JP2013026492A - リアクトル及びこのリアクトルを搭載したパワーコンディショナ - Google Patents

Abstract

【課題】コアロスを低減でき、高周波対応可能にリアクトルを構成する。
【解決手段】上下に間隔を離して互いに対向する上下一対の磁心継部１１Ｕ，１１Ｄ間に上下一対のギャップ材１２Ｕ，１２Ｄを密着して介装させ、且つ、上下一対のギャップ材間の左右にコイル１４をそれぞれ巻回した左右一対の磁心脚部１５Ｌ，１５Ｒを所定の中心間隔を隔てて上下一対のギャップ材に密着して並設させて構成したリアクトル１０において、所定形状の第１フェライトコア板１１ａを複数積層して形成した第１のコア直方体を上下に有する上下一対の磁心継部１１Ｕ，１１Ｄと、第１フェライトコア板とは異なる所定形状の第２フェライトコア板１５ａを複数積層して形成した第２のコア直方体を左右に有する左右一対の磁心脚部１５Ｌ，１５Ｒと、を備えたことを特徴とするリアクトル１０を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、フェライトコア板を積層して形成したコア直方体を磁心継部及び磁心脚部に備えたリアクトル及びこのリアクトルを搭載したパワーコンディショナに関する。

地球温暖化防止や再生可能なエネルギー供給の実現に向けての活動の一環として、世界的に自然エネルギーへの関心が高まっており、なかでも太陽光発電システムは地球環境保護の点からも環境への影響が少ないために急速な進展が要望されている。

かかる太陽光発電システムでは、一般家庭の屋根などに設置した太陽電池からの直流をパワーコンディショナという装置によって商用周波数の交流に変換し、この交流電力を家庭内に供給すると共に、余剰電力を電力会社に売電することが可能になっている。

更に、上記したパワーコンディショナ内では、太陽電池からの直流電圧をリアクトルを用いたＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧し、且つ、インバータで交流化された後に、リアクトルを用いたフィルタ回路で交流の高周波成分（リップル）を平滑化している。

この際、太陽電池からの直流電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータや、交流のリップルを平滑するフィルタ回路に用いられるリアクトルは、各種の構造形態があるが、従来例の一例として、鉄心間にギャップ材を有するリアクトルにおいて、耐熱性を有し樹脂含浸が可能なギャップ材を鉄心間に挿入してギャップ材及び鉄心を樹脂含浸により一体化できるように構成された鉄心とギャップ材が樹脂含浸一体化されたリアクトルおよびその製造方法がある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示された鉄心とギャップ材が樹脂含浸一体化されたリアクトルおよびその製造方法では、ここでの図示を省略するが、上下に間隔を離して互いに対向する上下一対の継鉄間に上下一対のギャップ材を密着して介装させ、且つ、上下一対のギャップ材間の左右にコイルをそれぞれ巻回した左右一対の脚鉄を間隔を隔てて上下一対のギャップ材に密着して並設させることで、継鉄と脚鉄とを構成するコア材がギャップ材を介してロ字状に枠組みされて、この全体を上下のフレームにて固定してリアクトルが構成されている。

この際、上下一対の継鉄及び左右一対の脚鉄は、積層コアであることが開示されているが、鉄心による積層コアでは、珪素鋼板などを積層したものが一般的に用いられているものである。

そして、上記構成のリアクトルによると、耐熱性を有し樹脂含浸が可能なギャップ材が鉄心間に挿入され、ギャップ材及び鉄心が樹脂含浸により一体化されてなることにより、ギャップ材と鉄心が面接着ではなく、立体的に接着されて一体化されるので、接着剤を用いなくても接着力が増加し電磁機械力に強く、長期使用における騒音信頼性が向上し、歩留まりを向上させ生産効率が改善でき、小型且つ軽量なリアクトルを実現できる旨が開示されている。

特開２００７−８１１８４号公報

ところで、特許文献１に開示された鉄心とギャップ材が樹脂含浸一体化されたリアクトルおよびその製造方法では、上下一対の継鉄及び左右一対の脚鉄が珪素鋼板を多数枚積層した積層コアやセンダストなどを用いた圧粉コアであるので、パワーコンディショナに搭載されるリアクトルとしては高周波対応が考慮されていないので問題である。

上記問題点について具体的に説明すると、リアクトルを駆動するにあたって、一般的な駆動周波数は１５〜２０ｋＨｚであり、この駆動周波数においてＳｉ（珪素）の含有率が３％未満の珪素鋼板では渦電流損により非常に効率が悪く実用的ではない。

上記した渦電流損を低減するためにＳｉの含有率を６．５％程度まで増やして比抵抗値を上げたＳｉリッチ珪素鋼板が使われている。しかし、Ｓｉリッチ珪素鋼板は加工が非常に困難であり、加工できる形状が限られていると共に、高コストになる。

更に、Ｓｉリッチ珪素鋼板でも、渦電流損対策は万全でなく渦電流領域を極小化するために、例えば０．１ｍｍ厚程度のＳｉリッチ珪素鋼板を多数枚積層しているものの、多数枚積層する際の工数の点で低コスト化が難しい。また、渦電流損は周波数の２乗に比例して大きくなるので、Ｓｉリッチ珪素鋼板を多数枚積層した場合でも高周波時の損失が非常に大きなものとなっているので、２０ｋＨｚの高周波化が限界である。

