CN103971881A

CN103971881A - 电抗器

Info

Publication number: CN103971881A
Application number: CN201410042420.6A
Authority: CN
Inventors: 宫本真吾
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-02-04
Filing date: 2014-01-28
Publication date: 2014-08-06
Also published as: JP2014150220A; US20140218158A1

Abstract

本发明涉及一种电抗器（2），其包括环形芯（30）、骨架（10）、两个线圈（3）。骨架（10）包括第一部件（10a）和第二部件（10b），第一部件（10a）包括两个第一筒部（12a）和第一凸缘（19a），第二部件（10b）包括两个第二筒部（12b）和第二凸缘（19b）。第一筒部（12a）的每一个基端被联接到第一凸缘（19a），并且第二筒部（12b）的每一个基端被联接到第二凸缘（19b）。每一个第一筒部（12a）包括从第一筒部（12a）的远端延伸并且配合到第二筒部（12b）的远端中的舌部（13）。该两个线圈（3）中的每一个围绕骨架（10）的第一筒部（12a）中的对应的一个和第二筒部（12b）中的对应的一个缠绕。

Description

电抗器

技术领域

本发明涉及一种电抗器。电抗器是使用线圈的无源元件并且还被称作“电感器”。

背景技术

可以在包括混合动力车辆的电动车辆的马达驱动系统中的电路诸如电压转换器中使用电抗器。电抗器包括线圈、缠绕有线圈的骨架和插入在骨架中的芯。日本专利申请公报No.2008-078219（JP2008-078219A）和日本专利申请公报No.2006-351662（JP2006-351662A）公开了被用于电动车辆的典型的电抗器。那些电抗器的通常形式如下。电抗器构造有具有相互平行地延伸的部分的环形芯、包围芯的平行部分的两个骨架，和围绕骨架的分别的筒部缠绕的线圈。这里，环形芯包括被布置成端面彼此面对的一对U形芯和被布置在彼此面对的该对U形芯的端面之间并且容纳在骨架的筒部中的I形芯。隔板被布置在U形芯和I形芯的端面之间。芯由金属软磁粉、磁钢板、铁氧体等形成。骨架经常由树脂制成。

发明内容

鉴于组装效率，骨架优选地包括沿着线圈轴向方向延伸的第一筒部和第二筒部。在另一方面，要求精确地组装构件从而增强电抗器的性能。本发明提供一种电抗器，该电抗器采用包括沿着线圈轴向方向相互分离的第一部件和第二部件的骨架并且构件能够被精确地组装。

根据本发明的一个方面的一种电抗器具有环形芯，该环形芯具有相互平行地延伸的部分。相应地，骨架包括第一部件和第二部件。第一部件包括两个第一筒部和第一凸缘。第二部件包括两个第二筒部和第二凸缘。第一筒部之一和第二筒部之一每一个覆盖芯的平行部分中的对应的一个。第一筒部的每一个基端被联接到第一凸缘。第二筒部的每一个基端被联接到第二凸缘。凸缘是覆盖围绕芯缠绕的线圈的端部的部分。线圈围绕骨架的第一筒部中的对应的一个和第二筒部中的对应的一个中的每一个缠绕。在根据本发明的一个方面的电抗器中，骨架包括第一部件和第二部件，并且在第二部件的第二筒部的远端上装配的舌部从第一部件的第一筒部的远端伸出。第一部件的舌部在其上配合的凹部被设置在第二部件的第二筒部的内侧表面上。第一筒部的轴线或者第二筒部的轴线对应于线圈轴线。此外，“舌部”是从第一筒部的远端伸出的板部分。

在该电抗器中，骨架包括通过舌部和凹部装配到一起的两个部件。相应地，该两个部件能够被精确地组合。

环形芯也可以是多个部件。典型地，环形芯可以是被布置成使得端面彼此面对的一对U形芯和位于该一对U形芯的端面之间并且容纳在骨架的第一筒部和第二筒部中的I形芯。隔板可以被布置在U形芯和I形芯的端面之间。隔板是例如由陶瓷形成的绝缘体。在其中环形芯包括I形芯和该一对U形芯的情形中，沿着线圈轴向方向（第一筒部的轴向方向或者第二筒部的轴向方向）限定I形芯的位置的凸起可以被设置在骨架的第一筒部和第二筒部的内周边上。每一个隔板可以被布置在凸起的内侧表面上。换言之，凸起限制I形芯在沿着轴向方向的一个方向上的运动。在第一和第二筒部的内侧表面上的凸起精确地限定是I形芯和隔板的两个构件的位置。

