(57)【要約】【課題】リアクトルの漏れ磁束を抑制する。【解決手段】コア１１６は、軟磁性体金属粉の成型により形成される。コア１１６は、ボビンに収納され、ボビンにはコイル巻線が巻回される。ボビンは、フェライトにより形成されるケース１２２に収納される。コア１１６の端部１３２、１３４の上部はそれぞれ蓋１３６ａ、１３６ｂにより覆われる。コア１１６の透磁率よりも、ケース１２２の透磁率が高い方が好ましい。特に、ケース１２２は軟磁性のフェライトにより形成されることが好ましい。【選択図】図４
2011134834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟磁性金属粉の成型により形成される棒状のコアと、
コイル巻線が巻回され、かつ、前記コアを収納する管状のボビンと、
軟磁性材料により形成され、前記ボビンの外側面を覆うケースと、を備えることを特徴とするリアクトル。
【請求項２】
前記コアの透磁率よりも、前記ケースの透磁率が高いことを特徴とする請求項１に記載のリアクトル。
【請求項３】
軟磁性のフェライトにより前記ケースを形成としたことを特徴とする請求項１または２に記載のリアクトル。
【請求項４】
前記ケースは、前記コアの上端部を覆う蓋を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のリアクトル。
【請求項５】
前記ケースは、前記コイル巻線を前記ケースの外部に引き出すための穴を除いて、前記ボビンおよび前記ボビンに収納される前記コアを完全に覆うことを特徴とする請求項４に記載のリアクトル。
【請求項６】
軟磁性金属粉の成型により形成されるコア・ブロックを複数個直列に連結することにより前記コアが形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のリアクトル。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の前記リアクトルを２個直列に連結して１セットとしたことを特徴とするリアクトルセット。
【請求項８】
前記コアは、ｎ個（ｎは３以上の奇数）のコア・ブロックを直列に連結することにより形成され、かつ、前記２個直列に連結されるリアクトルに共有される構造であることを特徴とする請求項７に記載のリアクトルセット。
【請求項９】
前記コアは、複数個のコア・ブロックを直列に連結することにより形成され、
前記コア・ブロックの継ぎ目と前記リアクトルの継ぎ目の位置をずらしたことを特徴とする請求項７または８に記載のリアクトルセット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リアクトルに関し、特に、リアクトルからの磁束漏れ防止に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムは、通常、直流電力を交流電力に変換して電力系統に送るためのパワーコンディショナーを有する。このパワーコンディショナーは、リアクトルとよばれる重量部品を含む。リアクトルは、コアに導線を巻回したコイル製品であり、現状、１９〜２５ｋＨｚ程度の比較的低い周波数帯で使用されることが多い。
【０００３】
リアクトルのコアは、飽和磁束密度が大きく、かつ、上記周波数帯において透磁率が高いことが望ましい。このような条件を満たす材料として、鉄系微粉などの軟磁性金属粉を用いることが多い。
【０００４】
しかし、軟磁性金属粉からコアを作るためには５〜７（トン／平方センチメートル）程度の大圧力で成型する必要がある。したがって、軟磁性金属粉によって大きなコアや複雑な形状のコアを作るのは難しい。そこで、小さくて単純な形状のコア・ブロックを多数作り、これらを組み合わせて「コア」を形成することがある（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−７１２４８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】馬渕雅夫、豊浦信行、田邊勝隆、中村耕太郎、「ソーラーパワーコンディショナ形ＫＰ４０Ｆの開発」、OMRON TECHNICS Vol.42 No.2 (通巻１４２号)、日本、２００２年、ｐ．１４６−１５１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、コア・ブロックをつなぎ合わせて大きなコアを形成すると、コア・ブロックの継ぎ目から磁束が漏出しやすくなる。漏出した磁束は周辺の電子回路に悪影響を及ぼす可能性があるため好ましくない。軟磁性のフェライトは軟磁性金属粉よりも成型性に優れるが、飽和磁束密度が低いため実用的ではない。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みて完成された発明であり、その主たる目的は、軟磁性金属粉の成型により形成されるコアを含むリアクトルについて、その磁束漏れを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るリアクトルは、軟磁性金属粉の成型により形成される棒状のコアと、コイル巻線が巻回され、かつ、コアを収納する管状のボビンと、軟磁性材料により形成され、ボビンの外側面を覆うケースを備える。
