JPH06290972A - 金属プリント基板上で製作するリアクトル及びそのリアクトルを使用したインバータ装置 - Google Patents
金属プリント基板上で製作するリアクトル及びそのリアクトルを使用したインバータ装置Info
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- JPH06290972A JPH06290972A JP5073275A JP7327593A JPH06290972A JP H06290972 A JPH06290972 A JP H06290972A JP 5073275 A JP5073275 A JP 5073275A JP 7327593 A JP7327593 A JP 7327593A JP H06290972 A JPH06290972 A JP H06290972A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 インバータ装置を小形軽量化を図るためにパ
ワー素子ののっている基板状にリアクトルを搭載するす
る必要があった。 【構成】 絶縁基板１１０とリング状のコア１１２と、
コア１１２のリングを横切るように、絶縁基板１１０に
所定の間隔をあけて配置された複数の短冊状パターン１
１１と、一つの短冊状パターン１１１と所定個離れた他
の一つの短冊状パターン１１１とを接続するワイヤ１１
３とからなり、絶縁基板１１０の複数の短冊状パターン
１１１に近接してコア１１２を配し、コア１１２のリン
グ内側の一つの短冊状パターン１１１とワイヤ１１３を
コア１１２を跨ぐように配置して、所定個離れたコア１
１２のリング外側の他の一つの短冊状パターン１１１に
接続し、これを繰り返すことにより、リング状のコア１
１２にパターン１１１とワイヤ１１３からなるコイルを
捲回した。
ワー素子ののっている基板状にリアクトルを搭載するす
る必要があった。 【構成】 絶縁基板１１０とリング状のコア１１２と、
コア１１２のリングを横切るように、絶縁基板１１０に
所定の間隔をあけて配置された複数の短冊状パターン１
１１と、一つの短冊状パターン１１１と所定個離れた他
の一つの短冊状パターン１１１とを接続するワイヤ１１
３とからなり、絶縁基板１１０の複数の短冊状パターン
１１１に近接してコア１１２を配し、コア１１２のリン
グ内側の一つの短冊状パターン１１１とワイヤ１１３を
コア１１２を跨ぐように配置して、所定個離れたコア１
１２のリング外側の他の一つの短冊状パターン１１１に
接続し、これを繰り返すことにより、リング状のコア１
１２にパターン１１１とワイヤ１１３からなるコイルを
捲回した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、インバータのフィル
タなどに使用されるリアクトルに関するものである。
タなどに使用されるリアクトルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図７は、従来のインバータ装置のブロッ
ク図とその接続図である。図において、５０は交流入力
電源、５１はインバータ装置、５２はモータ、１４〜１
９は交流を直流に変換するためのダイオード、５３は平
滑コンデンサ、２〜７は直流をＰＷＭ変調するためのス
イッチング素子、８〜１３はスイッチング素子２〜７に
逆並列に接続され無効電流を処理するための帰還ダイオ
ード、１０１〜１０３は電位安定点Ｎに対する出力線
Ｕ、Ｖ、Ｗの電位ＶUN、ＶVN、ＶWNである。
ク図とその接続図である。図において、５０は交流入力
電源、５１はインバータ装置、５２はモータ、１４〜１
９は交流を直流に変換するためのダイオード、５３は平
滑コンデンサ、２〜７は直流をＰＷＭ変調するためのス
イッチング素子、８〜１３はスイッチング素子２〜７に
逆並列に接続され無効電流を処理するための帰還ダイオ
ード、１０１〜１０３は電位安定点Ｎに対する出力線
Ｕ、Ｖ、Ｗの電位ＶUN、ＶVN、ＶWNである。
【０００３】図８は、図７に示した従来のインバータ装
置のスイッチング素子２〜７がスイッチングしている際
の電圧波形を示す図であり、図７のＶUN、ＶVN、ＶWNに
対応する。また、５４はアースＥに対する出力Ｕ、Ｖ、
Ｗの中性点電位であり、ＶC＝（ＶUN＋ＶVN＋ＶWN）／
３と表される。電圧変化ｄＶ／ｄｔがノイズ発生源とな
るが、出力Ｕ、Ｖ、Ｗ同士の電圧変化によるノイズがノ
ーマルモードノイズの原因となり、アースＥとか直流電
圧母線Ｐ、Ｎ等の電位安定点に対する出力Ｕ、Ｖ、Ｗの
中性点の電圧変化がコモンモードノイズの原因となる。
以下、主にコモンモードノイズの対策フィルタについて
説明する。
置のスイッチング素子２〜７がスイッチングしている際
の電圧波形を示す図であり、図７のＶUN、ＶVN、ＶWNに
対応する。また、５４はアースＥに対する出力Ｕ、Ｖ、
Ｗの中性点電位であり、ＶC＝（ＶUN＋ＶVN＋ＶWN）／
３と表される。電圧変化ｄＶ／ｄｔがノイズ発生源とな
るが、出力Ｕ、Ｖ、Ｗ同士の電圧変化によるノイズがノ
ーマルモードノイズの原因となり、アースＥとか直流電
圧母線Ｐ、Ｎ等の電位安定点に対する出力Ｕ、Ｖ、Ｗの
中性点の電圧変化がコモンモードノイズの原因となる。
以下、主にコモンモードノイズの対策フィルタについて
説明する。
【０００４】図９は従来のインバータ装置の主回路部の
断面図である。図において、１はスイッチング素子２〜
７及び帰還ダイオード８〜１３等の主回路素子（以後、
主回路素子２〜１３という）等を搭載する主回路基板、
４６は主回路素子２〜１３の熱を外気に伝える冷却フィ
ン、５９は主回路素子２〜１３と冷却フィン４６の間を
電気的に絶縁する絶縁層である。また、４９はインバー
タ装置の筐体であり、冷却フィン４６はこの筐体４９に
固定されるが、冷却フィン４６と筐体４９は電気的には
接続されている。
断面図である。図において、１はスイッチング素子２〜
７及び帰還ダイオード８〜１３等の主回路素子（以後、
主回路素子２〜１３という）等を搭載する主回路基板、
４６は主回路素子２〜１３の熱を外気に伝える冷却フィ
ン、５９は主回路素子２〜１３と冷却フィン４６の間を
電気的に絶縁する絶縁層である。また、４９はインバー
