(57)【要約】【課題】磁芯の磁気飽和を確実に行わせることにより、限流性能を改善できる限流器を得る。【解決手段】永久磁石１ａ，１ｂと軟質磁芯２ａ，２ｂとにより閉磁気回路を形成し永久磁石１ａ，１ｂの磁束によって軟質磁芯２ａ，２ｂを磁気飽和状態とするとともに、コイル３に流れる電流により軟質磁芯２ａ，２ｂを永久磁石１ａ，１ｂによる磁束に対する磁化方向が軟質磁芯２ａと軟質磁芯２ｂとで反対となるように磁化し、回路短絡時にコイル３に流れる電流により軟質磁芯２ａ，２ｂを半周期ごとに磁化反転して短絡電流を限流する限流器において、軟質磁芯２ａ，２ｂにおける長手方向中央部２２ａ，２２ｂの断面積が端部２１ａ，２１ｂおよび２３ａ，２３ｂの断面積に比べて比較的小さくなるように構成した。【選択図】　　　　図１
2004022913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の永久磁石と、長手方向に延在し一端部を前記第１の永久磁石と磁気的に結合され他端部を前記第２の永久磁石と磁気的に結合される第１の磁芯と、前記第１の磁芯と互いに平行状態で対向して長手方向に延在し一端部を前記第１の永久磁石と磁気的に結合され他端部を前記第２の永久磁石と磁気的に結合される第２の磁芯と、前記互いに対向する第１および第２の磁芯の周囲に巻回されたコイルとを備え、前記第１および第２の永久磁石と前記第１および第２の磁芯とにより閉磁気回路を形成し前記第１および第２の永久磁石の磁束によって前記第１および第２の磁芯を磁気飽和状態とするとともに、前記第１および第２の磁芯を前記第１および第２の永久磁石による磁束に対する磁化方向が前記第１の磁芯と第２の磁芯とで反対となるように磁化し、回路短絡時に前記コイルに流れる電流により前記第１および第２の磁芯を半周期ごとに磁化反転して短絡電流を限流する限流器において、前記第１および第２の磁芯における長手方向中央部の断面積が端部の断面積に比べて比較的小さくなるように構成したことを特徴とする限流器。
【請求項２】
互いに対向する前記第１および第２の磁芯における相互間距離を前記第１および第２の磁芯の長手方向中央部の方が端部よりも大きくなるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の限流器。
【請求項３】
第１および第２の永久磁石と、長手方向に延在し一端部を前記第１の永久磁石と磁気的に結合され他端部を前記第２の永久磁石と磁気的に結合される第１の磁芯と、前記第１の磁芯と互いに平行状態で対向して長手方向に延在し一端部を前記第１の永久磁石と磁気的に結合され他端部を前記第２の永久磁石と磁気的に結合される第２の磁芯と、前記互いに対向する第１および第２の磁芯の周囲に巻回されたコイルとを備え、前記第１および第２の永久磁石と前記第１および第２の磁芯とにより閉磁気回路を形成し前記第１および第２の永久磁石の磁束によって前記第１および第２の磁芯を磁気飽和状態とするとともに、前記第１および第２の磁芯を前記第１および第２の永久磁石による磁束に対する磁化方向が前記第１の磁芯と第２の磁芯とで反対となるように磁化し、回路短絡時に前記コイルに流れる電流により前記第１および第２の磁芯を半周期ごとに磁化反転して短絡電流を限流する限流器において、互いに対向する前記第１および第２の磁芯における長手方向中央部を端部よりも比較的小さい飽和磁束密度を有する材質で構成したことを特徴とする限流器。
【請求項４】
第１および第２の永久磁石と、長手方向に延在し一端部を前記第１の永久磁石と磁気的に結合され他端部を前記第２の永久磁石と磁気的に結合される第１の磁芯と、前記第１の磁芯と互いに平行状態で対向して長手方向に延在し一端部を前記第１の永久磁石と磁気的に結合され他端部を前記第２の永久磁石と磁気的に結合される第２の磁芯と、前記互いに対向する第１および第２の磁芯の周囲に巻回されたコイルとを備え、前記第１および第２の永久磁石と前記第１および第２の磁芯とにより閉磁気回路を形成し前記第１および第２の永久磁石の磁束によって前記第１および第２の磁芯を磁気飽和状態とするとともに、前記第１および第２の磁芯を前記第１および第２の永久磁石による磁束に対する磁化方向が前記第１の磁芯と第２の磁芯とで反対となるように磁化し、回路短絡時に前記コイルに流れる電流により前記第１および第２の磁芯を半周期ごとに磁化反転して短絡電流を限流する限流器において、前記永久磁石による磁束によって磁気飽和している前記第１および第２の磁芯での所定の磁束密度以上となる部分に前記コイルを巻回することを特徴とする限流器。
【請求項５】
