JP2005080442A - 昇圧装置用複合型リアクトル及び昇圧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来より安価であり、小型、軽量で搭載性に優れた昇圧装置用複合型リアクトル及び昇圧装置を提供する。
【解決手段】本発明の昇圧装置用複合型リアクトル３は、第１磁脚３２及び第２磁脚３３と、中央磁脚３４と、第１磁継部３５及び第２磁継部３６と、第１巻線３０及び第２巻線３１とから構成される。そして、第１磁継部３５及び第２磁継部３６に空隙３７が配設されていることを特徴とする。これにより、２つのリアクトルが一体化でき、さらに、中央磁脚３４の断面積も削減可能となるため、リアクトル及びそれを用いた昇圧装置の小型、軽量化を図れる。
【選択図】図３

Description

本発明は、昇圧装置に用いるリアクトル及びそれを用いた昇圧装置に関する。

近年、車両に対する排ガス規制や燃費向上の観点から、モーターにより車両を駆動する電気自動車やハイブリッド車の開発が進められているが、その駆動電圧を高電圧化し、さらに効果を上げるために、バッテリ電圧を高電圧に変換する昇圧装置が新たに搭載される。しかし、車両に搭載される各装置の省スペース化、軽量化の要望は強く、当然、昇圧装置も搭載性を向上するため、小型、軽量化が強く望まれている。

ところで、昇圧装置の代表的な一例として、チョッパ式昇圧装置がある。例えば、直流電源と、ｎ個のリアクトルと、ｎ個の逆流阻止用ダイオードと、ｎ個のチョッピング用スイッチング素子とを備え、直流電源の電圧をｎ倍に昇圧して出力するスイッチング電源装置（チョッパ式昇圧装置）が、特開平１０−１２７０５０号公報に開示されている。

このスイッチング電源装置は、ｎ個のチョッピング用スイッチング素子を、それぞれ２π／ｎずつ位相をずらしてスイッチング動作させる。これにより、各々のリアクトルに、それぞれ位相のずれた電圧が印加され、位相のずれた電流が流れ、直流電源の電圧がｎ倍に昇圧される。このため、例えば、直流電源の電圧を２倍に昇圧する場合、２つのリアクトルがそれぞれ別々に必要になる。

これに対し、２つのリアクトルを一体化した複合型リアタがある。例えば、第１及び第２コイルを装着した第１及び第２の鉄心部と、第３の鉄心部と、橋絡鉄心部と、それらの鉄心部に配設されるコアギャップとを備えた複合形リアクトル（複合型リアクトル）が、特開平１１−２０４３５５号公報に開示されている。

この複合形リアクタは、単相交流を整流して直流電源を形成する電源装置において、高調波電流を抑制するためのパッシブフィルタに用いられる。パッシブフィルタは、電源装置の整流用ダイオードブリッジと平滑用コンデンサとの間に配設され、ダイオードとコンデンサと２つのリアクタ（リアクトル）から構成されている。複合形リアクタは、この２つのリアクタを一体にしたものである。この複合形リアクタは、第１及び第２のコイルを装着した第１及び第２の鉄心部と橋絡鉄心部との間に、コアギャップを備えている。そして、第３の鉄心部と橋絡鉄心部との間に、コアギャップより小間隙の微小コアギャップを備えている。この第３の鉄心部には、第１のコイルの発生する磁束と第２のコイルの発生する磁束とが、ある期間互いに相殺する方向に流れる。

コアギャップと微小コアギャップとを設けることにより、第１及び第２のコイルの間での磁気的な相互影響がほとんどなくなり、独立した２つのリアクタとして動作する。さらに、第３の鉄心部を流れる磁束は、独立した２つのリアクタを使用する場合の磁束に対して大幅に減少するため、その断面積を小さくでき、小型、軽量化を図れる。
特開平１０−１２７０５０号公報 特開平１１−２０４３５５号公報

しかし、この複合型リアクトルは、単相交流を整流して直流電源を形成する電源装置の
パッシブフィルタに用いられるものであり、ＬＣ共振を利用して各々のコイルに異なる波形の電流を通電させて、逆向き電流により磁束を打ち消している。

これに対し、チョッパ式昇圧装置は、複数のチョッピング用スイッチング素子を、それぞれ位相をずらしてスイッチング動作させる。これにより、各々のリアクトルには、それぞれ位相のずれた電圧が印加され、位相のずれた電流が流れる。

