(57)【要約】【課題】液体窒素温度のような極低温領域においても作動可能であり、損失の少ない整流器を提供する。【解決手段】交流電源（８）からの交流電流を整流する整流器（１）であって、第１のコイル（４）及び第２のコイル（５）が巻回された第１の磁気ヨーク（２）と、第３のコイル（６）及び第４のコイル（７）が巻回された第２の磁気ヨーク（３）とを備える。第１及び第３のコイルは交流電源に対して直列接続され、第２及び第４のコイルは直流電源（９）に対して直列接続される。直流電源から直流バイアス電流ＩＤＣ＿ＢＩＡＳを出力させることにより、第１及び第２の磁気ヨークに対してバイアス磁界を発生させ、磁気飽和現象を利用して整流動作を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源から供給される交流電流を整流して、直流電流として負荷側に出力する整流器であって、
第１のコイル及び第２のコイルが巻回された第１の磁気ヨークと、
第３のコイル及び第４のコイルが巻回された第２の磁気ヨークと
を備え、
前記第１及び第３のコイルは前記交流電源に対して直列接続されており、
前記第２及び第４のコイルは直流電源に対して直列接続されており、
前記直流電源から直流バイアス電流を出力させることにより、前記第１及び第２の磁気ヨークに対してバイアス磁界を発生させ、前記第１及び第３のコイルの正負いずれか一の方向に対するインダクタンスを他の方向に対するインダクタンスに比べて小さくしたことを特徴とする整流器。
【請求項２】
低温側に配置されると共に、前記交流電源から供給される交流電流を受ける一次側と、
高温側に配置されると共に、該一次側から磁気エネルギーとして転送された交流電流を変圧して前記負荷側に出力する二次側と
を有する変圧器を備えたことを特徴とする請求項１に記載の整流器。
【請求項３】
前記変圧器は複数の二次側を有しており、該複数の二次側の各々について、前記第１及び第２の磁気ヨークが設けられることにより、両波整流回路を形成していることを特徴とする請求項２に記載の整流器。
【請求項４】
前記第２及び第４のコイルは互いに逆方向に巻回されていることを特徴とすることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の整流器。
【請求項５】
前記第１及び第２の磁気ヨークは鉄系アモルファス系磁性体からなることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の整流器。
【請求項６】
前記負荷は抵抗器を含んでなることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の整流器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源から供給される交流電流を整流して、直流電流として負荷側に出力する整流器、特に液体窒素温度のような極低温領域においても動作可能な整流器の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、極低温度領域において電気抵抗値が略ゼロとなる超電導体を、様々な技術分野に適用することが試みられている。超電導体は極めて低い電気抵抗値によって直流電力を伝送する際には優れた伝送効率を達成することができるが、交流電力を送電する際には損失が大きくなる。そのため、超電導体を利用した機器（以下、適宜「超電導機器」と称する）では、主に直流電力が用いられている。
【０００３】
一方、このような超電導体を利用する場合においても、電力の供給源は、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの周波数を有する商用の交流電力が用いられることが多い。そのため、商用の交流電力を常温で直流変換した後、電流リードを介して極低温状態にある超電導機器に送電することが一般的に行われている。しかしながら、このように常温側と極低温側とを電気的に接続する態様では、大型の電源設備や電流リードが不可欠であり、設備のサイズやコストが増加してしまう。特に電流リードは常温側から低温側に膨大な熱侵入を招くため、大型の冷凍システムが要求され、超電導機器の普及を阻害する一因になっている。
【０００４】