【００１０】
コアから出る磁束は軟磁性材料により形成されるケースに吸収されるため、コアおよびケースの間に安定的な磁路を形成しやすくなる。この結果、ケース外に磁束が漏れにくい構成となる。
【００１１】
コアの透磁率よりも、ケースの透磁率が高いことが望ましい。また、ケースは、軟磁性のフェライトにより形成してもよい。ケースは、コアの磁極上部を覆う蓋を備えてもよい。更に、ケースは、コイル巻線をケースの外部に引き出すための穴を除いて、ボビンおよびボビンに収納されるコアを完全に覆ってもよい。
【００１２】
コアは、軟磁性金属粉の成型により形成されるコア・ブロックを複数個直列に連結することにより形成されてもよい。この場合、コア・ブロックの継ぎ目から磁束が漏れる可能性があるが、その漏れた磁束もケースによって吸収しやすくなる。
【００１３】
本発明に係るリアクトルセットは、上述のリアクトルを２個直列に連結して１セットとしたものである。このようなリアクトルセットにおいて、コアは、ｎ個（ｎは３以上の奇数）のコア・ブロックを直列に連結することにより形成され、かつ、２個直列に連結されるリアクトルに共有される構造であってもよい。コア・ブロックの継ぎ目とリアクトルの継ぎ目の位置をずらしてもよい。リアクトルの継ぎ目とコア・ブロックの継ぎ目を不一致とすることにより、コア・ブロックの継ぎ目から漏出した磁束が、リアクトルの継ぎ目を介してそのまま外部まで漏出するのを防ぎやすくなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、リアクトルの磁束漏れを抑制しやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】パワーコンディショナーのハードウェア構成図である。
【図２】ボビンの構造を示す図である。
【図３】リアクトルの外観図である。
【図４】リアクトルの側断面図である。
【図５】リアクトルセットの側断面図である。
【図６】リアクトルケースの展開図である。
【図７】リアクトルセットの外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００１７】
図１は、パワーコンディショナー１１０のハードウェア構成図である。直流電圧源である太陽電池１０８は、パワーコンディショナー１１０を介して交流の系統１１４と連結される。パワーコンディショナー１１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部１０４、ＤＣ／ＡＣインバータ部１０６および制御部１１２を含む。太陽電池１０８の直流電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部１０４により昇圧される。ＤＣ／ＡＣインバータ部１０６は、昇圧された直流電圧を系統１１４に同期した交流電圧に変換する。制御部１１２はＤＣ／ＤＣコンバータ部１０４やＤＣ／ＡＣインバータ部１０６などの出力を制御する回路である。
【００１８】
ＤＣ／ＡＣインバータ部１０６においては、２つのリアクトル１００とキャパシタＣ１により、高調波が抑制される。図１に示すように、ＤＣ／ＡＣインバータ部１０６は、通常、２個のリアクトル１００を有する。２個のリアクトル１００により、リアクトルセット１０２が形成される。
【００１９】
図２は、ボビン１１８の構造を示す図である。リアクトル１００は、コア１１６（図４、図５参照）、ボビン１１８、コイル巻線１２０およびケース１２２（図３、図４、図５、図６、図７参照）を含む。ボビン１１８は、中空部１２４を含む円筒形の管である。また、その両端は鍔（つば）部１２６ａ、１２６ｂを有する。鍔部１２６ａおよび鍔部１２６ｂはそれぞれ突起部１２８ａと突起部１２８ｂを有する。突起部１２８ａ、１２８ｂはそれぞれ溝（図示せず）を有する。
【００２０】
ボビン１１８は、絶縁性の高分子材料、たとえば、合成樹脂により形成される。鍔部１２６ａ、１２６ｂの直径Ｈ１は４５ｍｍ、中空部１２４の内径Ｈ２は２５ｍｍ、ボビン１１８の長さＬ１は５５ｍｍである。
【００２１】
中空部１２４には、棒状のコア１１６（図示せず）が挿入される。コア１１６は、センダスト(Sendust：Ｆｅ、Ａｌ、Ｓｉの合金粉体）により形成される。本実施形態におけるコア１１６は、たとえば、直径が２５ｍｍ以下、長さが５５ｍｍの円柱である。ボビン１１８の外側面には、コイル巻線１２０が巻回される。コイル巻線１２０の一端は突起部１２８ａから、他端は突起部１２８ｂからそれぞれの溝に沿って引き出される。以下、コア１１６、ボビン１１８およびコイル巻線１２０をまとめて、「コアコイル」とよぶ。なお、珪素鋼板を積層することによりコア１１６を形成してもよいが、センダストの方が加工性に優れている。