一方、センダストなどを用いた圧粉コアは、Ｓｉリッチ珪素鋼板を積層した積層コアよりもコアロスを低減できるが、この場合でも２０ｋＨｚの高周波化が限界である。

そこで、Ｓｉリッチ珪素鋼板やセンダストなどを用いた圧粉コアよりもコアロスを低減できるコア材を用いたリアクトル及びこのリアクトルを搭載したパワーコンディショナを提供することを目的とする。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、請求項１に記載の発明は、上下に間隔を離して互いに対向する上下一対の磁心継部間に上下一対のギャップ材を密着して介装させ、且つ、前記上下一対のギャップ材間の左右にコイルをそれぞれ巻回した左右一対の磁心脚部を所定の中心間隔を隔てて該上下一対のギャップ材に密着して並設させて構成したリアクトルにおいて、
所定形状の第１フェライトコア板を複数積層して形成した第１のコア直方体を上下に有する上下一対の磁心継部と、
前記第１フェライトコア板とは異なる所定形状の第２フェライトコア板を複数積層して形成した第２のコア直方体を左右に有する左右一対の磁心脚部と、
を備えたことを特徴とするリアクトルである。

また、請求項２に記載の発明は、上下に間隔を離して互いに対向する上下一対の磁心継部間に上下一対のギャップ材を密着して介装させ、且つ、前記上下一対のギャップ材間の左右にコイルをそれぞれ巻回した左右一対の磁心脚部を所定の中心間隔を隔てて該上下一対のギャップ材に密着して並設させて、前記上下一対の磁心継部と前記左右一対の磁心脚部とをロ字状に枠組みした後に非磁性ボルトを用いて締結するように構成したリアクトルであって、
奇数枚のフェライトコア板を奥行き方向に沿って垂直に積層し、且つ、前記奇数枚のフェライトコア板のうちで奥行き方向の中央に位置する中央のフェライトコア板の板厚を前記非磁性ボルトの径に対応させて予め各幅に加工した３枚の板を奥行き方向と直交する横方向に板厚分の間隔を隔ててそれぞれ配置することで、この横方向に沿って１辺が板厚寸法の正方形状の第１角孔を所定の間隔を隔てて２箇所貫通して形成した第１のコア直方体を上下に有する上下一対の磁心継部と、
前記上下一対の磁心継部に用いたフェライトコア板とは外形形状が異なる奇数枚のフェライトコア板を奥行き方向に沿って垂直に積層し、且つ、前記奇数枚のフェライトコア板のうちで奥行き方向の中央に位置する中央のフェライトコア板の板厚を前記非磁性ボルトの径に対応させ対応させて予め各幅に加工した２枚の板を奥行き方向と直交する横方向に板厚分の間隔を隔てて配置することで、この横方向の中心部位に１辺が板厚寸法の正方形状の第２角孔を貫通して形成した第２のコア直方体を左右に有する左右一対の磁心脚部と、
を備え、
前記第１，第２角孔内に前記非磁性ボルトを挿通させることを特徴とするリアクトルである。

更に、請求項３に記載の発明は、太陽電池と、前記太陽電池で発電した直流電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータからの直流を交流に変換するインバータと、前記インバータからの交流の高調波成分を除去するフィルタ回路と、前記フィルタ回路を通過した交流を出力する商用電源とを備えたパワーコンディショナにおいて、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記フィルタ回路の少なくとも一方に、請求項１又は請求項２に記載のリアクトルを用いたことを特徴とするパワーコンディショナである。

請求項１に記載のリアクトルによると、上下一対の磁心継部は、所定形状の第１フェライトコア板を複数積層して第１のコア直方体を形成し、且つ、左右一対の磁心脚部は、第１フェライトコア板とは異なる所定形状の第２フェライトコア板を複数積層して第２のコア直方体を形成することで、金型を用いて成型加工により所定形状に形成したフェライトコアやセンダストなどの圧粉コアよりも生産性良くコストを低減でき、且つ、高価な金型を用いないために多品種少量生産時において低価格化を図ることができると共に、外形形状が異なる複数のフェライトコア板を用いることによりコアロスが少なく且つ周波数特性が良いリアクトルを提供することができる。

また、請求項２に記載のリアクトルによると、上下一対の磁心継部及び左右一対の磁心脚部は、請求項１と同様に、フェライトコア板を用いて第１，第２のコア直方体を積層して形成することで、金型を用いて成型加工により所定形状に形成したフェライトコアやセンダストなどの圧粉コアよりも生産性良くコストを低減でき、且つ、高価な金型を用いないために多品種少量生産時において低価格化を図ることができる。

更に、上下一対の磁心継部の第１のコア直方体内に１辺が板厚寸法の正方形状の第１角孔を所定の間隔を隔てて２箇所貫通して形成し、且つ、左右一対の磁心脚部の第２のコア直方体内に１辺が板厚寸法の正方形状の第２角孔を１箇所貫通して形成して、上下一対の磁心継部と左右一対の磁心脚部とをロ字状に枠組みした後に非磁性ボルトを第１，第２角孔内に挿通させることにより、リアクトルの小型化を達成することができ、更に、第１，第２のコア直方体に対して困難な孔明け加工を施すことなく、第１，第２角孔を容易に形成することができる。

