[发明专利]电抗器

说明书

技术领域

本发明涉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)，特别是涉及电感的直流叠加特性的改善。

背景技术

作为现有的电抗器用的磁芯材料，使用层叠电磁钢板或软磁性金属压粉磁芯。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10kHz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芯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。

另一方面，作为高频铁损小的磁芯材料，众所周知有铁氧体磁芯。但是，由于和层叠电磁钢板或软磁性金属压粉磁芯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芯截面积的设计，从而存在形状变大的问题。

在专利文献1中，作为磁芯材料，公开了一种电抗器，其通过使用一种复合磁芯从而减小了损耗、尺寸和磁芯重量，该复合磁芯是通过将软磁性金属压粉磁芯用于线圈卷绕部并将铁氧体磁芯用于磁轭部而组合得到。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开2007-128951号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

虽然通过做成将铁氧体磁芯和软磁性金属磁芯组合的复合磁芯从而高频损耗会降低，但是，在作为软磁性金属磁芯使用了饱和磁通密度高的Fe压粉磁芯或FeSi合金压粉磁芯的情况下，存在将它们与铁氧体磁芯组合使用的复合磁芯的电感的直流叠加特性与仅使用软磁性金属磁芯的情况相比变差的问题。正如在专利文献1中也记载了的，由于铁氧体磁芯的饱和磁通密度低于软磁性金属磁芯，所以虽然通过增大铁氧体磁芯的磁芯截面积可以看到一定的改善效果，但是却得不到根本解决。

图4～图5是表示现有方式的一个例子。用图4～图5来说明在组合了铁氧体磁芯和软磁性金属磁芯的复合磁芯中的电感的直流叠加特性降低原因的考察。图4～图5是示意性地表示铁氧体磁芯21与软磁性金属磁芯22的接合部的结构和磁通23的流动的示意图。

图中的箭头是表示磁通23，在软磁性金属磁芯22的磁通23与铁氧体磁芯21的磁通23相等的情况下在各个磁芯中的箭头数目以相同数目来表示。由于每单位面积的磁通23是磁通密度，所以箭头的间隔越窄表示磁通密度越高。

由于铁氧体磁芯21与软磁性金属磁芯22相比饱和磁通密度低，因此为了在铁氧体磁芯中流动大的磁通，将垂直于铁氧体磁芯21的磁通方向的截面积设定成大于垂直于软磁性金属磁芯22的磁通方向的截面积。软磁性金属磁芯的端部与铁氧体磁芯相接合，并且软磁性金属磁芯22与铁氧体磁芯21的相对的部分的面积与软磁性金属磁芯22的截面积相等。

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芯励磁的磁通23小的情况。因为软磁性金属磁芯22的磁通密度比铁氧体磁芯21的饱和磁通密度小，所以从软磁性金属磁芯22流出的磁通23能够直接流入铁氧体磁芯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。

图5是表示在线圈中流动的电流大的情况，即，由卷绕部磁芯励磁的磁通大的情况。如果软磁性金属磁芯22的磁通密度相比铁氧体磁芯21的饱和磁通密度变大的话，则从软磁性金属磁芯22流出的磁通23不能通过接合部直接流入铁氧体磁芯21，而是变得如虚线箭头所示的那样磁通23通过周围的空间流动。即，因为磁通23在相对磁导率为1的空间中流动，所以有效磁导率降低，并且电感急剧降低。也就是说，在软磁性金属磁芯22的磁通密度比铁氧体磁芯21的饱和磁通密度变大那样的将大电流叠加的情况下，会有电感降低的问题。另外，由于发生磁通23的泄漏，所以还存在由于该磁通与线圈的连接而铜损增大的问题。

这样在现有的技术中由于仅仅考虑了铁氧体磁芯和软磁性金属磁芯的截面积，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。

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芯和软磁性金属磁芯的复合磁芯的电抗器中改善电感的直流叠加特性。

解决技术问题的手段