CN103597560B - 电抗器、转换器、功率转换器件以及制造电抗器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电抗器(1)，其设置有：线圈部件(2)和磁芯(3)彼此组合而构成的组合体(10)以及容纳组合体(10)的外壳(4)。外壳(4)是由围绕组合体(10)的侧壁部(41)以及作为与侧壁部(41)独立的部件的底板部(40)相组合而形成的。绝缘片(42)介于外壳(4)的底板部(40)与线圈部件(2)(线圈(2a)和(2b))之间。为了制造电抗器(1)，绝缘片(42)设置在底板部(40)上，并且组合体(10)设置在绝缘片(42)上。然后，从上方用侧壁部(41)覆盖组合体(10)，并且将侧壁部(41)和底板部(40)相互接合。

Description

电抗器、转换器、功率转换器件以及制造电抗器的方法

技术领域

本发明涉及用作例如安装到如混合动力车辆等车辆上的车载DC-DC转换器等功率转换器件的构成部件的电抗器、包括该电抗器的转换器、包括该转换器的功率转换器件、以及用于制造电抗器的方法。

背景技术

电抗器是执行升压或降压操作的电路中的部件之一。例如，专利文献1披露了一种用于安装在诸如混合动力车辆等车辆上的转换器的电抗器。该电抗器包括由线圈部件和环形的磁芯相组合的组合体，线圈部件具有在平行状态下彼此连接的一对线圈，环形的磁芯安装到线圈中而穿过线圈。此外，存在另一种类型的电抗器，其中，组合体容纳在外壳中，然后被树脂密封。

关于包括这种外壳的电抗器，通常外壳由金属制成，这是因为需要使操作中线圈部件产生的热量发散掉。例如，采用铝压铸制品作为外壳。利用包括这种金属制成的外壳的电抗器，组合体的线圈部件和外壳的底面需要彼此电绝缘。因此，常规上，通过例如将作为绝缘树脂的粘合剂施加到外壳的底面来将组合体固定到外壳的底面，以利用粘合剂固化而形成的绝缘层确保外壳的底面和组合体的线圈部件之间的电绝缘性。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本未审查专利公开No.2008-21688

发明内容

技术问题

然而，常规结构的电抗器涉及生产率低下的问题。

利用作为固化绝缘树脂的绝缘层，当绝缘树脂施加到外壳的底面上或者当绝缘树脂固化时往往产生针孔。因此，需要利用多个层来形成这种绝缘树脂制成的绝缘层。绝缘树脂的这种反复施加和固化需要花费时间和精力，从而导致电抗器的生产率降低。

此外，对于常规的结构，还需要时间和精力用于将组合体设置在外壳中。当将绝缘树脂施加到具有一定深度的外壳的底面时，或者当将组合体设置在外壳中的预定位置时，外壳的侧壁成为障碍。此外，当绝缘树脂不均匀地施加到外壳的底面上或者外壳中组合体的位置从预定位置移位时，不利的是，难以将已完成的电抗器与其它电气部件相连。

本发明是在上述情况下提出的，并且本发明的目的在于提供能够以优良的生产率制造的电抗器以及用于制造该电抗器的方法。此外，本发明的另一目的在于提供包括该电抗器的转换器以及包括该转换器的功率转换器件。

解决问题的方案

本发明通过采用可分结构的外壳以及利用介于外壳和线圈之间的绝缘片来实现上述目的。

本发明的电抗器包括具有在平行状态下彼此相连的一对线圈的线圈部件、穿过所述线圈的环形的磁芯、以及容纳由所述线圈部件和所述磁芯构成的组合体的外壳。包含在本发明的电抗器中的外壳具有围绕所述组合体的侧壁部以及作为与所述侧壁部独立的部件的底板部。本发明的电抗器还包括介于所述底板部与所述线圈部件之间的绝缘片。

因此可以说，本发明的电抗器是能够以高生产率制造的电抗器。这是因为，不同于常规的电抗器，不必反复地施加和固化绝缘树脂，仅仅通过在外壳的底板部和组合体的线圈之间设置最初没有诸如针孔等缺陷的绝缘片就能确保底板部和线圈部件之间的电绝缘性。此外，利用本发明的电抗器，由于通过使底板部和侧壁部相组合来构造外壳，所以外壳的侧壁部不构成制造电抗器中的障碍。也就是说，采用这种可分结构的外壳，能够将绝缘片容易地设置在底板部的预定位置处，并且还能够将组合体容易地设置在绝缘片上的预定位置处。因此，本发明的电抗器在生产率方面是优良的。这里，不同于本发明的结构，当绝缘片用于具有不可分结构的外壳时，不容易将绝缘片设置在外壳底面上，并且不容易将组合体设置在外壳中。因此，与本发明的结构相比，其生产率大大降低。