更に、請求項３に記載のパワーコンディショナによると、太陽電池と、ＤＣ／ＤＣコンバータと、インバータと、フィルタ回路と、商用電源とを備えてパワーコンディショナを構成した際に、ＤＣ／ＤＣコンバータ及びフィルタ回路の少なくとも一方に、請求項１又は請求項２に記載のリアクトルを用い、この際にリアクトルのコア材としてフェライトコア板を積層したコア直方体を用いているために、通常の周波数領域１５〜２０ｋＨｚは勿論のこと、２０ｋＨｚ以上の非可聴域においてもコアロスが殆ど生じないので、パワーコンディショナ内に設けた複数のスイッチング素子に対して高周波対応ができ、特性の良いパワーコンディショナを提供することができる。

（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明に係る実施例１のリアクトルを示した上面図，正面図，右側面図である。 本発明に係る実施例１のリアクトルを分解して示した分解斜視図である。 本発明に係る実施例１のリアクトルを示した斜視図である。 本発明に係る実施例１のリアクトルにおいて、上側の磁心継部と左側の磁心脚部とで生じる磁束密度の分布を模式的に示した図である。 本発明に係る実施例１のリアクトルにおいて、（ａ）はコイルの直流重畳特性を示し、（ｂ）は周波数特性を示した図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明に係る実施例２のリアクトルを示した上面図，Ｘ断面図，Ｙ断面図である。 本発明に係る実施例２のリアクトルを分解して示した分解斜視図である。 本発明に係る実施例２のリアクトルにおいて、図６及び図７に示した上下一対の磁心継部及び左右一対の磁心脚部を分解して示した分解斜視図である。 本発明に係る実施例２のリアクトルを示した斜視図である。 本発明に係る実施例１のリアクトル又は実施例２のリアクトルを搭載した実施例３のパワーコンディショナを説明するための回路構成図である。 パワーコンディショナにおいて、複数のスィチング素子を駆動したときにコア材にＳｉリッチ珪素鋼板，センダストコア，フェライトコア板を用いて比較したリアクトルの特性を示した図である。

以下に本発明に係るリアクトル及びこのリアクトルを搭載したパワーコンディショナの一実施例について、図１〜図１１を参照して実施例１，実施例２，実施例３の順に詳細に説明する。

本発明に係るリアクトルでは、コア材として背景技術で説明した珪素鋼板やセンダストコアよりもコアロスの少ないフェライトコア板を積層したことを特徴するものであり、このリアクトルを搭載したワーコンディショナではスイッチング素子やダイオードに対して高周波対応を図ることを特徴とするものである。

図１及び図２に示す如く、本発明に係る実施例１のリアクトル１０では、上下に間隔を離して互いに対向する上下一対の磁心継部１１Ｕ，１１Ｄ間に上下一対のギャップ材１２Ｕ，１２Ｄを密着して介装させ、且つ、上下一対のギャップ材１２Ｕ，１２Ｄ間の左右に絶縁テープ１３，１３及びコイル１４，１４をそれぞれ巻回した左右一対の磁心脚部１５Ｌ，１５Ｒを所定の中心間隔を隔てて上下一対のギャップ材１２Ｕ，１２Ｄに密着して並設させることで、磁心継部と磁心脚部とを構成するコア材がギャップ材を介してロ字状に枠組みされている。

この際、上下一対の磁心継部１１Ｕ，１１Ｄと、左右一対の磁心脚部１５Ｌ，１５Ｒとの間にそれぞれ密着して介装される上下一対のギャップ材１２Ｕ，１２Ｄは、先に背景技術で説明したような耐熱性を有し樹脂含浸が可能な樹脂材料、もしくは、板厚が１ｍｍ程度で耐熱性を有する樹脂板のいずれでも良いものである。

また、この際、上下一対の磁心継部１１Ｕ，１１Ｄ及び左右一対の磁心脚部１５Ｌ，１５Ｒは、コア材として市販されているフェライトコア板を用いており、このフェライトコア板は例えば日本セラミック株式会社製のＢＭ３０を適用している。

尚、ＢＭ３０は、高飽和磁束密度（Ｂｓ＝５４０ｍＴ ａｔ ２３°Ｃ、４５０ｍＴ ａｔ １００°Ｃ）と、低コアロス（Ｐｃｖ＝３２０ｋＷ／ｍ^３ ａｔ １００ｋＨｚ−２００ｍＴ，１００°Ｃ）の性能を有する高飽和磁束密度・低損失パワーフェライトである。

そして、上下一対の磁心継部１１Ｕ，１１Ｄそれぞれは、所定形状として例えば外形寸法が４０ｍｍ×４０ｍｍ×１０ｍｍに加工されている第１フェライトコア板１１ａを４枚用いて、全体で縦（奥行き）Ｄ１＝４０ｍｍ，横（幅）Ｗ1＝８０ｍｍ，高さＨ1＝２０ｍｍからなる第１のコア直方体が一体的に得られるように、上下方向及び左右方向に各２枚の第１フェライトコア板１１ａを水平に密着させて積層して各層間を熱硬化性接着剤により接着している。

一方、左右一対の磁心脚部１５Ｌ，１５Ｒそれぞれは、第１フェライトコア板１１ａとは異なる所定形状として例えば外形寸法が６ｍｍ×３０ｍｍ×３５ｍｍに加工されている第２フェライトコア板１５ａを５枚用いて、全体で縦（奥行き）Ｄ２＝６ｍｍ×５＝３０ｍｍ、横（幅）Ｗ２＝３０ｍｍ、高さＨ２＝３５ｍｍからなる第２のコア直方体が一体的に得られるように、縦方向（奥行き方向）に沿って板厚６ｍｍの第２フェライトコア板１５ａを５枚垂直に密着させて積層して各層間を熱硬化性接着剤により接着している。

