(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチコイルチョークであって、
第１の脚、第２の脚及び第３の脚を有する磁気コアであって、前記脚が互いに実質的に平行である、磁気コアと、
前記第１の脚に巻回され、第１の端末に第１のリード線を、第２の端末に第２のリード線をもつ第１のコイルと、
前記第２の脚に巻回され、第１の端末に第１のリード線を、第２の端末に第２のリード線をもつ第２のコイルと、
前記第３の脚に巻回され、第１の端末に第１のリード線を、第２の端末に第２のリード線をもつ第３のコイルと、
前記第１のコイルの前記第２のリード線の近位部から形成される第４のコイルと、
前記第３のコイルの前記第２のリード線の近位部から形成される第５のコイルと、を含み、
前記第４のコイルが、前記第３のコイルの前記第２のリード線の遠位部の周りに巻き付つくが、前記コアには巻き付かず、
前記第５のコイルが、前記第１のコイルの前記第２のリード線の遠位部の周りに巻き付つくが、前記コアには巻き付かず、
前記第１のコイルの前記第２のリード線の前記遠位部が、前記第３のコイルを通り抜けた後に前記第５のコイルを通り抜け、
前記第３のコイルの前記第２のリード線の前記遠位部が、前記第１のコイルを通り抜けた後に前記第４のコイルを通り抜け、
前記第１のコイルが、時計回り方向及び反時計回り方向の一方向に巻かれ、
前記第２のコイル及び前記第３のコイルが、前記時計回り方向及び反時計回り方向の他方向に巻かれる、
マルチコイルチョーク。
【請求項２】
前記磁気コアが、並べて配置され、隣り合う側が前記第２の脚を形成する二つの矩形の閉じたコアから形成されることを特徴とする請求項１に記載されたマルチコイルチョーク。
【請求項３】
前記第１の脚がギャップを含み、
前記第２の脚が、前記矩形の閉じたコアの隣り合う側に実質的に一列に並んだギャップを含み、
前記第３の脚がギャップを含むことを特徴とする請求項２に記載されたマルチコイルチョーク。
【請求項４】
前記矩形の閉じたコアの隣り合う側の長さに沿って追加のギャップを含むことを特徴とする請求項３に記載されたマルチコイルチョーク。
【請求項５】
前記ギャップが、それらそれぞれの脚に沿って中心に位置付けられることを特徴とする請求項３に記載されたマルチコイルチョーク。
【請求項６】
各々の前記矩形の閉じたコアが、絶縁カバーの中に収容されることを特徴とする請求項２ないし５のいずれか一項に記載されたマルチコイルチョーク。
【請求項７】
前記第４のコイルが、前記第１のコイルと同じ方向に巻かれ、前記第５のコイルが、前記第３のコイルと同じ方向に巻かれることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載されたマルチコイルチョーク。
【請求項８】
前記第１のコイル及び前記第４のコイルが、反時計回り方向に巻かれ、前記第２のコイル、前記第３のコイル、及び前記第５のコイルが、時計回り方向に巻かれることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載されたマルチコイルチョーク。
【請求項９】
交流電源ラインのためのパワーコンディショナであって、
マルチコイルチョークと、
少なくとも一つのコンデンサと、
前記チョークと前記少なくとも一つのコンデンサとを交流電源間で直列に結合する手段と、を含み、
前記チョークが、
第１の脚、第２の脚及び第３の脚を有する磁気コアであって、前記脚が互いに実質的に平行である、磁気コアと、
前記第１の脚に巻回され、第１の端末に第１のリード線を、第２の端末に第２のリード線をもつ第１のコイルと、
前記第２の脚に巻回され、第１の端末に第１のリード線を、第２の端末に第２のリード線をもつ第２のコイルと、
前記第３の脚に巻回され、第１の端末に第１のリード線を、第２の端末に第２のリード線をもつ第３のコイルと、
前記第１のコイルの前記第２のリード線の近位部から形成される第４のコイルと、
前記第３のコイルの前記第２のリード線の近位部から形成される第５のコイルと、を含み、
