JP3922121B2

JP3922121B2 - DC reactor

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Publication number: JP3922121B2
Application number: JP2002209574A
Authority: JP
Inventors: 昭徳西廣; 晶今中; 正勝大上; 良浩谷; 裕治中原; 裕之秋田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-07-18
Filing date: 2002-07-18
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2022-07-18
Also published as: JP2004055734A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、インバータ回路に設ける磁気バイアスを有する直流リアクトルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は、例えば特公昭４６−３７１２８号公報に示された可飽和リアクタ装置の構成を示す図で、電流により磁気コアを飽和させて可変リアクタンスとして用いる可飽和リアクタに関するものである。図において、７１は磁気回路を形成する磁心、７２は磁心７１の外側の脚磁心、７３は中心磁心、７４はバイアス磁束を与える永久磁石、７５は制御電流巻線、７６は可変リアクタンスを得る巻線である。
【０００３】
磁気回路を形成する磁心７１の外側の脚磁心７２には、制御電流巻線７５を巻き、電流によって中心磁心７３でそれぞれ磁束が加わるように成す。中心磁心７３には永久磁石７４を取り付け、この永久磁石によって生じるバイアス磁束を制御電流巻線７５によって生ずる磁束で相殺し可変リアクタンスを得る巻線７６から取り出すように構成されている。
永久磁石７４による磁束は図中の破線矢印のように加わり、脚磁心７２を通って磁気回路を構成する。脚磁心７２に巻かれた制御電流巻線７５の制御電流による磁束は図中の実線矢印方向に生ずる。
【０００４】
従来の可飽和リアクタ装置は、永久磁石７４による磁束と制御電流による磁束が相殺し、リアクタンス端７６には制御電流の変化に比例して増減する可変インダクタンスを得るようにしたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の可飽和リアクトルでは、空隙の全面に永久磁石を挿入するため、永久磁石がコイルの作る磁束により減磁を受けるという問題点があった。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、バイアス用の永久磁石が減磁しない直流リアクトルを得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る直流リアクトルは、磁気回路を形成するコアと、このコアに巻回したコイルと、このコイルの作る磁束と対向するバイアス磁束を発生させる永久磁石と、を有する直流リアクトルにおいて、コアの磁気回路の一部に磁気的空隙を形成するとともに、コアの磁気的空隙を形成する面の少なくとも一方の面の一部に永久磁石の高さよりも短い寸法の溝を設け、この溝に永久磁石を配置するとともに、永久磁石をコイルが作る磁束と逆向きの磁束が生じるように着磁するようにしたものである。
【０００８】
また、コアの磁気的空隙を形成する面の少なくとも一方の面の一部に設けられた溝に永久磁石を配置する時に、溝の側面と永久磁石との間に絶縁体を介在するようにしたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る直流リアクトルの構成を示す図である。図において、１は軟磁性体からなり、中央脚１ｃの寸法を側面脚１ａ，１ｂの寸法より短くしたＥ形コア、２は軟磁性体からなるＩ形コア、３はＥ形コア１とＩ形コア２とから構成されるＥＩ形のコア構体３である。４ａ，４ｂはＥ形コア１の側面脚１ａ，１ｂとＩ形コア２との合わせ面、５はＥ形コア１の中央脚１ｃとＩ形コア２との間に形成される磁気的空隙である。
また、６は中央脚１ｃ上に設けられる溝、７は所定のバイアス磁束を発生する矩形形状の永久磁石である。永久磁石７は、Ｅ形コア１の中央脚１ｃ上の溝６に、溝６の底面と中央脚１ｃに対向するＩ形コア２とに接するように装着される。このとき、永久磁石７はコアと接する辺同士が異極となるように着磁する（図では、Ｅ形コア１の中央脚１ｃ側がS極、Ｉ形コア２側がＮ極の例を示した）。また、８はＥ形コア１の中央脚１ｃに巻回されるコイルで、コイル８の作る磁束φｅが図中破線で示すようにI形コア２から磁気的空隙５を介して中央脚１ｃに向かうように巻回される。
また、９は溝６と永久磁石７の間に配置する絶縁シートあるいは絶縁フィルムなどの絶縁体である。
【００１０】
コイル８の作る磁束φｅは、図中破線で示すように、I形コア２→磁気的空隙５→Ｅ形コア１の中央脚１ｃ→Ｅ形コア１の側面脚１ａ，１ｂという経路、また永久磁石７の作るバイアス磁束φｍは、図中実線で示すように、永久磁石７→I形コア２→Ｅ形コア１の中央脚１ｃ→Ｅ形コア１の側面脚１ａ，１ｂという経路となり、コア構体３内を、コイル８の作る磁束φｅと永久磁石７の作るバイアス磁束φｍとが対向して流れる。
【００１１】
コイル８の作る磁束φｅは、Ｅ形コア１の中央脚１ｃ→Ｅ形コア１の側面脚１ａ，１ｂ→I形コア２→磁気的空隙５および永久磁石７という閉ループを構成し、磁気的空隙５と永久磁石７を並列に通過するが、磁気的空隙５による磁気抵抗に比較して永久磁石７による磁気抵抗が大きいため、コイル８の作る磁束φｅのほとんどが磁気的空隙５を通過し、図中破線で示すように流れることになるので、バイアス用の永久磁石が減磁しない直流リアクトルを得ることができる。
【００１２】
また、溝６に永久磁石７を配置する時に、溝６の側面と永久磁石７との間に絶縁シートあるいは絶縁フィルムなどの絶縁体９を介在するようにしたので、絶縁体９が永久磁石７の固定および振動防止の役割を果たし、騒音防止および割れ防止をすることができる。さらに、永久磁石７からの磁束漏れを低減することができる。
【００１３】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２に係る直流リアクトルの構成を示す図である。図において、１１は軟磁性体からなり、中央脚１１ｃの寸法を側面脚１１ａ，１１ｂの寸法より長くしたＥ形コア、１２は軟磁性体からなるＩ形コア、１３はＥ形コア１１とＩ形コア１２とから構成されるＥＩ形のコア構体１３である。また、１４はＥ形コア１１の中央脚１１ｃとＩ形コア１２との合わせ面、１５ａ，１５ｂはＥ形コア１１の側面脚１１ａ，１１ｂとＩ形コア２との間に形成される磁気的空隙である。
また、１６ａ，１６ｂはＥ形コア１１の側面脚１１ａ，１１ｂ上に設けられる溝、１７ａ，１７ｂは所定のバイアス磁束を発生する矩形形状の永久磁石である。永久磁石１７ａ，１７ｂは、Ｅ形コア１１の側面脚１１ａ，１１ｂ上の溝１６ａ，１６ｂに、溝１６ａ，１６ｂの底面と側面脚１１ａ，１１ｂに対向するＩ形コア１２とに接するように装着される。このとき、永久磁石１７ａ，１７ｂはコアと接する辺同士が異極となるように着磁する（図では、Ｉ形コア１２側がS極、Ｅ形コア１１の側面脚１１ａ，１１ｂ側がＮ極の例を示した）。また、１８はＥ形コア１１の中央脚１１ｃに巻回されるコイルで、コイル１８の作る磁束φｅが図中破線で示すようにI形コア１２から中央脚１１ｃに向かうように巻回される。