この際、左右一対の磁心脚部１５Ｌ，１５Ｒは、上下一対の磁心継部１１Ｕ，１１Ｄの縦（奥行き）Ｄ１＝４０ｍｍに対して中心部に配置すると共に、横（幅）Ｗ1＝８０ｍｍに対して左右間の所定の中心間隔を例えば４６ｍｍに設定して左右で隣り合うコイル１４，１４同士の接触を防止している。

また、左右一対の磁心脚部１５Ｌ，１５Ｒそれぞれは、直方体に形成された上下の面を除いて各側面に沿って制振性能を備えた厚さが０．５ｍｍ程度の絶縁テープ１３を巻き付けた上に、厚さが０．９ｍｍで幅が６ｍｍに平板状に形成された１本の平角線によりコイル１４を螺旋状に巻回させている。

ここでは、コイル１４の巻数を多く取るために、平角線を使ってエッジワイズ巻きを行うことにより、占積率が増え、直流抵抗の低減、周波数特性のアップ、放熱性の向上など性能向上による小型化・高効率化が図れるメリットがあるが、これに限定されるものではなく、例えば、不図示の丸線を幅方向に複数本並列させて１本の平角線とほぼ同等に６ｍｍ程度に幅広く形成してこれを螺旋状に巻回させても良いものである。

そして、上下一対の磁心継部１１Ｕ，１１Ｄ間に上下一対のギャップ材１２Ｕ，１２Ｄを介して左右一対の磁心脚部１５Ｌ，１５Ｒを配置した状態で、Ｍａｘｗｅｌｌシミュレーションにより磁束密度の分布状態を図４に示した如く確認した。

図４において、上側の磁心継部１１Ｕ及び左側の磁心脚部１５Ｌについてのみ図示し、上側の磁心継部１１Ｕの左側面のコア断面積をＡ１、且つ、左側の磁心脚部１５Ｌの上面のコア断面積をＡ２とすると、磁束密度に対してコア断面積Ａ１＝コア断面積Ａ２が理論上での理想条件であるが、この実施例１では、先に説明した各外形寸法により、上側の磁心継部１１Ｕの左側面のコア断面積Ａ１は４０ｍｍ×２０ｍｍ＝８００ｍｍ^２となり、且つ、左側の磁心脚部１５Ｌの上面のコア断面積Ａ２は３０ｍｍ×３０ｍｍ＝９００ｍｍ^２となっているが、左側の磁心脚部１５Ｌの上面のコア断面積Ａ２＝９００ｍｍ^２に対して磁束密度が橋渡しされる上側の磁心継部１１Ｕの左側面のコア断面積Ａ１＝８００ｍｍ^２は、理想条件よりも約１１％程度低減するものの、図示した如くの磁束密度の分布が得られるので実用上問題ないことを確認できた。

更に、図３に示す如く、上下一対の磁心継部１１Ｕ，１１Ｄと左右一対の磁心脚部１５Ｌ，１５Ｒとを上下一対のギャップ材１２Ｕ，１２Ｄを介してロ字状に枠組みした後に、この枠組みを上下一対のアルミ板１６Ｕ，１６Ｄ間に挟み込んで、上下一対のアルミ板１６Ｕ，１６Ｄの左右両端側を複数本（４本）の非磁性ボルト１７と複数個（４個）の非磁性ナット１８とで締結することで、実施例１のリアクトル１０が組み立てられている。

この際、上下一対のアルミ板１６Ｕ，１６Ｄの少なくとも一方は、後述するパワーコンディショナ３０（図１０）に搭載するための取り付け部材として機能している。

そして、実施例１のリアクトル１０を組み立てた後に、左側の磁心脚部１５Ｌに巻回させたコイル１４の一端と右側の磁心脚部１５Ｒに巻回させたコイル１４の他端とを接続端子１９で接続し、且つ、左側の磁心脚部１５Ｌに巻回させたコイル１４の他端と右側の磁心脚部１５Ｒに巻回させたコイル１４の一端とを接続端子１９で接続することで、１系統用のリアクトル１０が完成する。この場合は後述する図１０に示した部品番号３４に相当する。図１０に示した部品番号４４，４５として用いる場合には、上記のように接続するのではなく、コイルの４つの端それぞれに端子を接続すれば良いものである。

上記の構成による実施例１のリアクトル１０に対して、図５（ａ）に示したようにコイルの直流重畳特性を測定し、且つ、図５（ｂ）に示したように周波数特性を測定した。

ここで、コア直方体に巻回させたコイルに交流の他に直流を重ねて直流重畳電流を流して直流重畳特性を測定した場合に、コア材にフェライトコア板を用いた場合には、珪素鋼板を用いた場合に対して磁気飽和の観点から直流重畳特性は一般的に不利であると考えられているが、図５（ａ）に示す如く、バイアス電流が２０Ａ以下の範囲ではインダクタンスが４５０〜５００μＨ内の値が得られて大きく低下せず、珪素鋼板並みの特性が得られることから実用上何等の支障もきたさないことが判明した。

