电抗器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及被用于电源电路和太阳能发电系统的功率调节器等的电抗器 (reactor)，特别是设及电感的直流叠加特性的改善。
【背景技术】
[0002] 作为现有的电抗器用的磁巧材料，使用层叠电磁钢板或软磁性金属压粉磁巧。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10曲Z则有铁损变 大，并且招致效率降低的问题。由于软磁性金属压粉磁巧的高频的铁损小于层叠电磁钢板， 因此随着驱动频率的高频化而被广泛使用，但还很难说是足够低损耗，另外还存在饱和磁 通密度不及电磁钢板等的一些问题。
[0003]另一方面，作为高频铁损小的磁巧材料，众所周知有铁氧体磁巧。但是，由于和层 叠电磁钢板或软磁性金属压粉磁巧相比饱和磁通密度低，因此为了避开在施加大电流时的 磁饱和而需要较大地获取磁巧截面积的设计，从而存在形状变大的问题。
[0004] 在专利文献1中，作为磁巧材料，公开了一种电抗器，其通过使用一种复合磁巧从 而减小了损耗、尺寸和磁巧重量，该复合磁巧是通过将软磁性金属压粉磁巧用于线圈卷绕 部并将铁氧体磁巧用于磁辆部组合而得到。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1 ;日本特开2007-128951号公报
【发明内容】
[000引发明所要解决的技术问题
[0009] 虽然通过做成组合了铁氧体磁巧和软磁性金属磁巧的复合磁巧从而高频损耗会 降低，但是，在作为软磁性金属磁巧使用了饱和磁通密度高的化压粉磁巧或化Si合金压粉 磁巧的情况下，存在将它们与铁氧体磁巧组合使用的复合磁巧的电感的直流叠加特性与仅 使用软磁性金属磁巧的情况相比变差的问题。正如在专利文献1中所记载的，由于铁氧体 磁巧的饱和磁通密度低于软磁性金属磁巧，所W虽然通过增大铁氧体磁巧的磁巧截面积可 W看到一定的改善效果，但是却得不到根本解决。
[0010] 图4~图5示出现有方式的一个例子。使用图4~图5来说明对在组合了铁氧体 磁巧和软磁性金属磁巧的复合磁巧中的电感的直流叠加特性的降低原因的考察。图4~图 5是示意性地表示铁氧体磁巧21与软磁性金属磁巧22的接合部的结构和磁通23的流动的 不意图。
[0011] 图中的箭头表示磁通23,在软磁性金属磁巧22的磁通23与铁氧体磁巧21的磁通 23相等的情况下在各个磁巧中的箭头数目W相同数目来表示。由于每单位面积的磁通23 是磁通密度，所W箭头的间隔越窄表示磁通密度越高。
[0012]由于铁氧体磁巧21与软磁性金属磁巧22相比饱和磁通密度低，因此为了在铁氧 体磁巧中流动大的磁通，而将垂直于铁氧体磁巧21的磁通方向的截面积设定成大于垂直 于软磁性金属磁巧22的磁通方向的截面积。软磁性金属磁巧22的端部与铁氧体磁巧21 相接合，并且软磁性金属磁巧22与铁氧体磁巧21相对的部分的面积与软磁性金属磁巧22 的截面积相等。
[0013] 图4表示在线圈中流动的电流小的情况，即，由卷绕部的软磁性金属磁巧励磁的 磁通23小的情况。因为软磁性金属磁巧22的磁通密度比铁氧体磁巧21的饱和磁通密度 小，所W从软磁性金属磁巧22流出的磁通23能够直接流入铁氧体磁巧21，并且没有磁通 23的泄漏。在线圈中流动的电流小的情况下，电感的降低被抑制得小。
[0014] 图5是表示在线圈中流动的电流大的情况，即，由卷绕部磁巧励磁的磁通大的情 况。如果软磁性金属磁巧22的磁通密度比铁氧体磁巧21的饱和磁通密度变大的话，则从 软磁性金属磁巧22流出的磁通23不能通过接合部直接流入铁氧体磁巧21，而是成为如虚 线箭头所示的那样磁通23通过周围的空间流动。目P，因为磁通23在相对磁导率为1的空 间中流动，所W有效磁导率降低，并且电感急剧降低。也就是说，在叠加了成为软磁性金属 磁巧22的磁通密度比铁氧体磁巧21的饱和磁通密度大那样的大电流的情况下，会有电感 降低的问题。另外，由于发生磁通23的泄漏，所W还存在由于该磁通与线圈的交链而铜损 增大的问题。
[0015] 该样在现有技术中由于仅仅考虑了铁氧体磁巧和软磁性金属磁巧的截面积，从而 忽略了接合部上的磁饱和问题，并且电感的直流叠加特性不充分。
[0016] 本发明是为了解决上述问题而研究出来的结果，其目的在于在使用了组合了铁氧 体磁巧和软磁性金属磁巧的复合磁巧的电抗器中改善电感的直流叠加特性。
[0017] 解决技术问题的手段
[0018] 本发明的电抗器是一种由用铁氧体磁巧构成的一对磁辆部磁巧、被配置于上述磁 辆部磁巧的相对的平面之间的卷绕部磁巧、被卷绕于上述卷绕部磁巧的周围的线圈构成的 电抗器，上述卷绕部磁巧由软磁性金属磁巧构成，上述卷绕部磁巧的被线圈卷绕的部分的 磁巧截面积大致一定，在将上述卷绕部磁巧的被线圈卷绕的部分的磁巧截面积设定为S1， 并将上述卷绕部磁巧的与上述磁辆部磁巧相对的部分的面积设定为S2时，面积比S2/S1在 1. 3~4. 0的范围内。通过该样，能够在组合使用铁氧体磁巧和软磁性金属磁巧的复合磁巧 的电抗器中，改善电感的直流叠加特性。
