JPH04116811A - インダクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　　要〕 電源の平滑回路等に適用可能なインダクタに関し、小型
に形成でき、且つ、大電流を流し得るインダクタを提供
することを目的とし、そのために、磁性材料で形成した
コアにインダクタ巻線と補助巻線とを配設し、前記イン
ダクタ巻線に流れる電流により生ずる磁束を打ち消す向
きに磁束が生ずるよう前記補助巻線に電流を流すように
してインダクタを構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は電源の平滑回路等に適用可能なインダクタに関
する。

〔従来の技術〕

交流電圧から直流電圧を得る電源回路にあっては、整流
回路で得られる出力のリップルを除去若しくは抑制する
ためにコンデンサとインダクタ（チョークコイル）を組
み合わせた平滑回路が用いられることが多い。

従来、こうした平滑回路としては、例えば、第９図に示
すように整流回路Ｑの出力を単巻きのインダクタＬを介
して出力端子に取り出し、この出力端子と共通電路（接
地電路）の間にコンデンサＣが接続される構成であり、
負荷ＪはこのコンデンサＣに並列に接続され、この負荷
Ｊに直流電力を供給している。

〔発明が解決しようとする課題〕

第１０図は前記整流回路Ｑの出力であるリップル電流１
．を示す説明図であり、第１１図は前記インダクタＬの
コアについてのヒステリシスループの概略を示す説明図
である。

ところで、第１０図に示すリップル電流ＩＬを平滑する
に当たっては、第１１図の第１象限部分を利用すること
になり、第１０図に点線で示す電流ＩＬＳに対応する前
記コアの磁束密度は第１１図に示す磁束密度Ｂ５となる
。そして、前記リップル電流ＩＬの直流分によっても前
記コアに磁束を生じさせるためヒステリシスループ内の
利用可能範囲が狭まってしまう。従って、もし、前記リ
ップル電流ＩＬの交流分のピーク・ピーク値Ｉ　ＬＰＰ
がヒステリシスループ内の利用可能範囲の最大値ΔＩｔ
よりも大きい場合には前記コアが磁気飽和する。それを
避けるためには、最大磁束密度Ｂ　ｓａｗの大きなコア
を用いる必要があり、そのため、大電流を扱う平滑回路
のインダクタは重く、嵩張ると云った問題点があった。

そこで、本発明は前記従来の問題点を考慮し、小型に形
成でき、且つ、大電流を流し得るインダクタを提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

磁性材料で形成したコアにインダクタ巻線と補助巻線と
を配設する。この補助巻線には前記インダクタ巻線に流
れる負荷電流によって生ずる磁束を打ち消す向きに磁束
が生ずるよう定電流源から一定電流を流すようにしたり
、前記インダクタ巻線に流れる負荷電流の大きさを電流
センサで検出し、その検出出力に応じた電流を流すよう
にしてインダクタを構成する。

〔作　　用〕

前述の如く構成されたインダクタでは前記補助巻線に流
す電流を適宜に定めることにより、第１１図に示す磁束
密度Ｂｓを零若しくは零付近に設定しヒステリシスルー
プ内の利用可能範囲を大きくすることができるようにな
る。また、前記インダクタ巻線に流れる負荷電流の大き
さを電流センサで検出し、その検出出力に応じた電流を
前記補助巻線に流すように制御すれば必要最小限の電流
を前記補助巻線に流せば足りるようになり、消費電力の
軽減を図ることができる。

［実　施　例〕 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳述
する。

第１図は本発明に係るインダクタを適用した電源回路の
概略構成図である。同図において、交流電源１はトラン
ス２の一次側巻線に接続してあり、このトランス２の二
次側巻線は整流回路３の入力端子に接続しである。この
整流回路３の一方の出力端子は接地してあり、他方の出
力端子はインダクタ４のインダクタ巻線５の一端に接続
しである。

このインダクタ巻線の他端は出力端子６とコンデンサ７
の一端に接続してあり、このコンデンサ７の他端は接地
しである。また、出力端子８は接地してあり、前記出力
端子６と前記出力端子８０間に負荷９を接続できるよう
になっている。

