CN104871269A - 电抗器、转换器及电力转换装置 - Google Patents

电抗器、转换器及电力转换装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供容易在外壳内配置组合体、且生产性良好的电抗器。一种电抗器(1),在俯视观察被收纳于外壳(6)的状态的组合体(10)时,框状线圈架(41、42)的宽度方向两端部附近的合计四个部位中的两个部位成为定位部位(10F),剩余的两个部位成为避让部位(10E)。在定位部位(10F),设于框状线圈架(41)的突片(α1、α2)与设于外壳(6)的卡合槽(β1、β2)卡合。另一方面,在避让部位(10E),在设于外壳(6)的避让部(避让槽δ1、δ2)内避让设于框状线圈架(42)的突片(γ1、γ2)。

Description

电抗器、转换器及电力转换装置
技术领域
本发明涉及电抗器、具有电抗器的转换器及具有转换器的电力转换装置,在安装于混合动力汽车等车辆的车载用DC-DC转换器和电力转换装置的构成部件等中采用该电抗器。
背景技术
电抗器和电动机这样的磁性部件被用于各种领域中,这种磁性部件包括具有卷绕绕组线而成的线圈元件的线圈、和一部分插通在该线圈元件的内部的磁芯。关于这样的磁性部件,例如在专利文献1中公开了被用于转换器的电路部件的电抗器,该转换器安装在混合动力汽车这样的车辆中。该专利文献1的电抗器具有将线圈和环状的磁芯的组合体收纳在外壳内的结构,该线圈具有排列配置的一对线圈元件,该磁芯插通在两个线圈元件的内部。在被收纳于外壳中的组合体设有框状线圈架,该框状线圈架与线圈的端面(即线圈元件的轴向端面)抵接,确保线圈与磁芯之间的绝缘。
还有与专利文献1的电抗器不同的、采用仅具有一个线圈元件的线圈的电抗器。例如,可以举出将大致E字型的两个分割芯体组合或者将大致E字型和I字型的两个分割芯体组合来构成磁芯的电抗器。在这种情况下,E字型的正中央的突出部分插入线圈的内部(即,线圈元件的内部)。在该方式中,有时也采用与线圈的端面抵接来确保线圈与磁芯之间的绝缘的框状线圈架。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2006-41353号公报
发明内容
发明要解决的课题
在将组合体收纳于外壳内的电抗器的装配过程中,包括在外壳的预定位置配置组合体的作业。在专利文献1中,使框状线圈架向线圈元件的排列方向伸出,在外壳形成与该伸出的部分(伸出部)卡合的槽,以便进行组合体在外壳内的定位。
但是,在专利文献1中,使线圈架的伸出部和外壳的槽卡合的定位部位合计有四处,因而在将组合体收纳于外壳内时,必须在四个定位部位全部进行伸出部和槽的定位。在伸出部和槽的卡合状态越紧密时(即,伸出部的宽度与槽宽之差越小时),该定位越困难,有可能降低电抗器的生产性。
本发明正是鉴于上述情况而提出的,其目的之一在于,提供容易在外壳内配置组合体且生产性良好的电抗器。另外,本发明的另一目的在于,提供使用本发明的电抗器的转换器、和使用该转换器的电力转换装置。
用于解决课题的技术方案
本发明的电抗器具有:线圈,具有卷绕绕组线而成的线圈元件;磁芯,具有插通在线圈元件的内部的部分;一对框状线圈架,分别设于线圈元件的轴向的两端;以及外壳,收纳这些线圈、磁芯和一对框状线圈架的组合体。在本发明的电抗器中,在俯视观察被收纳于外壳的状态的组合体时,一个框状线圈架的宽度方向两端部附近和另一个框状线圈架的宽度方向两端部附近的合计四个部位中的两个部位成为决定组合体在外壳内的位置的定位部位,剩余的两个部位成为避让部位。在本发明的电抗器中,在框状线圈架和外壳中任意一方的上述四个部位(两个定位部位和两个避让部位)分别设有突片,在框状线圈架和外壳中任意另一方的定位部位分别设有与突片卡合的卡合槽,并且在避让部位分别设有避让突片的避让部。
发明效果
本发明的电抗器容易进行在外壳内的预定位置配置组合体的作业,因而生产性良好。
附图说明
图1是实施方式1的电抗器的立体图。
图2的(A)是实施方式1的电抗器具有的组合体的立体图,(B)是该组合体的俯视图。
图3是实施方式1的电抗器具有的组合体的分解立体图。
图4的(A)是实施方式1的电抗器具有的外壳的立体图,(B)是该外壳的一部分即侧壁部的俯视图,(C)是侧壁部中的外壳侧卡合部附近的局部放大图,(D)是侧壁部中的外壳侧可动嵌合部附近的局部放大图。
图5是说明实施方式1的外壳和组合体的框状线圈架的卡合状态的示意图。
图6是实施方式1的电抗器的分解立体图。
图7的(A)、(B)是说明实施方式2的外壳和组合体的框状线圈架的卡合状态的示意图。
图8是说明实施方式3的外壳和组合体的框状线圈架的卡合状态的示意图。
图9是说明实施方式4的外壳和组合体的框状线圈架的卡合状态的示意图。
图10的(A)是实施方式5的电抗器的局部分解立体图,(B)是外壳侧卡合部的局部放大图。
图11的(A)、(B)是实施方式6的电抗器具有的线圈架部件的立体图。
图12是示意地表示混合动力汽车的电源系统的概略结构图。
图13是表示具有转换器的电力转换装置的一例的概略电路。
具体实施方式
·本发明的实施方式的说明
首先列举说明本发明的实施方式的内容。
<1>实施方式的电抗器具有:线圈,具有卷绕绕组线而成的线圈元件;磁芯,具有插通在线圈元件的内部的部分;一对框状线圈架,分别设于线圈元件的轴向的两端;以及外壳,收纳这些线圈、磁芯和一对框状线圈架的组合体。在该实施方式的电抗器中,在俯视观察被收纳于外壳的状态的组合体时,一个框状线圈架的宽度方向两端部附近和另一个框状线圈架的宽度方向两端部附近的合计四个部位中的两个部位成为决定组合体在外壳内的位置的定位部位,剩余的两个部位成为避让部位。在该实施方式的电抗器中,在框状线圈架和外壳中任意一方的上述四个部位(两个定位部位和两个避让部位)分别设有突片,在框状线圈架和外壳中任意另一方的定位部位分别设有与突片卡合的卡合槽,在避让部位分别设有避让突片的避让部。
通过在电抗器中设置两个定位部位和两个避让部位,在将组合体配置于外壳内时,实质上只要在两个定位部位进行外壳和组合体的定位即可,能够容易将组合体配置在外壳内。因此,能够以良好的生产性制造实施方式的电抗器。
在此,在用不同的表述方式表示定位部位时,定位部位指框状线圈架相对于外壳的位置在线圈轴向和线圈宽度方向(在俯视观察外壳内的组合体时与线圈轴向垂直的方向)都处于所设定的状态的部位。另一方面,在用不同的表述方式表示避让部位时,避让部位指框状线圈架相对于外壳的线圈轴向的位置和线圈宽度方向的位置中至少一种位置未处于所设定的状态的部位。
