CN105742007A - 电抗器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电抗器，包括电抗器本体和散热器。电抗器本体包括卷绕在芯部周围的线圈线。散热器经传热板固定在电抗器本体上。散热器包括用于传热板的限制壁，使得传热板在第一方向上的膨胀比传热板在第二方向上的膨胀被限制得更多。第一方向是线圈线在电抗器本体的靠接在传热板上的表面上的延伸方向。第二方向是线圈线的轴线方向。

Description

电抗器

技术领域

本说明书涉及一种电抗器，其中电抗器本体经传热板固定在散热器上。

背景技术

日本专利申请公报No.2013-118208(JP2013-118208A)公开了通过利用线轴覆盖芯部和在线轴周围卷绕线圈而构建电抗器本体的技术。当电抗器本体工作时，会发热。在JP2013-118208A中公开了一种装置，其中电抗器本体固定在散热器上。在JP2013-118208A中，为了减小从电抗器本体至散热器的热阻，在电抗器本体和散热器之间插置传热板。在该说明书中，电抗器本体经传热板固定在散热器上的装置被称作电抗器。

传热板需要紧密地附着于电抗器本体和散热器两者，还必须是柔性的。由于在电抗器本体中反复出现在工作期间发热和在工作结束时冷却下来的现象，所以传热板也经受冷热循环。由于传热板是柔性的，所以其热膨胀系数大。因为热膨胀系数大的传热板经受热循环，所以传热板反复经受膨胀和收缩循环。伴随着热循环，将传热板夹在中间的电抗器本体和散热器也反复经受膨胀和收缩循环。因此，传热板的膨胀和收缩范围增大。必须抵抗膨胀和收缩循环而保持传热板紧密附着于电抗器本体和散热器两者。

在JP2013-118208A中，通过允许传热板的端缘靠接在设于散热器中的凹部的侧面上而防止传热板膨胀。该侧面被称作膨胀限制壁。在JP2013-118208A中采用了这样的结构，其中将矩形传热板收纳在矩形凹部中，并且传热板在四个周侧中的端缘的总长靠接在膨胀限制壁上。

发明内容

当传热板在全部四个周侧中的端缘的总长靠接在限制壁上时，传热板的寿命延长。但是，将电抗器本体经传热板固定在散热器上的操作变得更难以进行。当传热板在全部四个侧边被限制时，会发生例如传热板起皱和局部伸长的现象，并且变得难以使电抗器本体以均一的接触压力紧密地附着于柔性的传热板。

顺便提一下，当传热板膨胀和收缩时传热板的变形量的差异(被称为变形范围)根据传热板的方向而变化。在电抗器本体的靠接在传热板上的表面上，存在线圈线的延伸方向(被称为第一方向)和供线圈线卷绕的芯部的轴线方向(第二方向)。作为观察的结果发现，在不限制传热板的膨胀的情况下，传热板在第一方向上的变形范围大，而传热板在第二方向上的变形范围小。为了延长传热板的寿命，限制变形范围大的方向上的膨胀是有效的。同时，可确保必要的寿命而不限制变形范围小的方向上的膨胀。通过允许在变形范围小的方向上的膨胀，将电抗器本体经传热板固定到散热器上的操作变得更容易进行。

根据本发明一方面的电抗器包括电抗器本体和散热器。电抗器本体包括卷绕在芯部周围的线圈线。散热器经传热板固定在电抗器本体上。散热器包括用于传热板的限制壁，使得传热板在第一方向上的膨胀比传热板在第二方向上的膨胀被限制得更多。第一方向是线圈线在电抗器本体的靠接在传热板上的表面上的延伸方向。第二方向是线圈线的轴线方向。

在不限制传热板的膨胀的情况下，在第一方向上的变形范围大，在第二方向上的变形范围小。在根据上述方面的电抗器中，通过设置限制传热板在变形范围大的第一方向上的膨胀而非限制传热板在变形范围小的第二方向上的膨胀的限制壁，传热板的寿命延长。此外，由于传热板在第二方向上的膨胀与在第一方向上的膨胀相比不受限制，即膨胀被允许，所以将电抗器本体经传热板固定在散热器上的操作变得更容易进行。

