JPH09283353A - 直流リアクトル - Google Patents

直流リアクトル

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JPH09283353A
JPH09283353A JP8118446A JP11844696A JPH09283353A JP H09283353 A JPH09283353 A JP H09283353A JP 8118446 A JP8118446 A JP 8118446A JP 11844696 A JP11844696 A JP 11844696A JP H09283353 A JPH09283353 A JP H09283353A
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permanent magnet
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magnetic
coil
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Ryuichiro Tominaga
竜一郎 富永
Tsuneo Kume
常生 久米
Kensho Iwabuchi
憲昭 岩渕
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Yaskawa Electric Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/10Composite arrangements of magnetic circuits
    • H01F2003/103Magnetic circuits with permanent magnets

Abstract

(57)【要約】 【課題】永久磁石が減磁せず、磁束がコア内で飽和し難
く、かつインバータ制御装置を小形化できる直流リアク
トルを提供すること。 【解決手段】2個のコア1、2を磁気的空隙5を介し対
向させて閉鎖磁気回路を構成したコア構体10と、この
コア構体10の一方に巻回したコイル3と、コア構体1
0に設けたバイアス用の一対の永久磁石4よりなる直流
リアクトルにおいて、永久磁石4の作るバイアス磁束Φ
mとコイルの作る磁束Φeがコア1内で互いに対向して
流れるようようにする磁束生成手段と、永久磁石4の作
るバイアス磁束が磁気的空隙5をバイパスする手段と、
コイル3の作る磁束量を検出する磁束量検出器FDを備
える。磁束量検出器FDの検出した磁束量を、インバー
タの制御回路に入力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ回路に
設ける直流リアクトルに関する。
【0002】
【従来の技術】第1の従来の技術に、永久磁石を用いて
磁気バイアスを与える直流リアクトルとして、E形コア
の中央脚にコイルを巻回し、中央脚の高さを側面脚より
低くし、E形コアの側面脚をI型コアによりブリッジ
し、E形コアの中央脚とI型コア間の空隙に磁気バイア
スを与える永久磁石を挟んだものがある(例えば、特公
昭46−37128号公報)。また、第2の従来の技術
として、第1の従来の技術の永久磁石を複数の永久磁石
片にしたものがある(例えば、特開昭50−30047
号公報)。さらに、第3の従来の技術として、EI形コ
アのE形コアの中央脚に励磁用のコイルを設け、E形コ
アの中央脚と両脚の各先端部とI形コアの間にギャップ
を設け、E形コアの両脚の各外側面に、対向するもの同
志の極性を異極に板厚方向に着磁した磁気バイアス用の
永久磁石を設け、各永久磁石の外側面にI形コアの端部
に接触するヨークを備えたリアクトルがある(例えば、
特開平4−84405号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、第1の従来
の技術では、空隙に永久磁石を挿入するため、コイルの
作る磁束により減磁を受けない永久磁石材料にする必要
があり、また直流リアクトルのインダクタンスは空隙長
さが小さいほど大となるが、空隙長さを小さくすると必
然的に永久磁石が薄くなり、加工し難くなるとともに減
