JP3192946B2 - 電力変換装置用空芯リアクトル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力変換装置の半
導体素子を保護するため配される電力変換装置用空芯リ
アクトルに、関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電源装置や電動機駆動装置である電力変
換装置、例えば半導体スイッチング素子を使用したイン
バ−タ等において、スイッチング素子がオンした時に急
激に電流が流れ、素子の極一部にのみ電流が流れるいわ
ゆるホットスポットによる素子破壊を防ぐため、電流の
急増を和らげるアノ−ドリアクトルを、スイッチング素
子に直列に挿入することがある。また、最近半導体スイ
ッチング素子の進歩につれてスイッチング周波数が高く
なってきているが、スイッチング素子のスイッチング損
失が問題となり、ハ−ドスイッチングからソフトスイッ
チングにする必要が出てきた。ここで、ソフトスイッチ
ングさせるには、共振現象を利用する必要がある。

【０００３】これらアノ−ドリアクトルや共振リアクト
ルは、インダクタンスは小さく（ほぼ10μＨ以下）、ま
た短時間に大きなパルス状の電流を流す必要があり、高
周波交流による損失を極力少なくするために、空芯リア
クトルが用いられる。この種の電力変換装置用空芯リア
クトルは、鉄芯による低磁気抵抗の磁路が形成されてお
らず磁束が遠方まで漏洩し、通信，放送設備等への電磁
輻射ノイズによる悪影響を与えることがある。

【０００４】この外部への漏洩磁束を極力少なくする従
来例として、図６および図７に示す方式のものが、知ら
れている。図６は従来技術例を説明するため示したもの
で、１は巻線用導体である。図６において、巻線用導体
１に実線矢印で示す方向に電流を流すと、点線矢印で示
す磁束が生じ、コイルの内側を通り外部への磁束の漏洩
は少なくなる。すなわち、空芯トロイダル形であって、
空芯リアクトルでは最も漏洩磁束が少ないが、制作が難
しく、また大型化する不具合がある。図７は図６の変形
例を示し、１’は巻線用導体である。すなわち、トロイ
ダル形を変形したものであって、図６の方式のものに比
べ、かなり製作は容易になり、小型化も可能となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た如きスイッチング周波数の向上，大きなパルス電流を
流す用途が増えてくると、コイルに使用する巻線の表皮
効果による高周波交流抵抗が問題となって、銅箔やリッ
ツ線を用いる必要があった。ところが、銅箔は渦電流損
が多く、交流抵抗を小さくするのに限界がある。また、
リッツ線は絶縁された細い導線（通常エナメル線）を多
数より合わせたものであって、電流が大きくなるとリッ
ツ線をさらにより合わせる必要があり、この作業は人手
により行うものとなる。さらには、１タ−ン当たりの電
圧が高く巻線間の絶縁を必要とする場合は、より合わせ
た巻線の周囲全体を絶縁被覆しなければならず、いずれ
も作業性を悪くしている。

【０００６】しかして本発明の目的とするところは、多
本平行線体を導体として高周波交流抵抗を小さく、巻回
が簡単にかつ層間絶縁作業が容易にすむ格別な電力変換
装置用空芯リアクトルを提供する、ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上述したような
点に鑑みなされたものであって、つぎの如くに構成した
ものである。すなわち、第１に、多本平行線を一枚ある
いは複数枚重ねた多本平行線体を導体とするとともに、
多本平行線体の中央を境に同一寸法かつ同一巻方向に巻
回して成るものである。さらに第２に、前述の第１に包
含されるものの、特に多本平行線体より幅および長さと
も大きくした可撓性を有する絶縁体を重ね、第１と同様
に巻回して成るものである。

【０００８】かかる解決手段により、つぎの作用効果を
得ることができる。多本平行線（マルチ・パラレル・ワ
イヤ）は簡単な巻線作業で構成できることは勿論、多本
平行線体を用いた簡便な巻線作業により漏洩磁束の増加
をきたさない空芯リアクトルを実現できることは、後述
の通りである。また、細い複数の導体および絶縁被膜か
らなる多本平行線の利点が生かされ、かつ絶縁体を重ね
巻回して層間絶縁作業を改善できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】具体的な実施形態例を、実施例に
て、図面を用いて説明する。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す要部構成を示
し、２は多本平行線体、３は引出し端子である。すなわ
ち、空芯リアクトルは、多本平行線体２を中央を境に同
一寸法かつ同一方向に巻回して成り、引出し端子３を有
する。これを、さらに図２および図３を参照して、説明
する。図２は多本平行線体の説明図であって、４は多本
平行線である。また、図３は図１の巻線方法を説明する
ため示した説明図である。

