电抗器及电气设备的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种能够削减磁芯的体积并能够降低功率损耗的小型化的电抗器，其具有第1磁性体、以及互相绝缘且与第1磁性体绝缘并且以围绕第1磁性体的方式配置并对应于输入于各自的一端之间的信号而进行正耦合的一对线圈，第1磁性体具有第1及第2端部，第1及第2端部介由不存在第1磁性体的空间而不以互相直接相对的方式形成，基于在一对线圈的各自的一端之间输入的输入信号，从一对线圈的各自的另一端之间输出输出信号。
【专利说明】电抗器及电气设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能发电用等的功率调节器所使用的电抗器、电气设备。
【背景技术】
[0002]近年来，太阳能发电用等的功率调节器所使用的电抗器，随着功率调节器的普及而被产业界广泛要求低成本化、小型化。最近，从应对节能来看期望更高效率化或对应于节省资源而削减了材料的电抗器的出现。
[0003]现有的电抗器一般为专利文献I中那样的闭磁路磁性体结构。图10为现有的电抗器的例子。电抗器R4具有第I线圈101、第2线圈102、第I磁性体a (103)、第2磁性体104、第3磁性体105、第I磁性体b (106)、现有电抗器的骨架(bobbin) 109a、109b。图
10中，在第I磁性体a (103)以及用于确保与线圈的绝缘的现有电抗器的骨架109a上卷绕有第I线圈101。在第I磁性体b (106)以及用于确保与线圈的绝缘的现有电抗器的骨架109b上卷绕有第2线圈102。此处，现有电抗器的骨架109a、109b以分别能够配置有第I线圈101和第2线圈102的方式被形成为U字状。现有电抗器的骨架109a被安装于第I磁性体a (103)的周围，现有电抗器的骨架109b被安装于第I磁性体b (106)的周围。再有，第I线圈101和第2线圈102分别成为由不同的绕组而相互绝缘的状态。再有，在第
I磁性体a (103)的一端和第I磁性体b (106)的一端配置有第2磁性体104,在第I磁性体a (103)和第I磁性体b (106)的另一端配置有第3磁性体105。但是,在该构造中，难以使第I线圈101和第2线圈102接近，第I线圈101和第2线圈102的耦合度一般为m=0.5左右，不能够使线圈的耦合充分大。另外，虽然有泄漏磁通量但由于利用闭磁路结构，由流过线圈的电流而产生的磁通量通过形成闭磁路的磁性体内，由此会产生磁性体的功率损耗。另外，为了充分地得到磁性体的饱和磁通量，有必要使磁性体成为大型，其结果，会产生电抗器变得大型化的问题。
`[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2009-259971号(TDK株式会社)
【发明内容】
[0007]发明所要解决的技术问题
[0008]本发明的目的在于提供一种能够削减磁芯的体积并降低功率损耗的小型的电抗器。
[0009]解决问题的技术手段
[0010]为了达成上述的目的，本发明的电抗器，具有--第I磁性体；互相绝缘且与所述第I磁性体绝缘并且以围绕所述第I磁性体的方式配置并对应于在各自的一端之间输入的信号而进行正耦合的一对线圈，所述第I磁性体具有第I及第2端部，所述第I及第2端部介由不存在所述第I磁性体的空间而不以互相直接相对的方式形成，基于在所述一对线圈的各自的一端之间输入的输入信号，从所述一对线圈的各自的另一端之间输出输出信号。
[0011]以该电抗器能够降低功率损耗的方式，第I磁性体具有第I及第2端部，第I及第2端部介由不存在第I磁性体的空间而不以互相直接相对的方式形成，从而成为开磁路结构，由此由于削减磁性体的体积，以围绕第I磁性体的方式配置一对线圈，因而能够得到成为小型的电抗器的效果。
