CN102422366B

CN102422366B - 电抗器

Info

Publication number: CN102422366B
Application number: CN201080019994.1A
Authority: CN
Inventors: 川口肇
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2009-05-07
Filing date: 2010-04-30
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2030-04-30
Also published as: JP2010263074A; US20120044033A1; EP2428968A1; US8598973B2; JP5534551B2; WO2010128648A1; EP2428968A4; CN102422366A

Abstract

本申请提供了一种展现了优良生产率的电抗器。电抗器(1)包括环形磁芯(11)，布置磁芯(11)外周上的(12A)，以及覆盖在由磁芯(11)和成型线圈(12A)组成的组件(10)的外周的外部树脂部分(13)。磁芯(11)通过组合多个磁芯片形成并且以外部树脂部分(13)覆盖，从而磁芯以未于其间置入粘合剂的方式被固定为环形。成型线圈(12A)包括通过螺旋缠绕导线(12w)形成的线圈(12)，和将线圈(12)保持在压紧状态的内部树脂部分(12c)。因为未使用粘合剂来形成磁芯(11)，所以无需粘合处理，并且由于使用了成型线圈(12A)，因此在形成电抗器(1)的同时不需要压紧线圈(12)。因此，电抗器(1)展现了优良的生产率。

Description

电抗器

技术领域

本发明涉及一种电抗器，该电抗器包括磁芯，该磁芯中包括多个磁芯片，本发明尤其涉及一种以高生产率制造的电抗器。

背景技术

电抗器是升压或降压电路中的部件之一。例如，专利文献1公开了一种电抗器，其用作安装在汽车(如混合动力汽车)中的转换器中的一个电路部件。这种电抗器包括环形磁芯、线圈、外壳和树脂。线圈被设置为沿磁芯的外周围绕，外壳容纳磁芯和线圈的组件，并且填充外壳的树脂将该组件密封。典型的磁芯包括由磁性材料形成的多个磁芯片，以及由非磁性材料形成的间隔构件。在这种结构中，使用粘合剂将磁芯片和间隔构件彼此粘结在一起(专利文献1中的0026段)。磁芯包括周围设置有线圈的线圈缠绕部分，以及周围未设置线圈的末端磁芯。通过环绕线圈缠绕部分布置由绝缘材料形成的套筒状绕线管(专利文献1中的0022段)，磁芯和线圈之间的绝缘性得到了改善。另外，一对框形绕线管布置来从线圈的两端夹住线圈，从而压紧线圈。为了保持压紧的状态，由线圈和磁芯的线圈缠绕部分组成的组件容纳在一个盒子状的内壳中(专利文献1中的图4)。

在上述电抗器中，分开制造的套筒状绕线管和线圈环绕线圈缠绕部分的外周依次布置。在此状态下，使用框形绕线管和末端磁芯夹住线圈缠绕部分，并且使用粘合剂将线圈缠绕部分和末端磁芯粘结在一起。在使用框形绕线管夹住和压紧线圈的同时，线圈缠绕部分和末端磁芯彼此粘结在一起。

引用列表

专利文献

PTL 1：日本未审查专利申请公开No.2008-028290

发明内容

技术问题

相对于本领域现有的电抗器，需要一种具有更高生产率的电抗器。

在本领域现有的电抗器的制造过程中，因为多个磁芯片被粘结在一起，或者和间隔构件粘结在一起，所以执行了许多粘结步骤。当磁芯片和间隔构件的数量进一步增加时，粘结步骤也相应的进一步增加。如上所述，许多的粘结步骤导致电抗器的生产率降低。

在线圈被装配到电抗器中之前，因为线圈实际上无法保持形状而是可能伸长或者缩短，所以线圈的处理并不容易。也因此降低了电抗器的生产率。特别是，当在如上所述挤压线圈以减小线圈的轴向长度的同时将线圈缠绕部分和末端磁芯粘结在一起的时候，线圈很难处理，并且也不容易进行粘结。因而进一步降低了电抗器的生产率。根据上面描述的情况，本发明的目的之一是提供一种以高生产率制造的电抗器。

解决问题的技术方案

为了达到上述目的，根据本发明，使用了一种其中保持了线圈形状的成型产品(molding product)，并且这种线圈成型产品和磁芯以树脂覆盖。

根据本发明的电抗器包括：磁芯，其由组合在一起以形成环形的多个磁芯片形成；线圈成型产品，其围绕磁芯的外周布置；以及外部树脂部分，其覆盖由磁芯和线圈成型产品组成的组件的外周。线圈成型产品包括由螺旋缠绕导线形成的线圈，以及覆盖线圈的外周以保持线圈形状的内部树脂部分。在电抗器中，在以不使用粘合剂的方式将磁芯固定为环形。

在该结构中，提供了其中保持了线圈形状的线圈成型产品。因此，当将线圈成型产品和磁芯组合成组件时，由于线圈不会伸长或缩短，因此显著简化了线圈的处理。当线圈被保持在其中使用内部树脂部分来压紧线圈自由长度的状态中时，不需要在形成组件的时候对线圈进行压紧。通过使用线圈成型产品，磁芯的磁芯片和其他部件可以容易地布置在线圈成型产品中。还是在该结构中，外部树脂部分覆盖了磁芯与线圈成型产品的组件。因此，外部树脂部分可以起到粘合剂的作用，从而使得磁芯保持环形。相应的，在该结构中，可以省略使用粘合剂的粘结步骤，并且线圈的处理也变得更加方便。例如，在形成组件的同时不需要压紧线圈。从而，使得电抗器的制造具有更高的生产率。在该结构中，使用内部树脂部分可以改善磁芯和线圈之间的绝缘性能。此外，通过使用内部树脂部分保持线圈的压紧状态，可以省略例如套筒状绕线管和内壳之类的部件。因此，减少了部件的数量并且可以减少装配这些部件的步骤。也由于此原因，使得电抗器的制造具有更高的生产率。

