CN102483987A - 电抗器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抑制噪声、加工成本以及涡流损耗，同时在宽电流范围内稳定地产生较大的电感的电抗器。在本发明所涉及的电抗器(D1)中，相对于构成空心线圈的导体部件的厚度t的导体部件的宽度W的比t/W为1以下，更优选设定为1/10以下。此外，将空心线圈(1)的最内周位置上的、第1芯部件(3)的内壁面和第2芯部件(4)的内壁面之间的间隔L1、和空心线圈(1)的最外周位置上的、第1芯部件(3)的内壁面和第2芯部件(4)的内壁面之间的间隔L2的差(L1-L2)除以平均值L3后得到的值(L1-L2)/L3的绝对值被设定为1/50以下。从空心线圈(1)上的轴芯(O)到空心线圈(1)的外周面的半径R和空心线圈(1)(导体部件)的宽度W的比R/W为2≤R/W≤4。

Description

电抗器

技术领域

本发明涉及例如适当地使用于电气电路和电子电路等的电抗器。 

背景技术

作为利用了绕组的无源元件的电抗器，例如，使用于功率因数改善电路中的高次谐波电流的防止、电流型逆变器或斩波器控制中的电流脉动的平滑化以及转换器中的直流电压的升压等各种各样的电气电路和电子电路等。作为与这种电抗器相关的技术文献，例如，存在专利文献1～专利文献4。 

在专利文献1中，公开了一种电抗器，其具有：线圈；由在该线圈的内侧以及外周填充的磁性粉末混合树脂构成的芯；和收纳所述线圈和芯的外壳，在该外壳的内壁面形成有突起部。 

在专利文献2中，记载了一种电抗器，其具备：组装到卷绕了线圈的绕线管(bobbin)的中空孔中，成为线圈的安装卷绕轴的棒状的一对软磁性合金压粉芯；和与所述一对软磁性合金压粉芯的各两端相组合，与所述一对软磁性合金压粉芯一起形成四边形的复合芯的板状的一对软性铁氧体芯。该专利文献2所公开的电抗器以小型化以及低损耗化为目的，按照在0A时成为约2mH的电感的方式，在软磁性合金压粉芯和软性铁氧体芯的相对部分设置有间隙。 

然而，在将这样的间隙设置于芯部件的情况下，一般会产生噪声或漏磁的问题。此外，因为设置于芯部件的间隙的尺寸精度对电抗器的电感特性产生影响，所以需要高精度地形成间隙，也会产生电抗器的加工成本提高的缺陷。作为噪声对策，可以列举在间隙部分使用陶瓷原材料的方法，但这种噪声对策也存在电抗器的加工成本提高的问题。 

另一方面，在专利文献3以及专利文献4中，提出了利用了空心型的线圈的电抗器。在专利文献3中，公开了一种各线匝(coil turn)通过将 多个带状单位导体相互重叠而构成的空心电抗器。在该电抗器中，线匝的电抗器的径向上的厚度小于轴方向上的宽度。 

此外，在专利文献4中公开了一种电抗器，其在被磁屏蔽铁心包围的状态下，将卷绕在绝缘筒的周围的多个圆板绕组在绕组轴方向上堆积多级，并且将各圆板绕组相互连接而构成。 

现有技术文献 

专利文献 

专利文献1：日本国特开2008-42094号公报 

专利文献2：日本国特开2007-128951号公报 

专利文献3：日本国特开昭50-27949号公报 

专利文献4：日本国特开昭51-42956号公报 

发明要解决的课题 

在专利文献3以及专利文献4中记载的空心型的电抗器，构造不像专利文献2那样复杂，而且，能够得到在比较宽的电流范围内稳定的电感特性。 

但是，在单纯的空心型的电抗器中，由于电感变小，因此难以得到希望的特性。此外，根据线圈形状等，还存在涡流损耗提高的问题。 

发明内容

本发明为了解决上述问题点而作，目的在于提供一种抑制噪声、加工成本以及涡流损耗，并且能够在宽电流范围内稳定地得到较大的电感的电抗器。 

解决课题的手段 

本发明者经过各种研究后的结果，发现了上述目的能够通过以下的本发明来达成。即，本发明的一个形态所涉及的电抗器，特征在于，具备：空心线圈，其通过将长条的导体部件卷绕而形成；和芯部，其覆盖所述空心线圈的两个端部以及外周部，所述空心线圈的径向上的所述长条的导体部件的长度t相对于所述空心线圈的轴方向上的所述长条的导体部件的长度W的比t/W为1以下，所述芯部的与所述空心线圈的一个端部相对向的一个面、和所述芯部的与所述空心线圈的另一个端部相对向的另一个面 至少在覆盖线圈端部的区域平行，形成所述空心线圈的所述长条的导体部件的周向的面相对于所述芯部的所述一个面垂直，所述空心线圈的从中心到外周的半径R相对于所述空心线圈的轴方向上的所述长条的导体部件的长度W的比R/W为2～4。根据这种构成的电抗器，能够抑制噪声、加工成本以及涡流损耗，并且在宽电流范围内稳定地产生较大的电感。 

此外，在另一形态中，在上述电抗器中，特征在于，在所述芯部的上表面以及底面的、面对所述空心线圈的空心部的部位，形成向所述空心线圈突出的突起部，假设所述空心线圈的空心部的半径为r、突起部的从与线圈端部相对向的芯面起算的高度为a、突起部底面的半径为A时，所述突起部按照满足如下条件的方式形成： 

0＜a≤W/3并且 $r>\sqrt{}(A^2+{(W/2)}^2).$

根据此构成，能够进一步提高电抗器的电感。 

此外，在另一形态中，在这些上述的电抗器中，特征在于，所述比t/W为1/10以下。或者，特征在于，所述长度t为针对该电抗器的驱动频率的表皮厚度以下。根据这些构成，能够大幅降低电抗器的涡流损耗的产生。 

此外，在另一形态中，在这些上述的电抗器中，特征在于，通过将所述空心线圈的内周端上的所述芯部一个面和所述芯部另一个面之间的间隔L1、和所述空心线圈的外周端上的所述芯部一个面和所述芯部另一个面之间的间隔L2的差(L1-L2)除以平均间隔L3而算出的平行度((L1-L2)/L3)的绝对值为1/50以下。根据此构成，能够使通过空心线圈的内部的磁感应线在轴方向上平行，能够使通过空心线圈内的磁感应线的方向和所述导体部件的所述剖面大体平行。因此，能够防止或抑制由于通过空心线圈的内部的磁感应线不在轴方向上平行从而涡流损耗增大且电感减小。 

此外，在另一形态中，在这些上述的电抗器中，特征在于，所述长条的导体部件通过将导体层和绝缘层在其厚度方向上层叠而形成，相邻的所述导体层在所述芯部的外部，在所述长条的导体部件的长边方向上的端部以彼此之间不隔着绝缘层的方式相互接合。根据此构成，能够确保电流流过的方向上的导体的剖面积，抑制空心线圈的电阻的增加。 

此外，在另一形态中，在上述的电抗器中，特征在于，各导体层自身、或者从各导体层分别引出的导线，以彼此成为反相的方式经由设置于所述芯部的外部的电感芯后接合。根据此构成，能够有效地抑制渦电流。 

此外，在另一形态中，在这些上述的电抗器中，特征在于，所述空心线圈通过在厚度方向上层叠3个由被绝缘材料绝缘覆盖的所述长条的导体部件卷绕而形的单层线圈而形成，3个所述单层线圈的各自的卷绕起点作为电流线路的第1端子而相互独立，并且3个所述单层线圈的各自的卷绕终点作为电流线路的第2端子而相互独立。根据此构成，能够用1个线圈空间收纳三相的线圈，因此与相同功率容量的现有型的三相电抗器的体积相比，能够减小其体积。 

此外，在另一形态中，在这些上述的电抗器中，特征在于，还具备绝缘部件，其至少配置于所述空心线圈的一个端部和与该一个端部相对的芯部一个面之间、以及所述空心线圈的另一个端部和与该另一个端部相对的芯部另一个面之间。根据此构成，能够进一步提高空心线圈和芯部之间的绝缘耐力。 

此外，在另一形态中，在这些上述的电抗器中，特征在于，所述芯部具备多个芯部件，还具备：固定部件，其将所述芯部固定于安装所述芯部的安装部件上；和紧固部件，其为了利用所述多个芯部件形成所述芯部，而将所述多个芯部件紧固，所述芯部上的所述固定部件的第1配设位置和所述紧固部件的第2配置位置相互不同。根据此构成，因为个别地设置固定部件的配设位置和紧固部件的配设位置，所以能够在用紧固部件紧固了多个芯部件之后，将像这样构成的芯部用固定部件固定于安装部件。因此，能够提高电抗器的组装和安装的生产率。 

此外，在另一形态中，在这些上述的电抗器中，特征在于，所述芯部具有磁各向同性，并且通过对软磁性体粉末进行成型而形成。或者，特征在于，所述芯部是具有磁各向同性的铁氧体芯。根据这些构成，对于所述芯部，能够比较容易地得到希望的磁特性，并且能够比较容易地成型为希望的形状。 

