リアクトル
【課題】 大型化することなく損失を低減した、ヨークにギャップを有するリアクトルを得る。
【解決手段】 夫々ギャップを有する第１磁脚２ａおよび第2磁脚２ｂを設けたループ状のヨーク２と、夫々第１磁脚２ａ又は第２磁脚２ｂを取り囲むように配置される多層巻線の第１コイル４および第２コイル５とを備えたリアクトル１であって、第１コイル４の第１層巻線と第２コイル５の第２層巻線とを直列にコイル間接続し、第１コイル４の第２層巻線と第２コイル５の第１層巻線とを直列にコイル間接続し、第１コイル４の第１層および第２層巻線のコイル間接続がなされていない側の端部を層間接続して外部の電気回路との接続部とし、第１コイル４の第1層および第２層巻線を俵積みし、且つ第２コイル５の第1層および第２層巻線を俵積みしたものである。
【解決手段】 夫々ギャップを有する第１磁脚２ａおよび第2磁脚２ｂを設けたループ状のヨーク２と、夫々第１磁脚２ａ又は第２磁脚２ｂを取り囲むように配置される多層巻線の第１コイル４および第２コイル５とを備えたリアクトル１であって、第１コイル４の第１層巻線と第２コイル５の第２層巻線とを直列にコイル間接続し、第１コイル４の第２層巻線と第２コイル５の第１層巻線とを直列にコイル間接続し、第１コイル４の第１層および第２層巻線のコイル間接続がなされていない側の端部を層間接続して外部の電気回路との接続部とし、第１コイル４の第1層および第２層巻線を俵積みし、且つ第２コイル５の第1層および第２層巻線を俵積みしたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力変換装置に接続または組み込まれる、ヨークにギャップを有するリアクトルに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置に接続または組み込まれるリアクトルは、電力変換装置を系統電源や太陽電池などの電圧源に接続するために用いられる。電圧型の電力変換装置を他の電圧源と直接接続すると、その電位差によって大きな電流が流れ、電力変換装置が破損したり、電圧源に異常が発生したりする。そこで、電圧型の電力変換装置は、リアクトルを介して電圧源と接続される。従って、リアクトルの巻線には、電力変換装置が発生する高周波電流が流れる。
【０００３】
一般に、電力変換装置に接続または組み込まれるリアクトルのヨークを構成する磁性体には、磁気飽和を防止するためにギャップを設けることで、このギャップ近傍のヨークからの磁束漏れが増加する。
【０００４】
従来のエアギャップ付きリアクトル素子では、この磁束漏れの影響で巻線での渦電流損失が増加するのを防止するために、エアギャップの近傍に巻線を設けない巻線レスエリアを設けている。この巻線レスエリアは、ヨークの各磁脚の巻線を、同じ巻数で並列に接続された外側の巻線１と内側の巻線２とに分けて、内側の巻線２を巻線１より細い線径とすることにより、確保されている。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８―２１０９９８号公報（第６―７頁、第７図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のエアギャップ付きリアクトル素子では、巻線レスエリアを設けるために内側の巻線２を細い線径としてする必要がある。巻線に高周波電流が流れると表皮効果によって有効な巻線の導体断面積が減少するので、このように細い線径の巻線ではジュール損失が大幅に増大するという問題があった。
【０００７】
また、前記細い線径の巻線のジュール損失が許容値になるように、巻線の導体断面積を大きく設計すると、リアクトル素子が大幅に大型化するという問題があった。
【０００８】
また、前記表皮効果の影響を低減するにはリッツ線を用いることが有効であるが、リッツ線は同じ導体断面積の単線より線径が大きいので、大型化を伴わないと適用ができないという問題があった。
【０００９】
この発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、大型化することなく損失を低減した、ヨークにギャップを有するリアクトルを得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係るリアクトルは、第１ギャップを有する第１磁脚および第２ギャップを有する第２磁脚を設けたループ状のヨークと、第１磁脚を取り囲むように配置される多層の巻線を有する第１コイルと、第２磁脚を取り囲むように配置される多層の巻線を有する第２コイルとを備えたリアクトルであって、第１コイルの第１層の巻線と第２コイルの第２層の巻線とを直列にコイル間接続し、第１コイルの第２層の巻線と第２コイルの第１層の巻線とを直列にコイル間接続し、第１コイルの第１層および第２層の巻線のコイル間接続がなされていない側の端部を層間接続して外部の電気回路との接続部とし、第１コイルの第１層および第２層の巻線を俵積みし、且つ第２コイルの第１層および第２層の巻線を俵積みしたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明は、このように構成されるので、巻線の充填率が高まり、表皮効果の影響を低減できる径の大きな電線を巻線として適用可能となるので、大型化することなく損失を低減した、電力変換装置に用いるリアクトルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係るリアクトルの斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１の図１の断面Sにおける断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るリアクトルの各層巻線の接続の状態を説明するための回路図である。
【図４】従来のリアクトルの各層巻線の接続の状態を説明するための回路図である。
【図５】従来の巻線の整列巻きを説明するための説明図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係るリアクトルの各層巻線の接続の状態を説明するための回路図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る図６の回路図の回路を実現する具体的な結線の一例を示す結線図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係るリアクトルの図１の断面Sに相当する部分の断面および各層巻線の接続の状態を示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態４に係るリアクトルの図１の断面Sに相当する部分の断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態５に係るリアクトルの各層巻線の接続の状態を説明するための回路図である。
【図１１】この発明の実施の形態５に係る図１０の回路図の回路を実現する具体的な結線の一例を示す結線図である。
【図１２】この発明の実施の形態５に係るリアクトルの図１の断面Sに相当する部分の断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態６に係るリアクトルの各層巻線の接続の状態を説明するための回路図である。
【図１４】この発明の実施の形態６に係る図１３の回路図の回路を実現する具体的な結線の一例を示す結線図である。
【図１５】この発明の実施の形態７に係るリアクトルの巻線対の接続の状態を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１に、この発明の実施の形態１を示すリアクトル１の斜視図を示す。積層された鋼板にて形成されるループ状のヨーク２には、第１ギャップ３ａを有する第１磁脚２ａおよび第２ギャップ３ｂを有する第２磁脚２ｂが設けられている。第１ギャップ３ａおよび第２ギャップ３ｂは、ヨーク２が飽和することを防止するために設けられるものである。第１コイル４は第１磁脚２ａを取り囲むように配置され、第２コイル５は第２磁脚２ｂを取り囲むように配置されている。第１コイル４と第２コイル５との間には、例えば絶縁紙、絶縁フィルム、成型された樹脂板、または注入されたエポキシ樹脂などの所定の絶縁機能を有したコイル間絶縁体６が設けられている。
【００１４】
図２は、図１中の断面Sを、同図中の白抜き矢印の側から見た断面図である。図２の上側を「A側」、下側を「B側」とする。第１コイル４は２層の巻線を有するコイルで、ヨーク２に近い内側に第１層の巻線４Ｌ１が、その外側に第２層の巻線４Ｌ２が、それぞれ配置されている。同様に、第２コイル５は２層の巻線を有するコイルで、ヨーク２に近い内側に第１層の巻線５Ｌ１が、その外側に第２層の巻線５Ｌ２が、それぞれ配置されている。ヨーク２と第１層の巻線４Ｌ１との間、およびヨーク２と第１層の巻線５Ｌ１との間には、それぞれ層間絶縁体７が設けられている。この層間絶縁体７は、例えば絶縁紙、絶縁フィルム、成型された樹脂板、または注入されたエポキシ樹脂などの所定の絶縁機能を有するものであればよい。また、第２層の巻線４Ｌ２と第２層の巻線５Ｌ２との間には、前述のコイル間絶縁体６が設けられている。
【００１５】
第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１と第２層の巻線４Ｌ２との間には層間絶縁体７を設けておらず、第１層の巻線４Ｌ１の線間の凹部に合わせて第２層の巻線４Ｌ２を巻いていく、所謂、俵積みがなされている。同様に、第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１と第２層の巻線５Ｌ２との間にも層間絶縁体７を設けておらず、第１層の巻線５Ｌ１の線間の凹部に合わせて第２層の巻線５Ｌ２を巻いていく、所謂、俵積みがなされている。
【００１６】
図３は、この発明の実施の形態１におけるリアクトル１の第１コイル４および第２コイル５の各層巻線の層間接続およびコイル間接続状態を説明するための回路図である。リアクトル１は、第１コイル４のA側および第２コイル５のA側で高周波を発生させる電源８に接続されている。第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１と第２コイル５の第２層の巻線５Ｌ２とは、Ｂ側で電気的に直列にコイル間接続されて第１の回路１０を構成している。同様に、第１コイル４の第２層の巻線４Ｌ２と第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１とは、Ｂ側で電気的に直列にコイル間接続されて第２の回路２０を構成している。また、第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１および第２層の巻線４Ｌ２の前記コイル間接続がなされていない側（Ａ側）の端部は、層間接続されて外部の電気回路（図３では電源８）との接続部となっている。同様に、第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１および第２層の巻線５Ｌ２の前記コイル間接続がなされていない側（Ａ側）の端部は、層間接続されて外部の電気回路（図３では電源８）との別の接続部となっている。つまり、第１の回路１０と第２の回路が電気的に並列に電源８に接続されている。
【００１７】
ここで、この発明のリアクトルの作用および効果を説明する前に、対比のため、別の従来のギャップ付きリアクトルについて、図４および５にて説明する。
【００１８】
図４は、従来のリアクトルの第１コイル４および第２コイル５の各層巻線の層間接続およびコイル間接続の状態の一例を示す回路図であり、図５は、従来の巻線の整列巻きを説明するための説明図である。第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１と第２層の巻線４Ｌ２とはＢ側で電気的に直列に層間接続されて第１の回路１０を構成し、同様に、第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１と第２層の巻線５Ｌ２とはＢ側で電気的に直列に層間接続されて第２の回路２０を構成している。また、第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１と第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１とはＡ側でコイル間接続されて高周波を発生する電源８の一方の端子に、同様に、第１コイル４の第２層の巻線４Ｌ２と第２コイル５の第２層の巻線５Ｌ２とはＡ側でコイル間接続されて電源８の他方の端子に接続されている。つまり、第１の回路１０と第２の回路が電気的に並列に接続されおり、第１コイル４および第２コイル５は、それぞれＢ側で内側の第１層から外側の第２層へと折り返す構造となっている。そのため、第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１と第２層の巻線４Ｌ２のＡ側の端部間、および第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１と第２層の巻線５Ｌ２のＡ側の端部間には、それぞれ電源８の全電圧が印可されるので高電圧となる。
【００１９】
このように従来のリアクトルの一例では、第１コイル４および第２コイル５のそれぞれ第１層と第２層との巻線間に高電圧が印加されるので、第１層と第２層との間に層間絶縁体７、例えば層間紙などを設ける必要がある。層間絶縁体７を設けると、第１層の巻線の線間の凹部に合わせて第２層の巻線を巻いていく、所謂、俵積みをおこなうことはできず、図５に示すように、第１層の巻線の凸部に合わせて第２層の巻線を巻いていく、所謂、整列巻きとなっていた。このように整列巻きにすると、俵積みに比べて線材の充填率が低下するので、大型化することなく、電源８が発生する高周波電流による表皮効果に起因した巻線でのジュール損を低減するために、より線径の大きな巻線、例えば導体断面積を増やした単線またはリッツ線などを用いることができなかった。
