CN102682952A - 电抗装置和使用了该电抗装置的电力转换装置 - Google Patents

电抗装置和使用了该电抗装置的电力转换装置 Download PDF

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Abstract

提供一种电抗装置和使用了该电抗装置的电力转换装置，即使在卷绕了激励用线圈的环状磁芯的区域内存在间隙部时，也可以尽可能地抑制因磁通从该间隙部泄漏而造成的电抗装置的损失。该电抗装置(11)包括：多个磁芯块片(CB)、隔着间隙部(G)连成环状而成的环状磁芯(13)、以及卷绕到该环状磁芯(13)上的激励用线圈(15)。环状磁芯(13)由基于卷绕了激励用线圈(15)的区域的磁脚部(14a、14b)和基于不卷绕激励用线圈(15)的区域的磁轭部(17a、17b)构成。磁脚部间隙长度设定成比磁轭部间隙长度小。

Description

电抗装置和使用了该电抗装置的电力转换装置
技术领域
本发明涉及包括由磁性材料构成的环状磁芯和卷绕到该环状磁芯上的激励用线圈的电抗装置和使用了电抗装置的电力转换装置。
背景技术
电抗装置一般包括：由磁性材料构成的环状磁芯和卷绕到该环状磁芯上的激励用线圈。在电抗装置中，通过对激励用线圈通电而在环状磁芯中产生磁通。在环状磁芯的各个位置上设置有间隙部，以使这样产生的磁通收拢到环状磁芯的磁性材料具有的饱和磁通密度的范围内(例如，参照专利文献1、2)。
<专利文献1>日本特开2009-259971号公报
<专利文献2>日本特开2008-263062号公报
发明内容
(发明要解决的问题)
在根据专利文献1、2的电抗装置中，在卷绕激励用线圈的环状磁芯的区域内设置间隙部。此时，通过环状磁芯的磁通的一部分从间隙部泄漏，该漏磁通与卷绕到环状磁芯上的激励用线圈互连而感应出涡电流。这样的话，会出现产生称为焦耳热的热而在电抗装置中造成损失的问题。
本发明正是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供即使在卷绕激励用线圈的环状磁芯的区域内存在间隙部时，也可以尽可能地抑制因磁通从该间隙部泄漏而造成的电抗装置的损失的电抗装置和使用该电抗装置的电力转换装置。
(用来解决问题的手段)
根据本发明的电抗装置，包括：把由磁性材料形成的多个磁芯块片隔着间隙部连成环状而成的环状磁芯、以及卷绕到该环状磁芯上的激励用线圈，构成为通过对激励用线圈通电而在环状磁芯中产生磁通。
环状磁芯具有基于卷绕激励用线圈的区域的磁脚部和基于不卷绕激励用线圈的区域的磁轭部。将在存在于磁脚部的间隙部处相对置的多个磁芯块片的端面间的距离即磁脚部间隙长度设定成比在存在于磁轭部的间隙部处相对置的多个磁芯块片的端面间的距离即磁轭部间隙长度小。
(发明的效果)
根据本发明，能够提供即使在卷绕激励用线圈的环状磁芯的区域内存在间隙部时，也可以尽可能地抑制因磁通从该间隙部泄漏而造成的电抗装置的损失的电抗装置。
附图说明
图1A是根据本发明的实施方式1的电抗装置的整体立体图。
图1B是根据本发明的实施方式1的电抗装置的正剖视图。
图2是根据本发明的实施方式2的电抗装置的正剖视图。
图3是根据本发明的实施方式3的电抗装置的正剖视图。
图4是根据本发明的实施方式4的电抗装置的正剖视图。
图5是示出根据本发明的实施方式5的电抗装置的固定结构的正剖视图。
图6是根据本发明的实施方式6的组装了单相的电抗装置的电力转换装置的电路图。
图7是根据本发明的实施方式7的组装了三相的电抗装置的电力转换装置的电路图。
(附图标记说明)
11：根据实施方式1的电抗装置；13：根据实施方式1的环状磁芯；14a：第1磁脚部(磁脚部)；14b：第2磁脚部(磁脚部)；15a：第1激励用线圈(激励用线圈)；15b：第2激励用线圈(激励用线圈)；17a：第1磁轭部(磁轭部)；17b：第2磁轭部(磁轭部)；19a：第1电极部；19b：第2电极部；21：根据实施方式2的电抗装置；23：根据实施方式2的环状磁芯；31：根据实施方式3的电抗装置；33：根据实施方式3的环状磁芯；35：根据实施方式3的激励用线圈；37：根据实施方式3的磁轭部；41：根据实施方式4的电抗装置；43-1、43-2：根据实施方式4的环状磁芯；45a、45b、45c：根据实施方式4的激励用线圈；61：根据实施方式6的电力转换装置；63：单相交流电源；65：电容器；66：根据实施方式6的滤波电路；67：根据实施方式6的电力转换部；71：根据实施方式7的电力转换装置；73：三相交流电源；74：根据实施方式7的滤波电路；75、76、77：电容器；78：根据实施方式7的电力转换部；CB1～CB6：第1～第6磁芯块片(磁芯块片)；CB21～CB28：第21～第28磁芯块片(磁芯块片)；CB31～CB34：第31～第34磁芯块片(磁芯块片)；DG2、DG3、DG5、DG6：第2、第3、第5、第6磁脚部间隙长度(磁轭部间隙长度)；DG1、DG4：第1和第4磁轭部间隙长度(磁轭部间隙长度)；DG7～DG10：第7～第10磁轭部间隙长度(磁轭部间隙长度)；G1～G6：第1～第6间隙部(间隙部)；G7～G10：第7～第10间隙部(间隙部)；S1～S6：第1～第6间隙部件(间隙部件)；S7～S10：第7～第10间隙部件(间隙部件)；B：磁通方向
