JPH07226320A

JPH07226320A - アノードリアクトル

Info

Publication number: JPH07226320A
Application number: JP1731594A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Chikai; 智近井; Shinichiro Hayashi; 伸一郎林
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-02-14
Filing date: 1994-02-14
Publication date: 1995-08-22

Abstract

(57)【要約】【目的】インダクタンスが電流の増大につれて指数関
数に近い形で減衰する、アノードリアクトルとして望ま
しい電流−インダクタンス特性を、単一のリアクトルで
得るようにしてアノードリアクトルの小形、軽量、経済
性を実現する。【構成】巻線２１と鎖交する磁路２２を、それぞれ長
さが異なる空隙２３ａ、２３ｂを介して環状に形成され
た磁性体からなる２個の単位磁路２２ａ、２２ｂの並列
体で構成する。【効果】各単位磁路２２ａ、２２ｂが互いに異なる電
流値でその磁束が飽和状態となり、結果として電流が上
昇するにつれてインダクタンスが順次減少する所望の電
流−インダクタンス特性が１台の装置で得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電力変換装置に使用
される電力用半導体素子（例えば、サイリスタ、光サイ
リスタ、ＧＴＯなど）に印加される過電圧および過電流
より該素子の破壊を防止するためのアノードリアクトル
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１５は、例えば日刊工業新聞社発行
「サイリスタ応用ハンドブック」６０頁に示されたアノ
ードリアクトルの適用部分を示す。図１５において、１
は例えばサイリスタ、２および３は抵抗とコンデンサと
で構成されるサージアブソーバである。アノードリアク
トル４はサイリスタ１と直列に接続される。サイリスタ
１がターンオンをした時、負荷電流Ｉｓが図示の矢印の
如く流れ、またサイリスタ１がターンオフした時は電源
電圧Ｖｓがサイリスタ１の両端に印加される。

【０００３】仮に、アノードリアクトル４がない場合、
図１６（ａ）に見る如く電圧および電流のオン、オフ時
が急峻のためサイリスタに流れる電流上昇率（ｄｉ／ｄ
ｔ）が大きくなり素子を破壊させる恐れがある。またス
イッチングオフ時、回路の配線インダクタンスなどによ
って素子端子間に過大電圧が印加され素子を破壊させる
恐れがある。これらの防止対策のため例えば抵抗２およ
びコンデンサ３によるサージアブソーバが付属される
が、これのみでは十分ではなく、また付属のものの容量
が大きくなり経済的でない。そこで、サイリスタ１と直
列にアノードリアクトル４を接続すると、図１６（ｂ）
に見る如く負荷電流の立ち上がりが抑えられｄｉ／ｄｔ
が小さくなるため素子の破壊は生じない。スイッチング
オフ時のサージ電圧はその大部分がアノードリアクトル
４が吸収するため素子端子間に印加されるのを防ぐこと
ができる。さらにスイッチング時における電力損失Ｖｓ
×Ｉｓも低減する事が可能となる。

【０００４】そして、これらのアノードリアクトル４の
特性としては、以下に示す理由から、図１７のように電
流Ｉの増加に従ってインダクタンスＬが指数関数的に低
減していくようなものが好ましい。即ち、サイリスタの
オン、オフ時で電流が少ない時には、大きなインダクタ
ンスＬがあればあるほど素子の過電圧、過電流に対して
有効であるが、サイリスタがオン時で定常電流が流れて
いる場合にはアノードリアクトル４のインダクタンスが
大きければ大きいほどωＬＩ²で表される無効電力の発
生が大きくなり、電力変換装置システム全体から見ると
問題となる。そのため、定常電流付近では、インダクタ
ンスＬが小さくなっていることが望ましくアノードリア
クトル４の特性としては、図１７に示す特性が好ましい
ということである。

【０００５】しかしながら現状のアノードリアクトル
は、図１８（ａ）または図１９（ａ）の如き構造のもの
で、必ずしも望ましい特性のものとなっていない。次
に、これらのリアクトルを使用した従来のアノードリア
クトルの構造および特性の概要について説明する。図１
８は空心リアクトル４Ａで、例えば電気書院発行「変圧
器の設計工作法」３０５頁に説明されているものの小型
のものである。導体をコイル状に巻回したもので、構造
は簡単であるが得られるインダクタンスは小さく、イン
ダクタンスを増やそうとするとかなり形状が大きくな
り、また、発生する磁束が周辺に悪影響を及ぼすために
設置空間が大きくなるなど不利な点が多い。また、この
空心リアクトル４Ａの電流−インダクタンス特性は、図
１８（ｂ）のようになり、電流の増加に対して、Ｌ値が
一定である特性となっている。

