KR101616219B1

KR101616219B1 - 리액터 및 그것을 이용한 전원 장치

Info

Publication number: KR101616219B1
Application number: KR1020147019956A
Authority: KR
Inventors: 마사히로 키노시타
Original assignee: 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤
Priority date: 2012-03-13
Filing date: 2012-03-13
Publication date: 2016-04-27
Also published as: JP5886939B2; JPWO2013136428A1; KR20140116117A; CN104170227A; US20150022000A1; US9824813B2; CN104170227B; WO2013136428A1; IN2014DN08289A

Abstract

리액터(1)는, 고리형상의 철심(2)과, 철심(2)에 제각기 권회된 4개의 코일(C1 내지 C4)을 구비한다. 4개의 코일(C1 내지 C4)의 제1의 전극을 각각 4대의 초퍼(11 내지 14)의 출력 단자에 접속하고, 그들의 제2의 전극을 함께 부하(15)에 접속한다. 따라서 하나의 리액터(1)에 의해, 4대의 초퍼(11 내지 14)를 부하(15)에 대해 병렬 접속할 수 있다.

Description

리액터 및 그것을 이용한 전원 장치{REACTOR AND POWER SUPPLY APPARATUS USING SAME}

본 발명은 리액터 및 그것을 이용한 전원 장치에 관한 것으로, 특히, 복수의 전원을 부하에 대해 병렬 접속하는 리액터와, 그것을 이용한 전원 장치에 관한 것이다.

부하 용량이 초퍼의 출력보다도 큰 경우에도, 복수대의 초퍼를 부하에 대해 병렬 접속하면, 부하를 운전할 수 있다. 이 경우, 복수대의 초퍼로 부하 전류를 균등하게 분담할 필요가 있다. 또한, 각 초퍼와 부하의 사이에 리액터를 접속하여, 초퍼 사이의 스위칭의 타이밍이나 출력 임피던스의 차의 영향을 억제할 필요가 있다(예를 들면, 일본 특개평9-215322호 공보(특허 문헌 1), 일본 특개2006-271102호 공보(특허 문헌 2) 참조).

일본 특개평9-215322호 공보 일본 특개2006-271102호 공보

그러나, 종래는, 각 초퍼마다 리액터를 마련하고 있었기 때문에, 초퍼와 동수의 리액터가 필요하게 되어, 장치가 대형화하고, 고가격이 된다는 문제가 있다(도 5, 도 12 참조).

그러므로, 본 발명의 주된 목적은, 소형이며 저가격의 리액터와, 그것을 이용한 전원 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 관한 리액터는, N대(단, N은 2 이상의 정수이다)의 전원을 부하에 대해 병렬 접속하는 리액터로서, 고리형상(環狀)의 철심과, 철심에 제각기 권회된 N개의 코일을 구비한 것이다. N개의 코일의 제1의 전극은 각각 N대의 전원의 출력 단자에 접속되고, 그들의 제2의 전극은 모두 부하에 접속된다.

바람직하게는, 또한, 각각 N개의 코일의 제1의 전극에 접속된 N개의 제1의 단자와, N개의 코일의 제2의 전극에 접속된 제2의 단자를 구비한다. N개의 제1의 단자는 각각 N대의 전원의 출력 단자에 접속되고, 제2의 단자는 부하에 접속된다.

또한, 본 발명에 관한 다른 리액터는, N대(단, N은 2 이상의 정수이다)의 전원을 부하에 대해 병렬 접속하는 리액터로서, 고리형상의 철심과, 철심에 제각기 권회된 N개의 제1의 코일 및 N개의 제2의 코일을 구비한 것이다. N개의 제1의 코일의 제1의 전극은 각각 N대의 전원의 제1의 출력 단자에 접속되고, 그들의 제2의 전극은 모두 부하의 일방 단자에 접속된다. N개의 제2의 코일의 제1의 전극은 각각 N대의 전원의 제2의 출력 단자에 접속되고, 그들의 제2의 전극은 모두 부하의 타방 단자에 접속된다. 같은 전원에 접속되는 제1 및 제2의 코일은 노멀 모드 코일을 구성하고 있다.

바람직하게는, 또한, 각각 N개의 제1의 코일의 제1의 전극에 접속된 N개의 제1의 단자와, 각각 N개의 제2의 코일의 제1의 전극에 접속된 N개의 제2의 단자와, N개의 제1의 코일의 제2의 전극에 접속된 제3의 단자와, N개의 제2의 코일의 제2의 전극에 접속된 제4의 단자를 구비한다. N개의 제1의 단자는 각각 N대의 전원의 제1의 출력 단자에 접속되고, N개의 제2의 단자는 각각 N대의 전원의 제2의 출력 단자에 접속된다. 제3의 단자는 부하의 일방 단자에 접속되고, 제4의 단자는 부하의 타방 단자에 접속된다.

또한 바람직하게는, 철심은, 제1 및 제2의 다리부(脚部)와, 그들을 자기적(磁氣的)으로 결합하는 요크부를 포함한다. N개의 제1의 코일은 제1의 다리부에 제각기 권회되고, N개의 제2의 코일은 제2의 다리부에 제각기 권회된다. 노멀 모드 코일을 구성하는 제1 및 제2의 코일은 서로 인접해서 배치되어 있다.

