CN112970079A - 电抗器及多相交错式dc-dc转换器 - Google Patents

电抗器及多相交错式dc-dc转换器 Download PDF

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Abstract

提供一种能够小型化的电抗器。电抗器(1)具有第一铁心(14)、卷绕于第一铁心(14)的第一线圈(11)、以及卷绕于第一铁心(14)的第二线圈(12)。第一线圈(11)及第二线圈(12)分别具备被输入电源的输出电压的端子(a、c)、以及与被输出进行了电力转换的电力的输出侧电连接的端子(b、c)，而且被卷绕成电流从第一线圈(11)的端子(a)向端子(b)流动时在第一铁心(14)上产生的磁通的方向与电流从第二线圈(12)的端子(c)向端子(d)流动时在第一铁心(14)产生的磁通的方向相反。电抗器(1)具备在第一线圈(11)及第二线圈(12)的外侧设置的第二铁心(15)，并通过通电从第一线圈(11)及第二线圈(12)的一方的线圈产生并且不与另一方的线圈交链的漏磁通通过第二铁心(15)而环绕该一方的线圈。

Description

电抗器及多相交错式DC-DC转换器
技术领域
本发明涉及一种电抗器，其使用于例如电动机动车、HEV(Hybrid ElectricalVehicle：混合动力电动机动车)等车辆的DC-DC转换器。
背景技术
电抗器通过在铁心周围装配线圈来构成。出于铁心与线圈绝缘等目的，将铁心的全部或一部分通过模压成型而埋设到树脂内部，或者***到筒状树脂成型件内。以往还已知有一种电抗器，其由于例如防尘、保护、散热等原因而将具备这种铁心和装配于该铁心周围的线圈的电抗器主体收纳到铝等金属制壳体内(例如，参照专利文献1)。
在具有两个线圈的复合式电抗器中，已知有通过环状铁心的外周部的两个线圈的漏磁通的方向成为相同的方向，增强了电抗器周围的漏磁通，并利用该漏磁通来进行升降压动作的电抗器(例如，参照专利文献2)。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2016-66721号公报
专利文献2：日本特开2014-127637号公报
发明内容
发明要解决的课题
在如上所述的复合式电抗器中，为了防止因漏磁通引起的电抗器周边的其他部件的发热等，需要在电抗器周围设置空间，成为阻碍电抗器小型化的因素。
本发明的目的在于提供一种能够小型化的电抗器及具备该电抗器的多相交错式DC-DC转换器。
用于解决课题的方案
本发明的一种电抗器，其用于电力转换，且具有第一铁心、卷绕于所述第一铁心的第一线圈、以及卷绕于所述第一铁心的第二线圈，其中，所述第一线圈及所述第二线圈分别具备被输入电源的输出电压的一端部、以及与被输出进行了电力转换的电力的输出侧电连接的另一端部，而且被卷绕成电流从所述第一线圈的所述一端部向所述另一端部流动时在所述第一铁心上产生的磁通的方向与电流从所述第二线圈的所述一端部向所述另一端部流动时在所述第一铁心上产生的磁通的方向相反，所述电抗器具备在所述第一线圈及所述第二线圈中的至少一方的外侧设置的第二铁心，通过通电从所述第一线圈及所述第二线圈中的一方的线圈产生并且不与另一方的线圈交链的漏磁通通过所述第二铁心而环绕所述一方的线圈。
本发明的多相交错式DC-DC转换器具备所述电抗器、以及与所述第一线圈的所述另一端部侧及所述第二线圈的所述另一端部侧连接的开关电路。
发明效果
根据本发明，能够提供一种能够小型化的电抗器及具备该电抗器的多相交错式DC-DC转换器。
附图说明
图1是表示能够适用作为本发明的一实施方式的电抗器1的两相交错式DC-DC转换器的一例的电路图。
图2是示意性地表示作为本发明的一实施方式的电抗器1的概略结构的立体图。
图3是从开口2a侧沿着方向Z观察图2所示的电抗器1时的俯视示意图。
图4是示意性地表示图3所示的电抗器1中的第一铁心14、第一线圈11及第二线圈12的外观结构的立体图。
图5是示意性地表示图2所示的电抗器1中的第二铁心15的外观结构的立体图。
图6是图3所示的电抗器1中的A-A线的剖视示意图。
图7是图3所示的电抗器1中的B-B线的剖视示意图。
图8是图3所示的电抗器1中的C-C线的剖视示意图。
图9是示意性地表示在第一线圈11和第二线圈12中产生的漏磁通流动的图。
图10是表示以往的复合式电抗器的结构的示意图。
图11是表示以往的复合式电抗器的结构的示意图。
图12是表示图11所示的复合式电抗器的磁通分布的示意图。
图13是表示图4所示的第二铁心15的主体部15C的变形例的与图5对应的剖视示意图。
图14是示意性地表示作为图1所示的电抗器1的变形例的电抗器1A的概略结构的外观立体图。
图15是从方向Z观察图14所示的电抗器1A时的俯视示意图。
图16是图15所示的电抗器1A中的E-E线的剖视示意图。
