JPS61288408A

JPS61288408A - 可変インダクタンス装置

Info

Publication number: JPS61288408A
Application number: JP13015185A
Authority: JP
Inventors: Toru Fujiwara; 徹藤原
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1985-06-15
Filing date: 1985-06-15
Publication date: 1986-12-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕この発明は、例えば、磁気増幅器等に使われるような可
変インダクタンス装置に関する。

〔背景技術〕

磁気増幅器などに使われている可変インダクタンス装置
のひとつに、従来、可飽和リアクトル装置がある。この
可飽和リアクトル装置は、鋭い角形の飽和特性を有する
磁心に制御用巻線と負荷用巻線とが巻回されていて、制
御用巻線による制御磁場が磁心に印加されることによっ
て、その非線形Ｂ−Ｈ特性に基づき、負荷用巻線のイン
ダクタンスを変化させるようにしたものである。この種
の可飽和リアクトル装置は、その使用量が年々増加する
傾向にある。しかしながら、前述のごとく、非線形Ｂ−
Ｈ特性を利用するようにしていることから、負荷用巻線
に歪みのない正弦波電圧が供給されたとしても、負荷を
流れる電流の波形が正弦波とはならずに歪んでしまうこ
とが避けられなかった。そのため、歪みのない波形の電
流を負荷に供給する必要がある場合には、前記した可飽
和リアクトル装置は使えないという問題があった。゛〔
発明の目的〕前記の問題に鑑みて、この発明は、負荷用巻線に流れる
電流の波形が歪まないようにして、負荷用巻線のインダ
クタンスを変化させることができるとともに、大電力・
低損失の磁気増幅器等の用途にも適した可変インダクタ
ンス装置を提供することを目的とする。

〔発明の開示〕

前記目的を達成するため、この発明は、巻線が施された
磁心と、この磁心の磁路に対して直角な方向から前記磁
心に磁場を印加する磁場印加手段とを備え、前記磁場に
よって前記磁心の巻線のインダクタンスが制御されるよ
うになっている可変インダクタンス装置を要旨とする。

以下、この発明を、その一実施例をあられした図面に基
づいて説明する。

第１図は、この発明にかかる可変インダクタンス装置を
利用した磁気増幅器のブロック図をあられしたものであ
る。第２図は、この発明にかかる可変インダクタンス装
置の主要部の外観をあられしたものである。この可変イ
ンダクタンス装置は、巻線２が施された環状の磁心１と
、ギャップ３Ｃを有する電磁石３とを備えている。電磁
石３のギャップ３ｃに印加される磁場の方向が、巻線２
によって磁心１内に形成される磁路がある平面に対して
垂直となるようにして、磁心１がギャップ３ｃ内に配置
されている。磁心ｌの図でみて上下には、ヨーク３ａと
の間に空隙が保たれている。

第１図にみるように、直流電圧Ｅが供給されると、電磁
石３の巻線３ｂに電流ＩＩが流れるので、第２図中矢印
Ａに示す向きの磁場Ｈ１がギャップ３Ｃに形成されるこ
ととなる。−方、巻！２には、負荷５を介して交流電源
６が接続されている。

巻線２のインダクタンスＬは磁場Ｈ１の大きさに関係す
る。したがって、磁場Ｈ１の大きさを変化させるとく言
い換えれば、電流りを変化させると）、巻線２のインダ
クタンスＬが変化する。そのため、電流■１を変化させ
ることによって負荷５を流れる電流Ｉ２を変化させるこ
とができるのである。つまり、第１図に示された磁気増
幅器では、巻線３ｂが制御用巻線となっており、巻線２
が負荷用巻線となっているのである。第１図および第２
図中のイ９９ロ、ハ二は結線部をあられす続いて、電磁
石３に流れる電流■１と巻線２のインダクタンスＬとの
関係について詳述する。環状の磁心１に巻かれた巻線２
のインダクタンスしは、よく知られているように、次の
（１）式であられされる。

（μ：磁心１の透磁率、Ｓ：磁心１の磁路断面積、１：
磁心１の磁路長、Ｎｚ　：巻線２の巻数）一方、第２図
にみるように、電磁石３により、そのギャップ３Ｃ内に
ある磁心１に対し、磁心１の磁路のある平面に垂直な方
向から、外部磁場Ｈ。