【０００６】図１９（ａ）は鉄心入リアクトル４Ｂで、
鉄心は磁性体５で構成され脚部分には空隙６を設けたも
のである。７は磁性体５を締め付けるためのボルトであ
る。図１９（ａ）では磁性体脚に巻回される巻線の図示
を省略している。このような構造のリアクトルにおいて
は、磁性体５の透磁率ｕが高いためリアクトルは小形に
することができ、また、空心リアクトル４Ａと比較し
て、少ない巻数にて、高いインダクタンス値を得ること
ができる。しかし、電流ＩとインダクタンスＬとの関係
は、図１９（ｂ）の如くになり、ある電流値まではイン
ダクタンスはほぼ一定値を有し、それを越えると急激に
低下する特性を有するのが一般的である。

【０００７】図２０は図１９のリアクトルを２台使用し
た例を示す。図２０（ａ）のリアクトル８およびリアク
トル９はそれぞれ図２０（ｂ）に１０、１１で示す電流
−インダクタンス特性を有するものとすると、リアクト
ル７およびリアクトル８を２個直列にして図２０（ｃ）
の如く等価的に１台のリアクトル１２とした場合のイン
ダクタンスは、各リアクトル８、９のインダクタンスの
和となり、図２０（ｄ）の如き電流−インダクタンス特
性となり、前述した図１７の特性に近くなる。このよう
に、複数の鉄心入リアクトルを組み合わせることにより
好ましい特性のものが得られるが、リアクトルを複数個
使用する方式においては、設置空間が大となるばかりで
なく、重量も増大し、工数および価格的にも不経済なも
のとなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のアノードリアク
トルは以上のように構成されているので、例えば空心リ
アクトルでは、全電流域でインダクタンスが一定とな
り、従って、定常時の発生損失を抑制しかつスイッチン
グ時のｄｉ／ｄｔ、ｄｖ／ｄｔから半導体素子を保護す
るとして要求されるアノードリアクトルの好ましい電流
−インダクタンス特性から遠く、またそれ自体、設定空
間が大きくなる等の欠点を有している。また、複数の鉄
心入リアクトルを組み合わせることにより、アノードリ
アクトルとして好ましい特性に近い電流−インダクタン
ス特性が得られるが、これら組み合わせた機器として
は、設定空間、重量が大きく、経済性も劣るという問題
点があった。

【０００９】この発明は以上のような問題点を解消する
ためになされたもので、単体でアノードリアクトルとし
て好ましい電流−インダクタンス特性を実現し、もって
小形、軽量、経済性を達成せんとするものである。ま
た、発生する騒音についても極力抑制するようにしてい
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
るアノードリアクトルは、その巻線と鎖交する磁路を、
磁束の飽和特性が互いに異なる複数の単位磁路の並列体
から構成したものである。

【００１１】また、請求項２に係るアノードリアクトル
は、空隙を介して環状に形成された磁性体で単位磁路を
構成し、上記空隙の磁束方向の長さを異ならせることに
より上記各単位磁路の磁束の飽和特性を異ならせるよう
にしたものである。

【００１２】また、請求項３に係るアノードリアクトル
は、空隙を介して環状に形成された磁性体で単位磁路を
構成し、上記磁性体の磁気特性を異ならせることにより
上記各単位磁路の磁束の飽和特性を異ならせるようにし
たものである。

【００１３】また、請求項４に係るアノードリアクトル
は、磁気特性の異なる磁性体の直列体を環状に形成して
単位磁路を構成し、上記各磁性体の磁束方向の長さを異
ならせることにより上記各単位磁路の磁束の飽和特性を
異ならせるようにしたものである。

【００１４】また、請求項５に係るアノードリアクトル
は、巻線に流れる電流により発生する起磁力を増大させ
たとき磁束が早く飽和する単位磁路を磁路または磁路断
面の中央側に配置したものである。

【００１５】また、請求項６に係るアノードリアクトル
は、巻線およびこの巻線と鎖交する磁路を複数組備え、
上記各巻線を電気的に直列に接続してなる全体巻線に流
れる電流により発生する起磁力に対して、磁気的に並列
に接続して全体磁路を形成する各磁路の磁束の飽和特性
が互いに異なるようにしたものである。

【００１６】また、請求項７に係るアノードリアクトル
は、各巻線の巻数を異ならせることにより各磁路の磁束
の飽和特性を異ならせるようにしたものである。

【００１７】

【作用】この発明の請求項１ないし４に係るアノードリ
アクトルにおいては、その巻線に電流を流すと、各単位
磁路を流れる磁束は互いに異なる電流値で飽和状態とな
る。結果として、リアクトルの電流が上昇するにつれて
インダクタンスが順次減少する特性が得られる。

【００１８】また、請求項５に係るアノードリアクトル
においては、その巻線の電流を増大させていくと、各単
位磁路を流れる磁束は磁路または磁路断面の中央側から
順次飽和状態となる。従って、磁束が高く即ち振動が大
きくなる部分が磁路または磁路断面の中央に位置し、結
果としてアノードリアクトルの外周から放出される騒音
が低減する。

