JPH11144983A - チョークコイル及びこれを用いた整流平滑回路 - Google Patents
チョークコイル及びこれを用いた整流平滑回路Info
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- JPH11144983A JPH11144983A JP9305439A JP30543997A JPH11144983A JP H11144983 A JPH11144983 A JP H11144983A JP 9305439 A JP9305439 A JP 9305439A JP 30543997 A JP30543997 A JP 30543997A JP H11144983 A JPH11144983 A JP H11144983A
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- Japan
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- choke coil
- saturation magnetic
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 形状・重量・コストを抑えつつ、軽負荷時に
おける入力パワー当たりの電流高調波を抑えたチョーク
コイル及びこれを用いた整流平滑回路を提供すること。 【解決手段】 鉄心１７に比べては飽和磁束密度の小さ
な低飽和磁束部２０を磁路上の一部に配することによ
り、小電流域でのインダクタンス値を大きくし、軽負荷
時における入力パワー当たりの電流高調波を抑えること
ができる。
おける入力パワー当たりの電流高調波を抑えたチョーク
コイル及びこれを用いた整流平滑回路を提供すること。 【解決手段】 鉄心１７に比べては飽和磁束密度の小さ
な低飽和磁束部２０を磁路上の一部に配することによ
り、小電流域でのインダクタンス値を大きくし、軽負荷
時における入力パワー当たりの電流高調波を抑えること
ができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、交流を直流に整流
平滑し、家庭用などに使用する装置に用いられるチョー
クコイルおよび整流平滑回路に関するものである。
平滑し、家庭用などに使用する装置に用いられるチョー
クコイルおよび整流平滑回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のチョークコイルおよびこれを用い
た整流平滑回路は図４に示されるようなものであった。
図４において、１００ボルト５０〜６０ヘルツの正弦波
の電圧波形を持つ交流電源１、４本のシリコンダイオー
ドによって構成したブリッジ形の整流回路２、チョーク
コイル３、電解コンデンサを用いて構成した平滑コンデ
ンサ４、６個のスイッチング素子によって構成され、直
流電圧を３相交流に変換するインバータ５、その出力に
接続された３相のモータ６によって構成されている。
た整流平滑回路は図４に示されるようなものであった。
図４において、１００ボルト５０〜６０ヘルツの正弦波
の電圧波形を持つ交流電源１、４本のシリコンダイオー
ドによって構成したブリッジ形の整流回路２、チョーク
コイル３、電解コンデンサを用いて構成した平滑コンデ
ンサ４、６個のスイッチング素子によって構成され、直
流電圧を３相交流に変換するインバータ５、その出力に
接続された３相のモータ６によって構成されている。
【０００３】ここで、チョークコイル３は、珪素鋼板を
積層した鉄心７にエナメル線による巻線８を巻き、かつ
巻線８に電流が流れた場合に発生する磁束９が通る磁路
の途中に空隙１０が設けられている。空隙１０は、鉄心
の磁路の断面積に関して均一である３ｍｍとしている。
積層した鉄心７にエナメル線による巻線８を巻き、かつ
巻線８に電流が流れた場合に発生する磁束９が通る磁路
の途中に空隙１０が設けられている。空隙１０は、鉄心
の磁路の断面積に関して均一である３ｍｍとしている。
【０００４】図５は、チョークコイル３の特性を示した
もので、横軸に直流電流重畳値をとり、縦軸にインダク
タンス値を取ったものである。直流電流重畳値が０の場
合には、４ｍＨのインダクタンス値であり、電流を増し
て行くと、１５Ａまではほぼ平らなインダクタンス値を
保持するが、１５Ａで鉄心７の磁束密度が、約１．５テ
スラとなり、それ以上の電流値においては、鉄心７の磁
気飽和によってインダクタンス値は、急速に低下してい
くものとなっている。
もので、横軸に直流電流重畳値をとり、縦軸にインダク
タンス値を取ったものである。直流電流重畳値が０の場
合には、４ｍＨのインダクタンス値であり、電流を増し
