JPH056330B2 - - Google Patents
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- JPH056330B2 JPH056330B2 JP58046818A JP4681883A JPH056330B2 JP H056330 B2 JPH056330 B2 JP H056330B2 JP 58046818 A JP58046818 A JP 58046818A JP 4681883 A JP4681883 A JP 4681883A JP H056330 B2 JPH056330 B2 JP H056330B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F30/00—Fixed transformers not covered by group H01F19/00
- H01F30/06—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
- H01F30/08—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure without magnetic core
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は電磁シールドをもつた空心リアクト
ルに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an air-core reactor with an electromagnetic shield.
たとえば、電力系統に使用される交流フイルタ
は、リアクトル、コンデンサおよび抵抗によつて
構成される。これらの構成において、リアクトル
についてはインダクタンスのみでなく、それ自体
の抵抗分を前記したフイルタ用の抵抗に使用され
ることがあり、そのためリアクトルに実効抵抗が
指定されることがある。 For example, an AC filter used in a power system is composed of a reactor, a capacitor, and a resistor. In these configurations, not only the inductance but also the resistance of the reactor itself may be used as the resistance for the filter described above, and therefore, the reactor may be designated with an effective resistance.
従来のこの種の空心リアクトルを第1図および
第2図に示す。すなわち、1は空心のコイル、2
は銅、アルミニウムなどからなる導電性のシール
ドで、たとえばパイプ状に構成されており、コイ
ル1の周囲に配置する。通常はこれを鉄製のタン
ク内に収納する。 A conventional air-core reactor of this type is shown in FIGS. 1 and 2. That is, 1 is an air-core coil, 2
is an electrically conductive shield made of copper, aluminum, etc., and is configured, for example, in the shape of a pipe, and is placed around the coil 1. This is usually stored in a steel tank.
そこで、この種リアクトルの設計に際しては、
フイルタ用の場合、最初にシールド2の大きさす
なわち高さ、直径などについて絶縁の点からその
最小寸法を決め、つぎにコイル1についてシール
ド2のなかに入る大きさの範囲内で、所定のイン
ダクタンスが得られるコイル寸法およびターン数
を決める。ここで実効抵抗が指定されているとき
は前記のように決めたコイル1の、うず電流損、
直流抵抗損を求める。そしてこれらによる実効抵
抗の不足分をシールド2のシールド損失として発
生するように考慮する。 Therefore, when designing this type of reactor,
In the case of a filter, first determine the minimum dimensions of the shield 2, such as its height and diameter, from the standpoint of insulation, and then set the coil 1 to a predetermined inductance within the range of the size that can fit into the shield 2. Determine the coil dimensions and number of turns that will yield the desired result. When the effective resistance is specified here, the eddy current loss of coil 1 determined as above,
Find the DC resistance loss. The shortfall in effective resistance due to these factors is considered to occur as a shielding loss of the shield 2.
ところが、シールド2のシールド損失の実効抵
抗は周波数に依存するという欠点がある。すなわ
ち、シールド2のシールド損失を詳細に検討する
と、シールド2はコイル1の外周を囲み、電気的
に1ターンの短絡構造であり、コイル1とシール
ド2間には電磁誘導作用が働く。その作用による
損失の1つは、コイル1により発生した磁束をシ
ールド2より内側に閉じ込める作用をするもの
で、コイル1とシールド2の電磁結合に基因した
電流とシールドの周長方向の1ターン分の抵抗分
とによつて発生する損失であり、コイル1の直流
抵抗に類似したものである。このシールド抵抗損
PRは
PR=I2R ……(1)
で与えられる。ここで、Iは誘導電流、Rはシー
ルド抵抗である。 However, there is a drawback that the effective resistance of the shielding loss of the shield 2 depends on the frequency. That is, when the shield loss of the shield 2 is examined in detail, the shield 2 surrounds the outer periphery of the coil 1 and has an electrically short-circuited structure of one turn, and an electromagnetic induction effect acts between the coil 1 and the shield 2. One of the losses caused by this effect is that the magnetic flux generated by the coil 1 is confined inside the shield 2, and the current due to the electromagnetic coupling between the coil 1 and the shield 2 and one turn in the circumferential direction of the shield are This loss is caused by the resistance of the coil 1, and is similar to the DC resistance of the coil 1. This shield resistance loss
P R is given by P R = I 2 R ……(1). Here, I is an induced current and R is a shield resistance.