【００２０】
尚、リッツ線とは、細いエナメル線などを複数本撚り合せることによって導体を細分化して導体表面積を大きくした線のことであり、高周波電流の表皮効果によって導体の実質の通電断面が減少してジュール損失が増えるのを防止する機能を有するものである。導体の細分化により、単に単線の導体径を大きくすることによる表面積の増加（電線の周長の増加）より大きな表面積の増加を得ることができるので、同じ径の単線に比べて高周波領域でのジュール損を大幅に低減できる。また、細分化された細線が捻回されているので、リッツ線外部からの磁束の影響による渦電流損失の増加も低減できる。リッツ線は、このように導体が細分化されているので、同じ導体断面の単線と比較してすれば、線径が大きくなる。
【００２１】
この発明の実施の形態１では、上述の従来のリアクトルの一例と異なり、第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１と第２層の巻線４Ｌ２との対向する部分の間には電位差が発生しないので、第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１と第２層の巻線４Ｌ２との間に層間絶縁体７を必要としない。同様に、第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１と第２層の巻線５Ｌ２との対向する部分の間にも電位差が発生しないので、第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１と第２層の巻線５Ｌ２との間に層間絶縁体７を必要としない。このように層間絶縁体７を省略できる分だけ径の太い巻線を用いることができるのみならず、前述の俵積みが可能となる分、巻線の充填率が向上し、さらに径の太い巻線を用いることができジュール損を低減できる。絶縁された細線を束ねた線などを用いた場合には、前記細線の絶縁部があるため太くなるが、電源８が発生する高周波電流による表皮効果に起因した巻線での線材の渦電流損を低減できる。
【００２２】
また、径が小さな絶縁された細線を束ねた線を巻線として用いることができる場合は、一層、高周波による表皮効果に起因する渦電流損失の増加を防止できると共に、ヨーク２の第１ギャップ３ａおよび第２ギャップ３ｂの近傍からの磁束漏れに起因した巻線での渦電流損失の増加を防止できる。更に、細線の束を撚ったリッツ線と呼ばれる線を使う場合には、各素線間の循環電流損も低減できる。
【００２３】
尚、全ての巻線を、リッツ線にできない場合は、第１コイル４または第２コイル５の最も内側の層である第１巻線に用いることで、前記表皮効果の影響および前記磁束漏れの影響を低減できる。
【００２４】
ところで、この発明の実施の形態１では、第１コイル４の最外層の巻線と第２コイル５の最外層の巻線との間で電位差が発生するので、この間で絶縁を維持するのに十分な離隔距離を設けることが出来ない場合は、コイル間絶縁体６を用いる必要がある。一方、上述の従来のリアクトルでは、第１コイル４の最外層の巻線と第２コイル５の最外層の巻線との間は同電位となるため、第１コイル４と第２コイル５の間にはコイル間絶縁体６を挿入する必要が無い。しかしながら、この発明の実施の形態１では、前記従来のリアクトルと比較して層間絶縁体７を２個減らすことができるので、必要とするコイル間絶縁体６と層間絶縁体７との総数は、この発明の実施の形態１の方が１個少なくなる。この差は、後述のように、第１コイル４および第２コイル５の巻線の層の数が多くなるほど大きくなっていく。つまり、この発明では、第１コイル４および第２コイル５の巻線に層の多いほど、より径の大きな電線を巻線として利用できるようになり、損失低減の効果がより顕著になると言える。
【００２５】
以上より、この発明に係るリアクトル１では、第１ギャップ３ａを有する第１磁脚２ａおよび第２ギャップ３ｂを有する第２磁脚２ｂを設けたループ状のヨーク２と、第１磁脚２ａを取り囲むように配置される多層の巻線を有する第１コイル４と、第２磁脚２ｂを取り囲むように配置される多層の巻線を有する第２コイル５とを備えたリアクトル１であって、第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１と第２コイルの第２層の巻線５Ｌ２とを直列にコイル間接続し、第１コイルの第２層の巻線４Ｌ２と第２コイルの第１層の巻線５Ｌ１とを直列にコイル間接続し、第１コイル４の第１層および第２層の巻線４Ｌ１、４Ｌ２のコイル間接続がなされていない側の端部を層間接続して外部の電気回路との接続部とし、第１コイル４の第１層および第２層の巻線４Ｌ１、４Ｌ２を俵積みし、且つ第２コイル５の第１層および第２層の巻線５Ｌ１、５Ｌ２を俵積みしたので、巻線の充填率が高まり、表皮効果の影響を低減できる径の小さな線を束ねた電線を巻線として適用可能となるので、大型化することなく損失を低減した、電力変換装置に用いるリアクトルを得ることができる。
【００２６】
また、この発明に係るリアクトル１では、第１コイル４の最外層より１つ内側の層の巻線と第２コイル５の最外層の巻線とを直列にコイル間接続し、第１コイル４の最外層の巻線と第２コイル５の最外層より１つ内側の層の巻線とを直列にコイル間接続し、第２コイル５の最外層より１つ内側の層の巻線および最外層の巻線の前記コイル間接続がなされていない側の端部を層間接続して外部の電気回路との別の接続部とし、第１コイル４の最外層より１つ内側の層の巻線および最外層の巻線を俵積みし、第２コイル５の最外層より１つ内側の層の巻線および最外層の巻線を俵積みし、且つ第１コイル４と第２コイル５との間にコイル間絶縁体６を設けたので、巻線の充填率が高まり、表皮効果の影響を低減できる径の大きな電線を巻線として適用可能となるので、大型化することなく損失を低減した、電力変換装置に用いるリアクトルを得ることができる。
【００２７】
また、例えばリッツ線のように細線を捻回した電線により巻線を構成したので、一層、高周波による表皮効果に起因するジュール損失の増加を防止できると共に、ヨーク２からの磁束漏れに起因した巻線での渦電流損失の増加を防止できる。
【００２８】
尚、上述の説明では、第１コイル４の第１層および第２層の巻線４Ｌ１、４Ｌ２のコイル間接続がなされていない側の端部を層間接続して外部の電気回路との接続部とし、第２コイル５の最外層より１つ内側の層の巻線および最外層の巻線の前記コイル間接続がなされていない側の端部を層間接続して外部の電気回路との別の接続部としたが、前記接続部と前記別の接続部を入れ替えても良いことは言うまでもない。
【００２９】
また、この発明の実施の形態１では、ヨーク２の第１ギャップ３ａおよび第２ギャップ３ｂの近傍に巻線レスエリアを設けていないが、層間絶縁体７を省くことと、巻線を俵積みすることに因って確保した空間を、巻線レスエリアとして用いても良い。
【００３０】
実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２におけるリアクトル１の第１コイル４および第２コイル５の各層巻線の層間接続およびコイル間接続の状態を説明するための回路図である。また、図７は、図６の回路図の回路を実現する具体的な結線の一例を示す結線図である。図１〜３に示した実施の形態１とは、リアクトル１が第１コイル４のＡ側および第２コイル５のＢ側で電源８に接続されていること、第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１のＢ側と第２コイル５の第２層の巻線５Ｌ２のＡ側とが電気的に直列にコイル間接続されていること、第１コイル４の第２層の巻線４Ｌ２のＢ側と第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１のＡ側とが電気的に直列にコイル間接続されていこと、および第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１および第２層の巻線５Ｌ２のＢ側の端部が層間接続されていることが異なっている。
【００３１】
このように各巻線を接続すると、第１コイル４の最外層の巻線の高電位側の端部と第２コイル５の最外層の巻線の高電位側の端部とが、コイル間絶縁体６を挟んで同方向で対向するように配置できる。それ以外の構成は実施の形態１と同じなので説明を省略する。
【００３２】
図２および３に示す実施の形態１の各巻線の接続パターンでは、コイル間絶縁体６を挟んで同方向で対向する第１コイル４の巻線４Ｌ２のＢ側の端部と第２コイル５の巻線５Ｌ２のＢ側の端部との電位差はほぼ零であるが、同じようにコイル間絶縁体６を挟んで同方向で対向する第１コイル４の巻線４Ｌ２のＡ側の端部と第２コイル５の巻線５Ｌ２のＡ側の端部との電位差は、リアクトル１の両端の電圧（直列接続された２個の巻線の両端にかかる電圧、つまり電源８の電源電圧）に等しいことが分かる。一方、この実施の形態２の図６および７に示す各巻線の接続パターンでは、コイル間絶縁体６を挟んで同方向で対向する第１コイル４の巻線４Ｌ２のＡ側の端部と第２コイル５の巻線５Ｌ２のＡ側の端部との電位差は、アクトル１の両端の電圧の１／２（直列接続された１個の巻線の両端にかかる電圧）であることが分かる。同様に、コイル間絶縁体６を挟んで同方向で対向する第１コイル４の巻線４Ｌ２のＢ側の端部と第２コイル５の巻線５Ｌ２のＢ側の端部との電位差もリアクトル１の両端の電圧の１／２（直列接続された１個の巻線の両端にかかる電圧）であることが分かる。
【００３３】
コイル間絶縁体６に要求される絶縁耐力は、第１コイル４および第２コイル５の最外層の巻線間の最高の電位差で決定されるので、図６に示す実施の形態２の各巻線の接続パターンを用いることで、図３に示す実施の形態１の各巻線の接続パターンに比べて、要求される絶縁耐力を半分にすることができる。これによりコイル間絶縁体６をより薄くでき、その分をヨーク２の小型化に用いれば、磁路長が短くなり、ヨーク２での渦電流損およびヒステリシス損、つまり鉄損を低減できる。また、その分を第１コイル４もしくは第２コイル５またはその両方の最内層の巻線の導体断面積の増大に用いれば、巻線でのジュール損失の低減が可能となる。
【００３４】
実施の形態3．
図８は、この発明の実施の形態３におけるリアクトル１の図１の断面Sに相当する部分の断面ならびに第１コイル４および第２コイル５の各層巻線の接続の状態を示す説明図である。この実施の形態３では、第１コイル４および第２コイル５において巻線を俵積みする方法について説明する。
【００３５】
図８において、コイルは第１コイル４の２層の巻線４Ｌ１、４Ｌ２と、第２コイルの２層の巻線５Ｌ１、５Ｌ２から成る。各コイルで俵積みする場合、第１コイル４において第２層の巻線４Ｌ２を第１層の巻線４Ｌ１より１ターン少なく巻回する。同様に、第２コイル５において第２層の巻線５Ｌ２を第１層の巻線５Ｌ１より１ターン少なく巻回する。更に、第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１と第２コイル５の第２層の巻線５Ｌ２とを接続部９ａを介して接続して第１の回路１０（図中、白塗りの巻線が相当）を形成する。同様に、第１コイル４の第２層の巻線４Ｌ２と第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１とを接続部９ｂを介して接続して第２の回路２０（図中、灰色塗りの巻線が相当）を形成する。これらの第１の回路１０と第２の回路２０とを電源８に並列に接続する。図８では、第１層の巻線４Ｌ１および５Ｌ１がそれぞれ６ターン、第２層の巻線４Ｌ２および５Ｌ２がそれぞれ５ターンであるので、前記第１の回路１０および前記第２の回路２０はともに合計１１ターンになる。
【００３６】
また、第１コイル４および第２コイル５は、それぞれループ状のヨーク２の磁脚３ａおよび磁脚３ｂを囲むように配置されているので、接続部９ａおよび９ｂによる各巻線の接続は上記ループの外で行うように構成し、組み立てを容易としている。
【００３７】
通常、整列巻きの場合には第１層の巻線と第２層の巻線が同じターン数になるが、俵積みの場合には、巻回の層が進むに連れて、同じコイルの隣り合う層の巻線のターン数が１ターンずつ増減する積み方とすることが好ましい。
【００３８】
また、図８では、第１コイル４と第２コイル５の総ターン数を同じとしたが、第１の回路１０と第２の回路２０とで総ターン数が同じとなれば、第１コイル４と第２コイル５の総ターン数が異なっても良い。このように第１の回路１０と第２の回路２０とで総ターン数を同じとすることで、第１の回路１０および第２の回路２０のインダクタンスがより揃い、第１の回路１０および第２の回路２０の電流が同じになるので、循環電流損が零になり損失を低減できる。
【００３９】
尚、図８では第１層の巻線と第２層の巻線でターン数を１ターン変えたが、１ターンでなくとも良く、また第１コイル４と第２コイル５とをそれぞれ２層の巻線で構成したが、さらに層数が大きいＮ層のコイルでも良い。要は、第１の回路１０と第２の回路２０のターンが同じであれば同様な効果が得られる。
【００４０】
実施の形態４．
図９は、この発明の実施の形態４におけるリアクトル１の図１の断面Sに相当する部分の断面図である。実施の形態３では、第１コイル４および第２コイル５において巻線を俵積みするときに、第１コイル４の巻線と第２コイル５の巻線との間で接続部９ａ、９ｂを用いたが、この実施の形態４では、接続部９ａ、９ｂを用いること無く、巻線を連続巻きにて俵積みする方法について説明する。
【００４１】
図８で示した実施の形態３の第１コイル４および第２コイル５の各層のターン数および各層の巻線間の接続パターンを維持したままでは、全ての巻線を連続巻きすることはできない。そこで、仮に、前記接続パターンの維持を考慮せずに、前記各層のターン数のみを維持して連続巻きをする場合について検討する。
【００４２】
