TW201320122A - 電抗器及電氣機器 - Google Patents

Abstract

本發明的課題在於提供一種能夠削減鐵芯的體積並且能夠降低電力損失的小型化的電抗器。本發明係一種電抗器，其具有：第1磁性體；以及一對線圈，其等相互絕緣，與第1磁性體相絕緣，並且以包圍第1磁性體的方式配置，對應於輸入到各自的一端之間的信號進行正耦合；第1磁性體具有第1以及第2端部，第1以及第2端部經由不存在第1磁性體的空間而被形成為互相不直接相對，根據輸入到一對線圈各自的一端之間的輸入信號，從一對線圈各自的另一端之間輸出輸出信號。

Description

電抗器及電氣機器

本發明係有關於太陽能發電用等的功率調節器所使用的電抗器、以及電氣機器。

近年來，產業界逐漸對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，廣泛要求低成本化與小型化。最近，期望因應節能而進一步高效率化以及因應節省資源而削減材料的電抗器的出現。

習知的電抗器通常係製成如專利文獻1所記載的閉磁路磁性體結構。圖10是習知的電抗器的例子。電抗器R4具有第1線圈101、第2線圈102、第1磁性體a(103)、第2磁性體104、第3磁性體105、第1磁性體b(106)、及習知電抗器的捲線軸(bobbin)109a、109b。在圖10中，第1線圈101係捲繞於第1磁性體a(103)以及用於確保與線圈的絕緣的習知電抗器的捲線軸109a。第2線圈102係捲繞於第1磁性體b(106)以及用於確保與線圈的絕緣的習知電抗器的捲線軸109b。在此，習知電抗器的捲線軸109a、109b分別以能夠配置第1線圈101和第2線圈102的方式形成為U字狀。習知電抗器的捲線軸109a係安裝於第1磁性體a(103)的周圍，習知電抗器的捲線軸109b係安裝於第1磁性體b(106)的周圍。此外，第1線圈101和第2線圈102係分別 由不同繞線成為互相絕緣的狀態。而且，第2磁性體104係配置於第1磁性體a(103)的一端和第1磁性體b(106)的一端，第3磁性體105係配置於第1磁性體a(103)和第1磁性體b(106)的另一端。然而，在此構造中，難以使第1線圈101和第2線圈102接近，而第1線圈101和第2線圈102的耦合度通常為m=0.5左右，因此無法充分地增大線圈的耦合。另外，雖然有漏磁通量，但是因為使用閉磁路結構，所以通過由線圈中流動的電流而產生的磁通量所形成閉磁路的磁性體內，藉此產生因磁性體所導致的電力損失。另外，為了充分地獲得磁性體的飽和磁通量，必須使磁性體大型化，其結果，會有使電抗器大型化的問題。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2009-259971號(TDK股份有限公司)

本發明的目的在於提供一種能夠削減鐵芯的體積並且能夠降低電力損失的小型電抗器。

為了達到上述目的，本發明為一種電抗器，其具有：第1磁性體；一對線圈，其等相互絕緣，與上述第1磁性體相絕 緣，並且以包圍上述第1磁性體的方式配置，對應於輸入到各自的一端之間的信號進行正耦合；上述第1磁性體具有第1以及第2端部，上述第1以及第2端部經由不存在上述第1磁性體的空間而被形成為互相不直接相對向，根據輸入到上述一對線圈各自的一端之間的輸入信號，從上述一對線圈各自的另一端之間輸出輸出信號。

此電抗器以能夠降低電力損失的方式使第1磁性體具有第1以及第2端部，使第1以及第2端部經由不存在第1磁性體的空間而被形成為互相不直接相對向，而成為開磁路結構，藉此能夠削減磁性體的體積，並且由於以包圍第1磁性體的方式配置一對線圈，所以可獲得能夠成為小型的電抗器的效果。

作為本發明較佳的態樣，本發明之電抗器使上述一對線圈的一方被另一方所覆蓋。

此電抗器係捲繞上述一對線圈的一方並將另一方的線圈捲繞於其上者，且具有容易捲繞線圈的效果。另外，因為成為一對線圈重疊的構造，所以能夠使第1磁性體的體積進一步小型化。

