(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脚に巻線を巻回した第１の磁心と、この第１の磁心と組み合わせて閉鎖磁気回路を構成する第２の磁心と、前記巻線の作る磁束と対向するように着磁したバイアス用の永久磁石を備え、この永久磁石を前記第１の磁心と第２の磁心間に間挿した直流リアクトルにおいて、
前記第２の磁心が、前記第１の磁心の脚を間挿する開口部と、この開口部の両側に、前記巻線に過大な電流が流れても飽和しない断面積を有するリップ部を備え、
前記開口部の側面と前記第１の磁心の脚の側面の間に磁気的空隙を形成し、
前記巻線を第２の磁心の内部空間に設け、前記永久磁石を前記第２の磁心のリップ部の外側に設け、
前記巻線の作る磁束と前記永久磁石の作る磁束が、前記リップ部で分岐するようにしたことを特徴とする直流リアクトル。
【請求項２】
前記第１および第２の磁心を所定の形状に打ち抜いた電磁鋼板を複数枚積層して形成し、前記第１の磁心をＴ形磁心とし、前記第２の磁心をＣ形磁心とした請求項１に記載の直流リアクトル。
【請求項３】
前記第１および第２の磁心を焼結磁心とし、
前記第１の磁心を円板部の中央に前記脚となる円柱を直立させて設けたＴ形磁心とし、前記第２の磁心をディスクコアとポットコアとで構成した請求項１に記載の直流リアクトル。
【請求項４】
前記ディスクコアの中心に前記開口部となる穴を設け、前記ポットコアを前記ディスクコアで覆蓋し、前記永久磁石を前記Ｔ形磁心と前記ディスクコア間に間挿した請求項３に記載の直流リアクトル。
【請求項５】
脚に巻線を巻回した第１の磁心と、この第１の磁心と組み合わせて閉鎖磁気回路を構成する第２の磁心と、前記巻線の作る磁束と対向するように着磁したバイアス用の永久磁石を備えた直流リアクトルにおいて、
前記第１の磁心を円板部の中央に前記脚となる円柱を直立させて設けたＴ形磁心とし、
前記第２の磁心をディスクコアとポットコアとで構成し、
前記ポットコアは底部に前記開口部となる穴を設け、
前記Ｔ形磁心の円板部を前記ポットコアの開口部に当接させて、前記脚が前記ポットコアの底部から突設するように覆蓋し、
前記ディスクコアは前記脚の頂部に当接させ、
前記永久磁石を前記ポットコアの外底と前記ディスクコア間に間挿した
ことを特徴とする直流リアクトル。
【請求項６】
前記脚の途中と前記開口部にテーパ部を設け、前記脚を上下させることにより、おのおののテーパ部間の空隙を変化させて、磁気的空隙の大きさを調整する請求項２ないし５のいずれか１項に記載の直流リアクトル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源の電流波形を改善するためスイッチング電源やインバータに用いる、バイアス磁石を有する直流リアクトルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、平滑電流の小さい領域では大きなインダクタンスを、平滑電流の大きい領域では小さいインダクタンスを得るためのバイアス磁石を有する直流リアクトルとして、中央磁脚に巻回した巻線と、中央磁脚と側磁脚を有する第１の磁心と、第１の磁心のおのおのの磁脚に直接接する第１の磁性体と、第１の磁性体に対向する第２の磁心と、第１の磁性体と第２の磁心間にバイアス用の永久磁石を間挿したものがある（例えば、特公昭６１−１９０９８号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の技術では、巻線の作る磁束が第１の磁性体を飽和状態にし、過大な磁束をバイアス用の永久磁石を経由して、第２の磁心に流すようにしてあるので、瞬時停電や装置の故障などで突発的な大電流が流れた場合、永久磁石が減磁したり、永久磁石に希土類磁石等の高導電率のものを用いた場合、永久磁石内部に鉄損が発生するという問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の問題を解決するため、本発明は、巻線の作る磁束が流れる磁路と永久磁石の作る磁束が流れる磁路を永久磁石の手前で分岐させ、巻線の作る磁束φｅが永久磁石４内を流れないようにし、バイアス用の永久磁石が減磁しないようにしている。
【０００５】
【発明の実施の形態】
