(57)【要約】【課題】永久磁石が減磁されにくい直流リアクトルを提供する。【解決手段】直流リアクトル２０では、コイルにより環状コアに生じるループ状の磁束１２の向きとは反対向きのループ状のバイアス磁束１１を環状コアに生じさせるために、環状コアの磁気ギャップ４に対して、所定の位置にバイアス磁石６が配置される。バイアス磁石６は、磁気ギャップ４に対して、第１方向Ｙ１の側に配置されたバイアス磁石成分Ｍ１と、第２方向Ｙ２の側に配置されたバイアス磁石成分Ｍ２と、第３方向の側に配置されたバイアス磁石成分Ｍ３とを備えている。【選択図】図２
2014212194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルが巻回されて、所定回りのループ状に第１磁束が形成され、磁気抵抗を増大させる所定の磁気ギャップが設けられた環状コアと、
前記所定回りとは反対回りの第２磁束を、前記環状コアにループ状に形成する永久磁石部と
を有し、
前記永久磁石部は、
前記磁気ギャップに対して、前記環状コアを貫く第１方向の側に位置し、前記磁気ギャップと対向する第１磁石成分と、
前記磁気ギャップに対して、前記第１方向と反対向きの第２方向の側に位置し、前記磁気ギャップと対向する第２磁石成分と、
前記磁気ギャップに対して、前記第１方向および前記第２方向と交差し、前記環状コアの内側から外側へ向かう第３方向の側に位置し、前記磁気ギャップと対向する第３磁石成分と
を備えた、直流リアクトル。
【請求項２】
前記環状コアは、
互いに間隔を隔てて配置された２つの第１コアと、
２つの前記第１コアのそれぞれの一端側と他端側とに、２つの前記第１コアの間を渡すようにそれぞれ配置された２つの第２コアと
を含み、
前記磁気ギャップは、前記第１コアの前記一端側と前記第２コアとの間に設けられた、請求項１記載の直流リアクトル。
【請求項３】
前記磁気ギャップは、前記第１コアの前記他端側と前記第２コアとの間に設けられた、請求項２記載の直流リアクトル。
【請求項４】
前記第２コアは、前記第１コアの前記一端側に対して、前記第１方向、前記第２方向および前記第３方向のそれぞれに突出する態様でオーバーハングするように配置された、請求項２または３に記載の直流リアクトル。
【請求項５】
前記第１コアの外周面は曲面を含み、
前記第１磁石成分、前記第２磁石成分および前記第３磁石成分は、前記曲面に沿うように配置された、請求項２〜４のいずれかに記載の直流リアクトル。
【請求項６】
前記第１コアは円筒状である、請求項５記載の直流リアクトル。
【請求項７】
コイルが巻回され、第１磁束が形成される第１コアおよび前記第１磁束の成分を分岐または合流させる第２コアを含み、磁気抵抗を増大させる所定の磁気ギャップが設けられたコアと、
前記第１磁束の向きとは反対向きの第２磁束を、前記コアに形成する永久磁石部と
を有し、
前記第２コアは、前記第１コアの一端側に、前記第１コアが延在する方向と交差する方向に配置され、
前記磁気ギャップは、前記第１コアの前記一端側と前記第２コアとの間に設けられ、
前記永久磁石部は、前記第１コアが延在する方向および前記第２コアが延在する方向に交差する方向に間隔を隔てられて、前記磁気ギャップを挟み込むように配置された第１磁石成分および第２磁石成分を備えた、直流リアクトル。
【請求項８】
前記第２コアは、前記第１コアの前記一端側に対して、前記第１磁石成分および前記第２磁石成分が配置される方向に突出する態様でオーバーハングするように配置された、請求項７記載の直流リアクトル。
【請求項９】
前記永久磁石部はフェライト磁石を含む、請求項１〜８のいずれかに記載の直流リアクトル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は直流リアクトルに関し、特に、磁気バイアスを与える直流リアクトルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、たとえば、エアコンや冷蔵庫等に使用されている誘導電動機では、インバータ装置による制御が行われている。インバータ装置では、直流電流を交流電流に変換する際に、直流電流を流すタイミングを制御することで、周波数や電圧が変えられることになる。
【０００３】
このような直流電流の制御を行うために、インバータ装置には、商用電源の交流電流を直流電流に変換するコンバータ回路が内蔵されている。そのコンバータ回路では、コンバータ回路を構成する半導体素子のスイッチング動作によって、基本波（商用電源）の周波数よりも高い周波数（高調波）を含む波形の電流が発生し、この電流が機器に悪影響を及ぼすことが知られている。
【０００４】
