(57)【要約】  リアクトル装置１０として、２つの対向するヨーク鉄心１１ａ、１１ｂと、コイル２１を巻回させ、ギャップ調整手段５ａ、５ｂが設けられている複数の磁脚鉄心３１と、コイルを巻回させていない１本以上の零相用磁脚鉄心４１と、を備え、前記２つの対向するヨーク鉄心１１ａ、１１ｂ同士を、前記複数の磁脚鉄心３１と、前記１本以上の零相用磁脚鉄心４１とで接続している。  また、前記リアクトル装置を電力変換器に用いる。
2012157053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの対向するヨーク鉄心と、
コイルを巻回させ、ギャップ調整手段が設けられている複数の磁脚鉄心と、
コイルを巻回させていない１本以上の零相用磁脚鉄心と、
を備え、
前記２つの対向するヨーク鉄心同士を、前記複数の磁脚鉄心と、前記１本以上の零相用磁脚鉄心とで接続していることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項２】
請求の範囲第１項において、
前記複数の磁脚鉄心が３本であることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項３】
請求の範囲第１項において、
前記複数の磁脚鉄心は、前記ヨーク鉄心の同心軸を基準として、所定の角度をもって円周上に配置されていることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項４】
請求の範囲第３項において、
前記所定の角度は、略１２０度であることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項５】
請求の範囲第１項において、
前記ヨーク鉄心は、薄帯状磁性材料をトロイダル状に巻いて構成されていることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項６】
請求の範囲第３項において、
前記ヨーク鉄心は、薄帯状磁性材料をトロイダル状に巻いて構成されていることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項７】
請求の範囲第１項において、
前記複数の磁脚鉄心は、薄帯状磁性材料を円柱状に巻いて形成され、該円柱状の形態における長手方向に、少なくとも１ヵ所のスリットが設けられていることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項８】
請求の範囲第３項において、
前記複数の磁脚鉄心は、薄帯状磁性材料を円柱状に巻いて形成され、該円柱状の形態における長手方向に、少なくとも１ヵ所のスリットが設けられていることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項９】
請求の範囲第５項において、
前記複数の磁脚鉄心は、薄帯状磁性材料を円柱状に巻いて形成され、該円柱状の形態における長手方向に、少なくとも１ヵ所のスリットが設けられていることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項１０】
請求の範囲第６項において、
前記複数の磁脚鉄心は、薄帯状磁性材料を円柱状に巻いて形成され、該円柱状の形態における長手方向に、少なくとも１ヵ所のスリットが設けられていることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項１１】
請求の範囲第１項において、
前記複数の磁脚鉄心は、薄帯状磁性材料を複数枚積層させた直方体状であることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項１２】
請求の範囲第３項において、
前記複数の磁脚鉄心は、薄帯状磁性材料を複数枚積層させた直方体状であることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項１３】
請求の範囲第５項において、
前記複数の磁脚鉄心は、薄帯状磁性材料を複数枚積層させた直方体状であることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項１４】
請求の範囲第６項において、
前記複数の磁脚鉄心は、薄帯状磁性材料を複数枚積層させた直方体状であることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項１５】
請求の範囲第１項において、
前記複数の磁脚鉄心は、薄帯状磁性材料をトロイダル状に巻いて形成され、該形成された形態を動径方向に切断して得られる所定の頂角を持つ扇形状であることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項１６】
請求の範囲第３項において、
前記複数の磁脚鉄心は、薄帯状磁性材料をトロイダル状に巻いて形成され、該形成された形態を動径方向に切断して得られる所定の頂角を持つ扇形状であることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項１７】
