JP2005093830A - 複合コアリアクトルおよび誘導受電回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 高透磁率材料からなり、連続した環状磁路を形成する第1コア部材1と、高透磁率材料からなり、空隙3により局部破断した環状磁路を形成する第2コア部材2と、熱伝導率の高い低透磁率材料からなる放熱板5を備え、前記第1コア部材1と第2コア部材2と放熱板5が、第2コア部材2、第1コア部材1、放熱板5の順に接合され、コイル巻線8が両環状磁路に共通に鎖交するように巻かれている構成とする。この構成によれば、第1コア部材1が飽和した後、発生するパルス電流は第2コア部材2のインダクタンスにより抑制され、急峻で過大なパルス電流に起因する渦電流による発熱や電磁妨害の問題を軽減できる。
【選択図】 図1
Description
すなわち、軌道に沿って走行する車両の駆動電力を、電磁誘導により非接触で軌道側から車両に転送する装置である。車両に搭載される誘導受電回路は、基本構成として、起動側の設備から発生する交番磁界(10KHzほどの一定周波数)の中に置かれて誘導起電力を発生する受電コイルと、受電コイルに接続されて磁界周波数に同調する共振回路を形成する共振コンデンサと、受電コイルとコンデンサの共振回路に並列接続された可飽和リアクトルと、共振回路から取り出した交流電力を直流化してモータなどの負荷に供給するコンバータとを備えている。前記可飽和リアクトルは、環状フェライト鉄心を使用したトロイダルコイルで構成している。
また請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明であって、柔軟な絶縁材料からなり、前記空洞の径にほぼ一致する外径の中空芯材を備え、前記中空芯材を位置決め部材として、前記第2コア部材、第1コア部材、放熱板はその空洞を揃えて接合され、前記コイル巻線は、前記中空芯材を通し、中空芯材の両縁を使用して前記第2コア部材の空洞縁部に接触しないように巻かれることを特徴とするものである。
また請求項7に記載の発明は、磁気抵抗の小さい環状磁路を形成する第1コア部材と、前記第1コア部材より磁気抵抗の大きい環状磁路を形成する第2コア部材と、熱伝導率の高い低透磁率材料からなる放熱板を備え、前記第1コア部材と放熱板は接合され、前記第1コア部材と第2コア部材は、各外周面を互いに接触させて接合され、コイル巻線が両環状磁路に共通に鎖交するように巻かれていることを特徴とするものである。
また請求項9記載の発明は、請求項7または請求項8に記載の発明であって、前記第1コア部材と第2コア部材の外周部は、絶縁材を介して接触されることを特徴とするものである。
また請求項12に記載の発明は、請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の発明であって、前記コイル巻線として撚線からなる絶縁電線を使用することを特徴とするものである。
[実施の形態1]
図1は本発明の実施の形態1における複合コアリアクトルの斜視図であり、本発明の複合コアリアクトルの基本的な実施の形態を示している。
まずコア部材1,2は同じ材料で、かつ同形状とされていることにより、gap無し第1コア部材1は、当然、gap有り第2コア部材2より磁気抵抗がかなり小さい(第2コア部材2は、第1コア部材1より磁気抵抗を大きくしている)。したがって、複合コアリアクトル14に印加される電圧が所定電圧以下のとき、すなわち第1コア部材1が磁気飽和していない領域においては、コイル巻線8に流れる電流による磁化力(磁界)(H)はもっぱら第1コア部材1に磁束を生じさせる。この状態では複合コアリアクトル14は全体として大きなインダクタンス値を示す。このような大きなインダクタンス値を示す条件下では、インダクタンスが大きいため、複合コアリアクトル14には殆ど電流は流入せず、共振回路の共振条件は満たされている(図3;a部)。
[実施の形態2]