まず、第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１を巻回し、次ぎに第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１を連続巻回して第１の回路１０を構成する。この第１の回路１０の巻回終了部分を電源８との接続部とする。続いて第１コイル４の第２層の巻線４Ｌ２を巻回し、次ぎに第２コイル５の第２層の巻線５Ｌ２を巻回して第２の回路２０を構成する。この第２の回路２０の巻回終了部分と第１の回路１０の巻回開始部分を接続して電源８との接続部とする。このとき、第１の回路１０のターン数は巻線４Ｌ１と巻線５Ｌ１との合計の６＋６＝１２ターンとなり、第２の回路２０のターン数は巻線４Ｌ２と巻線５Ｌ２との合計の５＋５＝１０ターンとなる。従って、第１の回路１０のターン数が第２の回路２０に比べて２ターン多くなる。ここで第１の回路１０および第２の回路２０を電源８に並列に接続すると、前記ターン数の差に起因して第２の回路２０に多く電流が流れ、循環電流損が発生する。
【００４３】
この循環電流損が発生するという問題を避けるため、実施の形態４では、図９に示すように巻回する。まず第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１を図９と同様に巻回し、次ぎに第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１を図９に示した例より１ターン少なく巻回して第１の回路１０（図中、灰色塗りの巻線が相当）を構成する。この第１の回路１０の巻回終了部分を電源８との接続部とする。続いて第１コイル４の第２層の巻線４Ｌ２を図８と同様に巻回し、次ぎに第２コイル５の２層目の巻線５Ｌ２を図８に示した例より１ターン多く巻回して第２の回路２０（図中、白塗りの巻線が相当）を構成する。この第２の回路２０の巻回終了部分と第１の回路１０の巻回開始部分を接続して電源８との接続部とする。この第２コイル５の２層目の巻線５Ｌ２の１ターン多く巻回する分のためのスペースは、上述の第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１で１ターン少なく巻回することで出来た空きスペースを利用する。従って、図９に示すように、第２コイル５の第２層の巻線５Ｌ２は、第１層の巻線５Ｌ１と並んで配置される部分と、前記第１層の外周に位置する部分とを有している。
【００４４】
このように連続巻きを行うと、第１の回路１０のターン数は６＋５＝１１ターンとなり、第２の回路２０のターン数は５＋５＋１＝１１ターンとなるので、第１の回路１０と第２の回路２０のターン数を等しくでき、回路間のターン数差に起因した循環電流損の発生を防止できる。また、連続巻きをおこなうことで、図８に示した接続部９ａおよび９ｂを省略できるので部品点数が削減でき、且つこれらを組み立てる工程を省略できる。
【００４５】
尚、図９では、第２コイル５の各層の巻線のターン数を調整することで、第１の回路１０のターン数と第２の回路２０のターン数とを同じとしたが、第１コイル４の各層の巻線のターン数で調整しても良いことは言うまでもない。
【００４６】
実施の形態５．
図９に示す実施の形態４では、図８に示した実施の形態３の巻線の接続パターンと異なる巻線の接続パターンを用いて、全ての巻線を連続巻きにて巻回する方法について説明した。この実施の形態５では、図８に示した実施の形態３の巻線の接続パターンを維持したままで、連続巻きを導入する方法について説明する。
【００４７】
巻線の巻回のときに、第１の回路１０の巻線用の一方の電線と、第２の回路の巻線用の他方の電線とを最初に分離すれば、図８で示した実施の形態３の巻線の接続パターンで、部分的な連続巻きが可能である。まず前記一方の電線を用いて、第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１を巻回する。次ぎに前記他方の電線を用いて、第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１を巻回する。続いて、前記一方の電線で第２コイル５の第２層の巻線５Ｌ２を巻回して第１の回路１０を構成する。その後、前記他方の電線で第１コイル４の第２層の巻線４Ｌ２を巻回して第２の回路２０を構成する。次に第１の回路１０の巻回開始部分と第２の回路２０の巻回開終了部分とを接続して電源８との接続部とし、第１の回路１０の巻回開終了部分と第２の回路２０の巻回開始部分とを接続して電源８との接続部とする。
【００４８】
このような工程で巻回作業を行えば、部分的ではあるが連続巻きが可能となり、図９に示す接続部９ａおよび９ｂを省略できるので部品点数が削減でき、且つこれらを組み立てる工程を省略できる。
【００４９】
実施の形態６．
以上の実施の形態では、第１コイル４および第２コイル５が２層の例を示したが、この実施の形態６では、さらに大きなインダクタンスを得るためにターン数を増やす場合について説明する。
【００５０】
図１０は、この発明の実施の形態６におけるリアクトルの第１コイル４および第２コイル５の各層巻線の層間接続およびコイル間接続の状態を説明するための回路図である。図１２は、図１１の回路図の回路を実現する具体的な結線の一例を示す結線図である。図１３は、この発明の実施の形態６におけるリアクトル１の図１の断面Sに相当する部分の断面図である。図１０〜１２に示す例では、第１コイル４の巻線は、ヨーク２側から第１層の巻線４Ｌ１、第２層の巻線４Ｌ２、第３層の巻線４Ｌ３、第４層の巻線４Ｌ４、の４層の巻線構造となっている。また第２コイル５の巻線は、ヨーク２側から第１層の巻線５Ｌ１、第２層の巻線５Ｌ２、第３層の巻線５Ｌ３、第４層の巻線５Ｌ４、の４層の巻線構造となっている。
【００５１】
図１０に示すように、第１コイルの第１層の巻線４Ｌ１、第２コイルの第２層の巻線５Ｌ２、第１コイルの第３層の巻線４Ｌ３および第２コイルの第４層の巻線５Ｌ４を電気的に直列に接続して第１の回路１０を構成し、第１コイルの第２層の巻線４Ｌ２、第２コイルの第１層の巻線５Ｌ１、第１コイルの第４層の巻線４Ｌ４、および第２コイルの第３層の巻線５Ｌ３を電気的に直列に接続して第２の回路２０を構成する。
【００５２】
続いて、第１コイル４の最内層である第１層の巻線と第２層の巻線とを層間接続して外部の電気回路（図１１では電源８）との接続部とし、第２コイル５の最外層より一つ内側の層の巻線と最外層の巻線とを層間接続して外部の電気回路（図１１では電源８）との接続部とする。
【００５３】
第１コイル４および第２コイル５の巻線を、それぞれ内側の層から第１層、第２層、・・・第（２×ｎ−１）層、第（２×ｎ）層（ｎは、１〜Ｎまでの正の整数で、図１０〜１２の例ではＮ＝２である）としたとき、第１コイル４および第２コイル５の同じ順番の層の巻線のターン数は等しくなるように巻回されている。また、第１の回路１０の巻線の合計ターン数と第２の回路の巻線２０の合計ターン数とは等しくし、ターン数差に起因する循環電流損が発生しない構成としている。このような電気的接続は、例えば図１１に示す具体的な結線で実現することができる。
【００５４】
このように構成すると、同じコイルの第（２×ｎ−１）層の巻線と第（２×ｎ）層の巻線が同電位となる。例えば、第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１と第２層の巻線４Ｌ２、第１コイル４の第３層の巻線４Ｌ３と第４層の巻線４Ｌ４、第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１と第２層の巻線５Ｌ２、第２コイル５の第３層の巻線５Ｌ３と第４層の巻線５Ｌ４がそれぞれ同電位となる。そのため、図１３に示すように、同じコイルの第（２×ｎ−１）層の巻線と第（２×ｎ）層の巻線の間に層間絶縁体７を設ける必要がなくなり、第（２×ｎ−１）層の巻線と第（２×ｎ）層の巻線を俵積みすることが可能となる。
【００５５】
尚、図１０〜１２に示した例では、第１コイル４および第２コイル５の同じ順番の層の巻線のターン数を完全に等しくしたが、第（２×ｎ−１）層の巻線と第（２×ｎ）層の巻線との間（ｎは、１〜Ｎまでの正の整数）の電位差が、巻線の絶縁被覆で耐えられる電位差に相当する程度に抑えられる場合には前記ターン数を完全に一致させる必要は無い。
【００５６】
このように同じコイルの第（２×ｎ−１）層の巻線と第（２×ｎ）層の巻線の間の層間絶縁体７を省略できる分だけ径の太い巻線を用いることができるのみならず、前述のように俵積みが可能となる分、巻線の充填率が向上し、さらに径の太い巻線を用いることができる。これにより、大型化することなく、例えば導体断面積を増やした単線またはリッツ線などを用いることができ、電源８が発生する高周波電流による表皮効果に起因した巻線でのジュール損を低減できる。
【００５７】
また、径が小さな絶縁された細線を束ね、単線と同じ導体断面積とした線を巻線として用いることができる場合は、一層、高周波による表皮効果に起因するジュール損失の増加を防止できると共に、ヨーク２の第１ギャップ３ａおよび第２ギャップ３ｂの近傍からの磁束漏れに起因した巻線での渦電流損失の増加を防止できる。
【００５８】
尚、全ての巻線を、リッツ線にできない場合は、第１コイル４または第２コイル５の最も内側の層である第１巻線に用いることで、前記表皮効果の影響および前記磁束漏れの影響を低減できる。
【００５９】
ところで、この発明では、第１コイル４の最外層の巻線と第２コイル５の最外層の巻線との間で電位差が発生するので、この間で絶縁を維持するのに十分な離隔距離を設けることが出来ない場合は、図５に示した従来のリアクトルでは不要なコイル間絶縁体６を用いる必要がある。しかしながら、この発明の実施の形態６の接続パターンでは、第１コイル４および第２コイル５の層の数が多くなるほど、省略できる層間絶縁体７の枚数が多くなっていくので、第１コイル４および第２コイル５の巻線に層の多いほど、上述の効果が顕著になる。
【００６０】
以上より、この発明に係るリアクトルは、第１ギャップ３ａを有する第１磁脚２ａおよび第２ギャップ３ｂを有する第２磁脚２ｂを設けたループ状のヨーク２と、第１磁脚２ａを取り囲むように配置される多層の巻線を有する第１コイル４と、第２磁脚２ｂを取り囲むように配置される多層の巻線を有する第２コイル５とを備えたリアクトルであって、第１コイル４および第２コイル５の巻線を、それぞれ内側の層から第１層、第２層、・・・第（２×ｎ−１）層、第（２×ｎ）層（ｎは、１〜Ｎまでの正の整数）としたとき、第１コイル４の第（２×ｎ−１）層の巻線と第２コイル５の第（２×ｎ）層の巻線とを直列にコイル間接続し、第１コイル４の第（２×ｎ）層の巻線と第２コイル５の第（２×ｎ−１）層の巻線とを直列にコイル間接続し、第１コイル４の第（２×ｎ−１）層および第（２×ｎ）層の巻線を俵積みし、第２コイル５の第（２×ｎ−１）層および第（２×ｎ）層の巻線を俵積みし、ｎ＝１の場合は第１コイル４の第（２×ｎ−１）層の巻線とヨーク２との間に、ｎ≠１の場合は第１コイル４の第（２×ｎ−１）層の巻線と第（２×ｎ−２）層の巻線との間に層間絶縁体７を設けたので、使用する層間絶縁体７の枚数を低減でき、隣り合う層の巻線を俵積みすることが可能となる。これにより、巻線の充填率が高まり、その分、径の大きな電線を巻線として採用できるので、大型化することなく損失を低減した、ヨーク２にギャップを有するリアクトル１を得ることができる。
【００６１】
また、この発明に係るリアクトルは、第１コイル４の任意のＮ個の層の巻線と第２コイル５の任意のＮ個の層の巻線とが全て直列に接続された第１の回路１０と、前記第１コイル４の任意のＮ個の層以外の巻線と前記第２コイル５の任意のＮ個の層以外の巻線とが全て直列に接続された第２の回路２０とを有し、第１の回路１０と第２の回路２０とは並列に接続され、且つ第１の回路１０の巻線の合計ターン数と第２の回路２０の巻線の合計ターン数とを同じとしたので、巻線にターン数差に起因する循環電流が流れず、ターン数差に起因する循環電流損を低減できる。
【００６２】
尚、この発明の実施の形態６では、ヨーク２の第１ギャップ３ａおよび第２ギャップ３ｂの近傍に巻線レスエリアを設けていないが、層間絶縁体７を省くことと、巻線を俵積みすることに因って確保した空間を、巻線レスエリアとして用いても良い。
【００６３】
実施の形態７．
実施の形態６では、第１コイル４の最内層である第１層の巻線と第２層の巻線とを層間接続して外部の電気回路との接続部とし、第２コイル５の最外層より一つ内側の層の巻線と最外層の巻線とを層間接続して外部の電気回路との別の接続部としたが、この実施の形態６では、前記別の接続部を、第１コイル４の最外層より一つ内側の層の巻線と最外層の巻線とを層間接続した部分に設けている。
【００６４】
図１３は、この発明の実施の形態７におけるリアクトル１の第１コイル４および第２コイル５の各層巻線の層間接続およびコイル間接続の状態を説明するための回路図である。図１４は、図１３の回路図の回路を実現する具体的な結線の一例を示す結線図である。図１３および１４では、第１コイル４の巻線は、ヨーク２側から第１層の巻線４Ｌ１、第２層の巻線４Ｌ２、第３層の巻線４Ｌ３、第４層の巻線４Ｌ４、の４層の巻線構造となっている。また第２コイル５の巻線は、ヨーク２側から第１層の巻線５Ｌ１、第２層の巻線５Ｌ２、第３層の巻線５Ｌ３、第４層の巻線５Ｌ４の４層の巻線構造となっている。
【００６５】
図１３に示すように、第１コイルの第１層の巻線４Ｌ１、第２コイルの第２層の巻線５Ｌ２、第２コイルの第３層の巻線５Ｌ３および第１コイルの第４層の巻線４Ｌ４を電気的に直列に接続して第１の回路１０を構成し、第１コイルの第２層の巻線４Ｌ２、第２コイルの第１層の巻線５Ｌ１、第２コイルの第４層の巻線５Ｌ４、および第１コイルの第３層の巻線４Ｌ３を電気的に直列に接続して第２の回路２０を構成する。
【００６６】
続いて、第１コイル４の最内層である第１層の巻線と第２層の巻線とを層間接続して外部の電気回路（図１３では電源８）との接続部とし、第１コイル４の最外層より一つ内側の層の巻線と最外層の巻線とを層間接続して外部の電気回路（図１３では電源８）との別の接続部とする。
【００６７】