請求の範囲第５項において、
前記複数の磁脚鉄心は、薄帯状磁性材料をトロイダル状に巻いて形成され、該形成された形態を動径方向に切断して得られる所定の頂角を持つ扇形状であることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項１８】
請求の範囲第６項において、
前記複数の磁脚鉄心は、薄帯状磁性材料をトロイダル状に巻いて形成され、該形成された形態を動径方向に切断して得られる所定の頂角を持つ扇形状であることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項１９】
請求の範囲第１項乃至第１８項のいずれか一項において、
前記複数の磁脚鉄心を構成する薄帯状磁性材料の積層方向は、前記ヨーク鉄心を構成する薄帯状磁性材料の積層方向と略同一であることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項２０】
請求の範囲第１項乃至第１８項のいずれか一項において、
前記リアクトル装置が、固定冶具により前記ヨーク鉄心を上下から圧着固定され、該ヨーク鉄心の同心軸上に冷却手段を備えていることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項２１】
請求の範囲第１項乃至第１８項のいずれか一項において、
前記コイルは、絶縁部材を備えた線状導体、または板状導体により構成されていることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項２２】
請求の範囲第１項乃至第４のいずれか一項において、
前記ヨーク鉄心と前記磁脚鉄心は、フェライト、圧粉導体等の軟磁性特性を有する等方材料により形成されていることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項２３】
請求の範囲第１項乃至第１８項のいずれか一項において、
前記リアクトル装置を用いたことを特徴とする電力変換器。
【請求項２４】
請求の範囲第２３項において、
前記電力変換器は、
半導体素子から構成されるブリッジ回路と、
前記リアクトル装置とコンデンサを有するフィルタ回路と、
を備え、
該フィルタ回路は、前記ブリッジ回路から発生する高調波電流成分を除去する機能を有することを特徴とする電力変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統に備えられるリアクトル装置、及び、それを用いた電力変換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力系統に備えられる大容量の三相のリアクトル装置や変圧器の鉄心は、一般に、動作時の損失（鉄損）を減らすために薄い珪素鋼板やアモルファス等の磁性材料を複数枚重ねて構成される積層鉄心が用いられる。そして、積層鉄心で構成され、平面上に形成された３本の磁脚に、３組のコイルが巻かれている。
また、三相交流電源における各相の電圧値や相互の位相差が理想状態から外れた際に発生する零相インピーダンスに伴う磁束を流すため、前記３本の磁脚の外側に、コイルを巻いていない零相用の磁脚をさらに２本追加した三相五脚型鉄心がよく用いられる。
このような三相五脚型変圧器の構成として、例えば特許文献１がある。この特許文献１には、薄い鋼板を複数枚積み重ねて形成された積層鉄心からなる二脚鉄心が、この二脚鉄心を単位として４個を並設されて、三相五脚鉄心を構成し、これらの主脚である３本の磁脚に各相コイルを巻装する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２３４７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示された、三相五脚型鉄心による三相変圧器の構造の概要を、図１１に示す。この図では、薄い磁性材料を積層させて構成した環状の二脚鉄心３３１を４つ隣接させ、相隣り合って形成される３個所の磁脚部３３１ａ、３３１ｂ、３３１ｃにそれぞれコイル３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃを巻いて三相コイルを構成している。また、両端の二脚鉄心のコイルが巻かれていない磁脚部３３１ｄ、３３１ｅを零相インピーダンス用の磁脚として機能させる。なお、特許文献１では本構成を変圧器として開示しているが、各コイルが１次巻線のみからなり、２次巻線が存在しない場合は、全く同一の鉄心形状においてリアクトル装置として機能する。
しかしながら、前述した従来構成の三相五脚型鉄心は、三相のコイルが平面上に並んで構成されることとなり、変圧器、あるいはリアクトル装置の横幅が大きくなり、収容性に問題がある。また、３つのコイル間の相互の距離が異なるため、各相の電気的な特性の対称性がずれやすく、動作の安定性や低損失特性が得られにくいという問題がある。【０００５】