て行くと、１５Ａまではほぼ平らなインダクタンス値を
保持するが、１５Ａで鉄心７の磁束密度が、約１．５テ
スラとなり、それ以上の電流値においては、鉄心７の磁
気飽和によってインダクタンス値は、急速に低下してい
くものとなっている。
【０００５】以上の構成で、モータ６を動作させる場合
には、交流電源１の出力電圧を整流回路２によって整流
し、かつチョークコイル３と平滑コンデンサ４によって
リプルの小さいほぼ完全な直流電圧を、平滑コンデンサ
４の両端からインバータ５に供給している。
には、交流電源１の出力電圧を整流回路２によって整流
し、かつチョークコイル３と平滑コンデンサ４によって
リプルの小さいほぼ完全な直流電圧を、平滑コンデンサ
４の両端からインバータ５に供給している。
【０００６】ここで、平滑コンデンサ４には、交流電源
１のピーク位相付近で集中的に供給される傾向があるた
め、チョークコイル３を挿入することにより、そのピー
ク値を低減し、また交流電源１から供給される電流の高
調波成分を低減する作用がある。インバータ５に、リプ
ルの小さいほぼ完全な直流電圧が供給されることによ
り、インバータ５は、良好にモータ６を駆動することが
できるものとなっている。
１のピーク位相付近で集中的に供給される傾向があるた
め、チョークコイル３を挿入することにより、そのピー
ク値を低減し、また交流電源１から供給される電流の高
調波成分を低減する作用がある。インバータ５に、リプ
ルの小さいほぼ完全な直流電圧が供給されることによ
り、インバータ５は、良好にモータ６を駆動することが
できるものとなっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のチョークコイルは、図５に示す様に、チョークコイ
ル３に流れる電流のピーク値が１５Ａまでの領域におい
ては、インダクタンス値がほぼ４ｍＨ確保され、動力発
生装置が軽負荷条件から入力パワーが８００Ｗに達する
フルパワー運転の条件の範囲で、チョークコイル３はほ
ぼ４ｍＨの一定値が確保されるものの、交流電源１から
供給される電流の高調波成分について、特に第３、第５
高調波成分が、例えば入力パワーが６０Ｗ程度というよ
うな軽負荷時においては、絶対値としてはフルパワー時
に比して低くなるものの、高調波成分を入力パワーで割
った値が大きくなる傾向があった。
来のチョークコイルは、図５に示す様に、チョークコイ
ル３に流れる電流のピーク値が１５Ａまでの領域におい
ては、インダクタンス値がほぼ４ｍＨ確保され、動力発
生装置が軽負荷条件から入力パワーが８００Ｗに達する
フルパワー運転の条件の範囲で、チョークコイル３はほ
ぼ４ｍＨの一定値が確保されるものの、交流電源１から
供給される電流の高調波成分について、特に第３、第５
高調波成分が、例えば入力パワーが６０Ｗ程度というよ
うな軽負荷時においては、絶対値としてはフルパワー時
に比して低くなるものの、高調波成分を入力パワーで割
った値が大きくなる傾向があった。
【０００８】ところで、今後、電源系統への高調波の影
響を低減していくためには、各電気機器について入力パ
ワー当たりの電源高調波を低減していくことが重要にな
ってくることから、上記の軽負荷時において高調波を入
力パワーで除した値が大となる点については改善するこ
とが必要となる。
響を低減していくためには、各電気機器について入力パ
ワー当たりの電源高調波を低減していくことが重要にな
ってくることから、上記の軽負荷時において高調波を入
力パワーで除した値が大となる点については改善するこ
とが必要となる。
【０００９】この点、従来の構成で軽負荷時の問題を改
善するためには、チョークコイル３のインダクタンス値
を約７ｍＨというかなり大きな値とする必要があり、か
つ、フルパワー運転条件においても、鉄心の磁気飽和を
抑えるためには、チョークコイル３の形状・重量・コス
トが非常に大となり、機器の形状・重量・価格も大とな
るものになるという課題があった。
善するためには、チョークコイル３のインダクタンス値
を約７ｍＨというかなり大きな値とする必要があり、か
つ、フルパワー運転条件においても、鉄心の磁気飽和を
抑えるためには、チョークコイル３の形状・重量・コス
トが非常に大となり、機器の形状・重量・価格も大とな
るものになるという課題があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明は、鉄心に比して飽和磁束密度の小さな低
飽和磁束部を磁路上の一部に配してなるものである。
めに、本発明は、鉄心に比して飽和磁束密度の小さな低
飽和磁束部を磁路上の一部に配してなるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】請求項１に記載した発明は、鉄心