従って、チョッパ式昇圧装置に用いられるリアクトルは、パッシブフィルに用いられるリアクトルと動作が異なるため、特許文献２の方法により複数のリアクトルを一体化することはできない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、昇圧装置に適し、従来より安価であり、小型、軽量で搭載性に優れた昇圧装置用複合型リアクトル及び昇圧装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、第１及び第２巻線の発生する磁束が共通して流れる中央磁脚以外の磁路に空隙を配設することを思いつき、本発明を完成するに至った。

すなわち、請求項１に記載の昇圧装置用複合型リアクトルは、電流を変化させることにより磁束を変化させる第１巻線と、前記第１巻線に流れる電流に対し位相をずらした電流を変化させることにより磁束を変化させる第２巻線と、少なくとも前記第１巻線の発生する磁束を流すための磁路を形成する第１磁脚と、少なくとも前記第２巻線の発生する磁束を流すための磁路を形成する第２磁脚と、前記第１巻線及び前記第２巻線の発生する磁束を互いに同じ方向に重畳して流すための共通の磁路を形成する中央磁脚と、前記第１磁脚の両端部と前記中央磁脚の両端部とを磁気的に連結し磁路を形成する第１磁継部と、前記第２磁脚の両端部と前記中央磁脚の両端部とを磁気的に連結し磁路を形成する第２磁継部とを備えた昇圧装置用複合型リアクトルにおいて、さらに、前記第１磁脚、前記第１磁継部及び前記中央磁脚の閉回路からなる第１磁路の少なくとも前記第１磁脚及び前記第１磁継部に少なくとも１つ以上配設される高磁気抵抗部と、前記第２磁脚、前記第２磁継部及び前記中央磁脚の閉回路からなる第２磁路の少なくとも前記第２磁脚及び前記第２磁継部に少なくとも１つ以上配設される高磁気抵抗部とを有することを特徴とする。

請求項２に記載の昇圧装置用複合型リアクトルは、請求項１に記載の昇圧装置用複合型リアクトルにおいて、さらに、前記高磁気抵抗部は、前記第１磁路の少なくとも前記第１磁脚及び前記第１磁継部に配設される各前記高磁気抵抗部の磁気抵抗の合計と、前記第２磁路の少なくとも前記第２磁脚及び前記第２磁継部に配設される各前記高磁気抵抗部の磁気抵抗の合計とが等しいことを特徴とする。

請求項３に記載の昇圧装置用複合型リアクトルは、請求項２に記載の昇圧装置用複合型リアクトルにおいて、さらに、前記高磁気抵抗部は、空隙であり、前記第１磁路の少なくとも前記第１磁脚及び前記第１磁継部に配設される各前記空隙の断面積に対する長さの比の合計と、前記第２磁路の少なくとも前記第２磁脚及び前記第２磁継部に配設される各前記空隙の断面積に対する長さの比の合計とが等しいことを特徴とする。

請求項４に記載の昇圧装置用複合型リアクトルは、請求項２に記載の昇圧装置用複合型リアクトルにおいて、さらに、前記中央磁脚は、前記第１磁脚の断面積と前記第２磁脚の断面積とを足した面積より小さい断面積を有することを特徴とする。

請求項５に記載の昇圧装置用複合型リアクトルは、請求項４に記載の昇圧装置用複合型リアクトルにおいて、さらに、前記中央磁脚は、前記第１磁脚の断面積と前記第２磁脚の断面積とを足した面積の０．６９倍以上の断面積を有することを特徴とする。

請求項６に記載の昇圧装置用複合型リアクトルは、請求項２に記載の昇圧装置用複合型リアクトルにおいて、さらに、前記中央磁脚は、一体で構成されることを特徴とする。

請求項７に記載の昇圧装置は、直流電源と、前記直流電源に一端が共通して接続される少なくとも２つのリアクトルと、前記リアクトルの他端にそれぞれアノードが接続される前記リアクトルと同数のダイオードと、前記ダイオードのアノードが接続された前記リアクトルの他端にそれぞれ接続される前記リアクタンスと同数のスイッチング素子とを備えた昇圧装置において、さらに、前記リアクトルは、請求項１乃至６記載の昇圧装置用複合型リアクトルであることを特徴とする。

