專利名稱：電抗器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)簡單、小型且高頻特性良好的電抗器。
背景技術(shù)：
一直以來，例如為了除去開關(guān)噪聲等，而將電抗器安裝在各種逆變器等中，并期望 電抗器小型、成本低且具有高性能，并且可以用簡單的結(jié)構(gòu)來容易地制造。如圖6(A)所示， 在電抗器中，利用式子fo= 1/(2 π (L-C0)172)來表示在繞組部(線圈)的電感L與分布電 容Ctl中發(fā)生諧振的諧振頻率&，在比諧振頻率&低的低頻時作為電抗器來發(fā)揮作用。通常，為了得到小型、低成本并具有高電感L的電抗器，在通過將圓銅線多層卷繞 為螺旋狀的多層卷繞來形成電抗器的卷繞方法中，由于線圈的分布電容Cc/變大，諧振頻率 fc/變低，因此在高頻區(qū)域中得不到電抗器的功能，高頻特性下降。另一方面，在低頻區(qū)域中 當(dāng)增加卷數(shù)時，繞組的直流電阻值Rdc變高，電流損失等變大。另一方面，為了降低直流電 阻值Rdc，需要粗線，這使卷繞變得較困難并且不能實現(xiàn)小型化。同時，作為高頻特性良好的電抗器，以往公知有如下的電抗器，即在縱方向上對寬 度尺寸大于厚度尺寸的扁方線進行卷繞的扁方線扁立卷繞(edgewise winding)的電抗器 (例如，專利文獻(xiàn)1)。在該扁立卷繞中，由于線圈的分布電容小，因此諧振頻率&變高，能 夠得到高頻特性良好的電抗器。此外，還公知有將扁方狀的導(dǎo)線多次緊密地重疊卷繞的卷 繞構(gòu)造的、具有與扁立卷繞同等的體積效率的電抗器(例如，專利文獻(xiàn)2)。專利文獻(xiàn)1 日本特開平10-97927號公報專利文獻(xiàn)2 日本特開2003-124039號公報但是，在扁立卷繞中，為了得到高電感，使線圈的卷繞長度較長。而為了縮短卷繞 長度，需要縱橫比(高度與寬度之比)較大的扁方線，因而無法實現(xiàn)電抗器的小型化和低成 本化。另一方面，扁方線不僅成本高，還增加了組裝工時，成品率低。而且，即使在使用扁方 狀的導(dǎo)線而成為與扁立卷繞同等的體積效率的情況下，也不能充分實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的簡化及低成 本化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述的問題點而提出的，其目的在于，提供一種結(jié)構(gòu)簡單且小 型、并具有良好的高頻特性的電抗器。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的電抗器中至少設(shè)有一對子繞組體，該子繞組體具有 在卷軸方向上分開的多個繞組部，所述繞組部以多層且對齊卷繞的方式卷繞繞線，按照如 下方式進行組合，即，分別將所述一對子繞組體中的一方的子繞組體的繞組部配置在另一 方的子繞組體的卷軸方向的外側(cè)部與繞組部之間的間隙部，而將另一方的子繞組體的繞組 部配置在一方的子繞組體的卷軸方向的外側(cè)部與繞組部之間的空隙部，使得各子繞組體的 繞組部在卷軸方向上彼此鄰接而排列為一列，將所述一方的子繞組體與另一方的子繞組體 并聯(lián)連接而形成一個主繞組體，所述主繞組體的中空部插入有由磁性體構(gòu)成的磁心。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，各子繞組體的繞組部形成為多層且對齊卷繞，一方的子繞組體及另 一方的子繞組體的繞組部分別配置在另一方的子繞組體及一方的子繞組體的外側(cè)部與繞 組部之間的間隙部中，各子繞組體的繞組部相互鄰接而成為一列，形成主繞組體，同時形成 由多個分割繞組部分構(gòu)成的分割卷繞，且并聯(lián)連接一對子繞組體。因此，可以使主繞組體小 型化，同時通過分割卷繞降低了繞組部整體的分布電容，因此可以得到高諧振頻率，并且通 過并聯(lián)連接使繞組部整體的串聯(lián)電阻值降低。