特許 5886939 リアクトルおよびそれを用いた電源装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5886939

(24)【登録日】2016年2月19日

(45)【発行日】2016年3月16日

(54)【発明の名称】リアクトルおよびそれを用いた電源装置

(51)【国際特許分類】

   H01F 37/00 20060101AFI20160303BHJP

   H02M 3/155 20060101ALI20160303BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20160303BHJP

【ＦＩ】

   H01F37/00 M

   H02M3/155 W

   H02M7/48 Z

   H01F37/00 C

   H02M3/155 Z

【請求項の数】13

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-504501(P2014-504501)

(86)(22)【出願日】2012年3月13日

(86)【国際出願番号】JP2012056367

(87)【国際公開番号】WO2013136428

(87)【国際公開日】20130919

【審査請求日】2014年6月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】東芝三菱電機産業システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】木下 雅博

【審査官】 堀 拓也

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０６３６２９８６（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 米国特許第０５２０４８０９（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０６５３８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２２３６６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｆ ３７／００

Ｈ０２Ｍ ３／１５５

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｎ台（ただし、Ｎは２以上の整数である）の電源（１１〜１４）と、
前記Ｎ台の電源（１１〜１４）を負荷（１５）に対して並列接続するリアクトル（１）とを備え、
前記リアクトル（１）は、
環状の鉄心（２）と、
前記鉄心（２）に別々に巻回されたＮ個のコイル（Ｃ１〜Ｃ４）とを含み、
前記Ｎ個のコイル（Ｃ１〜Ｃ４）は前記鉄心（２）の周方向に順次配列され、前記Ｎ個のコイル（Ｃ１〜Ｃ４）の第１の電極から第２の電極への巻回方向は同じであり、
前記Ｎ個のコイル（Ｃ１〜Ｃ４）の第１の電極はそれぞれ前記Ｎ台の電源（１１〜１４）の出力端子に接続され、それらの第２の電極はともに前記負荷（１５）に接続され、
前記Ｎ台の電源（１１〜１４）から前記Ｎ個のコイル（Ｃ１〜Ｃ４）を介して前記負荷（１５）に電流が流され、前記Ｎ個のコイル（Ｃ１〜Ｃ４）によって同じ方向の磁束が前記鉄心（２）内に生成され、
前記負荷（１５）に流れる電流は前記Ｎ台の電源（１１〜１４）によって分担される、電源装置。

【請求項2】

前記リアクトル（１）は、
さらに、それぞれ前記Ｎ個のコイル（Ｃ１〜Ｃ４）の第１の電極に接続されたＮ個の第１の端子（Ｔ１〜Ｔ４）と、
前記Ｎ個のコイル（Ｃ１〜Ｃ４）の第２の電極に接続された第２の端子（ＴＯ）とを含み、
前記Ｎ個の第１の端子（Ｔ１〜Ｔ４）はそれぞれ前記Ｎ台の電源（１１〜１４）の出力端子に接続され、
前記第２の端子（ＴＯ）は前記負荷（１５）に接続される、請求項１に記載の電源装置。

【請求項3】

前記鉄心（２）は、
第１および第２の脚部（３，４）と、
前記第１および第２の脚部（３，４）の一方端部を磁気的に結合する第１のヨーク部（６）と、
前記第１および第２の脚部（３，４）の他方端部を磁気的に結合する第２のヨーク部（５）とを含み、
Ｎは偶数であり、
前記Ｎ個のコイル（Ｃ１〜Ｃ４）のうちのＮ／２個のコイル（Ｃ１，Ｃ２）は、前記第１の脚部（３）の一方端部側から他方端部側に向かって配列されて前記第１の脚部（３）に別々に巻回され、
前記Ｎ個のコイル（Ｃ１〜Ｃ４）のうちの他のＮ／２個のコイル（Ｃ３，Ｃ４）は、前記第２の脚部（４）の他方端部側から一方端部側に向かって配列されて前記第２の脚部（４）に別々に巻回されている、請求項１に記載の電源装置。

【請求項4】

前記Ｎ台の電源（１１〜１４）の各々は、第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換するチョッパである、請求項１に記載の電源装置。

【請求項5】

前記Ｎ台の電源の各々は、直流電圧を交流電圧に変換するインバータである、請求項１に記載の電源装置。

【請求項6】

前記Ｎ台の電源の各々は、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータである、請求項１に記載の電源装置。