根据本发明的电抗器的一个实施例可以包括或可以不包括容纳组件的外壳。当电抗器包括外壳时，外壳被外部树脂部分填充。

当电抗器包括外壳时，可以提供一种弹性固定材料。弹性固定构件被布置在外壳中，并且挤压磁芯从而保持磁芯为环形。

在该结构中，容纳在外壳中的磁芯被弹性固定构件挤压从而和外壳的内表面接触。因此，不容易在磁芯的各部件(比如磁芯片)之间形成空隙。外部树脂部分在这种挤压状态下形成。通过这种做法，可以使用外部树脂部分将弹性固定构件和磁芯固定在外壳内。因此，可以抑制挤压力的下降，从而使得磁芯可以更加可靠的保持环形。

相反，当省略外壳时，电抗器可以包括将磁芯保持为环形的带状紧固构件。

在该结构中，带状紧固构件(绑带)沿着布置为环形的磁芯的外周布置，以环绕磁芯。因此，通过收紧带状紧固构件从而减小由带状紧固构件形成的环的直径，磁芯可以很容易地固定为环形。通过在这种状态下形成外部树脂部分，可以抑制带状紧固构件紧固力的降低，从而磁芯能更可靠地保持环形。优选的是，带状紧固构件的材料具有足以将磁芯保持为环形的强度，这种材料是非磁性材料，这是因为带状紧固构件布置在线圈附近，并且具有良好的耐热性，足以耐受如电抗器在运行过程中达到的温度的温度。带状紧固构件的材料例如包括不锈钢之类的金属材料以及树脂之类的非金属材料。

本发明的一个实施例可以包括一种结构，其中磁芯包括磁芯片和至少一个间隔构件。在这种情况下，所述磁芯片由磁性材料形成，以及所述至少一个间隔构件由非磁性材料形成，并且，当所述至少一个间隔构件包括多个间隔构件时，多个间隔构件中的至少一个由弹性材料形成。

在这种结构中，即使当磁芯片有一定幅度的尺寸误差，或间隔构件由不容易变形并具有较高刚度的材料(例如氧化铝)形成时，通过压紧由弹性材料形成的间隔构件(以下称为弹性间隔构件)并使其形变、并在该压紧状态下固化外部树脂部分，磁芯片的尺寸误差等可以被吸收，并且可以实现具有指定电感的电抗器。具体地，通过使用上述弹性固定构件进行挤压或者通过使用带状紧固构件进行收紧，可以容易地压紧弹性间隔构件。通过改变使用弹性固定构件进行挤压的程度或者使用带状紧固构件进行收紧的程度，可以容易地改变弹性间隔构件的压紧程度(弹性形变程度)，也就是磁芯片之间的间隔长度。这有助于电感的调节。另外，当电抗器包括弹性间隔构件时，相比于通过改变应用在磁芯片之间的粘合剂的厚度来调节电感的情况，可以更容易地进行电感的精确调节。

本发明的优点

根据本发明的电抗器使用了线圈成型产品，并且制造该电抗器不需要粘结步骤中应用的粘合剂。因此，这种电抗器能以高生产率制造。

附图说明

图1(I)是根据第一实施例的电抗器的一般透视图，图1(II)是设置在电抗器中的外壳的沿线X-X截取的一般剖视图，并且图1(III)是示出替代的弹性固定构件的正视图。

图2(I)是设置在根据第一实施例的电抗器中的由磁芯和线圈成型产品组成的组件的一般透视图，以及图2(II)是设置在线圈成型产品中的线圈的一般透视图。

图3是示出设置在根据第一实施例的电抗器中的由磁芯和线圈成型产品组成的组件的装配过程的分解透视图。

图4是示意性地示出根据第二实施例的电抗器的顶视图。

图5是示出设置在根据第二实施例的电抗器中的由磁芯和线圈成型产品组成的组件的装配过程的分解透视图。

具体实施方式

(第一实施例)

下面将参照图1至图3详细描述根据第一实施例的电抗器1。在图中，对于相同的部件使用了相同的参考标号。在图1(I)中，外部树脂部分从附图中省略，并且在图1(II)中，支架从附图中省略。电抗器1包括环形磁芯11、线圈成型产品12A、外部树脂部分13(图1(II))、以及外壳14。线圈成型产品12A围绕磁芯11的外周布置，外部树脂部分13覆盖由磁芯11和线圈成型产品12A组成的组件10的外周，并且外壳14容纳组件10。在实际应用中，电抗器1被紧固到一个固定物体(例如冷却底座)上。电抗器1最突出的特征包括没有在磁芯11中使用粘合剂以及电抗器1包括线圈成型产品12A的事实。电抗器1的部件将在下面详细地描述。

<组件>

[磁芯]

