电抗器和电力转换设备.pdf

提供了一种电抗器和电力转换设备，该电抗器包括：磁芯(72)，该磁芯(72)限定预定轴；第一线圈(80；800)，该第一线圈(80；800)绕该预定轴缠绕；以及第二线圈(90；900)，该第二线圈(90；900)绕该预定轴缠绕，并且与第一线圈(80；800)相对地放置，其中：形成在第一线圈(80；800)的两端的第一引线部分和第二引线部分被放置于第一线圈(80；800)的与第二线圈(90；900)相对的一侧。

权利要求书
1.  一种电抗器，包括：
磁芯(72)，所述磁芯(72)限定预定轴；
第一线圈(80；800)，所述第一线圈(80；800)绕所述预定轴缠绕；以及
第二线圈(90；900)，所述第二线圈(90；900)绕所述预定轴缠绕，并且与所述第一线圈(80；800)对置，其中：
形成在所述第一线圈(80；800)的两端的第一引线部分和第二引线部分被置于所述第一线圈(80；800)的与所述第二线圈(90；900)相对的一侧。

2.  根据权利要求1所述的电抗器，其中：
所述第一线圈(80；800)包括：所述第一引线部分；单层缠绕部分，所述单层缠绕部分绕所述预定轴以单层方式缠绕；所述第二引线部分；以及交叉部分，所述交叉部分经过所述单层缠绕部分的内侧或外侧，以便与所述单层缠绕部分交叉。

3.  根据权利要求1或2所述的电抗器，其中：
形成在所述第二线圈(90；900)的两端的第三引线部分和第四引线部分被置于所述第二线圈的与所述第一线圈(80；800)相对的一侧。

4.  根据权利要求3所述的电抗器，其中：
所述第二线圈(90；900)包括：所述第三引线部分；单层缠绕部分，所述单层缠绕部分绕所述预定轴以单层方式缠绕；所述第四引线部分；以及交叉部分，所述交叉部分经过所述单层缠绕部分的内侧或外侧，以便与所述单层缠绕部分交叉。

5.  根据权利要求1至4中任一项所述的电抗器，其中：
所述第一线圈(80；800)和所述第二线圈(90；900)各自由具有矩形截面的方线形成。

6.  一种电抗器，包括：
磁芯(72)，所述磁芯(72)限定预定轴；
第一线圈(800)，所述第一线圈(800)绕所述预定轴缠绕；以及
第二线圈(900)，所述第二线圈(900)在所述预定轴的方向上与所述第一线圈(800)交替地绕所述预定轴缠绕。

7.  根据权利要求6所述的电抗器，其中：
所述第一线圈(800)和所述第二线圈(900)各自绕所述预定轴以单层方式缠绕。

8.  根据权利要求6或7所述的电抗器，其中：
所述第一线圈(800)和所述第二线圈(900)各自由具有矩形截面的方线形成。

9.  一种电力转换设备，包括：
初级侧电路，所述初级侧电路设置有第一电抗器，所述第一电抗器包括：第一磁芯(72)，所述第一磁芯(72)限定第一预定轴；第一线圈(80；800)，所述第一线圈(80；800)绕所述第一预定轴缠绕；以及第二线圈(90；900)，所述第二线圈(90；900)绕所述第一预定轴缠绕并且与所述第一线圈(80；800)对置，所述第一线圈(80；800)包括形成在所述第一线圈(80；800)的两端的第一引线部分和第二引线部分，所述第一引线部分和所述第二引线部分被置于所述第一线圈(80；800)的与所述第二线圈(90；900)相对的一侧；以及
次级侧电路，所述次级侧电路经由变压器与所述初级侧电路磁耦合，并且设置有第二电抗器，所述第二电抗器包括：第二磁芯(72)，所述第二磁芯(72)限定第二预定轴；第三线圈(80；800)，所述第三线圈(80；800)绕所述第二预定轴缠绕；以及第四线圈(90；900)，所述第四线圈(90；900)绕所述第二预定轴缠绕并且与所述第三线圈(80；800)对置，所述第三线圈(80；800)包括形成在所述第三线圈(80；800)的两端的第三引线部分和第四引线部分，所述第三引线部分和所述第四引线部分被置于所述第三线圈(80；800)的与所述第四线圈(90；900)相对的一侧。

10.  一种电力转换设备，包括：
初级侧电路，所述初级侧电路设置有第一电抗器，所述第一电抗器包括：第一磁芯(72)，所述第一磁芯(72)限定第一预定轴；第一线圈(800)，所述第一线圈(800)绕所述第一预定轴缠绕；以及第二线圈(900)，所述第二线圈(900)在所述第一预定轴的方向上与所述第一线圈(800)交替地绕所述第一预定轴缠绕；以及
次级侧电路，所述次级侧电路经由变压器与所述初级侧电路磁耦合，并且设置有第二电抗器，所述第二电抗器包括：第二磁芯(72)，所述第二磁芯(72)限定第二预定轴；第三线圈(800)，所述第三线圈(800)绕所述第二预定轴缠绕；以及第四线圈(900)，所述第四线圈(900)在所述第二预定轴的方向上与所述第三线圈(800)交替地绕所述第二预定轴缠绕。

