JP2017072481A - Magnetic flux detector, transformer, and inverter power supply apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、変圧器コアを通る磁束を、該変圧器コアの外部から検出する磁束検出器、該磁束検出器を備えた変圧器及びインバータ電源装置に関する。 The present invention relates to a magnetic flux detector that detects a magnetic flux passing through a transformer core from the outside of the transformer core, a transformer including the magnetic flux detector, and an inverter power supply device.
インバータ電源装置は、直流電源から供給された直流をスイッチング制御によって交流に変換するインバータ回路と、変換された交流の電圧値を所要の電圧値に変換する変圧器と、電圧変換された交流を整流して外部の負荷へ供給する整流回路とを備える。インバータ回路のスイッチング動作は制御部によってPWM(Pulse Width Modulation)制御される。具体的には、制御部は、負荷へ供給される直流の電流値が所要の電流値になるようにフィードバック制御を行っている。 The inverter power supply device is an inverter circuit that converts direct current supplied from a direct current power source into alternating current by switching control, a transformer that converts the converted alternating voltage value to a required voltage value, and rectifies the converted alternating current. And a rectifier circuit for supplying to an external load. The switching operation of the inverter circuit is PWM (Pulse Width Modulation) controlled by the control unit. Specifically, the control unit performs feedback control so that the direct current value supplied to the load becomes a required current value.
インバータ電源装置においては、変圧器の偏磁が問題である。偏磁は、負荷の変動、スイッチング素子の特性のバラツキ等の種々の要因により発生する。例えば、溶接用のインバータ電源装置の場合、負荷が頻繁に大きく変動するため、偏磁が生じ易い。変圧器を構成する変圧器コアの偏磁が進行して磁気飽和に至ると、インバータ回路に過電流が流れ、スイッチング素子が破損する。かかる偏磁の問題を解決する技術として、偏磁が生じないように制御可能な種々のインバータ電源装置、変圧器に生じた偏磁を検出する偏磁検出器、ホール素子を備えた変圧器等が知られている。 In the inverter power supply device, the magnetic bias of the transformer is a problem. The demagnetization occurs due to various factors such as load fluctuations and variations in characteristics of switching elements. For example, in the case of an inverter power supply device for welding, the load frequently fluctuates greatly, so that bias magnetism is likely to occur. When the magnetism of the transformer core constituting the transformer proceeds and magnetic saturation occurs, an overcurrent flows through the inverter circuit and the switching element is damaged. As a technique for solving such a problem of magnetic demagnetization, various inverter power supply devices that can be controlled so as not to cause demagnetization, a demagnetization detector that detects demagnetization generated in a transformer, a transformer provided with a Hall element, etc. It has been known.
特許文献1には、変圧器コアに巻回された検出用コイルに誘起する電圧を時間積分し、積分値の平均がゼロになるようにインバータ回路をPWM制御するインバータ電源装置が開示されている。
特許文献2には、変圧器コアを通る磁束の一部を迂回させるU字板状の鉄心を変圧器コアに設け、鉄心に検出コイルを巻回してなる偏磁検出器が開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-260260 discloses a bias magnetism detector in which a U-shaped iron core that bypasses a part of magnetic flux passing through a transformer core is provided in the transformer core, and a detection coil is wound around the iron core.
特許文献3には、変圧器の一次コイル及び二次コイルの電流をそれぞれ検出し、各コイルの電流値及び巻き数比を用いて偏磁の有無を判定するインバータ電源装置が開示されている。インバータ電源装置は、偏磁が発生していると判定した場合、インバータ回路のスイッチング素子を一定期間オフ状態に制御することによって偏磁を解消する。 Patent Document 3 discloses an inverter power supply device that detects currents of a primary coil and a secondary coil of a transformer, and determines the presence or absence of bias using the current value and the turn ratio of each coil. When it is determined that the magnetism has occurred, the inverter power supply apparatus cancels the magnetism by controlling the switching element of the inverter circuit to be in an OFF state for a certain period.
特許文献4には、変圧器コアの間隙にホール素子を配置し、間隙に生じた磁束を検出するように構成した変圧器が開示されている。 Patent Document 4 discloses a transformer configured to arrange a Hall element in a gap between transformer cores and detect a magnetic flux generated in the gap.
しかしながら、特許文献1においては、変圧器コアに巻回された検出用コイルの電圧を監視しているため、変圧器コアに生ずる磁束を間接的ないし推定的に検出しているに過ぎず、変圧器コアの残留磁気、即ち磁束の直流成分を検出することはできず、偏磁の問題が十分に解消されないという問題がある。
However, in
特許文献2においても、鉄心に巻回された検出コイルを用いて偏磁を検出する構成であるため、特許文献1と同様の問題がある。また、変圧器コアを通る磁束の一部を迂回させる鉄心の断面積を大きくすることが難しいという問題がある。当該鉄心を通る磁束は変圧器コアを通る磁束に対して非常に小さく、磁束の検出は困難である。
Also in
特許文献3においては、一次コイル及び二次コイルの巻き数比を用いて偏磁の有無を判定する構成であるため、仕様が異なる変圧器毎に巻き数比の設定を変更する必要があるという問題がある。また、一次コイルに印加される電圧には、インバータ回路のスイッチングノイズが含まれるため、精度良く偏磁を検出することができないという問題がある。 In Patent Document 3, since it is a configuration for determining the presence or absence of demagnetization using the turn ratio of the primary coil and the secondary coil, it is necessary to change the setting of the turn ratio for each transformer with different specifications. There's a problem. Moreover, since the voltage applied to the primary coil includes switching noise of the inverter circuit, there is a problem that it is impossible to detect the bias magnetism with high accuracy.
特許文献4においては、変圧器コアを通る磁束が大きい場合、一般的なホール素子ICでは磁束の検出範囲を超えてしまうという問題がある。また、一般的な変圧器の製造工程には、変圧器コアをワニスに含浸させることによって、絶縁性及び機械的強度を向上させる工程が含まれる。従って、ワニスに浸食されず、しかも200度程度の高温乾燥によっても変形、特性変化が起こらない磁気センサが必要である。また、変圧器の製造段階でホール素子ICを取り付けておく必要があり、製造コストが高くなるという問題がある。 In patent document 4, when the magnetic flux which passes along a transformer core is large, there exists a problem that the detection range of magnetic flux will be exceeded in general Hall element IC. In addition, a general transformer manufacturing process includes a process of improving insulation and mechanical strength by impregnating a varnish with a transformer core. Therefore, there is a need for a magnetic sensor that is not eroded by the varnish and that does not deform or change its characteristics even when dried at a high temperature of about 200 degrees. Further, it is necessary to attach the Hall element IC at the manufacturing stage of the transformer, and there is a problem that the manufacturing cost becomes high.
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、変圧器を通る磁束の大きさ、コイルの巻き数比等の仕様に拘わらず、変圧器コアを通る磁束を外部から直接的に検出することができる磁束検出器、変圧器及びインバータ電源装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the object thereof is to directly apply the magnetic flux passing through the transformer core from the outside regardless of the specifications such as the magnitude of the magnetic flux passing through the transformer and the turns ratio of the coil. It is an object of the present invention to provide a magnetic flux detector, a transformer, and an inverter power supply device that can detect automatically.