また、コア材にフェライトコア板を用いた場合には、図５（ｂ）に示す如く、周波数特性も、１０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚの範囲内でインダクタンスが４５０〜５００μＨ内の値が得られて安定化しており、背景技術で説明したＳｉリッチ珪素鋼板やセンダストコアをコア材に用いた場合よりも周波数特性が大幅に向上することが判明し、この周波数特性については後述の図１１で説明する。

上述したように、本発明に係る実施例１のリアクトル１０によれば、上下一対の磁心継部１１Ｕ，１１Ｄは、所定形状の第１フェライトコア板１１ａを一方の方向（水平方向）に複数積層して第１のコア直方体を形成し、且つ、左右一対の磁心脚部１５Ｌ，１５Ｒは、第１フェライトコア板１１ａとは異なる所定形状の第２フェライトコア板１５ａを上記一方の方向と直交する他方の方向（垂直方向）に複数積層して第２のコア直方体を形成することで、金型を用いて成型加工により所定形状に形成したフェライトコアやセンダストなどの圧粉コアよりも生産性良くコストを低減でき、且つ、高価な金型を用いないために多品種少量生産時において低価格化を図ることができると共に、外形形状が異なる複数のフェライトコア板を用いることによりコアロスが少なく且つ周波数特性が良い実施例１のリアクトル１０を提供することができる。

図６及び図７に示す如く、本発明に係る実施例２のリアクトル２０も、実施例１と略同様に、上下に間隔を離して互いに対向する上下一対の磁心継部２１Ｕ，２１Ｄ間に上下一対のギャップ材２２Ｕ，２２Ｄを密着して介装させ、且つ、上下一対のギャップ材２２Ｕ，２２Ｄ間の左右に絶縁テープ２３，２３及びコイル２４，２４をそれぞれ巻回した左右一対の磁心脚部２５Ｌ，２５Ｒを所定の中心間隔を隔てて上下一対のギャップ材２２Ｕ，２２Ｄに密着して並設させることで、磁心継部と磁心脚部とを構成するコア材がギャップ材を介してロ字状に枠組みされているが、後述するように、コア材をロ字状に枠組みした後に非磁性ボルト２７による締結方法が実施例１とは異なっている。

この際、上下一対の磁心継部２１Ｕ，２１Ｄと、左右一対の磁心脚部２５Ｌ，２５Ｒとの間にそれぞれ密着して介装される上下一対のギャップ材２２Ｕ，２２Ｄは、組み立ての都合上、板厚が１ｍｍ程度で耐熱性を有する樹脂板を用い、この樹脂板内に非磁性ボルト２７を挿通させるための孔が形成されている。

また、この際、実施例２でも、上下一対の磁心継部２１Ｕ，２１Ｄ及び左右一対の磁心脚部２５Ｌ，２５Ｒは、コア材として市販されているフェライトコア板を用いており、このフェライトコア板は例えば日本セラミック株式会社製のＢＭ３０を適用している。

ここで、実施例２において実施例１と異なる点を説明すると、図６〜図８に示す如く、上下一対の磁心継部２１Ｕ，２１Ｄそれぞれは、所定形状として例えば外形寸法が６ｍｍ×２０ｍｍ×８０ｍｍに加工されている６枚の第１フェライトコア板２１ａと、外形寸法が６ｍｍ×２０ｍｍ×１４ｍｍに加工されている２枚の第２フェライトコア板２１ｂと、外形寸法が６ｍｍ×２０ｍｍ×４０ｍｍに加工されている１枚の第３フェライトコア板２１ｃとを用いて、全体で縦（奥行き）Ｄ３＝６ｍｍ×７＝４２ｍｍ，横（幅）Ｗ1＝８０ｍｍ，高さＨ1＝２０ｍｍからなる第１のコア直方体が一体的に得られるように、縦方向（奥行き方向）の前後に各３枚の第１フェライトコア板２１ａを垂直に積層すると共に、縦方向（奥行き方向）の中心部に第２フェライトコア板２１ｂと第３フェライトコア板２１ｃと第２フェライトコア板２１ｂとを各フェライトコア板２１ｂ，２１ｃの板厚と同じ値でそれぞれ６ｍｍの間隔を隔てて垂直に並設して、これら第２，第３，第２フェライトコア板２１ｂ，２１ｃ，２１ｂを前後の各３枚の第１フェライトコア板２１ａ間に挟み込んで各層間を熱硬化性接着剤により接着している。

従って、上下一対の磁心継部２１Ｕ，２１Ｄは、第１〜第３フェライトコア板２１ａ〜２１ｃの第１のコア直方体への積層方向を後述するコア締結用の非磁性ボルト２７の挿入方向と同じ方向となる垂直方向に設定した上で、縦方向（奥行き方向）に板厚６ｍｍのフェライトコア板を奇数枚として例えば７枚垂直に積層させ、且つ、７枚のうちで中央のフェライトコア板の部位に第２，第３，第２フェライトコア板２１ｂ，２１ｃ，２１ｂを上記した６ｍｍ間隔で配置することにより、１辺が板厚６ｍｍと同じ寸法で正方形状の第１角孔２１ｄが所定の中心間隔４６ｍｍを隔てて垂直方向に貫通して２箇所形成されるので、第１のコア直方体に対して困難な孔明け加工を施すことなく、この第１角孔２１ｄ内にコア締結用となる６ｍｍ径の非磁性ボルト２７を挿通させることが可能になっている。