脚に巻線を巻回した第１の磁心と、この第１の磁心と組み合わせて閉鎖磁気回路を構成する第２の磁心と、前記巻線の作る磁束と対向するように着磁したバイアス用の永久磁石を備え、この永久磁石を前記第１の磁心と第２の磁心間に間挿した直流リアクトルにおいて、前記第２の磁心が、前記第１の磁心の脚を間挿する開口部と、この開口部の両側に、前記巻線に過大な電流が流れても飽和しない断面積を有するリップ部を備え、前記開口部の側面と前記第１の磁心の脚の側面の間に磁気的空隙を形成し、前記巻線を第２の磁心の内部空間にもうけ、前記永久磁石を前記第２の磁心のリップ部の外側に設け、前記巻線の作る磁束と前記永久磁石の作る磁束が、前記リップ部で分岐するようする。
前記第１および第２の磁心を所定の形状に打ち抜いた電磁鋼板を複数枚積層して形成し、前記第１の磁心をＴ形磁心とし、前記第２の磁心をＣ形磁心としたり、
前記第１および第２の磁心を焼結磁心とし、前記第１の磁心を円板部の中央に前記脚となる円柱を直立させて設けたＴ形磁心とし、前記第２の磁心をディスクコアとポットコアとで構成したり、
前記ディスクコアの中心に前記開口部となる穴を設け、前記ポットコアを前記ディスクコアで覆蓋し、前記永久磁石を前記Ｔ形磁心と前記ディスクコア間に間挿したり、
前記ポットコアの底部に前記開口部となる穴を設け、前記Ｔ形磁心の円板部を前記ポットコアの開口部に当接させて、前記脚が前記ポットコアの底部から突設するように覆蓋し、前記永久磁石の上面と前記脚の頂面に前記ディスクコアを当接させ、前記永久磁石を前記ポットコアの外底と前記ディスクコア間に間挿したりする。
また、前記脚の途中と前記開口部にテーパ部を設け、前記脚を上下させることにより、おのおののテーパ部間の空隙を変化させて、磁気的空隙の大きさを調整する。
【０００６】
【実施例】
以下に、図面に基づき実施例を説明する。
図１は、本発明の第１の実施例を示す斜視図である。
所定の形状に打ち抜いた電磁鋼板を複数枚積層したＴ形磁心１の脚１１には、巻線２を巻回してある。脚１１は高さＨ１で幅Ｂｔとしてある。
Ｔ形磁心１の頭部の下面には、厚さＨ２の矩形の一対の永久磁石４を、脚１１の側面と比較的大きな間隙を保ち、上下方向の極性を同一にし、左右対称に設けてある。
所定の形状に打ち抜いた電磁鋼板を複数枚積層したＣ形磁心３の上部には、脚１１を挿入したとき、所定の磁気的空隙１３を保ように幅Ｂｕの溝３Ｇを設けてあり、巻線２の作る磁束が飽和しない断面積を確保できる厚さＨ４でリップ部３Ｌを形成してある。
ここで、Ｃ形磁心３の内底と上面との高さをＨ３としたとき、Ｈ１＝Ｈ２＋Ｈ３となるようにしてある。
Ｃ形磁心３の側面の開口部から内部空間に向けて、巻線２を巻回したＴ形磁心１を挿入し、脚１１と溝３Ｇの両側に、所定のインダクタンスを得るのに必要な磁気的空隙１３と対向面積を保つようにして、Ｃ形磁心３の内部空間にＴ形磁心１を固定する。
【０００７】
図２は、本発明の第２の実施例を示す側断面図である。
この例は、第１の実施例の各磁心をフェライト等を焼結し、Ｔ形磁心を円形状にし、Ｃ形磁心をポットコアとディスクコアに分割してある。
円板部１０の中央に直立させて直径Ｄｔ、高さＨ１の円柱状の脚１１を設けてＴ形磁心１を形成する。
円板部１０の下面には、リング状の永久磁石４Ｌを設けてある。永久磁石４Ｌは、巻線２の作る磁束の流れと対向する方向に磁束を生じるように着磁した、中心に脚１１の直径Ｄｔより遙に大きい直径の穴３Ｈを設けた厚さＨ２にしてある。
永久磁石４Ｌの下面には、ディスクコア５を設けてある。ディスクコア５は、脚１１と間に所定の磁気的空隙１３を保つように直径Ｄｕの穴３Ｈを設け、巻線２Ｌの作る磁束が飽和しない断面積を確保できる厚さＨ４としてある。
ディスクコア５の下面には、深さＨ５のポットコア３１を設けてある。
ポットコア３１の内底には、リング状に巻回した巻線２Ｌを、中心に脚１１を挿通させて設けてある。
【０００８】
図３は、本発明の第３の実施例を示す側断面図である。
この例は、第２の実施例の、ポットコア、ディスクコアと永久磁石の配置を変えたものである。
Ｔ形磁心１の円板部１０を、底部の中心に直径Ｄｕの穴３Ｈを設けたポットコア３１の開口面に直接接してある。
ここで、脚１１と穴３Ｈ間は、所定のインダクタンスを得るのに必要な磁気的空隙１３と対向面積を保つようにしてある。
ポットコア３１の内底には、巻線２Ｌを収納してある。ポットコア３１の外底には、永久磁石４Ｌを設けてある。
