電抗器及電氣設備的製作方法
2023-10-06 23:14:34 4
電抗器及電氣設備的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種能夠削減磁芯的體積並能夠降低功率損耗的小型化的電抗器，其具有第1磁性體、以及互相絕緣且與第1磁性體絕緣並且以圍繞第1磁性體的方式配置並對應於輸入於各自的一端之間的信號而進行正耦合的一對線圈，第1磁性體具有第1及第2端部，第1及第2端部介由不存在第1磁性體的空間而不以互相直接相對的方式形成，基於在一對線圈的各自的一端之間輸入的輸入信號，從一對線圈的各自的另一端之間輸出輸出信號。
【專利說明】電抗器及電氣設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及太陽能發電用等的功率調節器所使用的電抗器、電氣設備。
【背景技術】
[0002]近年來，太陽能發電用等的功率調節器所使用的電抗器，隨著功率調節器的普及而被產業界廣泛要求低成本化、小型化。最近，從應對節能來看期望更高效率化或對應於節省資源而削減了材料的電抗器的出現。
[0003]現有的電抗器一般為專利文獻I中那樣的閉磁路磁性體結構。圖10為現有的電抗器的例子。電抗器R4具有第I線圈101、第2線圈102、第I磁性體a (103)、第2磁性體104、第3磁性體105、第I磁性體b (106)、現有電抗器的骨架(bobbin) 109a、109b。圖
10中，在第I磁性體a (103)以及用於確保與線圈的絕緣的現有電抗器的骨架109a上卷繞有第I線圈101。在第I磁性體b (106)以及用於確保與線圈的絕緣的現有電抗器的骨架109b上卷繞有第2線圈102。此處，現有電抗器的骨架109a、109b以分別能夠配置有第I線圈101和第2線圈102的方式被形成為U字狀。現有電抗器的骨架109a被安裝於第I磁性體a (103)的周圍，現有電抗器的骨架109b被安裝於第I磁性體b (106)的周圍。再有，第I線圈101和第2線圈102分別成為由不同的繞組而相互絕緣的狀態。再有，在第
I磁性體a (103)的一端和第I磁性體b (106)的一端配置有第2磁性體104,在第I磁性體a (103)和第I磁性體b (106)的另一端配置有第3磁性體105。但是,在該構造中，難以使第I線圈101和第2線圈102接近，第I線圈101和第2線圈102的耦合度一般為m=0.5左右，不能夠使線圈的耦合充分大。另外，雖然有洩漏磁通量但由於利用閉磁路結構，由流過線圈的電流而產生的磁通量通過形成閉磁路的磁性體內，由此會產生磁性體的功率損耗。另外，為了充分地得到磁性體的飽和磁通量，有必要使磁性體成為大型，其結果，會產生電抗器變得大型化的問題。
`[0004]現有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開2009-259971號(TDK株式會社)
【發明內容】
[0007]發明所要解決的技術問題
[0008]本發明的目的在於提供一種能夠削減磁芯的體積並降低功率損耗的小型的電抗器。
[0009]解決問題的技術手段
[0010]為了達成上述的目的，本發明的電抗器，具有--第I磁性體；互相絕緣且與所述第I磁性體絕緣並且以圍繞所述第I磁性體的方式配置並對應於在各自的一端之間輸入的信號而進行正耦合的一對線圈，所述第I磁性體具有第I及第2端部，所述第I及第2端部介由不存在所述第I磁性體的空間而不以互相直接相對的方式形成，基於在所述一對線圈的各自的一端之間輸入的輸入信號，從所述一對線圈的各自的另一端之間輸出輸出信號。
[0011]以該電抗器能夠降低功率損耗的方式，第I磁性體具有第I及第2端部，第I及第2端部介由不存在第I磁性體的空間而不以互相直接相對的方式形成，從而成為開磁路結構，由此由於削減磁性體的體積，以圍繞第I磁性體的方式配置一對線圈，因而能夠得到成為小型的電抗器的效果。