由此，能得到結(jié)構(gòu)簡單且小型，并具有良好的 高頻特性的電抗器。優(yōu)選地，對于上述一方的子繞組體與另一方的子繞組體，分別使卷軸方向相反而 對各自繞組部的繞線進行卷繞，并分別連接一方的子繞組體的繞組部的卷繞起點與另一方 的子繞組體的卷繞終點而成為并聯(lián)連接。因此，確保了輸入側(cè)與輸出側(cè)繞組配置的對稱性， 且高頻區(qū)域的阻抗特性相同，因此高頻阻抗穩(wěn)定。優(yōu)選地，所述繞線的線材由具有圓形或橢圓形截面形狀的圓線構(gòu)成。因此，由于使 用了通用的導(dǎo)線，因此可以實現(xiàn)低成本化。優(yōu)選地，所述主繞組體由2個子繞組體構(gòu)成，而 且所述子繞組體由2個繞組部構(gòu)成。優(yōu)選地，所述電抗器中設(shè)有一對所述主繞組體，在各主繞組體的中空部中，配置有 由口字狀的磁性體構(gòu)成的磁心的兩腳部。因此，可以得到結(jié)構(gòu)簡單且小型，并具有良好的高 頻特性的電抗器。


根據(jù)下面參照附圖對優(yōu)選實施方式進行的說明，可以更清楚地理解本發(fā)明。但是， 實施方式及附圖僅僅是用于圖示及說明，不應(yīng)用于確定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍由附 加的權(quán)利要求來確定。在附圖中，多個附圖中的同一部件符號表示同一部分。圖1是示出本發(fā)明的一個實施方式的電抗器的平面圖。圖2是示出圖1的子繞組體的配置狀態(tài)的平面圖。圖3是示出圖1的電抗器的電路圖。圖4中的(A)是示出組裝前的主繞組體的立體圖、(B)是示出組裝后的主繞組體 的立體圖。圖5是示出主繞組體的完成狀態(tài)的立體圖。圖6中的㈧是示出繞組部的分割卷繞之前的狀態(tài)的圖、⑶是表示分割卷繞后 的狀態(tài)的圖。
具體實施例方式以下，根據(jù)

本發(fā)明的實施方式。圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式的電 抗器的平面圖。該電抗器1中設(shè)置有一對主繞組體3，該主繞組體3由例如兩個一對的子 繞組體2-1、2-2構(gòu)成，該電抗器1是通過組合該主繞組體3、3和由口字狀的磁性體構(gòu)成的 磁心4而形成的。磁心4的兩腳部配置在各主繞組體3、3的中空部。S表示各繞組部5-1、 5-2的多層對齊卷繞的卷繞起點，F(xiàn)表示同一卷繞的卷繞終點。因此，從一個繞組部的F連 接到下一個繞組部的S來進行卷繞，并在F處結(jié)束。圖2是示出主繞組體3中的一對子繞組體2-1、2_2的配置狀態(tài)的平面圖。以下，
4首先以一對子繞組體2-1、2-2中的一個子繞組體2-1為例進行說明。上述子繞組體2-1具有在卷軸方向上分開的多個(例如兩個)繞組(線圈)部 5-1、5-2。繞組部5-1、5-2按照多層且對齊卷繞的方式卷繞有繞線7，在卷軸方向的繞組部 5-1、5-2之間和繞組部5-1的外側(cè)部，設(shè)有能夠分別收納各繞組部5-1、5-2相應(yīng)部分的兩個 間隙部6-1、6-2。S卩，在子繞組體2-1中，兩個繞組部5-1、5-2和間隙部6_1、6_2在卷軸方 向上交替地鄰接配置。該繞組部5-1、5-2在繞組部之間連接繞線7的狀態(tài)下，相當(dāng)于隔著 間隙部6-1的兩個分割繞組部分，從而形成分割卷繞。上述主繞組體3中，一對子繞組體2-1、2_2中的一方的子繞組體2_1的繞組部
