CN116097379A - 电抗器、转换器以及电力转换装置 - Google Patents

电抗器、转换器以及电力转换装置 Download PDF

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CN116097379A CN202180054658.9A CN202180054658A CN116097379A CN 116097379 A CN116097379 A CN 116097379A CN 202180054658 A CN202180054658 A CN 202180054658A CN 116097379 A CN116097379 A CN 116097379A
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Abstract

一种电抗器,线圈具备一个卷绕部,磁芯具备中间芯部、两个侧芯部以及两个端芯部,中间芯部具有配置于卷绕部的内侧的部分,两个侧芯部分别与中间芯部排列地配置于卷绕部的外侧,两个端芯部分别以将中间芯部与两个侧芯部相连的方式配置于卷绕部的端部的外侧,其中,磁芯具备第一区域和相对磁导率比第一区域的相对磁导率高的第二区域,第一区域包含由中间芯部和两个端芯部的每一个构成的两个角部,第二区域包含基端区域和突出区域,基端区域在两个端芯部的每一个中跨越中间芯部的轴线而沿中间芯部与两个侧芯部的并列方向延伸,突出区域从基端区域朝向中间芯部侧突出。

Description

电抗器、转换器以及电力转换装置
技术领域
本公开涉及电抗器、转换器以及电力转换装置。
本申请主张基于2020年9月8日提交的日本专利申请的日本特愿2020-150704的优先权,并且引用所述日本专利申请所记载的所有记载内容。
背景技术
专利文献1公开一种具备一个线圈和配置于线圈的内侧及外侧的磁芯的电抗器。并且,专利文献1公开如下内容:在磁芯中的配置于线圈的内侧的内侧芯部和配置于线圈的外侧的外侧芯部中,相对磁导率不同。例如,在专利文献1的图3中,外侧芯部的相对磁导率比内侧芯部的相对磁导率高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-143454号公报
发明内容
本公开的电抗器构成为,
具备线圈和磁芯,
所述线圈具备一个卷绕部,
所述磁芯具备中间芯部、两个侧芯部、以及两个端芯部,
所述中间芯部具有配置于所述卷绕部的内侧的部分,
所述两个侧芯部分别与所述中间芯部排列地配置于所述卷绕部的外侧,
所述两个端芯部分别以将所述中间芯部与所述两个侧芯部相连的方式配置于所述卷绕部的端部的外侧,
所述磁芯具备第一区域和相对磁导率比所述第一区域的相对磁导率高的第二区域,
所述第一区域包含由所述中间芯部和所述两个端芯部的每一个构成的两个角部,
所述第二区域包含基端区域和突出区域,
在所述两个端芯部的每一个中,所述基端区域跨越所述中间芯部的轴线而沿所述中间芯部与所述两个侧芯部的并列方向延伸,
所述突出区域从所述基端区域朝向所述中间芯部侧突出。
本公开的转换器具备本公开的电抗器。
本公开的电力转换装置具备本公开的转换器。
附图说明
图1是示出实施方式1的电抗器的概要的立体图。
图2是示出将实施方式1的电抗器分解后的状态的概要的分解立体图。
图3是示出实施方式1的电抗器的概要的俯视图。
图4是示意性地示出实施方式1的电抗器的磁通的流动的说明图。
图5是示出实施方式2的电抗器的概要的俯视图。
图6是示出实施方式3的电抗器的概要的俯视图。
图7是示出实施方式4的电抗器的概要的俯视图。
图8是示出实施方式5的电抗器的概要的俯视图。
图9是示出实施方式6的电抗器的概要的俯视图。
图10是示出实施方式7的电抗器的概要的俯视图。
图11是示出实施方式8的电抗器的概要的俯视图。
图12是示意性地示出混合动力汽车的电源系统的构成图。
图13是示出具备转换器的电力转换装置的一例的概要的电路图。
具体实施方式
[本公开要解决的课题]
如专利文献1所记载的技术,仅外侧芯部的相对磁导率比内侧芯部的相对磁导率较高的话,漏磁通的减少效果不充分,还有进一步改进的余地。
本公开的目的之一在于,提供能够减少漏磁通的电抗器。本公开的另一个目的在于,提供具备上述电抗器的转换器。本公开的其他另一个目的在于,提供具备上述转换器的电力转换装置。
[本公开的效果]
本公开的电抗器能够减少漏磁通。本公开的转换器以及本公开的电力转换装置能够降低损失。
[本公开的实施方式的说明]
首先,列举本公开的实施方式进行说明。
(1)本公开的实施方式的电抗器构成为,
具备线圈和磁芯,
所述线圈具备一个卷绕部,
所述磁芯具备中间芯部、两个侧芯部、以及两个端芯部,
所述中间芯部具有配置于所述卷绕部的内侧的部分,
所述两个侧芯部分别与所述中间芯部排列地配置于所述卷绕部的外侧,
所述两个端芯部分别以将所述中间芯部与所述两个侧芯部相连的方式配置于所述卷绕部的端部的外侧,
其中,
所述磁芯具备第一区域和相对磁导率比所述第一区域的相对磁导率高的第二区域,
所述第一区域包含由所述中间芯部和所述两个端芯部的每一个构成的两个角部,
所述第二区域包含基端区域和突出区域,
在所述两个端芯部的每一个中,所述基端区域跨越所述中间芯部的轴线而沿所述中间芯部与所述两个侧芯部的并列方向延伸,
所述突出区域从所述基端区域朝向所述中间芯部侧突出。
本公开的电抗器通过在端芯部具备第二区域,能够控制从中间芯部到端芯部的磁通的流动。具体而言,第二区域控制为将从中间芯部朝向端芯部流动的磁通吸引至突出区域,并使之从突出区域向基端区域流动。另外,第二区域控制为将从端芯部朝向中间芯部流动的磁通引导至卷绕部内。通过上述控制,本公开的电抗器能够减少漏磁通。尤其,本公开的电抗器能够减少从由中间芯部和端芯部构成的角部产生的漏磁通。伴随该漏磁通的减少,能够减少损失。
(2)作为上述电抗器的一个方式,可举出:
所述突出区域具备到达所述卷绕部中的接近一侧的端部的前端部。
在上述方式中,在中间芯部中,在比卷绕部的端部靠各端芯部侧的位置没有仅存在第一区域的部位,因此容易抑制漏磁通。
(3)作为上述电抗器的一个方式,可举出:
所述中间芯部中的轴向的中央区域由所述第一区域构成。
在上述方式中,与中间芯部遍及全长地由第二区域构成的情况相比,容易降低磁芯的相对磁导率。通过使磁芯的相对磁导率较低,能够减小设置于磁芯的间隙。由于能够减小间隙,所以能够减少从间隙产生的漏磁通。
(4)作为上述电抗器的一个方式,可举出:
所述两个端芯部各自的与卷绕部相对的区域由所述第一区域构成。
在上述方式中,能够使磁通向端芯部的离卷绕部较远的一侧偏置。通过使磁通偏置,能够抑制从由中间芯部和端芯部构成的角部泄漏的磁通与线圈交链。另外,在上述方式中,与端芯部的靠卷绕部侧的区域由第二区域构成的情况相比,容易降低磁芯的相对磁导率。通过使磁芯的相对磁导率较低,能够减小设置于磁芯的间隙。由于能够减小间隙,所以能够减少从间隙产生的漏磁通。
