专利名称：电抗器装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电抗器装置，特别涉及形成主变压器(主トランス)和反馈变压器(帰還トランス)，在向初级线圈通电以及非通电时，从次级线圈将输出取出的电抗器装置。
背景技术：
例如下述专利文献1及图9所示公告的变压器50，通过第一E形铁氧体铁心51与第二E形铁氧体铁心组装成铁心装置。如图10所示，例如第一E形铁氧体铁心51有中足部53、和配置在中足部53两侧的一对外足部54、55。相互平行配置的中足部53及外足部54、55在各端部由基部56保持成一体。通过线圈骨架58在中足部53的周围缠绕线圈57后，通过在中足部53和一对外足部54、55的另外端部安装第二E形铁氧体铁心52，组装成变压器50。
配置于现有的E铁心的中足部和中足部的两侧的一对外足部的截面积，由于向中足部缠绕初级线圈、次级线圈，在中足部发生的磁动势平分到配置于中足部12两侧的一对外足部13、14，所以，理论上，与中足部的截面积相比，配置在两侧的一对外足部的截面积分别为1/2。
专利文献1，日本实开昭59-109121号公报(实愿昭58-2434号)。
但是，作为电抗器装置用铁心使用的E形铁氧体铁心50、51，将初级线圈和次级线圈缠绕在中足部53上作为电抗器装置使用时，以一个电抗器装置向初级线圈供给电力，向作为第一足部的中足部53和作为第三足部的一方的外足部55积蓄能量的同时，从缠绕在作为饱和足的另一方的外足部54的次级线圈取出能量。另外，停止缠绕在中足部53的初级线圈中流动的电流时，将积蓄在电抗器装置内的能量从缠绕在中足部53的次级线圈取出。这时，由于将电抗器装置使得直流磁场偏移进行使用，所以取出蓄积在电抗器装置的能量的一方的外足部55的截面积比中足部53的截面积小的话，一方的外足部55很快饱和或有饱和的可能性，从而不能积蓄充分的能量，出现不能成为适合于在构成一个转换循环(スイッチングサイクル)的开启和闭合时的两方从电抗器装置的次级线圈得到输出的电抗器装置的问题。
发明内容
本发明的目的是，提供一种适合在一个转换循环的开启和闭合时均能分别从第一次级线圈及第二次级线圈得到规定量的能量的电抗器装置。
本发明的电抗器装置，具备铁心装置2、缠绕于铁心装置2的线圈装置3。铁心装置2具备相互并行配置的第一足部4、第二足部5、第三足部6、以及连结第一足部4、第二足部5、第三足部6形成磁回路的基部7。线圈装置3具备缠绕于第一足部4的初级线圈Np、缠绕于第二足部5的第一次级线圈Ns、缠绕于第一足部4或第三足部6第二次级线圈Nf。第二足部5具备比第三足部6的截面积小的小截面部11。
对初级线圈Np通电流，通过第一足部4和基部7在第二足部5与第三足部6分离的磁通F1、F2在铁心装置2发生。对初级线圈Np附加电压期间，缠绕从第一次级线圈Ns取出能量的第一次级线圈Ns的第二足部5没有必要在其上积蓄能量，所以第二足部5的截面积可以是第一足部4以及第三足部6的1/2截面，可以实现小型轻量化和降低成本。铁心装置2向充分积蓄能量的第三足部6积蓄能量时的磁通量密度相对饱和磁通量密度非常低，停止初级线圈Np中的电流后，能够从缠绕于第一足部4或第三足部6的第二次级线圈Nf，取出积蓄在铁心装置2的能量。
在一个转换循环的开启和闭合时均能分别从电抗器装置的第一次级线圈及第二次级线圈得到规定量的能量。
图1是示出了本发明的电抗器装置的立体图。
图2是图1的电抗器装置的分解立体图。
图3是安装了线圈装置的铁心装置的截面图与显示H-B特性的图表。
图4是适用本发明的电抗器装置的转换电源的电路图。
图5是本发明的电抗器装置的第一足部的截面图。
图6是示出了本发明的其它的实施形态的第一足部的截面图。
图7是示出了使用在本发明的电抗器装置的线圈骨架的其他实施形态的立体图。
图8是示出了图3所示的线圈构造的其他实施形态的截面图。
图9是现有的电抗器装置的截面图。
图10是现有的铁心装置的立体图。