将参照图3中合适的地方描述磁芯11。磁芯11包括一对盒状的线圈缠绕部分11c和一对末端磁芯11e。线圈缠绕部分11c被布置在其周围的线圈成型产品12A包围。末端磁芯11e没有被线圈成型产品12A包围而是暴露在外。末端磁芯11e被布置为使得末端磁芯11e夹住被分隔开的线圈缠绕部分11c以形成封闭的环(圆环)形。当线圈12被激励的时候，磁芯11形成闭合磁路。每一个线圈缠绕部分11c均包括多个磁芯片11m和多个间隔构件11g。磁芯片11m和间隔构件11g交替叠放。磁芯片11m由包括诸如铁或钢之类的铁类金属的软磁材料形成，并且间隔构件11g由诸如氧化铝之类的非磁性材料构成。末端磁芯11e是由软磁材料形成的磁芯片。每个磁芯片可以使用软磁铁粉末的压块，或使用包括一个堆叠在另外一个之上的多个磁钢片的分层结构。间隔构件11g是板状材料，其放置在磁芯片11m之间的间隙处以调节电感。磁芯片和间隔构件的数目可以适当地选择，以使得电抗器1具有需要的电感。磁芯片和间隔构件的形状也可以适当地选择。

本文中，线圈缠绕部分11c的外周表面不与末端磁芯11e的外周表面齐平。具体来说，当将电抗器1安装在诸如冷却底座之类的固定物体上时，每个末端磁芯11e的安装侧上的表面(以下称为磁芯安装表面11d(图1(II))；图1至图3中的下侧的表面)突出于每个线圈缠绕部分11c的安装侧上的表面。每一个末端磁芯11e的高度(在当将电抗器1安装于固定物体上时与该固定物体的表面相垂直的方向(本文中与线圈12轴向相交的方向)上的长度)可调节为使得末端磁芯11e的磁芯安装表面11d与线圈成型产品12A的安装侧上的表面(以下称为成型产品安装表面12d(图1(II))；图1至图3中的下侧的表面)齐平。

[线圈成型产品]

如图2(II)所示，线圈成型产品12A包括线圈12和内部树脂部分12c。线圈12包括由螺旋缠绕单根连续导线12w形成的一对线圈元件12a和12b。内部树脂部分12c覆盖线圈12的外周。

(线圈)

线圈元件12a和12b形成为具有并排结构，在该结构中，线圈元件12a和12b的轴向彼此平行地延伸。优选地使用其中导体的外周由绝缘涂层包围的包线作为导线12w。本文中使用的导线是包扁线，其以铜扁线作为导体以及瓷漆(通常是聚酰胺酰亚胺)作为绝缘涂层。线圈元件12a和12b是通过沿边缘缠绕包扁线而形成的扁立线圈(edgewise coil)，并且线圈元件12a和12b的端面具有类似赛道的形状。作为导线12w的一部分的反绕部分12r将线圈元件12a和12b彼此连接。除了扁线，导线的导体可以是具有多种截面形状(例如圆形和多边形)中的一种形状的线。可选的，这两个线圈元件可以由独立的绕线形成，通过使用焊接或者其他的连接方法将这些绕线的末端连接起来从而将所述独立的绕线结合成一个线圈。在这种情况下，不需要反绕部分。因此，举例来说，当内部树脂部分成型的时候，压紧线圈元件更加容易。这使得能够以良好的工艺性制造成型产品。

形成线圈12的导线12w的每个末端适当地从旋绕形成部分延伸通过内部树脂部分12c的外部而到达外部树脂部分13(图1(I)和图1(II))的外部。从导线12w的每一个末端上去除绝缘涂层。暴露出的导电部分连接到由导电电材料形成的端子构件(图中没有示出)。提供电力的电源单元或者其他外部设备(图中没有示出)通过端子构件连接到线圈12。例如可以使用焊接(如钨惰性气体(TIG)焊接)来将导线12w的导电部分连接到端子构件。

(内部树脂部分)

线圈元件12a和12b的外周被内部树脂部分12c覆盖，内部树脂部分12c将线圈元件12a和12b保持为指定形状。本文中通过使用内部树脂部分12c将每个线圈元件12a和12b保持在压紧状态。本文中的内部树脂部分12c基本沿着线圈12的轮廓覆盖线圈12。然而，导线12w的末端以及线圈元件12a和12b的旋绕形成部分的部分外周表面没有被内部树脂部分12c的树脂组件覆盖并且暴露在外面。也就是说，内部树脂部分12c的外周表面具有凹面形状。线圈成型产品12A可以与下面将描述的第二实施例中的线圈成型产品22A相类似地形成，在第二实施例中，导线12w除了其每个末端以外，整个被内部树脂部分22c所覆盖。内部树脂部分12c中的覆盖了线圈元件12a和12b的旋绕形成部分的那个部分被形成为具有基本均匀的厚度，并且内部树脂部分12c中的覆盖了反绕部分12r的那个部分沿线圈的轴向突出。当电抗器1被组装的时候，内部树脂部分12c的表面和暴露的旋绕形成部分与外部树脂部分13的内表面接触。

线圈元件12a和12b的内周也被内部树脂部分12c的树脂组件覆盖，并且在树脂组件中形成空心孔12h(图3)。磁芯11的线圈缠绕部分11c(图3)插入到空心孔12h中。内部树脂部分12c的树脂组件的厚度被调节为使得线圈缠绕部分11c被布置在各个线圈元件12a和12b的内周中合适的位置。每一个空心孔12h的形状也被调节成线圈缠绕部分11c的外部形状(本文中为盒子形状)。因此，布置在线圈元件12a和12b的内周上的内部树脂部分12c的树脂组件用作线圈缠绕部分11c的定位部分。