图17是图15所示的电抗器1A中的F-F线的剖视示意图。
图18是图15所示的电抗器1A中的H-H线的剖视示意图。
图19是示意性地表示作为图2所示的电抗器1的变形例的电抗器1B的概略结构的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示能够适用作为本发明的一实施方式的电抗器1的两相交错式DC-DC转换器的一例的电路图。图1所示的两相交错式DC-DC转换器具备平滑电容器C1、具有第一线圈11及第二线圈12的电抗器1、开关部SW1、SW2、SW3、SW4、以及平滑电容器C2。
该DC-DC转换器在将平滑电容器C1侧的电压V1设为输入电压、且将平滑电容器C2侧的电压V2设为输出电压而进行动作的情况下，使输入电压V1升压。该DC-DC转换器在将平滑电容器C2侧的电压V2设为输入电压、且将平滑电容器C1侧的电压V1设为输出电压而进行动作的情况下，使输入电压V2降压。
开关部SW1、SW2连接于电抗器1的第一线圈11的绕组的端子b上。开关部SW3、SW4连接于电抗器1的第二线圈12的绕组的端子d。开关部SW1、SW2、SW3、SW4分别具有IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等开关元件、和与该开关元件并联连接的续流二极管。
开关部SW1～SW4的各开关元件被来自未图示的开关控制部的信号进行开启和断开控制。但是，开关控制部对开关部SW1的开关元件进行开启控制时，对开关部SW2的开关元件进行断开控制，相反，在对开关部SW1的开关元件进行断开控制时，对开关部SW2的开关元件进行开启控制。同样地，开关控制部在对开关部SW3的开关元件进行开启控制时，对开关部SW4的开关元件进行断开控制，相反，在对开关部SW3的开关元件进行断开控制时，对开关部SW4的开关元件进行开启控制。另外，开关部SW1、SW2的开关控制的一个周期(Ts)与开关部SW3、SW4的开关控制的一个周期(Ts)的相位错开半个周期(Ts/2)。即，开关部SW2的开启和断开的控制与开关部SW4的开启和断开的控制成为互相相反相位的关系。
在图1所示的DC-DC转换器中，第一线圈11与第二线圈12互相磁耦合，匝数比为1∶1。因此，第二线圈12中感应有与第一线圈11相同的电压。另外，第一线圈11和第二线圈12的极性通过点示出。在图1所示的结构中，第一线圈11的绕组的端子a及第二线圈12的绕组的端子c连接于电源(Vin)的正极侧。而且，第一线圈11和第二线圈12以如下方式卷绕于铁心，即在电流从端子a向端子b流动且电流从端子c向端子d流动的状态下，在卷绕有第一线圈11的铁心(后述的第一铁心14)中流动的磁通的方向与在卷绕有第二线圈12的铁心(后述的第一铁心14)中流动的磁通的方向成为相反的方式。即，当电流I1在第一线圈11中流动时，在卷绕有第一线圈11的铁心(后述的第一铁心14)上产生的磁通的方向与当电流I2在第二线圈12中流动时在卷绕有第二线圈12的铁心(后述的第一铁心14)中流动的磁通的方向相反，这两个磁通互相削弱。另一方面，电流I1在第一线圈11中流动且电流I2在第二线圈12中流动时的第一线圈11及第二线圈12各自的漏磁通(即，是从一方的线圈产生并不与另一方的线圈交链的磁通，通过卷绕有线圈的铁心(后述的第一铁心14)的外侧的磁通)行进的方向相同，因此漏磁通互相增强。利用这种漏磁通使耦合电感器存储及释放磁能，从而能够进行升压及降压动作。
在第一线圈11与第二线圈12互相磁反向耦合的转换器中，初级侧电压与次级侧电压的关系由以下关系式示出。
Figure BDA0003046881480000051
在上述关系式中，“V1”表示转换器的初级侧电压，“V2”表示转换器的次级侧电压。另外，“i1”表示转换器的输入电流，“L”表示第一线圈11和第二线圈12各自的自感，“M”表示第一线圈11与第二线圈12的互感。另外，“l”是从第一线圈11和第二线圈12中的一方的线圈产生并且不与另一方的线圈交链的磁通所引起的漏电感。
在上面关系式中漏磁通成为0的情况下，左边第二项及左边第三项均成为0，无法进行电压转换。因此，如左边第二项及左边第三项所示，需要由漏磁通产生的电感。即，在第一线圈11与第二线圈12互相磁反向耦合的转换器中，使用从第一线圈11和第二线圈12中的一方的线圈产生且不与另一方的线圈交链而环绕的漏磁通的电感，来实现电压转换功能。
图2是示意性地表示图1所示的DC-DC转换器中的电抗器1的概略结构的立体图。图2中省略了一部分构成要素(后述的第一铁心14)的图示。图3是从开口2a侧沿着方向Z观察图2所示的电抗器1时的俯视示意图。需要说明的是，图3中省略了后述的第二铁心15的图示。图3所示的端子a、b、c、d与图1所示的端子a、b、c、d的关系相同。