发明的效果 

根据本发明，能够实现抑制噪声、加工成本以及涡流损耗，并且在宽 电流范围内稳定地产生较大的电感的电抗器。 

附图说明

图1是表示本发明所涉及的电抗器的第1实施方式的图。 

图2是表示第1实施方式所涉及的电抗器中的芯部件的其他形态的立体图。 

图3是表示含有铁粉的磁性体中的每种密度的磁通密度-相对导磁率特性的图。 

图4(a)、(b)、(c)、(d)是用于说明第1实施方式所涉及的电抗器的制作工序的图。 

图5是表示电抗器的构成和磁感应线的关系的图，(a)表示空心线圈露出于外部的电抗器(比较例1)的构成图，(b)表示本实施方式所涉及的电抗器的构成图，(c)表示空心线圈被芯部覆盖并且在空心部具备磁性体的电抗器(比较例2)的构成图，(d)表示比较例1所涉及的电抗器的磁感应线图，(e)表示本实施方式所涉及的电抗器的磁感应线图，(f)表示比较例2所涉及的电抗器的磁感应线图。 

图6是表示在本实施方式以及比较例1、2所涉及的电抗器中，使电流在0～200(A)为止的范围内变化时的电感的变化的实验结果的图。 

图7是表示扁绕绕组(edgewise winding)构造的剖面图。 

图8是按照线圈的绕组构造(平绕绕组(flatwise winding)构造以及扁绕绕组构造)表示了电抗器中的频率f与损耗之间的关系的图。 

图9是表示导体部件以及线圈的剖面形状的图，(a)是表示由具有宽度W为厚度t以下的矩形剖面的导体部件构成的线圈的图，(b)是表示由具有宽度W比所述厚度t长的矩形剖面的导体部件构成的线圈的图。 

图10是平行度的计算方法的说明图。 

图11是平行度为-1/10时的磁感应线图。 

图12是平行度为1/10时的磁感应线图。 

图13是平行度为1/100时的磁感应线图。 

图14是在轴芯侧存在突起部h的情况下的磁力线图的一例。 

图15是将比R/W设定为“10”的情况下的磁感应线图。 

图16是将比R/W设定为“5”的情况下的磁感应线图。 

图17是将比R/W设定为“3.3”的情况下的磁感应线图。 

图18是将比R/W设定为“2.5”的情况下的磁感应线图。 

图19是将比R/W设定为“2”的情况下的磁感应线图。 

图20是将比R/W设定为“1.7”的情况下的磁感应线图。 

图21是将比R/W设定为“1.4”的情况下的磁感应线图。 

图22是将比R/W设定为“1.3”的情况下的磁感应线图。 

图23是将比R/W设定为“1.1”的情况下的磁感应线图。 

图24是将比R/W设定为“1”的情况下的磁感应线图。 

图25是示出以比R/W为横轴、以稳定度I以及电感为纵轴，表示相对于比R/W的变化的稳定度I的变化的曲线(曲线K)、和表示相对于所述比R/W的变化的所述最大电感Lmax、最小电感Lmin、平均电感Lav的变化的曲线的图。 

图26是形成于轴芯侧的突起部的概略图。 

图27是在轴芯侧存在突起部h的情况下的磁力线图的另一例。 

图28是在轴芯侧存在突起部h的情况下的磁力线图的另一例。 

图29是在轴芯侧存在突起部h的情况下的磁力线图的另一例。 

图30是在轴芯侧存在突起部h的情况下的磁力线图的另一例。 

图31是示出以电流为横轴、以电感变化(％)为纵轴，改变了突起部高度a的情况下的电感变化的状况的曲线的图。 

图32(a)、(b)、(c)、(d)、(e)是表示在电抗器中在空心部设置从芯部的上表面以及下表面突出的长条状的导体的情况下的该电抗器的制作方法的图。 

图33(a)、(b)是表示芯部的变形方式的图。 

图34是表示其他方式所涉及的电抗器的构成的部分透视立体图。 

图35是用向量来表示图34所示的电抗器中的磁通密度的图。 

图36是表示图34所示的电抗器中的电感特性的图。 

图37(A)、(B)、(C)是表示还具备绝缘耐性用的绝缘部件的电抗器的一部分构成的图。 

图38是表示在图37(A)所示的构成的电抗器中，相对于每种绝缘 部件的材料以及其厚度(μm)的绝缘耐压(2.0kV)的结果的图。 

图39是表示芯部的其他变形方式的图。 

图40(A)、(B)是表示还具备散热器的第1形态的电抗器的构成的图。 

图41(A)、(B)是表示还具备散热器的第2形态的电抗器的构成的图。 

图42(A)、(B)是表示还具备散热器的第3形态的电抗器的构成的图。 

图43是表示相对于还具备散热器的图40～图42所示的形态的比较形态的电抗器的构成的图。 

图44是表示还具备固定部件以及紧固部件的电抗器的构成的图，(A)是俯视图，(B)是(A)的A1切断线上的剖面图。 

图45是表示还具备固定部件以及紧固部件的电抗器的构成的图，(A)是俯视图，(B)是(A)的A2切断线上的剖面图。 

图46是表示在空心部设置圆筒形状或实心圆柱形状的导体的情况下的、该导体的形态的图。 

图47(a)是构成空心线圈的带状的导体部件的外观立体图，(b)是(a)的B-B线剖面图，(c)是表示由均匀的材质构成的带状的导体部件所构成的空心线圈的磁力线(磁感应线)的图，(d)是表示本变形方式所涉及的带状的导体部件所构成的空心线圈的磁力线(磁感应线)的图。 

图48是表示在芯部的外部设置了电感芯的情况下、导体为2层的情况下的构造的一例的图。 

图49是表示在芯部的外部设置了电感芯的情况下、导体为3层的情况下的构造的一例的图。 

图50是表示在芯部的外部设置了电感芯的情况下、导体为4层的情况下的构造的一例的图。 

图51是表示在空心线圈中使用了层叠的3个单相线圈的情况下的电抗器的构造的横剖面图。 

图52是表示具备冷却管的电抗器的构成的图。 

具体实施方式

以下，基于附图，对本发明所涉及的一个实施方式进行说明。另外，在各图中，赋予了相同的符号的构成表示相同的构成，适当省略其说明。 

以下，对本发明所涉及的电抗器的实施方式进行说明。图1表示本发明所涉及的电抗器的第1实施方式，是在包含轴芯O的平面上切断后的剖面图。图2是表示第1实施方式的电抗器中的芯部件的其他形态的立体图。 

如图1所示，电抗器D1具备后述的具有平绕绕组构造的空心线圈1、和覆盖该空心线圈1的芯部2。另外，为了说明的方便，从芯部2开始进行说明。 

芯部2具备具有磁(例如导磁率)各向同性并且具有相同的构成的第1以及第2芯部件3、4。第1以及第2芯部件3、4分别构成为，例如从具有圆板形状的圆板部3a、4a的板面，连续有具有与该圆板部3a、4a同径的外周面的圆筒部3b、4b。第1以及第2芯部件3、4通过各圆筒部3b、4b的端面之间而相互重合，由此芯部2具备用于在内部收纳空心线圈1的空间。 

另外，也可以在第1以及第2芯部件3、4的圆筒部3b、4b的各端面，设置用于进行定位的凸部3c、4c，并且设置与该凸部3c、4c相应的凹部3d、4d。例如，如图2所示，在第1以及第2芯部件3、4的圆筒部3b、4b的端面，分别以180°的间隔(在相互对置的位置)设置大致圆柱形状的第1以及第2凸部3c-1、3c-2；4c-1、4c-2。此外，在第1以及第2芯部件3、4的圆筒部3b、4b的端面，分别以180°的间隔(在相互对置的位置)设置嵌入第1以及第2凸部3c-1、3c-2；4c-1、4c-2的大致圆柱形状的第1以及第2凹部3d-1、3d-2；4d-1、4d-2。并且，这些第1以及第2凸部3c-1、3c-2；4c-1、4c-2以及第1以及第2凹部3d-1、3d-2；4d-1、4d-2分别以90°间隔设置。另外，在图1、2所示的例子中，第1以及第2芯部件3、4彼此为相同形状，在图2中，示出了具备后述的突起部的第1以及第2芯部件3、4的一方。通过在圆筒部3b、4b的各自的端面，为了定位而设置这种凸部3c、4c、凹部3d、4d，能够使第1以及第2芯部件3、4更可靠地对接。 

第1以及第2芯部件3、4具有规定的磁特性。第1以及第2芯部件3、 4为了降低成本，优选为相同材料。在此，第1以及第2芯部件3、4为了容易的实现希望的磁特性(比较高的导磁率)，而且，为了容易成型为希望的形状，优选为通过对软磁性体粉末进行成型而形成的部件。 

该软磁性粉末为强磁性的金属粉末，更具体来说，可以列举，例如，纯铁粉、铁基合金粉末(Fe-Al合金、Fe-Si合金、铝硅铁粉、坡莫合金等)以及无定形粉末、还有在表面形成了磷酸系化成被膜等电绝缘被膜的铁粉等。这些软磁性粉末例如能够通过雾化法等来制造。此外，一般在导磁率相同的情况下饱和磁通密度较大，因此软磁性粉末优选为例如上述纯铁粉、铁基合金粉末以及无定形粉末等金属材料。 

这种第1以及第2芯部件3、4例如是通过使用公知的惯用手段对软磁性粉末进行压粉成型而得到的、规定密度的部件。该部件例如具有图3所示的磁通密度-相对导磁率特性。图3是表示包含铁粉的磁性体中的每种密度的磁通密度-相对导磁率特性的图。图3的横轴表示磁通密度(T)，纵轴表示相对导磁率。 