作為本發明較佳的態樣，本發明之電抗器可使上述一對線圈在上述第1磁性體中心線的方向上並設地配置。

此電抗器利用上述一對線圈在上述第1磁性體中心線的方向上並設地配置而使線圈之間的雜散電容變少等，藉此能 夠提高一對線圈中電感的頻率特性。

作為本發明較佳的態樣，本發明之電抗器亦可使上述一對線圈成為雙線(bifilar)繞線。

此電抗器利用成為雙線繞線而具有容易進行繞線的效果。

作為本發明較佳的態樣，本發明之電抗器可使上述第1磁性體具有相對於由上述一對線圈包圍上述第1磁性體的凸緣部，且上述凸緣部與上述一對線圈相絕緣。

此電抗器利用設置凸緣部而具有使一對線圈的電感增加的效果。

作為本發明較佳的態樣，本發明之電抗器可使相對向於上述第1以及第2端部配置並連接與上述第1磁性體不同材質的第2以及第3磁性體。

此電抗器能夠調整一對線圈的電感。

作為本發明較佳的態樣，本發明之電抗器可使上述第2以及第3磁性體成為相對於由上述線圈所覆蓋上述第1磁性體的凸緣部，上述凸緣部與上述一對線圈相絕緣。

此電抗器藉由設置凸緣部的第2以及第3磁性體而具有使一對線圈的電感增加的效果。

作為本發明較佳的態樣，本發明之電抗器可使上述第1磁性體的飽和磁通量密度大於上述第2以及第3磁性體的飽和磁通量密度，且上述第1磁性體的導磁率小於上述第2以及第3磁性體的導磁率。

根據本電抗器，即使在增大電流的情況下，本發明之電抗器也具有可使交流工作時的飽和磁通量密度較高(即直流重疊特性良好)，且一對線圈的電感較高的效果。

作為本發明較佳的態樣，本發明之電抗器可使上述正耦合的一對線圈之間的耦合度為0.8以上。

具有藉由提高耦合度而能夠提高正耦合的一對線圈的電感的效果。

作為本發明較佳的態樣，本發明之電抗器可使上述輸入信號為複數個正、以及負的脈衝信號，且上述輸出信號為交流信號。

此電抗器具有上述輸入信號為複數個正、以及負的脈衝信號，且藉由此電抗器將上述輸出信號轉換成交流信號的效果。

作為本發明較佳的態樣，本發明之電氣機器可具有此電抗器。

作為具有本電抗器的電路，存在有使開關波形平滑的電路等。另外，作為具有上述電路的機器，存在有功率調節器或者換流器電源、DC-DC(直流-直流)轉換器等，可成為各式各樣的電氣機器。

本電抗器利用以包圍第1磁性體的方式配置一對線圈，並進一步由開磁路結構削減磁性體的體積，可獲得能夠削減電 力損失且能夠成為小型的電抗器的效果。

以下，根據圖1~圖9說明本發明的實施形態。圖1是本實施形態的電抗器R1的實施形態的剖面圖。電抗器R1具有第1線圈1、第2線圈2、第1磁性體3、第2磁性體4、第3磁性體5、設置有分隔部的分割線圈用捲線軸7。

在圖1中，將1對線圈即第1線圈1以及第2線圈2捲繞於第1磁性體3、以及用於確保與線圈的絕緣的設置有分隔部的分割線圈用捲線軸7。在此，設置有分隔部的分割線圈用捲線軸7係以能夠配置第1線圈1和第2線圈2的方式使分割的各個捲線軸形成為U字狀，此外，成為一體的構造，使第1線圈1和第2線圈2藉由設置有分隔部的分割線圈用捲線軸7，成為互相絕緣的狀態。亦即，第1線圈1和第2線圈2在第1磁性體3中心線的方向上並設地配置。在此，所謂中心線，是指第1磁性體3的線圈所捲繞方向的中心即第1磁性體3的線段及其延長。另外，設置有分隔部的分割線圈用捲線軸7係安裝於具有第1端部以及第2端部的第1磁性體3的周圍。此外，將第2磁性體4配置於第1端部，而於第2端部配置有第3磁性體5。