说明书电抗器和电力转换设备
技术领域
本发明涉及电抗器和电力转换设备。
背景技术
已知以下电抗器的配置：其中，线圈形成为特定形状，提供了用作散热路径的壳体，并且该线圈的外周表面部分地与该壳体接触，以便提高散热性(例如参见日本专利申请公布第2012-039099号(JP 2012-039099A))。
此外，在包括初级侧电路以及经由变压器与初级侧电路磁耦合的次级侧电路的电力转换设备中，已知以下电路：在初级侧电路和次级侧电路中设置彼此磁耦合的两个电抗器(例如参见日本专利申请公布第2011-193713号(JP 2011-193713A))。同时，JP 2012-039099A中描述的电抗器是单一电抗器，并且形成在线圈的两端的两个引线部分未被置于轴向方向上的相同侧，而是置于轴向方向上的相对侧。
在将这样的配置应用于如JP 2011-193713A中所述的彼此磁耦合的两个电抗器中的每一个电抗器，并且这两个电抗器同轴地形成的情况下，在这两个电抗器的面对表面侧(facing-surface sides)，热生成量增大。就是说，各个磁通量集中于这两个电抗器的面对表面侧，从而导致线圈的各个面对表面上容易发生涡流(eddy current)，这会增大热生成量。
发明内容
本发明提供了一种电抗器和一种电力转换设备，该电抗器和电力转换设备中的每一个能够在两个线圈同轴地缠绕的情况下高效地散热或者减小热生成。
根据本发明的第一方面的电抗器包括：磁芯，该磁芯限定预定轴；第一线圈，该第一线圈绕该预定轴缠绕；以及第二线圈，该第二线圈绕该预定轴缠绕，并且与该第一线圈对置，其中，形成在第一线圈的两端的第一引线部分和第二引线部分被置于该第一线圈的与第二线圈相对的一侧。
在以上方面，第一线圈可以包括：第一引线部分；单层缠绕部分，该单层缠绕部分绕预定轴以单层方式缠绕；第二引线部分；以及交叉部分，该交叉部分经过单层缠绕部分的内侧或外侧，以便与该单层缠绕部分交叉。
在以上方面，形成在第二线圈的两端的第三引线部分和第四引线部分可以被置于该第二线圈的与第一线圈相对的一侧。
在以上方面，第二线圈可以包括：第三引线部分；单层缠绕部分，该单层缠绕部分绕预定轴以单层方式缠绕；第四引线部分；以及交叉部分，该交叉部分经过单层缠绕部分的内侧或外侧，以便与单层缠绕部分交叉。
根据本发明的第二方面的电抗器包括：磁芯，该磁芯限定预定轴；第一线圈，该第一线圈绕该预定轴缠绕；以及第二线圈，该第二线圈在预定轴的方向上与该第一线圈交替地绕该预定轴缠绕。
在以上方面，第一线圈和第二线圈各自可以绕预定轴以单层方式缠绕。
在以上方面，第一线圈和第二线圈各自可以由具有矩形截面的方线形成。
根据本发明的第三方面的电力转换设备包括初级侧电路和次级侧电路。该初级侧电路设置有第一电抗器，该第一电抗器包括：第一磁芯，该第一磁芯限定第一预定轴；第一线圈，该第一线圈绕该第一预定轴缠绕；以及第二线圈，该第二线圈绕该第一预定轴缠绕并且与第一线圈对置，该第一线圈包括形成在第一线圈的两端的第一引线部分和第二引线部分，该第一引线部分和该第二引线部分被置于该第一线圈的与第二线圈相对的一侧。该次级侧电路经由变压器与初级侧电路磁耦合，并且设置有第二电抗器，该第二电抗器包括：第二磁芯，该第二磁芯限定第二预定轴；第三线圈，该第三线圈绕该第二预定轴缠绕；以及第四线圈，该第四线圈绕该第二预定轴缠绕并且与第三线圈对置，该第三线圈包括形成在第三线圈的两端的第三引线部分和第四引线部分，该第三引线部分和该第四引线部分被置于该第三线圈的与第四线圈相对的一侧。
根据本发明的第四方面的电力转换设备包括初级侧电路和次级侧电路。该初级侧电路设置有第一电抗器设备，该第一电抗器设备包括：第一磁芯，该第一磁芯限定第一预定轴；第一线圈，该第一线圈绕该第一预定轴缠绕；以及第二线圈，该第二线圈在该第一预定轴的方向上与该第一线 圈交替地绕该第一预定轴缠绕。该次级侧电路经由变压器与初级侧电路磁耦合，并且设置有第二电抗器，该第二电抗器包括：第二磁芯，该第二磁芯限定第二预定轴；第三线圈，该第三线圈绕该第二预定轴缠绕；以及第四线圈，该第四线圈在该第二预定轴的方向上与该第三线圈交替地绕该第二预定轴缠绕。
根据以上方面，可以获得以下电抗器设备和电力转换设备：该电抗器设备和电力转换设备中的每一个能够在两个线圈同轴地缠绕时高效地散热或者减小热生成。
附图说明
下面将参照附图来描述本发明的示例性实施方式的特征、优点和技术及工业意义，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：
图1是示出了根据本发明的一个实施方式的电力转换设备的配置的框图；
图2是示出了根据一个实施方式(实施方式1)的电抗器设备的透视图；
