JP5887886B2 - 複合磁気部品 - Google Patents
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Description
以下、本発明にかかる複合磁気部品を昇圧コンバータに適用した第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
また、足21,22を備えるループ経路にアンペールの法則を適用すると、この経路における磁気抵抗は、低透磁率部材Lμ部分が他の部分と比較して十分に大きいため、以下の式(c2)が成立する。
また、足22,24を備えるループ経路にアンペールの法則を適用すると、この経路における磁性体が連続性を有するように構成されていることから、磁気抵抗を無視しうるとして、以下の式(c3)が成立する。
一方、リアクトル用コイルWRとトランス用コイルW1,W2との接続点にキルヒホッフの法則を適用することで、以下の式(c4)が得られる。
上記の式(c3),(c4)より、以下の式(c5)が成立する。
一方、磁束φ1,φ2の変化は、磁束密度の時間による偏微分に関するマックスウェル方程式によって以下のように定まる。
N・(dφ2/dt)=VT1−VJ …(c7)
N・{d(φ1+φ2)/dt}=VJ−VT2 …(c8)
上記の式(c7),(c8)より、以下の式(c9)が成立する。
上記の式(c6),(c9)より、以下の式(c10)が成立する。
上記の式(c1),(c5)より、以下の式(c11)が成立する。
上記の式(c10),(c11)より、以下の式(c12)が成立する。
=VR−(VT1+VT2)/2 …(c12)
以上より、複合磁気部品CMPは、図2に示す回路おいて、トランスTを、1次側と2次側とのターン数が互いに等しい密結合変成器とした場合と等価である。
また、トランスTの1次側および2次側のターン数が互いに等しく、密結合変成器であることから漏れ磁束がないとみなすと、それらに誘起される電圧が互いに等しくなることから、以下の式(c14)が成立する。
したがって、以下の式(c15)が成立する。
=VR−VJ
=VR−(VT1+VT2)/2 …(c15)
また、上記の式(c5)については、上記の式(c13)に鑑みれば、図2の回路においても成立することは明らかである。
<第2の実施形態>
以下、第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
<第3の実施形態>
以下、第3の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
<第4の実施形態>
以下、第4の実施形態について、先の第3の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
<第5の実施形態>
以下、第5の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
=VR−(VT1+VT2+VT3)/3 …(c16)
IT1=IT2=IT3=IR/3 …(c17)
この回路は、図7に示す回路において、トランスT1,T2,T3を密結合変成器として且つ3つのトランス用コイルのターン数を互いに等しくしたものと等価となる。
<第6の実施形態>
以下、第6の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
<第7の実施形態>
以下、第6の実施形態について、先の第3の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
<第8の実施形態>
以下、第8の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
<その他の実施形態>
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
たとえば先の図1において、トランス用コイルW1,W2の巻き方を逆とすることで、リアクトル用コイルWRからトランス用コイルW1,W2に電流を流すことで、トランス用コイルW1,2に誘起される磁束の方向が図1の場合と逆となるようにしてもよい。この場合、インダクタンスは、「(NR−N/2)^2/R」となるため、同一のインダクタンスを得るためのターン数を増大させる必要が生じるとはいえ、所望のインダクタンスに調節するための一手法とはなり得る。
図1に例示されるように、いくつかの足21〜24と、その軸に直交する接続部25,26からなるものに限らない。たとえば、図1において、足23,24と接続部25,26をトロイダルコアに代え、その内周に足21,22を接続してもよい。この場合であっても、中間磁心部(足21,22)が磁心の一部に四方を覆われるため、磁気シールドの効果を有する。
2個または3個に限らず、4個以上であってもよい。この場合であっても、リアクトル用コイルWRと、補助コイルとのうちのいずれか1つを、中間磁心部の全てによって鎖交する構成とすることで、磁心を小型化することが可能となる。
補助コイルのうちの1つに流れる電流の増加の開始に伴って前記補助コイルのうちの残りに流れる電流が増加を開始し、前記補助コイルのうちの1つに流れる電流の減少の開始に伴って前記補助コイルのうちの残りに流れる電流が減少を開始する設定を設けない構成としては、上記第8の実施形態(図10)に例示したものに限らない。たとえば、足22をダストコアにて構成してもよい。
たとえば、上記第1の実施形態(図1)において、スイッチング素子Sn1,Sn2のオン状態への切り替えタイミングの位相差がπよりも小さい場合であっても、位相差がゼロでないなら、リップルを低減する効果はある。
複数個の補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのうちの特定の1つが、鎖交磁心部の全てによって貫かれる構成に限らない。たとえば、上記第1の実施形態(図1)において、トランス用コイルW1,W2のそれぞれを、接続部26のうち足21を挟む両側のそれぞれによって貫かれるようにしてもよい。こうした構成は、以下の技術的思想の一実施形態である。
Claims (11)
