(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉磁路を形成する磁心と、巻数の等しい第１乃至第４のコイルとを有し、前記第１のコイルと前記第２のコイルとは、互いに接続されて相互に漏洩磁束を打ち消すように前記磁心に巻回され、前記第３のコイルと前記第４のコイルとは、互いに接続され相互に漏洩磁束を打ち消すように前記磁心に巻回されており、かつ、前記第１のコイル及び前記第４のコイルが前記磁心に直接巻回され、前記第２のコイルが前記第４のコイルに重ねて、前記第３のコイルが前記第１のコイルに重ねて巻回されていることを特徴とする力率改善用リアクトル。
【請求項２】
整流回路と、平滑回路と、スイッチとを有し、入力電圧に応じてスイッチを切り替えることによって、前記整流回路及び前記平滑回路を倍電圧整流回路として動作させたり、全波整流回路として動作させたりできる電源装置に用いられる力率改善用リアクトルであって、前記整流回路と前記平滑回路とを結ぶ第１及び第２の電源ラインに接続される力率改善用リアクトルにおいて、閉磁路を形成する磁心と、巻数の等しい第１乃至第４のコイルとを有し、前記第１のコイルと前記第２のコイルとは、前記第１の電源ラインに直列に挿入接続されて相互に漏洩磁束を打ち消すように前記磁心に巻回され、前記第３のコイルと前記第４のコイルとは、前記第２の電源ラインに直列に挿入接続されて相互に漏洩磁束を打ち消すように前記磁心に巻回されており、かつ、前記第１のコイル及び前記第４のコイルが前記磁心に直接巻回され、前記第２のコイルが前記第４のコイルに重ねて、前記第３のコイルが前記第１のコイルに重ねて巻回されていることを特徴とする力率改善用リアクトル。
【請求項３】
整流回路と、平滑回路と、スイッチとを有し、入力電圧に応じてスイッチを切り替えることによって、前記整流回路及び前記平滑回路を倍電圧整流回路として動作させたり、全波整流回路として動作させたりできる電源装置であって、前記整流回路と前記平滑回路とを結ぶ第１及び第２の電源ラインに力率改善用リアクトルが接続されている電源装置において、前記力率改善用リアクトルが、閉磁路を形成する磁心と、巻数の等しい第１乃至第４のコイルとを有し、前記第１のコイルと前記第２のコイルとは、前記第１の電源ラインに直列に挿入接続されて相互に漏洩磁束を打ち消すように前記磁心に巻回され、前記第３のコイルと前記第４のコイルとは、前記第２の電源ラインに直列に挿入接続されて相互に漏洩磁束を打ち消すように前記磁心に巻回されており、かつ、前記第１のコイル及び前記第４のコイルが前記磁心に直接巻回され、前記第２のコイルが前記第４のコイルに重ねて、前記第３のコイルが前記第１のコイルに重ねて巻回されていることを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、力率改善用リアクトルに関し、特に、入力電源電圧に応じて、倍電圧整流回路と全波整流回路とを切り替えて使用する電源装置に用いられる力率改善用リアクトルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
商用電源等から入力される交流電圧を直流電圧に変換して負荷に供給する電源装置の中には、例えば、１００［Ｖ］と２００［Ｖ］といった、異なる入力電圧に対応できる装置（ワイド入力電源装置）がある。そのような電源装置を図５に示す。
【０００３】
図５の電源装置は、整流回路５１と、平滑回路５２と、スイッチ５３とを有し、入力電圧Ｖinが１００［Ｖ］のときは、スイッチ５３をオンして、整流回路５１と平滑回路５２とで倍電圧整流回路を構成し、入力電圧Ｖinが２００［Ｖ］のときは、スイッチ５３をオフして、整流回路５１と平滑回路５２とで全波整流回路を構成して、入力電圧にかかわらず、一定の直流電圧を負荷５４に供給するように構成されている。
【０００４】
