電抗線圈的結(jié)構(gòu)圖；圖6(b)是本發(fā)明的第3實(shí)施例的電抗線圈的結(jié)構(gòu)圖；圖7是本發(fā)明的第4實(shí)施例的電抗線圈的結(jié)構(gòu)圖；圖8是本發(fā)明的第5實(shí)施例的電抗線圈的結(jié)構(gòu)圖；圖9是本發(fā)明的第6實(shí)施例的電抗線圈的結(jié)構(gòu)圖；圖10是本發(fā)明的第7實(shí)施例的電抗線圈的結(jié)構(gòu)圖；圖11是本發(fā)明的第8實(shí)施例的電抗線圈的第1結(jié)構(gòu)圖；圖12是本發(fā)明的第8實(shí)施例的電抗線圈的第2結(jié)構(gòu)圖；圖13是本發(fā)明的第9實(shí)施例中電抗線圈的主磁腳鐵心的結(jié)構(gòu)說(shuō)明圖；圖14是構(gòu)成上述電抗線圈的主磁腳鐵心的電磁鋼板的結(jié)構(gòu)圖；圖15是上述電磁鋼板的截面圖；圖16(a)是上述電磁鋼板層疊的截面圖；圖16(b)是焊接后電磁鋼板的截面圖；圖17是本發(fā)明的第9實(shí)施例中所用的凸焊機(jī)的結(jié)構(gòu)圖；圖18是上述凸焊機(jī)的主要部分的放大圖；圖19是表示本發(fā)明的第9實(shí)施例中構(gòu)成電抗線圈的主磁腳鐵心的電磁鋼板的另一形式的圖；圖20是鐵損值的比較圖；圖21是先有的電抗線圈的外形圖；圖22是上述電抗線圈的截面圖；圖23是上述電抗線圈的俯視圖；圖24是另一個(gè)先有的電抗線圈的外形圖；圖25是先有電抗線圈的鐵心直接纏繞用緩沖材料的卷繞說(shuō)明圖；圖26是關(guān)于先有電抗線圈的緩沖材料卷繞膨脹的圖；圖27是先有電抗線圈的繞線夾具(側(cè)板)的說(shuō)明圖；圖28是先有電抗線圈的繞線方法的說(shuō)明圖；圖29是先有的用TIG焊接固定的主磁腳鐵心的結(jié)構(gòu)說(shuō)明圖；圖30是上述主磁腳鐵心的平面圖(焊接位置說(shuō)明圖)；圖31上述主磁腳鐵心的正視圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳形態(tài)(實(shí)施例1)以下，參照?qǐng)D1說(shuō)明本發(fā)明第1實(shí)施例的電抗線圈。
本實(shí)施例是就電抗線圈進(jìn)行說(shuō)明的，但本發(fā)明并不限于電抗線圈，當(dāng)然也可以廣泛地應(yīng)用于變壓器和電機(jī)等電磁設(shè)備。
對(duì)于與先有例相同的點(diǎn)省略其說(shuō)明。在圖1中，1、2是分別將I形、C形的電磁鋼板層疊并用焊接、外延壓接、粘接等方法使之塊化的鐵心。
3與上述鐵心1、2不同，是將矩形的電磁鋼板層疊形成的主磁腳鐵心，在其上直接纏繞線圈4。5是兼作絕緣紙的鐵心空氣隙墊片。
組裝順序是把直接纏繞了線圈4的主磁腳鐵心3經(jīng)過(guò)上下兩處兼作絕緣紙的鐵心空氣隙墊片5納入C形的鐵心2之內(nèi)，然后，用I形的鐵心1從上面將其壓住并在鐵心1、2的對(duì)接部6處用焊接使其固定。
用以安裝到其它設(shè)備的安裝板7也通過(guò)其后的焊接固定在鐵心2上。組裝后，對(duì)電抗線圈浸漆處理。這樣使其形成口字形磁路。
按照以上的結(jié)構(gòu)，由矩形電磁鋼板層疊形成的主磁腳鐵心3通過(guò)兼作絕緣紙用的的鐵心空氣隙墊片與別的鐵心1、2和地完全分離并絕緣。因而，基本上不需要線圈4和主磁腳鐵心3之間的絕緣。
因此，可以以完全分離了的主磁腳鐵心3作為骨架直接繞制線圈4，可以使線圈的內(nèi)徑最小，可以謀求大幅度降低電線材料，同時(shí)，還可以謀求不需要骨架胎具，可以因不需要繞線后的線圈和骨架胎具的分離作業(yè)而減少制作工時(shí)，等等。