电抗器1具备封闭了截面形状为三角形、矩形或圆形等筒状构件中的两个开口中的一方的开口的有底筒状的壳体2。在图2的例子中，壳体2成为封闭了截面形状为矩形的筒状构件中的两个开口中的一方的开口的结构。
壳体2在方向Z的一侧的面上具有开口2a，且具备与方向Z平行的平板状的四个侧壁2A、2B、2C、2D。侧壁2A与侧壁2C在与方向Z垂直的方向X上排列对置。侧壁2B与侧壁2D在与方向Z及方向X垂直的方向Y上排列对置。
壳体2由例如导热性高的金属等形成，用于收容电抗器主体100并且具有作为从电抗器主体100产生的热量的散热构件的功能。作为导热性高的金属，能够使用铝或镁等。另外，壳体2不必一定是金属，也能够使用将金属制的散热板固定到导热性优异的树脂或树脂的一部分而成的壳体。
在壳体2的内部收容有包括第一线圈11、第二线圈12、间隔件13、以及详细内容在后面进行叙述的第二铁心15的电抗器主体100。
第一线圈11和第二线圈12分别是以方向X为轴向的绕组线圈。第一线圈11和第二线圈12在方向Y上分开并排列配置。除了绕组的卷绕方向以外，第一线圈11与第二线圈12的结构相同。配线连接于图3所示的端子a、b、c、d，这些配线从壳体2的开口2a向外侧引出，且连接于图1所示的DC-DC转换器的其他电路元件。当第一线圈11中电流I1从端子a朝向端子b流动时，在第一铁心14内产生图3中逆时针流动的磁通B1。另外，当第二线圈12中电流I2从端子c朝向端子d流动时，在第一铁心14内产生图3中顺时针流动的磁通B2。因此，这两个磁通B1、B2在第一铁心14内部沿互相削弱的方向产生。
间隔件13是在第一线圈11与第二线圈12之间配置的与方向Z平行且沿方向Z延伸的板状构件，实现使第一线圈11与第二线圈12之间的空间沿方向X分离为两个空间的功能。
第一线圈11和第二线圈12中各自的绕组材料例如由铜等各种导体构成。间隔件13例如由树脂等绝缘材料构成。第一线圈11与第二线圈12的耦合系数设定为小于1的规定的值，以能够得到升降压动作所需的漏磁通。在该情况下，第一线圈11与第二线圈12的耦合系数能够通过设定第一铁心14及第二铁心15各自的导磁率或设定(后述的)第二磁路中的间隙等来进行设定。
图4是示意性地表示图3所示的电抗器1中的第一铁心14、第一线圈11及第二线圈12的外观结构的立体图。图5是示意性地表示图2所示的电抗器1中的第二铁心15的外观结构的立体图。
图6是图3所示的电抗器1中的A-A线的剖视示意图。图7是图3所示的电抗器1中的B-B线的剖视示意图。图8是图3所示的电抗器1中的C-C线的剖视示意图。需要说明的是，图3所示的电抗器1中的D-D线的剖视示意图中，只是将图8中的附图标记14a变更为附图标记14b、将图8中的附图标记15A变更为附图标记15B，因此省略图示。
如图3及图4所示，收容于壳体2的电抗器主体100还具有包括磁性材料而构成的第一铁心14。第一铁心14使用压粉铁心、铁氧体铁心、层叠硅钢的层叠铁心、对包括磁性体的树脂材料进行成型的树脂铁心等。
第一铁心14具备与方向Z平行且沿方向Y延伸的平板状的平板部14a、相对于平板部14a在方向X上分开配置的与方向Z平行且沿方向Y延伸的平板状的平板部14b、以及沿将平板部14a与平板部14b进行连接的方向X延伸的棒状被卷绕部14c及被卷绕部14d，且作为整体构成为大致环状。
第一线圈11卷绕于第一铁心14的被卷绕部14c的外周面。第二线圈12卷绕于第一铁心14的被卷绕部14d的外周面。通过该第一铁心14形成有贯通第一线圈11和第二线圈12而环绕的第一磁路(按平板部14a、被卷绕部14c、平板部14b、被卷绕部14d及平板部14a的顺序和与其相反的顺序流动的磁通的通路)。
如图3所示，第一铁心14的平板部14a的在方向X上与被卷绕部14c、14d侧相反一侧的端面与壳体2的侧壁2A接触。另外，第一铁心14的平板部14a的在方向Y上的两端面分别与壳体2的侧壁2B和侧壁2D接触。
如图3所示，第一铁心14的平板部14b的在方向X上与被卷绕部14c、14d侧相反一侧的端面与壳体2的侧壁2C接触。另外，第一铁心14的平板部14b的在方向Y上的两端面分别与壳体2的侧壁2B和侧壁2D接触。
第一线圈11和第二线圈12分别是扁立(edge wise)线圈。如图6及图7所示，第一线圈11和第二线圈12分别成为矩形的扁立线圈，该矩形的扁立线圈的沿轴向观察时的形状是具有与方向Y平行的两个边和与方向Z平行的两个边的矩形框的四个角被倒圆角的形状。
如图6及图7所示，在第一线圈11的在方向Y上与第二线圈12侧相反一侧的端面与壳体2的侧壁2B接触、且在方向Z上与开口2a侧相反一侧的端面与壳体2的底面2E接触的状态下，第一线圈11固定到壳体2内部。
另外，在第二线圈12的在方向Y上与第一线圈11侧相反一侧的端面与壳体2的侧壁2D接触、且在方向Z上与开口2a侧相反一侧的端面与壳体2的底面2E接触的状态下，第二线圈12固定到壳体2内部。