【請求項7】

Ｎ台（ただし、Ｎは２以上の整数である）の電源（４１〜４４）を負荷（４５）に対して並列接続するリアクトル（３１）であって、
環状の鉄心（３２）と、
前記鉄心（３２）に別々に巻回されたＮ個の第１のコイル（Ｃ１１〜Ｃ１４）およびＮ個の第２のコイル（Ｃ２１〜Ｃ２４）とを備え、
前記Ｎ個の第１のコイル（Ｃ１１〜Ｃ１４）の第１の電極はそれぞれ前記Ｎ台の電源（４１〜４４）の第１の出力端子に接続され、それらの第２の電極はともに前記負荷（４５）の一方端子に接続され、
前記Ｎ個の第２のコイル（Ｃ２１〜Ｃ２４）の第１の電極はそれぞれ前記Ｎ台の電源（４１〜４４）の第２の出力端子に接続され、それらの第２の電極はともに前記負荷（４５）の他方端子に接続され、
同じ電源に接続される第１および第２のコイル（Ｃ１１とＣ２１，Ｃ１２とＣ２２,Ｃ１３とＣ２３，またはＣ１４とＣ２４）はノーマルモードコイルを構成している、リアクトル。

【請求項8】

さらに、それぞれ前記Ｎ個の第１のコイル（Ｃ１１〜Ｃ１４）の第１の電極に接続されたＮ個の第１の端子（Ｔ１１〜Ｔ１４）と、
それぞれ前記Ｎ個の第２のコイル（Ｃ２１〜Ｃ２４）の第１の電極に接続されたＮ個の第２の端子（Ｔ２１〜Ｔ２４）と、
前記Ｎ個の第１のコイル（Ｃ１１〜Ｃ１４）の第２の電極に接続された第３の端子（ＴＯ１）と、
前記Ｎ個の第２のコイル（Ｃ２１〜Ｃ２４）の第２の電極に接続された第４の端子（ＴＯ２）とを備え、
前記Ｎ個の第１の端子（Ｔ１１〜Ｔ１４）はそれぞれ前記Ｎ台の電源（４１〜４４）の第１の出力端子に接続され、
前記Ｎ個の第２の端子（Ｔ２１〜Ｔ２４）はそれぞれ前記Ｎ台の電源（４１〜４４）の第２の出力端子に接続され、
前記第３の端子（ＴＯ１）は前記負荷（４５）の一方端子に接続され、
前記第４の端子（ＴＯ２）は前記負荷（４５）の他方端子に接続される、請求項７に記載のリアクトル。

【請求項9】

前記鉄心（３２）は、第１および第２の脚部（３３，３４）と、それらを磁気的に結合するヨーク部（３５，３６）とを含み、
前記Ｎ個の第１のコイル（Ｃ１１〜Ｃ１４）は前記第１の脚部（３３）に別々に巻回され、
前記Ｎ個の第２のコイル（Ｃ２１〜Ｃ２４）は前記第２の脚部（３４）に別々に巻回され、
前記ノーマルモードコイルを構成する前記第１および第２のコイル（Ｃ１１とＣ２１，Ｃ１２とＣ２２,Ｃ１３とＣ２３，またはＣ１４とＣ２４）は互いに隣接して配置されている、請求項７に記載のリアクトル。

【請求項10】

請求項７に記載のリアクトル（３１）と、
前記Ｎ台の電源（４１〜４４）とを備える、電源装置。

【請求項11】

前記Ｎ台の電源（４１〜４４）の各々は、第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換するチョッパである、請求項１０に記載の電源装置。

【請求項12】

前記Ｎ台の電源の各々は、直流電圧を交流電圧に変換するインバータである、請求項１０に記載の電源装置。

【請求項13】

前記Ｎ台の電源の各々は、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータである、請求項１０に記載の電源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明はリアクトルおよびそれを用いた電源装置に関し、特に、複数の電源を負荷に対して並列接続するリアクトルと、それを用いた電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

負荷容量がチョッパの出力よりも大きい場合でも、複数台のチョッパを負荷に対して並列接続すれば、負荷を運転することができる。この場合、複数台のチョッパで負荷電流を均等に分担する必要がある。また、各チョッパと負荷の間にリアクトルを接続して、チョッパ間のスイッチングのタイミングや出力インピーダンスの差の影響を抑制する必要がある（たとえば、特開平９−２１５３２２号公報（特許文献１）、特開２００６−２７１１０２号公報（特許文献２）参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平９−２１５３２２号公報

【特許文献2】特開２００６−２７１１０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、従来は、各チョッパ毎にリアクトルを設けていたので、チョッパと同数のリアクトルが必要となり、装置が大型化し、高価格になるという問題があった（図５、図１２参照）。

