CN101405822A - 磁芯固定部件及其结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可以通过简化电抗器的磁芯固定结构来实现电抗器的小型化、轻量化以及低成本化的技术。将具有收纳磁芯(109)和线圈(105)的壳体(101)的电抗器(10)中的磁芯(109)固定于壳体(101)内的磁芯固定部件中，一体地形成有沿水平方向对磁芯(109)的侧面施力的第一弹簧部(S1)和沿垂直方向对磁芯(109)的上表面施力的第二弹簧部(S2)。进而，使限制磁芯(109)从壳体(101)内脱离的止动部(ST)一体地形成为：所述止动部与第二弹簧部(S2)的边界处存在切口(105)而覆盖磁芯(109)的上表面的一部分。

Description

磁芯固定部件及其结构
技术领域
本发明涉及将电子部件固定于壳体内的固定部件及其结构，特别涉及到将电抗器的磁芯用弹簧部件固定于壳体内的固定部件及其结构。
背景技术
一般地，电抗器具有绕组和作为磁性体的磁芯，并通过将绕组卷绕在磁芯上构成线圈而得到阻抗。在现有技术中，电抗器用于升压电路、变换电路、有源滤波器电路等，所述电抗器多采用以下结构：将磁芯和卷绕于该磁芯上的线圈与其他绝缘部件一起收纳于金属等的壳体内(例如，参照专利文献1)。
图1是表示所述现有的电抗器中的磁芯固定部件的图，(1)是其俯视图，(b)是其侧视图。即，如图1(a)和(b)所示，现有的电抗器中的磁芯固定部件主要由垂直方向固定金属支架11和水平方向固定弹簧12构成。
垂直方向固定金属支架11的基端侧通过金属支架固定螺栓13固定于电抗器壳体15的上部，且其前端侧构成自由端，其下表面安装有垂直方向固定橡胶轴瓦14。该垂直方向固定橡胶轴瓦14夹持水平方向固定弹簧12的上端部并将磁芯16的上表面沿垂直方向按压固定于电抗器壳体15的底面侧。此外，垂直方向固定金属支架11还具有防止磁芯16从电抗器壳体15的上侧飞脱的限制部件的功能。
水平方向固定弹簧12插入配置于电抗器壳体15的侧壁和磁芯(卷绕有线圈的磁芯)16之间，并将磁芯16沿水平方向按压固定于电抗器壳体15的对置的侧壁侧。该水平方向固定弹簧12如上所述，其上端部经由垂直方向固定橡胶轴瓦14被按压在垂直方向固定金属支架11，由此将该水平方向固定弹簧12固定于电抗器壳体15内。
在如图1(a)和(b)所示的现有磁芯固定结构中，固定磁芯用的部件主要由垂直方向固定金属支架11、垂直方向固定橡胶轴瓦14以及水平方向固定弹簧12三个部件构成，水平方向和垂直方向的固定分别由不同的部件进行。因此，成为仅磁芯固定部件就需要三个以上的结构。此外，由于将这样的多个磁芯固定部件固定于电抗器壳体15，因而导致电抗器部件的结构也变得复杂。
专利文献1：日本特开2005-72198号公报
在上述现有的磁芯固定结构中，通过多个固定部件进行磁芯的固定，因此部件的配置和固定方法复杂化，且空间效率劣化。其结果是，出现电抗器的小型化和轻量化变得困难，其成本也升高等问题。此外，磁芯的垂直方向的运动(振动)用橡胶轴瓦吸收，但是橡胶制品的可信赖性欠佳，不能充分发挥功能。虽然从以前就在电抗器等电子部件中进行尽量减少浪费实现成本降低的处理，但是电抗器的磁芯固定部件虽从振动条件和冲击安全性的观点来看是非常重要的部件，但它是一种成本降低很困难的结构部件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以通过简化电抗器的磁芯固定结构来实现电抗器的小型化、轻量化以及低成本化的技术。
在现有的磁芯固定结构中，是组合两个单轴的固定部件从而进行两轴的固定，但是在本发明中，通过设置水平方向的弹簧部件作为主要固定部件并向该弹簧部件追加垂直方向的可压形状，从而以一个部件就可以进行两轴的固定。