【００１９】また、請求項６または７に係るアノードリ
アクトルにおいては、その全体巻線に電流を流すと、各
磁路を流れる磁束は互いに異なる電流値で飽和状態とな
る。結果として、リアクトルの電流が上昇するにつれて
インダクタンスが順次減少する特性が得られる。

【００２０】

【実施例】

実施例１．図１はこの発明の実施例１によるアノードリ
アクトルを説明するための図である。この内、図１
（ａ）はその構造を示す斜視図、図１（ｂ）（ｃ）は、
同図（ａ）のアノードリアクトルが等価的に従来の図２
０で説明した２台の鉄心入リアクトル（巻線の巻数およ
び鉄心の断面積がそれぞれ互いに異なる）を直列に接続
したものとなることを説明するもので、図１（ｄ）は
同図（ａ）のアノードリアクトルの電流−インダクタン
ス特性と示し、結果として従来の図２０（ｄ）に示した
と同様の特性が得られることになる。

【００２１】先ず図１（ａ）において、２１は巻数Ｎの
巻線、２２は巻線２１と鎖交するように形成された磁路
で、所定厚さ、幅の磁性体としての電磁鋼板を所定量積
層したものである。そして、磁路２２はその断面積およ
び空隙２３ａ、２３ｂの長さが互いに異なる２個の単位
磁路２２ａ、２２ｂを並列にして構成されている。

【００２２】図１（ｂ）は、同図（ａ）における巻線２
１の巻数、単位磁路２２ａ、２２ｂの断面積、空隙２３
ａ、２３ｂの長さをそのままにして２個のリアクトルの
直列体に分解して示したもので、磁気特性は同図（ａ）
に示すリアクトルと等価である。

【００２３】図１（ｃ）は、更に同図（ｂ）に示す２個
のリアクトルの直列体が、従来の図２０で示したような
互いに巻数の異なる２個のリアクトルの直列体と等価で
あり、従って、図１（ｄ）に示すようにその従来の２個
のリアクトルの直列体としての電流−インダクタンス特
性と同等の特性が得られるよう、各リアクトルをその特
性の等価性を維持して巻数等の定数を変換想定したもの
である。

【００２４】図１（ｂ）と（ｃ）とに示す各リアクトル
の定数の間に成立すべき関係を以下の式に示す。

【００２５】

【数１】

【００２６】但し、上式中、Ｌａ、ＬｂおよびＬ₁、Ｌ₂
はそれぞれ図１（ｂ）および（ｃ）に示す両リアクトル
単独のインダクタンス、Ｎ₁、Ｎ₂は図１（ｃ）に示す両
リアクトル単独の巻線２１₁、２１₂の巻数、Ａａ、Ａｂ
およびＡ₁、Ａ₂はそれぞれ図１（ｂ）および（ｃ）に示
す両リアクトル単独の磁路２２の断面積、ｌａ、ｌｂお
よびｌ₁、ｌ₂はそれぞれ図１（ｂ）および（ｃ）示す両
リアクトル単独の磁路２２の磁路長、ｌｇａ、ｌｇｂお
よびｌｇ₁、ｌｇ₂はそれぞれ図１（ｂ）および（ｃ）に
示す両リアクトル単独の磁路２２の空隙２３長、μｏお
よびμはそれぞれ真空中および電磁鋼板の透磁率であ
る。

【００２７】この発明の実施例１による図１（ａ）に示
すアノードリアクトルにおいて、巻線２１に流す電流Ｉ
が比較的小さい領域では、単位磁路２２ａおよび２２ｂ
が共に未飽和の状態であるので、透磁率μは高い値を有
している。従って、上式よりインダクタンスＬａ
（Ｌ₁）、Ｌｂ（Ｌ₂）は共にその空隙長で決まる値を保
持しており、そのままＬａ＋Ｌｂで求まるアノードリア
クトルのインダクタンスＬは図１（ｄ）の領域Ｚ１に示
すように、比較的大きい値を有している。次に、巻線２
１の電流Ｉを増やしていくと、磁束密度がより高くなる
単位磁路２２ａが先ず飽和状態に移行し、その透磁率μ
が急減する。この結果、上式の分母の値が増大してイン
ダクタンスＬａが急減し、図１（ｄ）の領域Ｚ２に示す
ように、全インダクタンスＬとしても落ち込む。

【００２８】その後、他方の単位磁路２２ｂが飽和状態
に至るまで（領域Ｚ３）は、Ｌ≒Ｌｂの値で推移し、更
に電流が増大して単位磁路２２ｂも飽和状態になると、
インダクタンスＬは従来の図１８で示した空心リアクト
ルに相当するインダクタンス値まで急減する（領域Ｚ
４）。