【0005】

それゆえに、この発明の主たる目的は、小型で低価格のリアクトルと、それを用いた電源装置とを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この発明に係る電源装置は、Ｎ台（ただし、Ｎは２以上の整数である）の電源と、Ｎ台の電源を負荷に対して並列接続するリアクトルとを備えたものである。リアクトルは、環状の鉄心と、鉄心に別々に巻回されたＮ個のコイルとを含む。Ｎ個のコイルは鉄心の周方向に順次配列され、Ｎ個のコイルの第１の電極から第２の電極への巻回方向は同じである。Ｎ個のコイルの第１の電極はそれぞれＮ台の電源の出力端子に接続され、それらの第２の電極はともに負荷に接続される。Ｎ台の電源からＮ個のコイルを介して負荷に電流が流され、Ｎ個のコイルによって同じ方向の磁束が鉄心内に生成される。負荷に流れる電流はＮ台の電源によって分担される。

【0007】

好ましくは、リアクトルは、さらに、それぞれＮ個のコイルの第１の電極に接続されたＮ個の第１の端子と、Ｎ個のコイルの第２の電極に接続された第２の端子とを含む。Ｎ個の第１の端子はそれぞれＮ台の電源の出力端子に接続され、第２の端子は負荷に接続される。
また好ましくは、鉄心は、第１および第２の脚部と、第１および第２の脚部の一方端部を磁気的に結合する第１のヨーク部と、第１および第２の脚部の他方端部を磁気的に結合する第２のヨーク部とを含む。Ｎは偶数である。Ｎ個のコイルのうちのＮ／２個のコイルは、第１の脚部の一方端部側から他方端部側に向かって配列されて第１の脚部に別々に巻回される。Ｎ個のコイルのうちの他のＮ／２個のコイルは、第２の脚部の他方端部側から一方端部側に向かって配列されて第２の脚部に別々に巻回されている。

【0008】

また、この発明に係るリアクトルは、Ｎ台（ただし、Ｎは２以上の整数である）の電源を負荷に対して並列接続するリアクトルであって、環状の鉄心と、鉄心に別々に巻回されたＮ個の第１のコイルおよびＮ個の第２のコイルとを備えたものである。Ｎ個の第１のコイルの第１の電極はそれぞれＮ台の電源の第１の出力端子に接続され、それらの第２の電極はともに負荷の一方端子に接続される。Ｎ個の第２のコイルの第１の電極はそれぞれＮ台の電源の第２の出力端子に接続され、それらの第２の電極はともに負荷の他方端子に接続される。同じ電源に接続される第１および第２のコイルはノーマルモードコイルを構成している。

【0009】

好ましくは、さらに、それぞれＮ個の第１のコイルの第１の電極に接続されたＮ個の第１の端子と、それぞれＮ個の第２のコイルの第１の電極に接続されたＮ個の第２の端子と、Ｎ個の第１のコイルの第２の電極に接続された第３の端子と、Ｎ個の第２のコイルの第２の電極に接続された第４の端子とを備える。Ｎ個の第１の端子はそれぞれＮ台の電源の第１の出力端子に接続され、Ｎ個の第２の端子はそれぞれＮ台の電源の第２の出力端子に接続される。第３の端子は負荷の一方端子に接続され、第４の端子は負荷の他方端子に接続される。

【0010】

また好ましくは、鉄心は、第１および第２の脚部と、それらを磁気的に結合するヨーク部とを含む。Ｎ個の第１のコイルは第１の脚部に別々に巻回され、Ｎ個の第２のコイルは第２の脚部に別々に巻回される。ノーマルモードコイルを構成する第１および第２のコイルは互いに隣接して配置されている。

【0011】

また、この発明に係る電源装置は、上記リアクトルと、Ｎ台の電源とを備える。
好ましくは、Ｎ台の電源の各々は、第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換するチョッパである。

【0012】

また好ましくは、Ｎ台の電源の各々は、直流電圧を交流電圧に変換するインバータである。

【0013】

また好ましくは、Ｎ台の電源の各々は、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータである。

【発明の効果】

【0014】

この発明に係るリアクトルおよび電源装置では、環状の鉄心にＮ個のコイルが別々に巻回され、Ｎ個のコイルの第１の電極がそれぞれＮ台の電源の出力端子に接続され、それらの第２の電極がともに負荷に接続される。したがって、複数の電源に対して１個のリアクトルを設ければ足りるので、装置の小型化、低価格化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】この発明の実施の形態１によるリアクトルの要部を示す図である。