具体实施方式
下面，参照附图详细说明实施本发明的多个实施方式。
(实施方式1)
图1A是根据本发明的实施方式1的电抗装置的整体立体图。图1B是根据本发明的实施方式1的电抗装置的正剖视图。在图1A和图1B中，例如，附图标记14a后面的括号内的用语“(磁脚部)”表示附图标记14a的部件即“第1磁脚部14a”与权利要求书中的用语“磁脚部”相对应。至于附图标记14a以外的其它部件，也是遵循上述的标记方法。另外，图1A和图1B以外的其它附图，也是遵循上述的标记方法。
根据本发明的实施方式1的电抗装置11，即使在卷绕激励用线圈15的环状磁芯13的区域内存在间隙部G2、G3、G5、G6时，也可以尽可能地抑制因磁通从该间隙部G2、G3、G5、G6泄漏而造成的电抗装置11的损失。
为了实现上述目的，像图1A和图1B所示的那样，根据实施方式1的电抗装置11包括：环状磁芯13和卷绕到该环状磁芯13的一部分上的激励用线圈15a、15b。环状磁芯13由薄板状或薄带状的软磁性材料(更优选由各向同性材料构成)层叠而成。所谓软磁性材料，指具有软磁特性(如果从外部施加磁场则容易磁化的性质)的材料，作为例子可以举出例如硅钢片、电磁钢片或以铁为主要成分的非晶态薄膜等。
像图1A和图1B所示的那样，从正面看时，环状磁芯13形成为四个角部倒圆的大致长方体。另外，图1B中的符号B表示连接了单相交流电源时的通过环状磁芯13的磁通的方向。软磁性材料的层叠方向与磁通方向B正交。
如果从物理的角度和发明构思的角度来看，可以把环状磁芯13作为从各个角度来看是独立的构成要素的集合体来把握。于是，先基于物理的角度说明环状磁芯13，然后基于发明构思的角度进一步说明环状磁芯13。
基于物理的角度(构成部件的组成)的环状磁芯13，像图1A和图1B所示的那样，把由软磁性材料构成的第1～第6磁芯块片CB1～CB6连结成环状而构成。分别在第1～第6磁芯块片CB1～CB6中的彼此相邻的磁芯块片之间设置第1～第6间隙部G1～G6。
把环状磁芯13放在假想的钟表上看时，分别在12点的位置上设置第1间隙部G1，在6点的位置上设置第4间隙部G4。与此相对，分别把第1磁脚部14a上存在的第2和第3间隙部G2、G3设置在3点前后的位置上并设有间隔，把第2磁脚部14b上存在的第5和第6间隙部G5、G6设置在9点前后的位置上并设有间隔。由此，环状磁芯13，由共6个磁芯块片即第1～第6磁芯块片CB1～CB6构成为跑道状(racetrack shape)。
与此相对，基于发明构思的角度的环状磁芯13，像图1A和图1B所示的那样，具有相对置的第1和第2磁脚部14a、14b。分别在第1磁脚部14a上卷绕第1激励用线圈15a，在第2磁脚部14b上卷绕第2激励用线圈15b。总之，基于发明构思的角度的环状磁芯13，具有基于卷绕第1激励用线圈15a的区域的第1磁脚部14a、和基于卷绕第2激励用线圈15b的区域的第2磁脚部14b。
第1和第2激励用线圈15a、15b由线状或板状的导体构成。在流过该导体的电流密度大时，优选为板状的导体。这是因为，与线状的导体相比，可以抑制焦耳热造成的损失。这样的导体具有未图示的绝缘部件。具体地说，绝缘部件设置在线状或板状的导体之间。由此，可以构成绝缘性优良的激励用线圈15(15a、15b)。
另外，第1和第2激励用线圈15a、15b形成相互并联连接的电感电路。也可以取代该并联连接，而采用形成了将第1和第2激励用线圈15a、15b相互串联连接的电感电路的构成。在并联连接时，在第1和第2激励用线圈15a、15b上分别设置一对第1和第2电极部19a、19b，共4个。在串联连接时，在第1和第2激励用线圈15a、15b上设置共2个电极部。
另外，基于发明构思的角度的所谓“间隙部”指卷绕激励用线圈15的环状磁芯13的区域。因此，基于发明构思的角度的“间隙部”与基于物理的角度的作为环状磁芯13的构成要素的磁芯块片CB，有时像本实施方式1那样，不是一对一地对应。即，在本实施方式1中，第1磁脚部14a对应于环状磁芯13的包含第3磁芯块片CB3的全部且包含第2和第4磁芯块片CB2、CB4的一部分的区域。另一方面，第2磁脚部14b对应于环状磁芯13的包含第6磁芯块片CB6的全部且包含第1和第5磁芯块片CB1、CB5的一部分的区域。
另外，基于发明构思的角度的环状磁芯13，像图1A和图1B所示的那样，具有相对置的第1和第2磁轭部17a、17b。在第1和第2磁轭部17a、17b上都不卷绕激励用线圈15。总之，基于发明构思的角度的环状磁芯13具有基于不卷绕激励用线圈15的区域的第1和第2磁轭部17a、17b。