内部树脂部分12c的树脂组件在这里布置为整个覆盖线圈元件12a和12b的内周。然而，只要树脂组件布置为使得能够改善磁芯11和线圈12之间的绝缘性并且线圈缠绕部分11c被定位，线圈元件12a和12b的内周表面的一部分可以从上述树脂组件中露出。也就是说，作为线圈缠绕部分11c的部件的磁芯片11m和间隔构件11g所插入的空心孔的一部分可以是凹陷的。当空心孔的一部分凹陷时，外部树脂部分13的树脂材料很容易流入凹陷部分，从而使得树脂材料能够充分地运送到布置在空心孔中的磁芯片11m和间隔构件11g的外周。这增大了外部树脂部分13的树脂组件与磁芯片11m等彼此接触的面积。为此，这应当有利于将磁芯11保持为环形。

内部树脂部分12c的树脂材料可以优选为具有耐热性的材料，从而当使用包括线圈成型产品12A的电抗器1时，该材料的耐热性可以充分防止该材料由于线圈12或者磁芯11能够达到的最大温度时的所产生热量而软化，并且这种材料可以使用传递模塑或者注射成型进行加工。特别是，这种材料优选的是具有良好的绝缘性。具体地说，优选地可以使用热固性树脂(如环氧树脂)，或热塑性树脂(如聚苯硫醚(PPS)树脂或液晶聚合物(LCP))。本文中使用了环氧树脂。内部树脂部分12c优选地具有良好的散热性，这是因为内部的树脂部分12c接触线圈12，而线圈12的温度趋于上升。当内部树脂部分12c的树脂材料例如是包括由从氮化硅、氧化铝、氮化铝、氮化硼、和碳化硅构成的组中选出的至少一种的陶瓷所形成的填充物的树脂时，散热性可以得到提高。

(线圈成型产品的制造)

上述线圈成型产品12A可使用下面描述的模具制造。也就是说，可以使用包括由第一模具块和第二模具块组成的模具块对的模具，第一模具块和第二模具块可以相对彼此打开或者闭合。第一模具块包括布置在线圈12的一端(例如，图2(II)中导线12w的末端从其延伸的一侧)的端板以及插入线圈元件12a和12b的内周中的盒状的芯。第二模具块包括布置在线圈的另一端(例如，图2(II)中的反绕部分12r侧)的端板以及覆盖线圈12周边的周边侧壁)。该第一模具块和第二模具块包括可利用驱动机构在模具内前后移动的多个棒状元件。这些棒状元件用于适当地挤压线圈元件12a和12b的端面(旋绕形成部分表现为环状的表面)以压紧线圈元件12a和12b。这些棒状元件优选地具有足以压紧线圈12的强度，以及具有足以抵抗内部树脂部分12c成型时散发的热量的耐热性。另外，这些棒状元件优选地具有尽可能薄的结构以减小线圈12未被内部树脂部分12c覆盖的部分。

导线12w被螺旋状地缠绕成线圈12，线圈12被设置在模具内从而在模具与线圈12的表面之间形成一定的间隙。此时，线圈12还没有被压紧。

然后，闭合模具并且第一模具块的芯插入到线圈元件12a和12b的内周中。此时，对于每一个芯的整个外周，基本均匀地形成该芯与线圈元件12a和12b中对应的一个的内周之间的间隙。

接下来，将棒状元件移动到模具内以压紧线圈元件12a和12b。通过压紧线圈元件12a和12b，线圈元件12a和12b的相邻匝之间的间隙变窄，并且线圈12保持为线圈12的自由长度被压紧的状态中。

在保持上述压紧状态的同时，以通过树脂注射通道注射的树脂填充模具。在树脂固化之后，打开模具，并且将使用树脂来保持在压紧状态的线圈成型产品12A从模具中移出。在棒状元件挤压位置处已形成的多个小孔可以填充合适的绝缘材料，或者在这个步骤中保持原样。在后一种情况下，这些小孔被填充外部树脂部分13。为了形成部分凹陷的空心孔，可以使用具有突起或凹陷的芯。

<外部树脂部分>

磁芯11和线圈成型产品12A被组合成组件10。如图1所示，组件10被容纳在外壳14中并且以填充外壳14的外部树脂部分13来覆盖组件10的外周。外部树脂部分13的功能之一为外部树脂部分13将磁芯11保持为环形。

外部树脂部分13的树脂材料可以是例如环氧树脂、聚氨酯树脂、聚苯硫醚树脂(PPS树脂)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂、不饱和聚酯树脂(BMC)等。外部树脂部分13的树脂材料可以和线圈成型产品12A的内部树脂部分12c的材料相同或者不相同。上述由陶瓷形成的填充物可以包括在外部树脂部分13的树脂材料中以提高散热性。因为电抗器1包括具有良好的散热性的内部树脂部分12c，因此，即使当外部树脂部分13的树脂材料的散热性稍微降低时，整个电抗器1的散热性也是良好的。这里使用的外部树脂部分13的树脂材料是不饱和聚酯树脂(BMC)或环氧树脂。

<外壳>

容纳上述组件10的外壳14是由铝形成的矩形盒状结构。外壳14具有底表面和从底表面向上延伸的四个侧壁。外壳14可以是一个已知的外壳。组件10容纳在外壳14中，以使得末端磁芯11e布置在外壳14的四个侧壁中相对的一对侧壁14s₁和14s₂的内表面之间。