第１コイル４および第２コイル５の巻線を、それぞれ内側の層から第１層、第２層、・・・第（２×ｎ−１）層、第（２×ｎ）層（ｎは、１〜Ｎまでの正の整数で、図１３および１４の例ではＮ＝２である）としたとき、第１コイル４および第２コイル５の同じ順番の層の巻線のターン数は等しくなるように巻回している。また、第１の回路１０の巻線の合計ターン数と第２の回路の巻線２０の合計ターン数とは等しくし、ターン数差に起因する循環電流損が発生しない構成としている。このような電気的接続は、例えば図１４に示す具体的な結線で実現することができる。
【００６８】
このように構成すると、同じコイルの第（２×ｎ−１）層の巻線と第（２×ｎ）層の巻線が同電位となる。例えば、第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１と第２層の巻線４Ｌ２、第１コイル４の第３層の巻線４Ｌ３と第４層の巻線４Ｌ４、第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１と第２層の巻線５Ｌ２、第２コイル５の第３層の巻線５Ｌ３と第４層の巻線５Ｌ４がそれぞれ同電位となる。そのため、図１４に示すように、同じコイルの第（２×ｎ−１）層の巻線と第（２×ｎ）層の巻線の間に層間絶縁体７を設ける必要がなくなり、第（２×ｎ−１）層の巻線と第（２×ｎ）層の巻線を俵積みすることが可能となる。
【００６９】
尚、図１３および１４では、第１コイル４および第２コイル５の同じ順番の層の巻線のターン数を完全に等しくしたが、第（２×ｎ−１）層の巻線と第（２×ｎ）層の巻線との間（ｎは、１〜Ｎまでの正の整数）の電位差が、巻線の絶縁被覆で耐えられる電位差に相当する程度に抑えられる場合には前記ターン数を完全に一致させる必要は無い。
【００７０】
このように同じコイルの第（２×ｎ−１）層の巻線と第（２×ｎ）層の巻線の間の層間絶縁体７を省略できる分だけ径の太い巻線を用いることができるのみならず、前述のように俵積みが可能となる分、巻線の充填率が向上し、さらに径の太い巻線を用いることができる。これにより、大型化することなく、例えば導体断面積を増やした単線またはリッツ線などを用いることができ、電源８が発生する高周波電流による表皮効果に起因した巻線でのジュール損を低減できる。
【００７１】
また、同じ導体断面積の単線より径が小さな絶縁された細線を束ね、単線と同じ導体断面積とした線を巻線として用いることができる場合は、一層、高周波による表皮効果に起因するジュール損失の増加を防止できると共に、ヨーク２の第１ギャップ３ａおよび第２ギャップ３ｂの近傍からの磁束漏れに起因した巻線での渦電流損失の増加を防止できる。
【００７２】
尚、全ての巻線を、リッツ線にできない場合は、第１コイル４または第２コイル５の最も内側の層である第１巻線に用いることで、前記表皮効果の影響および前記磁束漏れの影響を低減できる。
【００７３】
ところで、この発明では、第１コイル４の最外層の巻線と第２コイル５の最外層の巻線との間で電位差が発生するので、この間で絶縁を維持するのに十分な離隔距離を設けることが出来ない場合は、図５に示した従来のリアクトルでは不要なコイル間絶縁体６を用いる必要がある。しかしながら、この発明の実施の形態７の接続パターンでは、第１コイル４および第２コイル５の層の数が多くなるほど、省略できる層間絶縁体７の枚数が多くなっていくので、第１コイル４および第２コイル５の巻線に層の多いほど、上述の効果が顕著になる。
【００７４】
また、この実施の形態７の各巻線の接続パターンを用いると、第１コイル４の最外層の巻線の高電位側の端部と第２コイル５の最外層の巻線の高電位側の端部とが、コイル間絶縁体６を挟んで同方向で対向するように配置できる。このようにコイル間絶縁体６を挟んで対向する２つの巻線の高電位側の端部を同方向とすることで、前記２つの巻線の高電位側の端部が異なる方向である場合と比較して、前記２つの巻線間の最高の電位差を低減できる。これによりコイル間絶縁体６をより薄くでき、その分をヨーク２の小型化に用いれば、磁路長が短くなり、ヨーク２での渦電流損およびヒステリシス損である鉄損を低減できる。また、その分を第１コイル４もしくは第２コイル５またはその両方の最内層の巻線の断面積の増大に用いれば、巻線でのジュール損失の低減が可能となる。
【００７５】
尚、この発明の実施の形態７では、ヨーク２の第１ギャップ３ａおよび第２ギャップ３ｂの近傍に巻線レスエリアを設けていないが、層間絶縁体７を省くことと、巻線を俵積みすることに因って確保した空間を、巻線レスエリアとして用いても良い。
【００７６】
実施の形態７．
図１５は、この発明の実施の形態７におけるリアクトルの第１コイルの巻線対および第２コイルの巻線対の接続の状態を説明するための説明図である。第１コイル４および第２コイル５の各層の巻線の数およびその接続状態以外は、上述の実施の形態と同じであるので説明を省略する。
【００７７】
図１５において、第１コイル４（図示せず）を構成する各層の巻線を、内側の層から第１層、第２層、・・・第（２×ｎ−１）層、第（２×ｎ）層（ｎは、１〜Ｎまでの正の整数）とし、第２コイル５（図示せず）を構成する各層の巻線を、内側の層から第１層、第２層、・・・第（２×ｎ−１）層、第（２×ｎ）層（ｎは、１〜Ｎまでの正の整数）とする。また、第１コイル４の第（２×ｎ−１）層の巻線および第（２×ｎ）層の巻線の対を第１コイル４の第ｎ巻線対とし、第２コイル５の第（２×ｎ−１）層の巻線および第（２×ｎ）層の巻線の対を、第２コイル５の第ｎ巻線対とする。このとき、第1コイル４の第ｎ巻線対のいずれか一方の巻線、および第２コイル５の第ｎ巻線対のいずれか一方の巻線を、ｎ＝１〜Ｎまで任意の順番で直列に接続して第１の回路１０（図示せず）を構成する。第1コイル４の第ｎ巻線対の前記一方と対をなす他方の巻線、および第２コイル５の第ｎ巻線対の前記一方と対をなす他方の巻線を、ｎ＝１〜Ｎまで任意の順番で直列に接続して第２の回路２０（図示せず）を構成する。
【００７８】
図１５では、電源８との接続部の側に、第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１および第２層の４Ｌ２にて構成された第１コイル４の第１巻線対を配置し、電源８との別の接続部の側に、第２コイル５の第（２×Ｎ−１）層の巻線５Ｌ２Ｎ−１および第（２×Ｎ）層の５Ｌ２Ｎにて構成された第２コイル５の第Ｎ巻線対を配置しているが、順番はこれに限るものでは無い。また、各巻線対の前記一方の巻線と他方の巻線は、ほぼ等しいターン数を有している。
【００７９】
第１の回路１０の合計ターン数と第２の回路２０の合計ターン数は同じに構成されており、第１の回路１０と第２の回路２０とは、前期接続部および別の接続部にて並列に接続される。また、図示していないが、第１コイル４の第ｎ巻線対の前記一方の巻線と前記他方の巻線とは、少なくとも一部の巻線対で俵積みされており、同様に、第２コイル５の第ｎ巻線対の前記一方の巻線と前記他方の巻線とは、少なくとも一部の巻線対で俵積みされている。
【００８０】
また、ｎ＝１の場合は、第１コイル４の第１巻線対とヨーク２との間および第２コイル５の第１巻線対とヨーク２との間に、ｎ≠１の場合は、第１コイル４の第ｎ巻線対と第（ｎ−１）巻線対との間および第２コイル５の第ｎ巻線対と第（ｎ−１）巻線対との間に、それぞれ層間絶縁体７（図示せず）を設けている。
【００８１】
このような構成とすることで、使用する層間絶縁体７を削減できるのみならず、巻線を俵積みできるので巻線の充填率が向上し、さらに径の太い巻線を用いることができる。これにより、大型化することなく、例えば導体断面積を増やした単線またはリッツ線などを用いることができ、電源８が発生する高周波電流による表皮効果に起因した巻線でのジュール損を低減できる。
【００８２】
また、並列接続される第１の回路１０の巻線の合計ターン数と第２の回路２０の巻線の合計ターン数とを同じとしたので、巻線にターン数差に起因する循環電流が流れず、ターン数差に起因する循環電流損を低減できる。
【符号の説明】
【００８３】
１ リアクトル、２ ヨーク、２ａ 第１磁脚、２ｂ 第２磁脚、３ａ 第１ギャップ、３ｂ 第２ギャップ、４ 第１コイル、４Ｌ１ 第１層の巻線、４Ｌ２ 第２層の巻線、４Ｌ３ 第３層の巻線、４Ｌ４ 第４層の巻線、４Ｌ２ｎ−１ 第（２×ｎ−１）層の巻線、４Ｌ２ｎ 第（２×ｎ）層の巻線、４Ｌ２Ｎ−１ 第（２×Ｎ−１）層の巻線、４Ｌ２Ｎ 第（２×Ｎ）層の巻線、４Ｐ１ 第１巻線対、４Ｐｎ 第ｎ巻線対、４ＰＮ 第Ｎ巻線対、５ 第２コイル、５Ｌ１ 第１層の巻線、５Ｌ２ 第２層の巻線、５Ｌ３ 第３層の巻線、５Ｌ４ 第４層の巻線、５Ｌ２ｎ−１ 第（２×ｎ−１）層の巻線、５Ｌ２ｎ 第（２×ｎ）層の巻線、５Ｌ２Ｎ−１ 第（２×Ｎ−１）層の巻線、５Ｌ２Ｎ 第（２×Ｎ）層の巻線、５Ｐ１ 第１巻線対、５Ｐｎ 第ｎ巻線対、５ＰＮ 第Ｎ巻線対、６ コイル間絶縁体、７ 層間絶縁体、８ 電源、９ａ 接続部、９ｂ 接続部、１０ 第１の回路、２０ 第２の回路。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力変換装置に接続または組み込まれる、ヨークにギャップを有するリアクトルに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置に接続または組み込まれるリアクトルは、電力変換装置を系統電源や太陽電池などの電圧源に接続するために用いられる。電圧型の電力変換装置を他の電圧源と直接接続すると、その電位差によって大きな電流が流れ、電力変換装置が破損したり、電圧源に異常が発生したりする。そこで、電圧型の電力変換装置は、リアクトルを介して電圧源と接続される。従って、リアクトルの巻線には、電力変換装置が発生する高周波電流が流れる。
【０００３】
一般に、電力変換装置に接続または組み込まれるリアクトルのヨークを構成する磁性体には、磁気飽和を防止するためにギャップを設けることで、このギャップ近傍のヨークからの磁束漏れが増加する。
【０００４】
従来のエアギャップ付きリアクトル素子では、この磁束漏れの影響で巻線での渦電流損失が増加するのを防止するために、エアギャップの近傍に巻線を設けない巻線レスエリアを設けている。この巻線レスエリアは、ヨークの各磁脚の巻線を、同じ巻数で並列に接続された外側の巻線１と内側の巻線２とに分けて、内側の巻線２を巻線１より細い線径とすることにより、確保されている。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８―２１０９９８号公報（第６―７頁、第７図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のエアギャップ付きリアクトル素子では、巻線レスエリアを設けるために内側の巻線２を細い線径としてする必要がある。巻線に高周波電流が流れると表皮効果によって有効な巻線の導体断面積が減少するので、このように細い線径の巻線ではジュール損失が大幅に増大するという問題があった。
【０００７】
また、前記細い線径の巻線のジュール損失が許容値になるように、巻線の導体断面積を大きく設計すると、リアクトル素子が大幅に大型化するという問題があった。
【０００８】
また、前記表皮効果の影響を低減するにはリッツ線を用いることが有効であるが、リッツ線は同じ導体断面積の単線より線径が大きいので、大型化を伴わないと適用ができないという問題があった。
【０００９】
この発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、大型化することなく損失を低減した、ヨークにギャップを有するリアクトルを得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係るリアクトルは、第１ギャップを有する第１磁脚および第２ギャップを有する第２磁脚を設けたループ状のヨークと、第１磁脚を取り囲むように配置される多層の巻線を有する第１コイルと、第２磁脚を取り囲むように配置される多層の巻線を有する第２コイルとを備えたリアクトルであって、第１コイルの第１層の巻線と第２コイルの第２層の巻線とを直列にコイル間接続し、第１コイルの第２層の巻線と第２コイルの第１層の巻線とを直列にコイル間接続し、第１コイルの第１層および第２層の巻線のコイル間接続がなされていない側の端部を層間接続して外部の電気回路との接続部とし、第１コイルの第１層および第２層の巻線を俵積みし、且つ第２コイルの第１層および第２層の巻線を俵積みしたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明は、このように構成されるので、巻線の充填率が高まり、表皮効果の影響を低減できる径の大きな電線を巻線として適用可能となるので、大型化することなく損失を低減した、電力変換装置に用いるリアクトルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係るリアクトルの斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１の図１の断面Sにおける断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るリアクトルの各層巻線の接続の状態を説明するための回路図である。
【図４】従来のリアクトルの各層巻線の接続の状態を説明するための回路図である。
【図５】従来の巻線の整列巻きを説明するための説明図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係るリアクトルの各層巻線の接続の状態を説明するための回路図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る図６の回路図の回路を実現する具体的な結線の一例を示す結線図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係るリアクトルの図１の断面Sに相当する部分の断面および各層巻線の接続の状態を示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態４に係るリアクトルの図１の断面Sに相当する部分の断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態５に係るリアクトルの各層巻線の接続の状態を説明するための回路図である。