另外，基于发明构思的角度的所谓“磁轭部”指不卷绕激励用线圈15的环状磁芯13的区域。因此，基于发明构思的角度的“磁轭部”与基于环状磁芯13的物理角度的作为环状磁芯13的构成要素的磁芯块片CB，有时像本实施方式1那样，不是一对一地对应。即，在本实施方式1中，第1磁轭部17a对应于环状磁芯13的包含第1和第2磁芯块片CB1、CB2的大部分的区域。另一方面，第2磁轭部17b对应于环状磁芯13的包含第4和第5磁芯块片CB4、CB5的大部分的区域。
在第1～第6间隙部G1～G6上分别像图1B所示的那样设置第1～第6间隙部件S1～S6。第1～第6间隙部件S1～S6，形成为板状，由例如玻璃环氧树脂、氧化铝等的陶瓷、硅橡胶或具有高耐热性的塑料等的非磁性材料构成。通过在第1～第6间隙部G1～G6各自之间夹着这样的由具有非磁性材料构成的第1～第6间隙部件S1～S6，可以应对严格管理环状磁芯13所产生的磁通密度的上限的需求。
像图1B所示的那样，第1激励用线圈15a与一对第1电极部19a连接，第2激励用线圈15b与一对第2电极部19b连接。如果用例如单相交流电源分别通过第1和第2电极部19a、19b向第1和第2激励用线圈15a、15b通电，则会在环状磁芯13中产生磁通(参照图1B中的磁通方向B)。
另外，第1～第6间隙部G1～G6的主要作用在于，把因向第1和第2激励用线圈15a、15b通电而在环状磁芯13中产生的磁通调整成收拢到环状磁芯13的材料即软磁性材料所具有的饱和磁通密度的范围内。在进行该调整时，基于环状磁芯13的材料的种类、激励用线圈15的圈数、以及连接的交流电源的最大额定功率等的诸要素，确保作为环状磁芯13整体的间隙长度总量为预定的量。这是因为，为了把因通电而在环状磁芯13中产生的磁通收拢到环状磁芯13所具有的饱和磁通密度的范围内，必须严格管理环状磁芯13中产生的磁通密度的上限。
在此，例如，在制造大功率用途的根据实施方式1的电抗装置11时，分别用不同的工序制作第1～第6磁芯块片CB1～CB6和按照环状磁芯13的外观形状卷绕的第1和第2激励用线圈15a、15b。然后，在把第1～第6间隙部G1～G6组合并接合到一起的工序的中途，分别把第1和第2激励用线圈15a、15b嵌入环状磁芯13的一对开放端。然后，在作为半成品的“U”形环状磁芯13的开放端上接合并连接剩下的磁芯块片。这样，一连串组装工序就结束了。经过这样的组装工序，在位于第1和第2激励用线圈15a、15b正下方的环状磁芯13的区域上分别形成第2、第3、第5、第6间隙部G2、G3、G5、G6。
即，第1～第6间隙部G1～G6的一个作用在于，辅助根据实施方式1的电抗装置11的制造。在制造根据实施方式1的电抗装置11时，必须有对作为半成品的“U”形环状磁芯13的开放端分别嵌入第1和第2激励用线圈15a、15b的工序。另外，为了实施该工序，在适当的位置分割环状磁芯13的第1～第6间隙部G1～G6的存在是必不可少的。
在根据本实施方式1的电抗装置11的环状磁芯13中，在第1磁脚部14a设置两个间隙部即第2和第3间隙部G2、G3，在第2磁脚部14b设置两个间隙部即第5和第6间隙部G5、G6，共4个间隙部。从这些第2、第3、第5、第6间隙部G2、G3、G5、G6向环状磁芯13的外部泄漏的漏磁通与第1和第2激励用线圈15a、15b互连，在第1和第2激励用线圈15a、15b中感应出涡电流。如果什么措施都不采取，则会在第1和第2激励用线圈15a、15b中产生涡电流损失，成为引起电抗装置的损失增大的主要原因。
于是，在根据本实施方式1的电抗装置11的环状磁芯13中，在第1磁轭部17a设置第1间隙部G1，在第2磁轭部17b设置第4间隙部G4，共2个间隙部。在这些第1和第4间隙部G1、G4的周围不存在激励用线圈15。因此，从该第1和第4间隙部G1、G4泄漏的漏磁通不会与激励用线圈15互连，完全不会产生涡电流损失。
在此，为了简化对根据实施方式1的电抗装置11的构成的说明，进行了下述的定义。像图1B所示的那样，将在存在于第1磁轭部17a的第1间隙部G1处相对置的第1和第2磁芯块片CB1、CB2的端面间的距离称为第1磁轭部间隙长度DG1。将在存在于第2磁轭部17b的第4间隙部G4处相对置的第4和第5磁芯块片CB4、CB5的端面间的距离称为第4磁轭部间隙长度DG4。另一方面，将在存在于第1磁脚部14a的第2间隙部G2处相对置的第2和第3磁芯块片CB2、CB3的端面间的距离称为第2磁脚部间隙长度DG2。将在存在于第1磁脚部14a的第3间隙部G3处相对置的第3和第4磁芯块片CB3、CB4的端面间的距离称为第3磁脚部磁隙长度DG3。将在存在于第2磁脚部14b的第5间隙部G5处相对置的第5和第6磁芯块片CB5、CB6的端面间的距离称为第5磁脚部间隙长度DG5。将在存在于第2磁脚部14b的第6间隙部G6处相对置的第6和第1磁芯块片CB6、CB1的端面间的距离称为第6磁脚部间隙长度DG6。