<2>关于实施方式的电抗器,能够举出突片设于框状线圈架的方式。
与在框状线圈架形成卡合槽相比,形成突片更容易。因为框状线圈架是薄板状。并且,与在外壳形成突片相比,形成卡合槽更容易。因为仅在已有的外壳切削槽即可在外壳形成卡合槽。此外,当在电抗器中将合计设有四个的突片设于框状线圈架的情况下,能够在各框状线圈架设置各两个突片,将电抗器具有的一对框状线圈架设为相同形状。其结果是,能够提高框状线圈架的生产性,进而能够提高电抗器的生产性。
<3>关于实施方式的电抗器,能够举出两个定位部位都设于线圈元件的轴向的一侧的方式。
电抗器具有的磁芯往往是将多个芯体片组合构成的。在这种情况下,线圈轴向的磁芯的长度有可能根据芯体片的接合状态而产生尺寸误差。因此,当在线圈轴向上的分开的位置设置两个定位部位时,两个定位部位的突片和卡合槽的卡合状态也容易产生误差,有可能难以进行组合体在外壳内的配置。与此相对,通过偏向于线圈轴向的一侧设置两个定位部位,两个定位部位的突片和卡合槽的卡合状态几乎不产生误差,因而不存在难以进行组合体在外壳内的配置之担忧。
<4>关于实施方式的电抗器,能够举出两个定位部位都设于线圈元件的轴向上、配置有构成线圈元件的绕组线的端部的一侧的方式。
在绕组线的端部(线圈元件的端部)安装有将电抗器与外部设备电连接的端子部件。端子部件的安装是在向外壳内配置组合体之后进行的,因而存在将外壳内的线圈元件的端子的位置高精度地配置在预定位置的需求。针对这种需求,通过将两个定位部位配置在线圈轴向的线圈元件的端部侧,能够将外壳内的线圈元件的端部的位置高精度地配置在预定位置。
<5>关于实施方式的电抗器,能够举出在俯视观察电抗器时突片在与线圈元件的轴向垂直的线圈宽度方向突出的方式。
根据框状线圈架和外壳的构造,在使突片向线圈宽度方向突出的状态下进行制作,比在使突片向其它方向突出的状态下容易制作。并且,根据框状线圈架和外壳的构造,框状线圈架和外壳在线圈宽度方向的距离比较近,也是在使突片向线圈宽度方向突出的状态下容易制作的理由。另外,通过使突片向线圈宽度方向突出,能够高精度地决定外壳内的组合体在线圈轴向的位置以及在线圈宽度方向的位置这两个位置。
<6>关于实施方式的电抗器,能够举出在将组合体收纳于外壳时卡合槽中成为突片的插入口的一侧的槽宽随着朝向插入口而逐渐变宽的方式。
通过使卡合槽中成为突片的插入口的部分的槽宽变宽,能够容易将突片嵌入卡合槽中。
<7>关于实施方式的电抗器,能够举出避让部是避让突片的避让槽的方式。
在此,将避让槽的槽宽设定成使避让槽与突片之间的槽宽方向的间隙大于卡合槽与突片之间的槽宽方向的间隙,以便通过避让槽避让突片。
<8>上述实施方式的电抗器能够适合用于转换器的构成部件。即,实施方式的转换器具有上述实施方式的电抗器。例如,关于实施方式的转换器能够举出如下的结构,该转换器具有:开关元件;驱动电路,控制所述开关元件的动作;以及实施方式的电抗器,使开闭动作变平滑,根据所述开关元件的动作来转换输入电压。
使用了生产性良好的实施方式的电抗器的实施方式的转换器,有助于提高具有实施方式的转换器的设备(例如混合动力汽车等车辆)的生产性。
<9>上述实施方式的转换器能够适合用于电力转换装置的构成部件。即,实施方式的电力转换装置具有实施方式的转换器。例如,关于实施方式的电力转换装置能够举出如下的结构,该电力转换装置具有:实施方式的转换器,转换输入电压;以及逆变器,与所述转换器连接,将直流和交流相互转换,利用在该逆变器转换后的电力驱动负载。
使用了生产性良好的实施方式的电抗器的实施方式的电力转换装置,有助于提高具有实施方式的电力转换装置的设备(例如混合动力汽车等车辆)的生产性。
·本发明的实施方式的详情
下面,根据附图说明设有定位部位和避让部位的电抗器的实施方式。图中的相同标号表示相同名称的部件。
<实施方式1>
《整体结构》
在实施方式1中,参照图1~6说明电抗器1。图1所示的实施方式1的电抗器1具有将组合体10收纳在外壳6中,用盖9将外壳6的开口部封堵的结构,组合体10是将线圈2、磁芯3和一对框状线圈架41、42组合构成的(在图1中示出了盖9被卸下的状态)。该电抗器1的最具特征的部分在于,如图5所示,在俯视观察被收纳于外壳6的状态的组合体10时,一个框状线圈架41的宽度方向两端部附近和另一个框状线圈架42的宽度方向两端部附近的合计四个部位中的两个部位成为决定组合体10在外壳6内的位置的定位部位10F,剩余的两个部位成为避让部位10E。下面,详细说明实施方式的电抗器1具有的各构成部件。另外,在以后的说明中,将与线圈2(线圈元件2A、2B)的轴平行的方向设为线圈轴向,将俯视观察电抗器1时与线圈轴向垂直的方向设为线圈宽度方向。
[组合体]
组合体10中的线圈2和磁芯3的方式没有特殊限定。例如,如图2的概略图、图3的分解立体图所示,本实施方式中的线圈2是用连接部2r将卷绕绕组线而成的一对线圈元件2A、2B连接的方式,磁芯3是环状的方式,具有插通在线圈元件2A、2B的内部的内侧芯体部31、31(参照图3)、和从线圈元件2A、2B露出的外侧芯体部32、32。该组合体10还具有:内侧线圈架51、52,介入在内侧芯体部31、31的外周面和线圈元件2A、2B的内周面之间(参照图3);框状线圈架41,介入在线圈元件2A、2B的轴向的一端面和外侧芯体部32之间;以及框状线圈架42,介入在线圈元件2A、2B的轴向的另一端面和外侧芯体部32之间。下面,主要说明与实施方式的特征相关联的框状线圈架41、42。关于框状线圈架41、42以外的构成部件,在后述的电抗器1的制造方法中进行说明。
(框状线圈架)
在本实施方式中,框状线圈架41和框状线圈架42形成为相同的形状,框状线圈架41设于线圈轴向上配置有构成线圈元件2A、2B的绕组线的端部2a、2b的一侧,框状线圈架42设于线圈轴向上配置有连接部2r的一侧。通过将两个框状线圈架41、42设为完全相同的形状,能够提高框状线圈架41、42的生产性,进而能够提高电抗器的生产性。
在框状线圈架41设有在线圈宽度方向(与线圈元件2A、2B的排列方向相同)上分开设置的两个突片(线圈架侧卡合部)α1、α2。更具体地讲,在俯视观察组合体10时,在框状线圈架41的一个侧端部和另一个侧端部设有突片α1、α2。该突片α1、α2与后述的外壳6的卡合槽(外壳侧卡合部)β1、β2卡合(参照图4(C)),构成定位部位10F(参照图5)。
