JP7119517B2 - 電力分配ユニット - Google Patents

Description

本発明は、一次コイルから供給される電力を二次コイル及び三次コイルを含む複数のコイルに接続された負荷に分配する電力分配ユニットに関するものである。

従来から、磁気回路の原理を用い、薄板の珪素鋼板を積層したもので、一次コイル、二次コイル、三次コイルなどの複数のコイルを巻回し、一次コイルに供給される電力を、二次コイル、三次コイルなどに接続した負荷に分配する電力分配ユニットが考案されている。ここで、コアは薄板の珪素鋼板が積み重ねられ、珪素鋼板の厚み方向の空隙をなくす為、珪素鋼板に穴をあけ、ボルトを通し、厚板の端板で挟み込んで支持されている。この電力分配ユニットは、数ｋＷ以上で用いられる。

また、最近では、小型化を図るために、比透磁率が珪素鋼板に比べ数倍大きいフェライト材をコアにし、Ｅ形にＩ形を組み合わせて接着した小塊のものが、２４Ｖ負荷など制御用の電源として数十Ｗ以下の高圧トランスに使用されるようになってきている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４－５５６６７号公報

珪素鋼板をコアにした場合には端板があり、電磁誘導による発熱が発生する為、小型の電力分配ユニットでは、フェライト材をコアにするのが望ましい。しかし、フェライト材をコアにして数ｋＷ以上の電力を複数の負荷に同時に分配するには、飽和磁束密度が小さいため、コアの中の磁路長を長くする必要があり装置が大型になるという課題があった。

本発明は、上記実情に鑑みて、コンパクトで小型化が可能な電力分配ユニットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る電力分配ユニットは、一次コイルから供給される電力を二次コイル及び三次コイルを含む複数のコイルに接続された負荷に分配する電力分配ユニットであって、複数枚の板状フェライトをコアとして、前記一次コイルは全数の前記板状フェライトに巻回され、前記複数コイルは出力電力配分が所望値になるように前記板状フェライト枚数を分割して巻回され、前記板状フェライトは、下部に前記一次コイル、二次コイル及び三次コイルを含む複数コイルを巻くコイル巻空間が設けられているとともに、前記コイル巻空間の上方に複数のスリットが施され、前記板状フェライトに前記一次コイル、二次コイル及び三次コイルを含む複数コイルが左右に分割されて巻回され、前記一次コイル、二次コイル及び三次コイルを含む複数コイルの磁束が左右に別々のループで流れるように、該左右の一次コイル、二次コイル及び三次コイルを含む複数コイルを接続するとともに、直流磁界を流す直流コイルを左右に分割して巻回し、該板状フェライトに１つのループで流れるように接続し、分配する電力量を制御できることを特徴とする。

また、本発明に係る電力分配ユニットは、一次コイルから供給される電力を二次コイル及び三次コイルを含む複数のコイルに接続された負荷に分配する電力分配ユニットであって、複数枚の板状フェライトをコアとして、前記一次コイルは全数の前記板状フェライトに巻回され、前記複数コイルは出力電力配分が所望値になるように前記板状フェライト枚数を分割して巻回され、前記板状フェライトは、下部に前記一次コイル、二次コイル及び三次コイルを含む複数コイルを巻くコイル巻スペースが設けられているとともに、前記左右のコイル巻スペースの上方に複数のスリットが施され、前記板状フェライトに前記一次コイル、二次コイル及び三次コイルを含む複数コイルが左右に分割されて巻回され、前記一次コイル、二次コイル及び三次コイルの磁束が１つのループで流れるように該左右の一次コイル、二次コイル及び三次コイルを接続するとともに、直流磁界を流す直流コイルを左右に分割して巻回し、該板状フェライトに左右に別々のループで流れるようにて接続し、フェライトの透磁率を変えて分配する電力量を制御できることを特徴とする。

また、本発明に係る電力分配ユニットは、前記コイル巻きスペースが左右に２個設けられ、前記左右のコイル巻スペースの上方に、それぞれ複数のスリットが施されていることを特徴とする。

また、本発明に係る電力分配ユニットは、一次コイルから供給される電力を二次コイル及び三次コイルを含む複数のコイルに接続された負荷に分配する電力分配ユニットであって、複数枚の板状フェライトをコアとして、前記一次コイルは、少なくとも１ターンは全数の前記板状フェライトに、残りは前記二次コイルと同じ板状フェライト（以下、第一板状フェライトという。）に巻回され、前記複数コイルは出力電力配分が所望値になるように前記板状フェライト枚数を分割して巻回され、前記板状フェライトは、下部に前記一次コイル、二次コイル及び三次コイルを含む複数コイルを巻くコイル巻スペースが設けられているとともに、前記コイル巻スペースの上方に複数のスリットが施され、前記一次コイルと二次コイル以外の複数のコイルが巻回されている板状フェライト（以下、第二板状フェライトという。）に、前記二次コイル以外の前記複数コイルと直流磁界を流す直流コイルが、それぞれ左右に分割して巻回され、前記一次コイルと前記二次コイル以外の前記複数コイルの磁束は前記板状フェライトを１つのループで流れるように、前記直流コイルの磁束は左右に別々のループで流れるように接続し、分配する電力量を制御できることを特徴とする。