第１および第２の永久磁石と、長手方向に延在し一端部を前記第１の永久磁石と磁気的に結合され他端部を前記第２の永久磁石と磁気的に結合される第１の磁芯と、前記第１の磁芯と互いに平行状態で対向して長手方向に延在し一端部を前記第１の永久磁石と磁気的に結合され他端部を前記第２の永久磁石と磁気的に結合される第２の磁芯と、前記互いに対向する第１および第２の磁芯の周囲に巻回されたコイルとを備え、前記第１および第２の永久磁石と前記第１および第２の磁芯とにより閉磁気回路を形成し前記第１および第２の永久磁石の磁束によって前記第１および第２の磁芯を磁気飽和状態とするとともに、前記第１および第２の磁芯を前記第１および第２の永久磁石による磁束に対する磁化方向が前記第１の磁芯と第２の磁芯とで反対となるように磁化し、回路短絡時に前記コイルに流れる電流により前記第１および第２の磁芯を半周期ごとに磁化反転して短絡電流を限流する限流器において、前記第１および第２の磁芯での磁気飽和度が比較的高い部分における前記コイルの巻数を比較的多くしたことを特徴とする限流器。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
この発明は、限流器、特に、電力系統に設けられたコントロールセンタ等に用いられる、永久磁石を利用したリアクトル型の限流器に関するものである。
【０００１】
【従来の技術】
先行技術としては、２個の永久磁石及びこれらを両側から挟むようにしてこれらと接合するように対向配置された２個の軟質磁芯とで構成された閉磁気回路と、永久磁石が発生する静磁束によって、磁化方向が反対になるように磁気飽和した各軟質磁芯に巻回された１個のコイルを備えた限流器がある。負荷電流通電時には、コイルに流れる電流によって発生する磁束は、永久磁石によって磁気飽和状態になっている軟質磁芯を通過する磁束量に比べて小さく、軟質磁芯は磁気飽和状態を保つためにインダクタンスは小さいが、短絡電流通電時には電流が大きいためにコイルに流れる電流によって発生する磁束は永久磁石によって軟質磁芯を通過する磁束を打ち消すことになって磁気飽和状態が解けて、コイルのインダクタンスが大きくなり、短絡電流を限流する。２個の永久磁石によって磁気飽和された２個の軟質磁芯の周囲に巻回された１個のコイルで、回路短絡時にコイルに流れる電流によって発生する磁界によって各軟質磁芯が半周期ごとに磁化反転するスイッチング現象を利用して短絡電流を限流するというものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
この先行技術では、永久磁石で軟質磁芯を磁気飽和させる際に、対向配置された軟質磁芯間距離が小さくなるために漏れ磁束が発生しやすく、永久磁石を用いて軟質磁芯を十分に磁気飽和することがが不可能なために負荷電流通電時のコイルのインダクタンスが大きくなる。このため、限流器での電圧降下が大きくなり、十分に負荷電流を通電できない。
また、負荷電流通電時のインダクタンスが大きいために、短絡事故が発生した場合にインダクタンスが変化して限流させる際には、そのインダクタンスの変化量が小さくなり、限流性能が悪くといった問題がある。
このため、磁芯を十分に磁気飽和させて、負荷電流通電時のインダクタンスを小さくする必要がある。
【０００３】
この発明は、磁芯の磁気飽和を確実に行わせることにより限流性能を改善できる限流器を得ようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る限流器では、第１および第２の永久磁石と、長手方向に延在し一端部を前記第１の永久磁石と磁気的に結合され他端部を前記第２の永久磁石と磁気的に結合される第１の磁芯と、前記第１の磁芯と互いに平行状態で対向して長手方向に延在し一端部を前記第１の永久磁石と磁気的に結合され他端部を前記第２の永久磁石と磁気的に結合される第２の磁芯と、前記互いに対向する第１および第２の磁芯の周囲に巻回されたコイルとを備え、前記第１および第２の永久磁石と前記第１および第２の磁芯とにより閉磁気回路を形成し前記第１および第２の永久磁石の磁束によって前記第１および第２の磁芯を磁気飽和状態とするとともに、前記第１および第２の磁芯を前記第１および第２の永久磁石による磁束に対する磁化方向が前記第１の磁芯と第２の磁芯とで反対となるように磁化し、回路短絡時に前記コイルに流れる電流により前記第１および第２の磁芯を半周期ごとに磁化反転して短絡電流を限流する限流器において、前記第１および第２の磁芯における長手方向中央部の断面積が端部の断面積に比べて比較的小さくなるように構成したものである。
【０００５】
第２の発明に係る限流器では、第１の発明において、互いに対向する前記第１および第２の磁芯における相互間距離を前記第１および第２の磁芯の長手方向中央部の方が端部よりも大きくなるように構成したものである。
【０００６】
第３の発明に係る限流器では、第１および第２の永久磁石と、長手方向に延在し一端部を前記第１の永久磁石と磁気的に結合され他端部を前記第２の永久磁石と磁気的に結合される第１の磁芯と、前記第１の磁芯と互いに平行状態で対向して長手方向に延在し一端部を前記第１の永久磁石と磁気的に結合され他端部を前記第２の永久磁石と磁気的に結合される第２の磁芯と、前記互いに対向する第１および第２の磁芯の周囲に巻回されたコイルとを備え、前記第１および第２の永久磁石と前記第１および第２の磁芯とにより閉磁気回路を形成し前記第１および第２の永久磁石の磁束によって前記第１および第２の磁芯を磁気飽和状態とするとともに、前記第１および第２の磁芯を前記第１および第２の永久磁石による磁束に対する磁化方向が前記第１の磁芯と第２の磁芯とで反対となるように磁化し、回路短絡時に前記コイルに流れる電流により前記第１および第２の磁芯を半周期ごとに磁化反転して短絡電流を限流する限流器において、互いに対向する前記第１および第２の磁芯における長手方向中央部を端部よりも比較的小さい飽和磁束密度を有する材質で構成したものである。