このような高調波を抑える手法の一つとして、インバータ装置には直流リアクトルが接続される。その直流リアクトルの一種に、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がある。このような直流リアクトルを開示した文献として、特許文献１および特許文献２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−３１６０４９号公報
【特許文献２】特開２００４−５５７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の直流リアクトルでは、次のような問題点があった。直流リアクトルには、磁気抵抗を増大させて磁気飽和を防止するために、コアとコアとの間に所定間隔の磁気ギャップ（隙間）が設けられている。さらに、コイルに通電することによって直流リアクトルのコアに生じる磁束の向きとは反対向きの磁束（磁力線）がコアに形成されるように、磁気ギャップに対して所定の位置に永久磁石が配置される。
【０００７】
ところが、コイルに通電することによってコアに発生する磁束は、磁気ギャップから漏れやすい。このため、永久磁石が配置される位置によっては、磁気ギャップから漏れる磁束によって永久磁石が減磁されてしまい、直流リアクトルとしての機能が低下するおそれがある。
【０００８】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、永久磁石が減磁されにくい直流リアクトルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る直流リアクトルは、環状コアと永久磁石部とを有している。環状コアでは、コイルが巻回されて、所定回りのループ状に第１磁束が形成され、磁気抵抗を増大させる所定の磁気ギャップが設けられている。永久磁石部は、所定回りとは反対回りの第２磁束を、環状コアにループ状に形成する。永久磁石部は、第１磁石成分と第２磁石成分と第３磁石成分とを備えている。第１磁石成分は、磁気ギャップに対して、環状コアを貫く第１方向の側に位置し、磁気ギャップと対向する。第２磁石成分は、磁気ギャップに対して、第１方向と反対向きの第２方向の側に位置し、磁気ギャップと対向する。第３磁石成分は、磁気ギャップに対して、第１方向および第２方向と交差し、環状コアの内側から外側へ向かう第３方向の側に位置し、磁気ギャップと対向する。
【００１０】
すなわち、本発明に係る直流リアクトルでは、バイアス磁束を与える永久磁石が、磁気ギャップに対して、コイルによって生じる磁束が漏れやすい、環状コアの内側に対応する位置を除いて、複数の方向に配置されている。
【００１１】
本発明に係る他の直流リアクトルは、コアと永久磁石部とを有している。コアでは、コイルが巻回され、第１磁束が形成される第１コアおよび第１磁束の成分を分岐または合流させる第２コアを含み、磁気抵抗を増大させる所定の磁気ギャップが設けられている。永久磁石部は、第１磁束の向きとは反対向きの第２磁束をコアに形成する。第２コアは、第１コアの一端側に、第１コアが延在する方向と交差する方向に配置されている。磁気ギャップは、第１コアの一端側と第２コアとの間に設けられている。永久磁石部は、第１コアが延在する方向および第２コアが延在する方向に交差する方向に間隔を隔てられて、磁気ギャップを挟み込むように配置された第１磁石成分および第２磁石成分を備えている。
【００１２】
すなわち、本発明に係る他の直流リアクトルでは、バイアス磁束を与える永久磁石が、磁気ギャップに対して、コイルによって生じる磁束が漏れやすい、環状になるコアの内側に対応する位置を除いて、複数の方向に配置されている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る直流リアクトルでは、永久磁石部が備える第１磁石成分、第２磁石成分および第３磁石成分が、磁気ギャップに対してそれぞれ所定の方向の側に配置されていることで、永久磁石分が減磁されにくくなる。
【００１４】
本発明に係る他の直流リアクトルでは、永久磁石部が備える第１磁石成分および第２磁石成分が、磁気ギャップに対してそれぞれ所定の方向の側に配置されていることで、永久磁石分が減磁されにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の各実施の形態に係る直流リアクトルの使用態様の一例を示す回路図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る直流リアクトルの概念を示す斜視図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係る直流リアクトルの概念を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る直流リアクトルを示す正面図である。