在本发明的实施方式1中，像图1B所示的那样，将第2或第3磁脚部间隙长度DG2、DG3设定成比第1或第4磁轭部间隙长度DG1、DG4小。更详细地说，将第2和第3磁脚部间隙长度DG2、DG3设定成相同的值。同样地，将第1和第4磁轭部间隙长度DG1、DG4也设定成相同的值。第2或第3磁脚部间隙长度DG2、DG3，与第1或第4磁轭部间隙长度DG1、DG4相比，是一半以下的值(指优选为1/2以下的值，更优选为1/3以下的值，还更优选为1/4以下的值，以下相同)。总之，把第2或第3磁脚部间隙长度DG2、DG3相加得到的磁脚部间隙长度DG2+G3，与第1或第4磁轭部间隙长度DG1、DG4相比，是相同或更小的值。
同样地，像图1B所示的那样，将第5或第6磁脚部间隙长度DG5、DG6设定成比第1或第4磁轭部间隙长度DG1、DG4小。更详细地说，将第5和第6磁脚部间隙长度DG5、DG6设定成相同的值。另外，将第5和第6磁脚部间隙长度DG5、DG6设定成与第2和第3磁脚部间隙长度DG2、DG3相同的值。总之，将第5和第6磁脚部间隙长度DG5、DG6相加得到的磁脚部间隙长度DG5+G6设定成，与第1或第4磁轭部间隙长度DG1、DG4相比，是相同或更小的值(指优选为相同，更优选为1/2以下的值，还更优选为1/3以下的值，以下相同)。
假设，例如，将第2磁脚部间隙长度DG2设定成比第1或第4磁轭部间隙长度DG1、DG4大。此时，从夹着第2间隙部G2彼此相邻的磁芯块片CB2、CB3的端面间向环状磁芯13的外部泄漏的磁通比第1或第4磁轭部间隙长度DG1、DG4大。其结果，在第1和第2激励用线圈15a、15b中感应出来的涡电流会增加，电抗装置11的损失会增大。
〔实施方式1的作用效果〕
综上所述，在根据本发明的实施方式1的电抗装置11中，在未卷绕激励用线圈15的环状磁芯13的区域即第1和第2磁轭部17a、17b上分别设置第1和第4间隙部G1、G4。另外，在要卷绕激励用线圈15的环状磁芯13的区域即第1和第2磁脚部14a、14b上分别设置第2、第3、第5、第6间隙部G2、G3、G5、G6。而且，把第2、第3、第5、第6磁脚部间隙长度DG2、DG3、DG5、DG6设定成比第1或第4磁轭部间隙长度DG1、DG4小。
总之，由于在根据本发明的实施方式1的电抗装置11中，把第2、第3、第5、第6磁脚部间隙长度DG2、DG3、DG5、DG6设定成比通常小，同时把第1或第4磁轭部间隙长度DG1、DG4设定成比通常大，所以第2、第3、第5、第6磁脚部间隙长度DG2、DG3、DG5、DG6中不足的部分用第1和第4磁轭部间隙长度DG1、DG4补充，可以确保作为环状磁芯13整体的间隙长度的总量。
另外，由于把第2、第3、第5、第6磁脚部间隙长度DG2、DG3、DG5、DX设定成比第1或第4磁轭部间隙长度DG1、DG4小，所以能够使得从各间隙部G2、G3、G5、G6向环状磁芯13的外部泄漏的漏磁通(间隙部损失)减少。其结果，可以减小在第1和第2激励用线圈15a、15b中感应出的涡电流。因此，在可以确保作为环状磁芯13整体的间隙长度的总量的同时，尽可能地抑制因来自第1或第2磁脚部14a、14b上存在的第2、第3、第5、第6间隙部G2、G3、G5、G6的漏磁通(间隙部损失)而造成的电抗装置11的损失。因此，可以提供作为整体的损失被抑制了的单相的电抗装置11。
(实施方式2)
下面，参照附图说明根据本发明的实施方式2的电抗装置21。图2是根据本发明的实施方式2的电抗装置21的正剖视图。根据实施方式1的电抗装置11与根据实施方式2的电抗装置21的基本构成要素相同。因此，对其功能相同的部件间赋予相同的附图标记，省略其重复说明，针对两者的不同之处进行说明。
实施方式1与实施方式2的不同之处如下所述。
即，把环状磁芯13放在假想的钟表上看时，在根据实施方式1的电抗装置11中，像图1A和图1B所示的那样，分别在12点的位置上设置一个存在于第1磁轭部17a的第1间隙部G1，在6点的位置上设置一个存在于第2磁轭部17b的第4间隙部G4。
与此相对，在根据实施方式2的电抗装置21中，分别在第1磁轭部17a设置第7和第10间隙部G7、G10这两个间隙部，在第2磁轭部17b设置第8和第9间隙部G8、G9这两个间隙部，共设置4个间隙部。另外，分别在大约2点的位置上设置第7间隙部G7，在大约4点的位置上设置第8间隙部G9，在大约8点的位置上设置第9间隙部G9，在大约10点的位置上设置第10间隙部G10。
总之，在分别存在于第1和第2磁轭部17a、17b的间隙部的数目和位置的方面，根据实施方式2的电抗装置21与根据实施方式1的电抗装置11大不相同。另外，根据实施方式2的电抗装置21构成为，将共8个磁芯块片即第21～第28磁芯块片CB21～CB28组合并接合起来。对于第2～第3和第5～第6磁轭部间隙长度DG2、DG3、DG5、DG6，与根据实施方式1的电抗装置11相同。