另一方面，一种用于制造本发明的电抗器的方法是用于制造如下电抗器的方法，即，该电抗器包括具有在平行状态下彼此相连的一对线圈的线圈部件、穿过所述线圈的环形的磁芯、以及容纳由所述线圈部件和所述磁芯构成的组合体的外壳，该方法的特征在于包括以下步骤A至D。

[步骤A]...准备组合体。

[步骤B]...准备侧壁部和底板部，所述侧壁部和所述底板部相互组合时形成外壳。

[步骤C]...在绝缘片介于所述底板部和所述线圈部件之间的状态下，将所述组合体放置在所述底板部上。

[步骤D]...使所述侧壁部和所述底板部彼此接合，以围绕放置在所述底板部上的所述组合体。

根据本发明的用于制造电抗器的方法，可以仅通过使绝缘片介于外壳的底板部与组合体的线圈部件之间来确保外壳与线圈部件之间的电绝缘性。此外，外壳是可分结构。而且，通过将组合体设置在底板部上随后使底板部与侧壁部接合来完成外壳。因此，能够容易且准确地执行组合体在外壳中的定位。这是因为，当将组合体放置在底板部上时，不存在会阻碍这种放置作业的侧壁部。

在下文中，将详细描述本发明的电抗器的优选实施例。

根据本发明的电抗器的一个实施例，所述绝缘片是酰胺-酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂和聚酯树脂中的一种树脂。

酰胺-酰亚胺树脂具有优良的耐热性，因此在达到高温的电抗器中能够确保优良的电绝缘性。此外，聚酯树脂价格低廉，可以容易地买到。而且，聚酰亚胺树脂具有优良的耐热性和绝缘性。环氧树脂具有优良的绝缘性，并且还可以用作粘合剂。

根据本发明的电抗器的一个实施例，优选的是包括粘合剂层，所述粘合剂层设置在所述底板部和所述绝缘片之间的位置以及所述绝缘片和所述线圈部件之间的位置中的至少一个位置处。不言而喻，最优选的是包括设置在两个位置（即设置在所述底板部和所述绝缘片之间和所述绝缘片和所述线圈部件之间）的粘合剂层。

提供粘合剂层能够有效地防止组合体在外壳中错位。

根据本发明的电抗器的一个实施例，优选的是，所述粘合剂层是由硅树脂、丙烯酸树脂和环氧树脂中的一种树脂固化而获得的。

由于树脂的导热率优良，所以热量能够有效地从线圈部件传递到绝缘片，并从绝缘片传递到外壳的底板部。

根据本发明的电抗器的一个实施例，优选的是包括将所述组合体按压在所述底板部上的按压部件。

所述按压部件可以是一端固定到侧壁部或底板部上且另一端按压在组合体的顶面上的片簧。作为选择，可以是高架桥状（倒U形）固定件（参见随后的第二实施例），该固定件的相对两端部固定到侧壁部或底板部上，中间部分按压在组合体的顶面上。为了将组合体固定到底板部上，可以将按压部件和粘合剂组合使用。

根据本发明的电抗器的一个实施例，优选的是，外壳的侧壁部由树脂材料制成，外壳的底板部由金属材料制成。

从降低电抗器的重量的观点考虑，外壳优选地由诸如树脂材料等轻质材料制成。然而，由于外壳还用来发散掉电抗器的线圈部件产生的热量，所以优选的是，外壳由金属材料制成。据此，利用上述结构，即，侧壁部由树脂材料制成且底板部由金属材料制成，能够同时实现散热性和重量的降低。

本发明的电抗器可以优选地用作转换器的构成部件。根据一个实施例，本发明的转换器包括开关元件、用于控制开关元件的操作的驱动电路以及使开关操作变得平稳的电抗器，其中，所述转换器根据开关元件的操作来转换输入电压，并且电抗器是本发明的电抗器。本发明的转换器可以适当地用作功率转换器件的构成部件。根据一个实施例，本发明的功率转换器件包括用于转换输入电压的转换器以及与转换器连接以将直流电和交流电相互转换的逆变器，所述功率转换器件利用经逆变器转换的电力来驱动负载，其中所述转换器是本发明的转换器。

包括本发明的生产率优良的电抗器在内的本发明的转换器以及包括本发明的转换器在内的本发明的功率转换器件也具有优良的生产率。

本发明的有益效果

利用本发明的电抗器的结构，能够以高生产率制造电抗器。此外，根据本发明的制造电抗器的方法，能够在短时间内容易地制造本发明的电抗器。

附图说明

图1是示出根据第一实施例的电抗器的概观的分解透视图。

图2是根据第一实施例的电抗器的示意性竖直剖视图。

图3是示出图1所示的电抗器的组合体的概观的分解透视图。

图4中的（A）是根据第二实施例的电抗器的示意性竖直剖视图，图4中的（B）是用于图4中的（A）所示电抗器的固定件（按压部件）的示意图。

图5是示意性地示出混合动力车辆的电源系统的构造示意图。

图6是示出本发明的功率转换器件的一个实例的示意性电路图，该功率转换器件包括本发明的转换器。

具体实施方式

在下文中，将描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记表示同名的元件。

<第一实施例>

<<总体结构>>

图1和图2所示的电抗器1包括线圈部件2和磁芯3相组合的组合体10以及容纳组合体10的外壳4。外壳4是一面开口的盒形元件。设置在外壳4中的组合体10除了形成线圈部件2的导线2w的端部之外被密封树脂9（参见图2）掩盖。电抗器1最大的特征在于以下两点：[1]外壳4被分成底板部40和侧壁部41；以及[2]绝缘片42介于组合体10的线圈部件2与外壳4的底板部40之间。在下文中，将更详细地描述电抗器1的组成部分。随后，将描述电抗器1的制造方法。

