JP2014078577A - マルチフェーズコンバータ用の複合リアクトル及びそれを用いたマルチフェーズコンバータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1リアクトル用の第1磁心10aと、第2リアクトル用の第2磁心10bと、各リアクトルに共有の共用磁心20とを備え、前記第1磁心と前記第2磁心とは前記共用磁心を挟んで対向し、第1磁心と共用磁心とで第1磁路を構成し、第2磁心と共用磁心とで第2磁路を構成し、第1コイル40aと第2コイル40bとが同相の電流による励磁にて、前記共用磁心において逆方向の磁束が生じるように巻回され、前記第1磁心及び前記第2磁心は、前記共用磁心よりも飽和磁束密度が大きい軟磁性体材料を用いた圧粉磁心で構成され、前記共用磁心が前記第1磁心及び前記第2磁心よりも実効透磁率が大きいフェライト磁心で構成された。
【選択図】図1
Description
一般的に用いられるスイッチング電源回路として、図10に示す昇圧チョッパタイプのスイッチング電源回路がある。PFC(power factor correction:力率補正)回路として用いられ、リアクトル101、出力コンデンサ102、ダイオード103、スイッチング用のトランジスタ104、及び制御回路105から構成される。図中、リアクトル101と磁気結合する検出コイル120を示すが、インダクタ電流ILのピーク電流やゼロ電流を検出する必要が無い場合には検出コイル120を用いなくても構わない。
図11にその構成例を示す。ここに示すスイッチング電源回路は、リアクトル101a、ダイオード103a、トランジスタ104aとでなる第1昇圧回路と、リアクトル101b、ダイオード103b、トランジスタ104bとでなる第2昇圧回路と、各昇圧回路に共通の出力コンデンサ102とで構成される。
各動作モードによって長所短所があり要求仕様によって使い分けられるが、電力に着目すれば、シングル方式のスイッチング電源回路であれば、臨界モードや不連続モードは300W以下の小電力用途に、連続モードは300W〜1kW程度の中電力用途に用いられ、インターリーブ方式であれば、不連続モードは600W以下の小〜中電力用途に、臨界モードは300W〜1kW程度の中電力用途に、連続モードは1kWを超える大電力用途に用いられる。
特許文献1には一対のE形磁心とI形磁心とを含む構成の複合リアクトルが開示されている。図13にその外観斜視図を、図14にその断面図を示す。複合リアクトル1の磁心部分は、一対のE形磁心212と、2つのI形磁心234とを含む。E形磁心212は略直線状の基部226と、その中央部から突出した中央脚部228と、前記基部226の両端側に前記中央脚部228と同じ方向に延びた端脚要素230を備える。磁心部分において、一対のE形磁心212は前記中央脚部228がギャップ空間232を介して互いに向き合うように対向する。端脚要素230は中央脚部228よりも短く形成されており、互いに対向する端脚要素230の間の空間には、I形磁心234がギャップ板218を介して磁気ギャップを構成する間隔をもって対向する。各I形磁心234の周囲にはコイル216が巻装されて、互いに磁気結合する2つのリアクトルを構成している。
複合リアクトルには、例えば商用周波数に基づく低周波成分の電流に重畳して、スイッチング周波数に基づく高周波成分の電流が流れる。2相マルチフェーズ方式のスイッチング電源回路では、低周波成分の電流は各コイルにおいて同相の電流として流れ、高周波成分の電流は各逆相の電流として流れる。
Sd×Bsd>Sf×Bsf>Sf×Bfipl≧2×Sd×Bdipl…(1)
Sf:共用磁心の磁路断面積
Sd:第1及び第2磁心の磁路断面積
Bsf:共用磁心に用いられる磁性体材料をトロイダル形状試料とした時の飽和磁束密度
Bsd:第1及び第2磁心に用いられる磁性体材料の粉末をトロイダル形状試料とした時の飽和磁束密度
Bfipl:インダクンス電流の上端電流値PILTに相当する磁界における共用磁心に用いられる磁性体材料をトロイダル形状試料とした時の磁束密度
Bdipl:インダクンス電流の上端電流値PILTに相当する磁界における第1及び第2磁心に用いられる磁性体材料の粉末をトロイダル形状試料とした時の磁束密度
以下、図6〜9を参照しながら本発明の実施形態を詳述する。なお、基本的な構成は図1〜5で示した複合リアクトルの構成及び動作と同じであるので、同じ要素には符号を同じとし、重複した説明は適宜省略する。この複合リアクトルでは15Aでインダクタンス値が250μHとなる様に構成した。
10a 第1磁心、U字形磁心
10b 第2磁心、I字形磁心
10a1,10a2,10b1,10b2 磁心片
20 共用磁心
40a,40b コイル
G 磁気ギャップ
Claims (5)
- 複数のリアクトルを一体化した複合リアクトルであって、
第1コイルが巻設された第1リアクトル用の第1磁心と、第2コイルが巻設された第2リアクトル用の第2磁心と、各リアクトルに共有の共用磁心とを備え、前記第1磁心と前記第2磁心とは前記共用磁心を挟んで対向し、
第1磁心と共用磁心とで第1磁路を構成し、第2磁心と共用磁心とで第2磁路を構成し、前記第1コイルと前記第2コイルとが同相の電流による励磁にて、前記共用磁心において逆方向の磁束が生じるように巻回され、
前記第1磁心及び前記第2磁心は、前記共用磁心よりも飽和磁束密度が大きい軟磁性体材料を用いた圧粉磁心で構成され、前記共用磁心が前記第1磁心及び前記第2磁心よりも実効透磁率が大きいフェライト磁心で構成されたことを特徴とするマルチフェーズコンバータ用の複合リアクトル。 - 請求項1に記載のマルチフェーズコンバータ用の複合リアクトルであって、
前記第1磁心及び前記第2磁心に、飽和磁束密度が0.8T以上のFe系軟磁性合金を用い、前記共用磁心としてMn系フェライトを用いることを特徴とするマルチフェーズコンバータ用の複合リアクトル。 - 請求項1又は2に記載のマルチフェーズコンバータ用の複合リアクトルであって、
前記第1磁心及び前記第2磁心は、それぞれの両端が磁気ギャップ部を介して前記共用磁心と当接することを特徴とするマルチフェーズコンバータ用の複合リアクトル。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載のマルチフェーズコンバータ用の複合リアクトルであって、
前記第1磁心及び前記第2磁心は、それぞれ分割された磁心片を組み合わせて形成されたことを特徴とするマルチフェーズコンバータ用の複合リアクトル。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載のマルチフェーズコンバータ用の複合リアクトルを用いたことを特徴とするマルチフェーズコンバータ。
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