[0012]作为本发明的优选的方式，是所述一对线圈中的一方被另一方所覆盖的电抗器。
[0013]该电抗器是对所述一对线圈中的一方进行卷绕，并在其上对另一方的线圈进行卷绕的电抗器，从而具有线圈容易卷绕的效果。另外，由于一对线圈成为重叠的构造，因此能够使第I磁性体的体积更加小型化。
[0014]作为本发明的优选的方式，也可以是所述一对线圈在所述第I磁性体的中心线的方向上并设而配置的电抗器。
[0015]该电抗器，通过所述一对线圈在所述第I磁性体的中心线的方向上并设而配置从而线圈之间的寄生电容变小等，由此能够提高一对线圈中的电感的频率特性。
[0016]作为本发明的优选的方式，也可以是所述一对线圈为双股绕组的电抗器。
[0017]该电抗器通过作为双股绕组，从而具有使绕组容易的效果。
[0018]作为本发明的优选的方式，可以是所述第I磁性体具有相对于由所述一对线圈围绕的所述第I磁性体的凸缘部，所述凸缘部与所述一对线圈绝缘的电抗器。
[0019]该电抗器通过设置凸缘部从而具有增加一对线圈的电感的效果。
[0020]作为本发明的优选的方式，可以是以与所述第I及第2端部相对的方式，配置并连接与所述第I磁性体不同的材质的第2及第3磁性体的电抗器。
[0021]该电抗器中，能够调整一对线圈的电感。
[0022]作为本发明的优选的方式，可以是所述第2及第3磁性体成为相对于由所述线圈覆盖的所述第I磁性体的凸缘部，所述凸缘部与所述一对线圈绝缘的电抗器。
[0023]该电抗器通过设置了凸缘部的第2及第3磁性体从而具有使一对线圈的电感增加的效果。
[0024]作为本发明的优选的方式，可以是所述第I磁性体的饱和磁通密度比所述第2及第3磁性体的饱和磁通密度大，所述第I磁性体的导磁率比所述第2及第3磁性体的导磁率小的电抗器。
[0025]根据本电抗器，即使在增大电流的情况下，也具有成为交流动作时的饱和磁通密度高(即直流重叠特性好)，一对线圈的电感高的电抗器的效果。
[0026]作为本发明的优选的方式，可以是所述正耦合的一对线圈之间的耦合度为0.8以上的电抗器。
[0027]通过提高耦合度从而具有能够提高一对线圈的电感的效果。
[0028]作为本发明的优选的方式，可以是所述输入信号为多个正以及负的脉冲信号，所述输出信号为交流信号的电抗器。
[0029]该电抗器中，所述输入信号为多个正以及负的脉冲信号，根据该电抗器，具有将所述输出信号变换为交流信号的效果。
[0030]作为本发明的优选的方式，可以是具有该电抗器的电气设备。
[0031]作为具有本电抗器的电路，具有使开关波形平滑的电路等。另外，作为具有所述电路的设备，具有功率调节器或逆变器电源、DC-DC转换器等，能够制成各种各样的电气设备。
[0032]发明的效果
[0033]本电抗器以围绕第I磁性体的方式配置一对线圈，进一步通过开磁路结构从而削减磁性体的体积，由此得到了削减功率损耗并成为小型的电抗器的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1是表不本发明的一个实施方式的电抗器Rl的截面图。
[0035]图2是表示本发明的其他的实施方式的电抗器R2的截面图。
[0036]图3是表不本发明的其他的实施方式的电抗器R3的截面图。
[0037]图4是第I磁性体的其他方式的例子。
[0038]图5是第I磁性体的其他方式的例子。
[0039]图6是第I磁性体的其他方式的例子。
[0040]图7是第I磁性体的其他方式的例子。
[0041]图8是第I磁性体的其他方式的例子。
[0042]图9是第I磁性体的其他方式的例子。
[0043]图10是现有的电抗器R4的截面图。
[0044]图11是电抗器的连接例。