当在第二方向上的膨胀不被限制得像在第一方向上的膨胀那样多时，包括如下情况：在第二方向上不设置限制壁，和设置与第二方向上的两个端缘的一部分相靠接、由此允许靠接部分以外的区域膨胀的限制壁。当限制在第一方向上的膨胀时，包括如下情况：设置分别与第一方向上的两个端缘的整个长度相靠接的限制壁，和在限制壁的一部分中设置非靠接部分。在根据上述方面的电抗器中，散热器可包括限制传热板在第一方向上的膨胀的第一限制壁和限制传热板在第二方向上的膨胀的第二限制壁。传热板的靠接在第一限制壁上的端缘的长度占传热板的该端缘的总长度的百分比可大于传热板的靠接在第二限制壁上的端缘的长度占传热板的该端缘的总长度的百分比。

附图说明

下面将参照附图说明本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：

图1是根据第一示例的电抗器的分解透视图；

图2是图1中示出的电抗器沿图1中的线II-II截取的剖视图；

图3是图1中示出的电抗器沿图1中的线III-III截取的剖视图；

图4是根据第二示例的电抗器的分解透视图；

图5是图4中示出的电抗器沿图4中的线V-V截取的剖视图；以及

图6是根据第三示例的电抗器的分解透视图。

具体实施方式

首先解释下文所说明示例的特征。(特征1)形成与第一方向上的端缘的整个长度相靠接的限制壁。(特征2)形成与第一方向上的端缘的一部分相靠接的限制壁。传热板的靠接在限制壁上的端缘长度大于传热板的未靠接在限制壁上的端缘长度。(特征3)未形成与第二方向上的端缘相靠接的限制壁。(特征4)形成与第二方向上的端缘的一部分相靠接的限制壁。传热板的靠接在限制壁上的端缘长度小于传热板的未靠接在限制壁上的端缘长度。(特征5)电抗器本体的除了靠接在传热板上的表面以外的外表面用树脂模覆盖。线圈在靠接于传热板的表面上露出。(特征6)传热板具有绝缘性。(特征7)传热板由硅树脂制成并且是柔性的。

根据第一示例的电抗器被用于在经马达行驶的汽车中变换电池电压的变换器。由于在电抗器中有大电流流动，所以线圈由具有小的内阻的平角线形成。因为在电抗器中发出大量的热，所以设置有散热器。

图1是电抗器10的分解透视图。电抗器10包括电抗器本体1。电抗器本体1设有在沿高度方向观察时具有体育场馆中跑道形状的芯部4(见图2和图3)、覆盖芯部4的周边的线轴9、其中线圈线卷绕在线轴9周围即芯部4周围的线圈3，和覆盖芯部4、线轴9和线圈3的树脂模16。如图2和图3所示，电抗器本体1的下表面没有被树脂模16覆盖，并且线圈3露出。线圈3的露出的下表面经传热板40a、40b面向散热器20的上表面。散热器20的下表面暴露于散热介质例如气体(如空气)或液体(如冷却液)。图2示出芯部4的一对直线部4a、4b、线轴9的一对筒部9a、9b、卷绕在筒部9a周围的线圈3a和卷绕在筒部9b周围的线圈3b。线圈3a和线圈3b彼此串联连接，并实质上形成单个线圈3。图1中的附图标记13a、13b表示线圈3的一对导出端部。在下面的说明中，在说明线圈3a、3b共有的事项时省略脚标。这适用于其它附图标记。

如图2和图3所示，在电抗器本体1的下表面附近未形成树脂模16。在电抗器本体1的下表面上露出线圈3a、3b的下表面。在靠接于传热板40a、40b的露出的表面上，线圈线在图1和图2中示出的第一方向上延伸。供线圈线卷绕的芯部4的轴线在图1和图3中示出的第二方向上延伸。

如图1所示，在树脂模16中形成有三个安装部5(5a，5b，5c)。安装部5a、5b、5c分别具有孔6a、6b、6c。

散热器20是用于冷却电抗器本体1的冷却器，并由具有高导热性的金属材料制成。散热器20设置有底板22和侧板24a、24b。侧板24a、24b沿底板22的在第二方向上的两个端缘设置。一个开口25a设置在一个侧板24a的上表面中，而开口25b、25c设置在另一侧板24b的上表面中。当电抗器本体1安装在散热器20上时，位置关系为：开口25a对应于孔6a，开口25b对应于孔6b，以及开口25c对应于孔6c。

