JP2922844B2 - インバータを用いた装置 - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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- H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
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- H—ELECTRICITY
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＥＭＣ（Electric
-Magnetic Compatibility）対策が十分になされた工作
機、 エレベータ、空調機器、ポンプ装置、印刷機、無
停電電源などのインバータを用いた装置に関するもので
ある。
-Magnetic Compatibility）対策が十分になされた工作
機、 エレベータ、空調機器、ポンプ装置、印刷機、無
停電電源などのインバータを用いた装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】半導体スイッチング素子の高性能化の進
展にともない、電動機の可変速装置、無停電電源、ある
いは直流電源装置などの変換装置として、インバータが
急速に普及している。特に、ＩＧＢＴに代表される高周
波化対応の大出力用半導体スイッチ素子の開発により、
スイッチング周波数を可聴周波数帯の上限以上とした低
騒音インバータ装置を始めとして、大容量インバータの
高周波化が急速に図られつつある。
展にともない、電動機の可変速装置、無停電電源、ある
いは直流電源装置などの変換装置として、インバータが
急速に普及している。特に、ＩＧＢＴに代表される高周
波化対応の大出力用半導体スイッチ素子の開発により、
スイッチング周波数を可聴周波数帯の上限以上とした低
騒音インバータ装置を始めとして、大容量インバータの
高周波化が急速に図られつつある。
【０００３】しかし、このような高周波インバータの普
及にともない、これらの装置の半導体スイッチ素子のス
イッチング動作により発生する高周波ノイズが電源ライ
ンを介して同一の電源ラインに接続される他の電子機器
に障害を与えたり、空間を介して輻射ノイズとして周辺
の電子機器に障害を与えてしまう問題がある。
及にともない、これらの装置の半導体スイッチ素子のス
イッチング動作により発生する高周波ノイズが電源ライ
ンを介して同一の電源ラインに接続される他の電子機器
に障害を与えたり、空間を介して輻射ノイズとして周辺
の電子機器に障害を与えてしまう問題がある。
【０００４】このため、このようなスイツチング動作を
行う装置から電源ライン側に伝搬される高周波ノイズと
空間に放出される輻射ノイズを抑制するため、従来、例
えば図１のブロック図で示すように、電源１とインバー
タ３間にラインノイズフィルタ２を挿入するとともに、
インバータ３と負荷間５にも零相リアクトル４と呼ばれ
るコモンモードチョークコイルを挿入する対策が行われ
ている。
行う装置から電源ライン側に伝搬される高周波ノイズと
空間に放出される輻射ノイズを抑制するため、従来、例
えば図１のブロック図で示すように、電源１とインバー
タ３間にラインノイズフィルタ２を挿入するとともに、
インバータ３と負荷間５にも零相リアクトル４と呼ばれ
るコモンモードチョークコイルを挿入する対策が行われ
ている。
【０００５】また、これらのライン・ノイズ・フィルタ
２と零相リアクトル４には、電源１側あるいは負荷５側
からインバータ３に高周波ノイズが進入しインバータ３
が誤動作するのを防止する機能も付加されている。
２と零相リアクトル４には、電源１側あるいは負荷５側
からインバータ３に高周波ノイズが進入しインバータ３
が誤動作するのを防止する機能も付加されている。
【０００６】零相リアクトルとしては、従来、Ｍｎ−Ｚ
ｎフェライト磁心、あるいはＮｉ−Ｚｎフェライト磁心
が用いられてきた。
ｎフェライト磁心、あるいはＮｉ−Ｚｎフェライト磁心
が用いられてきた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、ＩＧＢＴを
用いた低騒音タイプの高周波インバータのように高レべ
ルの高周波ノイズを発生する装置に前記従来技術による
零相リアクトルを用いてＦＣＣ Ｐａｒｔ１５、ＦＴＺ
ＶＤＥ ０８７１、ＶＣＣＩあるいはＣＩＳＰＲなど
のノイズ規格を満足させるには、零相リアクトルが巨大
化し、しいてはインバータを用いた装置の大型化を招く
問題があった。
用いた低騒音タイプの高周波インバータのように高レべ
ルの高周波ノイズを発生する装置に前記従来技術による
零相リアクトルを用いてＦＣＣ Ｐａｒｔ１５、ＦＴＺ
ＶＤＥ ０８７１、ＶＣＣＩあるいはＣＩＳＰＲなど
のノイズ規格を満足させるには、零相リアクトルが巨大
化し、しいてはインバータを用いた装置の大型化を招く
問題があった。
【０００８】すなわち、前記Ｍｎ−Ｚｎフェライト磁心
の１０ｋＨｚにおける交流比初透磁率μｒｉ（１０ｋＨ