【０００７】
第４の発明に係る限流器では、第１および第２の永久磁石と、長手方向に延在し一端部を前記第１の永久磁石と磁気的に結合され他端部を前記第２の永久磁石と磁気的に結合される第１の磁芯と、前記第１の磁芯と互いに平行状態で対向して長手方向に延在し一端部を前記第１の永久磁石と磁気的に結合され他端部を前記第２の永久磁石と磁気的に結合される第２の磁芯と、前記互いに対向する第１および第２の磁芯の周囲に巻回されたコイルとを備え、前記第１および第２の永久磁石と前記第１および第２の磁芯とにより閉磁気回路を形成し前記第１および第２の永久磁石の磁束によって前記第１および第２の磁芯を磁気飽和状態とするとともに、前記第１および第２の磁芯を前記第１および第２の永久磁石による磁束に対する磁化方向が前記第１の磁芯と第２の磁芯とで反対となるように磁化し、回路短絡時に前記コイルに流れる電流により前記第１および第２の磁芯を半周期ごとに磁化反転して短絡電流を限流する限流器において、前記永久磁石による磁束によって磁気飽和している前記第１および第２の磁芯での所定の磁束密度以上となる部分に前記コイルを巻回するものである。
【０００８】
第５の発明に係る限流器では、第１および第２の永久磁石と、長手方向に延在し一端部を前記第１の永久磁石と磁気的に結合され他端部を前記第２の永久磁石と磁気的に結合される第１の磁芯と、前記第１の磁芯と互いに平行状態で対向して長手方向に延在し一端部を前記第１の永久磁石と磁気的に結合され他端部を前記第２の永久磁石と磁気的に結合される第２の磁芯と、前記互いに対向する第１および第２の磁芯の周囲に巻回されたコイルとを備え、前記第１および第２の永久磁石と前記第１および第２の磁芯とにより閉磁気回路を形成し前記第１および第２の永久磁石の磁束によって前記第１および第２の磁芯を磁気飽和状態とするとともに、前記第１および第２の磁芯を前記第１および第２の永久磁石による磁束に対する磁化方向が前記第１の磁芯と第２の磁芯とで反対となるように磁化し、回路短絡時に前記コイルに流れる電流により前記第１および第２の磁芯を半周期ごとに磁化反転して短絡電流を限流する限流器において、前記第１および第２の磁芯での磁気飽和度が比較的高い部分における前記コイルの巻数を比較的多くしたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明による実施の形態１を図１について説明する。図１は実施の形態１における限流器の構成を示す斜視図である。
【００１０】
図において、１ａ，１ｂは永久磁石、２ａ，２ｂは長手方向に延在し互いに対向して配置された矩形板状の軟質磁芯、３は軟質磁芯２ａ，２ｂに巻回されたコイルである。
２１ａ，２３ａは軟質磁芯２ａの端部、２２ａは軟質磁芯２ａの中央部、２１ｂ，２３ｂは軟質磁芯２ｂの端部、２２ｂは軟質磁芯２ｂの中央部である。
２４ａは軟質磁芯２ａの軟質磁芯２ｂとの対向面に設けられた垂直縦断面が円弧状の切欠部、２４ｂは軟質磁芯２ｂの軟質磁芯２ａとの対向面に設けられた垂直縦断面が円弧状の切欠部である。
【００１１】
この実施の形態１では、図１に示すように、限流器を２つの永久磁石１ａ，１ｂと２つの軟質磁芯２ａ，２ｂによって磁気的に閉ループとなる磁気回路を構成し、その周囲にコイル３を組み合わせて構成したものである。
軟質磁芯２ａ，２ｂは、永久磁石１ａ，１ｂによる磁束によって磁気飽和状態とされている。
コイル３は、回路短絡時のような大電流が流れる場合に、コイルに流れる電流により軟質磁芯２ａ，２ｂを半周期毎に磁化反転して短絡電流を限流する作用を行わせる。
【００１２】
図１に示す構成では、２つの軟質磁芯２ａ，２ｂは長手方向において端部２１ａ，２１ｂおよび２３ａ，２３ｂの断面積よりも中央部２２ａ，２２ｂの断面積を小さくしている。
このような構成に対応する従来技術による限流器の構成は図１１に示される。この従来技術による構成の場合、２つの軟質磁芯２ａ，２ｂが対向して配置されているため、その間に特に漏れ磁束が発生しやすい。このため、軟質磁芯２ａ，２ｂの長手方向中央部２２ａ，２２ｂに近づくにつれて磁気飽和度が小さくなり、場合によっては中央部２２ａ，２２ｂで十分に磁束が通らずに磁気飽和しないことも予想される。
それで、この実施の形態１では、中央部２２ａ，２２ｂでも十分に磁束が通して磁気飽和させるために、図１の軟質磁芯２ａ，２ｂのように中央部２２ａ，２２ｂに近づくにしたがって軟質磁芯２ａ，２ｂの断面積を小さくすることによって、中央部２２ａ，２２ｂを通る磁束数が同じであったとしても磁気飽和させることができる。
この結果、中央部２２ａ，２２ｂで磁気飽和しにくくなって限流作用が低減することを防ぐことが可能となり、負荷電流通電時のコイル３のインダクタンスを小さくすることができる。
【００１３】
