JP2004055734A - 直流リアクトル - Google Patents
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Abstract
【課題】バイアス用の永久磁石が減磁しない直流リアクトルを得る。
【解決手段】磁気回路を形成するコア１，２と、このコアに巻回したコイル８、このコイルの作る磁束と対向するバイアス磁束を発生させる永久磁石７と、を有する直流リアクトルにおいて、コアの磁気回路の一部に磁気的空隙５を形成するとともに、コアの磁気的空隙を形成する面の少なくとも一方の面の一部に溝６を設け、この溝６に永久磁石７を配置するとともに、永久磁石をコイルが作る磁束と逆向きの磁束が生じるように着磁するようにした。
【選択図】 図１
【解決手段】磁気回路を形成するコア１，２と、このコアに巻回したコイル８、このコイルの作る磁束と対向するバイアス磁束を発生させる永久磁石７と、を有する直流リアクトルにおいて、コアの磁気回路の一部に磁気的空隙５を形成するとともに、コアの磁気的空隙を形成する面の少なくとも一方の面の一部に溝６を設け、この溝６に永久磁石７を配置するとともに、永久磁石をコイルが作る磁束と逆向きの磁束が生じるように着磁するようにした。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、インバータ回路に設ける磁気バイアスを有する直流リアクトルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は、例えば特公昭４６−３７１２８号公報に示された可飽和リアクタ装置の構成を示す図で、電流により磁気コアを飽和させて可変リアクタンスとして用いる可飽和リアクタに関するものである。図において、７１は磁気回路を形成する磁心、７２は磁心７１の外側の脚磁心、７３は中心磁心、７４はバイアス磁束を与える永久磁石、７５は制御電流巻線、７６は可変リアクタンスを得る巻線である。
【０００３】
磁気回路を形成する磁心７１の外側の脚磁心７２には、制御電流巻線７５を巻き、電流によって中心磁心７３でそれぞれ磁束が加わるように成す。中心磁心７３には永久磁石７４を取り付け、この永久磁石によって生じるバイアス磁束を制御電流巻線７５によって生ずる磁束で相殺し可変リアクタンスを得る巻線７６から取り出すように構成されている。
永久磁石７４による磁束は図中の破線矢印のように加わり、脚磁心７２を通って磁気回路を構成する。脚磁心７２に巻かれた制御電流巻線７５の制御電流による磁束は図中の実線矢印方向に生ずる。
【０００４】
従来の可飽和リアクタ装置は、永久磁石７４による磁束と制御電流による磁束が相殺し、リアクタンス端７６には制御電流の変化に比例して増減する可変インダクタンスを得るようにしたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の可飽和リアクトルでは、空隙の全面に永久磁石を挿入するため、永久磁石がコイルの作る磁束により減磁を受けるという問題点があった。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、バイアス用の永久磁石が減磁しない直流リアクトルを得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る直流リアクトルは、磁気回路を形成するコアと、このコアに巻回したコイルと、このコイルの作る磁束と対向するバイアス磁束を発生させる永久磁石と、を有する直流リアクトルにおいて、コアの磁気回路の一部に磁気的空隙を形成するとともに、コアの磁気的空隙を形成する面の少なくとも一方の面の一部に溝を設け、この溝に永久磁石を配置するとともに、永久磁石をコイルが作る磁束と逆向きの磁束が生じるように着磁するようにしたものである。
【０００８】
また、コアの磁気的空隙を形成する面の少なくとも一方の面の一部に設けられた溝に永久磁石を配置する時に、溝の側面と永久磁石との間に絶縁体を介在するようにしたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る直流リアクトルの構成を示す図である。図において、１は軟磁性体からなり、中央脚１ｃの寸法を側面脚１ａ，１ｂの寸法より短くしたＥ形コア、２は軟磁性体からなるＩ形コア、３はＥ形コア１とＩ形コア２とから構成されるＥＩ形のコア構体３である。４ａ，４ｂはＥ形コア１の側面脚１ａ，１ｂとＩ形コア２との合わせ面、５はＥ形コア１の中央脚１ｃとＩ形コア２との間に形成される磁気的空隙である。
また、６は中央脚１ｃ上に設けられる溝、７は所定のバイアス磁束を発生する矩形形状の永久磁石である。永久磁石７は、Ｅ形コア１の中央脚１ｃ上の溝６に、溝６の底面と中央脚１ｃに対向するＩ形コア２とに接するように装着される。このとき、永久磁石７はコアと接する辺同士が異極となるように着磁する（図では、Ｅ形コア１の中央脚１ｃ側がＳ極、Ｉ形コア２側がＮ極の例を示した）。また、８はＥ形コア１の中央脚１ｃに巻回されるコイルで、コイル８の作る磁束φｅが図中破線で示すようにＩ形コア２から磁気的空隙５を介して中央脚１ｃに向かうように巻回される。
また、９は溝６と永久磁石７の間に配置する絶縁シートあるいは絶縁フィルムなどの絶縁体である。
【００１０】
コイル８の作る磁束φｅは、図中破線で示すように、Ｉ形コア２→磁気的空隙５→Ｅ形コア１の中央脚１ｃ→Ｅ形コア１の側面脚１ａ，１ｂという経路、また永久磁石７の作るバイアス磁束φｍは、図中実線で示すように、永久磁石７→Ｉ形コア２→Ｅ形コア１の中央脚１ｃ→Ｅ形コア１の側面脚１ａ，１ｂという経路となり、コア構体３内を、コイル８の作る磁束φｅと永久磁石７の作るバイアス磁束φｍとが対向して流れる。
【００１１】
コイル８の作る磁束φｅは、Ｅ形コア１の中央脚１ｃ→Ｅ形コア１の側面脚１ａ，１ｂ→Ｉ形コア２→磁気的空隙５および永久磁石７という閉ループを構成し、磁気的空隙５と永久磁石７を並列に通過するが、磁気的空隙５による磁気抵抗に比較して永久磁石７による磁気抵抗が大きいため、コイル８の作る磁束φｅのほとんどが磁気的空隙５を通過し、図中破線で示すように流れることになるので、バイアス用の永久磁石が減磁しない直流リアクトルを得ることができる。
【００１２】
また、溝６に永久磁石７を配置する時に、溝６の側面と永久磁石７との間に絶縁シートあるいは絶縁フィルムなどの絶縁体９を介在するようにしたので、絶縁体９が永久磁石７の固定および振動防止の役割を果たし、騒音防止および割れ防止をすることができる。さらに、永久磁石７からの磁束漏れを低減することができる。
【００１３】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２に係る直流リアクトルの構成を示す図である。図において、１１は軟磁性体からなり、中央脚１１ｃの寸法を側面脚１１ａ，１１ｂの寸法より長くしたＥ形コア、１２は軟磁性体からなるＩ形コア、１３はＥ形コア１１とＩ形コア１２とから構成されるＥＩ形のコア構体１３である。また、１４はＥ形コア１１の中央脚１１ｃとＩ形コア１２との合わせ面、１５ａ，１５ｂはＥ形コア１１の側面脚１１ａ，１１ｂとＩ形コア２との間に形成される磁気的空隙である。