ｚ）は７，０００程度以下、１００ｋＨｚにおける交流
比初透磁率μｒｉ（１００ｋＨｚ）は５，０００程度以
下にすぎないため零相リアクトルは大型化せざるを得な
かった。しかも、前記Ｍｎ−Ｚｎフェライト磁心は、１
ＭＨｚ付近で透磁率が急激に低下するため、１ＭＨｚ以
上の周波数帯でのノイズ抑制効果は余り期待できない。
このため、１ＭＨｚ以上の周波数帯でのノイズが問題に
なる場合には、Ｎｉ−Ｚｎフェライト磁心を用いた零相
リアクトルを追加せざるを得ず、さらに零相リアクトル
が大型化し、これに応じてインバータを用いた装置も大
きくなる問題があった。
の１０ｋＨｚにおける交流比初透磁率μｒｉ（１０ｋＨ
ｚ）は７，０００程度以下、１００ｋＨｚにおける交流
比初透磁率μｒｉ（１００ｋＨｚ）は５，０００程度以
下にすぎないため零相リアクトルは大型化せざるを得な
かった。しかも、前記Ｍｎ−Ｚｎフェライト磁心は、１
ＭＨｚ付近で透磁率が急激に低下するため、１ＭＨｚ以
上の周波数帯でのノイズ抑制効果は余り期待できない。
このため、１ＭＨｚ以上の周波数帯でのノイズが問題に
なる場合には、Ｎｉ−Ｚｎフェライト磁心を用いた零相
リアクトルを追加せざるを得ず、さらに零相リアクトル
が大型化し、これに応じてインバータを用いた装置も大
きくなる問題があった。
【０００９】また、前記Ｍｎ−Ｚｎフェライト磁心のキ
ュリー温度は１６０℃程度に過ぎないため一般的な使用
上限温度である８５℃付近の実効飽和磁束密度は２０℃
のときの実効飽和磁束密度の７０％程度の０．３Ｔ程度
まで低下してしまうのに対し、２０℃と８５℃の実効飽
和残留磁束密度は０．１Ｔ程度とほとんど変わらないた
め、８５℃において単極性矩形波で駆動したときの最大
動作磁束密度量△Ｂｍは２０℃のときの６０％程度の約
０．２Ｔとなってしまう。このため負荷側から装置に進
入するパルス・ノイズを抑制する性能の目安であるパル
ス減衰特性も８５℃では２０℃のときの約６０％にまで
低下してしまい、負荷側からパルス状のノイズが侵入し
た場合にインバータを用いた装置が誤動作し易くなる問
題があった。
ュリー温度は１６０℃程度に過ぎないため一般的な使用
上限温度である８５℃付近の実効飽和磁束密度は２０℃
のときの実効飽和磁束密度の７０％程度の０．３Ｔ程度
まで低下してしまうのに対し、２０℃と８５℃の実効飽
和残留磁束密度は０．１Ｔ程度とほとんど変わらないた
め、８５℃において単極性矩形波で駆動したときの最大
動作磁束密度量△Ｂｍは２０℃のときの６０％程度の約
０．２Ｔとなってしまう。このため負荷側から装置に進
入するパルス・ノイズを抑制する性能の目安であるパル
ス減衰特性も８５℃では２０℃のときの約６０％にまで
低下してしまい、負荷側からパルス状のノイズが侵入し
た場合にインバータを用いた装置が誤動作し易くなる問
題があった。
【００１０】本発明の目的は、前記従来技術では実現困
難であった広い動作温度領域において広い周波数帯で大
きなノイズ減衰率を有し、小型の零相リアクトルを用い
ることにより、ＥＭＣ対策が十分になされたインバータ
を用いた小型の装置を提供することにある。
難であった広い動作温度領域において広い周波数帯で大
きなノイズ減衰率を有し、小型の零相リアクトルを用い
ることにより、ＥＭＣ対策が十分になされたインバータ
を用いた小型の装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、電源とインバ
ータ間にライン・ノイズ・フィルタが挿入され、さらに
前記インバータと負荷間に零相リアクトルが挿入されて
いるインバータを用いた装置において、前記インバータ
と負荷間に挿入される前記零相リアクトルは結晶粒径５
０ｎｍ以下の微細なナノ結晶粒が組縦の少なくとも体積
全体の５０％を占めるナノ結晶軟磁性合金薄帯を用いた
巻磁心で構成されており、かつ同巻磁心は磁化力の波高
値０．０５Ａ／ｍ、周波数１０ｋＨｚの交流比初透磁率
μｒｉ（１０ｋＨｚ）が２０，０００〜２００，００
０、かつ磁化力の波高値０．０５Ａ／ｍ、周波数１００
ｋＨｚの交流比初透磁率μｒｉ（１００ｋＨｚ）が１
０，０００以上であることを特徴とするインバータを用
いた装置である。
ータ間にライン・ノイズ・フィルタが挿入され、さらに
前記インバータと負荷間に零相リアクトルが挿入されて
いるインバータを用いた装置において、前記インバータ
と負荷間に挿入される前記零相リアクトルは結晶粒径５
０ｎｍ以下の微細なナノ結晶粒が組縦の少なくとも体積
全体の５０％を占めるナノ結晶軟磁性合金薄帯を用いた
巻磁心で構成されており、かつ同巻磁心は磁化力の波高
値０．０５Ａ／ｍ、周波数１０ｋＨｚの交流比初透磁率
μｒｉ（１０ｋＨｚ）が２０，０００〜２００，００
０、かつ磁化力の波高値０．０５Ａ／ｍ、周波数１００
ｋＨｚの交流比初透磁率μｒｉ（１００ｋＨｚ）が１
０，０００以上であることを特徴とするインバータを用
いた装置である。
【００１２】前記ナノ結晶軟磁性合金薄帯を用いた巻磁
心を用いた零相リアクトルを用いることにより、０．５
ＭＨｚ程度から数十ＭＨｚ程度のラインノイズを大幅に
抑制することができるとともに、数十ＭＨｚ程度から百
