CN110415934A

CN110415934A - 电抗器装置

Info

Publication number: CN110415934A
Application number: CN201910043759.0A
Authority: CN
Inventors: 山口乔之; 内堀敏男
Original assignee: Co Share
Current assignee: Co Share; Sumida Corp
Priority date: 2018-04-27
Filing date: 2019-01-17
Publication date: 2019-11-05
Also published as: JP2019192867A

Abstract

本发明提供的电抗器装置，与现有技术相比，容易在整个磁芯上卷绕线圈，且能够使磁通密度分布均匀；该电抗器装置具备：线圈部(103、104)、插通在该线圈部(103、104)内的部分由相同曲率的圆弧状区域构成且形状彼此相同的两个半圆状磁芯部(101A、101B)、以及配置为在将该两个半圆状磁芯部(101A、101B)组合形成环状磁芯部时，被夹持在该两个半圆状磁芯部(101A、101B)的对置的端面之间，并将该环状磁芯部内流通的磁通引导至径向的对置位置处的两个I型磁芯部(102A、102B)；两个I型磁芯部(102A、102B)隔着间隙(105)配置在对置的位置处。

Description

电抗器装置

技术领域

本发明涉及例如电动汽车、混合动力车上搭载的电抗器装置，详细而言涉及将构成磁路的磁芯的一部分插通在线圈内而构成的电抗器装置。

背景技术

现有技术下，车载的磁耦合型电抗器使用E字形状(U型磁芯+I型磁芯)的磁芯，以此为基础的U型磁芯形状的电抗器装置也为人所熟知。例如，如下述专利文献1所示，在具有三个直线状部分及其彼此之间的角部的一对U型磁芯中，以将两个I型磁芯夹在中间的方式使两个支脚部对接，从而整体形成为环形状的电抗器装置已为人熟知。在这种磁芯形状中，在环形状的四角形成有角部。

【现有技术文献】

【专利文献】

专利文献1：日本专利特开2016-66720号公报

发明内容

如此具有角部的磁芯形状，虽然在直线部分上容易卷绕线圈，但在磁芯的角部不易卷绕线圈，从而导致磁芯的卷绕区域不均匀。另外，因为存在角部而导致局部达到磁饱和(磁通密度不均匀)，因而作为磁芯需要多余的剖面积。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种与现有技术相比，容易在整个磁芯上卷绕线圈，并能够使磁通密度分布均匀的电抗器装置。

为了解决上述问题，本发明涉及的电抗器装置的特征在于，具备：

线圈部；

两个半圆状磁芯部，其插通在所述线圈部内的部分由相同曲率的圆弧状区域构成，并且，两个所述半圆状磁芯部的形状彼此相同；以及

副磁芯部，其配置为在将两个所述半圆状磁芯部组合形成环状磁芯部时，将所述环状磁芯部内流通的磁通引导至径向的对置位置处。

另外，优选所述副磁芯部具备在将两个所述半圆状磁芯部组合形成环状磁芯部时，分别被夹持在该两个半圆状磁芯部的端面的对置部分之间的两个板状磁芯部；并且，两个所述板状磁芯部隔着间隙相对而配置。

另外，上述“环状磁芯部”是指：将剖面呈正圆的圆环形状的磁芯对分，再将其重新组合成原来的形状而成的磁芯部、或者在将其重新组合成原来的形状时，在半圆状磁芯部的支脚部的对置部分之间夹入由板状磁芯部等构成的副磁芯部而成的磁芯部。进而，还包含为了使半圆状磁芯部的支脚部容易与由板状磁芯部等构成的副磁芯部抵接，而使该抵接部分局部呈直线形状或者增大圆弧的曲率这样的形态。

另外，优选所述半圆状磁芯部由多个相同形状的半圆状单位磁芯重叠而构成，该各个半圆状单位磁芯的重叠方向的上下面呈平面形状。

优选所述线圈部通过扁立卷绕扁平线而形成。

另外，所述线圈部中可以交替设置有第一规定圈数的小径卷绕部和第二规定圈数的大径卷绕部。

在此，“第一规定圈数”及“第二规定圈数”分别可以为1以上的任意数，各位置的规定圈数既可以固定也可以不固定。

或者，优选所述线圈部的至少外周部的包络线构成为圆弧状。

(发明效果)