【００２９】以上説明した通り、この発明では構造的に
１台であるにもかかわらず、電流が増大するにつれてイ
ンダクタンスが順次減少していくというアノードリアク
トルとして好ましい電流−インダクタンス特性が得ら
れ、２台のリアクトルを直列に接続して構成した従来の
場合に比較して、装置の小形、軽量化が実現しコストも
低減する。

【００３０】実施例２．図２はこの発明の実施例２によ
るアノードリアクトルを示す。ここでは長さが異なる３
種類の空隙２５ａ、２５ｂ、２５ｃを介して環状に形成
された３種類の単位磁路２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、合計
５個の単位磁路２４ｃ、２４ｂ、２４ａ、２４ｂ、２４
ｃの並列体により磁路２４を構成している。空隙長の差
に応じて各単位磁路２４の磁束の飽和特性が異なり、結
果として同図（ｃ）に示すように、３段に偏曲する電流
−インダクタンス特性が得られ、図１の実施例のものに
比較して理想とする指数関数特性により近づくことにな
る。

【００３１】そして、同図（ｂ）から判るとおり、最短
の空隙２５ａを備えた、従って、巻線２１の電流を増大
させたとき最初に飽和する単位磁路２４ａを磁路２４断
面の中央に配置し、順次外方へ向かって磁路長が長くな
る単位磁路２４ｂ、２４ｃを配置している。従って、リ
アクトルで問題となる騒音レベルについても抑制され
る。即ち、この騒音発生は磁性体の磁歪現象に基づくも
のであるが、一般にこの磁歪現象による振動エネルギー
は、磁束密度の２乗に比例して増大する。従って、磁束
密度が相対的に高く飽和状態となる期間が多くなる単位
磁路２４をその断面中央に配置することにより、磁性体
の外周から放出される騒音は抑制されることになる。

【００３２】実施例３．図３はこの発明の実施例３によ
るアノードリアクトルを示す。図２の実施例と比較する
と、磁性体である電磁鋼板の積厚方向に対する空隙長の
変化する方向が９０°異なっている。即ち、空隙を有す
る磁脚に着目すると、図２のものでは、長さが異なる矩
形の電磁鋼板によって各単位磁路２４ａ、２４ｂ、２４
ｃを構成しているのに対し、図３では端部を凸形状にし
た一種類の電磁鋼板を積層して各単位磁路２６ａ、２６
ｂを構成している。後者ではこの電磁鋼板をその凸状部
を対向させて配置することにより長さの異なる空隙２７
ａ、２７ｂが形成される。

【００３３】従って、この実施例３においても、実質的
に磁束の飽和特性が異なる２種類の単位磁路２６ａ、２
６ｂの並列体として磁路２６を構成することになるの
で、図３（ｂ）に示すように、実施例１のアノードリア
クトルの場合と同様の電流−インダクタンス特性が得ら
れる。勿論、凸状の段数を増やすことにより、更に円滑
な特性を得ることもできる。また、この実施例３では、
電磁鋼板を１種類の形状として打ち抜きによる機械加工
で製造することができ、最初に打ち抜き形状を正確に決
定しておけば個々の製品段階でのインダクタンスの調整
も不要となり、生産効率の良い安価なアノードリアクト
ルを実現することができる。

【００３４】また、磁束密度が相対的に高い単位磁路２
６ａを磁路断面中央に配置している点で、実施例２と同
様、騒音抑制の効果がある。

【００３５】実施例４．図４はこの発明の実施例４によ
るアノードリアクトルを示す。実施例３の図３では、空
隙長を段階的に変化させるため電磁鋼板の空隙に接する
端部を凸形状に形成したが、この実施例４の図４では、
その空隙長が連続的に変化するような形状に形成してい
る。図４（ａ）では、空隙２９に接する電磁鋼板の端部
をいずれも斜めの直線形状に加工している。従って、磁
束の飽和特性が異なる多数の単位磁路２８ａ…２８ｎ…
の並列体で磁路２８を構成していることになり、結果と
して同図（ｅ）に示すような、Ｌが非常にスムーズに減
衰する電流−インダクタンス特性が得られ、理想とする
指数関数的な減衰カーブに近づくことになる。

【００３６】図４（ｂ）は、磁路３０の脚部を、空隙３
１の上側は直角の直線形状に、下側は斜め直線形状に形
成したもので、同図（ａ）とほぼ同様の動作、特性のも
のとなる。図４（ｃ）は、磁路３２の脚部を、空隙３３
の上側は二等辺の溝形状に、下側は直角の直線形状に形
成したもので、空隙３３を挟持する脚部がその左右両端
で当接する構造となるので、空隙３３の部分の構造が強
化安定化する。