また、１６ａ，１６ｂはＥ形コア１１の側面脚１１ａ，１１ｂ上に設けられる溝、１７ａ，１７ｂは所定のバイアス磁束を発生する矩形形状の永久磁石である。永久磁石１７ａ，１７ｂは、Ｅ形コア１１の側面脚１１ａ，１１ｂ上の溝１６ａ，１６ｂに、溝１６ａ，１６ｂの底面と側面脚１１ａ，１１ｂに対向するＩ形コア１２とに接するように装着される。このとき、永久磁石１７ａ，１７ｂはコアと接する辺同士が異極となるように着磁する（図では、Ｉ形コア１２側がＳ極、Ｅ形コア１１の側面脚１１ａ，１１ｂ側がＮ極の例を示した）。また、１８はＥ形コア１１の中央脚１１ｃに巻回されるコイルで、コイル１８の作る磁束φｅが図中破線で示すようにＩ形コア１２から中央脚１１ｃに向かうように巻回される。
また、１９ａ，１９ｂは溝１６ａ，１６ｂと永久磁石１７ａ，１７ｂの間に配置する絶縁シートあるいは絶縁フィルムなどの絶縁体である。
【００１４】
実施の形態１では、Ｅ形コア１の中央脚１ｃの寸法をＥ形コア１の側面脚１ａ，１ｂの寸法より短くし、Ｅ形コア１の中央脚１ｃとＩ形コア２との間に磁気的空隙５を形成した例を示したが、実施の形態２では、Ｅ形コア１１の中央脚１１ｃの寸法をＥ形コア１１の側面脚１１ａ，１１ｂの寸法より長くし、Ｅ形コア１１の側面脚１１ａ，１１ｂとＩ形コア２との間に磁気的空隙１５ａ，１５ｂを形成するようにしたものである。
【００１５】
実施の形態１ではバイアス用の永久磁石は１個（永久磁石７）であったが、実施の形態２では、バイアス用の永久磁石は２個（永久磁石１７ａ，１７ｂ）使用することができ、バイアス磁束の調整が容易にできる。
【００１６】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３に係る直流リアクトルの構成を示す図である。図において、２１は軟磁性体からなるＵ形コア、２２は軟磁性体からなるＩ形コア、２３はＵ形コア２１とＩ形コア２２とから構成されるＵＩ形のコア構体である。また、２５はＵ形コア２１の側面脚２１ａ，２１ｂとＩ形コア２２との間に形成される磁気的空隙である。２６ａ，２６ｂはＵ形コア２１の側面脚２１ａ，２１ｂ上に設けられる溝、２７ａ，２７ｂは所定のバイアス磁束を発生する矩形形状の永久磁石である。
永久磁石２７ａ，２７ｂは、Ｕ形コア２１の側面脚２１ａ，２１ｂ上の溝２６ａ，２６ｂに、溝２６ａ，２６ｂの底面と側面脚に対向するＩ形コア２２とに接するように装着される。このとき、永久磁石２７ａ，２７ｂはコアと接する辺同士が異極となるように着磁する（図では、Ｕ形コア２１の側面脚２１ａ側がＮ極、側面脚２１ａと対向するＩ形コア２２側がＳ極、Ｕ形コア２１の側面脚２１ｂ側がＳ極、側面脚２１ｂと対向するＩ形コア２２側がＮ極の例を示した）。
また、２８はＵ形コア２１の側面脚２１ａ，２１ｂに巻回されるコイル、２９ａ，２９ｂは溝２６ａ，２６ｂと永久磁石２７ａ，２７ｂの間に配置する絶縁シートあるいは絶縁フィルムなどの絶縁体である。
【００１７】
コイル２８は、コイル２８の作る磁束φｅが図中破線で示すように、Ｉ形コア２２→磁気的空隙２５→Ｕ形コア２１の側面脚２１ｂ→Ｕ形コア２１の側面脚２１ａ→磁気的空隙２５という経路となるように巻回される。
また、永久磁石２７の作るバイアス磁束φｍは、図中実線で示すように、Ｉ形コア２２→永久磁石２７→Ｕ形コア２１の側面脚２１ａ→Ｕ形コア２１の側面脚２１ｂ→永久磁石２７という経路となり、コア構体２３内を、コイル２８の作る磁束φｅと永久磁石２７の作るバイアス磁束φｍとが対向して流れる。
【００１８】
実施の形態１，２では、Ｅ形コア１，１１とＩ形コア２，１２とを組み合わせてＥＩ形のコア構体３，１３を構成し、Ｅ形コア１，１１の中央脚１ａ，１１ａにコイル８，１８を巻回した例を示したが、実施の形態３ではＵ形コア２１とＩ形コア２２とを組み合わせてＵＩ形のコア構体２３を構成し、Ｕ形コア２１の側面脚２１ａ，２１ｂにコイル２８を巻回するようにしたものである。
【００１９】
コイル２８の作る磁束φｅは、Ｕ形コア２１の側面脚２１ａ→磁気的空隙２５および永久磁石２７→Ｉ形コア２２→磁気的空隙２５および永久磁石２７→Ｕ形コア２１の側面脚２１ｂという閉ループを構成し、磁気的空隙２５と永久磁石２７を並列に通過するが、磁気的空隙２５による磁気抵抗に比較して永久磁石２７による磁気抵抗が大きいため、コイル２８の作る磁束φｅのほとんどが磁気的空隙２５を通過し、図中破線で示すように流れることになるので、バイアス用の永久磁石が減磁しない直流リアクトルを得ることができる。
【００２０】
また、Ｕ形コア２１とＩ形コア２２とを組み合わせて構成したＵＩ形のコア構体２３を使用するので、ＥＩ形のコア構体３，１３に比べ、直流リアクトルを小形化できる。
【００２１】
実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４に係る直流リアクトルの構成を示す図である。図において、４ａ、４ｂ、５、７〜９は図１と同様であり、その説明を省略する。また、３０は軟磁性体からなり、中央脚３０ｃの寸法を側面脚３０ａ，３０ｂの寸法より短くしたＥ形コア、３１は軟磁性体からなるＩ形コア、３２はＥ形コア３０とＩ形コア３１とから構成されるＥＩ形のコア構体である。
また、３３は中央脚３０ｃ上に設けられる溝、３４はＩ形コア３１上で溝３３に対向する位置に設けられる溝である。永久磁石７はＥ形コア３０の中央脚３０ｃ上の溝３３およびＩ形コア３１上の溝３４に、溝３３の底面と溝３４の底面とに接するように装着される。
【００２２】
また、図５はこの発明の実施の形態４に係る直流リアクトルの他の構成を示す図である。図において、２５、２７ａ、２７ｂ、２８、２９ａ、２９ｂは図３と同様であり、その説明を省略する。また、３５は軟磁性体からなるＵ形コア、３６は軟磁性体からなるＩ形コア、３７はＵ形コア３５とＩ形コア３６とから構成されるＵＩ形のコア構体である。
また、３８ａ，３８ｂはＵ形コア３５の側面脚３５ａ，３５ｂ上に設けられる溝、３９ａ，３９ｂはＩ形コア３６上で溝３８ａ，３８ｂに対向する位置に設けられる溝である。永久磁石２７ａ，２７ｂは、Ｕ形コア３５の側面脚３５ａ，３５ｂ上の溝３８ａ，３８ｂおよびＩ形コア３６上の溝３９ａ，３９ｂに、溝３８ａ，３８ｂの底面と溝３９ａ，３９ｂの底面とに接するように装着される。
【００２３】
図１では磁気的空隙５を形成するＥ形コア１の中央脚１ｃとＩ形コア２との内のＥ形コア１の中央脚１ｃ側に永久磁石を装着する溝６を設けた例、図２では磁気的空隙１５ａ，１５ｂを形成するＥ形コア１１の側面脚１１ａ，１１ｂとＩ形コア２との内のＥ形コア１１の側面脚１１ａ，１１ｂ側に永久磁石を装着する溝１６ａ，１６ｂを設けた例、また図３では磁気的空隙２５を形成するＵ形コア２１の側面脚２１ａ，２１ｂとＩ形コア２２との内のＵ形コア２１の側面脚２１ａ，２１ｂに永久磁石を装着する溝２６ａ，２６ｂを設けた例を示したように、実施の形態１〜実施の形態３においては、磁気的空隙を形成するコアの面の一方に永久磁石を装着する溝を設けたが、図４、図５では磁気的空隙を形成するコアの双方に永久磁石を装着する溝を設けるようにしたものである。
【００２４】
また、図６はこの発明の実施の形態４に係る直流リアクトルの他の構成を示す斜視図である。図において、２５、２７ａ、２７ｂ、２８、２９ａ、２９ｂは図５と同様であり、その説明を省略する。また、４０ａ，４０ｂは軟磁性体からなるＵ形コア、４１はＵ形コア４０ａ，４０ｂで構成されるＵＵ形のコア構体である。Ｕ形コア４０ａ，４０ｂはＵ形の鋼板を積層して構成される。