[0012]作為本發明的優選的方式，是所述一對線圈中的一方被另一方所覆蓋的電抗器。
[0013]該電抗器是對所述一對線圈中的一方進行卷繞，並在其上對另一方的線圈進行卷繞的電抗器，從而具有線圈容易卷繞的效果。另外，由於一對線圈成為重疊的構造，因此能夠使第I磁性體的體積更加小型化。
[0014]作為本發明的優選的方式，也可以是所述一對線圈在所述第I磁性體的中心線的方向上並設而配置的電抗器。
[0015]該電抗器，通過所述一對線圈在所述第I磁性體的中心線的方向上並設而配置從而線圈之間的寄生電容變小等，由此能夠提高一對線圈中的電感的頻率特性。
[0016]作為本發明的優選的方式，也可以是所述一對線圈為雙股繞組的電抗器。
[0017]該電抗器通過作為雙股繞組，從而具有使繞組容易的效果。
[0018]作為本發明的優選的方式，可以是所述第I磁性體具有相對於由所述一對線圈圍繞的所述第I磁性體的凸緣部，所述凸緣部與所述一對線圈絕緣的電抗器。
[0019]該電抗器通過設置凸緣部從而具有增加一對線圈的電感的效果。
[0020]作為本發明的優選的方式，可以是以與所述第I及第2端部相對的方式，配置並連接與所述第I磁性體不同的材質的第2及第3磁性體的電抗器。
[0021]該電抗器中，能夠調整一對線圈的電感。
[0022]作為本發明的優選的方式，可以是所述第2及第3磁性體成為相對於由所述線圈覆蓋的所述第I磁性體的凸緣部，所述凸緣部與所述一對線圈絕緣的電抗器。
[0023]該電抗器通過設置了凸緣部的第2及第3磁性體從而具有使一對線圈的電感增加的效果。
[0024]作為本發明的優選的方式，可以是所述第I磁性體的飽和磁通密度比所述第2及第3磁性體的飽和磁通密度大，所述第I磁性體的導磁率比所述第2及第3磁性體的導磁率小的電抗器。
[0025]根據本電抗器，即使在增大電流的情況下，也具有成為交流動作時的飽和磁通密度高(即直流重疊特性好)，一對線圈的電感高的電抗器的效果。
[0026]作為本發明的優選的方式，可以是所述正耦合的一對線圈之間的耦合度為0.8以上的電抗器。
[0027]通過提高耦合度從而具有能夠提高一對線圈的電感的效果。
[0028]作為本發明的優選的方式，可以是所述輸入信號為多個正以及負的脈衝信號，所述輸出信號為交流信號的電抗器。
[0029]該電抗器中，所述輸入信號為多個正以及負的脈衝信號，根據該電抗器，具有將所述輸出信號變換為交流信號的效果。
[0030]作為本發明的優選的方式，可以是具有該電抗器的電氣設備。
[0031]作為具有本電抗器的電路，具有使開關波形平滑的電路等。另外，作為具有所述電路的設備，具有功率調節器或逆變器電源、DC-DC轉換器等，能夠製成各種各樣的電氣設備。
[0032]發明的效果
[0033]本電抗器以圍繞第I磁性體的方式配置一對線圈，進一步通過開磁路結構從而削減磁性體的體積，由此得到了削減功率損耗並成為小型的電抗器的效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034]圖1是表不本發明的一個實施方式的電抗器Rl的截面圖。
[0035]圖2是表示本發明的其他的實施方式的電抗器R2的截面圖。
[0036]圖3是表不本發明的其他的實施方式的電抗器R3的截面圖。
[0037]圖4是第I磁性體的其他方式的例子。
[0038]圖5是第I磁性體的其他方式的例子。
[0039]圖6是第I磁性體的其他方式的例子。
[0040]圖7是第I磁性體的其他方式的例子。
[0041]圖8是第I磁性體的其他方式的例子。
[0042]圖9是第I磁性體的其他方式的例子。
[0043]圖10是現有的電抗器R4的截面圖。