如图3所示，在与密度6.00g/cc以上的部件(在本例中，密度5.99g/cc(□)、密度6.50g/cc(×)、密度7.00g/cc(△)、密度7.50g/cc(◆))相关的磁通密度-相对导磁率特性的曲线中，随着磁通密度的增加，相对导磁率从比较高的初始相对导磁率变为峰值(最大值)，然后逐渐减少。 

例如，在与密度7.00g/cc的部件相关的磁通密度-相对导磁率特性的曲线中，直到磁通密度成为0.35T为止，随着磁通密度的增加，相对导磁率从约120的初始相对导磁率急剧地增加到约200，然后，逐渐减少。在图3所示的例子(密度7.00g/cc)中，在相对导磁率随着磁通密度的增加而从初始相对导磁率开始增加后，再次成为初始相对导磁率的磁通密度为约1T。 

此外，密度5.99g/cc的部件、密度6.50g/cc的部件以及密度7.50g/cc的部件中的初始相对导磁率分别为约70、约90以及约160。这种初始导磁率为约50～250的材料(在本例中，为约70～约160的材料)，是磁通密度-相对导磁率特性的曲线大致相同，且具有比较高的相对导磁率的材料。 

回到图1，在空心线圈1中，在中心(轴芯O上)设有具有规定的直径的圆柱状的空心部S1。空心线圈1通过将具有规定厚度的带状的导体部件10以使其宽度方向与轴芯方向大体一致的形态，留有空心部S1地卷绕规定次数而形成。空心线圈1设置于芯部2的内部空间(由第1以及第2芯部件3、4的内壁面形成的空间)。 

这种构成的电抗器D1例如能够通过如下的工序来制作。图4(a)～(d)是用于说明第1实施方式所涉及的电抗器的制作工序的图。 

首先，将图4(a)所示的具有规定厚度的带状的导体部件10，如图4(b)所示那样，从与中心(轴芯)间隔规定直径的位置开始卷绕规定次数。由此，形成了在中心具备具有规定直径的圆柱状的空心部S1的薄煎饼构造的空心线圈1。 

接下来，如图4(c)所示，按照夹入空心线圈1的方式，通过圆筒部3b、4b的端面之间来使第1以及第2芯部件3、4重合。由此，生成了图4(d)所示的圆板状的电抗器D1。 

具有这种构成的电抗器D1相对于不设置芯部2而空心线圈1露出于外部的电抗器(如比较例1)、或空心线圈1被芯部2覆盖并且在轴芯O上(图1、图4所示的空心部S1)具备磁性体15的电抗器(如比较例2)，具有如下优点。 

图5(a)～(f)是表示电抗器的构成和磁感应线之间的关系的图。图5(a)是表示所述比较例1所涉及的电抗器的构成的剖面图，图5(b)是表示本实施方式所涉及的电抗器D1的构成的剖面图，图5(c)是表示所述比较例2所涉及的电抗器的构成的剖面图。此外，图5(d)是所述比较例1所涉及的电抗器的磁感应线图，图5(e)是本实施方式所涉及的电抗器D1的磁感应线图，图5(f)是所述比较例2所涉及的电抗器的磁感应线图。另外，考虑到附图的目识别性，在图5(d)～(f)中，省略了相邻的绕组间的边界线的记载。 

此外，图6表示在本实施方式以及比较例1、2所涉及的电抗器中，使电流在0～200(A)为止的范围内变化时的电感的变化的实验结果。图6中，曲线A表示比较例1所涉及的电抗器的电感的变化，曲线B表示本实施方式所涉及的电抗器D1的电感的变化，并且，曲线C表示比较例2 所涉及的电抗器的电感的变化。 

参照图6的曲线A，在比较例1所涉及的电抗器中，在所述电流的全部范围内能够稳定地得到大致固定的电感。但是，如图5(d)所示，在该电抗器中，空心线圈内的磁感应线在轴方向上不平行，因此涡流损耗变大。因此，如图6的曲线A所示，电感一定很小。此外，如图5(d)所示，从电抗器漏出到外部的磁感应线非常多。 

如图6的曲线C所示，在比较例2所涉及的电抗器中，在电流比较小的0(A)～约30(A)的范围内，能够得到较大的电感。此外，因为该电抗器具有芯部2，所以能够防止或抑制磁感应线从电抗器漏出到外部。但是，在比较例2所涉及的电抗器中，若电流变得大于该范围，则磁性体15磁饱和，电感急剧下降。若像这样电感的变化很大，则微小的误差将会使得电感特性较大地变化，因此搭载电抗器的逆变器的控制性变差。 

与此相对，在本实施方式所涉及的电抗器D1中，与比较例2相同，由于芯部2的存在，能够与比较例2所涉及的电抗器同等程度地防止或抑制磁感应线从电抗器D1漏出到外部。此外，在电抗器D1中，如图6的曲线B所示，在电流的全部范围内能够得到稳定的电感特性，而且具有其电感大于所述比较例1的优点。 

接下来，对像本实施方式这样，具有导体部件10按照在径向上重合的方式被卷绕的平绕绕组构造的电抗器D1的优点进行说明。图7是表示导体部件按照在轴方向上重合的方式被卷绕的扁绕绕组构造的剖面图。图8是按照绕组构造(平绕绕组构造以及扁绕绕组构造)示出了电抗器中的频率f与损耗之间的关系的图，横轴表示频率f，纵轴表示损耗。图9是表示导体部件10以及线圈的剖面形状的图。 

因为空心线圈由导体构成，所以若对空心线圈通电，则一般在与磁力线垂直的面(正交面)上产生渦电流，并由此产生损耗(loss)。在磁通密度相同的情况下，该渦电流的大小与和磁感应线交叉的面积、即与磁通方向垂直的连续的面的面积成比例。因为在空心线圈内磁通方向沿着轴方向，所以渦电流与构成空心线圈的导体的、与轴方向正交的径向的面的面积成比例。 

因此，在扁绕绕组构造中，如图7所示，导体部件10的径向的面积 较大，容易产生渦电流，因此与电阻所产生的损耗相比，渦电流所产生的损耗成为主导。因此，在扁绕绕组构造中，损耗依赖于通电电流的频率，如图8所示，损耗伴随频率的增加而增大，比较小的电阻使初始损耗比较小。 

另一方面，在本实施方式所涉及的电抗器D1中采用的平绕绕组构造中，如图1所示，导体部件10的径向的面积较小，不易产生渦电流，另一方面，导体部件10的轴方向的面积较大。因此，在平绕绕组构造中几乎不产生渦电流，如图8所示，无论通电电流的频率如何，损耗都大体固定，比较小的电阻使初始损耗也比较小。 

并且，如图7的箭头P所示，在扁绕绕组构造中，导体部件10在轴方向上重叠。与此相对，在图1所示的平绕绕组构造中，导体部件10的宽度方向与轴方向大体一致、并且连续，因此与扁绕绕组构造相比能够更有效地进行热传导。因此，在所述损耗以及热传导的点上，平绕绕组构造比扁绕绕组构造更优秀。 

并且，在本实施方式中，如图9(a)所示，在平绕绕组构造中，构成空心线圈1的导体部件10的宽度W为导体部件10的径向的长度(以下，称作厚度)t以上。换言之，在本实施方式中，由具有导体部件10的厚度t相对于导体部件10的宽度W的比(t/W)为1以下的矩形剖面的导体部件构成电抗器。 

由此，如图9(b)所示，与具有导体部件10的厚度t比导体部件10的宽度W长的矩形剖面的导体部件10所构成的电抗器相比，在本实施方式的电抗器中，导体部件10的径向的面积变小。其结果，根据与平绕绕组构造比扁绕绕组构造在损耗这点上优秀的理由相同的理由，能够减小涡流损耗。特别是，若相对于导体部件10的厚度t的宽度W的比(t/W)为1/10以下，则能够大幅降低涡流损耗的产生。 

并且，与空心线圈1的上下两端面分别相对的、第1芯部件3的内壁面(以下，称作上壁面)、和第2芯部件4的内壁面(以下，称作下壁面)，至少在覆盖线圈端部的区域内需要平行。此外，这些上壁面以及下壁面、和空心线圈1的导体部件10的周方向的面需要垂直。在不满足这些条件的情况下，即使设定了与导体部件10的剖面形状有关的条件，通过空心 线圈1的内部的磁感应线也不在轴方向上平行。因此，在本实施方式中，如以下说明的那样，设定了使第1芯部件3的所述上壁面和第2芯部件4的所述下壁面看起来平行的平行度。 

图10是平行度的计算方法的说明图。如图10所示，第1芯部件3的上壁面和第2芯部件4的下壁面之间的间隔中的、最内周侧的位置(以下，称作最内周位置)上的间隔为L1、最外周侧的位置(以下，称作最外周位置)上的间隔的L2。此外，从最内周位置到最外周位置的位置上的、第1芯部件3的上壁面和第2芯部件4的下壁面之间的间隔的平均值为L3。另外，所述平均值L3是在最内周位置和最外周位置之间在径向以规定间隔刻画的多个位置上的、第1芯部件3的上壁面和第2芯部件4的下壁面之间的间隔的平均值。 

此时，将空心线圈1的最内周位置上的、第1芯部件3的上壁面和第2芯部件4的下壁面之间的间隔L1、和空心线圈1的最外周位置上的、第1芯部件3的上壁面和第2芯部件4的下壁面之间的间隔L2的差(L1-L2)除以平均值L3而得到的值((L1-L2)/L3)被设定为平行度。 