另一方面,在框状线圈架42设有在线圈宽度方向上分开设置的两个突片(线圈架侧可动嵌入部)γ1、γ2。更具体地讲,在俯视观察组合体10时,在框状线圈架42的一个侧端部和另一个侧端部设有突片γ1、γ2。该突片γ1、γ2配置在后述的外壳6的避让槽(外壳侧可动嵌入部)δ1、δ2的内部(参照图4(D)),构成避让部位10E(参照图1)。即,框状线圈架42的突片γ1、γ2虽然具有与框状线圈架41的突片α1、α2相同的形状,但是具有不同的功能。
下面,说明突片α1、α2(突片γ1、γ2)的形状和形成位置。另外,突片α1、α2和突片γ1、γ2的形状和形成位置相同,因而代表性地说明突片α1、α2。
本实施方式的突片α1、α2是框状线圈架41的厚度方向的截面形状成为矩形的突起。该截面形状没有特殊限定,例如可以是包括圆形的椭圆形,也可以是矩形以外的包括三角形和梯形等的多边形,还可以是挂钩形等异形。尤其在考虑到形成的难易度时,优选截面形状为矩形、三角形或者梯形。
本实施方式的突片α1、α2的突出方向成为线圈宽度方向即框状线圈架41的侧方。该突出方向也没有特殊限定,例如突出方向可以是线圈轴向,也可以是与线圈轴向及线圈宽度方向双方相交的方向。如本实施方式这样,尤其优选将突片α1、α2的突出方向设为线圈宽度方向。因为向线圈宽度方向突出具有容易形成突片α1、α2的优点、和容易与位于框状线圈架41的侧方的外壳6(参照图1)卡合的优点。
本实施方式的突片α1、α2的形成位置成为框状线圈架41的高度方向(即纸面上下方向,与图1的电抗器1的高度方向相同)的上端侧。该突片α1、α2的形成位置是对应后述的卡合槽β1、β2(参照图4(C))决定的,如果变更卡合槽β1、β2的形状,与其对应地也能够变更突片α1、α2的形成位置。例如,如果卡合槽β1、β2只能位于电抗器的高度方向的下方侧,则也可以将突片α1、α2的形成位置作为框状线圈架41的高度方向的下端侧。另外,突片也可以是沿框状线圈架41的高度方向(与组合体10的高度方向相同)延伸的突条。此外,也可以将框状线圈架41的侧缘部自身用作突片。
突片α1、α2的尺寸只要能够确保预定的强度即可,没有特殊限定。但是,优选突片α1、α2的宽度和高度不超出框状线圈架41。在此,突片α1、α2的宽度指在俯视观察组合体10时与突片α1、α2的突出方向相交的方向(在本实施方式中指框状线圈架41的厚度方向)上的突片α1、α2的长度。并且,突片α1、α2的高度指组合体10的高度方向上的突片α1、α2的长度。
[外壳]
外壳6是能够在其内部收纳组合体10的箱状的部件(参照图1)。本实施方式的外壳6由承载组合体10的底板部60、和与底板部60分体制作的事后安装在底板部60上的侧壁部61构成。另外,外壳也可以是如后述的实施方式5所示底板部和侧壁部形成为一体的外壳。
如图4(B)所示,在外壳6的侧壁部61形成有两个卡合槽β1、β2和两个避让槽(避让部的一种方式)δ1、δ2。卡合槽β1、β2和避让槽δ1、δ2分别形成于与图3所示的框状线圈架41的突片α1、α2及框状线圈架42的突片γ1、γ2对应的位置。下面,参照图4说明卡合槽β1、β2和避让槽δ1、δ2的形状,并且适当参照图5的示意图说明卡合槽β1、β2与突片α1、α2的卡合状态、以及避让槽δ1、δ2与突片α1、α2的卡合状态。另外,在图5中,相比实际尺寸夸大地示出了框状线圈架41、42、外壳6、卡合状态(这一点对于后述的图7~9也一样)。
(卡合槽)
卡合槽β1(卡合槽β2也一样)如图4(C)所示从侧壁部61的下端朝向上方延伸。卡合槽β1由窄幅部βn和宽幅部βw构成,窄幅部βn位于侧壁部61的上方侧(即电抗器1的上方侧),宽幅部βw位于侧壁部61的下方侧(即电抗器1的下方侧)。卡合槽β1能够通过使侧壁部61局部较厚、并切削该厚壁部的中央部分而形成。切削的深度大于厚壁部的突出厚度。
窄幅部βn是在将组合体10配置在外壳6内时与框状线圈架41、42的突片α1、α2卡合的部分。在与卡合槽β1、β2的延伸方向相交的方向上将侧壁部61切断时的窄幅部βn的轮廓线与突片α1、α2的截面轮廓线基本相似。
窄幅部βn的槽宽与突片α1、α2的宽度相等,或者是比突片α1、α2的宽度小1mm以下的尺寸(一并参照图5)。通过形成这种槽宽的窄幅部βn,能够在定位部位10F决定在外壳6内的组合体10的线圈轴向的位置(一并参照图5)。另外,在窄幅部βn的槽宽与突片α1、α2的宽度之差越小时,越难在窄幅部βn配置突片α1、α2,因而优选该差值为0.5mm左右。
将上述窄幅部βn的槽深设定成,在将组合体10配置在外壳6内时,使在窄幅部βn内配置的突片α1、α2的前端部处于与窄幅部βn的槽底部接触的状态,或者使突片α1、α2的前端部处于与窄幅部βn的槽底部间隔约1mm以下的状态(一并参照图5)。通过形成这种槽深的窄幅部βn,能够在定位部位10F决定在外壳6内的组合体10的线圈宽度方向的位置(一并参照图5)。另外,在窄幅部βn的槽底部与突片α1、α2的前端部的间隔长度越小时,越难在窄幅部βn配置突片α1、α2,因而优选间隔长度约为0.5mm。
另一方面,宽幅部βw是其槽宽随着朝向侧壁部61的下方侧而变宽的部分,即在将组合体10收纳于外壳6时成为突片α1、α2(参照图2、3等)的插入口的部分。通过在卡合槽β1、β2设置宽幅部βw,容易在外壳6内配置组合体10。详情将在后述的电抗器1的制造方法中进行说明。
另外,卡合槽β1、β2的整体槽深不一定是固定的。例如,也可以是,随着从宽幅部βw朝向窄幅部βn,槽深逐渐变浅。
(避让槽)
避让槽δ1(避让槽δ2也一样)与卡合槽β1、β2一样从侧壁部61的下端朝向上方延伸(参照图4(D))。避让槽δ1能够通过切削侧壁部61而形成。
所述避让槽δ1、δ2具有能够在线圈轴向上避让突片γ1、γ2的槽宽。更具体地讲,避让槽δ1、δ2的槽宽比突片γ1、γ2的宽度大2mm以上。避让槽δ1、δ2的槽宽的上限没有特殊限定。
所述避让槽δ1、δ2的槽深没有特殊限定。例如,能够举出将避让槽δ1、δ2的槽深设定成,在将组合体10配置于外壳6内时,使在避让槽δ1、δ2内配置的突片γ1、γ2处于与避让槽δ1、δ2的槽底部接触的状态,或者使突片γ1、γ2的前端部处于与避让槽δ1、δ2的槽底部间隔约1mm以下的状态。通过形成这种槽深的避让槽δ1、δ2,能够在定位部位10E决定在外壳6内的框状线圈架42的线圈宽度方向的位置(一并参照图5)。在此,在避让槽δ1、δ2的槽底部与突片γ1、γ2的前端部的间隔长度越小时,越难在避让槽δ1、δ2配置突片γ1、γ2,因而优选间隔长度约为0.5mm。此外,也可以将避让槽δ1、δ2的槽深设定成,使突片γ1、γ2处于与避让槽δ1、δ2的槽底部间隔1mm以上的状态。这样,能够在定位部位10E中沿线圈宽度方向避让突片γ1、γ2。