图3是示意性地示出了电抗器设备中的第一线圈和第二线圈的图；
图4A是图解地示出了第一线圈和第二线圈绕磁芯缠绕的状态的图，作为第一线圈和第二线圈的缠绕的示例；
图4B是图解地示出了第一线圈和第二线圈绕磁芯缠绕的状态的图，作为第一线圈和第二线圈的缠绕的示例；
图5A至图5C是示出了第一线圈和第二线圈的缠绕的其它示例的图；
图6A、图6B是各自示意性地示出了比较示例中的第一线圈和第二线圈的图；
图7是在第一线圈与第二线圈之间的面对部分中热生成增大的原因的说明图；
图8是图解地示出了根据本发明的实施方式2的电抗器设备的俯视图；
图9是示出了根据本发明的实施方式3的电抗器设备的截面图；
图10是示意性地示出了电抗器设备中的第一线圈和第二线圈的图；
图11是示意性地示出了电抗器设备中产生的磁通量的状态的图；以及
图12是图解地示出了根据本发明的实施方式4的电抗器设备的截面图。
具体实施方式
以下参照附图来详细描述每个实施方式。
图1是示出了根据一个实施方式的电力转换设备10的配置的框图。电力转换设备10可以用在例如以下系统中：该系统设置在交通工具(诸如汽车)中，并且向交通工具中的每个负载供电。
电力转换设备10包括例如第一输入-输出端口60a和第二输入-输出端口60c作为初级侧端口，该第一输入-输出端口60a与初级侧高电压负载61a连接，该第二输入-输出端口60c与初级侧低电压负载61c及初级侧低电压电源62c连接。初级侧低电压电源62c向初级侧低电压负载61c供电，该初级侧低电压负载61c在与初级侧低电压电源62c相同的电压系统(例如，12V系统)下工作。此外，初级侧低电压电源62c向初级侧高电压负载61a供应通过设置在电力转换设备10中的初级侧转换电路20升压的电力，该初级侧高电压负载61a在与初级侧低电压电源62C的电压系统不同的电压系统(例如，高于12V系统的48V系统)下工作。初级侧低电压电源62c的具体示例包括辅助电池，诸如铅电池。电力转换设备10包括例如第三输入-输出端口60b和第四输入-输出端口60d作为次级侧端口，该第三输入-输出端口60b与次级侧高电压负载61b及次级侧高电压电源62b连接，该第四输入-输出端口60d与次级侧低电压负载61d连接。
电力转换设备10是包括上述四个输入-输出端口，并且具有在选自四个输入-输出端口中的两个输入-输出端口之间执行电力转换的功能的电力转换电路。
端口电力Pa、Pc、Pb、Pd是第一输入-输出端口60a、第二输入-输出端口60c、第三输入-输出端口60b和第四输入-输出端口60d的各自的输入/输出电力(输入电力或输出电力)。端口电压Va、Vc、Vb、Vd是第一输入-输出端口60a、第二输入-输出端口60c、第三输入-输出端口60b和第四输入-输出端口60d的各自的输入/输出电压(输入电压或输出电 压)。端口电流Ia、Ic、Ib、Id是第一输入-输出端口60a、第二输入-输出端口60c、第三输入-输出端口60b和第四输入-输出端口60d的各自的输入/输出电流(输入电流或输出电流)。
电力转换设备10包括设置在第一输入-输出端口60a中的电容器C1、设置在第二输入-输出端口60c中的电容器C3、设置在第三输入-输出端口60b中的电容器C2以及设置在第四输入-输出端口60d中的电容器C4。电容器C1、C2、C3、C4的具体示例包括薄膜电容器、铝电解电容器、陶瓷电容器以及固体聚合物电容器等。
电容器C1插入在第一输入-输出端口60a的高电压侧端子613与第一输入-输出端口60a和第二输入-输出端口60c的低电压侧端子614之间。电容器C3插入在第二输入-输出端口60c的高电压侧端子616与第一输入-输出端口60a和第二输入-输出端口60c的低电压侧端子614之间。电容器C2插入在第三输入-输出端口60b的高电压侧端子618与第三输入-输出端口60b和第四输入-输出端口60d的低电压侧端子620之间。电容器C4插入在第四输入-输出端口60d的高电压侧端子622与第三输入-输出端口60b和第四输入-输出端口60d的低电压侧端子620之间。
电力转换设备10是由初级侧转换电路20和次级侧转换电路30构成的电力转换设备。应当注意，初级侧转换电路20和次级侧转换电路30经由初级侧磁耦合电抗器204和次级侧磁耦合电抗器304彼此连接，并且该初级侧转换电路20和该次级侧转换电路30经由变压器400(中心抽头变压器)彼此磁耦合。