ＭＨｚ程度までの輻射ノイズも大幅に抑制できるため、
零相リアクトルの小型化が図れるためインバータを用い
た装置の小型化ができ好ましい。
心を用いた零相リアクトルを用いることにより、０．５
ＭＨｚ程度から数十ＭＨｚ程度のラインノイズを大幅に
抑制することができるとともに、数十ＭＨｚ程度から百
ＭＨｚ程度までの輻射ノイズも大幅に抑制できるため、
零相リアクトルの小型化が図れるためインバータを用い
た装置の小型化ができ好ましい。
【００１３】前記本発明のインバータを用いた装置にお
いて、ナノ結晶軟磁性合金薄帯を用いた巻磁心が、磁化
力の最大値が８００Ａ／ｍのときの直流Ｂ−Ｈループに
おける飽和磁束密度Ｂｍｓと残留磁束密度Ｂｒｍｓの比
である角形比Ｂｒｍｓ／Ｂｍｓが０．３以下である場合
には、０．５ＭＨｚ程度から数十ＭＨｚ程度のラインノ
イズと、数十ＭＨｚ程度から百ＭＨｚ程度までの輻射ノ
イズの抑制効果が向上するとともに、負荷側から装置に
進入するパルス・ノイズを抑制する性能の目安であるパ
ルス減衰特性が箸しく向上するため、負荷側からパルス
状のノイズが侵入した場合にインバータを用いた装置が
誤動作するのを防止する上で好ましい。
いて、ナノ結晶軟磁性合金薄帯を用いた巻磁心が、磁化
力の最大値が８００Ａ／ｍのときの直流Ｂ−Ｈループに
おける飽和磁束密度Ｂｍｓと残留磁束密度Ｂｒｍｓの比
である角形比Ｂｒｍｓ／Ｂｍｓが０．３以下である場合
には、０．５ＭＨｚ程度から数十ＭＨｚ程度のラインノ
イズと、数十ＭＨｚ程度から百ＭＨｚ程度までの輻射ノ
イズの抑制効果が向上するとともに、負荷側から装置に
進入するパルス・ノイズを抑制する性能の目安であるパ
ルス減衰特性が箸しく向上するため、負荷側からパルス
状のノイズが侵入した場合にインバータを用いた装置が
誤動作するのを防止する上で好ましい。
【００１４】また、前記本発明のインバータを用いた装
置において、ナノ結晶軟磁性合金薄帯を用いた巻磁心
が、磁化力の最大値が８００Ａ／ｍのときの直流Ｂ一Ｈ
ループにおける飽和磁束密度Ｂｍｓと残留磁束密度Ｂｒ
ｍｓの比である角形比Ｂｒｍｓ／Ｂｍｓが０．３以下、
磁化力の波高値０．０５Ａ／ｍ、周波数１０ｋＨｚの交
流比初透磁率μｒｉ（１０ｋＨｚ）が５０，０００〜１
５０，０００、かつ磁化力の波高値０．０５Ａ／ｍ、周
波数１００ｋＨｚの交流比初透磁率μｒｉ（１００ｋＨ
ｚ）が１５，０００以上である場合には、０．５ＭＨｚ
程度から数十ＭＨｚ程度のラインノイズと、数十ＭＨｚ
程度から百ＭＨｚ程度までの輻射ノイズの抑制効果がさ
らに向上するとともに、負荷側から装置に進入するパル
ス・ノイズを抑制する性能の目安であるパルス減衰特性
が著しく向上するため、負荷側からパルス状のノイズが
侵入した場合にインバータを用いた装置が誤動作するの
を防止する上で好ましい。
置において、ナノ結晶軟磁性合金薄帯を用いた巻磁心
が、磁化力の最大値が８００Ａ／ｍのときの直流Ｂ一Ｈ
ループにおける飽和磁束密度Ｂｍｓと残留磁束密度Ｂｒ
ｍｓの比である角形比Ｂｒｍｓ／Ｂｍｓが０．３以下、
磁化力の波高値０．０５Ａ／ｍ、周波数１０ｋＨｚの交
流比初透磁率μｒｉ（１０ｋＨｚ）が５０，０００〜１
５０，０００、かつ磁化力の波高値０．０５Ａ／ｍ、周
波数１００ｋＨｚの交流比初透磁率μｒｉ（１００ｋＨ
ｚ）が１５，０００以上である場合には、０．５ＭＨｚ
程度から数十ＭＨｚ程度のラインノイズと、数十ＭＨｚ
程度から百ＭＨｚ程度までの輻射ノイズの抑制効果がさ
らに向上するとともに、負荷側から装置に進入するパル
ス・ノイズを抑制する性能の目安であるパルス減衰特性
が著しく向上するため、負荷側からパルス状のノイズが
侵入した場合にインバータを用いた装置が誤動作するの
を防止する上で好ましい。
【００１５】電動機を負荷とするインバータを用いた装
置の場合には、インバータと電動機間を結ぶインバータ
の出力ケーブルが数ｍから数十ｍと長いため、同出力ケ
ーブルの影響によるラインノイズと輻射ノイズが増加す
る問題があり、前記本発明のよる効果が顕著に現れ、従
来困雑だったＥＭＣ対策が容易にできる。
置の場合には、インバータと電動機間を結ぶインバータ
の出力ケーブルが数ｍから数十ｍと長いため、同出力ケ
ーブルの影響によるラインノイズと輻射ノイズが増加す
る問題があり、前記本発明のよる効果が顕著に現れ、従
来困雑だったＥＭＣ対策が容易にできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施例について詳細
に説明するが、本発明はこれら実施例に限るものではな
い。 （実施例）負荷５である３相ＡＣ２００Ｖ、出力３．７
ｋＷの３相誘導電動機の駆動用３相ＡＣ２００Ｖ入力、
定格出力容量６．６ｋＶＡのインバータ３とＡＣ電源１
間にラインノイズフィルタ２を挿入するとともに、前記
インバータ３と前記負荷５である電動磯の間に零相リア
クトル４を挿入し、雑音端子電圧と輻射ノイズの測定を
行った。前記インバータ３はＩＧＢＴを使用したＩＰＭ
（ｌｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｍｏｄｕｌｅ）
により基本周波数１５ｋＨｚのスイッチング動作を行っ