<板簧>

板簧15(弹性固定构件)布置在外壳14中以接触组件10的一个末端磁芯11e的端面和外壳14的一个侧壁14s₂的内表面。板簧15向外壳14的另一个侧壁14s₁挤压组件10(尤其是磁芯11)，从而使得磁芯11能够更可靠地保持在磁芯11被布置为环形的状态。板簧15的形状、数目和位置可以进行适当的选择。本文中的板簧15由弯曲为使得板簧15的一部分突出的不锈钢板形成。更具体地说，如图1(II)所示，板簧15被布置为使得板簧15的一端接触外壳14，在板簧15的中间部分形成的突起接触末端磁芯11e的端面从而向外壳14的侧壁14s₁挤压磁芯11，并且板簧15的另一端接触末端磁芯11e的上表面从而向外壳14的底表面侧挤压磁芯11。作为替代，板簧可以是例如一端弯曲为形成如图1(III)所示的环形的金属板。

<电抗器的装配过程>

具有上述结构的电抗器1可以如下所述进行装配。

最初如上所述制备线圈成型产品12A。然后，如图3所示，线圈成型产品12A被布置为使得线圈成型产品12A的端面12e中的一个接触末端磁芯11e中的一个，从而闭合每一个空心孔12h的多个开口之一。在这种状态下，磁芯片11m和间隔构件11g交替插入空心孔12h。如上所述，在空心孔12h中，线圈成型产品12A的内部树脂部分12c的树脂组件被形成为具有指定厚度。从而，插入到空心孔12h中的磁芯片11m和间隔构件11g被布置在相对于线圈元件12a和12b的合适位置。空心孔12h还可以使用内部树脂部分12c的树脂组件来充分支撑磁芯片11m等。接下来，线圈成型产品12A的端面12e中的另一个与另一个末端磁芯11e接触，从而线圈缠绕部分11c和线圈成型产品12A被两个末端磁芯11e夹紧。通过这些步骤，得到了组件10。

在保持组件10的装配状态的同时将组件10容纳在外壳14中(图1(I))。如上所述，每一个末端磁芯11e的磁芯安装表面11d与线圈成型产品12A的成型产品安装表面12d齐平。因此，组件10被外壳14的底表面稳固地支撑。接下来，板簧15被插入到组件10的一个末端磁芯11e的端面与外壳14的和该末端磁芯11e的端面相对的侧壁14s₂的内表面之间，从而板簧15向外壳14的另一个侧壁14s₁侧挤压末端磁芯11e的该端面。由于板簧15产生的压力，磁芯11可以更加可靠地保持为环形。此外，在电抗器1中，将支架16布置在每一个末端磁芯11e的上表面上并且使用螺栓(未示出)固定至外壳14。因此，组件10更加可靠地固定至外壳14。支架16和螺栓可以省略。

外壳14被树脂填充从而覆盖板簧15以及容纳在外壳14中的组件10的外周。从而，形成了外部树脂部分13。导线12w的末端从外部树脂部分13中露出来。通过上面描述的步骤，得到了电抗器1。在得到的电抗器1中，使用固化的外部树脂部分13和板簧15将磁芯11保持为环形。

<优点>

在上面描述的电抗器1中，没有使用粘合剂来将包括多个磁芯片11m和间隔构件11g的磁芯11固定为环形。通过使用外部树脂部分13覆盖组件10的外周来固定环形。使用这种结构，省去了粘结步骤，并且以高生产率制造电抗器1。由于电抗器1包括线圈成型产品12A，因此线圈12很容易处理。因此，例如，在将磁芯11固定为环形的同时无需压紧线圈12。这也提高了生产率。由于使用了线圈成型产品12A，因此磁芯片11m和间隔构件11g被容纳在上面描述的线圈成型产品12A的空心孔12h中，并且末端磁芯11e被布置为封闭空心孔12h的开口。因此，即使当磁芯片11m等在电抗器1进行装配的过程中没有使用粘合剂进行固定并且彼此分离，容纳在空心孔12h中的磁芯片11m等也不会轻易脱落。在该线圈成型产品12A中，通过使用内部树脂部分12c的树脂组件来覆盖线圈元件12a和12b的内周，以及通过将内部树脂部分12c的树脂组件形成为具有指定的厚度和形状，内部树脂部分12c可以用于定位磁芯11的线圈缠绕部分11c。也由于该原因，由于能够容易地定位磁芯11而同时无需如套筒状绕线管之类的定位构件，因此能够以高生产率制造电抗器1。

另外，因为电抗器1具有使用板簧15等挤压组件10的结构，因此磁芯片11m等的位置不容易移位。这使得磁芯11能够保持指定形状，并且相应的，不容易发生由于固定状态的松动而造成的磁芯片11m之间的距离变化所造成的电感失配。同样在电抗器1中，每一个末端磁芯11e的磁芯安装表面11d与线圈成型产品12A的成型产品安装表面12d齐平，并且接触外壳14的底表面。这有助于组件10在外壳14中的布置。还由于这个原因，能够以高生产率制造电抗器1。由于磁芯安装表面11d和成型产品安装表面12d与外壳14的底表面接触，因此热量可以有效地从磁芯11和线圈12传递到外壳14。因此，电抗器1具有良好的散热性。由于布置在线圈12与外壳14的底表面之间的内部树脂部分12c，线圈12与外壳14之间的绝缘性可以得到改善。因为末端磁芯11e比各线圈缠绕部分11c更加突出，因此当该磁芯的体积与包括制造为彼此齐平的末端磁芯和线圈缠绕部分的磁芯的体积相同时，可以减少电抗器中线圈在轴向上的长度。因此，减小了电抗器1的尺寸。在电抗器1中，线圈成型产品12A的部分外周表面是凹陷的。因此，线圈成型产品12A与外部树脂部分13彼此接触的面积增大，从而使得线圈成型产品12A和外部树脂部分13可以更加紧密地彼此接触。因为电抗器1包括内部树脂部分12c、外部树脂部分13、以及外壳14，因此可以保护线圈12和磁芯11不受环境影响并且得到机械性的保护。