第2の損失は、シールド2の内側表面よりシー
ルド2の内部への若干の磁束の流入は避けられな
いことから、この流入磁束によつて生ずるシール
ド内部のうず電流損である。このシールド内のう
ず電流損Peは、
Pe=π2/6ρf2B2d3 ……(2)
で与えられる。ここで、ρは導体抵抗率、fは周
波数、Bは磁束密度、dは導体厚み(第3図:幅
aおよび奥行きbは1としている)である。 The second loss is an eddy current loss inside the shield caused by the inflow of magnetic flux into the inside of the shield 2 from the inner surface of the shield 2, which is unavoidable. The eddy current loss P e in this shield is given by P e =π 2 /6ρf 2 B 2 d 3 (2). Here, ρ is the conductor resistivity, f is the frequency, B is the magnetic flux density, and d is the conductor thickness (Fig. 3: width a and depth b are assumed to be 1).
これらのシールド2の損失のうちで、シール抵
抗損PRは周波数に無関係であるが、シールド内
うず電流損Peは周波数の2乗に比例することが
わかる。 Among these losses in the shield 2, the seal resistance loss P R is independent of frequency, but it can be seen that the in-shield eddy current loss P e is proportional to the square of the frequency.
フイルタ用リアクトルの特性としては、実効抵
抗が周波数に関係なく一定であることが望まし
い。したがつて、シールド内うず電流損は低く抑
える必要がある。実際の設計例では、シールド厚
みが数mm程度の場合で数百Hz付近まではシールド
の損失としてはシールド抵抗損が支配的である
が、さらに高い周波数(数百Hz以上)ではシール
ド内うず電流損の周波数依存性のため急激な損失
の増加が生じ、リアクトルの実効抵抗として望ま
しくない周波数依存性が顕著に現われるのであ
る。 As a characteristic of the filter reactor, it is desirable that the effective resistance be constant regardless of frequency. Therefore, it is necessary to keep the eddy current loss in the shield low. In actual design examples, when the shield thickness is several mm, the shield resistance loss is the dominant shield loss up to around several hundred Hz, but at even higher frequencies (above several hundred Hz), eddy current in the shield The frequency dependence of loss causes a sudden increase in loss, and the undesirable frequency dependence of the reactor's effective resistance becomes conspicuous.
したがつて、この発明の目的は、実効抵抗の周
波数特性を改善することができる空心リアクトル
を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide an air-core reactor that can improve the frequency characteristics of effective resistance.
この発明の第1の実施例を第4図および第5図
に示す。すなわち、この空心リアクトルは、2タ
ーン以上に巻回したコイルの両端を短絡して複数
ターンを形成した短絡コイル3の複数個を空心の
コイル1の周囲に軸方向に積み上げて円筒状の電
磁シールド4を構成したものである。各短絡コイ
ル3は4巻きの円盤状コイル5a〜5dを4段に
重ねて相互に直列に接続し、かつ両端をリード線
6により短絡し全体で16ターンとしている。第5
図の各導体中に示した符号「1」「2」…は導体
の巻回数を昇順に示している。 A first embodiment of the invention is shown in FIGS. 4 and 5. In other words, this air-core reactor is constructed by stacking a plurality of short-circuited coils 3, which are formed by short-circuiting both ends of a coil wound in two or more turns to form multiple turns, in the axial direction around an air-core coil 1 to form a cylindrical electromagnetic shield. It is composed of 4. Each short-circuit coil 3 has four turns of disc-shaped coils 5a to 5d stacked in four stages and connected to each other in series, and both ends are short-circuited by a lead wire 6, making a total of 16 turns. Fifth
The symbols "1", "2", etc. shown in each conductor in the figure indicate the number of turns of the conductor in ascending order.