[0045]图12是表示本实施方式的电抗器和现有电抗器的直流重叠特性。
【具体实施方式】
[0046]以下，基于图1?图9说明本发明的实施方式。图1是本实施方式的电抗器Rl的实施方式的截面图。电抗器Rl具有第I线圈1、第2线圈2、第I磁性体3、第2磁性体4、第3磁性体5、以及设置了间隔的分割线圈用骨架7。
[0047]图1中，在第I磁性体3以及、用于确保与线圈的绝缘的设置了间隔的分割线圈用骨架7上卷绕有I对线圈、即第I线圈I及第2线圈2。此处，以设置了间隔的分割线圈用骨架7能够配置有第I线圈I和第2线圈2的方式，分割了的各个骨架形成为U字状，再有，成为一体的构造，第I线圈I和第2线圈2由设置了间隔的分割线圈用骨架7而成为互相绝缘的状态。即，第I线圈1、第2线圈2在第I磁性体3的中心线的方向上并设而配置。此处，所谓中心线，是指作为第I磁性体3的卷绕线圈的方向的中心的第I磁性体3的线段及其延长。另外，设置了间隔的分割线圈用骨架7被安装于具有第I端部和第2端部的第I磁性体3的周围。再有，在第I端部配置第2磁性体4，在第2端部配置第3磁性体5。
[0048]此处，第2磁性体4以及第3磁性体5，分别与第I磁性体3的第I端部和第2端部相接触而配置，并且相比于第I端部及第2端部，较宽地形成成为其最大的宽度。因此，第2磁性体4以及第3磁性体5规定配置有第I线圈I及第2线圈2的线圈的中心线的长度方向的区域。另外，第2磁性体4以及第3磁性体5的成为最大的宽度比第I端部及第2端部更宽的区域优选为在第I磁性体3的全周围方向的全部方向。
[0049]但是，在对应于稳定地固定配置第2磁性体4以及第3磁性体5等的要求而使第2磁性体4以及第3磁性体5为多边形构造的情况下，可以为作为至少形成多边形构造的平面的端部的直线部与第I端部及第2端部相接触的构造，也可以以在形成多边形构造的平面内部存在第I端部以及第2端部的方式形成。即，第2磁性体4以及第3磁性体5也可以形成凸缘部。这样，第I磁性体3具有相对于由线圈围绕的第I磁性体3的凸缘部，由于凸缘部与一对线圈绝缘，因而能够增加一对线圈的电感。
[0050]此处，本实施方式的电抗器Rl中，第I磁性体3的两端部，介由不存在第I磁性体3的空间而不以互相直接相对的方式形成。即，通过成为开磁路结构，与形成闭磁路的一般的磁芯形状不同，减少了第I磁性体3的体积。因此，与现有相比能够减少由流过一对线圈的电流产生的磁场所引起的第I磁性体3的功率损耗。
[0051]此外，本电抗器Rl中，第I线圈1、第2线圈2在第I磁性体3的中心线的方向上并设而配置，因此能够减少第I线圈I及第2线圈2之间的寄生电容。此处，所谓中心线，是指作为第I磁性体3的卷绕线圈的方向的中心的第I磁性体3的线段及其延长。
[0052]此外，本电抗器Rl中,例如,作为第I磁性体3使用由饱和磁通密度高的压粉材料构成的磁性体(例如，由铁粉构成)，作为第2磁性体4以及第3磁性体5，使用比第I磁性体3的饱和磁通密度低但导磁率高、比第I磁性体3的功率损耗少的铁氧体，从而在由流过一对线圈的电流所产生的磁通量中，可以活用配置于磁通量多的线圈内部的第I磁性体3的饱和磁通密度高的特长，因此能够使电感的直流重叠特性良好并减少功率损耗。再有，第2磁性体4以及第3磁性体5，为了比配置于线圈内部的第I磁性体3的磁通量少，能够活用可以比配置于线圈内部的第I磁性体3的饱和磁通密度少的铁氧体的特征。即，与第I磁性体3的两端部相对配置并且与第I磁性体3不同的材质的第2磁性体4以及第3磁性体5，导磁率比第I磁性体3高，再有，第2磁性体4以及第3磁性体5形成凸缘部，磁性体在磁通量的流动的方向上延伸而降低退磁因数，从而能够增大电感。其结果，第I磁性体的饱和磁通密度大于第2及第3磁性体的饱和磁通密度，即使增大电流的情况下，也可以成为交流动作时的饱和磁通密度高(即直流重叠特性良好)，一对线圈的电感高的电抗器。