<<组合体>>

[线圈部件]

将适当地参考图1和图3描述构成组合体10的线圈部件2。线圈部件2包括一对线圈2a和2b以及将线圈2a和2b彼此连接的线圈连接部2r。线圈2a和2b就匝数和缠绕方向而言彼此相同。线圈2a和2b均形成为中空方形的套筒状，并且横向并置成使得各自的轴向平行。此外，连接部2r是弯曲成U形且在线圈部件2的另一侧（图1和图3中的右侧）将线圈2a和2b彼此连接的部分。

根据本实施例的线圈部件2由一根导线2w制成。导线2w由外周设置有绝缘涂层（代表性地，聚酰亚胺-酰胺）的诸如铜或铝等矩形导体制成。线圈2a和2b均通过以扁立方式（edgewise）螺旋地缠绕导线2w而形成为方形套筒状。不言而喻，导线2w的横截面不限于矩形，可以是圆形、椭圆形或多边形。同样，关于缠绕形状，可以是椭圆形套筒状。需要注意，可以利用单独的导线准备线圈2a和2b并且利用焊接法等将形成线圈2a和2b的导线的端部彼此接合来准备线圈部件。

形成线圈部件2的导线2w的相对两端部在线圈部件2的一端侧（图1和图3的左侧）从匝形成部分适当地拉出到外壳4的外部。从导线2w的拉出的相对两端部上剥离绝缘涂层。导电的端子件（未示出）与暴露在绝缘涂层外部的每个导体部分相连。经由端子件连接例如向线圈部件2供应电力的电源等外部设备（未示出）。

[磁芯]

将参考图3描述磁芯3。磁芯3包括：一对内芯部31和32，其分别设置在线圈2a和2b内；以及一对外芯部33和34，其露出在线圈部件2的外部。内芯部31和32分别是长方体形。外芯部33和34均是具有例如圆顶形表面的柱状元件。设置成彼此分离开的内芯部31和32各自的一端（位于图中的左侧）经由一个外芯部33彼此连接，并且内芯部31和32各自的另一端（位于图中的右侧）经由另一个外芯部34彼此连接。结果，内芯部31、32和外芯部33、34形成环形的磁芯3。

内芯部31（32）是如下层压产品：其中，由磁性材料制成的具有大致长方体形状的分隔芯（芯件）31m和磁导率比分隔芯31m的磁导率低的间隙板31g交替地层叠，同时外芯部33和34均是具有圆顶形底面和顶面的柱状芯件。每个芯件均可以为使用磁性粉末的成型产品，或者为通过将多个设置有绝缘涂层的磁性薄板（例如，电磁钢板）层叠而构成的层压产品。需要注意，由于利用不同的磁性材料，构成内芯部31和32的分隔芯31m与外芯部33和34之间的磁特性可以不同。

形成每个芯件的示例性的成型产品可以为：诸如Fe、Co、Ni等铁族金属，诸如Fe-Si、Fe-Ni、Fe-Al、Fe-Co、Fe-Cr、Fe-Si-Al等Fe基合金，稀土金属，或诸如非晶态磁性元素等软磁性材料；通过将上述粉末挤压成型并且随后进行烧结而获得的烧结产品；以及通过将上述粉末和树脂的混合物进行注射成型、铸造成型等而获得的硬化成型产品。另外，每个芯件可以为如下的铁氧体芯：其为金属氧化物的烧结产品。具体地说，成型产品的优选之处在于，可以容易地形成具有各种三维形状中任一种形状的磁芯。

另一方面，间隙板31g可以由诸如氧化铝、玻璃环氧树脂和不饱和聚酯等非磁性材料制成，或者可以由散布有软磁性材料的这种非磁性材料制成。无论利用任何材料都要进行选择，使得在磁导率方面，间隙板31g比芯件低。

优选的是，使用由绝缘树脂制成的粘合剂来将芯件31m、33和34以及间隙板31g相互结合。固化的绝缘树脂粘合剂作为芯件31m、33和34中每一者与间隙板31g之间的粘合层7保留下来。需要注意，在图3中，在内芯部31的分解图中以交叉阴影线表示多个粘合层7中的一个粘合层。然而，实际上，粘合层7形成于芯件31m、33和34中的每一个与间隙板31g之间。与这里使用的绝缘树脂粘合剂一样，可以使用相同的粘合剂将外壳4的底板部40和绝缘片42彼此结合以及将绝缘片42和组合体10彼此结合，随后将对此进行描述。需要注意，优选的是，粘合剂是室温固化型粘合剂。