另外,本实施方式的避让槽δ1、δ2的槽宽在延伸方向上是一样的,但也可以在延伸方向的中途变化。在这种情况下,优选将槽宽方向的避让槽δ1、δ2与突片γ1、γ2的槽宽方向的间隙设为最低限度的2mm以上。并且,避让槽δ1、δ2的整体槽深不一定是固定的。例如,也可以是,槽深从入口侧起逐渐变浅。
[盖]
盖9如图1所示是封堵外壳6的开口部的板状的部件。通过在外壳6上安装盖9,能够保护外壳6内的组合体10不受外部环境影响。另外,在实施方式的电抗器中,盖9毕竟是备选的构成部件,而不是必须的构成部件。
[其它]
也可以在外壳6内填充密封树脂。通过使用密封树脂,能够将组合体10固定在外壳6内,能够保护组合体10。并且,通过使用导热性良好的密封树脂,能够将在电抗器1工作时在组合体10产生的热量有效地传递到外壳6侧。该密封部件也是备选的构成部件,可以兼用作上述的盖9,也可以单独使用。即,可以是有盖也有密封树脂的结构、或者没有盖但有密封树脂的结构中任意一种结构。
《效果》
具有以上说明的结构的电抗器1生产性良好。这是因为如图5所示,用于决定在外壳内的组合体10的位置的定位部位10F有两处,容易在外壳6内配置组合体10。这种容易在外壳6内配置组合体10的效果是电抗器1的制作过程中的效果。因此,下面说明实施方式的电抗器的制造方法,并在该说明过程中说明实施方式的电抗器的效果。同时,也对未说明的电抗器的各构成部件进行详细说明。
《电抗器的制造方法》
以上说明的电抗器1例如能够按照以下所示的工序制作。
·制作组合体10的工序
·将组合体10收纳在外壳6内的工序
·在外壳6安装盖9的工序
下面,依次说明各工序,同时详细说明本实施方式的电抗器1具有的各构成部件。
《制作组合体10的工序》
在制作组合体10时,如图3所示,准备线圈2、磁芯3、内侧线圈架51、52和框状线圈架41、42。首先,说明所准备的部件。
[所准备的部件]
(线圈)
线圈2具有一对线圈元件2A、2B、和连接两个线圈元件2A、2B的连接部2r。各线圈元件2A、2B形成为彼此相同的圈数、且相同的卷绕方向的中空筒状,以使各自的轴向平行的方式横向排列。并且,连接部2r是在线圈2的另一端侧(在图3中指纸面右侧)连接两个线圈元件2A、2B的被弯折成U字状的部分。该线圈2也可以将没有接合部的一条绕组线卷绕形成为螺旋状,也可以利用不同的绕组线制作各线圈元件2A、2B,通过焊接或压接等将各线圈元件2A、2B的绕组线的端部彼此接合来形成。
线圈2优选采用包覆线,该包覆线在由铜或铝、镁或者它们的合金这样的导电性材料构成的扁平线或圆线等导体的外周、具有由绝缘性材料构成的绝缘包覆部。在本实施方式中采用导体由铜制的扁平线构成、绝缘包覆部由包括漆(代表性的有聚酰亚胺)构成的包覆扁平线,各线圈元件2A、2B是将该包覆扁平线立绕形成的立式线圈。并且,将各线圈元件2A、2B的端面形状设为把长方形的角部进行倒圆的形状,但端面形状也能够适当变更为圆形状等。
线圈2的两端部2a、2b从拐角形成部分延伸,并与端子部件8a、8b连接(参照图1)。通过该端子部件8a、8b与对线圈2进行电力供给的电源等外部装置(未图示)连接。
(磁芯)
磁芯3是将在各线圈元件2A、2B的内部配置的一对内侧芯体部31、31、和从线圈2露出的一对外侧芯体部32、32组合成环状而形成的。
((内侧芯体部))
内侧芯体部31是将大致长方体状的由磁性材料构成的芯体片31m、和磁导率比芯体片31m低的间隙部件31g交替连接形成的层压柱状体。在本例中,间隙部件31g的数量比芯体片31m的数量多一个,间隙部件31g、31g配置在内侧芯体部31的一端面(纸面左侧端面)和另一端面(纸面右侧端面)。优选芯体片31m和间隙部件31g利用例如热固型的粘接剂等接合。因为粘接剂有望作为抑制部件彼此的冲击的缓冲部件发挥作用,能够抑制在使用电抗器1时的噪声。
((外侧芯体部))
外侧芯体部32、32例如是其上表面大致呈穹顶状的柱状芯体片。在纸面左侧配置的一个外侧芯体部32面对着内侧芯体部31、31的一端侧(纸面左侧)的面,在纸面右侧配置的另一个外侧芯体部32面对着所述内侧芯体部31、31的另一端侧(纸面右侧)。其结果是,由内侧芯体部31、31和外侧芯体部32、32形成环状的磁芯3。
((芯体片的材质))
构成所述内侧芯体部31和外侧芯体部32的各芯体片能够利用层压体等,该层压体是将使用以铁等铁族金属及其合金等为代表的软磁性粉末的压粉成形体、或由含有软磁性粉末的树脂构成的成形固化体、具有绝缘被膜的磁性薄板(例如电磁钢板)层压多个而构成的。
可以使构成内侧芯体部31、31的芯体片31m和外侧芯体部32、32的磁气特性不同。例如,可以通过使芯体片31m和外侧芯体部32所使用的材质不同,使两者的磁气特性不同,也可以通过将芯体片31m设为成形固化体、将外侧芯体部32设为压粉成形体,使两者的磁气特性不同。通常,存在成形固化体中包含的磁性粉末的量比压粉成形体少的倾向,因而形成“成形固化体的比磁导率<压粉成形体的比磁导率”的倾向。因此,如果将内侧芯体部31的芯体片31m设为成形固化体、将外侧芯体部32设为压粉成形体,能够形成即使是大电流使用时也难以磁饱和的磁芯3(电抗器1)。另外,也可以利用由成形固化体构成的一片芯体片31m、和在该芯体片31m的两端面粘贴的两片间隙部件31g、31g形成内侧芯体部31。
(内侧线圈架)
内侧线圈架51和内侧线圈架52是这样的部件,它们分别安装在内侧芯体部31的上表面和下表面,且介入在内侧芯体部31的外周面和线圈元件2A、2B的内周面之间,以确保内侧芯体部31与线圈元件2A、2B的绝缘。本实施方式的内侧线圈架51(52)由与内侧芯体部31的上表面(下表面)对应的平面部、和与内侧芯体部31的角部对应的弯曲部构成,在平坦部形成有贯通孔。另外,内侧线圈架的形状不限于上述的形状,例如也可以是能够将内侧芯体部31收纳于内部的筒形状。
内侧线圈架51、52能够利用例如聚苯基硫醚(PPS)树脂、聚四氟乙烯(PTFE)树脂、聚丁烯对酞酸盐(PBT)树脂、液晶聚合物(LCP)等绝缘性材料构成。也可以在该绝缘性材料中含有从氮化硅、氧化铝、氮化铝、氮化硼、莫来石和碳化硅中选择的至少一种陶瓷填料,以提高内侧线圈架51、52的绝缘性和散热性。