【００３７】図４（ｄ）は、空隙を、図４（ａ）のよう
に磁路３４の窓内側に開く空隙３５と窓外側に開く空隙
３６とで形成し、両空隙３５、３６を電磁鋼板の積厚方
向に２分にて配分するようにしたものである。図４
（ａ）のものに比較して、空隙から発生する漏れ磁束が
一方に大きく片寄らず、結果としてリアクトル周囲へ及
ぼす漏れ磁束の影響が抑制される利点がある。

【００３８】実施例５．図５はこの発明の実施例５によ
るアノードリアクトルを示す。ここでは、磁路３７の脚
部を構成する電磁鋼板の一部に打ち抜き加工で丸穴を形
成して空隙３８としている。巻線２１に流れる電流が低
い状態では、磁束は丸穴の周囲側面を通過し結果として
高いインダクタンス値が得られる。そして、電流が増加
するとともに、磁束が通過する磁性体の部分の磁束密度
が増大して徐々に飽和し始めインダクタンス値が低下し
ていき、同図（ｃ）に示すように、円滑で極めて指数関
数に近い形で減衰する電流−インダクタンス特性が得ら
れる。この実施例では、空隙３８の形成も、単純形状の
丸穴打ち抜き加工で処理することができ、組立も簡単で
安価となる。

【００３９】実施例６．図６はこの発明の実施例６によ
るアノードリアクトルを示す。ここでは、磁路３９を、
互いに長さが異なる空隙４０ａ、４０ｂ、４０ｃを有す
る３個の単位磁路３９ａ、３９ｂ、３９ｃの並列体で構
成している。実施例２の図２と比較すると、磁性体であ
る電磁鋼板の積厚方向に対する空隙長の変化する方向が
９０°異なっている。このため、各単位磁路３９ａ、３
９ｂ、３９ｃの構造上の独立性が高くなり、空隙４０
ａ、４０ｂ、４０ｃの長さ等の調整がそれぞれ独立して
行うことが容易となる利点がある。また、図６では、磁
束が飽和し易い単位磁路３９ａを、磁路３９、従ってア
ノードリアクトル全体からみて内側中央に配置している
ので、騒音抑制にも効果がある。

【００４０】実施例７．図７はこの発明の実施例７によ
るアノードリアクトルを示す。この実施例では、並列体
とする各単位磁路を構成する磁性体に磁気特性が互いに
異なるものを採用することによって、各単位磁路の磁束
の飽和特性を異なるものにしている。即ち、空隙４２
ａ、４２ｂの長さは同一であるが、磁路４１ａを構成す
る磁性体に電磁鋼板、磁路４１ｂを構成する磁性体にフ
エライトをそれぞれ使用している。この場合、巻線２１
の電流を増大していくと、飽和磁束密度が低いフエライ
トが先ず飽和し始め、その後電磁鋼板が飽和するので、
結果として同図（ｃ）に示すように、図１等の場合と同
様の電流−インダクタンス特性が得られる。

【００４１】又、周波数特性として以下に示す特徴があ
る。即ち、アノードリアクトルには、サイリスタのスイ
ッチング動作に伴って発生する高周波成分が印加される
が、磁路の一部に、高周波域でもその透磁率があまり低
下しないフエライトを使用しているので、低周波域では
図７（ｃ）に示す望ましい電流−インダクタンス特性を
有し、且つ高周波小電流域でも高いインダクタンスを保
持して高いサージ吸収性能を発揮する。

【００４２】実施例８．図８はこの発明の実施例８によ
るアノードリアクトルを示す。これは、前掲実施例の各
要素を適当に組み合わせることにより、アノードリアク
トルとして、いろいろなタイプの電流−インダクタンス
特性を得るようにしたものである。図において、単位磁
路４３ａはその磁性体材料を電磁鋼板とし、上下にそれ
ぞれ平坦な空隙４４ａと中央に丸穴を打ち抜き加工で形
成してなる空隙４５とを有している。また、単位磁路４
３ｂはフエライトからなり、上下にそれぞれ平坦な空隙
４４ｂを有している。この場合、磁気特性が異なる磁性
体が混在することによる効果に単位磁路４３ａにおける
空隙４５の非対称形状による前述した効果が加わり、例
えば、同図（ｃ）に示すような電流−インダクタンス特
性が得られる。

【００４３】実施例９．図９はこの発明の実施例９によ
るアノードリアクトルを示す。図において、単位磁路４
８ａは電磁鋼板部４６ａとフエライト部４７ａとの直列
体を環状に形成したものである。また、単位磁路４８ｂ
は電磁鋼板部４６ｂとフエライト部４７ｂとの直列体を
環状に形成したものである。そして、単位磁路４８ａと
４８ｂとを並列にして巻線２１に鎖交させ磁路４８を構
成する。