[绕线管]

根据本实施例的组合体10包括用于增强线圈部件2和磁芯3之间的绝缘性的绕线管5。作为绕线管的构成材料，可以采用诸如聚苯硫醚（PPS）树脂、聚四氟乙烯（PTFE）树脂和液晶聚合物（LCP）等绝缘材料。绕线管5可以构造成包括：内绕线管51（52），其设置在内芯部31（32）的外周；以及一对框架状绕线管53和54，其抵靠在线圈部件2的端面（线圈的匝呈现为环状的表面）。

内绕线管51由均具有“]”形横截面的一对绕线管件51a和51b构成并且由绝缘材料制成（内绕线管52以类似的方式构造）。绕线管件51a（51b）构造成覆盖内芯部31的整个顶面（整个底面）以及左侧面和右侧面的一部分。因此，附接到内芯部31上的绕线管件51a和51b彼此不接触。采用这种结构，可以减少内绕线管51（52）的材料，并且能够增加内芯部31（32）和密封树脂之间的接触面积。需要注意，内绕线管51可以是当附接到内芯部31上时沿内芯部31的整个外周设置的套筒状元件。

框架状绕线管53和54均是平板状的，且具有一对开口部，内芯部31和32分别插入这对开口部中。此外，框架状绕线管53和54具有朝内芯部31和32突出以便于内芯部31和32插入其中的短套筒状部分。此外，框架状绕线管54上设置有凸缘部54f，线圈连接部2r放置在凸缘部54f上，使线圈连接部2r和外芯部34之间绝缘。

需要注意，代替内绕线管51和52，可以在内芯部31和32的外周缠绕绝缘片。例如，由于硅树脂片具有优良的电绝缘性并具有高导热率，所以硅树脂片完全具有与内绕线管51和52的功能类似的功能。

<<外壳>>

将参考图1描述外壳4。容纳组合体10的外壳4包括平板状底板部40和设置成从底板部40竖起的侧壁部41。底板部40和侧壁部41构造成独立的部件。

[底板部和侧壁部]

（底板部）

底板部40是当电抗器1安装在诸如冷却基座等固定对象中时固定到固定对象上的四边形板。底板部40具有分别从四个角部突出的凸缘部400。每个凸缘部400均设置有螺栓孔400h，并且用于将外壳4固定到固定对象上的螺栓（未示出）插入并穿过螺栓孔400h。螺栓孔400h设置成与随后将描述的侧壁部41的螺栓孔411h相连续。螺栓孔400h和411h均可以为不带螺纹的通孔或带螺纹的螺纹孔。此外，可以适当地选择螺栓孔400h和411h的数量。

（侧壁部）

侧壁部41是套筒状的框架元件。当外壳4组装成用底板部40封闭外壳4的一个开口部而另一个开口部敞开时，侧壁部41设置成围绕组合体10。这里，关于侧壁部41，当电抗器1设置在固定对象上时，成为安装侧的区域是与底板部40的外部形状相符的四边形，并且开口侧的区域呈与组合体10的外周表面相符的曲面形状。

另外，侧壁部41可以设置有端子板（未示出），端子件可以固定到端子板上。例如，外伸部应该设置成在图1所示的外壳4的顶部开口部覆盖外芯部33的大致梯形面，并且外伸部的顶面应该用作端子板。

（附接位置）

与底板部40类似，在侧壁部41的安装侧的区域处形成附接部位，附接部位设置有分别从四个角部突出的凸缘部分411。凸缘部分411设置有螺栓孔411h。螺栓孔411h可以仅由侧壁部41的构成材料形成。作为代替，可以将金属管嵌入成型在每个凸缘部分411的位置处，从而金属管可以用作螺栓孔411h。在这种情况下，可以抑制凸缘部分411的蠕变变形。

作为代替使用螺栓将底板部40和侧壁部41彼此相连的方案，可以使用适当的粘合剂。当使用粘合剂时，优选的是在底板部40和侧壁部41中一者上形成凸部，并且在底板部40和侧壁部41中另一者上形成与凸部配合的凹部，使得可以唯一地确定侧壁部41相对于底板部40的位置。在这种情况下，侧壁部41上可以不形成螺栓孔411h，可以通过紧固螺栓将底板部40固定到固定对象上来将电抗器1固定到固定对象上。因此，正如后面将要描述的，当底板部40由金属材料制成而侧壁部41由树脂材料制成时，可以抑制由于紧固螺栓导致的树脂材料的蠕变变形，并且可以防止电抗器1相对于固定对象的固定状态变松。

