CN102903501A

CN102903501A - 电抗器

Info

Publication number: CN102903501A
Application number: CN2012102651972A
Authority: CN
Inventors: 小坂和广; 田边龙太; 吉永聪一; 山下政彦; 佐藤政吾; 龟田充俊; 武田次夫
Original assignee: Denso Corp; NEC Tokin Corp
Current assignee: Denso Corp; Tokin Corp
Priority date: 2011-07-28
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2032-07-27
Also published as: JP5771471B2; JP2013030624A; US8816809B2; CN102903501B; US20130027163A1

Abstract

本发明公开了一种电抗器。所述电抗器包括外壳、螺管线圈、中心柱状部件和芯。所述中心柱状部件提供与所述外壳的夹层部接触的第一表面，且所述芯由含有磁性粉末的树脂组成。所述线圈和所述中心柱状部件固定在所述芯中。与芯接触的第二表面的表面粗糙度(Rz2)大于所述第一表面的表面粗糙度(Rz1)。中心柱状部件还提供有表面粗糙度(Rz3)小于Rz2且大于Rz1的基础表面。

Description

电抗器

技术领域

本发明涉及一种可用于电力变换器等中的电抗器。

背景技术

作为用于车辆或者诸如DC-DC变换器等电力变换器中的电抗器，例如，如日本已公布的专利申请(Japanese Published Patent Application，JPA)2010-199257中所述，已知有各种类型的结构。前面提到的电抗器提供螺管线圈（solenoid coil）和芯，该螺管线圈通过使电流流过它而产生磁场，该芯由含有磁性粉末的不传导的环氧树脂组成，其中该线圈嵌入在该芯中。

特别地，在电抗器中，柱状部件设置在芯的中心，用于在电流流过线圈时改善线圈和芯所产生的热量的辐射。

在电抗器中，柱状中心部件通过例如压铸法（die-casting）成型。然而,涂敷在模具表面上的例如硅的脱模剂常常残留在通过压铸法成型的柱状中心部件的表面上。

因此，在柱状中心部件嵌入于芯中的情况下，由于例如硅树脂的脱模剂和用作芯的例如环氧树脂的不传导的树脂之间的同质性不够，柱状中心部件和芯之间的粘着常常不充分。

如果柱状中心部件和芯之间的粘着不充分，要担心的是，热量从芯向柱状中心部件的辐射效率会降低。

此外，在电抗器中，在工作时，相邻导线之间会产生巨大的排斥力。由于排斥力随着流经线圈的电流而变化，因此，线圈可能会振动。这个振动传到芯和柱状中心部件，使得整个电抗器振动。

因此，如果柱状中心部件与芯粘着不充分，则存在由于整个电抗器的刚性的降低而引起的电抗器的振动变大的风险。这是无法接受的。

发明内容

这样，鉴于上述的状况，需要提供一种电抗器使得能够减小整个电抗器的振动并提高由线圈和芯产生的热量的辐射效率。

提供了一种电抗器，所述电抗器包括外壳、螺管线圈、中心柱状部件和芯。所述中心柱状部件提供与所述外壳的夹层部接触的第一表面，且所述芯由内部含有磁性粉末的树脂组成。所述线圈和所述中心柱状部件固定在所述芯中。与所述芯接触的第二表面的表面粗糙度(Rz2)大于所述第一表面的表面粗糙度（Rz1）。中心柱状部件还提供有基础表面，该基础表面的表面粗糙度(Rz3)小于Rz2且大于Rz1。