在此，第2磁性體4以及第3磁性體5分別與第1磁性體3的第1端部以及第2端部接觸地配置，並且藉由第1端部以及第2端部寬廣地形成為其最大的寬度。因此，第2磁性 體4以及第3磁性體5成為規定配置有第1線圈1以及第2線圈2的線圈的中心線長度方向的區域。另外，第2磁性體4以及第3磁性體5的最大寬度較第1端部以及第2端部寬的區域，較佳為第1磁性體3的所有周圍方向的所有方向。

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，既可成為使至少形成多邊形構造的平面的端部即直線部與第1端部以及第2端部接觸的構造，也可以在形成多邊形構造的平面內部存在有第1端部以及第2端部的方式形成。亦即，第2磁性體4以及第3磁性體5亦可形成凸緣部。如上述，因為第1磁性體3具有相對於由線圈所包圍第1磁性體3的凸緣部，凸緣部與一對線圈相絕緣，所以可增加一對線圈的電感。

在此，在本實施形態的電抗器R1中，第1磁性體3的兩端部經由不存在第1磁性體3的空間，而形成為互相不直接相對。亦即，藉由成為開磁路結構，與形成閉磁路的一般的鐵芯形狀不相同，從而減小第1磁性體3的體積。因此，可相較於習知減少由流動於一對線圈中的電流所產生的磁場而引起，由第1磁性體3所造成的電力損失。

再者，在本電抗器R1中，因為第1線圈1和第2線圈2在第1磁性體3中心線的方向上並設地配置，所以也能夠降低第1線圈與第2線圈2之間的雜散電容。在此，所謂中心 線，是指第1磁性體3的線圈所捲繞方向的中心的第1磁性體3的線段及其延長。

再者，在本電抗器R1中，例如使用作為第1磁性體3的由飽和磁通量密度高的壓粉材料所形成的磁性體(例如由鐵粉所形成)，並使用作為第2磁性體4以及第3磁性體5的飽和磁通量密度低於第1磁性體3但導磁率高且電力損失少於第1磁性體3的鐵氧體(ferrite)，藉此因為可有效利用在由流動於一對線圈中的電流所產生的磁通量中配置於磁通量較多的線圈內部的第1磁性體3的飽和磁通量密度較高的特長，所以能夠使電感的直流重疊特性變好，且能夠減少電力損失。此外，第2磁性體4以及第3磁性體5，因為磁通量少於配置於線圈內部的第1磁性體3，所以能夠有效利用飽和磁通量密度可低於配置於線圈內部的第1磁性體3的鐵氧體的特徵。亦即，與第1磁性體3的兩端部相對向地配置，並且與第1磁性體3不同的材質的第2磁性體4以及第3磁性體5，導磁率高於第1磁性體3，而且第2磁性體4以及第3磁性體5形成凸緣部，利用由磁性體在磁通量的流動方向上延伸所導致反磁場係數的降低，能夠增大電感。其結果，第1磁性體的飽和磁通量密度大於第2以及第3磁性體的飽和磁通量密度，即使是在增大電流的情況下，也可成為使交流動作時的飽和磁通量密度較高(即，直流重疊性良好)且一對線圈的電感較高的電抗器。

接著，對電抗器R1的動作進行說明。將輸入信號輸入到一對線圈各自的一端之間，並根據此輸入信號，能夠從一對線圈各自的另一端之間獲得輸出信號。在此，輸入信號可以是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，也可以將正以及負的矩形波雙方作為輸入信號。在將連續的交流信號作為輸入信號的情況下，也可以使輸出信號成為連續的交流信號。另外，在將利用矩形波的脈衝信號作為輸入信號的情況下，藉由將電容器連接於一對輸出端之間，從而可以作為減少來自輸出端之間的輸出信號的高頻成分的信號。另外，在將正以及負的矩形波雙方作為輸入信號的情況下，也藉由將電容器連接於一對輸出端之間，從而可以減少輸出信號的高頻成分，所以藉由適當調整電容器的值，從而能夠獲得減少高頻成分(波紋(ripple)、噪音成分)的所希望的輸出信號。再者，在能夠輸出所希望的信號的情況下，也可以將電容器連接於輸出端之間。