が印加される。この状態で、巻線２を流れる電流■２に
よる磁場Ｈ２が磁心１の磁路内に印加されると、磁心ｌ
の磁路内に磁気が流れるが、その磁束密度Ｂは、磁心の
保磁力がごく小さく、がっ、磁心には特定方向に強い磁
気異方性がないとすると、次の（２）式であられされる
。

（Ｂｏ　：磁心の飽和磁束密度）したがって、この状態における磁心１の見かけ上の透磁
率μは、次の（３）式であられされることになる。

ｅ一方、電磁石３のギャップ３Ｃの長さがヨーク３ａ部分
の長さに比べて、それほど小さくない場合には・磁場Ｈ
Ｉは次の（４）式であられされる。

（Ｇ：ギャップ３Ｃの長さ、Ｎ１　：巻線３ｂの巻数、
■１　：巻線３ｂを流れる電流）他方、磁場Ｈ３は次の
（５）式であられされる。

（■２　：巻線２を流れる電流）したがって、先の（１）式は、（３）式と（４）式およ
び（５）式より、次の（６）式であられされることにな
る。

ＢＯ３Ｎ！冨Ｌ−□ １　（Ｎｔ　　Ｉｔ　／ｌ’）寞＋（ＮＩ　ｌｌ１０）
寞この式にがＶて、ＮＩ　　Ｉ　１　／　Ｇ＞Ｎｚ　　
Ｉ　ｚ　／　Ｉｔの関係が成立している鴫令、磁心１に
施されてしする巻線２のインダクタンスしは、最終的に
、次の（７）式であられされることになる。

ｔ！ＮＩ　　ＩＩこの（７）式からつぎのようなことが明らかとなる、巻
線２のインダクタンスしは巻、％Ｉ２を流れる電流■８
に関係なく一定となっている。つまり、磁心１の磁路に
直角に磁場Ｈ，が印加された状態で、巻線２による磁場
Ｈ２が磁心１に印加された場合には、両磁場Ｈ＋、Ｈｔ
はベクトル加算されることとなるため、磁場Ｈ＋′３＞
磁場Ｈ２であれば、巻線２のインダクタンスしは磁場Ｈ
，によって決まることとなるのである。磁場口、）磁場
Ｈ８の関係が成立する範囲では、先の（３）式は、μ＃
ＢＯ／　ＨＩ　とあられされる、そのため、（１）式の
みかけ上の透磁率μは磁場Ｈ３によって決まることとな
るので、この点からも、巻線２のインダクタンスしは、
磁場Ｈ８の値にかかわらず、磁場Ｈ１によって決まるこ
とが明らかとなるのである・さらに・電流１．の大きさ
を変えることによって、インダクタンスしの値を変化さ
せることができる。電流■２が変わっても、インダクタ
ンスＬがほとんど変化しないので、負荷５を流れる電流
■２の波形は交流電源６の電圧波形と同じになり歪むこ
とがない、したがって、この発明にかかる可変インダク
タンス装置を使えば、交流電源６の電圧波形と同じ波形
の電流を負荷５に供給することができるのである。また
、電流■、を変化させることによりインダクタンスＬの
大きさを変えることもできるので、この発明にかかる可
変インダクタンス装置を利用して第１図に示すような磁
気増幅器を構成することができるのである。

なお、磁場Ｈ１＞磁場Ｈ２の関係がくずれるような大き
な値の電流■、が巻線に流れる場合には、電流！、の波
形が歪むようになるので、交流電源６の電圧波形と同じ
波形にはならないけれども、この場合でも、電流ＩＩに
よって電流ｔｚの電流量の制御をおこなうことはできる
。そのため、大電力用磁気増幅器のための可変インダク
タンス装置としては使用することができる。磁心１およ
びヨーク３ａは、それぞれ、保持力の小さい材質のもの
がもちいられており、その鉄損が小さいので、効率のよ
い可変インダクタンス装置を実現することができる。

つぎに、磁心ｌと電磁石３とヨーク３ａの材料について
述べる。

ヨーク３ａに用いられる材料は、飽和磁束密度が大きく
、かつ、保持力は小さいという磁気特性を備えている必
要がある。このような磁気特性を満たす材料としては、
例えば、電磁軟鉄がある。

