CN104810139B - 电抗器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在使用了组合有铁氧体磁芯和软磁性金属磁芯的复合磁芯的电抗器中改善了直流电流叠加下的电感的电抗器。所述电抗器由用铁氧体磁芯构成的一对磁轭部磁芯、配置于所述磁轭部磁芯的相对的平面间的卷绕部磁芯、和卷绕于所述卷绕部磁芯的周围的线圈构成，凸缘状部件以外接于所述卷绕部磁芯的周缘的方式被配置于所述卷绕部磁芯的端部，所述卷绕部磁芯由软磁性金属磁芯所构成，所述凸缘状部件由将铁作为主成分并且对磁铁发生磁吸附的金属材料所构成，通过在所述凸缘状部件的一个平坦面与所述卷绕部磁芯的端面相同面上形成与磁轭部磁芯的接合部，从而不会损害电抗器的小型化并且能够提高直流电流叠加下的电感。

Description

电抗器

技术领域

本发明涉及用于电源电路或太阳能发电系统的功率调节器等的电抗器，特别是涉及电感的直流叠加特性的改善。

背景技术

作为现有的电抗器用的磁芯材料，使用层叠电磁钢板或软磁性金属压粉磁芯。层叠电磁钢板虽然饱和磁通密度高，但是如果电源电路的驱动频率超过10kHz，则会有铁芯损耗变大，招致效率降低的问题。因为软磁性金属压粉磁芯其高频的铁芯损耗小于层叠电磁钢板，所以伴随着驱动频率的高频化而被广泛使用，但难以说是充分低损耗，另外，还有饱和磁通密度不及电磁钢板等问题。

另一方面，作为高频铁芯损耗小的磁芯材料众所周知有铁氧体磁芯。然而，因为饱和磁通密度与层叠电磁钢板或软磁性金属压粉磁芯相比较低，并且为了避免施加大电流时的磁饱和而需要有取得较大的磁芯截面积的设计，所以有形状变大的问题。

在专利文献1中公开了一种电抗器，其通过作为磁芯材料使用一种复合磁芯从而减小了损耗、尺寸和磁芯重量，该复合磁芯是通过将软磁性金属压粉磁芯用于线圈卷绕部并将铁氧体磁芯用于磁轭部而组合得到。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-128951号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

通过制成组合了铁氧体磁芯和软磁性金属磁芯的复合磁芯，从而高频损耗会降低。但是，在作为软磁性金属磁芯使用饱和磁通密度高的Fe压粉磁芯或FeSi合金压粉磁芯的情况下，将这些磁芯与铁氧体磁芯组合使用的复合磁芯的电感的直流叠加特性与仅使用软磁性金属磁芯的情况相比，会有较差的问题。如专利文献1中也记载的，因为铁氧体磁芯的饱和磁通密度比软磁性金属磁芯低，所以虽然通过增大铁氧体磁芯的磁芯截面积可以看到一定的改善效果，但是得不到根本性解决。

图4～图5表示现有的实施方式的一个例子。用图4～图5来说明组合了铁氧体磁芯和软磁性金属磁芯的复合磁芯中的电感的直流叠加特性降低的原因的考察。图4～图5模式地表示铁氧体磁芯21与软磁性金属磁芯22的接合部的结构和磁通23的流向。

图中的箭头表示磁通23，在软磁性金属磁芯22的磁通23与铁氧体磁芯21的磁通23相等的情况下，在各个磁芯中的箭头数目以相同数目来表示。因为每单位面积的磁通23是磁通密度，所以箭头的间隔越窄，则表示磁通密度越高。

铁氧体磁芯21与软磁性金属磁芯22相比因为其饱和磁通密度较低，所以为了在铁氧体磁芯中流通大的磁通而将垂直于铁氧体磁芯21的磁通方向的截面积设定成大于垂直于软磁性金属磁芯22的磁通方向的截面积。软磁性金属磁芯的端部与铁氧体磁芯接合，软磁性金属磁芯22与铁氧体磁芯21的相对的部分的面积与软磁性金属磁芯22的截面积相等。

图4表示流到线圈的电流小的情况、即被卷绕部的软磁性金属磁芯励磁的磁通23小的情况。因为软磁性金属磁芯22的磁通密度与铁氧体磁芯21的饱和磁通密度相比较小，所以从软磁性金属磁芯22流出的磁通23能够直接流入铁氧体磁芯21，没有磁通23的泄漏。在流到线圈的电流小的情况下，可以将电感的降低抑制得较小。