初级侧转换电路20是包括初级侧全桥电路200、第一输入-输出端口60a以及第二输入-输出端口60c的初级侧电路。初级侧全桥电路200是由初级侧磁耦合电抗器204、初级侧第一上臂U1、初级侧第一下臂/U1、初级侧第二上臂V1、初级侧第二下臂/V1和变压器400的初级侧线圈202构成的初级侧电力转换部分。这里，初级侧第一上臂U1、初级侧第一下臂/U1、初级侧第二上臂V1和初级侧第二下臂/V1各自是开关元件，该开关元件包括例如N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和作为MOSFET的寄生元件的体二极管。二极管可以另外地并联连接至MOSFET。
初级侧全桥电路200包括初级侧正电极母线298和初级侧负电极母线299，该初级侧正电极母线298连接至第一输入-输出端口60a的高电压侧端子613，该初级侧负电极母线299连接至第一输入-输出端口60a和第二 输入-输出端口60c的低电压侧端子614。
将初级侧第一上臂U1与初级侧第一下臂/U1串联连接的初级侧第一臂电路207附接在初级侧正电极母线298与初级侧负电极母线299之间。初级侧第一臂电路207是能够根据初级侧第一上臂U1和初级侧第一下臂/U1的接通/断开开关(ON/OFF switching)操作来执行电力转换操作的初级侧第一电力转换器电路部分(初级侧U相电力转换器电路部分)。此外，将初级侧第二上臂V1与初级侧第二下臂/V1串联连接的初级侧第二臂电路211与初级侧第一臂电路207并联地附接在初级侧正电极母线298与初级侧负电极母线299之间。初级侧第二臂电路211是能够根据初级侧第二上臂V1和初级侧第二下臂/V1的接通/断开开关操作来执行电力转换操作的初级侧第二电力转换器电路部分(初级侧V相电力转换器电路部分)。
将初级侧第一臂电路207的中间点207m与初级侧第二臂电路211的中间点211m连接的桥部分被设置有初级侧线圈202和初级侧磁耦合电抗器204。下面更具体地描述桥部分中的连接关系。初级侧磁耦合电抗器204的初级侧第一电抗器204a的一端连接至初级侧第一臂电路207的中间点207m。然后，初级侧线圈202的一端连接至初级侧第一电抗器204a的另一端。此外，初级侧磁耦合电抗器204的初级侧第二电抗器204b的一端连接至初级侧线圈202的另一端。而且，初级侧第二电抗器204b的另一端连接至初级侧第二臂电路211的中间点211m。应当注意，初级侧磁耦合电抗器204由初级侧第一电抗器204a和初级侧第二电抗器204b构成，该初级侧第二电抗器204b以耦合系数k1与初级侧第一电抗器204a磁耦合。
中间点207m是初级侧第一上臂U1与初级侧第一下臂/U1之间的初级侧第一中间节点，中间点211m是初级侧第二上臂V1与初级侧第二下臂/V1之间的初级侧第二中间节点。
第一输入-输出端口60a是设置在初级侧正电极母线298与初级侧负电极母线299之间的端口。第一输入-输出端口60a由端子613和端子614构成。第二输入-输出端口60c是设置在初级侧负电极母线299与初级侧线圈202的中心抽头202m之间的端口。第二输入-输出端口60c由端子614和端子616构成。
中心抽头202m连接至第二输入-输出端口60c的高电压侧端子616。中心抽头202m是在初级侧线圈202中的初级侧第一绕组202a与初级侧第二绕组202b之间的中间连接点。
次级侧转换电路30是由次级侧全桥电路300、第三输入-输出端口60b和第四输入-输出端口60d构成的次级侧电路。次级侧全桥电路300是包括次级侧磁耦合电抗器304、次级侧第一上臂U2、次级侧第一下臂/U2、次级侧第二上臂V2、次级侧第二下臂/V2以及变压器400的次级侧线圈302的次级侧电力转换部分。这里，次级侧第一上臂U2、次级侧第一下臂/U2、次级侧第二上臂V2和次级侧第二下臂/V2各自是开关元件，该开关元件包括例如N沟道MOSFET和作为MOSFET的寄生元件的体二极管。
次级侧全桥电路300包括次级侧正电极母线398和次级侧负电极母线399，该次级侧正电极母线398连接至第三输入-输出端口60b的高电压侧端子618，该次级侧负电极母线399连接至第三输入-输出端口60b和第四输入-输出端口60d的低电压侧端子620。
将次级侧第一上臂U2与次级侧第一下臂/U2串联连接的次级侧第一臂电路307附接在次级侧正电极母线398与次级侧负电极母线399之间。次级侧第一臂电路307是能够根据次级侧第一上臂U2和次级侧第一下臂/U2的接通/断开开关操作来执行电力转换操作的次级侧第一电力转换器电路部分(次级侧U相电力转换器电路部分)。此外，将次级侧第二上臂V2与次级侧第二下臂/V2串联连接的次级侧第二臂电路311与次级侧第一臂电路307并联地附接在次级侧正电极母线398与次级侧负电极母线399之间。次级侧第二臂电路311是能够根据次级侧第二上臂V2和次级侧第二下臂/V2的接通/断开开关操作来执行电力转换操作的次级侧第二电力转换器电路部分(次级侧V相电力转换器电路部分)。