前記第４のコイルが、前記第３のコイルの前記第２のリード線の遠位部の周りに巻き付つくが、前記コアには巻き付かず、
前記第５のコイルが、前記第１のコイルの前記第２のリード線の遠位部の周りに巻き付つくが、前記コアには巻き付かず、
前記第１のコイルの前記第２のリード線の前記遠位部が、前記第３のコイルを通り抜けた後に前記第５のコイルを通り抜け、
前記第３のコイルの前記第２のリード線の前記遠位部が、前記第１のコイルを通り抜けた後に前記第４のコイルを通り抜け、
前記第１のコイルが、時計回り方向及び反時計回り方向の一方向に巻かれ、
前記第２のコイル及び前記第３のコイルが、前記時計回り方向及び反時計回り方向の他方向に巻かれる、
パワーコンディショナ。
【請求項１０】
前記マルチコイルチョークが複数個あり、各々がそれぞれの交流電源間で少なくとも一つのコンデンサと直列に結合される、
請求項９に記載されたパワーコンディショナ。
【請求項１１】
前記結合手段が、前記マルチコイルチョークの各々において、
前記第１のコイル及び前記第４のコイルをその交流電源間で少なくとも一つのコンデンサと直列に、
前記第２のコイルをその交流電源間で少なくとも一つのコンデンサと直列に、
前記第３のコイル及び前記第５のコイルをその交流電源間で少なくとも一つのコンデンサと直列に結合することを特徴とする請求項１０に記載されたパワーコンディショナ。
【請求項１２】
前記結合手段が、
前記第１のコイル及び前記第４のコイルをその交流電源間で少なくとも一つのコンデンサと直列に結合し、
前記第２のコイルをその交流電源間で少なくとも一つのコンデンサと直列に結合し、
前記第３のコイル及び前記第５のコイルをその交流電源間で少なくとも一つのコンデンサと直列に結合することに適合することを特徴とする請求項９ないし１０のいずれか一項に記載されたパワーコンディショナ。
【請求項１３】
前記磁気コアが、並べて配置され、隣り合う側が前記第２の脚を形成する二つの矩形の閉じたコアから形成されることを特徴とする請求項９ないし１２のいずれか一項に記載されたパワーコンディショナ。
【請求項１４】
前記第１の脚がギャップを含み、
前記第２の脚が、前記矩形の閉じたコアの隣り合う側に実質的に一列に並んだギャップを含み、
前記第３の脚がギャップを含むことを特徴とする請求項１３に記載されたパワーコンディショナ。
【請求項１５】
前記矩形の閉じたコアの隣り合う側の長さに沿って追加のギャップを含むことを特徴とする請求項１４に記載されたパワーコンディショナ。
【請求項１６】
前記ギャップが、それらそれぞれの脚に沿って中心に位置付けられることを特徴とする請求項１４に記載されたパワーコンディショナ。
【請求項１７】
各々の前記矩形の閉じたコアが、絶縁カバーの中に収容されることを特徴とする請求項１３ないし１６いずれか一項に記載されたパワーコンディショナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電力（ＡＣパワー）の配電に関し、特に、供給される電力をコンディショニングし、エネルギー使用を低減するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
過渡サージは、全ての電力システムにおいて一般的なものである。雷、発電機のスイッチング（開閉）、及び主要な電源ライン（電線）の短絡が、外的発生サージの例である。印加電圧の二倍に及ぶ過渡現象は一般的であり、印加電圧の５０倍に及ぶものが見られることもある。
【０００３】
より一般的でより頻繁なものは、モーター、変圧器、リレーコイル、及び蛍光灯安定器等の誘導性負荷デバイスによって生じる過度サージである。これらは、内的発生サージとして知られる。
【０００４】