또한, 본 발명에 관한 전원 장치는, 상기 리액터와, N대의 전원을 구비한다.

바람직하게는, N대의 전원의 각각은, 제1의 직류 전압을 제2의 직류 전압으로 변환하는 초퍼이다.

또한 바람직하게는, N대의 전원의 각각은, 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 인버터이다.

또한 바람직하게는, N대의 전원의 각각은, 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터이다.

본 발명에 관한 리액터 및 전원 장치에서는, 고리형상의 철심에 N개의 코일이 제각기 권회되고, N개의 코일의 제1의 전극이 각각 N대의 전원의 출력 단자에 접속되고, 그들의 제2의 전극이 모두 부하에 접속된다. 따라서 복수의 전원에 대해 하나의 리액터를 마련하면 족하기 때문에, 장치의 소형화, 저가격화를 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 리액터의 주요부를 도시하는 도면.
도 2는 도 1에 도시한 리액터의 구성을 도시하는 회로도.
도 3은 도 2에 도시한 리액터를 이용한 전원 장치의 구성을 도시하는 회로 블록도.
도 4는 도 3에 도시한 초퍼의 구성을 도시하는 회로도.
도 5는 실시의 형태 1의 비교례가 되는 전원 장치의 구성을 도시하는 회로 블록도.
도 6은 도 5에 도시한 리액터의 구성을 도시하는 도면.
도 7은 도 6에 도시한 리액터를 도시하는 회로도.
도 8은 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 리액터의 주요부를 도시하는 도면.
도 9는 도 8에 도시한 리액터의 구성을 도시하는 회로도.
도 10은 도 9에 도시한 리액터를 이용한 전원 장치의 구성을 도시하는 회로 블록도.
도 11은 도 10에 도시한 초퍼의 구성을 도시하는 회로도.
도 12는 실시의 형태 2의 비교례가 되는 전원 장치의 구성을 도시하는 회로 블록도.
도 13은 도 12에 도시한 리액터의 구성을 도시하는 도면.
도 14는 도 13에 도시한 리액터를 도시하는 회로도.

[실시의 형태 1]

본원의 실시의 형태 1에 의한 리액터(1)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 사각형의 고리형상의 철심(2)과, 복수(도 1에서는 4개)의 코일(C1 내지 C4)을 구비한다. 철심(2)은, 2개의 다리부(3, 4)와, 2개의 요크부(5, 6)를 포함한다. 2개의 다리부(3, 4)는, 소정의 거리를 벌리고 서로 평행하게 마련되고, 요크부(5)의 위에 입설(立設)되어 있다. 다리부(3, 4)의 하단은 요크부(5)에 접합되고, 요크부(6)은` 다리부(3, 4)의 상단에 접합되어 있다. 다리부(3, 4)는, 요크부(5, 6)에 의해 자기적으로 결합되어 있다. 다리부(3, 4) 및 요크부(5, 6)에 의해 사각형의 고리형상의 자로(磁路)가 형성되어 있다.

코일(C1 내지 C4)은, 고리형상의 철심(2)의 둘레방향(도 1에서는 좌회전 방향으로 배열되고, 철심(2)에 제각기 권회(卷回)되어 있다. 코일(C1 내지 C4)은, 같은 것이고, 같은 도전선을, 같은 감는 방향(예를 들면 오른쪽 감기(右卷))으로, 같은 회수, 권회한 것이다. 환언하면, 코일(C1)은 다리부(3)의 상측의 부분에 권회되고, 코일(C2)은 다리부(3)의 하측의 부분에 권회된다. 또한, 코일(C3)은 다리부(4)의 하측의 부분에 권회되고, 코일(C4)은 다리부(4)의 상측의 부분에 권회된다.

다리부(3)의 상방에서 보아 코일(C1, C2)의 각각은 소정의 감는 방향(예를 들면 오른쪽 감기)으로 권회되고, 다리부(4)의 하방에서 보아 코일(C3, C4)의 각각은 소정의 감는 방향(이 경우는 오른쪽 감기)으로 권회되어 있다. 코일(C1 내지 C4)의 시단(始端)에는 각각 제1의 전극(A1 내지 A4)이 마련되고, 코일(C1 내지 C4)의 종단(終端)에는 각각 제2의 전극(B1 내지 B4)이 마련되어 있다. 이 리액터(1)에서는, 코일(C1 내지 C4) 사이의 전자 결합의 정도가 낮고, 누설 인덕턴스가 크게 되어 있다.

도 2는, 리액터(1)의 구성을 도시하는 회로도이다. 도 2에서, 리액터(1)는, 철심(2) 및 코일(C1 내지 C4)에 더하여, 4개의 입력 단자(T1 내지 T4)와, 1개의 출력 단자(TO)를 구비한다. 코일(C1 내지 C4)의 제1의 전극(A1 내지 A4)은 각각 입력 단자(T1 내지 T4)에 접속되고, 제2의 전극(B1 내지 B4)은 모두 출력 단자(TO)에 접속된다. 코일(C1 내지 C4)의 시단(제1의 전극(A1 내지 A4))은 서로 같은 극성이 되기 때문에, 도 2에서는, 코일(C1 내지 C4)의 시단의 각각에 검은원 표시(黑丸印)가 붙여져 있다.