图5所示的第二铁心15形成于壳体2的收容空间中的、除了配置有上述进行说明的第一铁心14、第一线圈11、第二线圈12及间隔件13的部分以外的部分。第二铁心15例如由包括磁性体的树脂材料构成。第二铁心15例如通过如下方式形成，即在壳体2的内部，在固定了第一铁心14、第一线圈11、第二线圈12及间隔件13的状态下，使该树脂材料流入到壳体2的内部后使该树脂材料固化来形成。
具体而言，如图5至图7所示，第二铁心15包括在第一线圈11和第二线圈12的周围形成的主体部15C、从该主体部15C的方向Z的两端且方向X的一端沿着方向X突出设置的一对平板部15A、以及从该主体部15C的方向Z的两端且方向X的另一端沿着方向X突出设置的一对平板部15B。
如图5及图8所示，平板部15A是在填充第一铁心14的平板部14a与壳体2的开口2a之间、且填充第一铁心14的平板部14a与壳体2的底面2E之间的状态下形成的部分。
如图5所示，平板部15B是在填充第一铁心14的平板部14b与壳体2的开口2a之间、且填充第一铁心14的平板部14b与壳体2的底面2E之间的状态下形成的部分。
如图6所示，第二铁心15的主体部15C具备在填充第一线圈11与第二线圈12之间的状态下形成的副铁心部15a、在填充第一线圈11与侧壁2B之间的状态下形成的副铁心部15b、在填充第二线圈12与侧壁2D之间的状态下形成的副铁心部15c、以及在填充副铁心部15a、副铁心部15b、副铁心部15c、第一线圈11及第二线圈12与壳体2的开口2a之间的状态下形成的副铁心部15d。
如图7所示，间隔件13在第一线圈11与第二线圈12之间，从副铁心部15d与副铁心部15a的分界面延伸至壳体2的底面2E而形成。主体部15C的副铁心部15a通过该间隔件13成为在方向X上分离为两个的结构。
在如上所述构成的电抗器1中，通过向第一线圈11的通电而在第一线圈11产生的磁通在第一线圈11的内周部例如沿从平板部14a朝向平板部14b的方向流动，之后，经由平板部14b贯通第二线圈12的内周部而流动至平板部14a，之后，返回到第一线圈11。另外，通过向第二线圈12的通电而在第二线圈12产生的磁通在第二线圈12的内周部例如沿从平板部14a朝向平板部14b的方向流动，之后，经由平板部14b贯通第一线圈11的内周部而流动至平板部14a，之后返回到第二线圈12。这样，由第一铁心14形成将第一线圈11和第二线圈12依次贯通并环绕的第一磁路，因此能够使第一线圈11与第二线圈12磁耦合而得到互相感应作用。
如图6中的曲线箭头所示，在第一线圈11和第二线圈12中产生的磁通的一部分不经由第一磁路而作为漏磁通漏出到第一线圈11的周围及第二线圈12的周围。在该漏磁通所通过的部分设置有第二铁心15的主体部15C。因此，从第一线圈11的方向X的一端侧漏出的漏磁通通过主体部15C流动至第一线圈11的方向X的另一端侧而环绕第一线圈11。同样地，从第二线圈12的方向X的一端侧漏出的漏磁通通过主体部15C流动至第二线圈12的方向X的另一端侧而环绕第二线圈12。这样，通过主体部15C而形成包括仅将第一线圈11贯通并环绕的磁路和仅将第二线圈12贯通并环绕的磁路的第二磁路。因此，能够得到利用了漏磁通的自感应作用。
图9是示意性地表示从第一线圈11和第二线圈12产生的漏磁通的流动的图。如果是第二铁心15不存在的状态，则第一线圈11和第二线圈12的漏磁通向壳体2的周围广泛扩散后返回到各线圈。另一方面，如图6及图7所示，在电抗器1中，在壳体2与第一线圈11及第二线圈12之间存在副铁心部15b和副铁心部15c。另外，如图6及图7所示，在电抗器1中，在第一线圈11与第二线圈12之间存在副铁心部15a。因此，如图9所示，第一线圈11与第二线圈12的漏磁通的大部分流动至与空气中相比导磁率高的副铁心部15b、副铁心部15c及副铁心部15a。其结果，能够抑制漏磁通向壳体2的周围的扩散，能够抑制在壳体2的周围的、用于防止其他构件的发热的空间的增大。
图10是表示以往的复合式电抗器的结构的示意图。在图10所示的结构的复合式电抗器中，在铁心70的内部产生相反方向的磁通70A、70B而使它们互相削弱。另一方面，环绕初级线圈和次级线圈中的各线圈的漏磁通70C、70D在设置于铁心70上的腿部71、72之间沿着相同的方向流动。由此，漏磁通70C与漏磁通70D会增强。与图10所示的复合式电抗器相对，本实施方式的电抗器1在第一线圈11与第二线圈12之间设置有副铁心部15a，因此能够减小第一线圈11与第二线圈12之间的间隙。另外，如图10所示，无需在铁心设置腿部。因此，能够缩短磁路，能够提高电感。