本発明に係る磁束検出器は、間隙を有する変圧器コアを通る磁束を、該変圧器コアの外部から検出する磁束検出器であって、前記変圧器コアの間隙から漏洩した磁束が流入する間隙を有する環状のコアと、該コアを通る磁束を検出する検出部とを備える。 A magnetic flux detector according to the present invention is a magnetic flux detector for detecting a magnetic flux passing through a transformer core having a gap from the outside of the transformer core, and a gap into which a magnetic flux leaked from the gap of the transformer core flows. And a detection unit that detects a magnetic flux passing through the core.
本発明にあっては、変圧器コアを通る磁束の一部が変圧器コアの間隙から漏洩し、漏洩した磁束は間隙を通じてコアに流入する。検出部は該コアを通る磁束を検出する。変圧器コアの透磁率は、空気の透磁率に比べて大きいため、一般的に変圧器の間隙から漏洩する磁束は非常に小さく、単純に間隙近傍に検出部を配置しても変圧器コアを通る磁束を検出することができない。しかし、本発明に係る磁束検出器は、間隙を有するコアを備えているため、変圧器コアの間隙と、磁束検出器の間隙とを対向させることにより、変圧器コアの間隙から漏洩する磁束を増大させることができる。なお、間隙を対向させる際、磁束検出器のコアと、変圧器コアとを接触させても良いし、離隔させても良い。検出部は、このように変圧器コアから漏洩してコアに流入した磁束を検出することができる。検出部は、変圧器コアからコアへ流入した磁束を直接的に検出しているため、変圧器コアに残留している直流の磁束も検出することができる。
また、U字板状の鉄心を用いて変圧器コアの磁束を迂回させる構成に比べて、コアに流入する磁束の大きさを検出部の検出範囲に入るように設計することは容易である。
更に、検出部は、変圧器の一次コイル及び二次コイルに流れる電流を用いて磁束を検出する構成ではないため、変圧器コアに巻回された一次コイル及び二次コイルの巻き数比に拘わらず、変圧器コアを通る磁束を検出することができる。また、本発明に係る磁束検出器は磁束を直接的に検出しているため、インバータ回路のスイッチングノイズが問題になることは無い。
更にまた、変圧器コアの間隙における磁束の大きさが検出部の検出限界を超えている場合であっても、変圧器コアを通る磁束の一部が間隙からコアへ流入し、コアに流入した磁束を変圧器の外部で検出する構成であるため、変圧器コアの磁束を検出することができる。また、検出部は変圧器コアの外部に配置されるため、変圧器の製造工程に耐え得る特殊な磁気センサを用いる必要は無く、低コストで磁束検出器を構成することができる。
なお、コアの間隙は、変圧器コアから漏洩した磁束がコアに流入する構成であれば、その形状は特に限定されるものでは無い。例えば、コアの一部を完全に断絶させて間隙を形成する必要は無く、コアに溝状又はスリット状部分を形成することによって、部分的に間隙を形成しても良い。
In the present invention, a part of the magnetic flux passing through the transformer core leaks from the gap of the transformer core, and the leaked magnetic flux flows into the core through the gap. The detection unit detects a magnetic flux passing through the core. Since the permeability of the transformer core is larger than the permeability of air, the magnetic flux leaking from the gap of the transformer is generally very small. Even if the detector is placed near the gap, the transformer core The passing magnetic flux cannot be detected. However, since the magnetic flux detector according to the present invention includes a core having a gap, the magnetic flux leaking from the gap of the transformer core can be reduced by making the gap of the transformer core and the gap of the magnetic flux detector face each other. Can be increased. In addition, when making a space | gap oppose, the core of a magnetic flux detector and a transformer core may be made to contact, and you may make them separate. The detection unit can thus detect the magnetic flux leaking from the transformer core and flowing into the core. Since the detection unit directly detects the magnetic flux flowing into the core from the transformer core, it can also detect the DC magnetic flux remaining in the transformer core.
In addition, it is easier to design the magnitude of the magnetic flux flowing into the core to be within the detection range of the detection unit, compared to a configuration in which the magnetic flux of the transformer core is bypassed using a U-shaped iron core.
Furthermore, since the detection unit is not configured to detect the magnetic flux using the current flowing through the primary coil and the secondary coil of the transformer, the detection unit is concerned with the turn ratio of the primary coil and the secondary coil wound around the transformer core. Instead, the magnetic flux passing through the transformer core can be detected. Further, since the magnetic flux detector according to the present invention directly detects the magnetic flux, the switching noise of the inverter circuit does not become a problem.
Furthermore, even when the magnitude of the magnetic flux in the gap between the transformer cores exceeds the detection limit of the detector, a part of the magnetic flux passing through the transformer core flows into the core from the gap and flows into the core. Since the magnetic flux is detected outside the transformer, the magnetic flux of the transformer core can be detected. Further, since the detection unit is disposed outside the transformer core, it is not necessary to use a special magnetic sensor that can withstand the transformer manufacturing process, and the magnetic flux detector can be configured at low cost.
The shape of the gap between the cores is not particularly limited as long as the magnetic flux leaked from the transformer core flows into the core. For example, it is not necessary to completely cut off a part of the core to form a gap, and the gap may be partially formed by forming a groove-like or slit-like part in the core.
本発明に係る磁束検出器は、前記コアは、磁束が流入する前記間隙を有する部位と異なる部位に第2の間隙を有し、前記検出部は、前記第2の間隙に配されており、該第2の間隙を通る磁束の向き及び大きさに応じた信号を出力する磁気センサを備える構成が好ましい。 In the magnetic flux detector according to the present invention, the core has a second gap in a portion different from the portion having the gap into which the magnetic flux flows, and the detection unit is arranged in the second gap, A configuration including a magnetic sensor that outputs a signal corresponding to the direction and magnitude of the magnetic flux passing through the second gap is preferable.
本発明にあっては、磁気センサは、コアを通る磁束の向き及び大きさに応じた信号、つまり変圧器コアを通る磁束の向き及び大きさに応じた信号を出力することができる。また、コアの第2の間隙に配された磁気センサによって、コアを通る磁束を検出する構成であるため、コアに検出用巻線を巻回するような構成に比べて、より小さな磁束も検出することができる。
なお、第2の間隙は、コアを通る磁束が第2の間隙から流出入して磁気センサを通る構成であれば、その形状は特に限定されるものでは無い。例えば、コアの一部を完全に断絶させて第2の間隙を形成する必要は無く、コアに溝状又はスリット状部分を形成することによって、部分的に第2の間隙を形成しても良い。
In the present invention, the magnetic sensor can output a signal corresponding to the direction and magnitude of the magnetic flux passing through the core, that is, a signal corresponding to the direction and magnitude of the magnetic flux passing through the transformer core. In addition, since the magnetic sensor arranged in the second gap of the core detects the magnetic flux passing through the core, smaller magnetic flux is detected compared to the configuration in which the detection winding is wound around the core. can do.
The shape of the second gap is not particularly limited as long as the magnetic flux passing through the core flows in and out of the second gap and passes through the magnetic sensor. For example, it is not necessary to completely cut off a part of the core to form the second gap, and the second gap may be partially formed by forming a groove-like or slit-like part in the core. .