また、１９ａ，１９ｂは溝１６ａ，１６ｂと永久磁石１７ａ，１７ｂの間に配置する絶縁シートあるいは絶縁フィルムなどの絶縁体である。
【００１４】
実施の形態１では、Ｅ形コア１の中央脚１ｃの寸法をＥ形コア１の側面脚１ａ，１ｂの寸法より短くし、Ｅ形コア１の中央脚１ｃとＩ形コア２との間に磁気的空隙５を形成した例を示したが、実施の形態２では、Ｅ形コア１１の中央脚１１ｃの寸法をＥ形コア１１の側面脚１１ａ，１１ｂの寸法より長くし、Ｅ形コア１１の側面脚１１ａ，１１ｂとＩ形コア２との間に磁気的空隙１５ａ，１５ｂを形成するようにしたものである。
【００１５】
実施の形態１ではバイアス用の永久磁石は１個（永久磁石７）であったが、実施の形態２では、バイアス用の永久磁石は２個（永久磁石１７ａ，１７ｂ）使用することができ、バイアス磁束の調整が容易にできる。
【００１６】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３に係る直流リアクトルの構成を示す図である。図において、２１は軟磁性体からなるU形コア、２２は軟磁性体からなるＩ形コア、２３はU形コア２１とＩ形コア２２とから構成されるUＩ形のコア構体である。また、２５はU形コア２１の側面脚２１ａ，２１ｂとＩ形コア２２との間に形成される磁気的空隙である。２６ａ，２６ｂはU形コア２１の側面脚２１ａ，２１ｂ上に設けられる溝、２７ａ，２７ｂは所定のバイアス磁束を発生する矩形形状の永久磁石である。
永久磁石２７ａ，２７ｂは、U形コア２１の側面脚２１ａ，２１ｂ上の溝２６ａ，２６ｂに、溝２６ａ，２６ｂの底面と側面脚に対向するＩ形コア２２とに接するように装着される。このとき、永久磁石２７ａ，２７ｂはコアと接する辺同士が異極となるように着磁する（図では、U形コア２１の側面脚２１ａ側がＮ極、側面脚２１ａと対向するＩ形コア２２側がS極、U形コア２１の側面脚２１ｂ側がS極、側面脚２１ｂと対向するＩ形コア２２側がＮ極の例を示した）。
また、２８はU形コア２１の側面脚２１ａ，２１ｂに巻回されるコイル、２９ａ，２９ｂは溝２６ａ，２６ｂと永久磁石２７ａ，２７ｂの間に配置する絶縁シートあるいは絶縁フィルムなどの絶縁体である。
【００１７】
コイル２８は、コイル２８の作る磁束φｅが図中破線で示すように、Ｉ形コア２２→磁気的空隙２５→U形コア２１の側面脚２１ｂ→U形コア２１の側面脚２１ａ→磁気的空隙２５という経路となるように巻回される。
また、永久磁石２７の作るバイアス磁束φｍは、図中実線で示すように、Ｉ形コア２２→永久磁石２７→U形コア２１の側面脚２１ａ→U形コア２１の側面脚２１ｂ→永久磁石２７という経路となり、コア構体２３内を、コイル２８の作る磁束φｅと永久磁石２７の作るバイアス磁束φｍとが対向して流れる。
【００１８】
実施の形態１，２では、Ｅ形コア１，１１とＩ形コア２，１２とを組み合わせてＥＩ形のコア構体３，１３を構成し、Ｅ形コア１，１１の中央脚１ａ，１１ａにコイル８，１８を巻回した例を示したが、実施の形態３ではU形コア２１とＩ形コア２２とを組み合わせてUＩ形のコア構体２３を構成し、U形コア２１の側面脚２１ａ，２１ｂにコイル２８を巻回するようにしたものである。
【００１９】
コイル２８の作る磁束φｅは、U形コア２１の側面脚２１ａ→磁気的空隙２５および永久磁石２７→I形コア２２→磁気的空隙２５および永久磁石２７→U形コア２１の側面脚２１ｂという閉ループを構成し、磁気的空隙２５と永久磁石２７を並列に通過するが、磁気的空隙２５による磁気抵抗に比較して永久磁石２７による磁気抵抗が大きいため、コイル２８の作る磁束φｅのほとんどが磁気的空隙２５を通過し、図中破線で示すように流れることになるので、バイアス用の永久磁石が減磁しない直流リアクトルを得ることができる。
【００２０】
また、U形コア２１とＩ形コア２２とを組み合わせて構成したUＩ形のコア構体２３を使用するので、ＥＩ形のコア構体３，１３に比べ、直流リアクトルを小形化できる。
【００２１】
実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４に係る直流リアクトルの構成を示す図である。図において、４ａ、４ｂ、５、７〜９は図１と同様であり、その説明を省略する。また、３０は軟磁性体からなり、中央脚３０ｃの寸法を側面脚３０ａ，３０ｂの寸法より短くしたＥ形コア、３１は軟磁性体からなるＩ形コア、３２はＥ形コア３０とＩ形コア３１とから構成されるＥＩ形のコア構体である。
また、３３は中央脚３０ｃ上に設けられる溝、３４はＩ形コア３１上で溝３３に対向する位置に設けられる溝である。永久磁石７はＥ形コア３０の中央脚３０ｃ上の溝３３およびＩ形コア３１上の溝３４に、溝３３の底面と溝３４の底面とに接するように装着される。
【００２２】
また、図５はこの発明の実施の形態４に係る直流リアクトルの他の構成を示す図である。図において、２５、２７ａ、２７ｂ、２８、２９ａ、２９ｂは図３と同様であり、その説明を省略する。また、３５は軟磁性体からなるU形コア、３６は軟磁性体からなるＩ形コア、３７はU形コア３５とＩ形コア３６とから構成されるUＩ形のコア構体である。
また、３８ａ，３８ｂはU形コア３５の側面脚３５ａ，３５ｂ上に設けられる溝、３９ａ，３９ｂはＩ形コア３６上で溝３８ａ，３８ｂに対向する位置に設けられる溝である。永久磁石２７ａ，２７ｂは、U形コア３５の側面脚３５ａ，３５ｂ上の溝３８ａ，３８ｂおよびＩ形コア３６上の溝３９ａ，３９ｂに、溝３８ａ，３８ｂの底面と溝３９ａ，３９ｂの底面とに接するように装着される。
【００２３】
図１では磁気的空隙５を形成するＥ形コア１の中央脚１ｃとＩ形コア２との内のＥ形コア１の中央脚１ｃ側に永久磁石を装着する溝６を設けた例、図２では磁気的空隙１５ａ，１５ｂを形成するＥ形コア１１の側面脚１１ａ，１１ｂとＩ形コア２との内のＥ形コア１１の側面脚１１ａ，１１ｂ側に永久磁石を装着する溝１６ａ，１６ｂを設けた例、また図３では磁気的空隙２５を形成するU形コア２１の側面脚２１ａ，２１ｂとＩ形コア２２との内のU形コア２１の側面脚２１ａ，２１ｂに永久磁石を装着する溝２６ａ，２６ｂを設けた例を示したように、実施の形態１〜実施の形態３においては、磁気的空隙を形成するコアの面の一方に永久磁石を装着する溝を設けたが、図４、図５では磁気的空隙を形成するコアの双方に永久磁石を装着する溝を設けるようにしたものである。
【００２４】
また、図６はこの発明の実施の形態４に係る直流リアクトルの他の構成を示す斜視図である。図において、２５、２７ａ、２７ｂ、２８、２９ａ、２９ｂは図５と同様であり、その説明を省略する。また、４０ａ，４０ｂは軟磁性体からなるU形コア、４１はU形コア４０ａ，４０ｂで構成されるUＵ形のコア構体である。U形コア４０ａ，４０ｂはU形の鋼板を積層して構成される。
また、４２ａ，４２ｂはU形コア４０ａの側面脚上に設けられる溝、４２ｃ，４２ｄはU形コア４０ｂの側面脚上に設けられる溝であり、U形コア４０ａの溝４２ａとU形コア４０ｂの溝４２ｃとが対向し、U形コア４０ａの溝４２ｂとU形コア４０ｂの溝４２ｄとが対向する。
永久磁石２７ａは、U形コア４０ａの溝４２ａとU形コア４０ｂの溝４２ｃに、溝４２ａの底面と溝４２ｃの底面とに接するように装着され、永久磁石２７ｂは、U形コア４０ａの溝４２ｂとU形コア４０ｂの溝４２ｄに、溝４２ｂの底面と溝４２ｃの底面とに接するように装着される。また、永久磁石２７ａ，２７ｂはコアと接する辺同士が異極となり、また永久磁石２７ａ，２７ｂの作るバイアス磁束φｍがコイル２８の作る磁束φｅと対向して流れるように着磁する。
【００２５】