图11是表示以往的复合式电抗器的结构的示意图。图12是表示图11所示的复合式电抗器的磁通分布的示意图。在图11所示的结构的复合式电抗器中，在铁心80的内部产生互为相反方向的磁通而使它们互相削弱。另一方面，环绕初级线圈81和次级线圈82中的各线圈的漏磁通81A、82A向铁心80的周围扩散而沿着相同的方向流动。由此，漏磁通81A与漏磁通82A会增强。与图11所示的复合式电抗器相对，本实施方式的电抗器1使副铁心部15b、副铁心部15c设置于第一线圈11及第二线圈12与壳体2之间，因此如图9所示，能够抑制各线圈的漏磁通的扩散。
这样，根据电抗器1，能够使不通过第一磁路的第一线圈11和第二线圈12中的各线圈的漏磁通通过第二磁路而对于第一线圈11和第二线圈12分别进行环绕。因此，能够提高第一线圈11和第二线圈12各自的自感。由此，如果相对于众所周知的电抗器的结构而实现同一电感，则能够减少第一线圈11和第二线圈12各自的匝数等，能够缩短第一磁路。另外，第一线圈11和第二线圈12的匝数的减少可实现减少阻抗的效果，因此能够减小第一铁心14的截面积。另外，漏磁通通过第二磁路而被利用，因此在电抗器1的周围不需要存在考虑因该漏磁通引起的发热等的空间。由于这些情况，从而能够兼顾电抗器1的小型化和低损耗。
另外，根据电抗器1，第一线圈11和第二线圈12分别是扁立线圈，而且，第一线圈11和第二线圈12分别在与壳体2的侧壁2B、2D和底面2E接触的状态下配置。因此，能够高效地利用壳体2内的容积，能够使电抗器1小型化。
另外，电抗器1是第一线圈11和第二线圈12各自的外周面中互相垂直的四个面中的两个面与壳体2接触、且该四个面中的一个面朝向开口2a的结构。因此，能够增多从壳体2的外部冷却第一线圈11和第二线圈12时的冷却面积，能够提高冷却效率。
另外，根据电抗器1，壳体2的底面与第一线圈11和第二线圈12各自的轴向平行。因此，能够从壳体2的开口2a容易地引出第一线圈11和第二线圈12各自的端子，能够降低制造成本。
另外，根据电抗器1，第二铁心15由包含磁性体的树脂构成。因此，能够以简易的方法形成第二铁心15。因此，能够降低电抗器1的制造成本。需要说明的是，虽然第二铁心15的制造方法会困难，但第二铁心15也能够由与第一铁心14相同的材料构成。
另外，根据电抗器1，主体部15C的副铁心部15a成为通过间隔件13而在方向X上分离成两个的结构。根据该结构，能够容易地调整由不通过第一磁路的第一线圈11和第二线圈12各自的漏磁通产生的电感。因此，能够进行适于电抗器1所要求的升压比等的灵活的设计。
需要说明的是，主体部15C中，可以将形成有间隔件13的区域设为什么也不存在的空隙。根据通过间隔件13使副铁心部15a分离的结构，制造容易，因此能够降低制造成本。另外，间隔件13或该空隙不是必需的，副铁心部15a可以不在方向X上分离。根据该结构，能够更高效地利用漏磁通。
另外，主体部15C中，间隔件13的形状并不限于图7所示的形状。例如，图7中，可以构成为间隔件13形成至间隔件13与方向Y上相邻的第一线圈11及第二线圈12之间的间隙的部分的结构。根据该结构，能够容易地调整由不通过第一磁路的第一线圈11和第二线圈12各自的漏磁通产生的电感。
另外，主体部15C中，可以另外设置使副铁心部15b或副铁心部15c分离成多个的空隙或间隔件。根据该结构，能够容易地调整由不通过第一磁路的第一线圈11和第二线圈12各自的漏磁通产生的电感。
需要说明的是，主体部15C中，形成有副铁心部15b、15c的区域的一方或双方可以成为设置有空隙或与间隔件13相同的构件的区域。采用这种结构，也能够对于来自第一线圈11的漏磁通而通过副铁心部15a抑制其扩散的同时使其返回到第一线圈11。同样地，能够对于来自第二线圈12的漏磁通而通过副铁心部15a抑制其扩散的同时使其返回到第二线圈12。因此，能够兼顾电抗器1的小型化和低损耗。
另外，主体部15C中，形成有副铁心部15a的区域可以成为设置有空隙或与间隔件13相同的构件的区域。采用这种结构，也能够对于来自第一线圈11的漏磁通而通过副铁心部15b抑制其扩散的同时使其返回到第一线圈11。同样地，能够对于来自第二线圈12的漏磁通而通过副铁心部15c抑制其扩散的同时使其返回到第二线圈12。因此，能够兼顾电抗器1的小型化和低损耗。
另外，主体部15C中，形成有副铁心部15d的区域可以成为设置有空隙或与间隔件13相同的构件的区域。对于这种结构，也能够对于来自第一线圈11的漏磁通而通过副铁心部15a抑制其扩散的同时使其返回到第一线圈11。同样地，能够对于来自第二线圈12的漏磁通而通过副铁心部15a抑制其扩散的同时使其返回到第二线圈12。另外，能够对于来自第一线圈11的漏磁通而通过副铁心部15b抑制其扩散的同时使其返回到第一线圈11。同样地，能够对于来自第二线圈12的漏磁通而通过副铁心部15c抑制其扩散的同时使其返回到第二线圈12。因此，能够兼顾电抗器1的小型化和低损耗。