また、４２ａ，４２ｂはＵ形コア４０ａの側面脚上に設けられる溝、４２ｃ，４２ｄはＵ形コア４０ｂの側面脚上に設けられる溝であり、Ｕ形コア４０ａの溝４２ａとＵ形コア４０ｂの溝４２ｃとが対向し、Ｕ形コア４０ａの溝４２ｂとＵ形コア４０ｂの溝４２ｄとが対向する。
永久磁石２７ａは、Ｕ形コア４０ａの溝４２ａとＵ形コア４０ｂの溝４２ｃに、溝４２ａの底面と溝４２ｃの底面とに接するように装着され、永久磁石２７ｂは、Ｕ形コア４０ａの溝４２ｂとＵ形コア４０ｂの溝４２ｄに、溝４２ｂの底面と溝４２ｃの底面とに接するように装着される。また、永久磁石２７ａ，２７ｂはコアと接する辺同士が異極となり、また永久磁石２７ａ，２７ｂの作るバイアス磁束φｍがコイル２８の作る磁束φｅと対向して流れるように着磁する。
【００２５】
図５ではＵ形コア３５とＩ形コア３６によりＵＩ形のコア構体３７を構成した例を示したが、図６はＵ形コア４０ａ，４０ｂによりＵＵ形のコア構体４１を構成するようにしたものである。同形状のコアを２個（Ｕ形コア４０ａ，４０ｂ）使用してコア構体を構成するようにしたので、コアが１種類で済み、管理が容易となる。
【００２６】
また、図７はこの発明の実施の形態４に係る直流リアクトルの他の構成を示す斜視図である。図において、２５、２７ａ、２７ｂ、２８、２９ａ、２９ｂは図５と同様であり、その説明を省略する。また、４３ａ，４３ｂは軟磁性体からなる巻鋼帯を切断したＵ形コア、４４はＵ形コア４３ａ，４３ｂで構成されるＵＵ形のコア構体である。
また、４５ａ，４５ｂはＵ形コア４３ａの側面脚上に設けられる溝、４５ｃ，４５ｄはＵ形コア４３ｂの側面脚上に設けられる溝であり、Ｕ形コア４３ａの溝４５ａとＵ形コア４３ｂの溝４５ｃとが対向し、Ｕ形コア４３ａの溝４５ｂとＵ形コア４３ｂの溝４５ｄとが対向する。
永久磁石２７ａは、Ｕ形コア４３ａの溝４５ａとＵ形コア４３ｂの溝４５ｃに、溝４５ａの底面と溝４５ｃの底面とに接するように装着され、永久磁石２７ｂは、Ｕ形コア４３ａの溝４５ｂとＵ形コア４３ｂの溝４５ｄに、溝４５ｂの底面と溝４５ｃの底面とに接するように装着される。また、永久磁石２７ａ，２７ｂはコアと接する辺同士が異極となり、また永久磁石２７ａ，２７ｂの作るバイアス磁束φｍがコイル２８の作る磁束φｅと対向して流れるように着磁する。
【００２７】
図６のＵ形コア４０ａ，４０ｂはＵ形の鋼板を積層して構成する例を示したが、図７では巻鋼帯を切断してＵ形コア４３ａ，４３ｂを製作したものであり、巻鋼板を切断したコアを組み合わせてコア構体を構成し、コイルが作る磁束と同方向に磁気特性を改善した方向性鋼帯を使用することにより、Ｌ値の大きいリアクトルを提供できる。
【００２８】
実施の形態１〜実施の形態３においては、磁気的空隙を形成するコアの面の一方に永久磁石を装着する溝を設けたが、実施の形態４では磁気的空隙を形成するコアの双方に永久磁石を装着する溝を設けるようにしたものである。
磁気的空隙を形成するコアの双方に永久磁石を装着する溝を設けるようにしたので、磁束経路における永久磁石前後において、コイルの作る磁束φｅとこの磁束φｅと対向して流れる永久磁石の作るバイアス磁束φｍとの分離が容易となる。
【００２９】
実施の形態５．
図８はこの発明の実施の形態５に係る直流リアクトルの構成を示す図である。図において、５０は軟磁性体からなるＣ形コア、５１は磁気的空隙となるＣ形コア５０の開口部、５２ａ，５２ｂはＣ形コア５０の開口部に設けられる溝、５３は永久磁石、５４は溝５２ａ，５２ｂと永久磁石５３の間に配置する絶縁シートあるいは絶縁フィルムなどの絶縁体、５５はＣ形コア５０に巻回されるコイルである。
コイル５５は、コイル５５の作る磁束φｅが図中破線の矢印で示す向きとなるように巻回される。また、永久磁石５３は、Ｃ形コア５０の開口部の上側溝５２ａと下側溝５２ｂに、上側溝５２ａの底面と下側溝５２ｂの底面とに接するように装着される。このとき、永久磁石５３はコアと接する辺同士が異極となるように着磁する（図では、Ｃ形コア５０の開口部の上側溝５２ａ側がＮ極、下側溝５２ｂ側がＳ極の例を示した）ことにより、永久磁石５３の作るバイアス磁束φｍは、図中実線の矢印で示す向きとなり、Ｃ形コア５０内を、コイル５５の作る磁束φｅと永久磁石５３の作るバイアス磁束φｍとが対向して流れる。
【００３０】
図９はこの発明の実施の形態５に係る直流リアクトルのその他の構成を示す図である。図において、５３、５５は図８と同様であり、その説明を省略する。また、５６は軟磁性体からなるＣ形コア、５７は磁気的空隙となるＣ形コア５６の開口部、５８ａ，５８ｂはＣ形コア５６の開口部に設けられる溝、５９は溝５８ａ，５８ｂと永久磁石５３の間に配置する絶縁シートあるいは絶縁フィルムなどの絶縁体である。
コイル５５は、コイル５５の作る磁束φｅが図中破線の矢印で示す向きとなるように巻回される。また、永久磁石５３は、Ｃ形コア５６の開口部の上側溝５８ａと下側溝５８ｂに、上側溝５８ａの底面と下側溝５８ｂの底面とに接するように装着される。このとき、永久磁石５３はコアと接する辺同士が異極となるように着磁する（図では、Ｃ形コア５６の開口部の上側溝５８ａ側がＮ極、下側溝５８ｂ側がＳ極の例を示した）ことにより、永久磁石５３の作るバイアス磁束φｍは、図中実線の矢印で示す向きとなり、Ｃ形コア５６内を、コイル５５の作る磁束φｅと永久磁石５３の作るバイアス磁束φｍとが対向して流れる。
【００３１】
実施の形態１〜実施の形態４においては２個のコア（Ｅ形コアとＩ形コア、Ｕ形コアとＩ形コア、Ｃ形コアとＣ形コア）を組み合わせてコア構体を構成する例を示したが、実施の形態５では１種類のコアであるＣ形コアのみでコア構体を構成するようにしたものであり、より小形の直流リアクトルを得ることができる。
【００３２】
実施の形態６．
図１０はこの発明の実施の形態６に係る直流リアクトルの構成を示す図である。図において、２１、２２、２３、２５、２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂ、２９ａ、２９ｂは図３と同様であり、その説明を省略する。６０は図３に示したＵ形コア２１とＩ形コア２２から構成されるＵＩ形のコア構体２３を２個貼り合わせる貼り合わせ面、６１はＵＩ形のコア構体２３を２個組み合わせ、２個のＵ形コア２１，２１の底部を中央脚として構成したコア構体、６２はコア構体６１の中央脚（２個のＵ形コア２１，２１の底部）に巻回するコイルである。
【００３３】
コイル６２は、コイル６２の作る磁束φｅが図中破線の矢印で示す向きとなるように巻回される。
また、永久磁石２７ａ，２７ｂは、Ｕ形コア２１の側面脚２１ａ，２１ｂ上の溝２６ａ，２６ｂに、溝２６ａ，２６ｂの底面と側面脚と対向するＩ形コア２２に接するように装着される。このとき、図に示すように永久磁石２７ａ，２７ｂはコアと接する辺同士が異極となるように着磁することにより、永久磁石２７ａ，２７ｂの作るバイアス磁束φｍは、図中実線の矢印で示す向きとなり、コア構体６１内を、コイル６２の作る磁束φｅと永久磁石２７ａ，２７ｂの作るバイアス磁束φｍとが対向して流れる。
【００３４】
図１０は、図３に示したＵ形コア２１とＩ形コア２２から構成されるＵＩ形のコア構体２３を２個組み合わせてコア構体を構成するようにしたものであり、コア構体を構成するコア数、永久磁石数、磁気的空隙の位置など異なるものの、図１に示したＥＩ形のコア構体３と同様の構成となる。