图5表示流到线圈的电流大的情况、即被卷绕部磁芯励磁的磁通大的情况。如果软磁性金属磁芯22的磁通密度与铁氧体磁芯21的饱和磁通密度相比变大，则从软磁性金属磁芯22流出的磁通23不能够通过接合部直接流入铁氧体磁芯21，如虚线箭头所示的那样磁通23通过周围的空间进行流动。即，因为磁通23在相对磁导率为1的空间流动，所以有效磁导率降低，并且电感急剧降低。也就是说，在软磁性金属磁芯22的磁通密度与铁氧体磁芯21的饱和磁通密度相比变大那样的叠加有大电流的情况下，有电感降低的问题。另外，因为发生磁通23的泄漏，所以还有由于该磁通与线圈的链接而使铜损增大的问题。

这样在现有的技术中因为仅仅考虑了铁氧体磁芯与软磁性金属磁芯的截面积，所以没有看到接合部的磁饱和的问题，电感的直流叠加特性不充分。

本发明是为了解决上述问题而研究出的，其课题在于在使用了组合有铁氧体磁芯和软磁性金属磁芯的复合磁芯的电抗器中改善电感的直流叠加特性。

解决技术问题的手段

本发明的电抗器是由用铁氧体磁芯构成的一对磁轭部磁芯、配置于所述磁轭部磁芯的相对的平面间的卷绕部磁芯、卷绕于所述卷绕部磁芯的周围的线圈构成的电抗器，凸缘状部件以外接于所述卷绕部磁芯的周缘的方式被配置于所述卷绕部磁芯的端部，所述卷绕部磁芯由软磁性金属磁芯所构成，所述凸缘状部件由将铁作为主成分并且对磁铁发生磁吸附的金属材料所构成，所述凸缘状部件的一个平坦面在与所述卷绕部磁芯的端面相同的面上形成与磁轭部磁芯的接合部。通过这样，从而能够在组合使用铁氧体磁芯和软磁性金属磁芯的复合磁芯的电抗器中改善电感的直流叠加特性。

另外，本发明的电抗器其凸缘状部件优选由软磁性金属压粉磁芯来构成。由此能够抑制高频损耗的增大。

另外，本发明的电抗器其凸缘状部件优选由在周方向的一个地方设置有从内周端到达外周端的切口的钢板来构成。由此能够使用高强度的钢板，并且能够抑制高频损耗的增大。

发明的效果

根据本发明，能够在组合使用铁氧体磁芯和软磁性金属磁芯的复合磁芯的电抗器中改善电感的直流叠加特性。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的电抗器的结构的截面图。

图2是表示本发明的其它实施方式所涉及的电抗器的结构的截面图。

图3是表示现有例子所涉及的电抗器的结构的截面图。

图4是模式地表示现有例子所涉及的铁氧体磁芯与软磁性金属磁芯的接合部的结构和磁通的流向的图。

图5是模式地表示现有例子所涉及的铁氧体磁芯与软磁性金属磁芯的接合部的结构和磁通的流向的图。

图6是模式地表示本发明的一个实施方式所涉及的铁氧体磁芯与软磁性金属磁芯的接合部的结构和磁通的流向的图。

图7是模式地表示本发明的一个实施方式所涉及的凸缘状部件的立体图。

图8是表示本发明的一个实施方式所涉及的凸缘状部件的相对于磁轭部磁芯的投影面的平面图。

图9是表示本发明的一个实施方式所涉及的凸缘状部件的相对于磁轭部磁芯的投影面的平面图。

图10是表示本发明的一个实施方式所涉及的凸缘状部件的相对于磁轭部磁芯的投影面的平面图。

图11是表示本发明的一个实施方式所涉及的凸缘状部件的相对于磁轭部磁芯的投影面的平面图。

图12是表示本发明的一个实施方式所涉及的凸缘状部件的相对于磁轭部磁芯的投影面的平面图。

图13是表示本发明的一个实施方式所涉及的凸缘状部件的相对于磁轭部磁芯的投影面的平面图。

符号的说明：

10：电抗器

11：磁轭部磁芯

12：卷绕部磁芯

13：线圈

14：凸缘状部件

141：凸缘状部件切口部

15：间隔

21：铁氧体磁芯

22：软磁性金属磁芯

23：磁通

24：凸缘状部件

具体实施方式

本发明中，在组合了铁氧体磁芯和软磁性金属磁芯的复合磁芯中，通过防止磁通在铁氧体磁芯与软磁性金属磁芯之间流出或者流入的面上的铁氧体的磁饱和，从而能够提高在直流电流叠加下的电感。使用图6对由本发明产生的电感的直流叠加特性的改善效果进行说明。