また、本発明に係る電力分配ユニットは、前記第一板状フェライトには、１個のコイル巻スペースが設けられ、前記第二板状フェライトには左右に２個のコイル巻スペースが設けられていることを特徴とする。

また、本発明に係る電力分配ユニットは、前記複数枚の板状フェライトが数ミリ以上の空隙をあけて支持されていることを特徴とする。

また、本発明に係る電力分配ユニットは、前記板状フェライトに巻かれる前記一次コイルと前記二次コイル、前記一次コイルと前記三次コイルなどの複数のコイルが混在してコンパクトに巻かれていることを特徴とする。

フェライトの飽和磁束密度は小さい為、板状フェライトに発生する磁束密度を飽和磁束密度以下に抑える必要がある。そして、磁束密度は磁束の流れる磁路長に反比例するから、板状フェライトの磁路長をできるだけ長くする必要がある。

本発明によれば、板状フェライトは、下部にコイルを巻くコイル巻空間が設けられているとともに、前記コイル巻空間の上方に複数のスリットが施されていることから磁路長を長くすることができるという効果を奏する。

また、本発明によれば、一次コイル、二次コイル及び三次コイルを含む複数コイルを左右に分割して板状フェライトに巻回し、前記一次コイル二次コイル及び三次コイルの磁束が左右に別々のループであるいは１つのループで流れるように接続するとともに、板状フェライトに直流コイルを左右に分割して巻回し、直流磁界が１つのループで流れるように、あるいは左右に別々のループで流れるように接続し、フェライトの透磁率を変えて分配する電力量を制御できるようにしたことにより、出力電力量を要求される比率に正確に分割できるという効果を奏する。

また、本発明によれば、複数枚の板状フェライトをコアとして、一次コイルは、少なくとも１ターンは全数の前記板状フェライトに、残りは二次コイルと同じ板状フェライトに巻回され、前記複数コイルは出力電力配分が所望値になるように前記板状フェライト枚数を分割して巻回されていることにより、二次コイル、三次コイルを含む複数コイルが巻回されたフェライトの一次コイルの巻回数を変えることができ、二次、三次コイルを含む複数コイルの励磁インピーダンスを変えることができるようになり、二次コイルと三次コイルなどの複数コイルへの出力電力配分が細かい比率まで容易に変更可能になるという効果を奏する。

また、本発明によれば、前記第二板状フェライトに、前記二次コイル以外の複数コイルと直流磁界を流す直流コイルが、それぞれ左右に分割して巻回され、一次コイルと二次コイル以外の複数コイルの磁束は板状フェライトを１つのループで流れるように、直流コイルの磁束は左右に別々のループで流れるように接続し、分配する電力量を制御できることから、二次コイルと三次コイルなどの複数コイルへの出力電力配分がさらに細かい比率まで容易に変更可能になるという効果を奏する。

また、本発明によれば、複数枚の板状フェライトが数ミリ以上の空隙をあけて支持されていることから、複数枚の板状フェライトを重ねた場合に、板状フェライト表面にある小さい凹凸による部分的な接触で、有効磁束量が小さくなることを抑制できる効果を奏する。

また、本発明によれば、一次コイルと二次コイル、一次コイルと三次コイルなどの複数のコイルが混在してコンパクトに巻かれていることからコイル間のカップリングが良くなり、励磁インピーダンスを下げる効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１である電力分配ユニットの構成を示す正面図である。 図２は、図１、図１２及び図１３に示した電力分配ユニットの平面図（スペーサ・ボルト・ナットの固定部は省略）である。 図３は、一次コイルと二次コイルを混在して巻回（挟み巻）する概略図である。 図４は、一次コイルと二次コイルを混在して巻回（重ね巻）する概略図である。 図５は、図２に示した電力分配ユニットの一次コイルに電圧を供給した場合の板状フェライトでの磁束の流れを示した図である。 図６は、本発明の実施の形態２である電力分配ユニットの構成を示す正面図である。 図７は、図６に示した電力分配ユニットの平面図（スペーサ・ボルト・ナットの固定部は省略）である。 図８は、図７に示した電力分配ユニットの一次コイルに電圧を供給した場合の板状フェライトでの磁束の流れ（左右別々のループ）を示した図である。 図９は、図６に示した電力分配ユニットの直流コイルに直流電圧を接続した場合の板状フェライトでの磁束の流れ（１つのループ）を示した図である。 図１０は、図７に示した電力分配ユニットの一次コイルに電圧を供給した場合の板状フェライトでの磁束の流れを示した変形例（１つのループ）を示す図である。 図１１は、図６及び図１３に示した電力分配ユニットの直流コイルに直流電圧を接続した場合の板状フェライトでの磁束の流れを示した変形例（左右別々のループ）を示した図である。 図１２は、本発明の実施の形態３である電力分配ユニットの構成を示す正面図である。 図１３は、本発明の実施の形態４である電力分配ユニットの構成を示す正面図である。 図１４は、図１あるいは図１２に示す電力分配ユニットの平面図の一例である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る電力分配ユニットの好適な実施の形態について詳細に説明する。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１である電力分配ユニットの構成を示す正面図である。また、図２は、図１に示した電力分配ユニットの平面図（スペーサ・ボルト・ナットの固定部は省略）である。