在图5至图7所示的主体部15C中，副铁心部15d不是必需的，可以是被删除的结构。在该结构中，例如，如图13所示，第一线圈11和第二线圈12的在方向Z上与底面2E侧相反一侧的端面可以设为与开口2a的开口面处于同一位置的结构。由此，能够使电抗器1进一步小型化。
电抗器1中的第一线圈11和第二线圈12分别设为扁立线圈，但也可以是其他形状，例如沿方向X观察时的形状为椭圆形等圆形线圈。
另外，在电抗器1中，第一铁心14和第二铁心15是分体的，但也可以是一体形成的结构。
图14是示意性地表示作为图2所示的电抗器1的变形例的电抗器1A的概略结构的外观立体图。电抗器1A中，除了壳体2被变更为壳体20、而且第二铁心15的主体部15C被变更为图13所示的结构这一点以外，是与图2所示的电抗器1相同的结构。对图14中与图2相同的结构标注相同的附图标记。
电抗器1A的壳体20是与壳体2相同的有底筒状，但在方向X的一端形成有开口20a这一点与壳体2不同。
具体而言，壳体20在方向X的一侧的面具有开口20a，且具备与方向X平行的平板状的四个侧壁20B、20D、20E、20F。侧壁20E与侧壁20F在方向Z上排列对置。侧壁20B与侧壁20D在方向Y上排列对置。
图15是从方向Z观察图14所示的电抗器1A时的俯视示意图。图16是图15所示的电抗器1A中的E-E线的剖视示意图。图17是图15所示的电抗器1A中的F-F线的剖视示意图。图18是图15所示的电抗器1A中的H-H线的剖视示意图。需要说明的是，图15所示的电抗器1A中的G-G线的剖视示意图中，只是将图18中的附图标记14a变更为附图标记14b、将图18中的附图标记15A变更为附图标记15B，因此省略图示。
如图15所示，第一铁心14的平板部14a的在方向X上与被卷绕部14c、14d侧相反一侧的端面与壳体20的底面20A接触。另外，第一铁心14的平板部14a的在方向Y上的两端面分别与壳体20的侧壁20B及侧壁20D接触。
另外，第一铁心14的平板部14b的在方向X上与被卷绕部14c、14d侧相反一侧的端面成为与壳体20的开口20a的开口面相同的面。另外，第一铁心14的平板部14b的在方向Y上的两端面分别与壳体20的侧壁20B及侧壁20D接触。
如图16及图17所示，第一线圈11的在方向Y上与第二线圈12侧相反一侧的端面与壳体20的侧壁20B接触、且方向Z上的一侧的端面与壳体20的侧壁20F接触、且方向Z上的另一侧的端面与壳体20的侧壁20E接触的状态下，第一线圈11固定到壳体20内部。
另外，第二线圈12的在方向Y上与第一线圈11侧相反一侧的端面与壳体20的侧壁20D接触、方向Z上的一侧的端面与壳体20的侧壁20F接触、且方向Z上的另一侧的端面与壳体20的侧壁20E接触的状态下，第二线圈12固定到壳体20内部。
电抗器1A中的第二铁心15的主体部15C是具备在第一线圈11与第二线圈12之间形成的副铁心部15a、在第一线圈11与侧壁20B、侧壁20F及侧壁20E之间形成的副铁心部15b、以及在第二线圈12与侧壁20D、侧壁20F及侧壁20E之间形成的副铁心部15c的结构。而且，如图17所示，第二铁心15的主体部15C中的副铁心部15a通过间隔件13而沿方向X分离成两个。
根据以上结构的电抗器1A，与电抗器1同样地由第二铁心15的主体部15C形成上述第二磁路，因此能够得到与电抗器1同样的效果。另外，根据电抗器1A，第一线圈11和第二线圈12各自的外周面中的互相垂直的四个面中的三个面与壳体2接触。因此，能够增多从壳体2的外部冷却第一线圈11和第二线圈12时的冷却面积，能够提高冷却效率。
电抗器1和电抗器1A具有两个线圈，但例如如日本特开2009-170620号公报所记载那样的电力转换电路中使用的三并列磁抵消式变压器那样，线圈的数量可以是三个以上。在具有三个以上线圈的电抗器中，也将三个以上的线圈中的相邻的两个线圈设为与上述第一线圈11及第二线圈12相同的结构，通过形成第一铁心和第二铁心，能够使电抗器小型化和降低损耗，所述第一铁心形成将这些线圈依次贯通并环绕的第一磁路，所述第二铁心形成仅将这些线圈各自贯通并环绕的第二磁路。
图19是示意性地表示作为图2所示的电抗器1的变形例的电抗器1B的概略结构的图。电抗器1B是三并列磁抵消式变压器。在该情况下，是指即使采取由任意两个线圈的组合形成的环，由并列卷绕的绕组产生的磁通的直流成分的方向也成为互为相反的方向而互相削弱的形式。
电抗器1B具备有底筒状(在图19的例子中，将截面外形成为三角形的筒的一方的开口进行封闭的形状)的壳体30、收容到壳体30中的线圈31、32、33、收容到壳体30且卷绕有线圈31、32、33各自的第一铁心40、以及以填充壳体30的内部中的除了线圈31、32、33及第一铁心40以外的部分的形式形成的第二铁心41。第一铁心40由与第一铁心14相同的材料构成，且第二铁心41由与第二铁心15相同的材料构成。