【図2】図１に示したリアクトルの構成を示す回路図である。

【図3】図２に示したリアクトルを用いた電源装置の構成を示す回路ブロック図である。

【図4】図３に示したチョッパの構成を示す回路図である。

【図5】実施の形態１の比較例となる電源装置の構成を示す回路ブロック図である。

【図6】図５に示したリアクトルの構成を示す図である。

【図7】図６に示したリアクトルを示す回路図である。

【図8】この発明の実施の形態２によるリアクトルの要部を示す図である。

【図9】図８に示したリアクトルの構成を示す回路図である。

【図10】図９に示したリアクトルを用いた電源装置の構成を示す回路ブロック図である。

【図11】図１０に示したチョッパの構成を示す回路図である。

【図12】実施の形態２の比較例となる電源装置の構成を示す回路ブロック図である。

【図13】図１２に示したリアクトルの構成を示す図である。

【図14】図１３に示したリアクトルを示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

[実施の形態１]
本願の実施の形態１によるリアクトル１は、図１に示すように、四角形の環状の鉄心２と、複数（図１では４個）のコイルＣ１〜Ｃ４とを備える。鉄心２は、２本の脚部３，４と、２個のヨーク部５，６とを含む。２本の脚部３，４は、所定の距離を開けて互いに平行に設けられ、ヨーク部５の上に立設されている。脚部３，４の下端はヨーク部５に接合され、ヨーク部６は脚部３，４の上端に接合されている。脚部３，４は、ヨーク部５，６によって磁気的に結合されている。脚部３，４およびヨーク部５，６によって四角形の環状の磁路が形成されている。

【0017】

コイルＣ１〜Ｃ４は、環状の鉄心２の周方向（図１では左回り方向）に配列され、鉄心２に別々に巻回されている。コイルＣ１〜Ｃ４は、同じものであり、同じ導電線を、同じ巻方向（たとえば右巻き）に、同じ回数、巻回したものである。換言すると、コイルＣ１は脚部３の上側の部分に巻回され、コイルＣ２は脚部３の下側の部分に巻回される。また、コイルＣ３は脚部４の下側の部分に巻回され、コイルＣ４は脚部４の上側の部分に巻回される。

【0018】

脚部３の上方から見てコイルＣ１，Ｃ２の各々は所定の巻方向（たとえば右巻き）に巻回され、脚部４の下方から見てコイルＣ３，Ｃ４の各々は所定の巻方向（この場合は右巻き）に巻回されている。コイルＣ１〜Ｃ４の始端にはそれぞれ第１の電極Ａ１〜Ａ４が設けられ、コイルＣ１〜Ｃ４の終端にはそれぞれ第２の電極Ｂ１〜Ｂ４が設けられている。このリアクトル１では、コイルＣ１〜Ｃ４間の電磁結合の度合いが低く、漏れインダクタンスが大きくなっている。

【0019】

図２は、リアクトル１の構成を示す回路図である。図２において、リアクトル１は、鉄心２およびコイルＣ１〜Ｃ４に加え、４個の入力端子Ｔ１〜Ｔ４と、１個の出力端子ＴＯとを備える。コイルＣ１〜Ｃ４の第１の電極Ａ１〜Ａ４はそれぞれ入力端子Ｔ１〜Ｔ４に接続され、第２の電極Ｂ１〜Ｂ４はともに出力端子ＴＯに接続される。コイルＣ１〜Ｃ４の始端（第１の電極Ａ１〜Ａ４）は互いに同じ極性になるので、図２では、コイルＣ１〜Ｃ４の始端の各々に黒丸印が付されている。

【0020】

図３は、リアクトル１を備えた電源装置の構成を示す回路ブロック図である。図３において、電源装置は、直流電源１０と、４台のチョッパ１１〜１４と、リアクトル１とを備える。チョッパ１１〜１４の電源端子１１ａ〜１４ａは、ともに直流電源１０の正極に接続される。チョッパ１１〜１４の基準電圧端子１１ｂ〜１４ｂは、ともに直流電源１０の負極に接続される。チョッパ１１〜１４の出力端子１１ｃ〜１４ｃは、それぞれリアクトル１の入力端子Ｔ１〜Ｔ４に接続される。リアクトル１の出力端子ＴＯは、負荷１５の一方端子に接続される。負荷１５の他方端子は、直流電源１０の負極に接続される。直流電源１０の負極は、基準電圧（たとえば、接地電圧）を受ける。

【0021】

チョッパ１１〜１４の各々は、直流電源１０から直流電圧Ｖ１を受け、その直流電圧Ｖ１を所定の直流電圧Ｖ２に変換して負荷１５に供給する。負荷１５に流れる電流がチョッパ１１〜１４で均等に分担されるように、チョッパ１１〜１４が制御される。