タ装置の筐体であり、冷却フィン４６はこの筐体４９に
固定されるが、冷却フィン４６と筐体４９は電気的には
接続されている。
【０００５】図１０は、図７に示した従来のインバータ
装置の主回路において、コモンモードノイズの経路を示
す等価回路図である。図において、５５は主回路基板１
と冷却フィン４６間の浮遊容量Ｃｉ、５６はアースＥに
対する出力配線の浮遊容量Ｃｃ、５７はモータ５２の巻
線とフレーム（フレームはアースＥに接続されている）
間の浮遊容量Ｃｍ、５８はｉ＝Ｃ・ｄＶ／ｄｔで表され
る同相電流ｉoである。電位安定点ＮとＡＣ入力線の中
性点Ｐ1はＰＷＮのキャリア周波数に対しては同一電位
である。この電位安定点に対してＶｃ５４の電圧が出力
線Ｕ，Ｖ，Ｗの中性点Ｐ3に対してかかる。またＰ3は浮
遊容量Ｃｃ５６及び浮遊容量Ｃｍ５７を通してアースＥ
に接続される。
装置の主回路において、コモンモードノイズの経路を示
す等価回路図である。図において、５５は主回路基板１
と冷却フィン４６間の浮遊容量Ｃｉ、５６はアースＥに
対する出力配線の浮遊容量Ｃｃ、５７はモータ５２の巻
線とフレーム（フレームはアースＥに接続されている）
間の浮遊容量Ｃｍ、５８はｉ＝Ｃ・ｄＶ／ｄｔで表され
る同相電流ｉoである。電位安定点ＮとＡＣ入力線の中
性点Ｐ1はＰＷＮのキャリア周波数に対しては同一電位
である。この電位安定点に対してＶｃ５４の電圧が出力
線Ｕ，Ｖ，Ｗの中性点Ｐ3に対してかかる。またＰ3は浮
遊容量Ｃｃ５６及び浮遊容量Ｃｍ５７を通してアースＥ
に接続される。
【０００６】図９において、絶縁層５９は電気的には絶
縁する必要があるが、熱的には主回路素子２〜１３の発
熱を効率良く、冷却フィン４６に伝える必要があるた
め、その厚さは薄く、面積は大きいものとなる。従っ
て、その間の浮遊容量Ｃｉ５５はかなり大きなものとな
る。主回路素子２〜１３の中性点Ｐ2は、出力線Ｕ，
Ｖ，Ｗの中性点Ｐ3と同電位となるので、等価回路図で
は図１０のようにＣｉ５５が表わされる。また、筐体４
９は主回路素子２〜１３の電位変化をＣｉ５５を通して
直接受けることになるので、人間が筐体４９に触れると
感電の危険がある。従って、筐体４９は安全上アースＥ
に接続されるので、結局図１０の等価回路が得られる。
縁する必要があるが、熱的には主回路素子２〜１３の発
熱を効率良く、冷却フィン４６に伝える必要があるた
め、その厚さは薄く、面積は大きいものとなる。従っ
て、その間の浮遊容量Ｃｉ５５はかなり大きなものとな
る。主回路素子２〜１３の中性点Ｐ2は、出力線Ｕ，
Ｖ，Ｗの中性点Ｐ3と同電位となるので、等価回路図で
は図１０のようにＣｉ５５が表わされる。また、筐体４
９は主回路素子２〜１３の電位変化をＣｉ５５を通して
直接受けることになるので、人間が筐体４９に触れると
感電の危険がある。従って、筐体４９は安全上アースＥ
に接続されるので、結局図１０の等価回路が得られる。
【０００７】図１０に示すように、浮遊容量Ｃｉ５５、
Ｃｃ５６及びＣｍ５７に対して階段上の同相電圧Ｖｃ５
４が加わるために、ｉ＝Ｃ・ｄＶ／ｄｔで表される同相
電流ｉo５８が電源線を流れ、コモンモードノイズを引
き起こすと共に、入力の同相電流（零相電流）感知器、
すなわち、漏電ブレーカが接地事故が生じていないのに
動作してしまう等の悪影響が生じる。
Ｃｃ５６及びＣｍ５７に対して階段上の同相電圧Ｖｃ５
４が加わるために、ｉ＝Ｃ・ｄＶ／ｄｔで表される同相
電流ｉo５８が電源線を流れ、コモンモードノイズを引
き起こすと共に、入力の同相電流（零相電流）感知器、
すなわち、漏電ブレーカが接地事故が生じていないのに
動作してしまう等の悪影響が生じる。
【０００８】この同相電流ｉo５８を減少させるには、
ｉ＝Ｃ・ｄＶ／ｄｔにおいて、Ｃを減らす方法と、電圧
変化率ｄＶ／ｄｔを減らす方法とある。以下、電圧変化
ｄＶ／ｄｔを減らす方法について説明する。
ｉ＝Ｃ・ｄＶ／ｄｔにおいて、Ｃを減らす方法と、電圧
変化率ｄＶ／ｄｔを減らす方法とある。以下、電圧変化
ｄＶ／ｄｔを減らす方法について説明する。
【０００９】図１１は同相電圧Ｖｃ５４の変化をなめら
かにする同相フィルタとその接続図である。６０は３本
の出力線が１つのコアに同方向に巻かれ、同相電圧にの
み対して動作する同相リアクトルであり、電流の和が零
にならない成分のみリアクトルとして動作する。６２〜
６４はコンデンサで直流電圧母線Ｎに接続される。６１
は電圧クランプダイオードで、同相リアクトル６０とコ
ンデンサ６２〜６４の共振周波数での共振電圧を直流電
圧母線Ｐ、ＮのＶDCにクランプするためのものである。
かにする同相フィルタとその接続図である。６０は３本
の出力線が１つのコアに同方向に巻かれ、同相電圧にの
み対して動作する同相リアクトルであり、電流の和が零
にならない成分のみリアクトルとして動作する。６２〜
６４はコンデンサで直流電圧母線Ｎに接続される。６１
は電圧クランプダイオードで、同相リアクトル６０とコ
ンデンサ６２〜６４の共振周波数での共振電圧を直流電
圧母線Ｐ、ＮのＶDCにクランプするためのものである。
【００１０】図１２はこの同相フィルタを等価回路図上
で表わしたものである。図において、６５は等価回路上
の同相リアクトル、６６は等価回路上のコンデンサであ
る。図に示すように、このフィルタは階段上の同相電圧
Ｖｃ５４に動作し、出力線のＣｃ５６，Ｃｍ５７にかか
る同相電圧の電位変化をなめらかにすることにより、ｉ
o５８は減少する。この際、出力同相フィルタは、出力
線Ｕ、Ｖ、Ｗの中性点に動作するものであり、主回路素
子中性点Ｐ2、すなわち、図１０の主回路基板１の電位
には働かない、よって図１２の等価回路に示すようにＣ
ｉ５５に起因するｉo５８は減少しない。
で表わしたものである。図において、６５は等価回路上
の同相リアクトル、６６は等価回路上のコンデンサであ
る。図に示すように、このフィルタは階段上の同相電圧
Ｖｃ５４に動作し、出力線のＣｃ５６，Ｃｍ５７にかか
る同相電圧の電位変化をなめらかにすることにより、ｉ
o５８は減少する。この際、出力同相フィルタは、出力
線Ｕ、Ｖ、Ｗの中性点に動作するものであり、主回路素
子中性点Ｐ2、すなわち、図１０の主回路基板１の電位
には働かない、よって図１２の等価回路に示すようにＣ