(第二实施例)

下面将参照图4和图5详细描述根据第二实施例的电抗器2。在第一实施例中，提供了外壳。在第二实施例中，外壳被省略。电抗器2包括环形磁芯11、线圈成型产品22A以及外部树脂部分23。外部树脂部分23覆盖由磁芯11和线圈成型产品22A组成的组件20的外周。电抗器2不包括外壳。在实际应用中，外部树脂部分23或者电抗器2的其他部件被固定至固定物体，比如冷却底座。电抗器1与电抗器2之间的差异在于如上所述电抗器2不包括外壳，并且电抗器2包括围绕磁芯11的外周布置的带状紧固构件30。下面的描述针对这些差异，并且省略了与第一实施例中的电抗器1大体相同的其它结构的描述。

[总体结构]

如上所述，电抗器2包括围绕磁芯11的外周布置的带状紧固构件30。外部树脂部分23和带状紧固构件30将磁芯11保持为环形。带状紧固构件30还穿过线圈成型产品22A的空心孔22h进行插入(图5)。因此，使用带状紧固构件30将磁芯11和线圈成型产品22A的组件20结合到一起。

[带状紧固构件]

带状紧固构件30包括带部分31和锁部分32。带部分31围绕磁芯11的外周布置。锁部分32附接到带部分31的一端，并且将带部分31形成的环固定为指定长度。沿带部分31的长度方向从带部分31的另一端延伸的特定区域中，在带部分31的宽度方向上形成的多个细小突起(图中没有示出)并排布置在带部分31的长度方向上。锁部分32有一个插入孔(图中没有示出)和一个齿部分(图中没有示出)。其上形成了上述突起的带部分31的另一端穿过插入孔进行插入。齿部分形成在插入孔处，以便与突起啮合。带部分31的突起和锁部分32的齿部分形成一种机构，例如，允许突起在带部分31的前进方向(收紧方向)上越过齿部分移动，并且由于突起中的一个与齿部分的啮合作用(棘轮机构)来阻止突起的后向移动。带部分31的长度和宽度可以通过考虑磁芯11的尺寸等来适当地确定。这里使用的带状紧固构件30由非金属材料形成。即使在电抗器2中通常的情况是带部分插入穿过线圈12的内周时，非金属材料形成的带部分也会产生小的磁效应(没有导致涡流损耗)，并因此能够减小磁效应所产生的损耗。具体来说，非金属材料可以包括耐热聚酰胺树脂、聚醚醚酮(PEEK)树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂、聚四氟乙烯(PTFE)树脂、以及PPS树脂。例如，可以使用由耐热绝缘树脂形成的商业招标产品(例如，ty-rap(托马斯和贝茨国际公司的注册商标)或peek带(由HellermannTyton有限公司制造的绑带))。尽管这里描述的电抗器2包括一个带状紧固构件30，然而电抗器2可以包括并排布置的多个带状紧固构件。通过使用多个带状紧固构件，磁芯可以更加可靠的固定为环形。

由带状紧固构件30形成的环通过如下过程被固定为需要的尺寸。也就是说，带部分31最初穿过锁部分32的插入孔从带部分31的另一端插入以形成环。接着，拉动带部分31的另一端以减小环的直径，并且带部分31的突起中的一个与锁部分32的齿部分适当地啮合。通过适当选择与齿部分啮合的突起的位置，可以将环固定为需要的尺寸。

线圈成型产品22A的每一个空心孔22h具有一个带槽22g(图5)，使用树脂成型将带槽22g形成在内部树脂部分22c中。当带状紧固构件30被布置在线圈成型产品22A的空心孔22h的带槽22g中时，带状紧固构件30被定位。

[外部树脂部分]

包括带状紧固构件30的组件20的外周被外部树脂部分23覆盖。这里的外部树脂部分23是在组件20被制造之后使用环氧树脂铸塑成形法基本上沿着组件20的轮廓形成的。除了铸塑成形法，还可以使用传递模塑或注射成型来形成外部树脂部分23。为了使用传递模塑或注射成型，可以适当地选择和调整带状紧固构件的材料、成型压力等参数以防止带状紧固构件等损坏。导线12w(见图5；图4中未示出)的端部从外部树脂部分23中露出。磁芯11的末端磁芯11e的磁芯安装表面和线圈成型产品22A的成型产品安装表面也从外部树脂部分23中露出。线圈安装表面和成型产品安装表面与外部树脂部分23的安装侧的表面(以下称为树脂安装表面)齐平。因此，当电抗器2被安装在固定物体上时，所有上述磁芯安装表面、成型产品安装表面、以及树脂安装表面都与固定物体接触。电抗器2可以通过例如紧固条状固定构件(未在图中显示)安装在固定物体上，采用螺栓等将紧固条状固定构件布置在末端磁芯11e上从而覆盖末端磁芯11e。可选的，可以在外部树脂部分的树脂组件中形成螺孔，以将电抗器2安装到固定物体上。