符号说明2...铁心装置、3...线圈装置、4...第一足部、5...第二足部、6...第三足部、7...基部、Np...初级线圈、Ns...第一次级线圈、Nf...第二次级线圈、11...小截面部、20...内空腔、21...内侧筒部、22...第一线圈骨架、25...第二线圈骨架、26...侧部空洞、27...侧部筒部、28...第三线圈骨架、30...间隙、31...磁性体、32...凹部、34...侧部空腔。
具体实施例方式
以下就本发明涉及的电抗器装置的实施方式以图1～图6进行说明。
图3为本发明一实施形态的电抗器装置的截面图。如图所示，该电抗器装置，具备相互并行配置的第一足部4、第二足部5、第三足部6、以及将它们进行连结而形成磁回路的基部7。线圈装置3具备缠绕于第一足部4的初级线圈Np、缠绕于第二足部5的第一次级线圈Ns、缠绕于第一足部4或第三足部6的第二次级线圈Nf。第二足部5具备比第三足部6的截面积小的小截面部11。图4所示为本发明涉及的电抗器装置的等效电路1和适用于电抗器装置的等效电路的转换(スイッチング)电源的电路。
电抗器装置1具备设有初级线圈Np和次级线圈N的变压器T。初级线圈Np的一端连接直流电源Ei的正极端子，初级线圈Np的另一端通过漏电感Ls连接到主开关Qm一端。主开关Qm的另一端连接到直流电源Ei的负极端子，主开关Qm的控制端子(gate)连接到控制回路40。另外，主开关Qm的一端通过辅助开关Qs以及缓冲电容器Cs连接到直流电源Ei的正极端子，辅助开关Qs的控制端子连接到控制回路40。
作为主足的第一足部4、缠绕于第一足部4的初级线圈Np、作为饱和足的第二足部5、缠绕于第二足部5的第一次级线圈Ns以及基部7构成主变压器T1，第一足部4、缠绕于第一足部4的初级线圈Np和第二次级线圈(回授绕组)Nf以及基部7构成反馈变压器T2。对等地，将可饱和电抗器SL并列连接到第一次级线圈Ns，第一次级线圈Ns和可饱和电抗器SL通过输出整流二极管Do1与电容器Co、负载Ro进行连接。第二次级线圈，通过输出整流二极管Do2与电容器Co、负载Ro连接。图4所示的输出电压检测回路41监视向负载Ro的输出电压，对应输出电压的检测信号通过光耦合器42输出到控制回路40，由此，控制回路40按照输出电压检测回路41的检测电压的水平，能够控制对主开关Qm、辅助开关Qs的驱动信号的脉冲幅度。
图1所示的是包括图4所示的主变压器T1和反馈变压器T2的电抗器装置1的立体图，分解立体图如图2所示。
电抗器装置1，具备铁心装置2、缠绕于铁心装置2的线圈装置3，线圈装置3具有由任意绝缘性的树脂一体形成的第一线圈骨架22、第二线圈骨架25和第三线圈骨架28。第一线圈骨架22内配置第一足部4，第一线圈骨架22上缠绕初级线圈Np。第二线圈骨架25内配置第二足部5，第二线圈骨架25上缠绕第一次级线圈Ns。另外，第三线圈骨架28内配置第一线圈骨架22，第三线圈骨架28上缠绕第二次级线圈Nf。铁心装置2具有相互并行配置的第一足部4、第二足部5、作为分路足的第三足部6以及与连接第一足部4、第二足部5、第三足部6形成磁回路的基部7形成相互对称的形状的1对E形铁心。在本实施方式中，第一足部4有圆形截面，在基部7的略中央部突出形成。在基部7的一端与另一端分别形成的第二足部5和第三足部6分别有矩形截面，但第二足部5的截面积为第一足部4或第三足部6的30％～70％范围，例如是第三足部6的大致一半，第一足部4和第三足部6拥有大致相同的截面积。
图2及图3所示内容为本发明的第一实施例的电阻抗装置用铁心的实施例的立体图以及A-A线截面图。本实施例电阻抗装置用铁心1拥有例如在由铁氧体铁心构成的中足部2和配置于中足部2的两侧的一对外足部3、4，各足部2、3、4呈相互平行配置的形状。