図１及び図２に示すように、電力分配ユニット１は、複数の板状フェライト３が積層されたコア２と、一次コイル１１と、二次コイル１２と、三次コイル１３で構成されている。図１及び図２では、８枚の板状フェライト３を用いている。板状フェライト３は、概略１００ｍｍ×１００ｍｍで厚さ数ｍｍの大きさであり、下部にコイル巻スペース４が設けられている。また、前記コイル巻スペース４の上方にはスリット６が設けられている。スリット６は、１ｍｍ程度であり、下から上に向かうスリットと上から下に向かうスリットが交互に配列されて複数個（図２では５個）施されている。

前記板状フェライト３は、比透磁率が２０００～３０００程度の強磁性体の焼結体であるため、その表面には小さい凹凸があり、複数枚の板状フェライト３を重ねて構成するとフェライト同士が部分的に接触する。その為、板状フェライト３の間で磁束がわたり、有効磁束量が小さくなることから、板状フェライト３の間に、数ミリ程度のプラスチック板やフィルム材のスペーサ５を挟んで、複数のボルト７とナット８で固定されて、コア２を構成している。

一次コイル１１は、電力供給側コイルであり、数ｋＷ程度の電力Ｐ１が供給される。一次コイル１１は８つのすべての板状フェライト３に巻回される。一次コイル１１の巻数は２ターンである。二次コイル１２は、電力出力側のコイルであり、電力Ｐ２を出力する。三次コイル１３は、電力出力側のコイルであり、電力Ｐ３を出力する。

一次コイル、二次コイル、三次コイルは、細いエナメル線を複数本撚り合わせたリッツ線であることが好ましい。リッツ線を用いると高周波特有の表皮効果及び近接効果による交流抵抗の増大を抑制し、コイルの温度上昇を抑制することができる。このことは、後述する実施の形態２～４についても同様である。

二次コイル１２は、６つの板状フェライト３に２ターンで巻回され、三次コイル１３は、２つの板状フェライト３に３ターンで巻回されている。図１で示すように、二次コイル１２と三次コイル１３は、異なる別の板状フェライト３にそれぞれ巻回されている為、二次コイル１２と三次コイル１３との磁気干渉は生じない。

図３、図４は、一次コイルと二次コイルを混在して巻回する概略図である。図１及び図２では、一次コイル１１と二次コイル１２を別々に巻回しているが、図３に示すように一次コイル１１と二次コイル１２を挟んで（混在して）巻回する、あるいは図４に示すように一次コイル１１と二次コイル１２を、絶縁シート１６を介して重ねて（混在して）巻回することが望ましい。このように混在して巻回すると一次コイル１１と二次コイル１２間のカップリングが良くなり、励磁インピーダンスを下げることができる。一次コイル１１と三次コイル１３の場合も同様である。

図５は、図２に示した電力分配ユニット１の一次コイル１１に電圧を供給した場合の板状フェライトでの磁束の流れを示した図である。一次コイル１１に電圧を供給し図５に示す方向に電流を流すと、矢印（→）で示した方向に磁束がスリットに沿って蛇行して流れる。この蛇行により磁路長を長くすることができる。

＜実施の形態２＞
本発明の実施の形態２は、上述した実施の形態１の変形例であり、分配出力電力を制御する場合を示す。図６は、本発明の実施の形態２である電力分配ユニットの構成を示す正面図である。また、図７は、図６に示した電力分配ユニットの平面図（スペーサ・ボルト・ナットの固定部は省略）である。各図面において、実施の形態１と同一要素には同一の符号を付して、重複を避けるため必要に応じて説明を省略する。