ｉ５５に起因するｉo５８は減少しない。
【００１１】図１３は出力線Ｕ、Ｖ、Ｗの差動電圧変化
をなめらかにするための差動フィルタを用いた場合の構
成図である。図において、７０〜７２は差動リアクト
ル、７３〜７５はコンデンサで有り、両者でＬＣフィル
タを構成する。
をなめらかにするための差動フィルタを用いた場合の構
成図である。図において、７０〜７２は差動リアクト
ル、７３〜７５はコンデンサで有り、両者でＬＣフィル
タを構成する。
【００１２】図１４は、図１１の同相フィルタ付インバ
ータ主回路部の実体配線図を示したものである。主回路
素子２〜１３が組み込まれた主回路基板１から出力線
Ｕ、Ｖ、Ｗが出され、同相リアクトル６０を介し、コン
デンサ６２〜６４、電圧クランプダイオード６１を通し
てインバータ出力に接続される。また、電圧クランプダ
イオード６１の両端は平滑コンデンサ５３へと接続され
る。
ータ主回路部の実体配線図を示したものである。主回路
素子２〜１３が組み込まれた主回路基板１から出力線
Ｕ、Ｖ、Ｗが出され、同相リアクトル６０を介し、コン
デンサ６２〜６４、電圧クランプダイオード６１を通し
てインバータ出力に接続される。また、電圧クランプダ
イオード６１の両端は平滑コンデンサ５３へと接続され
る。
【００１３】図１５は図１４のように配線を行った場合
の等価回路を示したものである。図１４に示すように、
主回路基板１から同相リアクトル６０を介して、コンデ
ンサ６２〜６４までの配線が長くなるので、ノーマルモ
ードの配線インダクタンスＬ1７６が存在し、また、電
圧クランプダイオード６１から平滑コンデンサ５３まで
の配線が長くなるので、配線インダクタンスＬ2７８が
存在することになる。
の等価回路を示したものである。図１４に示すように、
主回路基板１から同相リアクトル６０を介して、コンデ
ンサ６２〜６４までの配線が長くなるので、ノーマルモ
ードの配線インダクタンスＬ1７６が存在し、また、電
圧クランプダイオード６１から平滑コンデンサ５３まで
の配線が長くなるので、配線インダクタンスＬ2７８が
存在することになる。
【００１４】図１６は、図１５で配線インダクタンスＬ
1７６がある場合の線間電圧、図１７は配線インダクタ
ンスＬ2７８がある場合の電圧クランプダイオード６１
の両端の電圧波形を示す。図１６において、配線が短い
場合は配線インダクタンスＬ1７６が小さく、Ｌ0は同相
リアクトルなので線間電圧はコンデンサ６２〜６４とほ
とんど共振しないが、配線が長い場合は配線インダクタ
ンスＬ1７６が存在するために、下図のような波形とな
り、モータ５２に所望の電圧が印加されない。
1７６がある場合の線間電圧、図１７は配線インダクタ
ンスＬ2７８がある場合の電圧クランプダイオード６１
の両端の電圧波形を示す。図１６において、配線が短い
場合は配線インダクタンスＬ1７６が小さく、Ｌ0は同相
リアクトルなので線間電圧はコンデンサ６２〜６４とほ
とんど共振しないが、配線が長い場合は配線インダクタ
ンスＬ1７６が存在するために、下図のような波形とな
り、モータ５２に所望の電圧が印加されない。
【００１５】また、配線インダクタンスＬ2７８がある
と、図１７のように共振電圧がＶDCを越え、これにより
線間電圧のＶDCへのクランプが効かなくなり、線間電圧
のピーク値がＶDCを越え、また、ダイオードの耐圧破壊
を起こすことになる。
と、図１７のように共振電圧がＶDCを越え、これにより
線間電圧のＶDCへのクランプが効かなくなり、線間電圧
のピーク値がＶDCを越え、また、ダイオードの耐圧破壊
を起こすことになる。
【００１６】図１８は、インバータ装置の他の部分に、
リアクトルを用いる場合を示す。７９は、力率改善用リ
アクトルで、整流ダイオード１４〜１９と平滑コンデン
サ５３の間に挿入することで、ＡＣの入力電流波形をな
めらかにするものである。
リアクトルを用いる場合を示す。７９は、力率改善用リ
アクトルで、整流ダイオード１４〜１９と平滑コンデン
サ５３の間に挿入することで、ＡＣの入力電流波形をな
めらかにするものである。
【００１７】図１９は、従来の同相リアクトル６０の製
作部材と製作課程を示す図である。図において、４２は
コア、４５は３相分で構成される巻線、８０はコア４２
を巻線４５から保護するケースである。コア４２をケー
ス８０で外包し、その外側に巻線４５を巻いて、同相リ
アクトル６０を製作する。また、同相リアクトル６０を
１つの大きなコイルで構成すると、コイルが多重巻きに
なり、入出力間に浮遊容量が存在するため、高周波にな
るとリアクタンス値が下がり、リアクトルとして効かな
くなる。また、リアクトルが多重巻きされると、巻線が
銅損により発熱し、更に高周波で動作しているためにコ
アより鉄損が発生するが、巻線が巻かれているため放熱
が悪くコアの温度が上昇する。このコアの温度上昇によ
りコイルのリアクタンス値が減少し、また、磁気飽和し
易くなる。この対策としてコアを大型にする必要があ
り、コスト上昇及び装置の大型化へつながる。
作部材と製作課程を示す図である。図において、４２は
コア、４５は３相分で構成される巻線、８０はコア４２
を巻線４５から保護するケースである。コア４２をケー
ス８０で外包し、その外側に巻線４５を巻いて、同相リ
アクトル６０を製作する。また、同相リアクトル６０を
１つの大きなコイルで構成すると、コイルが多重巻きに
なり、入出力間に浮遊容量が存在するため、高周波にな
るとリアクタンス値が下がり、リアクトルとして効かな
くなる。また、リアクトルが多重巻きされると、巻線が
銅損により発熱し、更に高周波で動作しているためにコ
アより鉄損が発生するが、巻線が巻かれているため放熱
が悪くコアの温度が上昇する。このコアの温度上昇によ
りコイルのリアクタンス値が減少し、また、磁気飽和し
易くなる。この対策としてコアを大型にする必要があ
り、コスト上昇及び装置の大型化へつながる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】従来のリアクトルは、
以上のように構成されているので、以下の問題点があっ
た。コイルの巻き方において、１つの大きなコイルに多
重巻きすると重なった所で線間浮遊容量が存在し、高周
波になるとリアクトルとして動作しなくなる。リアクト