そこで、本発明はこのような問題点を解決するものであって、その目的は、収容性と電気的特性に優れたリアクトル装置と、それを用いた電力変換器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の課題を解決するために、本発明のリアクトル装置を以下のように構成した。すなわち、２つの対向するヨーク鉄心と、コイルを巻回させ、ギャップ調整手段が設けられている複数の磁脚鉄心と、コイルを巻回させていない１本以上の零相用磁脚鉄心と、を備え、前記２つの対向するヨーク鉄心同士を、前記複数の磁脚鉄心と、前記１本以上の零相用磁脚鉄心とで接続していることを特徴とする。
また、本発明の電力変換器は、前記リアクトル装置を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、収容性と電気的特性に優れたリアクトル装置と、それを用いた電力変換器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態のリアクトル装置の構造を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態のリアクトル装置の構造を示す上面透視図である。
【図３】本発明の第１実施形態のリアクトル装置の構造を示す縦断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態のリアクトル装置の構造を示す上面透視図である。
【図５】本発明の第３実施形態のリアクトル装置の構造を示す上面透視図である。
【図６】本発明の第４実施形態のリアクトル装置の構造を示す上面透視図である。
【図７】本発明の第５実施形態のリアクトル装置の構造を示す上面透視図である。
【図８】本発明のヨーク鉄心の形状の例を示す図であり、（ａ）は第６実施形態のリアクトル装置のヨーク鉄心の形状を示す図であり、（ｂ）は第７実施形態のリアクトル装置のヨーク鉄心の形状を示す図である。
【図９】本発明の第８実施形態のリアクトル装置の固定方法を示す縦断面図である。
【図１０】本発明の第９実施形態の電力変換器の構成を示し、リアクトル装置を電力変換器に適用した回路図である。
【図１１】従来のリアクトル装置を用いた三相五脚型変圧器の一例の構造の概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照して説明する。
【００１０】
(第１実施形態)
本発明の第１実施形態を、図１〜図３を参照して説明する。
図１は、第１実施形態のリアクトル装置１０の構造を示す斜視図である。なお、磁脚鉄心３１と零相用磁脚鉄心４１とを取り出して示した図をそれぞれ左右に表記している。
図２は、第１実施形態のリアクトル装置１０を上面から見た図である。ただし、上面に位置するヨーク鉄心１１ａを透過して見た上面透視図であり、かつコイル２１の円形の最外殻を表記上の都合により、破線で表している。
図３は、第１実施形態のリアクトル装置１０を、図２で示した一点鎖線２０１における断面での構造を示した縦断面図である。なお、磁脚鉄心３１を取り出して示した図を左に表記している。
【００１１】
図１に示すように、薄帯状磁性材料に絶縁を施しながらトロイダル状（円環状）に巻いて形成したヨーク鉄心１１ａ、および１１ｂは、中空を有する円形の厚みのある形状である。また、ヨーク鉄心１１ａが、図１において、複数の同心円として表記されているのは、トロイダル状に巻いて形成されたことを表しているものである。
磁脚鉄心３１は、薄帯状磁性材料を絶縁を施しながら巻いて構成した円柱状の形態をしている。図１、図３において、磁脚鉄心３１が複数の同心円として表記されているのは、円柱状に巻いて形成されたことを表しているものである。
【００１２】
また、磁脚鉄心３１の長手方向に、少なくとも１ヵ所にスリット（間隙）３ａ（図１、図３）を設けている。
また、複数の磁脚鉄心３１を構成する薄帯状磁性材料の積層方向は、ヨーク鉄心１１ａ、１１ｂを構成する薄帯状磁性材料の積層方向と略同一であることが、リアクトル装置１０の電気的特性を良くする観点からは望ましい。
また、ヨーク鉄心１１ａ、１１ｂと磁脚鉄心３１は、フェライト、圧粉導体などの軟磁性特性を有する等方材料により形成されている。
【００１３】
ヨーク鉄心１１ａ、および１１ｂは、リアクトル装置１０の上下端に対向して配置される（図１、図３）。
磁脚鉄心３１は、ヨーク鉄心１１ａ、および１１ｂとの間に３本備えられ、２つのヨーク鉄心１１ａと１１ｂとを磁気的に接続する。ただし、後記するように、ヨーク鉄心１１ａ、１１ｂと磁脚鉄心３１とを接続する箇所において、ギャップ調整手段５ａ（図３）によるギャップ（間隙、空隙）が存在する場合もある。
３本の磁脚鉄心３１は、図２に示すように、中空を有する円形の形状のヨーク鉄心１１ａ、１１ｂの同心軸を基準として、互いに略１２０度の角度の位置関係で、ヨーク鉄心１１ａ、１１ｂの円周上に配置されている。
【００１４】
なお、３本の磁脚鉄心３１を前記位置関係に配置するのは、本実施形態のリアクトル装置１０が、３相交流用の３相のリアクトルとして機能させるためであり、その際の電気的な対称性を確保するためである。