【0022】

図４は、チョッパ１１の構成を示す回路図である。図４において、チョッパ１１は、トランジスタＱ、ダイオードＤ、およびコイルＣａを含む。トランジスタＱのコレクタは入力端子１１ａに接続され、そのエミッタはコイルＣａを介して出力端子１１ｃに接続される。ダイオードＤのアノードは基準電圧端子１１ｂに接続され、そのカソードはトランジスタＱのエミッタに接続される。

【0023】

トランジスタＱがオンされると、直流電源１０の正極からトランジスタＱ、コイルＣａ，Ｃ１、および負荷１５を介して直流電源１０の負極に電流が流れ、コイルＣａ，Ｃ１に電磁エネルギーが蓄えられる。トランジスタＱがオフされると、コイルＣａ，Ｃ１に蓄えられた電磁エネルギーにより、コイルＣａ，Ｃ１、負荷１５、およびダイオードＤの経路に電流が流れる。

【0024】

所定の周期でトランジスタＱがオンおよびオフされる。１周期内におけるトランジスタＱのオン時間を長くすれば負荷１５に印加される電圧Ｖ２が上昇し、逆に、１周期内におけるトランジスタＱのオン時間を短くすれば負荷１５に印加される電圧Ｖ２が低下する。したがって、トランジスタＱのオン時間を調整することにより、直流電源１０の出力電圧Ｖ１を所望の直流電圧Ｖ２に変換して負荷１５に供給することができる。

【0025】

他のチョッパ１２〜１４の各々もチョッパ１１と同じ構成である。チョッパ１１〜１４のトランジスタＱのオン時間を個別に微調整することにより、チョッパ１１〜１４で負荷電流を均等に分担することができる。

【0026】

この実施の形態１では、鉄心２に複数のコイルＣ１〜Ｃ４を別々に巻回し、コイルＣ１〜Ｃ４の第１の電極Ａ１〜Ａ４をそれぞれ複数のチョッパ１１〜１４の出力端子１１ｃ〜１４ｃに接続し、コイルＣ１〜Ｃ４の第２の電極Ｂ１〜Ｂ４をともに負荷１５に接続する。したがって、１個のリアクトル１によって複数のチョッパ１１〜１４を負荷１５に並列接続することができ、装置の小型化、低価格化を図ることができる。

【0027】

なお、この実施の形態１では、チョッパ１１〜１４の各々にコイルＣａを含ませたが、コイルＣａを除去してもよい。この場合は、コイルＣ１〜Ｃ４がそれぞれチョッパ１１〜１４のコイルＣａを兼ねることとなる。

【0028】

また、この実施の形態１では、直流電源１０およびチョッパ１１〜１４を設けたが、これに限るものではなく、チョッパ１１〜１４の各々を直流電圧を交流電圧に変換するインバータで置換してもよい。また、直流電源１０を交流電源で置換し、チョッパ１１〜１４の各々を交流電圧を直流電圧に変換するコンバータで置換してもよい。

【0029】

また、それぞれ３相に対応する３つのリアクトル１を使用し、各相毎にリアクトル１によって複数台のインバータを並列接続してもよい。

【0030】

また、この実施の形態１では、４個のコイルＣ１〜Ｃ４を１個の鉄心２に巻回したが、２個、３個、または５個以上のコイルを１個の鉄心に巻回し、２台、３台、または５台以上のチョッパ１１を負荷１５に対して並列接続してもよい。すなわち、Ｎ個（ただし、Ｎは２以上の整数である）のコイルを１個の鉄心に巻回し、Ｎ台のチョッパ１１を負荷１５に対して並列接続してもよい。

【0031】

図５は、実施の形態１の比較例となる電源装置の構成を示す回路ブロック図であって、図３と対比される図である。図５を参照して、この電源装置が図３の電源装置と異なる点は、リアクトル１が４個のリアクトル２１〜２４で置換されている点である。リアクトル２１〜２４の第１の端子２１ａ〜２４ａは、それぞれチョッパ１１〜１４の出力端子１１ｃ〜１４ｃに接続される。リアクトル２１〜２４の第２の端子２１ｂ〜２４ｂは、ともに負荷１５の一方端子に接続される。

【0032】

図６はリアクトル２１の構成を示す図であり、図７はリアクトル２１を示す回路図であえる。図６および図７において、リアクトル２１は、四角形の環状の鉄心２５と、２個のコイルＣ５，Ｃ６と、第１の端子２１ａと、第２の端子２１ｂとを備える。鉄心２５は、２本の脚部２６，２７と、２個のヨーク部２８，２９とを含む。脚部２６，２７は、ヨーク部２８，２９によって磁気的に結合されている。脚部２６，２７およびヨーク部２８，２９によって四角形の環状の磁路が形成されている。