在此，为了简化对根据实施方式2的电抗装置21的构成的说明，进行了下述的定义。像图2所示的那样，将在存在于第1磁轭部17a的第7间隙部G7处相对置的第21和第22磁芯块片CB21、CB22的端面间的距离称为第7磁轭部间隙长度DG7。将在存在于第1磁轭部17a的第10间隙部G10处相对置的第28和第21磁芯块片CB28、CB21的端面间的距离称为第10磁轭部间隙长度DG10。将在存在于第2磁轭部17b的第8间隙部G8处相对置的第24和第25磁芯块片CB24、CB25的端面间的距离称为第8磁轭部间隙长度DG8。将在存在于第2磁轭部17b的第9间隙部G9处相对置的第25和第26磁芯块片CB25、CB26的端面间的距离称为第9磁轭部间隙长度DG9。
将根据实施方式2的第7～第10磁轭部间隙长度DG7～DG10设定成与根据实施方式1的第1和第4磁轭部间隙长度DG1、DG4相比为相同的值。另外，可以通过与根据实施方式1的电抗装置11相同的工序制造根据实施方式2的电抗装置21。
〔实施方式2的作用效果〕
如果采用根据本发明的实施方式2的电抗装置21，则由于第2、第3、第5、第6磁脚部间隙长度DG2、DG3、DG5、DG6设定成比第7～第10磁轭部间隙长度DG7～DG10小，所以与根据本发明的实施方式1的电抗装置11同样地，可以在确保作为环状磁芯23整体的间隙长度的总量的同时，尽可能地抑制因来自存在于第1或第2磁脚部14a、14b的第2、第3、第5、第6间隙部G2、G3、G5、G6的漏磁通(间隙部损失)而造成的电抗装置21的损失。因此，可以提供作为整体的损失被抑制了的单相的电抗装置21。
另外，在根据实施方式2的电抗装置21中，存在于第1和第2磁轭部17a、17b的第7～第10磁轭部间隙长度DG7～DG10的总和，与根据实施方式1的第1和第4磁轭部间隙长度DG1、DG4的总和相比，设定成约2倍的值。因此，如果采用根据实施方式2的电抗装置21，则与根据实施方式1的电抗装置11相比，可以确保应对大功率用途的自由度。这是因为，在根据实施方式2的电抗装置21中，与根据实施方式1的电抗装置11相比，能够增大作为环状磁芯13整体的间隙长度的总量。
(实施方式3)
下面，参照附图说明根据本发明的实施方式3的电抗装置31。图3是根据本发明的实施方式3的电抗装置31的正剖视图。根据实施方式1的电抗装置11与根据实施方式3的电抗装置31的基本构成要素相同。因此，对其功能相同的部件间赋予相同的附图标记，省略其重复说明，针对两者的不同之处进行说明。
实施方式1与实施方式3的不同之处如下所述。
即，在根据实施方式1的电抗装置11中，第1和第2磁轭部17a、17b，把第1和第2磁脚部14a、14b夹在中间，相对图1B的纸面在上下方向一分为二。另外，将环状磁芯13放在假想的钟表上看时，像图1B所示的那样，分别将存在于第1磁脚部14a的第2和第3间隙部G2、G3这两个间隙部设置在3点前后的位置上并设有间隔，将存在于第2磁脚部14b的第5和第6间隙部G5、G6这两个间隙部设置在9点前后的位置上并设有间隔。分别地，将存在于第1磁轭部17a的第1间隙部G1设置在12点的位置上，将存在于第2磁轭部17b的第4间隙部G4设置在6点的位置上。
与此相对，在根据实施方式3的电抗装置31中，激励用线圈35、磁脚部(第2磁脚部)14b和磁轭部37都分别只设置一个。一个磁轭部37把一个磁脚部(第2磁脚部)14b夹在中间，在图3的纸面上连续地设置成“C”形。另外，像图3所示的那样，分别地将存在于一个磁脚部(第2磁脚部)14b的第5和第6间隙部G5、G6设置在9点前后的位置上并设有间隔。这一点与根据实施方式1的电抗装置11相同。但是，在根据实施方式3的电抗装置31中，省略了第1磁脚部14a，这一点与根据实施方式1的电抗装置11不同。另外，在一个磁轭部37上，第31和第32间隙部G31、G32在隔着3点的位置的前后分别设置。
即，在激励用线圈35的数目、以及在磁脚部14b或磁轭部37上分别存在的间隙部的数目和位置方面，根据实施方式3的电抗装置31与根据实施方式1的电抗装置11大不相同。另外，根据实施方式3的电抗装置31构成为，将共4个磁芯块片即第31～第34磁芯块片CB31～CB34组合并接合起来。
在此，为了简化对根据实施方式3的电抗装置31的构成的说明，进行了下述的定义。像图3所示的那样，将在存在于磁轭部37的第31间隙部G31处相对置的第31和第32磁芯块片CB31、CB32的端面间的距离称为第31磁轭部间隙长度DG31。将在存在于磁轭部37的第32间隙部G32处相对置的第32和第33磁芯块片CB32、CB33的端面间的距离称为第32磁脚部间隙长度DG32。
