CN104205261A - 电抗器装置 - Google Patents

Abstract

公开了能够兼顾散热性与绝缘性的电抗器装置。该装置中，使散热性高的金属板(300)直接接触收纳电抗器的整个线圈(120)且以绝缘性树脂为原材料的壳体(200)的底面部(204)的整个面，从而提高电抗器装置的散热性。在底面部(204)与金属板(300)之间填充散热性粘合剂并使其固化。而且，通过卡固件(400)将金属板(300)固接于底面部(204)。

Description

电抗器装置

技术领域

本发明涉及具备线圈的电抗器装置。

背景技术

近年来，插电式HEV(Hybrid Electric Vehicle，混合动力汽车)或EV(Electric Vehicle，电动汽车)逐渐普及。EV或插电式HEV搭载有将外部的交流电源转换成直流并输出至车辆的蓄电池的车载充电设备。

在HEV或EV的车载充电设备中，安装有用于功率因数的改善或平滑化等的具备线圈的电抗器装置。

对于用于HEV或EV的车载充电器的电抗器装置，施加400伏特左右的非常高的电压。因此，线圈会因发热造成高温。此时，为了防止车载充电器内的线圈过热，重要的是使电抗器装置具备非常高的散热性。与此同时，使金属制的底座或散热部件与线圈之间具备可靠的电绝缘性也是很重要的。

作为具备线圈的电抗器装置，已知有专利文献1中公开的装置。在专利文献1中，公开了具有卷绕线圈的绕线筒与磁芯的变压器。变压器主体被保持在具有数个突起部分的绝缘保护壳体内。在此状态下，以覆盖变压器主体及突起的方式向绝缘保护壳体内填充硅铸塑树脂并使其固化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本实开平6-44117号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，专利文献1的电抗器装置为了确保绝缘性而使用了以热传导率低的树脂作为原材料的壳体，因此从侧面及底面的散热性不够充分。因此，为了兼顾收纳线圈的壳体的绝缘性与散热性，考虑以散热性高的绝缘性树脂作为原材料形成该壳体，并将该壳体安装在金属制的散热部件上。

但是，由散热性高的绝缘性树脂材料所形成的壳体具有在制造电抗器装置时容易破裂，表面容易翘曲的性质。因而，在将该壳体安装于金属制散热部件时，会产生下述情况：该壳体发生破裂，或者因该壳体表面的翘曲导致在与金属制散热部件的安装面之间产生空隙，从而无法确保充分的散热性与绝缘性。

另外，为了将从线圈产生的热有效地散发至外部，必须避免因该壳体表面的翘曲造成从该壳体表面向金属制散热部件的热传导效率下降的情况，但专利文献1并未公开用于此的结构。

本发明的目的在于提供能够兼顾散热性与绝缘性的电抗器装置。

解决问题的方案

本发明的电抗器装置采用下述结构，即该结构具备：线圈，其将导体线卷绕成环状而成，通过通电产生磁通；壳体，其由散热性的树脂原材料形成为由侧面部及底面部构成的、单端开口的筒状，具有从所述侧面部的外壁上向外延伸的第一联接部，并收纳所述线圈；灌封树脂材料，其填充在所述壳体的内壁与所述线圈之间；金属板，其具有与所述第一联接部紧固的第二联接部，以与所述壳体的所述底面部的整个面接触的方式被卡固；散热性粘合剂，其被填充在所述壳体的所述底面部与所述金属板之间产生的空隙内；以及卡固件，其卡固所述第一联接部与所述第二联接部。

发明的效果

如上所述，在本发明中，除了使收纳壳体的底面部由热传导性高的散热性树脂形成以外，还使散热性高的金属制的板直接接触上述底面部的整个面，从而提高电抗器装置的散热性。

而且，本发明中，在用卡固件将收纳壳体的底面部与金属板的联接部彼此卡固时，即使该底面部发生翘曲而在与金属板之间产生空隙，也可将来自该底面部的散热经由粘合剂层而有效地传导至金属板。具体而言，通过向因该翘曲产生的底面部与金属板之间的空隙内填充散热性粘合剂并使其固化，从而实现上述效果。其结果，防止了因收纳壳体的底面部与金属板的整个面的直接接触不完全而导致的收纳壳体散热效率的下降。