ルが従来の方法で製作すると熱が内部にこもり、リアク
タンス値が下がると共に、磁気飽和を起こし易くなる。
以上のように構成されているので、以下の問題点があっ
た。コイルの巻き方において、１つの大きなコイルに多
重巻きすると重なった所で線間浮遊容量が存在し、高周
波になるとリアクトルとして動作しなくなる。リアクト
ルが従来の方法で製作すると熱が内部にこもり、リアク
タンス値が下がると共に、磁気飽和を起こし易くなる。
【００１９】また、従来のインバータ装置は、以上のよ
うに構成されているので、以下の問題点があった。リア
クトルがある程度の厚みがあって、主回路基板上に表面
実装出来ず、別置きとなるために、電圧クランプダイオ
ードから平滑コンデンサまでの配線が長くなる。このた
めに電圧クランプダイオードの両端電圧が上昇し、線間
電圧を直流母線電圧にクランプできなくなり、また、ク
ランプダイオードの耐圧を越え、ダイオードを破壊する
ことがある。また、リアクトルが主回路基板上に表面実
装出来ず、別置きとなるために、同相フィルタ回路では
配線長により漏れリアクタンスが存在し、線間電圧が共
振して所望電圧が得られない。また、リアクトルを小型
薄型化し、同一基板上に表面実装する先行技術として
は、例えば、特開平３−１３５３７１号公報及び特開平
３−１３５３７３号公報があるが、インバータ装置に使
用するためには小型薄型でかつ線間耐圧６００Ｖで使用
出来るリアクトルが必要となった。
うに構成されているので、以下の問題点があった。リア
クトルがある程度の厚みがあって、主回路基板上に表面
実装出来ず、別置きとなるために、電圧クランプダイオ
ードから平滑コンデンサまでの配線が長くなる。このた
めに電圧クランプダイオードの両端電圧が上昇し、線間
電圧を直流母線電圧にクランプできなくなり、また、ク
ランプダイオードの耐圧を越え、ダイオードを破壊する
ことがある。また、リアクトルが主回路基板上に表面実
装出来ず、別置きとなるために、同相フィルタ回路では
配線長により漏れリアクタンスが存在し、線間電圧が共
振して所望電圧が得られない。また、リアクトルを小型
薄型化し、同一基板上に表面実装する先行技術として
は、例えば、特開平３−１３５３７１号公報及び特開平
３−１３５３７３号公報があるが、インバータ装置に使
用するためには小型薄型でかつ線間耐圧６００Ｖで使用
出来るリアクトルが必要となった。
【００２０】
【課題を解決するための手段】第１の発明によるリアク
トルは、金属基板の上に絶縁薄膜を施し、その上に導電
性薄膜でパターンを形成する金属プリント基板とリング
状の鉄心と、前記鉄心のリングを横切るように、前記金
属プリント基板に所定の間隔をあけて配置された複数の
短冊状パターンと、前記短冊状パターンのランド部に設
けられたボンディングパットと、一つの前記短冊状パタ
ーンと所定個離れた他の一つの前記短冊状パターンとを
接続するワイヤと、前記リング状の鉄心と前記短冊状パ
ターンとを絶縁する絶縁材からなり、前記金属プリント
基板の前記複数の短冊状パターンに近接して、絶縁材を
介して前記鉄心を配し、前記鉄心のリング内側の一つの
前記短冊状パターンと前記ワイヤの一端を接続、または
ボンディングパットを介して接続し、前記ワイヤを前記
鉄心を跨ぐように配置して、所定個離れた前記鉄心のリ
ング外側の他の一つの前記短冊状パターンに接続、また
はボンディングパットを介して接続し、これを繰り返す
ことにより、前記リング状の鉄心に前記パターンと前記
ワイヤからなるコイルを捲回したものである。
トルは、金属基板の上に絶縁薄膜を施し、その上に導電
性薄膜でパターンを形成する金属プリント基板とリング
状の鉄心と、前記鉄心のリングを横切るように、前記金
属プリント基板に所定の間隔をあけて配置された複数の
短冊状パターンと、前記短冊状パターンのランド部に設
けられたボンディングパットと、一つの前記短冊状パタ
ーンと所定個離れた他の一つの前記短冊状パターンとを
接続するワイヤと、前記リング状の鉄心と前記短冊状パ
ターンとを絶縁する絶縁材からなり、前記金属プリント
基板の前記複数の短冊状パターンに近接して、絶縁材を
介して前記鉄心を配し、前記鉄心のリング内側の一つの
前記短冊状パターンと前記ワイヤの一端を接続、または
ボンディングパットを介して接続し、前記ワイヤを前記
鉄心を跨ぐように配置して、所定個離れた前記鉄心のリ
ング外側の他の一つの前記短冊状パターンに接続、また
はボンディングパットを介して接続し、これを繰り返す
ことにより、前記リング状の鉄心に前記パターンと前記
ワイヤからなるコイルを捲回したものである。
【００２１】第２の発明による同相リアクトルは、第１
の発明によるリアクトルにおいて、前記リング状の鉄心
に前記パターンと前記ワイヤからなるコイルを複数相
分、相毎に同方向に捲回し、同相電圧にのみ対して動作
する同相リアクトルとしたものである。
の発明によるリアクトルにおいて、前記リング状の鉄心
に前記パターンと前記ワイヤからなるコイルを複数相
分、相毎に同方向に捲回し、同相電圧にのみ対して動作
する同相リアクトルとしたものである。
【００２２】第３の発明は、直流電源から電力の供給を
受け直流を交流に変換する複数のスイッチング素子から
なるインバータ装置において、前記複数のスイッチング
素子を搭載する金属プリント基板上に、第２の発明の同
相リアクトルを含む同相フィルタを前記スイッチング素
子の出力側に設けたものである。
受け直流を交流に変換する複数のスイッチング素子から
なるインバータ装置において、前記複数のスイッチング
素子を搭載する金属プリント基板上に、第２の発明の同
相リアクトルを含む同相フィルタを前記スイッチング素
子の出力側に設けたものである。
【００２３】
【作用】第１及び第２の発明によるリアクトル及び同相
リアクトルは、熱伝導性の良い金属プリント基板の複数
の短冊状パターンに近接してリング状の鉄心を配し、前
記鉄心のリング内側の一つの前記短冊状パターンとワイ
ヤの一端を接続し、前記ワイヤを前記鉄心を跨ぐように
配置して、所定個離れた前記鉄心のリング外側の他の一
つの前記短冊状パターンに接続し、これを繰り返すこと
により前記リング状の鉄心に前記パターンと前記ワイヤ
からなるコイルを捲回したため、線間浮遊容量が存在し