[0053]其次，说明电抗器Rl的动作。在一对线圈的各自的一端之间输入输入信号，基于该输入信号，可以从一对线圈的各自的另一端之间得到输出信号。此处，输入信号也可以为连续的交流信号或者利用矩形波的脉冲信号，或者，在利用矩形波的情况下，也可以使正和负的矩形波的两方作为输入信号。在将连续的交流信号作为输入信号的情况下，输出信号也可以为连续的交流信号。另外，在将利用矩形波的脉冲信号作为输入信号的情况下，通过在一对输出端之间连接电容器，从而能够作为减少了来自输出端之间的输出信号的高频成分的信号。另外，在将正和负的矩形波的两方作为输入信号的情况下，另外，通过在一对输出端之间连接电容器，从而能够减少输出信号的高频成分，因此，通过适当调整电容器的值，从而能够得到高频成分(波纹、噪声成分)减少了的所希望的输出信号。此外，在能够输出所希望的信号的情况下，也可以不将电容器连接于输出端之间。
[0054]此处，在第I线圈I及第2线圈2的一对线圈的各自的输入端之间输入输入信号，从一对线圈的各自的输出端之间输出输出信号时，一对线圈被构成为正耦合。因此，能够提高一对线圈的电感。
[0055]此处，在第I线圈I及第2线圈2的一对线圈的各自的输入端之间输入输入信号并从一对线圈的各自的输出端之间输出输出信号的时候，第I线圈I和第2线圈2中流过电流。此时，由流过的电流而在第I线圈I及第2线圈2产生磁通量，但各自的磁通量以增强的状态进行正耦合。即，如果第I线圈I及第2线圈2的电感分别为L1=L2=L，则以由第I线圈I及第2线圈2构成的一对线圈的串联电感成为Ls=Ll+L2+2m V (L1-L2)的方式连接第I线圈I及第2线圈2。此处，m为第I线圈I及第2线圈2的耦合度(m为O?I)。
[0056]根据本电抗器，具有第I磁性体3、互相绝缘且与第I磁性体3绝缘并且以围绕第I磁性体3的方式配置并对应于在各自的一端之间输入的信号进行正耦合的一对线圈，第I磁性体3具有第I及第2端部，第I及第2端部介由不存在第I磁性体3的空间而不以互相直接相对的方式形成，基于在一对线圈的各自的一端之间输入的输入信号，从一对线圈的各自的另一端之间输出输出信号，因此，以能够降低功率损耗的方式，第I磁性体3具有第I及第2端部，第I及第2端部介由不存在第I磁性体3的空间而不以互相直接相对的方式形成，以围绕第I磁性体3的方式配置一对线圈，所以能够成为小型的电抗器。
[0057]另外，第I磁性体3具有相对于由线圈围绕的第I磁性体3的凸缘部，凸缘部与一对线圈绝缘，因此能够增加一对线圈的电感。
[0058]另外，第I线圈1、第2线圈2在第I磁性体的中心线的方向上并设而配置，因此，能够降低第I线圈I及第2线圈2之间的寄生电容。
[0059]图2是本实施方式的其他的实施方式的电抗器R2的截面图。与图1不同的是第I线圈11、第2线圈12、以及骨架18的构造，以下进行说明。此外，省略关于与图1的构造同等的部分的记载。电抗器R2具有第I线圈11、第2线圈12、第I磁性体13、第2磁性体
14、第3磁性体15、没有间隔的骨架18。
[0060]图2中，在骨架18上卷绕有线圈11，进一步，在其上卷绕有线圈12。在卷绕第I线圈11之后，为了强化第I线圈11和第2线圈12之间的绝缘，也可以在第I线圈11和第2线圈12之间卷绕层间胶带。此处，骨架18以能够配置有卷绕的第I线圈11和第2线圈12的方式形成为U字状，从而能够实现磁性体与一对线圈的绝缘。另外，骨架18安装于具有第I及第2端部的第I磁性体13的周围。再有，在第I端部配置第2磁性体14，在第2端部配置第3磁性体15。
[0061]该电抗器中，对一对线圈中的一方进行卷绕，在其上对另一方的线圈进行卷绕，因此具有线圈容易卷绕的效果。另外，由于一对线圈成为重叠的构造，因此能够使第I磁性体的体积更加小型化。