图6的特征在于：以外接于软磁性金属磁芯22的端部的周缘的方式配置凸缘状部件24，凸缘状部件24将铁作为主成分并且是吸附于磁铁的金属材料。

凸缘状部件24因为是吸附于磁铁的金属材料，所以容易通过磁通，因为将铁作为主成分，所以饱和磁通密度也高。通过以外接于软磁性金属磁芯22的端部的周缘的方式配置凸缘状部件24，从而即使在软磁性金属磁芯22的线圈卷绕部的磁通密度高于铁氧体磁芯21的饱和磁通密度的情况下，磁通也能够通过凸缘状部件24流入铁氧体磁芯21。因为不会使从软磁性金属磁芯22流出的磁通23通过凸缘状部件24泄漏到周围的空间并且能够使其流入铁氧体磁芯21，所以能够抑制有效磁导率的降低。其结果，即使在直流叠加下也可以获得高电感。

以下一边参照附图一边说明本发明的优选的实施方式。

图1是表示电抗器10的结构的图。电抗器10具有2个相对的磁轭部磁芯11、配置于该磁轭部磁芯11之间的卷绕部磁芯12、和卷绕于卷绕部磁芯12的线圈13，进一步，凸缘状部件14以外接于卷绕部磁芯12的周缘的方式被配置于卷绕部磁芯12的端部。凸缘状部件14更优选配置于卷绕部磁芯12的两端。线圈13也可以是被卷绕于线圈架的形态。

将铁氧体磁芯使用于磁轭部磁芯11。铁氧体磁芯与软磁性金属磁芯相比，损耗非常小，但是饱和磁通密度低。因为不将线圈13卷绕于磁轭部磁芯11，所以即使增大宽度或厚度也不会影响线圈13的尺寸。因此，通过增大磁轭部磁芯11的截面积，从而能够填补饱和磁通密度的低下。磁轭部磁芯11的截面积为相对于磁通方向垂直的截面积，宽度×厚度相当于截面积。因为铁氧体磁芯与软磁性金属磁芯相比成型较容易，所以也容易制造磁芯截面积大的磁芯。铁氧体磁芯优选使用MnZn类铁氧体。MnZn类铁氧体因为与其它铁氧体相比损耗小并且饱和磁通密度也高，所以有利于磁芯的小型化。

卷绕部磁芯12使用软磁性金属磁芯。软磁性金属磁芯优选使用铁压粉磁芯或FeSi合金压粉磁芯、层叠电磁钢板、非晶磁芯。这些软磁性金属磁芯因为与铁氧体磁芯相比饱和磁通密度高，所以能够减小磁芯截面积，并且有利于小型化。

凸缘状部件14使用将铁作为主成分且吸附于磁铁的金属材料。凸缘状部件14因为能够吸附于磁铁，所以具有容易流通磁通的性质，因为将铁作为主成分，所以饱和磁通密度高并且能够流通大的磁通。只要是这样的金属材料，不需要是通常被称为软磁性金属的电磁软铁、电磁钢板、铁压粉磁芯、铁合金压粉磁芯等材料，能够使用作为结构材料或金属零件使用的碳钢、冷轧钢板、磁性不锈钢等。是否能够吸附于磁铁的判别，例如在使市售的办公用品的磁铁图钉接触于静置的凸缘状部件14提起磁铁图钉的时候，如果凸缘状部件14被磁铁的吸引力提起，则能够看作吸附于磁铁。

参照图7～图13对凸缘状部件14的优选的形状进行说明。凸缘状部件14是具备如外接于卷绕部磁芯12的端部的周缘那样的贯通部的板状。凸缘状部件14的贯通部的内周形状基本上是与卷绕部磁芯12的外周形状相似的形状。凸缘状部件14的外周形状可以选择任意的形状，但是如果考虑获得的容易性或制作的简便性，则优选为圆形、椭圆形、四角形。在图7～图13的例示中，显示了卷绕部磁芯12的端部周缘形状为圆形的情况。图7所示的实施方式是内周形状和外周形状都为圆形，并且具有与通常被称为垫圈、垫片(washer)、调节垫片(shim ring)、卡圈(collar)等的零件相同的形态。

图8是将图7的凸缘状部件的平坦面投影后的图。图9是图8的变形例，将从内周端到达外周端的切口设置于凸缘状部件的周方向的一个地方。图10是图9的变形例，将设置于周方向的一个地方的从内周端到达外周端的切口的宽度增大到与内径同等。图11是图8的变形例，将外周形状加工成四角形。图12是图11的变形例，将从内周端到达外周端的切口设置于凸缘状部件的周方向的一个地方。图13是图12的变形例，从设置于周方向的一个地方的从内周端到达外周端的切口的宽度增大到与内径同等。