一方、前記インダクタ４は磁性材料で形成したコアに前
記インダクタ巻線５を巻回しであるが、前記インダクタ
４は前記インダクタ巻線５の他に前記コアに補助巻線１
０を巻回して構成しである。

そして、この補助巻線１０は定電流源１１に接続し、こ
の定電流源１１から前記補助巻線ｌＯに電流を流し、動
作時、前記インダクタ巻線５に流れる電流によって前記
コアに生ずる磁束を打ち消すようにしている。

第２図は前記コアについてのヒステリシスループの概略
を示す説明図である。

前記補助巻線１０に流す電流は、例えば、この補助巻線
１０と前記インダクタ巻線５との巻線比が１：１の場合
、第２図のヒステリシスループにおける最大磁束密度に
対応する負荷電流Ｔｔｏと第１０図に示すリップル電流
Ｉｔの最小値Ｉ　Ｌ＋＋＋ｉｎとの和に相当する電流を
流す。このように構成することにより、ヒステリシスル
ープの全域を利用できるようになる。そして、第２図の
原点に第１０図に点線で示す電流ＩＬＳがくるように前
記補助巻線１０に流す電流を設定すれば交流分のピーク
・ピーク値Ｉ　ＬＰＰを前記負荷電流ＩＬＯの２倍の大
きさのものまで許容できるようになる。即ち、ヒステリ
シスループ内の利用可能範囲の最大値ΔＩＬが前記負荷
ｉｉ流ＩＬＯの２倍に拡大される。なお、前記巻線比が
１：１でないものを用いる場合にも、それに見合った電
流を前記補助巻線１０に流せば前述の場合と同様になる
。

第３図は前記定電流源１１を得るための回路構成図であ
る。同図において、定電流源は電源１２と抵抗１３とで
構成しである。この場合、前記補助巻線１０の両端に生
ずる電圧を■、とし、前記抵抗１３の両端に生ずる電圧
をＶ、とすると、ＶＩｔ）ＶＬとなるように前記電源１
２の電圧Ｅと前記抵抗１３の値Ｒを選定する。即ち、Ｅ
）ｌ　Ｖ。

Ｒ）ωＬとなるように選定する。但し、Ｌは前記補助巻
線１０のインダクタンスであり、ωはリップル電流の角
速度である。その結果、前記補助巻線１０に流れる電流
１ｏは１．＝Ｅ／Ｒの定電流として扱い得る電流となる
。

第４図は前記定電流源１１を得るための他の回路構成図
ある。同図において、電源１２のプラス端子はコイル１
４、抵抗１５を介して前記補助巻線１０の一端に接続し
てあり、この補助巻線１０の他端はトランジスタ１６を
介して前記電源１２のマイナス端子に接続している。ま
た、前記補助巻線１０の他端はダイオードＤを介して前
記電源１２のプラス端子と前記コイル１４の接部に接続
している。前記トランジスタ１６のベースにはパルス幅
変調回路（ＰＷＭ）２２の制御出力を入力しており、こ
の制御出力によって前記トランジスタ１６のオン・オフ
を制御している。この回路において、前記コイル１４の
インダクタンスＬｓには前記補助巻線１０のインダクタ
ンスしよりも充分大きなものを選定する。即ち、Ｌｓ）
Ｌの関係を満たすよう前記コイル１４を選定する。それ
によって、前記補助巻線１０に流れる電流１ｏはＩ。

＝　（Ｅ／Ｒ）　　・ｄの定電流として扱い得る電流と
なる。但し、ｄは前記トランジスタ１６のオン・オフに
よって前記電源１２から供給される供給電流のデユーテ
ィ比である。

第５図は前記インダクタ巻線５に流れるリップル電流Ｉ
Ｌの大きさに応じて前記補助巻線１０に流れる電流Ｉｎ
Ｏネきさを制御するようにした回路構成図である。同図
において、不図示の電源から電力の供給を受は電流増幅
を行う電流増幅器１７があり、この電流増幅器１７の出
力は抵抗１８を介して前記補助巻線１０の一端に接続し
である。