[0062]图3是本实施方式的其他的实施方式的电抗器R3的截面图。此外，省略关于与图1的构造同等的部分的记载。电抗器R3具有第I线圈21、第2线圈22、第I磁性体23、第2磁性体24、第3磁性体25、没有间隔的骨架28。
[0063]图3中，在骨架28上第I线圈21和第2线圈22被双股卷绕。此处，骨架28以能够配置双股卷绕的第I线圈21和第2线圈22的方式形成为U字状，从而能够实现磁性体与一对线圈的绝缘。另外，骨架28安装于具有第I及第2端部的第I磁性体23的周围。再有，在第I端部配置第2磁性体24，在第2端部配置第3磁性体25。
[0064]该电抗器通过成为双股绕组，从而具有使绕组容易的效果。
[0065]此处，电抗器R1、电抗器R2、电抗器R3中，第I磁性体的截面为圆、椭圆、正方形、长方形、多边形等、从制造上的方便等出发的多种的形态。另外，第2磁性体、第3磁性体也可以取得从圆、椭圆、正方形、长方形、多边形等的板状的磁性体到块状的磁性体等多种多样的形态。此处，第2磁性体以及第3磁性体的成为最大的宽度比第I磁性体的第I端部及第2端部更宽的区域优选为在第I磁性体的全周围方向的全部方向。再有，比第I磁性体的第I端部及第2端部更宽的区域的优选的最大外周与一对线圈的最大外周相同，但也可以不同。
[0066]但是，在对应于稳定地固定配置第2磁性体以及第3磁性体等的要求而使第2磁性体及第3磁性体为正方形、长方形、多边形的构造的情况下，可以为作为至少形成正方形、长方形、多边形构造的平面的端部的直线部与第I端部及第2端部相接触的构造，也可以以在形成正方形、长方形、多边形构造的平面内部存在第I端部以及第2端部的方式形成。
[0067]图4?图9为第I磁性体的其他的实施方式例。图4中，具有第I端部及第2端部的第I磁性体中在第I端部配置第2磁性体34，在第2端部配置第3磁性体35，再有，在第I磁性体的中央，由与中心线正交的平面分割成第I磁性体分割la(33a)、第I磁性体分割Ib (33b)的两部分。此外，第I磁性体也可以分割成2部分以上的多个。另外，分割部位也可以不等分。
[0068]图5中，具有第I端部及第2端部的第I磁性体中第I端部及第2端部成为凸缘部，再有，在卷绕有线圈的部分的磁性体的中央，由与中心线正交的平面等分割成第I磁性体分割a (43a)、第I磁性体分割b (43b)。此外，分割部位并没有特别的限定。
[0069]例如，如图6所示，分割不限于中央，也可以在不是第I磁性体3的中央的部分，由与中心线正交的平面分割成第I磁性体分割a (53a)、第I磁性体分割b (53b)。
[0070]再有，使用了第I磁性体的线圈中，通过在磁性体的分割部设置间隙，从而在将大电流使用于线圈的情况下，由于不产生磁通量的饱和，因而能够减少电感并且改善电感的直流重叠特性。利用这些来调整电感或电感的直流重叠特性，但在上述结构中也能够调节分割部的间隙。另外，图1?4、图6的结构中，也可以在第I磁性体与第2磁性体和/或第3磁性体之间设置间隙。
[0071]图7为具有第I端部及第2端部的第I磁性体63中第I端部及第2端部成为凸缘部且不分割而成为一体的方式。在该情况下，在使用骨架的情况下，骨架被预先分割，分割后的骨架配置于第I磁性体63的周围。
[0072]图8为具有第I端部及第2端部的第I磁性体73中仅第I端部或第2端部的任意一侧设置凸缘部的方式。
[0073]图9为具有第I端部及第2端部的第I磁性体83中第I端部及第2端部的两端部不具有凸缘部的方式。
[0074]如上所述，如图1?图9所示，考虑了各种各样的变形，也可以将这些变形进行各种各样的组合。
[0075]此外，图1至图6的实施方式中，也可以为与第I及第2端部相对地配置并连接与第I磁性体不同的材质的第2及第3磁性体的电抗器，从而能够调整一对线圈的电感。