図６及び図７に示すように、電力分配ユニット９は、複数の板状フェライト１４が積層されたコア１０と、一次コイル１１と、二次コイル１２と、三次コイル１３、及び直流コイル１５で構成されている。図６及び図７では、８枚の板状フェライト１４を用いている。板状フェライト１４は、概略１００ｍｍ×１００ｍｍで厚さ数ｍｍの大きさであり、下部の左側には、左コイル巻スペース４Ｌが、下部の右側には右コイル巻スペース４Ｒがそれぞれ設けられている。また、前記左コイル巻スペース４Ｌ及び右コイル巻スペース４Ｒの上方には、それぞれスリット６が設けられている。スリット６は、１ｍｍ程度であり、下から上に向かうスリットと上から下に向かうスリットがそれぞれ交互に配列されて複数個（図７では、左３個、右３個）施されている。

前記板状フェライト１４は、比透磁率が２０００～３０００程度の強磁性体の焼結体であるため、その表面には小さい凹凸があり、複数枚の板状フェライト１４を重ねて構成するとフェライト同士が部分的に接触する。その為、板状フェライト１４の間で磁束がわたり、有効磁束量が小さくなることから、板状フェライト１４の間に、数ミリ程度のプラスチック板やフィルム材のスペーサ５を挟んで、複数のボルト７とナット８で固定されて、コア１０を構成している。

一次コイル１１は、電力供給側コイルであり、数ｋＷ程度の電力Ｐ１が供給される。左一次コイル１１Ｌと右一次コイル１１Ｒとに分割されている。左一次コイル１１Ｌは、前記左コイル巻スペース４Ｌ側に、８つのすべての板状フェライト１４に巻回され、巻数は２ターンである。右一次コイル１１Ｒは、前記右コイル巻スペース４Ｒ側に、８つのすべての板状フェライト１４に巻回され、巻数は２ターンである。左一次コイル１１Ｌと右一次コイル１１Ｒは、図１０あるいは図１１の破線で示すように外部で接続される。

二次コイル１２は、電力出力側のコイルであり、電力Ｐ２を出力する。三次コイル１３は、電力出力側のコイルであり、電力Ｐ３を出力する。二次コイル１２及び三次コイル１３も、一次コイル１１と同様に左二次コイル１２Ｌと右二次コイル１２Ｒ、左三次コイル１３Ｌと右三次コイル１３Ｒに分割されていて、左二次コイル１２Ｌと右二次コイル１２Ｒともに、６つの板状フェライト１４にそれぞれ前記左コイル巻スペース４Ｌ側に２ターン、前記右コイル巻スペース４Ｒ側に２ターン巻回され、左三次コイル１３Ｌと右三次コイル１３Ｒともに、２つの板状フェライト１４にそれぞれ前記左コイル巻スペース４Ｌ側に３ターン、前記右コイル巻スペース４Ｒ側に３ターン巻回されている。左二次コイル１２Ｌと右二次コイル１２Ｒ、左三次コイル１３Ｌと右三次コイル１３Ｒは、外部で接続される（図示なし）。

図６で示すように、左二次コイル１２Ｌと左三次コイル１３Ｌ、右二次コイル１２Ｒと右三次コイル１３Ｒは、異なる別の板状フェライト１４にそれぞれ巻回されている為、二次コイル１２と三次コイル１３との磁気干渉は生じない。

図６及び図７では、左一次コイル１１Ｌと左二次コイル１２Ｌを別々に巻回しているが、図３に示すように左一次コイル１１Ｌと左二次コイル１２Ｌを挟んで（混在して）巻回する、あるいは図４に示すように左一次コイル１１Ｌと左二次コイル１２Ｌを、絶縁シート１６を介して重ねて（混在して）巻回することが望ましい。このように混在して巻回すると一次コイル１１Ｌと二次コイル１２Ｌ間のカップリングが良くなり、励磁インピーダンスを下げることができる。右一次コイル１１Ｒと右二次コイル１２Ｒ、左一次コイル１１Ｌと左三次コイル１３Ｌ、左一次コイル１１Ｌと左三次コイル１３Ｌの場合も同様である。

図８は、図７に示した電力分配ユニットの一次コイルに電圧を供給した場合の板状フェライト１４での磁束の流れ（左右別々のループ）を示した図である。図８では、左側は磁束が時計回りに流れるように、右側は磁束が反時計回りに流れるように左右の一次コイルを破線で示すように外部で接続する。

左右の一次コイル１１Ｌ及び１１Ｒに電圧を供給し図８示す方向に電流を流すと、矢印（→）で示した方向にそれぞれ磁束がスリットに沿って蛇行して流れる。この蛇行により磁路長を長くすることができる。