도 3은, 리액터(1)를 구비한 전원 장치의 구성을 도시하는 회로 블록도이다. 도 3에서, 전원 장치는, 직류 전원(10)과, 4대의 초퍼(11 내지 14)와, 리액터(1)를 구비한다. 초퍼(11 내지 14)의 전원 단자(11a 내지 14a)는, 모두 직류 전원(10)의 정극에 접속된다. 초퍼(11 내지 14)의 기준 전압 단자(11b 내지 14b)는, 모두 직류 전원(10)의 부극에 접속된다. 초퍼(11 내지 14)의 출력 단자(11c 내지 14c)는, 각각 리액터(1)의 입력 단자(T1 내지 T4)에 접속된다. 리액터(1)의 출력 단자(TO)는, 부하(15)의 일방 단자에 접속된다. 부하(15)의 타방 단자는, 직류 전원(10)의 부극에 접속된다. 직류 전원(10)의 부극은, 기준 전압(예를 들면, 접지 전압)을 받는다.

초퍼(11 내지 14)의 각각은, 직류 전원(10)으로부터 직류 전압(V1)을 받고, 그 직류 전압(V1)을 소정의 직류 전압(V2)으로 변환하여 부하(15)에 공급한다. 부하(15)에 흐르는 전류가 초퍼(11 내지 14)에서 균등하게 분담되도록, 초퍼(11 내지 14)가 제어된다.

도 4는, 초퍼(11)의 구성을 도시하는 회로도이다. 도 4에서, 초퍼(11)는, 트랜지스터(Q), 다이오드(D), 및 코일(Ca)을 포함한다. 트랜지스터(Q)의 컬렉터는 입력 단자(11a)에 접속되고, 그 이미터는 코일(Ca)을 이용`하여 출력 단자(11c)에 접속된다. 다이오드(D)의 애노드는 기준 전압 단자(11b)에 접속되고, 그 캐소드는 트랜지스터(Q)의 이미터에 접속된다.

트랜지스터(Q)가 온 되면, 직류 전원(10)의 정극으로부터 트랜지스터(Q), 코일(Ca, C1), 및 부하(15)를 통하여 직류 전원(10)의 부극에 전류가 흐르고, 코일(Ca, C1)에 전자 에너지가 축적된다. 트랜지스터(Q)가 오프 되면, 코일(Ca, C1)에 축적된 전자 에너지에 의해, 코일(Ca, C1), 부하(15), 및 다이오드(D)의 경로에 전류가 흐른다.

소정의 주기로 트랜지스터(Q)가 온 및 오프 된다. 1주기 내에서의 트랜지스터(Q)의 온 시간을 길게 하면 부하(15)에 인가되는 전압(V2)이 상승하고, 역으로, 1주기 내에서의 트랜지스터(Q)의 온 시간을 짧게 하면 부하(15)에 인가되는 전압(V2)이 저하된다. 따라서 트랜지스터(Q)의 온 시간을 조정함에 의해, 직류 전원(10)의 출력 전압(V1)을 소망하는 직류 전압(V2)으로 변환하여 부하(15)에 공급할 수 있다.

다른 초퍼(12 내지 14)의 각각도 초퍼(11)와 같은 구성이다. 초퍼(11 내지 14)의 트랜지스터(Q)의 온 시간을 개별적으로 미조정함에 의해, 초퍼(11 내지 14)에서 부하 전류를 균등하게 분담할 수 있다.

이 실시의 형태 1에서는, 철심(2)에 복수의 코일(C1 내지 C4)을 제각기 권회하고, 코일(C1 내지 C4)의 제1의 전극(A1 내지 A4)을 각각 복수의 초퍼(11 내지 14)의 출력 단자(11c 내지 14c)에 접속하고, 코일(C1 내지 C4)의 제2의 전극(B1 내지 B4)을 함께 부하(15)에 접속한다. 따라서 1개의 리액터(1)에 의해 복수의 초퍼(11 내지 14)를 부하(15)에 병렬 접속할 수가 있어서, 장치의 소형화, 저가격화를 도모할 수 있다.

또한, 이 실시의 형태 1에서는, 초퍼(11 내지 14)의 각각에 코일(Ca)을 포함시켰지만, 코일(Ca)을 제거하여도 좋다. 이 경우는, 코일(C1 내지 C4)이 각각 초퍼(11 내지 14)의 코일(Ca)을 겸하게 된다.

또한, 이 실시의 형태 1에서는, 직류 전원(10) 및 초퍼(11 내지 14)를 마련하였지만, 이것으로 한하는 것이 아니고, 초퍼(11 내지 14)의 각각을 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 인버터로 치환하여도 좋다. 또한, 직류 전원(10)을 교류 전원으로 치환하고, 초퍼(11 내지 14)의 각각을 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터로 치환하여도 좋다.