このような装置の大型化やコスト増を回避するために、超電導機器においても商用電源からの交流電流を内部の電気回路において直接利用できるようにすることは、有効な解決策であると考えられる。そのためには、極低温状態においても、商用電源からの交流電流を直流化する整流器の実現が必要となる。
【０００５】
例えば特許文献１には、適用対象が超電導機器ではないが、常温状態において、一般的な交流系統から直流変換を行う整流器が開示されている。特に特許文献１に係る整流器は、ダイオードなどの半導体素子から形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１７７９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
超電導機器が用いられる極低温領域では、冷却時の熱収縮や動作時の局所的な加熱による熱膨張によって、素子破壊リスクが大きい。そのため、特許文献１のようにダイオードなどの半導体素子からなる整流器では、十分な信頼性を確保することが難しい。容量が小さい半導体素子であれば熱容量も少ないため、このような素子破壊リスクを軽減できる可能性はある。しかしながら、超電導機器では主に大電流が用いられることが想定されるため、このような小容量素子を用いると、膨大な数の素子を用意する必要が生じ、仮に整流器を構成できたとしても数Ｖオーダーの大幅な電圧降下の発生が懸念される。これは、電流リードを用いた場合の熱負荷よりも大きな損失であり、実用性に欠けてしまう。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、液体窒素温度のような極低温領域においても作動可能であり、損失の少ない整流器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る整流器は上記課題を解決するために、交流電源から供給される交流電流を整流して、直流電流として負荷側に出力する整流器であって、第１のコイル及び第２のコイルが巻回された第１の磁気ヨークと、第３のコイル及び第４のコイルが巻回された第２の磁気ヨークとを備え、前記第１及び第３のコイルは前記交流電源に対して直列接続されており、前記第２及び第４のコイルは直流電源に対して直列接続されており、前記直流電源から直流バイアス電流を出力させることにより、前記第１及び第２の磁気ヨークに対してバイアス磁界を発生させ、前記第１及び第３のコイルの正負いずれか一の方向に対するインダクタンスを他の方向に対するインダクタンスに比べて小さくしたことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、第２及び第４のコイルに直流電源から直流バイアス電流を供給することによって、第１及び第２の磁気ヨークに対してバイアス磁場を印加する。磁気ヨークは磁性体により構成されているため、バイアス磁場を印加することにより、磁性体からなる第１及び第２の磁気ヨークの透磁率が変化する。ここで、磁性体が有する磁気飽和現象によって、所定値以上のバイアス磁場が印加されると、第１及び第２のコイルのインダクタンスは周期的に流れる方向が変化する交流電流のうち、一方向に対して小さくなると共に、他方向に対して大きくなる。その結果、実質的に交流電流から一方向に向かって流れる成分を抽出し、整流効果を得ることができる。
【００１１】
このように本発明に係る整流器によれば、極低温環境下で十分な信頼性を確保することが難しい半導体素子を用いることなく、整流動作を実現することができる。すなわち、液体窒素温度のような極低温領域においても作動可能であり、損失の少ない整流器を提供できる。
【００１２】
低温側に配置されると共に、前記交流電源から供給される交流電流を受ける一次側と、高温側に配置されると共に、該一次側から磁気エネルギーとして転送された交流電流を変圧して前記負荷側に出力する二次側とを有する変圧器を備えてもよい。この場合、交流電源から供給された交流電流を磁気エネルギーとして、一次側から二次側に非接触的に伝達することができる。そのため、例えば交流電源が常温環境にある商用電源のような場合であっても、熱侵入を伴うことなく、低温環境にある整流回路に導入することができる。
【００１３】
この場合、前記変圧器は複数の二次側を有しており、該複数の二次側の各々について、前記第１及び第２の磁気ヨークが設けられることにより、両波整流回路を形成していてもよい。このように上述した半波整流回路を組み合わせることにより、単体の半波整流回路では無駄となっていたエネルギーを捨てることなく有効利用できるので、より効率の良い整流器を実現することができる。