【００２２】
図３は、リアクトル１００の外観図である。コアコイルは、直方体形状のケース１２２に収納される。ケース１２２は、軟磁性のフェライト粉を成型することにより形成される箱である。ケース１２２は、底面が４９．６ｍｍ×４９．６ｍｍ、高さがコア１１６の長さ以上となる直方体であり、コアコイルを収容するための空洞１３０を有する。この空洞１３０に図２のコアコイルが収納される。この結果、ボビン１１８やコア１１６の少なくとも外側面はケース１２２に覆われることになる。
【００２３】
フェライトは、センダストなどの金属粉に比べると成型しやすいため、コア１１６よりも大きなケース１２２を形成する上で好適である。また、フェライトの透磁率はセンダストと比べても格段に高い。このため、コア１１６から発生した磁束はほとんどフェライトのケース１２２に吸収されることになる。フェライトはセンダストに比べると飽和磁束密度が小さいが、コア１１６に比べてケース１２２は容積が大きいため、飽和磁束密度の小ささを容積によって補える。
【００２４】
まとめると、コア１１６には小さくても大きな飽和磁束密度を確保できる軟磁性金属粉を使用し、ケース１２２には成型しやすく透磁率が大きなフェライトを使用している。フェライトの透磁率が大きいため、コア１１６から発生した磁束がケース１２２の外にまで漏れにくい構成となっている。
【００２５】
ケース１２２の側面からは、ボビン１１８の突起部１２８ａ、１２８ｂが露出する。ケース１２２の上下にフェライトの蓋をすれば、突起部１２８ａ、１２８ｂ用の孔を除いて、ボビン１１８を完全にケース１２２内に密封できる。これにより、いっそう磁束が漏れにくい構成となる。
【００２６】
図４は、リアクトル１００の側断面図である。ただし、ここでは説明を簡単にするため、コア１１６とケース１２２の関係を描いている。コイル巻線１２０に電流が流れると、コア１１６の同図向かって左側端部１３２から磁束が発生し、右側端部１３４に帰還する。端部１３２から発生した磁束は、蓋１３６ａからケース１２２、蓋１３６ｂを経由して端部１３４に戻る。ケース１２２や蓋１３６ａ、１３６ｂは透磁率が非常に高いため、コア１１６から発生する磁束はほとんどこれらに吸収され、磁束がリアクトル１００の外に漏れにくくなっている。結果として、ケース１２２、蓋１３６ａ、１３６ｂおよびコア１１６は、図４に示すように安定した磁路を形成する。なお、蓋１３６ａや蓋１３６ｂとケース１２２は一体として形成されてもよい。たとえば、半円形の蓋を含む半円筒型のケースを２つ用意しておき、これを重ね合わせることでコアコイルを密封してもよい。
【００２７】
コア１１６は、単純な円柱形であるため、軟磁性金属粉であっても比較的大きなものも形成しやすい。また、コア１１６は、従来のように複数のコア・ブロックを連結することにより形成されてもよい。この場合には、ブロック継目１３８から磁束が漏れる可能性があるが、このような漏れ磁束もケース１２２の磁路に合流するため、結果的にリアクトル１００外への磁束漏れを抑制できる。
【００２８】
図５は、リアクトルセット１４０の側断面図である。図１に関連して説明したように、１つのパワーコンディショナー１１０は２個のリアクトル１００を含むことが多い。そこで、リアクトル１００を２個直列に連結して１セットのリアクトルセット１０２を形成してもよい。リアクトルセット１０２を構成するリアクトル１００ａ、１００ｂそれぞれの巻き線方向は同一であるとする。
【００２９】
リアクトルセット１０２において、２つのリアクトル１００は１つのコア１１６を共有している。コア１１６は、コア１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃの３つのコア・ブロックを連結したものである。リアクトル１００ａ、１００ｂの両方に同一方向の電流を流すと、巻き線方向が同一なので、コア１１６ａの左側端部１３２から磁束が発生し、コア１１６ｃの右側端部１３４に回帰する。コア１１６ａ側の端部１３２から発生した磁束は、蓋１３６ａ、リアクトル１００ａのケース１２２ａ、リアクトル１００ｂのケース１２２ｂ、蓋１３６ｂを経由して、コア１１６ｃ側の端部１３４に戻る。このように、２つのリアクトル１００ａ、１００ｂには共通の磁路が形成される。この磁路は安定した磁路であるため、リアクトルセット１０２においても磁束漏れの生じにくい構造となっている。
【００３０】