또한, 각각 3상에 대응하는 3개의 리액터(1)를 사용하고, 각 상마다 리액터(1)에 의해 복수대의 인버터를 병렬 접속하여도 좋다.

또한, 이 실시의 형태 1에서는, 4개의 코일(C1 내지 C4)을 1개의 철심(2)에 권회하였지만, 2개, 3개, 또는 5개 이상의 코일을 1개의 철심에 권회하고, 2대, 3대, 또는 5대 이상의 초퍼(11)를 부하(15)에 대해 병렬 접속하여도 좋다. 즉, N개(단, N은 2 이상의 정수이다)의 코일을 1개의 철심에 권회하고, N대의 초퍼(11)를 부하(15)에 대해 병렬 접속하여도 좋다.

도 5는, 실시의 형태 1의 비교례가 되는 전원 장치의 구성을 도시하는 회로 블록도이고, 도 3과 대비된` 도면이다. 도 5를 참조하면, 이 전원 장치가 도 3의 전원 장치와 다른 점은, 리액터(1)가 4개의 리액터(21 내지 24)로 치환되어 있는 점이다. 리액터(21 내지 24)의 제1의 단자(21a 내지 24a)는, 각각 초퍼(11 내지 14)의 출력 단자(11c 내지 14c)에 접속된다. 리액터(21 내지 24)의 제2의 단자(21b 내지 24b)는, 모두 부하(15)의 일방 단자에 접속된다.

도 6은 리액터(21)의 구성을 도시하는 도면이고, 도 7은 리액터(21)를 도시하는 회로도이다. 도 6 및 도 7에서, 리액터(21)는, 사각형의 고리형상의 철심(25)과, 2개의 코일(C5, C6)과, 제1의 단자(21a)와, 제2의 단자(21b)를 구비한다. 철심(25)은, 2개의 다리부(26, 27)와, 2개의 요크부(28, 29)를 포함한다. 다리부(26, 27)는, 요크부(28, 29)에 의해 자기적으로 결합되어 있다. 다리부(26, 27) 및 요크부(28, 29)에 의해 사각형의 고리형상의 자로가 형성되어 있다.

코일(C5, C6)은, 각각 다리부(26, 27)에 독립적으로 권회되어 있다. 코일(C5)의 제1의 전극은 제1의 단자(21a)에 접속되고, 코일(C5)의 제2의 전극은 코일(C6)의 제1의 전극에 접속되고, 코일(C6)의 제2의 전극은 제2의 단자(21b)에 접속된다. 즉, 코일(C5, C6)은, 제1 및 제2의 단자(21a, 21b) 사이에 직렬 접속되고 하나의 코일을 구성하고 있다. 리액터(22 내지 24)의 각각은, 리액터(21)와 같은 구성이다.

따라서 비교례에서는, 4개의 초퍼(11 내지 14)에 대해 4개의 리액터(21 내지 24)를 마련하기 때문에, 장치가 대형화하고, 고가격이 된다는 문제가 있다. 이에 대해 실시의 형태 1에서는, 4개의 초퍼(11 내지 14)에 대해 하나의 리액터(1)를 마련하기 때문에, 장치의 소형화, 저가격화를 도모할 수 있다.

[실시의 형태 2]

본원의 실시의 형태 2에 의한 리액터(31)는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 사각형의 고리형상의 철심(32)과, 복수(도 8에서는 8개)의 코일(C11 내지 C14, C21 내지 C24)을 구비한다. 철심(32)은, 2개의 다리부(33, 34)와, 2개의 요크부(35, 36)를 포함한다. 2개의 다리부(33, 34)는, 소정의 거리를 벌리고 서로 평행하게 마련되고, 요크부(35)의 위에 입설되어 있다. 다리부(33, 34)의 하단은 요크부(35)에 접합되고, 요크부(36)는 다리부(33, 34)의 상단에 접합되어 있다. 다리부(33, 34)는, 요크부(35, 36)에 의해 자기적으로 결합되어 있다. 다리부(33, 34) 및 요크부(35, 36)에 의해 사각형의 고리형상의 자로가 형성되어 있다.

코일(C11 내지 C14)은, 다리부(33)의 위로부터 아래를 향하는 방향으로 차례로 배열되어 있다. 코일(C11 내지 C14)은, 다리부(33)에 제각기 권회되어 있다. 코일(C11 내지 C14)은, 동일한 것이고, 같은 도전선을, 같은 감는 방향(예를 들면 오른쪽 감기)으로, 같은 회수, 권회한 것이다. 다리부(33)의 상방에서 보아 코일(C11 내지 C14)의 각각은 소정의 감는 방향(예를 들면 오른쪽 감기)으로 권회된다. 코일(C11 내지 C14)의 시단에는 각각 제1의 전극(A11 내지 A14)이 마련되고, 코일(C11 내지 C14)의 종단에는 각각 제2의 전극(A21 내지 A24)이 마련되어 있다.