本発明に係る変圧器は、上述のいずれか一つの磁束検出器と、間隙を有する変圧器コアと、非磁性体材料からなり、前記変圧器コアの間隙、及び磁束が流入する前記コアの間隙が対向するように前記コアを支持する支持部とを備える。 The transformer according to the present invention includes any one of the above-described magnetic flux detectors, a transformer core having a gap, and a non-magnetic material, and the gap between the transformer core and the gap between the cores into which the magnetic flux flows. And a support portion that supports the core so as to face each other.
本発明にあっては、変圧器コアの間隙と、磁束検出器のコアの間隙とが対向するように、支持部が磁束検出器のコアを支持している。変圧器は、自身の変圧器コアを通る磁束を、磁束検出器によって検出し、磁束の向き及び大きさに応じた信号を出力することができる。
なお、変圧器コアの間隙は、変圧器コアから磁束検出器のコアに磁束が漏洩する構成であれば、その形状は特に限定されるものでは無い。例えば、変圧器コアの一部を完全に断絶させて間隙を形成する必要は無く、変圧器コアに溝状又はスリット状部分を形成することによって、部分的に間隙を形成しても良い。
In the present invention, the support portion supports the core of the magnetic flux detector so that the gap of the transformer core and the gap of the core of the magnetic flux detector face each other. The transformer can detect a magnetic flux passing through its own transformer core by a magnetic flux detector and output a signal corresponding to the direction and magnitude of the magnetic flux.
The shape of the gap between the transformer cores is not particularly limited as long as the magnetic flux leaks from the transformer core to the core of the magnetic flux detector. For example, it is not necessary to completely cut off a part of the transformer core to form a gap, and the gap may be partially formed by forming a groove-like or slit-like part in the transformer core.
本発明に係る変圧器は、前記支持部は、前記コアを、前記変圧器コア及び前記コアの位置関係を変更可能に支持する構成が好ましい。 The transformer according to the present invention is preferably configured such that the support portion supports the core so that the positional relationship between the transformer core and the core can be changed.
本発明にあっては、変圧器コア及びコアの位置関係を変更することが可能である。従って、変圧器コアの間隙と、コアの間隙との位置関係を変更することが可能であり、変圧器コアの間隙からコアへ流入する磁束の大きさを調整することができる。従って、コアを通る磁束の大きさを検出部の検出範囲に調整することができる。よって、変圧器コアを通る磁束の大きさに関わらず、変圧器コアを通る磁束を精度良く検出することができる。 In the present invention, the positional relationship between the transformer core and the core can be changed. Accordingly, the positional relationship between the gap between the transformer cores and the gap between the cores can be changed, and the magnitude of the magnetic flux flowing into the core from the gap between the transformer cores can be adjusted. Therefore, the magnitude of the magnetic flux passing through the core can be adjusted to the detection range of the detection unit. Therefore, the magnetic flux passing through the transformer core can be accurately detected regardless of the magnitude of the magnetic flux passing through the transformer core.
本発明に係るインバータ電源装置は、直流を交流に変換するインバータ回路と、間隙を有する変圧器コアを有し、該インバータ回路にて変換された交流を変圧する変圧器と、該変圧器にて変圧された交流を直流に整流する整流回路と、前記変圧器コアを通る磁束を検出する上述のいずれか一つに記載の磁束検出器と、該磁束検出器にて検出された磁束に基づいて、前記インバータ回路の動作を制御する制御部とを備える。 An inverter power supply device according to the present invention includes an inverter circuit that converts direct current to alternating current, a transformer core having a gap, and a transformer that transforms alternating current converted by the inverter circuit, and the transformer Based on the rectifier circuit that rectifies the transformed alternating current into direct current, the magnetic flux detector according to any one of the above that detects the magnetic flux passing through the transformer core, and the magnetic flux detected by the magnetic flux detector. And a control unit for controlling the operation of the inverter circuit.
本発明にあっては、インバータ電源装置を構成する変圧器コアの磁束を、磁束検出器によって検出することができ、制御部は、インバータ回路の動作を、磁束検出器にて検出された磁束に応じて制御することができる。 In the present invention, the magnetic flux of the transformer core constituting the inverter power supply device can be detected by the magnetic flux detector, and the control unit converts the operation of the inverter circuit into the magnetic flux detected by the magnetic flux detector. Can be controlled accordingly.
本発明に係るインバータ電源装置は、前記検出部は、前記コアを通る磁束の向きが所定方向である場合、該磁束の大きさに応じた電圧レベルを有する所定極性の第1信号を出力し、磁束の向きが前記所定方向と逆方向である場合、該磁束の大きさに応じた電圧レベルを有する逆極性の第2信号を出力するように構成してあり、前記制御部は、前記検出部から出力される第1信号及び第2信号の電圧レベルの絶対値を平衡させるように、前記インバータ回路のスイッチングを制御する構成が好ましい。 In the inverter power supply device according to the present invention, when the direction of the magnetic flux passing through the core is a predetermined direction, the detection unit outputs a first signal having a predetermined polarity having a voltage level corresponding to the magnitude of the magnetic flux, When the direction of the magnetic flux is opposite to the predetermined direction, the control unit is configured to output a second signal of reverse polarity having a voltage level corresponding to the magnitude of the magnetic flux, and the control unit is configured to output the detection unit. Preferably, the switching of the inverter circuit is controlled so that the absolute values of the voltage levels of the first signal and the second signal output from the inverter are balanced.
本発明にあっては、検出部は、コアを通る磁束の向き及び大きさに応じた第1信号及び第2信号を出力し、制御部は、検出部から出力された第1信号及び第2信号の電圧レベルの絶対値を平衡させるように、インバータ回路のスイッチングを制御する。例えば、制御部は、第1信号の絶対値が第2信号の絶対値に比べて大きい傾向にある場合、コアを通る所定方向の磁束が減少し、又は該所定方向と逆方向の磁束が増大するように、スイッチングを制御する。同様に、制御部は、第2信号の絶対値が第1信号の絶対値に比べて大きい傾向にある場合、コアを通る所定方向の磁束が増大し、又は該所定方向と逆方向の磁束が減少するように、スイッチングを制御する。第1信号及び第2信号の電圧レベルの絶対値が平衡している状態は、変圧器のコアに偏磁が生じていない状態に対応する。従って、制御部は、変圧器コアに偏磁が発生しないようにインバータ回路のスイッチングを制御することができる。 In the present invention, the detection unit outputs the first signal and the second signal corresponding to the direction and magnitude of the magnetic flux passing through the core, and the control unit outputs the first signal and the second signal output from the detection unit. The switching of the inverter circuit is controlled so that the absolute value of the voltage level of the signal is balanced. For example, when the absolute value of the first signal tends to be larger than the absolute value of the second signal, the control unit decreases the magnetic flux in a predetermined direction through the core or increases the magnetic flux in the direction opposite to the predetermined direction. To control switching. Similarly, when the absolute value of the second signal tends to be larger than the absolute value of the first signal, the control unit increases the magnetic flux in a predetermined direction passing through the core or the magnetic flux in the direction opposite to the predetermined direction. Control switching to decrease. A state in which the absolute values of the voltage levels of the first signal and the second signal are balanced corresponds to a state in which no bias is generated in the core of the transformer. Therefore, the control unit can control the switching of the inverter circuit so that no bias is generated in the transformer core.