様々な過渡電圧サージサプレッサが当該技術分野で周知である。米国特許第４，１５２，７４３；  ４，２５９，７０５；  ４，５８４，６２２；  ４，５８７，５８８；  ４，７３９，４３６；  ４，７６０，４８５；  ４，７７７，５５５；  ４，８０２，０５５；  ４，８４５，５８０；  ４，８６６，５６０；  ４，８７０，５２８；  ４，８７０，５３４；  及び４，９０１，１８３号は、電力の配電に使用するための様々な過渡電圧抑制システム、サージサプレッサ及びフィルターを説明する。これらの特許は、電源ライン間のコンデンサ及びバリスタ、並びに電源ラインに直列なチョーク等のデバイスを使用して交流電力をフィルター処理する回路を開示する。これらの引用文献はいずれも、電源ライン間、又は電源ラインと電源のニュートラルライン（中性線）間にインダクタを与えることを、開示も示唆もしていない。これらの特許はまた、エネルギーの消費を実質的に低減させるための装置を開示していない。
【０００５】
参照文献として本明細書に組み入れられる、一般的に指定される米国特許第５,１０５，３２７号は、電源ライン間に直列に結合されるチョーク及びコンデンサを有する交流電源ラインのためのパワーコンディショナを開示する。チョークは電源ラインで終端するコイルを含み、その電源ラインはコイルを通ってループバックされる。それによって電源ラインが平衡になり、より大きい運転効率を提供する。過渡抑制及び力率改善のために、コンデンサ及び過渡サプレッサが使用される。
【０００６】
例えば、モーター、変圧器、蛍光灯安定器、ソレノイド等の、動作するために磁界を必要とするいずれかの負荷が、電力会社によって供給される電圧、電流間の位相関係を変化させる。そのような位相シフトは、負荷の効率を低減させ、その結果、電力消費を増大させる。
【０００７】
電圧、電流間の位相角は、力率と呼ばれる。誘導性回路は、電流が電圧に対して遅れることから、遅れ力率を有する。容量性回路は、電流が電圧に対して進むことから、進み力率を有する。電圧、電流間の位相角をゼロに接近させることが好ましい。電圧及び電流が同相になるとき、力率が１となり、配電システムを最も効率よく利用することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
過渡現象及びサージを取り除き、誘電性負荷又は容量性負荷によるエネルギー消費を低減するよう交流電力をコンディショニングする装置を、米国特許第５,１０５，３２７号に開示されたデバイスを含む従来技術のデバイスの動作及び効率を改善する形で提供することは有利であろう。本発明は、上記の利点及び他の利点を達成するよう実装することができるマルチコイルチョーク及びパワーコンディショナ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明により、マルチコイルチョークが提供される。チョークは、第１の脚と、第２の脚と、第３の脚とを有する磁気コアを含む。三つの脚は互いに実質的に平行である。第１のコイルが第１の脚に巻回される。第１のコイルは、第１の端末に第１のリード線を、第２の端末に第２のリード線をもつ。第２のコイルがコアの第２の脚に巻回され、第１の端末に第１のリード線を、第２の端末に第２のリード線をもつ。第３のコイルがコアの第３の脚に巻回され、第１の端末に第１のリード線を、第２の端末に第２のリード線をもつ。第４のコイルが、第１のコイルの第２のリード線の近位部から形成される。第４のコイルは、第３のコイルの第２のリード線の遠位部の周りに巻き付く。第５のコイルが、第３のコイルの第２のリード線の近位部から形成される。第５のコイルは、第１のコイルの第２のリード線の遠位部の周りに巻き付く。
【００１０】
好適な実施形態において、前記第１のコイルの第２のリード線の遠位部は、前記第３のコイルを通ったあとに、前記第５のコイルを通る。同様に、前記第３のコイルの前記第２のリード線の遠位部は、前記第１のコイルを通ったあとに、前記第４のコイルを通る。
【００１１】
磁気コアは、二つの矩形の閉じたコアを、隣り合う側が第２の脚を形成するように並べて配置することにより形成することができる。第１及び第３の脚は各々、ギャップを含み得る。第２の脚は、矩形の閉じたコアの隣り合う側に、実質的に位置合わせしたギャップを含み得る。ギャップは、それらそれぞれの脚に沿って中心に位置付けられ得る。追加のギャップが、矩形の閉じたコアの隣り合う側の長さに従って与えられる場合がある。さらに、各々の矩形の閉じたコアは、絶縁カバーの中に収容される場合がある。
【００１２】