线圈31与线圈32分开配置，线圈32与线圈33分开配置，线圈33与线圈31分开配置。线圈31的外周面的一部分与壳体30的三个侧壁30b中的两个侧壁接触。线圈32的外周面的一部分与壳体30的三个侧壁30b中的两个侧壁接触。线圈33的外周面的一部分与壳体30的三个侧壁30b中的两个侧壁接触。需要说明的是，线圈31、32、33也可以配置于互相接触的位置。
第一铁心40形成将线圈31和线圈32依次贯通并环绕的第一磁路，形成将线圈32和线圈33依次贯通并环绕的第一磁路，形成将线圈33和线圈31依次贯通并环绕的第一磁路。在线圈31和线圈32产生的在第一铁心40中流动的磁通的磁通方向成为相反的方向，在线圈32和线圈33产生的在第一铁心40中流动的磁通的磁通方向成为相反的方向，在线圈33和线圈31产生的在第一铁心40中流动的磁通的磁通方向成为相反的方向。
根据以上的结构的电抗器1B，能够使线圈31、线圈32及线圈33各自的漏磁通不会扩散到壳体30的周围而流动至壳体30内的第二铁心41。因此，能够得到与电抗器1、1A同样的效果。电抗器1B中，可以与电抗器1、1A同样地设置有用于将第二铁心41沿各线圈的轴向分离成多个的间隔件或空隙。
电抗器1和电抗器1A具有一个间隔件13，但间隔件13的数量可以是两个以上。在该情况下，采用在第一线圈11与第二线圈12之间在方向X上分开配置有多个间隔件的结构即可。
在本说明书中至少记载了以下事项。需要说明的是，尽管在括号内示出了上述实施方式中的相应构成要素等，但并不限定于此。
(1)一种电抗器(电抗器1)，其用于电力转换，且具有第一铁心(第一铁心14)、卷绕于所述第一铁心的第一线圈(第一线圈11)、以及卷绕于所述第一铁心的第二线圈(第二线圈12)，
其中，
所述第一线圈及所述第二线圈分别具备被输入电源的输出电压的一端部(端子a、c)、以及与被输出进行了电力转换的电力的输出侧电连接的另一端部(端子b、d)，而且被卷绕成电流从所述第一线圈的所述一端部向所述另一端部流动时在所述第一铁心上产生的磁通的方向与电流从所述第二线圈的所述一端部向所述另一端部流动时在所述第一铁心上产生的磁通的方向相反，
所述电抗器具备在所述第一线圈及所述第二线圈中的至少一方的外侧设置的第二铁心(第二铁心15)，
通过通电从所述第一线圈及所述第二线圈中的一方的线圈产生并且不与另一方的线圈交链的漏磁通通过所述第二铁心而环绕所述一方的线圈。
根据(1)，能够利用第二铁心使从第一线圈及第二线圈中的至少一方的线圈产生的漏磁通对该线圈环绕。因此，能够提高因第一线圈及第二线圈中的至少一方的自感应引起的自感。由此，若相对于众所周知的电抗器的结构实现同一电感，则能够减少线圈的匝数等，能够缩短磁路。线圈的匝数的减少带来减小线圈的阻抗的效果，因此能够减小铁心的截面积。另外，漏磁通通过第二铁心而进行环绕，因此能够防止漏磁通向电抗器周围扩散，在电抗器的周围不需要存在考虑到因该漏磁通引起的发热等的大的空间。根据这些，能够兼顾电抗器的小型化和低损耗。
(2)根据(1)所述的电抗器，其中，
所述第二铁心具有在所述第一线圈及所述第二线圈中的至少一方的角部的外侧形成的第一副铁心部(副铁心部15b、15c)。
根据(2)，能够有效地抑制漏磁通的扩散。
(3)根据(2)所述的电抗器，其中，
所述电抗器还具备***述第一线圈、所述第二线圈、所述第一铁心及所述第二铁心的壳体(壳体2)，
所述第一副铁心部形成于所述第一线圈及所述第二线圈中的至少一方与所述壳体之间。
根据(3)，能够有效地抑制壳体的周围的漏磁通的扩散，能够抑制电抗器的周围的无效空间的增大。
(4)根据(3)所述的电抗器，其中，
所述第一线圈及所述第二线圈以轴向与所述壳体的底面平行的状态与所述壳体的底面接触配置。
根据(4)，一个线圈的外周面与壳体的侧壁及底面接触，而且该线圈的外周面朝向开口。因此，能够增多从壳体外部冷却线圈时的冷却面积，能够提高冷却效率。另外，根据(4)的结构，能够容易地从壳体的开口引出各线圈的端子，能够降低制造成本。
(5)根据(3)所述的电抗器，其中，
所述第一线圈及所述第二线圈分别以轴向与所述壳体的底面垂直的状态与所述壳体的三个侧壁接触配置。
根据(5)，一个线圈与壳体的三个侧壁接触。因此，能够增多从壳体外部冷却线圈时的冷却面积，能够提高冷却效率。另外，根据(5)，能够减小第一副铁心部的体积，能够使电抗器小型化。
(6)根据(1)至(5)中任一项所述的电抗器，其中，
所述第二铁心具有在所述第一线圈与所述第二线圈之间形成的第二副铁心部(副铁心部15a)。
例如，在将第一线圈及第二线圈收容于壳体的情况下，在第一线圈与第二线圈之间需要空间。根据(6)，在该空间中存在第二副铁心部，因此能够使第一线圈与第二线圈的漏磁通的多数高效地对各线圈环绕。另外，通过调整第二副铁心部的体积等，从而利用漏磁通进行升压的升压率的调整变得容易，能够进行灵活的设计。
(7)根据(6)所述的电抗器，其中，