将根据实施方式的3的第31和第32磁脚部间隙长度DG31、DG32设定成与根据实施方式的1的第1和第4磁轭部间隙长度DG1、DG4相比为相同的值。另外，可以通过与根据实施方式1的电抗装置11相同的工序制造根据实施方式3的电抗装置31。
〔实施方式3的作用效果〕
如果采用根据本发明的实施方式3的电抗装置31，则与根据本发明的实施方式1的电抗装置11同样地，可以在确保作为环状磁芯33整体的间隙长度的总量的同时，尽可能地抑制因从存在于一个磁脚部14b的第5、第6间隙部G5、G6泄漏的漏磁通(间隙部损失)造成的电抗装置31的损失。因此，可以提供作为整体的损失被抑制了的单相的电抗装置31。
(实施方式4)
下面，参照附图说明根据本发明的实施方式4的电抗装置41。图4是根据本发明的实施方式4的电抗装置41的正剖视图。根据实施方式4的电抗装置41，像图4所示的那样，把两个具有与根据实施方式1的电抗装置11的环状磁芯13相同的构成的环状磁芯43-1、43-2并排设置，彼此相邻的磁脚部14b-1、磁脚部14a-2之间通过同一个激励用线圈45b磁耦合，形成共3组磁脚部即14a-1、14b-1和14a-2的组、14b-2，由此构成三相的电抗装置41。分别在一个环状磁芯43-1的磁脚部14a-1上卷绕激励用线圈45a，在另一个环状磁芯43-2的磁脚部14b-2上卷绕激励用线圈45c。
也可以使上述的3个激励用线圈45a、45b、45c分别设为U相、V相、W相这三相线圈，构成根据本发明的实施方式4的三相的电抗装置41。另外，也可以除了设置上述的3组磁脚部即14a-1、14b-1和14a-2的组、14b-2之外，还在它们的两侧设定零相阻抗用的脚部(与磁脚部的概念不同)。
上述以外的其它部分的构成基本上与根据实施方式1的电抗装置11的环状磁芯13相同，所以省略其重复的说明。另外，关于与附图标记14b-1和14a-2的组合有关的磁脚部，图中省略了其电极部的示出。另外，在根据实施方式4的电抗装置41中，对与根据实施方式1的电抗装置11之间功能相同的部件间赋予相同的附图标记。进而，为了唯一地识别被赋予相同的附图标记的多个部件中的每个部件，在一个相同的附图标记后附加副编号“-1”，在另一个相同的附图标记后附加副编号“-2”。
另外，可以通过与根据实施方式1的电抗装置11相同的工序制造根据实施方式4的电抗装置41。
〔实施方式4的作用效果〕
如果采用根据本发明的实施方式4的电抗装置41，则与根据本发明的实施方式1的电抗装置11同样地，可以在确保作为环状磁芯43-1、43-2整体的间隙长度的总量的同时，尽可能地抑制因来自分别在存在于3组磁脚部14a-1、14b-1和14a-2的组、14b-2的间隙部G2-1、G3-1、G5-1、G6-1、G2-2、G3-2G5-2、G6-2泄漏的漏磁通(间隙部损失)而造成的电抗装置41的损失。因此，可以提供作为整体的损失被抑制了的三相的电抗装置41。
(实施方式5)
下面，参照附图说明根据本发明的实施方式5的电抗装置11的固定结构。图5是示出根据实施方式5的电抗装置的固定结构的正剖视图。根据实施方式5的电抗装置11的固定结构，像图5所示的那样，是相对于台座51安装固定根据实施方式1的电抗装置11的结构。
在根据实施方式5的电抗装置11的固定结构中，例示了原样使用根据实施方式1的电抗装置11，相对于台座51以何种方式来安装固定它，因此，省略针对根据实施方式1的电抗装置11的重复说明，针对该安装固定结构进行说明。
在此，通过以下的步骤制造根据实施方式5(实施方式1)的电抗装置11的环状磁芯13。首先，按预定的位置关系分别配置第1～第6磁芯块片CB1～CB6和第1～第6间隙部件S1～S6。维持该状态不变，沿其外周卷绕紧固带53。然后，用紧固螺丝55等的紧固手段固定紧固带53。通过以上的步骤把根据实施方式1的电抗装置11的环状磁芯13作为一体的装置来固定。
在该固定时，在环状磁芯13的外周部与第1和第2激励用线圈15a、15b的内周部之间，也可以夹着用来保持预定的间隙(一般为间隙长度的2～3倍左右)的套筒状的绝缘部件。在把这样紧固固定了的环状磁芯13配置到台座51上的状态下，用固定夹具57把台座51和第1和第2激励用线圈15a、15b安装固定成一体。
〔实施方式5的作用效果〕
如果采用根据本发明的实施方式5的电抗装置11的固定结构，则可以原样使用根据实施方式1的电抗装置11，示出关于相对于台座51以何种方式来安装固定它的方案。
(实施方式6)
下面，参照附图说明根据本发明的实施方式6的电力转换装置6L图6是实施方式6的电力转换装置61的电路图。根据实施方式6的电力转换装置61，像图6所示的那样，作为电力转换装置61的构成要素组装并使用根据实施方式1的电抗装置11。
根据实施方式6的电力转换装置61包括：单相交流电源63、由根据实施方式1的电抗装置11和电容器65组合而成的滤波电路66以及具有第1～第4切换元件(由例如IGBT等的半导体元件构成的)67a～67d且通过根据来自未图示的控制部的PWM(脉宽调制)信号切换滤波电路66的输出进行电力转换的电力转换部67。