【図１１】この発明の実施の形態５に係る図１０の回路図の回路を実現する具体的な結線の一例を示す結線図である。
【図１２】この発明の実施の形態５に係るリアクトルの図１の断面Sに相当する部分の断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態６に係るリアクトルの各層巻線の接続の状態を説明するための回路図である。
【図１４】この発明の実施の形態６に係る図１３の回路図の回路を実現する具体的な結線の一例を示す結線図である。
【図１５】この発明の実施の形態７に係るリアクトルの巻線対の接続の状態を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１に、この発明の実施の形態１を示すリアクトル１の斜視図を示す。積層された鋼板にて形成されるループ状のヨーク２には、第１ギャップ３ａを有する第１磁脚２ａおよび第２ギャップ３ｂを有する第２磁脚２ｂが設けられている。第１ギャップ３ａおよび第２ギャップ３ｂは、ヨーク２が飽和することを防止するために設けられるものである。第１コイル４は第１磁脚２ａを取り囲むように配置され、第２コイル５は第２磁脚２ｂを取り囲むように配置されている。第１コイル４と第２コイル５との間には、例えば絶縁紙、絶縁フィルム、成型された樹脂板、または注入されたエポキシ樹脂などの所定の絶縁機能を有したコイル間絶縁体６が設けられている。
【００１４】
図２は、図１中の断面Sを、同図中の白抜き矢印の側から見た断面図である。図２の上側を「A側」、下側を「B側」とする。第１コイル４は２層の巻線を有するコイルで、ヨーク２に近い内側に第１層の巻線４Ｌ１が、その外側に第２層の巻線４Ｌ２が、それぞれ配置されている。同様に、第２コイル５は２層の巻線を有するコイルで、ヨーク２に近い内側に第１層の巻線５Ｌ１が、その外側に第２層の巻線５Ｌ２が、それぞれ配置されている。ヨーク２と第１層の巻線４Ｌ１との間、およびヨーク２と第１層の巻線５Ｌ１との間には、それぞれ層間絶縁体７が設けられている。この層間絶縁体７は、例えば絶縁紙、絶縁フィルム、成型された樹脂板、または注入されたエポキシ樹脂などの所定の絶縁機能を有するものであればよい。また、第２層の巻線４Ｌ２と第２層の巻線５Ｌ２との間には、前述のコイル間絶縁体６が設けられている。
【００１５】
第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１と第２層の巻線４Ｌ２との間には層間絶縁体７を設けておらず、第１層の巻線４Ｌ１の線間の凹部に合わせて第２層の巻線４Ｌ２を巻いていく、所謂、俵積みがなされている。同様に、第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１と第２層の巻線５Ｌ２との間にも層間絶縁体７を設けておらず、第１層の巻線５Ｌ１の線間の凹部に合わせて第２層の巻線５Ｌ２を巻いていく、所謂、俵積みがなされている。
【００１６】
図３は、この発明の実施の形態１におけるリアクトル１の第１コイル４および第２コイル５の各層巻線の層間接続およびコイル間接続状態を説明するための回路図である。リアクトル１は、第１コイル４のA側および第２コイル５のA側で高周波を発生させる電源８に接続されている。第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１と第２コイル５の第２層の巻線５Ｌ２とは、Ｂ側で電気的に直列にコイル間接続されて第１の回路１０を構成している。同様に、第１コイル４の第２層の巻線４Ｌ２と第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１とは、Ｂ側で電気的に直列にコイル間接続されて第２の回路２０を構成している。また、第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１および第２層の巻線４Ｌ２の前記コイル間接続がなされていない側（Ａ側）の端部は、層間接続されて外部の電気回路（図３では電源８）との接続部となっている。同様に、第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１および第２層の巻線５Ｌ２の前記コイル間接続がなされていない側（Ａ側）の端部は、層間接続されて外部の電気回路（図３では電源８）との別の接続部となっている。つまり、第１の回路１０と第２の回路が電気的に並列に電源８に接続されている。
【００１７】
ここで、この発明のリアクトルの作用および効果を説明する前に、対比のため、別の従来のギャップ付きリアクトルについて、図４および５にて説明する。
【００１８】
図４は、従来のリアクトルの第１コイル４および第２コイル５の各層巻線の層間接続およびコイル間接続の状態の一例を示す回路図であり、図５は、従来の巻線の整列巻きを説明するための説明図である。第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１と第２層の巻線４Ｌ２とはＢ側で電気的に直列に層間接続されて第１の回路１０を構成し、同様に、第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１と第２層の巻線５Ｌ２とはＢ側で電気的に直列に層間接続されて第２の回路２０を構成している。また、第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１と第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１とはＡ側でコイル間接続されて高周波を発生する電源８の一方の端子に、同様に、第１コイル４の第２層の巻線４Ｌ２と第２コイル５の第２層の巻線５Ｌ２とはＡ側でコイル間接続されて電源８の他方の端子に接続されている。つまり、第１の回路１０と第２の回路が電気的に並列に接続されおり、第１コイル４および第２コイル５は、それぞれＢ側で内側の第１層から外側の第２層へと折り返す構造となっている。そのため、第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１と第２層の巻線４Ｌ２のＡ側の端部間、および第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１と第２層の巻線５Ｌ２のＡ側の端部間には、それぞれ電源８の全電圧が印可されるので高電圧となる。
【００１９】
このように従来のリアクトルの一例では、第１コイル４および第２コイル５のそれぞれ第１層と第２層との巻線間に高電圧が印加されるので、第１層と第２層との間に層間絶縁体７、例えば層間紙などを設ける必要がある。層間絶縁体７を設けると、第１層の巻線の線間の凹部に合わせて第２層の巻線を巻いていく、所謂、俵積みをおこなうことはできず、図５に示すように、第１層の巻線の凸部に合わせて第２層の巻線を巻いていく、所謂、整列巻きとなっていた。このように整列巻きにすると、俵積みに比べて線材の充填率が低下するので、大型化することなく、電源８が発生する高周波電流による表皮効果に起因した巻線でのジュール損を低減するために、より線径の大きな巻線、例えば導体断面積を増やした単線またはリッツ線などを用いることができなかった。
【００２０】
尚、リッツ線とは、細いエナメル線などを複数本撚り合せることによって導体を細分化して導体表面積を大きくした線のことであり、高周波電流の表皮効果によって導体の実質の通電断面が減少してジュール損失が増えるのを防止する機能を有するものである。導体の細分化により、単に単線の導体径を大きくすることによる表面積の増加（電線の周長の増加）より大きな表面積の増加を得ることができるので、同じ径の単線に比べて高周波領域でのジュール損を大幅に低減できる。また、細分化された細線が捻回されているので、リッツ線外部からの磁束の影響による渦電流損失の増加も低減できる。リッツ線は、このように導体が細分化されているので、同じ導体断面の単線と比較してすれば、線径が大きくなる。
【００２１】
この発明の実施の形態１では、上述の従来のリアクトルの一例と異なり、第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１と第２層の巻線４Ｌ２との対向する部分の間には電位差が発生しないので、第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１と第２層の巻線４Ｌ２との間に層間絶縁体７を必要としない。同様に、第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１と第２層の巻線５Ｌ２との対向する部分の間にも電位差が発生しないので、第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１と第２層の巻線５Ｌ２との間に層間絶縁体７を必要としない。このように層間絶縁体７を省略できる分だけ径の太い巻線を用いることができるのみならず、前述の俵積みが可能となる分、巻線の充填率が向上し、さらに径の太い巻線を用いることができジュール損を低減できる。絶縁された細線を束ねた線などを用いた場合には、前記細線の絶縁部があるため太くなるが、電源８が発生する高周波電流による表皮効果に起因した巻線での線材の渦電流損を低減できる。
【００２２】
また、径が小さな絶縁された細線を束ねた線を巻線として用いることができる場合は、一層、高周波による表皮効果に起因する渦電流損失の増加を防止できると共に、ヨーク２の第１ギャップ３ａおよび第２ギャップ３ｂの近傍からの磁束漏れに起因した巻線での渦電流損失の増加を防止できる。更に、細線の束を撚ったリッツ線と呼ばれる線を使う場合には、各素線間の循環電流損も低減できる。
【００２３】
尚、全ての巻線を、リッツ線にできない場合は、第１コイル４または第２コイル５の最も内側の層である第１巻線に用いることで、前記表皮効果の影響および前記磁束漏れの影響を低減できる。
【００２４】
ところで、この発明の実施の形態１では、第１コイル４の最外層の巻線と第２コイル５の最外層の巻線との間で電位差が発生するので、この間で絶縁を維持するのに十分な離隔距離を設けることが出来ない場合は、コイル間絶縁体６を用いる必要がある。一方、上述の従来のリアクトルでは、第１コイル４の最外層の巻線と第２コイル５の最外層の巻線との間は同電位となるため、第１コイル４と第２コイル５の間にはコイル間絶縁体６を挿入する必要が無い。しかしながら、この発明の実施の形態１では、前記従来のリアクトルと比較して層間絶縁体７を２個減らすことができるので、必要とするコイル間絶縁体６と層間絶縁体７との総数は、この発明の実施の形態１の方が１個少なくなる。この差は、後述のように、第１コイル４および第２コイル５の巻線の層の数が多くなるほど大きくなっていく。つまり、この発明では、第１コイル４および第２コイル５の巻線に層の多いほど、より径の大きな電線を巻線として利用できるようになり、損失低減の効果がより顕著になると言える。
【００２５】
以上より、この発明に係るリアクトル１では、第１ギャップ３ａを有する第１磁脚２ａおよび第２ギャップ３ｂを有する第２磁脚２ｂを設けたループ状のヨーク２と、第１磁脚２ａを取り囲むように配置される多層の巻線を有する第１コイル４と、第２磁脚２ｂを取り囲むように配置される多層の巻線を有する第２コイル５とを備えたリアクトル１であって、第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１と第２コイルの第２層の巻線５Ｌ２とを直列にコイル間接続し、第１コイルの第２層の巻線４Ｌ２と第２コイルの第１層の巻線５Ｌ１とを直列にコイル間接続し、第１コイル４の第１層および第２層の巻線４Ｌ１、４Ｌ２のコイル間接続がなされていない側の端部を層間接続して外部の電気回路との接続部とし、第１コイル４の第１層および第２層の巻線４Ｌ１、４Ｌ２を俵積みし、且つ第２コイル５の第１層および第２層の巻線５Ｌ１、５Ｌ２を俵積みしたので、巻線の充填率が高まり、表皮効果の影響を低減できる径の小さな線を束ねた電線を巻線として適用可能となるので、大型化することなく損失を低減した、電力変換装置に用いるリアクトルを得ることができる。
【００２６】
また、この発明に係るリアクトル１では、第１コイル４の最外層より１つ内側の層の巻線と第２コイル５の最外層の巻線とを直列にコイル間接続し、第１コイル４の最外層の巻線と第２コイル５の最外層より１つ内側の層の巻線とを直列にコイル間接続し、第２コイル５の最外層より１つ内側の層の巻線および最外層の巻線の前記コイル間接続がなされていない側の端部を層間接続して外部の電気回路との別の接続部とし、第１コイル４の最外層より１つ内側の層の巻線および最外層の巻線を俵積みし、第２コイル５の最外層より１つ内側の層の巻線および最外層の巻線を俵積みし、且つ第１コイル４と第２コイル５との間にコイル間絶縁体６を設けたので、巻線の充填率が高まり、表皮効果の影響を低減できる径の大きな電線を巻線として適用可能となるので、大型化することなく損失を低減した、電力変換装置に用いるリアクトルを得ることができる。
【００２７】
また、例えばリッツ線のように細線を捻回した電線により巻線を構成したので、一層、高周波による表皮効果に起因するジュール損失の増加を防止できると共に、ヨーク２からの磁束漏れに起因した巻線での渦電流損失の増加を防止できる。
【００２８】
尚、上述の説明では、第１コイル４の第１層および第２層の巻線４Ｌ１、４Ｌ２のコイル間接続がなされていない側の端部を層間接続して外部の電気回路との接続部とし、第２コイル５の最外層より１つ内側の層の巻線および最外層の巻線の前記コイル間接続がなされていない側の端部を層間接続して外部の電気回路との別の接続部としたが、前記接続部と前記別の接続部を入れ替えても良いことは言うまでもない。
【００２９】
また、この発明の実施の形態１では、ヨーク２の第１ギャップ３ａおよび第２ギャップ３ｂの近傍に巻線レスエリアを設けていないが、層間絶縁体７を省くことと、巻線を俵積みすることに因って確保した空間を、巻線レスエリアとして用いても良い。
【００３０】