ている。
に説明するが、本発明はこれら実施例に限るものではな
い。 （実施例）負荷５である３相ＡＣ２００Ｖ、出力３．７
ｋＷの３相誘導電動機の駆動用３相ＡＣ２００Ｖ入力、
定格出力容量６．６ｋＶＡのインバータ３とＡＣ電源１
間にラインノイズフィルタ２を挿入するとともに、前記
インバータ３と前記負荷５である電動磯の間に零相リア
クトル４を挿入し、雑音端子電圧と輻射ノイズの測定を
行った。前記インバータ３はＩＧＢＴを使用したＩＰＭ
（ｌｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｍｏｄｕｌｅ）
により基本周波数１５ｋＨｚのスイッチング動作を行っ
ている。
【００１７】前記ラインノイズフィルタ２には、図２の
回路構成のものを使用した。図２において、１１、１２
および１３は入力端子、２１、２２、２３、２４、２５
および２６は電源ライン間の静電容量０．２２μＦのメ
タライズド・ポリ・エステル・フィルム・コンデンサ、
３０はコモンモードチョークコイル、４１、４２および
４３は電源ラインとアース間の静電容量４７００ｐＦの
セラミック・コンデンサ、５１、５２および５３は出力
端子である。
回路構成のものを使用した。図２において、１１、１２
および１３は入力端子、２１、２２、２３、２４、２５
および２６は電源ライン間の静電容量０．２２μＦのメ
タライズド・ポリ・エステル・フィルム・コンデンサ、
３０はコモンモードチョークコイル、４１、４２および
４３は電源ラインとアース間の静電容量４７００ｐＦの
セラミック・コンデンサ、５１、５２および５３は出力
端子である。
【００１８】図２のコモン・モード・チョークコイル３
０には、単ロール法で製造したその組成がＦｅ73.5Ｃｕ
1Ｎｂ3Ｓｉ13.5Ｂ9、幅１５ｍｍ、厚さ約２０μｍの非
晶質軟磁性合金薄帯を用い、外径６４ｍｍ、内径４２ｍ
ｍの形状のトロイダル形状の巻磁心を製作した後、この
巻磁心を前記非晶質軟磁性合金薄帯の結晶化温度以上で
ある５５０℃の窒素雰囲気中で熱処理後、徐冷すること
によって製造された表１に示す磁気特性の巻磁心に１６
ターンの巻線をしたものを使用した。なお、以下の表１
および表２に記載するＢｓおよびＢｒは、それぞれＢｍ
ｓ、Ｂｒｍｓと同義である。
０には、単ロール法で製造したその組成がＦｅ73.5Ｃｕ
1Ｎｂ3Ｓｉ13.5Ｂ9、幅１５ｍｍ、厚さ約２０μｍの非
晶質軟磁性合金薄帯を用い、外径６４ｍｍ、内径４２ｍ
ｍの形状のトロイダル形状の巻磁心を製作した後、この
巻磁心を前記非晶質軟磁性合金薄帯の結晶化温度以上で
ある５５０℃の窒素雰囲気中で熱処理後、徐冷すること
によって製造された表１に示す磁気特性の巻磁心に１６
ターンの巻線をしたものを使用した。なお、以下の表１
および表２に記載するＢｓおよびＢｒは、それぞれＢｍ
ｓ、Ｂｒｍｓと同義である。
【００１９】
【表１】
【００２０】零相リアクトル４には表２に示す磁心１か
ら磁心１２、および磁心ａからｃに示す１５種類の磁心
を使用した。表２の磁心は、全て外径６５ｍｍ、内径４
５ｍｍ、高さ２０ｍｍのトロイダル形状であり、いづれ
もポリ・エチレン・テレフタレート製のケースに納入し
た後、インバータ３と負荷５である電動機を接続するケ
ーブルを５ターンまでの範囲で巻いてコモン・モード・
チヨークコイルとして構成されている。なお、本実施例
の零相リアクトル４では、磁心の内径寸法の制約で、巻
数を６ターン以上とすることは困難である。ただし、内
径寸法の変更により６ターン以上も可能であることは言
うまでもない。
ら磁心１２、および磁心ａからｃに示す１５種類の磁心
を使用した。表２の磁心は、全て外径６５ｍｍ、内径４
５ｍｍ、高さ２０ｍｍのトロイダル形状であり、いづれ
もポリ・エチレン・テレフタレート製のケースに納入し
た後、インバータ３と負荷５である電動機を接続するケ
ーブルを５ターンまでの範囲で巻いてコモン・モード・
チヨークコイルとして構成されている。なお、本実施例
の零相リアクトル４では、磁心の内径寸法の制約で、巻
数を６ターン以上とすることは困難である。ただし、内
径寸法の変更により６ターン以上も可能であることは言
うまでもない。
【００２１】表２において、磁心１から磁心１２は、ナ
ノ結晶質軟磁性合金で構成された磁心であり、単口ール
法で製造したその組成がＦｅ73.5Ｃｕ1Ｎｂ3Ｓｉ13.5Ｂ
9、幅２０ｍｍ、厚さ約２０μｍ非晶質軟磁性合金薄帯
を用い、所定の形状のトロイダル形状の巻磁心を製作し
た後、この巻磁心を前記非晶質軟磁性合金薄帯の結晶化
温度以上である５５０℃の窒素雰囲気中で熱処理後、徐
冷することによって製造した。
ノ結晶質軟磁性合金で構成された磁心であり、単口ール
法で製造したその組成がＦｅ73.5Ｃｕ1Ｎｂ3Ｓｉ13.5Ｂ
9、幅２０ｍｍ、厚さ約２０μｍ非晶質軟磁性合金薄帯
を用い、所定の形状のトロイダル形状の巻磁心を製作し
た後、この巻磁心を前記非晶質軟磁性合金薄帯の結晶化
温度以上である５５０℃の窒素雰囲気中で熱処理後、徐
冷することによって製造した。
【００２２】ここで、磁心１から磁心４、および磁心１
２は、無磁場中の熱処理を行い、前記５５０℃の熱処理
