CN103189942B - 电抗器 - Google Patents

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Abstract

本发明的电抗器(1)包括:组合体(10),其设置有线圈(2)和布置线圈(2)的磁芯(3);以及收纳组合体(10)的壳体(4)。壳体(4)包括:底板部(40),电抗器(1)安装在固定对象中时,将底板部(40)固定至该固定对象;侧壁部(41),其安装至底板部(40)以围住组合体(10);以及散热层(42),其形成于底板部(40)的内面,以介于底板部(40)与线圈(2)之间。底板部(40)由铝制成,而侧壁部(41)由绝缘树脂制成。散热层(42)由导热率高并且呈现极佳绝缘特性的粘合剂制成。由于底板部(40)构造为与侧壁部(41)分开的部件,能容易地形成散热层(42),此外,散热层(42)能由拥有极佳散热特性的材料制成。由于绝缘体(5)将线圈(2)均匀压贴散热层(42),实现了更为优良的散热特性。

Description

电抗器

技术领域

[0001] 本发明涉及电抗器以及用于制造该电抗器的方法,这种电抗器用作功率变换装置(诸如安装在车辆如混合动力车中的车载直流-直流变换器)的组成部件。特别地,本发明涉及尺寸较小并且拥有极佳散热特性的电抗器。

现有技术

[0002] 升压或降压电路的构成部件之一是电抗器。例如,专利文献1披露了一种电抗器,其在安装于车辆如混合动力车上的变换器中使用。该电抗器包括:线圈、布置线圈的环形磁芯、收纳由线圈和磁芯所组成组合体的壳体、以及填充壳体所用的密封树脂。一般而言,这样使用电抗器,将其固定至用于冷却线圈等(其在励磁时产生热量)的冷却基座。

[0003] 代表性的壳体是由铝制成的压铸制品。使用时将壳体固定至冷却基座,以作为散热路径,用于消散来自线圈等的热量。

[0004] 引用列表

[0005] 专利文献

[0006] 专利文献1:日本未经审查的专利公开N0.2010-050408

发明内容

[0007] 技术问题

[0008] 近年来,对于混合动力车等的车载部件,期望进一步减小尺寸及重量。然而,用包括常规铝壳体的电抗器难以实现这种尺寸上的进一步减小。

[0009] 由于铝是一种导电材料,壳体必须至少与线圈电绝缘。据此,通常,在线圈与壳体的内面(底面和侧壁面)之间设置相对大的间隔,以保证电绝缘距离。就保证绝缘距离而言,难以减小尺寸。

[0010] 例如,可以通过取消壳体来实现电抗器尺寸的减小。然而,这将暴露线圈和磁芯。所以,不能保护线圈和磁芯使其免受外部环境诸如灰尘及腐蚀的影响,或者,不能提供机械保护诸如强度。

[0011] 此外,期望填充壳体所用的密封树脂具有极佳的散热特性。例如,通过采用包含有陶瓷制成填料的树脂作为密封树脂,能增强散热特性。然而,由于线圈和磁芯所构成组合体的外形为复杂形状,如果用含有填料的树脂填充壳体同时避免在组合体与壳体的内面之间产生间隙或空隙,这需要花费时间,导致电抗器生产率差。此外,尽管通过增加密封树脂中填料的含量能改善散热特性,但密封树脂变脆,因此容易因热冲击而损坏。据此,期望开发具有极佳散热特性而不使用含有填料的密封树脂的电抗器。

[0012] 据此,本发明的一个目的是提供一种拥有极佳散热特性同时尺寸较小的电抗器。此外,本发明的另一目的是提供该电抗器的制造方法。

[0013] 问题的解决方案

[0014] 本发明这样实现上述目的:将壳体构造为可分开式部件;在构成壳体内底面的部分处包括拥有极佳散热特性的散热层;以及,使线圈中布置于壳体内底面侧的面压贴散热层。

[0015] 根据本发明的电抗器包括组合体和收纳该组合体的壳体,该组合体包括螺旋状卷绕导线形成的线圈、以及布置有线圈的磁芯。该组合体包括使线圈与磁芯彼此绝缘的绝缘体。壳体包括:底板部,电抗器安装在固定对象中时,将该底板部固定至该固定对象;侧壁部,其由固定件固定至该底板部,并且该侧壁部围住该组合体;以及散热层,其形成于底板部的内面,以介于底板部与线圈之间。在导热率方面,底板部等于或高于侧壁部,散热层由导热率高于2W/m.Κ的绝缘材料构成。此外,绝缘体包括:安装面部,其介于线圈的内周面与磁芯之间;以及挤压机构,其将安装面部压贴线圈的内周面,以使线圈与散热层均匀接触。绝缘材料的“绝缘特性”指耐电压特性,具有此耐电压特性,能使线圈与底板部彼此电绝缘。

[0016] 作为用于制造本发明电抗器的方法,例如,下述用于制造本发明电抗器的方法是可用的。用于制造本发明电抗器的方法包括:通过将螺旋状卷绕导线制成的线圈与磁芯装配,制备由线圈和磁芯所组成的组合体;以及,将该组合体收纳在壳体中,该壳体包括底板部和设置成自底板部直立以围住该组合体的侧壁部。本方法进一步包括形成散热层的步骤、挤压线圈的步骤、以及装配壳体的步骤。

[0017] 形成散热层的步骤:在此步骤中,在壳体底板部的内面上,形成由导热率高于2W/m.K的绝缘材料制成的散热层。

[0018] 挤压线圈的步骤:在此步骤中,在线圈与磁芯之间布置绝缘体,用于使线圈与磁芯彼此绝缘,以及,促使绝缘体将线圈压贴散热层,使得线圈与散热层均匀接触。

[0019] 装配壳体的步骤:在此步骤中,由固定件将侧壁部安装至底板部,以形成壳体。

[0020] 应当注意到,挤压线圈的步骤和装配壳体的步骤是可互换的。

[0021] 采用本发明的电抗器,由于电抗器安装在固定对象上时,线圈中位于安装侧的面(下文称为线圈安装面)与散热层接触,来自线圈的热量能有效地传导至散热层。然后,经由散热层,能将热量释放至固定对象诸如冷却基座。因此,呈现极佳的散热特性。特别地,由于散热层由绝缘材料制成,即使底板部由导电材料制成,通过使线圈与散热层接触,也能保证线圈与底板部彼此绝缘。据此,散热层的厚度可以减小。就此而言,同样容易将线圈的热量释放至固定对象。因此,本发明的电抗器拥有极佳的散热特性。此外,由于底板部由导热率至少等于或高于侧壁部导热率的材料制成,来自线圈安装面的热量能有效地经由散热层释放。因此,本发明的电抗器拥有极佳的散热特性。特别地,由于底板部和侧壁部构造成分开的部件,二者可以由不用材料制成。例如,当底板部由导热率高于侧壁部导热率的材料制成时,能得到拥有更优异散热特性的电抗器。

[0022] 此外,采用本发明的电抗器和用于制造该电抗器的方法,借助于绝缘体将线圈压贴散热层,也就是,具体而言,借助于挤压机构,允许绝缘体的安装面部压贴线圈的内周面,使形成线圈安装面的那些匝对齐,因此,能使线圈安装面与散热层均匀接触。也就是,能充分保证线圈安装面与散热层之间的接触面积。同样如上所述,本发明的电抗器拥有极佳的散热特性。

[0023] 这里,作为形成线圈的导线,通常使用的是涂覆线材,其在导电材料制成的导体的外周面上设置有由绝缘材料制成的绝缘涂层。使用涂覆线材,例如,在比照线圈的内尺寸(内周尺寸)卷绕导线的情况下,线圈的外尺寸(外周尺寸)与作为尺寸误差的卷绕过程期间尺寸误差和导线尺寸误差(导体尺寸误差和绝缘涂层尺寸误差(最大为厚度的两倍))有关。特别地,当线圈的端面形状是四角形诸如矩形时,四角形的一侧的尺寸误差,在最大时,涉及卷绕过程期间的尺寸误差与等于导线尺寸误差两倍的误差之总和。线圈外尺寸的精确度易于因这些误差而降低。也就是,由平行多匝所形成的线圈的外周面趋于凹凸不平。因此,形成线圈安装面的那些匝会无法与散热层完全紧密接触。

[0024] 在使用导体是矩形线材的导线、并且由扁立卷绕形成矩形线圈的情况下,如果拐角部分由精确以直角(90° )弯曲的导线形成,则发生回弹。据此,以带有容差用于回弹的角度执行弯曲。然而,当匝数增加时,卷绕之后线圈的重量变大。因此,即使执行带有容差的这种弯曲,卷绕角度也因惯性而产生偏差。此外,在匝数增加的情况下,卷绕在供给导线的未卷绕线轴周围的导线卷绕量也增加。据此,取决于卷绕在未卷绕线轴周围的导线的位置,例如,在初始未卷绕状态与靠近终止状态之间,卷曲的状态不同,因此,卷绕角度变化。因为弯曲状态的偏差,当从例如线圈的端面观察矩形扁立线圈时,匝的拐角部分显现为如螺旋楼梯那样逐渐偏离。这种偏离也会导致线圈的外周面成为凸凹不平,而且,会无法使构成线圈安装面的那些匝与散热层完全紧密接触。