磁し易くなる。従って、大電流を流す可能性があれば永
久磁石を厚くすることが不可欠となり、このため空隙長
さが長くなるので、コアの断面積も大きくする必要が生
じ、結果としてリアクトルが大きくなってしまう。ま
た、減磁を避けるため希土類磁石等の高保磁力の永久磁
石を用いると、固有抵抗が小さいので、永久磁石内に大
きな渦電流損が発生する。第2の従来の技術では、渦電
流損の問題は解決されるものの、減磁の問題は解決され
ず、複数の永久磁石片の組立等により製造コストが増加
するという問題が発生する。第3の従来の技術では、コ
イルの作る磁束が永久磁石内を流れないので減磁はしな
いが、永久磁石の作る磁束とコイルの作る磁束が、E形
コアの左右で、一方は同方向に、他方は逆方向になり、
磁束が同方向になるコアが飽和し易くなるという問題が
ある。一方、DCリアクトルを装着するインバータ制御
装置には、カーレント・トランスのような電流検出装置
が必要であり、制御装置が大形になっていた。そこで、
本発明は、永久磁石が減磁せず、磁束がコア内で飽和し
難く、かつインバータ制御装置を小形化できる直流リア
クトルを提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は、2個のコアを磁気的空隙を介し対向させ
て閉鎖磁気回路を構成したコア構体と、このコア構体の
一方に巻回したコイルと、前記コア構体に設けたバイア
ス用の一対の永久磁石よりなる直流リアクトルにおい
て、前記永久磁石の作るバイアス磁束と前記コイルの作
る磁束が前記コア内で互いに対向して流れるようにする
磁束生成手段と、前記永久磁石の作るバイアス磁束が前
記磁気的空隙をバイパスする手段と、前記コイルの作る
磁束量を検出する磁束量検出器を備える。また、コア構
体をE形コアとI形コアで構成し、前記磁気的空隙をE
形コアの中央脚とI型コア間に形成し、前記E型コアの
中央脚に前記コイルを巻回し、前記永久磁石を矩形にし
前記E形コアの中央脚の両側面に設ける。さらに、永久
磁石を長手方向および板厚方向のおのおのを片側2極と
なるように着磁した板状の永久磁石とし、この永久磁石
の中性線をコア構体の磁気的空隙の中心線と一致させて
コア構体の両外側面に設ける。コイルを脈動する直流電
流で励磁すると、コイルの作る磁束φeは、E形コア1
の中央脚から磁気的空隙を通り、I形コアの中央部で左
右に分岐し、合せ面を通り、側面脚を通り中央脚に帰還
する。一方、おのおのの永久磁石の作るバイアス磁束φ
mは、中央脚から側面脚を通り、合せ面からI形コアを
通り、永久磁石内を通り磁気的空隙をバイパスし、中央
脚に帰還する。すなわち、E形コアおよびI形コア内で
は、コイルの作る磁束φeと永久磁石の作る磁束φmは
対向して流れる。また、磁気的空隙でコイルの作る磁束
φeと永久磁石の作る磁束φmは分岐するので永久磁石
を減磁することはない。磁束量検出器が検出したコイル
の作る磁束量を、インバータの制御回路に入力する。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき、本発明の実
施例を説明する。図1は、第1の実施例の正断面図であ
る。軟磁性体からなるE形コア1と軟磁性体からなるI
形コア2を、合わせ面12で組み合わせてEI形のコア
構体10を構成する。所定のインダクタンスが得られる
よう、E形コアの中央脚1cを側面脚1eより短くし、
磁気的空隙5を作るのは通常のリアクトルと同様であ
る。中央脚1cの磁気的空隙5部の両側面には、所定の
バイアス磁束を発生する幅の2枚の矩形の永久磁石4を
接する辺同士が異極となる極異性に着磁し、I形コア2
と平行させ、同極が中央脚1cを挟んで同極性同士が対
向するように配置する。本実施例では、N極同士を中央
脚1cを挟んで対向させてある。中央脚1cには、コイ
ル3による磁束φeが中央脚1cから磁気的空隙5に向
かうように、コイル3が巻回されている。従って、コイ
ル3の作る磁束φeと永久磁石4の作るバイアス磁束φ
mは互いに対向する。一対の永久磁石4とコイル3でコ
ア構体10内を、おのおのの作る磁束が対向して流れる
磁束生成手段を構成する。この場合、磁気的空隙5で永
久磁石4の作る磁束は永久磁石4内を流れ磁気的空隙5