将次级侧第一臂电路307的中间点307m与次级侧第二臂电路311的中间点311m连接的桥部分被设置有次级侧线圈302和次级侧磁耦合电抗器304。下面更具体地描述桥部分中的连接关系。次级侧磁耦合电抗器304的次级侧第一电抗器304a的一端连接至次级侧第一臂电路307的中间点307m。然后，次级侧线圈302的一端连接至次级侧第一电抗器304a的另一端。此外，次级侧磁耦合电抗器304的次级侧第二电抗器304b的一端连接至次级侧线圈302的另一端。而且，次级侧第二电抗器304b的另一端连接至次级侧第二臂电路311的中间点311m。应当注意，次级侧磁耦合电抗器304由次级侧第一电抗器304a和次级侧第二电抗器304b构成，该次级侧第二电抗器304b以耦合系数k2与次级侧第一电抗器304a磁耦合。
中间点307m是次级侧第一上臂U2与次级侧第一下臂/U2之间的次级侧第一中间节点，中间点311m是次级侧第二上臂V2与次级侧第二下臂/V2之间的次级侧第二中间节点。
第三输入-输出端口60b是设置在次级侧正电极母线398与次级侧负电极母线399之间的端口。第三输入-输出端口60b由端子618和端子620构成。第四输入-输出端口60d是设置在次级侧负电极母线399与次级侧线圈302的中心抽头302m之间的端口。第四输入-输出端口60d由端子620和端子622构成。
中心抽头302m连接至第四输入-输出端口60d的高电压侧端子622。中心抽头302m是在次级侧线圈302中的次级侧第一绕组302a与次级侧第二绕组302b之间的中间连接点。
这里，以下描述初级侧转换电路20的降压-升压(buck-boost)功能。关于第二输入-输出端口60c和第一输入-输出端口60a，第二输入-输出端口60c的端子616经由初级侧第一绕组202a和与该初级侧第一绕组202a串联连接的初级侧第一电抗器204a而连接至初级侧第一臂电路207的中间点207m。由于初级侧第一臂电路207的两端均连接至第一输入-输出端口60a，所以降压-升压电路附接在第二输入-输出端口60c的端子616与第一输入-输出端口60a之间。
此外，第二输入-输出端口60c的端子616经由初级侧第二绕组202b和与该初级侧第二绕组202b串联连接的初级侧第二电抗器204b而连接至初级侧第二臂电路211的中间点211m。而且，由于初级侧第二臂电路211的两端均连接至第一输入-输出端口60a，所以降压-升压电路并联地附接在第二输入-输出端口60c的端子616与第一输入-输出端口60a之间。应当注意，次级侧转换电路30是与初级侧转换电路20通常具有相同配置的电路，并且因此，两个降压-升压电路彼此并联地连接在第四输入-输出端口60d的端子622与第三输入-输出端口60b之间。因此，次级侧转换电路30类似于初级侧转换电路20具有降压-升压功能。
接下来将描述电抗器设备。下面描述的电抗器设备可以优选地用在电力转换设备10中。例如，电抗器设备可以用作初级侧磁耦合电抗器204，或者可以用作次级侧磁耦合电抗器304。以下描述涉及例如电抗器设备构成初级侧磁耦合电抗器204的情况。
图2是示出了根据一个实施方式(实施方式1)的电抗器设备70A的 透视图。
电抗器设备70A包括磁芯72、第一线圈80以及第二线圈90。
磁芯72可以由任何磁性材料制成(例如，包括氧化铁的材料，诸如铁氧体(ferrite))。在图2所示的示例中，磁芯72包括两个磁芯元件72a、72b。磁芯元件72a、72b是E型磁芯，并且该磁芯元件72a、72b以限定两个槽72c、72d的状态彼此相对地放置。在这样的配置中，相同的部件可以用作为磁芯元件72a、72b。应当注意，磁芯72可以形成为E型磁芯与I型磁芯的组合(也就是说，EI型磁芯)。此外，磁芯72可以是冲压磁芯(punched core)或者可以是层压磁芯(laminated core)。
第一线圈80和第二线圈90绕预定轴同轴地放置。在图2所示的示例中，第一线圈80和第二线圈90绕磁芯72的中心腿部(leg)73缠绕，以便穿过两个槽72c、72d。在这种情况下，中心腿部73限定预定轴I(参见图3)。第一线圈80和第二线圈90通常由相同的材料制成。第一线圈80和第二线圈90中的每一个优选地由如图2所示具有矩形截面的方线形成，与具有圆形截面的细圆线相比，该方线能够应对更大的电流。然而，第一线圈80和第二线圈90中的每一个也可以由具有圆形截面的细圆线形成。
图3是示意性地示出了电抗器设备70A中的第一线圈80和第二线圈90的图。图3是示意性地仅示出了从图2所示的电抗器设备70A中取出的第一线圈80和第二线圈90的视图。