図９は、図６に示した電力分配ユニットの直流コイル１５に直流電圧を接続した場合の板状フェライトでの磁束の流れ（１つのループ）を示した図である。直流コイル１５は、電力Ｐ２と電力Ｐ３の電力分配率を制御する為のコイルである。直流コイル１５は、左直流コイル１５Ｌと右直流コイル１５Ｒに分割され、それぞれ前記左コイル巻スペース４Ｌ側と前記右コイル巻スペース４Ｒ側で三次コイル１３が巻回されている板状フェライト１４に巻回される。巻数は、それぞれ１ターンである。

この左直流コイル１５Ｌと右直流コイル１５Ｒを図９の破線で示すように直流電流が流れるように直流電源を外部接続することにより、板状フェライト１４に、図９の矢印（→）で示した方向に直流磁界を流し、フェライトの磁気飽和で透磁率を下げて有効磁束量を減少させることにより出力電力Ｐ３を変動させることが可能になり、出力電力Ｐ２と出力電力Ｐ３の電力分配率を制御することができる。

一次コイルの作る磁束（左右別々のループに流れる）と直流コイルが作る磁界（１つのループで流れる）を異なるようにしているのは、一次コイル、三次コイルと直流コイルが磁気干渉しないようにする為である。

（変形例）
図１０は、図７に示した電力分配ユニットの一次コイルに電圧を供給した場合の板状フェライトでの磁束の流れを示した変形例（１つのループ）を示す図である。図１０では、磁束が１つのループで時計回りに流れるように、左右の一次コイルを破線で示すように外部で接続する。

左右の一次コイル１１Ｌ及び１１Ｒに電圧を供給し図１０に示す方向に電流を流すと、矢印（→）で示した方向にそれぞれ磁束がスリットに沿って蛇行して流れる。この蛇行により磁路長を長くすることができる。

図１１は、図６に示した電力分配ユニットの直流コイル１５に直流電圧を接続した場合の板状フェライトでの磁束の流れを示した変形例（左右別々のループ）を示した図である。この左直流コイル１５Ｌと右直流コイル１５Ｒを図１１の破線で示すように直流電流が流れるように直流電源を外部接続することにより、板状フェライト１４に、図１１の矢印（→）で示すように、左側は磁束が時計回りに流れるように、右側は磁束が反時計回りに流れる方向に直流磁界を流し、フェライトの磁気飽和で透磁率を下げて有効磁束量を減少させることにより電力Ｐ３を変動させることが可能になり、電力Ｐ２と電力Ｐ３の電力分配率を制御することができる。

一次コイルの作る磁束（１つのループで流れる）と直流コイルが作る磁界（左右別々のループに流れる）を異なるようにしているのは、一次コイル、三次コイルと直流コイルが磁気干渉しないようにする為である。

＜実施の形態３＞
図１２は、本発明の実施の形態３である電力分配ユニットの構成を示す正面図である。上述した本発明の実施の形態１との違いは、一次コイル１１の巻回方法のみである。実施の形態１と同一要素には同一の符号を付して、重複を避けるため必要に応じて説明を省略する。平面図（スペーサ・ボルト・ナットの固定部は省略）は、図２と同じである。

図１２及び図２に示すように、電力分配ユニット１は、複数の板状フェライト３が積層されたコア２と、一次コイル１１と、二次コイル１２と、三次コイル１３で構成されている。図１２及び図２では、８枚の板状フェライト３を用いている。板状フェライト３は、概略１００ｍｍ×１００ｍｍで厚さ数ｍｍの大きさであり、下部にコイル巻スペース４が設けられている。また、前記コイル巻スペース４の上方にはスリット６が設けられている。スリット６は、１ｍｍ程度であり、下から上に向かうスリットと上から下に向かうスリットが交互に配列されて複数個（図２では５個）施されている。

前記板状フェライト３は、比透磁率が２０００～３０００程度の強磁性体の焼結体であるため、その表面には小さい凹凸があり、複数枚の板状フェライト３を重ねて構成するとフェライト同士が部分的に接触する。その為、板状フェライト３の間で磁束がわたり、有効磁束量が小さくなることから、板状フェライト３の間に、数ミリ程度のプラスチック板やフィルム材のスペーサ５を挟んで、複数のボルト７とナット８で固定されて、コア２を構成している。

一次コイル１１は、電力供給側コイルであり、数ｋＷ程度の電力Ｐ１が供給される。一次コイル１１は、１ターンが８枚のすべての板状フェライト３に巻回され、他の１ターンは二次コイル１２が巻回されている６枚の板状フェライト３に巻回されている。二次コイル１２は、電力出力側のコイルであり、電力Ｐ２を出力する。三次コイル１３は、電力出力側のコイルであり、電力Ｐ３を出力する。二次コイル１２は、６枚の板状フェライト３に２ターンで巻回され、三次コイルは、２枚の板状フェライト３に３ターンで巻回されている。図１２で示すように、二次コイル１２と三次コイル１３は、異なる別の板状フェライト３にそれぞれ巻回されている為、二次コイル１２と三次コイル１３との磁気干渉は生じない。