また、鉄心の磁気飽和によるリアクトル装置１０のインダクタンス値の変化や損失の増加を防止するため、磁脚鉄心３１には図３に示すように、少なくとも１ヵ所以上のギャップ調整手段（５ａ、５ｂ）が設けられる。これらのギャップ調整手段は、ギャップ調整手段５ａのようにヨーク鉄心１１ａ、１１ｂとの接続部に設けてもよいし、ギャップ調整手段５ｂのように磁脚鉄心３１の中途に設けてもよい。
【００１５】
コイル２１は、図１〜図３に示すように、３本の磁脚鉄心３１のそれぞれに巻回されている。この構成により、電気的には、透磁率の高い鉄心の周りにコイルが巻かれているリアクトルの基本構造が具現化される。
なお、コイル２１は、絶縁部材を備えた線状導体、または板状導体により構成されている。
また、コイル２１に電流を流すと磁脚鉄心３１の長手方向に磁束が発生するが、その磁束により磁脚鉄心３１の円周方向に渦電流が流れてリアクトル装置１０の損失が増加するのを防止するため、前記したように、磁脚鉄心３１の長手方向に、少なくとも１ヵ所にスリット３ａを設けていて、渦電流の発生を防止する。
【００１６】
零相用磁脚鉄心４１は、複数枚の薄帯状磁性材料に絶縁を施して、積層させた直方体状の形態をしている。図１において、零相用磁脚鉄心４１が複数の直方体の集合として表記されているのは、積層されて形成されたことを表しているものである。
零相用磁脚鉄心４１は、図２に示すように中空を有する円形の形状のヨーク鉄心１１ａ、１１ｂの同心軸を基準として、磁脚鉄心３１の位置から、それぞれ略６０度の角度だけ回転させた円周上に配置され（３本の零相用磁脚鉄心４１の相互間では略１２０度）、磁脚鉄心３１と同様にヨーク鉄心１１ａと１１ｂとを接続している。
零相用磁脚鉄心４１は、３本の磁脚鉄心３１に巻回させたコイル２１に流れる三相交流電流の位相が理想状態からずれた際に発生する、零相インピーダンスによる磁束を流す経路として備えられている。
【００１７】
以上の構造により、鉄心の各部分が複数枚の薄帯状磁性材料を積層させた部品を用いて形成された三相のリアクトル装置１０が構成されている。
図２に示したように、第１実施形態のリアクトル装置１０は、３本の磁脚鉄心３１と、磁脚鉄心３１を巻回する３つのコイル２１と、３つの零相用磁脚鉄心４１とを備えて構成されている。そして、これらの磁脚鉄心３１、コイル２１、零相用磁脚鉄心４１は、それぞれ１２０度の角度をもってヨーク鉄心１１ａ、１１ｂの円周上に配置されているので、リアクトル装置１０は、３相交流としての対称性がよく、電気的な特性において優れている。
【００１８】
(第２実施形態)
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
図４は、第２実施形態のリアクトル装置の構造を示す上面透視図である。なお、磁脚鉄心３２を取り出して示した図を右に表記している。
図４において、コイル２２を巻回させた３本の磁脚鉄心３２、および３本の零相用磁脚鉄心４２が、すべて複数枚の薄帯状磁性材料に絶縁を施して積層させた直方体の形状としている。
また、図示していないが、３本の磁脚鉄心３２には少なくとも１ヵ所以上のギャップ調整手段（図３における５ａ、５ｂ相当）が設けられ、３本の零相用磁脚鉄心４２とともに、２つのヨーク鉄心１１ａと１１ｂとを接続している。
【００１９】
なお、磁脚鉄心３２および零相用磁脚鉄心４２の薄帯帯状磁性材料の積層方向はヨーク鉄心１１ａ、１１ｂの積層方向と同じとし、動径方向とするのがよい。
以上の図４に示した構成は、磁脚鉄心３２とコイル２２が直方体の形状であることが、第１実施形態を示した図２と異なる点である。磁脚鉄心３２とコイル２２とを直方体の形状としたことで、リアクトル装置としての小型化や製造工程における工程数の軽減に効果をもたらす場合がある。
また、第２実施形態における磁脚鉄心３２とコイル２２の形状以外は、第１実施形態を示した図２とほぼ同様であるので、重複する説明は省略する。
【００２０】
(第３実施形態)
次に、本発明の第３実施形態について述べる。
図５は、第３実施形態のリアクトル装置の構造を示す上面透視図である。なお、磁脚鉄心３３を取り出して示した図を右に表記している。
図５において、コイル２３を巻回させた３本の磁脚鉄心３３、および３本の零相用磁脚鉄心４３が、すべて複数枚の薄帯状磁性材料を、絶縁を施して、積層させた略扇形の形状をしている。
これらの略扇形の形状である磁脚鉄心３３および３本の零相用磁脚鉄心４３は、例えば薄帯状磁性材料を、絶縁を施しながらトロイダル状に巻いて形成した鉄心を、適当な角度をもってその動径方向に切断することにより形成される。
【００２１】
また、図示していないが、３本の磁脚鉄心３３には少なくとも１ヵ所以上のギャップ調整手段（図３における５ａ、５ｂ相当）が設けられ、３本の零相用磁脚鉄心４３とともに、２つのヨーク鉄心１１ａと１１ｂを接続している。なお、磁脚鉄心３３および零相用磁脚鉄心４３の薄帯帯状磁性材料の積層方向はヨーク鉄心１１ａ、１１ｂの積層方向と同じとし、動径方向とするのがよい。
また、コイル２３は前記したように、略扇形状の磁脚鉄心３３の周りに巻かれるので、前記磁脚鉄心３３の形状（略扇形）を反映した形状となる。
【００２２】