上記を言い換えると、上下一対の磁心継部２１Ｕ，２１Ｄは、第１のコア直方体を形成する際に、奇数枚のフェライトコア板を奥行き方向に沿って垂直に積層し、且つ、奇数枚のフェライトコア板のうちで奥行き方向の中央に位置する中央のフェライトコア板の板厚を非磁性ボルト２７の径に対応させて予め各幅に加工した３枚の板を奥行き方向と直交する横方向に板厚分の間隔を隔ててそれぞれ配置することで、この横方向に沿って１辺が板厚寸法の正方形状の第１角孔２１ｄを所定の間隔を隔てて２箇所貫通して形成しており、奥行き方向に積層した奇数枚のフェライトコア板のうちで少なくとも奥行き方向の中央に位置する中央のフェライトコア板だけを非磁性ボルト２７の径に対応させれば良いものである。

一方、左右一対の磁心脚部２５Ｌ，２５Ｒそれぞれは、第１〜第３フェライトコア板２１ａ〜２１ｃと板厚を同じくするものの、形状が異なる所定形状として例えば外形寸法が６ｍｍ×３０ｍｍ×３５ｍｍに加工されている４枚の第４フェライトコア板２５ａと、外形寸法が６ｍｍ×１２ｍｍ×３５ｍｍに加工されている２枚の第５フェライトコア板２５ｂとを用いて、全体で縦（奥行き）Ｄ２＝６ｍｍ×５＝３０ｍｍ、横（幅）Ｗ２＝３０ｍｍ、高さＨ２＝３５ｍｍからなる第２のコア直方体が一体的に得られるように、縦方向（奥行き方向）の前後に各２枚の第４フェライトコア板２５ａを垂直に積層すると共に、縦方向（奥行き方向）の中心部に２枚の第５フェライトコア板２５ｂをこの第５フェライトコア板２５ｂの板厚と同じ値で６ｍｍの間隔を隔てて垂直に並設して、これら２枚の第５フェライトコア板２５ｂを前後の各２枚の第４フェライトコア板２１ａ間に挟み込んで各層間を熱硬化性接着剤により接着している。

従って、左右一対の磁心脚部２５Ｌ，２５Ｒも、第４，第５フェライトコア板２５ａ，２５ｂの第２のコア直方体への積層方向を後述するコア締結用の非磁性ボルト２７の挿入方向と同じ方向となる垂直方向に設定した上で、上下一対の磁心継部２１Ｕ，２１Ｄと同じ板厚６ｍｍのフェライトコア板を縦方向（奥行き方向）に奇数枚として例えば５枚垂直に積層させ、且つ、５枚のうちで中央のフェライトコア板の部位に第５フェライトコア板２５ｂを上記した６ｍｍ間隔で配置することにより、１辺が板厚６ｍｍと同じ寸法で正方形状の第２角孔２５ｃが第２のコア直方体の中心部位に垂直方向に貫通して１箇所形成されるので、第２のコア直方体に対して困難な孔明け加工を施すことなく、この第２角孔２５ｃ内にコア締結用となる６ｍｍ径の非磁性ボルト２７を挿通させることが可能になっている。

上記を言い換えると、左右一対の磁心脚部２５Ｌ，２５Ｒは、第２のコア直方体を形成する際に、上下一対の磁心継部１１Ｕ，１１Ｄに用いたフェライトコア板とは外形形状が異なる奇数枚のフェライトコア板を奥行き方向に沿って垂直に積層し、且つ、奇数枚のフェライトコア板のうちで奥行き方向の中央に位置する中央のフェライトコア板の板厚を非磁性ボルト２７の径に対応させて予め各幅に加工した２枚の板を奥行き方向と直交する横方向に板厚分の間隔を隔てて配置することで、この横方向の中心部位に１辺が板厚寸法の正方形状の第２角孔２５ｃを貫通して形成しており、奥行き方向に積層した奇数枚のフェライトコア板のうちで少なくとも奥行き方向の中央に位置する中央のフェライトコア板だけを非磁性ボルト２７の径に対応させれば良いものである。

上記により、上下一対の磁心継部２１Ｕ，２１Ｄ及び左右一対の磁心脚部２５Ｌ，２５Ｒも、実施例１と同様に、それぞれ所定形状に加工されているフェライトコア板を用いて第１，第２のコア直方体を積層して形成することで、周知のフェライト粉末を金型を用いて成型加工により所定形状に形成したフェライトコアよりも生産性良くコストを低減でき、且つ、高価な金型を用いないために多品種少量生産時において低価格化を図ることができる。

また、左右一対の磁心脚部２５Ｌ，２５Ｒそれぞれは、実施例１と同様に直方体に形成された上下の面を除いて各側面に沿って制振性能を備えた厚さが０．５ｍｍ程度の絶縁テープ２３を巻き付けた上に、厚さが０．９ｍｍで幅が６ｍｍに平板状に形成された１本の平角線によりコイル２４を螺旋状にエッジワイズ巻きして巻回させている。

そして、上下一対の磁心継部２１Ｕ，２１Ｄの各第１のコア直方体に形成した２箇所の第１角孔２１ｄと、左右一対の磁心脚部２５Ｌ，２５Ｒの各第２のコア直方体に形成した第２角孔２５ｃとを一致させると、左右一対の磁心脚部２５Ｌ，２５Ｒは、上下一対の磁心継部２１Ｕ，２１Ｄの縦（奥行き）Ｄ３＝４２ｍｍに対して中心部に配置されると共に、横（幅）Ｗ1＝８０ｍｍに対して左右間の所定の中心間隔が例えば４６ｍｍになるので、左右で隣り合うコイル２４，２４同士の接触を防止している。