此外，在根据本发明的一个方面的电抗器中，限定线圈从第一筒部和第二筒部的轴线沿着径向方向的位置的突起可以在骨架的第一和第二筒部的外侧表面上沿着第一筒部和第二筒部的轴向方向延伸。

根据本发明的一个方面的电抗器的骨架包括第一部件和第二部件。相应地，这些部件的组合精度能够得以改进，并且骨架的形状对于芯、隔板和进一步线圈的高度精确定位作出贡献。

在本发明的一个方面的电抗器中，至少线圈的一些部分和骨架的至少一个部分可以被注射成型树脂覆盖。

将在以下“具体实施方式”中描述本发明的一个方面的技术细节和进一步的改进。

附图说明

将在下面参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中类似的数字表示类似的元件，并且其中：

图1是一个实施例的电抗器的分解透视图；

图2是电抗器（除了树脂盖）的透视图；

图3是沿着图2中的线III-III截取的截面视图；

图4是沿着图2中的线IV-IV截取的截面视图；并且

图5是电抗器（包括树脂盖）的透视图。

具体实施方式

将参考附图描述一个实施例的电抗器。图1是在树脂成型之前电抗器2的分解透视图，并且图2是在树脂成型之前电抗器2的透视图。例如，电抗器2被用于将电池电压增加至用于电动车辆中的马达驱动的适当电压的转换器。这种电抗器2具有100[A]或者更高的容许电流值，被用于高电流应用，并且使用绕线圈缠绕的扁线。扁线具有矩形截面和低的电阻。扁线缠绕成在电抗器中在它的较宽表面指向线圈纵向方向。换言之，较窄表面指向线圈径向方向。这种绕组被称作“扁绕绕组”或者“纵向绕组”。

将概述电抗器2的结构。电抗器2包括串联电连接并且物理地布置成轴线相互平行的两个线圈3、在线圈3中插入的骨架10，和穿过骨架10的管子的内侧的芯30。

环形芯30形成有一对U形芯31a、31b和I形芯32。每一个芯由利用绝缘材料涂覆并且利用树脂烘焙的铁氧体颗粒形成。该一对U形芯31a、31b被布置成使得端面彼此面对。I形芯32被布置在该一对U形芯31a、31b之间。平行地布置的该两个I形芯32构成环形芯中的平行部分。隔板33被布置在U形芯31a、31b和I形芯32的端面之间。隔板33由陶瓷形成。

骨架10包括两个部件，诸如第一部件10a和第二部件10b。第一部件10a具有如下结构，其中两个第一筒部12a的基端被与两个线圈3平行地联接到第一凸缘19a。第二部件10b具有如下结构，其中两个第二筒部12b的基端被与该两个线圈3平行地联接到第二凸缘19a。凸缘19a限定线圈缠绕范围的一端并且凸缘19b限定线圈缠绕范围的另一端。线圈3具有其中以大致矩形缠绕扁线的形状，并且第一筒部12a和第二筒部也具有大致矩形的。两个舌部13从第一部件10a的第一筒部12a的远端延伸。舌部13配合在于第二部件10b的每一个第二筒部12b的远端处设置在第二筒部12b的内侧表面上的凹部14上。图1利用附图标记13（舌部）和附图标记14（凹部）示出平行的第一筒部12a和平行的第二筒部12b的前筒部并且没有示出在更深一侧上的舌部和凹部的附图标记。

舌部13从第一筒部12a的矩形截面的彼此面对的两侧延伸。当舌部13配合在凹部14上时，第一部件10a和第二部件10b被精确地组合到一起。即，舌部13和凹部14精确地定位构成骨架10的第一部件10a和第二部件10b。

在电抗器2的组装步骤中，在第一部件10a和第二部件10b被组合到一起之前，第一筒部12a和第二筒部12b插入在线圈3中，并且I形芯32和隔板33被布置在第一筒部12a和第二筒部12b中。当第一部件10a和第二部件10b被与在其间置入的线圈3组合在一起并且骨架10由此得以组装时，第一凸缘19a和第二凸缘19b限定线圈缠绕范围。换言之，第一凸缘19a和第二凸缘19b分别地覆盖线圈3的端面。该一对U形芯31a、31b分别地从骨架10的两侧插入在第一筒部12a和第二筒部12b中。