進(jìn)而，主磁腳鐵心3和鐵心1的對(duì)接部、以及主磁腳鐵心3和鐵心2的對(duì)接部、即鐵心空氣隙根據(jù)對(duì)電抗線圈特性的要求通常設(shè)定為3mm左右。
一般的電抗線圈大多存在因該鐵心空氣隙部而引起的磁振動(dòng)和磁噪音以及組裝到的設(shè)備所產(chǎn)生的異常振動(dòng)和異常聲音的問(wèn)題。
對(duì)此，本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)在出現(xiàn)該問(wèn)題的鐵心空氣隙部插入至少在厚度方向具有彈性的兼作絕緣紙的鐵心空氣隙墊片5，通過(guò)在組裝后施加浸漆處理使與鐵心空氣隙部相對(duì)的鐵心1和主磁腳鐵心3、主磁腳鐵心3和鐵心2等機(jī)械地固定并固著在一起。
因此，可以大幅度地降低鐵心空氣隙產(chǎn)生的磁振動(dòng)和磁噪音。
此外，如果使用多孔質(zhì)材料或纖維質(zhì)材料的絕緣材料作為兼作絕緣紙的鐵心空氣隙墊片5，在浸漆時(shí)可以較牢固地浸上漆，效果好。
因?yàn)橹鞔拍_鐵心3是與鐵心1、2分離的另外的鐵心，若將磁性粉末整體地壓粉成型并將磁路截面的形狀做成小圖章形、圓形、或矩形等形狀，從繞線的操作性來(lái)看也是極為有效的。即，在如圖2所示那樣作為骨架的主磁腳鐵心3的截面形狀為圓形的情況下，可以平滑地進(jìn)行繞線，能夠防止因繞線的張力引起電線漆包覆層的損傷。
此外，還可以防止所謂線圈的膨脹從而可以使電線用量最小化。根據(jù)設(shè)計(jì)，圖3所示的小圖章形、圖4所示的具有圓角R的矩形情況，也是有用的。
通過(guò)將本實(shí)施例的電抗線圈的一部分用樹(shù)脂進(jìn)行模壓，鐵心1、2、主磁腳鐵心3和線圈4可靠地固定在一起，同時(shí)可以容易地使其具備端子固定部和向其他設(shè)備上安裝的安裝部，因此，可以降低制造工時(shí)，而且可以設(shè)計(jì)成適于批量生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)。
通過(guò)將電抗線圈整體用樹(shù)脂進(jìn)行模壓，鐵心1、2、主磁腳鐵心3和線圈4完全由樹(shù)脂模壓層固定在一起，同時(shí)，可以隔離外界空氣使其受到保護(hù)，因此，防水性能特別好，而且可以獲得能夠抑制電抗線圈所產(chǎn)生的噪音和振動(dòng)的電抗線圈結(jié)構(gòu)。
而且可以容易地使其具備固定端子的端子固定部和向其它設(shè)備上安裝的安裝部，可以設(shè)計(jì)成非常適于批量生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)。
從上述說(shuō)明可知，本實(shí)施例的電抗線圈的主磁腳鐵心3與地完全分離并絕緣，因此，線圈4可以不需要絕緣而直接繞在主磁腳鐵心3上。由此，電線用量可以大幅度降低，同時(shí)不需要骨架胎具，因?yàn)椴恍枰@線后的線圈4和骨架胎具的分離作業(yè)故可以謀求減少制造工時(shí)等。
進(jìn)而，通過(guò)插入鐵心空氣隙部的兼作絕緣紙的鐵心空氣隙墊片5將鐵心空氣隙部的鐵心1、2、主磁腳鐵心3和兼作絕緣紙的鐵心空氣隙墊片5固定并固著在一起，可以大幅度降低鐵心空氣隙部產(chǎn)生的磁振動(dòng)和磁噪音。
(實(shí)施例2)以下，就本發(fā)明的第2實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
圖5是本發(fā)明的第2電抗線圈的截面圖。本實(shí)施例和實(shí)施例1不同之處在于，由鐵心1、2形成的口字形磁路和主磁腳鐵心3在主磁腳鐵心3的一端是直接連接的，在另一端是通過(guò)鐵心空氣隙墊片9連接的；而且，主磁腳鐵心3和線圈4之間配置有絕緣片8。