所述第二副铁心部在所述第一线圈及所述第二线圈的轴向上被分离为多个。
根据(7)，能够进行适于对电抗器要求的升压率等的灵活的设计。
(8)根据(7)所述的电抗器，其中，
所述第二副铁心部通过在所述第一线圈与所述第二线圈之间配置的间隔件(间隔件13)而被分离为所述多个。
根据(8)，能够容易地进行第二副铁心部的分离，能够降低制造成本。
(9)根据(1)至(8)中任一项所述的电抗器，其中，
所述第二铁心由包括磁性体的树脂材料构成。
根据(9)，例如在有底筒状的壳体内固定第一线圈及第二线圈和第一铁心的状态下，能够通过将包括磁性体的树脂流入到该壳体的侧壁及底面与各线圈及第一铁心之间的空间并使其固化的这样的简易的方法来形成第二铁心。因此，能够降低电抗器的制造成本。
(10)根据(1)至(9)中任一项所述的电抗器，其中，
所述第一线圈及所述第二线圈分别为从轴向观察时的形状具有互相垂直的四个边的扁立线圈。
根据(10)，例如能够使线圈与壳体的侧壁面接触，因此能够提高线圈的冷却效率。另外，能够提高电抗器的壳体内的容积的利用效率，能够使电抗器小型化。
(11)一种多相交错式DC-DC转换器，其中，
所述多相交错式DC-DC转换器具备：
(1)至(10)中任一项所述的电抗器；以及
与所述第一线圈的所述另一端部侧及所述第二线圈的所述另一端部侧连接的开关电路(开关部SW1～SW4)。
以上，参照附图对各种实施方式进行说明，但本发明当然并不限于这种例子。对于本领域的技术人员，明显能够知晓在技术方案的范围内记载的范畴内想到各种变更例或修正例，关于这些也当然属于本发明的技术范围内。另外，在不脱离发明的意旨的范围内可以任意组合上述实施方式中的各构成要素。
需要说明的是，本申请基于2018年11月2日申请的日本专利申请(特愿2018-207522)，将该内容作为参照引用到本申请中。
附图标记说明：
1 电抗器；
11 第一线圈；
12 第二线圈；
14 第一铁心；
14a、14b 平板部；
14c、14d 被卷绕部；
15 第二铁心；
15a 副铁心部；
15b 副铁心部；
15c 副铁心部；
15d 副铁心部。

Claims (11)

1.一种电抗器，其用于电力转换，且具有第一铁心、卷绕于所述第一铁心的第一线圈、以及卷绕于所述第一铁心的第二线圈，
其中，
所述第一线圈及所述第二线圈分别具备被输入电源的输出电压的一端部、以及与被输出进行了电力转换的电力的输出侧电连接的另一端部，而且被卷绕成电流从所述第一线圈的所述一端部向所述另一端部流动时在所述第一铁心上产生的磁通的方向与电流从所述第二线圈的所述一端部向所述另一端部流动时在所述第一铁心上产生的磁通的方向相反，
所述电抗器具备在所述第一线圈及所述第二线圈中的至少一方的外侧设置的第二铁心，
通过通电从所述第一线圈及所述第二线圈中的一方的线圈产生并且不与另一方的线圈交链的漏磁通通过所述第二铁心而环绕所述一方的线圈。
2.根据权利要求1所述的电抗器，其中，
所述第二铁心具有在所述第一线圈及所述第二线圈中的至少一方的角部的外侧形成的第一副铁心部。
3.根据权利要求2所述的电抗器，其中，
所述电抗器还具备***述第一线圈、所述第二线圈、所述第一铁心及所述第二铁心的壳体，
所述第一副铁心部形成于所述第一线圈及所述第二线圈中的至少一方与所述壳体之间。
4.根据权利要求3所述的电抗器，其中，
所述第一线圈及所述第二线圈以轴向与所述壳体的底面平行的状态配置。
5.根据权利要求3所述的电抗器，其中，
所述第一线圈及所述第二线圈分别以轴向与所述壳体的底面交叉的状态配置。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电抗器，其中，
所述第二铁心具有在所述第一线圈与所述第二线圈之间形成的第二副铁心部。
7.根据权利要求6所述的电抗器，其中，
所述第二副铁心部在所述第一线圈及所述第二线圈的轴向上被分离为多个。
8.根据权利要求7所述的电抗器，其中，
所述第二副铁心部通过在所述第一线圈与所述第二线圈之间配置的间隔件而被分离为所述多个。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电抗器，其中，
所述第二铁心由包括磁性体的树脂材料构成。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的电抗器，其中，
所述第一线圈及所述第二线圈分别为从轴向观察时的形状具有互相垂直的四个边的扁立线圈。
11.一种多相交错式DC-DC转换器，其中，
所述多相交错式DC-DC转换器具备：
权利要求1至10中任一项所述的电抗器；以及
与所述第一线圈的所述另一端部侧及所述第二线圈的所述另一端部侧连接的开关电路。
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