5-1、5-2分別配置在另一方的子繞組體2-2的間隙部6-1、6-2中，且一方的子繞組體2-1的 間隙部6-1、6-2中分別配置有另一方的子繞組體2-2的繞組部5-1、5-2，從而各子繞組體 2-U2-2的繞組部5-1、5-2以在卷軸方向上交替地鄰接而排成一列的方式組合，并使一方 的子繞組體2-1與另一方的子繞組體2-2形成為并聯(lián)連接。即，在按照一方的子繞組體2-1 的繞組部5-2、另一方的子繞組體2-2的繞組部5-1、一方的子繞組體2-1的繞組部5_1、以 及另一方的子繞組體2-2的繞組部5-2的順序，在卷軸方向上鄰接而排成一列的狀態(tài)下，通 過并聯(lián)連接部10將一對子繞組體2-1、2-2并聯(lián)連接(圖3)。由此，在將各子繞組體2-1、 2-2形成為繞組部5-1、5-2的分割卷繞，并將一對子繞組體2-1、2-2并聯(lián)連接的狀態(tài)下，按 照多層且對齊卷繞的方式將各繞組部5-1、5-2鄰接配置成一列，因此可以使主繞組體3小 型化。當(dāng)電流流過主繞組體3中，例如對端子10施加正電壓而使電流流過時，流過各子繞 組體2-1、2-2的電流向同一方向流動，在磁心4中產(chǎn)生的磁通也是在同一方向上產(chǎn)生。圖3示出圖1的電抗器1的電路圖。主繞組體3例如是使用2個相同的子繞組體， 由上述的一方的子繞組體2-1、和反向后如上述那樣配置的另一方的子繞組體2-2構(gòu)成。 即，主繞組體3由一方的子繞組體2-1(其具有分割卷繞的繞組部5-1、5-2)和另一方的子 繞組體2-2 (其具有與該繞組方向相反的被分割卷繞的繞組部5-1、5-2)并聯(lián)連接而形成。圖4中的㈧是示出組裝前的主繞組體3的立體圖，⑶是示出組裝后的主繞組體 3的立體圖。在圖4(A)中，如上所述，各子繞組體2-1、2-2是相同的繞組體，是使子繞組體 2-2的卷軸方向與子繞組體2-1的卷軸方向相反后，將各繞組部5-1、5-2與各間隙部6_1、
6-2組合后的產(chǎn)物，并且各子繞組體2-1、2-2的繞組部5-1、5-2的卷繞方向彼此相反。在子 繞組體2-1中，卷繞起點S位于繞組部5-1的繞線7中的引出線7a附近，兩個繞組部5_1、 5-2彼此通過繞線7的連接線7b連接，卷繞終點F位于繞組部5-2的繞線7的引出線7c附 近，通過同一連續(xù)繞線7來形成子繞組體2-1。并且，如圖4(B)所示，主繞組體3中，利用并聯(lián)連接部10(圖3)分別連接一方的 子繞組體2-1的繞組部5-1中的卷繞起點S的繞線7a與另一方的子繞組體2_2的繞組部 5-2中的卷繞終點F的繞線7c、以及一方的子繞組體2-1的繞組部5-2中的卷繞終點F的 繞線7c與另一方的子繞組體2-2的繞組部5-1中的卷繞起點S的繞線7a，而將一對子繞組 體2-1、2-2并聯(lián)連接。另外，代替上述的并聯(lián)連接，也可以使用卷繞方向不同的2個子繞組體2-1、2_2， 并將一方的子繞組體2-1和另一方的子繞組體2-2配置在相同方向，并且并聯(lián)連接。在該實施方式中，雖然將繞組部5-1、5_2形成為例如4層卷繞的多層卷繞，但并不 限于此。另外，偶數(shù)層卷繞與奇數(shù)層卷繞相比，在卷繞了繞線7的狀態(tài)下形狀很難破壞，此外，由于卷繞起點S和卷繞終點F的引出線7a、7c位于繞組部5-1、5-2的相同端部側(cè)，因此 其操作容易，為更優(yōu)選。圖5是示出主繞組體3的完成狀態(tài)的立體圖。主繞組體3具有輸入側(cè)的輸入線11 和輸出側(cè)的輸出線12，并且未圖示的繞線7(引出線7a、7c，繞組部5_1、5_2之間的連接線 7b)以及并聯(lián)連接部10收納在封帶15內(nèi)。如上所述，如圖6 (A)所示，在繞組部5-1、5_2的分割卷繞之前的狀態(tài)下，設(shè)繞組部 的電感為L、分布電容為Ctl，則諧振頻率&用1/(2 π (L-C0)172)來表示。與此相對，如 圖6(B)所示，在繞組部5-1、5-2為分割卷繞的情況下，由于電感為L/2且分布電容為Q/2 的2個繞組部5-1、5-2串聯(lián)連接，因此整體的分布電容成為Q/4，與不進行分割卷繞的情況 相比繞組部整體的分布電容降低。因此，用。=1/(2 π (L.C0/4)1/2) =2·^來表示諧振 頻率f^。如上所述，分割卷繞時的諧振頻率fca變高，成為不進行分割卷繞時的諧振頻率& 的2倍，直至高頻區(qū)域都能得到電抗器功能。