図５ではU形コア３５とＩ形コア３６によりUＩ形のコア構体３７を構成した例を示したが、図６はU形コア４０ａ，４０ｂによりUＵ形のコア構体４１を構成するようにしたものである。同形状のコアを２個（U形コア４０ａ，４０ｂ）使用してコア構体を構成するようにしたので、コアが1種類で済み、管理が容易となる。
【００２６】
また、図７はこの発明の実施の形態４に係る直流リアクトルの他の構成を示す斜視図である。図において、２５、２７ａ、２７ｂ、２８、２９ａ、２９ｂは図５と同様であり、その説明を省略する。また、４３ａ，４３ｂは軟磁性体からなる巻鋼帯を切断したU形コア、４４はU形コア４３ａ，４３ｂで構成されるUＵ形のコア構体である。
また、４５ａ，４５ｂはU形コア４３ａの側面脚上に設けられる溝、４５ｃ，４５ｄはU形コア４３ｂの側面脚上に設けられる溝であり、U形コア４３ａの溝４５ａとU形コア４３ｂの溝４５ｃとが対向し、U形コア４３ａの溝４５ｂとU形コア４３ｂの溝４５ｄとが対向する。
永久磁石２７ａは、U形コア４３ａの溝４５ａとU形コア４３ｂの溝４５ｃに、溝４５ａの底面と溝４５ｃの底面とに接するように装着され、永久磁石２７ｂは、U形コア４３ａの溝４５ｂとU形コア４３ｂの溝４５ｄに、溝４５ｂの底面と溝４５ｃの底面とに接するように装着される。また、永久磁石２７ａ，２７ｂはコアと接する辺同士が異極となり、また永久磁石２７ａ，２７ｂの作るバイアス磁束φｍがコイル２８の作る磁束φｅと対向して流れるように着磁する。
【００２７】
図６のU形コア４０ａ，４０ｂはU形の鋼板を積層して構成する例を示したが、図７では巻鋼帯を切断してU形コア４３ａ，４３ｂを製作したものであり、巻鋼板を切断したコアを組み合わせてコア構体を構成し、コイルが作る磁束と同方向に磁気特性を改善した方向性鋼帯を使用することにより、Ｌ値の大きいリアクトルを提供できる。
【００２８】
実施の形態１〜実施の形態３においては、磁気的空隙を形成するコアの面の一方に永久磁石を装着する溝を設けたが、実施の形態４では磁気的空隙を形成するコアの双方に永久磁石を装着する溝を設けるようにしたものである。
磁気的空隙を形成するコアの双方に永久磁石を装着する溝を設けるようにしたので、磁束経路における永久磁石前後において、コイルの作る磁束φｅとこの磁束φｅと対向して流れる永久磁石の作るバイアス磁束φｍとの分離が容易となる。
【００２９】
実施の形態５．
図８はこの発明の実施の形態５に係る直流リアクトルの構成を示す図である。図において、５０は軟磁性体からなるC形コア、５１は磁気的空隙となるC形コア５０の開口部、５２ａ，５２ｂはC形コア５０の開口部に設けられる溝、５３は永久磁石、５４は溝５２ａ，５２ｂと永久磁石５３の間に配置する絶縁シートあるいは絶縁フィルムなどの絶縁体、５５はC形コア５０に巻回されるコイルである。
コイル５５は、コイル５５の作る磁束φｅが図中破線の矢印で示す向きとなるように巻回される。また、永久磁石５３は、C形コア５０の開口部の上側溝５２ａと下側溝５２ｂに、上側溝５２ａの底面と下側溝５２ｂの底面とに接するように装着される。このとき、永久磁石５３はコアと接する辺同士が異極となるように着磁する（図では、C形コア５０の開口部の上側溝５２ａ側がＮ極、下側溝５２ｂ側がS極の例を示した）ことにより、永久磁石５３の作るバイアス磁束φｍは、図中実線の矢印で示す向きとなり、C形コア５０内を、コイル５５の作る磁束φｅと永久磁石５３の作るバイアス磁束φｍとが対向して流れる。
【００３０】
図９はこの発明の実施の形態５に係る直流リアクトルのその他の構成を示す図である。図において、５３、５５は図８と同様であり、その説明を省略する。また、５６は軟磁性体からなるC形コア、５７は磁気的空隙となるC形コア５６の開口部、５８ａ，５８ｂはC形コア５６の開口部に設けられる溝、５９は溝５８ａ，５８ｂと永久磁石５３の間に配置する絶縁シートあるいは絶縁フィルムなどの絶縁体である。
コイル５５は、コイル５５の作る磁束φｅが図中破線の矢印で示す向きとなるように巻回される。また、永久磁石５３は、C形コア５６の開口部の上側溝５８ａと下側溝５８ｂに、上側溝５８ａの底面と下側溝５８ｂの底面とに接するように装着される。このとき、永久磁石５３はコアと接する辺同士が異極となるように着磁する（図では、C形コア５６の開口部の上側溝５８ａ側がＮ極、下側溝５８ｂ側がS極の例を示した）ことにより、永久磁石５３の作るバイアス磁束φｍは、図中実線の矢印で示す向きとなり、C形コア５６内を、コイル５５の作る磁束φｅと永久磁石５３の作るバイアス磁束φｍとが対向して流れる。
【００３１】
実施の形態１〜実施の形態４においては２個のコア（Ｅ形コアとＩ形コア、Ｕ形コアとＩ形コア、C形コアとC形コア）を組み合わせてコア構体を構成する例を示したが、実施の形態５では１種類のコアであるC形コアのみでコア構体を構成するようにしたものであり、より小形の直流リアクトルを得ることができる。
【００３２】
実施の形態６．
図１０はこの発明の実施の形態６に係る直流リアクトルの構成を示す図である。図において、２１、２２、２３、２５、２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂ、２９ａ、２９ｂは図３と同様であり、その説明を省略する。６０は図３に示したU形コア２１とＩ形コア２２から構成されるUＩ形のコア構体２３を２個貼り合わせる貼り合わせ面、６１はUＩ形のコア構体２３を２個組み合わせ、２個のU形コア２１，２１の底部を中央脚として構成したコア構体、６２はコア構体６１の中央脚（２個のU形コア２１，２１の底部）に巻回するコイルである。
【００３３】
コイル６２は、コイル６２の作る磁束φｅが図中破線の矢印で示す向きとなるように巻回される。
また、永久磁石２７ａ，２７ｂは、U形コア２１の側面脚２１ａ，２１ｂ上の溝２６ａ，２６ｂに、溝２６ａ，２６ｂの底面と側面脚と対向するＩ形コア２２に接するように装着される。このとき、図に示すように永久磁石２７ａ，２７ｂはコアと接する辺同士が異極となるように着磁することにより、永久磁石２７ａ，２７ｂの作るバイアス磁束φｍは、図中実線の矢印で示す向きとなり、コア構体６１内を、コイル６２の作る磁束φｅと永久磁石２７ａ，２７ｂの作るバイアス磁束φｍとが対向して流れる。
【００３４】
図１０は、図３に示したU形コア２１とＩ形コア２２から構成されるUＩ形のコア構体２３を２個組み合わせてコア構体を構成するようにしたものであり、コア構体を構成するコア数、永久磁石数、磁気的空隙の位置など異なるものの、図１に示したＥＩ形のコア構体３と同様の構成となる。
【００３５】
図１１は、この発明の実施の形態６に係る直流リアクトルのその他の構成を示す図である。図において、５０、５１、５２ａ、５２ｂ、５３、５４は図８と同様であり、その説明を省略する。６３は、図８に示したＣ形コア５０を２個貼り合わせる貼り合わせ面、６４はＣ形コア５０を２個組み合わせ、２個のＣ形コア５０，５０の底部を中央脚として構成したコア構体、６５はコア構体６４の中央脚（２個のＣ形コア５０，５０の底部）に巻回するコイルである。
【００３６】
コイル６５は、コイル６５の作る磁束φｅが図中破線の矢印で示す向きとなるように巻回される。
また、永久磁石５３は、C形コア５０の開口部の上側溝５２ａと下側溝５２ｂに、上側溝５２ａの底面と下側溝５２ｂの底面とに接するように装着される。このとき、図に示すように永久磁石５３はコアと接する辺同士が異極となるように着磁することにより、永久磁石５３の作るバイアス磁束φｍは、図中実線の矢印で示す向きとなり、コア構体６４内を、コイル６５の作る磁束φｅと永久磁石５３の作るバイアス磁束φｍとが対向して流れる。
【００３７】
図１１は、図８に示したC形コアを２個組み合わせてコア構体を構成するようにしたものであり、コア構体を構成するコア数、永久磁石数、磁気的空隙の位置など異なるものの、図１に示したＥＩ形のコア構体３と同様の構成となる。