（材料）

例如，外壳4的构成材料可以是金属材料。由于金属材料通常具有优良的导热率，所以能够获得具有优良散热性的外壳4。具体的金属材料可以包括例如铝、镁、铜、银、前述金属的合金以及不锈钢。特别地，使用铝或其合金，能够制备重量轻且具有优良耐腐蚀性的外壳4。当外壳4由金属材料制成时，外壳4可以利用如冲压加工等塑性加工来形成，而不限于如压铸等铸造。

此外，作为外壳4的构成材料，可以使用诸如聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）树脂、聚氨酯树脂、聚苯硫醚（PPS）树脂和丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）树脂等非金属材料。因为这些树脂材料通常具有优良的电绝缘性，所以可以提高组合体10和外壳4之间的绝缘性。此外，当陶瓷制成的填充物（参见随后将描述的密封树脂的填充物）混合到密封树脂中时，可以提高散热性。当外壳4由树脂制成时，可适当地使用注射成型法。

这里，可以适当地选择构成外壳4的底板部40和侧壁部41的构成材料。底板部40和侧壁部41可以由类似类型的材料制成，或者可以由不同类型的材料制成。特别地，优选的是，利用诸如铝等金属材料构成底板部40，利用诸如PBT树脂等树脂材料构成侧壁部41。采用这种方式，来自组合体10的热量可以经由底板部40快速地发散到冷却基座（电抗器1附接的固定对象），并且能够利用侧壁部41使组合体10与外部有效地绝缘。

<<绝缘片>>

如图1和图2所示，绝缘片42介于外壳4的底板部40与容纳在外壳4中的组合体10的线圈部件2之间。如图所示，虽然绝缘片42优选地形成在与组合体10的整个底面对应的部分上，但是绝缘片42可以仅仅形成在与线圈部件2对应的位置。由于绝缘片42用来确保外壳4（底板部40）与线圈部件2（线圈2a和2b）之间的电绝缘性，所以需要绝缘片42具有预定的耐电压性（对于电抗器1，为2.5kV/50μm以上）。此外，优选的是，绝缘片42具有优良的导热率，使得线圈部件2（线圈2a和2b）产生的热量能够有效地传递到底板部40。优选的是，绝缘片42的导热率尽可能高。例如，导热率为0.1W/m·K以上，优选的是0.15W/m·K以上，更优选的是0.5W/m·K以上，更优选的是1W/m·K以上，特别优选的是2.0W/m·K以上。

可以适当地选择绝缘片42的厚度，以满足底板部40与线圈部件2之间所需的绝缘性。关于绝缘片42的厚度，虽然其取决于绝缘片42的材料，但是大约30μm以上的厚度将是足够的。由于过厚的绝缘片42是没有意义的，所以绝缘片42的厚度上限应为100μm。此外，设定绝缘片42的厚度还应该考虑所采用的材料的热传导率。例如，当绝缘片42的导热率高（例如，环氧树脂绝缘片的导热率＝0.7W/m·K）时，绝缘片42可以较厚（例如，100μm至300μm）；当导热率低（例如，聚酰亚胺树脂绝缘片的导热率＝0.16W/m·K）时，绝缘片42的厚度应该减小到能够确保电抗器1的线圈部件2与底板部40之间的绝缘性的范围内（例如，10μm至50μm）。

绝缘片42的具体材料可以包括例如酰胺-酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚酯树脂和环氧树脂。测量为50μm的酰胺-酰亚胺树脂的耐电压性是7KV，导热率为大约0.34W/m·K；测量为50μm的聚酰亚胺树脂的耐电压性是7KV，导热率为大约0.29W/m·K；测量为50μm的聚酯树脂的耐电压性是7KV，导热率为大约0.33W/m·K；以及测量为50μm的环氧树脂的耐电压性是5KV，导热率为大约0.7W/m·K。作为选择，可以使用含有陶瓷填充物的绝缘片42。陶瓷可以包括例如氮化硅（Si3N4）、氧化铝（Al2O3）、氮化铝（AlN）、氮化硼（BN）以及碳化硅（SiC）。

可以利用绝缘树脂粘合剂将绝缘片42和底板部40彼此结合。此外，还可以利用绝缘树脂粘合剂将绝缘片42和线圈部件2彼此结合。随着粘合剂固化，在绝缘片42与底板部40之间以及绝缘片42与线圈部件2之间形成粘合剂层。在本实施例中，仅仅示出了形成于绝缘片42与线圈部件2之间的粘合剂层8（参见图1中的绝缘片42的交叉阴影线部分）。如图所示，优选的是，粘合剂层8在绝缘片42的整个表面上延伸。采用这种方式，可以将组合体10牢固地固定到外壳4的底板部40上，并且组合体10的线圈部件2产生的热量可以有效地传递到绝缘片42。