在此，每當輸入信號被輸入到第1線圈1和第2線圈2的一對線圈各自的輸入端之間，從一對線圈各自的輸出端之間輸出輸出信號時，一對線圈構成為正耦合。因此，能夠提高一對線圈的電感。

在此，在輸入信號被輸入到第1線圈1和第2線圈2的一對線圈各自的輸入端之間並從一對線圈各自的輸出端之間輸出輸出信號時，電流會在第1線圈1和第2線圈2中流動。 藉由此時所流動的電流在第1線圈1和第2線圈2中產生磁通量，而各個磁通量互相加強的狀態稱為正耦合。亦即，如果第1線圈1和第2線圈2的電感分別為L1=L2=L的話，則以由第1線圈1和第2線圈2所構成一對線圈的串聯電感Ls=L1+L2+2m√(L1．L2)的方式連接第1線圈1和第2線圈2。在此，m是第1線圈1和第2線圈2的耦合度(m為0~1)。

根據本電抗器，其具有：第1磁性體3；及一對線圈，其相互絕緣，與第1磁性體3相絕緣，並且以包圍第1磁性體3的方式配置，對應於輸入到各自的一端之間的信號而進行正耦合；第1磁性體3具有第1以及第2端部，第1以及第2端部由於經由不存在第1磁性體3的空間而形成為互相不直接相對向，根據輸入到一對線圈各自的一端之間的輸入信號，從一對線圈各自的另一端之間輸出輸出信號，所以以能夠減少電力損失的方式，使第1磁性體3具有第1以及第2端部，使第1以及第2端部經由不存在第1磁性體3的空間而形成為互相不直接相對向，以包圍第1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。

另外，由於第1磁性體3具有相對於由線圈所包圍的第1磁性體3的凸緣部，凸緣部與一對線圈相絕緣，所以可增加一對線圈的電感。

另外，由於第1線圈1和第2線圈2在第1磁性體中心線的方向上並設地配置，所以也可以降低第1線圈1以及第2 線圈2之間的雜散電容。

圖2是本實施形態的另一實施形態即電抗器R2的剖面圖。由於與圖1不同的是第1線圈11、第2線圈12以及捲線軸18的構造，所以，於下進行說明。再者，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1線圈11、第2線圈12、第1磁性體13、第2磁性體14、第3磁性體15、及沒有分隔部的捲線軸18。

在圖2中，線圈11係捲繞於捲線軸18，而且在其上捲繞有線圈12。在第1線圈11的捲繞之後，為了強化第1線圈11與第2線圈12之間的絕緣，也可以將夾層絕緣帶捲繞於第1線圈11與第2線圈12之間。在此，捲線軸18以能夠配置所捲繞的第1線圈11和第2線圈12的方式，使捲線軸18形成為U字狀，從而可實現磁性體與一對線圈的絕緣。另外，捲線軸18係安裝於具有第1端部以及第2端部的第1磁性體13的周圍。而且，將第2磁性體14配置於第1端部，將第3磁性體15配置於第2端部。

此電抗器是對一對線圈的一方進行捲繞並且在其上捲繞另一方的線圈者，具有容易捲繞線圈的效果。另外，因為成為一對線圈互相重疊的構造，所以可以實現第1磁性體的體積進一步的小型化。

圖3是本實施形態的另一實施形態即電抗器R3的剖面圖。再者，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1線圈21、第2線圈22、第1磁性體23、第2磁性體24、第3磁性體25、及沒有分隔部的捲線軸28。

在圖3中，第1線圈21和第2線圈22由雙線(bifilar)捲繞於捲線軸28。在此，捲線軸28以能夠配置由雙線所捲繞的第1線圈21和第2線圈22的方式，使捲線軸28形成為U字狀，從而可實現磁性體與一對線圈的絕緣。另外，捲線軸28係安裝於具有第1端部以及第2端部的第1磁性體23的周圍。而且，將第2磁性體24配置於第1端部，將第3磁性體25配置於第2端部。