[0076]另外，图1?7的实施方式中，也可以为第2及第3磁性体成为相对于由线圈覆盖的第I磁性体的凸缘部，凸缘部与所述一对线圈绝缘的电抗器，因此，能够通过设置了凸缘部的第2及第3磁性体而增加一对线圈的电感。
[0077](实施例1)
[0078]以下，以图1的结构例说明上述结构的动作。首先，作为参考例，对图10的电抗器的结构进行说明。此处，图10为现有的电抗器R4的实施方式的截面图。[0079]图10中，在第I磁性体a (103)以及用于确保与线圈的绝缘的具有绝缘性的骨架109a上卷绕有第I线圈101。在第I磁性体b (106)以及用于确保与线圈的绝缘的具有绝缘性的骨架109b上卷绕有第2线圈102。此处，骨架109a、109b以能够分别配置有第I线圈101和第2线圈102的方式形成为U字状。具有绝缘性的骨架109a安装于第I磁性体a (103)的周围，具有绝缘性的骨架109b安装于第I磁性体b (106)的周围。再有，第I线圈101和第2线圈102，在各个空间上不同的场所成为由不同的绕组而相互绝缘的状态。再有，在第I磁性体a (103)的一端与第I磁性体b (106)的一端配置有第3磁性体104,在第I磁性体a (103)与第I磁性体b (106)的另一端配置有第4磁性体105。
[0080]第I线圈101与第2线圈102为对应于在各自的一端之间输入的信号而正耦合的一对线圈。此处，如果第I线圈101及第2线圈102的电感分别为L1=L2=L，则由于线圈彼此远离所以耦合度低。耦合度为0.5的情况下，一对线圈的串联电感成为Ls=Ll+L2+2m V (LI.L2)=3L。
[0081]本实施方式的图1中的第I线圈I和第2线圈2也为对应于在各自的一端之间输入的信号而正耦合的一对线圈。图11为使用了电抗器的电路例。
[0082]将太阳能发电用等的功率调节器的逆变器部所生成的如图11的例子那样的开关波形输入至电抗器的第I线圈I和第2线圈2的一端之间并通过连接于第I线圈I和第2线圈2的另一端之间的电容器而输出。所谓输入的开关波形，是指PWM调制(脉宽调制)后的矩形波的集合。此处，实际输入的开关波形的频率为15kHz，输入电压为380V，输入至第I线圈I和第2线圈2的输入端之间。此时，由流过第I线圈I和第2线圈2的电流产生的磁通量成为互相增强的正耦合。即，等效而言，将第I线圈I和第2线圈2串联连接。本实施方式中，一对线圈、即第I线圈I及第2线圈2接近并卷绕，所以第I线圈I和第2线圈2的稱合度大并成为m=0.9左右。本实施方式中，m=0.9的情况下Ls=3.8L,相同卷数的情况下电感比为3:3.8 (大约大了 26.7%)。
[0083]本实施例中，能够成为所述正耦合的一对线圈之间的耦合度为0.8以上的电感器。耦合度m=0.8的情况下，一对线圈的串联电感成为Ls=Ll+L2+2m V (LI.L2)=3.6L，相同卷数的情况下，电感比为3:3.6。通过提高耦合度，从而具有能够提高正耦合的一对线圈的电感的效果。
[0084]将一对线圈的串联电感设为相同的情况下，本实施方式的情况下能够减少卷数。因此，制作了使用了以下那样的结构的电抗器。本实施方式的电抗器例与图2的结构相同等，第I线圈11为52匝((Mmml层52匝9层并列连接)，第2线圈12为52匝(Φ Imml层52阻9层并列连接)。另外,线圈部内的第I磁性体13为将Φ 26mm长75mm的棒状的磁性体分割成三部分的磁性体(分别为Φ 26mm长25mm)，初导磁率120，饱和磁通密度为1290mT。第2磁性体14以及第3磁性体15均为长方体46mmX46mmX8mm,初导磁率2200,饱和磁通密度540mT。此处，使第I磁性体、第2磁性体、第3磁性体的各自的端部彼此接触而配置。