这里，虽然粘合剂层8基于其具有绝缘性（绝缘片42与底板部40之间未示出的粘合剂层也是如此）的前提，但是粘合剂层8主要用来将部件可靠地结合。也就是说，电抗器1的线圈部件2和底板部40之间的绝缘性仅仅由绝缘片42来保证。因此，粘合剂层8的厚度不受特别限制。例如，应该在要接合的两个部件的至少一个上施加大约300至800μm厚度的粘合剂。此后，应该沿朝向彼此的方向压缩部件，使得在部件之间形成具有大约20μm至100μm厚度的粘合剂层8。

构成粘合剂层8的绝缘树脂可以包括例如硅树脂、丙烯酸树脂和环氧树脂。特别地，由于丙烯酸树脂在室温下固化，所以可以快速地完成树脂的固化。绝缘树脂的粘合剂可以预先与绝缘片42形成一体而作为一层，或者可以随后施加到绝缘片42上。

考虑到上述情况，作为特定的绝缘片42的结构，准备如下的绝缘片42：其由厚度为大约25μm的环氧树脂制成的基材片和设置在基材片的一侧且具有大约30μm厚度的环氧树脂粘合剂层构成，并且粘合剂层结合到底板部40侧。随后，环氧树脂的粘合剂施加到基材片的另一侧而具有大约500μm的厚度，并且电抗器1放置在其上。然后，从上方按压电抗器1，使得基材片的另一侧（在线圈部件2侧）的粘合剂压缩到具有大约100μm的厚度。

<<密封树脂>>

外壳4填充有由绝缘树脂制成的密封树脂9。这里，导线2w的端部拉出到外壳4外部，以露出到密封树脂9的外部。密封树脂9可以包括例如环氧树脂、聚氨酯树脂和硅树脂。优选的是，密封树脂9含有具有优良的绝缘性和导热率的填充物，例如，由从氮化硅、氧化铝、氮化铝、氮化硼、莫来石、氧化硅和碳化硅中选择的至少一种类型的陶瓷制成的填充物，由此提高密封树脂9的散热性。

当用密封树脂9填充外壳4时，优选的是设置垫圈6来防止未固化的树脂从底板部40和侧壁部41之间的间隙泄漏。根据本实施例的垫圈6是环状元件，具有大到足以与线圈部件2和磁芯3构成的组合体10的外周接合的尺寸，并且由合成橡胶制成。然而，可以采用任何适当的材料用于垫圈6。

上述电抗器1可以用作电动车辆或混合动力车辆的功率转换器件。这些应用的电抗器的通电条件为：最大电流（直流）为约100A至1000A；平均电压为约100V至1000V；以及工作频率为约5kHz至100kHz。

<<电抗器的制造>>

可以按以下方式制造具有上述结构的电抗器1。

首先，通过将线圈部件2和磁芯3相组合形成组合体10。具体而言，如图3所示，利用粘合剂将分隔芯31m和间隙板31g相互结合来形成内芯部31（32）。作为粘合剂，应该使用由室温固化型丙烯酸树脂制成的粘合剂。

接着，在将内绕线管51（52）设置在准备好的内芯部31（32）的外周上的状态下，将内芯部31（32）插入到线圈2a（2b）中。然后，将外芯部33设置成经由框架状绕线管53连接在内芯部31和32的一端之间；以及将外芯部34设置成经由框架状绕线管54连接在内芯部31和32的另一端之间。这样，形成组合体10。内芯部31（32）的端面露出到框架状绕线管53（54）的开口部的外部，以与外芯部33（34）的内端面接触。优选的是，还使用丙烯酸树脂粘合剂将内芯部31（32）和外芯部33（34）相互结合。

另一方面，如图1所示，将铝板冲压成预定的形状以形成底板部40。然后，将绝缘片42结合在底板部40上。本实施例中示例性地示出的绝缘片42的一侧层压有环氧树脂。通过进行热压，可以将绝缘片42结合到底板部40上。不言而喻，可以通过在底板部40上施加粘合剂而将底板部40和绝缘片42彼此结合。

接着，在将粘合剂施加在绝缘片42上之后，将组合体10放置在绝缘片42上，并且使粘合剂固化。这里，在进行将绝缘片42结合到底板部40上的作业以及将组合体10附接到绝缘片42上的作业时，由于侧壁部41没有附接到底板部40上，所以能够容易地进行这些作业。需要注意，优选的是，采用丙烯酸树脂作为粘合剂，因为该粘合剂可在室温下固化。

接着，将利用注射成型法等形成预定形状的侧壁部41从组合体10的上方设置成围绕组合体10的外周。此时，将垫圈6布置成与底板部40的外边缘部分相符。然后，利用独立准备的螺栓（未示出）使底板部40和侧壁部41形成一体。利用这个过程，盒形外壳4被组装好，并且能够实现组合体10容纳在外壳4中的状态。