図１２及び図２では、一次コイル１１と二次コイル１２を別々に巻回しているが、図３に示すように一次コイル１１と二次コイル１２を挟んで（混在して）巻回する、あるいは図４に示すように一次コイル１１と二次コイル１２を、絶縁シート１６を介して重ねて（混在して）巻回することが望ましい。このように混在して巻回すると一次コイル１１と二次コイル１２間のカップリングが良くなり、励磁インピーダンスを下げることができる。

図５は、図１２に示した電力分配ユニット１の一次コイル１１に電圧を供給した場合の板状フェライトでの磁束の流れを示した図である。一次コイル１１に電圧を供給し図５に示す方向に電流を流すと、矢印（→）で示した方向に磁束がスリットに沿って蛇行して流れる。この蛇行により磁路長を長くすることができる。

一次コイル１１を、１ターンが８枚のすべての板状フェライト３に、他の１ターンは二次コイル１２が巻回されている６枚の板状フェライト３に巻回した実施の形態３として説明したが、実際の板状フェライトの枚数、各板状フェライトへの巻回数は、出力配分によって変動する。出力配分を所望値になるようにするには、実験等により最適の枚数、巻回数を見出す必要があるが、実施の形態１のように全数のフェライトに同じターン数を巻回するのではなく、二次、三次のコイルが巻回されたフェライトの一次コイルの巻回数を変える実施の形態３では、二次、三次の励磁インピーダンスを変えることができ、出力配分調整がしやすくなり、板状フェライトの枚数、各板状フェライトへの巻回数を容易に決めることができるようになるという効果がある。

＜実施の形態４＞
本発明の実施の形態４は、上述した実施の形態３の変形例であり、実施の形態２と同様で分配出力電力を制御する場合を示す。図１３は、本発明の実施の形態４である電力分配ユニットの構成を示す正面図である。上述した本発明の実施の形態３との違いは、三次コイル１３の巻回方法と直流コイルを備えている点である。実施の形態３と同一要素には同一の符号を付して、重複を避けるため必要に応じて説明を省略する。平面図（スペーサ・ボルト・ナットの固定部は省略）は、図２と同じである。

図１３に示すように、電力分配ユニット９は、形状（コイル巻きスペースの個数、スリットの個数）の異なる２種類の複数の板状フェライト３と１４が積層されたコア１７と、一次コイル１１と、二次コイル１２と、三次コイル１３、及び直流コイル１５で構成されている。図１３では、６枚の板状フェライト３と２枚の板状フェライト１４を用いている。

板状フェライト３と１４は、概略１００ｍｍ×１００ｍｍで厚さ数ｍｍの大きさであり、板状フェライト３には、図２で示すように下部にコイル巻スペース４が設けられ、前記コイル巻スペース４の上方にはスリット６が設けられている。スリット６は、１ｍｍ程度であり、下から上に向かうスリットと上から下に向かうスリットが交互に配列されて複数個（図２では５個）施されている。また、板状フェライト１４には、図１１で示すように下部の左側には、左コイル巻スペース４Ｌが、下部の右側には右コイル巻スペース４Ｒがそれぞれ設けられて、前記左コイル巻スペース４Ｌ及び右コイル巻スペース４Ｒの上方には、それぞれスリット６が設けられている。スリット６は、１ｍｍ程度であり、下から上に向かうスリットと上から下に向かうスリットがそれぞれ交互に配列されて複数個（図１１では、左３個、右３個）施されている。

前記板状フェライト３及び１４は、比透磁率が２０００～３０００程度の強磁性体の焼結体であるため、その表面には小さい凹凸があり、複数枚の板状フェライト３及び１４を重ねて構成するとフェライト同士が部分的に接触する。その為、板状フェライト板３及び１４の間で磁束がわたり、有効磁束量が小さくなることから、板状フェライト３及び１４の間に、数ミリ程度のプラスチック板やフィルム材のスペーサ５を挟んで、複数のボルト７とナット８で固定されて、コア１７を構成している。

一次コイル１１は、電力供給側コイルであり、数ｋＷ程度の電力Ｐ１が供給される。１ターンが６枚の板状フェライト３と２枚の板状フェライト１４に巻回され、他の１ターンは二次コイル１２が巻回されている６枚の板状フェライト３に巻回されている。１次コイル１１に図５の破線で示す方向に電流を流すように電圧を供給すると、矢印（→）で示した方向に磁束がスリットに沿って蛇行して流れる（１つのループで）。この蛇行により磁路長を長くすることができる。