以上の図５に示した構成は、磁脚鉄心３３とコイル２３と零相用磁脚鉄心４３とが略扇形の形状であることが、第１実施形態を示した図２と異なる点である。磁脚鉄心３３とコイル２３と零相用磁脚鉄心４３とが略扇形の形状としたことで、リアクトル装置としての小型化に効果をもたらす場合がある。
また、第３実施形態における磁脚鉄心３３とコイル２３と零相用磁脚鉄心４３の形状以外は、第１実施形態を示した図２とほぼ同様であるので、重複する説明は省略する。
【００２３】
(第４実施形態)
次に、本発明の第４実施形態について述べる。
図６は、第４実施形態のリアクトル装置の構造を示す上面透視図である。
図６において、コイル２４を巻回させた３本の磁脚鉄心３４、および３本の零相用磁脚鉄心４４が、すべて複数枚の薄帯状磁性材料を、絶縁を施しながら巻いて積層した構成の円柱状をしている。
第１実施形態に示した磁脚鉄心３１と同様に、各磁脚鉄心３４にはその長手方向にスリット（３ａ、図１、相当）を設けるのがよい。また、図示していないが、３本の磁脚鉄心３４には少なくとも１ヵ所以上のギャップ調整手段（図３における５ａ、５ｂ相当）が設けられ、３本の零相用磁脚鉄心４４とともに、２つのヨーク鉄心１１ａと１１ｂとを接続している。
【００２４】
以上の図６に示した構成は、零相用磁脚鉄心４４が円柱状の形状であることが、第１実施形態を示した図２と異なる点である。零相用磁脚鉄心４４が円柱状の形状としたことで、零相用磁脚鉄心４４の対称性が向上し、リアクトル装置としての電気的特性の改善に効果をもたらす場合がある。
また、第４実施形態における零相用磁脚鉄心４４の形状以外は、第１実施形態を示した図２とほぼ同様であるので、重複する説明は省略する。
【００２５】
(第５実施形態)
次に、本発明の第５実施形態について述べる。
図７は、第５実施形態のリアクトル装置の構造を示す上面透視図である。
図７において、コイル２５を巻回させた３本の磁脚鉄心３５、および１本の零相用磁脚鉄心４５が、すべて薄帯状磁性材料を、絶縁を施しながら巻いて構成した円柱状をしている。
第１実施形態に示した磁脚鉄心３１と同様に、各磁脚鉄心３５にはその長手方向にスリット（３ａ、図１、相当）を設けるのがよい。また、図示していないが、３本の磁脚鉄心３５には少なくとも１ヵ所以上のギャップ調整手段（図３における５ａ、５ｂ相当）が設けられ、１本の零相用磁脚鉄心４５とともに、２つのヨーク鉄心１１ａと１１ｂとを接続している。
【００２６】
以上の図７に示した構成は、零相用磁脚鉄心４５が１本であることが、第１実施形態を示した図２と異なる点である。零相用磁脚鉄心４５が１本としたことで、零相用磁脚鉄心４５の占有する領域が低減するので、リアクトル装置としての小型化に効果をもたらす場合がある。
また、第５実施形態における零相用磁脚鉄心４５の本数の変更以外は、第１実施形態を示した図２とほぼ同様であるので、重複する説明は省略する。
【００２７】
(第６実施形態)
次に、本発明の第６実施形態について述べる。
なお、図８は、本発明のヨーク鉄心の形状の例を示す図であり、（ａ）は第６実施形態のリアクトル装置のヨーク鉄心の形状を示す図であり、（ｂ）は第７実施形態のリアクトル装置のヨーク鉄心の形状を示す図である。
【００２８】
図８（ａ）は、第６実施形態のリアクトル装置のヨーク鉄心１２ａ、１２ｂの形状を示す図である。
図８（ａ）において、ヨーク鉄心１２ａ、１２ｂは上面から見て、中空の四角形の形状をしている。第１実施形態〜第５実施形態においては、ヨーク鉄心１１ａ、１１ｂ（図１、図２、図４〜図７）は、中空のトロイダル状のものを用いた例を示したが、図８（ａ）に示した中空の四角形の形状をしていてもよい。
以上の図８（ａ）に示したヨーク鉄心１２ａ、１２ｂの中空の四角形の形状によって、リアクトル装置としての形状の自由度が増え、リアクトル装置としての小型化や、設置場所によっては、設置面積の低減に効果をもたらす場合がある。
【００２９】
(第７実施形態)
次に、本発明の第７実施形態について述べる。
図８（ｂ）は、第７実施形態のリアクトル装置のヨーク鉄心１３ａ、１３ｂの形状を示す図である。
図８（ｂ）において、ヨーク鉄心１３ａ、１３ｂは上面から見て、中空の三角形（正三角形）の形状をしている。
第１実施形態〜第５実施形態においては、ヨーク鉄心１１ａ、１１ｂ（図１、図２、図４〜図７）は、中空のトロイダル状のものを用いた例を示し、第６実施形態においては、ヨーク鉄心１２ａ、１２ｂ（図８（ａ））は、中空の四角形の形状のものを用いた例を示したが、図８（ｂ）に示した中空の三角形の形状をしていてもよい。
以上の図８（ｂ）に示したヨーク鉄心１３ａ、１３ｂの中空の三角形の形状によって、リアクトル装置としての形状の自由度が増え、リアクトル装置としての小型化や、設置場所によっては、設置面積の低減に効果をもたらす場合がある。
【００３０】
(第８実施形態)
次に、本発明の第８実施形態について述べる。
図９は、第８実施形態としてのリアクトル装置の固定方法を示す縦断面図である。
リアクトル装置（１１ａ、１１ｂ、２１、３１）は台座７に搭載され、上部から固定冶具６をかぶせ、固定手段８ａ、８ｂにより圧着固定される。