即，为了达成上述目的，本发明的磁芯固定部件，在至少具有磁芯、在所述磁芯上卷绕绕组而形成的线圈以及收纳所述磁芯和所述线圈的壳体的电抗器中，用于将所述磁芯固定于所述壳体内，该磁芯固定部件的特征在于，一体地形成有在所述壳体内沿水平方向对所述磁芯的侧面施力的第一弹簧部和在所述壳体内沿垂直方向对所述磁芯的上表面施力的第二弹簧部。
根据上述结构，相对于需要两个部件进行两轴的固定的现有技术，仅以一个部件就可以进行两轴的固定，因此能够使电抗器的磁芯固定结构简化，并可以实现电抗器的小型化、轻量化以及低成本化。
此外，进而，也可以是限制所述磁芯从所述壳体内脱离的止动部一体地形成为：所述止动部与所述第二弹簧部的边界处存在切口而覆盖所述磁芯的上表面的一部分。
根据所述结构，使第二弹簧部不仅沿垂直方向对磁芯施力并将其固定(按压)，由于能够通过与第一弹簧部和第二弹簧部一体地形成的止动部限制磁芯从壳体内脱离，因此无需增加部件，就能够提高电抗器的安全性和可信赖性。
此外，优选形成于所述止动部和第二弹簧部的边界的切口包括圆形部(圆部)，并且形成为所述止动部侧的圆形部(圆部)小、且所述第二弹簧部侧的圆形部(圆部)大的形状。
根据上述结构，能够使止动部的第二弹簧部覆盖磁芯的上表面的一部分而沿宽度方向相邻地形成，此外，可以使磁芯固定部件固定于壳体的固定部位偏靠止动部地进行设置。
此外，为了达成上述目的，本发明的磁芯固定结构，其特征在于，将上述的一个磁芯固定部件插入所述壳体内的一端侧并固定于该壳体，通过上述一个磁芯固定部件在所述壳体内沿水平方向和垂直方向对所述磁芯施力。
根据所述结构，能够非常有效地使电抗器的磁芯固定结构简化，可以实现电抗器的小型化、轻量化以及低成本化。
通过采用两轴固定的磁芯固定弹簧结构，能够减少部件个数，实现轻量化和成本降低。能够通过提高空间效率有效地实现小型化。此外，从弹簧自身的最优设计来说，由于能够大幅度提高设计的自由度，因此能够将磁芯固定于其最佳固定位置，也能够使弹簧自身小型化。磁芯到电抗器壳体的固定由于可以在一个位置进行，因此有组装工时减少的优点。
附图说明
图1是表示现有的磁芯固定结构的图，(a)是俯视图，(b)是侧视图。
图2是包括本发明的实施方式的磁芯固定结构的一个例子的电抗器的立体图。
图3是图2所示的电抗器的分解立体图。
图4是表示本发明的实施方式的磁芯固定部件的图，(a)是其俯视图，(b)是其主视图，(c)是其左视图，(d)是其右视图，(e)是其仰视图，(f)是其后视图，(g)是其立体图。
图5是表示本发明的实施方式的磁芯固定结构的第一立体图。
图6是表示本发明的实施方式的磁芯固定结构的第二立体图。
附图标记说明：
10：电抗器
109：磁芯
104：线圈架
102：绕组
105：线圈
107：绝缘部件
101：电抗器壳体
108：填充材料
25：引线部
32：端子单元
23：电抗器固定用孔
110：磁芯固定部件
110A：螺栓孔
110b：垫圈
110C：螺栓
101a：旋入孔
109A、109B：磁芯部件
106：薄片
109b：磁性体块
S1：第一弹簧部
S2：第二弹簧部
115：切口
ST：止动部
S2e：平坦部分
S2i：倾斜部分
具体实施方式
对本发明的实施方式所述的磁芯固定部件以及结构参照附图进行详细说明。图2是包括本发明的实施方式的磁芯固定结构的一个例子的电抗器的立体图，图3是图2所示的电抗器的分解立体图，图4是表示本发明的实施方式的磁芯固定部件的图，(a)是其俯视图，(b)是其主视图，(c)是其左视图，(d)是其右视图，(e)是其仰视图，(f)是其后视图，(g)是其立体图。
