电抗器的制作方法

1.本发明涉及一种包括包含导电性构件的磁传感器的电抗器。


背景技术：

2.电抗器用于办公自动化(office automation，oa)设备、太阳能发电系统、汽车等各种用途。电抗器具有线圈、以及配置于线圈的与卷轴方向正交的两端面的磁性体。线圈与外部设备电连接，且通过从外部设备被供给电力而产生磁通。磁性体成为供线圈所产生的磁通通过的磁路。如上所述，电抗器为将电能转换为磁能并进行蓄积及放出的电磁零件。
3.为了探测磁性，在电抗器有时包括卷绕导线性构件而成的磁传感器。为了探测更多的磁通，所述磁传感器与线圈的和卷轴方向正交的端面相向地配置于线圈与磁性体之间。即，磁传感器配置于线圈的作为空洞部分的内径面的延长区域内。
4.[现有技术文献]
[0005]
[专利文献]
[0006]
[专利文献1]日本专利特公昭51-009140号公报


技术实现要素：

[0007]
[发明所要解决的问题]
[0008]
作为线圈有时使用空芯线圈。当在线圈的内周插入了磁性体时，磁性体成为磁路，因此除了漏磁通之外，磁通难以碰触构成磁传感器的导电性构件的端面。另一方面，在使用了空芯线圈的情况下，从空芯线圈产生的磁通在与磁性体的边界部分扩展，与在线圈的内周插入了磁性体的情况相比，磁通碰触构成磁传感器的导电性构件的端面的量多。
[0009]
具体而言，如图11所示，空芯线圈101中产生的磁通朝向磁性体102流动(图11所示的箭头表示磁通的流动)。而且，由于从空芯线圈101的端部朝向磁性体102扩展(由图11的虚线圆包围的部分)，因此漏磁通有时不通过磁传感器103的内周，而碰触端面。同样地，在磁性体102中流动的磁通有时会朝向空芯线圈101流动，并碰触磁传感器103的端面。
[0010]
由于磁通碰触磁传感器的端面，因此在磁传感器中会产生涡电流损失。因此，若磁通碰触磁传感器端面的量变多，则涡流损耗也增大。而且，由于磁传感器与涡流损失的增大成比例地发热，因此结果电抗器的发热量也增大。
[0011]
本发明是为了解决所述问题而成，其目的在于提供一种电抗器，其抑制磁通碰触磁传感器的端面，从而可实现涡电流损失及发热量的降低。
[0012]
[解决问题的技术手段]
[0013]
本发明的电抗器包括：空芯线圈，将导电性构件卷绕成筒状而成；磁性体，与所述空芯线圈的和卷轴方向正交的作为空洞部分的内径面相向地配置；以及磁传感器，卷绕导电性构件而成，对电抗器的磁状态进行探测，所述磁传感器卷绕于所述空芯线圈的内径面的延长区域以外的所述磁性体的外周。
[0014]
[发明的效果]
wise coil)。但是，空芯线圈1的线材的种类或卷绕方法不限于此，也可为其他形态。
[0044]
在内周部分未插入磁性体的空芯线圈1具有如下特色：电感值不依存于在线圈中流动的电流值而为一定。另一方面，在内周部分插入了磁性体的线圈具有如下特征：随着在线圈中流动的电流值变高，磁性体饱和，电感下降。如此，本发明的空芯线圈1与在内周部分插入了磁性体的线圈中，其特性大幅不同。
[0045]
空芯线圈1设置有两个。空芯线圈1以卷轴方向成为平行的方式隔着间隙横向排列地配置。再者，对于空芯线圈1，导电性构件的端部与外部设备电连接，且通过从所述外部设备被供给电力而产生磁通。
[0046]
磁性体2成为供空芯线圈1所产生的磁通流动的磁路。磁性体2可使用压粉磁芯、铁氧体磁芯、层叠钢板、或金属复合物等。所谓金属复合物，是磁性粉末与树脂混炼并将树脂硬化而成的磁性体。
[0047]
磁性体2为大致矩形形状，且设置有两个。磁性体2分别与空芯线圈1的和卷轴方向正交的内径面相向地配置。所谓空芯线圈1的内径面，是指形成为筒状的空芯线圈1的空洞部分的与卷轴方向正交的面(图2的影线部分)。即，磁性体2以将空芯线圈1夹在中间的方式相向地配置。
[0048]
磁传感器3对电抗器10的磁状态进行探测。具体而言，对在电抗器10内流动的磁通进行探测。磁传感器3包括导电性构件。磁传感器3是将所述导电性构件卷绕而成，但其匝数例如为一匝以下。通过设为一匝以下，将卷绕导电性构件的步骤抑制为最小限度，生产性提高，并且削减材料费。本实施方式的磁传感器3呈导电性构件的两处弯曲成大致直角的、包括从短边部与短边部的两端延伸的两条长边部的大致