この種の電源装置では、その力率を改善するために、入力側において電源ラインに力率改善用リアクトル５５が挿入接続される。ところが、入力電圧が１００［Ｖ］の場合に最適となるように設計された力率改善用リアクトルと、入力電圧が２００［Ｖ］の場合に最適となるように設計された力率改善用リアクトルとでは、巻線の太さや巻数が異なる。つまり、負荷の消費電力が同じと仮定し、入力電圧が１００［Ｖ］の場合と入力電圧が２００［Ｖ］の場合とを比べると、入力電圧が１００［Ｖ］の場合は、入力電圧が２００［Ｖ］の場合に比べ、リアクトルに流れる電流が多いので、巻線の断面積を大きく（即ち、太い導線を使用）しなければならない。ここで巻枠のサイズに決まっていると、その巻数は少なくなる。逆に、入力電圧が２００［Ｖ］の場合は、入力電圧が１００［Ｖ］の場合に比べ、リアクトルに流れる電流は少ないので、細い導線が使用でき、巻数を多くすることができる。
【０００５】
このように、力率改善用のリアクトルは入力電圧によって、その最適条件が異なる。このため、従来の力率改善用リアクトル５５は、例えば、入力電圧が１００［Ｖ］のときの電流容量と、その電流容量における磁気飽和と発熱等を考慮しつつ、入力電圧が２００［Ｖ］のときに必要になる最低のインダクタンス値を満たすように設計される。その結果、従来の、ワイド入力電源装置に使用される力率改善用リアクトルは、単一の入力電圧に対して最適設計された力率改善用リアクトルに比べ大型になるという欠点がある。
【０００６】
そこで、発明者等は、特願平８−１０３８０６号において、小型の力率改善用リアクトルを提案した。その力率改善用リアクトルを備えた電源装置を図６に示す。
【０００７】
図６の電源装置は、図５の電源装置と同様に、整流回路５１、平滑回路５２、及びスイッチ５３を有している。そして、整流回路５１と平滑回路５２とを接続する電源ラインに力率改善用リアクトル６１が挿入接続されている。この力率改善用リアクトル６１は、閉磁路磁心と、この閉磁路磁心に巻回された巻数の等しい２つのコイル（必要とされる巻数の１／２の巻数をそれぞれ有するコイル）を有している。
【０００８】
この力率改善用リアクトルは、小型で、広い範囲の入力電圧に対する力率を改善することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の力率改善用リアクトルは、上述したように、ワイド入力電源装置に用いる場合には大型のものが必要となるという問題点がある。
【００１０】
また、発明者等が提案した力率改善用リアクトルを有する電源装置では、スイッチオン状態で、２つのコイルの内、一方のコイルにしか電流が流れないため、漏洩磁束が多く、周囲の回路に悪影響を与える。例えば、ＣＲＴやモニターなどでは、漏洩磁束の影響によって、画面がちらついたり、ブレたりする。したがって、このような力率改善用リアクトルを有する電源装置は、使用できる範囲が限られてしまうという問題点がある。
【００１１】
本発明は、小型で、漏洩磁束が少なく、周囲の回路に影響を与えることのない力率改善用リアクトルを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、閉磁路を形成する磁心と、巻数の等しい第１乃至第４のコイルとを有し、前記第１のコイルと前記第２のコイルとは、互いに接続されて相互に漏洩磁束を打ち消すように前記磁心に巻回され、前記第３のコイルと前記第４のコイルとは、互いに接続され相互に漏洩磁束を打ち消すように前記磁心に巻回されており、かつ、前記第１のコイル及び前記第４のコイルが前記磁心に直接巻回され、前記第２のコイルが前記第４のコイルに重ねて、前記第３のコイルが前記第１のコイルに重ねて巻回されていることを特徴とする力率改善用リアクトルが得られる。
【００１３】