(框状线圈架)
框状线圈架41(42)除已经说明的突片α1、α2(突片γ1、γ2)以外,还具有一对贯通孔4h、4h、隔离部4d、和保护部4e。贯通孔4h是在制作组合体10时供内侧芯体部31的端部插通的部分。此外,隔离部4d是插入线圈元件2A、2B之间并保持两个线圈元件2A、2B的隔离状态的部分。此外,保护部4e是插入连接部2r和外侧芯体部32之间,以确保两者2r、32之间的绝缘的部分。
框状线圈架41、42能够用内侧线圈架51、52所使用的绝缘性材料构成。当然,框状线圈架41、42也可以含有陶瓷填料,以提高框状线圈架41、42的绝缘性和散热性。
[装配步骤]
在本实施方式中,准备卷绕绕组线构成的线圈2,在该线圈2安装由多片芯体片构成的磁芯3,由此完成组合体10。具体而言,在内侧芯体部31的外周安装内侧线圈架51、52,将该组装物插入线圈元件2A、2B的内部。然后,在框状线圈架41、42介入于内侧芯体部31的端面的状态下,用外侧芯体部32、32夹持内侧芯体部31、31。此时,内侧芯体部31的端部贯通框状线圈架41、42的贯通孔4h,内侧芯体部31的端面被接合在外侧芯体部32上。在此,优选内侧芯体部31和外侧芯体部32用例如热固型的粘接剂等进行接合。因为粘接剂有望作为抑制部件彼此的冲击的缓冲部件发挥作用,能够抑制在使用电抗器1时的噪声。
《将组合体10收纳在外壳6内的工序》
在将组合体10收纳于外壳6时,在本实施方式中,准备如图6所示的外壳6、绝缘片材7A、粘接片材7B。首先,对所准备的部件进行说明,然后说明组合体10在外壳6的收纳步骤。
[所准备的部件]
(外壳)
在本实施方式中准备的外壳6是通过将平板状的底板部60、和与该底板部60分体制作的侧壁部61进行组合而形成的。两者60、61的材质可以不同,也可以相同。
((底板部))
底板部60是板状的部件,支撑组合体10,并作为从组合体10向电抗器1的安装对象(例如冷却基座)的散热路径发挥作用。具体而言,底板部60的一面侧(纸面上方侧)是承载组合体10的承载面,底板部60的另一面侧(纸面下方侧)是向冷却电抗器1的冷却基座(未图示)的安装面。
在底板部60的四个角部分别设有用于将电抗器1安装于冷却基座的第一安装孔H1。并且,在该四个角部中位于对角位置的两个角部设有第二安装孔H2。
具有上述结构的底板部60优选由非磁性材料构成,以便与线圈2接近配置。并且,底板部60优选由导热性良好的金属材料构成,以便用于组合体10的散热路径。例如,底板部60也可以由铝或其合金、或者镁或其合金等非磁性金属构成。以上列举的非磁性金属比较轻,因而适合于期望轻量化的车载部件的构成材料。考虑到强度、磁通的屏蔽性,该底板部60的厚度优选设为2~5mm左右。
((侧壁部))
侧壁部61是在上方和下方具有开口部的筒状的部件,如参照图4已经说明的那样,在其内壁面具有卡合槽β1和避让槽δ1(卡合槽β1和避让槽δ1在图6中位于看不到的位置)。除这些卡合槽β1、β2和避让槽δ1、δ2以外,侧壁部61在其外壁面的靠近上方开口部的位置具有卡合爪6C、和在卡合爪6C的两侧配置的引导突起6G。卡合爪6C是截面呈三角形状的突起,其从外壳6外周面的突出量随着从外壳6的上方朝向下方而逐渐增大,卡合爪6C是用于勾挂后述的盖9具有的环状的固定部件9C(图1)的部分。该卡合爪6C是构成所谓卡合安装构造的一部分的部件。另一方面,引导突起6G、6G是沿外壳6的高度方向延伸的一对突条,在使后述的环状的固定部件9C卡合于卡合爪6C时从两侧夹持固定部件9C,引导突起6G、6G发挥将固定部件9C引导到卡合爪6C的作用。另外,卡合安装构造也能够形成于侧壁部61的内壁面。
在上述侧壁部61的下方缘部设有凸缘部61F。凸缘部61F的轮廓形状与上述的底板部60的轮廓形状大致一致,在该凸缘部61F的与底板部的第一安装孔H1和第二安装孔H2对应的位置形成有第三安装孔H3和第四安装孔H4。
另外,在侧壁部61设有芯体护罩部6A、6B,在将组合体10收纳于外壳6时,芯体护罩部6A、6B包围组合体10的外侧芯体部32、32的圆周面和上表面(一并参照图4)。即,芯体护罩部6A、6B形成为与外侧芯体部32、32的外周面形状对应的形状。能够利用该芯体护罩部6A、6B有效防止被收纳于外壳6的组合体10从外壳6脱落。因为通过设有芯体护罩部6A、6B,侧壁部61的上方开口部小于组合体10。该芯体护罩部6A、6B的内周面与外侧芯体部32、32的外周面的间隙优选设为约0.5~3.0mm。
在上述芯体护罩部6A、6B中纸面近前侧(图6中配置有组合体10的线圈2的端部2a、2b的一侧)的芯体护罩部6A设有两个圆筒状的端子座6Sa、6Sb。在端子座6Sa、6Sb加工有螺纹孔,能够将端子部件8a、8b螺纹固定在各端子座6Sa、6Sb上。另一方面,在纸面里侧(配置有线圈2的连接部2r的一侧)的芯体护罩部6B(参照图4B)设有成为后述的温度测定部件8(一并参照图1)的安装部的滑动导轨6R。
优选具有上述结构的侧壁部61用树脂构成。因为树脂容易通过例如注塑成形等而形成为复杂的形状。关于构成侧壁部61的树脂,例如能够采用PBT树脂、尿烷树脂、PPS树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂等。这些树脂由于电气绝缘性良好,因而容易确保组合体10的线圈2与侧壁部61之间的绝缘。在这些树脂中也可以含有从氮化硅、氧化铝、氮化铝、氮化硼、莫来石和碳化硅中选择的至少一种陶瓷填料,这样能够提高侧壁部61的绝缘性和散热性。
另外,侧壁部61也能够用金属形成。例如,如果用铝等非磁性金属构成侧壁部61,能够使侧壁部61具有电磁波屏蔽功能。
(绝缘片材和粘接片材)
如图6所示,绝缘片材7A和粘接片材7B是用于将组合体10粘接在外壳6的底板部60上的片材状部件。绝缘片材7A是用于确保由非磁性金属构成的底板部60与组合体10之间的绝缘的部件,利用粘接剂等粘贴在底板部60上。另一方面,粘接片材7B是其两面呈粘接质且柔软的部件,用于将具有复杂的凹凸形状的组合体10牢靠且紧密地粘接在绝缘片材7A上。
对绝缘片材7A要求预定的耐电压特性(在电抗器1中是10kV/50μm以上)。并且,优选绝缘片材7A具有0.1W/m·K以上的良好的导热性,以便能够将在线圈2(线圈元件2A、2B)产生的热量有效传递给底板部60,因而优选导热率越高的绝缘片材7A(特别优选2.0W/m·K以上)。