本発明によれば、変圧器コアを通る磁束の大きさ、コイルの巻き数比等の仕様に拘わらず、変圧器コアを通る磁束を外部から直接的に検出することができる。 According to the present invention, the magnetic flux passing through the transformer core can be directly detected from the outside regardless of the specifications such as the magnitude of the magnetic flux passing through the transformer core and the turns ratio of the coil.
以下、本発明をその実施形態を示す図面に基づいて詳述する。
(実施形態1)
図1は本実施形態1に係る磁束検出器1の一構成例を示す斜視図、図2は本実施形態1に係る磁束検出器1の一構成例を示す正面図である。本発明の実施形態1に係る磁束検出器1は、アルミニウム、ステンレス鋼、樹脂等の非磁性体材料からなる扁平略直方体形状の筐体10を備え、該筐体10は変圧器コア21の間隙21cから漏洩した磁束が流入する検出器コア11と、該検出器コア11を通る磁束を検出する検出部12とを収容している。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of the
検出器コア11は、正面視が略U字状をなす第1検出器コア半体11aと、該第1検出器コア半体11aと略同形の第2検出器コア半体11bとを有する。第1及び第2検出器コア半体11a、11bは、第1検出器コア半体11aの各端部と、第2検出器コア半体11bの各端部とがそれぞれ離隔して対向し、全体として環状をなす姿勢で筐体10内に固定されている。検出器コア11は、フェライト、磁性金属、積層鋼板、磁性粉の圧粉体等からなる軟磁性体にて構成すると良い。以下、第1検出器コア半体11aの一端部と、第2検出器コア半体11bの一端部とが対向してなり、変圧器コア21の間隙21cから漏洩した磁束が流入する離隔部位を第1間隙11cという。また、第1検出器コア半体11aの他端部と、第2検出器コア半体11bの他端部とが対向してなり、検出部12が配される離隔部位を第2間隙11dという。
The
筐体10は、正面視において略長方形状をなす板部10aと、該板部10aの長辺部分に設けられた第1側壁10b及び第2側壁10cと、短辺部分に設けられた第3側壁10d及び第4側壁10eとを有する。筐体10に収容された検出器コア11の第1間隙11cは第1側壁10bに近接して対向し、第2間隙11dは第2側壁10cに近接して対向している。
The
筐体10を構成する板部10aの外面の適宜箇所には、非磁性体材料からなり、磁束検出器1を変圧器に固定(図4参照)するための固定部13が形成されている。例えば固定部13は、板部10aの第1側壁10b寄り、長手方向略中央部に形成されている。固定部13は、第1側壁10bと略面一をなす平板部13aを有し、該平板部13aにはネジ止め用の孔部13bが形成されている。
A fixing
検出部12は、第2間隙11dに配されている。検出器コア11を通る磁束は、第1検出器コア半体11a及び第2検出器コア半体11bの一方の端部から流出して、検出部12を通り、他方の端部に流入する。検出部12は、第2間隙11dにおいて自身を通る磁束、つまり検出器コア11の磁束を検出する。
The
図3は、検出部12の一構成例を示す回路図である。検出部12は、第2間隙11dに配されており、第2間隙11dを通る磁束の向き及び大きさに応じた磁束信号を出力する磁気センサ12aを備える。磁気センサ12aは、例えばホール素子を有するホールICである。磁気センサ12aは、制御電流を流すための一対の入力端子と、磁束センサに加えられた磁束の大きさ及び方向並びに制御電流の大きさに応じた電圧を出力する一対の出力端子とを有する。一の入力端子は電源電位Vccに接続され、他の入力端子は定電流回路12bを介してグランド電位に接続されている。磁気センサ12aの出力端子は、増幅器12cの入力端子に接続されており、増幅器12cは磁気センサ12aから出力された電圧を増幅し、増幅して得られる磁束信号を出力端子から外部へ出力する。磁束信号を外部出力するための図示しない端子又は信号線は、変圧器コア21からの漏洩磁束の影響を避けるために、第2側壁10c側に設けると良い。
このように構成された磁気センサ12aの出力端子から出力及び増幅された磁束信号の電圧レベルは、磁気センサ12aを通る磁束の大きさ、換言すると変圧器コア21を通る磁束に比例する。また、磁束信号の極性は、磁束の向きによって異なる。磁束信号は、検出器コア11を通る磁束の向きが所定方向である場合、正電圧であり、検出器コア11を通る磁束の向きが前記所定方向と逆方向である場合、負電圧である。所定方向は、例えば、図2中、磁束が第2間隙11dを上方から下方へ流れる方向である。
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the
The voltage level of the magnetic flux signal output and amplified from the output terminal of the
このように構成された磁束検出器1にあっては、図2に示すように、変圧器コア21の間隙21cと、検出器コア11の第1間隙11cとを対向させると、間隙21cから漏洩する磁束が増大し、当該磁束の一部が、変圧器コア21の間隙21cから第1間隙11cを通じて検出器コア11に流入する。検出器コア11に流入した磁束は、第1及び第2検出器コア半体11a、11bを通り、第2間隙11dにも磁束が発生する。検出部12は、第2間隙11dに配されているため、検出器コア11を通る磁束、言い換えると変圧器コア21を通る磁束の向き及び大きさに応じた極性及び電圧レベルを有する磁束信号を出力する。
In the
以上の通り、本実施形態1に係る磁束検出器1によれば、変圧器コア21を通る磁束を変圧器コア21の外部から直接的に検出することができる。具体的には、磁束検出器1の検出部12は、検出器コア11を通る磁束の向き及び大きさに応じた磁束信号、つまり変圧器コア21を通る磁束の向き及び大きさに応じた極性及び電圧レベルを有する磁束信号を出力することができる。
なお、本実施形態1に係る磁束検出器1にあっては、変圧器コア21を通る磁束を変圧器コア21の外部から非接触で直接的に検出することができるが、変圧器コア21に検出器コア11を接触させて磁束を検出することもできる。ただし、変圧器コア21と、検出器コア11とを離隔させて磁束を検出する方が好ましい。検出器コア11の発熱の問題があるためである。
As described above, according to the
In the
また、磁束検出器1は、変圧器2を通る磁束の大きさ、コイルの巻き数比等の仕様に拘わらず、変圧器コア21の磁束を検出することができる。
Further, the
更に、検出部12は、変圧器コア21から検出器コア11へ流入した磁束を直接的に検出しているため、変圧器コア21に残留している直流の磁束も検出することができる。
Furthermore, since the
更にまた、検出部12又は磁気センサ12aは、変圧器コア21の外部に配されるため、変圧器コア21の間隙21cにおける磁束の大きさが検出部12の検出限界を超えている場合であっても、変圧器コア21の磁束を検出することができる。
Furthermore, since the
更にまた、検出部12は変圧器コア21の外部に配置されるため、変圧器2の製造工程に耐え得る特殊な検出部12又は磁気センサ12aを用いる必要は無く、低コストで磁束検出器1を構成することができる。
Furthermore, since the
更にまた、検出器コア11の第2間隙11dに配された磁気センサ12aによって、コアを通る磁束を検出する構成であるため、小さな磁束も検出することができる。
Furthermore, since the
なお、実施形態1においては、磁気センサ12aとしてホール素子を説明したが、ホール素子は一例であり、磁束によって特性が変化する磁気抵抗素子、ファラデー素子、その他の公知のセンサを採用しても良い。
In the first embodiment, the Hall element is described as the
また、検出部12を構成する回路を筐体10の内部に収容する例を説明したが、検出部12を構成する磁気センサ12a以外の回路を筐体10の外部に配置しても良い。
Moreover, although the example which accommodates the circuit which comprises the
更に、磁気センサ12aを検出器コア11の第2間隙11dに配置する例を説明したが、検出器コア11を通る磁束を検出可能な位置であれば、第2間隙11dの外部に磁気センサ12aを配置しても良い。この場合、検出器コア11を第1間隙11cのみを有する略C字状に形成しても良い。
Furthermore, although the example which arrange | positions the