この発明による実施の形態１によれば、第１および第２の永久磁石１ａ，１ｂと、長手方向に延在し一端部２１ａを前記第１の永久磁石１ａと磁気的に結合され他端部２３ａを前記第２の永久磁石１ｂと磁気的に結合される矩形板状の第１の軟質磁芯２ａと、前記第１の磁芯２ａと互いに平行状態で対向して長手方向に延在し一端部２１ｂを前記第１の永久磁石１ａと磁気的に結合され他端部２３ｂを前記第２の永久磁石１ｂと磁気的に結合される矩形板状の第２の軟質磁芯２ｂと、前記互いに対向する第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂの周囲に巻回されたコイル３とを備え、前記第１および第２の永久磁石１ａ，１ｂと前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂとにより閉磁気回路を形成し前記第１および第２の永久磁石１ａ，１ｂの磁束によって前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂを磁気飽和状態とするとともに、前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂを前記第１および第２の永久磁石１ａ，１ｂによる磁束に対する磁化方向が前記第１の軟質磁芯２ａと第２の軟質磁芯２ｂとで反対となるように磁化し、回路短絡時に前記コイル３に流れる電流により前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂを半周期ごとに磁化反転して短絡電流を限流する限流器において、前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂにおける長手方向中央部２２ａ，２２ｂの横断面積が端部２１ａ，２１ｂおよび２３ａ，２３ｂの横断面積に比べて比較的小さくなるように構成するとともに、互いに対向する前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂにおける相互間距離を前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂの長手方向中央部２２ａ，２２ｂの方が端部２１ａ，２１ｂおよび２３ａ，２３ｂよりも大きくなるように構成したので、軟質磁芯の磁気飽和を確実に行わせることができ、負荷通電時におけるコイルのインダクタンスを小さくすることができて、限流性能を改善できる限流器を得ることができる。
【００１４】
実施の形態２．
この発明による実施の形態２を図２および図３について説明する。図２は実施の形態２における磁気回路構成の一例を示す斜視図である。図３は実施の形態２における磁気回路構成の変形例を示す斜視図である。
この実施の形態２において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１における構成と同様の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００１５】
図において、１ａ，１ｂは永久磁石、２ａ，２ｂは長手方向に延在し互いに対向して配置された矩形板状の軟質磁芯である。
２４ａは軟質磁芯２ａの軟質磁芯２ｂとの対向面に設けられた垂直縦断面が折線状の切欠部、２４ｂは軟質磁芯２ｂの軟質磁芯２ａとの対向面に設けられた垂直縦断面が折線状の切欠部である。
【００１６】
図１に示す実施の形態１においては、軟質磁芯２ａ，２ｂの切欠部２４ａ，２４ｂが閉ループとなる磁気回路の内側を円弧で切り取ったような形状をしているが、この実施の形態２において、図２，図３に示すような折線で切り取った形状であっても同様の効果が期待できる。
【００１７】
すなわち、図２に示す構成では、折線で切り取った形状を持つ切欠部２４ａ，２４ｂを形成することによって、軟質磁芯２ａ，２ｂの長手方向中央部２２ａ，２２ｂの横断面積が端部２１ａ，２１ｂおよび２３ａ，２３ｂの横断面積よりも小さくなるようにされている。
【００１８】
また、図３に示す構成では、折線で階段状に切り取った形状を持つ切欠部２４ａ，２４ｂを形成することによって、軟質磁芯２ａ，２ｂの長手方向中央部２２ａ，２２ｂの横断面積が端部２１ａ，２１ｂおよび２３ａ，２３ｂの横断面積よりも小さくなるようにされている。
【００１９】
特に、実施の形態１における図１に示す構成と同様に、この実施の形態２において図２，図３に示したような内側を切り取った形状の場合には、軟質磁芯２ａ，２ｂの断面積を中央に近づくにつれて小さくしたことによって中央部を通る磁束数が同じであったとしても磁気飽和させることができるのと同時に、対向する２つの軟質磁芯間距離が大きくなるため、漏れ磁束量を小さくする効果があり、さらに磁気飽和し易くなる。
【００２０】