【００３８】
実施の形態６においては、図１０では図３に示したU形コア２１とＩ形コア２２から構成されるUＩ形のコア構体２３を２個組み合わせてコア構体を構成し、図１１では図８に示したC形コアを２個組み合わせてコア構体を構成するようにしたものであり、より大形の直流リアクトルを得ることができる。
【００３９】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【００４０】
この発明に係る直流リアクトルは、磁気回路を形成するコアと、このコアに巻回したコイルと、このコイルの作る磁束と対向するバイアス磁束を発生させる永久磁石と、を有する直流リアクトルにおいて、コアの磁気回路の一部に磁気的空隙を形成するとともに、コアの磁気的空隙を形成する面の少なくとも一方の面の一部に永久磁石の高さよりも短い寸法の溝を設け、この溝に永久磁石を配置するとともに、永久磁石をコイルが作る磁束と逆向きの磁束が生じるように着磁するようにしたので、
バイアス用の永久磁石が減磁しない直流リアクトルを得ることができる。
【００４１】
また、コアの磁気的空隙を形成する面の少なくとも一方の面の一部に設けられた溝に永久磁石を配置する時に、溝の側面と永久磁石との間に絶縁体を介在するようにしたので、
絶縁体が永久磁石の固定および振動防止の役割を果たし、騒音防止および割れ防止をすることができる。さらに、永久磁石からの磁束漏れを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る直流リアクトルの構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係る直流リアクトルの構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係る直流リアクトルの構成を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態４に係る直流リアクトルの構成を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態４に係る直流リアクトルの他の構成を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態４に係る直流リアクトルの他の構成を示す斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態４に係る直流リアクトルの他の構成を示す斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態５に係る直流リアクトルの構成を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態５に係る直流リアクトルのその他の構成を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態６に係る直流リアクトルの構成を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態６に係る直流リアクトルのその他の構成を示す図である。
【図１２】例えば特公昭４６−３７１２８号公報に示された可飽和リアクタ装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１Ｅ形コア、１ａ，１ｂＥ形コア１の側面脚、１ｃＥ形コア１の中央脚、２Ｉ形コア、３コア構体、４ａ，４ｂＥ形コア１の側面脚１ａ，１ｂとＩ形コア２との合わせ面、５磁気的空隙、６中央脚１ｃ上に設けられる溝、７永久磁石、８Ｅ形コア１の中央脚１ｃに巻回されるコイル、９絶縁体、１１Ｅ形コア、１１ａ，１１ｂＥ形コア１１の側面脚、１１ｃＥ形コア１１の中央脚、１２Ｉ形コア、１３コア構体、１４Ｅ形コア１１の中央脚１１ｃとＩ形コア１２との合わせ面、１５ａ，１５ｂ磁気的空隙、１６ａ，１６ｂＥ形コア１１の側面脚１１ａ，１１ｂ上に設けられる溝、１７ａ，１７ｂ永久磁石、１８Ｅ形コア１１の中央脚１１ｃに巻回されるコイル、１９ａ，１９ｂ絶縁体、２１ U形コア、２２Ｉ形コア、２３コア構体、２５磁気的空隙、２６ａ，２６ｂ U形コア２１の側面脚２１ａ，２１ｂ上に設けられる溝、２７ａ，２７ｂ永久磁石、２８ U形コア２１の側面脚２１ａ，２１ｂに巻回されるコイル、２９ａ，２９ｂ絶縁体、３０Ｅ形コア、３０ａ，３０ｂＥ形コア３０の側面脚、３１Ｅ形コア３０の中央脚、３２コア構体、３３中央脚３０ｃ上に設けられる溝、３４Ｉ形コア３１上で溝３３に対向する位置に設けられる溝、３５ U形コア、３５ａ，３５ｂ U形コア３５の側面脚、３６Ｉ形コア、３７コア構体、３８ａ，３８ｂ U形コア３５の側面脚３５ａ，３５ｂ上に設けられる溝、３９ａ，３９ｂＩ形コア３６上で溝３８ａ，３８ｂに対向する位置に設けられる溝、４０ａ，４０ｂ U形コア、４１コア構体、４２ａ，４２ｂ U形コア４０ａの側面脚上に設けられる溝、４２ｃ，４２ｄ U形コア４０ｂの側面脚上に設けられる溝、４３ａ，４３ｂ U形コア、４４コア構体、４５ａ，４５ｂ U形コア４３ａの側面脚上に設けられる溝、４５ｃ，４５ｄ U形コア４３ｂの側面脚上に設けられる溝、５０ C形コア、５１磁気的空隙となるC形コア５０の開口部、５２ａ，５２ｂ C形コア５０の開口部に設けられる溝、５３永久磁石、５４絶縁体、５５コイル、５６ C形コア、５７磁気的空隙となるC形コア５６の開口部、５８ａ，５８ｂ C形コア５６の開口部に設けられる溝、５９絶縁体、６０ UＩ形のコア構体２３を２個貼り合わせる貼り合わせ面、６１コア構体、６２コイル、６３Ｃ形コア５０を２個貼り合わせる貼り合わせ面、６４コア構体、６５コイル、７１磁気回路を形成する磁心、７２磁心７１の外側の脚磁心、７３中心磁心、７４バイアス磁束を与える永久磁石、７５制御電流巻線、７６可変リアクタンスを得る巻線、 φｅコイルの作る磁束、 φｍ永久磁石の作るバイアス磁束。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a DC reactor having a magnetic bias provided in an inverter circuit.
[0002]
[Prior art]
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a saturable reactor apparatus disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 46-37128, and relates to a saturable reactor that saturates a magnetic core with current and uses it as a variable reactance. In the figure, 71 is a magnetic core forming a magnetic circuit, 72 is a leg magnetic core outside the magnetic core 71, 73 is a central magnetic core, 74 is a permanent magnet for providing a bias magnetic flux, 75 is a control current winding, and 76 is a winding for obtaining a variable reactance. Is a line.