在将铁压粉磁芯或FeSi合金压粉磁芯等软磁性金属压粉磁芯用于凸缘状部件14的情况下，可以使用图8～图13中的任一形状。软磁性金属压粉磁芯因为饱和磁通密度高，所以能够充分地获得改善磁通的流动的效果。另外，软磁性金属压粉磁芯因为电阻比较高，并且因为涡电流难以流到板状的凸缘状部件14的面内，所以即使在高频下电感也不会降低，损耗也不会增大。特别是因为即使以比较低的压力也能够将板状的凸缘状部件14成型，所以软磁性金属压粉磁芯优选使用铁压粉磁芯。

对于凸缘状部件14来说，电磁软铁、电磁钢板、碳钢、冷轧钢板、铁氧体类不锈钢等具有磁性，在使用平坦面的面内方向的电阻低的铁基金属材料的情况下，优选如图9、图10、图12、图13所示将从内周端到达外周端的切口设置于凸缘状部件的周方向的一个地方。这些金属材料因为饱和磁通密度高，所以能够充分获得改善磁通流动的效果，但是因为电阻低，并且因为涡电流容易流到面内，所以在高频下有电感降低，损耗增大的倾向。因此，通过将从内周端到达外周端的切口设置于凸缘状部件的周方向的一个地方，从而隔断涡电流的流动，即使在高频下电感也不会降低，也能够抑制损耗增大。

凸缘状部件14优选以外接于卷绕部磁芯12的端部的周缘的方式即以接触的方式配置，但是在凸缘状部件14的内周与卷绕部磁芯12的外周之间也可以具备一点点间隙。凸缘状部件14的内周与卷绕部磁芯12的外周的间隙优选为0.5mm以下。如果凸缘状部件14的内周与卷绕部磁芯12的外周的间隙大于0.5mm，则因为在该间隙中磁通变得难以流动，所以通过凸缘状部件流动的磁通减少，从而直流叠加下的电感降低。凸缘状部件14的内周与卷绕部磁芯12的外周的间隙越小则直流叠加特性的改善效果越高，可以考虑各自的尺寸精度来决定间隙。

凸缘状部件14的外周尺寸越大则越能够获得直流叠加特性的改善效果，如果凸缘状部件14的与磁轭部磁芯11相对的平坦面的面积为卷绕部磁芯的截面积的30％以上，则能够该效果。优选地，如果凸缘状部件14的与磁轭部磁芯11相对的平坦面的面积为卷绕部磁芯的截面积的50％以上则能够充分获得该效果。凸缘状部件14的外周尺寸可以以相对于相对的磁轭部磁芯11的面积(长×宽)不变大的方式进行设计。如果凸缘状部件14与磁轭部磁芯11相比越突出越大，则对于突出的部分而言使磁通流动的效果小。如果为了避免其而增大磁轭部磁芯11，则变得不能够获得小型化效果。

凸缘状部件14的厚度越大则越能够获得直流叠加特性的改善效果，如果凸缘状部件14的厚度为0.5mm以上，则能够充分地获得效果。如果凸缘状部件14的厚度为0.5mm以上，则通过凸缘状部件14能够充分地确保流动的磁通，并且能够充分地提高直流叠加下的电感。如果凸缘状部件14的厚度小于0.5mm，则虽然能够获得直流叠加特性的改善效果，但是该效果变小，另外，因为强度方面也变得容易变形，所以变得难以处理。如果凸缘状部件14的厚度过大，则为了避免与卷绕后的线圈13的结构上的干扰而有必要增大卷绕部磁芯12的长度。因此，可以一边考虑与线圈13的干扰一边来选择能够获得充分的效果的厚度。

配置于相对的磁轭部磁芯11之间的卷绕部磁芯12可以是至少1组以上。从小型化设计的观点出发，卷绕部磁芯12优选为1组或者2组。

对应于卷绕部磁芯12的组数，磁轭部磁芯11与卷绕部磁芯12的相对的部分的数目发生变化，在其所有的地方配置所述凸缘状部件14的情况下，最能够获得电感的改善效果。

1组卷绕部磁芯12可以由1个软磁性金属磁芯形成，也可以分割成2个以上来形成。

也可以在由磁轭部磁芯11和卷绕部磁芯12形成的磁回路中设置用于调节磁导率的间隔(gap)15。间隔15是空隙，可以由陶瓷、玻璃、环氧玻璃基板、树脂薄膜等非磁性并且绝缘性材料构成。不论有无间隔15同样地能够获得通过本发明产生的电感的改善效果，通过使用间隔15从而能够增加为了将电抗器10设计成任意的电感的自由度。放入间隔15的位置没有特别地限定，但是从操作性的观点出发，优选插入于卷绕部磁芯12的端面与凸缘状部件14的平坦面形成的面与磁轭部磁芯11之间的间隙。