請求項１に記載の昇圧装置用複合型リアクトルによれば、従来の、巻線と巻線が巻回される口の字状の磁脚及び磁継部とからなる２つリアクトルが、一体化され１つの複合型リアクトルとして構成できる。そのため、リアクトルの組付け工数や昇圧装置へのリアクトルの取付け工数を大幅に削減でき、コスト低減を図ることができる。

ところで、高磁気抵抗部は、磁路を形成する磁脚及び磁継部より磁気抵抗が非常に大きい。この高磁気抵抗部が、第１磁路と第２磁路の少なくとも磁脚及び磁継部に、それぞれ少なくとも１つ以上配設される。そのため、第１磁脚、第１磁継部、中央磁脚の一端部、第２磁継部、第２磁脚、第２磁継部、中央磁脚の他端部及び第１磁継部の閉回路からなる磁路は、第１磁路に対し、配設されている高磁気抵抗部の数が多い。その結果、磁気抵抗が大きく磁束が非常に流れにくくなる。従って、第１巻線が磁束を発生した場合、その磁束は第１磁路を流れ、第２巻線の磁路を形成する第２磁脚に流れる磁束は、第１磁路の磁束に較べ著しく少なくなる。つまり、第１巻線が発生する磁束が第２巻線に与える影響は、実用上問題の発生しないレベルになり、第２巻線が発生する磁束が第１巻線に与える影響も同様である。その結果、第１巻線と第２巻線との間には、磁気的な相互影響がほとんどなくなり、それぞれが独立したリアクトルとして動作することができる。

請求項２に記載の昇圧装置用複合型リアクトルによれば、第１磁路と第２磁路にそれぞれ配設される高磁気抵抗部の磁気抵抗が等しくなる。そのため、第１巻線と第２巻線の磁気的な相互影響を等しくすることができ、昇圧装置の出力特性の安定化を図ることができる。

さらに、昇圧装置は、各々のリアクトルに、それぞれ位相のずれた電流を流すことにより、低電圧を高電圧に昇圧する。従って、昇圧装置の出力が安定するためには、各々のリアクトルのインダクタンスは、等しい方がより好ましい。第１磁路と第２磁路にそれぞれ配設される高磁気抵抗部の磁気抵抗の合計がそれぞれ等しい場合、第１巻線と第２巻線のインダクタンスを容易に等しくできる。

請求項３に記載の昇圧装置用複合型リアクトルによれば、第１磁路と第２磁路にそれぞれ配設される空隙の磁気抵抗が等しくなる。そのため、より簡単に第１巻線と第２巻線の磁気的な相互影響を等しくすることができ、昇圧装置の出力特性の安定化を図ることができる。

ところで、空隙の磁気抵抗は、空隙の長さに比例し、空隙の断面積に反比例する。そのため、第１磁路と第２磁路にそれぞれ配設される空隙の断面積に対する長さの比（空隙の長さ／空隙の断面積）の合計がそれぞれ等しい場合、空隙の磁気抵抗も等しくなる。その結果、第１巻線と第２巻線のインダクタンスを等しくできる。

請求項４に記載の昇圧装置用複合型リアクトルによれば、中央磁脚の断面積を、第１磁脚の断面積と第２磁脚の断面積とを足し合わせた面積より小さくでき、リアクトルの小型、軽量化を図ることができる。

昇圧装置は、複数のチョッピング用スイッチング素子を、それぞれ位相をずらしてスイッチング動作させる。これにより、第１巻線と第２巻線には、それぞれ位相のずれた略三角波状の電流が流れる。

ところで、第１磁脚と第２磁脚に流れる磁束は、第１巻線と第２巻線とにそれぞれ流れる電流に比例する。従って、第１磁脚と第２磁脚とにそれぞれ流れる磁束も位相がずれるため、それらが合成される中央磁脚の磁束の最大値は、第１磁脚に流れる磁束の最大値と第２磁脚に流れる磁束の最大値とを足し合わせた値より小さくなる。そのため、中央磁脚の断面積を、第１磁脚の断面積と第２磁脚の断面積とを足し合わせた面積より小さくしても、磁気飽和することはなく、小型、軽量化を図ることができる。

請求項５に記載の昇圧装置用複合型リアクトルによれば、中央磁脚での磁気飽和を確実に防止でき、昇圧装置の出力特性を確保するとともに、小型、軽量化を図ることができる。

請求項６に記載の昇圧装置用複合型リアクトルによれば、中央磁脚は一体で構成されており、空隙が配設されないため、第１巻線と第２巻線のインダクタンスをともに低下させることはない。そのため、昇圧装置に適したインダクタンスを効率よく設定することができる。