在底板22的上表面上设有两个矩形传热板40a、40b。传热板40a、40b在第二方向上的长度大体上等于线圈3在第二方向上的长度。传热板40a、40b在第一方向上的长度大体上等于线圈3在第一方向上的长度。当电抗器本体1安装在散热器20上时，传热板40a介于线圈3a和散热器20之间，传热板40b介于线圈3b和散热器20之间。

在散热器20中设有三个限制壁26a、26b、26c。三个限制壁26a、26b、26c形成在沿着传热板40a、40b在第一方向上的两个端缘的位置处。限制壁26b定位在传热板40a、40b之间的中间，并在中央附近靠接在传热板40a、40b的端缘上。限制壁26a靠接在传热板40a的在外侧的端缘上。限制壁26c靠接在传热板40b的在外侧的端缘上。限制壁26a、26b、26c的长度大体上等于传热板40a、40b在第二方向上的长度。限制壁26a、26b靠接在传热板40a在第一方向上的两个端缘的整个长度上，由此限制传热板40a在第一方向上膨胀。限制壁26b、26c靠接在传热板40b在第一方向上的两个端缘的整个长度上，由此限制传热板40b在第一方向上膨胀。

如图1和图3所示，传热板41a、41b、41c被分别夹在电抗器本体1和限制壁26a、26b、26c的上表面之间。树脂模16压靠在三个传热板41上。电抗器本体1中产生的热经传热板40a、40b散发至散热器20。

当螺钉7a、7b、7c分别从孔6a、6b、6c拧入开口25a、25b、25c中时，电抗器本体1经传热板40a、40b安装到散热器20上。从树脂模16突出的线圈3a在挤压传热板40a的同时紧密地附着于传热板40a，线圈3b在挤压传热板40b的同时紧密地附着于传热板40b。

在线圈3的挤压下，传热板40a、40b趋于在第一方向和第二方向上膨胀。在第一方向上，传热板40a、40b的端缘与限制壁26a、26c、26c接触。由此，传热板40a、40b不能在第一方向上膨胀。如果在散热器20中不设置限制壁26a、26b、26c，当向电抗器本体1施加热循环时，传热板40a、40b在第一方向上大大地膨胀和大大地收缩。由于该变形，传热板40a、40b劣化，由此缩短了传热板40a、40b的寿命。在该示例中，变形被限制，因为传热板40a、40b的两个端缘在第一方向上靠接在限制壁26a、26b、26c上。因此，传热板40a、40b的寿命延长。另一方面，传热板40a、40b能够在第二方向上膨胀。当传热板40a、40b能够在第二方向上膨胀时，将电抗器本体1经传热板40a、40b固定在散热器20上的操作变得容易进行。由于传热板40a、40b能够在第二方向上膨胀，所以当向电抗器本体1施加热循环时，传热板40a、40b在第二方向上膨胀和收缩。但是，变形的量小，并且传热板40a、40b的寿命不会由于变形而如此敏感地缩短。

主要针对与第一示例的不同来说明第二示例。图4是根据第二示例的电抗器10的分解透视图。在第二示例的散热器20中，除了限制壁26a、26b、26c之外还设有四个限制壁29。四个限制壁29形成在散热器20中。该四个限制壁29设置在沿着传热板40a、40b在第二方向上的两个端缘的位置处。各个限制壁29在两端具有两个缺口27。换句话说，各个限制壁29的长度小于传热板40a、40b在第一方向上的长度。一旦电抗器本体1安装到散热器20，传热板40a、40b在限制壁29所存在的位置被限制在第二方向上膨胀。同时，在由缺口27占据的位置，传热板40a、40b能够膨胀到缺口27中。因此，传热板40a、40b在第二方向上的膨胀被允许。