[0044]圖11是電抗器的連接例。
[0045]圖12是表示本實施方式的電抗器和現有電抗器的直流重疊特性。
【具體實施方式】
[0046]以下，基於圖1?圖9說明本發明的實施方式。圖1是本實施方式的電抗器Rl的實施方式的截面圖。電抗器Rl具有第I線圈1、第2線圈2、第I磁性體3、第2磁性體4、第3磁性體5、以及設置了間隔的分割線圈用骨架7。
[0047]圖1中，在第I磁性體3以及、用於確保與線圈的絕緣的設置了間隔的分割線圈用骨架7上卷繞有I對線圈、即第I線圈I及第2線圈2。此處，以設置了間隔的分割線圈用骨架7能夠配置有第I線圈I和第2線圈2的方式，分割了的各個骨架形成為U字狀，再有，成為一體的構造，第I線圈I和第2線圈2由設置了間隔的分割線圈用骨架7而成為互相絕緣的狀態。即，第I線圈1、第2線圈2在第I磁性體3的中心線的方向上並設而配置。此處，所謂中心線，是指作為第I磁性體3的卷繞線圈的方向的中心的第I磁性體3的線段及其延長。另外，設置了間隔的分割線圈用骨架7被安裝於具有第I端部和第2端部的第I磁性體3的周圍。再有，在第I端部配置第2磁性體4，在第2端部配置第3磁性體5。
[0048]此處，第2磁性體4以及第3磁性體5，分別與第I磁性體3的第I端部和第2端部相接觸而配置，並且相比於第I端部及第2端部，較寬地形成成為其最大的寬度。因此，第2磁性體4以及第3磁性體5規定配置有第I線圈I及第2線圈2的線圈的中心線的長度方向的區域。另外，第2磁性體4以及第3磁性體5的成為最大的寬度比第I端部及第2端部更寬的區域優選為在第I磁性體3的全周圍方向的全部方向。
[0049]但是，在對應於穩定地固定配置第2磁性體4以及第3磁性體5等的要求而使第2磁性體4以及第3磁性體5為多邊形構造的情況下，可以為作為至少形成多邊形構造的平面的端部的直線部與第I端部及第2端部相接觸的構造，也可以以在形成多邊形構造的平面內部存在第I端部以及第2端部的方式形成。即，第2磁性體4以及第3磁性體5也可以形成凸緣部。這樣，第I磁性體3具有相對於由線圈圍繞的第I磁性體3的凸緣部，由於凸緣部與一對線圈絕緣，因而能夠增加一對線圈的電感。
[0050]此處，本實施方式的電抗器Rl中，第I磁性體3的兩端部，介由不存在第I磁性體3的空間而不以互相直接相對的方式形成。即，通過成為開磁路結構，與形成閉磁路的一般的磁芯形狀不同，減少了第I磁性體3的體積。因此，與現有相比能夠減少由流過一對線圈的電流產生的磁場所引起的第I磁性體3的功率損耗。
[0051]此外，本電抗器Rl中，第I線圈1、第2線圈2在第I磁性體3的中心線的方向上並設而配置，因此能夠減少第I線圈I及第2線圈2之間的寄生電容。此處，所謂中心線，是指作為第I磁性體3的卷繞線圈的方向的中心的第I磁性體3的線段及其延長。
[0052]此外，本電抗器Rl中,例如,作為第I磁性體3使用由飽和磁通密度高的壓粉材料構成的磁性體(例如，由鐵粉構成)，作為第2磁性體4以及第3磁性體5，使用比第I磁性體3的飽和磁通密度低但導磁率高、比第I磁性體3的功率損耗少的鐵氧體，從而在由流過一對線圈的電流所產生的磁通量中，可以活用配置於磁通量多的線圈內部的第I磁性體3的飽和磁通密度高的特長，因此能夠使電感的直流重疊特性良好並減少功率損耗。再有，第2磁性體4以及第3磁性體5，為了比配置於線圈內部的第I磁性體3的磁通量少，能夠活用可以比配置於線圈內部的第I磁性體3的飽和磁通密度少的鐵氧體的特徵。即，與第I磁性體3的兩端部相對配置並且與第I磁性體3不同的材質的第2磁性體4以及第3磁性體5，導磁率比第I磁性體3高，再有，第2磁性體4以及第3磁性體5形成凸緣部，磁性體在磁通量的流動的方向上延伸而降低退磁因數，從而能夠增大電感。其結果，第I磁性體的飽和磁通密度大於第2及第3磁性體的飽和磁通密度，即使增大電流的情況下，也可以成為交流動作時的飽和磁通密度高(即直流重疊特性良好)，一對線圈的電感高的電抗器。