图2是表示本发明的其它实施方式所涉及的电抗器的结构的截面图。磁轭部磁芯11为コ字状的铁氧体磁芯，并具备背面部且在其两端具备脚部。卷绕部磁芯12为软磁性金属磁芯，如图2所示以形成口字状磁回路的方式将1组卷绕部磁芯12配置于相对的磁轭部磁芯11的中央部，以外接于卷绕部磁芯12的周缘的方式将凸缘状部件14配置于卷绕部磁芯12的端部。凸缘状部件14更加优选被配置于卷绕部磁芯12的两端。图2的实施方式除了磁轭部磁芯11的形状之外与图1的实施方式大致相同。

以上对本发明的优选的实施方式进行了说明，但是本发明并不限定于上述实施方式。本发明可以在不脱离其要点的范围内有各种变形。

实施例

〈实施例1〉

在图1和图3的实施方式中，比较由于凸缘状部件14的有无而产生的特性的差异。

将长方体的MnZn铁氧体磁芯(TDK制造的PE22材料)用于磁轭部磁芯，准备2个其尺寸为：长度为80mm、宽为45mm、厚度为20mm的样品。

将FeSi合金压粉磁芯用于卷绕部磁芯。FeSi合金粉的组成为Fe-4.5％Si，通过水雾化法来制作合金粉，通过筛分来调整粒径，从而使平均粒径为50μm。将2质量％的硅酮树脂添加到所获得的FeSi合金粉中，在室温下用加压捏合机将其混合30分钟，将树脂涂布于软磁性粉末表面。用目径为355μm的网来对所获得的混合物进行整粒，获得颗粒。将颗粒充填于涂布有作为润滑剂的硬脂酸锌的模具，以成型压980MPa进行加压成型，从而获得高25mm、直径24mm的成型体。在700℃下在氮气氛中对其进行退火，粘结2个所获得的FeSi合金压粉磁芯来制成1组卷绕部磁芯。粘结所获得的2个FeSi合金压粉磁芯制成1组卷绕部磁芯，准备2组。

(实施例1-1)

在图1的实施方式中，将铁压粉磁芯用于凸缘状部件。凸缘状部件的形状为类似于垫圈的形状，制成如图8那样的形态。凸缘状部件的尺寸为外径35mm、内径24mm、厚度1.0mm。铁粉使用AB Corporation制造的Somaloy 110，将铁粉充填于涂布有作为润滑剂的硬脂酸锌的模具中，在成型压780MPa下进行加压成型，从而获得成型体。在500℃的温度下对成型体实施退火，获得4枚凸缘状部件。

将凸缘状部件嵌合于卷绕部磁芯的两端部，以卷绕部磁芯的端面与凸缘状部件的平坦面成为同一高度的方式调整位置，用粘结剂进行固定。将嵌合有凸缘状部件的2组卷绕部磁芯配置于2个相对的磁轭部磁芯之间，将匝数为44圈的线圈卷绕于卷绕部磁芯的卷绕部，从而制成电抗器(实施例1-1)。

(比较例1-1)

在图3的实施方式中，评价不将凸缘状部件配置于卷绕部磁芯的端部的现有结构下的特性。除了不将凸缘状部件配置于卷绕部磁芯的端部之外，以与实施例1-1相同的方式制作电抗器(比较例1-1)。

关于所获得的电抗器(实施例1-1、比较例1-1)，进行电感和高频铁芯损耗的评价。

使用LCR测量仪(Agilent Technologies Inc.制造的4284A)和直流偏压电源((Agilent Technologies Inc.制造的42841A)来测定电感的直流叠加特性。进行设计以使不施加直流电流的状态下的初期电感成为600μH，成为不插入间隔15的实施方式。直流叠加特性是测定额定电流20A时的电感，将直流叠加特性示于表1中。

使用BH分析仪(岩通计测公司制造的SY-8258)来测定高频铁芯损耗。磁芯损耗的测定条件为f＝20kHz、Bm＝50mT。使励磁线圈为25圈，使探查线圈为5圈，卷绕于一个卷绕部磁芯来进行测定。将高频