并且，以作为绝缘材料的树脂为原材料的收纳壳体的底面部将电抗器的导电性线圈与金属板之间完全隔开，从而也能够使绝缘性可靠。

因而，能够容易地实现既使金属板与导电性的线圈之间可靠绝缘，又在收纳壳体内稳定保持线圈的结构。其结果，上述电抗器装置的制造工序也得以大幅简化，能够将制造的成品率维持得较高。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的电抗器装置整体的立体图。

图2是图1的电抗器装置整体的分解图。

图3是图1的电抗器装置整体的剖视图。

图4是图1的电抗器装置整体的六面图。

符号说明

100  电抗器

105  磁芯

106  导线部

110  引线

120  线圈

200  收纳壳体

202  侧面部

204  底面部

206  中心固定部件

210  联接部

220  孔部

300  金属板

310  联接部

320  孔部

400  套环

具体实施方式

(本实施方式的概略)

图1是本发明的一实施方式的电抗器装置整体的立体图，图2是其分解图，图3是图1的电抗器装置整体的剖视图。图4是图1的电抗器装置整体的六面图，图4(a)是俯视图，图4(b)是仰视图，图4(c)是正视图，图4(d)是右侧视图，图4(e)是左侧视图。

本实施方式中，将电抗器100的导电性的线圈120收纳保持到由热传导率高的散热性树脂所形成的收纳壳体200内，从而确保线圈120与收纳壳体200外部的绝缘性。并且，在树脂制收纳壳体200的底面贴附热传导性高的金属性的板300，通过收纳壳体200的底面部204来维持线圈120与金属板300之间的绝缘性。金属板300被牢固地固定于具备冷却机构的底座(未图示)。此时，优选的是：将树脂制收纳壳体200的底面部204的厚度设为可承受所保存的线圈120的重量并为支承线圈120所需的最低限度的厚度，从而能够将来自电抗器的散热尽可能有效地传导至作为散热部件的金属板300。其结果，能够提高树脂制收纳壳体200的散热性，并且能够实现线圈120与金属板300之间的可靠的绝缘性。

而且，由于对HEV或EV施加的冲击或振动，收纳壳体200与电抗器100必须牢固地固定，以免脱离包含金属板300的底座部分。因而，作为将金属板300贴附至收纳壳体200的底面部204的方法，仅依靠在轻冲击下便会轻易剥离的散热性粘合剂来粘合并不适当。

本实施方式中，形成从收纳壳体200的底面部204的外缘沿该底面部204的水平方向朝外延伸的脚状的联接部210，在该联接部210上设置使作为卡固件的套环400穿过的孔部220。在金属板300的外缘，也在与收纳壳体200的底面部的外缘形成的联接部210上下重合的相同位置，形成相同形状的联接部310及孔部320。并且，将从收纳壳体200的相反侧穿过孔部320的螺丝卡固至插入联接部210的孔部220内的套环400上所设的螺纹孔内，从而将收纳壳体200的底面部204卡固于金属板300。

但是，卡固至金属板300上的树脂制的收纳壳体200的底面部204会相对于金属板300的水平面而发生弯曲翘曲。并且，有可能因该翘曲导致收纳壳体200的底面部204与金属板300的表面之间产生薄的空隙，从而造成收纳壳体200的底面部204与金属板300之间的整个面的直接接触不完全。该空隙会在中途妨碍从收纳壳体200的底面部204向金属板300传递的散热的热传导，使从收纳壳体200进行的散热没有效率。因此，向该空隙内填充热传导性高的散热性粘合剂并使其固化，经由填充/固化的散热性粘合剂的层，将来自收纳壳体200的散热有效地传递至金属板300及具备冷却机构的底座。并且，由此进一步提高树脂制的收纳壳体200的散热性。作为此种散热性粘合剂，考虑以硅树脂、环氧树脂等为主成分的粘合剂。