【図５】同実施の形態において、直流リアクトルを示す側面図である。
【図６】同実施の形態において、直流リアクトルを示す上面図である。
【図７】同実施の形態において、直流リアクトルに適用されているバイアス磁石の構成を示す一側面図である。
【図８】同実施の形態において、直流リアクトルの動作を説明するための正面図である。
【図９】同実施の形態において、直流リアクトルの動作を説明するための側面図である。
【図１０】同実施の形態において、直流リアクトルの動作を説明するためのバイアス磁石とバイアス磁束を示す一側面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る直流リアクトルを示す正面図である。
【図１２】同実施の形態において、直流リアクトルを示す側面図である。
【図１３】同実施の形態において、直流リアクトルを示す上面図である。
【図１４】同実施の形態において、直流リアクトルの動作を説明するための正面図である。
【図１５】同実施の形態において、直流リアクトルの動作を説明するための側面図である。
【図１６】本発明の実施の形態３に係る直流リアクトルを示す正面図である。
【図１７】同実施の形態において、直流リアクトルを示す側面図である。
【図１８】同実施の形態において、直流リアクトルを示す上面図である。
【図１９】同実施の形態において、直流リアクトルの動作を説明するための正面図である。
【図２０】同実施の形態において、直流リアクトルの動作を説明するための側面図である。
【図２１】本発明の実施の形態４に係る直流リアクトルを示す正面図である。
【図２２】同実施の形態において、直流リアクトルを示す側面図である。
【図２３】同実施の形態において、直流リアクトルを示す上面図である。
【図２４】同実施の形態において、直流リアクトルに適用されているバイアス磁石の構成を示す一側面図である。
【図２５】同実施の形態において、直流リアクトルの動作を説明するための正面図である。
【図２６】同実施の形態において、直流リアクトルの動作を説明するための側面図である。
【図２７】同実施の形態において、直流リアクトルの動作を説明するためのバイアス磁石とバイアス磁束を示す一側面図である。
【図２８】本発明の実施の形態５に係る直流リアクトルを示す正面図である。
【図２９】同実施の形態において、直流リアクトルを示す側面図である。
【図３０】同実施の形態において、直流リアクトルを示す、一部横コアを省略した上面図である。
【図３１】同実施の形態において、直流リアクトルに適用されているバイアス磁石の構成を示す一斜視図である。
【図３２】同実施の形態において、直流リアクトルの動作を説明するための正面図である。
【図３３】同実施の形態において、直流リアクトルの動作を説明するための側面図である。
【図３４】同実施の形態において、直流リアクトルの動作を説明するためのバイアス磁石とバイアス磁束を示す斜視図である。
【図３５】同実施の形態において、直流リアクトルの動作を説明するための、一部横コアを省略した上面図である。
【図３６】本発明の実施の形態６に係る直流リアクトルを示す正面図である。
【図３７】同実施の形態において、直流リアクトルを示す側面図である。
【図３８】同実施の形態において、直流リアクトルを示す上面図である。
【図３９】同実施の形態において、直流リアクトルの動作を説明するための正面図である。
【図４０】同実施の形態において、直流リアクトルの動作を説明するための側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
はじめに、直流リアクトルの使用態様の一例として、インバータ装置に適用される直流リアクトルについて説明する。図１に示すように、誘導電動機等の動作を制御するインバータ装置２２では、交流電流を直流電流に変換するコンバータ回路２２ａと、変換された直流電流を、所定の周波数と電圧の交流電流に逆変換するインバータ回路２２ｂとが設けられている。コンバータ回路２２ａとインバータ回路２２ｂとの間に、直流リアクトル２０が接続されて、コンバータ回路２２ａにおいて発生した高調波が、直流リアクトル２０において低減されることになる。
【００１７】
次に、永久磁石を備えた直流リアクトルの概要について説明する。ここでは、直流リアクトルの考え方を、環状コアに生じる磁束、永久磁石によって生じるバイアス磁束、および、その永久磁石の磁気ギャップに対する位置関係を模式的に示した図２および図３を用いて説明することとし、環状コアおよびコイル等を含む直流リアクトルの具体的な構造については、各実施の形態において詳細に説明する。
【００１８】