[0025] 在扁立线圈中拐角部分各以90°弯曲的情况下,对于各匝校正角度偏离极为困难,尤其是因为矩形导线是加工硬化的。然而,校正上述以螺旋楼梯方式偏离的形状以具有更小的偏离(例如,成为矩形管状件)是可能的。通过适当校正,能使所有匝对齐,并且,线圈中凹凸不平的外周面(特别是线圈安装面)能近似平滑面,或者,能大体平滑。通过使线圈安装面平滑,能增大与散热层的接触面积。适宜地,构成线圈安装面的所有匝都能可靠地与散热层接触。据此,采用本发明的电抗器,如上所述,绝缘体允许线圈的内周面受到挤压,从而使形成线圈安装面的那些匝对齐。此外,通过使这些匝对齐,即使使用矩形线圈时,也使这些匝的拐角部分对齐。据此,不会出现拐角部分的一部分因上述偏离而凸出从而损坏散热层的情况。据此,即使壳体由导电材料诸如金属材料制成,由绝缘材料制成的散热层也能完全保证线圈与壳体之间的绝缘。此外,对于本发明的电抗器而言,绝缘体的设置能增强线圈与磁芯之间的绝缘性。

[0026] 此外,通过如上所述散热层厚度的减小,能减小线圈中位于安装侧的面与底板部的内面之间的间隔,藉此,能实现电抗器尺寸的减小。此外,采用本发明的电抗器,由于底板部与侧壁部形成为分开的部件,能容易地改变底板部和侧壁部的材料。例如,采用具有良好电绝缘特性的材料作为侧壁部的材料,也能减小线圈的外周面与侧壁部的内周面之间的间隔。因此,能实现电抗器尺寸的进一步减小。

[0027] 另外,采用本发明的电抗器,设置散热层,使得能经由散热层有效地消散至少来自线圈安装面的热量,如上所述。所以,例如,采用以密封树脂填充壳体的模式,即使使用导热率较差的树脂时,也能由散热层增强散热特性。据此,采用本发明的电抗器,能提高选择可用密封树脂的自由度。例如,能使用不含有填料的树脂。可选择地,即使采用不包括密封树脂的模式,由散热层也能保证充分的散热特性。

[0028] 此外,采用本发明的电抗器,由于底板部和侧壁部是分开的部件,二者由固定件进行安装,能在移开侧壁部的状态下形成散热层。这里,散热层可以形成于底面和侧壁一体成型不能分开的常规壳体,例如,散热层可以形成在与线圈接触的内底面处。然而,在这种壳体中,因为侧壁成为阻碍,散热层并不容易形成。与之相比较,采用本发明的电抗器和本发明的制造方法,能容易地形成散热层,并且能实现电抗器的极佳生产率。此外,采用本发明的电抗器,壳体的设置实现了保护线圈和磁芯免受环境影响,并且能实现机械保护。

[0029] 在本发明的一种模式中,磁芯可以包括布置有线圈的内芯部、以及没有布置线圈并且暴露于线圈外部的外芯部,绝缘体可以包括围壁部和框状部,该围壁部布置在内芯部外周以介于线圈和内芯部之间,框状部邻接线圈的端面以介于线圈和外芯部之间。特别地,在这种模式中,围壁部和框状部各自可以具有用于互相接合的接合部,围壁部可以包括安装面部,框状部可以具有突起部,当将框状部与围壁部装配时,突起部将安装面部压贴线圈内周面,以及,挤压机构可以由接合部和突起部构成。

[0030] 根据上述模式,通过装配绝缘体以挤压与安装面部接合的框状部,框状部的突起部朝散热层挤压安装面部。此外,安装面部朝散热层挤压线圈的内周面。结果,使形成线圈内周面的各匝对齐,并且使该内周面平滑。同样,线圈中与该内周面相反的外周面易于成为平滑的。也就是,线圈安装面中因误差导致的凹凸不平得到校正,并且能完全保证与散热层的接触面积。

[0031] 特别地,与导体是圆线材的情况相比,在使用导体是矩形线材的导线的情况下,线圈的外周面能容易地接近于平坦平面。因此,能更容易地保证线圈安装面与散热层之间的接触面积。此外,形成扁立线圈,其中使用了导体是矩形线材的导线,能容易地得到具有较高线圈间隙系数的线圈,并且能容易地实现尺寸的减小。

[0032] 在本发明的一种模式中,散热层可以是由绝缘粘合剂构成的多层结构,以及,底板部可以由导电材料构成。

[0033] 由于散热层由绝缘粘合剂制成,能增强线圈与散热层之间的粘合。特别地,如上所述,由于通过绝缘体使线圈各匝的安装侧区域对齐,线圈能与绝缘粘合剂制成的散热层完全紧密地接触。此外,由于散热层是多层结构,尽管粘合剂层每层的厚度较小,但仍能增强电绝缘性能。这里,当尽可能减小粘合剂层的厚度时,也能减小线圈与底板部之间的距离,并因此能使电抗器尺寸减小。然而,粘合剂层厚度减小时,可能会产生小孔。与之相比较,采用多层结构,某一层中的小孔可以被相邻的分开层封住。因此,能得到拥有极佳绝缘性能的散热层。每层的厚度以及层的片数可以任意选择。总厚度越大,绝缘性能越高;而总厚度越小,则散热特性越高。采用呈现极佳绝缘性能的材料,即使采用薄粘合剂层和较少片数的层,仍能得到适当的散热特性和绝缘性能。例如,散热层可以具有的总厚度为2毫米或更少;进一步地,1毫米或更少;特别地,0.5毫米或更少。另一方面,当底板部由导电材料制成时,导电材料代表性地是金属诸如铝,因为这种金属通常拥有极佳的散热特性,能进一步增强电抗器的散热特性。此外,即使底板部由导电材料制成,如上所述,因为散热层由绝缘材料制成,也能保证线圈与底板部之间的电绝缘性。

[0034] 在本发明的一种模式中,侧壁部可以由绝缘材料制成。

[0035] 与上述底板部类似,侧壁部也可以由导电材料诸如铝制成。在这种情况下,能增强散热特性。此外,由于壳体由非磁性的导电材料制成,壳体起到磁屏蔽的作用,藉此,能抑制漏磁通。另一方面,由于侧壁部由绝缘材料制成,使侧壁部与线圈彼此绝缘。所以,能减小侧壁部的内面与线圈的外周面之间的间隔,并且能实现尺寸的进一步减小。此外,当绝缘材料是比金属材料轻的材料诸如树脂时,能获得重量比常规铝壳体轻的壳体。

[0036] 在本发明的一种模式中,散热层可以是由含有氧化铝填料的环氧树脂基胶黏剂构成的多层结构,底板部可以由铝或铝合金构成,以及,侧壁部可以由绝缘树脂构成。

[0037] 含有氧化铝填料的环氧树脂基胶黏剂的绝缘特性和散热特性都很优异。例如,其能满足导热率为3W/m.K或更高的条件。据此,根据本模式,能获得更为优异的散热特性。此外,采用多层结构,即使采用薄粘合剂层,如上所述,也能保证极佳的电绝缘特性。又一方面,如上所述,通过减小粘合剂层的厚度,能实现电抗器尺寸的减小。再一方面,铝或铝合金导热率较高(铝:237W/m*K)。据此,根据包括由铝等所制成底板部的本模式,使用底板部作为散热路径,线圈的热量能有效地释放至固定对象诸如冷却基座。因此,能获得更为优异的散热特性。此外,根据包括由绝缘树脂所制成侧壁部的本模式,由于能减小线圈与侧壁部之间的间隔,能实现电抗器尺寸的进一步减小。

[0038] 发明的有益效果

[0039] 本发明的电抗器尺寸较小,并且拥有极佳的散热特性。

附图说明

[0040] 图1是示出根据一种实施例的电抗器的示意性轴测图;

[0041] 图2是示意性示出根据本实施例的电抗器的分解轴测图;

[0042] 图3㈧是分解轴测图,示意性示出根据本实施例的电抗器中所包括的由线圈和磁芯组成的组合体;以及,图3(B)是分解轴测图,示意性示出构成磁芯的内芯部;

[0043] 图4㈧是根据本实施例的电抗器中所包括的绝缘体的示意性轴测图;以及,图4(B)是该绝缘体的俯视图;