마찬가지로, 코일(C21 내지 C24)은, 다리부(34)의 위로부터 아래를 향하는 방향으로 차례로 배열되어 있다. 코일(C21 내지 C24)은, 다리부(34)에 제각기 권회되어 있다. 코일(C21 내지 C24)은, 같은 것이고, 같은 도전선을, 같은 감는 방향(예를 들면 오른쪽 감기)으로, 같은 회수, 권회한 것이다. 다리부(34)의 상방에서 보아 코일(C21 내지 C24)의 각각은 소정의 감는 방향(예를 들면 오른쪽 감기)으로 권회된다. 코일(C21 내지 C24)의 시단에는 각각 제1의 전극(B11 내지 B14)이 마련되고, 코일(C21 내지 C24)의 종단에는 각각 제2의 전극(B21 내지 B24)이 마련되어 있다.

코일(C11과 C21, C12와 C22, C13과 C23, C14와 C24)은, 각각 서로 인접하여 마련되어 있다. 이 리액터(31)에서는, 코일(C11 내지 C14, C21 내지 C24) 사이의 전자 결합의 정도가 낮고, 누설 인덕턴스가 크게 되어 있다.

도 9는, 리액터(31)의 구성을 도시하는 회로도이다. 도 9에서, 리액터(31)는, 철심(32) 및 코일(C11 내지 C14, C21 내지 C24)에 더하여, 8개의 입력 단자(T11 내지 T14, T21 내지 T24)와, 2개의 출력 단자(TO1, TO2)를 구비한다. 코일(C11 내지 C14)의 제1의 전극(A11 내지 A14)은 각각 입력 단자(T11 내지 T14)에 접속되고, 제2의 전극(A21 내지 A24)은 모두 출력 단자(TO1)에 접속된다. 코일(C21 내지 C24)의 제1의 전극(B11 내지 B14)은 각각 입력 단자(T21 내지 T24)에 접속되고, 제2의 전극(B21 내지 B24)은 모두 출력 단자(TO2)에 접속된다.

코일(C11 내지 C14)의 시단(제1의 전극(A11 내지 A14))과 코일(C21 내지 C24)의 종단(제2의 전극(B21 내지 B24))은 서로 같은 극성이 되기 때문에, 도 9에서는, 코일(C11 내지 C14)의 시단 및 코일(C21 내지 C24)의 종단의 각각에 검은원 표시가 붙여져 있다. 코일(C11과 C21, C12와 C22, C13과 C23, C14와 C24)은, 각각 노멀 모드 코일을 구성한다.

도 10은, 리액터(31)를 구비한 전원 장치의 구성을 도시하는 회로 블록도이다. 도 10에서, 전원 장치는, 직류 전원(40)과, 4대의 초퍼(41 내지 44)와, 리액터(31)를 구비한다. 초퍼(41 내지 44)의 전원 단자(41a 내지 44a)는, 모두 직류 전원(40)의 정극에 접속된다. 초퍼(41 내지 44)의 기준 전압 단자(41b 내지 44b)는, 모두 직류 전원(40)의 부극에 접속된다.

초퍼(41 내지 44)의 제1의 출력 단자(41c 내지 44c)는, 각각 리액터(31)의 입력 단자(T11 내지 T14)에 접속된다. 초퍼(41 내지 44)의 제2의 출력 단자(41d 내지 44d)는, 각각 리액터(31)의 입력 단자(T21 내지 T24)에 접속된다. 리액터(31)의 출력 단자(TO1)는, 부하(45)의 일방 단자에 접속된다. 리액터(31)의 출력 단자(TO2)는, 부하(45)의 타방 단자에 접속된다. 직류 전원(40)의 부극은, 기준 전압(예를 들면, 접지 전압)을 받는다.

초퍼(41 내지 44)의 각각은, 직류 전원(40)으로부터 직류 전압(V1)을 받고, 그 직류 전압(V1)을 소정의 직류 전압(V2)으로 변환하여 부하(45)에 공급한다. 부하(45)에 흐르는 전류가 초퍼(41 내지 44)로 균등하게 분담되도록, 초퍼(41 내지 44)가 제어된다.

도 11은, 초퍼(41)의 구성을 도시하는 회로도이다. 도 11에서, 초퍼(41)는, 트랜지스터(Q), 다이오드(D), 및 코일(Ca, Cb)을 포함한다. 트랜지스터(Q)의 컬렉터는 입력 단자(41a)에 접속되고, 그 이미터는 코일(Ca)을 통하여 제1의 출력 단자(41c)에 접속된다. 다이오드(D)의 애노드는 기준 전압 단자(41b)에 접속되고, 그 캐소드는 트랜지스터(Q)의 이미터에 접속된다. 코일(Cb)은, 기준 전압 단자(41b)와 제2의 출력 단자(41d)의 사이에 접속된다.

트랜지스터(Q)가 온 되면, 직류 전원(10)의 정극으로부터 트랜지스터(Q), 코일(Ca, C11), 부하(45), 및 코일(C21, Cb)을 통하여 직류 전원(40)의 부극에 전류가 흐르고, 코일(Ca, Cb, C11, C21)에 전자 에너지가 축적된다. 트랜지스터(Q)가 오프 되면, 코일(Ca, Cb, C11, C21)에 축적된 전자 에너지에 의해, 코일(Ca, C11), 부하(45), 코일(C21, Cb), 다이오드(D)의 경로에 전류가 흐른다.