[0085]现有电抗器例为图10的结构，第I线圈101为52匝(Φ Imml层52匝9层并列连接)，第2线圈102为52匝((Mmml层52匝9层并列连接)。另外，线圈部内的第I磁性体(103、106)为将Φ 24mm长60mm的棒状的磁性体分割成三部分的磁性体(分别为Φ 24mm长20mm)，初导磁率100，饱和磁通密度为1600mT。第2磁性体104以及第3磁性体105均为长方体70mm X 24mm X 20mm，初导磁率100，饱和磁通密度1600mT。[0086]图12为使用了所述本实施方式的图2的结构的电抗器与现有电抗器的直流重叠特性(电流-电感)的比较例。本实施方式的电抗器中与使用相同卷数的线圈无关，一对线圈的电感大，现有电抗器中随着电流的增加一对线圈的电感逐渐地下降，但本实施方式的电抗器例中随着电流的增加，一对线圈的电感的下降少。此时，使用的磁性体的体积在本实施方式的电抗器的例子中为121487立方mm，现有电抗器的例子中为78676立方mm，能够将磁芯的体积削减大约40%。另外，本实施方式的电抗器中的电抗器的效率为99.50%，现有电抗器中电抗器的效率为99.43%，本实施方式的电抗器的效率良好，即功率损耗少。其结果，能够削减磁芯的体积并降低功率损耗，从而可以使电抗器小型化。
[0087]此外，不将第I磁性体分割成3部分而由I个磁性体形成的情况下也得到相同的结果。此外，输入信号为图11所示的具有正以及负的脉冲信号的15kHZ周期的P丽信号(脉宽调制信号)，输出信号为50Hz的正弦波信号(Sin信号)。
[0088]图2所公开的实施方式中，也能够成为所述正耦合的一对线圈之间的耦合度为0.8以上的电抗器。耦合度m=0.8的情况下，一对线圈的串联电感成为Ls=Ll+L2+2m V (LI.L2) =3.6L，相同卷数的情况下，电感比为3:3.6。通过提高耦合度，从而具有能够提高正耦合的一对线圈的电感的效果。
[0089]另外，即使在增大电流的情况下，也能够成为交流动作时的饱和磁通密度高(即，直流重叠特性良好)，一对线圈的电感高的电抗器。
[0090]图1的电抗器中由输入的开关波形使第I线圈I和第2线圈2中流过电流，由此产生的磁通量通过位于第I线圈I和第2线圈2的内侧的第I磁性体，从连接于第I端部的第2磁性体4介由不存在磁性体的空间并经由第3磁性体5而从第2端部返回到第I磁性体。此时，通过介由不存在磁性体的空间，从而不产生现有的电抗器中存在的磁通量所通过的磁性体的功率损耗，因而能够减轻功率，并能够削减不存在磁性体的部分的磁性体。即，以该电抗器能够减少功率损耗的方式，第I磁性体具有第I及第2端部，第I及第2端部介由不存在第I磁性体的空间而不以互相直接相对的方式形成，从而削减磁性体的体积，以围绕第I磁性体的方式配置一对线圈，所以得到了能够作为小型的电抗器的效果。由此，能够实现材料削减、小型化、高效率。
[0091]另外，通过使第I磁性体的饱和磁通密度比所述第2及第3磁性体的饱和磁通密度大，第I磁性体的导磁率比所述第2及第3磁性体的导磁率小，从而即使在增大电流的情况下，也能够成为交流动作时的饱和磁通密度高(即直流重叠特性好)，一对线圈的电感高的电抗器。
[0092]作为本实施方式的构成例，记载了具有用于磁性体和线圈的绝缘的骨架的情况，但也可以用环氧树脂等对磁性体进行绝缘涂覆来进行使用从而不使用骨架。再有，通过仅使用绕组的绝缘覆盖来取得绝缘，从而也可以以不使用骨架也不使用磁性体的绝缘涂覆的方式构成。
[0093]作为本实施方式的优选的其他的方式，能够制成具有该电抗器的电气设备。作为具有本电抗器的电路，存在使开关波形平滑的电路等。另外，作为具有所述电路的设备，存在功率调节器或逆变器电源、DC-DC转换器等，能够制成各种各样的电气设备。