虽然这里的外部树脂部分13的平均厚度统一设置为1到2mm，但是该厚度以及覆盖组件20的面积可以适当地进行选择。例如，不仅末端磁芯11e的磁芯安装表面和线圈成型产品22A的成型产品安装表面，而且末端磁芯11e的一部分和线圈成型产品22A的一部分都可以不被外部树脂部分的树脂组件覆盖，并且暴露在外面。

<电抗器的装配过程>

具有上述结构的电抗器2可以按照如下所述过程进行装配。

如图5所示，带状紧固构件30的带部分31最初插入穿过空心孔22h，以从线圈成型产品22A的一个空心孔22h行进到另外一个空心孔22h。这时，带部分31被布置为装配在每一个空心孔22h的带槽22g中。

然后，将带部分31在空心孔22h之间延伸的部分沿带部分31的该部分从线圈成型产品22A中移出的方向上拉动，从而形成一个弯曲部分。末端磁芯11e中的一个被布置为使得带部分31的弯曲部分沿着该末端磁芯11e的外周行进。接下来，拉动带部分31的每一端以而减少弯曲部分的直径，并且使得末端磁芯11e中的一个的端面与线圈成型产品22A的端面22e中的一个接触。此时，利用这个末端磁芯11e来闭合每一个空心孔22h的开口中的一个。在这种状态下，包括在线圈缠绕部分11c中的磁芯片11m和间隔构件11g从每一个空心孔22h的另一个开口插入到空心孔22h中。之后，另一个末端磁芯11e被布置为封闭这些开口并且与每一个线圈缠绕部分11c的端面以及线圈成型产品22A的另一个端面22e接触。通过这样做，在磁芯11中，两个线圈缠绕部分11c被两个末端磁芯11e夹紧从而形成一个环形结构。

通过在带状紧固构件30的带部分31的一个末端侧上提供的锁部分32的插入孔，带部分31的另一末端侧插入并且拉出以减小由带部分31形成的环的直径，从而紧固布置在环形中的磁芯11。此时，带部分31的一部分由带槽22g支承。这有助于带部分31沿着磁芯11的外周的布置，并且减少了带部分31的位置移动的可能性。然后，带部分31的突起中的一个被适当地钩在锁部分32的齿部分，以确定环的大小以及固定磁芯11的环形状态。

通过这些步骤，得到了组件20。由于得到的组件20被固定在其中使用带状紧固构件30来紧固组件20的状态中，所以磁芯11e等不会从组件20脱落。因此，磁芯11和线圈成型产品22A可以作为一个整体单元来处理。通过在该整体单元上形成外部树脂部分23而获得了电抗器2。在如图4所示的电抗器2中，画出了带状紧固构件30与磁芯11之间的微小间隔以助于理解该结构。在实际的电抗器2中，带状紧固构件30接触磁芯11的外周。

<优点>

在具有上述结构的电抗器20中，正如在第一实施例中的电抗器1的情况，在将磁芯11固定为环形时完全没有使用粘合剂。另外，提供了线圈成型产品22A，从而有助于线圈12的处理并且不需要套筒状绕线管等就可以将线圈缠绕部分11c定位。因此，实现了高生产率。尤其是，因为可以使用带状紧固构件将电抗器2的磁芯11保持为环形，所以在装配电抗器2期间，磁芯片11m等不太可能从线圈成型产品22A脱落。这有助于电抗器2的制造。在电抗器2中，在线圈成型产品22A的树脂组件中形成了带槽22g。这有助于带状紧固构件30的定位。也是因为这个原因，可以高生产率制造电抗器2。另外，因为在带状紧固构件30被收紧之前或者之后可以使用带槽22g来支撑带状紧固构件30，因此带状紧固构件30的位置不太可能移位。这使得磁芯11更加可靠地保持环形。外部树脂部分23在已经布置了带状紧固构件30的状态下形成。因此，电抗器2的磁芯11可以更加可靠地保持环形。

在电抗器2中，带状紧固构件30被布置为接触磁芯11的外周的基本整个范围。因此，带状紧固构件30的紧固力可以充分的施加到磁芯11。因为这个原因，在电抗器2中，磁芯片的位置不太可能移位，并且磁芯11可以保持为指定形状。因此，不容易发生由于固定状态的松动等造成的电感失配。在电抗器2中，由于线圈成型产品22A的成型产品安装表面也是齐平于末端磁芯11e的磁芯安装表面，因此这些安装表面可以接触固定物体，例如冷却底座。这实现了良好的散热性，并且使得组件20可以更稳固的被固定物体支撑。另外，电抗器2的带状紧固构件30也由绝缘树脂形成。这使得即使带状紧固构件30被布置在线圈12的附近时，也能确保带状紧固构件30和线圈12之间的绝缘性。电抗器2的尺寸可以很小，这是因为电抗器2不包括外壳。然而，通过对电抗器2提供内部树脂部分22c和外部树脂部分23，可以保护磁芯11和线圈12不受环境的影响，并且得到机械性的保护。

(变型例2-1)