磁心１に用いられる材料は、鉄損が小さく、かつ、飽和
磁束密度が大きくて、しかも、透磁率も大きいという磁
気特性を備えている必要がある。

このような磁気特性を満たす材料としては、ソフトフェ
ライトやケイ素鋼、パーマロイ、非晶質（磁性）合金等
がある。なかでも、非晶質合金がもっとも好ましい磁気
特性を備えている。この非晶質合金には、例えば、Ｆｅ
−Ｂ−３ｉ系非晶質合金（以下・　ｒＦｅ系合金」と記
す）やＣｏ−Ｂ−３ｉ系非晶質合金（以下ｒＣｏ系合金
」と記す）がある。材料コストの点では、Ｆｅ系合金の
方がＣｏ系合金より低コストである。飽和磁束密度の点
でも、このＦｅ系合金の方がＣｏ系合金よりも高い飽和
磁束密度を有している。しかし、Ｃｏ系合金の方がＦｅ
系合金よりも磁気歪みが小さいため、加工性の点では、
Ｃｏ系合金の方が優れている。したがって、用途に応じ
て、可変インダクタンス装置に所望の特性が備えられる
ように、磁心１を形成する非晶質合金の種類が選択され
る。

なお、磁心１に使われる非晶質合金は、その磁気特性を
向上させるため、熱処理がなされているけれども、この
熱処理工程時の条件は、鉄心１の巻ｖＡ２に流れる交流
電流の周波数によって異なっている。交流電流の周波数
が、例えば、商用周波数のように比較的低い場合には、
可変インダクタンス装置に磁心１が組み込まれたときに
、磁心１に形成される磁路に沿うように磁場が印加され
た状態で、非晶質合金の熱処理がなされる。このように
して非晶質合金の熱処理がなされると、磁心１の磁路に
沿って磁化容易方向が形成されるため、磁心１の磁気特
性が低損失で高透磁率なものとなるのである。交流電流
の周波数が高い場合には、特定の方向に磁化容易方向が
形成されていると、磁壁の移動速度が低くなるため、透
磁率が低下する。つまり、電流の周波数が高いときには
、特定の方向に磁化容易方向が形成されずに、磁気異方
性が等方向になっているようにすることが好ましい。透
磁率の低下を阻止するため、非晶質合金の結晶化温度が
、その合金のキュリー温度以上である場合には、無磁場
中で、かつ、キュリー温度から結晶化温度までの間の温
度で熱処理がなされる。非晶質合金の結晶化温度が、そ
の合金のキュリー温度以下である場合には、回転磁場中
で、かつ、結晶化温度以下の温度で熱処理がなされる。

以上の説明では、磁心１への磁場印加手段が電磁石３で
あったけれども、インダクタンスＬがいったん決まると
、そのあと可変にする必要がない場合には、磁場印加手
段が永久磁石であってもよい。

〔発明の効果〕

以上Ｌ＝詳述したように、この発明にかかる可変インダ
クタンス装置は、磁心の磁路に対して直角な方向から磁
心に磁場が印加されて磁心に施された巻線のインダクタ
ンスが制御される構成とな゛っている。そのため、巻線
に流れる電流波形が歪まないようにして巻線のインダク
タンスが制御できるとともに、大電力・低損失の磁気増
幅器にも適した可変インダクタンス装置が実現できるの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明にかかる可変インダクタンス装置を
利用した磁気増幅器のブロック図、第２図は、この発明
にかかる可変インダクタンス装置の主要部分の外観をあ
られした部分斜視図である１・・・磁心　２・・・巻線
　３・・・電磁石　３ａ・・・ヨーク　３ｂ・・・巻線
　３ｃ・・・ギャップ　５・・・負荷第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）巻線が施された磁心と、この磁心の磁路に対して
直角な方向から前記磁心に磁場を印加する磁場印加手段
とを備え、前記磁場によって前記磁心の巻線のインダク
タンスが制御されるようになっている可変インダクタン
ス装置。
（２）磁場印加手段が、印加磁場を可変とすることので
きる電磁石である特許請求の範囲第１項記載の可変イン
ダクタンス装置。
（３）磁心が非晶質合金で形成されている特許請求の範
囲第１項または第２項記載の可変インダクタンス装置。
（４）非晶質合金からなる磁心が、巻線によって形成さ
れる磁路に沿うように磁場印加された状態で熱処理がな
されたものである特許請求の範囲第３項記載の可変イン
ダクタンス装置。
（５）非晶質合金の熱処理が、キュリー温度から結晶化
温度までの間の温度でなされたものである特許請求の範
囲第３項または第４項記載の可変インダクタンス装置。
（６）非晶質合金からなる磁心が、回転磁場を印加した
状態で熱処理がなされたものである特許請求の範囲第３
項記載の可変インダクタンス装置。