【００３５】
図１１は、この発明の実施の形態６に係る直流リアクトルのその他の構成を示す図である。図において、５０、５１、５２ａ、５２ｂ、５３、５４は図８と同様であり、その説明を省略する。６３は、図８に示したＣ形コア５０を２個貼り合わせる貼り合わせ面、６４はＣ形コア５０を２個組み合わせ、２個のＣ形コア５０，５０の底部を中央脚として構成したコア構体、６５はコア構体６４の中央脚（２個のＣ形コア５０，５０の底部）に巻回するコイルである。
【００３６】
コイル６５は、コイル６５の作る磁束φｅが図中破線の矢印で示す向きとなるように巻回される。
また、永久磁石５３は、Ｃ形コア５０の開口部の上側溝５２ａと下側溝５２ｂに、上側溝５２ａの底面と下側溝５２ｂの底面とに接するように装着される。このとき、図に示すように永久磁石５３はコアと接する辺同士が異極となるように着磁することにより、永久磁石５３の作るバイアス磁束φｍは、図中実線の矢印で示す向きとなり、コア構体６４内を、コイル６５の作る磁束φｅと永久磁石５３の作るバイアス磁束φｍとが対向して流れる。
【００３７】
図１１は、図８に示したＣ形コアを２個組み合わせてコア構体を構成するようにしたものであり、コア構体を構成するコア数、永久磁石数、磁気的空隙の位置など異なるものの、図１に示したＥＩ形のコア構体３と同様の構成となる。
【００３８】
実施の形態６においては、図１０では図３に示したＵ形コア２１とＩ形コア２２から構成されるＵＩ形のコア構体２３を２個組み合わせてコア構体を構成し、図１１では図８に示したＣ形コアを２個組み合わせてコア構体を構成するようにしたものであり、より大形の直流リアクトルを得ることができる。
【００３９】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【００４０】
この発明に係る直流リアクトルは、磁気回路を形成するコアと、このコアに巻回したコイルと、このコイルの作る磁束と対向するバイアス磁束を発生させる永久磁石と、を有する直流リアクトルにおいて、コアの磁気回路の一部に磁気的空隙を形成するとともに、コアの磁気的空隙を形成する面の少なくとも一方の面の一部に溝を設け、この溝に永久磁石を配置するとともに、永久磁石をコイルが作る磁束と逆向きの磁束が生じるように着磁するようにしたので、
バイアス用の永久磁石が減磁しない直流リアクトルを得ることができる。
【００４１】
また、コアの磁気的空隙を形成する面の少なくとも一方の面の一部に設けられた溝に永久磁石を配置する時に、溝の側面と永久磁石との間に絶縁体を介在するようにしたので、
絶縁体が永久磁石の固定および振動防止の役割を果たし、騒音防止および割れ防止をすることができる。さらに、永久磁石からの磁束漏れを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る直流リアクトルの構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係る直流リアクトルの構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係る直流リアクトルの構成を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態４に係る直流リアクトルの構成を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態４に係る直流リアクトルの他の構成を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態４に係る直流リアクトルの他の構成を示す斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態４に係る直流リアクトルの他の構成を示す斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態５に係る直流リアクトルの構成を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態５に係る直流リアクトルのその他の構成を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態６に係る直流リアクトルの構成を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態６に係る直流リアクトルのその他の構成を示す図である。
【図１２】例えば特公昭４６−３７１２８号公報に示された可飽和リアクタ装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ Ｅ形コア、 １ａ，１ｂ Ｅ形コア１の側面脚、 １ｃ Ｅ形コア１の中央脚、 ２ Ｉ形コア、 ３ コア構体、 ４ａ，４ｂ Ｅ形コア１の側面脚１ａ，１ｂとＩ形コア２との合わせ面、 ５ 磁気的空隙、 ６ 中央脚１ｃ上に設けられる溝、 ７ 永久磁石、 ８ Ｅ形コア１の中央脚１ｃに巻回されるコイル、 ９ 絶縁体、 １１ Ｅ形コア、 １１ａ，１１ｂ Ｅ形コア１１の側面脚、 １１ｃ Ｅ形コア１１の中央脚、 １２ Ｉ形コア、 １３ コア構体、 １４ Ｅ形コア１１の中央脚１１ｃとＩ形コア１２との合わせ面、 １５ａ，１５ｂ 磁気的空隙、 １６ａ，１６ｂ Ｅ形コア１１の側面脚１１ａ，１１ｂ上に設けられる溝、 １７ａ，１７ｂ 永久磁石、 １８ Ｅ形コア１１の中央脚１１ｃに巻回されるコイル、 １９ａ，１９ｂ 絶縁体、 ２１ Ｕ形コア、 ２２ Ｉ形コア、 ２３ コア構体、 ２５ 磁気的空隙、 ２６ａ，２６ｂ Ｕ形コア２１の側面脚２１ａ，２１ｂ上に設けられる溝、 ２７ａ，２７ｂ永久磁石、 ２８ Ｕ形コア２１の側面脚２１ａ，２１ｂに巻回されるコイル、 ２９ａ，２９ｂ 絶縁体、 ３０ Ｅ形コア、 ３０ａ，３０ｂ Ｅ形コア３０の側面脚、 ３１ Ｅ形コア３０の中央脚、 ３２ コア構体、 ３３ 中央脚３０ｃ上に設けられる溝、 ３４ Ｉ形コア３１上で溝３３に対向する位置に設けられる溝、 ３５ Ｕ形コア、 ３５ａ，３５ｂ Ｕ形コア３５の側面脚、３６ Ｉ形コア、 ３７ コア構体、 ３８ａ，３８ｂ Ｕ形コア３５の側面脚３５ａ，３５ｂ上に設けられる溝、 ３９ａ，３９ｂ Ｉ形コア３６上で溝３８ａ，３８ｂに対向する位置に設けられる溝、 ４０ａ，４０ｂ Ｕ形コア、 ４１ コア構体、 ４２ａ，４２ｂ Ｕ形コア４０ａの側面脚上に設けられる溝、 ４２ｃ，４２ｄ Ｕ形コア４０ｂの側面脚上に設けられる溝、 ４３ａ，４３ｂ Ｕ形コア、 ４４ コア構体、 ４５ａ，４５ｂ Ｕ形コア４３ａの側面脚上に設けられる溝、 ４５ｃ，４５ｄ Ｕ形コア４３ｂの側面脚上に設けられる溝、 ５０ Ｃ形コア、 ５１ 磁気的空隙となるＣ形コア５０の開口部、 ５２ａ，５２ｂ Ｃ形コア５０の開口部に設けられる溝、 ５３ 永久磁石、 ５４絶縁体、 ５５ コイル、 ５６ Ｃ形コア、 ５７ 磁気的空隙となるＣ形コア５６の開口部、 ５８ａ，５８ｂ Ｃ形コア５６の開口部に設けられる溝、 ５９ 絶縁体、 ６０ ＵＩ形のコア構体２３を２個貼り合わせる貼り合わせ面、 ６１ コア構体、 ６２ コイル、 ６３ Ｃ形コア５０を２個貼り合わせる貼り合わせ面、 ６４ コア構体、 ６５ コイル、 ７１ 磁気回路を形成する磁心、 ７２ 磁心７１の外側の脚磁心、 ７３ 中心磁心、 ７４ バイアス磁束を与える永久磁石、 ７５ 制御電流巻線、 ７６ 可変リアクタンスを得る巻線、 φｅ コイルの作る磁束、 φｍ 永久磁石の作るバイアス磁束。