如图3所示，易于集中磁通量而引起磁饱和的小截面部11，由相向的一对各第二足部5的前端部的切口部10形成，所以，整体上在第二足部5的长度方向的大致中央部形成小截面部11。通过限定第二足部5的饱和部位，可以控制根据铁心装置2的形状及特性的偏差产生的饱和时期的变化以及饱和时的电感变化。由于在第三足部6的中央部形成间隙12，所以通过间隙12、赋予第三足部6对于直流磁化难于饱和的特性，通过在第三足部6分流的磁通量，能够在第三足部6内积蓄能量，可以将第三足部6的间隙作为初级线圈Np的漏电感使用。另外，即便在第三足部6形成间隙12，但通过在间隙12上缠绕第二次级线圈Nf，可以降低向电抗器装置外部漏泄的磁通量、减少对外部的影响。
如图2所示，第一线圈骨架22形成收容第一足部4的内侧空洞20以及内空腔20，并且形成缠绕初级线圈Np的内侧筒部21。内侧筒部21形成为圆筒状、缠绕初级线圈Np。为了在一方的端部的凸缘盘35上稳定地配置电抗器装置，形成弯曲部36。第二线圈骨架25形成收容第二足部5的侧部空洞26，并且具有形成缠绕第一次级线圈Ns的大致矩形截面的侧部筒部27，在侧部筒部27的两端部形成凸缘盘37。第三线圈骨架28形成收容缠绕初级线圈Np的内侧筒部21的外侧空洞23，并且形成缠绕第二次级线圈Nf的圆筒状的外侧筒部24。缠绕初级线圈Np的第一线圈骨架22的内侧筒部21和缠绕第二次级线圈Nf的第二线圈骨架25的外侧筒部24，对第一足部4都呈同心状地配置。通过第一线圈骨架22、第二线圈骨架25及第三线圈骨架28，能够将初级线圈的Np、第一次级线圈Ns、第二次级线圈Nf确实配置到规定的位置。在外侧筒部24上形成圆弧状的凹部32，凹部32内配置磁性体31，所以磁性体31插入缠绕于第一足部4初级线圈Np和第二次级线圈Nf之间。
在缠绕第二次级线圈Nf的第三线圈骨架28的外侧筒部24形成两个以上的凹部32，可以对每个凹部32内配置磁性体31。例如，如图6所示，在缠绕第二次级线圈Nf的第三线圈骨架28的外侧筒部24的同一圆周上的斜对角线上，以90度的等角度间隔形成的不多于四个的凹部32分别配置磁性体31，通过增减插入的磁性体的数量，将漏电感Ls调整至规定的值的同时，通过将凹部32设置在斜对角线的4处，即使由于磁性体的原因线圈膨胀，但外形不变大。
在初级线圈Np和第二次级线圈Nf之间形成间隙或设定磁性体，通过线圈骨架的机械的位置关系，根据间隙或磁性体的长度、面积、数量，在与电抗器装置的外部的容量成分间生成共振电流，所以能够调整稳定的规定的漏电感。另外，在外侧筒部24的两端部分别形成凸缘盘38(图2)，在各凸缘盘38的下部装有植设作为导线的金属制的多个插头39的底座40。如图3所示，初级线圈Np和第三线圈骨架28的外侧筒部24间，即在缠绕于第一足部4的初级线圈Np和第二次级线圈Nf之间径向地形成间隙30(图8)，初级线圈Np和反馈绕组Nf之间形成适当的漏电感Ls，主开关QmOFF时，与电容器Cs可以生成共振电流。取代间隙30，也可设置有适当厚度的隔板。另外，通过设定间隙30，使初级线圈Np和反馈绕组Nf之间的寄生容量减少，有降低噪音的效果。为使第一足部4发生的磁通量基本均等地分流到第二足部5和第三足部6，使第二足部5的铁心截面积为第一足部4的1/2。另外，第二足部5以图3所示的B-H曲线的第三象限动作。将储蓄能量的第三足部6的截面积作为1，将第二足部5的磁通量与第三足部6的磁通量之和的第一足部4的截面积与第三足部6同等为1。作为别的方法，向间隙30(图8)配置绝缘纸等绝缘体(图未示)，在缠绕于内侧筒部21的初级线圈Np上通过绝缘体缠绕第二次级线圈Nf，或者在初级线圈Np和次级线圈Nf之间配置的绝缘体间配置磁性体31，根据初级线圈Np和次级线圈Nf之间配置的磁性体31、间隙或绝缘体的粗细、长度或数量，可以调整漏电感Ls。
这样，通过第一足部4和第二足部5构成主变压器T1，通过第一足部4和第三足部6构成成为蓄积能量的电抗器的反馈变压器T2。主变压器T1为通常的1/2，反馈变压器T2也可以考虑为同等，所以相对的容量与一般的向前方式的变压器和电抗器比较为2/3，可以实现30％以上的小型化。