まず、コアとして環状コアを適用した直流リアクトルの場合について説明する。図２に示すように、この直流リアクトル２０では、環状コアに生じるループ状の磁束１２の向きとは反対向きのループ状のバイアス磁束１１を環状コアに生じさせるために、環状コアの磁気ギャップ４（隙間）に対して、所定の位置にバイアス磁石６が配置される。
【００１９】
ここで、環状コア（ループ状の磁束１２）を貫く一方向を第１方向Ｙ１とし、その一方向と反対向きの方向を第２方向Ｙ２とし、第１方向および第２方向と交差し、環状コア（ループ状の磁束１２）の内側から外側へ向かう方向を第３方向Ｙ３とする。そうすると、バイアス磁石６は、磁気ギャップ４に対して、第１方向Ｙ１の側に配置されたバイアス磁石成分Ｍ１（６）と、第２方向Ｙ２の側に配置されたバイアス磁石成分Ｍ２（６）と、第３方向の側に配置されたバイアス磁石成分Ｍ３（６）とを備えている。
【００２０】
このバイアス磁石成分Ｍ１（６）、バイアス磁石成分Ｍ２（６）およびバイアス磁石成分Ｍ３（６）のそれぞれの磁束によって、磁気ギャップ４を挟んで位置する一方のコア（図示せず）において合流し、他方のコア（図示せず）において分岐する態様で、ループ状のバイアス磁束１１が形成される。
【００２１】
直流リアクトルでは、コイルによって生じる磁束が、コアの磁気ギャップにおいて漏れやすい。特に、環状コアの磁気ギャップでは、環状コア（ループ状の磁束１２）の内側になる箇所における磁束の漏れが相対的に高くなる傾向にある。
【００２２】
この直流リアクトル２０によれば、環状コアの磁気ギャップ４に対して、環状コア（ループ状の磁束１２）の外側から内側へ向かう方向の側にバイアス磁石成分が配置されていない。すなわち、磁気ギャップに対して、コイルによる磁束の漏れが相対的に高いとされる、環状コア（ループ状の磁束１２）の内側になる箇所に、バイアス磁石成分が配置されていない。これにより、バイアス磁石６によるバイアス磁束１１が、コイルによる磁束１２によって減磁されることが抑制される。その結果、環状コアに十分なバイアス磁束１１を与えることができる。
【００２３】
次に、コアとして、アルファベットの「Ｅ」の形状を有するＥ型コアを備えた直流リアクトルについて説明する。この直流リアクトルでは、後述するように、Ｅ型コアにおける中央のコアを共通のコアとして、２つの環状となるコアが設けられている。図３に示すように、共通のコアに巻回されたコイルによって磁束１２が生じ、その磁束１２によって、２つのループ状の磁束１２ａ、１２ｂが形成される。共通のコアと、その共通のコアに対して交差するように配置されるコアとの間に磁気ギャップ４が設けられている。
【００２４】
ここで、環状となるコア（ループ状の磁束１２ａ、１２ｂ）の内側を貫く一方向を第１方向Ｙ１とし、その一方向と反対向きの方向を第２方向Ｙ２とすると、バイアス磁石６は、磁気ギャップ４に対して、第１方向Ｙ１の側に配置されたバイアス磁石成分Ｍ１（６）と、第２方向Ｙ２の側に配置されたバイアス磁石成分Ｍ２（６）とを備えている。
【００２５】
このバイアス磁石成分Ｍ１（６）およびバイアス磁石成分Ｍ２（６）のそれぞれの磁束によって、磁気ギャップ４を挟んで位置する一方のコア（図示せず）において合流し、他方のコア（図示せず）において分岐する態様でバイアス磁束１１が形成される。この直流リアクトルでは、そのバイアス磁束１１が、分岐し、再び合流する態様で、２つのループ状のバイアス磁束１１ａ、１１ｂが形成される。
【００２６】
この直流リアクトル２０によれば、磁気ギャップに対して、一方の環状となるコア（ループ状の磁束１２ａ）の内側になる箇所と、他方の環状となるコア（ループ状の磁束１２ｂ）の内側になる箇所との双方に、バイアス磁石成分が配置されていない。これにより、バイアス磁石６によるバイアス磁束１１が、コイルによる磁束１２によって減磁されることが抑制される。その結果、コアに十分なバイアス磁束１１を与えることができる。以下、環状コアおよびコイル等を含む直流リアクトルの具体的な構造について、詳細に説明する。
【００２７】
実施の形態１
ここでは、環状コアを備えた直流リアクトルの第１例について説明する。図４、図５および図６に示すように、直流リアクトル２０では、２つの縦コア１ａおよび縦コア１ｂと、２つの横コア２ａおよび横コア２ｂとによって、環状コアが構成されている。２つの縦コア１ａおよび縦コア１ｂは、互いに間隔を隔てて配置されている。２つの横コア２ａおよび横コア２ｂは、その縦コア１ａ、１ｂが延在する方向と交差する方向に間隔を隔てて配置されている。横コア２ａは、縦コア１ａ、１ｂの一端側に、縦コア１ａ、１ｂの間を渡すように配置されている。横コア２ｂは、縦コア１ａ、１ｂの他端側に、縦コア１ａ、１ｂの間を渡すように配置されている。
【００２８】