线圈3的引导部分3a穿过的狭缝11被设置在第一部件10a的第一凸缘19a中。引导部分3a穿过狭缝11，并且小板4被布置在狭缝11和引导部分3a之间。小板4具有引导部分3a穿过的孔。台阶被设置在小板4的周边上，并且这个台阶部分与设置在狭缝11上的台阶接合。小板4越过台阶地形成有小直径部分和大直径部分。大直径部分面对线圈3，并且小直径部分位于线圈3的相对侧上。小板4的孔的尺寸允许在引导部分3a上紧配合，并且小板4密封引导部分3a的周边。小板4的大直径部分从线圈侧邻靠狭缝11的周边边缘以关闭狭缝。如在以下描述地，线圈3在第一凸缘19a和第二凸缘19b之间利用树脂成型。当在图2所示树脂成型之前的电抗器2被置于模具中并且树脂被注射到第一凸缘19a和第二凸缘19b之间的空间时，小板4防止树脂从在狭缝11和引导部分3a之间的空间泄漏。

将参考图3和4描述在环形芯30和骨架10之间的关系。图3示出沿着图2中的线III-III截取的截面，并且图4示出沿着图2中的线IV-IV截取的截面。

凸起16被设置在第一筒部12a和第二筒部12b的内侧表面上。凸起16被围绕第一筒部12a的整个内周边和第二筒部12b的整个内周边设置。凸起16限定沿着第一或者第二筒部的轴向方向（线圈轴向方向）被从第一筒部12a的远端侧或者从第二筒部12b的远端侧插入的I形芯32的位置。凸起16限定沿着第一筒部12a（第二筒部12b）的轴向方向被从第一凸缘19a（第二凸缘19b）插入的U形芯31a（U形芯31b）的位置。如上所述，在第一筒部12a中和在第二筒部12b中的凸起16分别地限定沿着第一筒部12a和沿着第二筒部12b的轴向方向的I形芯32和U形芯31a、31b的位置。

隔板33被布置在U形芯31a（U形芯31b）和I形芯32的端面之间。如图3具体地所示，隔板33被布置在围绕第一筒部12a的整个内周边并且围绕第二筒部12b的整个内周边设置的凸起16的内侧表面上。

图3示出如下状态，其中从骨架的第一部件10a的第一筒部12a的远端延伸的舌部13配合在设置在第二部件10b的第二筒部12b的远端处的内侧表面上的凹部14上。舌部13被设置在该单一的第一筒部12a的矩形截面的、彼此面对的两侧上。相应地，当舌部13配合在凹部14上时，第一部件10a和第二部件10b的相对位置被精确地限定。

如在图4中所示，第一筒部12a和第二筒部中的每一个在矩形截面的外周边的每一侧上具有突起15。突起15沿着筒部的轴向方向延伸（见图1）。此外，如图4具体地所示，突起15被设置在第一筒部12a和第二筒部12b的外周边的四个侧中的每一侧上，并且突起15的顶点表面接触线圈3的内表面。突起15限定线圈从第一筒部12a和第二筒部12b的轴线沿着径向方向（与线圈轴线正交的方向）的位置。当通过注射成型形成覆盖线圈3的树脂模具40a（以下描述）时，由图4中的参考符号SP表示的空间被树脂填充。

图5是在树脂成型之后的电抗器2，即，最终电抗器的透视图。线圈3在第一凸缘19a和第二凸缘19b之间利用树脂成型。参考符号40a表示覆盖线圈3的树脂模具。然而，树脂模具40a在它的上部中具有窗口，通过该窗口部分地暴露线圈3。此外，线圈3的下侧通过树脂模具40a暴露。附图标记42表示门标记。当在树脂成型之前将电抗器置于模具中时，门标记对应于设置在模具的模腔表面中的树脂注射孔。

树脂模具40a在线圈侧上覆盖第一凸缘19a的大致一半的厚度。如上所述，用于拉出在第一凸缘19a中形成的引导部分的狭缝11被小板4密封，并且由此防止树脂从在狭缝11和引导部分3a之间的空间泄漏。

在电抗器2中，U形芯31a、31b还在第一凸缘19a（第二凸缘19b）的外侧表面（线圈3的相对侧）上被树脂覆盖。参考符号40b表示覆盖芯的树脂模具。树脂模具40b具有用于将电抗器2固定到外罩的固定肋条43。通过注射成型制造树脂模具40b。