時間および５５０℃から常温まで徐冷する冷却速度を変
えることによって磁気特性を変えたものである。また、
磁心５から磁心１１は、巻磁心の磁路と垂直方向に直流
磁場を与えながら熱処理を行い、この磁場中熱処理時間
を変えることにより磁気特性を変えたものである。な
お、磁心１から磁心１２の占積率Ｋはいづれも０．８と
なるように製作した。
２は、無磁場中の熱処理を行い、前記５５０℃の熱処理
時間および５５０℃から常温まで徐冷する冷却速度を変
えることによって磁気特性を変えたものである。また、
磁心５から磁心１１は、巻磁心の磁路と垂直方向に直流
磁場を与えながら熱処理を行い、この磁場中熱処理時間
を変えることにより磁気特性を変えたものである。な
お、磁心１から磁心１２の占積率Ｋはいづれも０．８と
なるように製作した。
【００２３】
【表２】
【００２４】磁心ａは、Ｍｎ−Ｚｎフェライト磁心であ
る。磁心ｂと磁心ｃは、各々、その組成が、Ｆｅを主成
分としＳｉとＢが添加された幅２０ｍｍ、厚さ約２０μ
ｍの非晶質軟磁性合金薄帯、あるいはＣｏを主成分とし
Ｆｅ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｂが添加された幅２０ｍｍ、厚さ約
２０μｍの非晶質軟磁性合金薄帯を用いた磁心であり、
いづれも所定の形状のトロイタル形状の巻磁心として製
作し、これら巻磁心を非晶質軟磁性合金薄帯の結晶化温
度以下の窒素雰囲気中で熱処理後、徐冷することによっ
て製造された。また、磁心ｂと磁心ｃの占積率Ｋはいづ
れも０．８になるように製作した。
る。磁心ｂと磁心ｃは、各々、その組成が、Ｆｅを主成
分としＳｉとＢが添加された幅２０ｍｍ、厚さ約２０μ
ｍの非晶質軟磁性合金薄帯、あるいはＣｏを主成分とし
Ｆｅ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｂが添加された幅２０ｍｍ、厚さ約
２０μｍの非晶質軟磁性合金薄帯を用いた磁心であり、
いづれも所定の形状のトロイタル形状の巻磁心として製
作し、これら巻磁心を非晶質軟磁性合金薄帯の結晶化温
度以下の窒素雰囲気中で熱処理後、徐冷することによっ
て製造された。また、磁心ｂと磁心ｃの占積率Ｋはいづ
れも０．８になるように製作した。
【００２５】以上説明した表２における磁心６を用いて
巻数３ターンの零相リアクトル４として、図１のように
インバータ３と負荷５である電動機の間に挿入して構成
した本発明の実施例である磁心６のインバータ３を用い
た装置の雑音端子電圧の測定結果を図３に示す。図３に
おいて、Ａは前記ラインノイズフィルタ２と前記零相リ
アクトル４がないときの測定結果、Ｂは前記ラインノイ
ズフィルタ２と前記零相リアクトル４を実装したときの
測定結果、ＣはＣＩＳＰＲ Ｐｕｂ．１１のＣｌａｓｓ
Ａの規格値である。図３からわかるように、本発明の
実施例の磁心６のインバータ３を用いた装置の雑音端子
電圧は、前記ＣＩＳＰＲ Ｐｕｂ．１１のＣｌａｓｓ
Ａの規格を３ｄＢμＶ以上の余裕をもって満足すること
が分かる。
巻数３ターンの零相リアクトル４として、図１のように
インバータ３と負荷５である電動機の間に挿入して構成
した本発明の実施例である磁心６のインバータ３を用い
た装置の雑音端子電圧の測定結果を図３に示す。図３に
おいて、Ａは前記ラインノイズフィルタ２と前記零相リ
アクトル４がないときの測定結果、Ｂは前記ラインノイ
ズフィルタ２と前記零相リアクトル４を実装したときの
測定結果、ＣはＣＩＳＰＲ Ｐｕｂ．１１のＣｌａｓｓ
Ａの規格値である。図３からわかるように、本発明の
実施例の磁心６のインバータ３を用いた装置の雑音端子
電圧は、前記ＣＩＳＰＲ Ｐｕｂ．１１のＣｌａｓｓ
Ａの規格を３ｄＢμＶ以上の余裕をもって満足すること
が分かる。
【００２６】前記本発明の実施例の磁心６のシステムの
輻射雑音の測定結果を図４に示す。図４において、Ｄは
測定結果、ＥはＣＩＳＰＲ Ｐｕｂ．２２ ＣＩａｓｓ
Ａの規格値である。図４から分かるように、本発明の実
施例の磁心６のインバータ３を用いた装置の輻射雑音
は、前記ＣＩＳＰＲ Ｐｕｂ．２２ Ｃｌａｓｓ Ａの
規格を３ｄＢμＶ／ｍ以上の余裕を持って満足すること
が分かる。
輻射雑音の測定結果を図４に示す。図４において、Ｄは
測定結果、ＥはＣＩＳＰＲ Ｐｕｂ．２２ ＣＩａｓｓ
Ａの規格値である。図４から分かるように、本発明の実
施例の磁心６のインバータ３を用いた装置の輻射雑音
は、前記ＣＩＳＰＲ Ｐｕｂ．２２ Ｃｌａｓｓ Ａの
規格を３ｄＢμＶ／ｍ以上の余裕を持って満足すること
が分かる。
【００２７】比較例として、表２における磁心ａを用い
て巻数５ターンの零相リアクトル４として、図１のよう
にインバータ３と負荷５である電動機の間に挿入して構
成した比較例１の装置の雑音端子電圧の測定結果を図５
に示す。図５において、Ａは前記ラインノイズフィルタ
２と前記零相リアクトル４がないときの測定結果、Ｆは
前記ラインノイズフィルタ２と前記零相リアクトル４を
実装したときの測定結果、ＣはＣＩＳＰＲ Ｐｕｂ．１
１のＣｌａｓｓ Ａの規格値である。図５からわかるよ