縦コア１ａにコイル５ａが巻回され、縦コア１ｂにコイル５ｂが巻回されている。縦コア１ａの一端側と横コア２ｂとの間に磁気ギャップ４ａが設けられ、縦コア１ｂの一端側と横コア２ｂとの間に磁気ギャップ４ｂが設けられている。その磁気ギャップ４ａ、４ｂのそれぞれに対し、環状コアの内側になる箇所を除いて、三方にバイアス磁石成分としてのバイアス磁石６が配置されている。
【００２９】
すなわち、図４、図５および図６に示すように、磁気ギャップ４ａ、４ｂのぞれぞれに対して、第１方向Ｙ１の側にバイアス磁石６が配置され、第２方向Ｙ２の側にバイアス磁石６が配置され、第３方向の側にバイアス磁石６が配置されている。３つのバイアス磁石６は、磁気ギャップ４ａ、４ｂのそれぞれと対向するように配置されている。
【００３０】
図７に示すように、一つのバイアス磁石６は、２つの永久磁石６ａ、６ｂと、磁性材のヨーク８とから構成される。永久磁石６ａと永久磁石６ｂは、ヨーク８に取り付けられる側の極が、互いに反対（逆）の極になるように、ヨーク８の一端側と他端側とに取り付けられている。
【００３１】
次に、上述した直流リアクトル２０の機能（動作）について説明する。図８および図９に示すように、コンバータ回路２２ａ（図１参照）において発生した高調波を含む基本波の電流が、直流リアクトル２０のコイル５ａ、５ｂを流れることによって、縦コア１ａ、１ｂおよび横コア２ａ、２ｂにループ状の磁束１２が形成される。これにより、直流リアクトル２０では、インダクタンスが生じて高調波が抑えられる。
【００３２】
一方、図１０に示すように、バイアス磁石６によってバイアス磁束１１が生じ、そのバイアス磁束１１は、図８および図９に示すように、磁束１２の向きとは反対向きに、縦コア１ａ、１ｂおよび横コア２ａ、２ｂにループ状に形成される。これにより、環状コアにおける磁気飽和が抑制されることになる。なお、図８および図９において、コイル５ａ、５ｂに示されているバイアス磁束１１および磁束１２は、コイル５ａ、５ｂが巻回された縦コア１ａ、１ｂの部分に生じているバイアス磁束と磁束を示す。以下、同様である。
【００３３】
ここで、環状コアとなる縦コア１ａ、１ｂおよび横コア２ａ、２ｂが、約０．５Ｔで飽和するフェライトから形成され、コイル５ａ、５ｂによって生じる磁束密度を０．８Ｔとする。そうすると、バイアス磁石６によって０．３Ｔのバイアス磁束密度を生じさせることで、縦コア１ａ、１ｂおよび横コア２ａ、２ｂの磁気飽和によるインダクタンスの低下を防止することができる。
【００３４】
環状コアを備えた直流リアクトルでは、環状コアの磁気ギャップ４ａ、４ｂにおける、環状コアの内側に位置する箇所（図８の点線枠Ｓ内参照）から漏れる磁束１２が、他の箇所から漏れる磁束よりも多い。上述した直流リアクトル２０では、磁気ギャップ４ａ、４ｂに対して、この箇所を除く三方向に、バイアス磁石６が配置されている。これにより、バイアス磁石６が、コイル５ａ、５ｂによって生じた磁束１２によって減磁されるのを抑制することができる。
【００３５】
また、直流リアクトルとして、環状コアの外側に位置する箇所（磁気ギャップに対して第３方向Ｙ３の側）にだけバイアス磁石が配置された直流リアクトルでは、十分なバイアス磁束を得るには、バイアス磁石の高さをより高くする必要があり、直流リアクトルの小型化に支障をきたすことになる。
【００３６】
これに対して、上述した直流リアクトルでは、磁気ギャップ４ａ、４ｂに対して、三方向にバイアス磁石６が配置されている。これにより、直流リアクトルの高さをより高くすることなく、十分なバイアス磁束を環状コアに生じさせることができ、直流リアクトルの小型化に寄与することができる。さらに、そのバイアス磁石６として、保持力が小さく減磁しやすいフェライト等の非希土類磁石を適用することで、安価な直流リアクトルを得ることができる。
【００３７】
実施の形態２
実施の形態１では、縦コア１ａ、１ｂの一端側と横コア２ｂとの間に磁気ギャップ４ａ、４ｂが設けられた直流リアクトルについて説明した（図４参照）。ここでは、環状コアを備えた直流リアクトルの第２例として、磁気ギャップがさらに設けられた直流リアクトルについて説明する。
【００３８】
図１１、図１２および図１３に示すように、直流リアクトル２０では、縦コア１ａの他端側と横コア２ａとの間に磁気ギャップ４ｄが設けられ、縦コア１ｂの他端側と横コア２ａとの間に磁気ギャップ４ｃが設けられている。その磁気ギャップ４ｃ、４ｄのそれぞれに対し、環状コアの内側になる箇所を除いて、三方にバイアス磁石成分としてのバイアス磁石６が配置されている。なお、これ以外の構成については、図３、図４および図５に示す直流リアクトル２０と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除き、その説明を繰り返さないこととする。