に比して飽和磁束密度の小さな低飽和磁束部を磁路上の
一部に配してなることにより、小電流領域でのインダク
タンス値を大電流領域に比較して大とすることができ
る。
に比して飽和磁束密度の小さな低飽和磁束部を磁路上の
一部に配してなることにより、小電流領域でのインダク
タンス値を大電流領域に比較して大とすることができ
る。
【００１２】請求項２に記載された発明は、請求項１の
低飽和磁束部の材質をフェライトとしたことにより、損
失を小とすることができる。
低飽和磁束部の材質をフェライトとしたことにより、損
失を小とすることができる。
【００１３】請求項３に記載された発明は、請求項１の
低飽和磁束部の材質をダストコアとしたことにより、低
コストとすることができる。
低飽和磁束部の材質をダストコアとしたことにより、低
コストとすることができる。
【００１４】請求項４に記載した発明は、整流平滑回路
に請求項１〜３のいずれかのチョークコイルを用いたこ
とにより、形状・重量・コストを抑えつつ特に軽負荷時
の電源高調波を低減し、軽負荷条件での入力パワー当た
りの電源高調波の大きさを抑えることができるものであ
る。
に請求項１〜３のいずれかのチョークコイルを用いたこ
とにより、形状・重量・コストを抑えつつ特に軽負荷時
の電源高調波を低減し、軽負荷条件での入力パワー当た
りの電源高調波の大きさを抑えることができるものであ
る。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１は請求項１と請求項２と請求項４の一実施例を示すも
のであり、請求項１の一実施例のチョークコイルを用い
た整流平滑回路を使用して構成した動力発生装置の回路
図を示しているものである。
１は請求項１と請求項２と請求項４の一実施例を示すも
のであり、請求項１の一実施例のチョークコイルを用い
た整流平滑回路を使用して構成した動力発生装置の回路
図を示しているものである。
【００１６】図１の動力発生装置は、１００ボルト５０
〜６０ヘルツの交流電源１１、整流平滑回路３１、６個
のスイッチング素子によって構成され、直流電圧を３相
交流に変換するインバータ１５、その出力に接続された
３相のモータ１６によって構成されている。
〜６０ヘルツの交流電源１１、整流平滑回路３１、６個
のスイッチング素子によって構成され、直流電圧を３相
交流に変換するインバータ１５、その出力に接続された
３相のモータ１６によって構成されている。
【００１７】ここで、整流平滑回路３１は、４本のシリ
コンダイオードによって構成したブリッジ形の整流回路
１２、チョークコイル１３、電解コンデンサを用いて構
成した平滑コンデンサ１４によって構成している。
コンダイオードによって構成したブリッジ形の整流回路
１２、チョークコイル１３、電解コンデンサを用いて構
成した平滑コンデンサ１４によって構成している。
【００１８】また、チョークコイル１３は、珪素鋼板を
積層した鉄心１７にエナメル線による巻線１８を巻き、
かつ巻線１８に電流が流れた場合に発生する磁束１９が
通る磁路の途中に低飽和磁束部２０が設けられている。
積層した鉄心１７にエナメル線による巻線１８を巻き、
かつ巻線１８に電流が流れた場合に発生する磁束１９が
通る磁路の途中に低飽和磁束部２０が設けられている。
【００１９】本実施例においては、低飽和磁束部２０
は、フェライトを使用しており、その飽和磁束密度は、
鉄心１７の飽和磁束密度である１．６テスラよりも低い
０．４テスラ程度となっている。
は、フェライトを使用しており、その飽和磁束密度は、
鉄心１７の飽和磁束密度である１．６テスラよりも低い
０．４テスラ程度となっている。
【００２０】このため、鉄心の磁路の断面積と等しい
が、巻線電流を増加した場合には、まず低飽和磁束部２
０が磁気飽和を起こすものとなる。
が、巻線電流を増加した場合には、まず低飽和磁束部２
０が磁気飽和を起こすものとなる。
【００２１】また、図２は、請求項１と請求項３と請求
項４の実施例を示したものであり、チョークコイル２１
の構成が若干異なる他は、図１と同様の構成となってい
る。図２においては、低飽和磁束部２２をダストコアに
よって構成している。
項４の実施例を示したものであり、チョークコイル２１
の構成が若干異なる他は、図１と同様の構成となってい
る。図２においては、低飽和磁束部２２をダストコアに
よって構成している。
【００２２】また、図３は、チョークコイル１３および
チョークコイル２１の特性を示したもので、横軸に直流
電流重畳値をとり、縦軸にインダクタンス値をとったも
のある。低飽和磁束部の材質をフェライトとした場合
も、ダストコアとした場合でも、ほぼａに示す特性とな