をバイパスする。磁気的空隙5内には、ホール素子やサ
ーチコイル等のような小形の磁束量検出器FDを設け、
コイル3の作る磁束φeを検出する。磁束量検出器FD
が検出した信号は、インバータの制御回路に入力する。
【0006】図2は、第2の実施例を示す正断面図であ
る。第1の実施例のE形コア1をC形コア11に、I形
コア2をT形コア21に換えてCT形のコア構体10を
構成する。T形コア21の脚部21cには、コイル3を
巻回してある。T形コア21の脚21cとC形コア11
の中央部の間に磁気的空隙5を形成してある。磁気的空
隙5の両側面には、バイアス磁束を発生する一対の永久
磁石4を、対向するもの同士が同極性になるように設け
てある。磁気的空隙5内には、磁束量検出器FDを設け
てある。このように構成することにより、第1の実施例
よりも巻線がし易くなる。
【0007】図3は、第3の実施例を示す正断面図であ
る。第1および第2の実施例の永久磁石4を1/4円形
の極異方性の永久磁石41にしてある。磁気的空隙5内
には、磁束量検出器FDを設けてある。このように構成
することにより、第1の実施例よりも磁石量を減少でき
る。
【0008】図4は、第4の実施例を示す正断面図であ
る。この例は、第2の実施例T形コア21の両底部21
bとC形コア11の両側面脚11e間に、一対の磁気的
空隙5を形成してある。T形コア21の両側面に、永久
磁石4の底面が磁気的空隙5より上になるように、対向
するもの同士が同極性になるように永久磁石4を設け、
その背面に、永久磁石4の外側面とT形コア21の外側
面をブリッジするバックヨーク6を設ける。バックヨー
ク6は、上部に永久磁石4の厚さと同じ深さの窪み6d
を持ったL形をしており、窪み6dに永久磁石4を収納
し、L形の下部はC形コア11の側面に固定する。永久
磁石4の作る磁束φmは、バックヨーク6から永久磁石
4を通り、コイル3の作る磁束φeと磁気的空隙5でバ
イパスする。一方の磁気的空隙5内には、磁束量検出器
FDを設けてある。このように構成することにより、第
1の実施例よりも永久磁石の位置決めがし易くなる。
【0009】図5は、第5の実施例を示す正断面図であ
る。E形コア1の上には、I形コア2を設けてあり、E
I形のコア構体10を構成する。E形コア1の中央脚1
cには、コイル3を巻回してある。中央脚1cと一対の
側面脚1eの頂部には、中央脚1cを側面脚1eより高
くしてある。E形コア1とI形コア2を組み立てたの
ち、E形コア1と──コア2の側面脚1e間に一対の磁
気的空隙5を形成する。磁気的空隙5の両外側面に、板
状のバイアス磁束を発生する一対の永久磁石4aを板の
長手方向および板厚方向のおのおのに片側2極となるよ
うに着磁し、対向するもの同志が同極性になるように、
N極とS極が入れ代わる中性線Cmを磁気的空隙5の中
心線Cgと一致させて設けてある。一対の永久磁石4a
とコイル3で磁束生成手段を構成する。永久磁石4aの
背面には、一対の磁性体よりなる平板状のバックヨーク
6を設けてある。一方の磁気的空隙5には、磁束量検出
器FDを設けてある。このように構成することにより、
第4の実施例よりも組立がし易くなる。
【0010】図6は、第6の実施例を示す正断面図であ
る。第5の実施例のE形コア1をC形コア11に、I形
コア2をT形コア21に換えてCT形のコア構体10を
構成する。T形コア21の脚部21cには、コイル3を
巻回してある。T形コア21の底部21bとC形コア1
1の両側面脚11eの間に、一対の磁気的空隙5を形成
する。T形コア21とC形コア11の両脚11eとの磁
気的空隙5の両外側面には、一対の永久磁石4aを対向
するもの同士が同極性になるように、N極とS極が入れ
代わる中性線Cmを磁気的空隙5の中心線Cgと一致さ
せて設けてある。永久磁石4aの背面には、磁性体の一
対のバックヨーク6を貼付してある。一方の磁気的空隙
5には、磁束量検出器FDを設けてある。このように構
成することにより、第5の実施例よりも巻線作業がし易
くなる。
【0011】
【発明の効果】本発明は、上記のように構成したので、
下記の効果がある。 (1)コイルの作る磁束φeが永久磁石片内を通らない
ので、渦電流損も減少し、コイルに突発的な大電流が流