【0033】

コイルＣ５，Ｃ６は、それぞれ脚部２６，２７に独立に巻回されている。コイルＣ５の第１の電極は第１の端子２１ａに接続され、コイルＣ５の第２の電極はコイルＣ６の第１の電極に接続され、コイルＣ６の第２の電極は第２の端子２１ｂに接続される。すなわち、コイルＣ５，Ｃ６は、第１および第２の端子２１ａ，２１ｂ間に直列接続されて１つのコイルを構成している。リアクトル２２〜２４の各々は、リアクトル２１と同じ構成である。

【0034】

したがって、比較例では、４つのチョッパ１１〜１４に対して４つのリアクトル２１〜２４を設けるので、装置が大型化し、高価格になるという問題がある。これに対して実施の形態１では、４つのチョッパ１１〜１４に対して１つのリアクトル１を設けるので、装置の小型化、低価格化を図ることができる。

【0035】

[実施の形態２]
本願の実施の形態２によるリアクトル３１は、図８に示すように、四角形の環状の鉄心３２と、複数（図８では８個）のコイルＣ１１〜Ｃ１４，Ｃ２１〜Ｃ２４とを備える。鉄心３２は、２本の脚部３３，３４と、２個のヨーク部３５，３６とを含む。２本の脚部３３，３４は、所定の距離を開けて互いに平行に設けられ、ヨーク部３５の上に立設されている。脚部３３，３４の下端はヨーク部３５に接合され、ヨーク部３６は脚部３３，３４の上端に接合されている。脚部３３，３４は、ヨーク部３５，３６によって磁気的に結合されている。脚部３３，３４およびヨーク部３５，３６によって四角形の環状の磁路が形成されている。

【0036】

コイルＣ１１〜Ｃ１４は、脚部３３の上から下に向かう方向に順に配列されている。コイルＣ１１〜Ｃ１４は、脚部３３に別々に巻回されている。コイルＣ１１〜Ｃ１４は、同じものであり、同じ導電線を、同じ巻方向（たとえば右巻き）に、同じ回数、巻回したものである。脚部３３の上方から見てコイルＣ１１〜Ｃ１４の各々は所定の巻方向（たとえば右巻き）に巻回される。コイルＣ１１〜Ｃ１４の始端にはそれぞれ第１の電極Ａ１１〜Ａ１４が設けられ、コイルＣ１１〜Ｃ１４の終端にはそれぞれ第２の電極Ａ２１〜Ａ２４が設けられている。

【0037】

同様に、コイルＣ２１〜Ｃ２４は、脚部３４の上から下に向かう方向に順に配列されている。コイルＣ２１〜Ｃ２４は、脚部３４に別々に巻回されている。コイルＣ２１〜Ｃ２４は、同じものであり、同じ導電線を、同じ巻方向（たとえば右巻き）に、同じ回数、巻回したものである。脚部３４の上方から見てコイルＣ２１〜Ｃ２４の各々は所定の巻方向（たとえば右巻き）に巻回される。コイルＣ２１〜Ｃ２４の始端にはそれぞれ第１の電極Ｂ１１〜Ｂ１４が設けられ、コイルＣ２１〜Ｃ２４の終端にはそれぞれ第２の電極Ｂ２１〜Ｂ２４が設けられている。

【0038】

コイルＣ１１とＣ２１，Ｃ１２とＣ２２,Ｃ１３とＣ２３，Ｃ１４とＣ２４は、それぞれ互いに隣接して設けられている。このリアクトル３１では、コイルＣ１１〜Ｃ１４，Ｃ２１〜Ｃ２４間の電磁結合の度合いが低く、漏れインダクタンスが大きくなっている。

【0039】

図９は、リアクトル３１の構成を示す回路図である。図９において、リアクトル３１は、鉄心３２およびコイルＣ１１〜Ｃ１４，Ｃ２１〜Ｃ２４に加え、８個の入力端子Ｔ１１〜Ｔ１４，Ｔ２１〜Ｔ２４と、２個の出力端子ＴＯ１，ＴＯ２とを備える。コイルＣ１１〜Ｃ１４の第１の電極Ａ１１〜Ａ１４はそれぞれ入力端子Ｔ１１〜Ｔ１４に接続され、第２の電極Ａ２１〜Ａ２４はともに出力端子ＴＯ１に接続される。コイルＣ２１〜Ｃ２４の第１の電極Ｂ１１〜Ｂ１４はそれぞれ入力端子Ｔ２１〜Ｔ２４に接続され、第２の電極Ｂ２１〜Ｂ２４はともに出力端子ＴＯ２に接続される。