最后，通过用密封树脂9填充外壳4以及使密封树脂9固化来完成电抗器1。

<<效果>>

可以以优良的生产率制造具有上述结构的电抗器1。这主要因为以下原因（1）至（3）。

（1）可以通过简单地使绝缘片42介于外壳4的底板部40与组合体10的线圈部件2之间来容易地确保外壳4与线圈部件2之间的绝缘性。

（2）因为可以在检验绝缘片42没有缺陷之后才使用绝缘片42，所以完成后的电抗器1几乎不会发生故障。

（3）外壳4由后来相互组合的底板部40和侧壁部41构成。因此，当将绝缘片42结合到底板部40上时，在将组合体10设置到绝缘片42上时侧壁部41不存在。

<第二实施例>

在第二实施例中，参考图4，将描述如下的电抗器1’：利用按压部件（固定件43和44）将组合体10固定在外壳4内。除了固定件43和44之外的结构与第一实施例中的结构类似。

对于电抗器1’，不在绝缘片42和组合体10之间形成粘合剂层。作为代替，为了使绝缘片42和组合体10彼此接触，使用固定件43和44。固定件43和44均是高架桥状。固定件43的相对两端部43a和43a固定到底板部40上，中间部分43b抵靠在外芯部33或34的顶面上（具体地，参见图4中的（B））。因此，利用固定件43和44，将外芯部33和34按压并固定在底板部40上。需要注意，相对两端部43a和43a的固定位置可以是侧壁部41。

作为选择，代替固定件43和44，可以使用片簧来使绝缘片42和组合体10彼此接触。在这种情况下，虽然图中未示出，片簧的一端应该固定到底板部40或侧壁部41上，片簧的另一端应该抵靠在外芯部33和34的顶面上。此时，通过使片簧偏转，可以实现利用底板部40按压外芯部33和34的状态。

<第三实施例>

根据第一实施例至第二实施例中任一个的电抗器可用作例如安装在车辆等上的转换器的构成部件或用作包括转换器的功率转换器件的构成部件。

例如，如图5所示，诸如混合动力车辆或电动车辆等车辆1200包括主电池1210、与主电池1210连接的功率转换器件1100、以及受从主电池1210供应的用于行驶的电力驱动的电动机（负载）1220。电动机1220通常为三相交流电动机。电动机1220在行驶模式中驱动车轮1250并且在再生模式中用作发电机。在混合动力车辆的情况下，车辆1200除包括电动机1220外还包括发动机。尽管图5示出了入口作为车辆1200的充电部，但还可以包括插塞。

功率转换器件1100包括与主电池1210连接的转换器1110以及与转换器1110连接以在直流电和交流电之间进行相互转换的逆变器1120。当车辆1200处于行驶模式时，该实例所示的转换器1110将主电池1210的大约200V至300V的直流电压（输入电压）升压至大约400V至700V，并且将增大的电力供应至逆变器1120。此外，在再生模式下，转换器1110将通过逆变器1120从电动机1220输出的直流电压（输入电压）降压至适于主电池1210的直流电压，从而利用该直流电压对主电池1210充电。当车辆1200处于行驶模式时，逆变器1120将由转换器1110升压后的直流电转换成预定的交流电并且向电动机1220供应交流电。在再生模式下，逆变器1120将从电动机1220输出的交流电转换成直流电并且将直流电输出给转换器1110。

如图6所示，转换器1110包括多个开关元件1111、用于控制开关元件1111的操作的驱动电路1112以及电抗器L。转换器1110通过反复执行通/断（开关操作）来转换输入电压（这里，执行升压和降压）。作为开关元件1111，使用诸如FET和IGBT等功率器件。电抗器L利用线圈对流过电路的电流变化施加干扰的特性，并且因此具有如下的功能：当通过开关操作使电流增加或减小时使得变化平滑。电抗器L为根据上述实施例中任一个的电抗器。由于功率转换器件1100和转换器1110包括具有优良生产率的电抗器1或1'，所以功率转换器件1100和转换器1110在生产率方面也较优良。

需要注意，除了包括转换器1110之外，车辆1200还包括与主电池1210连接的供电装置用转换器1150以及辅助电源用转换器1160，辅助电源用转换器1160与充当辅助装置1240的电源的备用电池1230连接并且还与主电池1210连接，以将主电池1210的高压转换成低压。转换器1110通常执行DC-DC转换，而供电装置用转换器1150和辅助电源用转换器1160执行AC-DC转换。一些类型的供电装置用转换器1150执行DC-DC转换。供电装置用转换器1150和辅助电源用转换器1160均可具有与根据上述实施例或变型例中任一个的电抗器类似的结构，并且可适当地改变电抗器的尺寸和形状。此外，根据上述实施例中任一个的电抗器可用作如下的转换器：其执行输入功率的转换并且仅执行升压或降压。