本発明の好適な実施形態によるマルチコイルチョークは、その第１のコイルを時計回り方向及び反時計回り方向のどちらか一方向に巻き、それとともに、第２及び第３のコイルを時計回り方向及び反時計回り方向の他方向に巻くものである。より具体的に、第１のコイルを反時計回り方向に巻き、第２及び第３のコイルを時計回り方向に巻くことができる。第４のコイルは、第１のコイルと同じ方向に、例えば、反時計回りに巻かれる。第５のコイルは第３のコイルと同じ方向に、例えば、時計回りに巻かれる。
【００１３】
本発明による交流電源ラインのためのパワーコンディショナは、マルチコイルチョーク及び少なくとも一つのコンデンサを含む。チョーク及び少なくとも一つのコンデンサを交流電源間で直列に結合する手段が提供される。チョークは、第１の脚、第２の脚及び第３の脚を有する磁気コアを含む。コアの脚は互いに実質的に平行である。第１のコイルは第１の脚に巻回される。第１のコイルは、第１の端末に第１のリード線を、第２の端末に第２のリード線をもつ。第２のコイルは第２の脚に巻回される。第２のコイルは、第１の端末に第１のリード線を、第２の端末に第２のリード線をもつ。第３のコイルは第３の脚に巻回され、第１の端末に第１のリード線を、第２の端末に第２のリード線をもつ。第４のコイルは、第１のコイルの第２のリード線の近位部から形成される。第４のコイルは、第３のコイルの第２のリード線の遠位部の周りに巻き付く。第５のコイルは、第３のコイルの第２のリード線の近位部から形成される。第５のコイルは、第１のコイルの第２のリード線の遠位部の周りに巻き付く。
【００１４】
パワーコンディショナは複数のマルチコイルチョーク（各々がそれぞれの交流電源間で少なくとも一つのコンデンサと直列に結合される）を有する場合がある。そのような実施形態において結合手段は、各交流電源間で少なくとも一つのコンデンサと直列である第１及び第４のコイルと、各交流電源間で少なくとも一つのコンデンサと直列である第２のコイルと、各交流電源間で少なくとも一つのコンデンサと直列である第３及び第５のコイルにより、各々のマルチコイルチョークを結合するよう適合される。
【００１５】
単一のマルチコイルチョークを使用する実施形態において、結合手段は、各交流電源間で第１及び第４のコイルを少なくとも一つのコンデンサと直列に結合し、各交流電源間で第２のコイルを少なくとも一つのコンデンサと直列に結合し、並びに各交流電源間で第３及び第５のコイルを少なくとも一つのコンデンサと直列に結合するよう適合され得る。
【００１６】
磁気コアは、並べて配置され、隣り合う側が第２の脚を形成する二つの矩形の閉じたコアから形成され得る。第１及び第３の脚は各々、ギャップを含み得る。第２の脚は、矩形の閉じたコアの隣り合う側で、実質的に一列に並んだギャップを含み得る。第１、第２及び第３の脚のギャップは、それらそれぞれの脚に沿って中心に位置付けられ得る。追加のギャップが、矩形の閉じたコアの隣り合う側の長さに沿って備わっている場合がある。この追加のギャップは、例えば、各々の矩形の閉じたコアに絶縁カバーを与えることに由来し得る。
【００１７】
次に、同様の要素に同様の数字が付された図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は本発明に従ってチョークコイル（choke）を巻くことができる磁気コア構造を示す図である。
【図２】図２はコアの部分断面図である。
【図３】図３は、本発明によるマルチコイルチョークを形成する、巻線が施されたコアの拡大図である。
【図４】図４は本発明による一つのチョークを使用する単相パワーコンディショナの概略図である。
【図５】図５は本発明による一つのチョークを使用する三相パワーコンディショナの概略図である。
【図６】図６は本発明による二つのチョークを使用する三相パワーコンディショナの概略図である。
【図７】図７は本発明による三つのチョークを使用する三相３線式パワーコンディショナの概略図である。