[0003]
A control current winding 75 is wound around the leg magnetic core 72 outside the magnetic core 71 forming the magnetic circuit so that a magnetic flux is applied to the central magnetic core 73 by the current. A permanent magnet 74 is attached to the center magnetic core 73, and the bias magnetic flux generated by the permanent magnet is canceled by the magnetic flux generated by the control current winding 75, and is taken out from the winding 76 that obtains a variable reactance.
The magnetic flux generated by the permanent magnet 74 is applied as indicated by the broken arrow in the figure, and forms a magnetic circuit through the leg magnetic core 72. Magnetic flux generated by the control current of the control current winding 75 wound around the leg core 72 is generated in the direction of the solid line arrow in the figure.
[0004]
In the conventional saturable reactor device, the magnetic flux generated by the permanent magnet 74 and the magnetic flux generated by the control current cancel each other, and a variable inductance that increases or decreases in proportion to the change of the control current is obtained at the reactance end 76.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional saturable reactor as described above has a problem that the permanent magnet is demagnetized by the magnetic flux generated by the coil because the permanent magnet is inserted in the entire surface of the gap.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to obtain a DC reactor in which a biasing permanent magnet is not demagnetized.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A DC reactor according to the present invention is a DC reactor having a core that forms a magnetic circuit, a coil wound around the core, and a permanent magnet that generates a bias magnetic flux that opposes the magnetic flux generated by the coil. A magnetic air gap is formed in a part of the magnetic circuit, and a part of at least one surface of the core forming the magnetic air gap is formed. Dimensions shorter than the height of the permanent magnet A groove is provided, a permanent magnet is disposed in the groove, and the permanent magnet is magnetized so as to generate a magnetic flux in a direction opposite to the magnetic flux generated by the coil.
[0008]
In addition, when a permanent magnet is disposed in a groove provided on a part of at least one of the surfaces forming the magnetic gap of the core, an insulator is interposed between the side surface of the groove and the permanent magnet. Is.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
1 is a diagram showing a configuration of a DC reactor according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, reference numeral 1 is made of a soft magnetic material, and an E-shaped core in which the size of the central leg 1c is shorter than that of the side legs 1a and 1b, 2 is an I-shaped core made of soft magnetic material, and 3 is an E-shaped core 1 This is an EI type core structure 3 composed of the shape core 2. 4a and 4b are mating surfaces of the side legs 1a and 1b of the E-shaped core 1 and the I-shaped core 2, and 5 is a magnetic gap formed between the central leg 1c of the E-shaped core 1 and the I-shaped core 2. is there.
Reference numeral 6 denotes a groove provided on the central leg 1c, and reference numeral 7 denotes a rectangular permanent magnet that generates a predetermined bias magnetic flux. The permanent magnet 7 is attached to the groove 6 on the central leg 1c of the E-shaped core 1 so as to contact the bottom surface of the groove 6 and the I-shaped core 2 facing the central leg 1c. At this time, the permanent magnet 7 is magnetized so that the sides in contact with the cores have different polarities (in the figure, the center leg 1c side of the E-shaped core 1 is an S pole and the I-shaped core 2 side is an N pole). ). Reference numeral 8 denotes a coil wound around the central leg 1c of the E-shaped core 1, and the magnetic flux φe produced by the coil 8 is transferred from the I-shaped core 2 to the central leg 1c via the magnetic gap 5 as indicated by a broken line in the figure. It is wound to head.
Reference numeral 9 denotes an insulator such as an insulating sheet or an insulating film disposed between the groove 6 and the permanent magnet 7.
[0010]
As shown by the broken line in the figure, the magnetic flux φe produced by the coil 8 is a path of I-shaped core 2 → magnetic air gap 5 → center leg 1c of E-shaped core 1 → side legs 1a and 1b of E-shaped core 1 or permanent. As shown by the solid line in the figure, the bias magnetic flux φm produced by the magnet 7 becomes a path of the permanent magnet 7 → the I-shaped core 2 → the central leg 1c of the E-shaped core 1 → the side legs 1a and 1b of the E-shaped core 1, and the core A magnetic flux φe produced by the coil 8 and a bias magnetic flux φm produced by the permanent magnet 7 flow in the structure 3 so as to face each other.
[0011]
The magnetic flux φe generated by the coil 8 constitutes a closed loop of the center leg 1c of the E-shaped core 1 → the side legs 1a and 1b of the E-shaped core 1 → the I-shaped core 2 → the magnetic air gap 5 and the permanent magnet 7; 5 and the permanent magnet 7 pass in parallel, but since the magnetic resistance by the permanent magnet 7 is larger than the magnetic resistance by the magnetic gap 5, most of the magnetic flux φe produced by the coil 8 passes through the magnetic gap 5. Since it flows as shown by a broken line in the figure, a DC reactor in which the permanent magnet for bias is not demagnetized can be obtained.
[0012]
Further, since the insulator 9 such as an insulating sheet or an insulating film is interposed between the side surface of the groove 6 and the permanent magnet 7 when the permanent magnet 7 is disposed in the groove 6, the insulator 9 becomes the permanent magnet 7. It can play a role of fixing and preventing vibration, and can prevent noise and crack. Furthermore, magnetic flux leakage from the permanent magnet 7 can be reduced.
[0013]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a DC reactor according to Embodiment 2 of the present invention. In the figure, 11 is made of a soft magnetic material, and the center leg 11c has an E-shaped core made longer than the dimensions of the side legs 11a and 11b, 12 is an I-shaped core made of soft magnetic material, and 13 is an E-shaped core 11 and I. This is an EI type core structure 13 composed of the shape core 12. Reference numeral 14 denotes a mating surface between the center leg 11 c of the E-shaped core 11 and the I-shaped core 12, and 15 a and 15 b magnetically formed between the side legs 11 a and 11 b of the E-shaped core 11 and the I-shaped core 2. It is a void.
Reference numerals 16a and 16b denote grooves provided on the side legs 11a and 11b of the E-shaped core 11. Reference numerals 17a and 17b denote rectangular permanent magnets that generate a predetermined bias magnetic flux. The permanent magnets 17a and 17b are attached to the grooves 16a and 16b on the side legs 11a and 11b of the E-shaped core 11 so as to contact the bottom surface of the grooves 16a and 16b and the I-shaped core 12 facing the side legs 11a and 11b. Is done. At this time, the permanent magnets 17a and 17b are magnetized so that the sides in contact with the cores have different polarities (in the figure, the I-shaped core 12 side is the S pole, and the side legs 11a and 11b side of the E-shaped core 11 are the N poles. Example). Reference numeral 18 denotes a coil wound around the central leg 11c of the E-shaped core 11, and the magnetic flux φe produced by the coil 18 is wound from the I-shaped core 12 toward the central leg 11c as indicated by a broken line in the figure. .
Reference numerals 19a and 19b denote insulators such as insulating sheets or insulating films disposed between the grooves 16a and 16b and the permanent magnets 17a and 17b.
[0014]
In the first embodiment, the dimension of the central leg 1c of the E-shaped core 1 is made shorter than the dimensions of the side legs 1a, 1b of the E-shaped core 1, and the gap between the central leg 1c of the E-shaped core 1 and the I-shaped core 2 is reduced. Although an example in which the magnetic gap 5 is formed is shown, in the second embodiment, the dimension of the central leg 11c of the E-shaped core 11 is made longer than the dimension of the side legs 11a and 11b of the E-shaped core 11, and the E-shaped core 11 Magnetic gaps 15a and 15b are formed between the side legs 11a and 11b and the I-shaped core 2.