[0044] 图5是沿线圈轴向的示意性剖视图,示出根据本实施例的电抗器中所包括的由线圈和磁芯组成的组合体;

[0045] 图6是说明图,描述根据本实施例的电抗器中所包括的由线圈和磁芯所组成组合体的装配步骤;以及

[0046] 图7是示意性示出根据另一实施例由线圈和磁芯所组成组合体的分解轴测图。

具体实施方式

[0047] 下文中,参照图1至图6,给出本发明实施方式的说明。附图中,名称相同的组成部分使用同样的附图标记表示。应当注意,在下文说明中,将安装电抗器时的安装侧看作底侦牝而与底侧相对的一侧看作顶侧。

[0048]《总体结构》

[0049] 电抗器1包括组合体10和收纳组合体10的壳体4,组合体10由线圈2和用于围绕布置线圈2的磁芯3组成。壳体4是一面敞开的盒状件。典型地,壳体4填满密封树脂(未示出),而且,除了导线2w (其形成线圈2)的端部之外,将组合体10嵌埋在密封树脂中。此外,组合体10包括使线圈2与磁芯3之间绝缘的绝缘体5。电抗器1的特征在于壳体4构造为可分开,以及,特征在于绝缘体5的形状。下文中,具体说明这些组成部分。

[0050]《组合体》

[0051][线圈]

[0052] 适宜参照图2和图3,给出关于线圈2的说明。线圈2包括:一对线圈元件2a、2b,该线圈元件2a、2b由螺旋状卷绕的不带接头部分的单根连续导线2w制成;以及使线圈元件2a与线圈元件2b联结的线圈联结部2r。线圈元件2a、2b在匝数上彼此相同。各线圈元件2a、2b于轴向观察的形状(即:端面形状)是大体四角形(即:带有圆角的矩形)。将线圈元件2a、2b横向彼此并置,使它们各自的轴向互相平行。在线圈2的另一端侧(图2中的深侧),将导线2w局部弯曲成U形,以形成线圈联结部2r。因此,线圈元件2a、2b构造成于相同方向卷绕。

[0053] 导线2w适宜是涂覆线材,其包括由导电材料如铜或铝制成的导体,围绕该导体的外周设置有绝缘材料制成的绝缘涂层。这里,使用的是经涂覆的矩形导线,其导体是铜制矩形导线,而绝缘涂层为经涂漆(典型地,聚酰胺-酰亚胺)制成。绝缘涂层的厚度适宜为大于或等于20微米且小于或等于100微米。随着厚度越大,小孔(细小孔隙)减少,藉此,使电绝缘特性增强。线圈元件2a、2b均是扁立卷绕的矩形涂覆线材,以形成空心的方套筒状外形。导线2w并不局限于导体是矩形线材的导线,而是可以使用截面是圆形、椭圆形、多边形等各种形状的导线。与使用截面为圆形的圆导线的情况相比,采用矩形导线,能更容易地形成线圈间隙系数较高的线圈。此外,与使用圆导线的情况相比,将电抗器1安装在固定对象时,因为线圈2中作为安装侧的面(即:线圈安装面2d(图5))大体具有基于矩形导线的厚度与匝数乘积的面积,矩形导线的使用能更容易地保证与散热层42 (其说明下文给出)的较宽接触面积。应当注意到,也可采用这样的模式,其中由单独的导线制备各线圈元件,并且通过焊接等使形成各线圈元件的导线的端部相结合,以得到一体的线圈。

[0054] 导线2w(其形成线圈2)的相反端部从位于线圈2 —个端侧(即:图2中近侧)的匝形成部适当地拉出至壳体4的外部(参见图1)。导线2w的被拉出相反端部具有经剥掉绝缘涂层暴露的导体部分。将导电材料制成的端子配件8与各暴露的导体部分连接。经由端子配件8,将外部装置(未示出)如供电电源与线圈2连接。端子配件8稍后再进行描述。

[0055][磁芯]

[0056] 适宜参照图3和图5,给出关于磁芯3的说明。磁芯3包括一对内芯部31和一对外芯部32,线圈元件2a、2b分别围绕该一对内芯部31布置,而一对外芯部32周围没有布置线圈2,因此,该一对外芯部32暴露于线圈2外部。这里,内芯部31均是长方体形(本示例中带有圆角),而外芯部32均是具有一对梯形面的棱柱件。磁芯3构造成,使得外芯部32夹住布置成彼此分开的内芯部31。此外,使内芯部31的端面31e与外芯部32的内端面32e互相接触,以形成环形。当励磁线圈2时,内芯部31和外芯部32形成闭合磁路。

[0057] 内芯部31是叠层体,其中,磁性材料制成的芯板31m(图5中未示出)和典型由非磁性材料制成的隔件31g (图5中未示出)交替层叠(图3 (B)),而外芯部32均是磁性材料制成的芯板。芯板可以均是使用磁粉的成型件,或设置有绝缘涂层的多个磁性薄板(例如,电磁性钢片)层叠而组成的叠层体。

[0058] 示例成型件可以是:粉末磁芯,使用下列粉末,铁族金属诸如铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)等,铁基合金诸如铁-硅(Fe-Si)、铁-镍(Fe-Ni)、铁-铝(Fe-ΑΙ)、铁-钴(Fe_Co)、铁-络(Fe-Cr)、铁-娃-招(Fe-S1-Al)等,稀土金属、或软磁材料诸如非晶磁性元素;烧结体,通过将经过挤压成型的上述粉末烧结而得到;以及硬化成型件,通过使上述粉末和树脂的混合物经过注射成型、铸造成型等得到。另外,各芯板可以是作为金属氧化物的烧结体的铁氧体磁芯。采用成型件,可容易地形成具有多种三维形状的磁芯。

[0059] 作为粉末磁芯,适合使用的是上述软磁材料的粉末,在其表面设置有绝缘涂层。在这种情况下,通过使粉末成型,之后,将成型粉末在等于或低于绝缘涂层耐热温度的条件下进行热处理,得到粉末磁芯。代表性的绝缘涂层可以是硅树脂、磷酸盐等制成的涂层。

[0060] 内芯部31和外芯部32在材料上可以彼此不同。例如,内芯部31是粉末磁芯或叠层体,而外芯部32是硬化成型件,此时,内芯部31的饱和磁通密度可容易地提高到大于外芯部32的饱和磁通密度。这里,芯板是含铁诸如铁或钢的软磁粉末的粉末磁芯。

[0061] 出于调整电感的目的,在芯板31m之间设置间隙,隔件31g均是布置在该间隙处的板状件。隔件31g的材料是导磁率低于芯板导磁率的材料,诸如氧化铝、玻璃纤维增强环氧树脂、不饱和聚酯等。典型地,隔件31g的材料是非磁性材料(在有些情况下,各隔件是气隙)。

[0062] 芯板或隔件的片数可适当地选择,使得电抗器1得到期望的电感。此外,芯板或隔件的形状可适当地选择。这里,尽管给出了对这种模式的说明,其中各内芯部31包括多个芯板31m和多个隔件31g,但隔件也可以在数量上设置一个。此外,取决于芯板的材料,也可以免除隔件。此外,尽管给出了对各外芯部32由单个芯板构成的模式说明,但外芯部32也可以由多个芯板构成。在由粉末磁芯构造芯板的情况下,采用了这样的模式,其中由多个芯板构成内芯部和外芯部,能使各芯板尺寸减小。所以,达到了极佳的成型性。

[0063]另外,采用这样的结构,其中在各内芯部31外周处设置绝缘材料制成的涂层,能增强线圈2与内芯部31之间的绝缘。涂层可以通过下列方式设置,例如,布置热缩管或冷缩管、绝缘带或绝缘纸等。通过在各内芯部31的外周处布置收缩管或粘附绝缘带,除了绝缘方面的改进之外,还能得到芯板和隔件的一体化。

[0064] 关于磁芯3,内芯部31中位于安装侧的面与外芯部32中位于安装侧的面彼此并不齐平。具体而言,如图5所示,将电抗器1安装在固定对象中时,外芯部32中位于安装侧的面(下文称为芯部安装面32d ;图3和图5中的底面)比内芯部31中位于安装侧的面更为凸出。这里,调整外芯部32的高度(即,在电抗器1安装在固定对象中的状态下,在与固定对象表面相垂直方向(这里,该方向垂直于线圈2的轴向;图3和图5中的顶-底方向)上的长度),使得外芯部32的芯部安装面32d与线圈2中位于安装侧的面(下文称为线圈安装面2d ;图3和图5中的底面)成为互相齐平,以及,内芯部31中与安装侧相反的面(图3和图5中的顶面)以及外芯部32中与线圈安装面32d相反的面(图3和图5中的顶面)成为互相齐平。据此,在电抗器1的安装状态下从侧面观察磁芯3时,磁芯3呈现“]”于逆时针方向转动90°的形状。此外,由于芯部安装面32d和线圈安装面2d互相齐平,不仅使线圈2的线圈安装面2d而且也使外芯部32的芯部安装面32d与散热层42 (参见图2)(下文说明)接触。此外,在将磁芯3装配成环形的状态下,外芯部32的侧面(图3中位于后侧和深侧的面)比内芯部31的侧面向外凸出。据此,在电抗器的安装状态下(即:在图3中底侧是安装侧的状态下),从顶面或底面观察时,磁芯3是Η形的。通过构造具有这种三维形状的磁芯3作为粉末磁芯,其形状易于形成,并且,外芯部32中比内芯部31更凸出的部分还能用作磁通通路。此外,借助于互相平齐的芯部安装面32d和线圈安装面2d,能稳定地安装组合体10。