【発明の属する技術分野】
この発明は、インバータ回路に設ける磁気バイアスを有する直流リアクトルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は、例えば特公昭４６−３７１２８号公報に示された可飽和リアクタ装置の構成を示す図で、電流により磁気コアを飽和させて可変リアクタンスとして用いる可飽和リアクタに関するものである。図において、７１は磁気回路を形成する磁心、７２は磁心７１の外側の脚磁心、７３は中心磁心、７４はバイアス磁束を与える永久磁石、７５は制御電流巻線、７６は可変リアクタンスを得る巻線である。
【０００３】
磁気回路を形成する磁心７１の外側の脚磁心７２には、制御電流巻線７５を巻き、電流によって中心磁心７３でそれぞれ磁束が加わるように成す。中心磁心７３には永久磁石７４を取り付け、この永久磁石によって生じるバイアス磁束を制御電流巻線７５によって生ずる磁束で相殺し可変リアクタンスを得る巻線７６から取り出すように構成されている。
永久磁石７４による磁束は図中の破線矢印のように加わり、脚磁心７２を通って磁気回路を構成する。脚磁心７２に巻かれた制御電流巻線７５の制御電流による磁束は図中の実線矢印方向に生ずる。
【０００４】
従来の可飽和リアクタ装置は、永久磁石７４による磁束と制御電流による磁束が相殺し、リアクタンス端７６には制御電流の変化に比例して増減する可変インダクタンスを得るようにしたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の可飽和リアクトルでは、空隙の全面に永久磁石を挿入するため、永久磁石がコイルの作る磁束により減磁を受けるという問題点があった。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、バイアス用の永久磁石が減磁しない直流リアクトルを得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る直流リアクトルは、磁気回路を形成するコアと、このコアに巻回したコイルと、このコイルの作る磁束と対向するバイアス磁束を発生させる永久磁石と、を有する直流リアクトルにおいて、コアの磁気回路の一部に磁気的空隙を形成するとともに、コアの磁気的空隙を形成する面の少なくとも一方の面の一部に溝を設け、この溝に永久磁石を配置するとともに、永久磁石をコイルが作る磁束と逆向きの磁束が生じるように着磁するようにしたものである。
【０００８】
また、コアの磁気的空隙を形成する面の少なくとも一方の面の一部に設けられた溝に永久磁石を配置する時に、溝の側面と永久磁石との間に絶縁体を介在するようにしたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る直流リアクトルの構成を示す図である。図において、１は軟磁性体からなり、中央脚１ｃの寸法を側面脚１ａ，１ｂの寸法より短くしたＥ形コア、２は軟磁性体からなるＩ形コア、３はＥ形コア１とＩ形コア２とから構成されるＥＩ形のコア構体３である。４ａ，４ｂはＥ形コア１の側面脚１ａ，１ｂとＩ形コア２との合わせ面、５はＥ形コア１の中央脚１ｃとＩ形コア２との間に形成される磁気的空隙である。
また、６は中央脚１ｃ上に設けられる溝、７は所定のバイアス磁束を発生する矩形形状の永久磁石である。永久磁石７は、Ｅ形コア１の中央脚１ｃ上の溝６に、溝６の底面と中央脚１ｃに対向するＩ形コア２とに接するように装着される。このとき、永久磁石７はコアと接する辺同士が異極となるように着磁する（図では、Ｅ形コア１の中央脚１ｃ側がＳ極、Ｉ形コア２側がＮ極の例を示した）。また、８はＥ形コア１の中央脚１ｃに巻回されるコイルで、コイル８の作る磁束φｅが図中破線で示すようにＩ形コア２から磁気的空隙５を介して中央脚１ｃに向かうように巻回される。
また、９は溝６と永久磁石７の間に配置する絶縁シートあるいは絶縁フィルムなどの絶縁体である。
【００１０】
コイル８の作る磁束φｅは、図中破線で示すように、Ｉ形コア２→磁気的空隙５→Ｅ形コア１の中央脚１ｃ→Ｅ形コア１の側面脚１ａ，１ｂという経路、また永久磁石７の作るバイアス磁束φｍは、図中実線で示すように、永久磁石７→Ｉ形コア２→Ｅ形コア１の中央脚１ｃ→Ｅ形コア１の側面脚１ａ，１ｂという経路となり、コア構体３内を、コイル８の作る磁束φｅと永久磁石７の作るバイアス磁束φｍとが対向して流れる。
【００１１】
コイル８の作る磁束φｅは、Ｅ形コア１の中央脚１ｃ→Ｅ形コア１の側面脚１ａ，１ｂ→Ｉ形コア２→磁気的空隙５および永久磁石７という閉ループを構成し、磁気的空隙５と永久磁石７を並列に通過するが、磁気的空隙５による磁気抵抗に比較して永久磁石７による磁気抵抗が大きいため、コイル８の作る磁束φｅのほとんどが磁気的空隙５を通過し、図中破線で示すように流れることになるので、バイアス用の永久磁石が減磁しない直流リアクトルを得ることができる。
【００１２】
また、溝６に永久磁石７を配置する時に、溝６の側面と永久磁石７との間に絶縁シートあるいは絶縁フィルムなどの絶縁体９を介在するようにしたので、絶縁体９が永久磁石７の固定および振動防止の役割を果たし、騒音防止および割れ防止をすることができる。さらに、永久磁石７からの磁束漏れを低減することができる。
【００１３】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２に係る直流リアクトルの構成を示す図である。図において、１１は軟磁性体からなり、中央脚１１ｃの寸法を側面脚１１ａ，１１ｂの寸法より長くしたＥ形コア、１２は軟磁性体からなるＩ形コア、１３はＥ形コア１１とＩ形コア１２とから構成されるＥＩ形のコア構体１３である。また、１４はＥ形コア１１の中央脚１１ｃとＩ形コア１２との合わせ面、１５ａ，１５ｂはＥ形コア１１の側面脚１１ａ，１１ｂとＩ形コア２との間に形成される磁気的空隙である。
また、１６ａ，１６ｂはＥ形コア１１の側面脚１１ａ，１１ｂ上に設けられる溝、１７ａ，１７ｂは所定のバイアス磁束を発生する矩形形状の永久磁石である。永久磁石１７ａ，１７ｂは、Ｅ形コア１１の側面脚１１ａ，１１ｂ上の溝１６ａ，１６ｂに、溝１６ａ，１６ｂの底面と側面脚１１ａ，１１ｂに対向するＩ形コア１２とに接するように装着される。このとき、永久磁石１７ａ，１７ｂはコアと接する辺同士が異極となるように着磁する（図では、Ｉ形コア１２側がＳ極、Ｅ形コア１１の側面脚１１ａ，１１ｂ側がＮ極の例を示した）。また、１８はＥ形コア１１の中央脚１１ｃに巻回されるコイルで、コイル１８の作る磁束φｅが図中破線で示すようにＩ形コア１２から中央脚１１ｃに向かうように巻回される。
また、１９ａ，１９ｂは溝１６ａ，１６ｂと永久磁石１７ａ，１７ｂの間に配置する絶縁シートあるいは絶縁フィルムなどの絶縁体である。
【００１４】
実施の形態１では、Ｅ形コア１の中央脚１ｃの寸法をＥ形コア１の側面脚１ａ，１ｂの寸法より短くし、Ｅ形コア１の中央脚１ｃとＩ形コア２との間に磁気的空隙５を形成した例を示したが、実施の形態２では、Ｅ形コア１１の中央脚１１ｃの寸法をＥ形コア１１の側面脚１１ａ，１１ｂの寸法より長くし、Ｅ形コア１１の側面脚１１ａ，１１ｂとＩ形コア２との間に磁気的空隙１５ａ，１５ｂを形成するようにしたものである。