(5)作为上述电抗器的一个方式,可举出:
所述两个侧芯部分别由所述第一区域构成。
在上述方式中,与侧芯部遍及全长地由第二区域构成的情况相比,容易降低磁芯的相对磁导率。通过使磁芯的相对磁导率较低,能够减小设置于磁芯的间隙。由于能够减小间隙,所以能够减少从间隙产生的漏磁通。
(6)作为上述电抗器的一个方式,可举出:
所述第一区域的相对磁导率为5以上50以下。
在上述方式中,容易减少漏磁通。
(7)作为上述电抗器的一个方式,可举出:
所述第二区域的相对磁导率为50以上500以下。
在上述方式中,容易使磁通流向第二区域。
(8)作为上述电抗器的一个方式,可举出:
所述第一区域由在树脂中分散软磁性粉末而成的复合材料的成形体构成。
复合材料容易将软磁性粉末的含量调整为较少,从而容易降低相对磁导率。因此,在上述方式中,容易得到相对磁导率较低的第一区域。
(9)作为上述电抗器的一个方式,可举出:
所述第二区域由软磁性粉末的粉末压制成形体构成。
与在树脂中分散软磁性粉末而成的复合材料相比,粉末压制成形体容易提高软磁性粉末的含量,从而容易提高相对磁导率。因此,在上述方式中,容易得到相对磁导率较高的第二区域。
(10)作为上述电抗器的一个方式,可举出:
所述磁芯由相同形状的两个芯片构成,
所述两个芯片分别是具备所述两个端芯部的一方、所述中间芯部的一部分、以及所述两个侧芯部各自的一部分的E字状的部件。
在上述方式中,能够利用相同形状的模具来制作两个芯片,从而能够提高电抗器的生产率。
(11)作为上述电抗器的一个方式,可举出:
具备覆盖所述磁芯的至少一部分的模制树脂部。
在上述方式中,能够保护磁芯免受外部环境的影响。若模制树脂部夹设在线圈与磁芯之间,则容易确保线圈与磁芯的绝缘。若模制树脂部跨越多个芯片之间地存在,则容易将芯片彼此相互定位。若模制树脂部跨越线圈与磁芯之间地存在,则容易将线圈与磁芯相互定位。
(12)本公开的实施方式的转换器具备上述(1)至(11)中任一项所述的电抗器。
本公开的转换器具备本公开的电抗器,从而降低损失。
(13)本公开的实施方式的电力转换装置具备上述(12)所述的转换器。
本公开的电力转换装置具备本公开的转换器,从而降低损失。
[本公开的实施方式的详细内容]
以下,参照附图对本公开的实施方式的电抗器的具体例进行说明。图中的同一附图标记示出同一名称物。在各附图中,为便于说明,有时夸张或简化的示出结构的一部分。附图中的各部分的尺寸比有时也与实际不同。另外,本发明并不限定于这些示例,而是指由权利要求书示出,并包含与权利要求书均等的含义以及范围内的所有变更。
<实施方式1>
参照图1至图4,对实施方式1的电抗器1进行说明。电抗器1具备线圈2和磁芯3。实施方式1的电抗器1的特征之一在于,线圈2具备一个卷绕部20这一点和磁芯3具备磁特性不同的第一区域41及第二区域42这一点。以下,详细地对各结构进行说明。
《线圈》
如图1至图3所示,线圈2具备一个卷绕部20。图3中,为了便于说明,用虚线示出线圈2。卷绕部20通过将一根绕线卷绕成螺旋状而构成。绕线的两端部从卷绕部20的轴向的各端部20a、20b引出。在从卷绕部20引出的绕线的两端部安装未图示的端子零件。未图示的电源等外部装置与端子零件连接。另外,图1等仅示出卷绕部20,省略了绕线的端部等。
绕线可举出具有导体线和绝缘包覆部的包覆线。导体线的构成材料可举出铜等。绝缘包覆部的构成材料可举出聚酰胺酰亚胺等树脂。作为包覆线,可举出截面形状呈长方形的包覆扁线、截面形状呈圆形的包覆圆线等。
本例的线圈2是对包覆扁线进行扁绕而形成的矩形筒状的扁绕线圈。因此,从轴向观察卷绕部20时的端面形状为矩形。矩形除了包含长方形之外,还包含正方形。卷绕部20具备四个平面和四个角部。各角部变圆。卷绕部20的角部以外的面实质上由平面构成。从而,容易确保卷绕部20与设置对象的接触面积较大。通过使上述接触面积较大,卷绕部20容易稳定地被设置对象保持。并且,通过使上述接触面积较大,电抗器1容易经由卷绕部20向设置对象散热。卷绕部20也可以是圆筒状的线圈。
《磁芯》
如图1至图4所示,磁芯3具备一个中间芯部33、两个侧芯部34、35以及两个端芯部36、37。磁芯3通过上述芯部的组合而整体构成为θ状(图3、图4)。本例的磁芯3通过组合两个芯片3a、3b来构成。在本例中,各芯片3a、3b是E字状的部件。
另外,如图1至图4所示,磁芯3具备第一区域41和第二区域42。第一区域41和第二区域42的相对磁导率不同。磁芯3通过将相对磁导率不同的区域配置于预定的部位来控制磁通的流动。在各图中,为了容易理解,对第二区域42标注交叉阴影线。
以下,首先对磁芯3的形状进行说明,之后对磁通的流动的控制进行说明。在以下的说明中,将沿着卷绕部20的轴向的方向作为第一方向D1,将一个中间芯部33与两个侧芯部34、35的并列方向作为第二方向D2,将与第一方向D1及第二方向D2双方正交的方向作为第三方向D3。并且,在以下的说明中,将各侧芯部34、35的离卷绕部20较远的一侧称作外侧,将各侧芯部34、35的离卷绕部20较近的一侧称作内侧。同样,将各端芯部36、37的离卷绕部20较远的一侧称作外侧,将各端芯部36、37的离卷绕部20较近的一侧称作内侧。
[形状]
中间芯部33具有配置于卷绕部20的内侧的部分。两个侧芯部34、35与中间芯部33排列地配置于卷绕部20的外侧。两个端芯部36、37以将中间芯部33与两个侧芯部34、35相连的方式配置于卷绕部20的端部20a、20b的外侧。磁芯3将中间芯部33、两个侧芯部34、35以及两个端芯部36、37连接,从而在对线圈2进行了励磁时磁通流动,形成闭合磁路。图3及图4中,对中间芯部33与各端芯部36、37的边界以及各侧芯部34、35与各端芯部36、37的边界分别标注了双点划线。
(中间芯部)
中间芯部33的形状呈与卷绕部20的内周形状大致对应的形状。在本例中,中间芯部33的形状呈方柱状,更具体为呈矩形柱状,从轴向观察中间芯部33时的端面形状为矩形。中间芯部33的角部以沿着卷绕部20的角部的方式变圆。在中间芯部33的外周面与卷绕部20的内周面之间存在缝隙。在电抗器1具备下述的模制树脂部5的情况下,在该缝隙填充构成模制树脂部5的树脂。
如图3所示,本例的中间芯部33由第一中间芯部331、第二中间芯部332以及间隙39构成。通过设置间隙39,电抗器1容易调整电感。例如在间隙39配置未图示的间隙材料。间隙材料能够利用公知的材料。作为间隙材料的构成材料,能够适当地利用非磁性的陶瓷、树脂。间隙39也可以不夹设间隙材料而设为气隙。另外,在电抗器1具备下述的模制树脂部5的情况下,也可以在间隙39填充构成模制树脂部5的树脂。在该情况下,构成模制树脂部5的树脂成为间隙材料。