コ
字形状。
[0049]
磁传感器3配置于空芯线圈1的内径面的延长区域以外。磁传感器3卷绕于其中一个磁性体2的大致中央部分的外周。具体而言，以短边部被磁性体2及壳体4夹持、两条长边部夹着磁性体2的方式配置。磁传感器3配置于两个空芯线圈1之间。再者，本实施方式的磁传感器3并不测定磁通的整体量，只要可探测磁通的时间变化即可，因此即便配置于两个空芯线圈1之间也不会影响探测功能。
[0050]
磁传感器3利用树脂(未图示)与磁性体2一体地模制成型并固定。作为树脂的种类，例如可列举：环氧树脂、不饱和聚酯系树脂、氨基甲酸酯树脂、团状模塑料(bulk molding compound，bmc)、聚苯硫醚(polyphenylene sulfide，pps)、聚对苯二甲酸丁二酯(polybutylene terephthalate，pbt)等。
[0051]
构成磁传感器3的导电性构件的剖面积小于构成空芯线圈1的导电性构件的剖面积。虽然并不限定于此，但是例如构成磁传感器3的导电性构件的剖面积为构成空芯线圈1的导电性构件的剖面积的六分之一左右的大小。即，在构成空芯线圈1的导电性构件的剖面积为6mm2的情况下，构成磁传感器3的导电性构件的剖面积为1mm2。
[0052]
另外，电抗器10包括对电抗器10的温度进行探测的温度传感器(未图示)。温度传感器配置于空芯线圈1之间。再者，温度传感器可与磁性体2及磁传感器3一起利用树脂一体地成形来固定，也可对树脂设置保持部并插入至其中来固定。
[0053]
壳体4为上表面开口的箱型形状。壳体4收容空芯线圈1、磁性体2、磁传感器3及温度传感器。壳体4例如包括铝合金等热传导性高且轻量的金属，且具有散热性。再者，也可在壳体4内收容空芯线圈1、磁性体2、磁传感器3及温度传感器之后，向壳体4内注入填充材料。
作为填充材料，适合的是硅酮树脂、氨基甲酸酯树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂等比较柔软且热传导性高的树脂。
[0054]
(作用)
[0055]
如图11所示，以往，为了更多地探测磁通，磁传感器103配置于空芯线圈101的内径面的延长区域。从空芯线圈101产生的磁通朝向磁性体102扩展，另外，在磁性体102中流动的磁通朝向空芯线圈101流动，因此磁通的一部分有时不仅碰触磁传感器103的内周部分，而且碰触导电性构件的端面。当磁通碰触导电性构件的端面时，涡电流损失增大，其结果，发热会变大。
[0056]
但是，在本实施方式中，磁传感器3并非配置于空芯线圈1的内径面的延长区域，而是配置于空芯线圈1之间且为磁性体2的大致中央部分。因此，如图3所示，从空芯线圈1产生的磁通进入至磁性体2，由于在磁性体2内流动，因此通过磁传感器3的内周，从磁性体2流向空芯线圈1。即，可防止磁通碰触磁传感器3。另外，由于磁传感器3以短边部被磁性体2及壳体4夹持、两条长边部夹着磁性体2的方式设置于磁性体2的外周，因此可对在成为磁路的磁性体2中流动的磁通进行探测。
[0057]
(效果)
[0058]
如以上所述，本实施方式的电抗器10包括：空芯线圈1，卷绕导电性构件而成；磁性体2，与空芯线圈1的和卷轴方向正交的内径面相向地配置；以及磁传感器3，包括导电性构件，配置于磁性体2的外周，对电抗器10的磁状态进行探测。而且，磁传感器3配置于空芯线圈1的与卷轴方向正交的内径面的延长区域以外的磁性体2的外周。
[0059]
由此，可防止磁通碰触磁传感器3，因此可抑制涡电流损失。而且，通过抑制涡流损失，也可抑制磁传感器3的发热。其结果，可降低电抗器10的涡流损失及发热量。另外，由于磁传感器3配置于磁性体2的外周，因此可测定在成为磁路的磁性体2内流动的磁通的变化量，也发挥作为传感器的功能。
[0060]
构成磁传感器3的导电性构件的剖面积小于构成空芯线圈1的导电性构件的剖面积。由此，可实现磁传感器3的小型化，其结果，可使电抗器10小型化。
[0061]