れても、永久磁石が減磁することはない。従って、Sm
Co系に比べ保磁力の低い、Nd−Fe−B系等の安価
な永久磁石を使用できる。 (2)永久磁石の作るバイアス磁束φmとコイルの作る
磁束φeは、逆方向になり打ち消し合うため、コア内部
の磁束が減少し、コア内部で磁束が飽和し難くなり、従
来に比べコアの断面積を小さくでき、リアクトルが小形
になる。 (3)磁気的空隙内に磁束量検出器を設け、磁束量検出
器が検出したコイルの作る磁束量をインバータの制御回
路に入力するので、インバータの制御回路に電流検出器
を設ける必要が無くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す正断面図。
【図2】本発明の第2の実施例を示す正断面図。
【図3】本発明の第3の実施例を示す正断面図。
【図4】本発明の第4の実施例を示す正断面図。
【図5】本発明の第5の実施例を示す正断面図。
【図6】本発明の第6の実施例を示す正断面図。
【符号の説明】
1 E形コア 1c 中央脚 1e、1e、11e、11e 側面脚 10 コア構体 11 C形コア 11p、31p 突起 12 合せ面 2 I形コア 21 T形コア 21b 底部 21c 脚部 3 コイル 4、4a 永久磁石、 5 磁気的空隙 6 バックヨーク Cm 永久磁石の中性線 Cg 磁気的空隙の中心線 φe コイルの作る磁束 φm 永久磁石の作る磁束 FD 磁束量検出器

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2個のコアを磁気的空隙を介し対向させて
    閉鎖磁気回路を構成したコア構体と、このコア構体の一
    方に巻回したコイルと、前記コア構体に設けたバイアス
    用の一対の永久磁石よりなる直流リアクトルにおいて、 前記コア構体内で、前記永久磁石の作るバイアス磁束と
    前記コイルの作る磁束が互いに対向して流れるようにす
    る磁束生成手段と、 前記磁気的空隙部に、前記永久磁石の作るバイアス磁束
    が前記磁気的空隙をバイパスする手段と、 前記磁気的空隙内に、磁束量検出手段を備えたことを特
    徴とする直流リアクトル。
  2. 【請求項2】前記磁束生成手段を、前記コア構体に同極
    性同士を対向させて配置した永久磁石と、この永久磁石
    の作るバイアス磁束の方向と対向する方向に磁束を生じ
    る方向に巻回した前記コイルとで構成した請求項1に記
    載の直流リアクトル。
  3. 【請求項3】前記コア構体をE型コアとI型コアで構成
    し、前記磁気的空隙をE型コアの中央脚とI型コア間に
    形成し、前記磁束生成手段を前記磁気的空隙の両側部に
    設けた矩形の極異方性永久磁石とし、バイパスする手段
    を前記極異方性永久磁石が兼用する請求項2に記載の直
    流リアクトル。
  4. 【請求項4】前記コア構体をT型コアとC型コアで構成
    し、前記磁気的空隙をT型コアの脚とC型コア間に形成
    した請求項3に記載の直流リアクトル。
  5. 【請求項5】前記永久磁石を1/4円形もしくは三角形
    とした請求項3または4に記載の直流リアクトル。
  6. 【請求項6】前記バイパスする手段を、前記コア構体の
    両外側面に、同極性同士を対向させて配置した前記永久
    磁石と、この永久磁石の背面に設けたバックヨークとで
    構成した請求項2に記載の直流リアクトル。
  7. 【請求項7】前記コア構体の一方の前記コアの両側面に
    前記永久磁石を設け、前記永久磁石の背面と他方の前記
    コアの外側面をバックヨークでブリッジする構成とした
    請求項6に記載の直流リアクトル。
  8. 【請求項8】前記永久磁石を、長手方向および板厚方向
    のおのおのを片側2極となるように着磁した板状の永久
    磁石とし、前記永久磁石の中性線を前記磁気的空隙の中
    心線と一致させて配置した請求項6に記載の直流リアク
    トル。
  9. 【請求項9】前記コア構体をT型コアとC型コアで構成
    した請求項7または8に記載の直流リアクトル。
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