更にまた、検出器コア11の第1間隙11cは、磁束検出器1から漏洩した磁束が検出器コア11に流入する構成であれば、その形状は特に限定されるものでは無く、検出器コア11に溝状又はスリット状部分を形成することによって、部分的に第1間隙11cを形成しても良い。第2間隙11dも、第1間隙11cと同様、検出器コア11の第2間隙11dから磁束が流出入して磁気センサ12aを通る構成であれば、その形状は特に限定されるものでは無い。
Furthermore, the shape of the
(実施形態2)
図4は本実施形態2に係る変圧器2の一構成例を示す斜視図である。本発明の実施形態2に係る変圧器2は変圧器コア21及び実施形態1に係る磁束検出器1とを備える。変圧器コア21は、正面視が略U字状をなす第1変圧器コア半体21aと、該第1変圧器コア半体21aと略同形の第2変圧器コア半体21bとを備え、第1及び第2変圧器コア半体21bは、第1変圧器コア半体21aの各端部と、第2変圧器コア半体21bの各端部とが間隙21cを有してそれぞれ対向し、全体として環状をなす姿勢で固定されている。変圧器コア21は、フェライト、磁性金属、積層鋼板、磁性粉の圧粉体等からなる軟磁性体にて構成すると良い。第1変圧器コア半体21aには、一次コイル22が巻回され、第2変圧器コア半体21bには二次コイル23が巻回されている。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a perspective view illustrating a configuration example of the
なお、変圧器コア21の間隙21cは、変圧器2から磁束が漏洩し、検出器コア11へ流入する構成であれば、変圧器コア21の構成及び間隙21cの形状は特に限定されない。例えば、変圧器コア21はEI型、EE型であっても良く、EI型コアのセンター脚の間隙、スペーサを介装させることによって形成したその他の間隙から磁束が漏洩し、検出器コア11に流入するように構成しても良い。また、変圧器コア21に溝状又はスリット状部分を形成することによって、部分的に間隙21cを形成しても良い。
The
また、変圧器2は、変圧器コア21を支持すると共に、変圧器コア21の間隙21cと、検出器コア11の第1間隙11cとが対向するように磁束検出器1を支持する支持部20を備える。支持部20は、アルミニウム、ステンレス鋼、樹脂等の非磁性体材料にて形成されており、地面、水平台等に固定される略長方形状の基板20aを備える。該基板20aの両端部には、変圧器コア21を挾持するように支持する第1及び第2支持板20b、20cが略垂直に形成されており、変圧器コア21は2つの間隙21cが第1及び第2支持板20b、20cの内面にそれぞれ近接して対向し、間隙21cの面が略水平になる姿勢で第1及び第2支持板20b、20cに固定されている。なお、支持部20の形状及び変圧器2の支持姿勢は一例であり、これに限定されるものではない。
第2支持板20cの外面には磁束検出器1が固定されている。例えば、第2支持板20cの外面に、磁束検出器1の筐体10を構成する第1側壁10b及び固定部13の平板部13aを面接触させた状態で、孔部13bにネジを挿通させて筐体10が第2支持板20cにネジ止めされている。
The
The
図5は磁束検出器1を取り外した状態において変圧器コア21に生成される磁束を示した磁束密度分布図及びグラフである。図5Aは一次コイル22に電流を流したときに生成される磁束密度を3次元有限要素法解析によって解析した結果を示す磁束密度分布図であり、図5Bは変圧器コア21に生成される磁束密度の大きさを示すグラフである。図5Bに示すグラフの横軸は、図5A中、2点鎖線で示すように変圧器コア21の2つの各間隙21cの中心を通る直線上の位置を示している。グラフの縦軸は、当該直線上における磁束密度の大きさを示している。磁束密度の単位はテスラである。図5A及び図5Bに示すように、変圧器コア21から磁束検出器1が取り外されている状態においては、変圧器コア21を通る磁束密度が約120mTであるのに対して、変圧器コア21の間隙21cから外部へ漏洩する磁束は僅かであり、その磁束密度は数mT程度である。
FIG. 5 is a magnetic flux density distribution diagram and graph showing the magnetic flux generated in the
図6は変圧器コア21の間隙21cと、検出器コア11の第1間隙11cの向きを一致させた状態における変圧器コア21及び検出器コア11を示す斜視図、図7は変圧器コア21の間隙21cと、検出器コア11の第1間隙11cの向きを一致させた状態において、検出器コア11に流入した磁束を示した磁束密度分布図及びグラフである。図7A及び図7Bは、図5と同様の磁束密度分布図及びグラフである。
図6に示すように、側面視において変圧器コア21の間隙21cと、検出器コア11の第1間隙11cとを、その向きが一致するように対向配置させると、図7A及び図7Bに示すように、変圧器コア21の間隙21cから漏洩する磁束が増大し、漏洩した磁束が第1間隙11cを通じて検出器コア11に流入していることが分かる。また、検出器コア11に磁束が流入すると、検出器コア11の第2間隙11dにも磁束が発生する。第2間隙11dには、20mT程度の磁束が発生している。検出部12は、第2間隙11dに発生した磁束を検出し、磁束検出器1は、変圧器コア21を通る磁束の向き及び大きさに応じた極性及び電圧レベルを有する磁束信号を出力することができる。
FIG. 6 is a perspective view showing the
As shown in FIG. 6, when the
以上の通り、本実施形態2に係る変圧器2によれば、支持部20に支持された磁束検出器1によって、自身の変圧器コア21を通る磁束を検出し、検出された磁束の向き及び大きさを示す磁束信号を外部出力することができる。磁束信号は、偏磁の検出、検出された偏磁に応じた各種制御に利用することができる。
なお、本実施形態2では、変圧器コア21及び検出器コア11を非接触配置する構成を例示したが、変圧器コア21と、検出器コア11とが接触するように構成しても良い。ただし、実施形態1で説明したように、変圧器コア21と、検出器コア11とを離隔させる構成が好ましい。
As described above, according to the
In addition, in this
(変形例)
上述の実施形態2においては、変圧器コア21及び検出器コア11の位置関係が所定位置に固定されている例を説明したが、支持部20は、磁束検出器1を、検出器コア11及び変圧器コア21の位置関係を変更可能に支持するように構成しても良い。
(Modification)
In
図8は変形例に係る支持部120の一構成例を示す側面図及び平面図である。変形例に係る第2支持板120cは、側面視において変圧器コア21の間隙21cと略同じ高さの位置にネジ孔120dを有する。好ましくは、ネジ孔120dを用いて磁束検出器1を第2支持板120cに固定した場合に、側面視において変圧器コア21の間隙21cと、検出器コア11の第1間隙11cとが同一方向を向き、変圧器コア21の幅方向中央部に検出器コア11が位置するように、ネジ孔120dを形成すると良い。
FIG. 8 is a side view and a plan view showing a configuration example of the
また、第2支持板120cは、側面視においてネジ孔120dと同じ高さで、幅方向略中央の位置を中心にして、ネジ孔120dと等距離にある複数の他のネジ孔120e,120fを有する。ネジ孔120eは、前記幅方向略中央の位置を中心にして、ネジ孔120dを通る水平面から所定の第1角度(例えば、約20度)をなす位置に設けられており、ネジ120fは、所定の第2角度(例えば、約45度)をなす位置に設けられている。
The second support plate 120c has a plurality of other screw holes 120e and 120f that are the same height as the
更に、第2支持板120cと、磁束検出器1との間には、図8Bに示すように検出器コア11と、変圧器コア21との距離を調整するための位置調整板24が交換可能に介装されている。なお、図8Aにおいては、作図の便宜上、位置調整板24の図示を省略した。
Further, a
図8Aに示すように、ネジ孔120dを用いて磁束検出器1を第2支持板120cに固定し、変圧器コア21の間隙21c及び検出器コア11の第1間隙11cの中心を合わせることによって、側面視において間隙21cと、第1間隙11cとを同方向に一致させることができる。この場合、検出器コア11に流入する磁束の大きさが最大になり、変圧器コア21を通る磁束が小さくても、当該磁束を検出することができる。
また、ネジ孔120eを用いて磁束検出器1を第2支持板120cに固定し、変圧器コア21の間隙21c及び検出器コア11の第1間隙11cの中心を合わせることによって、側面視において、変圧器コア21の間隙21cと、検出器コア11の第1間隙11cとが第1角度をなすようにすることができる。同様に、ネジ孔120fを用いることによって、側面視において変圧器コア21の間隙21cと、検出器コア11の第1間隙11cとが第2角度をなすようにすることができる。このように、側面視において、変圧器コア21の間隙21cに対して検出器コア11の第1間隙11cを傾けることにより、変圧器コア21から検出器コア11に流入する磁束の大きさを調整することが可能になる。