また、本発明によれば、整流回路と、平滑回路と、スイッチとを有し、入力電圧に応じてスイッチを切り替えることによって、前記整流回路及び前記平滑回路を倍電圧整流回路として動作させたり、全波整流回路として動作させたりできる電源装置であって、前記整流回路と前記平滑回路とを結ぶ第１及び第２の電源ラインに力率改善用リアクトルが接続されている電源装置において、前記力率改善用リアクトルが、閉磁路を形成する磁心と、巻数の等しい第１乃至第４のコイルとを有し、前記第１のコイルと前記第２のコイルとは、前記第１の電源ラインに直列に挿入接続されて相互に漏洩磁束を打ち消すように前記磁心に巻回され、前記第３のコイルと前記第４のコイルとは、前記第２の電源ラインに直列に挿入接続されて相互に漏洩磁束を打ち消すように前記磁心に巻回されており、かつ、前記第１のコイル及び前記第４のコイルが前記磁心に直接巻回され、前記第２のコイルが前記第４のコイルに重ねて、前記第３のコイルが前記第１のコイルに重ねて巻回されていることを特徴とする電源装置が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
図１に本発明の力率改善用リアクトルの一実施の形態を示す。図１の力率改善用リアクトルは、閉磁路を形成する２つの磁心１１、１２と、これら磁心１１、１２の磁脚に巻回された巻数の等しい（必要な巻数の１／４の巻数を有する）４つのコイルＮ1 、Ｎ2 、Ｎ3 、及びＮ4 とを有している。
【００１６】
磁心１１、１２は、図１（ａ）に示すように、それぞれコの字型を呈しており、互いの磁脚を、例えば、エアーギャップが０．５mmとなる様に、互いに対向させて配置されている。
【００１７】
コイルＮ1 、Ｎ2 、Ｎ3 、及びＮ4 は、図１（ａ）に示すように、コイルＮ1 とＮ2 とが互いに接続され、コイルＮ3 とＮ4 とが互いに接続されて、２つのラインを形成している。また、これらのコイルは、図１（ｂ）に示すように、磁脚１１、１２に巻回されたコイルＮ1 の上にコイルＮ3 が重ねて巻回され、磁脚１１、１２に巻回されたコイルＮ4 の上にコイルＮ2 が重ねて巻回されている。各コイルは、例えば、線径φ＝０．５mm（１００Ｗ仕様）を線材を用いて、各コイルの巻数が１５０ターンとなる様に巻回すると、コイルＮ1 とＮ4 とがそれぞれ約８３０ｍΩ、コイルＮ2 とＮ3 のそれぞれが抵抗値が約１０００ｍΩとなる。
【００１８】
図１の力率改善用リアクトルを備えた電源装置を図２に示す。この電源装置は、４つのダイオードで構成されたダイオードブリッジである整流回路２１と、直列接続された２つのコンデンサをである平滑回路２２と、これら整流回路２１と平滑回路２２との間を接続する電源ラインに挿入接続された力率改善用リアクトル２３と、整流回路２１と平滑回路２２との間に接続され、入力電圧に応じて、整流回路２１及び平滑回路２２を、倍電圧整流回路として動作させるのか、全波整流回路として動作させるのか選択するスイッチ２４とを有している。
【００１９】
この電源装置は、商用電源等の入力電圧Ｖinを整流、平滑して直流電圧を得、負荷２５に供給する装置であって、スイッチを切り替えることにより、異なる入力電圧、例えば、１００［Ｖ］と２００［Ｖ］、が入力されても、同一の直流電圧を負荷２５に供給できる装置である。
【００２０】
図３及び図４を参照して、図２の電源装置の動作を説明する。
【００２１】
入力電圧Ｖinが１００［Ｖ］の場合は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、スイッチ２４をオンして、整流回路２１及び平滑回路２２を倍電圧整流回路として動作させる。
【００２２】
この場合、入力電圧Ｖinが正の周期（図の上方の入力端子＋、下方の入力端子が−）では、図３（ａ）に太線で示すように電流が流れる。即ち、力率改善用リアクトル２３に関しては、コイルＮ1 及びＮ2 にのみ電流が流れる。このとき、力率改善用リアクトル２３の漏洩磁束φＮは、コイルＮ1 からの漏洩磁束φＮ１とコイルＮ2 からの漏洩磁束φＮ２が、互いに打ち消し合う（図１（ａ）参照）ように作用するので、φＮ＝φＮ１−φＮ２＝０，（巻数Ｎ1 ＝Ｎ2 ＝Ｎ3 ＝Ｎ4 ）となる。
【００２３】