中间芯部33的沿第一方向D1的长度大于或等于卷绕部20的沿第一方向D1的长度。在本例中,如图3所示,中间芯部33的沿第一方向D1的长度比卷绕部20的沿第一方向D1的长度稍长。也就是说,中间芯部33具备配置于卷绕部20的内侧的部分和配置于卷绕部20的外侧的部分。中间芯部33的两端部位于卷绕部20的外侧。
(侧芯部)
各侧芯部34、35的形状只要是在卷绕部20的外侧沿第一方向D1延伸的形状即可,没有特别限定。在本例中,各侧芯部34、35呈沿第一方向D1延伸的长方体状。各侧芯部34、35配置为从外侧夹着卷绕部20。在卷绕部20为矩形筒状的扁绕线圈的情况下,各侧芯部34、35配置为面向构成卷绕部20的外周面的四面中的位于相互相对的位置的两面。卷绕部20的不与两个侧芯部34、35相对的面从磁芯3露出。
如图3所示,侧芯部34由第一侧芯部341和第二侧芯部342构成。在本例中,在第一侧芯部341与第二侧芯部342之间不存在间隙。另外,侧芯部35也与侧芯部34相同,由第一侧芯部351和第二侧芯部352构成。在本例中,在第一侧芯部351与第二侧芯部352之间不存在间隙。
在本例中,两个侧芯部34、35的形状及尺寸相同。各侧芯部34、35的沿第一方向D1的长度与中间芯部33的沿第一方向D1的长度相同。在本例中,各侧芯部34、35的沿第二方向D2的长度比中间芯部33的沿第二方向D2的长度短。在本例中,侧芯部34的沿第二方向D2的长度和侧芯部35的沿第二方向D2的长度的合计与中间芯部33的沿第二方向D2的长度相同。在本例中,各侧芯部34、35的沿第三方向D3的长度与中间芯部33的沿第三方向D3的长度相同。从而,在本例中,侧芯部34的截面积和侧芯部35的截面积的合计与中间芯部33的截面积相同。此处的截面积是各芯部33、34、35的沿第二方向D2剖切的剖切面的截面积。各侧芯部34、35的沿第二方向D2的长度的上述合计可以比中间芯部33的沿第二方向D2的长度短,也可以比中间芯部33的沿第二方向D2的长度长。各侧芯部34、35的沿第三方向D3的长度可以比中间芯部33的沿第三方向D3的长度短,也可以比中间芯部33的沿第三方向D3的长度长。各侧芯部34、35的沿第三方向D3的长度比卷绕部20的沿第三方向D3的长度短。各侧芯部34、35的沿第三方向D3的长度也可以大于或等于卷绕部20的沿第三方向D3的长度。两个侧芯部34、35的形状及尺寸也可以不同。
(端芯部)
各端芯部36、37的形状只要是将一个中间芯部33与两个侧芯部34、35的各端部彼此相连的形状即可,没有特别限定。在本例中,各端芯部36、37呈在第二方向D2上较长的长方体状。本例的各端芯部36、37的两端部的外侧的角部变圆为圆弧状。
在本例中,两个端芯部36、37的形状及尺寸相同。各端芯部36、37的沿第一方向D1的长度与各侧芯部34、35的沿第二方向D2的长度相同。各端芯部36、37的沿第三方向D3的长度与中间芯部33以及各侧芯部34、35的沿第三方向D3的长度相同。两个端芯部36、37的形状及尺寸也可以不同。
(组合)
如图1及图3所示,本例的磁芯3组合相同形状的两个芯片3a、3b而构成。各芯片3a、3b是将磁芯3以在第一方向D1上分离的方式分割的分割片。分割的位置是磁芯3的第一方向D1的中央部。因此,各芯片3a、3b是E字状的部件。各芯片3a、3b呈相同形状,从而能够利用相同形状的模具来制作。
两个芯片3a、3b的形状及尺寸相同。一方的芯片3a具备端芯部36、第一中间芯部331以及两个第一侧芯部341、351。另一方的芯片3b具备端芯部37、第二中间芯部332以及两个第二侧芯部342、352。两个芯片3a、3b的形状及尺寸也可以不同。在实施方式6至实施方式8中说明两个芯片3a、3b的形状及尺寸不同的方式。
第一中间芯部331以及第二中间芯部332分别是中间芯部33的一部分。本例的中间芯部33具备间隙39。因此,第一中间芯部331以及第二中间芯部332分别是将从中间芯部33除去间隙39后的剩余部分分割成一半的部分。
第一侧芯部341以及第二侧芯部342分别是侧芯部34的一部分。侧芯部34不具备间隙。因此,第一侧芯部341以及第二侧芯部342分别是将侧芯部34分割成一半的部分。同样,第一侧芯部351以及第二侧芯部352分别是侧芯部35的一部分。侧芯部35不具备间隙。因此,第一侧芯部351以及第二侧芯部352分别是将侧芯部35分割成一半的部分。
在本例中,如图2所示,芯片3a通过进一步组合第一芯片31a和第二芯片32a而构成。第一芯片31a和第二芯片32a是与下述的第一区域41和第二区域42对应的区域。代表性地,芯片3a是通过在模具配置第二芯片32a并在其周围成形第一芯片31a而得到的。图2中,第一芯片31a和第二芯片32a单独分离地示出,但实际上它们构成为一体。芯片3a也可以通过组合单独成形的第一芯片31a和第二芯片32a而构成。
如下述的第二区域42所述,第二芯片32a具备沿第二方向D2延伸的基端区域420和沿第一方向D1延伸的第一突出区域421。基端区域420和第一突出区域421的一部分是第二端芯部362。第二端芯部362是端芯部36的一部分。第一突出区域421的前端部分是第一中间芯部331的一部分。
第一芯片31a具备第一端芯部361、第一中间芯部331以及两个第一侧芯部341、351。第一端芯部361是端芯部36的剩余部分。在第一芯片31a形成与第二芯片32a的形状对应的凹部310。凹部310具备第一凹部311和第二凹部312。第一凹部311与第二芯片32a的基端区域420对应地形成。第二凹部312与第二芯片32a的第一突出区域421对应地形成。在第二芯片32a中的从基端区域420到第一突出区域421的内侧区域配置第一芯片31a的一部分。通过该第一芯片31a,端芯部36和第一中间芯部331构成为一体。另外,通过该第一芯片31a,形成由端芯部36和第一中间芯部331构成的第一角部381(图3以及图4)。
同样,如图2所示,芯片3b通过进一步组合第一芯片31b和第二芯片32b而构成。第一芯片31b和第二芯片32b是与下述的第一区域41和第二区域42对应的区域。代表性地,芯片3b是通过在模具配置第二芯片32b并在其周围成形第一芯片31b而得到的。图2中,第一芯片31b和第二芯片32b单独分离地示出,但实际上它们构成为一体。芯片3b也可以通过组合单独成形的第一芯片31b和第二芯片32b而构成。
与第二芯片32a相同,第二芯片32b具备沿第二方向D2延伸的基端区域420和沿第一方向D1延伸的第一突出区域421。基端区域420和第一突出区域421的一部分是第二端芯部372。第二端芯部372是端芯部37的一部分。第一突出区域421的前端部分是第二中间芯部332的一部分。