【0040】

コイルＣ１１〜Ｃ１４の始端（第１の電極Ａ１１〜Ａ１４）とコイルＣ２１〜Ｃ２４の終端（第２の電極Ｂ２１〜Ｂ２４）とは互いに同じ極性になるので、図９では、コイルＣ１１〜Ｃ１４の始端およびコイルＣ２１〜Ｃ２４の終端の各々に黒丸印が付されている。コイルＣ１１とＣ２１，Ｃ１２とＣ２２,Ｃ１３とＣ２３，Ｃ１４とＣ２４は、それぞれノーマルモードコイルを構成する。

【0041】

図１０は、リアクトル３１を備えた電源装置の構成を示す回路ブロック図である。図１０において、電源装置は、直流電源４０と、４台のチョッパ４１〜４４と、リアクトル３１とを備える。チョッパ４１〜４４の電源端子４１ａ〜４４ａは、ともに直流電源４０の正極に接続される。チョッパ４１〜４４の基準電圧端子４１ｂ〜４４ｂは、ともに直流電源４０の負極に接続される。

【0042】

チョッパ４１〜４４の第１の出力端子４１ｃ〜４４ｃは、それぞれリアクトル３１の入力端子Ｔ１１〜Ｔ１４に接続される。チョッパ４１〜４４の第２の出力端子４１ｄ〜４４ｄは、それぞれリアクトル３１の入力端子Ｔ２１〜Ｔ２４に接続される。リアクトル３１の出力端子ＴＯ１は、負荷４５の一方端子に接続される。リアクトル３１の出力端子ＴＯ２は、負荷４５の他方端子に接続される。直流電源４０の負極は、基準電圧（たとえば、接地電圧）を受ける。

【0043】

チョッパ４１〜４４の各々は、直流電源４０から直流電圧Ｖ１を受け、その直流電圧Ｖ１を所定の直流電圧Ｖ２に変換して負荷４５に供給する。負荷４５に流れる電流がチョッパ４１〜４４で均等に分担されるように、チョッパ４１〜４４が制御される。

【0044】

図１１は、チョッパ４１の構成を示す回路図である。図１１において、チョッパ４１は、トランジスタＱ、ダイオードＤ、およびコイルＣａ，Ｃｂを含む。トランジスタＱのコレクタは入力端子４１ａに接続され、そのエミッタはコイルＣａを介して第１の出力端子４１ｃに接続される。ダイオードＤのアノードは基準電圧端子４１ｂに接続され、そのカソードはトランジスタＱのエミッタに接続される。コイルＣｂは、基準電圧端子４１ｂと第２の出力端子４１ｄの間に接続される。

【0045】

トランジスタＱがオンされると、直流電源１０の正極からトランジスタＱ、コイルＣａ，Ｃ１１、負荷４５、およびコイルＣ２１,Ｃｂを介して直流電源４０の負極に電流が流れ、コイルＣａ，Ｃｂ，Ｃ１１，Ｃ２１に電磁エネルギーが蓄えられる。トランジスタＱがオフされると、コイルＣａ，Ｃｂ，Ｃ１１，Ｃ２１に蓄えられた電磁エネルギーにより、コイルＣａ，Ｃ１１、負荷４５、コイルＣ２１，Ｃｂ、ダイオードＤの経路に電流が流れる。

【0046】

所定の周期でトランジスタＱがオンおよびオフされる。１周期内におけるトランジスタＱのオン時間を長くすれば負荷４５に印加される電圧Ｖ２が上昇し、逆に、１周期内におけるトランジスタＱのオン時間を短くすれば負荷４５に印加される電圧Ｖ２が低下する。したがって、トランジスタＱのオン時間を調整することにより、直流電源４０の出力電圧Ｖ１を所望の直流電圧Ｖ２に変換して負荷４５に供給することができる。

【0047】

他のチョッパ４２〜４４の各々もチョッパ４１と同じ構成である。チョッパ４１〜４４のトランジスタＱのオン時間を個別に微調整することにより、チョッパ４１〜４４で負荷電流を均等に分担することができる。

【0048】

この実施の形態２では、鉄心３２に複数のコイルＣ１１〜Ｃ１４，Ｃ２１〜Ｃ２４を別々に巻回し、複数のコイルＣ１１〜Ｃ１４，Ｃ２１〜Ｃ２４を用いて複数のノーマルモードコイルを構成する。したがって、１個のリアクトル３１によって複数のチョッパ４１〜４４を負荷４５に並列接続することができ、装置の小型化、低価格化を図ることができる。