- エネルギ蓄積用コイルの一端に接続された所定の複数個の補助コイルのそれぞれが、電流の流通方向を一方向に制限する整流機能を有する第1流通規制要素、および電流の流通経路を開閉する開閉機能を有する第2流通規制要素の直列接続体であって且つ各別の直列接続体の接続点のそれぞれに接続され、前記複数個の補助コイルのそれぞれに接続された前記第2流通規制要素を開閉操作することで、前記エネルギ蓄積用コイル側および前記補助コイル側のいずれか一方から他方へ電気エネルギを移動させる電気回路に適用され、
前記エネルギ蓄積用コイル、および前記複数個の補助コイルのそれぞれを貫いて且つ一体的に形成された磁心を備え、
前記磁心は、
前記複数個の補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルの少なくとも1つを貫く複数の鎖交磁心部と、
前記複数の鎖交磁心部を挟む一対の外足と、
前記複数の鎖交磁心部および前記一対の外足の両端に接続される一対の接続部と、を備え、
前記複数の鎖交磁心部は、前記一対の外足および前記一対の接続部によって四方を囲われており、
前記複数個の補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのうちの特定の1つ以外の残りは、それぞれ前記鎖交磁心部のうちの互いに相違するもの1つのみに貫かれ、
前記特定の1つは、前記残りのそれぞれを貫く鎖交磁心部の全てに貫かれ、
前記鎖交磁心部は、前記複数個の補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのうちの一対の補助コイルのみを貫くループ経路であるトランス用経路と、前記複数個の補助コイルのそれぞれについて、前記複数個の補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのうち1つの補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのみを貫くループ経路であるリアクトル用経路との1部を構成し、
前記一対の外足及び前記一対の接続部のそれぞれには、前記複数個の補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのそれぞれが設けられず、
前記エネルギ蓄積用コイルから一対の補助コイルに電流を流した際に該一対の補助コイルのそれぞれが対応するトランス用経路に誘起する磁束の方向が互いに逆となることを特徴とする複合磁気部品。 - 前記複数個の補助コイルのそれぞれについて、前記エネルギ蓄積用コイルから該補助コイルに電流を流すことで前記エネルギ蓄積用コイルによって誘起される磁束の方向と前記補助コイルによって誘起される磁束の方向とが、前記補助コイルと前記エネルギ蓄積用コイルとを貫く前記リアクトル用経路において互いに等しいことを特徴とする請求項1記載の複合磁気部品。
- 前記磁心は、前記一対の外足および前記一対の接続部によって四方を囲われた中間磁心部を複数備え、
前記中間磁心部は、前記鎖交磁心部を含むことを特徴とする請求項1または2記載の複合磁気部品。 - 前記トランス用経路の磁気抵抗は、前記補助コイルのうちの1つに流れる電流の増加の開始に伴って前記補助コイルのうちの残りに流れる電流が増加を開始し、前記補助コイルのうちの1つに流れる電流の減少の開始に伴って前記補助コイルのうちの残りに流れる電流が減少を開始するように設定されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の複合磁気部品。
- 前記補助コイルのターン数を互いに等しい値に設定したことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の複合磁気部品。
- 前記磁心は、磁性体が分断された箇所を、前記リアクトル用経路および前記トランス用経路のうちの前記トランス用経路を含まない部分に限って備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の複合磁気部品。
- 前記磁心は、前記リアクトル用経路および前記トランス用経路のうちの前記トランス用経路を含まない部分に限って透磁率の低い磁性体を備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の複合磁気部品。
- 前記磁心は、前記一対の外足および前記一対の接続部によって四方を囲われた中間磁心部を前記複数個以上備え、
前記中間磁心部は、前記鎖交磁心部を含み、
前記エネルギ蓄積用コイルと、前記複数個の補助コイルのうちの特定の1つ以外の残りとは、それぞれ前記複数の中間磁心部のうちの互いに相違するもの1つのみに貫かれ、
前記特定の1つの補助コイルは、前記特定の1つ以外の残りと前記エネルギ蓄積用コイルとのそれぞれを貫く中間磁心部の全てに貫かれることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の複合磁気部品。 - 前記磁心は、前記中間磁心部を前記複数個よりも多数備え、
前記中間磁心部のうち前記補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのいずれも貫かないものが、前記エネルギ蓄積用コイルおよび前記補助コイル以外のコイルを貫くことを特徴とする請求項8記載の複合磁気部品。 - 前記磁心は、前記一対の外足および前記一対の接続部によって四方を囲われた中間磁心部を前記複数個以上備え、
前記中間磁心部は、前記鎖交磁心部を含み、
前記複数個の補助コイルは、それぞれ前記中間磁心部のうちの互いに相違するもの1つのみに貫かれ、
前記エネルギ蓄積用コイルは、前記補助コイルのそれぞれを貫く中間磁心部の全てに貫かれることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の複合磁気部品。 - 前記中間磁心部は、前記補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのいずれをも貫かない一対の中間磁心部を備え、
前記補助コイルおよび前記エネルギ蓄積用コイルのいずれをも貫かない一対の中間磁心部のそれぞれが、互いに同一の電圧が印加されて且つターン数が互いに等しい一対のコイルのそれぞれを貫き、
前記一対のコイルは、前記一対の中間磁心を備えるループ経路に誘起される磁束の方向が互いに等しいことを特徴とする請求項10記載の複合磁気部品。
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