第一芯片31b具备第一端芯部371、第二中间芯部332以及两个第二侧芯部342、352。第一端芯部371是端芯部37的剩余部分。在第一芯片31b形成与第二芯片32b的形状对应的凹部310。凹部310具备第一凹部311和第二凹部312。第一凹部311与第二芯片32b的基端区域420对应地形成。第二凹部312与第二芯片32b的第一突出区域421对应地形成。在第二芯片32b中的从基端区域420到第一突出区域421的内侧区域配置第一芯片31b的一部分。通过该第一芯片31b,端芯部37和第二中间芯部332构成为一体。另外,通过该第一芯片31b,形成由端芯部37和第二中间芯部332构成的第一角部381(图3及图4)。
[磁通的流动的控制]
磁芯3具备相对磁导率相对较低的第一区域41和相对磁导率相对较高的第二区域42。
(第一区域)
第一区域41是磁芯3的相对磁导率相对较低的区域。例如,第一区域41的相对磁导率可举出为5以上50以下。第一区域41的相对磁导率进一步可举出为10以上45以下,尤其可举出为15以上40以下。
如图3所示,第一区域41至少设置于第一角部381。第一角部381是由中间芯部33和一方的端芯部36构成的两个角部、以及由中间芯部33和另一方的端芯部37构成的两个角部。
此外,第一区域41例如设置于中间芯部33的沿第一方向D1的中央区域。尤其,第一区域41例如设置于中间芯部33中的位于卷绕部20的内侧的区域。通过由第一区域41构成中间芯部33的大部分,与中间芯部33遍及全长地由第二区域42构成的情况相比,容易降低磁芯3的相对磁导率。通过使磁芯3的相对磁导率较低,能够减小设置于磁芯3的间隙39。由于能够减小间隙39,所以能够减少从间隙39产生的漏磁通。
此外,第一区域41例如设置于两个端芯部36、37各自的与卷绕部20相对的区域。该区域是从第一角部381到第二角部382(图3)的区域。第二角部382是由一方的端芯部36和两个侧芯部34、35的每一个构成的内侧的两个角部、以及由另一方的端芯部37和两个侧芯部34、35的每一个分别构成的内侧的两个角部。通过在从上述第一角部381到第二角部382的区域设置第一区域41,能够使磁通向各端芯部36、37的外侧偏置。通过使磁通偏置,能够抑制从第一角部381、第二角部382泄漏的磁通与线圈2交链。另外,通过在上述区域设置第一区域41,与各端芯部36、37中的内侧的区域由第二区域42构成的情况相比,容易降低磁芯3的相对磁导率。通过使磁芯3的相对磁导率较低,能够抑制磁芯3变得磁饱和。另外,通过在上述区域设置第一区域41,容易利用一体物来制作一个中间芯部33、两个侧芯部34、35以及两个端芯部36、37。
此外,第一区域41例如设置于两个侧芯部34、35各自的至少一部分区域。尤其,第一区域41例如设置于两个侧芯部34、35各自的整个区域。通过在各侧芯部34、35设置第一区域41,与各侧芯部34、35遍及全长地由第二区域42构成的情况相比,容易降低磁芯3的相对磁导率。通过使磁芯3的相对磁导率较低,能够减小设置于磁芯3的间隙39。由于能够减小间隙39,所以能够减少从间隙39产生的漏磁通。
本例的第一区域41设置于各第一角部381、从各第一角部381到各第二角部382的区域、中间芯部33的中央区域、以及各侧芯部34、35的整个区域。此外,本例的第一区域41也设置于各端芯部36、37的沿第二方向D2的两端部。
本例的第一区域41由各第一芯片31a、31b(图2)构成。关于第一区域41的构成材料,在下文中与第二区域42的构成材料一起详细说明。
(第二区域)
第二区域42是相对磁导率比第一区域41的相对磁导率较高的区域。例如,第二区域42的相对磁导率可举出为50以上500以下。第二区域42的相对磁导率进一步可举出为55以上450以下,尤其可举出为60以上400以下。
如图3及图4所示,第二区域42向各端芯部36、37的外侧偏置。
第二区域42包含基端区域420和第一突出区域421。基端区域420与第一突出区域421相连。
如图3所示,在各端芯部36、37处,基端区域420跨越中间芯部33的轴线330而以沿第二方向D2延伸的方式设置。在各图中,用单点划线示出轴线330。中间芯部33的轴线330是将中间芯部33的中心线延长的直线。在本例中,中间芯部33的形状为矩形柱状。因此,本例中的中间芯部33的轴线330是通过矩形的对角线的交点而沿中间芯部33的长度方向延伸的直线。在从第三方向D3俯视时,本例中的中间芯部33的轴线330是以将中间芯部33的沿第二方向D2的长度二等分的方式沿中间芯部33的长度方向延伸的直线。
在各端芯部36、37处,基端区域420例如延伸至比各第一角部381靠第二方向D2的外侧的位置。在本例中,基端区域420的沿第二方向D2的两端部位于相当于第一角部381与第二角部382之间的区域。另外,在本例中,基端区域420的沿第二方向D2的两端部位于与卷绕部20的外表面成为同一平面的区域。
本例的基端区域420构成各端芯部36、37的沿第二方向D2的外表面。本例的基端区域420设置为从各端芯部36、37的与卷绕部20的端面相对的面隔开间隔。另外,本例的基端区域420设置为从各端芯部36、37的沿第二方向D2的两侧面隔开间隔。在上述间隔设置有第一区域41。
第一突出区域421从基端区域420朝向中间芯部33侧突出。本例的第一突出区域421从各端芯部36、37跨越中间芯部33而设置。位于图4的左侧的第一突出区域421具有吸引从中间芯部33朝向端芯部36流动的磁通的功能。通过向位于图4的左侧的第一突出区域421吸引磁通,能够减少从位于端芯部36侧的第一角部381产生的漏磁通。位于图4的右侧的第一突出区域421具有将从端芯部37朝向中间芯部33流动的磁通引导至卷绕部20(图3)内的功能。通过经由位于图4的右侧的第一突出区域421向卷绕部20(图3)内引导磁通,能够减少从位于端芯部37侧的第一角部381产生的漏磁通。
第一突出区域421例如具备到达卷绕部20的接近侧的端部的前端部4210。例如,图3中,设置于端芯部36侧的第一突出区域421的前端部4210到达卷绕部20的位于图3的左侧的端部20a。同样,图3中,设置于端芯部37侧的第一突出区域421的前端部4210到达卷绕部20的位于图3的右侧的端部20b。通过具备上述前端部4210,在中间芯部33的位于卷绕部20的外侧的区域没有仅存在第一区域41的部位,因此容易抑制漏磁通。
如图3所示,本例的前端部4210位于比卷绕部20的各端部20a、20b更靠卷绕部20的内侧的位置。通过使前端部4210位于卷绕部20的内侧,即使在将线圈2和磁芯3组合时产生了误差,也容易抑制在比卷绕部20的端部20a、20b靠第一方向D1的外侧的位置形成仅存在第一区域41的部位。例如,能够在磁芯3的外周具备下述的模制树脂部5。在成形模制树脂部5时,若从卷绕部20的两端部20a、20b侧施加成形压力,则卷绕部20能够压缩。即使在该情况下,通过使前端部4210位于卷绕部20的内侧,也能够抑制在比卷绕部20的端部20a、20b靠第一方向D1的外侧的位置形成仅存在第一区域41的部位。