附图说明

在附图中：

图1示出了作为一示例性实施例的电抗器的外部视图；

图2示出了作为一示例性实施例的电抗器的剖面图；

图3示出了中心柱状部件的剖面图；

图4示出了中心柱状部件的正视图；

图5示出了中心柱状部件的顶视图；

图6示出了中心柱状部件的底视图；

图7示出了线圈和设置在用于芯的成型的模具中的中心柱状部件之间的位置关系；

图8示出了在用于芯的成型的模具中填有树脂的状态；

图9示出了中间产品已从用于芯的成型的模具中取出的状态；

图10示出了中间产品和盖与壳体组装在一起的工艺；以及

图11示出了螺钉被拧入壳体的状态。

具体实施方式

参考附图来说明本发明的示例性实施例。图1示出了电抗器1的外部视图。电抗器1被几乎为柱状的外壳10所覆盖。外壳10包括上部打开的圆柱形壳体5和盖6。盖6通过螺钉11拧紧在壳体5上。

图2示出了作为一个示例性实施例的电抗器的剖面图；电抗器1可用于例如在车辆中使用的直流-直流变换器的电力变换器。电抗器1包括螺管线圈2、芯3和中心柱状部件4，螺管线圈2在有电流流过它时产生磁场，芯3形成线圈2所产生的磁通量的磁路，中心柱状部件4通过将线圈2和芯3产生的热量向外传导使其辐射出去。这些部件均容置在壳体5中。

线圈2包括螺管线圈(未详细示出)。芯3包括含有铁粉的环氧树脂。铁粉是众所周知的磁性粉末，并且环氧树脂是绝缘的。线圈2完全嵌入在芯3内。

壳体5具有与圆形边缘齐平的底部51和圆柱形侧部52。支柱53在壳体5的内部沿着中心轴X向外形成在壳体5的底部51的中心。孔531形成在支柱53内(见图10)，也就是说，支柱53沿着支柱53的中心轴X是中空的。螺钉11的螺丝攻形成在支柱53的内孔531的表面(未详细示出)。

壳体5包括底部51、侧部52和支柱53，该壳体5由铝合金组成并且通过压铸法一体地成型。

接下来，图3示出了中心柱状部件4的剖面图。图4示出了中心柱状部件4的正视图。图5示出了中心柱状部件4的顶视图。图6示出了中心柱状部件4的底视图。如图3所示，固定孔41形成在中心柱状部件4的下侧内用于固定在壳体5的支柱53上。此外，通孔42形成在中心柱状部件4的上侧内用于让螺钉11穿过它。固定孔41和通孔42沿着部件4的中心轴彼此连接，例如中心柱状部件4沿着它的中心轴是中空的。

如图3和图4所示，通过机械加工在中心柱状部件4的上端面和下端面上分别形成平面401和402。更具体地说，平面401形成在部件4的底部用于与壳体5的底部51相邻接。另一个平面402形成在部件4的顶部用于与盖6相邻接。在本申请的权利要求中，平面401和402被定义为“第一表面”。平面401和402被形成使得中心柱状部件4通过被壳体5和盖6夹住而能够固定到外壳10。如图2所示，中心柱状部件4和芯3以平面401和402暴露在芯3的外部的状态安装在壳体5中，并被固定在支柱53上。

中心柱状部件4由铝合金组成，并通过压铸（die-casting）而成型。在中心柱状部件4的芯接触面403上实施喷砂处理（shot blasting）。芯接触面403直接地与芯3（即树脂）接触。在本申请的权利要求中，芯接触面403被定义为“第二表面”。

在压铸之后中心柱状部件5的内表面404保持原样。在中心柱状部件4的内表面404上既不实施喷砂处理也不实施机械加工。内表面404的表面粗糙度(Rz2)小于芯接触面403的表面粗糙度(Rz3)且大于平面401和402的表面粗糙度(Rz1)。

例如，芯接触面403的表面粗糙度(Rz2)可以是16微米或更大，平面401和402的表面粗糙度(Rz1)可以是6.3微米或更小，且内表面404的表面粗糙度(Rz3)可形成为12.5微米。在本申请的权利要求中，柱状部件4的内表面404被定义为“基础表面（basis surface）”。