[0053]其次，說明電抗器Rl的動作。在一對線圈的各自的一端之間輸入輸入信號，基於該輸入信號，可以從一對線圈的各自的另一端之間得到輸出信號。此處，輸入信號也可以為連續的交流信號或者利用矩形波的脈衝信號，或者，在利用矩形波的情況下，也可以使正和負的矩形波的兩方作為輸入信號。在將連續的交流信號作為輸入信號的情況下，輸出信號也可以為連續的交流信號。另外，在將利用矩形波的脈衝信號作為輸入信號的情況下，通過在一對輸出端之間連接電容器，從而能夠作為減少了來自輸出端之間的輸出信號的高頻成分的信號。另外，在將正和負的矩形波的兩方作為輸入信號的情況下，另外，通過在一對輸出端之間連接電容器，從而能夠減少輸出信號的高頻成分，因此，通過適當調整電容器的值，從而能夠得到高頻成分(波紋、噪聲成分)減少了的所希望的輸出信號。此外，在能夠輸出所希望的信號的情況下，也可以不將電容器連接於輸出端之間。
[0054]此處，在第I線圈I及第2線圈2的一對線圈的各自的輸入端之間輸入輸入信號，從一對線圈的各自的輸出端之間輸出輸出信號時，一對線圈被構成為正耦合。因此，能夠提高一對線圈的電感。
[0055]此處，在第I線圈I及第2線圈2的一對線圈的各自的輸入端之間輸入輸入信號並從一對線圈的各自的輸出端之間輸出輸出信號的時候，第I線圈I和第2線圈2中流過電流。此時，由流過的電流而在第I線圈I及第2線圈2產生磁通量，但各自的磁通量以增強的狀態進行正耦合。即，如果第I線圈I及第2線圈2的電感分別為L1=L2=L，則以由第I線圈I及第2線圈2構成的一對線圈的串聯電感成為Ls=Ll+L2+2m V (L1-L2)的方式連接第I線圈I及第2線圈2。此處，m為第I線圈I及第2線圈2的耦合度(m為O?I)。
[0056]根據本電抗器，具有第I磁性體3、互相絕緣且與第I磁性體3絕緣並且以圍繞第I磁性體3的方式配置並對應於在各自的一端之間輸入的信號進行正耦合的一對線圈，第I磁性體3具有第I及第2端部，第I及第2端部介由不存在第I磁性體3的空間而不以互相直接相對的方式形成，基於在一對線圈的各自的一端之間輸入的輸入信號，從一對線圈的各自的另一端之間輸出輸出信號，因此，以能夠降低功率損耗的方式，第I磁性體3具有第I及第2端部，第I及第2端部介由不存在第I磁性體3的空間而不以互相直接相對的方式形成，以圍繞第I磁性體3的方式配置一對線圈，所以能夠成為小型的電抗器。
[0057]另外，第I磁性體3具有相對於由線圈圍繞的第I磁性體3的凸緣部，凸緣部與一對線圈絕緣，因此能夠增加一對線圈的電感。
[0058]另外，第I線圈1、第2線圈2在第I磁性體的中心線的方向上並設而配置，因此，能夠降低第I線圈I及第2線圈2之間的寄生電容。
[0059]圖2是本實施方式的其他的實施方式的電抗器R2的截面圖。與圖1不同的是第I線圈11、第2線圈12、以及骨架18的構造，以下進行說明。此外，省略關於與圖1的構造同等的部分的記載。電抗器R2具有第I線圈11、第2線圈12、第I磁性體13、第2磁性體
14、第3磁性體15、沒有間隔的骨架18。
[0060]圖2中，在骨架18上卷繞有線圈11，進一步，在其上卷繞有線圈12。在卷繞第I線圈11之後，為了強化第I線圈11和第2線圈12之間的絕緣，也可以在第I線圈11和第2線圈12之間卷繞層間膠帶。此處，骨架18以能夠配置有卷繞的第I線圈11和第2線圈12的方式形成為U字狀，從而能夠實現磁性體與一對線圈的絕緣。另外，骨架18安裝於具有第I及第2端部的第I磁性體13的周圍。再有，在第I端部配置第2磁性體14，在第2端部配置第3磁性體15。