【００４４】この場合、巻線２１の電流を増大していく
と、空隙がないので当初は高いインダクタンスとなる
が、やがて磁束密度が相対的に高くなる磁路４８ｂのフ
エライト部４７ｂの磁束が飽和状態に達してインダクタ
ンスがその分低減する。更に電流を増すと次にフエライ
ト部４７ａの磁束が飽和状態となり最後に全体の磁性体
が飽和状態となり、概略同図（ｃ）に示す電流−インダ
クタンス特性が得られることなる。４７ａ、４７ｂを単
なる空隙とした場合に比較して、磁性体の飽和／非飽和
による特性上の偏曲部分の個所が増大しその分電流−イ
ンダクタンス特性が円滑化し得ることになる。

【００４５】実施例１０．図１０はこの発明の実施例１
０によるアノードリアクトルを示す。図１０では、電磁
鋼板からなる磁路４９の一部に形成された空隙５０に、
同図（ｂ）に拡大して示す丸棒状のフエライトコア５１
を挿入している。

【００４６】この場合、巻線２１の電流を増大していく
と、電流が小さい間は、磁束がフエライトコア５１を通
過して高いインダクタンスが得られる。しかし、電流が
増加していくとフエライトコア５１が次第に飽和状態と
なり、同図（ｃ）に示すように、前述の図５で示した電
流−インダクタンス特性に近い特性となる。図５の実施
例では磁性体脚部が電磁鋼板のため、打ち抜き加工が比
較的容易であり丸穴を形成することにより所望の特性を
得るようにしたが、ここでは、フエライトコアは非常に
もろく打ち抜き加工は極めて困難であるが単純形状の成
型は容易であることに着目し、これを丸棒状に成型して
空隙５０に挿入して前者同様の電流−インダクタンス特
性を得るようにした訳である。勿論、磁性体の材質、寸
法を調整することにより、更に異なる特性を得ることも
できる。

【００４７】実施例１１．図１１はこの発明の実施例１
１によるアノードリアクトルを示す。図において、磁路
２４は先の実施例２の図２で示したものと同一のもので
ある。ここでは、その空隙２５（図１１では図示せず）
部分の周囲を銅またはアルミニウムなどの導体５２で囲
んでいる。もっとも、磁束による誘起電圧で短絡電流が
流れないよう、端部には間隙を設けて１ターンを形成し
ない構造になっている。

【００４８】一般にリアクトルの空隙部からはいわゆる
フリンジングで磁束が周囲に漏れ、近接する巻線２１や
磁性体の支持部材（図示せず）に影響を及ぼし渦電流損
による損失を増加させるが、導体５２がこの漏れ磁束を
遮蔽し損失を低減するものである。また、この実施例で
説明した導体１５は既述したすべての実施例に適用する
ことができる。従って、所望の電流−インダクタンス特
性を有し、しかも低損失のアノードリアクトルを得るこ
とができる。

【００４９】実施例１２．図１２はこの発明の実施例１
２によるアノードリアクトルを示す。同図（ａ）はその
構造図、同図（ｂ）は電流−インダクタンス特性図であ
る。このアノードリアクトルは１種類の材質の磁性体、
例えば電磁鋼板から構成されており、巻線５３ａ、５３
ｂ、５３ｃがそれぞれ巻回された磁性体脚部を形成する
磁路５４ａ、５４ｂ、５４ｃと、これら磁路５４ａ、５
４ｂ、５４ｃを互いに磁気的に並列に接続してなる全体
磁路５４からの磁束の帰路となる共通磁路５５とを備え
ている。また、各磁路には一定長さの空隙５６を設けて
いる。そして、各巻線５３ａ、５３ｂ、５３ｃは互いに
直列に接続されリアクトルとしての全体巻線５３とな
り、それら各巻数はその順序で順次少なくしてある。

【００５０】この場合、巻線５３の電流を増大していく
と、巻数が一番多い、従って起磁力が一番大きい巻線５
３ａが巻回してある磁路５４ａの磁束が先ず飽和状態と
なり、その後、磁路５４ｂ、磁路５４ｃの順に飽和して
いく、即ち、各磁路５４ａ、５４ｂ、５４ｃは、その磁
性体の材質、断面積、空隙長はすべて同一であるが、巻
線５３ａ、５３ｂ、５３ｃの巻数が互いに異なることに
よって磁束の飽和特性が異なることになる。この結果、
同図（ｂ）に示すように、前掲実施例と同傾向の電流−
インダクタンス特性が得られることになる。

【００５１】なお、前掲各実施例の場合と比較すると、
巻線数、磁性体脚の数が増加することになるが、全体的
に見れば１台のリアクトルで構成できるため３台を組み
合わせて構成する場合に比較すると小形で経済的とな
る。また、本実施例では、全体磁路５４を３脚の磁路５
４ａ、５４ｂ、５４ｃで構成したが、２脚以上であれ
ば、上記したと同様の効果を奏する。