【００１５】
実施の形態１ではバイアス用の永久磁石は１個（永久磁石７）であったが、実施の形態２では、バイアス用の永久磁石は２個（永久磁石１７ａ，１７ｂ）使用することができ、バイアス磁束の調整が容易にできる。
【００１６】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３に係る直流リアクトルの構成を示す図である。図において、２１は軟磁性体からなるＵ形コア、２２は軟磁性体からなるＩ形コア、２３はＵ形コア２１とＩ形コア２２とから構成されるＵＩ形のコア構体である。また、２５はＵ形コア２１の側面脚２１ａ，２１ｂとＩ形コア２２との間に形成される磁気的空隙である。２６ａ，２６ｂはＵ形コア２１の側面脚２１ａ，２１ｂ上に設けられる溝、２７ａ，２７ｂは所定のバイアス磁束を発生する矩形形状の永久磁石である。
永久磁石２７ａ，２７ｂは、Ｕ形コア２１の側面脚２１ａ，２１ｂ上の溝２６ａ，２６ｂに、溝２６ａ，２６ｂの底面と側面脚に対向するＩ形コア２２とに接するように装着される。このとき、永久磁石２７ａ，２７ｂはコアと接する辺同士が異極となるように着磁する（図では、Ｕ形コア２１の側面脚２１ａ側がＮ極、側面脚２１ａと対向するＩ形コア２２側がＳ極、Ｕ形コア２１の側面脚２１ｂ側がＳ極、側面脚２１ｂと対向するＩ形コア２２側がＮ極の例を示した）。
また、２８はＵ形コア２１の側面脚２１ａ，２１ｂに巻回されるコイル、２９ａ，２９ｂは溝２６ａ，２６ｂと永久磁石２７ａ，２７ｂの間に配置する絶縁シートあるいは絶縁フィルムなどの絶縁体である。
【００１７】
コイル２８は、コイル２８の作る磁束φｅが図中破線で示すように、Ｉ形コア２２→磁気的空隙２５→Ｕ形コア２１の側面脚２１ｂ→Ｕ形コア２１の側面脚２１ａ→磁気的空隙２５という経路となるように巻回される。
また、永久磁石２７の作るバイアス磁束φｍは、図中実線で示すように、Ｉ形コア２２→永久磁石２７→Ｕ形コア２１の側面脚２１ａ→Ｕ形コア２１の側面脚２１ｂ→永久磁石２７という経路となり、コア構体２３内を、コイル２８の作る磁束φｅと永久磁石２７の作るバイアス磁束φｍとが対向して流れる。
【００１８】
実施の形態１，２では、Ｅ形コア１，１１とＩ形コア２，１２とを組み合わせてＥＩ形のコア構体３，１３を構成し、Ｅ形コア１，１１の中央脚１ａ，１１ａにコイル８，１８を巻回した例を示したが、実施の形態３ではＵ形コア２１とＩ形コア２２とを組み合わせてＵＩ形のコア構体２３を構成し、Ｕ形コア２１の側面脚２１ａ，２１ｂにコイル２８を巻回するようにしたものである。
【００１９】
コイル２８の作る磁束φｅは、Ｕ形コア２１の側面脚２１ａ→磁気的空隙２５および永久磁石２７→Ｉ形コア２２→磁気的空隙２５および永久磁石２７→Ｕ形コア２１の側面脚２１ｂという閉ループを構成し、磁気的空隙２５と永久磁石２７を並列に通過するが、磁気的空隙２５による磁気抵抗に比較して永久磁石２７による磁気抵抗が大きいため、コイル２８の作る磁束φｅのほとんどが磁気的空隙２５を通過し、図中破線で示すように流れることになるので、バイアス用の永久磁石が減磁しない直流リアクトルを得ることができる。
【００２０】
また、Ｕ形コア２１とＩ形コア２２とを組み合わせて構成したＵＩ形のコア構体２３を使用するので、ＥＩ形のコア構体３，１３に比べ、直流リアクトルを小形化できる。
【００２１】
実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４に係る直流リアクトルの構成を示す図である。図において、４ａ、４ｂ、５、７〜９は図１と同様であり、その説明を省略する。また、３０は軟磁性体からなり、中央脚３０ｃの寸法を側面脚３０ａ，３０ｂの寸法より短くしたＥ形コア、３１は軟磁性体からなるＩ形コア、３２はＥ形コア３０とＩ形コア３１とから構成されるＥＩ形のコア構体である。
また、３３は中央脚３０ｃ上に設けられる溝、３４はＩ形コア３１上で溝３３に対向する位置に設けられる溝である。永久磁石７はＥ形コア３０の中央脚３０ｃ上の溝３３およびＩ形コア３１上の溝３４に、溝３３の底面と溝３４の底面とに接するように装着される。
【００２２】
また、図５はこの発明の実施の形態４に係る直流リアクトルの他の構成を示す図である。図において、２５、２７ａ、２７ｂ、２８、２９ａ、２９ｂは図３と同様であり、その説明を省略する。また、３５は軟磁性体からなるＵ形コア、３６は軟磁性体からなるＩ形コア、３７はＵ形コア３５とＩ形コア３６とから構成されるＵＩ形のコア構体である。
また、３８ａ，３８ｂはＵ形コア３５の側面脚３５ａ，３５ｂ上に設けられる溝、３９ａ，３９ｂはＩ形コア３６上で溝３８ａ，３８ｂに対向する位置に設けられる溝である。永久磁石２７ａ，２７ｂは、Ｕ形コア３５の側面脚３５ａ，３５ｂ上の溝３８ａ，３８ｂおよびＩ形コア３６上の溝３９ａ，３９ｂに、溝３８ａ，３８ｂの底面と溝３９ａ，３９ｂの底面とに接するように装着される。
【００２３】
図１では磁気的空隙５を形成するＥ形コア１の中央脚１ｃとＩ形コア２との内のＥ形コア１の中央脚１ｃ側に永久磁石を装着する溝６を設けた例、図２では磁気的空隙１５ａ，１５ｂを形成するＥ形コア１１の側面脚１１ａ，１１ｂとＩ形コア２との内のＥ形コア１１の側面脚１１ａ，１１ｂ側に永久磁石を装着する溝１６ａ，１６ｂを設けた例、また図３では磁気的空隙２５を形成するＵ形コア２１の側面脚２１ａ，２１ｂとＩ形コア２２との内のＵ形コア２１の側面脚２１ａ，２１ｂに永久磁石を装着する溝２６ａ，２６ｂを設けた例を示したように、実施の形態１〜実施の形態３においては、磁気的空隙を形成するコアの面の一方に永久磁石を装着する溝を設けたが、図４、図５では磁気的空隙を形成するコアの双方に永久磁石を装着する溝を設けるようにしたものである。
【００２４】
また、図６はこの発明の実施の形態４に係る直流リアクトルの他の構成を示す斜視図である。図において、２５、２７ａ、２７ｂ、２８、２９ａ、２９ｂは図５と同様であり、その説明を省略する。また、４０ａ，４０ｂは軟磁性体からなるＵ形コア、４１はＵ形コア４０ａ，４０ｂで構成されるＵＵ形のコア構体である。Ｕ形コア４０ａ，４０ｂはＵ形の鋼板を積層して構成される。
また、４２ａ，４２ｂはＵ形コア４０ａの側面脚上に設けられる溝、４２ｃ，４２ｄはＵ形コア４０ｂの側面脚上に設けられる溝であり、Ｕ形コア４０ａの溝４２ａとＵ形コア４０ｂの溝４２ｃとが対向し、Ｕ形コア４０ａの溝４２ｂとＵ形コア４０ｂの溝４２ｄとが対向する。
永久磁石２７ａは、Ｕ形コア４０ａの溝４２ａとＵ形コア４０ｂの溝４２ｃに、溝４２ａの底面と溝４２ｃの底面とに接するように装着され、永久磁石２７ｂは、Ｕ形コア４０ａの溝４２ｂとＵ形コア４０ｂの溝４２ｄに、溝４２ｂの底面と溝４２ｃの底面とに接するように装着される。また、永久磁石２７ａ，２７ｂはコアと接する辺同士が異極となり、また永久磁石２７ａ，２７ｂの作るバイアス磁束φｍがコイル２８の作る磁束φｅと対向して流れるように着磁する。
【００２５】
図５ではＵ形コア３５とＩ形コア３６によりＵＩ形のコア構体３７を構成した例を示したが、図６はＵ形コア４０ａ，４０ｂによりＵＵ形のコア構体４１を構成するようにしたものである。同形状のコアを２個（Ｕ形コア４０ａ，４０ｂ）使用してコア構体を構成するようにしたので、コアが１種類で済み、管理が容易となる。