この発明による実施の形態２によれば、第１および第２の永久磁石１ａ，１ｂと、長手方向に延在し一端部２１ａを前記第１の永久磁石１ａと磁気的に結合され他端部２３ａを前記第２の永久磁石１ｂと磁気的に結合される矩形板状の第１の軟質磁芯２ａと、前記第１の軟質磁芯２ａと互いに平行状態で対向して長手方向に延在し一端部２１ｂを前記第１の永久磁石１ａと磁気的に結合され他端部２３ｂを前記第２の永久磁石１ｂと磁気的に結合される第２の軟質磁芯２ｂと、前記互いに対向する第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂの周囲に巻回されたコイルとを備え、前記第１および第２の永久磁石１ａ，１ｂと前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂとにより閉磁気回路を形成し前記第１および第２の永久磁石１ａ，１ｂの磁束によって前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂを磁気飽和状態とするとともに、前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂを前記第１および第２の永久磁石１ａ，１ｂによる磁束に対する磁化方向が前記第１の軟質磁芯２ａと第２の軟質磁芯２ｂとで反対となるように磁化し、回路短絡時に前記コイルに流れる電流により前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂを半周期ごとに磁化反転して短絡電流を限流する限流器において、前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂの対向面にそれぞれ設けられ垂直縦断面が折線形状を有する切欠部２４ａ，２４ｂを形成することにより、前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂにおける長手方向中央部２２ａ，２２ｂの横断面積が端部２１ａ，２１ｂおよび２３ａ，２３ｂの横断面積に比べて比較的小さくなるように構成するとともに、互いに対向する前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂにおける相互間距離を前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂの長手方向中央部２２ａ，２２ｂの方が端部２１ａ，２１ｂおよび２３ａ，２３ｂよりも大きくなるように構成したので、軟質磁芯における長手方向中央部の横断面積を比較的小さくして軟質磁芯の磁気飽和を確実に行わせることができるとともに、軟質磁芯の相互間距離を長手方向中央部で比較的大きくして漏れ磁束を低減し磁芯の磁気飽和を更に確実に行わせることができ、限流性能を改善できる限流器を得ることができる。
【００２１】
実施の形態３．
この発明による実施の形態３を図４および図５について説明する。図４は実施の形態３における磁気回路構成の一例を示す斜視図である。図５は実施の形態３における磁気回路構成の変形例を示す斜視図である。
この実施の形態３において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１における構成と同様の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２２】
図において、１ａ，１ｂは永久磁石、２ａ，２ｂは長手方向に延在し互いに対向して配置された矩形板状の軟質磁芯である。
２４ａは軟質磁芯２ａに設けられた垂直縦断面または水平縦断面が円弧状の切欠部、２４ｂは軟質磁芯２ｂに設けられた垂直縦断面または水平縦断面が円弧状の切欠部である。
【００２３】
図１ないし図３に示す実施の形態１および実施の形態２のような閉ループを形成する磁気回路の内側だけでなく、この実施の形態３に示すように、例として円弧で切り取った形状の場合を示すが、図４のように外側を切り取った場合、図５のように側面を切り取った場合においても同様の効果が期待できる。
これは円弧だけでなく、折線で切り取った形状の場合でも同様の効果が期待できる。
また、図示しないが、これら切り取る形状を組み合わせた場合、例えば、外側と内側の両側を切り取った形状にしても、同様の効果が期待できる。
【００２４】
すなわち、図４に示す構成では、円弧で切り取った形状を持つ切欠部２４ａ，２４ｂを軟質磁芯２ａ，２ｂの外側つまり軟質磁芯２ａ，２ｂの相互対向面と反対側の面に形成することによって、軟質磁芯２ａ，２ｂの長手方向中央部２２ａ，２２ｂの横断面積が端部２１ａ，２１ｂおよび２３ａ，２３ｂの横断面積よりも小さくなるようにされている。
【００２５】
また、図５に示す構成では、円弧で切り取った形状を持つ切欠部２４ａ，２４ｂを軟質磁芯２ａ，２ｂの両側面に形成することによって、軟質磁芯２ａ，２ｂの長手方向中央部２２ａ，２２ｂの横断面積が端部２１ａ，２１ｂおよび２３ａ，２３ｂの横断面積よりも小さくなるようにされている。
【００２６】
そして、前述したように、切欠部２３ａ，２３ｂは、折線形状として形成するようにしてもよく、また、切欠部２３ａ，２３ｂを、軟質磁芯２ａ，２ｂの内側つまり軟質磁芯２ａ，２ｂの相互対向面と、軟質磁芯２ａ，２ｂの外側つまり軟質磁芯２ａ，２ｂの相互対向面と反対面とのそれぞれに設けるようにしてもよい。
【００２７】