[0065][绝缘体]

[0066] 适宜参照图3至图5,给出关于绝缘体的说明。组合体10包括位于线圈2与磁芯3之间的绝缘体5,以增强线圈2与磁芯3之间的绝缘。绝缘体5可以构造成包括:布置于内芯部31外周的围壁部51,以及,与线圈2端面(即:在该面上,各线圈元件的匝示出为环状)邻接的一对框状部52。应当注意到,为了清楚起见,在图4(A)中,有一个布置于一个内芯部处的围壁部51没有示出,以及,在图4(B)中,仅示出了一个围壁部51及其附近。

[0067] 围壁部51介于线圈2的内周面与内芯部31的外周面之间,从而使线圈2与内芯部31彼此绝缘。这里,围壁部51由一对分离片件511、512构成。分离片件511、512彼此不接触,并且,分离片件511、512只布置在内芯部31外周面的一部分处(这里,主要是内芯部31中位于安装侧的面(即:图5中的底面)以及与之相反的面(即:图5中的顶面))。分离片件511、512均是截面为“]”形的元件,并且包括:平板部513,分别布置于内芯部31的安装侧和相反面;以及一对钩部514,设置成自平板部513直立。钩部514分别挂在侧面(各自连接于内芯部31中位于安装侧的面和相反面之间)上,以便让平板部513布置成面对内芯部31中位于安装侧的面以及相反面。这里,各钩部514不是沿平板部513的整个长度设置,而是沿部分长度设置。然而,只要钩部514能挂在长方体形内芯部31上,对其形状及尺寸没有限制。此外,这里,分离片件511、512各设置有穿透平板部513前后表面的窗部515。应当注意到,尽管围壁部51可以形成为沿内芯部31外周面整周布置的套状元件(参见图7,其说明见后),但部分内芯部31可以不被围壁部51覆盖,如图3所示,只要线圈2与内芯部31之间的绝缘距离能得到保证即可。

[0068] 通过使部分内芯部31暴露于围壁部51外部,能减少绝缘体5的材料。此外,当采用其中包括密封树脂的模式时,采用这样的结构,其中,使分离片件511、512各自设置有窗部515,并且,围壁部51不是覆盖内芯部31的整周,则能增大内芯部31与密封树脂之间的接触面积。此外,这便于灌注密封树脂时消散气泡。因此,能实现电抗器1的极佳可制造性。

[0069] 通过使各平板部513的内面与内芯部31的外周面接触,可以使作为内芯部31构成部件的多个芯板31m在同一平面上对齐。特别地,由于绝缘体5设置有挤压机构(下文说明),可以由分离片件512的平板部513的内面,使构成内芯部31安装侧面的多个芯板31m对齐,分离片件512是布置于安装侧的围壁部51。此外,通过分离片件512的平板部513的外面与线圈2的内周面接触,能使线圈2的匝在同一平面上对齐,如下文所述。下文中,分离片件512的平板部513称为安装面部。

[0070] 各框状部52介于线圈2的端面与对应外芯部32的内端面32e之间,以使线圈2与外芯部32彼此绝缘。各框状部52具有平板状本体部。本体部设置有一对开口部521,分别将内芯部31插入开口部521中。这里,为了便于内芯部31的引入,设置短套状部,该短套状部自本体部的开口部521连续,以朝内芯部31伸出。此外,一个框状部52设置有基座(pedestal) 522,该基座522用于放置线圈联结部2r,并且用于使联结部2r与外芯部32彼此绝缘。基座522是板片,该板片垂悬以和外芯部32中与芯部安装面32d相反的面(图5中的顶面)接触。当在制造电抗器1期间挤压围壁部51时,如下文所述,基座522还作为与挤压部件(未示出)直接接触的部分。作为挤压部件之接触部的突出部523类似地设置于另一框状部52。突出部523的设置便于由挤压件执行挤压。然而,由于框状部52具有一定厚度,进一步有助于压贴挤压部件,可以省掉突出部523。

[0071] 绝缘体5具有接合部,围壁部51与框状部52在接合部处互相接合。这里,在装配绝缘体5时各分离片件511、512的平板部513与框状部52相接触部位处,设置接合凹部516,如图4(A)中所示,并且,在框状部52的各套状部与平板部513相接触部位处,设置接合凸部526。这里,接合凹部516设计为四角形槽,而接合凸部526设计为四角形片,二者都是简单形状。接合部的形状没有特别限制,只要能使围壁部51和框状部52互相定位即可。接合部并不要求过于复杂而导致一旦围壁部51和框状部52互相接合二者就难以彼此分开。如本实施例中所示,接合部可以是任意形状,只要其刚好互相接合时也易于彼此分开即可,例如,多边形如三角形,或曲面形状如半圆形。此外,分别设置于围壁部51和框状部52的凹部形状和凸部形状可以颠倒。另外,在接合凹部516和接合凸部526互相接合的状态下,允许在二者之间存在一定程度的间隙。

[0072] 此外,绝缘体5的特征之一是挤压机构的设置,该挤压机构使分离片件512中如上所述布置于围壁部51安装侧上的平板部513 (安装面部)压贴线圈2的内周面,以特别使线圈2外周面中的线圈安装面2d与散热层42(下文说明)均匀接触。具体而言,各框状部52具有突起部525,与围壁部51装配时,突起部525将安装面部压贴线圈2的内周面。因此,由接合部和突起部525构造成挤压功能部件。下文中,结合电抗器1的制造过程,具体说明挤压作用。

[0073] 这里,各突起部525是三角形小片,在绝缘体5的装配状态下,在框状部52套状部的安装侧(图3至图5中的底侧)上,小片自靠近对应拐角的部分朝围壁部51凸出。然后,在绝缘体5的装配状态下,如图5所示,小片的一侧与分离片件512的平板部513 (安装面部)接触,以将安装面部压贴线圈2的内周面。各突起部525的形状没有特别限制,只要其能将安装面部均匀压贴线圈2的内周即可。各突起部525可以不是如上所述的三角形,其也可以是四角形。此外,本实施例中的结构如下:在框状部52的安装侧上,突起部525设置于两个拐角的各附近部分,也就是,单个安装面部受到四个突起部525的挤压。例如,尽管可以采用在对角线上设置两个突起部的结构,但如上所述四个突起部的设置能稳定并均匀地挤压单个安装面。

[0074] 作为绝缘体5的材料,可以使用绝缘材料诸如聚苯硫醚(PPS)树脂、聚四氟乙烯(PTFE)树脂、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)树脂、液晶聚合物(LCP)树脂等。

[0075]《壳体》

[0076] 适宜参照图2,给出关于壳体4的说明。壳体4用于收纳由线圈2和磁芯3所组成组合体10,壳体4包括平板状底板部40和设置成自底板部40直立的框状侧壁部41。电抗器1的一些特征如下所列:底板部40和侧壁部41不是一体成型,而是用固定件进行固定;以及,底板部40设置有散热层42。

[0077][底板部和侧壁部]

[0078](底板部)

[0079] 底板部40是四角形板,以及,电抗器1安装在固定对象中时,将底板部40固定至固定对象。尽管图2中的示例示出底板部40位于底侧的安装状态,在另一可能的安装状态下,底板部40可以位于顶侧或取向朝侧向。在底板部40于壳体4装配时位于内侧的一面,设置有散热层42。底板部40的外形可以适当选择。这里,底板部40具有分别自四角伸出的安装部400。底板部40的外形设计成与侧壁部41 (下文说明)的外形相符。将底板部40和侧壁部41组合以形成壳体4时,安装部400与侧壁部41的安装部411重叠。可选择地,也可采用这样的外形,其中,侧壁部41不设置安装部411,而底板部40的安装部400自侧壁部41的外形凸出。安装部400各设置有螺栓孔400h,将用于使壳体4与固定对象固定的螺栓(未示出)插穿螺栓孔400h。螺栓孔400h设置成与侧壁部41的螺栓孔411h(下文说明)连续。各螺栓孔400h、411h可以是未车螺纹的通孔,或者可以是车有螺纹的螺孔。螺栓孔400h、411h的个数可以任意选择。