如上所述，在电抗器2中，骨架10包括第一部件10a和第二部件10b。舌部13从第一部件10a的第一筒部12a的远端延伸并且配合在第二部件10b的第二筒部12b的远端的内侧表面上的凹部14上。相应地，第一部件10a和第二部件10b被精确地定位。此外，围绕第一筒部12a的内侧表面上的整个内周边并且围绕第二筒部12b的内侧表面上的整个内周边设置凸起16，并且凸起16限定I形芯32和U形芯31a、31b沿着筒部的轴向方向的位置。另外，沿着筒部的轴向方向延伸的突起15被设置在第一筒部12a和第二筒部12b的外侧表面上，并且突起15限定线圈3从第一筒部12a和第二筒部12b的轴线沿着径向方向的位置。如上所述，电抗器2的骨架10被分裂成能够精确地组合到一起的两个构件（10a、10b）并且包括精确地限定其它构件（U形芯、I形芯、线圈）的位置的凸起16和突起15。

将描述关于在该实施例中描述的技术需要指出的要点。在该实施例的电抗器2中，舌部13从第一筒部12a的矩形截面的彼此面对的两侧延伸。舌部13可以从第一筒部12a的矩形截面的三个侧或者四个侧延伸。此外，第一筒部12a或者第二筒部12b的截面优选地是矩形的，但是可以是椭圆形或者圆形的。该实施例的电抗器2的骨架10包括两个部件（第一部件10a、第二部件10b）。然而，骨架的部件的数目可以是三个或者更多。例如，第一凸缘19a（第二凸缘19b）可以是能够从第一筒部12a（第二筒部12b）分裂的。

虽然已经描述了示例性实施例，但是应该理解，本发明不限于示例性实施例或者构造。相反，本发明旨在涵盖各种修改和等价布置。另外，虽然以示例性的各种组合和构造示出了示例性实施例的各种元件，但是包括更多、更少或者仅仅单一元件的其它组合和构造也是位于本发明的精神和范围内的。

Claims

1.一种电抗器（2），包括：

环形芯（30），所述环形芯（30）包括彼此平行地延伸的部分；

骨架（10），所述骨架（10）包括第一部件（10a）和第二部件（10b），所述第一部件（10a）包括第一凸缘（19a）和两个第一筒部（12a），所述第二部件（10b）包括第二凸缘（19b）和两个第二筒部（12b），所述第一筒部（12a）中的一个第一筒部和所述第二筒部（12b）中的一个第二筒部每个均覆盖所述环形芯（30）的平行部分中的对应的一个部分，所述第一筒部（12a）的基端中的每一个基端均被联接到所述第一凸缘（19a），所述第二筒部（12b）的基端中的每一个基端均被联接到所述第二凸缘（19b），并且所述第一筒部（12a）中的每一个第一筒部均包括舌部（13），所述舌部（13）从所述第一筒部（12a）的远端伸出并且配合到所述第二筒部（12b）的远端中；和

两个线圈（3），每一个线圈均被缠绕在所述骨架（10）的所述第一筒部（12a）中的对应的一个第一筒部和所述第二筒部（12b）中的对应的一个第二筒部上。

2.根据权利要求1所述的电抗器（2），进一步包括：

隔板（33），

其中：

所述环形芯（30）包括一对U形芯（31a、31b）和I形芯（32）；所述一对U形芯（31a、31b）被以端面彼此面对的方式布置；所述I形芯（32）位于所述一对U形芯（31a、31b）的所述端面之间，并且被容纳在所述骨架（10）的所述第一筒部（12a）和所述第二筒部（12b）中；

所述骨架（10）包括用于定位所述I形芯（32）的凸起（16）；所述凸起（16）被设置在所述骨架（10）的所述第一筒部（12a）和所述第二筒部（12b）的内周上；并且，所述隔板（33）中的每一个隔板均被布置在所述第一筒部（12a）和所述第二筒部（12b）中的对应的一个筒部中的所述凸起（16）的内侧表面上。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的电抗器（2），

其中，所述骨架（10）包括在所述第一筒部（12a）和所述第二筒部（12b）的外侧表面上的突起（15），所述突起（15）限定所述线圈（3）从所述第一筒部（12a）和所述第二筒部（12b）的轴线在径向方向上的位置，并且，所述突起（15）在所述第一筒部（12a）和所述第二筒部（12b）的轴向方向上延伸。

4.根据权利要求1到3中的任一项所述的电抗器（2），

其中，所述线圈（3）的至少一些部分和所述骨架（10）的至少一部分被注射成型树脂覆盖。