此電抗器藉由設為雙線繞線而有容易繞線的效果。

在此，在電抗器R1、電抗器R2以及電抗器R3中，第1磁性體基於製造上的方便等，存在有圓形、橢圓形、正方形、長方形、多邊形等多種形態。另外，第2磁性體、第3磁性體也可以採取圓形、橢圓形、正方形、長方形、多邊形等從板狀到塊狀等的各種形態。在此，使第2磁性體以及第3磁性體的最大寬度寬於第1磁性體的第1端部以及第2端部的區域較佳為第1磁性體的全周圍方向的全方向。而且，寬於第1磁性體的第1端部以及第2端部的區域較佳的最大外周雖然與一對線圈的最大外周相同，但是也可以不相同。

但是，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，在將第2磁性體以及第3磁性體設為正方形、長方形、多邊形構造的情況下，既可為使至少形成正方形、長 方形、多邊形構造的平面的端部即直線部與第1端部以及第2端部相接觸的構造，也可以第1端部以及第2端部存在於形成正方形、長方形、多邊形構造的平面內部的方式所形成。

圖4~圖9為第1磁性體其他的實施形態例。圖4是在具有第1端部以及第2端部的第1磁性體中，在第1端部配置有第2磁性體34，在第2端部配置有第3磁性體35，進一步在第1磁性體的中央，由與中心線垂直的平面，2分割為第1磁性體分割1a(33a)、第1磁性體分割2b(33b)。再者，第1磁性體也可以分割成2分割以上的複數個。另外，分割位置也可不為等分。

圖5是在具有第1端部以及第2端部的第1磁性體中，使第1端部以及第2端部成為凸緣部，進一步在捲繞有線圈的部分的磁性體中央，由與中心線垂直的平面以等分地分割為第1磁性體分割a(43a)、第1磁性體分割b(43b)的情況。再者，分割位置並沒有特別的限定。

例如，如圖6所示，分割並不限定於中央，也可以在非第1磁性體3中央的部分上，由與中心線垂直的平面分割為第1磁性體分割a(53a)、第1磁性體分割b(53b)。

而且，為了在使用第1磁性體的線圈中，藉由將間隙設置於磁性體的分割部，而在將大電流使用於線圈的情況下，不發生磁通量的飽和，而能夠減少電感並且改善電感的直流重疊特性。雖然存在有利用此調整電感或者電感的直流重疊特 性的情況，但即使在上述結構中也可以調節分割部的間隙。另外，在圖1~4、圖6的結構中，也可將間隙設置於第1磁性體、與第2磁性體以及/或者第3磁性體之間。

圖7是在具有第1端部以及第2端部的第1磁性體63中，便第1端部以及第2端部成為凸緣部，不分割而成為一體的情況。在此情況使用捲線軸的情況下，將捲線軸預先分割，被分割的捲線軸係配置於第1磁性體63的周圍。

圖8是在具有第1端部以及第2端部的第1磁性體73中僅在第1端部或者第2端部的任一單側設置凸緣部的情況。

圖9是在具有第1端部以及第2端部的第1磁性體83中第1端部以及第2端部的兩端部不具有凸緣部的情況。

如上述，如圖1~圖9所示，可進行各式各樣的變形，也可以分別組合此等變形。

再者，在圖1~圖6的實施形態中，可作為與第1以及第2端部相對地配置而連接與第1磁性體不同材質的第2以及第3磁性體的電抗器，從而可調整一對線圈的電感。

再者，在圖1~圖7的實施形態中，因為能夠成為使第2以及第3磁性體成為相對於由線圈所覆蓋的第1磁性體的凸緣部，且凸緣部與上述一對線圈相絕緣的電抗器，所以藉由設置凸緣部的第2以及第3磁性體能夠增加一對線圈的電感。

(實施例1)

以下，以圖1的結構例來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。在此，圖10為習知的電抗器R4的實施形態的剖面圖。