更に、図8Bに示すように介装された位置調整板24を厚みが異なる他の位置調整板24に交換し、又は位置調整板24を着脱することにより、変圧器コア21の間隙21cと、検出器コア11の第1間隙11cとの距離を変更することができ、変圧器コア21から検出器コア11に流入する磁束の大きさを調整することができる。
As shown in FIG. 8A, the
Further, by fixing the
Further, by replacing the interposed
以下、検出器コア11及び変圧器コア21の位置関係を変更することにより、検出器コア11の第2間隙11dを通る磁束が変化することを説明する。特に、変圧器コア21の間隙21cと、検出器コア11の第1間隙11cとの傾きによって、第2間隙11dの磁束が変化することを説明する。変圧器コア21及び検出器コア11の距離によって磁束が変化することは容易に予想されるため、詳細な説明を省略する。
Hereinafter, it will be described that the magnetic flux passing through the
図9は変圧器コア21の間隙21cと、検出器コア11の第1間隙11cの向きを傾けた状態における変圧器コア21及び検出器コア11を示す斜視図である。検出器コア11及び変圧器コア21は、側面視において変圧器コア21の間隙21cと、検出器コア11の第1間隙11cとが略45度の角度をなすような位置関係で対向している。
FIG. 9 is a perspective view showing the
図10は変圧器コア21の間隙21cと、検出器コア11の第1間隙11cの向きを異なる向きにした状態において、検出器コア11に流入した磁束を示した磁束密度分布図及びグラフである。図10A及び図10Bは、図5と同様の磁束密度分布図及びグラフである。図9に示すような位置関係で検出器コア11及び変圧器コア21を対向配置させると、図10A及び図10Bに示すように、変圧器コア21を通る磁束密度は、当該変圧器コア21の間隙21cから第1間隙11cを通じて検出器コア11に流入するが、図7と比較して、第2間隙11dを通る磁束密度が小さくなっていることが分かる。具体的には、図7及び図10を比較すると、第2間隙11dにおける磁束密度が約50%低減している。
FIG. 10 is a magnetic flux density distribution diagram and graph showing the magnetic flux flowing into the
以上の通り、変形例に係る変圧器2によれば、検出器コア11及び変圧器コア21の位置関係を調整することによって、第2間隙11dを通る磁束密度の大きさを所要の大きさに調整することができる。従って、検出器コア11に流入する磁束の量を調整し、検出部12を通る磁束の大きさを調整することができる。よって、変圧器コア21を通る磁束の大きさに関わらず、変圧器コア21を通る磁束を精度良く検出することができる。
As described above, according to the
なお、変形例においては、検出器コア11及び変圧器コア21の位置関係を調整する方法を説明したが、言うまでもなく、設計段階で変圧器コア21の間隙21cの離隔距離を調整することによって、検出器コア11に流入する磁束の大きさを調整しても良い。同様に、検出器コア11の第1間隙11cの離隔距離を調整することによって、検出器コア11に流入する磁束の大きさを調整しても良い。
In the modification, the method for adjusting the positional relationship between the
(実施形態3)
図11は実施形態3に係るインバータ電源装置3の一構成例を示す回路図である。本発明の実施形態3に係るインバータ電源装置3は、絶縁型であり、例えば、溶接用電源として利用される。インバータ電源装置3は、制御部30と、第1整流回路31及び平滑コンデンサC1と、インバータ回路32と、変圧器2と、第2整流回路33と、直流リアクトル34及び平滑コンデンサC2と、出力電流検出部35とを備える。
(Embodiment 3)
FIG. 11 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the inverter power supply device 3 according to the third embodiment. The inverter power supply device 3 according to Embodiment 3 of the present invention is an insulating type and is used as, for example, a welding power source. The inverter power supply device 3 includes a
第1整流回路31は、例えばダイオードブリッジ回路である。ダイオードブリッジは図示しない2つの順接続されたダイオードからなる直列回路を3組並列させた回路構成である。第1整流回路31の入力端子は3相交流電源4に接続されており、第1整流回路31の出力端子対には平滑コンデンサC1の各端子が接続されている。第1整流回路31は、3相交流電源4から供給される交流を全波整流し、平滑コンデンサC1にて平滑化された直流をインバータ回路32へ出力する。
The
インバータ回路32は、第1整流回路31及びコンデンサC1にて整流及び平滑化された直流を高周波の交流に変換して変圧器2へ出力する回路であり、第1乃至第4スイッチング素子32a、32b、32c、32dで構成される。第1乃至第4スイッチング素子32a、32b、32c、32dは例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)又はMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)等のパワーデバイスである。以下、本実施形態では第1乃至第4スイッチング素子32a、32b、32c、32dをIGBTとして説明する。なお、第1乃至第4スイッチング素子32a、32b、32c、32dには、図示しない還流ダイオードが設けられている。平滑コンデンサC1の正極側端子には第1及び第3スイッチング素子32a、32cのコレクタが接続している。第1スイッチング素子32a及び第3スイッチング素子32cのエミッタはそれぞれ第2及び第4スイッチング素子32b、32dのコレクタに接続し、第2及び第4スイッチング素子32b、32dのエミッタは平滑コンデンサC1の負極側端子に接続している。
The
変圧器2は、インバータ回路32から出力された交流の電圧値を所要の電圧値に変圧し、変圧された交流を第2整流回路33へ出力するものである。変圧器2は、変圧器コア21に巻回され、磁気結合した一次コイル22及び二次コイル23を備える。変圧器2の構成は実施形態2において説明した通りであり、変圧器2には変圧器コア21を通る磁束を検出し、検出した磁束に応じた磁束信号を制御部30へ出力する磁束検出器1が設けられている。一次コイル22の一端は第1スイッチング素子32aのエミッタ及び第2スイッチング素子32bのコレクタに接続され、一次コイル22の他端は第3スイッチング素子32cのエミッタ及び第4スイッチング素子32dのコレクタに接続されている。
The
第2整流回路33は、変圧器2から出力された交流を整流する回路であり、整流された直流は平滑コンデンサC2及び直流リアクトル34により平滑化されて出力端子から負荷5へ出力される。負荷5は、例えば溶接に係るアーク負荷である。第2整流回路33は、例えばセンタータップを用いた全波整流回路である。第2整流回路33の正極出力端子には、直流リアクトル34の一端部が接続されている。直流リアクトル34の他端部及び第2整流回路33の負極出力端子には平滑コンデンサC2の各端子が接続され、平滑コンデンサC2の各端子はインバータ電源装置3の出力端子に接続されている。
The
出力電流検出部35は、例えば、第2整流回路33の負極出力端子に接続されており、インバータ電源装置3から負荷5へ流れる電流を検出し、検出した電流値を示す出力電流値信号を制御部30へ出力する回路である。
The output
制御部30は、インバータ回路32を構成する第1乃至第4スイッチング素子32a、32b、32c、32dのオンオフをPWM制御する回路である。具体的には、制御部30は、第1及び第4スイッチング素子32a、32dをオン状態にした導通状態と、第2及び第3スイッチング素子32b、32cをオン状態にした導通状態とを交互に切り替えることにより、インバータ回路32から交流を出力させる。制御部30には、出力電流検出部35から出力された出力電流値信号と、磁束検出器1から出力された磁束信号とが入力される。制御部30は、出力電流検出部35から出力される出力電流値信号の電圧レベルが、設定された所要の電流値に応じた電圧になるように第1乃至第4スイッチング素子32a、32b、32c、32dのオン時間を増減させる。また、制御部30は、磁束検出器1から出力される磁束信号の正負が平衡するように、第1及び第4スイッチング素子32a、32dのオン時間と、第2及び第3スイッチング素子32b、32cのオン時間とを増減させる。つまり、制御部30は、変圧器コア21に生じた偏磁が解消されるように、第1乃至第4スイッチング素子32a、32b、32c、32dのオン時間のバランスを調整する。