実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２におけるリアクトル１の第１コイル４および第２コイル５の各層巻線の層間接続およびコイル間接続の状態を説明するための回路図である。また、図７は、図６の回路図の回路を実現する具体的な結線の一例を示す結線図である。図１〜３に示した実施の形態１とは、リアクトル１が第１コイル４のＡ側および第２コイル５のＢ側で電源８に接続されていること、第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１のＢ側と第２コイル５の第２層の巻線５Ｌ２のＡ側とが電気的に直列にコイル間接続されていること、第１コイル４の第２層の巻線４Ｌ２のＢ側と第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１のＡ側とが電気的に直列にコイル間接続されていこと、および第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１および第２層の巻線５Ｌ２のＢ側の端部が層間接続されていることが異なっている。
【００３１】
このように各巻線を接続すると、第１コイル４の最外層の巻線の高電位側の端部と第２コイル５の最外層の巻線の高電位側の端部とが、コイル間絶縁体６を挟んで同方向で対向するように配置できる。それ以外の構成は実施の形態１と同じなので説明を省略する。
【００３２】
図２および３に示す実施の形態１の各巻線の接続パターンでは、コイル間絶縁体６を挟んで同方向で対向する第１コイル４の巻線４Ｌ２のＢ側の端部と第２コイル５の巻線５Ｌ２のＢ側の端部との電位差はほぼ零であるが、同じようにコイル間絶縁体６を挟んで同方向で対向する第１コイル４の巻線４Ｌ２のＡ側の端部と第２コイル５の巻線５Ｌ２のＡ側の端部との電位差は、リアクトル１の両端の電圧（直列接続された２個の巻線の両端にかかる電圧、つまり電源８の電源電圧）に等しいことが分かる。一方、この実施の形態２の図６および７に示す各巻線の接続パターンでは、コイル間絶縁体６を挟んで同方向で対向する第１コイル４の巻線４Ｌ２のＡ側の端部と第２コイル５の巻線５Ｌ２のＡ側の端部との電位差は、アクトル１の両端の電圧の１／２（直列接続された１個の巻線の両端にかかる電圧）であることが分かる。同様に、コイル間絶縁体６を挟んで同方向で対向する第１コイル４の巻線４Ｌ２のＢ側の端部と第２コイル５の巻線５Ｌ２のＢ側の端部との電位差もリアクトル１の両端の電圧の１／２（直列接続された１個の巻線の両端にかかる電圧）であることが分かる。
【００３３】
コイル間絶縁体６に要求される絶縁耐力は、第１コイル４および第２コイル５の最外層の巻線間の最高の電位差で決定されるので、図６に示す実施の形態２の各巻線の接続パターンを用いることで、図３に示す実施の形態１の各巻線の接続パターンに比べて、要求される絶縁耐力を半分にすることができる。これによりコイル間絶縁体６をより薄くでき、その分をヨーク２の小型化に用いれば、磁路長が短くなり、ヨーク２での渦電流損およびヒステリシス損、つまり鉄損を低減できる。また、その分を第１コイル４もしくは第２コイル５またはその両方の最内層の巻線の導体断面積の増大に用いれば、巻線でのジュール損失の低減が可能となる。
【００３４】
実施の形態3．
図８は、この発明の実施の形態３におけるリアクトル１の図１の断面Sに相当する部分の断面ならびに第１コイル４および第２コイル５の各層巻線の接続の状態を示す説明図である。この実施の形態３では、第１コイル４および第２コイル５において巻線を俵積みする方法について説明する。
【００３５】
図８において、コイルは第１コイル４の２層の巻線４Ｌ１、４Ｌ２と、第２コイルの２層の巻線５Ｌ１、５Ｌ２から成る。各コイルで俵積みする場合、第１コイル４において第２層の巻線４Ｌ２を第１層の巻線４Ｌ１より１ターン少なく巻回する。同様に、第２コイル５において第２層の巻線５Ｌ２を第１層の巻線５Ｌ１より１ターン少なく巻回する。更に、第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１と第２コイル５の第２層の巻線５Ｌ２とを接続部９ａを介して接続して第１の回路１０（図中、白塗りの巻線が相当）を形成する。同様に、第１コイル４の第２層の巻線４Ｌ２と第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１とを接続部９ｂを介して接続して第２の回路２０（図中、灰色塗りの巻線が相当）を形成する。これらの第１の回路１０と第２の回路２０とを電源８に並列に接続する。図８では、第１層の巻線４Ｌ１および５Ｌ１がそれぞれ６ターン、第２層の巻線４Ｌ２および５Ｌ２がそれぞれ５ターンであるので、前記第１の回路１０および前記第２の回路２０はともに合計１１ターンになる。
【００３６】
また、第１コイル４および第２コイル５は、それぞれループ状のヨーク２の磁脚３ａおよび磁脚３ｂを囲むように配置されているので、接続部９ａおよび９ｂによる各巻線の接続は上記ループの外で行うように構成し、組み立てを容易としている。
【００３７】
通常、整列巻きの場合には第１層の巻線と第２層の巻線が同じターン数になるが、俵積みの場合には、巻回の層が進むに連れて、同じコイルの隣り合う層の巻線のターン数が１ターンずつ増減する積み方とすることが好ましい。
【００３８】
また、図８では、第１コイル４と第２コイル５の総ターン数を同じとしたが、第１の回路１０と第２の回路２０とで総ターン数が同じとなれば、第１コイル４と第２コイル５の総ターン数が異なっても良い。このように第１の回路１０と第２の回路２０とで総ターン数を同じとすることで、第１の回路１０および第２の回路２０のインダクタンスがより揃い、第１の回路１０および第２の回路２０の電流が同じになるので、循環電流損が零になり損失を低減できる。
【００３９】
尚、図８では第１層の巻線と第２層の巻線でターン数を１ターン変えたが、１ターンでなくとも良く、また第１コイル４と第２コイル５とをそれぞれ２層の巻線で構成したが、さらに層数が大きいＮ層のコイルでも良い。要は、第１の回路１０と第２の回路２０のターンが同じであれば同様な効果が得られる。
【００４０】
実施の形態４．
図９は、この発明の実施の形態４におけるリアクトル１の図１の断面Sに相当する部分の断面図である。実施の形態３では、第１コイル４および第２コイル５において巻線を俵積みするときに、第１コイル４の巻線と第２コイル５の巻線との間で接続部９ａ、９ｂを用いたが、この実施の形態４では、接続部９ａ、９ｂを用いること無く、巻線を連続巻きにて俵積みする方法について説明する。
【００４１】
図８で示した実施の形態３の第１コイル４および第２コイル５の各層のターン数および各層の巻線間の接続パターンを維持したままでは、全ての巻線を連続巻きすることはできない。そこで、仮に、前記接続パターンの維持を考慮せずに、前記各層のターン数のみを維持して連続巻きをする場合について検討する。
【００４２】
まず、第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１を巻回し、次ぎに第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１を連続巻回して第１の回路１０を構成する。この第１の回路１０の巻回終了部分を電源８との接続部とする。続いて第１コイル４の第２層の巻線４Ｌ２を巻回し、次ぎに第２コイル５の第２層の巻線５Ｌ２を巻回して第２の回路２０を構成する。この第２の回路２０の巻回終了部分と第１の回路１０の巻回開始部分を接続して電源８との接続部とする。このとき、第１の回路１０のターン数は巻線４Ｌ１と巻線５Ｌ１との合計の６＋６＝１２ターンとなり、第２の回路２０のターン数は巻線４Ｌ２と巻線５Ｌ２との合計の５＋５＝１０ターンとなる。従って、第１の回路１０のターン数が第２の回路２０に比べて２ターン多くなる。ここで第１の回路１０および第２の回路２０を電源８に並列に接続すると、前記ターン数の差に起因して第２の回路２０に多く電流が流れ、循環電流損が発生する。
【００４３】
この循環電流損が発生するという問題を避けるため、実施の形態４では、図９に示すように巻回する。まず第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１を図９と同様に巻回し、次ぎに第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１を図９に示した例より１ターン少なく巻回して第１の回路１０（図中、灰色塗りの巻線が相当）を構成する。この第１の回路１０の巻回終了部分を電源８との接続部とする。続いて第１コイル４の第２層の巻線４Ｌ２を図８と同様に巻回し、次ぎに第２コイル５の２層目の巻線５Ｌ２を図８に示した例より１ターン多く巻回して第２の回路２０（図中、白塗りの巻線が相当）を構成する。この第２の回路２０の巻回終了部分と第１の回路１０の巻回開始部分を接続して電源８との接続部とする。この第２コイル５の２層目の巻線５Ｌ２の１ターン多く巻回する分のためのスペースは、上述の第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１で１ターン少なく巻回することで出来た空きスペースを利用する。従って、図９に示すように、第２コイル５の第２層の巻線５Ｌ２は、第１層の巻線５Ｌ１と並んで配置される部分と、前記第１層の外周に位置する部分とを有している。
【００４４】
このように連続巻きを行うと、第１の回路１０のターン数は６＋５＝１１ターンとなり、第２の回路２０のターン数は５＋５＋１＝１１ターンとなるので、第１の回路１０と第２の回路２０のターン数を等しくでき、回路間のターン数差に起因した循環電流損の発生を防止できる。また、連続巻きをおこなうことで、図８に示した接続部９ａおよび９ｂを省略できるので部品点数が削減でき、且つこれらを組み立てる工程を省略できる。
【００４５】
尚、図９では、第２コイル５の各層の巻線のターン数を調整することで、第１の回路１０のターン数と第２の回路２０のターン数とを同じとしたが、第１コイル４の各層の巻線のターン数で調整しても良いことは言うまでもない。
【００４６】
実施の形態５．
図９に示す実施の形態４では、図８に示した実施の形態３の巻線の接続パターンと異なる巻線の接続パターンを用いて、全ての巻線を連続巻きにて巻回する方法について説明した。この実施の形態５では、図８に示した実施の形態３の巻線の接続パターンを維持したままで、連続巻きを導入する方法について説明する。
【００４７】
巻線の巻回のときに、第１の回路１０の巻線用の一方の電線と、第２の回路の巻線用の他方の電線とを最初に分離すれば、図８で示した実施の形態３の巻線の接続パターンで、部分的な連続巻きが可能である。まず前記一方の電線を用いて、第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１を巻回する。次ぎに前記他方の電線を用いて、第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１を巻回する。続いて、前記一方の電線で第２コイル５の第２層の巻線５Ｌ２を巻回して第１の回路１０を構成する。その後、前記他方の電線で第１コイル４の第２層の巻線４Ｌ２を巻回して第２の回路２０を構成する。次に第１の回路１０の巻回開始部分と第２の回路２０の巻回開終了部分とを接続して電源８との接続部とし、第１の回路１０の巻回開終了部分と第２の回路２０の巻回開始部分とを接続して電源８との接続部とする。
【００４８】
このような工程で巻回作業を行えば、部分的ではあるが連続巻きが可能となり、図９に示す接続部９ａおよび９ｂを省略できるので部品点数が削減でき、且つこれらを組み立てる工程を省略できる。
【００４９】
実施の形態６．
以上の実施の形態では、第１コイル４および第２コイル５が２層の例を示したが、この実施の形態６では、さらに大きなインダクタンスを得るためにターン数を増やす場合について説明する。
【００５０】
図１０は、この発明の実施の形態６におけるリアクトルの第１コイル４および第２コイル５の各層巻線の層間接続およびコイル間接続の状態を説明するための回路図である。図１２は、図１１の回路図の回路を実現する具体的な結線の一例を示す結線図である。図１３は、この発明の実施の形態６におけるリアクトル１の図１の断面Sに相当する部分の断面図である。図１０〜１２に示す例では、第１コイル４の巻線は、ヨーク２側から第１層の巻線４Ｌ１、第２層の巻線４Ｌ２、第３層の巻線４Ｌ３、第４層の巻線４Ｌ４、の４層の巻線構造となっている。また第２コイル５の巻線は、ヨーク２側から第１層の巻線５Ｌ１、第２層の巻線５Ｌ２、第３層の巻線５Ｌ３、第４層の巻線５Ｌ４、の４層の巻線構造となっている。
【００５１】
図１０に示すように、第１コイルの第１層の巻線４Ｌ１、第２コイルの第２層の巻線５Ｌ２、第１コイルの第３層の巻線４Ｌ３および第２コイルの第４層の巻線５Ｌ４を電気的に直列に接続して第１の回路１０を構成し、第１コイルの第２層の巻線４Ｌ２、第２コイルの第１層の巻線５Ｌ１、第１コイルの第４層の巻線４Ｌ４、および第２コイルの第３層の巻線５Ｌ３を電気的に直列に接続して第２の回路２０を構成する。
【００５２】
続いて、第１コイル４の最内層である第１層の巻線と第２層の巻線とを層間接続して外部の電気回路（図１１では電源８）との接続部とし、第２コイル５の最外層より一つ内側の層の巻線と最外層の巻線とを層間接続して外部の電気回路（図１１では電源８）との接続部とする。
【００５３】
第１コイル４および第２コイル５の巻線を、それぞれ内側の層から第１層、第２層、・・・第（２×ｎ−１）層、第（２×ｎ）層（ｎは、１〜Ｎまでの正の整数で、図１０〜１２の例ではＮ＝２である）としたとき、第１コイル４および第２コイル５の同じ順番の層の巻線のターン数は等しくなるように巻回されている。また、第１の回路１０の巻線の合計ターン数と第２の回路の巻線２０の合計ターン数とは等しくし、ターン数差に起因する循環電流損が発生しない構成としている。このような電気的接続は、例えば図１１に示す具体的な結線で実現することができる。
【００５４】