【００１１】多本平行線体２は図２に示される多本平行
線４を一枚あるいは複数枚重ねた導体であり、特に多本
平行線４は、細い導体（例えばエナメル線）41の各々を
絶縁被膜42で被覆し、かつこれらを同一平面上に可撓性
を有する状態にて並列接合した高周波電線としてなる。
かかる多本平行線４は、リッツ線に比べて占積率をおよ
そ30％向上でき、また微小細線を使用しているために渦
電流が流れにくく、導体周長が長くなるため表面積が増
して表皮効果の点で有利となるなどの優れた特性を、有
するものである。

【００１２】そして、かような多本平行線４よりなる多
本平行線体２を導体として、図３に示した巻線方法によ
り、図１の空芯リアクトルを実現できる。すなわち、例
えば図示の多本平行線４の両端から、同一直径で，同一
方向に、つまり多本平行線の互いを表裏反対側に巻回
し、中央で巻き終わるようにする。このとき、多本平行
線体２の長さは、所望のインダクタンスを得るように予
めおけばよい。ここで、引出し端子３は巻線の前に予め
設けておくが、その引出し方法については本発明に直接
関係せず、説明省略する。なお、その引出し端子３を同
一方向で示したが、互いに反対方向になっても同じ効果
をもつことは言うまでもない。

【００１３】つぎに、本発明の他の実施例を、図４およ
び図５を参照して説明する。図４および図５は図２およ
び図３に類して示したものであって、２’は多本平行線
体、４’は多本平行線、５は絶縁体である。ここに、理
解を容易にするため引出し端子回りの図示を、省略して
ある。

【００１４】すなわち、多本平行線体構成部は、多本平
行線４’の層間に可撓性のある例えばノ−メック紙であ
る絶縁体５を、挿入してなるものである。これは、図示
の如くに多本平行線４’より幅，長さとも大きい可撓性
の絶縁体５を重ね、両端から同一直径，同一方向に巻回
することにより、巻線の層間の絶縁を極めて簡単に行い
得るものである。ここで、必要に応じてワニスあるいは
樹脂含浸すればよいことは、勿論である。

【００１５】なお、理解を容易にするためもしくは説明
の便宜上、空芯リアクトルの巻線方法例を図２および図
５例により説明したが、これにとらわれず図１の形状体
を成形するものであれば、本発明が適用されることは言
うまでもない。さらには、その形状も円筒形例に限定さ
れるものではない。また、多本平行線の１枚だけの例に
限らず、電流容量を増大するために多本平行線を複数枚
重ね巻回したものとして構成し得ることも、明らかであ
る。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、つ
ぎの効果が得られる。 （イ） 簡単な巻線作業で漏洩磁束の少ない空芯リアク
トルを、実現できる。 （ロ） 多本平行線の占積率の良さでコイルの巻き厚み
を薄くし、冷却効率を向上させることができる。 （ハ） 層間の絶縁作業も絶縁体と多本平行線を重ねて
巻回するだけで良く、巻線作業の改善を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例を示す要部斜視図であ
る。

【図２】図２は図１の多本平行線体の説明図である。

【図３】図３は図１の巻線方法を説明するため示した説
明図である。

【図４】図４は本発明の他の実施例を説明するため示し
た説明図である。

【図５】図５は本発明の他の実施例の巻線方法を説明す
るため示した説明図である。

【図６】図６は従来技術例を説明するため示した説明図
である。

【図７】図７は図６の変形例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 巻線用導体 １’ 巻線用導体 ２ 多本平行線体 ２’ 多本平行線体 ３ 引出し端子 ４ 多本平行線 ４’ 多本平行線 41 導体 42 絶縁被膜 ５ 絶縁体

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力変換装置の半導体素子を保護するた
   めに配され、高周波交流損失並びに渦電流損失を極力少
   なくるために用いられる電力変換装置用空芯リアクトル
   において、細い径の多本平行線を一枚あるいは複数枚重
   ねた多本平行線体を導体とするとともに、該多本平行線
   体の中央を境に同一寸法かつ同一巻方向に巻回して成る
   ことを特徴とする電力変換装置用空芯リアクトル。