【００５２】実施例１３．図１３はこの発明の実施例１
３によるアノードリアクトルを示す。これは、実施例１
２の変形例で、その図１２と異なるのは、全体磁路５４
を２脚の磁路５４ａ、５４ｂで形成している点、およ
び、磁路５４ｂの磁性体の材質を他と異ならせている点
である。例えば、磁路５４ｂの磁性体をフエライトと
し、他をすべて電磁鋼板としている。

【００５３】この場合、各磁路５４ａ、５４ｂでは、そ
の巻線５３ａ、５３ｂの巻数が異なることに加えて磁性
体の磁気特性が異なるため、結果として得られる電流−
インダクタンス特性は、同図（ｂ）に示すように、磁路
脚数の違いに基づく差に加えて更に変化した特性とな
る。従って、各条件の組合せを適宜調整することによ
り、現想に近い特性の追求が可能となる。

【００５４】実施例１４．図１４はこの発明の実施例１
４によるアノードリアクトルを示す。この実施例は騒音
低減を更に追求したもので、前掲実施例２の図２で示す
アノードリアクトルをもとに新たな構成を加えたもので
ある。即ち、図２のものと脚数は異なるが、図１４にお
いて図２と同一符号はそれぞれ同一部分を示す。５７は
磁路２４ａと２４ｂとの間に挿入された非磁性体板で、
例えばゴム等の弾性体板である。

【００５５】実施例２で説明した通り、断面中央に位置
する磁路２４ａでその磁束が飽和状態となる期間が長く
なり、従って振動、騒音発生が大きくなるが、この実施
例１４では、その外周に弾性体板５７が設けられている
ので、磁路２４ａからの振動騒音を遮断吸収し、リアク
トル外部へ放出される騒音がその分低減する。また、新
たに挿入した弾性体板５７には非磁性体を使用している
ので、リアクトルとしての磁気的動作特性に影響を及ぼ
すことはない。従って、同図（ｃ）に示すように、前掲
実施例で説明したと同様の電流−インダクタンス特性が
得られることは当然である。

【００５６】なお、上記非磁性体板５７としては、弾性
体に限らず、プラスチックや金属材料を使用したもので
あってもよい。

【００５７】また、上記各実施例では、磁性体材料とし
て電磁鋼板とフエライトとを例に挙げたが、電磁鋼板と
しては例えば無方向ケイ素鋼板、方向性ケイ素鋼板等が
該当し、フエライトとしてはＭｎ−Ｚｎ系フエライト、
Ｎｉ−Ｚｎ系フエライト等が該当する。更に、パーマロ
イ等他の種類の磁性体材料でもよく、また、以上異なる
種類の磁性体材料を任意に組合わせて使用してもよい。

【００５８】

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１に係
るアノードリアクトルにおいては、その巻線と鎖交する
磁路を、磁束の飽和特性が互いに異なる複数の単位磁路
の並列体から構成したので、従来の単一磁路からなるリ
アクトルでは複数台のリアクトルを組み合わせてのみ得
られた特有の電流−インダクタンス特性、即ち、電流が
上昇するにつれてインダクタンスが順次減少するという
特にアノードリアクトルに要求される特性を単体で得る
ことができ、小形、軽量、安価となる。

【００５９】また、請求項２に係るアノードリアクトル
においては、空隙を介して環状に形成された磁性体で単
位磁路を構成し、上記空隙の磁束方向の長さを異ならせ
ることにより上記各単位磁路の磁束の飽和特性を異なら
せるようにしたので、簡単な空隙長の調整で、上記した
所望の電流−インダクタンス特性を有するアノードリア
クトルを得ることができる。

【００６０】また、請求項３に係るアノードリアクトル
においては、空隙を介して環状に形成された磁性体で単
位磁路を構成し、上記磁性体の磁気特性を異ならせるこ
とにより上記各単位磁路の磁束の飽和特性を異ならせる
ようにしたので、使用する磁性体の種類の選択で、上記
した所望の電流−インダクタンス特性を有するアノード
リアクトルを得ることができる。

【００６１】また、請求項４に係るアノードリアクトル
においては、磁気特性の異なる磁性体の直列体を環状に
形成して単位磁路を構成し、上記各磁性体の磁束方向の
長さを異ならせることにより上記各単位磁路の磁束の飽
和特性を異ならせるようにしたので、使用する磁性体の
種類の選択で、上記した所望の電流−インダクタンス特
性を有するアノードリアクトルを得ることができる。

【００６２】また、請求項５に係るアノードリアクトル
においては、巻線に流れる電流により発生する起磁力を
増大させたとき磁束が早く飽和する単位磁路を磁路また
は磁路断面の中央側に配置したので、アノードリアクト
ルの外周から放出される騒音が低減する。