在前端部4210位于卷绕部20的内侧的情况下,前端部4210例如位于卷绕部20的各端部20a、20b的附近。也就是说,前端部4210例如位于从卷绕部20的各端部20a、20b稍微靠卷绕部20的内侧的位置。例如,位于卷绕部20的内侧的前端部4210的从各端部20a、20b起的长度例如为卷绕部20的全长的1/10以下,进一步为1/20以下,尤其为1/30以下。在该情况下,中间芯部33中的位于卷绕部20的内侧的区域的大部分由第一区域41构成。
前端部4210在电磁学上优选为与卷绕部20的各端部20a、20b的端面位于同一平面。另外,前端部4210也可以未到达卷绕部20的各端部20a、20b。另外,前端部4210也可以仅设置于各端芯部36、37,而不设置于中间芯部33。第一突出区域421越长,则磁芯3的相对磁导率越高。也就是说,通过调整第一突出区域421的长度,能够调整磁芯3的相对磁导率。
本例的各第一突出区域421为一个。各第一突出区域421只要设置在两个第一角部381之间即可,也可以为多个。另外,本例的各第一突出区域421呈沿第一方向D1延伸的长方体状。各第一突出区域421只要能够吸引从中间芯部33朝向端芯部36流动的磁通,或者将从端芯部37朝向中间芯部33流动的磁通引导至卷绕部20内即可,其形状没有特别限定。
基端区域420的沿第二方向D2的长度例如比第一突出区域421的沿第二方向D2的长度长。本例的基端区域420分别从第一突出区域421朝向第二方向D2的两侧延伸。基端区域420也可以仅从第一突出区域421朝向第二方向D2的单侧延伸。
本例的第二区域42由各第二芯片32a、32b构成。
在将磁芯3设为100体积%时,磁芯3中的第一区域41的比例例如为50体积%以上,进一步为55体积%以上,尤其为60体积%以上。另外,在将中间芯部33设为100体积%时,中间芯部33中的第一区域41的比例例如为80体积%以上,进一步为85体积%以上,尤其为90体积%以上。中间芯部33也可以在与第一突出区域421之间经由第一区域41而具备第二区域42。除此之外,中间芯部33也可以在除了第一角部381之外的外周区域具备第二区域42。
(构成材料)
第一区域41以及第二区域42由包含软磁性材料的成形体构成。作为软磁性材料,可举出铁、铁合金等金属、铁氧体等非金属。例如,铁合金可举出Fe-Si合金、Fe-Ni合金。作为包含软磁性材料的成形体,可举出复合材料的成形体、粉末压制成形体等。
复合材料的成形体是在树脂中分散软磁性粉末而成的。复合材料的成形体是通过将在未固化的树脂中混合并分散软磁性粉末而成的原料填充到模具并使树脂固化而得到的。复合材料通过调整树脂中的软磁性粉末的含量,容易控制磁特性、例如相对磁导率、饱和磁通密度。尤其,复合材料容易将软磁性粉末的含量调整为较少,从而容易降低相对磁导率。此外,复合材料与粉末压制成形体相比,即使是复杂的形状也容易形成。当将复合材料设为100体积%时,复合材料的成形体中的软磁性粉末的含量例如可举出为20体积%以上80体积%以下。当将复合材料设为100体积%时,复合材料的成形体中的树脂的含量例如可举出为20体积%以上80体积%以下。
粉末压制成形体通过对由软磁性材料构成的粉末、即软磁性粉末进行压缩成形而得到。粉末压制成形体与复合材料的成形体相比,能够提高软磁性粉末在芯片中所占的比例。因此,粉末压制成形体容易提高磁特性、例如相对磁导率、饱和磁通密度。当将粉末压制成形体设为100体积%时,粉末压制成形体中的软磁性粉末的含量例如可举出为超过80体积%,进一步为85体积%以上。
软磁性粉末是软磁性颗粒的集合体。软磁性颗粒也可以是在软磁性颗粒的表面具有绝缘包覆部的包覆颗粒。绝缘包覆部的构成材料可举出磷酸盐等。复合材料的树脂例如可举出热固性树脂、热塑性树脂。热固性树脂例如可举出环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂、聚氨酯树脂等。热塑性树脂例如可举出聚苯硫醚(PPS)树脂、聚酰胺(PA)树脂(例如尼龙6、尼龙66、尼龙9T等)、液晶聚合物(LCP)、聚酰亚胺(PI)树脂、氟树脂等。复合材料除了树脂以外,还可以含有填料。通过含有填料,能够提高复合材料的散热性。填料例如能够利用由陶瓷、碳纳米管等非磁性材料构成的粉末。陶瓷例如可举出金属或非金属的氧化物、氮化物、碳化物等。作为氧化物的一例,可举出氧化铝、二氧化硅、氧化镁等。作为氮化物的一例,可举出氮化硅、氮化铝、氮化硼等。作为碳化物的一例,可举出碳化硅等。
在本例中,第一区域41、即各第一芯片31a、31b(图2)由复合材料的成形体构成。通过由复合材料的成形体构成第一区域41,容易得到相对磁导率较低的第一区域41。另一方面,第二区域42、即各第二芯片32a、32b(图2)由粉末压制成形体构成。通过由粉末压制成形体构成第二区域42,容易得到相对磁导率较高的第二区域42。在第一区域41由复合材料的成形体构成且第二区域42由粉末压制成形体构成的情况下,能够将第二区域42嵌件成形于第一区域41。
第一区域41以及第二区域42双方也可以由复合材料的成形体构成。另外,第一区域41以及第二区域42双方也可以由粉末压制成形体构成。无论在哪种情况下,只要通过使软磁性粉末的含量不同来使第二区域42的相对磁导率比第一区域41的的相对磁导率高即可。
(磁通的流动)
参照图4,对磁芯3中的磁通的流动进行说明。首先,从中间芯部33朝向端芯部36流动的磁通被吸引至设置于端芯部36的第一突出区域421。尤其,在本例中,第一突出区域421的前端部4210到达卷绕部20的端部20a(图3),因此在卷绕部20的内侧向第一突出区域421吸引磁通。被吸引至第一突出区域421的磁通在流经第一突出区域421后,在基端区域420流动。因此,磁通的大部分以避开第一角部381的方式在中间芯部33以及端芯部36的中央部分流动。
流向端芯部36的磁通主要在基端区域420流动。基端区域420设置为从端芯部36的与卷绕部20的端面相对的面隔开间隔。因此,磁通从端芯部36的外侧朝向各侧芯部34、35流动。从而磁通的大部分以避开由端芯部36和各侧芯部34、35构成的内侧的第二角部382的方式流动。
从各侧芯部34、35流向端芯部37的磁通被吸引至设置于端芯部37的基端区域420。被吸引至基端区域420的磁通通过在第一突出区域421流动而被引导至卷绕部20内。因此,磁通的大部分以避开第一角部381的方式在端芯部37以及中间芯部33的中央部分流动。
《模制树脂部》
如图1所示,电抗器1能够具备模制树脂部5。模制树脂部5覆盖磁芯3的至少一部分。模制树脂部5具有保护磁芯3免受外部环境的影响的功能。模制树脂部5也可以进一步覆盖线圈2。也就是说,模制树脂部5设置为覆盖线圈2与磁芯3的组合体的至少一部分。若模制树脂部5夹设在线圈2与磁芯3之间,则容易确保线圈2与磁芯3的绝缘。若模制树脂部5跨越多个芯片之间地存在,则容易将芯片彼此相互定位。若模制树脂部5跨越线圈2与磁芯3之间地存在,则容易将线圈2与磁芯3相互定位。