因此，即使沒(méi)有實(shí)施例1的所有的效果，但是，作為電抗線圈可以在線圈4繞好之后通過(guò)絕緣片8組裝到主磁腳鐵心3上，由此，不需要象過(guò)去那樣考慮對(duì)線圈內(nèi)徑尺寸留有余量，所以，可以謀求減少繞線的用量。
當(dāng)線圈4直接繞在主磁腳鐵心3上時(shí)，實(shí)際上在具有矩形截面的主磁腳鐵心3的角部，因纏繞時(shí)的張力直接繞制的線圈4的漆包線容易受傷，有可能形成線圈內(nèi)匝與匝之間的短路。
為了防止這種情況，通常采取如圖25所示那樣在主磁腳鐵心3的矩形截面的整個(gè)外圍上纏繞適當(dāng)緩沖材料10、再在其上纏繞線圈4的方法。這時(shí)，有必要對(duì)主磁腳鐵心3的整個(gè)外圍纏繞緩沖材料10，這會(huì)帶來(lái)該緩沖材料10的材料費(fèi)和纏繞工作量的增大，在批量生產(chǎn)的成本上是不利的。
實(shí)際上，緩沖材料10因相當(dāng)大的繞線張力會(huì)受到主磁腳鐵心3角部的擠壓，因此，為了能承受該壓力，緩沖材料10的材質(zhì)必須具有相當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度。
由于機(jī)械強(qiáng)度強(qiáng)、即一般堅(jiān)硬材質(zhì)的緩沖材料難以纏繞、角部容易出現(xiàn)裂縫，所以實(shí)際上要用堅(jiān)硬而薄的緩沖材料繞上好多層，結(jié)果，纏繞的操作性大為降低。
此外，在將緩沖材料10纏繞在角部呈直角的主磁腳鐵心3上時(shí)，如圖26那樣緩沖材料10容易脹成鼓形，隨著緩沖材料10的厚度、強(qiáng)度和纏繞層數(shù)的增加其程度越厲害。另一方面，當(dāng)在主磁腳鐵心3上纏繞線圈4時(shí)，把預(yù)先纏上了緩沖材料10的主磁腳鐵心3如圖27和圖28所示、嵌入繞線夾具(側(cè)板)13的嵌入部14并固定。因此，該嵌入部14的尺寸必須是至少比圖26的包含了膨脹部分的尺寸W和L大的尺寸W’和L’。但是，由于纏繞時(shí)強(qiáng)的繞線張力主磁腳鐵心3就會(huì)在繞線夾具13的嵌入部14內(nèi)以恰好相當(dāng)于該緩沖材料10纏繞時(shí)膨脹尺寸的幅度晃蕩，不能進(jìn)行平滑的繞線。在極端的情況下根本不能繞線。
進(jìn)而還有，即便能繞線，線圈4也會(huì)隨著緩沖材料10的膨脹而脹成鼓形，繞線的占空系數(shù)低，會(huì)帶來(lái)因電線用量的增加而成本上升等的問(wèn)題。因此，必須盡量將緩沖材料10的卷繞膨脹抑制到最小限度。
(實(shí)施例3)以下，就為解決這一問(wèn)題的本發(fā)明的第3實(shí)施例的電抗線圈進(jìn)行說(shuō)明。
在圖6(a)(b)中，將山字形電磁鋼板層疊并用焊接、外延壓接和粘接等的方法使其塊化，在形成矩形截面的主磁腳鐵心3的外圍用粘貼等方法貼上コ字形的緩沖材料10，在其上直接纏繞線圈4。
在主磁腳鐵心3外圍的直線部分(角部以外的部分)，繞線時(shí)線圈的繞線至多只能接觸主磁腳鐵心3的平坦部分，不會(huì)因線圈4的纏繞受傷，在這部分不需要緩沖材料。
因此，如果只將繞線時(shí)因繞線張力最有可能給線圈4造成傷害的主磁腳鐵心的角部11覆蓋，就可以有效地防止因線圈的纏繞而產(chǎn)生的繞線的損傷。
此外，作為緩沖材料10的材質(zhì)，要求它柔軟，以便當(dāng)在具有矩形截面的主磁腳鐵心3上纏繞時(shí)、特別是沿著呈直角的主磁腳鐵心的角部11容易纏繞；要求它具有粘性，以便在纏繞后不會(huì)在呈直角的主磁腳鐵心的角部11的纏繞處產(chǎn)生裂縫和破損；進(jìn)而還要求它具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，以便在繞線時(shí)即使因繞線而受到主磁腳鐵心3的呈直角的主磁腳鐵心的角部11的擠壓也不會(huì)破損。