[0015]
In the first embodiment, the number of permanent magnets for bias is one (permanent magnet 7), but in the second embodiment, two permanent magnets for bias (permanent magnets 17a and 17b) can be used. The bias magnetic flux can be easily adjusted.
[0016]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of a DC reactor according to Embodiment 3 of the present invention. In the figure, 21 is a U-shaped core made of a soft magnetic material, 22 is an I-shaped core made of a soft magnetic material, and 23 is a UI-shaped core structure composed of a U-shaped core 21 and an I-shaped core 22. Reference numeral 25 denotes a magnetic gap formed between the side legs 21 a and 21 b of the U-shaped core 21 and the I-shaped core 22. Reference numerals 26a and 26b denote grooves provided on the side legs 21a and 21b of the U-shaped core 21, and reference numerals 27a and 27b denote rectangular permanent magnets for generating a predetermined bias magnetic flux.
The permanent magnets 27a and 27b are mounted in the grooves 26a and 26b on the side legs 21a and 21b of the U-shaped core 21 so as to contact the bottom surface of the grooves 26a and 26b and the I-shaped core 22 facing the side legs. At this time, the permanent magnets 27a and 27b are magnetized so that the sides in contact with the cores have different polarities (in the drawing, the side leg 21a side of the U-shaped core 21 is N-pole and the I-shaped core 22 faces the side leg 21a. The side is the S pole, the side leg 21b side of the U-shaped core 21 is the S pole, and the I-type core 22 side facing the side leg 21b is an example of the N pole).
28 is a coil wound around the side legs 21a and 21b of the U-shaped core 21, and 29a and 29b are insulators such as an insulating sheet or an insulating film disposed between the grooves 26a and 26b and the permanent magnets 27a and 27b. is there.
[0017]
The coil 28 has a magnetic flux φe produced by the coil 28 as indicated by a broken line in the figure. The I-shaped core 22 → the magnetic air gap 25 → the side leg 21b of the U-shaped core 21 → the side leg 21a of the U-shaped core 21 → the magnetic air gap. It is wound to have a path of 25.
Further, as shown by the solid line in the figure, the bias magnetic flux φm produced by the permanent magnet 27 is the I-shaped core 22 → the permanent magnet 27 → the side leg 21a of the U-shaped core 21 → the side leg 21b of the U-shaped core 21 → the permanent magnet 27. The magnetic flux φe produced by the coil 28 and the bias magnetic flux φm produced by the permanent magnet 27 flow in the core structure 23 opposite to each other.
[0018]
In the first and second embodiments, the E-type cores 1 and 11 and the I-type cores 2 and 12 are combined to form the EI-type core structures 3 and 13, and the center legs 1 a and 11 a of the E-type cores 1 and 11 are formed. In the embodiment 3, the U-shaped core 21 and the I-shaped core 22 are combined to form the UI-shaped core structure 23, and the side legs 21a of the U-shaped core 21 are shown. , 21b is wound with a coil 28.
[0019]
The magnetic flux φe generated by the coil 28 is a closed loop of the side leg 21 a of the U-shaped core 21 → the magnetic gap 25 and the permanent magnet 27 → the I-shaped core 22 → the magnetic gap 25 and the permanent magnet 27 → the side leg 21 b of the U-shaped core 21. The magnetic air gap 25 and the permanent magnet 27 pass in parallel. However, since the magnetic resistance by the permanent magnet 27 is larger than the magnetic resistance by the magnetic air gap 25, most of the magnetic flux φe produced by the coil 28 is magnetic. Since it passes through the static air gap 25 and flows as shown by a broken line in the figure, a DC reactor in which the biasing permanent magnet is not demagnetized can be obtained.
[0020]
In addition, since the UI-type core structure 23 configured by combining the U-type core 21 and the I-type core 22 is used, the DC reactor can be reduced in size as compared with the EI-type core structures 3 and 13.
[0021]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a DC reactor according to Embodiment 4 of the present invention. In the figure, 4a, 4b, 5, and 7-9 are the same as those in FIG. Further, 30 is made of a soft magnetic material, the E-shaped core having a central leg 30c shorter than the dimensions of the side legs 30a and 30b, 31 is an I-shaped core made of soft magnetic material, and 32 is an E-shaped core 30 and an I-shaped core. This is an EI type core structure composed of a core 31.
Reference numeral 33 denotes a groove provided on the central leg 30c, and reference numeral 34 denotes a groove provided on the I-shaped core 31 at a position facing the groove 33. The permanent magnet 7 is attached to the groove 33 on the central leg 30 c of the E-shaped core 30 and the groove 34 on the I-shaped core 31 so as to contact the bottom surface of the groove 33 and the bottom surface of the groove 34.
[0022]
FIG. 5 is a diagram showing another configuration of the DC reactor according to Embodiment 4 of the present invention. In the figure, reference numerals 25, 27a, 27b, 28, 29a, and 29b are the same as those in FIG. Reference numeral 35 denotes a U-shaped core made of a soft magnetic material, 36 denotes an I-shaped core made of a soft magnetic material, and 37 denotes a UI-shaped core structure composed of the U-shaped core 35 and the I-shaped core 36.
Further, 38a and 38b are grooves provided on the side legs 35a and 35b of the U-shaped core 35, and 39a and 39b are grooves provided on the I-shaped core 36 at positions facing the grooves 38a and 38b. Permanent magnets 27a and 27b are formed in grooves 38a and 38b on the side legs 35a and 35b of the U-shaped core 35 and grooves 39a and 39b on the I-shaped core 36, and the bottom surfaces of the grooves 38a and 38b and the bottom surfaces of the grooves 39a and 39b. It is attached so that it touches.
[0023]
FIG. 1 shows an example in which a groove 6 for mounting a permanent magnet is provided on the side of the central leg 1c of the E-shaped core 1 out of the central leg 1c of the E-shaped core 1 and the I-shaped core 2 forming the magnetic gap 5. 2, grooves 16 a for attaching permanent magnets to the side legs 11 a and 11 b of the E-shaped core 11 out of the side legs 11 a and 11 b of the E-shaped core 11 that form the magnetic gaps 15 a and 15 b. In FIG. 3, permanent magnets are provided on the side legs 21a and 21b of the U-shaped core 21 out of the side legs 21a and 21b of the U-shaped core 21 and the I-shaped core 22 that form the magnetic gap 25 in FIG. As shown in the example in which the mounting grooves 26a and 26b are provided, in the first to third embodiments, the groove for mounting the permanent magnet is provided on one of the core surfaces forming the magnetic gap. 4 and 5, permanent magnets are attached to both of the cores forming the magnetic gap. It is obtained so as to provide a groove.
[0024]
FIG. 6 is a perspective view showing another configuration of the DC reactor according to Embodiment 4 of the present invention. In the figure, reference numerals 25, 27a, 27b, 28, 29a, and 29b are the same as those in FIG. Reference numerals 40a and 40b denote U-shaped cores made of a soft magnetic material, and reference numeral 41 denotes a UU-shaped core structure composed of the U-shaped cores 40a and 40b. The U-shaped cores 40a and 40b are configured by stacking U-shaped steel plates.
Further, 42a and 42b are grooves provided on the side legs of the U-shaped core 40a, and 42c and 42d are grooves provided on the side legs of the U-shaped core 40b. The grooves 42a of the U-shaped core 40a and the U-shaped core 40b are provided. The groove 42c of the U-shaped core 40a is opposed to the groove 42d of the U-shaped core 40b.