また、この補助巻線１０の他端は接地しである。

そして、前記不図示の電源のマイナス端子も接地しであ
る。一方、前記インダクタ巻線５に繋がる電路には電流
センサ１９を設けてあり、この電流センサ１９の検出出
力は抵抗２０を介して前記電流増幅器１７の制御入力端
子へ入力している。この制御入力端子と接地間にはバイ
パス用のコンデンサ２１を設けである。

第６図は第４図に示した回路に電流センサ１９を追加し
前記インダクタ巻線５に流れるリップル電流ＩＬの大き
さに応じて前記補助巻線１０に流れる電流１ｏの大きさ
を制御するようにした回路構成図である。

第５図及び第６図の回路で用いられている電流センサ１
９としては例えば、第７図に示す如くホール素子で構成
することができ、また、第８図に示すように前記インダ
クタ巻線５に繋がる電路に挿入した抵抗Ｒｓの電圧降下
を差動増幅器２３で増幅し、その出力を前記電流増幅器
１７の制御入力端子へ入力したり、前記パルス幅変調回
路２２の制御入力端子へ入力するようにして構成するこ
とができる。

第５図及び第６図に示した回路構成のものによれば、交
流骨のピーク・ピーク値ＩＬＰ？（第１０図）との兼ね
合いで、電流ＩＬＳ（第１０図）が小さいときには前記
補助巻線１０に流す電流を小さく、前記電流ＩＬＳが大
きくなれば前記補助巻線１０に流す電流を大きくすると
云った制御ができ、前記コアが磁気飽和を起こさない範
囲でインダクタを適正に動作させることができ、且つ、
消費電力を必要最小限に低減できる。従って、発熱も抑
制するができる。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明したように本発明によれば、補助巻線
に流す電流によってインダクタのヒステリシスループ内
の利用可能範囲を拡大できるようになり、小型のコアを
用いておりながら、磁気飽和を起こすことなく、大電流
を扱えるようになる。

従って、従来のインダクタに流す電流と同じ大きさの電
流を扱う場合にはコアの体積を小さくできる。因みに、
リップル電流の交流骨のピーク・ピーク値と直流分の値
とが同じ大きさの脈流を本発明のインダクタに流す場合
、そのコアの体積は従来のものに比べ約１／４で済み、
許容電流容量の割りには非常に軽量であり、且つ、小型
なインダクタが得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るインダクタを適用した電源回路の
概略構成図、 第２図は本発明に係るインダクタのコアについてのヒス
テリシスループの概略を示す説明図、第３図は定電流源
を得るための回路構成図、第４図は定電流源を得るため
の他の回路構成図、第５図はインダクタ巻線に流れるリ
ップル電流の大きさに応じて補助巻線に流れる電流の大
きさを制御するようにした回路構成図、 第６図は第４図に示した回路に電流センサを追加しイン
ダクタ巻線に流れるリップル電流の太きさに応じて補助
巻線に流れる電流の大きさを制御するようにした回路構
成図、 第７図は電流センサの一例を示す概略回路構成図、 第８図は電流センサの他の例を示す概略回路構成図、 第９図はインダクタを備える従来の電源電源回路の概略
構成図、 第１０図は従来の電源電源回路における整流回路の出力
であるリップル電流を示す説明図、第１１図は従来のイ
ンダクタのコアについてのヒステリシスループの概略を
示す説明図である。 ４・・・・インダクタ、 ５・・・・インダクタ巻線、 １０・・・・補助巻線、 １１・・・・定電流源。 特許出願人　株式会社豊田自動織機製作所第１図 第３図 第２図 第４図 第 図 第 図 第９ 図 ｓ ＋ 第 図 Ｌ ＬＰｐ 第１０図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　磁性材料で形成したコアにインダクタ巻線と補助巻線
   とを配設し、前記インダクタ巻線に流れる電流により生
   ずる磁束を打ち消す向きに磁束が生ずるよう前記補助巻
   線に電流を流すよう構成したことを特徴とするインダク
   タ。