初级线圈Np和反馈绕组Nf之间形成漏电感Ls，使其与电容器Cs共振，所以反馈变压器T2的电涌电压变少，产生多个输出的多输出电源，输出间的相互制约性(交叉调节)良好。据此，可防止改善控制性所需的次级侧零部件数的增大，对零部件个数、实际安装面积以及损失的降低具有效果。如图1及图2所示，本发明的电抗器装置是由通过铁心装置2与线圈装置3的嵌合式线圈骨架构造构成的，通过将初级线圈Np缠绕于第一线圈骨架22、第二次级线圈(反馈绕组)Nf缠绕在不同于第一线圈骨架22的第三线圈骨架28、将第一线圈骨架22嵌合组装到第三线圈骨架28，可以制作成在初级线圈Np和第二次级线圈Nf之间具有适当的漏电感和较少寄生电容的反馈变压器T2。
通过来自控制回路40的驱动信号，主开关Qm接通时，由来自直流电源Ei并通过主变压器T1的初级线圈Np、漏电感Ls及主开关Qm的电流流通，通过流通在初级线圈Np的电流，向漏电感储蓄能量的同时，由来自直流电源Ei并通过反馈变压器T2的初级线圈Np、漏电感Ls及主开关Qm的共振电流流通，通过流通在初级线圈Np的电流向漏电感Ls储蓄能量。初级线圈Np电流接通时，第一足部4发生的磁通量F如图3的H-B图表(A)、(B)及(C)所示，被分割为通过第一足部4、基部7及第二足部5的一方的磁通量F1和通过第一足部4、基部7及第三足部6的另一方的磁通量F2。由通过第二足部5的一方的磁通量F1，对于输出整流二极管Do1，正向的电流在第一次级线圈Ns发生，所以，流过第一次级线圈Ns的电流，经过输出整流二极管Do1整流并蓄积到电容器Co的同时，流向负荷Ro。但是，对于输出整流二极管Do2，反方向的电流在第二次级线圈Nf发生，所以，第二次级线圈Nf内电流不能通过。
控制回路40停止对主开关Qm的驱动信号的同时，向辅助开关Qs发出驱动信号，辅助开关Qs开启。主开关Qm关闭时，蓄积在第三足部6的能量，由构成反馈变压器T2的第二次级线圈(反馈绕组)Nf经输出整流二极管Do2整流并蓄积到电容器Co的同时，流向负荷Ro。另外，辅助开关Qs开启时，蓄积在漏电感Ls的能量的一部分向缓冲电容器Cs充电。通过此能量，可饱和电抗器SL的磁通量向饱和方向偏磁，辅助开关Qs关闭前可饱和电抗器SL饱和，增加电流后，辅助开关Qs关闭，达成软转换。
本发明实施方式中，在向初级线圈Np附加电压期间从第一次级线圈Ns取出能量，所以，缠绕没有必要积蓄能量的第一次级线圈Ns的第二足部5的截面积为第一足部4以及第三足部6的1/2的截面即可，可以实现小型轻量化及降低成本。向在铁心装置2内积蓄充分的能量的第三足部6积蓄能量时的磁通量密度，相对饱和磁通量密度非常低，停止初级线圈Np的电流后，可以从缠绕于第一足部4或第三足部6的第二次级线圈Nf取出蓄积在铁心装置2的能量。
另外，向缠绕于第一足部4的初级线圈Np通电流时，从第二次级线圈Ns取出，铁心装置2的初级线圈Np无电流时，将积蓄在铁心装置2的能量从第二次级线圈Nf取出，所以，可以由缠绕在第二足部5的第一次级线圈Ns和缠绕在第一足部4的第二次级线圈Nf取出附加于初级线圈的一个循环的能量。
本发明的所述实施方式可以变更。例如，也可以将第二次级线圈Nf不缠绕在第一足部4上而是缠绕在第三足部6上。也可以不使第二足部5饱和而使用。也可以不将第一足部4、第二足部5及第三足部6配列在一直线上，而以120度的角度在同一圆周上或以不同的角度、或在不同的圆周上立体配列。
本发明除适用于电抗器装置之外，还可以适用于转换电源。
权利要求
1.一种电抗器装置，其特征在于，具备铁心装置和缠绕于该铁心装置的线圈装置；所述铁心装置具有相互平行配置的第一足部、第二足部、第三足部，和连结所述的第一足部、第二足部、第三足部形成磁回路的基部；所述线圈装置具有缠绕于所述第一足部的初级线圈、缠绕于所述第二足部的第一次级线圈，和缠绕于所述第一足部或第三足部的第二次级线圈；所述第二足部具有比所述第三足部的截面积小的小截面部。
2.如权利要求1所述的电抗器装置，其特征在于，所述第二足部的截面积在所述第一足部或第三足部的30％～70％的范围内。
3.如权利要求1所述的电抗器装置，其特征在于，在所述第二足部形成易于集中磁通量而引起磁饱和的小截面部。