[0080](侧壁部)

[0081] 侧壁部41是四角形框状件。侧壁部41布置成在壳体4装配后围住组合体10,同时使其一个开口部被底板部40封住,而另一开口部敞开。这里,关于侧壁部41,当电抗器1布置在固定对象处时,成为安装侧的区域是与底板部40外形相符的四角形,而位于开口侧的区域是与线圈2和磁芯3所构成组合体10的外周面相符的曲面形状。在壳体4的装配状态下,线圈2的外周面和侧壁部41的内周面互相紧密接近。线圈2的外周面与侧壁部41的内周面之间的间隔非常窄,也就是,大约0毫米至1.0毫米。此外,在本实施例中,在侧壁部41中位于开口侧的区域上,设置悬伸部,以覆盖组合体10的外芯部32的梯形面。关于收纳在壳体4中的组合体10,如图1中所示,线圈2是暴露的,而磁芯3则基本上被壳体4的构成部件覆盖。悬伸部的设置实现了壳体4 (侧壁部41)在耐震动性和刚性方面的改善。此外,对组合体10实现了机械保护,并保护其免受外部环境的影响。应当注意到,通过省掉悬伸部,各外芯部32的一个梯形面可以与线圈2 —起暴露。

[0082][接线盒]

[0083] 在侧壁部41中位于开口侧的区域上,覆盖在一个外芯部32上的部分作为接线盒410,端子配件8固定于此处。

[0084] 端子配件8是矩形板件,包括:焊接面81,其与导线2w(其构成线圈2)的端部连接;连接面82,其与外部装置诸如电源连接;以及连接在焊接面81和连接面82之间的联结部。端子配件8弯折成适当形状,如图2中所示。为了在导线2w的导体部分与端子配件8之间进行连接,可以使用焊接(诸如钨极惰性气体电弧焊,TIG焊接)或压配合。端子配件8的形状只是示例,并且可以采用任何适当的形状。

[0085] 在接线盒410中,形成凹槽410c,端子配件8的联结部布置于凹槽410c。适配进凹槽410c中的端子配件8,其顶部被端子固定件9覆盖。通过用螺栓91拧紧,将端子固定件9固定至接线盒410。作为端子固定件9的材料,可以适当地使用绝缘材料,诸如用作壳体材料的绝缘树脂(下文说明)。应当注意到,也可采用这样的模式,其中,将接线盒构造为单独部件,并且将接线盒单独地固定至例如侧壁部。此外,在通过由嵌件成型形成端子配件而用绝缘材料(下文说明)形成侧壁部的情况下,也可采用这样的模式,其中,使侧壁部、端子配件、以及接线盒部成一体。

[0086][安装部位]

[0087] 类似于底板部40,侧壁部41中位于安装侧的区域设置有分别自四角伸出的安装部411。安装部411各设置有螺栓孔411h。螺栓孔411h可以只是由侧壁部41的材料形成,或者,可以通过向其布置不同材料制成的管件而形成。例如,在侧壁部41由树脂构成的情况下,采用由例如金属如黄铜、钢或不锈钢制成的金属管作为管件,呈现极佳的强度,并因此可以抑制树脂的蠕变。这里,布置金属管以形成各螺栓孔411h。

[0088](材料)

[0089] 在壳体4的材料是例如金属材料的情况下,由于金属材料通常导热率高,能得到拥有极佳散热特性的壳体。具体的金属可以包括,例如,铝和铝合金、镁(导热率:156W/m-K)和镁合金、铜(390W/m*K)和铜合金、银(427W/m.Κ)和银合金、铁、奥氏体不锈钢(例如,SUS304:16.7W/m*K)等。使用这种铝、镁、及其合金,可以得到重量轻的壳体。因此,能有助于减轻电抗器的重量。特别地,由于铝和铝合金还呈现极佳的耐腐蚀性,它们适合用于车载部件。在由任意金属材料形成壳体4的情况下,可以通过铸造诸如压铸、以及塑性加工诸如冲压加工,获得壳体。

[0090] 可选择地,在使用非金属材料诸如树脂,例如聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)树脂、聚氨酯树脂、聚苯硫醚(PPS)树脂、以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂,作为壳体4的材料时,由于这种非金属材料通常拥有极佳的电绝缘特性,能增强线圈2与壳体4之间的绝缘。此外,由于这些非金属材料比上述金属材料轻,能实现电抗器1重量的减轻。采用将陶瓷制成的填料(下文说明)加到上述树脂中的模式,能改进散热特性。在壳体4由树脂形成的情况下,适合于使用注射成型。

[0091] 底板部40的材料和侧壁部41的材料可以是相似类型的。在这种情况下,底板部40和侧壁部41在导热率上相当。可选择地,由于底板部40和侧壁部41构造成单独部件,它们可以由不同材料制成。在这种情况下,特别地,通过选择材料使得底板部40在导热率方面大于侧壁部41,来自布置于底板部40上的线圈2和磁芯3的热量能有效地消散至固定对象诸如冷却基座,这里,底板部40由铝制成,而侧壁部41由PBT树脂制成。

[0092](联结方法)

[0093] 在将底板部40和侧壁部41彼此连接成一体的方案中,可以使用多种固定件。固定件可以包括,例如,紧固件诸如粘合剂和螺栓。这里,底板部40和侧壁部41设置有螺栓孔(未示出),并且采用螺栓(未示出)作为固定件。通过拧紧螺栓,使底板部40和侧壁部41成一体。

[0094][散热层]

[0095] 在与线圈2的线圈安装面2d(图5)以及外芯部32的芯部安装面32d(图5)接触的部分处,底板部40设置有散热层42。散热层42由导热率高于2W/m.Κ的绝缘材料制成。适宜地,散热层42的导热率尽可能高,即适宜为大于或等于3W/m.K,特别适宜为大于或等于10W/m.K,更适宜为大于或等于20W/m.K,优选为大于或等于30W/m.K。

[0096] 散热层42的具体材料可以包括,例如,非金属无机材料诸如陶瓷,是选自金属元素、硼(B)和硅(Si)之氧化物、碳化物和氮化物的一类材料。具体而言,陶瓷可以是氮化硅(Si3N4):大约 20W/m.K 至 150W/m.K ;氧化铝(A1203):大约 20W/m.K 至 30W/m.K ;氮化铝(A1N):大约 200W/m.K 至 250W/m.K ;氮化硼(BN):大约 50W/m.K 至 65W/m.K ;以及碳化硅(SiC):大约50W/m.K至130W/m.K。这些类型的陶瓷拥有极佳的散热特性,进一步,它们还拥有极佳的电绝缘特性。在由这些类型的陶瓷形成散热层42的情况下,例如,可以使用沉积法诸如物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)。可选择地,可以通过制备上述陶瓷的烧结板、并且通过任何适当的粘合剂将其粘合至底板部40,形成散热层42。

[0097] 可选择地,散热层42的材料可以是含有上述陶瓷所制成填料的绝缘树脂。绝缘树脂可以包括,例如,环氧树脂、丙烯酸树脂等。由于绝缘树脂包括拥有极佳散热特性以及电绝缘特性的填料,可以构成拥有极佳散热特性和电绝缘特性的散热层42。此外,同样在使用含有填料的树脂的情况下,通过将树脂施加至底板部40等,能容易地形成散热层42。在散热层42由绝缘树脂制成的情况下,特别地,粘合剂的使用是适宜的,因为能增强线圈2与散热层42之间的粘合。在由绝缘树脂形成散热层42的情况下,例如,通过丝网印刷能容易地形成散热层42。

[0098] 这里,由含有铝(导热率:3W/m.K)所制成填料的环氧树脂基胶黏剂形成散热层42。此外,这里,散热层42形成为粘合剂层的双层结构,其中,每层的厚度为0.2毫米,即总共0.4毫米。散热层42可以由三层或更多层构成。此外,在采用这种多层结构的情况下,至少一层的材料可以与其它层的材料不同。例如,在散热层42中,与线圈2和底板部40接触的层可以拥有更高的粘合特性,而其它层可以拥有更高的散热特性。散热层42的形状没有特别限制,只要线圈安装面2d和芯部安装面32d具有的面积足以使其与散热层42接触即可。其中,如图2中所示,散热层42的形状与由线圈2的线圈安装面2d和外芯部32的芯部安装面32d所形成的形状相符。

[0099][密封树脂]