本例的模制树脂部5覆盖线圈2与磁芯3的组合体的外周。因此,本例的组合体由模制树脂部5保护而免受外部环境的影响。另外,本例的组合体利用模制树脂部5将线圈2和磁芯3一体化而构成。磁芯3的外周面的至少一部分或线圈2的外周面的至少一部分也可以从模制树脂部5露出。
本例的模制树脂部5夹设在卷绕部20的内表面与中间芯部33之间。另外,本例的模制树脂部5被填充到设置于中间芯部33的间隙39(图3),构成间隙材料。
构成模制树脂部5的树脂例如可举出与上述复合材料的树脂相同的树脂。模制树脂部5的构成材料也可以与复合材料相同地含有上述的填料。
《其他结构》
虽未图示,但电抗器1能够具备壳体、粘接层以及保持部件的至少一个。壳体收纳线圈2与磁芯3的组合体。在具备壳体的情况下,也可以在组合体与壳体之间填充密封树脂部。粘接层将组合体固定于设置面。保持部件夹设在线圈2与磁芯3之间,具有确保线圈2与磁芯3之间的电绝缘的功能。另外,保持部件具有规定线圈2与磁芯3的相互位置而保持定位状态的功能。
《效果》
如图4所示,实施方式1的电抗器1能够控制从中间芯部33到端芯部36的磁通的流动。另外,如图4所示,实施方式1的电抗器1能够控制从端芯部37到中间芯部33的磁通的流动。因此,实施方式1的电抗器1能够减少从第一角部381产生的漏磁通。此外,实施方式1的电抗器1通过在第一角部381具备第一区域41,能够降低各端芯部36、37的相对磁导率,能够抑制磁芯3变得磁饱和。另外,实施方式1的电抗器1通过在第一角部381具备第一区域41,能够由一体物构成芯片3a中的第一中间芯部331和端芯部36、以及芯片3b中的第二中间芯部332和端芯部37。通过由一体物构成,能够削减磁芯3的零部件数量,能够提高生产率。
实施方式1的电抗器1的磁芯3的大部分由相对磁导率较低的第一区域41构成。因此,能够降低磁芯3的相对磁导率,从而能够减小设置于磁芯3的间隙。在实施方式1的电抗器1中,仅在中间芯部33设置有间隙39。由于中间芯部33配置于卷绕部20的内侧,所以容易减少从间隙39产生的漏磁通。
<实施方式2>
参照图5,对实施方式2的电抗器进行说明。图5中,为了便于说明,用虚线示出线圈2。实施方式2的电抗器的第一区域41以及第二区域42的配置方式与实施方式1的电抗器1不同。具体而言,在实施方式2中,与实施方式1相比,第二区域42的范围较大。在以下的说明中,以与上述的实施方式1的不同点为中心进行说明,省略相同事项的说明。
本例的第二区域42与实施方式1的第二区域42相比,基端区域420的范围较大。在各端芯部36、37处,本例的基端区域420设置直至沿第二方向D2的两端部为止。也就是说,本例的基端区域420遍及整面地构成各端芯部36、37的沿第二方向D2的外表面。
若第二区域42的范围变大,则磁芯3的相对磁导率变高。因此,在实施方式2中,与实施方式1相比,设置于磁芯3的间隙39的宽度变大。
在本例的方式中,通过使基端区域420延伸至端芯部36的上述两端部,磁通在端芯部36的外侧流动。而且,在端芯部36的外侧流动后的磁通容易在从端芯部36向各侧芯部34、35的过渡部位向外侧汇集。因此,从端芯部36朝向各侧芯部34、35流动的磁通以避开由端芯部36和各侧芯部34、35构成的内侧的第二角部382的方式流动。同样,从各侧芯部34、35朝向端芯部37流动的磁通也以避开由端芯部36和各侧芯部34、35构成的内侧的第二角部382的方式流动。因此,能够抑制从第二角部382产生的漏磁通。
如上所述,线圈2与磁芯3的组合体有时被收纳于未图示的壳体。代表性地,壳体通过螺栓而固定于设置对象。具体而言,例如在壳体设置有向外方突出的突片。在突片设置有螺栓孔。通过使突片的螺栓孔与设置对象的螺栓孔对位,并将螺栓拧入至两个螺栓孔,从而将壳体固定于设置对象。本例的电抗器通过使第二区域42的范围较大,容易减少从端芯部36、37朝向螺栓侧、突片侧产生的漏磁通。
<实施方式3>
参照图6,对实施方式3的电抗器进行说明。图6中,为了便于说明,用虚线示出线圈2。在实施方式3中,与实施方式2相比,第二区域42的范围更大。在以下的说明中,以与上述的实施方式2的不同点为中心进行说明,省略相同事项的说明。
本例的第二区域42还具备第二突出区域422。第二突出区域422从基端区域420朝向各侧芯部34、35侧突出。本例的第二突出区域422分别从基端区域420的两端部突出。第二突出区域422以避开由各端芯部36、37和各侧芯部34、35构成的各第二角部382的方式设置。各第二角部382由第一区域41构成。
在本例中,第二突出区域422的突出长度与第一突出区域421的突出长度相同。第二突出区域422的突出长度可以比第一突出区域421的突出长度短,也可以比第一突出区域421的突出长度长。
如上所述,若第二区域42的范围变大,则磁芯3的相对磁导率变高。因此,在实施方式3中,与实施方式2相比,设置于磁芯3的间隙39的宽度进一步变大。间隙39的宽度能够根据第二突出区域422的突出长度而适当选择。
本例的第二区域42未设置于各侧芯部34、35中的与卷绕部20相对的区域。也就是说,在各侧芯部34、35中的与卷绕部20相对的区域设置有第一区域41。因此,在本例中,中间芯部33、各侧芯部34、35以及各端芯部36、37中的与卷绕部20相对的区域全部由第一区域41构成。
在本例的方式中,通过使基端区域420延伸至端芯部36的两端部,磁通在端芯部36的外侧流动。另外,在本例的方式中,通过进一步在各侧芯部34、35具备第二突出区域422,在端芯部36的外侧流动后的磁通在从端芯部36向各侧芯部34、35的过渡部位更容易向外侧汇集。因此,从端芯部36朝向各侧芯部34、35流动的磁通以进一步避开由端芯部36和各侧芯部34、35构成的内侧的第二角部382的方式流动。同样,从各侧芯部34、35朝向端芯部37流动的磁通也以进一步避开由端芯部36和各侧芯部34、35构成的内侧的第二角部382的方式流动。因此,能够进一步抑制从第二角部382产生的漏磁通。
<实施方式4>
参照图7,对实施方式4的电抗器进行说明。图7中,为了便于说明,用虚线示出线圈2。在实施方式4中,与实施方式3相比,第二区域42的范围更大。在以下的说明中,以与上述的实施方式3的不同点为中心进行说明,省略相同事项的说明。
本例的第二区域42中的第二突出区域422设置于各侧芯部34、35的整个区域。也就是说,第二突出区域422也设置于各侧芯部34、35中的与卷绕部20相对的区域。
在本例的电抗器中,由于配置于卷绕部20的外侧的磁芯3的大部分由第二区域42构成,所以容易控制磁通在卷绕部20的外侧的流动。其中,如上所述,若第二区域42的范围变大,则磁芯3的相对磁导率变高,因此在本例中,与实施方式3相比,间隙39的宽度进一步变大。