图11是所述平行度为-1/10时的磁感应线图，图12是所述平行度为1/10时的磁感应线图，并且，图13是平行度为1/100时的磁感应线图。如图13所示，在平行度为1/100时，通过空心线圈1的内部的磁感应线(虚线所示的部分的磁感应线)在轴方向上平行。另一方面，如图11、图12的箭头Q1、Q2所示，在平行度为-1/10、1/10时，通过空心线圈1的内部的磁感应线不在轴方向上平行。若通过空心线圈1的内部的磁感应线不平行，则如前所述，涡流损耗变大，电感一定变小。 

因此，本发明者一边对平行度进行各种变更，一边验证了磁感应线的分布。结果，本发明者得到了如下见解：为了使通过空心线圈1的内部的磁感应线平行，需要将平行度的绝对值设定为1/50以下。 

另外，如图14所示，在空心线圈1的轴芯O侧存在突起部h的情况下，根据其形状，有时附近的磁感应线也不在轴方向上平行。因此，在本实施方式中，按照不形成突起部h的方式生成芯部2。为了使通过空心线圈1的内部的磁感应线平行，至少在覆盖空心线圈1的端部的区域中，需要使第1芯部件3的上壁面和第2芯部件4的下壁面平行。允许的突起部 h的形状等见后述。 

并且，本发明者着眼于从空心线圈1的轴芯O到该空心线圈1的外周面的半径R(参照图1)、和构成空心线圈1的导体部件10的宽度W的比R/W，针对使比R/W变化时的磁感应线分布的形态，进行了模拟实验。 

图15～图24是电抗器D1的整体体积、导体部件10的矩形剖面的剖面积、空心线圈1的圈数分别固定，并且所述比R/W分别被设定为“10”、“5”、“3.3”、“2.5”、“2”、“1.7”、“1.4”、“1.3”、“1.1”、“1”的情况下的磁感应线图。在图15～图24中，省略了相邻的绕组间的边界线的记载。 

从这些磁感应线图可知，在比R/W被设定为5以上的情况(图15、图16所示的情况)下，磁通漏出到芯部2的外部，有可能对周边设备产生影响，因此在实用方面存在问题。此外，在比R/W被设定为1.3以下的情况(图22～图24所示的情况)下，通过空心线圈1的内部的磁感应线相对于轴方向不平行，因此有可能涡流损耗变大、效率降低。 

另一方面，为了使搭载电抗器D1的逆变器具有良好的控制性，相对于电流变化的电感变化需要少且稳定。 

在此，在本实施方式中，作为表示该电感的稳定性的指标，设定了： 

稳定度I(％)＝{(Lmax-Lmin)/Lav}×100......(1)。 

另外，在式(1)中，Lmin是可能提供给所述逆变器的电流的范围(以下，称作使用范围)中的最小电流下的电感(以下，称作最小电感)，Lmax是所述使用范围中的最大电流下的电感(以下，称作最大电感)，Lav是分别与所述使用范围中的多个电流值对应的多个电感的平均值(以下，称作平均电感)。根据所述式(1)，稳定度I的值越小，则电感的稳定性越高。 

本发明者对该稳定度I和比R/W之间的关系进行了研究。图25以比R/W为横轴，以所述稳定度I为纵轴，示出了表示相对于所述比R/W的变化的稳定度I的变化的曲线K。另外，在该图25中，通过用另外的纵轴表示各电抗器的电感，还示出了表示相对于比R/W的变化的最大电感Lmax、最小电感Lmin、平均电感Lav的变化的曲线。 

如图25所示，最大电感Lmax与比R/W几乎成比例地增大。此外，最小电感Lmin按照具有在比R/W为约6时成为最大的山形波形的方式变化。此外，平均电感Lav按照具有在比R/W为约8时成为最大的山形波形的方式变化。结果，得到了如下实验结果：虽然稳定度I的增加率根据比R/W的值而不同，但稳定度I总的说来随着比R/W变大而增大。 

为了使逆变器具备良好的控制性能，需要将所述稳定度I抑制为10％以下。因此，参照图25，需要将所述比R/W设定为： 

R/W≤4……(2)。 

此外，作为本实施方式所涉及的电抗器的利用用途，例如，假定用于电力铁道车辆、电动汽车、混合动力汽车、不停电电源、太阳光发电等工业用逆变器、或者在空调、冰箱、洗衣机等大输出家电中使用的逆变器的情况下，因为处理的功率较大，所以要求电抗器有较大的电感。在这种情况下，至少需要100μH以上的电感。因此，参照图25，比R/W需要设定为： 

R/W≥2......(3)。 

本发明者基于所述式(2)、(3)，作为比R/W的条件，选出： 

2≤R/W≤4......(4)。 

如上所述，本实施方式所涉及的电抗器D1通过具有以下构成，能够抑制噪声、加工成本以及涡流损耗，并且能够在宽电流范围内稳定地产生较大的电感。 

(1)相对于构成空心线圈1的导体部件10的厚度t的导体部件10的宽度W的比t/W为1以下。 

(2)按照使与空心线圈1的上下两端面相对的、第1芯部件3的内壁面(上壁面)和第2芯部件4的内壁面(下壁面)看起来平行的方式来设定平行度。 

(3)从空心线圈1中的轴芯O到空心线圈1的外周面的半径R、和空心线圈1(导体部件)的宽度W的比R/W为2≤R/W≤4。 

此外，若按照满足如下条件的方式形成突起部h，则能够进一步提高电感： 

(4)在芯部2的各部位中的、面对空心线圈1的空心部S1的部位形 成突起部h。突起部h相对于空心线圈1在芯部2的上表面侧、底面侧都形成。在此，设空心线圈1的空心部S1的半径为r，突起部h距离与线圈端部相对的芯面的高度为a、突起部h的底面的半径为A时， 

0＜a≤W/3并且 $r>\sqrt{}(A^2+{(W/2)}^2).$

若像这样在空心部的芯部设置了突起部h，则磁通通过空气部分(即、对于磁通来说成为较大阻力的部分)的部分变窄，磁通的流动变好，电感增加。 

不过，若存在这种突起部h，则在突起部h附近磁感应线将会歪曲。如上所述，例如，由于图14所示的形状的突起部h，使得在空心线圈1的一部分，通过内部的磁感应线不在轴方向上平行，可能导致损耗的增加。因此，在设置突起部h的情况下，需要调整突起部h的形状、空心线圈1的配置，使得不妨碍通过空心线圈1的内部的磁感应线在轴方向上平行。图26是形成于芯部2的突起部h的概略图。本发明者的研究的结果，可知，如图26所示，设空心线圈1中的空心部的半径为r，突起部h距离芯部2的与空心线圈1的端部相对的面的高度为a，突起部h的底面的半径为A时，若按照满足如下条件的方式形成突起部h，则电感增加。 

0＜a≤W/3并且 $r>\sqrt{}(A^2+{(W/2)}^2)$

这是因为，不妨碍通过空心线圈1的内部的磁感应线在轴方向上平行，磁通的流动变好。 

图27～图30表示使所述r、a、A变化时的磁感应线图。图27所示的例子，是虽然满足所述0＜a≤W/3的条件，但不满足 

的条件的例子。在本例中，在空心线圈1的一部分(箭头Q所示的部分)，通过内部的磁感应线不在轴方向上平行。但是，在图28～图30所示的例子中，满足所述0＜a≤W/3并且 

的关系，因此可知通过空心线圈1的内部的磁感应线在轴方向上平行，另一方面，突起部周边的磁感应线密度变高，实现了电感提高。在图28～图30中，芯部2的形状与图27所示的例子相同，但如箭头X1～X3所示，突起部h的形状不同。 

此外，图31以电流为横轴，以电感变化(％)为纵轴，示出了表示使突起部h的高度a变化了的情况下的电感变化的状况的曲线。从图31 可知，若a超过W/3，则伴随电流增加的电感的变化的变化率超过10％，稳定度变差。 

并且， 

(5)通过使所述比t/W为1/10以下，能够进一步降低涡流损耗的产生。 

此外， 

(6)若导体部件10的厚度t为由角频率、导磁率以及电导率决定的厚度δ(以下，称作表皮厚度)以下，则对涡流损耗的降低有效。 

即、在空心线圈1中流过的电流，只在表皮厚度δ为止的范围内流过，因此在导体部件10的内部不流过，在导体剖面整体不流过同样的电流。该表皮厚度δ用 

δ＝(2/ωμσ)^1/2

来表示。在此，ω为角频率、μ为导磁率、σ为电导率。 

在此，若使导体部件10的厚度比表皮厚度δ厚，则在导体部件10的内部产生的涡流损耗增加。因此，在本实施方式的电抗器D1中，若将导体部件10的厚度t设定为δ以下，则能够减少涡流损耗。 

(7)将空心线圈1的最内周位置上的、第1芯部件3的上壁面和第2芯部件4的下壁面之间的间隔L1、和空心线圈1的最外周位置上的、第1芯部件3的所述上壁面和第2芯部件4的所述下壁面之间的间隔L2的差(L1-L2)除以平均值L3而得到的值((L1-L2)/L3)的绝对值被设定为1/50以下。由此，能够使通过空心线圈1的内部的磁感应线与轴方向平行，因此能够防止或抑制涡流损耗增大而电感减小。 