The
図12は制御部30の一構成例を示す回路図である。制御部30は、基準信号発振回路30a、基準信号変調回路30b、積分回路30c、パルス幅変調回路30d、PID(Proportional-Integral-Derivative)補償器30e、出力電流設定回路30f、同期回路30g及び駆動回路30fを備える。
FIG. 12 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the
基準信号発振回路30aは、インバータ回路32のオンオフ周期の2倍の周期で三角波の基準信号を基準信号変調回路30b及び同期回路30gへ出力する回路である。積分回路30cは、磁束検出器1から出力された磁束信号を積分し、積分して得られる積分信号を基準信号変調回路30bへ出力する回路である。
ここでは、第1及び第4スイッチング素子32a、32dがオン状態である場合、検出器コア11を通る磁束の向きが所定方向で磁束信号が正電圧となり、第2及び第3スイッチング素子32b、32cがオン状態である場合、検出器コア11を通る磁束の向きが前記所定方向と逆方向で磁束信号が負電圧になるものとする。
積分信号の正負及び大きさは変圧器コア21を通る磁束の向き及び大きさの平均に対応しており、積分信号の電圧レベルが正側又は負側に偏っている場合、変圧器コア21に偏磁が生じていることになる。基準信号変調回路30bは、基準信号から積分信号を減算及び加算することにより変調し、変調して得られる減算変調基準信号と、加算変調基準信号とをパルス幅変調回路30dへ出力する。
The reference
Here, when the first and
The sign and magnitude of the integration signal correspond to the average of the direction and magnitude of the magnetic flux passing through the
パルス幅変調回路30dには、PID補償器30eが接続されており、PID補償器30eには、出力電流設定回路30f及び出力電流検出部35が接続されている。出力電流設定回路30fは、設定された目標電流値に応じた電圧レベルを有する目標電流値信号をPID補償器30eへ出力する。PID補償器30eは、出力電流検出部35から出力された出力電流値信号と、出力電流設定回路30fから出力された目標電流値信号とに基づいて、出力電流値が目標電流値になるよう補償するための出力電流補償信号を算出し、算出された出力電流補償信号をパルス幅変調回路30dへ出力する。パルス幅変調回路30dは、減算変調基準信号と、出力電流補償信号とを比較し、比較結果に応じた減算パルス幅変調信号を同期回路30gへ出力する。具体的には、パルス幅変調回路30dは、減算変調基準信号の電圧レベルが出力電流補償信号の電圧レベルよりも高い場合、ハイレベルの減算パルス幅変調信号を出力し、減算変調基準信号の電圧レベルが出力電流補償信号の電圧レベルよりも低い場合、ローレベルの減算パルス幅変調信号を出力する。同様にして、パルス幅変調回路30dは、加算変調基準信号と、出力電流補償信号とを比較し、比較結果に応じた加算パルス幅変調信号を同期回路30gへ出力する。
A PID compensator 30e is connected to the pulse
同期回路30gは、基準信号発振回路30aから出力される基準信号に従って、第1及び第4スイッチング素子32a、32dをオン制御するタイミングで減算パルス幅変調信号を駆動回路30fへ出力し、第2及び第3スイッチング素子32b、32cをオン制御するタイミングで加算パルス幅変調信号を駆動回路30fへ出力する。
The synchronization circuit 30g outputs a subtracted pulse width modulation signal to the
駆動回路30fは、同期回路30gから減算パルス幅変調信号が入力された場合、減算パルス幅変調信号がハイレベルである期間、第1及び第4スイッチング素子32a、32dのゲートへオン信号を出力する。同様に、駆動回路30fは、同期回路30gから加算パルス幅変調信号が入力された場合、加算パルス幅変調信号がハイレベルである期間、第2及び第3スイッチング素子32b、32cのゲートへオン信号を出力する。
When the subtraction pulse width modulation signal is input from the synchronization circuit 30g, the
以上の通り、実施形態3に係るインバータ電源装置3によれば、インバータ電源装置3を構成する変圧器コア21の磁束を、磁束検出器1によって検出することができ、制御部30は、インバータ回路32の動作を、磁束検出器1にて検出された磁束に応じて制御することができる。
具体的には、制御部30は、磁束検出器1から出力される磁束信号の積分値がゼロになるようにインバータ回路32のスイッチング制御を行うことによって、正電圧の磁束信号と、負電圧の磁束信号を平衡させる。より具体的には、積分値が正になる期間が長い程、第1及び第4スイッチング信号のオン期間が短く、第2及び第3スイッチング信号のオン期間が長くなり、変圧器コア21及び検出器コア11に発生する所定方向の磁束が抑えられる。逆に、積分値が負になる期間が長い程、第1及び第4スイッチング信号のオン期間が長く、第2及び第3スイッチング信号のオン期間が短くなり、変圧器コア21及び検出器コア11に発生する前記所定方向と逆方向の磁束が抑えられる。要するに、偏磁を抑えるように第1乃至第4スイッチング素子32a、32b、32c、32dのオン期間をバランスさせることができる。
従って、制御部30は、変圧器コア21に偏磁が発生しないようにインバータ回路32のスイッチングを制御することができる。
As described above, according to the inverter power supply device 3 according to the third embodiment, the magnetic flux of the
Specifically, the
Therefore, the
また、磁束検出器1は、変圧器コア21を通る磁束を直接的に検出しているため、インバータ回路32のスイッチングノイズによって磁束の検出精度が低下することは無い。従って、インバータ電源装置3は、変圧器2の偏磁を精度良く検出し、偏磁が抑えられるようにインバータ回路32のスイッチング制御を行うことができる。
Further, since the
なお、実施形態3では、主にアナログ回路を用いて制御部30を構成する例を説明したが、制御部30の構成は一例であり、マイコン、又はマイコン及びアナログ回路を組み合わせて制御部30を構成しても良い。
In the third embodiment, an example in which the
また、磁束信号の積分値がゼロになるようにインバータ回路32のスイッチング制御を行う例を説明したが、あくまで一例であり、制御部30の制御方法はこれに限定されるものではない。例えば、制御部30は、正電圧の磁束信号の絶対値と、負電圧の磁束信号の絶対値との差分が閾値未満になるように、インバータ回路32のスイッチング制御を行っても良い。
更に、磁束信号を用いた本発明に係る制御部30の制御内容はスイッチング制御に限定されるものでは無く、偏磁を検出した際、インバータ電源装置3の出力を停止させるような制御も含まれる。
Moreover, although the example which performs switching control of the
Further, the control content of the
更に、本実施形態3では、溶接用のインバータ電源装置3を説明したが、本発明に係るインバータ電源装置3の用途は特に限定されるものでは無く、プラズマ発生装置用電源、その他の任意の用途に適用しても良い。 Further, in the third embodiment, the inverter power supply device 3 for welding has been described. However, the use of the inverter power supply device 3 according to the present invention is not particularly limited, and the power source for the plasma generator and other arbitrary uses. You may apply to.
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be thought that embodiment disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the meanings described above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 磁束検出器