由于第一线圈80和第二线圈90如上所述绕预定轴I同轴地放置，所以第一线圈80和第二线圈90在预定轴I的方向(X方向)上彼此相对。在以下描述中，为了描述的目的，第一线圈80和第二线圈90的以下各个侧均被称为“面对侧”：在该侧上，第一线圈80和第二线圈90在预定轴I的方向上彼此相对，并且第一线圈80和第二线圈90中与面对侧相反的侧均被称为“非面对侧”。例如，在图3中，第一线圈80在预定轴I的方向上的X2侧是“面对侧”，而第一线圈80的X1侧是“非面对”侧。
第一线圈80包括第一引线部分81和第二引线部分82。第一引线部分81和第二引线部分82的长度是可选的。第一引线部分81和第二引线部分82用作为端子，并且连接至其他的部件(电路的元件)。例如，在第一线圈80构成初级侧第一电抗器204a的情况下，第一引线部分81和第二引线部分82可以分别连接至初级侧第一臂电路207的中间点207m和 初级侧第一绕组202a的一端。
第一线圈80的第一引线部分81和第二引线部分82被置于第一线圈80的面对侧。就是说，第一引线部分81和第二引线部分82二者被置于面对侧上。应当注意，只要第一引线部分81和第二引线部分82被置于面对侧上，可以在面对侧上在任何方向上抽拉该第一引线部分81和该第二引线部分82。例如，在图3的示例中，在Z方向上朝Z1侧抽拉第一引线部分81和第二引线部分82。然而，例如，可以在Z方向上朝Z1侧抽拉第一引线部分81，并且在Z方向上朝Z2侧抽拉第二引线部分82。
第二线圈90包括第三引线部分91和第四引线部分92。第三引线部分91和第四引线部分92的长度是可选的。第三引线部分91和第四引线部分92用作为端子，并且连接至其他的部件(电路的元件)。例如，在第二线圈90构成初级侧第二电抗器204b的情况下，第三引线部分91和第四引线部分92可以分别连接至初级侧第二臂电路211的中间点211m和初级侧第二绕组202b的一端。
第二线圈90的第三引线部分91和第四引线部分92被置于第二线圈90的面对侧。也就是说，第三引线部分91和第四引线部分92二者被置于面对侧上。应当注意，只要第三引线部分91和第四引线部分92被置于面对侧上，可以在面对侧上在任意方向上抽拉该第三引线部分91和该第四引线部分92。例如，在图3的示例中，在Z方向上朝Z1侧抽拉第三引线部分91和第四引线部分92。然而，例如，可以在Z方向上朝Z1侧抽拉第三引线部分91，并且在Z方向上朝Z2侧抽拉第四引线部分92。
图4A、图4B是示出了第一线圈80和第二线圈90的绕组的一个示例的图。图4A图解地示出了第一线圈80和第二线圈90绕磁芯72缠绕的状态。图4B图解地示出了从电抗器70A中取出的第一线圈80和第二线圈90。图4A、图4B示出了第一线圈80和第二线圈90的俯视图(沿图3的Z方向的图)。在图4A、4B中，P表示第一线圈80与第二线圈90之间的面对侧平面。在本文中，仅将第二线圈90的缠绕(及其相关的配置)描述为典型示例，然而可以以相同的方式来缠绕第一线圈80。应当注意，在图4A、图4B中，第一线圈80和第二线圈90的虚线部分表示在第一线圈80和第二线圈90的背面缠绕的部分。
如图4A、图4B中所示(还参见图3)，除了第三引线部分91和第四引线部分92以外，第二线圈90还包括缠绕部分93。
缠绕部分93是绕预定轴I缠绕的部分，并且该缠绕部分93用作为基本上实现第一线圈80的磁通量形成功能的主体部分。第三引线部分91和第四引线部分92形成在缠绕部分93的两端。应当注意，缠绕部分93的缠绕的数量是可选的。
缠绕部分93包括交叉部分94和以单层方式缠绕的单层缠绕部分93a。交叉部分94经过单层缠绕部分93a的内侧或外侧(该内侧是在绕预定轴I的径向方向上较接近于预定轴I的侧)，并且该交叉部分94与单层缠绕部分93a交叉。在图4A、图4B(以及图3)所示的示例中，交叉部分94经过单层缠绕部分93a的外侧。应当注意，考虑到磁芯72的槽72c、72d的有限空间，交叉部分94可以形成在磁芯72的槽72c、72d的外部。
交叉部分94被形成为使得第三引线部分91和第四引线部分92都被置于如上所述的面对侧上。在图4A、图4B所示的示例中，第二线圈90被配置成使得从第三引线部分91起以三匝形成缠绕部分93的单层缠绕部分93a(除了交叉部分94以外的部分)，并且交叉部分94被形成为使得从非面对侧返向面对侧。此时，交叉部分94被设置为跨过单层缠绕部分93a的外侧朝向面对侧延伸。因此，第四引线部分92可以形成于面向侧上。
图5A至图5C是示出了第一线圈80和第二线圈90的缠绕的其他示例的图。在以下描述中，仅将第二线圈90的缠绕(及其相关的配置)描述为典型示例，然而可以以相同的方式缠绕第一线圈80。
在图5A所示的示例中，第二线圈90缠绕为两匝。与以上类似，交叉部分94经过单层缠绕部分93a的外侧，并朝向面对侧延伸。因此，第四引线部分92可以形成于面对侧上。