铁芯损耗的测定结果示于表1中。

[表1]

由表1可以明确，在现有的结构的比较例1-1中，直流叠加电流20A下的电感比初期电感(600μH)降低了40％以上，只能够获得350μH的低电感。在实施例1-1的电抗器中，因为将凸缘状部件配置于卷绕部磁芯的端部，所以直流叠加电流20A下的电感的改善效果充分，获得450μH以上的电感值，被抑制在降低到初期电感的30％以内。另外，实施例1-1的电抗器相对于不具备凸缘状部件的比较例1-1其高频铁芯损耗也没有增大。

〈实施例2〉

关于图1的实施方式，进行取决于凸缘状部件14的材质的差异的特性的比较。

(实施例2-1～2-3、比较例2-1)

磁轭部磁芯11、卷绕部磁芯12、线圈13与实施例1相同，为不插入间隔15的实施方式。

凸缘状部件的形状为垫圈状的形态，为外径35mm、内径24mm、厚度1.0mm。凸缘状部件的材质为，实施例2-1：碳钢(S45C)，实施例2-2：冷轧钢板，实施例2-3：电磁钢板，比较例2-1：奥氏体系不锈钢(SUS304)，都是将铁作为主成分的材料。碳钢、冷轧钢板、奥氏体系不锈钢(SUS304)使用市售的金属垫片以及调节垫片(例如Misumi Group Inc.制造)，用精铣刀(fine cutter)将宽1mm的切口形成于圆周的一部分。切口从外周到达内周，制成如图9的形态。电磁钢板是层叠将厚度0.1mm的无方向性电磁钢板冲切成垫圈状的钢板，用精铣刀来形成从其外周的一边的中央部到达内周的宽约1mm的切口，从而成为如图12的形态。另外，以一边成为40mm的四角形的方式切断厚度0.1mm的无方向性电磁钢板，冲切并将直径24mm的孔形成于其中央部，以厚度成为1.0mm的方式层叠用精铣刀形成从其外周的一边的中央部到达内周的宽约1mm的切口后的钢板，从而成为如图12的形态(实施例2-4)。

使制得的凸缘状部件接近于铁氧体磁铁，检查是否会吸附于磁铁，将结果示于表2中。碳钢、冷轧钢板、无方向性电磁钢板吸附于磁铁，奥氏体系不锈钢(SUS304)不吸附于磁铁。

将凸缘状部件嵌合于卷绕部磁芯的两端部，以卷绕部磁芯的端面和凸缘状部件的平坦面成为同一高度的方式调整位置，用粘结剂进行固定。将嵌合有凸缘状部件的2组卷绕部磁芯配置于2个相对的磁轭部磁芯之间，将匝数为44圈的线圈卷绕于卷绕部磁芯的卷绕部，从而制得电抗器(实施例2-1～2-4、比较例2-1)。

对于所获得的电抗器(实施例2-1～2-4、比较例2-1)，以与实施例1相同的方法进行电感和高频铁芯损耗的评价，将结果示于表2中。

[表2]

在比较例2-1中，直流叠加电流20A下的电感比初期电感(600μH)降低了40％以上，只能够获得350μH的低电感。这是与比较例1-1相同的直流叠加特性。因此，因为奥氏体系不锈钢(SUS304)的凸缘状部件不吸附于磁铁，所以通过磁通的作用小，并且不能够改善铁氧体磁芯与软磁性金属磁芯的接合部的磁饱和，与不配置凸缘状部件的现有的实施方式同样地会发生直流叠加下的电感的降低。

另一方面，实施例2-1～2-4的电抗器因为凸缘状部件由会吸附于磁铁的铁基金属材料构成，所以通过凸缘状部件能够获得大的磁通流动的效果。因此，在直流电流叠加下的电感的改善效果充分，获得450μH以上的电感值，降低被抑制在初期电感的30％以内。

另外，实施例2-1～2-4的电抗器相对于不具备凸缘状部件的比较例1-1其高频铁芯损耗大致相等。碳钢、冷轧钢板、电磁钢板为在平坦面的面内方向上的电阻低的金属材料，通过将从外周到达内周的切口设置于周方向的一部分，从而能够隔断在施加高频磁场时产生的涡电流的流动。涡电流的产生被抑制的结果，因为也不发生高频铁芯损耗的增大，所以不论凸缘状部件的有无都能够获得同等的高频铁芯损耗。