[0061]該電抗器中，對一對線圈中的一方進行卷繞，在其上對另一方的線圈進行卷繞，因此具有線圈容易卷繞的效果。另外，由於一對線圈成為重疊的構造，因此能夠使第I磁性體的體積更加小型化。
[0062]圖3是本實施方式的其他的實施方式的電抗器R3的截面圖。此外，省略關於與圖1的構造同等的部分的記載。電抗器R3具有第I線圈21、第2線圈22、第I磁性體23、第2磁性體24、第3磁性體25、沒有間隔的骨架28。
[0063]圖3中，在骨架28上第I線圈21和第2線圈22被雙股卷繞。此處，骨架28以能夠配置雙股卷繞的第I線圈21和第2線圈22的方式形成為U字狀，從而能夠實現磁性體與一對線圈的絕緣。另外，骨架28安裝於具有第I及第2端部的第I磁性體23的周圍。再有，在第I端部配置第2磁性體24，在第2端部配置第3磁性體25。
[0064]該電抗器通過成為雙股繞組，從而具有使繞組容易的效果。
[0065]此處，電抗器R1、電抗器R2、電抗器R3中，第I磁性體的截面為圓、橢圓、正方形、長方形、多邊形等、從製造上的方便等出發的多種的形態。另外，第2磁性體、第3磁性體也可以取得從圓、橢圓、正方形、長方形、多邊形等的板狀的磁性體到塊狀的磁性體等多種多樣的形態。此處，第2磁性體以及第3磁性體的成為最大的寬度比第I磁性體的第I端部及第2端部更寬的區域優選為在第I磁性體的全周圍方向的全部方向。再有，比第I磁性體的第I端部及第2端部更寬的區域的優選的最大外周與一對線圈的最大外周相同，但也可以不同。
[0066]但是，在對應於穩定地固定配置第2磁性體以及第3磁性體等的要求而使第2磁性體及第3磁性體為正方形、長方形、多邊形的構造的情況下，可以為作為至少形成正方形、長方形、多邊形構造的平面的端部的直線部與第I端部及第2端部相接觸的構造，也可以以在形成正方形、長方形、多邊形構造的平面內部存在第I端部以及第2端部的方式形成。
[0067]圖4?圖9為第I磁性體的其他的實施方式例。圖4中，具有第I端部及第2端部的第I磁性體中在第I端部配置第2磁性體34，在第2端部配置第3磁性體35，再有，在第I磁性體的中央，由與中心線正交的平面分割成第I磁性體分割la(33a)、第I磁性體分割Ib (33b)的兩部分。此外，第I磁性體也可以分割成2部分以上的多個。另外，分割部位也可以不等分。
[0068]圖5中，具有第I端部及第2端部的第I磁性體中第I端部及第2端部成為凸緣部，再有，在卷繞有線圈的部分的磁性體的中央，由與中心線正交的平面等分割成第I磁性體分割a (43a)、第I磁性體分割b (43b)。此外，分割部位並沒有特別的限定。
[0069]例如，如圖6所示，分割不限於中央，也可以在不是第I磁性體3的中央的部分，由與中心線正交的平面分割成第I磁性體分割a (53a)、第I磁性體分割b (53b)。
[0070]再有，使用了第I磁性體的線圈中，通過在磁性體的分割部設置間隙，從而在將大電流使用於線圈的情況下，由於不產生磁通量的飽和，因而能夠減少電感並且改善電感的直流重疊特性。利用這些來調整電感或電感的直流重疊特性，但在上述結構中也能夠調節分割部的間隙。另外，圖1?4、圖6的結構中，也可以在第I磁性體與第2磁性體和/或第3磁性體之間設置間隙。
[0071]圖7為具有第I端部及第2端部的第I磁性體63中第I端部及第2端部成為凸緣部且不分割而成為一體的方式。在該情況下，在使用骨架的情況下，骨架被預先分割，分割後的骨架配置於第I磁性體63的周圍。
[0072]圖8為具有第I端部及第2端部的第I磁性體73中僅第I端部或第2端部的任意一側設置凸緣部的方式。
[0073]圖9為具有第I端部及第2端部的第I磁性體83中第I端部及第2端部的兩端部不具有凸緣部的方式。
[0074]如上所述，如圖1?圖9所示，考慮了各種各樣的變形，也可以將這些變形進行各種各樣的組合。