另外，本发明取代所述实施方式或者除了所述实施方式之外，还包含如下方式。 

[1]图32(a)～(e)是表示在电抗器中在空心部设置了从芯部2的上表面以及下表面突出的长条状的导体50的情况下的电抗器的制作方法的图。如图32(d)所示，在与空心线圈1的空心部S1对应的、芯部2的部位，也可以形成与空心部S1同径的孔H，并且设置通过该孔H而贯通芯部2的导体50。导体50是长条状的线圈的引出导线。另外，在图32(b)中，示出了圆筒形状的导体50，但无论是圆筒形状还是实心圆柱形 状都能够得到同样的电感特性。 

但是，若导体50为圆筒形状，则能够在空心内使水和空气流通从而将电抗器强制冷却。因此，若导体50为圆筒形状，则能够给电抗器带来比实心圆柱形状高的冷却性能。 

此外，在该导体分别从第1以及第2芯部件3、4的上下表面突出的情况下，能够提高电抗器D1的散热性能。 

具有这种构成的电抗器，例如，能够通过如下工序来制作。首先，将具有规定厚度的带状的导体部件10(图32(a))的端部与圆筒形状的导体50(图32(b))的外周面适当位置接合(图32(c))。然后，如图32(d)所示，将该导体部件10卷绕规定次数。由此，形成具有薄煎饼构造的空心线圈1的单元。 

接下来，如图32(d)所示，使在该单元的上下分别突出的导体50的部位，贯通于在第1以及第2芯部件3、4上分别形成的孔H，之后将第1以及第2芯部件3、4按照夹住空心线圈1的方式重合。由此，生成图32(e)所示的、在上下表面具有突出部的例如圆板状的电抗器。 

这样，在本变形方式中，将带状的导体部件10的端部，与贯通芯部2的长条状的导体50的外周面适当位置接合，来将长条状的导体50和带状的导体部件10电连接，并在长条状的导体50的周围卷绕规定次数的带状的导体部件10来作成空心线圈1。由此，长条状的导体50能够兼具作为要在空心线圈1上设置的电极中的一个电极的功能、和制作空心线圈1(卷绕带状的导体部件)时的基材的功能。 

另外，若所述长条状的导体由热传导性较高的金属构成，则能够提高电抗器内部的热的散热性。 

[2]如所述变形方式[1]那样，在空心部S1设置圆筒形状的导体50的情况下，使导体50的厚度为针对电抗器D1的驱动频率的表皮厚度δ＝(2/ωμσ)^1/2的2倍以上。此时，由于导体50的表皮效应(交流磁通的屏蔽效应)，空心线圈1的边缘部的磁感应线被强制性地垂直定向，能够使得交流磁感应线不进入到导体50的圆筒内部。因此，能够不对电抗器特性产生影响地贯通导体50的圆筒来插入固定用的螺栓等。因此，能够不对导体的直径带来限制地、增大电抗器D1的形状或安装方式的自由 度。 

此外，通过导体50，高次谐波分量更高效地发热，还能够赋予滤波功能。 

[3]芯部2除了如所述第1实施方式那样，由第1以及第2芯部件3、4作成之外，例如，也可以为图33(a)、(b)所示的部件。图33是表示芯部2的变形方式的图，图33(a)是本变形方式所涉及的电抗器中的芯部2的组装立体图，图33(b)是将本变形方式所涉及的电抗器在包含轴芯O的平面上切断后的剖面图。在此，芯部2具备：具有比空心线圈1的外径大导体部件10的厚度t以上的直径的圆板形状的第1以及第2圆板芯部件20、21；和具有与该芯部件20、21同径的圆柱状外周面的圆筒芯部件22。在圆筒芯部件22的各端部，粘着第1以及第2圆板芯部件20、21。 

另外，在上述的电抗器D1中，基本上空心线圈1以及芯部2为外形圆柱状，但不限定于此，也可以为多棱柱形状的形状。所述多棱柱形状例如是四棱柱形状、六棱柱形状以及八棱柱形状等。此外，空心线圈以及芯部也可以为圆柱形状以及多棱柱形状。例如，也可以是空心线圈为圆柱形状，芯部为多棱柱形状。此外，例如，也可以是空心线圈为多棱柱形状，芯部为圆柱形状的形状。在此，作为一例，对空心线圈以及芯部为四棱柱形状的电抗器D2进行说明。 

图34是表示所述的电抗器D2的构成的部分透视立体图。图34按照使芯部的大致一半透视从而能够看见内部的线圈的构成的方式进行了记载。图35是用向量来表示图34所示的电抗器中的磁通密度的图。在图35中，示出了按照将芯部分成两部分的方式，在包含轴芯的大致中央的平面上将芯切断的情况下的、电抗器的剖面图。图36是表示图34所示的电抗器中的电感特性的图。图36的横轴是电流(A)，纵轴是电感(μL)。 

该四棱柱形状的电抗器D2，如图34所示，具备具有平绕绕组构造的空心线圈6、和覆盖该空心线圈6的芯部7而构成。此外，在空心线圈为多棱柱形状的情况下，将空心线圈的半径R解读为从空心线圈的中心到外周面为止的最短距离R。 

芯部7与芯部2同样地具备具有磁(例如导磁率)各向同性，并且具 有相同构成的第1以及第2芯部件8、9。第1以及第2芯部件8、9分别构成为例如从具有四边形状(矩形)的方板部8a、9a的板面，连续有具有与由该方板部8a、9a的四条边构成的四边形的大小相同大小的外周的剖面四边形的筒部8b、9b。第1以及第2芯部件8、9通过各筒部8b、9b的端面彼此而相互重合，从而芯部7具备用于将空心线圈6收纳于内部的空间。 

并且，在空心线圈6中，在中心(轴芯O上)设置有具有规定大小的四边形的四棱柱状的空心部S2。空心线圈6通过将具有规定厚度的带状的导体部件在使其宽度方向与轴芯方向大体一致的形态下按照其外形成为四棱柱状的方式，卷绕规定次数而形成。空心线圈6设置于芯部7的内部空间(由第1以及第2芯部件8、9的内壁面形成的空间)。 

根据这种构成，如图35所示，空心线圈6内的磁感应线也在轴方向上大体平行，具有与图1所示的电抗器D1同样的作用效果。而且，从图36可知，这种构成的电抗器D2的电感比图1所示的电抗器D1的电感更大。另外，如图36所示，这种构成的电抗器D2的电感特性，与图1所示的电抗器D1的电感特性为同样的曲线。这些电感在电流值比较小的范围(在图36中为约80A以下的范围)内大体固定，若超过该范围则随着通电电流的增加而逐渐减少。 

在此，在图36中，在40A下的电感大致相同的条件下，对图1所示的构成的电抗器D1和图34所示的构成的电抗器D2进行了比较。 

[4]在形成于所述变形方式[3]所涉及的芯部7、或所述第1实施方式所涉及的芯部2的内部的空间(用于内置空心线圈1的空间)中，也可以填充低导磁性的磁性体。 

[5]在空心线圈1、6的上端面和与之相对的芯部2、7的内壁面之间、或线圈1、6的下端面和与之相对的芯部2、7之间，也可以填充例如BN(氮化硼)陶瓷等绝缘材料。作为绝缘材料，例如假定绝缘性以及良热传导性的树脂片。绝缘材料的厚度优先为1mm以下。另外，绝缘材料也可以填充化合物而构成。 

通过该绝缘材料，空心线圈1的轴方向(上下方向)的热传导性变好，并且能够将在空心线圈1上产生的焦耳热通过绝缘材料热传导到芯部2、 7，能够高效地向外部排热。而且，因此，若从外部，具体来说对芯部2进行冷却，则能够进一步防止电抗器D1、D2的内部变得高温。 

[6]图37(A)、(B)、(C)是表示还具备绝缘耐性用的绝缘部件的电抗器的部分构成的图。图37是表示具备绝缘部件的电抗器的一部分的图，图37(A)表示第1形态的绝缘部件，图37(B)表示第2形态的绝缘部件，并且，图37(C)表示第3形态的绝缘部件。图38是表示在图37(A)所示的构成的电抗器中，针对绝缘部件的材料以及厚度(μm)的绝缘耐压(2.0kV)的结果的图。 

在上述实施方式的电抗器D1中，为了进一步提高空心线圈1和芯部2之间的绝缘耐性，也可以在空心线圈1的一个端部和与该一个端部相对的芯部一个面之间、以及空心线圈1的另一个端部和与该另一个端部相对的芯部另一个方面之间，进一步设置绝缘部件IS。 

这种绝缘部件IS例如是PEN(聚对苯二甲酸乙二醇酯)或PPS(聚苯硫醚)等具有耐热性的树脂的片。例如，如图37(A)所示，绝缘部件IS可以是在空心线圈1的一个端部和与该一个端部相对的芯部一个面之间配置的片状的绝缘部件IS1-1、以及在空心线圈1的另一个端部和与该另一个端部相对的芯部另一个面之间配置的片状的绝缘部件IS1-2。此外，例如，如图37(B)所示，绝缘部件IS可以是将空心线圈1的内周面的一部分以及外周面的一部分分别覆盖并且在空心线圈1的一个端部和与该一个端部相对的芯部一个面之间配置的片状的绝缘部件IS2-1、以及将空心线圈1的内侧面的一部分以及外侧面的一部分分别覆盖并且在空心线圈1的另一个端部和与该另一个端部相对的芯部另一个面之间配置的片状的绝缘部件IS2-2。此外，例如，如图37(C)所示，绝缘部件IS可以是按照包围空心线圈1的方式，配置为将空心线圈1的内周面以及外周面全部覆盖，并且将空心线圈1的一个端部以及另一个端部全部覆盖的绝缘部件IS3。另外，在上述的说明中，对电抗器D1的情况进行了说明，但电抗器D2的情况也可以同样地说明。 