<实施方式5>
参照图8,对实施方式5的电抗器进行说明。图8中,为了便于说明,用虚线示出线圈2。在实施方式5的电抗器中,设置于端芯部36侧的第二区域42与设置于端芯部37侧的第二区域42不对称,这一点与实施方式1不同。此处的不对称是指相对于将中间芯部33在第一方向D1上二等分的中间线不对称。在以下的说明中,以与上述的实施方式1的不同点为中心进行说明,省略相同事项的说明。
在本例的设置于端芯部36侧的第二区域42中,从第一突出区域421向侧芯部34侧延伸的区域的沿第二方向D2的长度比从第一突出区域421向侧芯部35侧延伸的区域的沿第二方向D2的长度短。也就是说,设置于端芯部36侧的第二区域42呈相对于中间芯部33的轴线330不对称的形状。另一方面,在本例的设置于端芯部37侧的第二区域42中,从第一突出区域421向侧芯部34侧延伸的区域的沿第二方向D2的长度比从第一突出区域421向侧芯部35侧延伸的区域的沿第二方向D2的长度长。也就是说,与设置于端芯部36侧的第二区域42相同,设置于端芯部37侧的第二区域42也呈相对于中间芯部33的轴线330不对称的形状。而且,设置于端芯部36侧的第二区域42和设置于端芯部37侧的第二区域42呈相对于上述中间线不对称的形状。
另外,即使设置于端芯部36侧的第二区域42的形状与设置于端芯部37侧的第二区域42的形状相同,各第二区域42也可以配置为相对于上述中间线不对称。此处的不对称例如是指各第二区域42配置于在第二方向D2上错开的位置。
除此之外,也可以为,设置于端芯部36侧的第二区域42的形状与设置于端芯部37侧的第二区域42的形状相同,而且各第二区域42的形状绕第一突出区域421不对称。
<实施方式6>
参照图9,对实施方式6的电抗器进行说明。图9中,为了便于说明,用虚线示出线圈2。实施方式6的电抗器中的构成磁芯3的两个芯片3a、3b的形状与实施方式1的电抗器1不同。在以下的说明中,以与上述的实施方式1的不同点为中心进行说明,省略相同事项的说明。
本例的芯片3a具备端芯部36、第一中间芯部331以及两个侧芯部34、35。第一中间芯部331是中间芯部33的一部分。第一中间芯部331的沿第一方向D1的长度比两个侧芯部34、35的沿第一方向D1的长度短。因此,本例的芯片3a是第一中间芯部331的上述长度比两个侧芯部34、35的上述长度短的E字状的部件。本例的芯片3b具备端芯部37和第二中间芯部332。第二中间芯部332是从中间芯部33除去第一中间芯部331以及间隙39后的剩余部分。本例的芯片3b是T字状的部件。磁芯3通过组合E字状的芯片3a和T字状的芯片3b而整体构成为θ状。在本例中,在第一中间芯部331与第二中间芯部332之间设置有间隙39。
第一区域41以及第二区域42能够以配置于预定的部位的方式适当地设置于各芯片3a、3b。在本例中,设置于芯片3a的第二区域42的形状与设置于芯片3b的第二区域42的形状相同。
<实施方式7>
参照图10,对实施方式7的电抗器进行说明。图10中,为了便于说明,用虚线示出线圈2。实施方式7的电抗器中的构成磁芯3的两个芯片3a、3b的形状与实施方式1的电抗器1不同。在以下的说明中,以与上述的实施方式1的不同点为中心进行说明,省略相同事项的说明。
本例的芯片3a具备端芯部36、中间芯部33以及两个侧芯部34、35。本例的芯片3a是E字状的部件。本例的芯片3b具备端芯部37。本例的芯片3b是I字状的部件。磁芯3通过组合E字状的芯片3a和I字状的芯片3b而整体构成为θ状。在本例中,不具备间隙。间隙能够根据需要而设置于中间芯部33的中途。除此之外,间隙能够设置在中间芯部33与端芯部37之间。
第一区域41以及第二区域42能够以配置于预定的部位的方式适当地设置于各芯片3a、3b。在本例的芯片3a中,跨越端芯部36和中间芯部33地设置有第二区域42,并且在中间芯部33的靠端芯部37侧的端部也设置有第二区域42。设置于中间芯部33的靠端芯部37侧的端部的第二区域42是第一突出区域421的一部分。另一方面,在本例的芯片3b中,在端芯部37设置有第二区域42。通过组合芯片3a和芯片3b,形成跨越端芯部37和中间芯部33的第二区域42。
<实施方式8>
参照图11,对实施方式8的电抗器进行说明。图11中,为了便于说明,用虚线示出线圈2。实施方式8的电抗器中的构成磁芯3的两个芯片3a、3b的形状与实施方式1的电抗器1不同。在以下的说明中,以与上述的实施方式1的不同点为中心进行说明,省略相同事项的说明。
本例的芯片3a具备端芯部36、中间芯部33以及两个第一侧芯部341、351。第一侧芯部341是侧芯部34的一部分。第一侧芯部351是侧芯部35的一部分。中间芯部33的沿第一方向D1的长度比两个第一侧芯部341、351的沿第一方向D1的长度长。因此,本例的芯片3a是中间芯部33的上述长度比两个第一侧芯部341、351的上述长度长的E字状的部件。本例的芯片3b具备端芯部37和两个第二侧芯部342、352。第二侧芯部342是侧芯部34的剩余部分。第二侧芯部352是侧芯部35的剩余部分。本例的芯片3b是U字状的部件。磁芯3通过组合E字状的芯片3a和U字状的芯片3b而整体构成为θ状。在本例中,不具备间隙。间隙能够根据需要而设置于中间芯部33的中途。除此之外,间隙能够设置在中间芯部33与端芯部37之间。
第一区域41以及第二区域42能够以配置于预定的部位的方式适当地设置于各芯片3a、3b。在本例的芯片3a中,跨越端芯部36和中间芯部33地设置有第二区域42,并且在中间芯部33的靠端芯部37侧的端部也设置有第二区域42。设置于中间芯部33的靠端芯部37侧的端部的第二区域42是第一突出区域421的一部分。另一方面,在本例的芯片3b中,在端芯部37设置有第二区域42。通过组合芯片3a和芯片3b,形成跨越端芯部37和中间芯部33的第二区域42。
<实施方式9>
实施方式1至实施方式8的各电抗器能够利用于满足以下的通电条件的用途。作为通电条件,例如可举出最大直流电流为100A以上1000A以下左右、平均电压为100V以上1000V以下左右、使用频率为5kHz以上100kHz以下左右。代表性地,实施方式1至实施方式8的各电抗器能够在电动汽车、混合动力汽车等车辆等所载置的转换器的构成零部件、具备该转换器的电力转换装置的构成零部件中利用。
如图12所示,混合动力汽车、电动汽车等车辆1200具备主电池1210、与主电池1210连接的电力转换装置1100、以及通过来自主电池1210的供给电力进行驱动而用于行驶的马达1220。代表性地,马达1220是三相交流马达,在行驶时驱动车轮1250,在再生时作为发电机发挥功能。在混合动力汽车的情况下,车辆1200除了具备马达1220之外还具备发动机1300。图12中,作为车辆1200的充电部位示出了入口,但也可以是具备插头的方式。