在圖10中，將第1線圈101捲繞於第1磁性體a(103)以及用以確保與線圈的絕緣的具有絕緣性的捲線軸109a。將第2線圈102捲繞於第1磁性體b(106)以及用以確保與線圈的絕緣的具有絕緣性的捲線軸109b。在此，捲線軸109a,109b分別以能夠配置第1線圈101和第2線圈102的方式形成為U字狀。具有絕緣性的捲線軸109a係安裝於第1磁性體a(103)的周圍，具有絕緣性的捲線軸109b係安裝於第1磁性體b(106)的周圍。而且，第1線圈101和第2線圈102分別在空間上不同的地方由不同繞線成為互相絕緣的狀態。而且，在第1磁性體a(103)的一端和第1磁性體b(106)的一端配置有第3磁性體104，在第1磁性體a(103)和第1磁性體b(106)的另一端配置有第4磁性體105。

第1線圈101和第2線圈102係對應於輸入到各自的一端之間的信號而正耦合的一對線圈。在此，如果第1線圈101和第2線圈102的電感分別是L1=L2=L的話，則因為線圈彼此分離，所以耦合度低。在耦合度為m=0.5的情況下，一對線圈的串聯電感為Ls=L1+L2+2m√(L1．L2)=3L。

本實施形態的圖1的第1線圈1和第2線圈2也是對應於輸入到各自的一端之間的信號而正耦合的一對線圈。圖11 是使用電抗器的電路的例子。

將由太陽能發電用等功率調節器的轉換部所生成如圖11的例子的開關波形輸入到電抗器的第1線圈1和第2線圈2的一端之間，並經由連接於第1線圈1和第2線圈2的另一端之間的電容器輸出。所輸入的開關波形是經PWM調變(pluse width modulation；脈衝寬度調變)的矩形波的集合。在此，實際輸入的開關波形，頻率為15kHz，輸入電壓為380V，且輸入到第1線圈1和第2線圈2的輸入端之間。藉由此時在第1線圈1和第2線圈2中流動的電流所產生的磁通量成為互相加強的正耦合。亦即，以等價而言，成為串聯連接第1線圈1和第2線圈2。在本實施形態中，因為一對線圈即第1線圈1和第2線圈2接近地捲繞，所以第1線圈1和第2線圈2的耦合度大而成為m=0.9左右。在本實施形態中，在m=0.9的情況下，成為Ls=3.8L，並且在相同捲繞數的情況下，電感比成為3：3.8(約大26.7%)。

在本實施例中，能夠成為上述正耦合的一對線圈之間的耦合度為0.8以上的電抗器。在耦合度m=0.8的情況下，一對線圈的串聯電感成為Ls=L1+L2+2m√(L1．L2)=3.6L，在相同捲繞數的情況下，電感比成為3：3.6。具有藉由提高耦合度而能夠提高正耦合的一對線圈的電感的效果。

在使一對線圈的串聯電感相同的情況下，在本實施形態的情況下，能夠減少捲繞數。因此，製作使用如以下結構的電 抗器。本實施形態的電抗器的例子與圖2的結構同等，第1線圈11為52匝(Φ 1mm，1層52匝，9層並列連接)，第2線圈12為52匝(Φ 1mm，1層52匝，9層並列連接)。另外，線圈部內的第1磁性體13是將φ26mm、長度75mm的棒狀磁性體分割成三部分的磁性體(分別為φ26mm、長度25mm)，初導磁率為120，飽和磁通量密度為1290mT。第2磁性體14和第3磁性體15均為長方體46mm×46mm×8mm，初導磁率為2200，飽和磁通量密度為540mT。在此，使第1磁性體、第2磁性體、第3磁性體各自的端部彼此接觸地配置。

習知電抗器的例子是圖10的結構，第1線圈101為52匝(Φ 1mm，1層52匝，9層並列連接)，第2線圈102為52匝(Φ 1mm，1層52匝，9層並列連接)。另外，線圈部內的第1磁性體(103、106)是將φ24mm、長度60mm的棒狀磁性體分割成三部分的磁性體(分別為φ24mm、長度20mm)，初導磁率為100，飽和磁通量密度為1600mT。第2磁性體104與第3磁性體105均為長方體70mm×24mm×20mm，初導磁率為100，飽和磁通量密度為1600mT。