通过进一步具备这种构成的绝缘部件IS，能够进一步提高空心线圈和芯部之间的绝缘耐力。 

在此，在图38中示出了还具备图37(A)所示的第1形态的绝缘部 件IS1-1以及IS1-2的电抗器D1的绝缘耐压。在此，图38针对使用KAPTON(力プトン)片(聚酰亚胺)作为绝缘部件IS1-1以及IS1-2，并且其厚度为25μm、50μm以及100μm的各情况，示出施加了电压2.0kV的情况下的绝缘耐压的结果。此外，图38针对使用PEN片作为绝缘部件IS1-1以及IS1-2，并且其厚度为75μm以及125μm的各情况，示出施加了电压2.0kV的情况下的绝缘耐压的结果。此外，图38针对使用PPS作为绝缘部件IS1-1以及IS1-2，并且其厚度为100μm的情况，示出施加了电压2.0kV的情况下的绝缘耐压的结果。此外，图38针对使用诺梅克斯(ノ一メツクス：Nomex)作为绝缘部件IS1-1以及IS1-2，并且其厚度为100μm的情况，示出施加了电压2.0kV的情况下的绝缘耐压的结果。从图38可知，作为绝缘部件IS1，使用厚度100μm的KAPTON片(聚酰亚胺)的情况、使用厚度125μm的PEN片的情况、使用厚度100μm的PPS的情况、以及使用厚度100μm的诺梅克斯的情况下，能够在空心线圈1和芯部2之间得到良好的绝缘。因此，绝缘部件IS的厚度优选为100μm以上。 

[7]图39是表示芯部2的变形方式的平面图。如图39所示，在芯部2的上表面，从轴芯O附近向着外周侧放射状地设置多个凹槽Y。通过使空气或冷却水等冷却介质沿着该凹槽Y流通，来对芯部2进行强制冷却，由此能够提高电抗器D1的散热性能。 

[8]图40(A)、(B)是表示还具备散热器的第1形态的电抗器的构成的图。图41(A)、(B)是表示还具备散热器的第2形态的电抗器的构成的图。图42(A)、(B)是表示还具备散热器的第3形态的电抗器的构成的图。在这些图40～图42中，(A)表示整体构成，(B)表示芯部2内的传热部件的一部分。图43表示还具备散热器的比较形态的电抗器的构成的图。 

在上述实施方式的电抗器D1中，也可以进一步设置用于使电抗器D1所产生的热散热到电抗器D1外的散热器、所谓散热器HS。在此情况下，为了维持用于将在空心线圈1上卷绕的导体部件10间绝缘的绝缘材料的绝缘性，将空心线圈1的热传导到芯部2的传热部件优选设置于空心线圈1和芯部2之间。 

如图40～图42所示，还具备这种散热器HS的电抗器D1通过传热部件PG1固定在散热器HS上。此外，例如在图40(A)、(B)所示的第1形态中，还具备散热器HS的电抗器D1也可以在空心线圈1的一个端部和与该一个端部相对的芯部一个面之间还具备传热部件PG2。此外，例如在图41(A)、(B)所示的第2形态中，也可以在空心线圈1的一个端部和与该一个端部相对的芯部一个面之间还具备传热部件PG2，并且，在空心线圈1的另一个端部和与该另一个端部相对的芯部另一个面之间还具备传热部件PG3。此外，例如在图42(A)、(B)所示的第3形态中，也可以在芯部2的大致整个内部空间(除了线圈1的部分)还具备传热部件PG4。另外，图40～图42所示的电抗器D1具备上述绝缘部件IS。传热部件PG(PG1～PG4)是用于将空心线圈1的热传导到芯部2的部件，优选为具有比较高的热传递系数的材料。并且，优选通过传热部件PG将空心线圈1和芯部2密接。传热部件PG例如是传热油脂等。 

在还具备这种构成的散热器HS的电抗器D1中，在电抗器D1的空心线圈1中产生的热经由芯部2被传导到散热器HS。因此，能够从散热器HS高效地散热，能够减小电抗器D1的温度上升。并且，如图40～图42所示，通过在空心线圈1和芯部2之间进一步具备传热部件PG，在电抗器D1的空心线圈1中产生的热能够经由芯部2、7更高效地被散热器HS传导，并从散热器HS散热。因此，能够防止用于将空心线圈1上的卷绕的导体部件10间绝缘的绝缘材料的绝缘性的降低(劣化)，维持绝缘材料的绝缘性。 

在此，作为空心线圈1上的卷绕的导体部件10间的绝缘和绝缘部件IS，使用聚酰亚胺或PEN等树脂材料。在图43所示的比较方式中，虽然进一步设置了散热器HS，但在空心线圈1和芯部2之间没有设置传热部件PG。在这种情况下，电抗器的温度将超过这些树脂的耐热温度。但是，在图40～图42所示的设置了散热器HS以及在空心线圈1和芯部2之间设置了传热部件PG的情况下，电抗器D1的温度最高为140℃左右，为大致稳定状态(热平衡状态)，处于这些树脂的耐热温度以下。传热部件PG的热传导率优选为0.2W/mK以上，更优选为1.0W/mK以上。此外，在上面对电抗器D1的情况进行了说明，但电抗器D2的情况也可以同样 地进行说明。 

[9]图44(A)、(B)以及图45(A)、(B)表示还具备固定部件以及紧固部件的电抗器的构成。图44(A)以及图45(A)表示俯视图，图44(B)表示图44(A)所示的A1切断线上的剖面图，图45(B)表示图45(A)所示的A2切断线上的剖面图。另外，图44以及图45示出了1个电抗器。此外，在图44(A)以及图45(A)中，省略了安装部件。 

在上述实施方式的电抗器中，芯部由多个芯部件构成。在此，电抗器还具备：在用于安装芯部的安装部件上固定芯部的固定部件；和为了形成芯部而将多个芯部件紧固的紧固部件。电抗器也可以构成为芯部上的固定部件的第1配设位置和紧固部件的第2配设位置相互不同。在这种构成的电抗器中，固定部件的配设位置和紧固部件的配设位置个别地设置，因此能够在通过用紧固部件将多个芯部件紧固而形成了芯部之后，用固定部件来将芯部固定于安装部件。因此，电抗器的组装和安装的生产率能够提高。 

这种固定部件例如为螺栓，紧固部件例如为螺栓以及螺帽。安装部件例如为基板、上述散热器HS、或使用该电抗器的产品的框体等。 

进一步具备这种固定部件以及紧固部件的电抗器，例如，如图44(A)、(B)以及图45(A)、(B)所示，是具备具有平绕绕组构造的空心线圈51、和覆盖该空心线圈51的芯部52而构成的电抗器D3。 

芯部52与芯部2同样地具备具有磁(例如导磁率)各向同性并且具有相同构成的第1以及第2芯部件53、54。第1以及第2芯部件53、54分别构成为例如从具有六边形状的六边板部53a、54a的板面，连续有具有与由该六边板部53a、54a的六条边构成的六边形相同尺寸的外周的剖面六边形的筒部53b、54b。芯部52通过所述各筒部53b、54b的端面彼此，将第1以及第2芯部件53、54相互重合，从而具备用于在内部收纳空心线圈51的空间。 

在空心线圈51中，与空心线圈1同样地，在中心(轴芯O上)设置有具有规定的直径的圆柱状的空心部。空心线圈51通过将具有规定厚度的带状的导体部件以使其宽度方向与轴芯方向大体一致的形态卷绕规定次数而形成，设置于芯部52的内部空间(由第1以及第2芯部件53、54的内壁面形成的空间)。 

并且，在该电抗器D3中的第1以及第2芯部件53、54上，设置有沿着轴芯O方向形成的、分别用于插通紧固部件55(55-1～55-3)以及固定部件56(56-1～56-3)的贯通孔。这些贯通孔形成于所述六边形的第1以及第2芯部件53、54上的角内侧(顶点内侧)，紧固部件55用的贯通孔和固定部件56用的贯通孔交替地设置。即，在图44(A)、(B)以及图45(A)、(B)所示的例子中，因为第1以及第2芯部件53、54为六边形，所以相邻的2个贯通孔和轴芯O所成的角为60°。此外，在本例中，若只着眼于紧固部件55用的贯通孔，则相邻的2个紧固部件55用的贯通孔和轴芯O所成的角为120°。此外，在本例中，若只着眼于固定部件56用的贯通孔，则相邻的2个固定部件56用的贯通孔和轴芯O所成的角为120°。这样，紧固部件用的贯通孔、和固定部件用的贯通孔形成于相互不同的位置，因此芯部52上的固定部件56的第1配设位置和紧固部件55的第2配设位置相互不同。并且，在第1以及第2芯部件53、54的中心位置(轴芯O的位置)上，也设置有紧固部件55-4用的贯通孔。在这种构成的电抗器D3中，使第1以及第2芯部件53、54相互抵接，并且在设置于第1以及第2芯部件53、54的、紧固部件55用的贯通孔中插通紧固部件55(55-1～55-4)的螺栓后，通过螺栓以及螺帽将第1以及第2芯部件53、54相互卡紧。 