【００３９】
次に、上述した直流リアクトル２０の機能（動作）について説明する。図１４および図１５に示すように、コンバータ回路２２ａ（図１参照）において発生した高調波を含む基本波の電流が、直流リアクトル２０のコイル５ａ、５ｂを流れることによって、縦コア１ａ、１ｂおよび横コア２ａ、２ｂにループ状の磁束１２が形成される。これにより、直流リアクトル２０では、インダクタンスが生じて高調波が抑えられる。
【００４０】
一方、直流リアクトル２０では、バイアス磁石６によってバイアス磁束１１が生じ、そのバイアス磁束１１は、磁束１２の向きとは反対向きに、縦コア１ａ、１ｂおよび横コア２ａ、２ｂにループ状に形成される。これにより、環状コアにおける磁気飽和が抑制されることになる。
【００４１】
上述した直流リアクトル２０では、前述した直流リアクトル２０において得られる、バイアス磁石が減磁されるのを抑制等することができる効果に加えて、次のような効果がさらに得られる。すなわち、上述した直流リアクトル２０では、磁気ギャップ４ａ、４ｂに加えて、磁気ギャップ４ｃ、４ｄが設けられていることで、磁気ギャップの数（箇所）が増えて、コイル５ａ、５ｂの巻数を増やすことができるため、同じインダクタンスを得るには、縦コアおよび横コア（環状コア）の断面積を低減することができる。
【００４２】
通常、コイルの巻数を増やすことによって体積や重量が増加するよりも、縦コアおよび横コアの断面積を削減することによって体積や重量を低減する効果が大きい。これにより、さらに小型で軽量の直流リアクトルを得ることができる。
【００４３】
実施の形態３
ここでは、Ｅ型コアを備えた直流リアクトルの第１例について説明する。図１６、図１７および図１８に示すように、直流リアクトル２０では、Ｅ型コア３と横コア２ｂとによってコアが構成され、Ｅ型コアにおける中央のコアを共通コアとして、２つの環状コアが設けられている。共通コアにコイル５が巻回されている。共通コアと横コア２ｂとの間に、磁気ギャップ４ａが設けられている。
【００４４】
磁気ギャップ４ａに対し、環状コアの内側になる箇所を除いて、二方にバイアス磁石成分としてのバイアス磁石６が配置されている。すなわち、図１６、図１７および図１８に示すように、磁気ギャップ４ａに対して、第１方向Ｙ１の側にバイアス磁石６が配置され、第２方向Ｙ２の側にバイアス磁石６が配置されている。２つのバイアス磁石６は、磁気ギャップ４ａと対向するように配置されている。
【００４５】
次に、上述した直流リアクトル２０の機能（動作）について説明する。図１９および図２０に示すように、コンバータ回路２２ａ（図１参照）において発生した高調波を含む基本波の電流が、直流リアクトル２０のコイル５を流れることによって、Ｅ型コア３の中央のコアを共通コアとして、Ｅ型コア３と横コア２ｂに、２つのループ状の磁束１２ａ、１２ｂが生じる。これにより、直流リアクトル２０では、インダクタンスが生じて高調波が抑えられる。
【００４６】
一方、直流リアクトル２０では、バイアス磁石６によって、磁束１２の向きとは反対向きにバイアス磁束１１が生じ、Ｅ型コア３と横コア２ｂに、２つのループ状のバイアス磁束１１ａ、１１ｂが形成される。これにより、環状コアにおける磁気飽和が抑制されることになる。
【００４７】
上述した直流リアクトル２０では、磁気ギャップ４ａに対して、環状コアの内側に位置する箇所を除く二方向に、バイアス磁石６が配置されている。これにより、実施の形態１において説明したのと同様に、バイアス磁石６が、コイル５によって生じた磁束１２ａ、１２ｂによって減磁されるのを抑制することができる。
【００４８】
実施の形態４
ここでは、環状コアを備えた直流リアクトルの第３例として、横コアを縦コアに対してオーバーハングさせた直流リアクトルについて説明する。
【００４９】
図２１、図２２および図２３に示すように、直流リアクトル２０では、横コア２ａ、２ｂは、縦コア１ａ、１ｂに対してオーバーハングするように、所定の長さに設定されている。横コア２ａ、２ｂの横方向（長手方向）の長さが、間隔を隔てて配置される縦コア１ａ、１ｂをそれぞれ越えて延在する長さに設定されている。また、横コア２ａ、２ｂの幅（短手方向）が、縦コア１ａ、１ｂの幅よりも長く設定されている。縦コア１ａの一端側と横コア２ｂとの間に磁気ギャップ４ａが設けられ、縦コア１ｂの一端側と横コア２ｂとの間に磁気ギャップ４ｂが設けられている。
【００５０】
磁気ギャップ４ａ、４ｂのそれぞれに対し、環状コアの内側になる箇所を除いて、三方にバイアス磁石成分としてのバイアス磁石６が配置されている。横コア２ｂは、そのバイアス磁石６を上方から覆うように配置されている。図２４に示すように、バイアス磁石６は、一つの永久磁石７ｃのみから構成される。なお、これ以外の構成については、図３、図４および図５に示す直流リアクトルと同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除き、その説明を繰り返さないこととする。