この発明による実施の形態３によれば、第１および第２の永久磁石１ａ，１ｂと、長手方向に延在し一端部２１ａを前記第１の永久磁石１ａと磁気的に結合され他端部２３ａを前記第２の永久磁石１ｂと磁気的に結合される第１の軟質磁芯２ａと、前記第１の軟質磁芯２ａと互いに平行状態で対向して長手方向に延在し一端部２１ｂを前記第１の永久磁石１ａと磁気的に結合され他端部２３ｂを前記第２の永久磁石１ｂと磁気的に結合される第２の軟質磁芯２ｂと、前記互いに対向する第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂの周囲に巻回されたコイルとを備え、前記第１および第２の永久磁石１ａ，１ｂと前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂとにより閉磁気回路を形成し前記第１および第２の永久磁石１ａ，１ｂの磁束によって前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂを磁気飽和状態とするとともに、前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂを前記第１および第２の永久磁石１ａ，１ｂによる磁束に対する磁化方向が前記第１の軟質磁芯２ａと第２の軟質磁芯２ｂとで反対となるように磁化し、回路短絡時に前記コイルに流れる電流により前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂを半周期ごとに磁化反転して短絡電流を限流する限流器において、軟質磁芯２ａ，２ｂの相互対向面と反対側の面、または、軟質磁芯２ａ，２ｂの両側面にそれぞれ切欠部２４ａ，２４ｂを形成することにより、前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂにおける長手方向中央部２２ａ，２２ｂの横断面積が端部２１ａ，２１ｂおよび２３ａ，２３ｂの横断面積に比べて比較的小さくなるように構成したので、軟質磁芯における長手方向中央部の横断面積を比較的小さくして軟質磁芯の磁気飽和を確実に行わせることができ、限流性能を改善できる限流器を得ることができる。
【００２８】
実施の形態４．
この発明による実施の形態４を図６および図７について説明する。図６は実施の形態４における磁気回路の構成を示す斜視図である。図７は実施の形態４における磁芯の磁化特性を示す線図である。
この実施の形態４において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１における構成と同様の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２９】
図において、１ａ，１ｂは永久磁石、２ａ，２ｂは長手方向に延在し互いに対向して配置された矩形板状の軟質磁芯である。
２１ａ，２３ａは軟質磁芯２ａの端部、２２ａは軟質磁芯２ａの中央部、２１ｂ，２３ｂは軟質磁芯２ｂの端部、２２ｂは軟質磁芯２ｂの中央部である。
【００３０】
図６に示すように、軟質磁芯の飽和磁束密度が異なる材料を２つ以上用いて組み合わせている。
これらの飽和磁束密度は例えば図７に示すようなＢ−Ｈ特性を備えている材料の組み合わせである。
【００３１】
このように、軟質磁芯２ａ，２ｂの端部２１ａ，２１ｂおよび２３ａ，２３ｂに飽和磁束密度が高い材料を用い、中央部２２ａ，２２ｂに飽和磁束密度が低い材料を用いて、これらを組み合わせることによって、同じ断面積であっても中央部２２ａ，２２ｂで軟質磁芯を磁気飽和させることが可能になる。
この結果、負荷電流通電時のコイルのインダクタンスを小さくすることができる。
【００３２】
この発明による実施の形態４によれば、第１および第２の永久磁石１ａ，１ｂと、長手方向に延在し一端部２１ａを前記第１の永久磁石１ａと磁気的に結合され他端部２３ａを前記第２の永久磁石１ｂと磁気的に結合される矩形板状の第１の軟質磁芯２ａと、前記第１の軟質磁芯２ａと互いに平行状態で対向して長手方向に延在し一端部２１ｂを前記第１の永久磁石１ａと磁気的に結合され他端部２３ｂを前記第２の永久磁石１ｂと磁気的に結合される矩形板状の第２の軟質磁芯２ｂと、前記互いに対向する第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂの周囲に巻回されたコイルとを備え、前記第１および第２の永久磁石１ａ，１ｂと前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂとにより閉磁気回路を形成し前記第１および第２の永久磁石１ａ，１ｂの磁束によって前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂを磁気飽和状態とするとともに、前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂを前記第１および第２の永久磁石１ａ，１ｂによる磁束に対する磁化方向が前記第１の軟質磁芯２ａと第２の軟質磁芯２ｂとで反対となるように磁化し、回路短絡時に前記コイルに流れる電流により前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂを半周期ごとに磁化反転して短絡電流を限流する限流器において、互いに対向する前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂにおける長手方向中央部２２ａ，２２ｂを端部２１ａ，２３ｂおよび２１ａ，２３ｂよりも比較的小さい飽和磁束密度を有する材質で構成したので、軟質磁芯の磁気飽和を確実に行わせることにより、限流性能を改善できる限流器を得ることができる。また、図示しないが軟質磁芯の飽和磁束密度が異なる２つ以上の材料を組み合わせる場合でも、中央部に近づくほど飽和磁束密度が低くなるように組み合わせることによって同様の効果が期待できる。