【図８】図８は本発明による三つのチョークを使用する、三相３線式Ｎ相（with neutral）パワーコンディショナの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明による電流を変換するためのパワーコンディショナは、独自のマルチコイルチョークを使用する。図１において、磁気コア１０が図示されており、本発明に従って、それは、チョークを組み立てるために使用することができる。例えばチョークは、二つの並んだコア１２及びコア１４を使用して組み立てることができる。そのようなコアは、例えば、ラジオシャック（Radio Shack）のカタログナンバー２７３−１０４により入手することができる、「かみ合わせトロイドチョーク（Snap-together Torroid Choke）」コアから成ってよい。これらのコアは、プラスチックの外側カバーを有するフェライトコアを含む。具体的に、カバー１３（実線で図示される）は、コア部分１２ａ、１２ｂ（破線で図示される）を取り囲んで示され、カバー１５（実線で図示される）は、コア部分１４ａ、１４ｂ（破線で図示される）を取り囲んで示されている。
【００２０】
各々のコア１２及びコア１４は、二つのＣ型のフェライトコア構成要素１２ａ、１２ｂ、及び１４ａ、１４ｂから各々構成され、プラスチックの外側カバー１３、１５の中に各々並べて組み立てられると、各々の「Ｃ」の上端部と下端部とが向かい合い、ギャップを形成する。これらギャップは、コア１２の符号１６及び１８ａに見ることができる。同様のギャップ１８ｂ及び２２が、コア１４に図示されている。二つのコア１２及び１４が、図１に図示されているように並べて配置されると、追加のギャップ２４が、コアの隣り合う側に沿って形成される。ギャップ２４は、フェライトコアそのものの間（すなわち、破線の間）の間隔から成り、それは主に、ギャップ内にあるプラスチックカバー部分１３、１５の壁の厚さによって決定されることに留意されたい。
【００２１】
図１に図示されたコア構造は、本発明に従って、三つの脚にワイヤコイルが巻かれたものとなる。上脚３１、中脚３３ａ、３３ｂ、及び下脚３５がある。図示のように、上脚３１はコア１２の一部であり、下脚３５はコア１４の一部であり、中脚３３ａ、３３ｂは、コア１２及び１４の部分から成る。点１１０（例えば、ペイント）が、コイルを脚に巻く際、人がコア構造を適切な方向に保つのに役立つよう、例えば、コア１２の右下角に配置される場合がある。このことは、チョークの適切な動作が、様々なコイルが巻かれる方向によって決まることから、重要である。
【００２２】
以下に説明されるように、本発明に従ってコイルが適切に巻かれると、チョークが励磁されて作られる磁界は、矢印１００、１０２、１０４、及び１０６で図示される方向を向くことになる。具体的に、第１の脚３１の磁界は、矢印１００で指定されるように、左から右方向となる。第２の脚３３ａ、３３ｂの磁界は、矢印１０２、１０４で指定されるように、右から左方向となる。第３の脚３５の磁界は、矢印１０６で指定されるように、左から右方向となる。コイルはまた、磁界が、図１の例に図示されるこれら方向とは反対の方向を向くように巻かれることがあることを理解されたい。
【００２３】
図２は、図１に図示された２−２線に沿ったコアの断面図である。具体的に、図２は、プラスチックカバー１５の内側のフェライトコア１４ｂを示す。カバー１５は、コアの絶縁被覆の機能を果たす。カバー１５が、フェライトコアの側面１４ｃを露出させて、コア１４ｂの三つの側面を覆っていることに留意されたい。
【００２４】
図３は、本発明による、図１のコア構造１０に巻線が施されたチョークの拡大された詳細図である。チョークは五つのコイルを有し、そのうちの三つ（第１のコイル３０、第２のコイル３２、及び第３のコイル３４）は、コアの対応する脚３１、３３ａ、ｂ、及び３５の周りに巻き付く。第４のコイル３６は、第３のコイルのリード線部分の周りに巻き付く。第５のコイル３８は、第１のコイルのリード線部分の周りに巻き付く。チョークは、「電力効率（shunt efficiency）」システムともいう、ＡＣパワーコンディショナの様々な実施形態で使用するために適合される。そのようなパワーコンディショナの実施例が、図４ないし図８に提示される。