にくく、高周波になってもリアクトルとして動作するこ
とが出来、また、ワイヤの熱が金属プリント基板から放
熱され、熱が内部にこもりにくいため、リアクタンス値
が下がることも少なくなり、磁気飽和を起こしにくくな
る。
リアクトルは、熱伝導性の良い金属プリント基板の複数
の短冊状パターンに近接してリング状の鉄心を配し、前
記鉄心のリング内側の一つの前記短冊状パターンとワイ
ヤの一端を接続し、前記ワイヤを前記鉄心を跨ぐように
配置して、所定個離れた前記鉄心のリング外側の他の一
つの前記短冊状パターンに接続し、これを繰り返すこと
により前記リング状の鉄心に前記パターンと前記ワイヤ
からなるコイルを捲回したため、線間浮遊容量が存在し
にくく、高周波になってもリアクトルとして動作するこ
とが出来、また、ワイヤの熱が金属プリント基板から放
熱され、熱が内部にこもりにくいため、リアクタンス値
が下がることも少なくなり、磁気飽和を起こしにくくな
る。
【００２４】第３の発明は、直流電源から電力の供給を
受け直流を交流に変換する複数のスイッチング素子から
なるインバータ装置において、前記複数のスイッチング
素子を搭載する金属プリント基板上に、第２の発明に記
載の同相リアクトルを含む同相フィルタを前記スイッチ
ング素子の出力側に設けたため、配線長が短くて済み、
漏れリアクタンスにより線間電圧が共振することがな
く、また、クランプダイオードから平滑コンデンサまで
の配線長が短くて済むことにより、クランプダイオード
の両端電圧が、線間電圧を直流母線電圧にクランプ出来
ず上昇することがなくなり、また、クランプダイオード
の耐圧を越え、ダイオードを破壊するといったこともな
くなる。
受け直流を交流に変換する複数のスイッチング素子から
なるインバータ装置において、前記複数のスイッチング
素子を搭載する金属プリント基板上に、第２の発明に記
載の同相リアクトルを含む同相フィルタを前記スイッチ
ング素子の出力側に設けたため、配線長が短くて済み、
漏れリアクタンスにより線間電圧が共振することがな
く、また、クランプダイオードから平滑コンデンサまで
の配線長が短くて済むことにより、クランプダイオード
の両端電圧が、線間電圧を直流母線電圧にクランプ出来
ず上昇することがなくなり、また、クランプダイオード
の耐圧を越え、ダイオードを破壊するといったこともな
くなる。
【００２５】
実施例１．第１及び第２の発明を図により説明する。図
１は第２の発明の一実施例における同相リアクトルの製
作例であり、（ａ）はリアクトルの平面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ断面を示すリアクトルの断面図である。
図において、１１０は例えば熱伝導性の良い金属基板の
上に絶縁薄膜を施し、その上に導電性薄膜でパターンを
形成する金属プリント基板等の絶縁基板、１１１は絶縁
基板１１０上のパターン、１１２は絶縁塗装を施したリ
ング状のコア、１１３はワイヤ（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相
分）、１１４はリング状のコア１１２とパターン１１１
との間に挿入する例えばアンダーレジスト等の絶縁材で
ある。この実施例のリアクトルは、絶縁基板１１０とリ
ング状のコア１１２と、コア１１２のリングを横切るよ
うに、絶縁基板１１０に所定の間隔をあけて配置された
複数の短冊状パターン１１１と、一つの短冊状パターン
１１１と所定個離れた他の一つの短冊状パターン１１１
とを接続するワイヤ１１３とからなり、絶縁基板１１０
の複数の短冊状パターン１１１に近接して、絶縁材１１
４を介してコア１１２を配し、３相分、相毎にコア１１
２のリング内側の一つの短冊状パターン１１１とワイヤ
１１３の一端を接続し、ワイヤ１１３をコア１１２を跨
ぐように配置して、所定個離れたコア１１２のリング外
側の他の一つの短冊状パターン１１１に接続し、これを
繰り返すことにより、リング状のコア１１２にパターン
１１１とワイヤ１１３からなるコイルを捲回したもので
ある。
１は第２の発明の一実施例における同相リアクトルの製
作例であり、（ａ）はリアクトルの平面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ断面を示すリアクトルの断面図である。
図において、１１０は例えば熱伝導性の良い金属基板の
上に絶縁薄膜を施し、その上に導電性薄膜でパターンを
形成する金属プリント基板等の絶縁基板、１１１は絶縁
基板１１０上のパターン、１１２は絶縁塗装を施したリ
ング状のコア、１１３はワイヤ（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相
分）、１１４はリング状のコア１１２とパターン１１１
との間に挿入する例えばアンダーレジスト等の絶縁材で
ある。この実施例のリアクトルは、絶縁基板１１０とリ
ング状のコア１１２と、コア１１２のリングを横切るよ
うに、絶縁基板１１０に所定の間隔をあけて配置された
複数の短冊状パターン１１１と、一つの短冊状パターン
１１１と所定個離れた他の一つの短冊状パターン１１１
とを接続するワイヤ１１３とからなり、絶縁基板１１０
の複数の短冊状パターン１１１に近接して、絶縁材１１
４を介してコア１１２を配し、３相分、相毎にコア１１
２のリング内側の一つの短冊状パターン１１１とワイヤ
１１３の一端を接続し、ワイヤ１１３をコア１１２を跨
ぐように配置して、所定個離れたコア１１２のリング外
側の他の一つの短冊状パターン１１１に接続し、これを
繰り返すことにより、リング状のコア１１２にパターン
１１１とワイヤ１１３からなるコイルを捲回したもので
ある。
【００２６】図２はこの発明のリアクトルと従来のリア
クトルとの比較図である。この発明のコイルにおいて、
ワイヤ１１３は１本当りの距離も短くて済むので、被覆
がなくとも良く、外径は０．３ｍｍ程度で十分である。
また、パターン１１１は金属基板のパターンのため、
０．５程度ｍｍで十分である。また、インバータ装置に
使用する為に必要な耐圧６００Ｖを持たせるための絶縁
距離は、ワイヤ１１３部にシリコンゲル等を封入すれ
ば、ワイヤ１１３同士は１ｍｍ程度の間隔で十分であ
り、パターン１１１はコーティングすれば、０．８ｍｍ