The permanent magnet 27a is mounted on the groove 42a of the U-shaped core 40a and the groove 42c of the U-shaped core 40b so as to be in contact with the bottom surface of the groove 42a and the bottom surface of the groove 42c, and the permanent magnet 27b is mounted on the groove of the U-shaped core 40a. 42b and the groove 42d of the U-shaped core 40b are attached so as to contact the bottom surface of the groove 42b and the bottom surface of the groove 42c. The permanent magnets 27a and 27b are magnetized so that the sides in contact with the core have different polarities, and the bias magnetic flux φm created by the permanent magnets 27a and 27b flows opposite to the magnetic flux φe produced by the coil 28.
[0025]
FIG. 5 shows an example in which the U-shaped core structure 37 is configured by the U-shaped core 35 and the I-shaped core 36, but FIG. 6 shows that the U-shaped core structure 41 is configured by the U-shaped cores 40a and 40b. Is. Since the core structure is configured by using two cores having the same shape (U-shaped cores 40a and 40b), only one type of core is required, and management becomes easy.
[0026]
FIG. 7 is a perspective view showing another configuration of the DC reactor according to Embodiment 4 of the present invention. In the figure, reference numerals 25, 27a, 27b, 28, 29a, and 29b are the same as those in FIG. Further, 43a and 43b are U-shaped cores obtained by cutting a wound steel strip made of a soft magnetic material, and 44 is a UU-shaped core structure composed of the U-shaped cores 43a and 43b.
45a and 45b are grooves provided on the side legs of the U-shaped core 43a, and 45c and 45d are grooves provided on the side legs of the U-shaped core 43b. The grooves 45a of the U-shaped core 43a and the U-shaped core 43b are provided. The groove 45c of the U-shaped core 43a faces the groove 45b of the U-shaped core 43b.
The permanent magnet 27a is mounted on the groove 45a of the U-shaped core 43a and the groove 45c of the U-shaped core 43b so as to contact the bottom surface of the groove 45a and the bottom surface of the groove 45c. The permanent magnet 27b is mounted on the groove of the U-shaped core 43a. 45b and the groove 45d of the U-shaped core 43b are mounted so as to contact the bottom surface of the groove 45b and the bottom surface of the groove 45c. The permanent magnets 27a and 27b are magnetized so that the sides in contact with the core have different polarities, and the bias magnetic flux φm created by the permanent magnets 27a and 27b flows opposite to the magnetic flux φe produced by the coil 28.
[0027]
6 shows an example in which U-shaped cores 40a and 40b are formed by laminating U-shaped steel plates, but in FIG. 7, U-shaped cores 43a and 43b are manufactured by cutting wound steel strips. A core having a large L value can be provided by combining a core cut from a steel plate to form a core structure and using a directional steel strip having improved magnetic properties in the same direction as the magnetic flux produced by the coil.
[0028]
In the first to third embodiments, a groove for mounting a permanent magnet is provided on one of the surfaces of the core that forms the magnetic air gap. In the fourth embodiment, both of the cores that form the magnetic air gap are provided. A groove for mounting a permanent magnet is provided.
Since the grooves for mounting the permanent magnets are provided on both the cores forming the magnetic gap, the magnetic flux φe formed by the coil and the bias generated by the permanent magnet flowing opposite to the magnetic flux φe before and after the permanent magnet in the magnetic flux path. Separation from the magnetic flux φm is facilitated.
[0029]
Embodiment 5 FIG.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a DC reactor according to Embodiment 5 of the present invention. In the figure, 50 is a C-shaped core made of a soft magnetic material, 51 is an opening of the C-shaped core 50 serving as a magnetic gap, 52a and 52b are grooves provided in the opening of the C-shaped core 50, 53 is a permanent magnet, Reference numeral 54 denotes an insulator such as an insulating sheet or an insulating film disposed between the grooves 52 a and 52 b and the permanent magnet 53, and 55 denotes a coil wound around the C-shaped core 50.
The coil 55 is wound so that the magnetic flux φe produced by the coil 55 is in the direction indicated by the broken arrow in the figure. The permanent magnet 53 is attached to the upper groove 52a and the lower groove 52b of the opening of the C-shaped core 50 so as to be in contact with the bottom surface of the upper groove 52a and the bottom surface of the lower groove 52b. At this time, the permanent magnet 53 is magnetized so that the sides in contact with the core have different polarities (in the figure, the upper groove 52a side of the opening of the C-shaped core 50 is N pole, and the lower groove 52b side is S pole) Thus, the bias magnetic flux φm produced by the permanent magnet 53 is in the direction indicated by the solid line arrow in the figure, and the magnetic flux φe produced by the coil 55 and the bias magnetic flux φm produced by the permanent magnet 53 are generated in the C-shaped core 50. It flows oppositely.
[0030]
FIG. 9 is a diagram showing another configuration of the DC reactor according to Embodiment 5 of the present invention. In the figure, reference numerals 53 and 55 are the same as those in FIG. Reference numeral 56 denotes a C-shaped core made of a soft magnetic material, 57 denotes an opening of the C-shaped core 56 serving as a magnetic gap, 58a and 58b denote grooves provided in the opening of the C-shaped core 56, and 59 denotes grooves 58a and 58b. And an insulator such as an insulating sheet or an insulating film disposed between the permanent magnet 53 and the permanent magnet 53.
The coil 55 is wound so that the magnetic flux φe produced by the coil 55 is in the direction indicated by the broken arrow in the figure. The permanent magnet 53 is mounted on the upper groove 58a and the lower groove 58b of the opening of the C-shaped core 56 so as to be in contact with the bottom surface of the upper groove 58a and the bottom surface of the lower groove 58b. At this time, the permanent magnet 53 is magnetized so that the sides in contact with the cores have different polarities (in the figure, an example in which the upper groove 58a side of the opening of the C-shaped core 56 is N pole and the lower groove 58b side is S pole) Thus, the bias magnetic flux φm produced by the permanent magnet 53 becomes the direction indicated by the solid line arrow in the figure, and the magnetic flux φe produced by the coil 55 and the bias magnetic flux φm produced by the permanent magnet 53 are generated in the C-shaped core 56. It flows oppositely.
[0031]
In the first to fourth embodiments, an example in which a core structure is configured by combining two cores (E-shaped core and I-shaped core, U-shaped core and I-shaped core, C-shaped core and C-shaped core). As shown, in the fifth embodiment, the core structure is configured by only one type of C-type core, and a smaller DC reactor can be obtained.
[0032]
Embodiment 6 FIG.
FIG. 10 is a diagram showing the configuration of a DC reactor according to Embodiment 6 of the present invention. In the figure, reference numerals 21, 22, 23, 25, 26a, 26b, 27a, 27b, 29a, and 29b are the same as those in FIG. 60 is a bonding surface for bonding two UI-shaped core structures 23 composed of the U-shaped core 21 and the I-shaped core 22 shown in FIG. 3, and 61 is a combination of two UI-shaped core structures 23. The U-shaped cores 21 and 21 have a core structure in which the bottoms are the center legs, and 62 is a coil wound around the center legs of the core structure 61 (the bottoms of the two U-shaped cores 21 and 21).
[0033]
The coil 62 is wound so that the magnetic flux φe produced by the coil 62 is in the direction indicated by the broken arrow in the drawing.
The permanent magnets 27a and 27b are mounted in the grooves 26a and 26b on the side legs 21a and 21b of the U-shaped core 21 so as to be in contact with the I-shaped core 22 facing the bottom surface and the side legs of the grooves 26a and 26b. . At this time, as shown in the figure, the permanent magnets 27a and 27b are magnetized so that the sides in contact with the cores have different polarities, so that the bias magnetic flux φm created by the permanent magnets 27a and 27b is indicated by a solid line arrow in the figure. In the core structure 61, the magnetic flux φe produced by the coil 62 and the bias magnetic flux φm produced by the permanent magnets 27a and 27b flow in the core structure 61 opposite to each other.