[0075]此外，圖1至圖6的實施方式中，也可以為與第I及第2端部相對地配置並連接與第I磁性體不同的材質的第2及第3磁性體的電抗器，從而能夠調整一對線圈的電感。
[0076]另外，圖1?7的實施方式中，也可以為第2及第3磁性體成為相對於由線圈覆蓋的第I磁性體的凸緣部，凸緣部與所述一對線圈絕緣的電抗器，因此，能夠通過設置了凸緣部的第2及第3磁性體而增加一對線圈的電感。
[0077](實施例1)
[0078]以下，以圖1的結構例說明上述結構的動作。首先，作為參考例，對圖10的電抗器的結構進行說明。此處，圖10為現有的電抗器R4的實施方式的截面圖。[0079]圖10中，在第I磁性體a (103)以及用於確保與線圈的絕緣的具有絕緣性的骨架109a上卷繞有第I線圈101。在第I磁性體b (106)以及用於確保與線圈的絕緣的具有絕緣性的骨架109b上卷繞有第2線圈102。此處，骨架109a、109b以能夠分別配置有第I線圈101和第2線圈102的方式形成為U字狀。具有絕緣性的骨架109a安裝於第I磁性體a (103)的周圍，具有絕緣性的骨架109b安裝於第I磁性體b (106)的周圍。再有，第I線圈101和第2線圈102，在各個空間上不同的場所成為由不同的繞組而相互絕緣的狀態。再有，在第I磁性體a (103)的一端與第I磁性體b (106)的一端配置有第3磁性體104,在第I磁性體a (103)與第I磁性體b (106)的另一端配置有第4磁性體105。
[0080]第I線圈101與第2線圈102為對應於在各自的一端之間輸入的信號而正耦合的一對線圈。此處，如果第I線圈101及第2線圈102的電感分別為L1=L2=L，則由於線圈彼此遠離所以耦合度低。耦合度為0.5的情況下，一對線圈的串聯電感成為Ls=Ll+L2+2m V (LI.L2)=3L。
[0081]本實施方式的圖1中的第I線圈I和第2線圈2也為對應於在各自的一端之間輸入的信號而正耦合的一對線圈。圖11為使用了電抗器的電路例。
[0082]將太陽能發電用等的功率調節器的逆變器部所生成的如圖11的例子那樣的開關波形輸入至電抗器的第I線圈I和第2線圈2的一端之間並通過連接於第I線圈I和第2線圈2的另一端之間的電容器而輸出。所謂輸入的開關波形，是指PWM調製(脈寬調製)後的矩形波的集合。此處，實際輸入的開關波形的頻率為15kHz，輸入電壓為380V，輸入至第I線圈I和第2線圈2的輸入端之間。此時，由流過第I線圈I和第2線圈2的電流產生的磁通量成為互相增強的正耦合。即，等效而言，將第I線圈I和第2線圈2串聯連接。本實施方式中，一對線圈、即第I線圈I及第2線圈2接近並卷繞，所以第I線圈I和第2線圈2的稱合度大並成為m=0.9左右。本實施方式中，m=0.9的情況下Ls=3.8L,相同卷數的情況下電感比為3:3.8 (大約大了 26.7%)。
[0083]本實施例中，能夠成為所述正耦合的一對線圈之間的耦合度為0.8以上的電感器。耦合度m=0.8的情況下，一對線圈的串聯電感成為Ls=Ll+L2+2m V (LI.L2)=3.6L，相同卷數的情況下，電感比為3:3.6。通過提高耦合度，從而具有能夠提高正耦合的一對線圈的電感的效果。
[0084]將一對線圈的串聯電感設為相同的情況下，本實施方式的情況下能夠減少卷數。因此，製作了使用了以下那樣的結構的電抗器。本實施方式的電抗器例與圖2的結構相同等，第I線圈11為52匝((Mmml層52匝9層並列連接)，第2線圈12為52匝(Φ Imml層52阻9層並列連接)。另外,線圈部內的第I磁性體13為將Φ 26mm長75mm的棒狀的磁性體分割成三部分的磁性體(分別為Φ 26mm長25mm)，初導磁率120，飽和磁通密度為1290mT。第2磁性體14以及第3磁性體15均為長方體46mmX46mmX8mm,初導磁率2200,飽和磁通密度540mT。此處，使第I磁性體、第2磁性體、第3磁性體的各自的端部彼此接觸而配置。