图2和图3所示电抗器10用于例如具有强制冷却单元的设备的电路中，通过线圈架104将绕组102卷绕在磁芯109(特别地，参照图3)上从而形成线圈105的电抗器部件通过绝缘部件107收纳于热传导性的电抗器壳体101中后，使树脂构成的填充材料108流入并进行固定(树脂密封)。引线部25为例如将绕组102的覆层剥离，使导体露出，并通过端子单元32与其他电气部件等连接。此外，位于电抗器壳体101的各角的电抗器固定用孔23为用于将电抗器壳体101固定于例如强制冷却了的框体等上的螺纹孔。
进而，本实施方式的电抗器10作为磁芯109的固定结构，具有可以以一个部件在水平和垂直方向两个轴上进行固定(施力)的磁芯固定部件110。该磁芯固定部件110如图3所示，在将磁芯109等收纳于电抗器壳体101之后，插入到电抗器壳体101和磁芯109之间，螺栓110C经由垫圈110b贯穿其螺栓孔110A，通过使该螺栓110C螺旋插入设于电抗器壳体101的角部的螺旋插入孔101a，从而将该磁芯固定部件110固定于电抗器壳体101。
另外，磁芯109包括构成绕组102所卷绕的卷绕部109B以及没有绕组102卷绕的非卷绕部109A，磁芯部件109B和109A隔开空隙(磁力)结合起来。此外，如图3所示，磁芯部件109B由各三个磁性体块109b分别隔开间隙结合而成。即，磁芯部件109B由共计六个磁性体块109b构成，因此，磁芯109整体分为八个部分。磁芯部件109B和109A之间，或者磁芯部件109B的各磁性体块109b之间的空隙中插入有例如陶瓷制的薄片106进行粘着。
由图3可以明确，电抗器10除了磁芯固定部件110，还有多个部件组合构成。因此，通过采用将可以以一个部件在两轴进行固定的本实施方式的磁芯固定部件110，能够使减少部件个数，减少组装工时取得明显的效果。
并且，如图4(a)至(g)所示，磁芯固定部件110一体地形成有如下部件：从背面侧向正面侧折回(卷曲)的第一弹簧部S1；从上面侧向底面侧倾斜设置的第二弹簧部S2；以及存在与第二弹簧部S2之间的边界处的切口115，并设置(覆盖)于磁芯109的上面的止动部ST。
第一弹簧部S1占磁芯固定部件110中最大的部分，形成为沿从左侧面到右侧面的整个宽度从背面侧向正面侧折回(卷曲)的形状。磁芯109通过上述的磁吸引力沿水平方向上振动，由于该振动总会产生噪音从而是电抗器的性能产生较大问题，因此需要切实地吸收(衰减)所述的水平方向的振动，因而从背面侧到正面侧的整体部分，且在整个宽度上形成为弹簧部件。
止动部ST为从磁芯固定部件110的左侧面到中央为止的宽度方向的大致一半，具有在磁芯109的上面侧呈檐状地突出的形状。止动部ST兼作磁芯固定部件110的固定部，其左背面侧的角部形成有上述的螺栓孔110A。
第二弹簧部S2为从磁芯固定部件110的右侧面到中央为止的宽度方向的大致一半，存在与止动部ST之间的边界的切口115，与止动部ST同样地形成为覆盖磁芯109的上表面的一部分。第二弹簧部S2构成为包括：与止动部ST形成于同一表面上的平坦部分S2e；以及从该平坦部分S2e稍作倾斜并向下侧弯曲的倾斜部分S2i。该倾斜部分S2i被弯曲成可弹性变形至能够按压磁芯109的上表面的倾斜角度，并由此对磁芯109的上表面沿垂直方向施力。
其中，在本实施方式的磁芯固定部件110中，形成于止动部ST和第二弹簧部S2之间的边界的切口115如由图4(a)可以明确的那样，形成为止动部ST侧(固定侧“螺栓孔110A侧”)的圆形部(圆部)小、且第二弹簧部S2侧(可动侧)的圆形部(圆部)大的形状。这是因为，在左半部分作为止动部ST，右半部分作为第二弹簧部S2的构成关系下，切口115的深处的圆形部(圆部)的应力容易集中于作为可动侧的第二弹簧部S2侧，因此为了分散该应力而形成为第二弹簧部S2侧(可动侧)的圆形部(圆部)较大的形状。由于这样的圆形部(圆部)的形状，仅通过螺栓110C(参照图2和图3)的一处固定即可得到充分的平衡性。