上記実施の形態1の複合コアリアクトルを使用して、共振回路の共振電圧を大きくしたいとき、すなわち複合コアリアクトルの飽和電圧を大きくしたいとき、コイル巻線8の巻数を大きくするか、あるいは第1コア部材1のコア断面積を大きくするかを行う必要がある。コイル巻線8の巻数を大きくすると、第2コア部材2のアンペアターンが大きくなって好ましくないので、第1コア部材1のコア断面積を大きくする。このとき、第1コア部材1の体積が大きくなることで発熱量がさらに大きくなるという問題が発生する。この問題を実施の形態2で解決する。なお、実施の形態1と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
実施の形態2は、実施の形態1の複合コアリアクトルの飽和電圧をn(nは2以上の整数)倍、たとえば2倍とするとき、第1コア部材1のコア断面積を2倍とするが、単にコア断面積を大きくするのではなく、上記実施の形態1の第1コア部材1を2個(複数の一例)用意し(分散し)、さらに放熱板5を2枚(複数の一例)用意している。また第2コア部材2’のコア断面積を、実施の形態1の第2コア部材2のコア断面積の2倍としている。
[実施の形態3]
上記実施の形態1では、第2コア部材2と第1コア部材1を、そのリボン材の側縁を集積した面を合わせて接合しているが、必ずしも第2コア部材2と第1コア部材1のリボン材の側縁を集積した面を合わせる必要はなく、発熱量が多い第1コア部材1のリボン材の側縁を集積した面と放熱板5の主面を合わせて接合していれば放熱に対処できる。なお、実施の形態1と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
実施の形態3では、中空芯材7を位置決め部材として、この芯材7に第1コア部材1と放熱板5の空洞4,6を通して(揃えて)接合し、すなわち第1コア部材1のリボン材の側縁を集積した面と放熱板5を合わせて接合し、続けて第2コア部材2の空洞4に中空芯材7’を通し、コア部材1,2の各外周面(リボン材の側縁を集積した面とは直角な外面)を互いに同じ向き(このとき両環状磁路の向きが揃えられる)で接触させて接合し、コイル巻線8が両環状磁路に共通に鎖交するように巻かれている。またこのとき、第2コア部材2の空隙3を、第1コア部材1と第2コア部材2の接触部から離している。またコイル巻線8を、中空芯材7と中空芯材7’の両縁を緩衝材として使用して、コア部材1,2および放熱板5の空洞縁部に接触しないように巻いている。
2,2’ 第2コア部材
3 空隙
4,6 空洞
5 放熱板
7 芯材
8 コイル巻線
11 受電コイル
12 共振コンデンサ
13 整流器
14 複合コアリアクトル
15 負荷
21 ガラス基板
33 キャップ
Claims (14)
- 磁気抵抗の小さい環状磁路を形成する第1コア部材と、
前記第1コア部材より磁気抵抗の大きい環状磁路を形成する第2コア部材と、
熱伝導率の高い低透磁率材料からなる放熱板
を備え、
前記第1コア部材と第2コア部材と放熱板が、第2コア部材、第1コア部材、放熱板の順に接合され、コイル巻線が両環状磁路に共通に鎖交するように巻かれていること
を特徴とする複合コアリアクトル。 - 前記第1コア部材および第2コア部材および放熱板は、ほぼ同径の空洞を有し、
前記第2コア部材、第1コア部材、放熱板は、前記空洞を揃えて接合され、
前記コイル巻線は、この揃えた空洞を使用して巻かれていること
を特徴とする請求項1に記載の複合コアリアクトル。 - 柔軟な絶縁材料からなり、前記空洞の径にほぼ一致する外径の中空芯材を備え、
前記中空芯材を位置決め部材として、前記第2コア部材、第1コア部材、放熱板はその空洞を揃えて接合され、
前記コイル巻線は、前記中空芯材を通し、中空芯材の両縁を使用して前記第2コア部材の空洞縁部に接触しないように巻かれること
を特徴とする請求項2に記載の複合コアリアクトル。 - 磁気抵抗の小さい環状磁路を形成する複数の第1コア部材と、
前記第1コア部材より磁気抵抗の大きい環状磁路を形成する第2コア部材と、
熱伝導率の高い低透磁率材料からなる複数の放熱板
を備え、