【００３３】
実施の形態５．
この発明による実施の形態５を図８および図９について説明する。図８は実施の形態５における限流器の構成を示す側面図である。図９は実施の形態５における磁芯の磁束分布特性を示す線図である。
この実施の形態５において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１における構成と同様の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００３４】
図において、１ａ，１ｂは永久磁石、２ａ，２ｂは長手方向に延在し互いに対向して配置された矩形板状の軟質磁芯、３は軟質磁芯２ａ，２ｂに巻回されたコイルである。
【００３５】
図８のように２つの永久磁石１ａ，１ｂと２つの軟質磁芯２ａ，２ｂによって閉ループとなる磁気回路を構成した場合、軟質磁芯２ａ（もしくは２ｂ）内は長さ方向に異なる磁束密度分布を持つ。
【００３６】
図９は図８の構成における軟質磁芯の磁束密度を示しているが、この場合には軟質磁芯２ａ，２ｂの長さ方向中央部の磁束密度が永久磁石１ａ，１ｂ近傍の軟質磁芯２ａ，２ｂにおける端部の磁束密度よりも少し小さくなっているが、十分に磁気飽和している場合である。また、軟質磁芯２ａ，２ｂの端部は磁束が通りにくいため、磁気飽和していない。
【００３７】
このような状態の場合、軟質磁芯２ａ，２ｂの長さ方向中央部より大きい範囲にコイル３を構成することによって、負荷電流通電時にインダクタンスを小さくすることが可能になる。
【００３８】
この発明による実施の形態５によれば、第１および第２の永久磁石１ａ，１ｂと、長手方向に延在し一端部を前記第１の永久磁石１ａと磁気的に結合され他端部を前記第２の永久磁石１ｂと磁気的に結合される矩形板状の第１の軟質磁芯２ａと、前記第１の磁芯２ａと互いに平行状態で対向して長手方向に延在し一端部を前記第１の永久磁石１ａと磁気的に結合され他端部を前記第２の永久磁石１ｂと磁気的に結合される矩形板状の第２の軟質磁芯２ｂと、前記互いに対向する第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂの周囲に巻回されたコイル３とを備え、前記第１および第２の永久磁石１ａ，１ｂと前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂとにより閉磁気回路を形成し前記第１および第２の永久磁石１ａ，１ｂの磁束によって前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂを磁気飽和状態とするとともに、前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂを前記第１および第２の永久磁石１ａ，１ｂによる磁束に対する磁化方向が前記第１の軟質磁芯２ａと第２の軟質磁芯２ｂとで反対となるように磁化し、回路短絡時に前記コイル３に流れる電流により前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂを半周期ごとに磁化反転して短絡電流を限流する限流器において、前記永久磁石１ａ，１ｂによる磁束によって磁気飽和している前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂでの所定の磁束密度以上となる部分に前記コイル３を巻回するようにしたので、負荷通電時のインダクタンスを小さくでき、限流性能を改善できる限流器を得ることができる。
【００３９】
実施の形態６．
この発明による実施の形態６を図１０について説明する。図１０は実施の形態６における限流器の構成を示す側面図である。
この実施の形態６において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１における構成と同様の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００４０】
図において、１ａ，１ｂは永久磁石、２ａ，２ｂは長手方向に延在し互いに対向して配置された矩形板状の軟質磁芯、３１ａ，３１ｂ，３１ｃはコイルである。
【００４１】
図１０に示す構成では、前述した図８および図９に示す実施の形態５におけると同様に、２つの永久磁石１ａ，１ｂと２つの軟質磁芯２ａ，２ｂによって閉ループとなる磁気回路を構成して軟質磁芯２ａ（もしくは２ｂ）内は長さ方向に異なる磁束密度分布を持つものであって、軟質磁芯２ａ，２ｂの飽和磁束密度が高い部分と低い部分が存在する。