程度で十分である。
クトルとの比較図である。この発明のコイルにおいて、
ワイヤ１１３は１本当りの距離も短くて済むので、被覆
がなくとも良く、外径は０．３ｍｍ程度で十分である。
また、パターン１１１は金属基板のパターンのため、
０．５程度ｍｍで十分である。また、インバータ装置に
使用する為に必要な耐圧６００Ｖを持たせるための絶縁
距離は、ワイヤ１１３部にシリコンゲル等を封入すれ
ば、ワイヤ１１３同士は１ｍｍ程度の間隔で十分であ
り、パターン１１１はコーティングすれば、０．８ｍｍ
程度で十分である。
【００２７】コイルのインダクタンスＬは、ターン数を
ｎ、磁路長をｌとすると、次式で表される。 Ｌ∝ｎ2／ｌ 上式より、磁路長ｌが小さいほど、インダクタンスＬが
大きくとれ、小さいコア（窓面積の小さいコア）に多く
のターン数ｎを巻いた方がインダクタンスＬを効率良く
製作できる。従来のコイルでは、径の太い皮覆線を用い
るために、窓面積が大きくなり、従って、磁路長の長い
コアに多くのターン数を巻かねばならないので非効率的
である。従来のコイルの製作例で、５Ａ６００Ｖ耐圧に
するためには耐熱ビニール電線ＡＷＧ２６で、外径２．
２ｍｍのものが必要となる。また、従来のコイルは、放
熱がし難いため、心線が太くなり、ビニールにより耐圧
をとるため、外被が厚くなる。また、外被が厚くなると
放熱が悪くなり、更に心線を太くしなければならないと
いった悪循環になることがある。また、上記説明におい
てはＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相分のコイルを、相毎に捲回
して製作する同相リアクトルの例を示したが、単相の場
合には１相分のみ考慮すれば良い。
ｎ、磁路長をｌとすると、次式で表される。 Ｌ∝ｎ2／ｌ 上式より、磁路長ｌが小さいほど、インダクタンスＬが
大きくとれ、小さいコア（窓面積の小さいコア）に多く
のターン数ｎを巻いた方がインダクタンスＬを効率良く
製作できる。従来のコイルでは、径の太い皮覆線を用い
るために、窓面積が大きくなり、従って、磁路長の長い
コアに多くのターン数を巻かねばならないので非効率的
である。従来のコイルの製作例で、５Ａ６００Ｖ耐圧に
するためには耐熱ビニール電線ＡＷＧ２６で、外径２．
２ｍｍのものが必要となる。また、従来のコイルは、放
熱がし難いため、心線が太くなり、ビニールにより耐圧
をとるため、外被が厚くなる。また、外被が厚くなると
放熱が悪くなり、更に心線を太くしなければならないと
いった悪循環になることがある。また、上記説明におい
てはＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相分のコイルを、相毎に捲回
して製作する同相リアクトルの例を示したが、単相の場
合には１相分のみ考慮すれば良い。
【００２８】実施例２．実施例１では、パターンとコア
との間に絶縁材を介在させた例を示したが、絶縁塗装を
施したコアを使用することも可能である。
との間に絶縁材を介在させた例を示したが、絶縁塗装を
施したコアを使用することも可能である。
【００２９】実施例３．図３は、この発明の一実施例に
おけるリアクトルの製作例である。実施例１と同様、絶
縁基板１１０上でリアクトルを製作するものであるが、
図１における絶縁基板１１０上のパターン１１１と、ワ
イヤ１１３との間にボンディングパット１１５を介在さ
せるようにしたものである。
おけるリアクトルの製作例である。実施例１と同様、絶
縁基板１１０上でリアクトルを製作するものであるが、
図１における絶縁基板１１０上のパターン１１１と、ワ
イヤ１１３との間にボンディングパット１１５を介在さ
せるようにしたものである。
【００３０】実施例４．実施例１では、絶縁基板１１０
を熱伝導性の良い金属基板の上に絶縁薄膜を施し、その
上に導電性薄膜でパターンを形成する金属プリント基板
としたが、ＤＢＣ（ダイレクト ボンディング カッパ
ー）等を使用しても同等の効果を得ることが出来る。
を熱伝導性の良い金属基板の上に絶縁薄膜を施し、その
上に導電性薄膜でパターンを形成する金属プリント基板
としたが、ＤＢＣ（ダイレクト ボンディング カッパ
ー）等を使用しても同等の効果を得ることが出来る。
【００３１】実施例５．図４は、第３この発明の一実施
例における主回路基板の平面図で、図１４の回路図に対
応する。図において、２０、２１は同相リアクトルで図
１４の６０に対応し、２個直列接続して構成する。２２
〜２７はダイオードで、図１４の６１に対応する。２８
〜３０はコンデンサで図１４の６２〜６４に対応する。
３１はボンディングパッドでワイヤボンディングするた
めのパッド、３２はワイヤ、３３は主回路基板１上のパ
ターンである。
例における主回路基板の平面図で、図１４の回路図に対
応する。図において、２０、２１は同相リアクトルで図
１４の６０に対応し、２個直列接続して構成する。２２
〜２７はダイオードで、図１４の６１に対応する。２８
〜３０はコンデンサで図１４の６２〜６４に対応する。
３１はボンディングパッドでワイヤボンディングするた
めのパッド、３２はワイヤ、３３は主回路基板１上のパ
ターンである。
【００３２】この発明のリアクトルの巻線は細いワイヤ
３２とパターン３３で形成しているため、小さなコアで
もターン数を増やせることが出来、効率的にリアクトル
が作れる。図５はリアクトルの浮遊容量の比較図であ
り、図５（ａ）は従来のリアクトル１個の場合、図５
（ｂ）はこの発明のリアクトル２個の場合である。この
発明のリアクトルでは、小さいコアを用いているので、
従来の１個の場合に対し、直列に２個用いているが、図
５（ｂ）に示すように線間の容量は直列接続により半分
となる。よって、直列接続することによって、従来に比
べ、リアクトルの高周波特性が改善される。また、主回
路素子とリアクトル等の配線を短かくすることが出来る
ので、図１０の漏れリアクタンスＬ1７６，Ｌ2７８等を
小さくすることができ、特性の良いフィルタを形成でき
る。
３２とパターン３３で形成しているため、小さなコアで
もターン数を増やせることが出来、効率的にリアクトル
が作れる。図５はリアクトルの浮遊容量の比較図であ
り、図５（ａ）は従来のリアクトル１個の場合、図５