【００１４】
前記第２及び第４のコイルは互いに逆方向に巻回されていてもよい。これにより、交流コイルから誘起される起電圧は互いにキャンセルされ、直流電源は交流電流の影響を受けることなく直流バイアス電流を制御でき、磁気ヨークの磁気特性を調整して、良質な整流電流を出力することができる。
【００１５】
前記第１及び第２の磁気ヨークは鉄系アモルファス系磁性体からなってもよい。鉄系アモルファス磁性体はヒステリシスが小さいため、直流バイアス電流によるバイアス磁場による整流制御を実現し易い。
【００１６】
前記負荷は抵抗器を含んでなってもよい。仮に負荷として超電導機器（例えば超電導マグネット）のように極めて抵抗値の少ないものを利用した場合、系の損失は非常に少なくなる。一方で、交流電源からは交流電流が供給され続けると、系が有する総エネルギーが増加し続け、動作が暴走するおそれがある。そこで、この態様のように負荷に適切な抵抗値を有する抵抗器を含めることにより、動作の暴走を回避し、安定した整流動作を実現することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、第２及び第４のコイルに直流電源から直流バイアス電流を供給することによって、第１及び第２の磁気ヨークに対してバイアス磁場を印加する。磁気ヨークは磁性体により構成されているため、バイアス磁場を印加することにより、磁性体からなる第１及び第２の磁気ヨークの透磁率が変化する。ここで、磁性体が有する磁気飽和現象によって、所定値以上のバイアス磁場が印加されると、第１及び第２のコイルのインダクタンスは周期的に流れる方向が変化する交流電流のうち、一方向に対して小さくなると共に、他方向に対して大きくなる。その結果、実質的に交流電流から一方向に向かって流れる成分を抽出し、整流効果を得ることができる。
このように本発明に係る整流器によれば、極低温環境下で十分な信頼性を確保することが難しい半導体素子を用いることなく、整流動作を実現することができる。すなわち、液体窒素温度のような極低温領域においても作動可能であり、損失の少ない整流器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る整流器の全体構成を示す模式図である。
【図２】ケイ素鋼板と鉄系アモルファス磁性体のＢ―Ｈ特性曲線を比較して示すグラフである。
【図３】整流器において第２及び第４のコイルに直流バイアス電流を印加した場合における磁性ヨークの動作点を示すグラフ図である。
【図４】図１の整流器を組み合わせて両波整流回路を構成した例を示す回路図である。
【図５】図４に示す整流器の整流電流の時間変化を示すグラフ図である。
【図６】図５に示す整流器の整流電流を時間軸について拡大して示したグラフである。
【図７】図７は図４の整流器において、抵抗器が有する抵抗値を略ゼロに設定した際に、交流電源からの供給電圧を一定に維持した場合の整流電流の時間的変化を示すグラフである。
【図８】整流電流が暴走的に増加する場合における動作点を示す図３に対応するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００２０】
図１は本実施形態に係る整流器１の全体構成を示す模式図である。整流器１は第１の磁気ヨーク２と第２の磁気ヨーク３を備えており、共に断面積Ｓｍａｇ、磁気回路長Ｌｍａｇを有している。第１の磁気ヨーク２には第１のコイル４と第２のコイル５とが巻回されており、第２の磁気ヨーク３には第３のコイル６と第４のコイル７とが巻回されている。
【００２１】
第１のコイル４及び第３のコイル６は互いに直列的に接続されており、一端側には、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流電力を供給する商用電源である交流電源８が接続されている。第２のコイル５及び第４のコイル７は、直流電源９と共に互いに直列接続されている。その結果、図１では、交流電源８から交流電流ＩＡＣが供給されると共に、直流電源９から直流バイアス電流ＩＤＣ＿ＢＩＡＳが供給される。
【００２２】