〔实施方式6的作用效果〕
根据实施方式6的电力转换装置61把来自交流电源63的单相交流电力转换成具有任意的频率和振幅的单相交流电力。在该电力转换时，滤波电路66对伴随着第1～第4切换元件67a～67d的PWM控制的高次谐波电流进行滤波。用其损失被抑制了的根据实施方式1的电抗装置11进行该滤波。因此，根据实施方式6的电力转换装置61可以恰当地降低交流电源63的高次谐波电流。因此，如果采用根据实施方式6的电力转换装置61，则可以提供传输损失小且效率高的电力转换装置61。
(实施方式7)
下面，参照附图说明根据本发明的实施方式7的(使用了电抗装置41的)电力转换装置71。图7是根据本发明的实施方式7的电力转换装置71的电路图。根据实施方式7的电力转换装置71，像图7所示的那样，作为电力转换装置71的构成要素组装并使用根据实施方式4的电抗装置41。
根据实施方式7的电力转换装置71包括：三相交流电源73、由根据实施方式4的电抗装置41和3个电容器75、76、77组合而成的滤波电路74、以及具有第11～第19切换元件(由例如IGBT等的半导体元件构成的)78a～78i且通过根据来自未图示的控制部的PWM(脉宽调制)控制信号切换滤波电路74的输出来进行电力转换的电力转换部78。
〔实施方式7的作用效果〕
根据实施方式7的电力转换装置71把来自交流电源73的三相交流电力转换成具有任意的频率和振幅的三相交流电力。在该电力转换时，电力转换部78用滤波电路74对伴随着第11～第19切换元件78a～78i的PWM控制的高次谐波电流进行滤波。用其损失被抑制了的根据实施方式4的电抗装置41进行该滤波。因此，根据实施方式7的电力转换装置71可以恰当地降低交流电源73的高次谐波电流。因此，如果采用根据实施方式7的电力转换装置71，则可以提供传输损失小且效率高的电力转换装置71。
(其它实施方式)
以上说明的实施方式示出的是实施本发明的例子。因此，不能用它们对本发明的技术范围进行限制性解释。因为本发明在不脱离其它发明构思或其主要特征的情况下可以用各种各样的方式实施。
例如，举例说明了在根据实施方式1的电抗装置11的环状磁芯13中，在相对置的位置上并排设置一对磁脚部14a、14b的例子，但本发明并不限定于该例子。也可以在相互正交的位置上设置一对磁脚部14a、14b，或者，也可以在相互成任意角度的位置上设置一对磁脚部14a、14b。另外，磁脚部的数目也不限于两个。也可以像根据实施方式3的电抗装置31那样使磁脚部的数目为一个，也可以把3个、4个或更多个数目的磁脚部设置在一个环状磁芯上。
另外，举例说明了在根据实施方式1的电抗装置11的环状磁芯13中，在第1磁脚部14a设置两个间隙部即第2和第3间隙部G2、G3，在第2磁脚部14b设置两个间隙部即第5和第6间隙部G5、G6，共4个间隙部的例子，但本发明并不限定于该例子。在第1磁脚部14a也可以设置1个间隙部，也可以设置3个以上的间隙部。同样地，在第2磁脚部14b也可以设置1个间隙部，也可以设置3个以上的间隙部。
另外，举例说明了在根据实施方式1的电抗装置11的环状磁芯13中，把环状磁芯13放在假想的钟表上看时，第1磁脚部14a上存在的第2和第3间隙部G2、G3设置在3点前后的位置上并设有间隔，第2磁脚部14b上存在的第5和第6间隙部G5、G6设置在9点前后的位置上并设有间隔的例子，但本发明并不限定于该例子。设置间隙部的磁脚部上的位置可以考虑例如满足作为电抗装置的特性和制造上的方便等而适当地设定。
另外，举例说明了在根据实施方式1的电抗装置11的环状磁芯13中，在第1磁轭部17a上设置第1间隙部G1，在第2磁轭部17b上设置第4间隙部G4，共2个间隙部的例子，但本发明并不限定于该例子。磁轭部上设置的间隙部的数目只要是1个以上，几个都可以。例如，也可以像根据实施方式2的电抗装置21那样，分别两个两个地在第1磁轭部17a设置第7和第10间隙部G7、G10，在第2磁轭部17b设置第8和第9间隙部G8、G9，共设置4个间隙部。
另外，举例说明了在根据实施方式1的电抗装置11的环状磁芯13中，把环状磁芯13放在假想的钟表上看时，分别一个一个地在12点的位置上设置存在于第1磁轭部17a的第1间隙部G1，在6点的位置上设置存在于第2磁轭部17b的第4间隙部G4的例子，但本发明并不限定于该例子。设置间隙部的磁轭部上的位置可以考虑例如满足作为电抗装置的特性和制造上的方便等而适当地设定。
另外，举例说明了在根据实施方式1的电抗装置11的环状磁芯13中，第2或第3磁脚部间隙长度DG2、DG3设定成比第1或第4磁轭部间隙长度DG1、DG4小，且第5或第6磁脚部间隙长度DG5、DG6设定成比第1或第4磁轭部间隙长度DG1、DG4小的例子，但本发明并不限定于该例子。也可以采用把在磁脚部上存在多个间隙部时磁脚部间隙长度的总和设定成比在磁轭部上存在多个间隙部时磁轭部间隙长度的总和小的构成。在采用这样的构成时，也起到与实施方式1相同的作用效果。