（ｂ）はこの発明のリアクトル２個の場合である。この
発明のリアクトルでは、小さいコアを用いているので、
従来の１個の場合に対し、直列に２個用いているが、図
５（ｂ）に示すように線間の容量は直列接続により半分
となる。よって、直列接続することによって、従来に比
べ、リアクトルの高周波特性が改善される。また、主回
路素子とリアクトル等の配線を短かくすることが出来る
ので、図１０の漏れリアクタンスＬ1７６，Ｌ2７８等を
小さくすることができ、特性の良いフィルタを形成でき
る。
【００３３】ところで上記説明では、この発明のリアク
トルを同相リアクトルとして使用した場合について述べ
たが、図６のように図１８の力率改善リアクトル７９を
主回路基板に実装することも出来、この場合でも図１８
のリアクトル７９を４０，４１と２つに分けることで、
インダクタンス値を増やし、また、浮遊容量も減らすこ
とが出来、放熱性も良くなる。
トルを同相リアクトルとして使用した場合について述べ
たが、図６のように図１８の力率改善リアクトル７９を
主回路基板に実装することも出来、この場合でも図１８
のリアクトル７９を４０，４１と２つに分けることで、
インダクタンス値を増やし、また、浮遊容量も減らすこ
とが出来、放熱性も良くなる。
【００３４】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、リア
クトル等の部品を主回路素子と同一基板上に配置したの
で漏れリアクタンス及び浮遊容量の小さいリアクトルが
形成出来、また放熱性も良いため、特性の良いフィルタ
を得ることが出来る。
クトル等の部品を主回路素子と同一基板上に配置したの
で漏れリアクタンス及び浮遊容量の小さいリアクトルが
形成出来、また放熱性も良いため、特性の良いフィルタ
を得ることが出来る。
【００３５】また、この発明によるリアクトルを用いる
ことにより、漏れリアクタンス及び浮遊容量の小さいリ
アクトルが形成出来、また、リアクトルのコアが放熱性
の良い金属基板等の絶縁基板上接着されるため、リアク
トルの発熱が効率良く放熱されるため、特性の良いフィ
ルタを持つ小型薄型のインバータ装置を得ることが出来
る。
ことにより、漏れリアクタンス及び浮遊容量の小さいリ
アクトルが形成出来、また、リアクトルのコアが放熱性
の良い金属基板等の絶縁基板上接着されるため、リアク
トルの発熱が効率良く放熱されるため、特性の良いフィ
ルタを持つ小型薄型のインバータ装置を得ることが出来
る。
【図１】この発明の一実施例におけるリアクトルの製作
例である。
例である。
【図２】この発明の一実施例におけるリアクトルと従来
のリアクトルとの比較図である。
のリアクトルとの比較図である。
【図３】この発明の一実施例におけるリアクトルの製作
例である。
例である。
【図４】この発明のリアクトルを使用したインバータ装
置の主回路基板の平面図である。
置の主回路基板の平面図である。
【図５】この発明の一実施例におけるリアクトルと従来
のリアクトルの浮遊容量の比較図である。
のリアクトルの浮遊容量の比較図である。
【図６】この発明のその他の実施例で力率改善リアクト
ルを主回路基板に実装したものある。
ルを主回路基板に実装したものある。
【図７】従来のインバータ装置のブロック図とその接続
図である。
図である。
【図８】従来のインバータ装置のスイッチング時の電圧
波形説明図である。
波形説明図である。
【図９】従来のインバータ装置の主回路部の断面図であ
る。
る。
【図１０】従来のインバータ装置においてコモンモード
ノイズの経路を示す等価回路図である。
ノイズの経路を示す等価回路図である。
【図１１】同相電圧の変化をなめらかにする同相フィル
タとその接続図である。
タとその接続図である。
【図１２】同相フィルタ付インバータのコモンモードノ
イズの経路を示す等価回路図である。
イズの経路を示す等価回路図である。
【図１３】差動フィルタを用いた場合の構成図である。
【図１４】従来の同相フィルタ付インバータ主回路部の
実体配線図である。
実体配線図である。
【図１５】図１４の等価回路図である。
【図１６】図１５の電圧波形である。
【図１７】図１５の電圧波形である。
【図１８】インバータ装置の他の部分にこの発明を用い
た場合の回路図である。
た場合の回路図である。
【図１９】従来の同相リアクトルの製作部材と製作過程
を示す図である。
を示す図である。
１ 主回路基板 ２〜７ スイッチング素子 ８〜１３ 帰還ダイオード １４〜１９ 整流ダイオード ２０、２１ コア ３１ ボンディングパッド ３２ ワイヤ ３３ パターン ５１ インバータ装置 ５３ 平滑コンデンサ ６０ 同相リアクトル ６１ 電圧クランプダイオード ６２〜６４ コンデンサ ７０〜７２ 差動リアクトル ７３〜７５ コンデンサ ７６，７８ 配線インダクタンス ７７ リアクトルの線間容量 ７９ 力率改善用リアクトル １１０ 絶縁基板 １１１ 絶縁基板上のパターン １１２ コア １１３ ワイヤ １１４ 絶縁材
Claims (3)
- 【請求項１】 金属基板の上に絶縁薄膜を施し、その上
に導電性薄膜でパターンを形成する金属プリント基板と
リング状の鉄心と、前記鉄心のリングを横切るように、
前記金属プリント基板に所定の間隔をあけて配置された
複数の短冊状パターンと、前記短冊状パターンのランド
部に設けられたボンディングパットと、一つの前記短冊
状パターンと所定個離れた他の一つの前記短冊状パター
ンとを接続するワイヤと、前記リング状の鉄心と前記短
冊状パターンとを絶縁する絶縁材とからなり、前記金属
プリント基板の前記複数の短冊状パターンに近接して、
前記絶縁材を介して前記鉄心を配し、前記鉄心のリング
内側の一つの前記短冊状パターンと前記ワイヤの一端を
接続、またはボンディングパットを介して接続し、前記
ワイヤを前記鉄心を跨ぐように配置して、所定個離れた
前記鉄心のリング外側の他の一つの前記短冊状パターン
に接続、またはボンディングパットを介して接続し、こ
れを繰り返すことにより、前記リング状の鉄心に前記パ
ターンと前記ワイヤからなるコイルを捲回したことを特
徴とするスイッチング装置のリアクトル。 - 【請求項２】 前記リング状の鉄心に前記パターンと前