【００４２】
この周囲にコイル３１ａ，３１ｂ，３１ｃを構成する場合、この実施の形態６においては、図１０のように飽和磁束密度の高い部分にはコイル３１ａ，３１ｃの巻数を増やし、飽和磁束密度の低い部分にはコイル３１ｂの巻数を減らす。
【００４３】
コイルのインダクタンスは電流が流れるときに発生する磁束数で決定されるので、上記のようにコイルの巻き方に分布を持たせることによって、インダクタンスを低減することができる。
この結果、負荷電流通電時におけるインダクタンスを小さくすることが可能になる。
【００４４】
この発明による実施の形態６によれば、第１および第２の永久磁石１ａ，１ｂと、長手方向に延在し一端部を前記第１の永久磁石と磁気的に結合され他端部を前記第２の永久磁石と磁気的に結合される矩形板状の第１の軟質磁芯２ａと、前記第１の軟質磁芯２ａと互いに平行状態で対向して長手方向に延在し一端部を前記第１の永久磁石１ａと磁気的に結合され他端部を前記第２の永久磁石１ｂと磁気的に結合される矩形板状の第２の軟質磁芯２ｂと、前記互いに対向する第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂの周囲に巻回されたコイル３１ａ，３１ｂ，３１ｃとを備え、前記第１および第２の永久磁石１ａ，１ｂと前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂとにより閉磁気回路を形成し前記第１および第２の永久磁石１ａ，１ｂの磁束によって前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂを磁気飽和状態とするとともに、前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂを前記第１および第２の永久磁石１ａ，１ｂによる磁束に対する磁化方向が前記第１の軟質磁芯２ａと第２の軟質磁芯２ｂとで反対となるように磁化し、回路短絡時に前記コイル３１ａ，３１ｂ，３１ｃに流れる電流により前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂを半周期ごとに磁化反転して短絡電流を限流する限流器において、前記第１および第２の軟質磁芯２ａ，２ｂでの磁気飽和度が比較的高い部分における前記コイル３１ａ，３１ｃの巻数を前記コイル３１ｂの巻数に比べて比較的多くしたので、負荷通電時のインダクタンスを小さくでき、限流性能を改善できる限流器を得ることができる。
【００４５】
【発明の効果】
第１の発明によれば、磁芯における長手方向中央部の断面積を比較的小さくすることにより磁芯の磁気飽和を確実に行わせることができ、限流性能を改善できる限流器を得ることができる。
【００４６】
第２の発明によれば、第１の発明において、磁芯の相互間距離を長手方向中央部で比較的大きくして漏れ磁束を低減することにより磁芯の磁気飽和を確実に行わせることができ、限流性能を改善できる限流器を得ることができる。
【００４７】
第３の発明によれば、磁芯における長手方向中央部を比較的小さい飽和磁束密度を有する材質とすることにより磁芯の磁気飽和を確実に行わせることができ、限流性能を改善できる限流器を得ることができる。
【００４８】
第４の発明によれば、コイル配置を特定することにより負荷電流通電時のインダクタンスを小さくすることができ、限流性能を改善できる限流器を得ることができる。
【００４９】
第５の発明によれば、コイルの巻数を磁芯の磁気飽和度に応じて変えることにより負荷電流通電時のインダクタンスを小さくすることができ、限流性能を改善できる限流器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による実施の形態１における限流器の構成を示す斜視図である。
【図２】この発明による実施の形態２における磁気回路構成の一例を示す斜視図である。
【図３】この発明による実施の形態２における磁気回路構成の変形例を示す斜視図である。
【図４】この発明による実施の形態３における磁気回路構成の一例を示す斜視図である。
【図５】この発明による実施の形態３における磁気回路構成の変形例を示す斜視図である。
【図６】この発明による実施の形態４における磁気回路構成を示す斜視図である。
【図７】この発明による実施の形態４における磁芯の磁化特性を示す線図である。
【図８】この発明による実施の形態５における限流器の構成を示す側面図である。
【図９】この発明による実施の形態５における磁芯の磁束密度分布を示す線図である。
【図１０】この発明による実施の形態６における限流器の構成を示す側面図である。
【図１１】従来技術による限流器の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ　永久磁石、２ａ，２ｂ　軟質磁芯、３　コイル。
【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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