二次コイル１２は、電力出力側のコイルであり、電力Ｐ２を出力する。二次コイル１２は、６枚の板状フェライト３に２ターンで巻回されている。三次コイル１３は、電力出力側のコイルであり、電力Ｐ３を出力する。三次コイル１３は、左三次コイル１３Ｌと右三次コイル１３Ｒに分割されていて、左三次コイル１３Ｌと右三次コイル１３Ｒともに、２枚の板状フェライト１４にそれぞれ前記左コイル巻スペース４Ｌ側に３ターン、前記右コイル巻スペース４Ｒ側に３ターン巻回されている。左三次コイル１３Ｌと右三次コイル１３Ｒは、外部で接続される（図示なし）。

図１３で示すように、二次コイル１２と左三次コイル１３Ｌ、二次コイル１２と右三次コイル１３Ｒは、異なる別の板状フェライト３及び１４にそれぞれ巻回されている為、二次コイル１２と三次コイル１３との磁気干渉は生じない。

図１３では、一次コイル１１と二次コイル１２を別々に巻回しているが、図３に示すように一次コイル１１と二次コイル１２を挟んで（混在して）巻回する、あるいは図４に示すように一次コイル１１と二次コイル１２を、絶縁シート１６を介して重ねて（混在して）巻回することが望ましい。このように混在して巻回すると一次コイル１１と二次コイル１２間のカップリングが良くなり、励磁インピーダンスを下げることができる。

直流コイル１５は、電圧Ｐ２とＰ３の電力分配率を制御する為のコイルである。直流コイル１５は、左直流コイル１５Ｌと右直流コイル１５Ｒに分割され、図１１で示すようにそれぞれ左コイル巻スペース４Ｌ側と右コイル巻スペース４Ｒ側で三次コイル１３が巻回される板状フェライト１４に巻回される。巻数は、それぞれ１ターンである。そして、左直流コイル１５Ｌと右直流コイル１５Ｒを図１１の破線で示す方向に直流電流が流れるように結線し、直流電源を外部接続することにより、板状フェライト１４に矢印（→）で示した方向に直流磁界を流し（左右別々のループに流れる）、フェライトの磁気飽和で透磁率を下げて有効磁束量を減少させることにより電力Ｐ３を変動させることが可能になり、電力Ｐ２とＰ３の電力分配率を制御することができる。

一次コイルの作る磁束（１つのループで流れる）と直流コイルが作る磁界（左右別々のループに流れる）を異なるようにしているのは、一次コイル、三次コイルと直流コイルが磁気干渉しないようにする為である。

一次コイル１１を、１ターンが６枚の板状フェライト３及び２枚の板状フェライト１４に、他の１ターンは二次コイル１２が巻回されている６枚の板状フェライト３に巻回したことに加えて、三次コイルと直流コイルを左右に分割して巻回し直流磁界を発生させて電力Ｐ２とＰ３の電力配分率を制御できるようにしたことにより、二次コイル、三次コイルなどが巻回されるフェライトの枚数、一次コイルと二次、三次コイルなどの複数コイルの巻数比を変えて出力電力を調整する方法に加えて、直流コイルに流す電流値を変化させて出力電力を調整することが可能になり、さらに、出力調整が容易にできるという効果がある。

また、一次コイルを上述の実施の形態２のように左右に分割して巻回していない為、磁束量が多く、励磁電流を小さくできるという利点がある。

また、一次コイルの巻回数が奇数の場合は、実施の形態２の場合は左右に分割して巻回できないが、実施の形態４では奇数でも直流コイルを左右に分割して直流磁界で出力調整ができるという利点もある。

ここまで、本発明を実施するための形態の説明をしてきたが、本発明は上述した４つの実施の形態に限定されるべきものではない。

図１４は、図１あるいは図１２に示す電力分配ユニットの平面図の一例である。上述してきた実施の形態では、板状フェライト３は、略正方形の形状であったが、図１４では横長の略長方形である。そして、板状フェライト３の下部略中央部にコイル巻スペース４が設けられ、スリット６が、コイル巻スペース４の上方だけではなく、左側、右側にも設けられている。これにより、面積が同程度の正方形板状フェライトに比べ、磁路長が長くできるという利点がある。言い換えると、磁路長が同じであれば、正方形状にスリットを設けた場合に比べ、電力分配ユニットがさらに小型化できるという利点がある。

また、板状フェライトの枚数、スリットの個数、一次コイル、二次コイルなどの巻回数は、実施の形態に記載された数値は一例に過ぎず、出力配分などによって変更されるべきものである。

このように、本発明は、ここでは記載されていない様々な実施の形態を含むものであり、特許請求の範囲により特定される技術的思想を逸脱しない範囲において種々の設計変更などを施すことが可能である。