うに、比較例１のインバータ３を用いた装置の雑音端子
電圧は、前記ＣＩＳＰＲ Ｐｕｂ．１１のＣｌａｓｓ
Ａの規格をかろうじて満足することが分かる。
て巻数５ターンの零相リアクトル４として、図１のよう
にインバータ３と負荷５である電動機の間に挿入して構
成した比較例１の装置の雑音端子電圧の測定結果を図５
に示す。図５において、Ａは前記ラインノイズフィルタ
２と前記零相リアクトル４がないときの測定結果、Ｆは
前記ラインノイズフィルタ２と前記零相リアクトル４を
実装したときの測定結果、ＣはＣＩＳＰＲ Ｐｕｂ．１
１のＣｌａｓｓ Ａの規格値である。図５からわかるよ
うに、比較例１のインバータ３を用いた装置の雑音端子
電圧は、前記ＣＩＳＰＲ Ｐｕｂ．１１のＣｌａｓｓ
Ａの規格をかろうじて満足することが分かる。
【００２８】前記比較例１のインバータ３を用いた装置
の輻射雑音の測定結果を図６に示す。図６において、Ｇ
は測定結果、ＥはＣＩＳＰＲ Ｐｕｂ．２２Ｃｌａｓｓ
Ａの規格値である。図６から分かるように、比較例１
のインバータ３を用いた装置の輻射雑音は、前記ＣＩＳ
ＰＲ Ｐｕｂ．２２ Ｃｌａｓｓ Ａの規格を滴足でき
ないことが分かる。
の輻射雑音の測定結果を図６に示す。図６において、Ｇ
は測定結果、ＥはＣＩＳＰＲ Ｐｕｂ．２２Ｃｌａｓｓ
Ａの規格値である。図６から分かるように、比較例１
のインバータ３を用いた装置の輻射雑音は、前記ＣＩＳ
ＰＲ Ｐｕｂ．２２ Ｃｌａｓｓ Ａの規格を滴足でき
ないことが分かる。
【００２９】前記、本発明６と比較例１を比較すると、
雑音端子電圧においては、特に、１ＭＨｚ程度以上の周
波数領域でその効果の差が歴然としており、輻射雑音に
おいては、特に、２００ＭＨｚ程度以下の周波数領域で
その効果の差が歴然としており、本発明６が優れること
が分かる。
雑音端子電圧においては、特に、１ＭＨｚ程度以上の周
波数領域でその効果の差が歴然としており、輻射雑音に
おいては、特に、２００ＭＨｚ程度以下の周波数領域で
その効果の差が歴然としており、本発明６が優れること
が分かる。
【００３０】以下同様にして、前記表２の各磁心を用い
て構成した零相リアクトル４を用い図１の構成とし、負
荷５に電動機を用いたインバータ３を用いた装置の雑音
端子電圧と輻射雑音の測定結果を表３に示す。ここで、
雑音端子電圧はＣＩＳＰＲ Ｐｕｂ．１１のＣｌａｓｓ
Ａを３ｄＢμＶ以上のゆとりを持って満足する場合を
優、３ｄＢμＶ以下のゆとりしかなくて満足する場合を
良、満足しない場合を不可とした。また、輻射雑音はＣ
ＩＳＰＲ Ｐｕｂ．２２のＣｌａｓｓ Ａを３ｄＢμＶ
／ｍ以上のゆとりを持って満足する場合を優、３ｄＢμ
Ｖ／ｍ以下のゆとりしかなくて満足する場合を良、満足
しない場合を不可とした。
て構成した零相リアクトル４を用い図１の構成とし、負
荷５に電動機を用いたインバータ３を用いた装置の雑音
端子電圧と輻射雑音の測定結果を表３に示す。ここで、
雑音端子電圧はＣＩＳＰＲ Ｐｕｂ．１１のＣｌａｓｓ
Ａを３ｄＢμＶ以上のゆとりを持って満足する場合を
優、３ｄＢμＶ以下のゆとりしかなくて満足する場合を
良、満足しない場合を不可とした。また、輻射雑音はＣ
ＩＳＰＲ Ｐｕｂ．２２のＣｌａｓｓ Ａを３ｄＢμＶ
／ｍ以上のゆとりを持って満足する場合を優、３ｄＢμ
Ｖ／ｍ以下のゆとりしかなくて満足する場合を良、満足
しない場合を不可とした。
【００３１】表３から分かるように、ＣＩＳＰＲ Ｐｕ
ｂ．１１のＣｌａｓｓ ＡとＣＩＳＰＲＰｕｂ．２２の
Ｃｌａｓｓ Ａを同時に満足できるのは、本発明による
ナノ結晶軟磁性合金薄帯を用いた巻磁心を使用した零相
リアクトル４を使用した場合と比較例５に示すＣｏ基非
晶質軟磁性合金薄帯を用いた巻磁心を使用した零相リア
クトル４を使用した場合に限られることが解る。
ｂ．１１のＣｌａｓｓ ＡとＣＩＳＰＲＰｕｂ．２２の
Ｃｌａｓｓ Ａを同時に満足できるのは、本発明による
ナノ結晶軟磁性合金薄帯を用いた巻磁心を使用した零相
リアクトル４を使用した場合と比較例５に示すＣｏ基非
晶質軟磁性合金薄帯を用いた巻磁心を使用した零相リア
クトル４を使用した場合に限られることが解る。
【００３２】しかし、前記各種磁心を用いて構成した零
相リアクトル４を図１の構成のようにインバータ３と負
荷５である電動機の間に実装し、周囲温度４０℃で１０
００時間連続運転した後、雑音端子電圧を測定した結
果、前記Ｃｏ基非晶質軟磁性合金簿帯を用いた磁心を用
いて構成した零相リアクトル４を使用した場合は、前記
ＣＩＳＰＲ Ｐｕｂ．２２のＣｌａｓｓ Ａを満足でき
なくなってしまう経時変化の問題があることがわかっ
た。
相リアクトル４を図１の構成のようにインバータ３と負
荷５である電動機の間に実装し、周囲温度４０℃で１０
００時間連続運転した後、雑音端子電圧を測定した結
果、前記Ｃｏ基非晶質軟磁性合金簿帯を用いた磁心を用
いて構成した零相リアクトル４を使用した場合は、前記
ＣＩＳＰＲ Ｐｕｂ．２２のＣｌａｓｓ Ａを満足でき
なくなってしまう経時変化の問題があることがわかっ
た。
【００３３】なお、比較例５を除く、本発明１から本発
明９、比較例１から比較例４および比較例６では、経時
変化の影響による特性劣化はなかった。