特に、直流バイアス電流ＩＤＣ＿ＢＩＡＳが供給される第２のコイル５及び第４のコイル７は、それぞれ第１の磁気ヨーク２及び第２の磁気ヨーク３に対して互いに逆向きに巻回されている。これにより、交流電源８から交流電流ＩＡＣが供給される第１及び第３のコイル４，６から誘起される起電圧を互いにキャンセルすることができる。その結果、直流電源９は交流電源８からの交流電流ＩＡＣの影響を全く受けることなく、直流バイアス電流値ＩＤＣ＿ＢＩＡＳを調整することによって、磁気ヨーク２，３の磁気特性を制御することができるようになっている。
【００２３】
第１及び第２の磁気ヨーク２，３は、一般的な変圧器や電動機などに用いられる磁性体の一種であるケイ素鋼板に代えて、鉄系アモルファス磁性体から形成されている。ここで、図２では、実線は鉄系アモルファス磁性体を示しており、破線はケイ素鋼板を示している。このように鉄系アモルファス磁性体はヒステリシスが小さい。そのため、仮に磁性体損失が発生しても、その熱量は常温に排熱されるため、極低温動作可能な整流器に適している。
【００２４】
ここで、直流バイアス電流ＩＤＣ＿ＢＩＡＳが流れる第２及び第４のコイル５，７は同巻数を有しており、その巻数をＮＤＣとすると共に、交流電流が流れる第１及び第３のコイル４，６は同巻数を有しており、その巻数をＮＡＣとする。また、磁気ヨーク２，３から漏れ出る磁力線が無視できる程度に小さいと仮定する。この場合、交流電流ＩＡＣが流れる第１及び第２のコイル４，６のインダクタンスＬＡＣは次式
ＬＡＣ＝４π１０−７μｒＮＡＣ２Ｓｍａｇ／Ｌｍａｇ      （１）
により得られる。また直流バイアス電流ＩＤＣ＿ＢＩＡＳが流れる第２及び第４のコイル５，７のインダクタンスＬＤＣは次式
ＬＤＣ＝４π１０−７μｒＮＤＣ２Ｓｍａｇ／Ｌｍａｇ      （２）
により得られる。
【００２５】
尚、上式（１）（２）においてμｒは磁気ヨーク２，３を構成する磁性体（鉄系アモルファス磁性体）の比透磁率であり、次式
μｒ＝∂Ｂ／∂Ｈ      （３）
により求められる。上式（３）に示すように、比透磁率μｒは図２に示すＢＨ曲線の傾きに相当しており、磁気ヨーク２，３は傾きが大きな領域にある場合にはインダクタンスＬＤＣ、ＬＡＣが大きくなり、傾きが小さな領域にある場合にはインダクタンスＬＤＣ、ＬＡＣもまた小さくなる傾向を示している。
【００２６】
図３は整流器１において第２及び第４のコイル５，７に直流バイアス電流ＩＤＣ＿ＢＩＡＳを印加した場合における磁性ヨーク２，３の動作点を示すグラフ図である。第２及び第４のコイル５，７に直流バイアス電流ＩＤＣ＿ＢＩＡＳを印加すると、磁気ヨーク２，３にはバイアス磁界
ＨＢＩＡＳ＝ＮＤＣ／Ｌｍａｇ      （４）
が印加される。その結果、磁性ヨーク２，３の動作点は図３に示すＨＢＩＡＳ点に移動する。このように動作点が一方向（図３の例では正側）に移動すると、図２に示した磁性ヨーク２，３を構成する鉄系アモルファス磁性体の磁気飽和現象によって、第１及び第３のコイル４，６のインダクタンスＬＡＣが正側の電流に対しては比透磁率μｒが小さくなる一方で、負側の電流に対しては比透磁率μｒが大きくなることを示している。すなわち、第１及び第３のコイル４，６に流れる交流電流ＩＡＣは、正側に対してはインダクタンスＬＡＣが小さいので流れやすい一方で、負側の電流に対してはインダクタンスＬＡＣが大きくなり流れにくくなる。その結果、第１乃至第４のコイルは磁気飽和リアクトルを構成し、図１に示す回路は整流回路として機能することとなる。
【００２７】
再び図１に戻って、整流器１の出力側には負荷１０が接続されている。上述したように整流器１は実質的に電流動作型の整流回路として機能する。そのため、一般的な半導体素子を利用した電圧動作型の整流器とは異なり、整流動作を行うためには、一定以上の電流が流れることが必要となる（言い換えると、微小電流では整流動作ができない）。これを考慮すると、負荷１０としては、例えば、常時通電が必要な超電導マグネットや抵抗器が好ましい。
【００２８】
図１に示す整流器１は第１及び第３のコイル４，６において交流電流ＩＡＣを正負いずれか一方の符号について整流する、いわゆる半波整流回路として機能する。図４は、このような整流器１を組み合わせて両波整流回路２０を構成した例を示す回路図である。尚、図４では、常温領域２１を実線で囲んで示し、極低温領域２２を破線で囲んで示している。
【００２９】