(本实施方式的电抗器装置的详细说明)

以下，参照图面来详细说明本发明的实施方式。

电抗器100具备绕组结构的线圈120、及用于连接线圈120与其他电路元件之间的作为端子的引线110。

收纳壳体200形成为单端开口的圆筒形状。该圆筒形状具有底面部204与侧面部202。并且，收纳壳体20用于收纳线圈120的内部空间205由底面部204与侧面部202所形成。此时，理想的是：收纳壳体200的底面部204的厚度根据线圈120的重量，设为可承受线圈120的重量并为从下方支承线圈120所得的最低限度的厚度。

收纳壳体200具备与底面部204的水平面平行地从底面部的外缘朝外延伸的多个脚状的联接部210。在各联接部210上，分别设有用于使卡固件穿过的圆形的孔部220。在底面部204的内壁中央部分，形成有突起状的中心固定部件206。

收纳壳体200以散热性高的阻燃性的树脂为原材料而形成。所谓阻燃性的树脂材料，典型的是能耐受电抗器发热时的额定温度即150℃左右的高温的树脂材料。作为阻燃性高的树脂例，有热传导率为0.3(W/m·K)以上的PBT+ABS-GF30(ISO(JIS)材质标识)。作为散热性与阻燃性均高的树脂例，有热传导率为3.0(W/m·K)以上的PPS(GF+MD)(ISO(JIS)材质标识)。

图3(a)的磁芯105及导线部106分别是构成被收纳在收纳壳体200内的线圈120的磁芯与绕组结构的导线部分。在图3(a)中，被收纳在收纳壳体200内的线圈120的侧面接触收纳壳体200的侧面部202的内表面，收纳的线圈120的底面接触收纳壳体200的底面部204。

在收纳于收纳壳体200内的线圈120与收纳壳体200的内壁之间，注入灌封树脂材料(未图示)以进行填充，并使其固化。该灌封树脂材料的例子为硅类或环氧类的普通树脂。

金属板300与收纳壳体200的底面部204相互构成平行面并上下对置(图2)。金属板300具备与板水平面平行地从金属板外缘朝外延伸的多个脚状的联接部310，在各联接部310上，分别设有用于使卡固件穿过的圆形的孔部320(图2)。当将收纳壳体200的底面部204贴附于金属板300时，在相互对置且上下重合的一对联接部210、310上分别设置的一对孔部220、320形成为从正上方观察收纳壳体200时的中心位置彼此相同。

收纳壳体200的底面部204与金属板300之间通过使用散热性粘合剂(未图示)的粘合，遍及整个面而贴附在一起，其结果，上述散热性粘合剂被填充在收纳壳体的底面部204与金属板300的粘合面之间的间隙内并固化(图2、图3)。

图2、图3所示的套环400是用于将金属板300卡固至收纳壳体200的底面部204的卡固件。套环400以作为钢材的SPCC(冷轧钢板)等普通金属作为原材料，且呈沿着中心轴贯穿形成有螺纹孔的圆筒形状。套环400在收纳壳体200的铸模成形时插入联接部210的孔部220内，并与联接部210一体化。在将收纳壳体200的底面部204贴附于金属板300时，插入孔部220内并一体化的套环400的螺纹孔与孔部320上下重合。图3(a)的部分B是在收纳壳体200的底面部204贴附有金属板300的状态下，插入孔部220内的套环400的螺纹孔与联接部310的孔部320上下重合的部分。图3(b)是图3(a)的部分B的放大图，图示了下述状态，即：在上述卡固时，上下重合的套环400的螺纹孔与孔部320形成贯穿联接部210与联接部310的一个孔。

(本实施方式的电抗器装置的装配工艺的详细说明)

在以树脂为原材料来使收纳壳体200成型时，向收纳壳体200的外壁上形成的联接部210的孔部220内插入套环400，使收纳壳体200与套环400一体地铸模成形。此时，插入孔部220内的套环400的上端从联接部210上表面部稍许突出。