明９、比較例１から比較例４および比較例６では、経時
変化の影響による特性劣化はなかった。
【００３４】
【表３】
【００３５】この原因を調査したところ、前記Ｃｏ基非
晶質軟磁性合金薄帯を用いた高透磁率の巻磁心で不可避
的に生じる誘導磁気異方性による交流非初透磁率の低下
によるものであることが判明した。
晶質軟磁性合金薄帯を用いた高透磁率の巻磁心で不可避
的に生じる誘導磁気異方性による交流非初透磁率の低下
によるものであることが判明した。
【００３６】したがって、経時安定性も考慮した場合、
前記ＣＩＳＰＲ．Ｐｕｂ．１１を満足できるのは、本発
明によるナノ結晶軟磁性合金薄帯を用いた巻磁心を使用
した零相リアクトル４を使用した場合に限られることが
わかった。
前記ＣＩＳＰＲ．Ｐｕｂ．１１を満足できるのは、本発
明によるナノ結晶軟磁性合金薄帯を用いた巻磁心を使用
した零相リアクトル４を使用した場合に限られることが
わかった。
【００３７】特に、本発明によるナノ結晶軟磁性合金薄
帯を用いた巻磁心で構成した零相リアクトル４を使用し
たインバータ３を用いた装置において、前記ナノ結晶軟
磁性合金薄帯を用いた巻磁心の磁化力の波高値０．０５
Ａ／ｍ、周波数１０ｋＨｚの交流比初透磁率μｒｉ（１
０ｋＨｚ）が５０，０００〜１５０，０００、かつ磁化
力の波高値０．０５Ａ／ｍ、周波数１００ｋＨｚの交流
比初透磁率μｒｉ（１００ｋＨｚ）が１５，０００以
上、磁化力の最大値が８００Ａ／ｍのときの直流Ｂ一Ｈ
ループにおける飽和磁束密度Ｂｍｓと残留磁束密度Ｂｒ
ｍｓの比である角形比Ｂｒｍｓ／Ｂｍｓが０．３以下で
ある場合には、前記ＣＩＳＰＲ Ｐｕｂ．１１ Ｃ１ａ
ｓｓ ＡとＣＩＳＰＲＰｕｂ．２２ ＣＩａｓｓ Ａの
両方の規格を、各々、３ｄＢμＶ以上ならびに３ｄＢμ
Ｖ／ｍ以上のゆとりを持って満足することができ極めて
優れる特性を示すことがわかった。
帯を用いた巻磁心で構成した零相リアクトル４を使用し
たインバータ３を用いた装置において、前記ナノ結晶軟
磁性合金薄帯を用いた巻磁心の磁化力の波高値０．０５
Ａ／ｍ、周波数１０ｋＨｚの交流比初透磁率μｒｉ（１
０ｋＨｚ）が５０，０００〜１５０，０００、かつ磁化
力の波高値０．０５Ａ／ｍ、周波数１００ｋＨｚの交流
比初透磁率μｒｉ（１００ｋＨｚ）が１５，０００以
上、磁化力の最大値が８００Ａ／ｍのときの直流Ｂ一Ｈ
ループにおける飽和磁束密度Ｂｍｓと残留磁束密度Ｂｒ
ｍｓの比である角形比Ｂｒｍｓ／Ｂｍｓが０．３以下で
ある場合には、前記ＣＩＳＰＲ Ｐｕｂ．１１ Ｃ１ａ
ｓｓ ＡとＣＩＳＰＲＰｕｂ．２２ ＣＩａｓｓ Ａの
両方の規格を、各々、３ｄＢμＶ以上ならびに３ｄＢμ
Ｖ／ｍ以上のゆとりを持って満足することができ極めて
優れる特性を示すことがわかった。
【００３８】また、前記本発明による零相リアクトル４
を用いたインバータ３えお用いた装置において、前記零
相リアクトル４の磁心として、磁化力の最大値が８００
Ａ／ｍのときの直流Ｂ−Ｈループにおける飽和磁束密度
Ｂｍｓと残留磁束密度Ｂｒｍｓの比である角形比Ｂｒｍ
ｓ／Ｂｍｓが０．３以下である本発明５から本発明９の
場合には、本発明１から本発明４の零相リアクトルに比
べて、実測の結果、パルス減衰特性が約２倍となるた
め、負荷５である電動機側からのパルスノイズによるイ
ンバータ８の誤動作を防ぐ意味でも優れることが分かっ
た。
を用いたインバータ３えお用いた装置において、前記零
相リアクトル４の磁心として、磁化力の最大値が８００
Ａ／ｍのときの直流Ｂ−Ｈループにおける飽和磁束密度
Ｂｍｓと残留磁束密度Ｂｒｍｓの比である角形比Ｂｒｍ
ｓ／Ｂｍｓが０．３以下である本発明５から本発明９の
場合には、本発明１から本発明４の零相リアクトルに比
べて、実測の結果、パルス減衰特性が約２倍となるた
め、負荷５である電動機側からのパルスノイズによるイ
ンバータ８の誤動作を防ぐ意味でも優れることが分かっ
た。
【００３９】なお、本実施例においては、インバータ３
の負荷５として、電動機を用いた場合について、具体例
を上げて説明したが、負荷５が電動機にとどまる物でな
いことは言うまでもない。
の負荷５として、電動機を用いた場合について、具体例
を上げて説明したが、負荷５が電動機にとどまる物でな
いことは言うまでもない。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように本発明の電源１とイ
ンバータ３間にライン・ノイズ・フィルタ２が挿入さ
れ、さらに前記インバータ３と負荷５間に零相リアクト
ル４が挿入されているインバータ３を用いた装置は、広
い周波数帯城に渡って雑音端子電圧と輻射雑音のいづれ
のノイズに対しても優れた減衰特性を有する零相リアク
トル４の効果により、小型で低ノイズかつ経時安定性に
も優れた極めて信頼性の高い装置であり、実用上の効果
は極めて大きい。
ンバータ３間にライン・ノイズ・フィルタ２が挿入さ
れ、さらに前記インバータ３と負荷５間に零相リアクト
ル４が挿入されているインバータ３を用いた装置は、広
い周波数帯城に渡って雑音端子電圧と輻射雑音のいづれ
のノイズに対しても優れた減衰特性を有する零相リアク