このように構成したため、従来のパイプ状シー
ルド2が1ターンの短絡コイルとしてリアクトル
コイルと電磁結合をなしていたのに対し、2ター
ン以上とすることにより、シールド4の内側に磁
束を閉じ込めるために必要なシールドのアンペ
ア・ターンは一定であることから、シールドを流
れる電流はターン数分の1に減少する。したがつ
て1ターン当りの断面積を減少できるので、前記
式(2)の導体厚みdを小さくでき、シールド内うず
電流損を減らすことができ、それ故リアクトルの
実効抵抗の周波数依存性を減少させることができ
る。一方、前記式(1)の電流Iもターン数分の1と
なるが、断面積がターン数分の1となり、導体長
がターン数倍となるため、Rはターン数の2乗倍
となり、結局PRは一定である。 Because of this configuration, whereas the conventional pipe-shaped shield 2 was electromagnetically coupled to the reactor coil as a one-turn short-circuit coil, by having two or more turns, it is possible to confine the magnetic flux inside the shield 4. Since the required shield ampere-turns are constant, the current through the shield is reduced by a factor of the number of turns. Therefore, since the cross-sectional area per turn can be reduced, the conductor thickness d in equation (2) can be reduced, eddy current loss in the shield can be reduced, and the frequency dependence of the reactor's effective resistance can therefore be reduced. can be done. On the other hand, the current I in equation (1) is also 1/the number of turns, but the cross-sectional area is 1/the number of turns, and the conductor length is multiplied by the number of turns, so R is the square of the number of turns. After all, PR is constant.
また、このような短絡コイル3を軸方向に複数
個積み上げているのは、シールドの内側に磁束を
閉じ込めるために必要なシールドのアンペア・タ
ーンが第6図のように軸方向に変化しており、軸
方向高さの高い短絡コイル3を用いると、1つの
短絡コイル3内ではアンペア・ターンは一定とな
るので、シールドとして必要なアンペア・ターン
に差ができて、磁束がシールド外へ漏れることか
ら避ける必要があるからである。ゆえに、第6図
のアンペア・ターン曲線の変化の急激な部分程分
割された短絡コイルの必要性が生じ、短絡コイル
数や各短絡コイルのターン数等はリアクトル設計
時にその仕様条件により適当に選ぶことになる。 In addition, the reason why a plurality of such short circuit coils 3 are stacked in the axial direction is that the ampere turns of the shield required to confine the magnetic flux inside the shield change in the axial direction as shown in Figure 6. If short-circuiting coils 3 with a high axial height are used, the ampere-turns within one short-circuiting coil 3 will be constant, so there will be a difference in ampere-turns required as a shield, and magnetic flux will leak out of the shield. This is because it is necessary to avoid Therefore, it becomes necessary to use separate shorting coils for the parts where the ampere-turn curve changes sharply in Figure 6, and the number of shorting coils and the number of turns in each shorting coil should be selected appropriately depending on the specification conditions when designing the reactor. It turns out.
この発明の第2の実施例を第7図に示す。すな
わち、これは電磁シールドを構成する短絡コイル
3aの構造に関し、多層の円筒状コイル7a〜7
dの各層間を図のようにリード線8で接続したも
のである。導体中の符号は巻回数の昇順を示す。
またその作用効果は第1の実施例と同様である。 A second embodiment of the invention is shown in FIG. That is, this relates to the structure of the short-circuiting coil 3a constituting the electromagnetic shield, and includes the multilayer cylindrical coils 7a to 7.
The layers d are connected by lead wires 8 as shown in the figure. The symbols in the conductor indicate the increasing number of turns.
Further, its operation and effect are similar to those of the first embodiment.
この発明の第3の実施例を第8図に示す。すな
わち、これは電磁シールドを構成する短絡コイル
3bの構造に関し、箔状導体9を同芯円筒状に複
数回巻回して形成したものであり、図のようにリ
ード線10により内外端を短絡している。その作
用効果は第1の実施例と同様である。 A third embodiment of the invention is shown in FIG. That is, this relates to the structure of the short-circuiting coil 3b constituting the electromagnetic shield, which is formed by winding a foil-like conductor 9 multiple times in a concentric cylindrical shape, and short-circuiting the inner and outer ends with a lead wire 10 as shown in the figure. ing. Its operation and effect are similar to those of the first embodiment.
この発明の第4の実施例を第9図に示す。すな
わち、この空心リアクトルはコイル1の近傍の磁
束量の多い部分のみ短絡コイルで構成された電磁
シールド4′を使用し、その両端部はパイプ状の
シールド11a,11bを併用したものである。
その結果は第1の実施例と同様である。 A fourth embodiment of the invention is shown in FIG. That is, this air-core reactor uses an electromagnetic shield 4' composed of a short-circuited coil only in a portion near the coil 1 where the amount of magnetic flux is large, and pipe-shaped shields 11a and 11b are used at both ends of the electromagnetic shield 4'.
The result is similar to the first example.