需要注意，本发明不限于上述实施例，并且可在不偏离本发明的主旨的范围内适当地进行改变之后实施本发明。

工业实用性

本发明的电抗器可适当地用作例如混合动力车辆、电动车辆、燃料电池车辆的车载转换器等功率转换器件的构成部件。

附图标记列表

1，1'：电抗器

2：线圈部件

2a，2b：线圈

2r：线圈连接部

2w：导线

3：磁芯

31,32：内芯部

31m：分隔芯（芯件）

31g：间隙板

33，34：外芯部（芯件）

4：外壳

40：底板部

400：凸缘部

400h：螺栓孔

41：侧壁部

411：凸缘部分

411h：螺栓孔

42：绝缘片

43，44：固定件（按压部件）

43a：相对两端部

43b：中间部分

5：绕线管

51，52：内绕线管

51a，51b：绕线管件

53，54：框架状绕线管

54f：凸缘部

6：垫圈

7：粘合层

8：粘合剂层

9：密封树脂

10：组合体

1100：功率转换器件

1110：转换器

1111：开关元件

1112：驱动电路

L：电抗器

1120：逆变器

1150：供电装置用转换器

1160：辅助电源用转换器

1200：车辆

1210：主电池

1220：电动机

1230：备用电池

1240：辅助装置

1250：车轮

Claims (16)

1.一种电抗器，包括：

线圈部件，其具有在平行状态下彼此相连的一对线圈；

环形的磁芯，其穿过所述线圈；以及

外壳，其容纳由所述线圈部件和所述磁芯构成的组合体，其中，

所述外壳具有：

侧壁部，其围绕所述组合体；以及

底板部，其是与所述侧壁部独立的部件，并且由金属材料制成，所述电抗器还包括：

绝缘片，其介于所述底板部与所述线圈部件之间，并且在所述侧壁部没有附接到所述底板部上的情况下将所述绝缘片结合在所述底板部上；

粘合剂层，其形成在所述绝缘片与所述线圈部件之间，并且将所述绝缘片和所述线圈部件彼此结合且固定在一起；以及

密封树脂，其在所述侧壁部和所述底板部彼此接合以围绕放置在所述底板部上的所述线圈部件的情况下填充在所述外壳内部。

2.根据权利要求1所述的电抗器，其中，

所述绝缘片是酰胺-酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂和聚酯树脂中的一种树脂。

3.根据权利要求1或2所述的电抗器，其中：

所述粘合剂层还被设置在所述底板部和所述绝缘片之间的位置处。

4.根据权利要求1所述的电抗器，其中，

所述粘合剂层是由硅树脂、丙烯酸树脂和环氧树脂中的一种树脂固化而获得的。

5.根据权利要求1或2所述的电抗器，还包括：

按压部件，其将所述组合体按压在所述底板部上。

6.根据权利要求3所述的电抗器，还包括：

按压部件，其将所述组合体按压在所述底板部上。

7.根据权利要求4所述的电抗器，还包括：

按压部件，其将所述组合体按压在所述底板部上。

8.根据权利要求1或2所述的电抗器，其中，

所述侧壁部由树脂材料制成。

9.根据权利要求3所述的电抗器，其中，

所述侧壁部由树脂材料制成。

10.根据权利要求4所述的电抗器，其中，

所述侧壁部由树脂材料制成。

11.根据权利要求5所述的电抗器，其中，

所述侧壁部由树脂材料制成。

12.根据权利要求6所述的电抗器，其中，

所述侧壁部由树脂材料制成。

13.根据权利要求7所述的电抗器，其中，

所述侧壁部由树脂材料制成。

14.一种用于制造电抗器的方法，所述电抗器包括具有在平行状态下彼此相连的一对线圈的线圈部件、穿过所述线圈的环形的磁芯、以及容纳由所述线圈部件和所述磁芯构成的组合体的外壳，

所述方法包括：

步骤A，准备所述组合体；

步骤B，准备侧壁部和底板部，所述底板部由金属材料制成，并且所述侧壁部和所述底板部经过组合而形成所述外壳；

步骤C，将所述组合体放置在所述底板部上，所述底板部具有介于所述底板部和所述线圈部件之间的绝缘片；

步骤D，使所述侧壁部和所述底板部彼此接合，以围绕放置在所述底板部上的所述组合体；以及

步骤E，将密封树脂填充在所述外壳内部，

其中，所述步骤C包括：

步骤C1，将所述绝缘片结合在所述底板部上；以及

步骤C2，在将粘合剂施加在所述绝缘片上之后，将所述组合体放置在所述绝缘片上，并且使所述粘合剂固化。

15.一种转换器，包括：

开关元件；

驱动电路，其控制所述开关元件的操作；以及

电抗器，其使开关操作变得平稳，其中，

所述转换器根据所述开关元件的操作对输入电压进行转换，并且

所述电抗器是根据权利要求1至13中任一项所述的电抗器。

16.一种功率转换器件，包括：

转换器，其对输入电压进行转换；以及

逆变器，其与所述转换器相连，以将直流电和交流电相互转换，所述功率转换器件利用由所述逆变器进行转换而获得的电力驱动负载，其中，

所述转换器是根据权利要求15所述的转换器。