請求項７に記載の昇圧装置によれば、安定した出力特性が得られるとともに、昇圧装置の小型、軽量化を図ることができる。

本実施形態は、電気自動車内に設けられる各種電気機器及び回路装置を駆動するための昇圧装置であり、バッテリの出力電圧１２Ｖを４８Ｖに昇圧する例を示す。

（第１実施形態）
第１実施形態における昇圧装置の回路図を図１に、昇圧装置のタイミングチャートを図２に、昇圧装置用複合型リアクトルのコアの平面図及び矢視断面図を図３に、昇圧装置用複合型リアクトルの平面図を図４に示す。

まず、図１及び図２を参照して、昇圧装置１について説明する。図１に示すように、昇圧装置１は、バッテリ（直流電源）２と、昇圧装置用複合型リアクトル３と、２つの逆流阻止用ダイオード４ａ、４ｂと、２つのトランジスタ（スイッチング素子）５ａ、５ｂと、平滑コンデンサ６とを備えている。

バッテリ２の正極には、第１巻線３０及び第２巻線３１からなる昇圧装置用複合型リアクトル３の一端が、共通して接続されている。この昇圧装置用複合型リアクトル３の他端は、それぞれ別々に、逆流阻止用ダイオード４ａ、４ｂのアノードと、エミッタを接地したトランジスタ５ａ、５ｂのコレクタとに接続されている。２つ逆流阻止用ダイオード４ａ、４ｂのカソードは、共通して高圧側の負荷の一端に接続されている。この高圧側の負荷には、平滑用コンデンサ６が並列接続されている。そして、高圧側の出力端子には、出力電圧を監視する電圧検出部７が接続され、電圧検出部７の出力が制御部８へ入力される。この制御部８は、トランジスタ５ａ、５ｂのベースと接続されており、電圧検出部７の出力に基づいてトランジスタ５ａ、５ｂをＯＮ、ＯＦＦさせる。

次に、図２を参照して昇圧装置１の動作について説明する。図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、２つのトランジスタ５ａ、５ｂは、制御部８からの駆動パルスによって、位相がπずれた状態で順次ＯＮされる。そして、高圧側の出力電圧が４８Ｖ以上になると、制御部８からの駆動パルスによって、トランジスタ５ａ、５ｂは順次ＯＦＦされる。ここで、高圧側の出力電圧は、電圧検出部７によって常時監視されており、出力電圧が４８Ｖ以上の場合、電圧検出部７は制御部８に信号を出力する。制御部８は、この電圧検出部７からの信号に基づき、トランジスタ５ａ、５ｂを順次ＯＦＦする。

例えば、トランジスタ５ａがＯＮすると、バッテリ２から昇圧装置用複合型リアクトル３の第１巻線３０へと電流が流れる。このとき、第１巻線３０には、第１巻線３０のインダクタンスと、第１巻線３０に流れる電流の２乗とに比例する磁気エネルギーが蓄えられる。同様に、トランジスタ５ｂがＯＮすると、位相がπずれた状態で、第２巻線３１にも磁気エネルギーが蓄えられる。続いて、トランジスタ５ａ、５ｂがＯＦＦすると、第１巻線３０と第２巻線３１とに蓄えられていた磁気エネルギーは、位相がπずれた状態で、逆流阻止用ダイオード４ａ、４ｂを介し高圧側の負荷へ供給される。このとき、高圧側へ電流が流れ、平滑用コンデンサ６により４８Ｖの出力電圧が維持される。

ここで、第１巻線３０と第２巻線３１のインダクタンスをＬ、その両端電圧をＥ、第１巻線３０と第２巻線３１に流れる電流の時間微分値をΔＩ／Δｔとすると、Ｅ＝Ｌ（ΔＩ／Δｔ）の関係が成立する。従って、トランジスタ５ａ、５ｂがＯＮ状態にあるときの電流の立ち上がり勾配は、１２Ｖ／Ｌである。また、トランジスタ５ａ、５ｂがＯＦＦ状態にあるときの電流の立ち下がり勾配は、（４８Ｖ−１２Ｖ）／Ｌ＝３６Ｖ／Ｌである。