另一方面,对粘接片材7B要求能够将线圈2与底板部60之间充分绝缘的程度的绝缘特性、和针对使用电抗器1时的最高到达温度而不软化的程度的耐热性。例如,粘接片材7B适合使用环氧树脂、硅树脂、不饱和聚酯等热固性树脂、和PPS树脂、液晶聚合物(LCP)等可热塑性的绝缘性树脂。也可以在该绝缘性树脂中含有如在侧壁部61的说明中示例的陶瓷填料,这样能够提高粘接片材7B的绝缘性和散热性。优选粘接片材7B的导热率与绝缘片材7A大致相同。
(其它)
本实施方式的电抗器1具有温度测定部件8,用于监视电抗器1工作时的组合体10的温度。温度测定部件8具有热电偶等公知的温度传感器81、与该温度传感器81连接的布线82、和保持布线82的端部的筒状的保持部83。所述布线82插入筒状的保持部83的一侧开口部,并在保持部83的内部保持布线82。因此,如果将位于电抗器1外部的测定设备的布线插入保持部83的另一侧开口部,温度传感器81和测定设备被电连接。并且,在保持部83的外周面形成有滑动槽,使得能够在设于所述外壳6的侧壁部61的滑动导轨6R中安装保持部83。
[组合体10的收纳步骤]
首先,在底板部60的上表面使用粘接剂安装绝缘片材7A,在该绝缘片材7A上安装粘接片材7B。并且,在该粘接片材7B上承载组合体10。组合体10的承载位置能够在以后进行校正,因而可以是大概的位置。如上所述,如果在粘接片材7B上承载组合体10,则具有柔软性的粘接片材7B进入组合体10的下表面的凹凸中,粘接片材7B的上表面和组合体10的下表面紧密粘接。另外,也可以在绝缘片材7A的上表面涂覆或者印刷粘接剂来取代粘接片材7B。
然后,在粘接片材7B固化之前从组合体10的上方罩上侧壁部61。此时,卡合槽β1、β2的宽幅部βw(参照图4)的插入口侧的槽宽相比突片α1、α2的宽度非常宽(例如,5mm以上),因而相对于被承载在底板部60上的组合体10的突片α1、α2容易定位卡合槽β1、β2,而且容易将突片α1、α2嵌入卡合槽β1、β2。另一方面,避让槽δ1、δ2的槽宽相比突片γ1、γ2的宽度本来就非常宽(例如,5mm以上),因而如果将突片α1、α2嵌入卡合槽β1、β2,自然地能够在避让槽δ1、δ2内沿线圈轴向避让突片γ1、γ2。即,将侧壁部61罩在组合体10上时,实质上仅将卡合槽β1、β2定位于突片α1、α2即可,能够非常容易地将侧壁部61罩在组合体10上。
在使罩在组合体10上的侧壁部61缓慢地向铅直下方下降时(即,使侧壁部61朝向底板部60移动时),突片α1、α2被缓慢地引导至卡合槽β1、β2的窄幅部βn(参照图4),侧壁部61中的组合体10的位置被决定。另一方面,避让槽δ1、δ2的槽宽比突片γ1、γ2的宽度宽,突片γ1、γ2的外侧面不接触避让槽δ1、δ2的内壁面,因而在使侧壁部61向铅直下方下降时不会成为阻力。
在将侧壁部61完全降下来时,使用螺钉6s(固定部件)将侧壁部61和底板部60一体化。进行螺钉固定时使用侧壁部61的第四安装孔H4和底板部60的第二安装孔H2。通过进行螺钉固定,在将侧壁部61罩在组合体10上时,即使侧壁部61相对于底板部60的位置多少错位时,也能够将侧壁部61固定在相对于底板部60的合适位置上。同时,也决定了组合体10在外壳6内的位置。
[备件的配置]
在组合体10的线圈2的端部2a、2b安装端子部件8a、8b,同时配置温度测定部件8。端子部件8a、8b呈如滑梯那样的形状,将其一端压接或焊接在线圈2的端部2a、2b,利用螺钉8s将其中间部固定在端子座6Sa、6Sb上。这样,端子部件8a、8b的另一端(即,与向电抗器1供给电力的电气设备的连接端)配置在比外壳6的上端(即,侧壁部61的上端)低的位置。在此,通过突片α1、α2与卡合槽β1、β2的卡合,准确决定组合体10相对于外壳6的侧壁部61的位置,因而在端子部件8a、8b的中间部下侧的螺纹孔被高精度地定位于端子座6Sa、6Sb的位置。因此,在本实施方式的结构中,能够容易进行端子部件8a、8b的安装。
另一方面,在配置温度测定部件8时,温度传感器81配置在组合体10的线圈元件2A、2B之间(一并参照图1)。并且,布线82沿着线圈元件2A、2B之间的槽勾挂到侧壁部61的挂钩6F上,保持部83嵌入滑动导轨6R中。
在端子部件8a、8b和温度测定部件8的安装结束后,在外壳6内填充环氧树脂等密封树脂,将组合体10固定在外壳6内。也可以在密封树脂中含有陶瓷填料,这样能够提高电抗器1的散热性。另外,也可以使用天桥状的撑条将组合体10固定在外壳6内,以取代密封树脂。在这种情况下,如果采用使制冷剂在外壳6内循环的结构,则能够提高电抗器1的散热性。
《在外壳6安装盖9的工序》
如已经说明的那样,盖9是备选的构成部件,也可以没有。但是,通过设置盖9,能够更可靠地保护外壳6内的组合体10不受外部环境影响。下面,首先说明所准备的盖9的结构,然后说明盖9的安装步骤。
[所准备的部件]
(盖)
盖9如图1所示是罩在收纳了组合体10的外壳6的开口部上的、将该开口部封堵的部件。本实施方式的盖9具有覆盖侧壁部61的上方开口部整体的尺寸。并且,该盖9具有端子护罩部90,在安装于外壳6时从侧壁部61的上方开口部伸出,覆盖与组合体10连接的端子部件8a、8b。另外,盖9在其周缘具有4个环状的固定部件9C。固定部件9C与在上述的外壳6的侧壁部61的外壁面设置的卡合爪6C卡合,构成所谓卡合安装构造。
[盖的安装]
将以上说明的盖9安装在外壳6的上方开口部。此时,盖9的固定部件9C与外壳6的卡合爪6C卡合,盖9被固定在外壳6上。此时,在卡合爪6C的两侧形成有引导突起6G、6G,因而固定部件9C被顺利地引导至卡合爪6C。并且,如果在外壳6安装盖9,端子部件8a、8b的一部分(被固定于端子座6Sa、6Sb的部分)被盖9的端子护罩部90覆盖,保护该覆盖的部分不受机械冲击。
《在制作工序中显示出的效果》
如以上说明的那样,通过在电抗器1设置两个定位部位和两个避让部位,能够极其容易地实施电抗器1的制作工序中将组合体10配置于外壳6的“工序β”。其结果是,能够以良好的生产性制作电抗器1。另外,所完成的电抗器1可以安装在作为安装对象的冷却基座上。在进行该安装时,可以将螺钉穿入外壳6的第三安装孔H3。
<实施方式2>
在实施方式2中,根据图7说明定位部位10F和避让部位10E的位置与实施方式1不同的方式。另外,在图7(A)、(B)中示出的结构都是使用了相同形状的框状线圈架41、42的结构,但框状线圈架41、42也可以是不同形状。