り、従来の技術のチョークコイルのｂの特性と比較する
と、特に小電流域で異なる特性を示すものとなってい
る。図３に示しているように、本発明のチョークコイル
は、２Ａまでの小電流域では低飽和磁束部が飽和磁束密
度以下となるため、インダクタンス値は７．５ｍＨとか
なり大きくなる。
チョークコイル２１の特性を示したもので、横軸に直流
電流重畳値をとり、縦軸にインダクタンス値をとったも
のある。低飽和磁束部の材質をフェライトとした場合
も、ダストコアとした場合でも、ほぼａに示す特性とな
り、従来の技術のチョークコイルのｂの特性と比較する
と、特に小電流域で異なる特性を示すものとなってい
る。図３に示しているように、本発明のチョークコイル
は、２Ａまでの小電流域では低飽和磁束部が飽和磁束密
度以下となるため、インダクタンス値は７．５ｍＨとか
なり大きくなる。
【００２３】ただし、２Ａを越えると低飽和磁束部の磁
束密度が約０．４テスラとなって磁気飽和を起こし、磁
路の磁気抵抗が上昇することから、インダクタンス値は
ほぼ４ｍＨとなり、これが１４Ａまで保たれるものとな
る。このように、小電流域でインダクタンス値が大とす
ることにより、軽負荷時の入力パワー当たりの高調波電
流の大きさを、フルパワー運転並の値に抑えることがで
き、よって商用電源系統への高調波の問題を解決するこ
とができる。
束密度が約０．４テスラとなって磁気飽和を起こし、磁
路の磁気抵抗が上昇することから、インダクタンス値は
ほぼ４ｍＨとなり、これが１４Ａまで保たれるものとな
る。このように、小電流域でインダクタンス値が大とす
ることにより、軽負荷時の入力パワー当たりの高調波電
流の大きさを、フルパワー運転並の値に抑えることがで
き、よって商用電源系統への高調波の問題を解決するこ
とができる。
【００２４】なお、本実施例では小電流域でインダクタ
ンス値を大きくとれるようにしているものの、大電流域
でのインダクタンス値は増加されていないことから、チ
ョークコイルの形状・重量・コスト面は抑えることが可
能となる。
ンス値を大きくとれるようにしているものの、大電流域
でのインダクタンス値は増加されていないことから、チ
ョークコイルの形状・重量・コスト面は抑えることが可
能となる。
【００２５】また、図１および図２においては、低飽和
磁束部の断面積は、鉄心の断面積と同一としているが、
特に同一にする必要があるわけではなく、低飽和磁束部
の断面積をより小として、材料の使用量をより低減した
ものにしてもよく、直流電流重畳特性を満足するもので
あるならば、設計は自由である。
磁束部の断面積は、鉄心の断面積と同一としているが、
特に同一にする必要があるわけではなく、低飽和磁束部
の断面積をより小として、材料の使用量をより低減した
ものにしてもよく、直流電流重畳特性を満足するもので
あるならば、設計は自由である。
【００２６】また、鉄心についても、Ｃ形にこだわるも
のではなく、ＥＥ形やＥＩ形などを使用してもよい。
のではなく、ＥＥ形やＥＩ形などを使用してもよい。
【００２７】また、各実施例は、全波整流を行う整流回
路を使用しているが、必ずしも全波整流とする必要があ
る訳ではなく、例えば半端整流でも良いし、倍電圧整流
としてもよく、また流回路の出力側にチョークコイルを
挿入することに限定されるものでもなく、整流回路の入
力側、すなわち交流側に請求項１のチョークコイルを挿
入することもできる。
路を使用しているが、必ずしも全波整流とする必要があ
る訳ではなく、例えば半端整流でも良いし、倍電圧整流
としてもよく、また流回路の出力側にチョークコイルを
挿入することに限定されるものでもなく、整流回路の入
力側、すなわち交流側に請求項１のチョークコイルを挿
入することもできる。
【００２８】いずれの場合にあっても、軽負荷時にチョ
ークコイルに流れる電流が小となり、その際に大きなイ
ンダクタンス値が得られるということから、入力パワー
当たりの高調波電流成分が抑えられるという効果が得ら
れることには変わりがない。
ークコイルに流れる電流が小となり、その際に大きなイ
ンダクタンス値が得られるということから、入力パワー
当たりの高調波電流成分が抑えられるという効果が得ら
れることには変わりがない。
【００２９】また、整流平滑回路の出力に接続される負
荷としても、各実施例ではモータを駆動するためのイン
バータとしているが、これに限るものではなく、直流電
圧を入力して動作するものであれば如何なるものであっ
てもよい。
荷としても、各実施例ではモータを駆動するためのイン
バータとしているが、これに限るものではなく、直流電
圧を入力して動作するものであれば如何なるものであっ
てもよい。
【００３０】