소정의 주기로 트랜지스터(Q)가 온 및 오프 된다. 1주기 내에서의 트랜지스터(Q)의 온 시간을 길게 하면 부하(45)에 인가되는 전압(V2)이 상승하고, 역으로, 1주기 내에서의 트랜지스터(Q)의 온 시간을 짧게 하면 부하(45)에 인가되는 전압(V2)이 저하된다. 따라서 트랜지스터(Q)의 온 시간을 조정함에 의해, 직류 전원(40)의 출력 전압(V1)을 소망하는 직류 전압(V2)으로 변환하여 부하(45)에 공급할 수 있다.

다른 초퍼(42 내지 44)의 각각도 초퍼(41)와 같은 구성이다. 초퍼(41 내지 44)의 트랜지스터(Q)의 온 시간을 개별적으로 미조정함에 의해, 초퍼(41 내지 44)에서 부하 전류를 균등하게 분담할 수 있다.

이 실시의 형태 2에서는, 철심(32)에 복수의 코일(C11 내지 C14, C21 내지 C24)을 제각기 권회하고, 복수의 코일(C11 내지 C14, C21 내지 C24)을 이용하여 복수의 노멀 모드 코일을 구성한다. 따라서 1개의 리액터(31)에 의해 복수의 초퍼(41 내지 44)를 부하(45)에 병렬 접속할 수가 있어서, 장치의 소형화, 저가격화를 도모할 수 있다.

또한, 이 실시의 형태 2에서는, 초퍼(41 내지 44)의 각각에 코일(Ca, Cb)을 포함시켰지만, 코일(Ca, Cb)을 제거하여도 좋다. 이 경우는, 코일(C11 내지 C14)이 각각 초퍼(41 내지 44)의 코일(Ca)을 겸하고, 코일(C21 내지 C24)이 각각 초퍼(41 내지 44)의 코일(Cb)을 겸하게 된다.

또한, 이 실시의 형태 2에서는, 직류 전원(40) 및 초퍼(41 내지 44)를 마련하였지만, 이것으로 한하는 것이 아니고, 초퍼(41 내지 44)의 각각을 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 인버터로 치환하여도 좋다. 또한, 직류 전원(40)을 교류 전원으로 치환하고, 초퍼(41 내지 44)의 각각을 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터로 치환하여도 좋다.

또한, 각각 3상에 대응하는 3개의 리액터(31)를 사용하고, 각 상마다 리액터(31)에 의해 복수대의 인버터를 병렬 접속하여도 좋다.

또한, 이 실시의 형태 2에서는, 4대의 코일(C11 내지 C14, C21 내지 C24)을 1개의 철심(32)에 권회하였지만, 2대, 3대, 또는 5대 이상의 코일을 1개의 철심에 권회하고, 2대, 3대, 또는 5대 이상의 초퍼를 부하(45)에 대해 병렬 접속하여도 좋다. 즉, N대(단, N은 2 이상의 정수이다)의 코일을 1개의 철심에 권회하고, N대의 초퍼를 부하(45)에 대해 병렬 접속하여도 좋다.

도 12는, 실시의 형태 2의 비교례가 되는 전원 장치의 구성을 도시하는 회로 블록도이고, 도 10과 대비되는 도면이다. 도 12를 참조하면, 이 전원 장치가 도 12의 전원 장치와 다른 점은, 리액터(31)가 4개의 노멀 모드 리액터(51 내지 54)로 치환되어 있는 점이다.

리액터(51 내지 54)의 제1의 단자(51a 내지 54a)는, 각각 초퍼(41 내지 44)의 제1의 출력 단자(41c 내지 44c)에 접속된다. 리액터(51 내지 54)의 제2의 단자(51b 내지 54b)는, 각각 초퍼(41 내지 44)의 제2의 출력 단자(41d 내지 44d)에 접속된다. 리액터(41 내지 44)의 제3의 단자(41c 내지 44c)는, 모두 부하(45)의 일방 단자에 접속된다. 리액터(41 내지 44)의 제4의 단자(41d 내지 44d)는, 모두 부하(45)의 타방 단자에 접속된다.

도 13은 리액터(51)의 주요부를 도시하는 도면이고, 도 14는 리액터(51)를 도시하는 회로도이다. 도 13 및 도 14에서, 리액터(51)는, 사각형의 고리형상의 철심(55)과, 2개의 코일(C15, C25)과, 제1 내지 제4의 단자(51a 내지 51d)를 구비한다. 철심(55)은, 2개의 다리부(56, 57)와, 2개의 요크부(58, 59)를 포함한다. 다리부(56, 57)는, 요크부(58, 59)에 의해 자기적으로 결합되어 있다. 다리부(56, 57) 및 요크부(58, 59)에 의해 사각형의 고리형상의 자로가 형성되어 있다.