當(dāng)考慮材料的經(jīng)濟(jì)性和纏繞的操作性時(shí)，那些緩沖材料10的纖維的長(zhǎng)度與向主磁腳鐵心3纏繞的方向一致的纖維質(zhì)材料是合適的，本實(shí)施例采用了高密度型的牛皮紙。
因繞線的張力隨繞線的線徑變化，故加在緩沖材料上的力也隨它變化。緩沖材料10的厚度和需要繞幾層也可以根據(jù)這些實(shí)際所加的力和纏繞的操作性等來(lái)進(jìn)行選擇。
通過(guò)采用這樣的結(jié)構(gòu)可以使緩沖材料10的用量減小到實(shí)用上必需的最小限度，同時(shí)，其粘貼作業(yè)量也隨之減少。
通過(guò)抑制緩沖材料10的卷繞膨脹可以改善纏繞的操作性、謀求減少電線的用量。
作為緩沖材料10使用的纖維質(zhì)材料，其卷動(dòng)方向的拉伸破壞強(qiáng)度與垂直于卷動(dòng)方向的拉伸破壞強(qiáng)度相比是其3倍以上，作為緩沖材料10將2張以上厚度為0.05mm以上的材料重層疊使用，作為構(gòu)成線圈4的電線使用直徑在0.5～3mm范圍內(nèi)的磁導(dǎo)線，這也是有用的。
(實(shí)施例4)圖7示出第4實(shí)施例。
在主磁腳鐵心3的4個(gè)角部11上分別安裝4個(gè)L字形的緩沖材料10的結(jié)構(gòu)作為進(jìn)一步減少緩沖材料用量的手段也是有用的。若兼顧向主磁腳鐵心3粘貼時(shí)的操作性進(jìn)行選擇也行。
(實(shí)施例5)用圖8說(shuō)明第5實(shí)施例。
其結(jié)構(gòu)是通過(guò)如圖所示在主磁腳鐵心3的角部11用磨削或焊炬熔化等方法進(jìn)行R加工，而不必使用緩沖材料10的結(jié)構(gòu)。
這里R的大小根據(jù)實(shí)際使用的電線的線徑、漆皮的種類、物性、繞線時(shí)采用的繞線張力的大小等來(lái)決定。
通過(guò)采用這樣的結(jié)構(gòu)，當(dāng)在主磁腳鐵心3上纏繞線圈4時(shí)，由于繞線是沿主磁腳鐵心角部11的R纏繞的，所以即使沒(méi)有緩沖材料10基本上也不會(huì)產(chǎn)生在主磁腳鐵心的角部11上的纏繞傷痕。只是，實(shí)際上由于R加工的精度和磨削表面的質(zhì)量狀況、甚而磨屑和異物附著在R部的表面等原因有可能產(chǎn)生繞線傷痕，所以，為了也防止這種情況，可以在主磁腳鐵心的角部11貼上幾十μm左右厚度的聚酯帶作為萬(wàn)一時(shí)的保護(hù)用。
(實(shí)施例6)用圖9說(shuō)明第6實(shí)施例。
雖然不是完全的R，但象圖9那樣將在主磁腳鐵心3的角部11處長(zhǎng)度稍為有點(diǎn)改變的電磁鋼板層疊，使角R近似為階梯形狀，這樣的結(jié)構(gòu)也有用。
(實(shí)施例7)作為第7實(shí)施例，如圖10所示，通過(guò)在層疊的鐵心的兩端使用端部卷曲的電磁鋼板或鐵板從而在主磁腳鐵心3的角部11上設(shè)置R，這也是有用的。
(實(shí)施例8)下面，用圖11和圖12說(shuō)明本發(fā)明的第8實(shí)施例的電抗線圈。
在圖11中，在主磁腳鐵心3的側(cè)面端部分別設(shè)置端面具有R、即半圓錐形的部件12，在其上直接纏繞線圈4。作為半圓錐形的部件12的材質(zhì)，一般可以使用具有絕緣性的塑料類，但是，如果作些犧牲、多少降低一點(diǎn)磁特性，也可以使用鐵板、鋁、不銹鋼等金屬材料。
如圖12所示，對(duì)于與圖11不同的對(duì)邊，可以采用同樣的結(jié)構(gòu)。