另外，在使用上述传热部件PG，且该传热部件PG为硬化性树脂的情况下，优选在该被紧固的状态下，将传热部件PG硬化。 

另一方面，在图44(A)、(B)以及图45(A)、(B)所示的例子中，在作为安装部件的散热器HS上形成有用于使固定部件56(56-1～56-3)固着的多个凹部。更具体来说，为了与在作为固定部件56的螺栓的一个端部形成的外螺纹螺合，在这些凹部的内周侧面形成有内螺纹。并且，在设置于第1以及第2芯部件53、54的、固定部件56用的贯通孔中插通作为固定部件56的螺栓之后，使其与散热器HS的凹部螺合，由此电抗器D3被固定并安装于散热器HS。 

根据这种构成的电抗器D3，如上所述，能够提高电抗器的组装和安装的生产率。更具体来说，例如，作为在使第1以及第2芯部件53、54相互贴紧的状态下固定为芯部52的方法，可以考虑用夹紧装置(clamp) 进行贴紧固定的方法、用螺栓和螺帽进行贴紧固定的方法。在用夹紧装置进行贴紧固定的情况下，在将电抗器安装于安装部件时，需要取下该夹紧装置来将电抗器固定于安装部件，因此组装的生产率降低。此外，在用螺栓和螺帽进行贴紧固定的情况下，暂时取下为了组装而被紧固的螺帽并用螺栓固定于安装部件，因此安装的生产率降低。另一方面，在上述本实施方式的方法中，固定部件56的第1配设位置和紧固部件55的第2配设位置相互不同，因此能够个别地进行第1以及第2芯部件53、54的紧固和电抗器D3的固定，因此能够提高电抗器D3的组装和安装的生产率。 

并且，在这种构成的电抗器D3中，紧固部件55用的贯通孔，若将这些贯通孔例如用它们的中心连接，则形成以各中心为顶点的三角形、例如正三角形。在这3个点上第1以及第2芯部件53、54通过紧固部件55而紧固，因此能够进行稳定的紧固。并且，若将剩余的固定部件56用的贯通孔同样地连接，则形成三角形、例如正三角形。在这3个点上芯部件52通过固定部件56固定于安装部件(散热器HS)，因此能够进行稳定的固定。 

[8]图46是在空心部S1设置圆筒形状或实心圆柱形状的导体30的情况下的该导体的外观立体图。如图46所示，在空心部S1设置圆筒形状或实心圆柱形状的导体30的情况下，若在该导体30上形成沿着轴方向的狭缝Z，则能够有助于电抗器D1的电感的增大。 

[9]芯部2也可以由具有磁各向同性的铁氧体芯构成。不过，在以没有漏磁的方式用磁性体包围空心线圈1的情况下，在电磁钢板那样的层叠芯中，磁感应线必然贯通平面，因此在芯部2中产生的涡流损耗变大。因为磁通密度越高越能够抑制漏磁并且能够小型化，因此与软性铁氧体相比优选铁系软磁性粉末的压粉芯。 

[10]空心线圈1也可以由将绝缘的多个较细的导体单线汇集并捻合后的绞合线(litz wire)构成。 

[11]构成空心线圈1的带状的导体部件10除了可以为由均匀的材质构成的部件之外，如图47(a)、(b)所示，也可以为将导体层12和绝缘层13在其厚度方向上层叠而成的部件。图47(a)是本实施方式所涉及的带状的导体部件10的外观立体图，图47(b)是图47(a)的B-B 线剖面图。 

即，在磁通密度相同的情况下，渦电流的大小和与磁力线(磁感应线)垂直的连续的面(不间断的面)的面积成比例。在本实施方式中，与磁力线(磁感应线)垂直地交叉的导体部件10的面被构成不连续部分的绝缘层13分割。根据这种构成，与通过由均匀的材质构成的带状的导体部件10构成了空心线圈1的情况(参照图47(c))相比，与磁力线(磁感应线)垂直地交叉的连续面的面积变小，因此能够减小渦电流(参照图47(d))。 

另外，为了使这种复合(层叠)线材起到1个导体的作用，需要采用如下构成：在芯部2的外部的不存在磁感应线的位置，如图47(a)的部分X那样，将在带状的导体部件10的长边方向上的端部相邻的导体层12彼此不夹着绝缘层13地接合。这样一来，能够使复合(层叠)线材起到1个导体的作用，能够确保流过电流的方向上的导体的剖面积，并抑制空心线圈1的电阻的增加。 

此外，渦电流在磁场中在线材的表背向反方向流过，随着磁场减少逐渐在导体内返回，此外，在磁场的交叉状况发生变化时突然在导体内返回。因此，在线圈中心附近、或者在设置了管道的情况下在该管道附近存在发热变得明显的倾向。通过在芯部2的外部，带状的导体部件10的长边方向上的端部被接合的构成，能够在远离芯部2的位置产生渦电流的返回，也能够防止空心线圈1内部的发热。 

[12]在使用在厚度方向上层叠了导体层12和绝缘层13的带状的导体部件10的情况下，将各导体层12自身、或者从各导体层12分别引出的导线经由设置于芯部2的外部的电感芯100之后进行接合，使得相互成为反相。由此，能够更有效地抑制渦电流。 

例如，如同作为导体层12为2层的情况下的例子的图48所示，在芯部2的外部设置电感芯部100，使分别在各导体层12中流过的电流从各导体层12的一端经由电感芯部100，使其相互成为反相。此时，电感芯部100仅对反相位的渦电流起到大电阻的作用，抑制该电流，而对于以同相位流过的驱动电流不产生任何影响。因此，能够有效地仅降低渦电流，并降低整体的损耗。另外，图48是导体层12为2层的情况下的例子，图49 是表示导体层12为3层的情况下的外部电感芯部100的状态的概略图，图50是表示导体层12为4层的情况下的外部电感芯部100的状态的概略图。 

如图49所示，在导体层12为3层的情况下，设置2个电感芯部100。通过一个电感芯部100，使流过第1导体层的电流和流过第2导体层的电流相互成为反相。此外，通过另一个电感芯部100，使流过第3导体层的电流和经由所述一个电感芯部100的流过第2导体层的电流相互成为反相，之后使流过各电感芯部100的电流合流。 

如图50所示，在导体层12为4层的情况下，设置3个电感芯部100。通过第1电感芯部100，使流过第1导体层的电流和流过第2导体层的电流相互成为反相，之后使这些电流合流。并且，通过第2电感芯部100，使流过第3导体层的电流和流过第4导体层的电流相互成为反相，之后使这些电流合流。然后，通过第3电感芯部100，使分别合流而成的2个电流相互成为反相，之后使其合流。 

在此，调查了导体层12为厚度0.6mm的单层、线圈圈数为32圈的图1那样的电抗器的涡流损耗。此外，调查了导体层12为厚度0.3mm的2层，各导体层12的端部在芯部2的外部被接合的构成的第1多层电抗器的涡流损耗。此外，调查了导体层12为厚度0.3mm的2层，从各导体层12分别引出的导线经由设置于芯部2的外部的电感芯后被接合，使得相互成为反相的构成的第2多层电抗器的涡流损耗。具体来说，这些值是利用LCR仪，以10kHz时的电阻值进行测定的。 

结果，在第1多层电抗器中，涡流损耗能够降低到单层(基本)的情况下的约56％，在第2多层电抗器中，涡流损耗能够降低到单层(基本)的情况下的约32％。 

[13]一般电抗器能够作为变压器来使用，例如，存在日本国特开2001-345224号公报所公开的三相变压器。该三相变压器为电缆绕组型。在该三相变压器中，通过在与U相、V相以及W相这三相对应的3个铁心的上部和下部设置铁心轭，而形成了磁路。这种铁心通过组合为具有角的数字“8”的字形，从而构成了磁力线的导线。这种构成的三相变压器(电抗器)被配置于电力传输系统的途中，有益于电压的稳定化。此外，随着 近年的逆变器技术的进步，为了减少维护的需要，逐渐在工厂、混合动力汽车、电动汽车中配置交流电动机。在这种情况下，例如3条三相交流的动力电线从逆变器连向交流电动机，而为了功率因数改善，通常，在逆变器和电动机之间串联连接三相变压器(电抗器)。 

近年的混合动力汽车等动力源的主流是内置永久磁石的同步交流电动机。从提高乘坐舒适度的角度，要求该电动机旋转平滑。永磁同步交流电动机，例如，以转子侧的磁极数为4、定子侧的磁极数为6的组合(4对6)为基础。实际上，使用转子侧的磁极数为8、定子侧的磁极数为12的组合(8对12)、或转子侧的磁极数为16、定子侧的磁极数为24的组合(16对24)。转矩随着极数的增加而变动，所谓齿槽转矩被缓和，振动产生被抑制，从而带来乘坐舒适度的提高。 

另外，如上所述，因为转子和定子的磁极数不同，所以伴随转子的转动，U相、V相以及W相的励磁线圈电感非对称地变化。结果，在从逆变器施加的三相交流电压波形中产生变形，没有成为理想的正弦波波形，因此发生转矩变动。因此，通过在混合动力汽车等中车载的车载逆变器和电动机之间插入三相电抗器，来吸收并缓和起因于非线性电感的多余的电压波形、即高次谐波电压分量的对策很有效。 