台座７、固定冶具６は、リアクトル装置を完全に覆う板状部材で構成してもよいし、あるいはリアクトル装置を完全には覆わないフレーム状部材から構成してもよい。
また、必要に応じてヨーク鉄心１１ａ、１１ｂの同心軸上に、冷却手段９を設けてもよい。
以上の固定方法と、冷却手段９の設置により、実用的な形態となる。
なお、図９においては、リアクトル装置（１１ａ、１１ｂ、２１、３１）は、図３の第１実施形態のリアクトル装置を例示したが、第２実施形態〜第５実施形態（図４〜図７）のリアクトル装置についても、同様の固定方法と、冷却手段９（図９）の設置が適用できる。
【００３１】
(第９実施形態)
次に、本発明の第９実施形態として、リアクトル装置を用いた電力変換器について述べる。
図１０は、本発明の第９実施形態の電力変換器２１０の構成を示し、第１実施形態〜第８実施形態で示したリアクトル装置を、電力変換器２１０に適用した回路図である。図１０に示した回路図は、常時インバータ給電方式の三相無停電電源装置としての電力変換器の回路構成を示している。
図１０において、電力変換器２１０は、交流電源２１３と負荷２１４の間に設けられている。
電力変換器２１０は、交流電源２１３の交流電力を直流電力に変換する整流回路２１１と、直流電力を任意の電圧と任意の周波数の交流電力に変換するインバータ回路２１２とを備えている。また、整流回路２１１の出力端子とインバータ回路２１２の入力端子の間には、平滑用のコンデンサ２１８と、チョッパ回路２１５が接続されている。
【００３２】
整流回路２１１は、三相用のリアクトル２２０と三相用のコンデンサ２２１とを有するフィルタ回路２２３と、半導体素子である複数のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）のスイッチング素子２１７をブリッジ接続したブリッジ回路（ＡＣ／ＤＣ変換器）２２２と、を備えて構成される。
インバータ回路２１２は、複数のＩＧＢＴのスイッチング素子２１７をブリッジ接続したＤＣ／ＡＣ変換回路２２４と、三相用のリアクトル２２０と三相用のコンデンサ２２１とを有するフィルタ回路２２３とを備えて構成される。
なお、ブリッジ回路２２２とＤＣ／ＡＣ変換回路２２４における複数のＩＧＢＴからなるスイッチング素子２１７は、それぞれゲート端子から統合的にＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御をされて、それぞれ前記した所望の機能を果たす。
また、ＩＧＢＴのスイッチング素子２１７には、それぞれに、過電圧を保護するダイオードが付加もしくは寄生して、逆並列に接続されている。
【００３３】
また、整流回路２１１とインバータ回路２１２とに備えられたフィルタ回路２２３が有する三相用のリアクトル２２０に、第１実施形態から第８実施形態のいずれかのリアクトル装置を用いる。
また、チョッパ回路２１５は、２個のＩＧＢＴからなるスイッチング素子２１７が直列に接続され、コンデンサ２１８の両端子間に接続されている。２個のスイッチング素子２１７の接続点にコイルもしくはリアクトル２１９の一端が接続され、リアクトル２１９の他端と１個のスイッチング素子２１７のエミッタとの間にバッテリ２１６が接続されている。
【００３４】
以上の電力変換器２１０において、通常動作時には交流電源２１３からの交流電力を整流回路２１１により直流電力に変換し、インバータ回路２１２により再び直流を、負荷２１４に適した任意の電圧と任意の周波数の交流に変換して負荷２１４に送られる。
また、通常動作時ではない動作（通常時以外の動作１）として、交流電源２１３からの給電が遮断された際には、チョッパ回路２１５の働きによりバッテリ２１６とインバータ回路２１２が接続され、負荷２１４にはインバータ回路２１２により交流電力に変換された、バッテリ２１６からの電力が供給され続ける。
また、メンテナンス時等の動作（通常時以外の動作２）として、バイパス回路２２５が接続されていて、整流回路２１１やインバータ回路２１２を介さずに、交流電源２１３からバイパス回路２２５を介して負荷２１４に交流電力が供給される。なお、バイパス回路２２５にどの程度の機能を持たせるかは、電力変換器２１０の仕様による。
【００３５】
前記したように、整流回路２１１は三相交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換回路であり、インバータ回路２１２は、直流電力を任意の電圧と任意の周波数の三相交流電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換回路である。
これらの変換において、整流回路２１１とインバータ回路２１２は、ともにＰＷＭ制御をする複数のスイッチング素子を動作させている。これらのスイッチング動作の過程において、高調波成分（リップル成分）を発生させる。
これらの発生した高調波成分の除去と、交流電源２１３とブリッジ回路２２２間、および負荷２１４とブリッジ回路２２２間のインピーダンス整合にフィルタ回路２２３が用いられる。
フィルタ回路２２３は、三相用のリアクトル２２０と三相用のコンデンサ２２１を用いて構成する。