[0019] 另外，本发明的电抗器优选卷绕部磁巧通过组合2个W上的软磁性金属磁巧来构 成。通过该样，在粉末成形下的制作变得容易，并且能够回避由于磁巧加工而引起的强度降 低或损耗增大。
[0020] 另外，本发明的电抗器优选在磁辆部磁巧与卷绕部磁巧相对的间隙中设置间隔 (gap)。通过该样，能够调节磁导率，并且能够容易地将电抗器的电感调节为任意的电感。
[0021] 发明效果
[0022] 通过本发明，能够在组合使用铁氧体磁巧和软磁性金属磁巧的复合磁巧的电抗器 中，改善电感的直流叠加特性。
【附图说明】
[0023] 图1 (a)、化）是表示本发明的一个实施方式所设及的电抗器的结构的截面图。
[0024] 图2(a)、化）是表示本发明的其它实施方式所设及的电抗器的结构的截面图。
[0025] 图3(a)、化）是表示现有例所设及的电抗器的结构的截面图。
[0026] 图4是示意性地表示现有例所设及的铁氧体磁巧与软磁性金属磁巧的接合部的 结构和磁通的流动的图。
[0027] 图5是示意性地表示现有例所设及的铁氧体磁巧与软磁性金属磁巧的接合部的 结构和磁通的流动的图。
[002引图6是示意性地表示本发明的一个实施方式所设及的铁氧体磁巧与软磁性金属 磁巧的接合部的结构和磁通的流动的图。
[0029] 符号说明
[0030] 10.电抗器 11.磁辆部磁巧 12.卷绕部磁巧
[0031] 121.卷绕部 122.磁辆磁巧相对部
[0032] 13.线圈 14.间隔（gap) 21.铁氧体磁巧
[0033] 22.软磁性金属磁巧 23.磁通
【具体实施方式】
[0034] 本发明在组合了铁氧体磁巧和软磁性金属磁巧的复合磁巧中，通过防止磁通在铁 氧体磁巧与软磁性金属磁巧之间流出或者在流入的面上铁氧体的磁饱和，从而能够提高在 直流电流叠加下的电感。使用图6说明通过本发明得到的电感的直流叠加特性的改善效 果。
[0035] 图6的特征在于；将在由软磁性金属磁巧22构成的卷绕部磁巧中被线圈卷绕的部 分的与磁通方向相垂直的磁巧截面积设定为S1，并将在卷绕部磁巧中与铁氧体磁巧21相 对的部分的面积设定为S2时，面积S2大于磁巧截面积S1。
[0036] 通过将面积S2做得大于磁巧截面积S1，可W相对于软磁性金属磁巧22的线圈卷 绕部的磁通密度，减小软磁性金属磁巧22的与铁氧体磁巧21相对的部分的磁通密度。即 使是流到线圈的电流大的情况下，从软磁性金属磁巧22流出的磁通23也可W不通过周围 的空间而直接流入铁氧体磁巧21，并且能够抑制有效磁导率的降低。其结果即使在直流叠 加下也能够获得高电感。
[0037]W下参照附图来说明本发明的优选实施方式。
[003引图1是表示电抗器10的结构的图。图1化）是表示用A-A'切开图1 (a)的截面图。 电抗器10具有2个相对的磁辆部磁巧11和被配置于该磁辆部磁巧11之间的卷绕部磁巧 12W及被卷绕于卷绕部磁巧12的线圈13。线圈13既可W是被直接卷绕于卷绕部磁巧12 的方式也可W是被卷绕于线圈架的方式。
[0039]在磁辆部磁巧11中使用铁氧体磁巧。铁氧体磁巧与软磁性金属磁巧相比损耗非 常小，但是饱和磁通密度低。由于磁辆部磁巧11不被线圈13卷绕，所W即使增大宽度或厚 度也不会在线圈13的尺寸上有所影响。因此，通过增大磁辆部磁巧11的截面积能够补偿 饱和磁通密度低的不足。磁辆部磁巧11的截面积为相对磁通方向垂直的截面积，宽度X 厚度相当于截面积。由于铁氧体磁巧与软磁性金属磁巧相比容易成形，因此磁巧截面积大 的磁巧也容易制造。铁氧体磁巧优选使用Mn化系铁氧体。Mn化系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W有利于磁巧的小型化。
[0040] 卷绕部磁巧12是使用软磁性金属磁巧（例如铁压粉磁巧）。卷绕部磁巧12包含 线圈13卷绕的部分121和与磁辆部磁巧11相对的部分122。软磁性金属磁巧优选使用铁 压粉磁巧或化Si合金压粉磁巧。铁压粉磁巧或化Si合金压粉磁巧饱和磁通密度高，且高 频铁损也小于层叠电磁钢板，因此随着驱动频率的高频化而变得有利。将线圈卷绕部121 的与磁通方向相垂直的磁巧截面积设定为S1。磁通方向与线圈13发出的磁场的方向含义 相同，相当于线圈13的轴方向。磁巧截面积S1在磁通方向上大致相同。将磁巧相对部122 与磁辆部11相对的部分的面积设定为S2。
[0041] 因为如果线圈卷绕部121的磁巧截面积S1变大则线圈13的外形变大并且电抗器 10大型化，所W优选磁巧截面积S1小。但是，如果磁巧截面积S1变小则磁通不足，所W在 直流叠加下的电感降低。另外，如果磁巧截面积S1变小则由波动引起的磁通的振幅变大， 所W