但是，上述现有的三相变压器，根据其形状特性，体积比较大，在搭载于搭载空间存在限度的汽车时很不方便。 

因此，如图51所示，使用以卷绕被绝缘材料绝缘覆盖的长条的导体部件而形成的单层线圈为基本单位，将3个单层线圈11u、11v、11w在厚度方向上层叠而形成的3层空心线圈11。这3个单层线圈11u、11v、11w的卷绕起点分别作为电流线路的第1端子11au、11av、11aw而相互独立。此外，这3个单层线圈11u、11v、11w的卷绕终点分别作为电流线路的第2端子11bu、11bv、11bw而相互独立。 

即、3个单层线圈中的第1单层线圈11u例如是三相交流的U相用的线圈。第1单层线圈11u通过将被薄膜状的电气绝缘层绝缘覆盖的长条的导体部件从中心开始螺旋状地卷绕而形成，例如以与规格等相应的规定的电感结束卷绕。作为第1单层线圈11u的卷绕起点的一端是电流线路的第1端子11au，从穿设于芯部2的轴心的孔引出到外部。作为第1单层线圈 11u的卷绕终点的另一端是电流线路的第2端子11bu，从穿设于芯部2的圆筒部3b(4b)的孔引出到外部。 

3个单层线圈中的第2单层线圈11v例如是三相交流的V相用的线圈。第2单层线圈11v通过将被薄膜状的电气绝缘层绝缘覆盖的长条的导体部件从中心开始螺旋状地卷绕而形成，例如以与规格等相应的规定的电感结束卷绕。作为第2单层线圈11v的卷绕起点的一端是电流线路的第1端子11av，从穿设于芯部2的轴心的孔引出到外部。作为第2单层线圈11v的卷绕终点的另一端是电流线路的第2端子11bv，从穿设于芯部2的圆筒部3b(4b)的孔引出到外部。 

同样，3个单层线圈中的第3单层线圈11w例如是三相交流的W相用的线圈。第3单层线圈11w通过将被薄膜状的电气绝缘层绝缘覆盖的长条的导体部件从中心开始螺旋状地卷绕而形成，例如以与规格等相应的规定的电感结束卷绕。作为第3单层线圈11w的卷绕起点的一端是电流线路的第1端子11aw，从穿设于芯部2的轴心的孔引出到外部。作为第3单层线圈11w的卷绕终点的另一端是电流线路的第2端子11bw，从穿设于芯部2的圆筒部3b(4b)的孔引出到外部。 

并且，这3个单层线圈11u、11v、11w被电气绝缘薄膜电气绝缘，同时在厚度方向上被层叠，并紧密地固定于芯部2内。长条的导体部件的剖面为了容易层叠，优选为平角形状。 

这些层叠的3个单相线圈11u、11v、11w因为电绝缘所以不导通，但由于层叠所产生的邻近效应而相互磁耦合，像现有的三相电抗器那样形成磁路。 

通过像这样构成电抗器D，能够在1个线圈空间中收纳三相的线圈，因此与相同功率容量的现有型的三相电抗器相比，能够减小体积。这种构成的电抗器D特别适合搭载于搭载空间有限的电动汽车、混合动力汽车、电车以及公共汽车等移动体(车辆)的情况。此外，这种构成的电抗器D在从逆变器到交流电动机的动力线路上，能够吸收来自逆变器的高次谐波失真电压(所谓脉动)使其平滑化，结果能够向电动机输出接近正弦波波形的波形。由此，不再将高次谐波输出到电动机，能够抑制脉动电压、电涌电压的产生，能够防止异常电流所导致的设备的损伤。进而，能够降低 逆变器输出元件的耐电压，能够使用更廉价的部件(元件)。并且，起因于交流电动机所产生的反电动势的异常的逆电压在逆流到逆变器的中途吸收，还能够防止逆变器输出元件的损伤。此外，这种构成的电抗器D与电气绝缘薄膜一起紧密地固定了三相的线圈，因此作为构造体具备高刚性，还能够抑制交流电流的施加所产生的磁力收缩振动。 

在此，在这种构成的电抗器(三相电抗器)D中，如图52所示，也可以在芯部2的、与3层空心线圈11的空心部S1对应的位置，形成与空心部S1大体同径的孔H，并设置经由该孔H而贯通芯部2的冷却管PY。在冷却管PY中，例如，流通空气等气体或水等液体等流体。上述3层空心线圈11的中心部分，在图51所示的构成中位于芯部2的中央，因此通电所产生的电流焦耳热有可能无法容易地排热而滞留。但是，通过设置冷却管PY，能够通过在冷却管PY中流通的流体将电流焦耳热导出到外部来进行排热。另外，在冷却管PY具有导电性的情况下，在可能与单层线圈11u、11v、11w接触的冷却管PY的部位(例如单层线圈11u、11v、11w的卷绕起点部分等)使用电气绝缘薄膜等绝缘部件。 

为了表现本发明，在上面参照附图通过实施方式对本发明适当并充分地进行了说明，但应该认识到，本领域技术人员能够容易地对上述实施方式进行变更以及/或者改良。因此，本领域技术人员所实施的变更方式或改良方式，只要不脱离权利要求书所记载的权利要求的权利范围，则解释为该变更方式或该改良方式包括在该权利要求的权利范围内。 

本申请基于2009年7月16日申请的日本专利申请(特愿2009-167789)、2009年9月14日申请的日本专利申请(特愿2009-211742)、2010年5月13日申请的日本专利申请(特愿2010-110793)，其内容作为参照而引用于此。 

符号说明 

1、6空心线圈 

2、7芯部 

3、4、8、9第1、第2芯部件 

3a、4a、8a、9a圆板部 

3b、4b、8b、9b圆筒部 

3c、4c凸部 

3d、4d凹部 

20～22芯部件 

D1、D2电抗器 

S1、S2空心部 

Y凹槽 

Z狭缝 

Claims (12)

1.一种电抗器，其特征在于，具备：

空心线圈，其通过将长条的导体部件卷绕而形成；和

芯部，其覆盖所述空心线圈的两个端部以及外周部，

所述空心线圈的径向上的所述长条的导体部件的长度t相对于所述空心线圈的轴方向上的所述长条的导体部件的长度W的比t/W为1以下，

所述芯部的与所述空心线圈的一个端部相对向的一个面、和所述芯部的与所述空心线圈的另一个端部相对向的另一个面至少在覆盖线圈端部的区域平行，

形成所述空心线圈的所述长条的导体部件的周向的面相对于所述芯部的所述一个面垂直，

所述空心线圈的从中心到外周的半径R相对于所述空心线圈的轴方向上的所述长条的导体部件的长度W的比R/W为2～4。

2.根据权利要求1所述的电抗器，其特征在于，

在所述芯部的上表面以及底面的、面对所述空心线圈的空心部的部位，形成向所述空心线圈突出的突起部，假设所述空心线圈的空心部的半径为r、突起部的从与线圈端部相对向的芯面起算的高度为a、突起部底面的半径为A时，所述突起部按照满足如下条件的方式形成：

0＜a≤W/3并且 $r>\sqrt{}(A^2+{(W/2)}^2).$

3.根据权利要求1所述的电抗器，其特征在于，

所述比t/W为1/10以下。

4.根据权利要求1所述的电抗器，其特征在于，

所述长度t为针对所述电抗器的驱动频率的表皮厚度以下。

5.根据权利要求1所述的电抗器，其特征在于，

通过将所述空心线圈的内周端上的所述芯部一个面和所述芯部另一个面之间的间隔L1、和所述空心线圈的外周端上的所述芯部一个面和所述芯部另一个面之间的间隔L2的差(L1-L2)除以平均间隔L3而算出的平行度((L1-L2)/L3)的绝对值为1/50以下。

6.根据权利要求1所述的电抗器，其特征在于，

所述长条的导体部件通过将导体层和绝缘层在其厚度方向上层叠而形成，

相邻的所述导体层在所述芯部的外部，在所述长条的导体部件的长边方向上的端部以彼此之间不隔着绝缘层的方式相互接合。

7.根据权利要求6所述的电抗器，其特征在于，

各导体层自身、或者从各导体层分别引出的导线，以彼此成为反相的方式经由设置于所述芯部的外部的电感芯后接合。

8.根据权利要求1所述的电抗器，其特征在于，

所述空心线圈通过在厚度方向上层叠3个由被绝缘材料绝缘覆盖的所述长条的导体部件卷绕而成的单层线圈而形成，

3个所述单层线圈的各自的卷绕起点作为电流线路的第1端子而相互独立，并且3个所述单层线圈的各自的卷绕终点作为电流线路的第2端子而相互独立。

9.根据权利要求1所述的电抗器，其特征在于，

还具备绝缘部件，其至少配置于所述空心线圈的一个端部和与该一个端部相对的芯部一个面之间、以及所述空心线圈的另一个端部和与该另一个端部相对的芯部另一个面之间。

10.根据权利要求1所述的电抗器，其特征在于，

所述芯部具备多个芯部件，

还具备：

固定部件，其将所述芯部固定于安装所述芯部的安装部件上；和

紧固部件，其为了利用所述多个芯部件形成所述芯部，而将所述多个芯部件紧固，

所述芯部上的所述固定部件的第1配设位置和所述紧固部件的第2配设位置相互不同。

11.根据权利要求1所述的电抗器，其特征在于，

所述芯部具有磁各向同性，并且通过对软磁性体粉末进行成型而形成。

12.根据权利要求1所述的电抗器，其特征在于，

所述芯部是具有磁各向同性的铁氧体芯。

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