ただし、リアクトル１００ａとリアクトル１００ｂの連結部であるリアクトル継目１４０は、比較的、磁束が漏れやすい場所である。しかし、ブロック継目１３８ａ、１３８ｂをリアクトル継目１４０からずらすことにより、コア１１６のブロック継目１３８ａ、１３８ｂから漏れた磁束がリアクトル継目１４０からそのままリアクトルセット１０２の外まで漏出しにくい構造となっている。偶数個のリアクトルが共有するコア１１６が、奇数個のコア・ブロックから形成される構造とすれば、ブロック継目１３８とリアクトル継目１４０の位置をずらすことができる。
【００３１】
図６は、ケース１２２の略展開図である。図６に示すケース１２２は、図５に示すリアクトルセット１０２のうちリアクトル１００ａのためのケースであるとする。この場合、蓋面１４６は左側の端部１３２の直上に位置する面であり、接続面１４４はリアクトル１００ｂと接続する側の面である。図６に示す構造では、蓋１３６ａはケース１２２と一体化されている。上面１４２には、長切り込み１４８と短切り込み１５０の２つの切り込みが設けられる。接続面１４４にはボビン１１８の形状に適合する空洞１３０が設けられる。空洞１３０からコイルセットを挿入することにより、コイルセットはケース１２２内に収納される。ボビン１１８の突起部１２８ａは長切り込み１４８に沿って収納され、突起部１２８ｂは短切り込み１５０に沿って収納される。リアクトル１００ｂのケースも同一構成である。このようなリアクトル１００を２個用意する。
【００３２】
図７は、リアクトルセット１０２の外観図である。図７に示すリアクトルセット１０２は、図６に示したケースを有するリアクトル１００を２個つなぎ合わせることにより構成される。リアクトル１００ａにおける長切り込み１４８ａと短切り込み１５０ａが、リアクトル１００ｂにおける短切り込み１５０ｂと長切り込み１４８ｂとそれぞれ向かい合うように２つのケース１２２を向かい合わせる。リアクトル１００ａに収納されるコイルセットの突起部１２８ａ、１２８ｂはそれぞれ長切り込み１４８ａ、短切り込み１５０ａから露出する。同様に、リアクトル１００ｂに収納されるコイルセットの突起部１５２ａ、１５２ｂはそれぞれ短切り込み１５０ｂ、長切り込み１４８ｂから露出する。したがって、図６に示したケース１２２を使えば、切り込み部分を除いて２つのコイルセットを密封する構造を簡単に構成できる。リアクトル１００ａのケース１２２と、リアクトル１００ｂのケース１２２は同一型とできるため、生産性にも優れる。２つのリアクトル１００を接着した後、長切り込み１４８ａ、短切り込み１５０ｂ、短切り込み１５０ａ、長切り込み１４８ｂを塞ぎ、２つのコアコイルをほぼ完全密封してもよい。
【００３３】
以上、実施形態に基づいてリアクトル１００およびリアクトルセット１０２について説明した。本実施形態に示すリアクトル１００によれば、コア１１６から発生する磁束はフェライトのケース１２２に吸収・捕捉されるため、ケース１２２外に磁束が漏れにくい構成となっている。これは、ケース１２２により強力で安定した磁路が形成されるためである。特に、蓋１３６を設け、突起部１２８ａ、１２８ｂ以外はボビン１１８やコア１１６を完全に覆えば、磁束の漏れをいっそう抑制できる。
【００３４】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、いろいろな変形および変更が本発明の特許請求範囲内で可能なこと、またそうした変形例および変更も本発明の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。従って、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。
【００３５】
本実施形態においては、ケース１２２はフェライトにより形成されるとして説明したが、ケース１２２も軟磁性体金属粉により形成してもよい。この場合には、ケース１２２の飽和磁束密度を大きくできるが、成型が難しくなる。
【符号の説明】
【００３６】
１００  リアクトル、１０２  リアクトルセット、１０４  ＤＣ／ＤＣコンバータ部、１０６  ＤＣ／ＡＣインバータ部、１０８  太陽電池、１１０  パワーコンディショナー、１１２  制御部、１１４  系統、１１６  コア、１１８  ボビン、１２０  コイル巻線、１２２  ケース、１２４  中空部、１２６  鍔部、１２８  突起部、１３０  空洞、１３６  蓋、１３８  ブロック継目、１４０  リアクトル継目、１４２  上面、１４４  接続面、１４６  蓋面、１４８  長切り込み、１５０  短切り込み、１５２  突起部。
【図１】
2011134834.tif 000003
【図２】
2011134834.tif 000004
【図３】
2011134834.tif 000005
【図４】
2011134834.tif 000006
【図５】
2011134834.tif 000007
【図６】
2011134834.tif 000008
【図７】
2011134834.tif 000009