如以往那样，在将磁传感器103配置于空芯线圈101的内径面的延长区域的情况下，磁传感器103的发热量变大。为了提高散热性，需要使构成磁传感器103的导电性构件变粗，即，需要增大剖面积或线径。
[0062]
但是，在本实施方式中，可降低磁传感器3的发热量，因此不需要提高磁传感器3的散热性，因此可减小构成磁传感器3的导电性构件的剖面积，其结果，也可减小磁传感器3的线径。因此，可使磁传感器3小型化，其结果，可使电抗器10小型化。
[0063]
进而，空芯线圈1设置有两个，设置有两个的空芯线圈1以卷轴方向成为平行的方式横向排列地配置，磁传感器配置于空芯线圈1之间，检测电抗器的温度的温度传感器配置于空芯线圈1之间。
[0064]
如上所述，可抑制磁传感器3的发热量，因此可减小磁传感器3的线径。因此，可缩短横向排列地配置的空芯线圈1的间隙。温度传感器配置于靠近空芯线圈1的位置可更准确地进行温度检测。因此，通过将温度传感器配置于缩短了间隙的空芯线圈1之间，可更高精度地检测电抗器10的温度。
[0065]
磁传感器3与磁性体2一起利用树脂一体地成形并固定。由此，即便电抗器10振动，
也可抑制磁传感器3的位置偏移，因此可维持良好的探测状态。另外，通过与磁性体2一起一体地成形，可省略固定磁传感器3的作业，从而生产性提高。
[0066]
(第二实施方式)
[0067]
参照附图对第二实施方式的电抗器进行说明。再者，对与第一实施方式相同的结构及相同的功能标注相同的符号并省略详细的说明，仅说明不同的部分。图4是表示第二实施方式的电抗器10的整体结构的立体图。图5是第二实施方式的电抗器10的平面图。
[0068]
第二实施方式的电抗器10的空芯线圈1的个数、磁性体2的形状、磁传感器3的个数不同。空芯线圈1设置有三个，且以卷轴方向成为平行的方式隔着间隙横向排列地配置。具体而言，空芯线圈1b配置于正中，空芯线圈1a、空芯线圈1c隔着空芯线圈1b而配置于其两侧。
[0069]
磁性体2具有突出部21。所述突出部21也包括压粉磁芯、铁氧体磁芯、层叠钢板或金属复合物等，且成为供磁通流动的磁路。突出部从与空芯线圈1a、空芯线圈1b、空芯线圈1c相向的面朝向空芯线圈1a、空芯线圈1b、空芯线圈1c延伸。磁性体2具有与空芯线圈1的数量相同数量的突出部21。各磁性体2所具有的突出部21隔着空芯线圈1相向地配置。
[0070]
突出部21也可插入至空芯线圈1a、空芯线圈1b、空芯线圈1c的内周。但是，相向的突出部21的插入至空芯线圈1的内周的长度之和为空芯线圈1的卷轴方向的长度的一半以下。即，如图6所示，在将相向的突出部21的插入至空芯线圈1的内周的卷轴方向的长度分别设为l1、l2、将空芯线圈1c的卷轴方向的长度设为l3的情况下，成为
[0071]
(l1+l2)≦(l3/2)
[0072]
。即，本发明中的空芯线圈1也包括线圈的内周的一半以上为空洞的线圈。
[0073]
再者，相向地配置的突出部21之间的空间与空隙(gap)不同。空隙的目的在于对磁性体间赋予规定宽度的磁空隙，防止电抗器的电感下降。如上所述，空芯线圈1的电感值不依存于电流值而为一定，因此原本就不需要防止电感下降。因此，空芯线圈1的内周的一半以上为空洞的部分与防止电感下降的空隙不同。如后所述，突出部21是为了抑制磁通扩展从而磁通碰撞构成空芯线圈1的导电性构件的端面而设置。
[0074]
另外，本实施方式的电抗器10包括平板状的板状磁性体22。板状磁性体22设置有四个，且分别设置于空芯线圈1a、空芯线圈1b之间、空芯线圈1b、空芯线圈1c之间、磁性体2的两端部。板状磁性体22通过粘接剂等与磁性体2接合。
[0075]
磁传感器3设置有三个。磁传感器3a设置于空芯线圈1a与板状磁性体22之间，磁传感器3b设置于空芯线圈1a、空芯线圈1b之间，磁传感器3设置于空芯线圈1c与板状磁性体22之间的其中一个磁性体2的外周。三个磁传感器3a、3b、3c均配置于空芯线圈1的与卷轴方向正交的内径面的延长区域以外的磁性体2的外周。
[0076]
(作用)
[0077]