코일(C15, C25)은, 각각 다리부(56, 57)에 독립적으로 권회되어 있다. 코일(C15)의 제1의 전극(A1)은 제1의 단자(51a)에 접속되고, 코일(C15)의 제2의 전극(A2)은 제3의 단자(51c)에 접속된다. 코일(C25)의 제1의 전극(B1)은 제2의 단자(51b)에 접속되고, 코일(C25)의 제2의 전극(B2)은 제4의 단자(51d)에 접속된다. 코일(C15, C25)은, 노멀 모드 코일을 구성하고 있다. 리액터(52 내지 54)의 각각은, 리액터(51)와 같은 구성이다.

따라서 비교례에서는, 4개의 초퍼(41 내지 44)에 대해 4개의 리액터(51 내지 54)를 마련하기 때문에, 장치가 대형화하고, 고가격이 된다는 문제가 있다. 이에 대해 실시의 형태 2에서는, 4개의 초퍼(41 내지 44)에 대해 하나의 리액터(31)를 마련하기 때문에, 장치의 소형화, 저가격화를 도모할 수 있다.

금회 개시된 실시의 형태는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 할 것이다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 청구의 범위에 의해 나타나고, 청구의 범위와 균 등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

1, 21 내지 24, 31, 51 내지 54 : 리액터
2, 25, 32, 55 : 철심
3, 4, 26, 27, 33, 34, 56, 57 : 다리부
5, 6, 28, 29, 35, 36, 58, 59 : 요크부
10, 40 : 직류 전원
11 내지 14, 41 내지 44 : 초퍼
15, 45 : 부하
A, B : 전극
C : 코일
D : 다이오드
Q : 트랜지스터
T : 단자