【００３６】
この三相用のリアクトル２２０に前記した本発明の第１実施形態〜第８実施形態のいずれかのリアクトル装置を用いる。
本実施形態の三相用のリアクトル装置を用いることによって、三相の対称性に優れた電気特性と、高い変換効率とを有し、また、体積の小型化と、軽量化した電力変換器が具現化し、提供できる。
【００３７】
（その他の実施形態）
本発明は前記の実施形態に限定されるものではない。以下に例をあげる。
【００３８】
以上の第１から第５の実施形態で示した磁脚鉄心３１〜３５は、薄帯状磁性材料を積層させて構成した円柱状、直方体状、扇形状の例であるが、これらの形状の磁脚鉄心の任意の組み合わせでリアクトル装置を構成してもよい。
【００３９】
また、鉄心の材料として、フェライト、圧粉材料等の等方性磁材材料を用いても、それらを用いた鉄心と薄帯状磁性材料を用いた鉄心を組み合わせてもよい。
【００４０】
また、ヨーク鉄心１１ａ〜１３ａ、１１ｂ〜１３ｂは中空のトロイダル状、もしくは、図８のような四角形、三角形の例を示したが、これらの形状に限らず任意の中空多角柱形状でもよい。また、中空ではない任意の略板状であってもよい。
【００４１】
また、第１から第５の実施形態において、磁脚鉄心３１〜３５は、例えば図１、図２に示すように３本であったが、３の倍数などの本数であってもよい。あるいは三相に限定しなければ、任意の本数であってもよい。
【００４２】
また、第１から第４の実施形態において、３本の磁脚鉄心３１〜３４は、中空を有する円形の形状のヨーク鉄心１１ａ、１１ｂの同心軸を基準として、互いに略１２０度の角度の位置関係で、ヨーク鉄心１１ａ、１１ｂの円周上に配置されているが、必ずしも略１２０度に限定される訳ではない。第５実施形態を示した図７のように、略１２０度と異なる場合もある。さらに三相に限定しなければ、そのときの相数に適した複数の磁脚鉄心の相互間の角度が存在する。
【００４３】
また、第３実施形態を示した図５において、略扇形の形状である磁脚鉄心３３および３本の零相用磁脚鉄心４３の形成方法として、「薄帯状磁性材料を、絶縁を施しながらトロイダル状に巻いて形成した鉄心を、適当な角度をもってその動径方向に切断する」としたが、図５に示す略扇形の形状が得られれば、他の方法でもよい。
【００４４】
図１０に示した電力変換器２１０におけるブリッジ回路２２２は、半導体素子のスイッチング素子２１７であるＩＧＢＴをブリッジ接続して、ＩＧＢＴをＰＷＭ制御することによって、コンデンサ２１８とフィルタ回路２２３とともに機能して、三相交流電力を直流電力に変換する整流回路もしくはＡＣ／ＤＣ変換器の機能を構成していたが、三相交流電力を直流電力に変換する整流回路の一部としてのブリッジ回路２２２の構成はＩＧＢＴのみとは限らない。
半導体素子のスイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）やバイポーラトランジスタ（Bipolar junction transistor）やＢｉＣＭＯＳ（Bipolar Complementary Metal Oxide Semiconductor）で構成してもよい。また、半導体素子であるダイオードをブリッジ接続して構成してもよい。
【００４５】
本発明の実施形態のリアクトル装置の応用として、図１０においては無停電電源装置の例を示したが、これに限定されるものではない。ブリッジ回路を用いる他の用途の電力変換器のフィルタ回路に、本発明のリアクトル装置を用いることで、小型で高効率の電力変換器を提供することが可能となる。
【００４６】
（本発明、本実施形態の補足）
以上、本発明、本実施形態によれば、従来の三相五脚型鉄心を用いたリアクトル装置に比べて収容性に優れ、多相コイル間の対称性が向上し、動作の安定性、低損失特性に優れたリアクトル装置と、それを用いた電力変換器を提供することが可能になる。
【符号の説明】
【００４７】
３ａ  スリット
５ａ、５ｂ  ギャップ調整手段
６  固定冶具
７  台座
８ａ、８ｂ  固定手段
９  冷却手段
１０  リアクトル装置
１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ  ヨーク鉄心
２１、２２、２３、２４  コイル
３１、３２、３３、３４、３５  磁脚鉄心
４１、４２、４３、４４、４５：零相用磁脚鉄心
２１１  整流回路
２１２  インバータ回路
２１３  交流電源
２１４  負荷
２１５  チョッパ回路
２１６  バッテリ
２１７  スイッチング素子、ＩＧＢＴ
２１８、２２１  コンデンサ
２１９、２２０  リアクトル
２２２  ブリッジ回路、ＡＣ／ＤＣ変換器
２２３  フィルタ回路
２２４  ＤＣ／ＡＣ変換回路
２２５  バイパス回路
３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃ  コイル
３３１  二脚鉄心
３３１ａ、３３１ｂ、３３１ｃ  磁脚部
３３１ｄ、３３１ｅ  零相用の磁脚部
【図１】
2012157053.tif 000003
【図２】
2012157053.tif 000004