在现有的电抗器装置中，磁芯部利用E型磁芯或具有角部的U型磁芯，但在本发明的电抗器装置中，插通在线圈部内的磁芯部分是由相同曲率的圆弧状区域构成且形状彼此相同的两个半圆状磁芯部构成，由于磁芯的整个区域不存在角部，因而容易卷绕线圈，从而能够均匀地配置磁芯的卷绕区域。

另外，由于不存在角部，因而容易使磁通密度均匀，从而能够均匀地达到磁饱和，从而能够抑制产生局部磁饱和。因此，磁芯不需要多余的剖面积，能够形成为小型且效率好的电抗器装置。

另外，在将磁芯部形成为上述那样的形状的情况下，难以形成多重间隙构成，但是，由于在分别被夹持在半圆状磁芯部的支脚部的对置部分之间的两个剖面呈I字状的板状磁芯部之间设置间隙，因而可以在电抗器装置的中央部分设置间隙，因此，并非必须形成为多重间隙构成。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式涉及的电抗器装置的立体图。

图2是图1所示的电抗器装置的俯视图。

图3是表示本发明的实施方式涉及的电抗器装置的磁芯部分的立体图。

图4是图3所示的电抗器装置的磁芯部分的俯视图。

图5是表示本发明的实施方式的变形例涉及的电抗器装置的立体图。

图6是图5所示的电抗器装置的俯视图。

图7是表示本发明的实施方式的另一变形例涉及的电抗器装置的简图。

(符号说明)

100、200、300：电抗器装置

101A、101B、201A、201B、301A、301B：半圆状磁芯部

101A1、101A2、101B1、101B2：半圆状单位磁芯

102A、102B、202A、202B：I型磁芯部

102C、102D：肩部

103、104、203、204、303、304：线圈部

103A、104A、203A、204A：一端部

103B、104B、203B、204B：另一端部

203C、204C：小径卷绕部

203D、204D：大径卷绕部

302：棒状磁芯

310A、310B：边界部

具体实施方式

以下，参照图1至图4对本发明的实施方式涉及的电抗器装置进行说明。

＜电抗器装置的主要构成＞

本发明的一实施方式涉及的电抗器装置100的主要部分，如图1及图2所示，半圆状磁芯部101A、101B以支脚部(左右支脚部111A、111B以及112A、112B(参照图3))的前端相互对置的方式配置，并且组合形成环状磁芯部。

板状的I型磁芯部102A、102B分别在厚度方向被夹持在上述对置的支脚部(左右支脚部111A、111B以及112A、112B)之间。该一对板状的I型磁芯部102A、102B以在环状磁芯部的中心部处相互隔着间隙105相对的方式配置。由此，磁芯部将I型磁芯部102A、102B作为中间支脚发挥作用，整体呈一对E型磁芯相对而配置这样的形状。

各个半圆状磁芯部101A、101B的周围配置有将扁平线扁立卷绕而形成的线圈部103、104。即，线圈部103以将半圆状磁芯部101A的大部分区域包围的方式配置，另一方面，线圈部104以将半圆状磁芯部101B的大部分区域包围的方式配置。

这样，在本实施方式的电抗器装置中，由于磁芯部构成为环形磁芯状，因而能够均等地配置该磁芯部的周围配置的线圈部103、104的各卷绕部，从而能够使磁特性变得良好。

另外，由于不存在角部，因而均匀地达到磁饱和，从而能够避免只有一部分达到磁饱和这一不良情况。

以下，进一步详细说明上述各元件。

＜半圆状磁芯部＞

上述半圆状磁芯部101A、101B的形状与将正圆状的环形磁芯以相互对称的形状分割成两个后的磁芯相同。

当然，这些对置的半圆状磁芯部101A、101B的支脚部111A、111B、112A、112B的一部分呈直线状、或者接近于直线的形状，以使该支脚部111A、111B、112A、112B的对置部分能够与夹持于中间的板状的I型磁芯部102A、102B相互良好地抵接，从而能够容易地粘接。但是，上述呈直线状或接近于直线的形状的支脚部111A、111B、112A、112B的部分，仅限于与I型磁芯部102A、102B抵接的区域附近很短的距离内，而在卷绕线圈部103、104的区域内呈相同曲率的圆弧形状。