１、９ 電力分配ユニット
２、１０、１７ コア
３、１４ 板状フェライト
４ コイル巻スペース
４Ｌ 左コイル巻スペース
４Ｒ 右コイル巻スペース
５ スペーサ
６ スリット
１１ 一次コイル
１１Ｌ 左一次コイル
１１Ｒ 右一次コイル
１２ 二次コイル
１２Ｌ 左二次コイル
１２Ｒ 右二次コイル
１３ 三次コイル
１３Ｌ 左三次コイル
１３Ｒ 右三次コイル
１５ 直流コイル
１５Ｌ 左直流コイル
１５Ｒ 右直流コイル
１６ 絶縁シート

Claims (7)

1. 一次コイルから供給される電力を二次コイル及び三次コイルを含む複数のコイルに接続された負荷に分配する電力分配ユニットであって、
   複数枚の板状フェライトをコアとして、前記一次コイルは全数の前記板状フェライトに巻回され、前記複数コイルは出力電力配分が所望値になるように前記板状フェライト枚数を分割して巻回され、前記板状フェライトは、下部に前記一次コイル、二次コイル及び三次コイルを含む複数コイルを巻くコイル巻スペースが設けられているとともに、前記コイル巻スペースの上方に複数のスリットが施され、
   前記板状フェライトに前記一次コイル、二次コイル及び三次コイルを含む複数コイルが左右に分割されて巻回され、前記一次コイル、二次コイル及び三次コイルを含む複数コイルの磁束が左右に別々のループで流れるように、該左右の一次コイル、二次コイル及び三次コイルを含む複数コイルを接続するとともに、直流磁界を流す直流コイルを左右に分割して巻回し、該板状フェライトに１つのループで流れるように接続し、分配する電力量を制御できることを特徴とする電力分配ユニット。
2. 一次コイルから供給される電力を二次コイル及び三次コイルを含む複数のコイルに接続された負荷に分配する電力分配ユニットであって、
   複数枚の板状フェライトをコアとして、前記一次コイルは全数の前記板状フェライトに巻回され、前記複数コイルは出力電力配分が所望値になるように前記板状フェライト枚数を分割して巻回され、前記板状フェライトは、下部に前記一次コイル、二次コイル及び三次コイルを含む複数コイルを巻くコイル巻スペースが設けられているとともに、前記コイル巻スペースの上方に複数のスリットが施され、
   前記板状フェライトに前記一次コイル、二次コイル及び三次コイルを含む複数コイルが左右に分割されて巻回され、前記一次コイル、二次コイル及び三次コイルを含む複数コイルの磁束が１つのループで流れるように該左右の一次コイル、二次コイル及び三次コイルを含む複数コイルを接続するとともに、直流磁界を流す直流コイルを左右に分割して巻回し、該板状フェライトに左右に別々のループで流れるように接続し、分配する電力量を制御できることを特徴とする電力分配ユニット。
3. 前記コイル巻スペースが左右に２個設けられ、前記左右のコイル巻スペースの上方に、それぞれ複数のスリットが施されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電力分配ユニット。
4. 一次コイルから供給される電力を二次コイル及び三次コイルを含む複数のコイルに接続された負荷に分配する電力分配ユニットであって、
   複数枚の板状フェライトをコアとして、前記一次コイルは、少なくとも１ターンは全数の前記板状フェライトに、残りは前記二次コイルと同じ板状フェライト（以下、第一板状フェライトという。）に巻回され、前記複数コイルは出力電力配分が所望値になるように前記板状フェライト枚数を分割して巻回され、前記板状フェライトは、下部に前記一次コイル、二次コイル及び三次コイルを含む複数コイルを巻くコイル巻スペースが設けられているとともに、前記コイル巻スペースの上方に複数のスリットが施され、
   前記一次コイルと二次コイル以外の複数のコイルが巻回されている板状フェライト（以下、第二板状フェライトという。）に、前記二次コイル以外の前記複数コイルと直流磁界を流す直流コイルが、それぞれ左右に分割して巻回され、前記一次コイルと前記二次コイル以外の前記複数コイルの磁束は前記板状フェライトを１つのループで流れるように、前記直流コイルの磁束は左右に別々のループで流れるように接続し、分配する電力量を制御できることを特徴とする電力分配ユニット。
5. 前記第一板状フェライトには、１個のコイル巻スペースが設けられ、前記第二板状フェライトには左右に２個のコイル巻スペースが設けられていることを特徴とする請求項４に記載の電力分配ユニット。
6. 前記複数枚の板状フェライトが数ミリ程度の空隙をあけて支持されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうち何れかに記載の電力分配ユニット。
7. 前記板状フェライトに巻かれる前記一次コイルと前記二次コイル、前記一次コイルと前記三次コイルなどの複数巻コイルが混在して巻回されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうち何れかに記載の電力分配ユニット。
   

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