トル４の効果により、小型で低ノイズかつ経時安定性に
も優れた極めて信頼性の高い装置であり、実用上の効果
は極めて大きい。
【図１】本発明によるインバータを用いた装置の構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図２】本発明によるインバータを用いた装置で用いた
ラインノイズフィルタの構成を示す回路構成図である。
ラインノイズフィルタの構成を示す回路構成図である。
【図３】本発明の装置と比較例の装置の雑音端子電圧の
測定結果の比較を示す図である。
測定結果の比較を示す図である。
【図４】本発明の装置の輻射雑音の測定結果を示す図で
ある。
ある。
【図５】比較例の装置の雑音端子電圧の測定結果を示す
図である。
図である。
【図６】比較例の装置の輻射雑音の測定結果を示す図で
ある。
ある。
１ 電源、２ ライン・ノイズ・フィルタ、３ インバ
ータ、４ 零相リアクトル、５ 負荷、１１、１２、１
３ ライン・ノイズ・フィルタの入力端子、２１、２
２、２３、２４、２５、２６ 電源ライン間コンデン
サ、３０ コモン・モード・チョークコイル、４１、４
２、４３ 電源ラインとアース間のコンデンサ、５１、
５２、５３ ライン・ノイズ・フィルタの出力端子。
ータ、４ 零相リアクトル、５ 負荷、１１、１２、１
３ ライン・ノイズ・フィルタの入力端子、２１、２
２、２３、２４、２５、２６ 電源ライン間コンデン
サ、３０ コモン・モード・チョークコイル、４１、４
２、４３ 電源ラインとアース間のコンデンサ、５１、
５２、５３ ライン・ノイズ・フィルタの出力端子。
Claims (4)
- 【請求項１】 電源とインバータ間にライン・ノイズ・
フィルタが挿入され、さらに前記インバータと負荷間に
零相リアクトルが挿入されているインバータを用いた装
置において、前記インバータと負荷間に挿入される前記
零相リアクトルは結晶粒径５０ｎｍ以下の微細なナノ結
晶粒が組織の少なくとも体積全体の５０％を占めるナノ
結晶軟磁性合金薄帯を用いた巻磁心で構成されており、
かつ同巻磁心は磁化力の波高値０．０５Ａ／ｍ、周波数
１０ｋＨｚの交流比初透磁率μｒｉ（１０ｋＨｚ）が２
０，０００〜２００，０００、かつ磁化力の波高値０．
０５Ａ／ｍ、周波数１００ｋＨｚの交流比初透磁率μｒ
ｉ（１００ｋＨｚ）が１０，０００以上あることを特徴
とするインバータを用いた装置。 - 【請求項２】 前記ナノ結晶軟磁性合金薄帯を用いた巻
磁心は、磁化力の最大値が８００Ａ／ｍのときの直流Ｂ
−Ｈループにおける飽和磁束密度Ｂｍｓと残留磁束密度
Ｂｒｍｓの比である角形比Ｂｒｍｓ／Ｂｍｓが０．３以
下であることを特徴とする請求項１に記載のインバータ
を用いた装置。 - 【請求項３】 前記ナノ結晶軟磁性合金薄帯を用いた巻
磁心は、磁化力の波高値０．０５Ａ／ｍ、周波数１０ｋ
Ｈｚの交流比初透磁率μｒｉ（１０ｋＨｚ）が５０，０
００〜１５０，０００、かつ磁化力の波高値０．０５Ａ
／ｍ、周波数１００ｋＨｚの交流比初透磁率μｒｉ（１
００ｋＨｚ）が１５，０００以上、磁化力の最大値が８
００Ａ／ｍのときの直流Ｂ−Ｈループにおける飽和磁束
密度Ｂｍｓと残留磁束密度Ｂｒｍｓの比である角形比Ｂ
ｒｍｓ／Ｂｍｓが０．３以下であることを特徴とする請
求項１に記載のインバータを用いた装置。 - 【請求項４】 前記負荷が電動機であることを特徴とす
る請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のインバータ
を用いた装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8098072A JP2922844B2 (ja) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | インバータを用いた装置 |
| DE19714977A DE19714977B4 (de) | 1996-04-19 | 1997-04-10 | Vorrichtung mit Wechselrichter |
| US08/832,690 US5850336A (en) | 1996-04-19 | 1997-04-11 | Apparatus having an inverter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8098072A JP2922844B2 (ja) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | インバータを用いた装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09283350A JPH09283350A (ja) | 1997-10-31 |
| JP2922844B2 true JP2922844B2 (ja) | 1999-07-26 |
Family
ID=14210151
Family Applications (1)
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