并且，由于將2個子繞組體2-1、2_2并聯(lián)連接來形成主繞組體3，因此對于各子繞 組體2-1、2-2的繞組部5-1、5-2的直流電阻值Rdc，將兩個子繞組體2_1、2-2并聯(lián)連接后的 整體直流電阻值成為Rdc/2，與并聯(lián)連接前的相比變低。由此，即使是細(xì)繞線，由于是并聯(lián)連 接，也成為較低的直流電阻值Rdc，使卷繞變得容易，同時能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。關(guān)于子繞組體2-1、2_2的繞組部5-1、5_2的繞線7的線材，例如使用通用銅細(xì)線 的、具有圓形截面形狀的圓線。由于是通用的圓銅線，因此成本較低。另外，也可以代替圓 線而使用編織線(絞合線)。由于各子繞組體2-1、2_2的繞組部5-1、5_2是在卷繞寬度方向上對齊的狀態(tài)下卷 繞細(xì)圓線的對齊卷繞，因此可以根據(jù)現(xiàn)有的加工方法容易地進行卷繞加工，并且成品率高， 成本更低。并且，由于各子繞組體2-1、2-2的繞組部5-1、5-2為多層卷繞，因此可以增加卷 繞層數(shù)而在相同的卷數(shù)下縮短電抗器1的長度。雖然圖4的子繞組體2-1、2_2不通過繞線管(bobbin)而卷繞繞線來形成多層且 對齊卷繞，但是，也可以例如使用由合成樹脂等的絕緣材料構(gòu)成的、具有中空筒狀的形狀的 繞線管，在該繞線管上卷繞繞線而形成多層且對齊卷繞。這樣，本發(fā)明的電抗器1中，各子繞組體2-1、2_2的繞組部5_1、5_2形成多層且 對齊卷繞，一方的子繞組體2-1以及另一方的子繞組體2-2的繞組部5-1、5-2分別配置在 另一方的子繞組體2-2以及一方的子繞組體2-1的繞組部之間和外側(cè)部的間隙部6-1、6-2 中，使得各子繞組體2-1、2-2的繞組部5-1、5-2交替地鄰接而成為一列，從而形成主繞組 體3，并且形成由多個分割繞組部分構(gòu)成的分割卷繞，且使一對子繞組體2-1、2-2并聯(lián)連 接。因此，在使主繞組體3小型化的同時，通過分割卷繞，使繞組部5-1、5-2整體的分布電 容Ctl變低，因此能夠得到高的諧振頻率，通過并聯(lián)連接，使繞組部5-1、5-2整體的串聯(lián)電阻 值Rdc變低。由此，可以得到結(jié)構(gòu)簡單且小型，低分布電容Ctl、低直流電阻Rdc的高頻特性 良好的電抗器。其結(jié)果是，由于電抗器1的結(jié)構(gòu)簡單且小型，直至高頻區(qū)域都具有電抗器效 果，因此在被安裝于各種逆變器等的情況下，能夠在高頻區(qū)域除去開關(guān)噪聲。進而，在電抗器1中，一方的子繞組體2-1和另一方的子繞組體2-2的繞組部5_1、 5-2的卷繞方向相反，并且在輸入側(cè)和輸出側(cè)兩方，分別將一方的繞組部5-1、5-2的卷繞起 點S與另一方的繞組部5-1、5-2的卷繞終點F連接而并聯(lián)連接，因此在輸入側(cè)和輸出側(cè)確
6保了繞線7的配置對稱性，即，在輸入側(cè)及輸出側(cè)中到并聯(lián)連接部10為止的繞線7的引出 線7a、7c的配置分別相同，高頻區(qū)域的阻抗特性相同，高頻阻抗穩(wěn)定。并且，根據(jù)上述繞線7 的配置對稱性，在組裝并使用電抗器1時，可以不指定主繞組體3的方向性而使用，其操作 變得容易。另外，在該實施方式中，使一方的子繞組體2-1的繞組部5-1、5_2與另一方的子繞 組體2-2的繞組部5-1、5-2的卷繞方向相反，分別連接卷繞起點S和卷繞終點F來并聯(lián)連 接，但是，也可以使各子繞組體2-1、2-2的繞組部5-1、5-2的卷繞方向相同，并針對各子繞 組體2-1、2-2分別連接卷繞起點S和卷繞起點S、卷繞終點F和卷繞終點F從而進行并聯(lián)連接。