在第二示例中，与第一示例不同，传热板40a、40b在第二方向上的膨胀在一定程度上被限制。因此，在将电抗器本体1经传热板40a、40b安装到散热器20上时所需的压力的量变得大于在第一示例中压力的量。但是，与第一示例相比，可更加提高传热板40a、40b的耐久性。在该示例中，关于限制第一方向上的膨胀的限制壁26a、26b、26c，“传热板40a、40b的靠接在限制壁26a、26b、26c上的端缘的长度占传热板40a、40b的该端缘的总长度”的百分比是100％。关于限制第二方向上的膨胀的限制壁29，“传热板40a、40b的靠接在限制壁29上的端缘的长度占传热板40a、40b的该端缘的总长度”的百分比是“限制壁29的长度占(限制壁29的长度+缺口27的长度的两倍)”的百分比，并且前者大于后者。

主要针对与第一示例的不同来说明第三示例。图6是根据第三示例的电抗器10的分解透视图。根据第三示例的各限制壁26a、26b、26c在中间具有缺口28。在下文中，夹住缺口28的在物理上的两个限制壁26a、26b、26c被认为是单个限制壁26a、26b、26c。限制壁26a、26b、26c的长度(即，上述在物理上的两个限制壁26a、26b、26c的长度之和)比传热板40a、40b在第二方向上的长度短。一旦电抗器本体1安装到散热器20，传热板40a、40b在第一方向上的膨胀在限制壁26a、26b、26c所存在的位置被限制。同时，在由缺口28占据的位置，传热板40a、40b能够膨胀到缺口28中，并且传热板40a、40b在第一方向上的膨胀被允许。

在第三示例中，与第一示例不同，传热板40a、40b在第一方向上的膨胀在一定程度上被允许。因此，传热板40a、40b的耐久性低于第一示例中的耐久性。但是，在将电抗器本体1经传热板40a、40b安装到散热器20时所需的压力的量小于第一示例中压力的量。在该示例中，关于限制第一方向上的膨胀的限制壁26a、26b、26c，“传热板40a、40b的靠接在限制壁26a、26b、26c上的端缘的长度占传热板40a、40b的该端缘的总长度”的百分比是“限制壁26a、26b、26c的长度占(限制壁26a、26b、26c的长度+缺口28的长度)”的百分比，并且未限制第二方向上的膨胀。

在第一示例中，可在限制壁26a、26b、26c中设置缺口，以释放在传热板40a、40b和限制壁26a、26b、26c之间积聚的空气。由于缺口足够短，所以即使在电抗器本体1安装到散热器20时传热板40a、40b的膨胀部分也不会进入缺口。在这种情况下，关于限制第一方向上的膨胀的限制壁26a、26b、26c，“传热板40a、40b的靠接在限制壁26a、26b、26c上的端缘的长度占传热板40a、40b的该端缘的总长度”的百分比几乎是100％。

第二示例中的限制壁26a、26b、26c具有缺口27，但也可替代地具有例如孔。简言之，用于允许传热板40a、40b在第二方向上膨胀的手段不限于缺口。

已经详细说明了本发明的具体示例，但它们仅仅是示例而不限制权利要求的范围。在权利要求的范围中记载的技术包括对上述具体示例的各种变型和改变。在本说明书和附图中说明的技术要素单独地或以各种组合实现技术实用性，并且不限于提交时权利要求中记载的组合。此外，在说明书和附图中作为示例描述的技术能够同时实现多个目的并且通过实现目的之一而具有技术实用性。

Claims (2)

1.一种电抗器，其特征在于包括：

电抗器本体，所述电抗器本体包括卷绕在芯部周围的线圈线；

散热器，所述散热器经传热板固定在所述电抗器本体上，所述散热器包括用于所述传热板的限制壁，使得所述传热板在第一方向上的膨胀比所述传热板在第二方向上的膨胀被限制得更多，所述第一方向是所述线圈线在所述电抗器本体的靠接在所述传热板上的表面上的延伸方向，并且所述第二方向是供所述线圈线卷绕的所述芯部的轴线方向。

2.根据权利要求1所述的电抗器，其中：

所述散热器包括限制所述传热板在所述第一方向上的膨胀的第一限制壁和限制所述传热板在所述第二方向上的膨胀的第二限制壁，并且所述传热板的靠接在所述第一限制壁上的端缘的长度占所述传热板的该端缘的总长度的百分比大于所述传热板的靠接在所述第二限制壁上的端缘的长度占所述传热板的该端缘的总长度的百分比。