接下来说明示例性实施例的电抗器1的制造方法。在电抗器1的制造过程中，中心柱状部件4由压铸法制造。接下来，对柱状部件4的外表面上的芯接触面403进行喷砂处理，并对部件4的上端面和下端面进行机械加工。从而使平面401和402成型。在中心柱状部件4的内表面404上既不实施喷砂处理也不实施机械加工。

接下来说明芯接触面403的喷砂处理。首先将柱状部件4放置在转台上。接下来,在使转台旋转的同时，利用挠性喷嘴将喷砂处理介质喷射到芯接触面403上。然后，通过喷射空气从柱状部件4上去除细微颗粒。

作为之前提到的介质，可以使用具有硬度为2100-2300（Hv）且颗粒直径为180微米-200微米的磨料金刚砂。此外可以按照如下的工作条件来实施该工序。例如，转台的转速是36rpm，喷嘴的数量是3，喷嘴的起落振动频率是50Hz，喷射压力是0.3MPa以及喷射时间是15秒。

接下来，如图7所示，中心柱状部件4固定到形状与壳体5相同的芯成型模81中，然后将螺管线圈2也布置到芯成型模81中。接下来，如图8所示，包含磁性粉末的液体树脂30被填充到芯成型模81中。这时，线圈2被完全埋入液态树脂30中。然后对树脂30进行热处理。通过热处理，短时间后，液态树脂30会硬化，然后完成芯3的成型。接下来，如图9所示,从芯成型模81中取出中间产品12。中间产品12包括芯3和中心柱状部件4。芯3包括在其内部的线圈2。

接下来，如图10所示，将中间产品12安置在壳体5内。此时，中心柱状部件4被安装在支柱53上，并且平面401牢牢地接触于壳体5的底部表面51上。接下来，壳体5的开口部59被盖6关闭。此时盖6与柱状部件4的平面402接触。

接下来，如图11所示，利用螺钉11固定盖6、中心柱状部件和壳体5。更具体地说，将螺钉11插入到盖6的通孔61中，接着插入到中心柱状部件4的通孔42中，以将中心柱状部件4安装在支柱53上。之后，将螺钉11拧入壳体5内的支柱53的内孔531中。按照这种方式，在平面401与底部51接触以及另一个平面402与盖6接触的状态下，柱状部件4可以被壳体5的底部51和盖6夹住并且固定住。因此，可以获得图2所示的电抗器1。

如上所述，芯接触面403的表面粗糙度(Rz2)大于在压铸之后保持原样的内表面404（即基础表面）的表面粗糙度(Rz3)。被外壳10夹住的平面401和402的表面粗糙度(Rz1)小于内表面404的表面粗糙度(Rz3)。以下说明本发明的该示例性电抗器的效果和优点。

在该示例性实施例的电抗器中，通过使芯接触面403变粗糙并使它与芯3的接触面积增加，提高了芯3和中心柱状部件4的芯接触面403的粘着。结果，可以提高电抗器的刚性和共振频率。因此，在电抗器工作的时候，减少电抗器的振动。

此外，由于芯3和中心柱状部件4的芯接触面403之间的粘着被提高，因此，从芯3到部件4的热传导得以改善，即，电抗器的热辐射性能得以提高。此外，通过使平面401和402光滑，能够提高芯3和中心柱状部件4的芯接触面403之间的粘着。因此，可以利用壳体5和盖6牢牢地夹住中心柱状部件4。

结果，能够大大地提高电抗器的刚性和共振频率，使得在电抗器工作时减少电抗器的振动。此外，由于提高了平面(401、402)和外壳10(壳体5和盖6)之间的粘着，因此，改善了从中心柱状部件4到壳体5和盖6的热传导，即，大大改善了电抗器的热辐射性能。

在前面提到的示例性实施例中，外壳10由壳体5和盖6组成。壳体5设有开口部59，用于将线圈2、芯3和中心柱状部件4插入其中。因此，利用来自上下两个方向的壳体5和盖6，能够夹住中心柱状部件4，并且使它们牢牢地固定彼此。