首先,在图7(A)所示的方式中,在线圈宽度方向的线圈元件2A侧,框状线圈架41(42)的突片α1(α2)与外壳6的卡合槽β1(β2)进行卡合。并且,在该方式中,在线圈宽度方向的线圈元件2B侧,在外壳6的避让槽δ1(δ2)内避让框状线圈架41(42)的突片γ1(γ2)。即,图7(A)所示的方式是两个定位部位10F设定在线圈宽度方向的相同侧的方式。
另一方面,在图7(B)所示的方式中,在线圈轴向的端子2a、2b侧,而且是在线圈宽度方向的线圈元件2A侧,框状线圈架41的突片α1与外壳6的卡合槽β1进行卡合,在线圈轴向的端子2a、2b侧,而且是在线圈宽度方向的线圈元件2B侧,在外壳6的避让槽δ2内避让框状线圈架41的突片γ2。并且,在该方式中,在线圈轴向的连接部2r侧,而且是在线圈宽度方向的线圈元件2B侧,框状线圈架42的突片α2与外壳6的卡合槽β1进行卡合,在线圈轴向的连接部2r侧,而且是在线圈宽度方向的线圈元件2A侧,在外壳6的避让槽δ1内避让框状线圈架42的突片γ1。即,图7(B)所示的方式是两个定位部位10F和两个避让部位10E在线圈宽度方向和线圈轴向这两个方向上都设定在分开的位置的方式。
无论图7(A)、(B)所示的哪个方式,在将外壳6的侧壁部61罩在组合体10上时,仅进行两处的定位即可,容易将侧壁部61罩在组合体10上。
<实施方式3>
在实施方式3中,根据图8说明避让部位10E的方式与实施方式1、2不同的示例。在此,在定位部位10F的框状线圈架41和外壳6的卡合状态与实施方式1相同。
在图8所示的方式中,虽然在框状线圈架42形成有突片γ1、γ2,但是在外壳6的侧壁部61没有形成承接该突片γ1、γ2的槽。因此,在图8所示的方式中形成的避让部位10E,将框状线圈架42的两侧端部附近的侧壁部61内周面整体作为避让部发挥作用,在线圈轴向避让框状线圈架42。
在图8所示的方式中,在将外壳6的侧壁部61罩在组合体10上时,仅进行两个定位部位10F的定位即可,容易将侧壁部61罩在组合体10上。
另外,在图8所示方式的避让部位10E中,也决定了框状线圈架42在外壳6内的线圈宽度方向的位置。与此相对,在避让部位10E中,也可以是框状线圈架42和外壳6在线圈宽度方向上不完全卡合的方式,假设是这种方式时,利用两个定位部位10F决定组合体10整体在外壳6内的位置,因而不会成为问题。
<实施方式4>
在实施方式4中,根据图9说明在框状线圈架41形成卡合槽β1、β2,在外壳6的外侧壁61形成突片α1、α2、γ1、γ2的方式。
首先,在图9所示的方式中,在框状线圈架41的两侧端部(纸面上下方向)形成有卡合槽β1、β2,在框状线圈架42的两侧端部没有形成与实施方式1~3的避让槽δ1、δ2相当的槽。另一方面,在外壳6的外侧壁61形成4个突片α1、α2、γ1、γ2,其中的突片α1、α2与框状线圈架41的卡合槽β1、β2卡合,在线圈轴向避让突片γ1、γ2。即,在该图9所示的方式中,框状线圈架42的两侧端部附近作为避让部发挥作用,在线圈轴向的端部2a、2b侧形成有两个定位部位10F,在线圈轴向的连接部2r侧形成有两个避让部位10E。
在图9所示的方式中,在将外壳6的侧壁部61罩在组合体10上时,仅进行两个部位的定位即可,容易将侧壁部61罩在组合体10上。
另外,即使是在框状线圈架设置槽、在外壳设置突片的本实施方式4的结构,也能够如实施方式2所示配置定位部位10F和避让部位10E。
<实施方式5>
在实施方式5中,根据图10说明采用底板部60和侧壁部61成为一体的外壳6’的方式。
在采用一体式的外壳6’的情况下,如图10(A)所示,将组合体10’从外壳6’的上方插入。因此,需要下功夫研究线圈架侧卡合部(在本例中指框状线圈架41的突片α2、框状线圈架42的突片γ2)的形成位置、和承接该线圈架侧卡合部的外壳侧卡合部(在本例中指外壳6的卡合槽β1、避让槽δ1)的形状。
首先,对外壳6’进行说明,如图10(B)所示,设于外壳6’的卡合槽β1在侧壁部61的上方侧配置宽幅部βw,在下方侧配置窄幅部βn,宽幅部βw与侧壁部61的上端开口部连接。这是因为由于是将组合体10’从外壳6’的上方插入的结构,因而侧壁部61的上方侧成为承接突片的插入口。另外,与卡合槽β1对应的突片在图10(A)中位于看不到的位置,与图10(A)所示的突片α2对应的卡合槽在图10(A)中位于看不到的位置。
另一方面,在外壳6’设置的避让槽δ1与侧壁部61的上端开口部连接。这是因为由于是将组合体10’从外壳6’的上方插入的结构,因而侧壁部61的上方侧成为承接突片的插入口。另外,与避让槽δ1对应的突片在图10(A)中位于看不到的位置,与图10(A)所示的突片α2对应的卡合槽在图10(A)中位于看不到的位置。
下面,对组合体10’进行说明,如图10(A)所示,设于框状线圈架41的突片α2以及设于框状线圈架42的突片γ2的形成位置偏向组合体10’的下方侧。这是因为如图10(B)所示,在外壳6’设置的卡合槽β1的窄幅部βn配置在侧壁部61的下方侧。
根据以上说明的实施方式5的结构,也能够得到与实施方式1~4相同的效果。
<实施方式6>
在实施方式6中,根据图11说明将框状线圈架设为与内侧线圈架成为一体的线圈架部件的方式。线圈架部件以外的构成部件能够利用与其它实施方式相同的部件,因而在此仅对线圈架部件进行说明。
图11(A)的线圈架部件5A在与框状线圈架41的两个贯通孔4h、4h对应的位置具有筒状部5As(在线圈架部件5A整体中设有合计两个筒状部5As)。该线圈架部件5A以两个一组的方式使用,筒状部5As插入线圈元件2A、2B(参照图3)的内部。即,线圈架部件5A的筒状部5As作为内侧线圈架发挥作用。
在图11(B)的线圈架部件5B设有以包围框状线圈架41的各个贯通孔4h的方式配置的棒状的框片5Bf(在线圈架部件5A整体中设有合计八个框片5Bf)。框片5Bf具有与内侧芯体部31(参照图3)的侧面的角部对应的弯曲形状。该线圈架部件5B以两个一组的方式使用,框片5Bf插入线圈元件2A、2B(参照图3)的内部。即,线圈架部件5B的框片5Bf作为内侧线圈架发挥作用。
<实施方式7>
实施方式1~6的电抗器能够适合用于以电动汽车或混合动力汽车等车载用电力转换装置的构成部件为代表的如下用途,即通电条件是例如最大电流(直流):约100A~1000A、平均电压:约100V~1000V、使用频率:约5kHz~100kHz的用途。在该用途中,有望适合用于直流通电0A时的电感值为10μH以上2mH以下、最大电流通电时的电感值满足0A时的电感值的10%以上的用途。下面,根据图12、13简单说明将实施方式的电抗器适用于车载用电力转换装置的示例。