この発明の第5の実施例を第10図に示す。す
なわち、この空心リアクトルは、第4の実施例の
パイプ状シールドに代えて前記と同構成の短絡コ
イルよりなる電磁シールド3″を高さの大きいパ
イプ状シールド12で包囲したものである。 A fifth embodiment of the invention is shown in FIG. That is, in this air-core reactor, instead of the pipe-shaped shield of the fourth embodiment, an electromagnetic shield 3'' consisting of a short-circuited coil having the same structure as described above is surrounded by a pipe-shaped shield 12 having a large height.
以上のように、この発明の空心リアクトルは、
2ターン以上巻回したコイルの両端を短絡して複
数ターンを形成した複数個の短絡コイルを空心の
コイルの周囲に軸方向に積み重ねて電磁シールド
を構成したため、電磁シールドを流れる電流をタ
ーン数分の1に減少でき、このため1ターン当た
りの断面積を減少できるので導体厚みを小さくし
てうず電流損を減少することが可能となり、した
がつて実効抵抗の周波数依存性を改善することが
できる。また複数の短絡コイルを軸方向に積み重
ねているため、磁束がシールド外へ漏れるのを避
けることができるという効果がある。 As described above, the air core reactor of this invention is
The electromagnetic shield is constructed by stacking multiple short-circuited coils, which are formed by short-circuiting both ends of a coil wound with two or more turns to form multiple turns, around an air-core coil, so the current flowing through the electromagnetic shield is equal to the number of turns. Since the cross-sectional area per turn can be reduced to 1, it is possible to reduce the conductor thickness and reduce eddy current loss, thus improving the frequency dependence of the effective resistance. . Furthermore, since a plurality of short-circuited coils are stacked in the axial direction, leakage of magnetic flux to the outside of the shield can be avoided.
第1図は従来例の断面図、第2図はその平面
図、第3図はうず電流損を説明するための導体の
斜視図、第4図はこの発明の第1の実施例の断面
図、第5図はその短絡コイルの拡大断面図、第6
図はアンペア・ターン曲線図、第7図は第2の実
施例の短絡コイルの拡大断面図、第8図は第3の
実施例の短絡コイルの拡大断面図、第9図は第4
の実施例の半断面図、第10図は第5の実施例の
半断面図である。
1……空心のコイル、3,3a,3b……短絡
コイル、4,4′……電磁シールド。
Fig. 1 is a sectional view of a conventional example, Fig. 2 is a plan view thereof, Fig. 3 is a perspective view of a conductor for explaining eddy current loss, and Fig. 4 is a sectional view of a first embodiment of the present invention. , FIG. 5 is an enlarged sectional view of the short-circuited coil, and FIG.
The figure is an ampere-turn curve diagram, Figure 7 is an enlarged sectional view of the short circuit coil of the second embodiment, Figure 8 is an enlarged sectional view of the short circuit coil of the third embodiment, and Figure 9 is an enlarged sectional view of the short circuit coil of the third embodiment.
FIG. 10 is a half-sectional view of the fifth embodiment. 1... air core coil, 3, 3a, 3b... short circuit coil, 4, 4'... electromagnetic shield.
Claims (1)
ルの両端を短絡して複数ターンを形成した複数個
の短絡コイルを前記空心のコイルの周囲に軸方向
に積み重ねてなる電磁シールドとを備えた空心リ
アクトル。1. An air core equipped with an air core coil and an electromagnetic shield formed by stacking a plurality of short-circuited coils in which multiple turns are formed by short-circuiting both ends of a coil wound with two or more turns in the axial direction around the air core coil. reactor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58046818A JPS59172223A (en) | 1983-03-18 | 1983-03-18 | Air-core reactor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58046818A JPS59172223A (en) | 1983-03-18 | 1983-03-18 | Air-core reactor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59172223A JPS59172223A (en) | 1984-09-28 |
| JPH056330B2 true JPH056330B2 (en) | 1993-01-26 |
Family
ID=12757915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58046818A Granted JPS59172223A (en) | 1983-03-18 | 1983-03-18 | Air-core reactor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59172223A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5202584A (en) * | 1991-08-30 | 1993-04-13 | Bba Canada Limited | High energy dissipation harmonic filter reactor |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5118410Y2 (en) * | 1971-01-29 | 1976-05-17 | ||
| JPS5763818A (en) * | 1980-10-06 | 1982-04-17 | Nissin Electric Co Ltd | Air-core reactor |
-
1983
- 1983-03-18 JP JP58046818A patent/JPS59172223A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59172223A (en) | 1984-09-28 |
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