その結果、第１巻線３０と第２巻線３１に流れる電流は、図２（ｃ）及び（ｄ）に示すように、位相がπずれ、立ち下がり勾配が立ち上がり勾配の３倍である三角波状の波形となる。また、第１巻線３０に流れる電流と第２巻線３１に流れる電流との合成電流は、図２（ｅ）に示すように、三角波状のリプルを含んだ波形となる。この合成電流の最大値Ｉ０は、第１巻線３１に流れる電流の最大値Ｉ１と、第２巻線３１に流れる電流の最大値Ｉ２とを足し合わせた値（Ｉ１＋Ｉ２）の０．６７倍（Ｉ０＝０．６７（Ｉ１＋Ｉ２））である。

次に、図３及び図４を参照して昇圧装置用複合型リアクトル３について説明する。図３及び図４に示すように、昇圧装置用複合型リアクトル３は、第１磁脚３２及び第２磁脚３３と、中央磁脚３４と、第１磁継部３５及び第２磁継部３６と、第１巻線３０及び第２巻線３１と、空隙３７とを備えている。なお、各磁脚と各磁継部とを明確にするため、図上に境界を示す破線が付してある。

図３（ａ）に示すように、第１磁脚３２及び第２磁脚３３は、磁性材であるけい素鋼板を積層して構成され、一側面の両端部に円弧部を有する同一形状の部材である。

中央磁脚３４は、磁性材であるけい素鋼板を積層して構成され、図３（ｂ）に示すように、第１磁脚３２の断面積Ｓ１と第２磁脚３３の断面積Ｓ２とを足し合わせた値（Ｓ１＋Ｓ２）の０．６９倍（Ｓ０＝０．６９（Ｓ１＋Ｓ２））の断面積Ｓ０を有している。

そして、第１磁脚３２の両端部と中央磁脚３４の両端部との間及び第２磁脚３３の両端部と中央磁脚３４の両端部との間には、磁性材であるけい素鋼板を積層して構成された、同一断面形状の第１磁継部３５及び第２磁継部３６が配設される。第１磁継部３５は、中央磁継部３５ａと、２つの磁脚側磁継部３５ｂ、３５ｃと、それらに挟持され空隙３７を確保するための２つのギャップスペーサ３５ｄとを備えている。第２磁継部３６は、中央磁継部３６ａと、２つの磁脚側磁継部３６ｂ、３６ｃと、それらに挟持され空隙３７を確保するための２つのギャップスペーサ３６ｄとを備えている。第１磁継部３５及び第２磁継部３６のギャップスペーサ３５ｄ、３６ｄは、樹脂からなる薄板の部材であり、その外形は、挟持される第１磁継部３５及び第２磁継部３６の断面外形と同じで、厚さは所定の磁気抵抗が得られる厚み（例えば１ｍｍ）に設定されている。そして、第１磁継部３５及び第２磁継部３６の磁脚側磁継部３５ｂ、３５ｃ、３６ｂ、３６ｃは、中央磁脚３４、第１磁脚３２及び第２磁脚３３の両端部に一体的に形成されている。

図４に示すように、第１巻線３０及び第２巻線３１は、それぞれに電流を流したとき、中央磁脚３４の同じ方向に磁束が流れるよう、絶縁部材（図略）を介し、第１磁継部３５及び第２磁継部３６にそれぞれ巻回されている。

このような昇圧装置用複合型リアクトル３が、図１の昇圧装置１に用いられ、図２のように駆動された場合、第１巻線３０及び第２巻線３１は、入力電流に比例した磁束を発生する。例えば、第１巻線３０の発生する磁束は、図４（ａ）に示すように、第１磁路３０ａ以外に、第１磁脚３２、第１磁継部３５、中央磁脚３４の一端部、第２磁継部３６、第２磁脚３３、第２磁継部３６、中央磁極３４の他端部及び第１磁継部３５の閉回路からなる第１漏れ磁路３０ｂへも流れようとする。しかし、第１磁路３０ａに、４つの空隙３７が配設されているのに対し、第１漏れ磁路３０ｂには、８つの空隙３７が配設されている。そのため、第１漏れ磁路３０ｂは、第１磁路３０ａより磁気抵抗が非常に大きく、第１漏れ磁路３０ｂの磁束は、第１磁路３０ａの磁束に較べ著しく少なくなる。従って、第１巻線３０が発生する磁束が、第２巻線３１に与える影響は実用上問題の発生しないレベルになり、第２巻線３１が発生する磁束が、第１巻線３０に与える影響も同様である。その結果、第１巻線３０と第２巻線３１との間には、磁気的な相互影響がほとんどなくなり、それぞれ独立したリアクトルとして動作することができる。