【図３】
2012157053.tif 000005
【図４】
2012157053.tif 000006
【図５】
2012157053.tif 000007
【図６】
2012157053.tif 000008
【図７】
2012157053.tif 000009
【図８】
2012157053.tif 000010
【図９】
2012157053.tif 000011
【図１０】
2012157053.tif 000012
【図１１】
2012157053.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成24年2月23日(2012.2.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの対向するヨーク鉄心と、
コイルを巻回させ、ギャップ調整手段が設けられている３本の磁脚鉄心と、
コイルを巻回させていない３本の零相用磁脚鉄心と、
を備え、
前記２つの対向するヨーク鉄心同士を、前記３本の磁脚鉄心と、前記３本の零相用磁脚鉄心とで接続し、前記３本の磁脚鉄心は、前記ヨーク鉄心の同心軸を基準として、所定の角度をもって円周上に配置され、前記３本の零相用磁脚鉄心は、前記ヨーク鉄心の同心軸を基準として、前記３本の磁脚鉄心の間に円周上に配置されていることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
請求の範囲第１項において、
前記所定の角度は、略１２０度であることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項５】
請求の範囲第１項において、
前記ヨーク鉄心は、薄帯状磁性材料をトロイダル状に巻いて構成されていることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
請求の範囲第１項において、
前記３本の磁脚鉄心は、薄帯状磁性材料を円柱状に巻いて形成され、該円柱状の形態における長手方向に、少なくとも１ヵ所のスリットが設けられていることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項８】
（削除）
【請求項９】
（削除）
【請求項１０】
（削除）
【請求項１１】
請求の範囲第１項において、
前記３本の磁脚鉄心は、薄帯状磁性材料を複数枚積層させた直方体状であることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項１２】
（削除）
【請求項１３】
（削除）
【請求項１４】
（削除）
【請求項１５】
請求の範囲第１項において、
前記３本の磁脚鉄心は、薄帯状磁性材料をトロイダル状に巻いて形成され、該形成された形態を動径方向に切断して得られる所定の頂角を持つ扇形状であることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項１６】
（削除）
【請求項１７】
（削除）
【請求項１８】
（削除）
【請求項１９】
請求の範囲第１項、第４項、第５項、第７項、第１１項、第１５項のいずれか一項において、
前記３本の磁脚鉄心を構成する薄帯状磁性材料の積層方向は、前記ヨーク鉄心を構成する薄帯状磁性材料の積層方向と略同一であることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項２０】
請求の範囲第１項、第４項、第５項、第７項、第１１項、第１５項のいずれか一項において、
前記リアクトル装置が、固定冶具により前記ヨーク鉄心を上下から圧着固定され、該ヨーク鉄心の同心軸上に冷却手段を備えていることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項２１】
請求の範囲第１項、第４項、第５項、第７項、第１１項、第１５項のいずれか一項において、
前記コイルは、絶縁部材を備えた線状導体、または板状導体により構成されていることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項２２】
請求の範囲第１項、第４項、第５項、第７項、第１１項、第１５項のいずれか一項において、
前記ヨーク鉄心と前記磁脚鉄心は、フェライト、圧粉導体等の軟磁性特性を有する等方材料により形成されていることを特徴とするリアクトル装置。
【請求項２３】
請求の範囲第１項、第４項、第５項、第７項、第１１項、第１５項のいずれか一項において、
前記リアクトル装置を用いたことを特徴とする電力変換器。
【請求項２４】
請求の範囲第２３項において、
前記電力変換器は、
半導体素子から構成されるブリッジ回路と、
前記リアクトル装置とコンデンサを有するフィルタ回路と、
を備え、
該フィルタ回路は、前記ブリッジ回路から発生する高調波電流成分を除去する機能を有することを特徴とする電力変換器。
【国際調査報告】
2012157053.tif 000014
2012157053.tif 000015
2012157053.tif 000016
2012157053.tif 000017