[0100] 可采用这样的模式,其中,用本身是绝缘树脂的密封树脂(未示出)填充壳体4。在这种情况下,将导线2w的端部拉出壳体4,使其暴露于密封树脂外部。示例密封树脂可以是环氧树脂、聚氨酯树脂、硅树脂等。此外,允许密封树脂含有具有极佳绝缘特性和导热率的填料,例如,由选自氮化硅、氧化铝、氮化铝、氮化硼、富铝红柱石、以及碳化硅中的至少一类陶瓷制成的填料,能进一步增强散热特性。

[0101] 在用密封树脂填充壳体4的情况下,可以设置垫圈6,以避免未固化树脂从底板部40与侧壁部41之间的间隙泄漏。这里,垫圈6是具有这样尺寸的环形件,使得垫圈6能适配至线圈2和磁芯3所组成组合体10的外周。尽管采用了由合成橡胶制成的垫圈6,但可使用由任何适当材料制成的垫圈。在壳体4的侧壁部41的安装侧,设置将垫圈6布置于其中的垫圈槽(未示出)。

[0102]《电抗器的制造》

[0103] 如上所述构造的电抗器1可以按下列方式制造。

[0104] 首先,形成由线圈2和磁芯3组成的组合体10。具体而言,如图3(B)中所示,通过将芯板31m和隔件31g叠层形成内芯部31。在将绝缘体5的围壁部51 (分离片件511、512)布置在内芯部31外周的状态下,将内芯部31分别插进线圈元件2a、2b。此时,由于围壁部51设置有钩部514,能容易地将围壁部51布置在内芯部31中位于安装侧的面以及相反面上。通过将框状部52和外芯部32布置于线圈2,使得线圈元件2a、2b的端面和内芯部31的端面31e介于绝缘体5的框状部52、外芯部32的内端面32e之间,形成组合体10。此时,内芯部31的端面31e布置在框状部52的开口部外侧,并且与外芯部32的内端面32e接触。在形成组合体10的过程中,可以使用框状部52的套状部作为引导。此外,通过允许围壁部51的接合凹部516与框状部52的接合凸部526互相接合,能适当调整围壁部51与框状部52之间的相对位置。

[0105] 通过例如施加粘合剂或卷绕胶带以使芯板31m和隔件31g结合,能使芯板31m和隔件31g成一体。这里,采用了不使用粘合剂的模式。此外,如上所述,尽管构成围壁部51的成对分离片件511、512没有构造成使其互相接合,但使它们与框状部52接合,并将其插进带有内芯部31的线圈元件2a、2b,以及,进一步布置外芯部32。因此,使成对分离片件511、512布置在线圈元件2a、2b的内周面与内芯部31之间的状态得到维持,并且成对的分离片件511、512不会掉下来。

[0106] 另一方面,如图2所示,将铝板冲成预定形状以形成底板部40。在底板部40的一面,通过丝网印刷形成具有预定形状的散热层42。将如上所述装配的组合体10粘合并固定至散热层42。

[0107] 具体而言,如图5所示,保持外芯部32以夹住组合体10的内芯部31。此外,如空心箭头所示,将外芯部32中与芯部安装面32d相反的面(图5中的顶面)、以及绝缘体5的框状部52的基座522和突出部523压贴(即图5中向下压)散热层42。通过挤压基座522和突出部523,框状部52的突起部525将安装侧分离片件512的平板部513 (安装面部)压贴散热层42。此时,由于接合部固定围壁部51和框状部52的位置,使安装面部均匀压贴散热层42。借助于安装面部,也均匀挤压线圈2的内周面。为了进行挤压,可以使用任何适当的挤压部件(未示出)。挤压力必须保持在不会损坏磁芯3、绝缘体5、线圈2的绝缘涂层、以及散热层42的范围内。此外,如图5中所示,对框状部52的尺寸以及开口部的尺寸进行调整,使得在绝缘体5的框状部52的安装侧部与散热层42之间设置些许间隙,同时使框状部52各自介于线圈2的对应端面与对应外芯部32的内端面32e之间。因此,如上所述,将框状部52压贴散热层42时,直到使基座522和突出部523接触外芯部32中和芯部安装面32d相反的面,框状部52都能保证足够的容差用于移位。

[0108] 如上所述,由于均匀挤压线圈2的内周面,也就是,籍此形成平坦平面,使线圈2外周面中特别是构成线圈安装面2d的各匝对齐。结果,卷绕线圈2时所产生的形状误差得以校正,并且,能容易地使线圈安装面2d成为平滑平面。例如,如果导线2w的尺寸误差处于最小值,那么线圈2的外部尺寸大体等同于设计尺寸。所以,线圈安装面2d大体由平坦平面构成,成为与外芯部32的芯部安装面32d大体齐平。另一方面,当导线2w的尺寸误差为最大值时,线圈2的线圈安装面2d因误差量而凸凹不平。这会导致产生外芯部32的芯部安装面32d更为凸出的部分。然而,通过考虑绝缘涂层厚度的尺寸误差而选择导线2w,使得凸出量小于散热层42的厚度,当如上所述进行挤压时,能导致这样的突起部分嵌埋在由粘合剂所构成的散热层42中。也就是,通过用绝缘粘合剂构造散热层42,能吸收导线2w的误差,尽管这取决于散热层42的厚度。按这种方式,通过适当选择导线2w绝缘涂层的厚度以及散热层42的厚度,能完全保证线圈2与壳体4之间的绝缘。

[0109] 由于散热层42由粘合剂制成,并且将线圈2的线圈安装面2d在由绝缘体5对齐的状态下压贴散热层42,组合体10能牢固地固定至底板部40。此外,除了线圈2之外,夕卜芯部32也能牢固地固定至散热层42。将垫圈6布置在组合体10的外周。

[0110] 应当注意到,在形成组合体10的过程中,在结合芯板31m与隔件31g时可以使用粘合剂。在这种情况下,例如,将施加有粘合剂的芯板31m和隔件31g层叠,以装配内芯部31。之后,如上所述,放置围壁部51和线圈2。如上所述,将框状部52布置在线圈2与外芯部32之间。使施加有粘合剂的内芯部31端面31e与外芯部32内端面32e互相接触,以形成组合体10。然后,使用例如图6中所示的固定夹具100,使线圈安装面平滑,而且,应当使粘合剂固化。

[0111] 图6中所示的固定夹具100包括:板状本体101,组合体10置于其上;一对芯部挤压部102,可滑动方式布置于本体101,芯部挤压部102彼此相对以夹住组合体10的外芯部32 ;一对绝缘体挤压部103,其挤压绝缘体的框状部;以及支撑部104,以相对于本体101可滑动方式支撑绝缘体挤压部103。由螺栓105使芯部挤压部102各自与本体101联结。当拧紧螺栓105时,芯部挤压部102滑动以朝彼此接近。因此,芯部挤压部102能于朝彼此接近的方向挤压外芯部32。各绝缘体挤压部103是沿对应框状部布置的板片。绝缘体挤压部103布置成跨在一对支撑部104之间,一对支撑部104布置成夹住一对线圈元件2a、2b。由螺栓106将绝缘体挤压部103联结至支撑部104。此外,通过拧紧螺栓106,绝缘体挤压部103能朝本体101 (即:图6中向下)挤压框状部。

[0112] 根据上述方式,将通过装配线圈2和磁芯3得到的组合体10置于本体101上,并且使芯部挤压部102滑动,使得组合体10被芯部挤压部102夹住。此外,促使支撑部104滑动,使得绝缘体挤压部103布置在组合体10中框状部的位置。然后,拧紧螺栓105,使得芯部挤压部102挤压外芯部32。此外,拧紧螺栓106,使得绝缘体挤压部103挤压框状部。借助于受到挤压的外芯部32,容易使粘合剂的厚度变匀。此外,借助于受到挤压的框状部,能得到平滑并且凹凸不平较少的线圈安装面。此外,能够促使线圈安装面和外芯部32的芯部安装面互相齐平。应当在这种状态下使粘合剂固化。因此,能形成用粘合剂一体化的带有平滑线圈安装面的组合体10。通过促使组合体10与散热层接触,与没有使用粘合剂的上述情况类似,能将组合体10 (特别是线圈2)牢固地固定至散热层。

[0113] 另一方面,将通过注射成型等形成为预定形状的侧壁部41从上方覆盖组合体10,以覆盖组合体10的外周面,并且,由单独准备的螺栓(未示出),使底板部40与侧壁部41成一体。此时,当相对于组合体10定位侧壁部41、或者当安装电抗器1使底板部40取向朝上或侧向时,由接线盒41和覆盖各外芯部32 —个梯形面的悬伸部作为邻接挡块,避免组合体10自侧壁部41脱落。也可在接线盒410处或在悬伸部中单独设置位置固定部,以防止外芯部32掉下。通过这种过程,装配如图1中所示的盒状壳体4,并且能获得将组合体10收纳在壳体4中的状态。