另外，相对于实施例2-1～2-3的电抗器中凸缘状部件的外周形状为大致圆形，实施例2-4的电抗器中凸缘状部件的外周形状为大致四角形。在任一情况下直流电流叠加下的电感的改善效果都充分，电感值获得450μH以上，降低被抑制在初期电感的30％以内。因此，不论凸缘状部件的外周形状都能够获得直流叠加特性的改善效果。

〈实施例3〉

关于图1的实施方式，进行取决于凸缘状部件14的尺寸的特性的比较。

(实施例3-1～3-8)

磁轭部磁芯11、卷绕部磁芯12、线圈13与实施例1相同，制成不插入间隔15的实施方式。

凸缘状部件的形状为垫圈状的形态，材质为冷轧钢板。将外径、内径、厚度、切口部分的宽度示于表3中。凸缘状部件使用市售的调节垫片，用精铣刀将宽1mm的切口形成于圆周的一部分。切口从外周到达内周，成为如图9的形态。另外，切口部分的宽度与内径相同(25mm)的凸缘状部件(实施例3-8)使用市售的分割型垫片(例如Misumi Group Inc.制造)，制成如图10的形态。

使凸缘状部件嵌合于卷绕部磁芯的两端部，以卷绕部磁芯的端面和凸缘状部件的平坦面成为同一高度的方式调整位置，用粘结剂进行固定。在卷绕部磁芯的外周与凸缘状部件的内周的间隙大的情况下，进行配置以使卷绕部磁芯的外周与凸缘状部件的内周的一部分接触，用粘结剂填埋间隙进行固定。将嵌合有凸缘状部件的2组卷绕部磁芯配置于2个相对的磁轭部磁芯之间，将匝数为44圈的线圈卷绕于卷绕部磁芯的卷绕部，从而制得电抗器(实施例3-1～3-8)。

对于所获得的电抗器(实施例3-1～3-8)，以与实施例1相同的方法进行电感和高频铁芯损耗的评价，将结果示于表3中。

[表3]

实施例3-1～3-8中，在任一情况下直流电流叠加下的电感的改善效果都充分，电感值获得450μH以上，降低被抑制在初期电感的30％以内。

实施例3-1～3-5是比较使凸缘状部件的外径发生了变化的情况。在实施例3-1中凸缘状部件的平坦部的面积S2为163mm²，平坦部的面积S2与卷绕部磁芯的截面积S1(452mm²)之比(S2/S1)为36％。因此，如果凸缘状部件的平坦部的面积S2与卷绕部磁芯的截面积S1之比(S2/S1)为30％以上，则可以说能够获得直流电流叠加下的电感的改善效果。在实施例3-1～3-5中，随着凸缘状部件的外径变大，可以看到直流叠加下的电感变大的倾向，但是外径为30mm以上时该效果基本不变。在外径为30mm的情况下(实施例3-2)，凸缘状部件的平坦部的面积S2(254mm²)与卷绕部磁芯的截面积S1之比(S2/S1)为56％。因此，如果凸缘状部件的平坦部的面积S2与卷绕部磁芯的截面积S1之比(S2/S1)为50％以上，则可以说能够获得直流电流叠加下的电感的改善效果。

实施例3-4以及3-7是比较使凸缘状部件的内径发生变化的情况。实施例3-7是凸缘状部件的内径比卷绕部磁芯的外径大1.0mm的情况，相比实施例3-4有直流叠加下的电感降低的倾向，电感值获得450μH以上，降低被抑制在初期电感的30％以内。因此，如果凸缘状部件的内径与卷绕部磁芯的外径的间隙为0.5mm以内，则可以说凸缘状部件的内周尺寸考虑到凸缘状部件的内周的尺寸精度和卷绕部磁芯端部的外周的尺寸精度能够自由地选择。

实施例3-4以及3-6是比较使凸缘状部件的厚度发生变化的情况。在任一情况下都获得同等的电感值，降低被抑制在初期电感的30％以内。因此，只要凸缘状部件的厚度为0.5mm以上，就可以说充分。

实施例3-7以及3-8是比较使凸缘状部件的切口部分的宽度发生变化的情况。在实施例3-7中切口部分的宽度为1.0mm，相对于凸缘状部件的平坦部面积的影响基本上可以忽视。在实施例3-8中，切口部分的宽度与凸缘状部件的内径相同大小，凸缘状部件的平坦部面积只由于切口而有所减少，相对于卷绕部磁芯的截面积成为60％以上，对于改善直流电流叠加下的电感来说获得了充分的面积。在任一情况下都可以得到同等的电感值，降低被抑制在初期电感的30％以内。另外，高频铁芯损耗的增大也在10％以内而没有问题。因此，即使凸缘状部件的切口部分为1mm左右的小的宽度，即使凸缘状部件的切口部分与凸缘状部件的内径同等程度大小，只要能够获得隔断周方向的导电的作用，就可以说充分。