而且，也可以采用把在磁脚部上存在多个间隙部时磁脚部间隙长度的总和设定成比磁轭部间隙长度(此时磁轭部间隙长度的意思是与磁轭部上存在的1个或2个以上的间隙部中的任一个间隙部相关的间隙长度)小的构成。在采用这样的构成时，也起到与实施方式1相同的作用效果。
另外，作为根据实施方式4的电抗装置41，举例说明了把两个具有与根据实施方式1的电抗装置11的环状磁芯13相同的构成的环状磁芯43-1、43-2并排设置，彼此相邻的磁脚部14b-1、磁脚部14a-2之间通过同一个激励用线圈45b磁耦合，形成共3组磁脚部即14a-1、14b-1和14a-2的组、14b-2，由此构成三相的电抗装置41的例子，但本发明并不限定于该例子。作为根据实施方式4的变形例的电抗装置，也可以把两个具有与根据实施方式2的电抗装置21的环状磁芯23相同的构成的环状磁芯并排设置，彼此相邻的磁脚部之间通过同一个激励用线圈磁耦合，形成共3组磁脚部，由此构成三相的电抗装置。在采用这样的构成时，也起到与实施方式4相同的作用效果。
另外，在根据实施方式1～4的电抗装置11、21、31、41中，举例说明了沿磁通方向B的方向的长度相同的激励用线圈的例子。但本发明并不限定于该例子。也可以在根据实施方式1～4的电抗装置11、21、31、41中，使用上述方向的长度与上述相同的长度不同的激励用线圈。
另外，作为根据实施方式5的电抗装置11的固定结构，举例说明了原样使用根据实施方式1的电抗装置11，相对于台座51以何种方式来安装固定它的例子，但本发明并不限定于该例子。也可以取代根据实施方式1的电抗装置11，用根据实施方式2的电抗装置21、根据实施方式3的电抗装置31、根据实施方式4的电抗装置41中的任一个，使用根据实施方式5的电抗装置的固定结构。
另外，作为根据实施方式6的电力转换装置61的构成要素，举例说明了组装并使用根据实施方式1的电抗装置11的例子，但本发明并不限定于该例子。也可以取代根据实施方式1的电抗装置11，作为根据实施方式6的电力转换装置61的构成要素组装并使用根据实施方式2的电抗装置21、或根据实施方式3的电抗装置31中的任一个。
另外，作为根据实施方式7的电力转换装置71的构成要素，举例说明了组装并使用根据实施方式4的电抗装置41的例子，但本发明并不限定于该例子。也可以取代根据实施方式4的电抗装置41，作为根据实施方式7的电力转换装置的构成要素组装并使用如下构成的三相电抗装置，即，把两个具有与根据实施方式2的电抗装置21的环状磁芯23相同的构成的环状磁芯并排设置，彼此相邻的磁脚部之间通过同一个激励用线圈磁耦合，形成共3组磁脚部，由此构成的三相电抗装置。
另外，也可以在不停电电源装置中组装并使用根据实施方式6的电力转换装置61或根据实施方式7的电力转换装置71。如果这样地构成，则可以提供转换损失小且效率高的不停电电源装置。

Claims (8)

1.一种电抗装置，包括：把由磁性材料形成的多个磁芯块片隔着间隙部连成环状而成的环状磁芯、以及卷绕到该环状磁芯的激励用线圈，构成为通过对上述激励用线圈通电而在上述环状磁芯中产生磁通，其特征在于：
上述环状磁芯具有基于卷绕上述激励用线圈的区域的磁脚部和基于不卷绕上述激励用线圈的区域的磁轭部，
将在上述磁脚部存在的上述间隙部处相对置的上述多个磁芯块片中的彼此相邻的磁芯块片的端面间的距离即磁脚部间隙长度设定成比在上述磁轭部存在的上述间隙部处相对置的上述多个磁芯块片中的彼此相邻的磁芯块片的端面间的距离即磁轭部间隙长度小。
2.如权利要求1所述的电抗装置，其特征在于：
将在上述磁脚部存在多个上述间隙部时的上述磁脚部间隙长度的总和设定成比在上述磁轭部存在多个上述间隙部时的上述磁轭部间隙长度的总和小。
3.如权利要求1所述的电抗装置，其特征在于：
将在上述磁脚部存在多个上述间隙部时的上述磁脚部间隙长度的总和设定成比上述磁轭部间隙长度小。
4.如权利要求1所述的电抗装置，其特征在于：
在存在于上述磁脚部或上述磁轭部的上述间隙部中的至少某一个设置有由非磁性材料形成的间隙部件。
5.如权利要求1所述的电抗装置，其特征在于：
上述激励用线圈由线状或板状的导体构成，上述导体具有绝缘部件。
6.如权利要求1所述的电抗装置，其特征在于：
上述环状磁芯是将具有软磁性特性的薄膜导体层叠而成的。
7.如权利要求1所述的电抗装置，其特征在于：
上述环状磁芯由各向同性材料形成。
8.一种电力转换装置，其特征在于包括：
将权利要求1所述的电抗装置和电容器组合而成的滤波电路；以及
通过切换上述滤波电路的输出而进行电力转换的电力转换部。
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