另外，在該實施方式中，電抗器1設(shè)置了一對主繞組體3，并在各主繞組體3的中空 部中，配置有口字狀的磁性體(磁心)4的兩腳部，但并不限于此，也可以設(shè)置兩對以上的主 繞組體3，例如，如阻止高頻電流的扼流(固定)線圈那樣，也可以在單一的主繞組體3的中 空部中插入由磁性體構(gòu)成的磁心4。另外，在該實施方式中，雖然實際上卷繞形成圓線的繞線7而形成繞組部5-1、5_2 的多個分割繞組，并將一對子繞組體2-1、2-2并聯(lián)連接，但也可以對多層層疊的片狀線圈 (sheet coil)進行分割卷繞，并且使由該片狀線圈構(gòu)成的一對子繞組體并聯(lián)連接。如上所述，雖然參照

了優(yōu)選實施方式，但本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀了本說 明書后，在顯而易見的范圍內(nèi)容易想到各種變更及修改。因此，這樣的變更及修改可以解釋 為落在由所附權(quán)利要求確定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種電抗器，其中，所述電抗器中至少設(shè)有一對子繞組體，該子繞組體具有在卷軸方向上分開的多個繞組部，所述繞組部以多層且對齊卷繞的方式來卷繞繞線，按照如下方式進行組合，即，分別將所述一對子繞組體中的一方的子繞組體的繞組部配置在另一方的子繞組體的卷軸方向的外側(cè)部與繞組部之間的間隙部中，而將另一方的子繞組體的繞組部配置在一方的子繞組體的卷軸方向的外側(cè)部與繞組部之間的空隙部中，使得各子繞組體的繞組部在卷軸方向上彼此鄰接而排列為一列，將所述一方的子繞組體與另一方的子繞組體并聯(lián)連接而形成一個主繞組體，所述主繞組體的中空部插入有由磁性體構(gòu)成的磁心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電抗器，其中，所述一方的子繞組體的繞組部與另一方的子繞組體的繞組部的卷繞方向相反，分別連 接一方的子繞組體的繞組部的卷繞起點與另一方的子繞組體的卷繞終點而成為并聯(lián)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電抗器，其中， 所述繞線的線材由圓線構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電抗器，其中， 所述主繞組體由2個子繞組體構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電抗器，其中， 所述子繞組體由2個繞組部構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電抗器，其中，所述電抗器中設(shè)有一對所述主繞組體，在各主繞組體的中空部配置有由口字狀的磁性 體構(gòu)成的磁心的兩腳部。
全文摘要
各子繞組體(2-1、2-2)的繞組部(5-1、5-2)形成為多層且對齊卷繞，一方的子繞組體(2-1)及另一方的子繞組體(2-2)的繞組部(5-1、5-2)分別配置在另一方的子繞組體(2-2)及一方的子繞組體(2-1)的繞組部之間和外側(cè)部的間隙部(6-1、6-2)中，各子繞組體(2-1、2-2)的繞組部(5-1、5-2)相互鄰接成為一列而形成主繞組體(3)，同時形成由多個分割繞組部分構(gòu)成的分割卷繞，并且將一對子繞組體(2-1、2-2)并聯(lián)連接。由此，可以使主繞組體(3)小型化，同時通過分割卷繞使繞組部(5-1、5-2)整體的分布電容降低，因此能夠得到較高的諧振頻率，并且通過并聯(lián)連接，使繞組部(5-1、5-2)整體的串聯(lián)電阻值降低。
文檔編號H01F37/00GK101946294SQ20088012731
公開日2011年1月12日 申請日期2008年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月22日
發(fā)明者國見武伯, 田渕利英 申請人:田淵電機株式會社