在图5B所示的示例中，第二线圈90缠绕为四匝。与以上类似，交叉部分94经过单层缠绕部分93a的外部，并朝向面对侧延伸。因此，第四引线部分92可以形成于面对侧上。从而，第二线圈90的缠绕的数目是可选的。
在图5C所示的示例中，第二线圈90缠绕为四匝。在图5C所示的示例中，交叉部分94包括第一交叉部分94a和第二交叉部分94b。第一交叉部分94a仅以一匝从非面对侧朝向面对侧延伸，并且第二交叉部分94b仅以三匝朝向非面对侧延伸。因此，第四引线部分92可以形成于面对侧上。从而，交叉部分94可以由多个交叉部分构成。
图6A、图6B是各自示意性地示出了比较示例中的第一线圈80′和第二线圈90′的图。图6A是与图3进行比较而示出的图。图6B是与图4B进行比较而示出的图。在比较示例中，第一线圈80′在其非面对侧上包括第一引线部分81′，并且第一线圈80′在其面对侧上包括第二引线部分82′。此外，第二线圈90′在其非面对侧上包括第三引线部分91′，并且第二线圈90′在其面对侧上包括第四引线部分92′。
图7是在第一线圈80与第二线圈90之间的面对部分中热生成增大的原因的说明图，并且图7是图解地示出了当在垂直于图2的Z方向的表面上切割电抗器设备70A时获得的电抗器设备70A的左半部(在Y方向上相对于预定轴I的左半部)的截面图。
在本实施方式中，由于第一线圈80和第二线圈90如上所述绕预定轴I同轴地放置，所以第一线圈80和第二线圈90的它们的面对侧上的端表面彼此相对。当将电流施加到第一线圈80和第二线圈90时，如图7所图解地示出的形成各个磁通量M1、M2。磁通量M1、M2集中在第一线圈80和第二线圈90的它们的面对侧上的端表面之间。因此，在第一线圈80和第二线圈90的它们的面对侧上的端表面中容易发生涡流，这造成了热生成量增大的问题。
在这一点上，在图6A、图6B所示的比较示例的情况下，第一线圈80′和第二线圈90′在它们的面对侧上仅包括两个引线部分(第二引线部分82′和第四引线部分92′)，使得通过引线部分可以释放到外部的热量受限。这会造成在第一线圈80′与第二线圈90′之间的面对部分中的热集中(温度升高)的问题。
另一方面，根据本实施方式，由于第一线圈80和第二线圈90在它们的面对侧上包括四个引线部分(第一引线部分81、第二引线部分82、第三引线部分91和第四引线部分92)，所以可以高效地通过这些引线部分将热释放到外部。这使得可以减小第一线圈80与第二线圈90之间的面对部分中的热集中(温度升高)。
应当注意，在图2、图3等所示的示例中，第一引线部分81、第二引线部分82、第三引线部分91和第四引线部分92都被置于面对侧上，然而可以仅将它们中的任何三个置于面对侧上。此外，第一引线部分81、第二引线部分82、第三引线部分91和第四引线部分92都形成在Y方向上的两侧，然而可以形成在Y方向上的任意位置。
此外，在图2、图3等所示的示例中，在交叉部分94形成缠绕部分93的一部分的状态下，交叉部分94在相对于X方向的斜线方向上延伸，然而交叉部分94可以与X方向平行地延伸。在这种情况下，交叉部分94与预定轴I平行地延伸。
图8是图解地示出了根据另一个实施方式(实施方式2)的电抗器设备70B的俯视图。
实施方式2与实施方式1的区别主要在于磁芯72B具有U形。实施方式2的其他配置可以与实施方式1中的基本相同，使得对其附加相同的附图标记，并且省略对其他配置的描述。
可以通过将两个U形芯放置成彼此面对来形成磁芯72B，或者可以以环形一体地形成磁芯72B。此外，可以由单个U形芯来形成磁芯72B。
与以上类似，第一线圈80和第二线圈90绕预定轴同轴地放置。在图8所示的示例中，第一线圈80和第二线圈90绕磁芯72B的单侧中心腿部73B缠绕，以便穿过中心槽72e。在这种情况下，腿部73B限定预定轴I。第一线圈80和第二线圈90可以以与上述实施方式1类似的方式绕预定轴I缠绕。
甚至实施方式2也产生与上述实施方式1的效果类似的效果。也就是说，由于第一线圈80和第二线圈90在它们的面对侧上包括四个引线部分(第一引线部分81、第二引线部分82、第三引线部分91和第四引线部分92)，所以可以通过这些引线部分高效地将热释放到外部。这使得可以减小第一线圈80与第二线圈90之间的面对部分中的热集中(温度升高)。
图9是示出了另一个实施方式(实施方式3)中的电抗器设备70C的截面图。
电抗器设备70C包括磁芯72、第一线圈800以及第二线圈900。可以以与实施方式1相同的方式配置磁芯72。