圖12是使用上述本實施形態的圖2的結構的電抗器與習知電抗器的直流重疊特性(電流-電感)的比較例。在本實施形態的電抗器中，即便使用相同捲繞數的線圈，一對線圈的電感較大，在習知電抗器中雖然隨著電流的增加，一對線圈的 電感會逐漸地降低，但是在本實施形態的電抗器的例子中，伴隨著電流的增加的一對線圈的電感的下降較少。此時所使用磁性體的體積在本實施形態的電抗器的例子中為121487mm³，在習知電抗器的例子中為78676mm³，可使鐵芯的體積削減約40%。另外，在本實施形態的電抗器中電抗器的效率為99.50%，在習知電抗器中電抗器的效率為99.43%，本實施形態的電抗器的效率較高，即電力損失較少。此結果，可削減鐵芯的體積並降低電力損失，而實現電抗器的小型化。

再者，在不將第1磁性體分割成3部分而由一個磁性體形成的情況下，也成為相同的結果。再者，輸入信號係具有圖11所示的正以及負的脈衝信號的15kHz週期的PWM信號(脈衝寬度調變信號)，輸出信號為50Hz的正弦波信號(Sin信號)。

即使是在圖2所示的實施形態中，也能夠成為使上述正耦合的一對線圈之間的耦合度為0.8以上的電抗器。在耦合度m=0.8的情況下，一對線圈的串聯電感成為Ls=L1+L2+2m√(L1．L2)=3.6L，在相同捲繞數的情況下，電感比成為3：3.6。具有藉由提高耦合度而能夠提高正耦合的一對線圈的電感的效果。

另外，即使是在增大電流的情況下，也可成為交流動作時的飽和磁通量密度高(即，直流重疊特性良好)，且一對線圈 的電感高的電抗器。

利用輸入到圖1的電抗器的開關波形使電流流過第1線圈1以及第2線圈2，藉此所產生的磁通量通過位於第1線圈1以及第2線圈2內側的第1磁性體，從連接於第1端部的第2磁性體4經由不存在磁性體的空間並經由第3磁性體5而從第2端部回到第1磁性體。此時，因為經由不存在磁性體的空間藉此不發生在習知的電抗器中存在的磁通量所通過的磁性體的電力損失，所以能夠減輕電力並且能夠削減不存在磁性體的部分的磁性體。亦即，由於以此電抗器能夠降低電力損失的方式，使第1磁性體具有第1以及第2端部，使第1以及第2端部經由不存在第1磁性體的空間而形成為互相不直接相對，而削減磁性體的體積，並以包圍第1磁性體的方式配置一對線圈，所以可獲得能夠成為小型的電抗器的效果。藉此，使削減材料、小型化、高效率成為可能。

另外，由於第1磁性體的飽和磁通量密度大於第2以及第3磁性體的飽和磁通量密度，第1磁性體的導磁率小於上述第2以及第3磁性體的導磁率，所以即使是在增大電流的情況下，也可成為使交流動作時的飽和磁通量密度高(即，直流重疊特性良好)且一對線圈的電感高的電抗器。

作為本實施形態的結構例，雖然記載有為了磁性體與線圈的絕緣而具有捲線軸的情況，但是利用由環氧樹脂等對磁性體進行絕緣塗布而使用，藉此也可不使用捲線軸。而且，也 可構成為藉由僅使用繞線的絕緣覆蓋來進行絕緣而既不使用捲線軸也不使用磁性體的絕緣塗布。

作為本實施形態較佳的其他形態，可成為具有此電抗器的電氣機器。作為具有本電抗器的電路，存在有對開關波形進行平滑的電路等。另外，作為具有上述電路的機器，存在有功率調節器或者轉換電源、DC-DC轉換器等，可為各式各樣的電氣機器。