また、全ての空隙３７は、ギャップスペーサ３５ｄ、３６ｄにより、同一断面形状となり、所定の長さに管理されているため、８つの空隙３７の磁気抵抗は全て等しい。そのため、空隙３７がそれぞれ４つずつ配設されている第１磁路３０ａと第２磁路３１ａの磁気抵抗も等しくなる。従って、第１巻線３０と第２巻線３１のインダクタンスを等しくでき、昇圧装置１の出力特性の安定化を図ることができる。

ところで、中央磁脚３４に流れる磁束は、第１巻線３０の発生する磁束と、第２巻線３１の発生する磁束とを足し合わせたものである。第１巻線３０及び第２巻線３１の発生する磁束は、第１巻線３０及び第２巻線３１に流れる電流に比例する。そのため、中央磁脚３４に流れる磁束は、第１巻線３０と第２巻線３１の合成電流に比例する。図２に示すように、この合成電流の最大値Ｉ０は、第１巻線３０に流れる電流の最大値Ｉ１と、第２巻線３１に流れる電流の最大値Ｉ２とを足し合わせた値（Ｉ１＋Ｉ２）の０．６７倍（Ｉ０＝０．６７（Ｉ１＋Ｉ２））である。従って、中央磁脚３４に流れる磁束の最大値も、第１巻線３０の発生する磁束の最大値と、第２巻線３１の発生する磁束の最大値とを足し合わせた値の０．６７倍となる。その結果、中央磁脚３４の断面積Ｓ０は、第１磁脚３２の断面積Ｓ１と第２磁脚３３の断面積Ｓ２とを足し合わせた値（Ｓ１＋Ｓ２）より小さく（Ｓ０＜Ｓ１＋Ｓ２）しても磁気飽和はせず、小型、軽量化を図ることができる。また、中央磁脚３４の断面積Ｓ０は、少なくとも０．６７倍以上（Ｓ０≧０．６７（Ｓ１＋Ｓ２））あれば磁気飽和せず、出力特性を確保でき、バッテリ電圧変動を考慮すると、０．６９倍（Ｓ０＝０．６９（Ｓ１＋Ｓ２））であれば十分である。さらに、０．６９倍以上（Ｓ０≧０．６９（Ｓ１＋Ｓ２））であればより好ましい。

さらに、第１巻線３０と第２巻線３１の発生する磁束が同じ方向に重畳して流れる中央磁脚３４には、空隙３７が配設されないため、第１巻線３０と第２巻線３１のインダクタンスをともに低下させることはない。そのため、昇圧装置１に適したインダクタンスを効率よく設定することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態における昇圧装置用複合型リアクトルのコアの平面図を図５に示す。ここでは、第１実施形態における昇圧装置用複合型リアクトル３との相違部分についてのみ説明し、共通する部分ついては、必要とされる箇所以外説明を省略する。なお、前記実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明する。

空隙３７は、第１磁路３０ａの少なくとも第１磁脚３２及び第１磁継部３５と、第２磁路３１ａの少なくとも第２磁脚３３及び第２磁継部３６とに、それぞれ少なくとも１つ以上配設されていればよい。

まず、第１磁路３０ａの第１磁脚３２及び２つの第１磁継部３５にそれぞれ１つずつ、さらに、第２磁路３１ａの第２磁脚３３及び２つの第２磁継部３６にそれぞれ１つずつ、合計６つの空隙３７が配設されている例について説明する。

図５（ａ）に示すように、第１磁継部３５は、第１磁脚側磁継部３５ｅと、中央磁脚側磁継部３５ｆと、それらに挟持され空隙３７を確保するためのギャップスペーサ３５ｇとを備えている。第２磁継部３６は、第２磁脚側磁継部３６ｅと、中央磁脚側磁継部３６ｆと、それらに挟持され空隙３７を確保するためのギャップスペーサ３６ｇとを備えている。第１磁脚３２は、上側第１磁脚３２ａと、下側第１磁脚３２ｂと、それらに挟持され空隙３７を確保するためのギャップスペーサ３２ｃとを備えている。第２磁脚３３は、上側第２磁脚３３ａと、下側第２磁脚３３ｂと、それらに挟持され空隙３７を確保するためのギャップスペーサ３３ｃとを備えている。そして、第１磁脚側磁継部３５ｅは、上側第１磁脚３２ａ及び下側第１磁脚３２ｂの端部に、第２磁脚側磁継部３６ｅは、上側第２磁脚３３ａ及び下側第２磁脚３３ｂの端部に、それぞれ一体に形成されている。さらに、中央磁脚側磁継部３５ｆ、３６ｆは、中央磁脚３４の両端部に一体に形成されている。