在上述第二实施例中，带状紧固构件30穿过线圈成型产品22A的线圈12的内周进行插入。可替换的，带状紧固构件可以布置为围绕线圈成型产品的外周。使用这种结构，即使带状紧固构件由比如不锈钢之类的金属材料构成，也能够获得具有由于磁效应造成的小损耗的电抗器。金属形成的带状紧固构件由于其高强度和良好的耐热性从而是优选的。也是利用这种结构，减小了带状紧固构件直接接触磁芯的位置数量。因此，不容易发生由于与带状紧固构件接触而造成的对磁芯的损伤。金属材料形成的带状紧固构件可以使用例如如下的结构。也就是，通过利用夹具稳固地挤压包括一个球的锁部分，所述带部分的插入穿过锁部分的插入孔的一端侧被该球挤压，从而固定成一个环。可以使用商业招标产品(例如不锈钢带(由Panduit公司生产))。

(变型例2-2)

在包括带状紧固构件30的结构中，可以在磁芯11的外周和带状紧固构件30之间提供缓冲构件，以抑制由于带状紧固构件的紧固力而对磁芯11造成损伤的可能性。可以适当地选择缓冲构件的材料、厚度、数目、定位等以对磁芯施加足以将环形磁芯保持为指定形状的紧固力。缓冲构件可以使用例如由诸如ABS树脂、PPS树脂、PBT树脂、或者环氧树脂之类的树脂所形成的、被成型为适应磁芯的形状的厚度约为0.5mm至2mm的成型部件，或者诸如由硅橡胶形成的橡胶板产品之类的部件。

(变型例2-3)

在上述第二实施例中，省略了外壳。但是，第二实施例的电抗器可以包括外壳。在这种情况下，使用带状紧固构件30将磁芯11和线圈成型产品22A结合成一个单元。从而，组件20被很容易地容纳在外壳中。因为使用带状紧固构件30足以将磁芯11保持为环形，而不需要第一实施例中使用的板簧。因此，在本变型例中，板簧可以省略。

(变型例I)

在上述第一和第二实施例中，设置在磁芯11中的间隔构件11g由具有高刚度的材料形成，例如陶瓷(氧化铝)。间隔构件可以包括至少一个由弹性材料形成的弹性间隔构件。在该情况中，为了获得具有指定电感的电抗器，例如，对外部树脂部分进行固化，而同时使用外部夹具、板簧等挤压组件(磁芯)、或者通过带状紧固构件(其被收紧来在压紧状态下固定带状紧固构件的环)来压紧弹性间隔构件。使用这种结构，弹性间隔构件的变形可以吸收磁芯片等中可能产生的尺寸误差。通过调节外部夹具或板簧的压紧力、带状紧固构件的圈的长度等可以很容易地改变弹性间隔构件的压紧状态。因此，使用这种结构可以容易地和准确地调节电感。

优选的，弹性材料具有按照JIS K 6253：2006(A型硬度计)测量的40度至90度的硬度，具有足以耐受电抗器在运行中达到的温度(优选地，150℃或更高)的耐热性，并且具有绝缘性。弹性材料可以是例如硅橡胶、氟橡胶、和丙烯酸橡胶。弹性间隔构件的数量、形状等可适当地进行选择。所有的间隔构件都可以是弹性间隔构件。

(变型例II)

在上述第一和第二实施例中，使用了板簧或者带状紧固构件。然而，可以省略这些部件。在这种情况下，当外部树脂部分成型的时候，在将组件设置在外壳或者模具中以使得以指定位置关系布置磁芯和线圈的组件之后可以使用销钉等对该组件进行定位。

本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明主旨的前提下可以对本发明进行合适的修改。

工业应用

根据本发明的电抗器优选地可以用作安装在例如混合动力汽车、电动汽车、或燃料电池汽车之类的车辆中的转换器的一个部件。

参考符号列表

1，2电抗器

10，20组件

11磁芯

11c线圈缠绕部分

11e末端磁芯

11m磁芯片

11g间隔构件

11d磁芯安装表面

12A，22A线圈成型产品

12 coil

12a，12b线圈元件

12r反绕部分

12w导线

12c，22c内部树脂部分

12h，22h空心孔

12e，22e端面

12d成型产品安装表面

13，23外部树脂部分

14外壳

14s1，14s2侧壁

15板簧

16支架

22g带槽

30带状紧固构件

31带部分

32锁部分

Claims

1.一种电抗器，包括：

磁芯，其包括组合在一起以形成环形的多个磁芯片,其中，所述多个磁芯片包括一对线圈缠绕部分和各末端磁芯；

线圈成型产品，其包括由螺旋缠绕的导线形成的线圈和覆盖该线圈的外周的内部树脂部分，在所述内部树脂部分中形成一对空心孔，所述一对线圈缠绕部分分别插入所述一对空心孔中；以及

外部树脂部分，其覆盖由磁芯和线圈成型产品组成的组件的外周，所述线圈成型产品围绕磁芯的外周布置，

其中，所述内部树脂部分将所述线圈的形状保持在线圈自由长度被压紧的状态中，并且磁芯以不使用粘合剂的方式被固定为环形。

2.如权利要求1所述的电抗器，进一步包括：

外壳，其容纳所述组件；以及

弹性固定构件，其布置在外壳中，所述弹性固定构件挤压磁芯以将磁芯保持为环形。

3.如权利要求1所述的电抗器，进一步包括：

带状紧固构件，其将磁芯保持为环形。

4.如权利要求1至3中任一项所述的电抗器，

其中，磁芯包括多个磁芯片和至少一个间隔构件，所述多个磁芯片由磁性材料形成，以及所述至少一个间隔构件由非磁性材料形成，

其中，当所述至少一个间隔构件包括多个间隔构件时，所述多个间隔构件中的至少一个间隔构件由弹性材料形成。