[0114] 将各端子配件8的焊接面81焊接至导线2w中自壳体4凸出的各端部,并且将端子配件8嵌埋在侧壁部41的接线盒410 (图2)的各凹槽410c (图2)中。然后,由端子固定件9覆盖各端子配件8的联结部,并且由螺栓91将端子固定件9固定至侧壁部41。这样,将端子配件8固定至接线盒410。通过这种处理,形成没有设置密封树脂的电抗器1。

[0115] 另一方面,通过允许用密封树脂(未示出)填充壳体4并固化密封树脂,形成设置有密封树脂的电抗器1。应当注意到还可以:由螺栓91将端子配件8预先固定至接线盒410 ;然后,用密封树脂填充壳体4 ;之后,将导线2w的端部与端子配件8的焊接面81焊接。

[0116]《应用》

[0117] 如上所述构造的电抗器1适合用于这样的应用,其中励磁条件是例如:最大电流(直流)约为100A至1000A ;电压约为100V至1000V ;以及工作频率约为5kHz至100kHz。代表性地,电抗器1适合用作诸如电动车或混合动力车中车载电源变换装置的构成部件。

[0118]《效果》

[0119] 由于如上所述构造的电抗器1具有呈现极佳导热率的散热层42,即导热率高于2ff/m.Κ,散热层42介于底板部40和线圈2之间,经由散热层42,可以将操作期间所产生的线圈2的热量和磁芯3的热量有效地消散至固定对象诸如冷却基座。据此,电抗器1拥有极佳的散热特性。

[0120] 特别地,关于电抗器1,底板部40由呈现极佳导热率的材料诸如铝制成。这也有助于以有效方式从散热层42向固定对象散热。因此,能得到极佳的散热特性。此外,关于电抗器1,尽管底板部40由金属材料(导电材料)制成,由于散热层42由绝缘粘合剂制成,SP使当散热层42非常薄时,即测量为0.4毫米时,也能保证线圈2与底板部40之间的绝缘。以这种方式,得利于散热层42的小厚度,来自线圈2等的热量能经由底板部40容易地传导至固定对象。这样,电抗器1拥有极佳散热特性。此外,由于散热层42由绝缘粘合剂制成,能获得线圈2和磁芯3与散热层42之间的极佳粘合。这也便于将来自线圈2等的热量传导至散热层42。从而,电抗器1拥有极佳的散热特性。

[0121] 另外,电抗器1包括具有挤压功能的绝缘体5。挤压功能使特别是线圈2外周面中构成线圈安装面2d的各匝对齐。因此,能完全保证线圈安装面2d与散热层42的接触面积。这也有助于使来自线圈2的热量向散热层42有效消散,因此,电抗器1拥有极佳的散热特性。特别地,使用经涂覆的矩形导线作为导线2w,能使构成线圈安装面2d的各匝的整个侧面部分与散热层42均匀接触,并得到线圈2与散热层42之间的较宽接触面积。就此而言,同样,电抗器1具有极佳的散热特性。此外,绝缘体5的设置允许电抗器1增强线圈2与磁芯3之间的绝缘。

[0122] 此外,由于电抗器1包括壳体4,能保护组合体10免受环境影响,并且对其提供机械保护。此外,尽管设置了壳体4,但因为侧壁部41由树脂制成,电抗器1重量轻。进一步,由于线圈2的外周面与侧壁部41内周面之间的间隔能够减小,电抗器1尺寸较小。此外,还得利于如上所述的薄散热层42,线圈2的线圈安装面2d与底板部40内面之间的间隔能够减小,因此,电抗器1尺寸较小。

[0123] 此外,由于通过使独立部件即底板部40和侧壁部41装配后将电抗器1形成为一体,能在移开侧壁部41的状态下在底板部40处形成散热层42。据此,散热层42能容易地形成,因此,实现电抗器1的极佳生产率。此外,在结合组合体10与设置有散热层42的底板部40的过程中,能类似地在移开侧壁部41的状态下进行该结合步骤。据此,能容易地执行如上所述的挤压工作,并能获得极佳的生产率。此外,由于底板部40和侧壁部41形成为单独部件,二者可以由不同材料制成,因此,材料能选自更广的范围。

[0124] {变化例1}

[0125] 尽管在上述实施方式中给出了对底板部和侧壁部由不同材料制成的模式的说明,但也可以采用底板部和侧壁部由相同材料制成的模式。例如,当底板部和侧壁部由拥有极佳散热特性的金属材料如铝制成时,能进一步增强电抗器的散热特性。特别地,在这种模式下,当设置密封树脂时,来自线圈和磁芯的热量能有效地传导至壳体。进一步,使用绝缘树脂作为密封树脂,能增强线圈的外周面与侧壁部的内面之间的绝缘性。同样,在这种模式下,设置由绝缘材料制成的散热层,能使线圈的线圈安装面与底板部的内面之间的间隔更窄,因此,实现尺寸的减小。在这种模式下,在线圈外周面与侧壁部的内面之间设置用于保证绝缘的间隔。

[0126] {变化例2}

[0127] 尽管在上述实施例中给出了对散热层由绝缘粘合剂制成的模式的说明,也可以采用散热层由陶瓷诸如氮化铝、氧化铝等制成的模式。

[0128] {变化例3}

[0129] 在上述实施例中,给出了对绝缘体5围壁部51由一对分离片件511、512构成的模式的说明。可选择地,如图7中所示的绝缘体5α,围壁部51α可以是单个套状件。这里,具体说明绝缘体5α。其它结构与前述实施例中的类似,因此,不再重复其说明。

[0130] 绝缘体5 α包括:一对套状围壁部51α,其中收纳磁芯3的内芯部31 ;以及一对框状部52 α,其与内芯部31和外芯部32接触。与上述实施例中类似,围壁部51 α和框状部52α具有互相接合的接合部(适配凹凸部516α和适配凹凸部526 α)。各围壁部51 α是与内芯部31的外形相符的方形套状件。围壁部51 α的安装面侧(图7中的深侧)构造成平板状。此平板部定义为安装面部。此外,在围壁部51α的端部,设置适配凹凸部516 α,其用于与框状部52 α的适配凹凸部526 α适配。与根据该实施例的框状部52类似,各框状部52 α在其平板状本体部设置有一对开口部521,内芯部31通过开口部521插入。关于开口部521,在与围壁部51α接触的一侧,与围壁部51α类似,设置有适配凹凸部526 α ;在与外芯部32接触的一侧,设置有“]”形框部527,用于定位外芯部32。与根据该实施例的绝缘体5类似,框部527的一部分起到基座522和突出部523的作用。关于绝缘体5 α,使围壁部51α的适配凹凸部516 α和框状部52 α的适配凹凸部526 α互相适配,藉此,二者能保持其各自的位置。

[0131] 按下列方式,装配上述使用绝缘体5 α的组合体。首先,在一个外芯部32的内端面取向于图7中向上的状态下,放置该外芯部32。从框部527的开口侧,滑动一个框状部52 α,使得框部527适配至外芯部32。通过此步骤,相对于该一个框状部52 α,定位该一个外芯部32。

[0132] 接着,将各围壁部51α的适配凹凸部516 α适配至该一个框状部52 α的适配凹凸部526 α,以安装一对围壁部51α与该框状部52 α。通过此步骤,保持该一个框状部52 α与围壁部51α之间的位置关系。

[0133] 接着,将芯板31m和隔件31g交替插进围壁部51α并于其中层叠。层叠的内芯部31通过围壁部51α保持其层叠状态。这里,由于围壁部51α是在其一对侧面部设置有向上开口的槽的形状,当将芯板31m和隔件31g插进围壁部51 α时,可以用手指等保持芯板31m。因此,插入工作能安全且容易地进行。

[0134] 接着,在线圈(未示出)的线圈联结部侧取向为图7中向下的状态下,将线圈元件安装至围壁部51α的外周。然后,按照与上述类似的方式,将另一框状部52 α安装至围壁部51α,并且将另一外芯部32安装至该另一框状部52 α。通过此步骤,保持围壁部51 α与该另一框状部52 α之间的位置关系,并且使该另一外芯部32相对于该另一框状部52 α定位。通过以上步骤,得到线圈和磁芯3组成的组合体。

[0135] 各外芯部32的一个梯形面布置成与底板部的散热层接触,使得组合体从图7所示的状态朝图面的深侧落下。然后,如在该实施例中已经描述的,将框状部52 α的基座522和突出部523以及外芯部32压贴散热层。此时,由于适配凹凸部516 α与适配凹凸部526 α的接合,实现框状部52 α的挤压,也挤压围壁部51α。因此,与该实施例类似,各围壁部51α的平板状安装面部挤压线圈的内周面。结果,使线圈中形成线圈安装面的各匝对齐。