4.如权利要求1～3中的任一项所述的电抗器装置，其特征在于，在所述第三足部的一部分设有间隙。
5.如权利要求1所述的电抗器装置，其特征在于，所述第一足部、第二足部及基部，以及所述缠绕于第一足部的初级线圈和缠绕于第二足部的第一次级线圈，构成主变压器；所述第一足部、第三足部及基部，以及缠绕于所述第一足部的初级线圈、和缠绕于所述第一足部或第三足部的第二次级线圈，构成反馈变压器。
6.如权利要求1所述的电抗器装置，其特征在于，将所述初级线圈和第二次级线圈缠绕于所述第一足部；将所述第一次级线圈缠绕于所述第二足部；从所述第一次级线圈和所述第二次级线圈取出附加至所述初级线圈的一个循环的能量。
7.如权利要求6所述的电抗器装置，其特征在于，向缠绕在所述第一足部的所述初级线圈与第二次级线圈之间形成的间隙赋予规定的漏电感，生成共振电流。
8.如权利要求7所述的电抗器装置，其特征在于，在缠绕于所述第一足部的初级线圈与第二次级线圈之间插入磁性体。
9.如权利要求1所述的电抗器装置，其特征在于，所述线圈装置具有形成收容所述第一足部的内侧空洞以及该内空腔并形成缠绕所述初级线圈的内侧筒部的第一线圈骨架；形成收容所述第二足部的侧部空腔，且具有缠绕所述第一次级线圈的侧部筒部的第二线圈骨架；形一对缠绕了所述初级线圈的所述内侧筒部进行收容的外侧空洞，并形成缠绕所述第二次级线圈的外侧筒部的第三线圈骨架。
10.如权利要求9所述的电抗器装置，其特征在于，将缠绕所述初级线圈的所述第一线圈骨架的所述内侧筒部，和缠绕所述第二次级线圈的所述第三线圈骨架的外侧筒部，对所述第一足部全都配置成同心状。
11.如权利要求9或10所述的电抗器装置，其特征在于，在缠绕所述第二次级线圈的所述第三线圈骨架的外侧筒部形成凹部，在该凹部配置磁性体。
12.如权利要求11所述的电抗器装置，其特征在于，在缠绕所述第二次级线圈的所述第三线圈骨架的外侧筒部，形成两个以上的所述凹部，在各个所述凹部配置了磁性体。
13.如权利要求11或12所述的电抗器装置，其特征在于，在缠绕所述第二次级线圈的所述第三线圈骨架的外侧筒部的同一圆周上的对角线上，以90度的等角度间隔形成的不多于四个的所述凹部，分别配置了所述磁性体。
14.如权利要求1所述的电抗器装置，其特征在于，所述线圈装置具有形成收容所述第一足部的内侧空洞以及该内空腔，并形成缠绕所述初级线圈的内侧筒部的第一线圈骨架；形成收容所述第二足部的侧部空洞，并具有缠绕所述第一次级线圈的侧部筒部的第二线圈骨架；和形成收容所述第三足部的侧部空洞，并具有缠绕所述第二次级线圈的侧部筒部的第三线圈骨架；从所述第一次级线圈和所述第二次级线圈取出一个循环的能量。
15.如权利要求1所述的电抗器装置，其特征在于，所述线圈装置具有形成收容所述第一足部的内侧空洞及该内空腔，并形成缠绕所述初级线圈的内侧筒部的第一线圈骨架；和形成收容所述第二足部的侧部空洞，并具有缠绕所述第一次级线圈的侧部筒部的第二线圈骨架；隔着缠绕于所述内侧筒部的所述初级线圈上的绝缘体缠绕所述第二次级线圈。
16.如权利要求1所述的电抗器装置，其特征在于，在配置于所述初级线圈和所述次级线圈间的绝缘体之间配置磁性体。
17.如权利要求11或16所述的电抗器装置，其特征在于，借助插入所述初级线圈与所述次级线圈之间的磁性体的粗细、长度或数量，调整漏电感。
全文摘要
在一个转换循环的开启以及关闭时，均可从电抗器装置的第一次级线圈及第二次级线圈分别得到规定量的能量。电抗器装置具备铁心装置(2)、缠绕于铁心装置的线圈装置(3)。铁心装置具备相互平行配置的第一足部(4)、第二足部(5)、第三足部(6)以及连接第一足部、第二足部、第三足部而形成磁回路的基部(7)。线圈装置具有缠绕于第一足部的初级线圈(N
文档编号H01F27/24GK1622234SQ20041008796
公开日2005年6月1日 申请日期2004年10月27日 优先权日2003年11月28日
发明者三浦博文, 横原映二 申请人:三垦电气株式会社