【００２６】
また、図７はこの発明の実施の形態４に係る直流リアクトルの他の構成を示す斜視図である。図において、２５、２７ａ、２７ｂ、２８、２９ａ、２９ｂは図５と同様であり、その説明を省略する。また、４３ａ，４３ｂは軟磁性体からなる巻鋼帯を切断したＵ形コア、４４はＵ形コア４３ａ，４３ｂで構成されるＵＵ形のコア構体である。
また、４５ａ，４５ｂはＵ形コア４３ａの側面脚上に設けられる溝、４５ｃ，４５ｄはＵ形コア４３ｂの側面脚上に設けられる溝であり、Ｕ形コア４３ａの溝４５ａとＵ形コア４３ｂの溝４５ｃとが対向し、Ｕ形コア４３ａの溝４５ｂとＵ形コア４３ｂの溝４５ｄとが対向する。
永久磁石２７ａは、Ｕ形コア４３ａの溝４５ａとＵ形コア４３ｂの溝４５ｃに、溝４５ａの底面と溝４５ｃの底面とに接するように装着され、永久磁石２７ｂは、Ｕ形コア４３ａの溝４５ｂとＵ形コア４３ｂの溝４５ｄに、溝４５ｂの底面と溝４５ｃの底面とに接するように装着される。また、永久磁石２７ａ，２７ｂはコアと接する辺同士が異極となり、また永久磁石２７ａ，２７ｂの作るバイアス磁束φｍがコイル２８の作る磁束φｅと対向して流れるように着磁する。
【００２７】
図６のＵ形コア４０ａ，４０ｂはＵ形の鋼板を積層して構成する例を示したが、図７では巻鋼帯を切断してＵ形コア４３ａ，４３ｂを製作したものであり、巻鋼板を切断したコアを組み合わせてコア構体を構成し、コイルが作る磁束と同方向に磁気特性を改善した方向性鋼帯を使用することにより、Ｌ値の大きいリアクトルを提供できる。
【００２８】
実施の形態１〜実施の形態３においては、磁気的空隙を形成するコアの面の一方に永久磁石を装着する溝を設けたが、実施の形態４では磁気的空隙を形成するコアの双方に永久磁石を装着する溝を設けるようにしたものである。
磁気的空隙を形成するコアの双方に永久磁石を装着する溝を設けるようにしたので、磁束経路における永久磁石前後において、コイルの作る磁束φｅとこの磁束φｅと対向して流れる永久磁石の作るバイアス磁束φｍとの分離が容易となる。
【００２９】
実施の形態５．
図８はこの発明の実施の形態５に係る直流リアクトルの構成を示す図である。図において、５０は軟磁性体からなるＣ形コア、５１は磁気的空隙となるＣ形コア５０の開口部、５２ａ，５２ｂはＣ形コア５０の開口部に設けられる溝、５３は永久磁石、５４は溝５２ａ，５２ｂと永久磁石５３の間に配置する絶縁シートあるいは絶縁フィルムなどの絶縁体、５５はＣ形コア５０に巻回されるコイルである。
コイル５５は、コイル５５の作る磁束φｅが図中破線の矢印で示す向きとなるように巻回される。また、永久磁石５３は、Ｃ形コア５０の開口部の上側溝５２ａと下側溝５２ｂに、上側溝５２ａの底面と下側溝５２ｂの底面とに接するように装着される。このとき、永久磁石５３はコアと接する辺同士が異極となるように着磁する（図では、Ｃ形コア５０の開口部の上側溝５２ａ側がＮ極、下側溝５２ｂ側がＳ極の例を示した）ことにより、永久磁石５３の作るバイアス磁束φｍは、図中実線の矢印で示す向きとなり、Ｃ形コア５０内を、コイル５５の作る磁束φｅと永久磁石５３の作るバイアス磁束φｍとが対向して流れる。
【００３０】
図９はこの発明の実施の形態５に係る直流リアクトルのその他の構成を示す図である。図において、５３、５５は図８と同様であり、その説明を省略する。また、５６は軟磁性体からなるＣ形コア、５７は磁気的空隙となるＣ形コア５６の開口部、５８ａ，５８ｂはＣ形コア５６の開口部に設けられる溝、５９は溝５８ａ，５８ｂと永久磁石５３の間に配置する絶縁シートあるいは絶縁フィルムなどの絶縁体である。
コイル５５は、コイル５５の作る磁束φｅが図中破線の矢印で示す向きとなるように巻回される。また、永久磁石５３は、Ｃ形コア５６の開口部の上側溝５８ａと下側溝５８ｂに、上側溝５８ａの底面と下側溝５８ｂの底面とに接するように装着される。このとき、永久磁石５３はコアと接する辺同士が異極となるように着磁する（図では、Ｃ形コア５６の開口部の上側溝５８ａ側がＮ極、下側溝５８ｂ側がＳ極の例を示した）ことにより、永久磁石５３の作るバイアス磁束φｍは、図中実線の矢印で示す向きとなり、Ｃ形コア５６内を、コイル５５の作る磁束φｅと永久磁石５３の作るバイアス磁束φｍとが対向して流れる。
【００３１】
実施の形態１〜実施の形態４においては２個のコア（Ｅ形コアとＩ形コア、Ｕ形コアとＩ形コア、Ｃ形コアとＣ形コア）を組み合わせてコア構体を構成する例を示したが、実施の形態５では１種類のコアであるＣ形コアのみでコア構体を構成するようにしたものであり、より小形の直流リアクトルを得ることができる。
【００３２】
実施の形態６．
図１０はこの発明の実施の形態６に係る直流リアクトルの構成を示す図である。図において、２１、２２、２３、２５、２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂ、２９ａ、２９ｂは図３と同様であり、その説明を省略する。６０は図３に示したＵ形コア２１とＩ形コア２２から構成されるＵＩ形のコア構体２３を２個貼り合わせる貼り合わせ面、６１はＵＩ形のコア構体２３を２個組み合わせ、２個のＵ形コア２１，２１の底部を中央脚として構成したコア構体、６２はコア構体６１の中央脚（２個のＵ形コア２１，２１の底部）に巻回するコイルである。
【００３３】
コイル６２は、コイル６２の作る磁束φｅが図中破線の矢印で示す向きとなるように巻回される。
また、永久磁石２７ａ，２７ｂは、Ｕ形コア２１の側面脚２１ａ，２１ｂ上の溝２６ａ，２６ｂに、溝２６ａ，２６ｂの底面と側面脚と対向するＩ形コア２２に接するように装着される。このとき、図に示すように永久磁石２７ａ，２７ｂはコアと接する辺同士が異極となるように着磁することにより、永久磁石２７ａ，２７ｂの作るバイアス磁束φｍは、図中実線の矢印で示す向きとなり、コア構体６１内を、コイル６２の作る磁束φｅと永久磁石２７ａ，２７ｂの作るバイアス磁束φｍとが対向して流れる。
【００３４】
図１０は、図３に示したＵ形コア２１とＩ形コア２２から構成されるＵＩ形のコア構体２３を２個組み合わせてコア構体を構成するようにしたものであり、コア構体を構成するコア数、永久磁石数、磁気的空隙の位置など異なるものの、図１に示したＥＩ形のコア構体３と同様の構成となる。
【００３５】
図１１は、この発明の実施の形態６に係る直流リアクトルのその他の構成を示す図である。図において、５０、５１、５２ａ、５２ｂ、５３、５４は図８と同様であり、その説明を省略する。６３は、図８に示したＣ形コア５０を２個貼り合わせる貼り合わせ面、６４はＣ形コア５０を２個組み合わせ、２個のＣ形コア５０，５０の底部を中央脚として構成したコア構体、６５はコア構体６４の中央脚（２個のＣ形コア５０，５０の底部）に巻回するコイルである。
【００３６】
コイル６５は、コイル６５の作る磁束φｅが図中破線の矢印で示す向きとなるように巻回される。
また、永久磁石５３は、Ｃ形コア５０の開口部の上側溝５２ａと下側溝５２ｂに、上側溝５２ａの底面と下側溝５２ｂの底面とに接するように装着される。このとき、図に示すように永久磁石５３はコアと接する辺同士が異極となるように着磁することにより、永久磁石５３の作るバイアス磁束φｍは、図中実線の矢印で示す向きとなり、コア構体６４内を、コイル６５の作る磁束φｅと永久磁石５３の作るバイアス磁束φｍとが対向して流れる。