また、入力電圧Ｖinが負の周期（図の上方の入力端子−、下方の入力端子が＋）では、図３（ｂ）に太線で示すように電流が流れる。即ち、力率改善用リアクトル２３に関しては、コイルＮ3 及びＮ4 にのみ電流が流れる。このとき、力率改善用リアクトル２３の漏洩磁束φＮは、コイルＮ3 からの漏洩磁束φＮ３とコイルＮ4 からの漏洩磁束φＮ４が、互いに打ち消し合う（図１（ａ）参照）ように作用するので、φＮ＝φＮ３−φＮ４＝０，（巻数Ｎ1 ＝Ｎ2 ＝Ｎ3 ＝Ｎ4 ）となる。
【００２４】
入力電圧Ｖinが２００［Ｖ］の場合は、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、スイッチ２４をオフして、整流回路２１及び平滑回路２２を全波整流回路として動作させる。
【００２５】
この場合、入力電圧Ｖinが正の周期では、図４（ａ）に太線で示すように電流が流れる。また、入力電圧Ｖinが負の周期では、図４（ｂ）に太線で示すように電流が流れる。即ち、いずれの場合もコイルＮ1 、Ｎ2 、Ｎ3 、及びＮ4 の全てに電流が流れる。入力電圧Ｖinが１００［Ｖ］の場合に説明したように、コイルＮ1 とＮ2 で発生する漏洩磁束φＮ１とφＮ２とは互いに打ち消し合い、コイルＮ3 とＮ4 で発生する漏洩磁束φＮ３とφＮ４とは互いに打ち消し合うので、これらの場合の漏洩磁束φＮは、φＮ＝φＮ１−φＮ２＋φＮ３−φＮ４＝０，（巻数Ｎ1 ＝Ｎ2 ＝Ｎ3 ＝Ｎ4 ）となる。
【００２６】
このように、本発明の力率改善用リアクトルでは、理論上、漏洩磁束は、全く発生しない。
【００２７】
また、上述したように（図１（ｂ）参照）コイルＮ1 、Ｎ2 、Ｎ3 、及びＮ4 を磁心に巻回する様にしたことで、２つのラインを構成するコイルＮ1 及びＮ2 と、コイルＮ3 及びＮ4 との、抵抗値が等しくなり、これらライン間のバランスが良くなり、また各ライン上に発生する熱量も等しくなる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、巻数の等しい４つのコイルを用いて、２つの電源ラインのそれぞれについて漏洩磁束を打ち消し合うように、磁心に巻回したので、小型でありながら、周囲に漏洩磁束の影響を与え難い力率改善用リアクトルが得られる。
【００２９】
また、一方の電源ラインに接続される一方のコイルの上に他方の電源ラインに接続される一方のコイルを巻回し、他方の電源ラインに接続される他方のコイルの上に一方の電源ラインに接続される他方のコイルを巻回すようにしたことで、２つの電源ライン間のバランスを取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。
【図２】図１の力率改善用リアクトルを備えた電源装置の回路図である。
【図３】図２の電源装置を倍電圧整流回路としたときの動作を説明するための図であって、（ａ）は、入力電圧が正の周期のときの電流経路を示す図、（ｂ）は、入力電圧が負の周期のときの電流経路を示す図である。
【図４】図２の電源装置を全波整流回路としたときの動作を説明するための図であって、（ａ）は、入力電圧が正の周期のときの電流経路を示す図、（ｂ）は、入力電圧が負の周期のときの電流経路を示す図である。
【図５】従来の力率改善用リアクトルを備えた電源装置の回路図である。
【図６】発明者らが提案した小型の力率改善用リアクトルを備えた電源装置の回路図である。
【符号の説明】
１１，１２      磁心
２１      整流回路
２２      平滑回路
２３      力率改善用リアクトル
２４      スイッチ
２５      負荷
５１      整流回路
５２      平滑回路
５３      スイッチ
５４      負荷
５５      力率改善用リアクトル
６１      力率改善用リアクトル
【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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