中心柱状部件4的内表面404在压铸之后保持原样。因此，能够很容易地制造中心柱状部件4，在内表面404的基础上，通过对必要部分实施诸如喷砂处理和机械加工等必要工艺，该中心柱状部件4提供了芯接触面403和平面(401、402)。

由于在芯接触面403上实施了喷砂处理，因此，芯接触面403的表面变得粗糙，从而使芯接触面403的接触面变大。在如前述的示例性实施例中通过压铸而成型中心柱状部件4的情况下，可通过喷砂处理来除去残留在中心柱状部件4的芯接触面403上的脱模剂，从而可以大大地提高芯接触面403和芯3之间的粘着。

由于通过机械加工使平面(401,402)变得更光滑，因此，可以提高平面(401,402)和外壳10(壳体5和盖6)之间的粘着。在如前述的示例性实施例中通过压铸而成型中心柱状部件4的情况下，通过机械加工能够除去残留在中心柱状部件4的平面401和402上的脱模剂，从而可以大大地提高平面(401和402)和外壳10(壳体5和盖6)之间的粘着。

因此，本发明提出了一种能够降低振动并提高辐射性能的电抗器。

在不脱离本发明的精神的基础上可以用其他形式来实施本发明。由于本发明的保护范围由所附的权利要求而不是说明书来定义，因此迄今描述过的实施例和变型例仅仅是说明性的而不是限制性的。因此，所有落入权利要求的保护范围或者该保护范围的等同的变型均包含在所述权利要求内。

Claims

1.一种电抗器，包括：

(a)外壳；

(b)螺管线圈；

(c)中心柱状部件，其中，所述中心柱状部件提供与所述外壳的夹层部接触的第一表面；以及

(d)芯，所述芯由包含磁性粉末的树脂组成，其中所述线圈和所述中心柱状部件固定在所述芯中；

其中，与所述芯接触的第二表面的表面粗糙度Rz2大于所述第一表面的表面粗糙度Rz1，并且所述中心柱状部件还提供有粗糙度Rz3小于Rz2且大于Rz1的基础表面。

2.如权利要求1所述的电抗器，其中，所述外壳包括上部打开的圆柱形壳体和用于关闭开口部分的盖，其中在所述圆柱形壳体的底部的中心沿着其中心轴X形成有支柱；

其中所述夹层部包括所述壳体的底部和所述盖，所述第一表面对应于所述中心柱状部件的与所述盖接触的上表面和所述中心柱状部件的与所述壳体的底部接触的下表面二者，并且所述基础表面对应于所述中心柱状部件的内表面。

3.如权利要求2所述的电抗器，其中，所述第一表面是被实施机械加工的表面，所述第二表面是被实施喷砂处理的表面，且所述基础表面是通过压铸而成型的铸造表面。

4.如权利要求3所述的电抗器，其中，通过喷射磨料金刚砂来实施所述喷砂处理。

5.如权利要求3所述的电抗器，其中，所述第一表面的表面粗糙度Rz1为6.3微米或更小，且所述第二表面的表面粗糙度Rz2为16微米或更大。

6.如权利要求4所述的电抗器，其中，所述第一表面的表面粗糙度Rz1为6.3微米或更小，且所述第二表面的表面粗糙度Rz2为16微米或更大。

7.如权利要求1所述的电抗器，其中，所述第一表面是被实施机械加工的表面，所述第二表面是被实施喷砂处理的表面，且所述基础表面是通过压铸而成型的铸造表面。

8.如权利要求7所述的电抗器，其中，通过喷射磨料金刚砂来实施所述喷砂处理。

9.如权利要求8所述的电抗器，其中，所述第一表面的表面粗糙度Rz1为6.3微米或更小，且所述第二表面的表面粗糙度Rz2为16微米或更大。

10.如权利要求1所述的电抗器，其中，所述第一表面的表面粗糙度Rz1为6.3微米或更小，且所述第二表面的表面粗糙度Rz2为16微米或更大。