【００５１】
次に、上述した直流リアクトル２０の機能（動作）について説明する。図２５および図２６に示すように、コンバータ回路２２ａ（図１参照）において発生した高調波を含む基本波の電流が、直流リアクトル２０のコイル５ａ、５ｂを流れることによって、縦コア１ａ、１ｂおよび横コア２ａ、２ｂにループ状の磁束１２が形成される。これにより、直流リアクトル２０では、インダクタンスが生じて高調波が抑えられる。
【００５２】
一方、直流リアクトル２０では、図２７に示すように、バイアス磁石６によってバイアス磁束１１が生じ、そのバイアス磁束１１は、図２５および図２６に示すように、磁束１２の向きとは反対向きに、縦コア１ａ、１ｂおよび横コア２ａ、２ｂにループ状に形成される。これにより、環状コアにおける磁気飽和が抑制されることになる。
【００５３】
上述した直流リアクトル２０では、前述した直流リアクトル２０において得られる、バイアス磁石が減磁されるのを抑制等することができる効果に加えて、次のような効果がさらに得られる。上述した直流リアクトル２０では、各バイアス磁石６は、一つの永久磁石から構成される。これにより、バイアス磁石６として、ヨーク材が不要になる。また、バイアス磁石６を設定するのに、一つの永久磁石７ｃを配置すればよく、直流リアクトル２０の組み立てが容易になる。
【００５４】
また、横コア２ｂを縦コア１ａ、１ｂに対してオーバーハングさせることで、コイル５ａ、５ｂの直上にも、横コア２ｂの部分が位置することになる。これにより、横コア２ｂとして、磁束１２と略直交する方向の断面積を考慮した場合に、同じ断面積であれば、高さ方向の長さを短くすることができる。その結果、直流リアクトル２０の高さをより低くすることができる。
【００５５】
実施の形態５
ここでは、環状コアを備えた直流リアクトルの第４例として、縦コアを円筒状（円柱状）の縦コアとし、その縦コアに対して横コアをオーバーハングさせた直流リアクトルについて説明する。
【００５６】
図２８、図２９および図３０に示すように、直流リアクトル２０では、縦コアとして、円筒状（または円柱状）の縦コア１ａ、１ｂが適用され、その縦コア１ａ、１ｂに対してオーバハングするように、横コア２ａ、２ｂが所定の長さに設定されている。横コア２ｂの横方向（長手方向）の長さが、間隔を隔てて配置される縦コア１ａ、１ｂをそれぞれ越えて延在する長さに設定されている。また、横コア２ｂの幅（短手方向）が、円筒状の縦コア１ａ、１ｂの直径よりも長く設定されている。
【００５７】
縦コア１ａの一端側と横コア２ａとの間に磁気ギャップ４ａが設けられ、縦コア１ｂの一端側と横コア２ａとの間に磁気ギャップ４ｂが設けられている。磁気ギャップ４ａ、４ｂのそれぞれに対し、環状コアの内側になる箇所を除いて、バイアス磁石成分としてのバイアス磁石６が配置されている。バイアス磁石６は、一つの永久磁石７ｄのみから構成され、図３１に示すように、円筒状の縦コア１ａ、１ｂの側面に沿うように、たとえば、中心角度を約１８０°程度とする半円弧状に形成されている。横コア２ｂは、そのバイアス磁石６を上方から覆うように配置されている。
【００５８】
なお、これ以外の構成については、図３、図４および図５に示す直流リアクトルと同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除き、その説明を繰り返さないこととする。
【００５９】
次に、上述した直流リアクトル２０の機能（動作）について説明する。図３２および図３３に示すように、コンバータ回路２２ａ（図１参照）において発生した高調波を含む基本波の電流が、直流リアクトル２０のコイル５ａ、５ｂを流れることによって、縦コア１ａ、１ｂおよび横コア２ａ、２ｂにループ状の磁束１２が形成される。これにより、直流リアクトル２０では、インダクタンスが生じて高調波が抑えられる。
【００６０】
一方、直流リアクトル２０では、図３４に示すように、バイアス磁石６によってバイアス磁束１１が生じ、そのバイアス磁束１１は、図３２、図３３および図３５に示すように、磁束１２の向きとは反対向きに、縦コア１ａ、１ｂおよび横コア２ａ、２ｂにループ状に形成される。これにより、環状コアにおける磁気飽和が抑制されることになる。
【００６１】
上述した直流リアクトル２０では、実施の形態１において説明した、バイアス磁石が減磁されるのを抑制等することができる効果に加えて、次のような効果がさらに得られる。すなわち、上述した直流リアクトル２０では、各バイアス磁石６は、一つの永久磁石７ｄから構成され、バイアス磁石６を設定するのに、一つの永久磁石７ｄを配置すればよく、直流リアクトル２０の組み立てが容易になる。