2 変圧器
3 インバータ電源装置
4 3相交流電源
5 負荷
10 筐体
11 検出器コア
11c 第1間隙
11d 第2間隙
12 検出部
12a 磁気センサ
13 固定部
20,120 支持部
21 変圧器コア
21c 間隙
22 一次コイル
23 二次コイル
24 位置調整板
30 制御部
31 第1整流回路
32 インバータ回路
33 第2整流回路
34 直流リアクトル
35 出力電流検出部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記変圧器コアの間隙から漏洩した磁束が流入する間隙を有する環状のコアと、
該コアを通る磁束を検出する検出部と
を備える磁束検出器。 A magnetic flux detector for detecting a magnetic flux passing through a transformer core having a gap from the outside of the transformer core,
An annular core having a gap into which magnetic flux leaked from the gap in the transformer core flows;
A magnetic flux detector comprising: a detection unit that detects magnetic flux passing through the core.
磁束が流入する前記間隙を有する部位と異なる部位に第2の間隙を有し、
前記検出部は、
前記第2の間隙に配されており、該第2の間隙を通る磁束の向き及び大きさに応じた信号を出力する磁気センサを備える
請求項1に記載の磁束検出器。 The core is
Having a second gap at a location different from the location having the gap into which the magnetic flux flows,
The detector is
The magnetic flux detector according to claim 1, further comprising a magnetic sensor arranged in the second gap and outputting a signal corresponding to the direction and magnitude of the magnetic flux passing through the second gap.
間隙を有する変圧器コアと、
非磁性体材料からなり、前記変圧器コアの間隙、及び磁束が流入する前記コアの間隙が対向するように前記コアを支持する支持部と
を備える変圧器。 The magnetic flux detector according to claim 1 or 2,
A transformer core having a gap;
A transformer comprising a non-magnetic material, and a support portion that supports the core such that a gap between the transformer core and a gap between the cores into which magnetic flux flows are opposed to each other.
前記コアを、前記変圧器コア及び前記コアの位置関係を変更可能に支持する
請求項3に記載の変圧器。 The support part is
The transformer according to claim 3, wherein the core is supported so that a positional relationship between the transformer core and the core can be changed.
間隙を有する変圧器コアを有し、該インバータ回路にて変換された交流を変圧する変圧器と、
該変圧器にて変圧された交流を直流に整流する整流回路と、
前記変圧器コアを通る磁束を検出する請求項1又は請求項2に記載の磁束検出器と、
該磁束検出器にて検出された磁束に基づいて、前記インバータ回路の動作を制御する制御部と
を備えるインバータ電源装置。 An inverter circuit for converting direct current to alternating current;
A transformer having a transformer core having a gap, and transforming an alternating current converted by the inverter circuit;
A rectifier circuit that rectifies alternating current transformed by the transformer into direct current;
The magnetic flux detector according to claim 1 or 2, wherein a magnetic flux passing through the transformer core is detected.
An inverter power supply apparatus comprising: a control unit that controls the operation of the inverter circuit based on the magnetic flux detected by the magnetic flux detector.
前記制御部は、
前記検出部から出力される第1信号及び第2信号の電圧レベルの絶対値を平衡させるように、前記インバータ回路のスイッチングを制御する
請求項5に記載のインバータ電源装置。 When the direction of the magnetic flux passing through the core is a predetermined direction, the detection unit outputs a first signal having a predetermined polarity having a voltage level corresponding to the magnitude of the magnetic flux, and the direction of the magnetic flux is opposite to the predetermined direction. The second signal having a voltage level corresponding to the magnitude of the magnetic flux is output.
The controller is
The inverter power supply device according to claim 5, wherein switching of the inverter circuit is controlled so as to balance the absolute values of the voltage levels of the first signal and the second signal output from the detection unit.
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WO2018230044A1 (en) * | 2017-06-15 | 2018-12-20 | 株式会社日立産機システム | Stationary induction machine and stationary induction machine fault monitoring system |
-
2015
- 2015-10-07 JP JP2015199513A patent/JP2017072481A/en active Pending
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WO2018230044A1 (en) * | 2017-06-15 | 2018-12-20 | 株式会社日立産機システム | Stationary induction machine and stationary induction machine fault monitoring system |
JP2019004056A (en) * | 2017-06-15 | 2019-01-10 | 株式会社日立産機システム | Stationary induction equipment and failure monitoring system for stationary induction equipment |
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