[0085]現有電抗器例為圖10的結構，第I線圈101為52匝(Φ Imml層52匝9層並列連接)，第2線圈102為52匝((Mmml層52匝9層並列連接)。另外，線圈部內的第I磁性體(103、106)為將Φ 24mm長60mm的棒狀的磁性體分割成三部分的磁性體(分別為Φ 24mm長20mm)，初導磁率100，飽和磁通密度為1600mT。第2磁性體104以及第3磁性體105均為長方體70mm X 24mm X 20mm，初導磁率100，飽和磁通密度1600mT。[0086]圖12為使用了所述本實施方式的圖2的結構的電抗器與現有電抗器的直流重疊特性(電流-電感)的比較例。本實施方式的電抗器中與使用相同卷數的線圈無關，一對線圈的電感大，現有電抗器中隨著電流的增加一對線圈的電感逐漸地下降，但本實施方式的電抗器例中隨著電流的增加，一對線圈的電感的下降少。此時，使用的磁性體的體積在本實施方式的電抗器的例子中為121487立方mm，現有電抗器的例子中為78676立方mm，能夠將磁芯的體積削減大約40%。另外，本實施方式的電抗器中的電抗器的效率為99.50%，現有電抗器中電抗器的效率為99.43%，本實施方式的電抗器的效率良好，即功率損耗少。其結果，能夠削減磁芯的體積並降低功率損耗，從而可以使電抗器小型化。
[0087]此外，不將第I磁性體分割成3部分而由I個磁性體形成的情況下也得到相同的結果。此外，輸入信號為圖11所示的具有正以及負的脈衝信號的15kHZ周期的P麗信號(脈寬調製信號)，輸出信號為50Hz的正弦波信號(Sin信號)。
[0088]圖2所公開的實施方式中，也能夠成為所述正耦合的一對線圈之間的耦合度為0.8以上的電抗器。耦合度m=0.8的情況下，一對線圈的串聯電感成為Ls=Ll+L2+2m V (LI.L2) =3.6L，相同卷數的情況下，電感比為3:3.6。通過提高耦合度，從而具有能夠提高正耦合的一對線圈的電感的效果。
[0089]另外，即使在增大電流的情況下，也能夠成為交流動作時的飽和磁通密度高(即，直流重疊特性良好)，一對線圈的電感高的電抗器。
[0090]圖1的電抗器中由輸入的開關波形使第I線圈I和第2線圈2中流過電流，由此產生的磁通量通過位於第I線圈I和第2線圈2的內側的第I磁性體，從連接於第I端部的第2磁性體4介由不存在磁性體的空間並經由第3磁性體5而從第2端部返回到第I磁性體。此時，通過介由不存在磁性體的空間，從而不產生現有的電抗器中存在的磁通量所通過的磁性體的功率損耗，因而能夠減輕功率，並能夠削減不存在磁性體的部分的磁性體。即，以該電抗器能夠減少功率損耗的方式，第I磁性體具有第I及第2端部，第I及第2端部介由不存在第I磁性體的空間而不以互相直接相對的方式形成，從而削減磁性體的體積，以圍繞第I磁性體的方式配置一對線圈，所以得到了能夠作為小型的電抗器的效果。由此，能夠實現材料削減、小型化、高效率。
[0091]另外，通過使第I磁性體的飽和磁通密度比所述第2及第3磁性體的飽和磁通密度大，第I磁性體的導磁率比所述第2及第3磁性體的導磁率小，從而即使在增大電流的情況下，也能夠成為交流動作時的飽和磁通密度高(即直流重疊特性好)，一對線圈的電感高的電抗器。
[0092]作為本實施方式的構成例，記載了具有用於磁性體和線圈的絕緣的骨架的情況，但也可以用環氧樹脂等對磁性體進行絕緣塗覆來進行使用從而不使用骨架。再有，通過僅使用繞組的絕緣覆蓋來取得絕緣，從而也可以以不使用骨架也不使用磁性體的絕緣塗覆的方式構成。
[0093]作為本實施方式的優選的其他的方式，能夠製成具有該電抗器的電氣設備。作為具有本電抗器的電路，存在使開關波形平滑的電路等。另外，作為具有所述電路的設備，存在功率調節器或逆變器電源、DC-DC轉換器等，能夠製成各種各樣的電氣設備。