【００３７】
図１１は、図８に示したＣ形コアを２個組み合わせてコア構体を構成するようにしたものであり、コア構体を構成するコア数、永久磁石数、磁気的空隙の位置など異なるものの、図１に示したＥＩ形のコア構体３と同様の構成となる。
【００３８】
実施の形態６においては、図１０では図３に示したＵ形コア２１とＩ形コア２２から構成されるＵＩ形のコア構体２３を２個組み合わせてコア構体を構成し、図１１では図８に示したＣ形コアを２個組み合わせてコア構体を構成するようにしたものであり、より大形の直流リアクトルを得ることができる。
【００３９】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【００４０】
この発明に係る直流リアクトルは、磁気回路を形成するコアと、このコアに巻回したコイルと、このコイルの作る磁束と対向するバイアス磁束を発生させる永久磁石と、を有する直流リアクトルにおいて、コアの磁気回路の一部に磁気的空隙を形成するとともに、コアの磁気的空隙を形成する面の少なくとも一方の面の一部に溝を設け、この溝に永久磁石を配置するとともに、永久磁石をコイルが作る磁束と逆向きの磁束が生じるように着磁するようにしたので、
バイアス用の永久磁石が減磁しない直流リアクトルを得ることができる。
【００４１】
また、コアの磁気的空隙を形成する面の少なくとも一方の面の一部に設けられた溝に永久磁石を配置する時に、溝の側面と永久磁石との間に絶縁体を介在するようにしたので、
絶縁体が永久磁石の固定および振動防止の役割を果たし、騒音防止および割れ防止をすることができる。さらに、永久磁石からの磁束漏れを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る直流リアクトルの構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係る直流リアクトルの構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係る直流リアクトルの構成を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態４に係る直流リアクトルの構成を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態４に係る直流リアクトルの他の構成を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態４に係る直流リアクトルの他の構成を示す斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態４に係る直流リアクトルの他の構成を示す斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態５に係る直流リアクトルの構成を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態５に係る直流リアクトルのその他の構成を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態６に係る直流リアクトルの構成を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態６に係る直流リアクトルのその他の構成を示す図である。
【図１２】例えば特公昭４６−３７１２８号公報に示された可飽和リアクタ装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ Ｅ形コア、 １ａ，１ｂ Ｅ形コア１の側面脚、 １ｃ Ｅ形コア１の中央脚、 ２ Ｉ形コア、 ３ コア構体、 ４ａ，４ｂ Ｅ形コア１の側面脚１ａ，１ｂとＩ形コア２との合わせ面、 ５ 磁気的空隙、 ６ 中央脚１ｃ上に設けられる溝、 ７ 永久磁石、 ８ Ｅ形コア１の中央脚１ｃに巻回されるコイル、 ９ 絶縁体、 １１ Ｅ形コア、 １１ａ，１１ｂ Ｅ形コア１１の側面脚、 １１ｃ Ｅ形コア１１の中央脚、 １２ Ｉ形コア、 １３ コア構体、 １４ Ｅ形コア１１の中央脚１１ｃとＩ形コア１２との合わせ面、 １５ａ，１５ｂ 磁気的空隙、 １６ａ，１６ｂ Ｅ形コア１１の側面脚１１ａ，１１ｂ上に設けられる溝、 １７ａ，１７ｂ 永久磁石、 １８ Ｅ形コア１１の中央脚１１ｃに巻回されるコイル、 １９ａ，１９ｂ 絶縁体、 ２１ Ｕ形コア、 ２２ Ｉ形コア、 ２３ コア構体、 ２５ 磁気的空隙、 ２６ａ，２６ｂ Ｕ形コア２１の側面脚２１ａ，２１ｂ上に設けられる溝、 ２７ａ，２７ｂ永久磁石、 ２８ Ｕ形コア２１の側面脚２１ａ，２１ｂに巻回されるコイル、 ２９ａ，２９ｂ 絶縁体、 ３０ Ｅ形コア、 ３０ａ，３０ｂ Ｅ形コア３０の側面脚、 ３１ Ｅ形コア３０の中央脚、 ３２ コア構体、 ３３ 中央脚３０ｃ上に設けられる溝、 ３４ Ｉ形コア３１上で溝３３に対向する位置に設けられる溝、 ３５ Ｕ形コア、 ３５ａ，３５ｂ Ｕ形コア３５の側面脚、３６ Ｉ形コア、 ３７ コア構体、 ３８ａ，３８ｂ Ｕ形コア３５の側面脚３５ａ，３５ｂ上に設けられる溝、 ３９ａ，３９ｂ Ｉ形コア３６上で溝３８ａ，３８ｂに対向する位置に設けられる溝、 ４０ａ，４０ｂ Ｕ形コア、 ４１ コア構体、 ４２ａ，４２ｂ Ｕ形コア４０ａの側面脚上に設けられる溝、 ４２ｃ，４２ｄ Ｕ形コア４０ｂの側面脚上に設けられる溝、 ４３ａ，４３ｂ Ｕ形コア、 ４４ コア構体、 ４５ａ，４５ｂ Ｕ形コア４３ａの側面脚上に設けられる溝、 ４５ｃ，４５ｄ Ｕ形コア４３ｂの側面脚上に設けられる溝、 ５０ Ｃ形コア、 ５１ 磁気的空隙となるＣ形コア５０の開口部、 ５２ａ，５２ｂ Ｃ形コア５０の開口部に設けられる溝、 ５３ 永久磁石、 ５４絶縁体、 ５５ コイル、 ５６ Ｃ形コア、 ５７ 磁気的空隙となるＣ形コア５６の開口部、 ５８ａ，５８ｂ Ｃ形コア５６の開口部に設けられる溝、 ５９ 絶縁体、 ６０ ＵＩ形のコア構体２３を２個貼り合わせる貼り合わせ面、 ６１ コア構体、 ６２ コイル、 ６３ Ｃ形コア５０を２個貼り合わせる貼り合わせ面、 ６４ コア構体、 ６５ コイル、 ７１ 磁気回路を形成する磁心、 ７２ 磁心７１の外側の脚磁心、 ７３ 中心磁心、 ７４ バイアス磁束を与える永久磁石、 ７５ 制御電流巻線、 ７６ 可変リアクタンスを得る巻線、 φｅ コイルの作る磁束、 φｍ 永久磁石の作るバイアス磁束。
Claims (2)
- 磁気回路を形成するコアと、このコアに巻回したコイルと、このコイルの作る磁束と対向するバイアス磁束を発生させる永久磁石と、を有する直流リアクトルにおいて、
前記コアの磁気回路の一部に磁気的空隙を形成するとともに、前記コアの磁気的空隙を形成する面の少なくとも一方の面の一部に溝を設け、
この溝に前記永久磁石を配置するとともに、前記永久磁石を前記コイルが作る磁束と逆向きの磁束が生じるように着磁することを特徴とする直流リアクトル。 - 前記コアの磁気的空隙を形成する面の少なくとも一方の面の一部に設けられた溝に前記永久磁石を配置する時に、前記溝の側面と前記永久磁石との間に絶縁体を介在するようにしたことを特徴とする請求項１記載の直流リアクトル。
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