[0136] 类似于以上描述的实施例,使用绝缘体5 α能消除在磁芯3形成过程中使用粘合剂的必要性。特别地,绝缘体5 α能容易地维持由围壁部51 α与框状部52 α互相接合所实现的一体状态。所以,在将组合体壳体布置于底板部等处时,能容易地处置组合体。此外,与根据该实施例的突起部525类似,绝缘体5 α能使用接合部(适配凹凸部516 α ,526 α )的一部分作为安装面部的挤压功能。

[0137] 此外,采用这样一种结构,使一个外芯部32的背面与壳体的侧壁部接触,并且,在另一外芯部32的背面与侧壁部之间,插入朝一个外芯部32挤压另一外芯部32的部件(例如,板簧),能防止间隔长度因外部因素诸如震动或冲击而变化。在使用挤压件的模式中,当各隔件31g是由弹性材料诸如硅橡胶、氟橡胶等形成的弹性隔件时,隔件31g的变形能调整间隔长度或吸收一定量的尺寸误差。在上述的实施例和变化例中、以及在下文描述的变化例中,都可以使用挤压件和弹性隔件。

[0138] {变化例4}

[0139] 可选择地,在形成磁芯3的过程中不使用粘合剂的另一模式可以是,例如,使用能将磁芯保持为环状方式的带状紧固件(未示出)。带状紧固件可以是例如这样一种部件,其包括:布置于磁芯外周的带部;以及锁定部,该锁定部安装于带部一端,以将由带部所形成的圈固定于预定长度。锁定部可以包括插入孔和齿部,将带部中具有细长凸部的另一端侧区域插进插入孔,齿部设置于插入孔处,以与带部的细长凸部啮合。因此,适合使用的是这样的带状紧固件,其中,由位于带部另一端侧区域的细长凸部和锁定部的齿部构成棘齿机构,以便能固定具有预定长度的环圈。

[0140] 带状紧固件的材料可以是非磁性的耐热材料,例如,能经受电抗器操作期间的温度。例如,其可以是金属材料诸如不锈钢,非金属材料,诸如,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、聚苯硫醚(PPS)树脂等。可以使用通常可用的系紧构件,例如,Ty-Rap (Thomas&Betts Internat1nal,Inc.的注册商标)、PEEK Tie (可从Hellermanntyton公司购买的系带)、不锈钢箍带(可从Panduit公司购买)。

[0141] 当装配组合体时,关于带状紧固件,举例来说按以下次序卷绕带部:一个外芯部的外周;一个内芯部的外周与线圈元件的内周面之间;另一外芯部的外周;以及另一内芯部的外周与线圈元件的内周面之间。然后,通过由锁定部固定圈长度,能将磁芯固定成环形。可选择地,在本实施例和上述其他实施例中所述的将线圈和磁芯所组成的组合体装配之后,布置带部以卷绕外芯部和线圈的外周,并且固定圈长度。使用这种带状紧固件,能在不使用粘合剂的情况下将磁芯一体化。所以,例如,当将组合体布置于底板部时,组合体能容易地进行处置。此外,能容易地维持芯板之间的间隔。

[0142] 此外,采用这样的结构,其中,在磁芯的外周之间或者线圈外周与带状紧固件之间插入缓冲件,能抑制由带状紧固件的紧固力可能对磁芯和线圈造成的损坏。缓冲件的材料、厚度、片数、配置部位可以适当进行选择,将大小为能将环形磁芯保持为预定形状的紧固力作用于磁芯上。例如,通过将树脂诸如ABS树脂、PPS树脂、PBT树脂或环氧树脂成型为芯部形状而制成的厚度约0.5毫米至2毫米的成型产品,橡胶类板件诸如硅橡胶等,都可以用作缓冲件。

[0143] 应当注意到,上述实施例能适当地改变而不脱离本发明的主旨,以及,本发明并不局限于上述结构。

[0144] 工业适用性

[0145] 本发明的电抗器能适当地用作功率变换装置诸如安装在机动车如混合动力车、电动车、燃料电池车上的车载变换器的构成部件。

[0146] 附图标记列表:

[0147] 1:电抗器

[0148] 10:组合体

[0149] 2:线圈

[0150] 2a、2b:线圈元件

[0151] 2d:线圈安装面

[0152] 2r:线圈联结部

[0153] 2w:导线

[0154] 3:磁芯

[0155] 31:内芯部

[0156] 31e:端面

[0157] 31m:芯板

[0158] 31g:隔件

[0159] 32:外芯部

[0160] 32e:内端面

[0161] 32d:芯部安装面

[0162] 4:壳体

[0163] 40:底板部

[0164] 41:侧壁部

[0165] 42:散热层

[0166] 400、411:安装部

[0167] 400h、411h:螺栓孔

[0168] 410:接线盒

[0169] 410c:凹槽

[0170] 5、5 α:绝缘体

[0171] 51,51 α:围壁部

[0172] 511、512:分离片件

[0173] 513:平板部(安装面部)

[0174] 514:钩部

[0175] 515:窗部

[0176] 516:接合凹部

[0177] 516 α ,526 α:适配凹凸部

[0178] 52、52 α:框状部

[0179] 521:开口部

[0180] 522:基座

[0181] 523:突出部

[0182] 525:突起部

[0183] 526:接合凸部

[0184] 527:框部

[0185] 6:垫圈

[0186] 8:端子配件

[0187] 81:焊接面

[0188] 82:连接面

[0189] 9:端子固定件

[0190] 91:螺栓

[0191] 100:固定夹具

[0192] 101:本体

[0193] 102:芯部挤压部

[0194] 103:绝缘体挤压部

[0195] 104:支撑部

[0196] 105、106:螺栓

Claims (6)

1.一种电抗器,包括: 组合体和收纳所述组合体的壳体,所述组合体包括螺旋状卷绕导线形成的线圈、以及布置有所述线圈的磁芯,其中, 所述组合体包括 绝缘体,其使所述线圈与所述磁芯彼此绝缘,以及 所述壳体包括 底板部,所述电抗器安装在固定对象中时,将所述底板部固定至所述固定对象, 侧壁部,其由固定件固定至所述底板部,并且包围所述组合体,以及散热层,其形成于所述底板部的内面,以介于所述底板部与所述线圈之间,其中所述底板部的导热率等于或高于所述侧壁部的导热率, 所述散热层由导热率高于2W/m.K的绝缘材料构成,以及 所述绝缘体包括 安装面部,其介于所述线圈的内周面与所述磁芯之间,以及 挤压机构,其将所述安装面部压贴所述线圈的内周面,以使所述线圈与所述散热层均匀接触, 其中, 所述侧壁部设置成自底板部直立以围住所述组合体,以及 由于所述底板部和所述侧壁部是分开的部件,二者由所述固定件进行安装,能在移开所述侧壁部的状态下形成所述散热层。
2.根据权利要求1所述的电抗器,其中 所述磁芯包括 内芯部,此处布置所述线圈,以及 外芯部,此处没有布置所述线圈,并且所述外芯部暴露于所述线圈外部, 所述绝缘体包括 围壁部,其布置于所述内芯部的外周,以介于所述线圈和所述内芯部之间,以及 框状部,其邻接所述线圈的端面,以介于所述线圈和所述外芯部之间,其中 所述围壁部和所述框状部各具有接合部,用于互相接合, 所述围壁部包括所述安装面部, 所述框状部具有突起部,当所述框状部与所述围壁部装配时,所述突起部使所述安装面部压贴所述线圈的内周面,以及 所述挤压机构由所述接合部和所述突起部构成。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的电抗器,其中 所述散热层是由绝缘粘合剂构成的多层结构,以及 所述底板部由导电材料构成。
4.根据权利要求1或2所述的电抗器,其中 所述侧壁部由绝缘材料构成。
5.根据权利要求1或2所述的电抗器,其中 所述散热层是由含有氧化铝填料的环氧树脂基胶黏剂构成的多层结构, 所述底板部由铝或铝合金构成,以及 所述侧壁部由绝缘树脂构成。
6.一种电抗器制造方法,包括: 通过将螺旋状卷绕导线制成的线圈与磁芯装配,制备所述线圈和所述磁芯组成的组合体;以及 将所述组合体收纳在壳体中,所述壳体包括底板部和设置成自所述底板部直立以围住所述组合体的侧壁部,所述方法进一步包括: 在所述底板部的内面上,形成由导热率高于2W/m.K的绝缘材料制成的散热层;将绝缘体布置在所述线圈与所述磁芯之间,用于使所述线圈与所述磁芯彼此绝缘,所述绝缘体将所述线圈压贴所述散热层,使得所述线圈与所述散热层均匀接触; 由固定件将所述侧壁部安装至所述底板部,以形成所述壳体,以及由于所述底板部和所述侧壁部是分开的部件,二者由所述固定件进行安装,能在移开所述侧壁部的状态下形成所述散热层。
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