永久磁石４Ｌの下面と脚１１の頂部に直接接しさせてディスクコア５を設けてある。
このようにすることにより、ディスクコア５内に巻線の作る脈動する磁束が流れなくなり、ディスクコア５は通常の軟鉄板で構成できるので、第２の実施例よりも安価になる。
【０００９】
図４は、本発明の第４の実施例を示す断面図で，（ａ）側断面図、（ｂ）第１の実施例の場合の（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。
この例は、第１及び第２の実施例の磁気的空隙を変化させ、インダクタンスを調整可能にしたものである。
高さＨ６の脚１１は、根元の幅をＢｒ、途中から頂部までの幅はＢｔとし、途中にリップ部１Ｌの厚さより薄いテーパ部１１Ｔを設けてある。
Ｃ形磁心３のリップ部１Ｌ（もしくはディスクコア５）には、脚１１の途中に設けたテーパ部１１Ｔと対応する位置にテーパ部３１Ｔを設けてある。
Ｃ形磁心３の厚さＨ７の底部（ポットコア３１の底部）には、脚１１の頂部が僅かな隙間を持って嵌め合う、溝３Ｇｇもしくは穴３Ｇｈを設けてある。
ここで、脚１１の高さＨ６は、溝３Ｇｇもしくは穴３Ｇｈと脚１１の対向面積がこの部分で磁気飽和しない範囲で、Ｈ６＜Ｈ１＋Ｈ７としてある。
なお、第１の実施例においては、溝３ＧｇによりＣ形磁心３が左右に分離するので、図４（ｂ）に示すように、Ｃ形磁心３の積層方向の両側面に側板７を設け、溶接等でＣ形磁心３と一体化し、Ｃ形磁心３の底部に機械加工により溝３Ｇｇを開削する。
組立は、Ｃ形磁心３（もしくはポットコア３１）の内部空間に巻線２をセットし、Ｃ形磁心３（もしくはディスクコア５）の上面にアモルファス等の高透磁率のシム６と永久磁石４をセットし、巻線２の心部の空間、溝３Ｇｇもしくは穴３Ｇｈに脚１１を挿通する。
シム６の厚さを変えることにより、脚１１を上下させてテーパ部の磁気的空隙を変化させ、インダクタンスを調整する。
【００１０】
図５は、本発明の第５の実施例を示す断面図である。
この例は、第３の実施例の磁気的空隙を変化させ、インダクタンスを調整可能にしたものである。
脚１１の途中にテーパ部１１Ｔを設け、ポットコア３１のリップ部３１Ｌ対応する位置にテーパ部３１Ｔを設けてある。
ポットコア３１とＴ形磁心１の合わせ面にシム６を挟み込み、脚１１を上下させて、対向するテーパ部１１Ｔと３１Ｔの空隙の大きさを調整することにより、インダクタンスを調整する。
なお、脚１１と溝もしくは穴３Ｇｂ間に磁性流体を介在させてもよい。
第４および第５の実施例においては、図６に示すように、対向するテーパ部の空隙が大きいときはｂ、小さいときはｃのように、インダクタンスを変化させることができる。
【００１１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば下記の効果がある。
（１）巻線の作る磁束は永久磁石内を流れないので、永久磁石が減磁することがなく、永久磁石内で鉄損を発生することもない。
（２）巻線の作る磁束と永久磁石の作る磁束は磁心内で対向して流れるので、励磁電流が所定値に達するまでは磁心は飽和せず、小型化できる。
（３）第４および第５の実施例においては、インダクタンスを調整できるので、使用状態に適合したインダクタンスを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す斜視図。
【図２】本発明の第２の実施例を示す側断面図。
【図３】本発明の第３の実施例を示す側断面図。
【図４】本発明の第４の実施例を示す、（ａ）側断面図、（ｂ）第１の実施例に適用する場合の（ａ）のＡ−Ａ矢視図。
【図５】本発明の第５の実施例を示す側断面図。
【図６】リアクトルの性能を示すグラフ。
【符号の説明】
１      Ｔ形磁心
１Ｌ、３１Ｌ    リップ部
１０    円板部
１１    脚
１１Ｔ、３１Ｔ  テーパ部
２、２Ｌ  巻線
３      Ｃ形磁心
３Ｇ、３Ｇｇ  溝
３Ｈ、３Ｇｈ  穴
３１    ポットコア
４、４Ｌ  永久磁石
５      ディスクコア
６      シム
【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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