このように構成すると、同じコイルの第（２×ｎ−１）層の巻線と第（２×ｎ）層の巻線が同電位となる。例えば、第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１と第２層の巻線４Ｌ２、第１コイル４の第３層の巻線４Ｌ３と第４層の巻線４Ｌ４、第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１と第２層の巻線５Ｌ２、第２コイル５の第３層の巻線５Ｌ３と第４層の巻線５Ｌ４がそれぞれ同電位となる。そのため、図１３に示すように、同じコイルの第（２×ｎ−１）層の巻線と第（２×ｎ）層の巻線の間に層間絶縁体７を設ける必要がなくなり、第（２×ｎ−１）層の巻線と第（２×ｎ）層の巻線を俵積みすることが可能となる。
【００５５】
尚、図１０〜１２に示した例では、第１コイル４および第２コイル５の同じ順番の層の巻線のターン数を完全に等しくしたが、第（２×ｎ−１）層の巻線と第（２×ｎ）層の巻線との間（ｎは、１〜Ｎまでの正の整数）の電位差が、巻線の絶縁被覆で耐えられる電位差に相当する程度に抑えられる場合には前記ターン数を完全に一致させる必要は無い。
【００５６】
このように同じコイルの第（２×ｎ−１）層の巻線と第（２×ｎ）層の巻線の間の層間絶縁体７を省略できる分だけ径の太い巻線を用いることができるのみならず、前述のように俵積みが可能となる分、巻線の充填率が向上し、さらに径の太い巻線を用いることができる。これにより、大型化することなく、例えば導体断面積を増やした単線またはリッツ線などを用いることができ、電源８が発生する高周波電流による表皮効果に起因した巻線でのジュール損を低減できる。
【００５７】
また、径が小さな絶縁された細線を束ね、単線と同じ導体断面積とした線を巻線として用いることができる場合は、一層、高周波による表皮効果に起因するジュール損失の増加を防止できると共に、ヨーク２の第１ギャップ３ａおよび第２ギャップ３ｂの近傍からの磁束漏れに起因した巻線での渦電流損失の増加を防止できる。
【００５８】
尚、全ての巻線を、リッツ線にできない場合は、第１コイル４または第２コイル５の最も内側の層である第１巻線に用いることで、前記表皮効果の影響および前記磁束漏れの影響を低減できる。
【００５９】
ところで、この発明では、第１コイル４の最外層の巻線と第２コイル５の最外層の巻線との間で電位差が発生するので、この間で絶縁を維持するのに十分な離隔距離を設けることが出来ない場合は、図５に示した従来のリアクトルでは不要なコイル間絶縁体６を用いる必要がある。しかしながら、この発明の実施の形態６の接続パターンでは、第１コイル４および第２コイル５の層の数が多くなるほど、省略できる層間絶縁体７の枚数が多くなっていくので、第１コイル４および第２コイル５の巻線に層の多いほど、上述の効果が顕著になる。
【００６０】
以上より、この発明に係るリアクトルは、第１ギャップ３ａを有する第１磁脚２ａおよび第２ギャップ３ｂを有する第２磁脚２ｂを設けたループ状のヨーク２と、第１磁脚２ａを取り囲むように配置される多層の巻線を有する第１コイル４と、第２磁脚２ｂを取り囲むように配置される多層の巻線を有する第２コイル５とを備えたリアクトルであって、第１コイル４および第２コイル５の巻線を、それぞれ内側の層から第１層、第２層、・・・第（２×ｎ−１）層、第（２×ｎ）層（ｎは、１〜Ｎまでの正の整数）としたとき、第１コイル４の第（２×ｎ−１）層の巻線と第２コイル５の第（２×ｎ）層の巻線とを直列にコイル間接続し、第１コイル４の第（２×ｎ）層の巻線と第２コイル５の第（２×ｎ−１）層の巻線とを直列にコイル間接続し、第１コイル４の第（２×ｎ−１）層および第（２×ｎ）層の巻線を俵積みし、第２コイル５の第（２×ｎ−１）層および第（２×ｎ）層の巻線を俵積みし、ｎ＝１の場合は第１コイル４の第（２×ｎ−１）層の巻線とヨーク２との間に、ｎ≠１の場合は第１コイル４の第（２×ｎ−１）層の巻線と第（２×ｎ−２）層の巻線との間に層間絶縁体７を設けたので、使用する層間絶縁体７の枚数を低減でき、隣り合う層の巻線を俵積みすることが可能となる。これにより、巻線の充填率が高まり、その分、径の大きな電線を巻線として採用できるので、大型化することなく損失を低減した、ヨーク２にギャップを有するリアクトル１を得ることができる。
【００６１】
また、この発明に係るリアクトルは、第１コイル４の任意のＮ個の層の巻線と第２コイル５の任意のＮ個の層の巻線とが全て直列に接続された第１の回路１０と、前記第１コイル４の任意のＮ個の層以外の巻線と前記第２コイル５の任意のＮ個の層以外の巻線とが全て直列に接続された第２の回路２０とを有し、第１の回路１０と第２の回路２０とは並列に接続され、且つ第１の回路１０の巻線の合計ターン数と第２の回路２０の巻線の合計ターン数とを同じとしたので、巻線にターン数差に起因する循環電流が流れず、ターン数差に起因する循環電流損を低減できる。
【００６２】
尚、この発明の実施の形態６では、ヨーク２の第１ギャップ３ａおよび第２ギャップ３ｂの近傍に巻線レスエリアを設けていないが、層間絶縁体７を省くことと、巻線を俵積みすることに因って確保した空間を、巻線レスエリアとして用いても良い。
【００６３】
実施の形態７．
実施の形態６では、第１コイル４の最内層である第１層の巻線と第２層の巻線とを層間接続して外部の電気回路との接続部とし、第２コイル５の最外層より一つ内側の層の巻線と最外層の巻線とを層間接続して外部の電気回路との別の接続部としたが、この実施の形態６では、前記別の接続部を、第１コイル４の最外層より一つ内側の層の巻線と最外層の巻線とを層間接続した部分に設けている。
【００６４】
図１３は、この発明の実施の形態７におけるリアクトル１の第１コイル４および第２コイル５の各層巻線の層間接続およびコイル間接続の状態を説明するための回路図である。図１４は、図１３の回路図の回路を実現する具体的な結線の一例を示す結線図である。図１３および１４では、第１コイル４の巻線は、ヨーク２側から第１層の巻線４Ｌ１、第２層の巻線４Ｌ２、第３層の巻線４Ｌ３、第４層の巻線４Ｌ４、の４層の巻線構造となっている。また第２コイル５の巻線は、ヨーク２側から第１層の巻線５Ｌ１、第２層の巻線５Ｌ２、第３層の巻線５Ｌ３、第４層の巻線５Ｌ４の４層の巻線構造となっている。
【００６５】
図１３に示すように、第１コイルの第１層の巻線４Ｌ１、第２コイルの第２層の巻線５Ｌ２、第２コイルの第３層の巻線５Ｌ３および第１コイルの第４層の巻線４Ｌ４を電気的に直列に接続して第１の回路１０を構成し、第１コイルの第２層の巻線４Ｌ２、第２コイルの第１層の巻線５Ｌ１、第２コイルの第４層の巻線５Ｌ４、および第１コイルの第３層の巻線４Ｌ３を電気的に直列に接続して第２の回路２０を構成する。
【００６６】
続いて、第１コイル４の最内層である第１層の巻線と第２層の巻線とを層間接続して外部の電気回路（図１３では電源８）との接続部とし、第１コイル４の最外層より一つ内側の層の巻線と最外層の巻線とを層間接続して外部の電気回路（図１３では電源８）との別の接続部とする。
【００６７】
第１コイル４および第２コイル５の巻線を、それぞれ内側の層から第１層、第２層、・・・第（２×ｎ−１）層、第（２×ｎ）層（ｎは、１〜Ｎまでの正の整数で、図１３および１４の例ではＮ＝２である）としたとき、第１コイル４および第２コイル５の同じ順番の層の巻線のターン数は等しくなるように巻回している。また、第１の回路１０の巻線の合計ターン数と第２の回路の巻線２０の合計ターン数とは等しくし、ターン数差に起因する循環電流損が発生しない構成としている。このような電気的接続は、例えば図１４に示す具体的な結線で実現することができる。
【００６８】
このように構成すると、同じコイルの第（２×ｎ−１）層の巻線と第（２×ｎ）層の巻線が同電位となる。例えば、第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１と第２層の巻線４Ｌ２、第１コイル４の第３層の巻線４Ｌ３と第４層の巻線４Ｌ４、第２コイル５の第１層の巻線５Ｌ１と第２層の巻線５Ｌ２、第２コイル５の第３層の巻線５Ｌ３と第４層の巻線５Ｌ４がそれぞれ同電位となる。そのため、図１４に示すように、同じコイルの第（２×ｎ−１）層の巻線と第（２×ｎ）層の巻線の間に層間絶縁体７を設ける必要がなくなり、第（２×ｎ−１）層の巻線と第（２×ｎ）層の巻線を俵積みすることが可能となる。
【００６９】
尚、図１３および１４では、第１コイル４および第２コイル５の同じ順番の層の巻線のターン数を完全に等しくしたが、第（２×ｎ−１）層の巻線と第（２×ｎ）層の巻線との間（ｎは、１〜Ｎまでの正の整数）の電位差が、巻線の絶縁被覆で耐えられる電位差に相当する程度に抑えられる場合には前記ターン数を完全に一致させる必要は無い。
【００７０】
このように同じコイルの第（２×ｎ−１）層の巻線と第（２×ｎ）層の巻線の間の層間絶縁体７を省略できる分だけ径の太い巻線を用いることができるのみならず、前述のように俵積みが可能となる分、巻線の充填率が向上し、さらに径の太い巻線を用いることができる。これにより、大型化することなく、例えば導体断面積を増やした単線またはリッツ線などを用いることができ、電源８が発生する高周波電流による表皮効果に起因した巻線でのジュール損を低減できる。
【００７１】
また、同じ導体断面積の単線より径が小さな絶縁された細線を束ね、単線と同じ導体断面積とした線を巻線として用いることができる場合は、一層、高周波による表皮効果に起因するジュール損失の増加を防止できると共に、ヨーク２の第１ギャップ３ａおよび第２ギャップ３ｂの近傍からの磁束漏れに起因した巻線での渦電流損失の増加を防止できる。
【００７２】
尚、全ての巻線を、リッツ線にできない場合は、第１コイル４または第２コイル５の最も内側の層である第１巻線に用いることで、前記表皮効果の影響および前記磁束漏れの影響を低減できる。
【００７３】
ところで、この発明では、第１コイル４の最外層の巻線と第２コイル５の最外層の巻線との間で電位差が発生するので、この間で絶縁を維持するのに十分な離隔距離を設けることが出来ない場合は、図５に示した従来のリアクトルでは不要なコイル間絶縁体６を用いる必要がある。しかしながら、この発明の実施の形態７の接続パターンでは、第１コイル４および第２コイル５の層の数が多くなるほど、省略できる層間絶縁体７の枚数が多くなっていくので、第１コイル４および第２コイル５の巻線に層の多いほど、上述の効果が顕著になる。
【００７４】
また、この実施の形態７の各巻線の接続パターンを用いると、第１コイル４の最外層の巻線の高電位側の端部と第２コイル５の最外層の巻線の高電位側の端部とが、コイル間絶縁体６を挟んで同方向で対向するように配置できる。このようにコイル間絶縁体６を挟んで対向する２つの巻線の高電位側の端部を同方向とすることで、前記２つの巻線の高電位側の端部が異なる方向である場合と比較して、前記２つの巻線間の最高の電位差を低減できる。これによりコイル間絶縁体６をより薄くでき、その分をヨーク２の小型化に用いれば、磁路長が短くなり、ヨーク２での渦電流損およびヒステリシス損である鉄損を低減できる。また、その分を第１コイル４もしくは第２コイル５またはその両方の最内層の巻線の断面積の増大に用いれば、巻線でのジュール損失の低減が可能となる。
【００７５】
尚、この発明の実施の形態７では、ヨーク２の第１ギャップ３ａおよび第２ギャップ３ｂの近傍に巻線レスエリアを設けていないが、層間絶縁体７を省くことと、巻線を俵積みすることに因って確保した空間を、巻線レスエリアとして用いても良い。
【００７６】
実施の形態７．
図１５は、この発明の実施の形態７におけるリアクトルの第１コイルの巻線対および第２コイルの巻線対の接続の状態を説明するための説明図である。第１コイル４および第２コイル５の各層の巻線の数およびその接続状態以外は、上述の実施の形態と同じであるので説明を省略する。
【００７７】
図１５において、第１コイル４（図示せず）を構成する各層の巻線を、内側の層から第１層、第２層、・・・第（２×ｎ−１）層、第（２×ｎ）層（ｎは、１〜Ｎまでの正の整数）とし、第２コイル５（図示せず）を構成する各層の巻線を、内側の層から第１層、第２層、・・・第（２×ｎ−１）層、第（２×ｎ）層（ｎは、１〜Ｎまでの正の整数）とする。また、第１コイル４の第（２×ｎ−１）層の巻線および第（２×ｎ）層の巻線の対を第１コイル４の第ｎ巻線対とし、第２コイル５の第（２×ｎ−１）層の巻線および第（２×ｎ）層の巻線の対を、第２コイル５の第ｎ巻線対とする。このとき、第1コイル４の第ｎ巻線対のいずれか一方の巻線、および第２コイル５の第ｎ巻線対のいずれか一方の巻線を、ｎ＝１〜Ｎまで任意の順番で直列に接続して第１の回路１０（図示せず）を構成する。第1コイル４の第ｎ巻線対の前記一方と対をなす他方の巻線、および第２コイル５の第ｎ巻線対の前記一方と対をなす他方の巻線を、ｎ＝１〜Ｎまで任意の順番で直列に接続して第２の回路２０（図示せず）を構成する。
【００７８】
図１５では、電源８との接続部の側に、第１コイル４の第１層の巻線４Ｌ１および第２層の４Ｌ２にて構成された第１コイル４の第１巻線対を配置し、電源８との別の接続部の側に、第２コイル５の第（２×Ｎ−１）層の巻線５Ｌ２Ｎ−１および第（２×Ｎ）層の５Ｌ２Ｎにて構成された第２コイル５の第Ｎ巻線対を配置しているが、順番はこれに限るものでは無い。また、各巻線対の前記一方の巻線と他方の巻線は、ほぼ等しいターン数を有している。
【００７９】
第１の回路１０の合計ターン数と第２の回路２０の合計ターン数は同じに構成されており、第１の回路１０と第２の回路２０とは、前期接続部および別の接続部にて並列に接続される。また、図示していないが、第１コイル４の第ｎ巻線対の前記一方の巻線と前記他方の巻線とは、少なくとも一部の巻線対で俵積みされており、同様に、第２コイル５の第ｎ巻線対の前記一方の巻線と前記他方の巻線とは、少なくとも一部の巻線対で俵積みされている。
【００８０】
また、ｎ＝１の場合は、第１コイル４の第１巻線対とヨーク２との間および第２コイル５の第１巻線対とヨーク２との間に、ｎ≠１の場合は、第１コイル４の第ｎ巻線対と第（ｎ−１）巻線対との間および第２コイル５の第ｎ巻線対と第（ｎ−１）巻線対との間に、それぞれ層間絶縁体７（図示せず）を設けている。