整流器２０に入力される交流電流ＩＡＣは、常温領域２１に設置された交流電源８（例えば商用交流電源）から供給される。交流電源８から入力された交流電流ＩＡＣは、変圧器２３の一次側Ｌ１に入力され、所定交流電圧に変換後、二次側Ｌ２に出力される。変圧器２３は特に、一次側Ｌ１が常温領域２１に配置されると共に、二次側Ｌ２が極低温領域２２に配置されている。このように、常温領域２１側から極低温領域２４側へのエネルギー転送を磁気エネルギーで行っているので、極低温領域２４側への熱侵入を回避することができる。すなわち、従来は常温領域２１側から極低温領域２２側へのエネルギー転送をパワーリード等のように物質的に接触した状態で行っていたため、極低温領域２４側への熱侵入を解決するために大規模な冷却装置等が必要であったが、本実施形態では非接触的にエネルギー転送を行うことで、それらを不要とすることができる。
【００３０】
また図４に示す整流器２０は、変圧器２３の２次側Ｌ２における誘導電流を磁気飽和リアクトルＬＸ１，ＬＸ２（それぞれ図１に示す第１乃至第４のコイルから構成されている）の非線形特性素子に入力し、負荷１０に供給する両波整流回路を構成している。図４では特に、負荷１０は互いに直列接続された超電導マグネット２６及び抵抗器２７であるが、これに限られないことは言うまでもない。このように両波整流回路を構成することによって、半波整流回路の場合に比べて、脈動が少なく、効率的に整流を行うことができる。
尚、本実施形態では以下、両波整流回路を構成する場合について詳述するが、半波整流回路として構成した場合も同様であることは言うまでもない。
【００３１】
図５は図４に示す整流器２０の出力電流（負荷１０に供給される直流電流ＩＤＣ）の時間変化を示すグラフ図である。交流電源８から出力された交流電流ＩＡＣは、整流器２０における上述の整流作用によって直流電力ＩＤＣに整流される。この例では、負荷１０として超電導コイル２６及び抵抗器２７を用いているため、時定数が長く、定常状態に至るまで時間を要しているが、このように略完全な直流電流ＩＤＣを得ることができる。
【００３２】
本実施形態では特に、交流電源８から５０Ｈｚ,１００Ｖｒｍｓの交流電力が入力され、変圧器２３の一次側Ｌ１及び二次側Ｌ２の自己インダクタンスがＬ１＝Ｌ２=０．０１（Ｈ）、負荷１０である超電導コイル２６のインダクタンスをＬ０＝０．０５（Ｈ）、抵抗器２７の抵抗値をＲＬ＝０．０１（Ω）とし、また、２個の磁気ヨーク２，３の断面積をＳｍａｇ＝０．１（ｍ２）、磁気回路長をＬｍａｇ＝１（ｍ）、第２及び第４のコイル５，７の巻数をＮＤＣ=５０（ターン）、交流電流ＩＡＣが流れる第１及び第３のコイル４，６の巻数をＮＡＣ=２５（ターン）、直流バイアス電流をＩＤＣ＿ＢＩＡＳ=６５（Ａ）としている。その結果、動作開始から約６０秒後に約２０Ａの略定な直流電流が得られることが、実験的に検証された。
【００３３】
尚、直流バイアス電流（第２及び第４のコイル５，７に流れる直流電流）ＩＤＣ＿ＢＩＡＳもまた、別途、同様の整流器２０を用意して整流されたものを用いてもよい。直流バイアス電流ＩＤＣ＿ＢＩＡＳは上述の整流作用を得るにあたって時間的に電流値を変化させる必要がない。そのため、時定数が長い整流器２０であっても有効に利用することができる。尚、直流バイアス電流ＩＤＣ＿ＢＩＡＳを整流するために整流器２０を用いる場合、当該整流器を構成する第２及び第４のコイル５，７は、巻数をＮＤＣ＝３０００（ターン）、ＩＤＣ＝１（Ａ）とするとよく、この場合、制御用の直流バイアス電流ＩＤＣ＿ＢＩＡＳを供給する電流リードの熱侵入を無視することができる点で有利である。
【００３４】
図６は図５に示す整流電流ＩＤＣを時間軸について拡大して示したグラフである。このように整流された電流を短時間スケールで見ると、脈動（リップル）が存在している。この整流電流ＩＤＣの脈動率は、負荷１０である超電導マグネット２６のコイルインダクタンスと抵抗器２７の時定数によって決定される。本実施形態に係る整流器２０では、脈動電流値は約０．２Ａであり、リップル率は約０．０１％であった。
【００３５】
本実施例では特に、整流器２０の負荷１０として、抵抗器２７が含まれるように構成されている。その理由について、以下、図７及び図８を参照して説明する。
抵抗器２７は整流電流ＩＤＣの容量を制限する重要な役割を担っている。仮に、負荷１０として抵抗器２７が含まれず超電導マグネット２６のみから構成されている場合、超電導マグネット２６は抵抗値が略ゼロであるため、負荷１０の全体としての抵抗値もまた略ゼロとなる。そのため、整流器２０から出力されたエネルギー（直流電流）は負荷１０側で消費されない。その一方で、交流電源８側からはエネルギーが供給され続け、系が保有するエネルギー総量が急激に上昇し、発散してしまう。その結果、このようにエネルギー総量が増加し続けると、整流器２０の動作に異常をきたしてしまうおそれがある。