电力转换装置1100具有与主电池1210连接的转换器1110和与转换器1110连接并进行直流与交流的相互转换的逆变器1120。本例所示的转换器1110在车辆1200行驶时,将200V~300V左右的主电池1210的输入电压升压至400V~700V左右,并供给至逆变器1120。转换器1110在再生时,将从马达1220经由逆变器1120输出的输入电压降压为适合于主电池1210的直流电压,对主电池1210进行充电。输入电压是直流电压。逆变器1120在车辆1200的行驶时,将由转换器1110升压后的直流转换成预定的交流并供给至马达1220,在再生时将来自马达1220的交流输出转换成直流并输出至转换器1110。
如图13所示,转换器1110具备多个开关元件1111、控制开关元件1111的动作的驱动电路1112、以及电抗器1115,通过反复进行接通/断开来进行输入电压的转换。在此,输入电压的转换进行升压降压。开关元件1111使用场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管等功率器件。电抗器1115具有如下功能:利用妨碍要在电路中流动的电流的变化的线圈的性质,在通过开关动作而电流要增减时使其变化平滑。作为电抗器1115,具备实施方式1至实施方式8中的任一个电抗器。通过具备能够减少漏磁通的电抗器,电力转换装置1100、转换器1110能够期待低损耗。
车辆1200除了具备转换器1110以外,还具备与主电池1210连接的供电装置用转换器1150、以及与成为辅机类1240的电力源的副电池1230和主电池1210连接并将主电池1210的高压转换成低压的辅机电源用转换器1160。代表性地,转换器1110进行DC-DC转换,但供电装置用转换器1150、辅机电源用转换器1160进行AC-DC转换。在供电装置用转换器1150中,也有进行DC-DC转换的转换器。供电装置用转换器1150、辅机电源用转换器1160的电抗器能够利用具备与实施方式1至实施方式8中的任一个电抗器相同的结构并适当地变更了大小、形状等的电抗器。另外,作为进行输入电力的转换的转换器且仅进行升压的转换器、仅进行降压的转换器也能够利用实施方式1至实施方式8中的任一个电抗器。
附图标记说明
1 电抗器
2 线圈,20 卷绕部,20a、20b 端部
3 磁芯,3a、3b 芯片
31a、31b 第一芯片
310 凹部,311 第一凹部,312 第二凹部
32a、32b 第二芯片
33 中间芯部,330 轴线
331 第一中间芯部,332 第二中间芯部
34、35 侧芯部
341、351 第一侧芯部,342、352 第二侧芯部
36、37 端芯部
361、371 第一端芯部,362、372 第二端芯部
381 第一角部,382 第二角部
39 间隙
41 第一区域
42 第二区域
420 基端区域
421 第一突出区域,4210 前端部
422 第二突出区域
5 模制树脂部
D1 第一方向,D2 第二方向,D3 第三方向
1100 电力转换装置,1110 转换器,1111 开关元件
1112 驱动电路,1115 电抗器,1120 逆变器
1150 供电装置用转换器,1160 辅机电源用转换器
1200 车辆,1210 主电池,1220 马达
1230 副电池,1240 辅机类,1250 车轮,1300 发动机

Claims (13)

1.一种电抗器,其中,
具备线圈和磁芯,
所述线圈具备一个卷绕部,
所述磁芯具备中间芯部、两个侧芯部、以及两个端芯部,
所述中间芯部具有配置于所述卷绕部的内侧的部分,
所述两个侧芯部分别与所述中间芯部排列地配置于所述卷绕部的外侧,
所述两个端芯部分别以将所述中间芯部与所述两个侧芯部相连的方式配置于所述卷绕部的端部的外侧,
所述磁芯具备第一区域和相对磁导率比所述第一区域的相对磁导率高的第二区域,
所述第一区域包含由所述中间芯部和所述两个端芯部的每一个构成的两个角部,
所述第二区域包含基端区域和突出区域,
在所述两个端芯部的每一个中,所述基端区域跨越所述中间芯部的轴线而沿所述中间芯部与所述两个侧芯部的并列方向延伸,
所述突出区域从所述基端区域朝向所述中间芯部侧突出。
2.根据权利要求1所述的电抗器,其中,
所述突出区域具备到达所述卷绕部中的接近一侧的端部的前端部。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的电抗器,其中,
所述中间芯部中的轴向的中央区域由所述第一区域构成。
4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的电抗器,其中,
所述两个端芯部各自的与卷绕部相对的区域由所述第一区域构成。
5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的电抗器,其中,
所述两个侧芯部分别由所述第一区域构成。
6.根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的电抗器,其中,
所述第一区域的相对磁导率为5以上50以下。
7.根据权利要求1至权利要求6中任一项所述的电抗器,其中,
所述第二区域的相对磁导率为50以上500以下。
8.根据权利要求1至权利要求7中任一项所述的电抗器,其中,
所述第一区域由在树脂中分散软磁性粉末而成的复合材料的成形体构成。
9.根据权利要求1至权利要求8中任一项所述的电抗器,其中,
所述第二区域由软磁性粉末的粉末压制成形体构成。
10.根据权利要求1至权利要求9中任一项所述的电抗器,其中,
所述磁芯由相同形状的两个芯片构成,
所述两个芯片分别是具备所述两个端芯部中的一方、所述中间芯部的一部分、以及所述两个侧芯部各自的一部分的E字状的部件。
11.根据权利要求1至权利要求10中任一项所述的电抗器,其中,
具备覆盖所述磁芯的至少一部分的模制树脂部。
12.一种转换器,其中,
具备权利要求1至权利要求11中任一项所述的电抗器。
13.一种电力转换装置,其中,
具备权利要求12所述的转换器。
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JPH04254307A (ja) * 1991-02-06 1992-09-09 Tokin Corp ノイズフィルタ用インダクタ
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JP4254307B2 (ja) 2003-03-31 2009-04-15 株式会社デンソー 車両用無線装置及びその配置構造
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