〈实施例4〉

关于图2的实施方式，进行取决于有无凸缘状部件14和尺寸的特性的比较。

磁轭部磁芯11是コ字状的MnZn铁氧体磁芯(TDK制造的PC90材料)，背面部其长度为80mm、宽为60mm、厚度为10mm，脚部其长度为14mm、宽为60mm、厚度为10mm。

将FeSi合金压粉磁芯用于卷绕部磁芯12。尺寸为直径24mm、长26mm的圆柱形状，以与实施例1相同的方法进行制作。

(实施例4-1、4-2)

凸缘状部件的形状为垫圈状的形态，材质为冷轧钢板。将外径、内径以及厚度示于表4中。凸缘状部件使用市售的调节垫片，用精铣刀将宽1mm的切口形成于圆周的一部分。切口从外周到达内周，并成为如图9的形态。

将凸缘状部件嵌合于卷绕部磁芯的两端部，以卷绕部磁芯的端面和凸缘状部件的平坦面成为同一高度的方式调整位置，并用粘结剂进行固定。如图2所示将嵌合有凸缘状部件的1组卷绕部磁芯配置于以形成口字状的磁回路的方式相对的磁轭部磁芯的中央部，将匝数为38圈的线圈卷绕于卷绕部磁芯的卷绕部，从而制得电抗器(实施例4-1～4-2)。

(比较例4-1)

除了不将凸缘状部件配置于卷绕部磁芯的端部之外，以与实施例4-1相同的实施方式制作电抗器(比较例4-1)。

对于所获得的电抗器(实施例4-1～4-2、比较例4-1)进行电感和高频铁芯损耗的评价。

与实施例1同样地测定电感的直流叠加特性。以不施加直流电流的状态下的初期电感成为530μH的方式将厚度0.5mm的间隔材料插入到接合部磁芯与卷绕部磁芯之间的2个地方。将作为非磁性并且绝缘性材料的树脂薄膜的PET(聚对苯二甲酸乙二酯)用于间隔材料。在插入间隔材料的时候，以相对的铁氧体磁芯的脚部的间隙消失的方式通过研磨来调整脚步的高度。直流叠加特性测定额定电流20A的时候的电感，示于表4中。

与实施例1同样地测定高频铁芯损耗。磁芯损耗的测定条件为f＝20kHz、Bm＝50mT。励磁线圈为25圈，探查线圈为5圈，卷绕于卷绕部磁芯来进行测定。将铁芯损耗的测定结果示于表4中。

[表4]

由表4可以明确，对于比较例4-1的电抗器，直流叠加电流20A下的电感从初期电感(530μH)降低了40％以上，只能够获得310μH的低电感。另一方面，关于实施例4-1～4-2的电抗器，直流叠加电流20A下的电感成为450μH，从初期电感(530μH)的降低率被抑制在30％以内。另外，还确认了没有看到高频铁芯损耗的增大。

实施例4-1以及4-2是将间隔(间隔量0.5mm)插入到磁轭部磁芯与卷绕部磁芯之间的情况。直流电流叠加下的电感被抑制在降低了初期电感(530μH)的30％以内。因此，通过将间隔设置于卷绕部磁芯与磁轭部磁芯的间隙，从而可以不损害直流电流叠加下的电感的改善效果而容易地调整初期电感。

产业上的利用可能性

如以上所说明的，本发明的电抗器因为降低损耗并且即使在直流电流叠加下也具有高电感，并且因为能够实现高效率化以及小型化，所以可以广泛并且有效地利用于电源电路或功率调节器等电·磁装置等。

Claims (1)

1.一种电抗器，其特征在于，

所述电抗器由用铁氧体磁芯构成的一对磁轭部磁芯、配置于所述磁轭部磁芯的相对的平面间的卷绕部磁芯和卷绕于所述卷绕部磁芯的周围的线圈所构成，

凸缘状部件以外接于所述卷绕部磁芯的周缘的方式被配置于所述卷绕部磁芯的端部，

所述卷绕部磁芯由软磁性金属磁芯所构成，

所述凸缘状部件由将铁作为主成分并且对磁铁发生磁吸附的金属材料所构成，

所述凸缘状部件的一个平坦面在与所述卷绕部磁芯的端面相同的面上形成与磁轭部磁芯的接合部，

所述凸缘状部件是在圆周方向的一个地方设置有从内周端到达外周端的切口的钢板。