另外，第二弹簧部S2必须通过对磁芯109的上表面沿垂直方向施力而保持磁芯109，相反地，过度保持(反力过强)则会使作为结构体的磁芯109损坏，因此要将荷重的限制设定为刚好产生塑性变形的水平。
具有以上结构的本实施方式侧磁芯固定部件110能够采用例如SUS的弹簧材料作为材料，并通过冲压加工和弯曲加工制作出来。即，可以将材料冲击成展开图状后进行三次弯曲，从而简单地制作出来。
图5是表示本发明的实施方式的磁芯固定结构的第一立体图。图6是表示本发明的实施方式的磁芯固定结构的第二立体图。
根据具有上述结构的本实施方式的电抗器10的磁芯109的固定结构，将一体形成有对磁芯109的侧面沿水平方向施力的第一弹簧部S1和对磁芯109的上表面沿垂直方向施力的第二弹簧部S2的(一个)磁芯固定部件110如图5和图6所示，插入到电抗器壳体101内的一端侧，并通过螺栓110C固定于电抗器壳体101，由此可以仅通过该(一个)磁芯固定部件110将磁芯109沿水平方向和垂直方向施力并保持(固定)于电抗器壳体101内。
其中，与第二弹簧部S2吸收电抗器10的磁芯109的通常的振动(例如，到20G为止等)相对地，止动部ST吸收用作车载电抗器时车辆的冲击等非常时刻的振动等(防止脱离)(例如，超过20G时等)。在车载时车辆冲击等非常时刻，如果磁芯109(以及线圈105)从电抗器壳体101上脱离，会有使周围的布线短路并产生起火等事件的可能，因此本实施方式具有防止上述事件产生的失效保护的功能。在本实施方式中，如上所述，将磁芯109(以及线圈105)等收纳于电抗器壳体101后，使填充材料108流入进行了树脂密封，但是也可以不用树脂，仅通过止动部ST确保较高的安全性。
如上所述，在本实施方式的电抗器10中，磁芯109的水平方向的固定通过磁芯固定部件110的第一弹簧部S1进行，但是可以通过以该第一弹簧部S1将磁芯109按压到电抗器壳体101的内侧面，进行水平和垂直方向的保持。此外，磁芯固定部件110具有如下结构：可以通过在单侧(正面侧)由第一弹簧部S1形成自由端，而缓和随温度变化(线膨胀系数差)产生的热应力。
进而，通过在单侧(正面侧)由第一弹簧部S1形成自由端，而起到使电抗器壳体101内的磁芯109的磁吸引力产生的振动衰减(减弱)的功能。即，虽然电流流过绕组102时的磁束使磁芯部件109A和109B之间作用有磁吸引力从而使磁芯109在电抗器壳体101内沿水平方向振动，但是通过构成磁芯固定部件110的自由端的第一弹簧部S1吸收该振动，可以有效地使磁芯109的振动和该振动产生的噪音衰减。此外，有时会因外界的冲击等使磁芯109在电抗器壳体101内振动(晃动)，该情况下，也能够使电抗器壳体101内的磁芯109的晃动衰减(减弱)。
另一方面，磁芯109的垂直方向的固定如下进行：一端侧由第二弹簧部S2沿垂直方向按压，另一端侧由螺栓110v(参照图3)将磁芯109沿垂直方向完全固定。在本实施方式中，如上所述，将磁芯109的一端侧由第二弹簧部S2沿垂直方向按压，另一端侧由螺栓110v沿垂直方向完全固定，因此能够确保磁芯109和电抗器壳体101的底面之间的密切接触。由此，可以稳定地确保从线圈105和磁芯109经由电抗器壳体101的底部的散热路径。即，如图3所示，在磁芯109的磁芯部件109A上形成螺栓孔109h，使螺栓110v经由垫圈110f贯通该螺栓孔109h，并将该螺栓110v螺旋插入设于电抗器壳体101的底部的角部的未图示的螺旋插入孔中，由此将磁芯109的另一端侧固定于电抗器壳体101内。