即使使用對(duì)構(gòu)成主磁腳鐵心3的最外側(cè)的電磁鋼板本身的兩端部施加了R加工的部件，也可以得到與圖10同樣的結(jié)構(gòu)。
(實(shí)施例9)進(jìn)而，使用


本發(fā)明的第9實(shí)施例。
再有，對(duì)與過(guò)去同樣的結(jié)構(gòu)附上同樣的符號(hào)并省略其說(shuō)明。
圖13是本發(fā)明的一實(shí)施例中電抗線圈的主磁腳鐵心3的結(jié)構(gòu)說(shuō)明圖。在圖中，15是由凸焊形成的圓柱狀的焊接體。
用這樣的圓柱狀焊接體15將層疊的電磁鋼板(例如矽鋼片)16固著，制成主磁腳鐵心3。
如構(gòu)成上述主磁腳鐵心3的一張電磁鋼板16的結(jié)構(gòu)圖的圖14所示，在每一張電磁鋼板16的表面設(shè)有凸起17。電磁鋼板16的板厚是0.5mm、長(zhǎng)49.5mm、寬27.4mm。
圖15是上述電磁鋼板16的截面圖，但在本實(shí)施例中作成了凸起17的直徑D和凸起17的高度H(用D的尺寸×H的尺寸表示)分別為1.5×0.7、2.0×0.9、2.5×1.1(單位mm)的3個(gè)種類。圖16(a)是將電磁鋼板摞起(層疊)后的圖，將這樣的電磁鋼板16堆積后進(jìn)行凸焊，如焊接后的電磁鋼板的截面圖16(b)所示那樣形成主磁腳鐵心3。
所謂凸焊法是在板狀被焊物表面的任意地方加壓成形半球面或圓錐臺(tái)狀的凸起、使焊接電流集中在該凸起處進(jìn)行焊接的電阻焊接法。
在形成上述主磁腳鐵心3時(shí)，使用本發(fā)明的第9實(shí)施例所用的圖17的凸焊機(jī)中具有上部電極18、下部電極19和定位框20的電阻焊機(jī)21對(duì)把設(shè)在每張電磁鋼板上的凸起對(duì)齊后摞起而成的鐵心進(jìn)行凸焊，由此象圖16(b)那樣生成將層疊的電磁鋼板16的全部連接起來(lái)的焊接體15。
圖18是上述凸焊機(jī)的主要部分放大圖，把上述電阻焊接機(jī)21的上部電極18、下部電極19、定位框20和電磁鋼板16放大示出。定位框20是因?yàn)橥蛊鹪谕购笗r(shí)因電阻熱熔融各電磁鋼板16容易分別向結(jié)合方向下沉移動(dòng)、而且要將焊接后的塊的直角度規(guī)制在±0.1mm以內(nèi)，余隙尺寸C定為0.03～0.05mm。
過(guò)去，在固著這樣的主磁腳鐵心3時(shí)，也考慮過(guò)粘接或外延壓接等方法，但從固著的可靠性來(lái)看，一般采用TIG焊接。在TIG焊接方式下，會(huì)產(chǎn)生電抗線圈鐵損增大的缺點(diǎn)。
用圖來(lái)說(shuō)明該鐵損增加的原因。圖29是用先有的焊接方法即TIG方式將主磁腳鐵心固著時(shí)的結(jié)構(gòu)說(shuō)明圖。此外，圖30是同上的平面圖、圖31是同上的正視圖。
如圖所示，為了保持通常的固著強(qiáng)度，在a-b和c-d的2處進(jìn)行TIG焊接。這時(shí)，因結(jié)構(gòu)上的離散不能使該上下焊道22、23的位置完全一致，導(dǎo)致錯(cuò)開(kāi)一個(gè)尺寸A。
這時(shí)，電抗線圈工作時(shí)，主磁腳鐵心3經(jīng)a-b-c-d的通路縮短1匝，在短路路徑a-b-c-d內(nèi)產(chǎn)生與和通過(guò)主磁腳鐵心3的磁通截面A×B交鏈的磁通量成比例的電位。而且，由該電位和短路路徑a-b-c-d的電阻值決定的短路電流流過(guò)該短路路徑，增大了損耗。
這里，截面積A×B是與沿著短路路徑a-b-c-d的磁通垂直交鏈的投影截面積。
電抗線圈的發(fā)熱量因上述損耗的增加而增大，會(huì)超過(guò)容許溫度上限值，在極端的情況下會(huì)成為過(guò)熱事故的原因。若想抑制這種情況，必須使用高價(jià)的低損耗鐵心，不得不加粗線圈4的線徑，招致成本的增大，帶來(lái)外形尺寸必然增大的不利因素。