[0034]
FIG. 10 shows a core structure formed by combining two UI-shaped core structures 23 composed of the U-shaped core 21 and the I-shaped core 22 shown in FIG. Although the number of cores, the number of permanent magnets, and the position of the magnetic gap are different, the configuration is the same as that of the EI type core structure 3 shown in FIG.
[0035]
FIG. 11 is a diagram showing another configuration of the DC reactor according to Embodiment 6 of the present invention. In the figure, 50, 51, 52a, 52b, 53, and 54 are the same as those in FIG. 63 is a bonding surface on which two C-shaped cores 50 shown in FIG. 8 are bonded, 64 is a combination of two C-shaped cores 50, and the bottom of the two C-shaped cores 50, 50 is used as a central leg. The structure 65 is a coil wound around the central leg of the core structure 64 (the bottoms of the two C-shaped cores 50 and 50).
[0036]
The coil 65 is wound such that the magnetic flux φe produced by the coil 65 is in the direction indicated by the broken arrow in the figure.
The permanent magnet 53 is attached to the upper groove 52a and the lower groove 52b of the opening of the C-shaped core 50 so as to be in contact with the bottom surface of the upper groove 52a and the bottom surface of the lower groove 52b. At this time, as shown in the figure, the permanent magnet 53 is magnetized so that the sides in contact with the core have different polarities, so that the bias magnetic flux φm created by the permanent magnet 53 is in the direction indicated by the solid line arrow in the figure, In the core structure 64, a magnetic flux φe produced by the coil 65 and a bias magnetic flux φm produced by the permanent magnet 53 flow opposite to each other.
[0037]
FIG. 11 shows a structure in which two C-shaped cores shown in FIG. 8 are combined to form a core structure, although the number of cores constituting the core structure, the number of permanent magnets, and the position of the magnetic air gap are different. The configuration is the same as that of the EI type core structure 3 shown in FIG.
[0038]
In the sixth embodiment, in FIG. 10, two core structures 23 composed of the U-shaped core 21 and the I-shaped core 22 shown in FIG. 3 are combined to form a core structure. The core structure is configured by combining two C-shaped cores shown in (1), and a larger DC reactor can be obtained.
[0039]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
[0040]
A DC reactor according to the present invention is a DC reactor having a core that forms a magnetic circuit, a coil wound around the core, and a permanent magnet that generates a bias magnetic flux that opposes the magnetic flux generated by the coil. A magnetic air gap is formed in a part of the magnetic circuit, and a part of at least one surface of the core forming the magnetic air gap is formed. Dimensions shorter than the height of the permanent magnet Since a groove was provided, a permanent magnet was placed in this groove, and the permanent magnet was magnetized so as to generate a magnetic flux in the opposite direction to the magnetic flux generated by the coil.
A DC reactor in which the biasing permanent magnet is not demagnetized can be obtained.
[0041]
In addition, when a permanent magnet is disposed in a groove provided on a part of at least one of the surfaces forming the magnetic gap of the core, an insulator is interposed between the side surface of the groove and the permanent magnet. So
The insulator plays the role of fixing the permanent magnet and preventing vibration, and can prevent noise and crack. Furthermore, magnetic flux leakage from the permanent magnet can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a DC reactor according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a DC reactor according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a DC reactor according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a DC reactor according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing another configuration of a DC reactor according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing another configuration of a DC reactor according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 7 is a perspective view showing another configuration of a DC reactor according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 8 shows a configuration of a DC reactor according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing another configuration of a DC reactor according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a DC reactor according to Embodiment 6 of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing another configuration of a DC reactor according to Embodiment 6 of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a saturable reactor device disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. Sho 46-37128.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 E type core, 1a, 1b Side leg of E type core 1, 1c Center leg of E type core 1, 2 I type core, 3 Core structure, 4a, 4b Side leg 1a, 1b and I type of E type core 1 A mating surface with the core 2, 5 magnetic gap, 6 groove provided on the central leg 1 c, 7 permanent magnet, 8 coil wound around the central leg 1 c of the E-shaped core 1, 9 insulator, 11 E-shaped core 11a, 11b Side legs of the E-shaped core 11, 11c Central leg of the E-shaped core 11, 12 I-shaped core, 13-core structure, 14 Mating surface of the central leg 11c of the E-shaped core 11 and the I-shaped core 12, 15a , 15b Magnetic gap, 16a, 16b Grooves provided on the side legs 11a, 11b of the E-shaped core 11, 17a, 17b permanent magnet, 18 Coil wound around the central leg 11c of the E-shaped core 11, 19a, 19b Insulator, 21 U-shaped core, 22 I Core, 23 core structure, 25 magnetic gap, 26a, 26b grooves provided on side legs 21a, 21b of U-shaped core 21, 27a, 27b permanent magnet, 28 W wound on side legs 21a, 21b of U-shaped core 21 Coil, 29a, 29b insulator, 30 E-shaped core, 30a, 30b side leg of E-shaped core 30, 31 central leg of E-shaped core 30, 32 core assembly, 33 groove provided on central leg 30c, 34 Grooves provided on the I-shaped core 31 at positions facing the grooves 33, 35 U-shaped cores, 35a, 35b Side legs of the U-shaped core 35, 36 I-shaped cores, 37-core assembly, 38a, 38b Grooves provided on the side legs 35a, 35b, 39a, 39b grooves provided on the I-shaped core 36 at positions facing the grooves 38a, 38b, 40a, 40b U-shaped core, 41 core assembly, 4 a, 42b Groove provided on the side leg of the U-shaped core 40a, 42c, 42d Groove provided on the side leg of the U-shaped core 40b, 43a, 43b U-shaped core, 44 core assembly, 45a, 45b U-shaped core 43a 45c, 45d groove provided on the side legs of the U-shaped core 43b, 50 C-shaped core, 51 opening of the C-shaped core 50 serving as a magnetic gap, 52a, 52b C-shaped core 50 grooves, 53 permanent magnets, 54 insulators, 55 coils, 56 C-type cores, 57 openings of C-type cores 56 serving as magnetic gaps, 58a and 58b in the openings of C-type cores 56 Groove, 59 insulator, bonding surface for bonding two 60 UI type core structures 23, 61 core structure, 62 coils, bonding surface for bonding two 63 C-shaped cores 50, 64 core structure 65 coils, 71 magnetic cores forming a magnetic circuit, 72 leg magnetic cores outside the magnetic core 71, 73 central magnetic cores, 74 permanent magnets providing a bias magnetic flux, 75 control current windings, 76 windings for obtaining variable reactances, making φe coils Magnetic flux, φm Bias magnetic flux created by a permanent magnet.

Claims

In a DC reactor having a core that forms a magnetic circuit, a coil wound around the core, and a permanent magnet that generates a bias magnetic flux that opposes the magnetic flux created by the coil,
A magnetic gap is formed in a part of the magnetic circuit of the core, and a groove having a dimension shorter than the height of the permanent magnet is provided in a part of at least one surface of the core forming the magnetic gap. A DC reactor, wherein the permanent magnet is disposed in the groove, and the permanent magnet is magnetized so as to generate a magnetic flux in a direction opposite to a magnetic flux generated by the coil.

When placing the permanent magnet in a groove provided in a part of at least one of the surfaces forming the magnetic air gap of the core, an insulator is interposed between the side surface of the groove and the permanent magnet. The direct current reactor according to claim 1, wherein