更に、図９に示す如く、上下一対の磁心継部２１Ｕ，２１Ｄと左右一対の磁心脚部２５Ｌ，２５Ｒと上下一対のギャップ材２２Ｕ，２２Ｄを介してロ字状に枠組みした後に、２本の非磁性ボルト２７を上下一対の磁心継部２１Ｕ，２１Ｄに形成した２箇所の第１角孔２１ｄ及び左右一対の磁心脚部２５Ｌ，２５Ｒに形成した各第２角孔２５ｃを通して下側アルミ板２６Ｄに２個の非磁性ナット２８とで締結することで、実施例２のリアクトル２０が組み立てられている。

この際、下側アルミ板２６Ｄは、後述するパワーコンディショナ３０（図１０）に搭載するための取り付け部材として機能している。

そして、実施例２のリアクトル２０を組み立てた後に、左側の磁心脚部２５Ｌに巻回させたコイル２４の一端と右側の磁心脚部２５Ｒに巻回させたコイル２４の他端とを接続端子２９で接続し、且つ、左側の磁心脚部２５Ｌに巻回させたコイル２４の他端と右側の磁心脚部２５Ｒに巻回させたコイル２４の一端とを接続端子２９で接続することで、１系統用のリアクトル２０が完成する。この場合は後述する図１０に示した部品番号３４に相当する。図１０に示した部品番号４４，４５として用いる場合には、上記のように接続するのではなく、コイルの４つの端それぞれに端子を接続すれば良いものである。

従って、上記の構成による実施例２のリアクトル２０によれば、上下一対の磁心継部２１Ｕ，２１Ｄの各側面の断面積Ａ１（図４）＝４２ｍｍ×２０ｍｍ＝８４０ｍｍ^２と、左右一対の磁心脚部２５Ｌ，２５Ｒの各上面の断面積Ａ２（図４）＝３０ｍｍ×３０ｍｍ＝９００ｍｍ^２とが実施例１と略同じであるので、実施例１と略同様の磁束密度の分布が得られると共に、実施例１と略同様の電気的特性が得られるので、外形形状が異なる複数のフェライトコア板を用いることによりコアロスが少なく且つ周波数特性が良い実施例２のリアクトル２０を提供することができる。

更に、２本の非磁性ボルト２７を上下一対の磁心継部２１Ｕ，２１Ｄ内及び左右一対の磁心脚部２５Ｌ，２５Ｒ内を貫通させて上下一対の磁心継部２１Ｕ，２１Ｄと左右一対の磁心脚部２５Ｌ，２５Ｒとを締結しているので、実施例１に示したような外形形状が大きな上下一対のアルミ板１６Ｕ，１６Ｄ（図１）を用いる必要がなくなり、実施例２のリアクトル２０を実施例１のリアクトル１０（図１）よりも小型化することができる。

図１０に示す如く、本発明に係る実施例３のパワーコンディショナ３０は、先に説明した実施例１のリアクトル１０（図１）及び実施例２のリアクト２０（図６）のうち少なくとも一方が搭載されている。

このパワーコンディショナ３０では、一般家庭の屋根などに設置された太陽電池３１と、この太陽電池３１で発電した直流電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ３２と、このＤＣ／ＤＣコンバータ３２からの直流を交流に変換するインバータ３８と、このインバータ３８からの交流の高調波成分（リップル分）を除去するフィルタ回路４３と、このフィルタ回路４３を通過した交流を出力する商用電源４６とを備えている。

ここで、上記した各構成について具体的に説明すると、まず、上記したＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、太陽電池３１に並列に接続される第１平滑コンデンサ３３と、太陽電池３１に直列に接続された第１のリアクトル３４と、ダイオード３５及びスイッチング素子３６と、第２平滑コンデンサ３７とを備えて、太陽電池３１で発電した直流電圧を昇圧している。

次に、上記したインバータ３８は、直列にそれぞれ接続された各２つのスイッチング素子（３９，４０），（４１，４２）がＤＣ／ＤＣコンバータ３２に対してそれぞれ並列に接続されて構成されており、合計４個のスイッチング素子３９〜４２のスイッチングにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２により昇圧された直流を商用電力系統に同期した交流に変換している。

次に、フィルタ回路４３は、スイッチング素子３９，４０間に一端側が接続された第２のリアクトル４４と、スイッチング素子４１，４２間に一端側が接続された第３のリアクトル４５とを備え、インバータ３８で得られた交流の高調波成分（リップル分）を除去して各他端側から商用電源４６に出力している。

そして、商用電源４６からの交流を家庭内に供給すると共に、余剰電力を電力会社に売電することが可能になっている。

この際、第１，第２，第３のリアクトル３４，４４，４５は、先に説明した実施例１のリアクトル１０（図１）及び実施例２のリアクト２０（図６）のうち少なくとも一方が搭載されている。

そして、図１１に示す如く、上記のように構成した実施例３のパワーコンディショナ３０内に搭載したリアクトルのコア材として背景技術で説明したＳｉリッチ珪素鋼板及びセンダストコアを比較例として用いたリアクトルと、且つ、実施例１，２で説明したＢＭ３０によるフェライトコア板を用いたリアクトルとを比較するために、パワーコンディショナ３０を駆動させたときに、駆動周波数に対するリアクトルのコアロスの比較結果は図示した通りである。