次に、第１磁路３０ａの２つの第１磁継部３５にそれぞれ１つずつ、さらに、第２磁路３１ａの２つの第２磁継部３６にそれぞれ１つずつ、合計４つの空隙３７が配設されている例について説明する。

図５（ｂ）に示すように、第１磁継部３５は、第１磁脚側磁継部３５ｅと、中央磁脚側磁継部３５ｆと、それらに挟持され空隙３７を確保するためのギャップスペーサ３５ｇとを備えている。第２磁継部３６は、第２磁脚側磁継部３６ｅと、中央磁脚側磁継部３６ｆと、それらに挟持され空隙３７を確保するためのギャップスペーサ３６ｇとを備えている。そして、第１磁脚側磁継部３５ｅは、第１磁脚３２の両端部に、第２磁脚側磁継部３６ｅは、第２磁脚３３の両端部に、それぞれ一体に形成されている。さらに、中央磁脚側磁継部３５ｆ、３６ｆは、中央磁脚３４の両端部に一体に形成されている。

さらに、第１磁路３０ａの第１磁脚３２と、第２磁路３１ａの第２磁脚３３とに、それぞれ１つずつ、合計２つの空隙３７が配設されている例について説明する。

図５（ｃ）に示すように、第１磁脚３２は、上側第１磁脚３２ａと、下側第１磁脚３２ｂと、それらに挟持され空隙３７を確保するためのギャップスペーサ３２ｃとを備えている。第２磁脚３３は、上側第２磁脚３３ａと、下側第２磁脚３３ｂと、それらに挟持され空隙３７を確保するためのギャップスペーサ３２ｃとを備えている。そして、第１磁継部３５は、一端が中央磁脚３４の端部と一体に形成されるとともに、他端は、上側第１磁脚３２ａ及び下側第１磁脚３２ｂの端部に一体に形成されている。第２磁継部３６は、一端が中央磁脚３４の端部と一体に形成されるとともに、他端は、上側第２磁脚３３ａ及び下側第２磁脚３３ｂの端部に一体に形成されている。

これら、第２実施形態によれば、第１実施形態に対し空隙３７の数が減ることにより、第１巻線３０と第２巻線３１のインダクタンス設定範囲が広がる。そのため、昇圧装置１に適したインダクタンスをより効率よく設定することができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態における昇圧装置用複合型リアクトルの平面図を図６に示す。
ここでは、第１実施形態及び第２実施形態における昇圧装置用複合型リアクトル３との相違部分についてのみ説明し、共通する部分ついては、必要とされる箇所以外説明を省略する。なお、前記実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明する。

第１巻線３０及び第２巻線３１は、第１磁路３０ａ及び第２磁路３１ａの中央磁脚３４を除く磁脚及び磁継部に券回されていればよい。図６（ａ）に示すように、第１巻線３０及び第２巻線３１は、絶縁部材を介して、それぞれ２つある第１磁継部３５及び第２磁継部３６のうち一方にのみ券回されている。また、図６（ｂ）に示すように、第１巻線３０及び第２巻線３１は、絶縁部材を介し、第１磁脚３２及び第２磁脚３３にそれぞれ巻回されている。

これら、第３実施形態によれば、昇圧装置用複合型リアクトル３の外形を、昇圧装置１への実装に最適な形状に、効率よく設定することができ、昇圧装置１の小型、軽量化を図ることができる。

なお、上述した実施形態において、磁脚及び磁継部は、けい素鋼板で構成されているが、
これに限られるものではない。例えば、フェライト材を焼成したものであってもよい。また、第１磁路及び第２磁路にギャップスペーサを配設して空隙を確保しているが、これに限られるものではない。例えば、磁気抵抗の高い非磁性材からなる薄板を磁路に配設していてもよい。さらに、２相の昇圧装置を取りあげているが、これに限られるものではない。多相の昇圧装置に用いられる複数のリアクトルのうち、流れる電流の位相が異なる２つのリアクトルに適用してもよい。