【００２５】
図３に示されるチョークの実施形態において、第１のコイル３０はコア１２の第１の脚３１の周りに巻き付く。第２のコイル３２は、コア１２の脚３３ａと隣り合うコア１４の脚３３ｂから成る第２の脚の周りに巻き付く。第３のコイル３４は、コア１４の第３の脚３５の周りに巻き付く。図のように、ギャップ１６及びギャップ２２は各々、第１の脚３１と第３の脚３５に沿って中心にある。同様に、ギャップ１８ａ及びギャップ１８ｂ（一緒にしてギャップ１８という）は概して、第２の脚３３ａ、３３ｂに沿って中心の位置に一列に整列して並べられる。図１に示すように、三つの脚３１、３３ａ、ｂ、及び３５は、互いに実質的に平行である。
【００２６】
第１、第２、第３のコイルがそれらそれぞれの脚の周りに巻き付く方向は、マルチコイルチョークの動作にとって重要であり、より具体的に、該チョークから組み立てられるパワーコンディショナにとって重要である。具体的に、第１のコイル３０は、一つの方向（例えば、反時計回り方向）に巻かれ、且つ第２、第３のコイル３２、３４は、反対方向（例えば、時計回り方向）に巻かれる。これらの方向は、コイル間の関係が維持される限り、逆にしてもよいことを理解されたい。
【００２７】
各々のコイルに含まれる巻数は、チョークが使用される回路の要求によって変化し得るが、典型的に、各々のコイル３０、３２、３４は、例えば、１２ＡＧＷの絶縁被覆銅撚線の巻数４〜６を有するだろう。図示された実施形態において、第１、第２、及び第３のコイル３０、３２、及び３４の各々は、巻数５を有し、第１のコイルは反時計回り方向に脚３１に巻回され、第２及び第３のコイルは各々、脚３３ａ、３３ｂ、及び３５に時計回り方向に巻回される。また、図示された実施形態において、第４及び第５のコイル３６及び３８は、各々、巻数７を有する。
【００２８】
第４のコイル３６は、第１のコイル３０から伸長し、第５のコイル３８は、第３のコイル３４から伸長する。図に示すように、第１のコイル３０は第１のリード線４０及び第２のリード線４１を有する。第４のコイル３６は、第１のコイル３０に近接する第２のリード線４１の部分から形成される。同様に、第３のコイル３４は第１のリード線４４及び第２のリード線４５を有する。第５のコイル３８は、第３のコイル３４に近接する第２のリード線４５の部分から形成される。
【００２９】
第４のコイル３６は、第３のコイル３４の第２のリード線４５の部分４５’（第３のコイル３４に対して遠位にある）の周りに巻き付く。同様に、第５のコイル３８は、第１のコイル３０の第２のリード線４１の部分４１’（第１のコイル３０に対して遠位にある）の周りに巻き付く。第３のコイルの第２のリード線４５は、第４のコイル３６を通るまでに、符号４５’’で図示されるように、第１のコイル３０を通り抜ける。このことは、第２のリード線４５で、第５のコイル３８を形成した後に行われる。この構造の結果として、第３のコイル３４の第２のリード線４５の遠位部は、第１のコイル３０を通り抜けた後に第４のコイル３６を通り抜ける。
【００３０】
同じように、第１のコイルの第２のリード線４１は、第５のコイル３８を通るまでに、符号４１’’で図示されるように、第３のコイル３４を通り抜ける。このことは、コイル３０の第２のリード線４１で、第４のコイル３６を形成した後に行われる。結果として、第１のコイル３０の第２のリード線４１の遠位部は、第３のコイル３４を通り抜けた後に第５のコイル３８を通り抜ける。
【００３１】
図３に図示された独自のチョークは、種々様々なパワーコンディショナの実装の任意のものに使用することができる。それらは、例えば、１２０／２４０ボルトの単相の居住用／娯楽用ユニットを含み、同様に、２０８、２４０、４８０及び６００ボルトの三相の商業用／産業用ユニット（３線式、４線式、及び５線式アプリケーション）を含む。それらの様々な実施形態が図４〜８に図示されている。図面の明確さのために、図１及び図３の拡大図に図示されているチョークのエアギャップ１６、１８、２２及び２４は、図４〜８に示されないことに留意されたい。しかしながら、図４〜８における各々のチョークは、それらエアギャップを有する。