接下来，通过使用散热性粘合剂的粘合，将金属板300以直接接触的方式贴附至收纳壳体200的底面部204(图2、图3)。此时，金属板300的联接部310与收纳壳体200的联接部210之间也通过使用散热性粘合剂的粘合而直接接触。参照图3(a)，贴附在一起的金属板300与线圈120的底面夹着收纳壳体200的底面部204相互构成平行面地对置，上述收纳壳体200的底面部204起到确保导电性的线圈120与金属板300之间的绝缘状态的作用。

此时，插入孔部220内的套环400的螺纹孔与联接部310的孔部320上下重合，套环400的螺纹孔与孔部320相连，形成贯穿联接部210与联接部310的一个孔(图3(b))。

而且，为了使底面部204与金属板300之间更牢固地固接，将螺丝从联接部210的相反侧穿过孔部320，并将该螺丝螺纹固定至插入联接部210内的套环400上形成的螺纹孔内。由此，底面部204与金属板300之间以套环400作为卡固件而卡固。如上所述，树脂制的收纳壳体200是容易破裂的材质。因此，对于收纳壳体200与金属板300的接合，经由金属制的套环400来进行螺纹固定。由此，因螺纹固定产生的力施加至金属间的接合部分，而力不会直接施加至收纳壳体200，因此有能够防止破裂的效果。套环400与收纳壳体200为铸模成形，因此可靠地固定在一起。

此时，散热性粘合剂也被填充在从联接部210上表面部稍许突出的套环400的上端与联接部210上表面部之间的空隙内并固化。

电抗器100的线圈120以从上方嵌入的方式被收纳在收纳壳体200中(图2、图3)。此时，通过将从收纳壳体200的底面部204的内壁中央部突出的中心固定部件206嵌入在环面形状的线圈120的中央开设的孔内，从而将环面形状的线圈120固定于收纳壳体200内部的中央位置。随后，将灌封树脂材料注入收纳壳体200内，该灌封树脂材料填充在线圈120与收纳壳体200的内壁之间并固化。此时，环面形状的线圈120被固定在收纳壳体200内部的中央位置，因此填充有灌封树脂材料的线圈120与收纳壳体200的内壁之间的间隙遍及线圈120的整周而均等。

(本实施方式的第一作用效果)

根据以上所述，本实施方式中，除了使收纳壳体200的底面部204由热传导性高的散热性树脂形成以外，还将上述底面部204的厚度设为从下方支撑电抗器重量所需的最低限度的厚度。并且，使与具备冷却机构的底座部分构成一体的散热性高的金属板300直接接触上述底面部204的整个面。由此，电抗器装置的散热性提高，并且，通过将收纳壳体200的底面部204夹在导电性的线圈120与金属板300之间，从而实现导电性的线圈120与金属板300之间的可靠的绝缘性。

同时，向底面部204与金属板300之间产生的空隙内填充热传导性高的散热性粘合剂并使其固化，经由填充/固化的散热性粘合剂的层，将来自收纳壳体200的散热有效地传递至金属板300及具备冷却机构的底座。由此，进一步提高树脂制收纳壳体200的散热性，从而兼顾电抗器装置的绝缘性与散热性。

(本实施方式的第二作用效果)

另外，在本实施方式的电抗器装置的装配工艺中，在收纳壳体200内以嵌入的方式收纳线圈120，在收纳壳体200的底面部204上，利用散热性粘合剂来贴附金属板。而且，利用针对金属制套环400上所设的螺纹孔的金属彼此的螺纹固定固接方式，只要将收纳壳体200的联接部210与金属板300的联接部310之间予以卡固，便能够制造电抗器装置。

因而，不同于在由树脂之类的较脆原材料所形成的收纳壳体200的联接部210上直接设置螺纹孔，并将从金属板300的孔部320穿过的螺丝螺纹固定于该螺纹孔的情况，能够防止在螺纹固定时螺丝进入收纳壳体200而发生破裂。