對(duì)此，本發(fā)明如圖13所示，對(duì)主磁腳鐵心3的1處施加沿層疊方向貫通電磁鋼板16的凸焊，通過(guò)只用1根圓柱狀焊接體15作為固定裝置，不會(huì)形成1匝短路的路徑。
由此，可以將由固著裝置引起并發(fā)生的鐵損的增加抑制的到最小。
在先有的TIG焊接方式中，因?yàn)槭菍㈣F心的層疊端面的兩側(cè)沿整個(gè)長(zhǎng)度焊接，故作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)。對(duì)此，如本發(fā)明那樣，若引入凸焊方式，不必沿焊接電極移動(dòng)，且熱擴(kuò)散少，所以，通過(guò)使焊接電流集中等可以大幅度縮短焊接作業(yè)時(shí)間，同時(shí)可以獲得穩(wěn)定的焊接性。
此外，在上述主磁腳鐵心3中，只進(jìn)行1個(gè)點(diǎn)的凸焊，圓柱狀的焊接體15為1根，但也可以在多個(gè)點(diǎn)上進(jìn)行凸焊。
即，圖19是表示構(gòu)成本發(fā)明第9實(shí)施例中的電抗線圈的主磁腳鐵心3的電磁鋼板的其它形式的圖，但是以6～7mm的間隔設(shè)置2個(gè)與1點(diǎn)凸焊情況同樣的凸起17的實(shí)施例。
圖20是鐵損值的比較圖。凸焊時(shí)，凸起的直徑越大、焊接的地方越多，鐵損越大。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)的結(jié)果，若凸起的直徑為2mm，則實(shí)用上鐵心的固著強(qiáng)度就足夠了。凸起直徑為2mm的電抗線圈的鐵損值與用先有技術(shù)(TIG焊接)做成的電抗線圈的鐵心損失(IronLoss)相比，只低1.5W(18％)。
這樣，替代過(guò)去一般所用的TIG焊接法，引入凸焊法固著電抗線圈的層疊電磁鋼板，對(duì)降低鐵損是很有效的。
再有，與凸焊法很類似的所謂電阻點(diǎn)焊法是將2～3張層疊的電磁鋼板層層疊的鐵心貫通并焊接的，已經(jīng)知道這是有限度的，象本發(fā)明那樣將38～113張電磁鋼板層疊起來(lái)焊接是不可能的。
這樣一來(lái)，象本實(shí)施例那樣，若進(jìn)行1個(gè)點(diǎn)的凸焊把鐵心固定則不會(huì)構(gòu)成上述1匝短路路徑，不會(huì)因此而產(chǎn)生損耗。此外，即使施加2個(gè)點(diǎn)的凸焊，由于凸起17的位置由零件定位、故可以使2點(diǎn)的相互位置偏離很小(通常在0.3mm以內(nèi))，可以將損耗抑制到大致與1個(gè)點(diǎn)的凸焊相近的程度，與先有的焊接相比可以謀求大幅度的低損耗化。
通過(guò)采用凸焊法其焊接速度比TIG焊接更快，焊接熱的擴(kuò)散少，所以操作性提高了。
在將本發(fā)明的電抗線圈用于空調(diào)等電和電子設(shè)備上時(shí)，可以降低上述鐵損，減少了電力消耗，所以，能夠得到很大的節(jié)能效果。
此外，在以往的別的電抗線圈(圖24所示)中同樣地采用迄今所述的第1～第9實(shí)施例也是很有用的。因內(nèi)容大體相同，故省略其詳細(xì)說(shuō)明。
工業(yè)上利用的可能性由以上說(shuō)明可知，本發(fā)明的電抗線圈可以降低線圈繞線的使用量。
在抑制主磁腳鐵心和口字形磁路之間發(fā)生的磁噪音、磁振動(dòng)音的同時(shí)，使主磁腳鐵心、絕緣部件和口字形磁路的固著更堅(jiān)固，進(jìn)而可以更可靠地進(jìn)行浸漆處理。
可以防止因繞線張力引起的繞線損傷。
可以提供各部分固定可靠、不受外界空氣影響、防水性能等優(yōu)異的電抗線圈。