第一线圈800和第二线圈900绕预定轴同轴地放置。在图9所示的示例中，第一线圈800和第二线圈900绕磁芯72的中心腿部73缠绕，以便穿过磁芯72的两个槽72c、72d。在这种情况下，中心腿部73限定预定轴I(参见图9、图10)。第一线圈800和第二线圈900通常由相同的材料制成。第一线圈800和第二线圈900中的每一个优选地由具有矩形截面的方线形成，与具有圆形截面的细圆线相比，该方线可以应对更大的电流。然而，第一线圈800和第二线圈900中的每一个也可以由具有圆形截面的 细圆线形成。
图10是示意性地示出了电抗器设备70C中的第一线圈800和第二线圈900的图。图10是示意性地仅示出了从图9所示的电抗器设备70C中取出的第一线圈800和第二线圈900的透视图。
第一线圈800和第二线圈900绕预定轴以单层方式缠绕。此时，第一线圈800和第二线圈900交替地在预定轴的方向(X方向)上缠绕，如图10所示。
第一线圈800在X方向上在X1侧包括第一引线部分810，并且在X方向上在X2侧包括第二引线部分820。第一引线部分810和第二引线部分820用作为端子，并且连接至其他部件(电路的元件)。例如，在第一线圈800构成初级侧第一电抗器204a的情况下，第一引线部分810和第二引线部分820可以分别连接至初级侧第一臂电路207的中间点207m和初级侧第一绕组202a的一端。
第二线圈900在X方向上在X1侧包括第三引线部分910，并且在X方向上在X2侧包括第四引线部分920。第三引线部分910和第四引线部分920用作为端子，并且连接至其他部件(电路的元件)。例如，在第二线圈900构成初级侧第二电抗器204b的情况下，第三引线部分910和第四引线部分920可以分别连接至初级侧第二臂电路211的中间点211m和初级侧第二绕组202b的一端。
应当注意，在该示例中，第一线圈800和第二线圈900以相同的缠绕数目来缠绕，然而第一线圈800和第二线圈900也可以以不同的缠绕数目来缠绕。此外，在该示例中在Z方向上朝向Z1侧抽拉第一引线部分810和第二引线部分820。然而，抽拉第一引线部分810和第二引线部分820的方向是可选的。例如，可以在Z方向上朝向Z1侧抽拉第一引线部分810，并且可以在Z方向上朝向Z2侧抽拉第二引线部分820。类似地，可以在Z方向上朝向Z1侧抽拉第三引线部分910和第四引线部分920。然而，例如，可以在Z方向上朝向Z1侧抽拉第三引线部分910，并且在Z方向上朝向Z2侧抽拉第四引线部分920。
图11是示意性地示出了电抗器设备70C中产生的磁通量的状态的图，并且图11是与上述实施方式1中的图7对应的图。
在实施方式3中，第一线圈800和第二线圈900如上所述交替地绕预定轴I缠绕。当将电流施加到第一线圈800和第二线圈900时，如图11 所图解地示出的形成各个磁通量M1、M2。然而，抑制了磁通量M1、M2的集中(作为比较请参见图7)。也就是说，在实施方式3中，在第一线圈800和第二线圈900的电流施加时抑制了磁通量M1、M2的集中，从而减小了热生成量。此外，热生成部分被分散，从而可以容易地执行冷却。应当注意，根据本发明的发明人的CAE(计算机辅助工程)分析，发现实施方式3中的线圈热生成量被减小至图6A、图6B所示的比较示例中的线圈热生成量的约1/4。
图12是图解地示出了根据另一个实施方式(实施方式4)的电抗器设备70D的截面图。实施方式4与实施方式3的区别主要在于磁芯72B具有U形。实施方式4的其他配置可以与实施方式3中的基本相同，使得对其附加相同的附图标记，并且省略对其他配置的描述。可以以与实施方式2类似的方式配置磁芯72B。
可以通过将两个U形芯放置成彼此面对来形成磁芯72B，或者以环形一体地形成磁芯72B。此外，可以由单个U形芯来形成磁芯72B。
与以上类似，第一线圈800和第二线圈900绕预定轴同轴地放置。在图12所示的示例中，第一线圈800和第二线圈900绕磁芯72B的单侧中心腿部73B缠绕，以便穿过中心槽72e。在这种情况下，腿部73B限定预定轴I。第一线圈800和第二线圈900可以以与上述实施方式3类似的方式绕预定轴I缠绕。
甚至实施方式4也产生与上述实施方式3的效果类似的效果。也就是说，在将电流施加到第一线圈800和第二线圈900时抑制了磁通量的集中，从而使得可以减小第一线圈800和第二线圈900的热生成总量。
以上描述了每个实施方式，然而本发明不限于任何特定实施方式，并且可以在权利要求的范围内进行各种修改和变更。此外，可以组合以上实施方式中的全部或一些构成部分。
例如，以上实施方式中的电抗器设备70A和电抗器设备70B不限于是具有本文中所述配置的电力转换设备10中的磁耦合电抗器，而是还可用作为具有不同配置的电力转换设备中的磁耦合电抗器。此外，实施方式中的电抗器设备70A、70B可以用作为变压器。
此外，在实施方式3和实施方式4中，第一线圈800和第二线圈900以单层方式缠绕，然而也可以通过多层缠绕来配置，在该多层缠绕中，第一线圈800和第二线圈900在每层中交替地缠绕。