【００３２】
図４は、実施例の単相１２０ボルトパワーコンディショナ実装の概略図である。この実施形態において、第１のコイル３０の第１のリード線４０は、調整される交流電源のライン５０（Ｌ１）に接続される。第１のコイル３０の第２のリード線４１は、その自由端において、交流電源のニュートラル５２（Ｎ）にコンデンサ５４を経由して接続される。同様に、第３のコイル３４の第１のリード線４４は、交流電源のライン５０（Ｌ１）に接続され、第２のリード線４５は、その自由端において、ニュートラル５２にコンデンサ５６を介して接続される。第２のコイル３２も、ライン５０及びニュートラル５２間に結合される。具体的に、第２のコイル３２のライン４２が、ライン５０（Ｌ１）に結合され、第２のコイル３２のライン４３が、コンデンサ５８を経由してニュートラル５２（Ｎ）に結合される。
【００３３】
図４の実施形態は、様々な付加的な構成要素を含む。ランプ６０（例えば、ＬＥＤ又は白熱灯）が、ライン５０及びニュートラル５２間に制限抵抗６２を経由して接続される。過渡抑制が、Ｌ１及びニュートラル間に結合されたバリスタ（例えば、ＭＯＶ）６４によって提供される。ブリーダ抵抗６６が蓄積荷電を放出するためにバリスタ６４に並列に結合され、それによって、電源を切ったあとにユニットを扱う電気技術者が感電する可能性を低減させる。
【００３４】
図５は、ライン５０（Ｌ１）、ライン５３（Ｌ２）、及びニュートラル（Ｎ）を有する実施例の２４０ボルト娯楽用ユニット（例えば、船舶用）の概略図である。図４の実施形態と同様に、単一のチョーク１０が、図示のように第１、第２、及び第３のコイル３０、３２、及び３４を結合して使用される。この実装での付加的な構成要素は、ランプ６１及び直列抵抗６３、並列ブリーダ抵抗６７を有するバリスタ６５、及びバリスタ６８を含む。
【００３５】
図６は、本発明に係るマルチコイルチョーク１０を使用する実施例の２４０ボルト三相パワーコンディショナ実装を図示する。この実施形態において、二つの同一のチョーク１０ａ及び１０ｂが使用される。これらのチョークは、図３に示されたチョーク１０と同じである。各々のチョークの第１、第２、及び第３のコイル３０、３２、３４が、図示のように、交流電源のラインＬ１、Ｌ２、及びＮに結合される。この実装での付加的な構成要素は、コンデンサ７０、７２、７４を含む。
【００３６】
図７は、三つのホットライン５０（Ｌ１）、５３（Ｌ２）及び５５（Ｌ３）を有する交流電源に取り付けられる、例えば、４８０ボルトパワーコンディショナに適した三相の実施形態を図示する。三つのチョーク１０ａ、１０ｂ、及び１０ｃが与えられ、それらは各々図３に図示されたチョーク１０と同じ構成を有する。図示のように、各々のチョークの第１のコイル３０、第２のコイル３２、及び第３のコイル３４が、電源のラインＬ１、Ｌ２及びＬ３に結合される。この実装における付加的な構成要素は、ランプ８０及び直列抵抗８１と、コンデンサ８３、８４及び８５とを含む。また、付加的なブリーダ抵抗６９が、バリスタ６８間に与えられる。
【００３７】
図８は、例えば、２０８ボルト又は４８０ボルトの三相Ｙ結線（Y configured）交流電源に使用される実施例のパワーコンディショナの概略図である。このような電源は、三つのホットラインと、ニュートラルとを有する。これらは図８に、ライン５０（Ｌ１）、ライン５３（Ｌ２）、ライン５５（Ｌ３）、及びニュートラル５２（Ｎ）として図示される。三つのチョーク１０ａ、１０ｂ、及び１０ｃが与えられ、それらは各々、図３に図示されたチョーク１０と同じ構成を有する。図示のように、各々のチョークの第１のコイル３０、第２のコイル３２、及び第３のコイル３４は、電源のラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３及びＮに結合される。この実装での付加的な構成要素は、バリスタ８５及び抵抗８６を含む。
【００３８】