并且，利用上述简单的装配工艺，能够容易地制造出不仅使金属板300与导电性的线圈120之间可靠绝缘，而且在收纳壳体200内稳定地保持线圈120的结构。其结果，上述电抗器装置的制造工序也得以大幅简化，能够将制造的成品率维持得较高。

(本实施方式的第三作用效果)

为了能够容易地收纳在与EV或HEV的车载充电装置一体化的电子驱动装置内，必须使电抗器及其收纳壳体尽可能小型化。此时，通过将电抗器装置设为图1、图2中图示的上述实施方式，即使在小型化的情况下，也能够使收纳壳体200与线圈120之间可靠绝缘。具体而言，即使将收纳壳体200与金属板300小型化，以作为绝缘材料的树脂为原材料的底面部204也能够将导电性的线圈120与金属板300之间完全隔开，而且收纳壳体200能够稳定地保持线圈120。由此，能够在小型化的收纳壳体200内侧的非常狭窄的空间内，在完全维持线圈120与外部之间的绝缘的状态下保持线圈120。并且，在简单的电抗器装置的制造工序中，只要将线圈120嵌入收纳壳体200内，便能够容易地形成此种小型且具有可靠绝缘性的结构。

(本实施方式的第四作用效果)

本发明的电抗器装置无须选择收纳壳体200的形状及线圈120的形状便能够实现。因此，不仅在螺旋形状，而且在环面形状之类的任意的线圈形状下，均能够实现能够以简单的结构与形成方法来兼顾高散热性与绝缘性的电抗器装置。

2012年3月26日申请的日本特愿2012-70024的申请中所含的说明书、附图及说明书摘要的公开内容全部被引用在本申请中。

工业实用性

本发明能够用作被作为电机驱动电路的电感元件而使用的电抗器在电子驱动装置内的收纳、保持结构等。

Claims (5)

1.电抗器装置，具备：

线圈，其将导体线卷绕成环状而成，通过通电产生磁通；

壳体，其由散热性的树脂原材料形成为由侧面部及底面部构成的、单端开口的筒状，具有从所述侧面部的外壁上向外延伸的第一联接部，并收纳所述线圈；

灌封树脂材料，其填充在所述壳体的内壁与所述线圈之间；

金属板，其具有与所述第一联接部紧固的第二联接部，以与所述壳体的所述底面部的整个面接触的方式被卡固；

散热性粘合剂，其被填充在所述壳体的所述底面部与所述金属板之间产生的空隙内；以及

卡固件，其卡固所述第一联接部与所述第二联接部。

2.如权利要求1所述的电抗器装置，

在所述第一联接部与所述第二联接部上，分别形成有圆形孔，在将所述壳体紧固于所述金属板时所述圆形孔的中心位置相同，

所述卡固件是金属制的套环，其沿着中心轴设有螺纹孔，且插入所述第一联接部的孔内而与所述第一联接部一体地铸模成型，通过将从所述第二联接部的孔穿过的螺丝螺纹固定至所述螺纹孔，从而将所述第一联接部卡固于所述第二联接部。

3.如权利要求2所述的电抗器装置，

所述套环的上端部从所述第一联接部的所述孔突出到所述第一联接部的上表面部之上，在所述突出的所述套环的上端部与所述第一联接部的所述上表面部之间产生的空隙内填充所述散热性粘合剂。

4.如权利要求2所述的电抗器装置，

所述第一联接部形成为与所述壳体的所述底面部的水平面平行地从所述底面部的外缘突出地延伸的脚状，

所述第二联接部形成为与所述金属板的水平面平行地从所述金属板的外缘突出地延伸的脚状。

5.如权利要求1所述的电抗器装置，

所述线圈为环状线圈，

所述壳体具有中心固定部件，该中心固定部件以从底面中央部突出的方式形成，通过嵌入所述线圈中心的孔内，从而将所述线圈固定于所述壳体内部的中心位置。