使用コ字形的緩沖材料只對(duì)實(shí)際上必要的地方、即鐵心的直角角部進(jìn)行覆蓋，由此得到防止直接繞在鐵心上的線圈受傷的結(jié)構(gòu)，可以大幅度降低緩沖材料的用量。
緩沖材料向鐵心粘貼的工時(shí)與過(guò)去那樣在整個(gè)外圍纏繞的情況相比可以大幅度地改善。進(jìn)而還可以防止緩沖材料卷繞膨脹，可以得到提高纏繞性、降低使用電線量等的效果。
通過(guò)在鐵心的直角角部進(jìn)行直接加工形成R，即使完全不使用緩沖材料也可以得到當(dāng)線圈直接繞在鐵心上時(shí)繞線不受傷的電抗線圈結(jié)構(gòu)，可以降低電抗線圈使用材料的成本。進(jìn)而，因?yàn)榫彌_材料向鐵心粘貼的作業(yè)也沒(méi)有了，故可以降低電抗線圈的制作工時(shí)。
作為鐵心的固著方法，從先有的TIG焊接法變成凸焊法，因而，使鐵心內(nèi)形成的短路回路與磁通正交所產(chǎn)生的投影截面積最小化，從而可以大幅度降低與上述投影截面積成比例增加的損耗。
在先有的TIG焊接方式中，對(duì)鐵心的層疊端面(2面)橫跨整個(gè)層疊長(zhǎng)度進(jìn)行焊接，因此作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)。與此相反，若象本發(fā)明那樣引入凸焊，因不需要使焊接電極移動(dòng)故可以大幅度縮短焊接作業(yè)時(shí)間。
因熱擴(kuò)散少，故通過(guò)使焊接電流集中流動(dòng)可以得到穩(wěn)定的焊接性。
通過(guò)增加在磁通方向上焊接點(diǎn)的個(gè)數(shù)，可以調(diào)節(jié)固著強(qiáng)度。
權(quán)利要求
1.一種電抗線圈，其特征在于，包括使用1個(gè)以上的鐵心形成的口字形磁路、經(jīng)過(guò)絕緣部件配設(shè)在上述口字形磁路內(nèi)側(cè)的主磁腳鐵心和配設(shè)在上述主磁腳鐵心周圍的線圈。
2.權(quán)利要求1記載的電抗線圈，其特征在于，絕緣部件的至少一部分具有彈性。
3.權(quán)利要求2記載的電抗線圈，其特征在于，通過(guò)把口字形磁路、絕緣部件和主磁腳鐵心互相接觸的部分浸漆而使之固定。
4.權(quán)利要求3記載的電抗線圈，其特征在于，絕緣部件是由多孔質(zhì)材料或纖維質(zhì)材料構(gòu)成的。
5.一種電抗線圈，其特征在于，包括使用1個(gè)以上的鐵心形成的口字形磁路、配設(shè)在上述口字形磁路的內(nèi)側(cè)的主磁腳鐵心和經(jīng)過(guò)絕緣部件配設(shè)在上述主磁腳鐵心周圍的線圈。
6.權(quán)利要求1或5記載的電抗線圈，其特征在于，主磁腳鐵心具有圓形或小圖章形或角部呈弧形的矩形磁路截面。
7.權(quán)利要求1或5記載的電抗線圈，其特征在于，至少一部分是樹(shù)脂澆注成型或樹(shù)脂模塑的。
8.一種電抗線圈，其特征在于，包括使用1個(gè)以上的鐵心形成的口字形磁路、經(jīng)過(guò)絕緣部件配設(shè)在上述口字形磁路內(nèi)側(cè)的主磁腳鐵心和經(jīng)コ字形的緩沖部件直接纏繞在具有矩形截面的所述主磁腳鐵心的角部上的線圈。
9.一種電抗線圈，其特征在于，包括使用1個(gè)以上的鐵心形成的口字形磁路、經(jīng)過(guò)絕緣部件配設(shè)在上述口字形磁路內(nèi)側(cè)的主磁腳鐵心和對(duì)具有矩形截面的主磁腳鐵心的角部施加R加工并在其上直接纏繞的線圈。
10.一種電抗線圈，其特征在于，包括使用1個(gè)以上的鐵心形成的口字形磁路、經(jīng)過(guò)絕緣部件配設(shè)在上述口字形磁路內(nèi)側(cè)的主磁腳鐵心和在具有矩形截面的所述主磁腳鐵心的至少一對(duì)對(duì)邊的兩側(cè)端部安裝端面具有R的部件并在其上直接纏繞的線圈。