本発明に係るマルチコイルチョークは、米国特許第５，１０５，３２７号に開示されたパワーコンディショナを越えた有意な改良も含め、従来技術のパワーコンディショナを越えた実質的に省エネルギーとなり、改良された過渡的現象からの保護及びサージ現象からの保護も行えるパワーコンディショナを提供する。過渡的現象からの保護及びサージの保護が、様々なコンデンサ及び過渡サプレッサによって提供される。図面に示されるように、コンデンサは電源ライン間に与えられる。金属酸化物バリスタ（「ＭＯＶ」）デバイス等の過渡サプレッサが、回路全体の様々なポイントに配置され得る。一つのＭＯＶは、引込み電源ライン間に配置される場合がある。一つのＭＯＶは、引込み線からニュートラルに結合される場合がある。ＭＯＶは、ニュートラルとグラウンド間に配置される場合がある。過渡サプレッサ間のブリーダ抵抗は、回路に蓄えられた電荷を低下させ、ユニットの交流電源の接続が切られた際に感電から保護する。
【００３９】
図示された様々な構成要素の値は、調整される交流電源及びパワーコンディショナによって保護される負荷によって決まるだろう。典型的に、コンデンサは、２５〜１００マイクロファラッドの間で、パワーコンディショナに印加される最大電圧に適した電圧リミット（電圧上下限）を有するだろう。バリスタ間に配置されるブリーダダウン抵抗は、約３０ＫΩないし１００ＫΩ又はそれ以上であり、２ワットの典型的な出力定格を有する。過渡サプレッサに代用されるＭＯＶデバイスは各々、約４０，０００ジュールの定格を有するよう典型的に選択されるだろう。
【００４０】
本明細書に開示されたマルチコイルチョークを使用するパワーコンディショナは周波数に依存しないものであり、そのことによりそれらは、北米に見られる６０Ｈｚの線電流と、世界各地で使用される５０Ｈｚの電流との両方に有効であり得る。独創的なチョークを使用して製造されるパワーコンディショナは、様々な要因（三つの脚のコア設計、各々のチョークに五つのコイルを本明細書に示した巻線構成で提供すること及びコアに与えられた四つの個別のエアギャップ等）によって、非常に改良され、従来技術のデバイスより優れたものとなる。エアギャップは、ギャップ１６、１８（１８ａ及び１８ｂ）、２２及び２４として、図１に最も明確に図示されている。試験により、エネルギー節約は、米国特許第５，１０５，３２７号に示されたタイプの従来技術のデバイスによってもたらされる節約の約２倍であり、加えて、より速いサージ抑制及びより大きいサージに対処する能力を備えることが示された。サージ抑制における改良は、少なくとも部分的に、チョークに与えられる、チョークの飽和を抑制する複数のエアギャップにより実現する。また、本発明に係るチョークを使用するパワーコンディショナによって、よりよいフィルター効果がもたらされる。
【００４１】
パワーコンディショナの構成要素はモジュールで提供される場合があり、それはサービスパネルにおいてユーザの電源ラインに接続される。あるいはモジュールは、負荷においてユーザの電源ラインに接続される場合がある。複数のそのようなモジュールが、商業施設又は住宅の全体に提供される場合がある。例えば、一つのモジュールが、オフィスビルの各々の蛍光灯器具に取り付けられ、または、そのような照明器具に給電する個別の電源ラインに各々に取り付けられる場合がある。モジュールの接続は、電源ラインのタップにおいて行われる。構成要素がいずれのラインにも直列に配置されることがないため、モジュールの取り付けの際に電源ラインを切る必要はない。
【００４２】
本発明は様々な実施形態を参照して説明されたが、本発明の範囲を逸脱することなく、様々な変更が行われてよく、均等なものがその構成要素に代用されてよいことが当業者に理解されるだろう。さらに、本教示の多くの修正が、本発明の本質的な範囲を逸脱することなく、具体的な状況や材料に適合するように行われてよい。従って、本発明は、本発明を実施するよう企図された最良の形態として開示された具体的な実施形態に限定されず、本発明は、添付の「特許請求の範囲」の範囲に収まる全ての実施形態を含むことを意図するものである。
【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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