Claims

N대(단, N은 2 이상의 정수이다)의 전원(11 내지 14)과,
상기 N대의 전원(11 내지 14)을 부하(15)에 대해 병렬 접속하는 리액터(1)를 구비하고,
상기 리액터(1)는,
고리형상의 철심(2)과,
상기 철심(2)에 제각기 권회된 N개의 코일(C1 내지 C4)을 포함하며,
상기 N개의 코일(C1 내지 C4)의 제1의 전극은 각각 상기 N대의 전원(11 내지 14)의 출력 단자에 접속되고, 그들의 제2의 전극은 모두 상기 부하(15)에 접속되며,
상기 N개의 코일(C1 내지 C4)는 상기 철심(2)의 둘레 방향으로 순차 배열되며, 상기 N개의 코일(C1 내지 C4)의 제 1의 전극은 같은 극성이며,
상기 부하(15)에 흐르는 전류는 상기 N대의 전원(11 내지 14)에 의해 균등하게 분담되며,
상기 N대의 전원(11 내지 14)로부터 상기 N개의 코일(C1 내지 C4)을 거쳐 상기 부하(15)에 전류가 흐르면, 상기 N개의 코일(C1 내지 C4)에 의해 같은 방향의 자속이 상기 철심(2) 내에 생성되는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
제 1항에 있어서,
상기 리액터(1)는,
또한, 각각 상기 N개의 코일(C1 내지 C4)의 제1의 전극에 접속된 N개의 제1의 단자(T1 내지 T4)와,
상기 N개의 코일(C1 내지 C4)의 제2의 전극에 접속된 제2의 단자(TO)를 구비하고,
상기 N개의 제1의 단자(T1 내지 T4)는 각각 상기 N대의 전원(11 내지 14)의 출력 단자에 접속되고,
상기 제2의 단자(TO)는 상기 부하(15)에 접속되는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
제 1항에 있어서,
상기 철심(2)은,
제 1 및 제 2의 다리부(3, 4)와,
상기 제 1 및 제 2의 다리부(3, 4)의 한쪽 단부를 자기적으로 결합하는 제 1 요크부(6)와,
상기 제 1 및 제 2의 다리부(3, 4)의 다른 쪽 단부를 자기적으로 결합하는 제 2요크부(5)를 포함하며,
N은 우수이며,
상기 N개의 코일(C1 내지 C4)중 N/2개의 코일(C1 C2)은, 상기 제 1 다리부(3)의 한쪽 단부측으로부터 다른 쪽 단부측으로 향하여 배열되어 상기 제1 다리부(3)에 각각 별도로 권회되며,
상기 N개의 코일(C1 내지 C4)중 다른 N/2개의 코일(C3, C4)은, 상기 제 2 다리부(4)의 다른 쪽 단부측으로부터 한쪽 단부측으로 향하여 배열되어 상기 제 2 다리부(4)에 각각 별도로 권회되어 있는 것을 특징으로하는 전원장치.
제 1항에 있어서,
상기 N대의 전원(11 내지 14)의 각각은, 제1의 직류 전압을 제2의 직류 전압으로 변환하는 초퍼인 것을 특징으로 하는 전원 장치.
제 1항에 있어서,
상기 N대의 전원의 각각은, 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 인버터인 것을 특징으로 하는 전원 장치.
제 1항에 있어서,
상기 N대의 전원의 각각은, 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터인 것을 특징으로 하는 전원 장치.
N대(단, N은 2 이상의 정수이다)의 전원(41 내지 44)과,
상기 N대의 전원(41 내지 44)을 부하(45)에 대해 병렬 접속하는 리액터(31)를 구비하고,
상기 리액터(31)는,
고리형상의 철심(32)과,
상기 철심(32)에 제각기 권회된 N개의 제1의 코일(C11 내지 C14) 및 N개의 제2의 코일(C21 내지 C24)을 구비하고,
상기 N개의 제1의 코일(C11 내지 C14)의 제1의 전극은 각각 상기 N대의 전원(41 내지 44)의 제1의 출력 단자에 접속되고, 그들의 제2의 전극은 함께 상기 부하(45)의 일방 단자에 접속되고,
상기 N개의 제2의 코일(C21 내지 C24)의 제1의 전극은 각각 상기 N대의 전원(41 내지 44)의 제2의 출력 단자에 접속되고, 그들의 제2의 전극은 함께 상기 부하(45)의 일방 단자에 접속되며,
상기 N개의 제 1 코일(C11 내지 C14)은 상기 철심(32)의 둘레 방향으로 순차 배열되며, 상기 N개의 제 2 코일(C21 내지 C24)은 상기 N개의 제 1 코일(C11 내지 C14)과 역방향으로 순차 배열되며, 상기 N개의 제 1 코일(C11 내지 C14)의 제 1 전극과 N개의 제 2 코일(C21 내지 C24)의 제 2 전극과는 같은 극성이며,
같은 전원에 접속되는 제1 및 제2의 코일(C11과 C21, C12와 C22, C13과 C23, 또는 C14와 C24)은 노멀 모드 코일을 구성하고 있으며,
상기 부하(45)에 흐르는 전류는 상기 N대의 전원(41 내지 44)에 의해 균등하게 분담되며,
상기 N대의 전원(41 내지 44)의 제 1 출력단자로부터 상기 N개의 제 1 코일(C11 내지 C14)를 거쳐 상기 부하(45)의 한쪽 단자에 전류가 흐름과 함께, 상기 부하(45)의 다른 쪽 단자로부터 상기 N개의 제 2 코일(C21 내지 C24)를 거쳐 상기 N대의 전원(41 내지 44)의 제 2 출력 단자에 전류가 흐르면, 상기 N개의 제 1 코일(C11 내지 C14) 및 상기 N개의 제 2 코일(C21 내지 C24)에 의해 같은 방향의 자속이 상기 철심(32) 내에 생성되는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
제 7항에 있어서,
상기 리액터(31)는,
또한, 각각 상기 N개의 제1의 코일(C11 내지 C14)의 제1의 전극에 접속된 N개의 제1의 단자(T11 내지 T14)와,
각각 상기 N개의 제2의 코일(C21 내지 C24)의 제1의 전극에 접속된 N개의 제2의 단자(T21 내지 T24)와,
상기 N개의 제1의 코일(C11 내지 C14)의 제2의 전극에 접속된 제3의 단자(TO1)와,
상기 N개의 제2의 코일(C21 내지 C24)의 제2의 전극에 접속된 제4의 단자(TO2)를 포함하고,
상기 N개의 제1의 단자(T11 내지 T14)는 각각 상기 N대의 전원(41 내지 44)의 제1의 출력 단자에 접속되고,
상기 N개의 제2의 단자(T21 내지 T24)는 각각 상기 N대의 전원(41 내지 44)의 제2의 출력 단자에 접속되고,
상기 제3의 단자(TO1)는 상기 부하(45)의 일방 단자에 접속되고,
상기 제4의 단자(TO2)는 상기 부하(45)의 타방 단자에 접속되는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
제 7항에 있어서,
상기 철심(32)은,
제1 및 제2의 다리부(33, 34)와,
상기 제 1 및 제 2의 다리부(33, 34)의 한쪽 단부를 자기적으로 결합하는 제 1의 요크부(36)와,
상기 제 1 및 제 2의 다리부(33, 34)의 다른 쪽 단부를 자기적으로 결합하는 제 2의 요크부(35)를 포함하며,
상기 N개의 제1의 코일(C11 내지 C14)은, 상기 제1의 다리부(33)의 한 쪽 단부측으로부터 다른 쪽 단부측으로 향하여 배열되어 상기 제 1의 다리부(33)에 각각 별도로 권회되고,
상기 N개의 제2의 코일(C21 내지 C24)은, 상기 제2의 다리부(34)의 한 쪽 단부측으로부터 다른 쪽 단부측으로 향하여 배열되어 상기 제 2의 다리부(34)에 각각 별도로 권회되고,
상기 노멀 모드 코일을 구성하는 상기 제1 및 제2의 코일(C11과 C21, C12와 C22, C13과 C23, 또는 C14와 C24)은 서로 인접해서 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
삭제
제 9항에 있어서,
상기 N대의 전원(41 내지 44)의 각각은, 제1의 직류 전압을 제2의 직류 전압으로 변환하는 초퍼인 것을 특징으로 하는 전원 장치.
제 9항에 있어서,
상기 N대의 전원의 각각은, 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 인버터인 것을 특징으로 하는 전원 장치.
제 9항에 있어서,
상기 N대의 전원의 각각은, 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터인 것을 특징으로 하는 전원 장치.