例如,混合动力汽车和电动汽车这样的车辆1200如图12所示具有主电池1210、与主电池1210连接的电力转换装置1100、利用来自主电池1210的供给电力进行驱动并用于行驶的电动机(负载)1220。代表性的电动机1220是三相交流电动机,在行驶时驱动车轮1250,在再生时作为发电动机发挥作用。对于混合动力汽车而言,车辆1200除电动机1220外,还具有发动机。另外,在图12中关于车辆1200的充电部位示出了入口,但也可以是具有插头的方式。
电力转换装置1100具有与主电池1210连接的转换器1110、与转换器1110连接并进行直流和交流的相互转换的逆变器1120。该例所示的转换器1110在车辆1200行驶时将约200V~300V的主电池1210的直流电压(输入电压)升压到约400V~700V,并对逆变器1120供电。并且,转换器1110在再生时将从电动机1220通过逆变器1120输出的直流电压(输入电压)降压为适合于主电池1210的直流电压,并对主电池1210充电。逆变器1120在车辆1200行驶时将在转换器1110升压后的直流电转换为预定的交流电,并对逆变器1120供电,在再生时将来自电动机1220的交流输出转换为直流电,并输出给转换器1110。
转换器1110如图13所示具有多个开关元件1111、控制开关元件1111的动作的驱动电路1112、和电抗器L,通过ON/OFF的反复(开关动作)进行输入电压的转换(此处指升压和降压)。开关元件1111采用场效应晶体管(FET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等大功率器件。电抗器L具有如下功能:利用阻碍即将流向电路的电流的变化的线圈性质,在电流由于开关动作而增减时,对该变化进行平滑处理。该电抗器L采用上述实施方式1~6所述的电抗器。通过使用轻量且容易操作的这些电抗器,能够实现电力转换装置1100(包括转换器1110)的轻量化。
在此,所述车辆1200除转换器1110外,还具有与主电池1210连接的给电装置用转换器1150、以及辅助设备电源用转换器1160,该辅助设备电源用转换器1160与成为辅助设备类1240的电源的辅助电池1230及主电池1210连接,将主电池1210的高压转换为低压。转换器1110进行代表性的DC-DC转换,给电装置用转换器1150和辅助设备电源用转换器1160进行AC-DC转换。在给电装置用转换器1150中也进行DC-DC转换。给电装置用转换器1150和辅助设备电源用转换器1160的电抗器能够采用具有与上述实施方式1~6所述的电抗器等相同的结构,并适当变更了尺寸和形状等的电抗器。另外,也能够将上述实施方式1~6所述的电抗器用于进行输入电力的转换的转换器,即用于仅进行升压的转换器或进进行降压的转换器。
另外,本发明不限于上述的实施方式,能够在不脱离本发明的宗旨的范围内适当进行变更。例如,也能够将本发明的结构用于只有一个线圈元件的电抗器。
产业上的可利用性
本发明的电抗器能够用于在混合动力汽车和电动汽车、燃料电池汽车这样的车辆中安装的、称为双向DC-DC转换器的电力转换装置的构成部件。
标号说明
1电抗器;10、10’组合体;10F定位部位;10E避让部位;α1、α2突片;β1、β2卡合槽;βn窄幅部;βw宽幅部;γ1、γ2突片;δ1、δ2避让槽(避让部);2线圈;2A、2B线圈元件;2r连接部;2a、2b端部;3磁芯;31内侧芯体部;31m芯体片;31g间隙部件;32外侧芯体部;41、42框状线圈架;4d隔离部;4e保护部;4h贯通孔;51、52内侧线圈架;5A线圈架部件;5As筒状部;5B线圈架部件;5Bf框片;6、6’外壳;60底板部;H1第一安装孔;H2第二安装孔;61侧壁部;61F凸缘部;H3第三安装孔;H4第四安装孔;6A、6B芯体护罩部;6Sa、6Sb端子座;6C卡合爪;6G引导突起;6F挂钩;6R滑动导轨;6s螺钉;7A绝缘片材;7B粘接片材;8温度测定部件;81温度传感器;82布线;83保持部;8a、8b端子部件;8s螺钉;9盖;90端子护罩部;9C固定部件;1100电力转换装置;1110转换器;1111开关元件;1112驱动电路;L电抗器;1120逆变器;1150给电装置用转换器;1160辅助设备电源用转换器;1200车辆;1210主电池;1220电动机;1230辅助电池;1240辅助设备类;1250车轮。

Claims (9)

1.一种电抗器,具有:
线圈,具有卷绕绕组线而成的线圈元件;
磁芯,具有插通在所述线圈元件的内部的部分;
一对框状线圈架,分别设于所述线圈元件的轴向的两端;以及
外壳,收纳这些线圈、磁芯和一对框状线圈架的组合体,
所述电抗器的特征在于,
在俯视观察被收纳于所述外壳的状态的所述组合体时,一个框状线圈架的宽度方向两端部附近和另一个框状线圈架的宽度方向两端部附近的合计四个部位中的两个部位成为决定所述组合体在所述外壳内的位置的定位部位,剩余的两个部位成为避让部位,
在所述框状线圈架和所述外壳中任意一方的所述四个部位分别设有突片,
在所述框状线圈架和所述外壳中任意另一方的所述定位部位分别设有与所述突片卡合的卡合槽,并且在所述避让部位分别设有避让所述突片的避让部。
2.根据权利要求1所述的电抗器,其中,
所述突片设于所述框状线圈架。
3.根据权利要求1或2所述的电抗器,其中,
所述两个定位部位都设于所述线圈元件的轴向的一侧。
4.根据权利要求3所述的电抗器,其中,
所述两个定位部位都设于所述线圈元件的轴向上的配置有构成所述线圈元件的所述绕组线的端部的一侧。
5.根据权利要求1~4中任意一项所述的电抗器,其中,
在俯视观察电抗器时,所述突片在与所述线圈元件的轴向垂直的线圈宽度方向突出。
6.根据权利要求1~5中任意一项所述的电抗器,其中,
在将所述组合体收纳于所述外壳时所述卡合槽中成为所述突片的插入口的一侧的槽宽随着朝向所述插入口而逐渐变宽。
7.根据权利要求1~6中任意一项所述的电抗器,其中,
所述避让部是避让所述突片的避让槽。
8.一种转换器,具有权利要求1~7中任意一项所述的电抗器。
9.一种电力转换装置,具有权利要求8所述的转换器。
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