【００３６】
本発明者の研究によれば、負荷１０の総抵抗値が略ゼロである場合、整流電流ＩＤＣが暴走的に増加し、整流器２０の整流動作が不能になってしまうことが判明している。図７は図４に示す整流器２０において、抵抗器２７が有する抵抗値を略ゼロに設定した際に、交流電源からの供給電圧を一定に維持した場合の整流電流ＩＤＣの時間的変化を示すグラフである。図８は整流電流ＩＤＣが暴走的に増加する場合における動作点を示す図３に対応するグラフである。尚、図７及び図８では、負荷抵抗ＲＬを０．００１（Ω）と小さく設定すると共に、入力する交流電源電圧を１００（Ｖｒｍｓ）と一定に維持し、超電導コイルのインダクタンスをＬ０＝０．０１（Ｈ）としている。
【００３７】
図７に示すように抵抗器２７が有する抵抗値が略ゼロである場合、整流電流ＩＤＣは１００（Ａ）付近にまで増加した後、急激に増加し始め、２００（Ａ）付近にまで達する。その後、整流電流は急激に低下し、次第にゼロに向う。このように整流電流ＩＤＣが不安定になる原因は、図８に示すように磁気ヨーク２，３によって形成される磁気回路の容量限界を超えてしまったためと考えられる。すなわち、整流電流ＩＤＣが増加し、入力される交流電流ＩACが増加すると、磁気ヨーク２，３の正負の両側が飽和領域に達してしまう。その結果、前述した整流メカニズムが破綻してしまい、整流動作が正常にできなくなってしまう。本発明者の研究によれば、磁気ヨーク２，３として断面積Ｓｍａｇが０．１（ｍ２）、磁気回路長Ｌｍａｇが１（ｍ）である鉄系アモルファス磁性体を用いた場合、整流できる最大電流値は約１００（Ａ）となった。
【００３８】
尚、本実施形態に係る整流器２０における各種コイルや配線は、常電動線及び超電導線のいずれも使用可能である。本実施例では特に、整流器２０を極低温（液体窒素温度）で動作させることを目的としているので、コイルや配線を超電導線を用いて整流器２０の損失を低減できるように構成している。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態に係る整流器１及び２０によれば、第２及び第４のコイル５，７に直流電源から直流バイアス電流ＩＤＣ＿ＢＩＡＳを供給することによって、第１及び第２の磁気ヨーク２，３に対してバイアス磁場ＨＢＩＡＳを印加する。磁気ヨーク２，３は磁性体により構成されているため、バイアス磁場ＨＢＩＡＳを印加することにより、磁性体からなる第１及び第２の磁気ヨーク２，３の透磁率μｒが変化する。ここで、磁性体が有する磁気飽和現象によって、所定値以上のバイアス磁場ＨＢＩＡＳが印加されると、第１及び第２のコイル４，６のインダクタンスは周期的に流れる方向が変化する交流電流ＩＡＣのうち、一方向に対して小さくなると共に、他方向に対して大きくなる。その結果、実質的に交流電流ＩＡＣから一方向に向かって流れる成分を抽出し、整流効果を得ることができる。
このように本発明に係る整流器によれば、極低温環境下で十分な信頼性を確保することが難しい半導体素子を用いることなく、整流動作を実現することができる。すなわち、液体窒素温度のような極低温領域においても作動可能であり、損失の少ない整流器を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、交流電源から供給される交流電流を整流して、直流電流として負荷側に出力する整流器、特に液体窒素温度のような極低温領域においても動作可能な整流器に利用可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１  整流器
２  磁気ヨーク
３  磁気ヨーク
４  第１のコイル（交流コイル）
５  第２のコイル（直流コイル）
６  第３のコイル（交流コイル）
７  第４のコイル（直流コイル）
８  交流電源
９  直流電源
１０  負荷
２０  整流器
２１  常温領域
２２  極低温領域
２３  変圧器
２６  超電導マグネット
２７  抵抗器
【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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