另外，半圆状磁芯部101A、101B分别由大致相同形状的两个半圆状单位磁芯101A1、101A2，101B1、101B2重叠而形成，从而能够简化制造工序且增大交链的磁通量。此外，当然也可以将半圆状单位磁芯形成为一层、或者重叠三层以上。

＜磁芯部＞

如上所述，I型磁芯部102A、102B构成为：如图3所示，呈扁平形状，且在厚度方向上被半圆状磁芯部101A、101B的支脚部111A、111B、112A、112B夹持，且以该状态下一对I型磁芯部102A、102B的侧面隔着间隙105相对的方式配置。另外，I型磁芯部102A、102B与半圆状磁芯部101A、101B的支脚部111A、111B、112A、112B通过粘接剂直接粘接，但也可以隔着间隔件相互粘接。

I型磁芯部102A、102B的上下方向(环状磁芯部的轴向)的高度大于环状磁芯部(半圆状磁芯部101A、101B)的高度，在将磁芯部整体视为由E型磁芯对接而成的形状时，可以将该I型磁芯部102A、102B看作各E型磁芯的中间支脚部。

由于各个I型磁芯部102A、102B中从半圆状磁芯部101A、101B的表面突出的部分的肩部102C、102D的角部不易流通磁通，因而实施倒角以除去该肩部102C、D的角部而使磁芯整体小型化。

另外，半圆状磁芯部101A、101B的外周面与I型磁芯部102A、102B的外侧面形成于同一平面上。

＜磁芯部的构成材料＞

在本实施方式中，半圆状磁芯部101A、101B和I型磁芯部102A、102B的构成材料使用压粉制成压粉磁芯的材料，但也可以使用由铁素体、硅钢层叠而成的层叠磁芯。半圆状磁芯部101A、101B和I型磁芯部102A、102B既可以由相同材料构成，也可以由不同材料构成。

另外，一对I型磁芯部102A、102B的侧面之间设置的间隙105可以是气隙，也可以是设置间隔件的间隙。

＜线圈部＞

另外，上述线圈部103、104通过将扁平线以扁立卷绕的方式进行卷绕而形成。扁平线是如图1等所示呈带状的扁平导线，例如，一般使用厚度为0.5mm～6.0mm、宽度为1.0mm～16.0mm等的扁平线。当然，也可以使用圆线等其他剖面形状的导线。

线圈部103的两端部中的一端部103A位于内周部，另一端部103B位于外周部。线圈部104也是两端部中的一端部104A位于内周部，另一端部104B位于外周部。但是，并不限于上述配线方法，只要是各线圈产生的磁通的方向为相互抵消的方向这样的绕线的卷绕方向和电流的通电方向便可采用。

另外，线圈部103、104均匀地卷绕在半圆状磁芯部101A、101B的周围(与I型磁芯部101A、101B的抵接部附近除外)。由于半圆状磁芯部101A、101B中卷绕该线圈部103、104的区域呈相同曲率的圆弧，因而容易均匀地卷绕线圈部103、104。

由于两个线圈部103、104朝向所产生的直流磁通相互抵消的方向卷绕，因此，既可以朝向不同方向卷绕扁平线，使通至两个线圈部103、104的电流的方向相同，也可以朝向相同方向卷绕扁平线，使通至两个线圈部103、104的电流的方向相反。

在半圆状磁芯部101A、101B和线圈部103、104的组装工序中，在粘接半圆状磁芯部101A、101B与I型磁芯部102A、102B的前工序中，将半圆状磁芯部101A、101B插入形成为筒状的线圈部103、104中，从而变为线圈部103、104卷绕在半圆状磁芯部101A、101B的周围的状态。

＜变形例＞

图5及图6是表示本发明的上述实施方式的变形例涉及的电抗器装置200的立体图及俯视图。

该变形例与上述实施方式有很多共同(对应)的部件，关于这些共同(对应)部件，将对上述实施方式中部件的编号加上100后的编号作为本实施例的部件的编号，并省略其详细说明。