【００６２】
なお、上述した直流リアクトル２０では、バイアス磁石６として、断面形状が円筒状の縦コア１ａ、１ｂの側面に沿うように、中心角度を約１８０°程度とする半円弧状に形成された永久磁石７ｄを例に挙げて説明した。バイアス磁石としては、環状コアの内側になる箇所を除く態様であれば、中心角度を約２４０°程度とする円弧状に形成された永久磁石を適用してもよい。また、そのような永久磁石として、中心角度を約１２０°程度とする円弧状に形成された永久磁石を２つ配置するようにしてもよい。
【００６３】
さらに、縦コア１ａ、１ｂとして、断面形状が円筒状（円柱状）の縦コアの他に、レーストラック状の断面形状を有する縦コアを適用してもよい。この場合には、バイアス磁石として、そのような縦コアの側面（曲面）に沿うような形状を有する永久磁石が適用されることになる。
【００６４】
実施の形態６
ここでは、Ｅ型コアを備えた直流リアクトルの第２例として、横コアをＥ型コアに対してオーバーハングさせた直流リアクトルについて説明する。
【００６５】
図３６、図３７および図３８に示すように、直流リアクトル２０では、横コア２ｂは、Ｅ型コア３に対してオーバーハングするように、横コア２ｂの幅が、Ｅ型コア３の幅よりも長く設定されている。なお、これ以外の構成については、図１６、図１７および図１８に示す直流リアクトルと同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除き、その説明を繰り返さないこととする。
【００６６】
次に、上述した直流リアクトル２０の機能（動作）について説明する。図３９および図４０に示すように、コンバータ回路２２ａ（図１参照）において発生した高調波を含む基本波の電流が、直流リアクトル２０のコイル５を流れることによって、Ｅ型コア３の中央のコアを共通コアとして、Ｅ型コア３と横コア２ｂに、２つのループ状の磁束１２ａ、１２ｂが生じる。これにより、直流リアクトル２０では、インダクタンスが生じて高調波が抑えられる。
【００６７】
一方、直流リアクトル２０では、バイアス磁石６によって、磁束１２の向きとは反対向きにバイアス磁束１１が生じ、Ｅ型コア３と横コア２ｂに、２つのループ状のバイアス磁束１１ａ、１１ｂが形成される。これにより、環状コアにおける磁気飽和が抑制されることになる。
【００６８】
上述した直流リアクトル２０では、磁気ギャップ４ａに対して、環状コアの内側に位置する箇所を除く二方向に、バイアス磁石６が配置されている。これにより、実施の形態１において説明したのと同様に、バイアス磁石６が、コイル５によって生じた磁束１２ａ、１２ｂによって減磁されるのを抑制することができる。
【００６９】
また、横コア２ｂをＥ型コア３に対してオーバーハングさせることで、コイル５の直上にも、横コア２ｂの部分が位置することになる。これにより、実施の形態３の場合と同様に、横コア２ｂとして、磁束１２と略直交する方向の断面積を考慮した場合に、同じ断面積であれば、高さ方向の長さを短くすることができる。その結果、直流リアクトル２０の高さをより低くすることができ、直流リアクトルの小型化に寄与することができる。
【００７０】
今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、永久磁石による磁気バイアスを与える直流リアクトルに有効に利用される。
【符号の説明】
【００７２】
１ａ、１ｂ  縦コア、２ａ、２ｂ  横コア、３  Ｅ型コア、４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ  磁気ギャップ、５、５ａ、５ｂ  コイル、６  バイアス磁石、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ  永久磁石、８  ヨーク、１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ  バイアス磁束、１２、１２ａ、１２ｂ  磁束、２０  直流リアクトル、２２  インバータ装置、２２ａ  コンバータ回路、２２ｂ  インバータ回路、２４  誘導電動機、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３  永久磁石成分、Ｙ１  第１方向、Ｙ２  第２方向、Ｙ３  第３方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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