[0094]符號的說明
[0095]I 第I線圈[0096]2第2線圈
[0097]3第I磁性體
[0098]4第2磁性體
[0099]5第3磁性體
[0100]7設置了間隔的分割線圈用骨架
[0101]11第I線圈
[0102]12第2線圈
[0103]13第I磁性體
[0104]14第2磁性體
[0105]15第3磁性體
[0106]18沒有間隔的骨架
[0107]21第I線圈
[0108]22第2線圈
[0109]23第I磁性體`
[0110]24第2磁性體
[0111]25第3磁性體
[0112]28沒有間隔的骨架
[0113]33a第I磁性體分割a
[0114]33b第I磁性體分割b
[0115]34第2磁性體
[0116]35第3磁性體
[0117]43a第I磁性體分割a
[0118]43b第I磁性體分割b
[0119]53a第I磁性體分割a
[0120]53b第I磁性體分割b
[0121]63第I磁性體
[0122]73第I磁性體
[0123]83第I磁性體
[0124]101第 I 線圈
[0125]102第 2 線圈
[0126]103第I磁性體a
[0127]104第2磁性體
[0128]105第3磁性體
[0129]106第I磁性體b
[0130]109a現有電抗器的骨架
[0131]109b現有電抗器的骨架
[0132]Rl本實施方式的電抗器Rl
[0133]R2本實施方式的電抗器R2
[0134]R3本實施方式的電抗器R3 [0135] R4 現有的電抗器R4
【權利要求】
1.一種電抗器,其特徵在於， 具有: 第I磁性體；以及 一對線圈，互相絕緣，與所述第I磁性體絕緣，並且以圍繞所述第I磁性體的方式配置，對應於在各自的一端之間輸入的信號進行正耦合， 所述第I磁性體具有第I及第2端部，所述第I及第2端部介由不存在所述第I磁性體的空間而不以互相直接相對的方式形成，基於在所述一對線圈的各自的一端之間輸入的輸入信號，從所述一對線圈的各自的另一端之間輸出輸出信號。
2.如權利要求1所述的電抗器，其特徵在於， 所述一對線圈中的一方被另一方所覆蓋。
3.如權利要求1所述的電抗器，其特徵在於， 所述一對線圈在所述第I磁性體的中心線的方向上並設而配置。
4.如權利要求1所述的電抗器，其特徵在於， 所述一對線圈為雙股繞組。
5.如權利要求1至4中任一項所述的電抗器，其特徵在於， 所述第I磁性體具有相對於由所述線圈圍繞的所述第I磁性體的凸緣部，所述凸緣部與所述一對線圈絕緣。
6.如權利要求1至5中任一項所述的電抗器，其特徵在於， 以與所述第I及第2端部相對的方式，配置並連接與所述第I磁性體不同的材質的第2及第3磁性體。
7.如權利要求6所述的電抗器，其特徵在於， 所述第2及第3磁性體成為相對於由所述線圈覆蓋的所述第I磁性體的凸緣部，所述凸緣部與所述一對線圈絕緣。
8.如權利要求6或7所述的電抗器，其特徵在於， 所述第I磁性體的飽和磁通密度比所述第2及第3磁性體的飽和磁通密度大，所述第I磁性體的導磁率比所述第2及第3磁性體的導磁率小。
9.如權利要求1至8中任一項所述的電抗器，其特徵在於， 所述輸入信號為多個正以及負的脈衝信號，所述輸出信號為交流信號。
10.如權利要求1至9中任一項所述的電抗器，其特徵在於， 所述正耦合的一對線圈之間的耦合度為0.8以上。
11.一種電氣設備，其特徵在於， 具備權利要求1至10中任一項所述的電抗器。
【文檔編號】H01F27/24GK103765535SQ201280041089
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2012年8月27日 優先權日:2011年8月30日
【發明者】茶村俊夫, 高橋實, 高柳善信 申請人:Tdk株式會社