此外，磁芯固定部件110的止动部ST也可以在例如电抗器10被反向固定的时候，起到防止磁芯109脱离(失效保护)的功能。
根据本实施方式的磁芯固定部件及机构，能够得到如下的优点。即，由于吸收水平和垂直方向的振动的弹簧由一体结构形成，因此可以使磁芯固定部件设计得更为紧凑。
此外，在所述现有例中，在金属制的磁芯固定部件上安装橡胶轴瓦，并通过该橡胶轴瓦吸收磁芯的垂直方向的振动，但是本发明单纯地以金属制的弹簧部件的形状就能够吸收垂直方向的振动，因此部件效率更高。
并且，由于能够以一体结构形成吸收水平和垂直方向的振动的弹簧，因此与现有例相比，能够更有效地吸收所述的磁芯的振动。例如，会有磁芯由于磁吸引力而在水平方向振动的同时由于外界的冲击等在垂直方向也振动等、复合地产生水平方向的振动和垂直方向的振动的情况，在该情况下，与由两个不同的部件吸收各个方向的振动相比，振动的吸收效率更高。
在所述的现有例中，磁芯固定部件由两个主要部件构成，因此磁芯固定部件必须在电抗器壳体的两处进行固定，而在本实施方式的磁芯固定部件中，仅在一处固定即可，因此能够节省安装步骤。
磁芯自身的高度有差别，较低的磁芯的话，在安装磁芯固定部件时，通过将第二弹簧部S2向底面侧按下，使其倾斜角度稍大地进行安装，就能够对应该差别。
以上，对本发明基于实施方式进行了说明，但是本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离专利请求的主旨的范围内能够进行各种变更。
例如，在上述实施方式中，本发明的磁芯固定结构采用了由多个磁性体块构成的分割型的磁芯，当然也可以采用非分割型的磁芯。
此外，在上述实施方式中，将磁芯固定部件仅通过螺栓在一处(单侧)固定于电抗器壳体，但是也可以是通过螺栓等在磁芯固定部件的两侧(宽度方向两端)固定于电抗器壳体。进而，在上述实施方式中，第二弹簧部S2形成于(宽度方向的)单个半边侧，也可以形成在中央。然而，如上述实施方式所述，以一处(单侧)固定的话，能够节约到电抗器壳体的安装(固定)空间，并且仅需一根螺栓从而也能够控制成本。
此外，第二弹簧部S2也可以与第一弹簧部S1同样地由(向下侧)弯曲的弹簧构成。
工业实用性
本发明只要是在电抗器壳体内至少对磁芯的侧面沿水平方向施力的第一弹簧部和对磁芯的上表面沿垂直方向施力的第二弹簧部一体地形成磁芯固定部件及结构，则不管弹簧部的形状和其他的结构，都可以进行广泛地应用。

Claims (4)

1.一种磁芯固定部件，在至少具有磁芯、在所述磁芯上卷绕绕组而形成的线圈以及收纳所述磁芯和所述线圈的壳体的电抗器中，该磁芯固定部件用于将所述磁芯固定于所述壳体内，
该磁芯固定部件的特征在于，
一体地形成有在所述壳体内沿水平方向对所述磁芯的侧面施力的第一弹簧部和在所述壳体内沿垂直方向对所述磁芯的上表面施力的第二弹簧部。
2.根据权利要求1所述的磁芯固定部件，其特征在于，
进而，限制所述磁芯从所述壳体内脱离的止动部一体地形成为：所述磁芯与所述第二弹簧部的边界处存在切口而覆盖所述磁芯的上表面的一部分。
3.根据权利要求2所述的磁芯固定部件，其特征在于，
形成于所述止动部和第二弹簧部的边界处的切口包括圆形部(圆部)，并且形成为所述止动部侧的圆形部(圆部)小、且所述第二弹簧部侧的圆形部(圆部)大的形状。
4.一种电抗器的磁芯固定结构，其特征在于，将权利要求1至3中任一项所述的一个磁芯固定部件插入所述壳体内的一端侧并固定于该壳体，通过所述一个磁芯固定部件在所述壳体内沿水平方向和垂直方向对所述磁芯施力。
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