【００８１】
このような構成とすることで、使用する層間絶縁体７を削減できるのみならず、巻線を俵積みできるので巻線の充填率が向上し、さらに径の太い巻線を用いることができる。これにより、大型化することなく、例えば導体断面積を増やした単線またはリッツ線などを用いることができ、電源８が発生する高周波電流による表皮効果に起因した巻線でのジュール損を低減できる。
【００８２】
また、並列接続される第１の回路１０の巻線の合計ターン数と第２の回路２０の巻線の合計ターン数とを同じとしたので、巻線にターン数差に起因する循環電流が流れず、ターン数差に起因する循環電流損を低減できる。
【符号の説明】
【００８３】
１ リアクトル、２ ヨーク、２ａ 第１磁脚、２ｂ 第２磁脚、３ａ 第１ギャップ、３ｂ 第２ギャップ、４ 第１コイル、４Ｌ１ 第１層の巻線、４Ｌ２ 第２層の巻線、４Ｌ３ 第３層の巻線、４Ｌ４ 第４層の巻線、４Ｌ２ｎ−１ 第（２×ｎ−１）層の巻線、４Ｌ２ｎ 第（２×ｎ）層の巻線、４Ｌ２Ｎ−１ 第（２×Ｎ−１）層の巻線、４Ｌ２Ｎ 第（２×Ｎ）層の巻線、４Ｐ１ 第１巻線対、４Ｐｎ 第ｎ巻線対、４ＰＮ 第Ｎ巻線対、５ 第２コイル、５Ｌ１ 第１層の巻線、５Ｌ２ 第２層の巻線、５Ｌ３ 第３層の巻線、５Ｌ４ 第４層の巻線、５Ｌ２ｎ−１ 第（２×ｎ−１）層の巻線、５Ｌ２ｎ 第（２×ｎ）層の巻線、５Ｌ２Ｎ−１ 第（２×Ｎ−１）層の巻線、５Ｌ２Ｎ 第（２×Ｎ）層の巻線、５Ｐ１ 第１巻線対、５Ｐｎ 第ｎ巻線対、５ＰＮ 第Ｎ巻線対、６ コイル間絶縁体、７ 層間絶縁体、８ 電源、９ａ 接続部、９ｂ 接続部、１０ 第１の回路、２０ 第２の回路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ギャップを有する第１磁脚および第２ギャップを有する第２磁脚を設けたループ状のヨークと、
前記第１磁脚を取り囲むように配置される多層の巻線を有する第１コイルと、
前記第２磁脚を取り囲むように配置される多層の巻線を有する第２コイルとを備えたリアクトルであって、
前記第１コイルの第１層の巻線と前記第２コイルの第２層の巻線とを直列にコイル間接続し、
前記第１コイルの第２層の巻線と前記第２コイルの第１層の巻線とを直列にコイル間接続し、
前記第１コイルの第１層および第２層の巻線の前記コイル間接続がなされていない側の端部を層間接続して外部の電気回路との接続部とし、
前記第１コイルの第１層および第２層の巻線を俵積みし、
且つ前記第２コイルの第１層および第２層の巻線を俵積みしたことを特徴とするリアクトル。
【請求項２】
第１コイルの最外層より１つ内側の層の巻線と第２コイルの最外層の巻線とを直列にコイル間接続し、
前記第１コイルの最外層の巻線と前記第２コイルの最外層より１つ内側の層の巻線とを直列にコイル間接続し、
前記第１コイルの最外層より１つ内側の層の巻線および最外層の巻線の前記コイル間接続がなされていない側の端部、または前記第２コイルの最外層より１つ内側の層の巻線および最外層の巻線の前記コイル間接続がなされていない側の端部のいずれか一方を、層間接続して外部の電気回路との接続部とし、
前記第１コイルの最外層より１つ内側の層の巻線および最外層の巻線を俵積みし、
前記第２コイルの最外層より１つ内側の層の巻線および最外層の巻線を俵積みし、
且つ前記第１コイルと前記第２コイルとの間にコイル間絶縁体を設け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】
第１コイルおよび第２コイルの巻線を、それぞれ内側の層から第１層、第２層、・・・第（２×ｎ−１）層、第（２×ｎ）層（ｎは、１〜Ｎまでの正の整数）としたとき、
第１コイルの第（２×ｎ−１）層の巻線と第２コイルの第（２×ｎ）層の巻線とを直列にコイル間接続し、
前記第１コイルの第（２×ｎ）層の巻線と前記第２コイルの第（２×ｎ−１）層の巻線とを直列にコイル間接続し、
前記第１コイルの第（２×ｎ−１）層および第（２×ｎ）層の巻線を俵積みし、
前記第２コイルの第（２×ｎ−１）層および第（２×ｎ）層の巻線を俵積みし、
ｎ＝１の場合は前記第１コイルの第（２×ｎ−１）層の巻線とヨークとの間に、ｎ≠１の場合は前記第１コイルの第（２×ｎ−１）層の巻線と第（２×ｎ−２）層の巻線との間に層間絶縁体を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のリアクトル。
【請求項４】
第1コイルおよび第２コイルの巻線を、それぞれ内側の層から第１層、第２層、・・・第（２×ｎ−１）層、第（２×ｎ）層（ｎは、１〜Ｎまでの正の整数）としたとき、
第1コイルの任意のＮ個の層の巻線と第２コイルの任意のＮ個の層の巻線とが全て直列に接続された第１の回路と、
前記第1コイルの任意のＮ個の層以外の巻線と前記第２コイルの任意のＮ個の層以外の巻線とが全て直列に接続された第２の回路とを有し、
前記第１の回路と前記第２の回路とは並列に接続され、
且つ前記第１の回路の巻線の合計ターン数と前記第２の回路の巻線の合計ターン数とが同じであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のリアクトル。
【請求項５】
第1コイルの最外層の巻線の高電位側の端部と第２コイルの最外層の巻線の高電位側の端部とが、コイル間絶縁体を挟んで同方向で対向することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のリアクトル。
【請求項６】
第１コイルの最も内側の層の巻線および第２コイルの最も内側の層の巻線は、細線を捻回した線にて形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のリアクトル。
【請求項７】
第１の回路の巻線および第２の回路の巻線は、それぞれ連続巻きされていることを特徴とする請求項４記載のリアクトル。
【請求項８】
第１ギャップを有する第１磁脚および第２ギャップを有する第２磁脚を設けたループ状のヨークと、
前記第１磁脚を取り囲むように配置される多層の巻線を有する第１コイルと、
前記第２磁脚を取り囲むように配置される多層の巻線を有する第２コイルとを備えたリアクトルであって、
前記第１コイルおよび前記第２コイルの巻線を、それぞれ内側の層から第１層、第２層、・・・第（２×ｎ−１）層、第（２×ｎ）層（ｎは、１〜Ｎまでの正の整数）とし、
前記第１コイルの第（２×ｎ−１）層の巻線および第（２×ｎ）層の巻線の対を、前記第１コイルの第ｎ巻線対とし、
前記第２コイルの第（２×ｎ−１）層の巻線および第（２×ｎ）層の巻線の対を、前記第２コイルの第ｎ巻線対とし、
前記第1コイルの第ｎ巻線対のいずれか一方の巻線、および前記第２コイルの第ｎ巻線対のいずれか一方の巻線を、ｎ＝１〜Ｎまで任意の順番で直列に接続して第１の回路を構成し、
前記第1コイルの第ｎ巻線対のいずれか一方と対をなす他方の巻線、および前記第２コイルの第ｎ巻線対のいずれか一方と対をなす他方の巻線を、ｎ＝１〜Ｎまで任意の順番で直列に接続して第２の回路を構成し、
前記第１の回路の合計ターン数と前記第２の回路の合計ターン数とを同じに構成して前記第１の回路と前記第２の回路とを並列に接続し、
前記第１コイルの第ｎ巻線対の一方の巻線と他方の巻線とを、少なくとも一部の巻線対で俵積みし、
前記第２コイルの第ｎ巻線対の一方の巻線と他方の巻線とを、少なくとも一部の巻線対で俵積みし、
ｎ＝１の場合は、前記第１コイルの第ｎ巻線対と前記ヨークとの間および前記第２コイルの第ｎ巻線対と前記ヨークとの間に、ｎ≠１の場合は、前記第１コイルの第ｎ巻線対と第（ｎ−１）巻線対との間および前記第２コイルの第ｎ巻線対と第（ｎ−１）巻線対との間に、それぞれ層間絶縁体を設けることを特徴とするリアクトル。
【請求項１】
第１ギャップを有する第１磁脚および第２ギャップを有する第２磁脚を設けたループ状のヨークと、
前記第１磁脚を取り囲むように配置される多層の巻線を有する第１コイルと、
前記第２磁脚を取り囲むように配置される多層の巻線を有する第２コイルとを備えたリアクトルであって、
前記第１コイルの第１層の巻線と前記第２コイルの第２層の巻線とを直列にコイル間接続し、
前記第１コイルの第２層の巻線と前記第２コイルの第１層の巻線とを直列にコイル間接続し、
前記第１コイルの第１層および第２層の巻線の前記コイル間接続がなされていない側の端部を層間接続して外部の電気回路との接続部とし、
前記第１コイルの第１層および第２層の巻線を俵積みし、
且つ前記第２コイルの第１層および第２層の巻線を俵積みしたことを特徴とするリアクトル。
【請求項２】
第１コイルの最外層より１つ内側の層の巻線と第２コイルの最外層の巻線とを直列にコイル間接続し、
前記第１コイルの最外層の巻線と前記第２コイルの最外層より１つ内側の層の巻線とを直列にコイル間接続し、
前記第１コイルの最外層より１つ内側の層の巻線および最外層の巻線の前記コイル間接続がなされていない側の端部、または前記第２コイルの最外層より１つ内側の層の巻線および最外層の巻線の前記コイル間接続がなされていない側の端部のいずれか一方を、層間接続して外部の電気回路との接続部とし、
前記第１コイルの最外層より１つ内側の層の巻線および最外層の巻線を俵積みし、
前記第２コイルの最外層より１つ内側の層の巻線および最外層の巻線を俵積みし、
且つ前記第１コイルと前記第２コイルとの間にコイル間絶縁体を設け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】
第１コイルおよび第２コイルの巻線を、それぞれ内側の層から第１層、第２層、・・・第（２×ｎ−１）層、第（２×ｎ）層（ｎは、１〜Ｎまでの正の整数）としたとき、
第１コイルの第（２×ｎ−１）層の巻線と第２コイルの第（２×ｎ）層の巻線とを直列にコイル間接続し、
前記第１コイルの第（２×ｎ）層の巻線と前記第２コイルの第（２×ｎ−１）層の巻線とを直列にコイル間接続し、
前記第１コイルの第（２×ｎ−１）層および第（２×ｎ）層の巻線を俵積みし、
前記第２コイルの第（２×ｎ−１）層および第（２×ｎ）層の巻線を俵積みし、
ｎ＝１の場合は前記第１コイルの第（２×ｎ−１）層の巻線とヨークとの間に、ｎ≠１の場合は前記第１コイルの第（２×ｎ−１）層の巻線と第（２×ｎ−２）層の巻線との間に層間絶縁体を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のリアクトル。
【請求項４】
第1コイルおよび第２コイルの巻線を、それぞれ内側の層から第１層、第２層、・・・第（２×ｎ−１）層、第（２×ｎ）層（ｎは、１〜Ｎまでの正の整数）としたとき、
第1コイルの任意のＮ個の層の巻線と第２コイルの任意のＮ個の層の巻線とが全て直列に接続された第１の回路と、
前記第1コイルの任意のＮ個の層以外の巻線と前記第２コイルの任意のＮ個の層以外の巻線とが全て直列に接続された第２の回路とを有し、
前記第１の回路と前記第２の回路とは並列に接続され、
且つ前記第１の回路の巻線の合計ターン数と前記第２の回路の巻線の合計ターン数とが同じであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のリアクトル。
【請求項５】
第1コイルの最外層の巻線の高電位側の端部と第２コイルの最外層の巻線の高電位側の端部とが、コイル間絶縁体を挟んで同方向で対向することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のリアクトル。
【請求項６】
第１コイルの最も内側の層の巻線および第２コイルの最も内側の層の巻線は、細線を捻回した線にて形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のリアクトル。
【請求項７】
第１の回路の巻線および第２の回路の巻線は、それぞれ連続巻きされていることを特徴とする請求項４記載のリアクトル。
【請求項８】
第１ギャップを有する第１磁脚および第２ギャップを有する第２磁脚を設けたループ状のヨークと、
前記第１磁脚を取り囲むように配置される多層の巻線を有する第１コイルと、
前記第２磁脚を取り囲むように配置される多層の巻線を有する第２コイルとを備えたリアクトルであって、
前記第１コイルおよび前記第２コイルの巻線を、それぞれ内側の層から第１層、第２層、・・・第（２×ｎ−１）層、第（２×ｎ）層（ｎは、１〜Ｎまでの正の整数）とし、
前記第１コイルの第（２×ｎ−１）層の巻線および第（２×ｎ）層の巻線の対を、前記第１コイルの第ｎ巻線対とし、
前記第２コイルの第（２×ｎ−１）層の巻線および第（２×ｎ）層の巻線の対を、前記第２コイルの第ｎ巻線対とし、
前記第1コイルの第ｎ巻線対のいずれか一方の巻線、および前記第２コイルの第ｎ巻線対のいずれか一方の巻線を、ｎ＝１〜Ｎまで任意の順番で直列に接続して第１の回路を構成し、
前記第1コイルの第ｎ巻線対のいずれか一方と対をなす他方の巻線、および前記第２コイルの第ｎ巻線対のいずれか一方と対をなす他方の巻線を、ｎ＝１〜Ｎまで任意の順番で直列に接続して第２の回路を構成し、
前記第１の回路の合計ターン数と前記第２の回路の合計ターン数とを同じに構成して前記第１の回路と前記第２の回路とを並列に接続し、
前記第１コイルの第ｎ巻線対の一方の巻線と他方の巻線とを、少なくとも一部の巻線対で俵積みし、
前記第２コイルの第ｎ巻線対の一方の巻線と他方の巻線とを、少なくとも一部の巻線対で俵積みし、
ｎ＝１の場合は、前記第１コイルの第ｎ巻線対と前記ヨークとの間および前記第２コイルの第ｎ巻線対と前記ヨークとの間に、ｎ≠１の場合は、前記第１コイルの第ｎ巻線対と第（ｎ−１）巻線対との間および前記第２コイルの第ｎ巻線対と第（ｎ−１）巻線対との間に、それぞれ層間絶縁体を設けることを特徴とするリアクトル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１１９６１７（Ｐ２０１２−１１９６１７Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７０３６４（Ｐ２０１０−２７０３６４）
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]