【0049】

なお、この実施の形態２では、チョッパ４１〜４４の各々にコイルＣａ，Ｃｂを含ませたが、コイルＣａ，Ｃｂを除去してもよい。この場合は、コイルＣ１１〜Ｃ１４がそれぞれチョッパ４１〜４４のコイルＣａを兼ね、コイルＣ２１〜Ｃ２４がそれぞれチョッパ４１〜４４のコイルＣｂを兼ねることとなる。

【0050】

また、この実施の形態２では、直流電源４０およびチョッパ４１〜４４を設けたが、これに限るものではなく、チョッパ４１〜４４の各々を直流電圧を交流電圧に変換するインバータで置換してもよい。また、直流電源４０を交流電源で置換し、チョッパ４１〜４４の各々を交流電圧を直流電圧に変換するコンバータで置換してもよい。

【0051】

また、それぞれ３相に対応する３つのリアクトル３１を使用し、各相毎にリアクトル３１によって複数台のインバータを並列接続してもよい。

【0052】

また、この実施の形態２では、４対のコイルＣ１１〜Ｃ１４，Ｃ２１〜Ｃ２４を１個の鉄心３２に巻回したが、２対、３対、または５対以上のコイルを１個の鉄心に巻回し、２台、３台、または５台以上のチョッパを負荷４５に対して並列接続してもよい。すなわち、Ｎ対（ただし、Ｎは２以上の整数である）のコイルを１個の鉄心に巻回し、Ｎ台のチョッパを負荷４５に対して並列接続してもよい。

【0053】

図１２は、実施の形態２の比較例となる電源装置の構成を示す回路ブロック図であって、図１０と対比される図である。図１２を参照して、この電源装置が図１２の電源装置と異なる点は、リアクトル３１が４つのノーマルモードリアクトル５１〜５４で置換されている点である。

【0054】

リアクトル５１〜５４の第１の端子５１ａ〜５４ａは、それぞれチョッパ４１〜４４の第１の出力端子４１ｃ〜４４ｃに接続される。リアクトル５１〜５４の第２の端子５１ｂ〜５４ｂは、それぞれチョッパ４１〜４４の第２の出力端子４１ｄ〜４４ｄに接続される。リアクトル４１〜４４の第３の端子４１ｃ〜４４ｃは、ともに負荷４５の一方端子に接続される。リアクトル４１〜４４の第４の端子４１ｄ〜４４ｄは、ともに負荷４５の他方端子に接続される。

【0055】

図１３はリアクトル５１の要部を示す図であり、図１４はリアクトル５１を示す回路図である。図１３および図１４において、リアクトル５１は、四角形の環状の鉄心５５と、２個のコイルＣ１５，Ｃ２５と、第１〜第４の端子５１ａ〜５１ｄとを備える。鉄心５５は、２本の脚部５６，５７と、２個のヨーク部５８，５９とを含む。脚部５６，５７は、ヨーク部５８，５９によって磁気的に結合されている。脚部５６，５７およびヨーク部５８，５９によって四角形の環状の磁路が形成されている。

【0056】

コイルＣ１５，Ｃ２５は、それぞれ脚部５６，５７に独立に巻回されている。コイルＣ１５の第１の電極Ａ１は第１の端子５１ａに接続され、コイルＣ１５の第２の電極Ａ２は第３の端子５１ｃに接続される。コイルＣ２５の第１の電極Ｂ１は第２の端子５１ｂに接続され、コイルＣ２５の第２の電極Ｂ２は第４の端子５１ｄに接続される。コイルＣ１５，Ｃ２５は、ノーマルモードコイルを構成している。リアクトル５２〜５４の各々は、リアクトル５１と同じ構成である。

【0057】

したがって、比較例では、４つのチョッパ４１〜４４に対して４つのリアクトル５１〜５４を設けるので、装置が大型化し、高価格になるという問題がある。これに対して実施の形態２では、４つのチョッパ４１〜４４に対して１つのリアクトル３１を設けるので、装置の小型化、低価格化を図ることができる。

【0058】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明でなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0059】

１，２１〜２４，３１，５１〜５４ リアクトル、２，２５，３２，５５ 鉄心、３，４，２６，２７，３３，３４，５６，５７ 脚部、５，６，２８，２９，３５，３６，５８，５９ ヨーク部、１０，４０ 直流電源、１１〜１４，４１〜４４ チョッパ、１５，４５ 負荷、Ａ，Ｂ 電極、Ｃ コイル、Ｄ ダイオード、Ｑ トランジスタ、Ｔ 端子。

【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】