この図１１から明らかなように、リアクトルのコア材としてＳｉリッチ珪素鋼板及びセンダストコアを用いた比較例ではコアロスが増大し、一方、実施例１，２で説明したＢＭ３０によるフェライトコア板を用いた場合には通常の周波数領域１５〜２０ｋＨｚは勿論のこと、２０ｋＨｚ以上の非可聴域においてもコアロスが殆ど生じないので、パワーコンディショナ３０内に設けた複数のスイッチング素子３６，３９〜４２に対して高周波対応ができ、特性の良いパワーコンディショナ３０を提供することができる。

上述したように、本発明に係るパワーコンディショナ３０を、太陽電池３１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２と、インバータ３８と、フィルタ回路４３と、商用電源４６とで構成した際に、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２及びフィルタ回路４３の少なくとも一方に、実施例１のリアクトル１０又は実施例２のリアクトル２０を用いれば良いものである。

１０…実施例１のリアクトル、
１１Ｕ，１１Ｄ…上下一対の磁心継部、１１ａ…第１フェライトコア板、
１２Ｕ，１２Ｄ…上下一対のギャップ材、１３…絶縁テープ、１４…コイル、
１５Ｌ，１５Ｒ…左右一対の磁心脚部、１５ａ…第２フェライトコア板、
１６Ｕ，１６Ｄ…上下一対のアルミ板、１７…非磁性ボルト、１８…非磁性ナット、
１９…接続端子、
２０…実施例２のリアクトル、
２１Ｕ，２１Ｄ…上下一対の磁心継部、２１ａ〜２１ｃ…第１〜第３フェライトコア板、
２１ｄ…第１角孔、
２２Ｕ，２２Ｄ…上下一対のギャップ材、２３…絶縁テープ、２４…コイル、
２５Ｌ，２５Ｒ…左右一対の磁心脚部、２５ａ，２５ｂ…第４，第５フェライトコア板、
２５ｃ…第２角孔、
２６Ｄ…下部アルミ板、２７…非磁性ボルト、２８…非磁性ナット、
２９…接続端子、
３０…実施例３のパワーコンディショナ、
３１…太陽電池、３２…ＤＣ／ＤＣコンバータ、３４…第１のリアクトル、
３６…スイッチング素子、３８…インバータ、３９〜４２…スイッチング素子、
４３…フィルタ回路、４４，４５…第２，第３のリアクトル、４６…商用電源。

Claims (3)

1. 上下に間隔を離して互いに対向する上下一対の磁心継部間に上下一対のギャップ材を密着して介装させ、且つ、前記上下一対のギャップ材間の左右にコイルをそれぞれ巻回した左右一対の磁心脚部を所定の中心間隔を隔てて該上下一対のギャップ材に密着して並設させて構成したリアクトルにおいて、
   所定形状の第１フェライトコア板を複数積層して形成した第１のコア直方体を上下に有する上下一対の磁心継部と、
   前記第１フェライトコア板とは異なる所定形状の第２フェライトコア板を複数積層して形成した第２のコア直方体を左右に有する左右一対の磁心脚部と、
   を備えたことを特徴とするリアクトル。
2. 上下に間隔を離して互いに対向する上下一対の磁心継部間に上下一対のギャップ材を密着して介装させ、且つ、前記上下一対のギャップ材間の左右にコイルをそれぞれ巻回した左右一対の磁心脚部を所定の中心間隔を隔てて該上下一対のギャップ材に密着して並設させて、前記上下一対の磁心継部と前記左右一対の磁心脚部とをロ字状に枠組みした後に非磁性ボルトを用いて締結するように構成したリアクトルであって、
   奇数枚のフェライトコア板を奥行き方向に沿って垂直に積層し、且つ、前記奇数枚のフェライトコア板のうちで奥行き方向の中央に位置する中央のフェライトコア板の板厚を前記非磁性ボルトの径に対応させて予め各幅に加工した３枚の板を奥行き方向と直交する横方向に板厚分の間隔を隔ててそれぞれ配置することで、この横方向に沿って１辺が板厚寸法の正方形状の第１角孔を所定の間隔を隔てて２箇所貫通して形成した第１のコア直方体を上下に有する上下一対の磁心継部と、
   前記上下一対の磁心継部に用いたフェライトコア板とは外形形状が異なる奇数枚のフェライトコア板を奥行き方向に沿って垂直に積層し、且つ、前記奇数枚のフェライトコア板のうちで奥行き方向の中央に位置する中央のフェライトコア板の板厚を前記非磁性ボルトの径に対応させ対応させて予め各幅に加工した２枚の板を奥行き方向と直交する横方向に板厚分の間隔を隔てて配置することで、この横方向の中心部位に１辺が板厚寸法の正方形状の第２角孔を貫通して形成した第２のコア直方体を左右に有する左右一対の磁心脚部と、
   を備え、
   前記第１，第２角孔内に前記非磁性ボルトを挿通させることを特徴とするリアクトル。
3. 太陽電池と、前記太陽電池で発電した直流電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータからの直流を交流に変換するインバータと、前記インバータからの交流の高調波成分を除去するフィルタ回路と、前記フィルタ回路を通過した交流を出力する商用電源とを備えたパワーコンディショナにおいて、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記フィルタ回路の少なくとも一方に、請求項１又は請求項２に記載のリアクトルを用いたことを特徴とするパワーコンディショナ。

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