1‧‧‧第1線圈

2‧‧‧第2線圈

3‧‧‧第1磁性體

4‧‧‧第2磁性體

5‧‧‧第3磁性體

7‧‧‧設置有分隔部的分割線圈用捲線軸

11‧‧‧第1線圈

12‧‧‧第2線圈

13‧‧‧第1磁性體

14‧‧‧第2磁性體

15‧‧‧第3磁性體

18‧‧‧沒有分隔部的捲線軸

21‧‧‧第1線圈

22‧‧‧第2線圈

23‧‧‧第1磁性體

24‧‧‧第2磁性體

25‧‧‧第3磁性體

28‧‧‧沒有分隔部的捲線軸

33a‧‧‧第1磁性體分割a

33b‧‧‧第1磁性體分割b

34‧‧‧第2磁性體

35‧‧‧第3磁性體

43a‧‧‧第1磁性體分割a

43b‧‧‧第1磁性體分割b

53a‧‧‧第1磁性體分割a

53b‧‧‧第1磁性體分割b

63‧‧‧第1磁性體

73‧‧‧第1磁性體

83‧‧‧第1磁性體

101‧‧‧第1線圈

102‧‧‧第2線圈

103‧‧‧第1磁性體a

104‧‧‧第2磁性體

105‧‧‧第3磁性體

106‧‧‧第1磁性體b

109a‧‧‧習知電抗器的捲線軸

109b‧‧‧習知電抗器的捲線軸

R1‧‧‧本實施形態的電抗器R1

R2‧‧‧本實施形態的電抗器R2

R3‧‧‧本實施形態的電抗器R3

R4‧‧‧習知的電抗器R4

圖1是表示本發明的一實施形態的電抗器R1的剖面圖。

圖2是表示本發明的另一實施形態的電抗器R2的剖面圖。

圖3是表示本發明的另一實施形態的電抗器R3的剖面圖。

圖4是第1磁性體的另一形態例。

圖5是第1磁性體的另一形態例。

圖6是第1磁性體的另一形態例。

圖7是第1磁性體的另一形態例。

圖8是第1磁性體的另一形態例。

圖9是第1磁性體的另一形態例。

圖10是習知的電抗器R4的剖面圖。

圖11是電抗器的連接例。

圖12是本實施形態的電抗器與習知電抗器的直流重疊特 性。

1‧‧‧第1線圈

2‧‧‧第2線圈

3‧‧‧第1磁性體

4‧‧‧第2磁性體

5‧‧‧第3磁性體

7‧‧‧設置有分隔部的分割線圈用捲線軸

R1‧‧‧本實施形態的電抗器R1

Claims (11)

1. 一種電抗器，其具有：第1磁性體；以及一對線圈，其等相互絕緣，與上述第1磁性體相絕緣，並且以包圍上述第1磁性體的方式配置，對應於輸入到各自的一端之間的信號而進行正耦合；上述第1磁性體具有第1以及第2端部，上述第1以及第2端部經由不存在上述第1磁性體的空間而被形成為互相不直接相對向，根據輸入到上述一對線圈各自的一端之間的輸入信號，從上述一對線圈各自的另一端之間輸出輸出信號。
2. 如申請專利範圍第1項之電抗器，其中，上述一對線圈的一方被另一方所覆蓋。
3. 如申請專利範圍第1項之電抗器，其中，上述一對線圈在上述第1磁性體的中心線方向上並設地配置。
4. 如申請專利範圍第1項之電抗器，其中，上述一對線圈是雙線繞線。
5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之電抗器，其中，上述第1磁性體具有相對於由上述線圈所包圍的上述第1磁性體的凸緣部，上述凸緣部與上述一對線圈相絕緣。
6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之電抗器，其中， 對向於上述第1以及第2端部，配置並連接與上述第1磁性體不同材質的第2以及第3磁性體。
7. 如申請專利範圍第6項之電抗器，其中，上述第2以及第3磁性體成為相對於由上述線圈所覆蓋之上述第1磁性體的凸緣部，上述凸緣部與上述一對線圈相絕緣。
8. 如申請專利範圍第6或7項之電抗器，其中，上述第1磁性體的飽和磁通量密度大於上述第2以及第3磁性體的飽和磁通量密度，上述第1磁性體的導磁率小於上述第2以及第3磁性體的導磁率。
9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之電抗器，其中，上述輸入信號為複數個正以及負的脈衝信號，上述輸出信號為交流信號。
10. 如申請專利範圍第1至9項中任一項之電抗器，其中，上述正耦合的一對線圈間的耦合度為0.8以上。
11. 一種電氣機器，其具有申請專利範圍第1至10項中任一項所記載之電抗器。