11.一種電抗線圈，其特征在于，配有使用1個(gè)以上的鐵心形成的口字形磁路、經(jīng)過(guò)絕緣部件配設(shè)在上述口字形磁路內(nèi)側(cè)的主磁腳鐵心和上述主磁腳鐵心周圍的線圈，同時(shí)上述主磁腳鐵心由電磁鋼板層疊，利用凸焊將其固著。
12.權(quán)利要求11記載的電抗線圈，其特征在于，對(duì)主磁腳之一處施加凸焊。
13.權(quán)利要求11記載的電抗線圈，其特征在于，對(duì)主磁腳磁通方向的多處施加凸焊。
14.一種電抗線圈的制造方法，其特征在于，包括在電磁鋼板的至少一處設(shè)置凸起的第1步驟、將多片上述電磁鋼板層疊的第2步驟、施加凸焊將多片上述電磁鋼板固定形成鐵心的第3步驟和在上述鐵心的周圍設(shè)置線圈的第4步驟。
15.一種電抗線圈，其特征在于，使2個(gè)將貫穿并插入各自線圈的電磁鋼板層疊的第1鐵心并列、通過(guò)鐵心空氣隙墊片將它們與另外2個(gè)由電磁鋼板層疊的第2鐵心對(duì)接起來(lái)形成口字形的磁路，通過(guò)コ字形的緩沖部件將線圈直接纏繞在具有矩形截面的上述第1鐵心的角部。
16.一種電抗線圈，其特征在于，使2個(gè)將貫穿并插入各自線圈的電磁鋼板層疊的第1鐵心并列、通過(guò)鐵心空氣隙墊片將它們與另外2個(gè)由電磁鋼板層疊的第2鐵心對(duì)接起來(lái)形成口字形的磁路，對(duì)具有矩形截面的上述第1鐵心的角部施加R加工，在其上直接纏繞線圈。
17.一種電抗線圈，其特征在于，使2個(gè)將貫穿并插入各自線圈的電磁鋼板層疊的第1鐵心并列、通過(guò)鐵心空氣隙墊片將它們與另外2個(gè)由電磁鋼板層疊的第2鐵心對(duì)接起來(lái)形成口字形的磁路，在具有矩形截面的上述第1鐵心的至少一對(duì)對(duì)邊的兩側(cè)端部安裝端面具有R的部件，在其上直接纏繞線圈。
18.一種電抗線圈，其特征在于，將2個(gè)周圍具有線圈的第1鐵心并列，通過(guò)將該第1鐵心在其兩端部分別與第2鐵心對(duì)接形成口字形磁路，同時(shí)至少上述第1鐵心是將電磁鋼板層疊并利用凸焊將其固著的。
19.權(quán)利要求18記載的電抗線圈，其特征在于，對(duì)第1鐵心之一處施加凸焊。
20.權(quán)利要求18記載的電抗線圈，其特征在于，在第1鐵心磁通方向的多處施加凸焊。
21.權(quán)利要求18記載的電抗線圈，其特征在于，第2鐵心具有將與第1鐵心對(duì)接的邊作為下底的梯形截面，同時(shí)在由上底和斜邊組成的角部施加凸焊。
全文摘要
本發(fā)明涉及電和電子設(shè)備所使用的電抗線圈，本發(fā)明的電抗線圈由使用1個(gè)以上的鐵心形成的口字形磁路、經(jīng)過(guò)絕緣部件配設(shè)在上述口字形磁路內(nèi)側(cè)的主磁腳鐵心和配設(shè)在上述主磁腳鐵心周圍的線圈構(gòu)成。按照該結(jié)構(gòu)，因主磁腳鐵心與其它鐵心和地完全分離，故線圈和貫通其間而配置的主磁腳鐵心之間不需要電絕緣，可以將線圈直接纏繞在主磁腳鐵心上，可以大幅度降低線圈的電線用量，可以獲得廉價(jià)的電抗線圈。
文檔編號(hào)H01F27/24GK1161100SQ96190856
公開(kāi)日1997年10月1日 申請(qǐng)日期1996年6月6日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月9日
發(fā)明者寺西順一, 湊哲也, 米原敏光, 豐田正平, 尾藤俊章, 佐藤隆重 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社