【発明の効果】以上のように、請求項１に記載した発明
は、鉄心に比して飽和磁束密度の小さな低飽和磁束部を
磁路上の一部に配してなることにより、小電流領域での
インダクタンス値を大電流領域に比較して大としたチョ
ークコイルを提供することができる。
は、鉄心に比して飽和磁束密度の小さな低飽和磁束部を
磁路上の一部に配してなることにより、小電流領域での
インダクタンス値を大電流領域に比較して大としたチョ
ークコイルを提供することができる。
【００３１】また、請求項２に記載された発明は、請求
項１の低飽和磁束部の材質をフェライトとしたことによ
り、損失を小とすることができる。
項１の低飽和磁束部の材質をフェライトとしたことによ
り、損失を小とすることができる。
【００３２】また、請求項３に記載された発明は、請求
項１の低飽和磁束部の材質をダストコアとしたことによ
り、低コストとすることができる。
項１の低飽和磁束部の材質をダストコアとしたことによ
り、低コストとすることができる。
【００３３】また、請求項４に記載した発明は、請求項
１〜３のいずれかのチョークコイルを用いることによ
り、形状・重量・コストを抑えつつ、特に軽負荷時の電
源高調波を低減し、軽負荷条件での入力パワー当たりの
電源高調波の大きさを抑えた整流平滑回路を提供できる
ものである。
１〜３のいずれかのチョークコイルを用いることによ
り、形状・重量・コストを抑えつつ、特に軽負荷時の電
源高調波を低減し、軽負荷条件での入力パワー当たりの
電源高調波の大きさを抑えた整流平滑回路を提供できる
ものである。
【図１】本発明の一実施例における整流平滑回路を使用
した動力発生装置の回路図
した動力発生装置の回路図
【図２】同、整流平滑回路を使用した動力発生装置の別
の回路図
の回路図
【図３】同、整流平滑回路に用いたチョークコイルの直
流電流重畳特性図
流電流重畳特性図
【図４】従来例の整流平滑回路を使用した動力発生装置
の回路図
の回路図
【図５】同、整流平滑回路に用いたチョークコイルの直
流電流重畳特性図
流電流重畳特性図
１７ 鉄心 １８ 巻線 ２０ 低飽和磁束部 １９ 磁束
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｍ 7/06 Ｈ０１Ｆ 27/24 Ｊ
Claims (4)
- 【請求項１】 鉄心に比して飽和磁束密度の小さな低飽
和磁束部を磁路上の一部に配してなるチョークコイル。 - 【請求項２】 低飽和磁束部は、フェライトで形成され
てなる請求項１記載のチョークコイル。 - 【請求項３】 低飽和磁束部は、ダストコアで形成され
てなる請求項１記載のチョークコイル。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかのチョークコイ
ルを用いた整流平滑回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9305439A JPH11144983A (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | チョークコイル及びこれを用いた整流平滑回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9305439A JPH11144983A (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | チョークコイル及びこれを用いた整流平滑回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11144983A true JPH11144983A (ja) | 1999-05-28 |
Family
ID=17945160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9305439A Pending JPH11144983A (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | チョークコイル及びこれを用いた整流平滑回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11144983A (ja) |
Cited By (15)
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-
1997
- 1997-11-07 JP JP9305439A patent/JPH11144983A/ja active Pending
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