[0094]符号的说明
[0095]I 第I线圈[0096]2第2线圈
[0097]3第I磁性体
[0098]4第2磁性体
[0099]5第3磁性体
[0100]7设置了间隔的分割线圈用骨架
[0101]11第I线圈
[0102]12第2线圈
[0103]13第I磁性体
[0104]14第2磁性体
[0105]15第3磁性体
[0106]18没有间隔的骨架
[0107]21第I线圈
[0108]22第2线圈
[0109]23第I磁性体`
[0110]24第2磁性体
[0111]25第3磁性体
[0112]28没有间隔的骨架
[0113]33a第I磁性体分割a
[0114]33b第I磁性体分割b
[0115]34第2磁性体
[0116]35第3磁性体
[0117]43a第I磁性体分割a
[0118]43b第I磁性体分割b
[0119]53a第I磁性体分割a
[0120]53b第I磁性体分割b
[0121]63第I磁性体
[0122]73第I磁性体
[0123]83第I磁性体
[0124]101第 I 线圈
[0125]102第 2 线圈
[0126]103第I磁性体a
[0127]104第2磁性体
[0128]105第3磁性体
[0129]106第I磁性体b
[0130]109a现有电抗器的骨架
[0131]109b现有电抗器的骨架
[0132]Rl本实施方式的电抗器Rl
[0133]R2本实施方式的电抗器R2
[0134]R3本实施方式的电抗器R3 [0135] R4 现有的电抗器R4
【权利要求】
1.一种电抗器,其特征在于， 具有: 第I磁性体；以及 一对线圈，互相绝缘，与所述第I磁性体绝缘，并且以围绕所述第I磁性体的方式配置，对应于在各自的一端之间输入的信号进行正耦合， 所述第I磁性体具有第I及第2端部，所述第I及第2端部介由不存在所述第I磁性体的空间而不以互相直接相对的方式形成，基于在所述一对线圈的各自的一端之间输入的输入信号，从所述一对线圈的各自的另一端之间输出输出信号。
2.如权利要求1所述的电抗器，其特征在于， 所述一对线圈中的一方被另一方所覆盖。
3.如权利要求1所述的电抗器，其特征在于， 所述一对线圈在所述第I磁性体的中心线的方向上并设而配置。
4.如权利要求1所述的电抗器，其特征在于， 所述一对线圈为双股绕组。
5.如权利要求1至4中任一项所述的电抗器，其特征在于， 所述第I磁性体具有相对于由所述线圈围绕的所述第I磁性体的凸缘部，所述凸缘部与所述一对线圈绝缘。
6.如权利要求1至5中任一项所述的电抗器，其特征在于， 以与所述第I及第2端部相对的方式，配置并连接与所述第I磁性体不同的材质的第2及第3磁性体。
7.如权利要求6所述的电抗器，其特征在于， 所述第2及第3磁性体成为相对于由所述线圈覆盖的所述第I磁性体的凸缘部，所述凸缘部与所述一对线圈绝缘。
8.如权利要求6或7所述的电抗器，其特征在于， 所述第I磁性体的饱和磁通密度比所述第2及第3磁性体的饱和磁通密度大，所述第I磁性体的导磁率比所述第2及第3磁性体的导磁率小。
9.如权利要求1至8中任一项所述的电抗器，其特征在于， 所述输入信号为多个正以及负的脉冲信号，所述输出信号为交流信号。
10.如权利要求1至9中任一项所述的电抗器，其特征在于， 所述正耦合的一对线圈之间的耦合度为0.8以上。
11.一种电气设备，其特征在于， 具备权利要求1至10中任一项所述的电抗器。
【文档编号】H01F27/24GK103765535SQ201280041089
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年8月27日 优先权日:2011年8月30日
【发明者】茶村俊夫, 高桥实, 高柳善信 申请人:Tdk株式会社