記ワイヤからなるコイルを複数相分、相毎に同方向に捲
回し、同相電圧にのみ対して動作する同相リアクトルと
したことを特徴とする請求項１記載のリアクトル。 - 【請求項３】 直流電源から電力の供給を受け直流を交
流に変換する複数のスイッチング素子からなるインバー
タ装置において、前記複数のスイッチング素子を搭載す
る金属プリント基板上に、請求項２記載の同相リアクト
ルを含む同相フィルタを前記スイッチング素子の出力側
に設けたことを特徴とするインバータ装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5073275A JPH06290972A (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 金属プリント基板上で製作するリアクトル及びそのリアクトルを使用したインバータ装置 |
| GB9406127A GB2277204B (en) | 1993-03-31 | 1994-03-28 | Invertor using a reactor fabricated on a metallic printed circuit board |
| DE19944410956 DE4410956C2 (de) | 1993-03-31 | 1994-03-29 | Drosselspule für eine Schaltungsanordnung |
| HK98105610A HK1006603A1 (en) | 1993-03-31 | 1998-06-18 | Invertor using a reactor fabricated on a metallic printed circuit board |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5073275A JPH06290972A (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 金属プリント基板上で製作するリアクトル及びそのリアクトルを使用したインバータ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06290972A true JPH06290972A (ja) | 1994-10-18 |
Family
ID=13513447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5073275A Pending JPH06290972A (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 金属プリント基板上で製作するリアクトル及びそのリアクトルを使用したインバータ装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06290972A (ja) |
| DE (1) | DE4410956C2 (ja) |
| GB (1) | GB2277204B (ja) |
| HK (1) | HK1006603A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015068265A1 (ja) * | 2013-11-08 | 2015-05-14 | 三菱電機株式会社 | 電磁誘導機器 |
| JP2017041494A (ja) * | 2015-08-18 | 2017-02-23 | 富士電機株式会社 | 電子電気機器 |
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|---|---|---|---|---|
| DE19523521A1 (de) * | 1995-06-30 | 1997-01-02 | Licentia Gmbh | Transponder-Drahtspule |
| DE19707177A1 (de) * | 1997-02-22 | 1998-09-03 | Inotech Kunststofftechnik Gmbh | Induktivität |
| DE19721610A1 (de) * | 1997-05-23 | 1998-11-26 | Abb Daimler Benz Transp | Drosselbaugruppe für ein Stromrichtergerät |
| DE20002336U1 (de) | 2000-02-10 | 2000-05-18 | Moeller GmbH, 53115 Bonn | Schaltungsanordnung |
| DE10104648B4 (de) * | 2000-07-14 | 2004-06-03 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Hochfrequenz-Mikroinduktivität |
| WO2005069318A1 (en) * | 2004-01-13 | 2005-07-28 | Delta Energy Systems (Switzerland) Ag | Magnetic element |
| DE102004025212B4 (de) * | 2004-05-22 | 2009-04-02 | Wolfgang Wendel | Vollautomatisch fertigbarer Hochfrequenz-Übertrager |
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| JPS6229115A (ja) * | 1985-07-30 | 1987-02-07 | Fujitsu Ltd | 平面型線輪体 |
| JPH03135371A (ja) * | 1989-10-18 | 1991-06-10 | Sanyo Electric Co Ltd | スイッチング電源装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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