即，该变形例涉及的电抗器装置200与上述实施方式的电抗器装置100的构成类似，但线圈部203、204的一部分的形状与上述实施方式的电抗器装置100不同。

线圈部203、204的各卷绕部基本上是小径卷绕部203C、204C，但每五圈便取代小径卷绕部203C、204C(或同时)设置大径卷绕部203D、204D。

但是，大径卷绕部203D、204D的外周面与小径卷绕部203C、204C的外周面对齐。

这样，在设置大径卷绕部203D、204D的情况下，可以使其内周部位于相比小径卷绕部203C、204C的内周部更靠近内侧的位置处，从而不与小径卷绕部203C、204C的内周部重合，因此，能够在保持产品的外形尺寸(但高度尺寸变大)不变的情况下增加圈数。这样，在电线的厚度更大的情况下，虽然小径卷绕部203C、204C的圈数减少，但通过追加大径卷绕部203D、204D，能够补偿线圈圈数的减少，从而能够将铜损抑制至很低。

另外，在上述实施方式的电抗器装置100中，从图2明确可知，内周侧产生未配置线圈部103、104的较大空间，但在该变形例涉及的电抗器装置200中，从图6明确可知，构成为大径卷绕部203D、204D进入该空间部分，从而能够有效利用该空间。

因此，电抗器装置200不会在径向上大型化。

但是，构成为大径卷绕部203D、204D的上表面相比小径卷绕部203C、204C的上表面向上突出。

图7是表示本发明的上述实施方式的另一变形例涉及的电抗器装置300的简图。

该变形例的电抗器装置300的基本功能与上述实施方式的电抗器装置相同，但取代上述实施方式中的I型磁芯部102A、102B而设置圆柱状的棒状磁芯302。即，在将一对半圆状磁芯部301A、301B插入线圈部303、304(未示出卷绕状态，利用交叉阴影线表示卷绕状态)中的状态下，将该一对半圆状磁芯部310A、301B的端面彼此直接粘接而未夹入I型磁芯部，通过粘接形成的环形磁芯的中心部分配置有圆柱状的棒状磁芯302。

此外，该情况下的磁通从一方的边界部310A经由棒状磁芯302流至另一方的边界部310B、或者朝向相反的方向流通。

在这种变形例中，也通过一对半圆状磁芯部301A、301B形成环形磁芯，因而其作用效果与上述实施方式相同。

本发明的电抗器装置并不限于上述实施方式以及上述变形例的形状，还可以实施其他各种形态的变更。

例如，半圆状磁芯部的剖面形状也可以为圆形等其他形状而非矩形。

I型磁芯部的形状也并不限于上述实施方式，能够变更为其他各种形状。

以上，在各个半圆状磁芯部上分别卷绕有一个线圈部，但也可以在各个半圆状磁芯部上设置两个以上的线圈部。

作为上述另一变形例的棒状磁芯的剖面形状，并非必须为圆形，也可以是矩形或其他形状。

Claims

1.一种电抗器装置，其特征在于，具备：

线圈部；

2.如权利要求1所述的电抗器装置，其特征在于，

所述副磁芯部具备两个板状磁芯部，两个所述板状磁芯部在将两个所述半圆状磁芯部组合形成环状磁芯部时，分别被夹持在两个所述半圆状磁芯部的端面的对置部分之间；

两个所述板状磁芯部隔着间隙相对而配置。

3.如权利要求1或2所述的电抗器装置，其特征在于，

所述半圆状磁芯部由多个相同形状的半圆状单位磁芯重叠而构成，该各个半圆状单位磁芯的重叠方向上的上下面呈平面形状。

4.如权利要求1至3中任一项所述的电抗器装置，其特征在于，

所述线圈部通过扁立卷绕扁平线而形成。

5.如权利要求4所述的电抗器装置，其特征在于，

所述线圈部中交替设置有第一规定圈数的小径卷绕部和第二规定圈数的大径卷绕部。

6.如权利要求5所述的电抗器装置，其特征在于，

所述线圈部的至少外周部的包络线呈圆弧。