【００６３】また、請求項６に係るアノードリアクトル
においては、巻線およびこの巻線と鎖交する磁路を複数
組備え、上記各巻線を電気的に直列に接続してなる全体
巻線に流れる電流により発生する起磁力に対して、磁気
的に並列に接続して全体磁路を形成する各磁路の磁束の
飽和特性が互いに異なるようにしたので、上記した所望
の電流−インダクタンス特性を単体で得ることができ、
小形、軽量、安価となる。

【００６４】また、請求項７に係るアノードリアクトル
においては、各巻線の巻数を異ならせることにより各磁
路の磁束の飽和特性を異ならせるようにしたので、簡単
な巻線の巻数の調整で、上記した所望の電流−インダク
タンス特性を有するアノードリアクトルを得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１によるアノードリアクトル
の構造および特性を説明するための図である。

【図２】この発明の実施例２によるアノードリアクトル
の構造および特性を説明するための図である。

【図３】この発明の実施例３によるアノードリアクトル
の構造および特性を説明するための図である。

【図４】この発明の実施例４によるアノードリアクトル
の構造および特性を説明するための図である。

【図５】この発明の実施例５によるアノードリアクトル
の構造および特性を説明するための図である。

【図６】この発明の実施例６によるアノードリアクトル
の構造および特性を説明するための図である。

【図７】この発明の実施例７によるアノードリアクトル
の構造および特性を説明するための図である。

【図８】この発明の実施例８によるアノードリアクトル
の構造および特性を説明するための図である。

【図９】この発明の実施例９によるアノードリアクトル
の構造および特性を説明するための図である。

【図１０】この発明の実施例１０によるアノードリアク
トルの構造および特性を説明するための図である。

【図１１】この発明の実施例１１によるアノードリアク
トルの構造および特性を説明するための図である。

【図１２】この発明の実施例１２によるアノードリアク
トルの構造および特性を説明するための図である。

【図１３】この発明の実施例１３によるアノードリアク
トルの構造および特性を説明するための図である。

【図１４】この発明の実施例１４によるアノードリアク
トルの構造および特性を説明するための図である。

【図１５】アノードリアクトルの適用状態を説明するた
めの図である。

【図１６】アノードリアクトルの保護機能を説明するた
めの図である。

【図１７】アノードリアクトルの望ましい電流−インダ
クタンス特性を示す図である。

【図１８】空心リアクトルの構造および特性を説明する
ための図である。

【図１９】鉄心入リアクトルの構造および特性を説明す
るための図である。

【図２０】従来のアノードリアクトルの構造および特性
を説明するための図である。

【符号の説明】

２１、５３ａ等巻線２２、２４、４１、４８、５４ａ等磁路２２ａ等、２４ａ等、４１ａ等、４８ａ等単位磁路２３ａ等、２５ａ等、４２ａ等、空隙５３全体巻線５４全体磁路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電力変換装置に使用され、巻線およびこ
の巻線と鎖交する磁路を備えたアノードリアクトルにお
いて、上記磁路を、磁束の飽和特性が互いに異なる複数の単位
磁路の並列体から構成したことを特徴とするアノードリ
アクトル。
【請求項２】空隙を介して環状に形成された磁性体で
単位磁路を構成し、上記空隙の磁束方向の長さを異なら
せることにより上記各単位磁路の磁束の飽和特性を異な
らせるようにしたことを特徴とする請求項１記載のアノ
ードリアクトル。
【請求項３】空隙を介して環状に形成された磁性体で
単位磁路を構成し、上記磁性体の磁気特性を異ならせる
ことにより上記各単位磁路の磁束の飽和特性を異ならせ
るようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の
アノードリアクトル。
【請求項４】磁気特性の異なる磁性体の直列体を環状
に形成して単位磁路を構成し、上記各磁性体の磁束方向
の長さを異ならせることにより上記各単位磁路の磁束の
飽和特性を異ならせるようにしたことを特徴とする請求
項１記載のアノードリアクトル。
【請求項５】巻線に流れる電流により発生する起磁力
を増大させたとき磁束が早く飽和する単位磁路を磁路ま
たは磁路断面の中央側に配置したことを特徴とする請求
項１ないし４のいずれかに記載のアノードリアクトル。
【請求項６】電力変換装置に使用され、巻線およびこ
の巻線と鎖交する磁路を複数組備え、上記各巻線を電気
的に直列に接続して全体巻線とするとともに、上記各磁
路を磁気的に並列に接続して全体磁路を形成するアノー
ドリアクトルにおいて、上記全体巻線に流れる電流により発生する起磁力に対し
て上記各磁路の磁束の飽和特性が互いに異なるようにし
たことを特徴とするアノードリアクトル。
【請求項７】各巻線の巻数を異ならせることにより各
磁路の磁束の飽和特性を異ならせるようにしたことを特
徴とする請求項６記載のアノードリアクトル。