第１実施形態における昇圧装置の回路図を示す。 第１実施形態における昇圧装置のタイミングチャートを示す。 第１実施形態における昇圧装置用複合型リアクトルのコアの平面図及び矢視断面図を示す。 第１実施形態における昇圧装置用複合型リアクトルの平面図を示す。 第２実施形態における昇圧装置用複合型リアクトルのコアの平面図を示す。 第３実施形態における昇圧装置用複合型リアクトルの平面図を示す。

符号の説明

３ ・・・ 昇圧装置用複合型リアクトル
３０ ・・・ 第１巻線
３１ ・・・ 第２巻線
３２ ・・・ 第１磁脚
３３ ・・・ 第２磁脚
３４ ・・・ 中央磁脚
３５ ・・・ 第１磁継部
３６ ・・・ 第２磁継部
３７ ・・・ 空隙
３０ａ ・・・ 第１磁路
３１ａ ・・・ 第２磁路

Claims (7)

1. 電流を変化させることにより磁束を変化させる第１巻線と、前記第１巻線に流れる電流に対し位相をずらした電流を変化させることにより磁束を変化させる第２巻線と、少なくとも前記第１巻線の発生する磁束を流すための磁路を形成する第１磁脚と、少なくとも前記第２巻線の発生する磁束を流すための磁路を形成する第２磁脚と、前記第１巻線及び前記第２巻線の発生する磁束を互いに同じ方向に重畳して流すための共通の磁路を形成する中央磁脚と、前記第１磁脚の両端部と前記中央磁脚の両端部とを磁気的に連結し磁路を形成する第１磁継部と、前記第２磁脚の両端部と前記中央磁脚の両端部とを磁気的に連結し磁路を形成する第２磁継部とを備えた昇圧装置用複合型リアクトルにおいて、
   さらに、前記第１磁脚、前記第１磁継部及び前記中央磁脚の閉回路からなる第１磁路の少なくとも前記第１磁脚及び前記第１磁継部に少なくとも１つ以上配設される高磁気抵抗部と、前記第２磁脚、前記第２磁継部及び前記中央磁脚の閉回路からなる第２磁路の少なくとも前記第２磁脚及び前記第２磁継部に少なくとも１つ以上配設される高磁気抵抗部とを有することを特徴とする昇圧装置用複合型リアクトル。
2. 前記高磁気抵抗部は、前記第１磁路の少なくとも前記第１磁脚及び前記第１磁継部に配設される各前記高磁気抵抗部の磁気抵抗の合計と、前記第２磁路の少なくとも前記第２磁脚及び前記第２磁継部に配設される各前記高磁気抵抗部の磁気抵抗の合計とが等しいことを特徴とする請求項１記載の昇圧装置用複合型リアクトル。
3. 前記高磁気抵抗部は、空隙であり、前記第１磁路の少なくとも前記第１磁脚及び前記第１磁継部に配設される各前記空隙の断面積に対する長さの比の合計と、前記第２磁路の少なくとも前記第２磁脚及び前記第２磁継部に配設される各前記空隙の断面積に対する長さの比の合計とが等しいことを特徴とする請求項２記載の昇圧装置用複合型リアクトル。
4. 前記中央磁脚は、前記第１磁脚の断面積と前記第２磁脚の断面積とを足した面積より小さい断面積を有することを特徴とする請求項２記載の昇圧装置用複合型リアクトル。
5. 前記中央磁脚は、前記第１磁脚の断面積と前記第２磁脚の断面積とを足した面積の０．６９倍以上の断面積を有することを特徴とする請求項４記載の昇圧装置用複合型リアクトル。
6. 前記中央磁脚は、一体で構成されることを特徴とする請求項２記載の昇圧装置用複合型リアクトル。
7. 直流電源と、前記直流電源に一端が共通して接続される少なくとも２つのリアクトルと、前記リアクトルの他端にそれぞれアノードが接続される前記リアクトルと同数のダイオードと、前記ダイオードのアノードが接続された前記リアクトルの他端にそれぞれ接続される前記リアクタンスと同数のスイッチング素子とを備えた昇圧装置において、
   さらに、前記リアクトルは、請求項１乃至６記載の昇圧装置用複合型リアクトルであることを特徴とする昇圧装置。

Images