前記第1コア部材間に前記第2コア部材を配置し、前記第1コア部材の外方にそれぞれ放熱板を配置して、これら第1コア部材および第2コア部材および放熱板が接合され、コイル巻線が各環状磁路に共通に鎖交するように巻かれていること
を特徴とする複合コアリアクトル。 - 前記第1コア部材および第2コア部材および放熱板は、ほぼ同径の空洞を有し、
前記第1コア部材および第2コア部材および放熱板は、前記空洞を揃えて接合され、
前記コイル巻線は、この揃えた空洞を使用して巻かれていること
を特徴とする請求項4に記載の複合コアリアクトル。 - 前記第1コア部材は、連続した環状磁路を形成し、
前記第2コア部材は、空隙により局部破断した環状磁路を形成すること
を特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の複合コアリアクトル。 - 磁気抵抗の小さい環状磁路を形成する第1コア部材と、
前記第1コア部材より磁気抵抗の大きい環状磁路を形成する第2コア部材と、
熱伝導率の高い低透磁率材料からなる放熱板
を備え、
前記第1コア部材と放熱板は接合され、前記第1コア部材と第2コア部材は、各外周面を互いに接触させて接合され、コイル巻線が両環状磁路に共通に鎖交するように巻かれていること
を特徴とする複合コアリアクトル。 - 前記第2コア部材は、空隙により局部破断した環状磁路を形成し、
前記第2コア部材の空隙は、前記第1コア部材と第2コア部材の接触部から離されること
を特徴とする請求項7に記載の複合コアリアクトル。 - 前記第1コア部材と第2コア部材の外周部は、絶縁材を介して接触されること
を特徴とする請求項7または請求項8に記載の複合コアリアクトル。 - 前記第1コア部材を、高透磁率材料からなる帯体をロール状に巻いて形成し、
前記第2コア部材を、前記第1コア部材の外径とほぼ同じ外径を有し、かつ第1コア部材により形成される中央部の空洞とほぼ同じ空洞を有するように、帯体をロール状に巻き、前記ロール状に巻いた帯体の一部を切欠いて形成したこと
を特徴とする請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の複合コアリアクトル。 - 前記放熱板と前記第1コア部材とは電気的に絶縁された状態で接合されていること
を特徴とする請求項10に記載の複合コアリアクトル。 - 前記コイル巻線として撚線からなる絶縁電線を使用すること
を特徴とする請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の複合コアリアクトル。 - 所定周波数の交番磁界中に置かれて誘導起電力を発生する受電コイルと、受電コイルに接続されて磁界周波数に同調する共振回路を形成する共振コンデンサとを備え、共振回路から負荷に電力を供給する誘導受電回路であって、
請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載の複合コアリアクトルのコイル巻線を共振コンデンサに並列接続したこと
を特徴とする誘導受電回路。 - 所定周波数の交番磁界中に置かれて誘導起電力を発生する受電コイルと、受電コイルに接続されて磁界周波数に同調する共振回路を形成する共振コンデンサとを備え、共振回路から負荷に電力を供給する誘導受電回路であって、
高透磁率材料からなる帯体をロール状に巻いて、連続した環状磁路を形成する第1コア部材と、
帯体をロール状に巻いて形成し、前記ロール状に巻いた帯体の一部を切欠いて空隙を形成し、前記空隙により局部破断した環状磁路を形成する第2コア部材とを有し、
前記第1コア部材の帯体の側縁を集積した面と前記第2コア部材の帯体の側縁を集積した面とを接合し、コイル巻線が前記第1コア部材と前記第2コア部材の両環状磁路に共通に鎖交するように巻かれている複合コアリアクトルを備え、
前記複合コアリアクトルのコイル巻線を前記共振コンデンサに並列接続したこと
を特徴とする誘導受電回路。
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