JP2013093921A - 2相コンバータ用リアクトル及び2相コンバータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2相コンバータ用リアクトル10は、コア14に巻装され、互いに磁気結合された第1コイル16及び第2コイル18を含む。コア14は、環状部20の内側に十字形部22が結合された形状を有し、内側に周方向に離れた4つの内部空間を形成する。各コイル16,18は、それぞれ別の隣り合う2つの内部空間に配置されるように十字形部22の反対側2個所位置に巻回する。第1コイル16及び第2コイル18は、一端側または他端側から同じ方向に同じ強さの電流が流れた場合にコア14内で各コイル16,18により形成される磁束が反発する方向に流れるように形成する。
【選択図】図1
Description
図1から図5、図6A、図6Bは、本発明の第1の実施形態を示している。2相コンバータ用リアクトル(以下、単に「リアクトル」という場合がある。)10は、2相磁気結合型リアクトルであり、昇降圧用として使用される2相コンバータ12(図5)に組み込んで使用される。リアクトル10は、コア14と、コア14に巻回された2相コイルである第1コイル16及び第2コイル18とを備える。
ΔΦac=Y×L×Δ(I1−I2)/(2/N) ・・・(2)
図8は、本発明の第2の実施形態に係る2相コンバータ用リアクトルを示す概略断面図である。本実施形態のリアクトル10では、コア14の中間基部34において、各コイル16,18同士の間に配置されるコア要素である2つの渡り部42をダストコア、すなわち磁性粉末を固めてなる圧粉磁心により形成し、各外側コア要素24と、中間コア要素28の渡り部42以外の部分である複数の別のコア要素70,72とを、鉄系のアモルファスコアであり、カットコアである日立金属株式会社製のAMCCコア(商品名)により形成している。このように本実施形態では、コア14は、複数のコア要素24,70,72と、各コア要素24,70,72とは別の材料により形成され、各コア要素24,70,72に直接、または他の部材を介して結合される渡り部42とを含む。
図10は、本発明の第3の実施形態に係る2相コンバータ用リアクトルにおいて、コアを構成する複数のコア要素を分離した状態(a)と、複数のコア要素を結合した状態(b)とで示す概略図である。図10(a)で示すように、本実施形態のリアクトル10を構成するコア14は、楕円状、すなわちロール状に巻かれたアモルファス材等の低損失材の磁性フィルムを半分の2つに分割し、U字形状とした4つのU字コア要素74を、I字形状を有し、ダストコア等により形成されるI字コア要素76にそれぞれの両端部を結合することにより形成されている。また、2相コイルである第1コイル16及び第2コイル18は、図10(b)で示すように、コア14の内側の反対側2個所位置に巻回されている。
図12において、(a)は、第1の実施形態についての図2のA−A断面図であり、(b)は、本発明の第4の実施形態に係る2相コンバータ用リアクトルの(a)に対応する断面図である。図12(b)に示すように、本実施形態のリアクトル88では、コア80は、2相コイルである第1コイル16及び第2コイル18が巻回されるコイル巻回部分82と、各コイル16,18が巻回されないコイル非巻回部分84,86とを含む。コイル非巻回部分84,86は、各コイル16,18の外径寸法Dと同じ厚み方向(図12の上下方向)の寸法Wを有する。このような本実施形態のリアクトル88では、加工が容易な等方性を有するコア材を用いることが好ましい。このようなリアクトル88では、上記の第1の実施形態で説明した図12(a)のリアクトル10に対して、コイル非巻回部分84,86の厚み方向寸法Wを大きくできるため、磁路の断面積を同じにしたままで各コイル16,18の巻回軸方向と一致する方向(図12の左右方向)の長さL1を、第1の実施形態のリアクトルの長さL2に対して短くできる(L1<L2)。このため、リアクトル10のさらなる小型化を図れる。その他の構成及び作用は、上記の図1〜図5、図6A、図6Bに示した第1の実施形態と同様である。
図13は、本発明の実施の形態に係る双方向に昇降圧可能な2相コンバータを含む電源回路の等価回路を示す図である。本実施形態の2相コンバータ90は、上記の図5に示した第1の実施形態の2相コンバータ12に対して、各コイル16,18の一端側(図13の左端側)とバッテリ44の正極側との間に、2相の第2アーム92,94を接続している。すなわち、各コイル16,18の一端は、2相アーム46,48とは反対側に設けられる2相の第2アーム92,94にそれぞれ設けられた2つのスイッチング素子Sa、Sbに接続されている。各相の第2アーム92,94は、それぞれ2つのスイッチング素子Sa、Sbを直列接続しており、各相の第2アーム92,94の中点である2つのスイッチング素子Sa、Sbの間に、各コイル16,18の一端が接続されている。各相の第2アーム92,94の正極側同士及び負極側同士はそれぞれバッテリ44の正極側と負極側とに接続されている。2相の第2アーム92,94の構成は、2相アーム46,48と同様である。2相の第2アーム92,94のスイッチング素子Sa、Sbのオンオフは、図示しない制御部で制御される。
Claims (7)
- 2相コンバータに使用される2相コンバータ用リアクトルであって、
環状部の内側に十字形部が結合された形状を有し、内側に周方向に離れた4つの内部空間が形成されるコアと、
それぞれ別の隣り合う2つの前記内部空間に配置されるように前記十字形部の反対側2個所位置に巻回された2相コイルとを備え、
前記2相コイルは、前記2相コイルの一端側または他端側から同じ方向に同じ強さの電流が流れた場合に前記コア内で前記2相コイルにより形成される磁束が反発する方向に流れるように形成されることを特徴とする2相コンバータ用リアクトル。 - 請求項1に記載の2相コンバータ用リアクトルにおいて、
前記2相コイルは、前記十字形部の反対側2個所位置に同じ向きに巻かれ、かつ、前記2相コイルの内側に配置される一端同士が結線され、
互いに結線された前記2相コイルの一端は、入力側または出力側に設けられる直流電源に接続されることを特徴とする2相コンバータ用リアクトル。 - 請求項1に記載の2相コンバータ用リアクトルにおいて、
前記コアは、楕円状に巻かれた磁性フィルムを2つに分割し、U字形状とした4つのU字コア要素を、I字形状を有するI字コア要素にそれぞれの両端部を結合することにより形成され、
前記2相コイルは、前記コアの内側の反対側2個所位置に巻回されていることを特徴とする2相コンバータ用リアクトル。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の2相コンバータ用リアクトルにおいて、
前記コアは、別の材料により形成され、互いに結合された複数のコア要素を含むことを特徴とする2相コンバータ用リアクトル。 - 請求項1に記載の2相コンバータ用リアクトルにおいて、
前記2相コイルは、互いに同じ外形寸法を有し、
前記コアは、前記2相コイルが巻回されるコイル巻回部分と、前記2相コイルが巻回されないコイル非巻回部分とを含み、
前記コイル非巻回部分は、前記各相コイルの外径寸法と同じ厚みを有することを特徴とする2相コンバータ用リアクトル。 - 請求項1に記載の2相コンバータ用リアクトルにおいて、
前記2相コイルに流れる電流である2相コイル電流の差分により前記コアに生じる磁束である交流磁束の変動量が、2相コイル電流の合計により前記コアに生じる磁束である直流磁束の変動量よりも大きくなるように、前記2相コイルの磁気結合率が設定されていることを特徴とする2相コンバータ用リアクトル。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の2相コンバータ用リアクトルと、
前記2相コイルの他端にそれぞれ接続された少なくとも2つのスイッチング素子とを備え、
入力側と出力側との電圧比を調整するために使用されることを特徴とする2相コンバータ。
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