接着，参照附图对作用进行说明。图7是表示在磁性体未形成突出部的情况下的磁通的流动的图。图8是表示如本实施方式那样在磁性体形成有突出部的情况下的磁通的流动的图。再者，图7及图8中的箭头表示磁通的流动。
[0078]
如上所述，从空芯线圈1产生的磁通朝向磁性体2扩展，另外，在磁性体2中流动的磁通朝向空芯线圈1，因此磁通与构成空芯线圈1的导电性构件的端面碰撞，从而有涡流损失增大之虞(由图7的虚线的圆包围)。
[0079]
但是，通过在磁性体2设置突出部21，如图8所示，从空芯线圈1产生的磁通朝向突出部21流动，因此抑制磁通在空芯线圈1与磁性体2的边界处扩展。另外，在磁性体2中流动的磁通也在突出部21内流动，从突出部21的前端朝向空芯线圈1流动。其结果，抑制磁通碰撞构成空芯线圈1的导电性构件的端面。
[0080]
(效果)
[0081]
如以上所述，本实施方式的电抗器10具有从磁性体2与空芯线圈1相向的面朝向空芯线圈1延伸的突出部21。由此，可抑制磁通碰撞构成空芯线圈1的导电性构件的端面。其结果，可降低电抗器10的涡电流损失，并且也可降低电抗器10的发热量。
[0082]
(实施例)
[0083]
基于实施例对本发明进一步进行详述。再者，本发明并不限定于以下的实施例。
[0084]
首先，制作实施例1及实施例2以及比较例1及比较例2的电抗器。实施例1为与第一实施方式(图1)相同的结构。另一方面，比较例1如图9所示，磁传感器的位置配置于空芯线圈与磁性体之间(空芯线圈的内径面的延长区域)。实施例1与比较例1仅磁传感器的位置不同，其余为相同结构及相同构件。
[0085]
实施例2为与第二实施方式(图4及图5)相同的结构。另一方面，比较例2如图10所示，配置于包括突出部在内的磁性体的外周(空芯线圈的内径面的延长区域)。实施例2与比较例2仅磁传感器的位置不同，其余为相同结构及相同构件。
[0086]
根据磁场分析的仿真求出了所述实施例1及实施例2以及比较例1及比较例2的位置上所配置的磁传感器的涡流损失。实施例1及比较例1在电流为30a、从空芯线圈产生的磁通密度δb为163.66mt的条件下进行了磁场分析。另外，实施例2及比较例2在电流为30a、从空芯线圈产生的磁通密度δb为224.52mt的条件下进行了磁场分析。将实施例1及比较例1的分析结果示于表1，将实施例2及比较例2的分析结果示于表2。再者，表2中的a、b、c分别指图4及图10中的磁传感器3a、磁传感器3b、磁传感器3c。
[0087]
[表1]
[0088] 实施例1比较例1过电流损失(w)0.329.64
[0089]
[表2]
[0090][0091]
如表1所示，确认到实施例1与比较例1相比，可将涡电流损失大幅度降低至1/30以下。另外，确认到实施例2与比较例2相比，可将三个磁传感器各自的涡电流损失大幅度降低至1/40左右。即，确认到通过将磁传感器设置于空芯线圈的内径面的延长区域以外的磁性体的外周，可大幅度降低涡电流损失。
[0092]
(其他实施方式)
[0093]
在本说明书中，对本发明的实施方式进行了说明，但所述实施方式是作为例子而提示，并不意图限定发明的范围。如上所述那样的实施方式能够以其他各种形态实施，且可在不脱离发明的范围的范围内进行各种省略或置换、变更。实施方式或其变形包含于发明
的范围或主旨中，同样地包含于权利要求所记载的发明及其均等的范围内。
[0094]
在本实施方式中，磁传感器3利用树脂与磁性体2一体地成型来固定，但并不限定于此。例如，也可仅利用树脂对磁性体2进行模制成型，在所述模制成型时利用树脂形成磁传感器的保持部，并利用所述保持部来固定磁传感器3。
[0095]
在本实施方式中，电抗器10在空芯线圈1之间包括温度传感器，但只要为通过空芯线圈1之间的距离变短而电抗器10的状态的探测精度提高的传感器，则也可为任意的传感器。
[0096]
在第二实施方式中，三个磁传感器3均配置于空芯线圈1的与卷轴方向正交的内径面的延长区域以外的磁性体2的外周，但在电抗器10包括多个磁传感器3的情况下，只要至少一个磁传感器3配置于空芯线圈1的与卷轴方向正交的内径面的延长区域以外的磁性体2的外周即可。