CN105849833A - 电抗器 - Google Patents
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Abstract
提供一种散热性优良的电抗器。电抗器具备对绕线进行卷绕而成的线圈以及配置所述线圈而形成闭合磁路的磁芯,其中,所述磁芯具有配置于所述线圈的内侧的内侧芯部,具备夹设于所述线圈的内周面和与所述线圈的内周面对置的所述内侧芯部的外周面之间的至少一部分的散热片,所述散热片与所述线圈及所述内侧芯部接触。
Description
技术领域
本发明涉及用于在混合动力汽车等车辆中搭载的车载用DC-DC转换器、电力转换装置的结构构件等的电抗器。特别涉及散热性优良的电抗器。
背景技术
作为进行电压的升压动作、降压动作的电路的构件之一,有电抗器。例如在专利文献1、2中,作为应用于放置于混合动力汽车等车辆的转换器的电抗器,公开了具备对绕线进行卷绕而成的线圈以及配置该线圈的环状的磁芯的电抗器。
在专利文献1中,公开了一种电抗器,该电抗器具备线圈以及磁芯,该磁芯具有配置于线圈的内部的内侧芯部以及从线圈露出的外侧芯部,并且构成为将线圈与磁芯的组合体配置于散热板。内侧芯部是交替地层叠分割芯(芯片)与间隙板而构成的层叠体,作为芯片,能够利用层叠多个使用了磁性粉末的成型体、磁性薄板(例如,电磁钢板)而得到的层叠体。另外,为了提高线圈与内侧芯部之间的绝缘性,在内侧芯部的外周配置一对内侧绕线管。在专利文献1中,公开了将搭载有组合体的散热板固定于冷却基座,并安装到作为电抗器的设置对象的冷却基座,从而将散热板用作从组合体向冷却基座的散热路径,改善电抗器的散热性。
在专利文献2中,公开了内侧芯是交替地层叠芯分割体(芯片)与间隙板而构成的层叠体,通过氰基丙烯酸酯类粘接剂将芯分割体与间隙板相互粘接,并且通过热塑性树脂进行嵌件成型而一体化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-135191号公报
专利文献2:日本特开2013-84767号公报
发明内容
发明所要解决的课题
近年来,用于混合动力汽车等的电抗器倾向于在高频/大电流下使用,与此相伴地,在电抗器的线圈、磁芯中产生的热有增加的倾向。如果从线圈、磁芯的散热不足,则电抗器的动作有可能变得不稳定。
在以往的电抗器中,在线圈、磁芯中产生的热传递到放置组合体的散热板等而向外部(设置对象)散热。磁芯中的内侧芯部在外周配置有绕线管,或者被树脂覆盖,因此变成将在内侧芯部产生的热传递到外侧芯部,而主要经由外侧芯部而散热。但是,从内侧芯部到外侧芯部的散热路径长,因此难以将内侧芯部的热传递到外侧芯部而散热,内侧芯部容易变成高温。特别是,在配置于一对外侧芯部间的内侧芯部的中间附加,温度上升大。另外,一般来说,间隙板由树脂构成,导热系数低。因此,在内侧芯部是交替地层叠芯片与间隙板而成的结构的情况下,间隙板成为阻碍热的传导的主要原因,因此难以从被间隙板夹着的芯片向外侧芯部传导热,难以进行内侧芯部的散热。因此,期望改善内侧芯部的散热性,开发散热性更优良的电抗器。
因此,本发明的目的之一在于提供一种散热性优良的电抗器。
用于解决课题的技术方案
本发明的一种方式的电抗器具备对绕线进行卷绕而成的线圈以及配置所述线圈而形成闭合磁路的磁芯,其中,所述磁芯具有配置于所述线圈的内侧的内侧芯部,所述电抗器具备夹设于所述线圈的内周面和与所述线圈的内周面对置的所述内侧芯部的外周面之间的至少一部分的散热片,所述散热片与所述线圈及所述内侧芯部接触。
发明效果
上述电抗器的散热性优良。
附图说明
图1是示出实施方式1的电抗器的概略立体图。
图2是实施方式1的电抗器的概略分解立体部。
图3是实施方式1的电抗器的概略横剖视图。
图4是实施方式1的电抗器的概略纵剖视图。
图5是说明实施方式1的电抗器所具备的外侧芯部的内端面中的线圈对置区域的概略说明图。
图6是说明实施方式1的电抗器所具备的磁芯的变形例的概略说明图。
图7是示出实施方式2的电抗器的概略立体图。
图8是实施方式3的电抗器的概略分解立体部。
图9是实施方式3的电抗器的概略纵剖视图。
图10是实施方式3的电抗器的概略横剖视图。
图11是说明实施方式3的电抗器所具备的散热片的变形例的概略立体图。
图12是说明实施方式3的电抗器所具备的散热片的变形例的概略纵剖视图。
图13是说明实施方式3的电抗器的使用状态的一例的概略说明图。
具体实施方式
《本发明的实施方式的说明》
首先,列出本发明的实施方式进行说明。
(1)本发明的实施方式的电抗器具备对绕线进行卷绕而成的线圈以及配置线圈而形成闭合磁路的磁芯。磁芯具有配置于线圈的内侧的内侧芯部。然后,上述电抗器具备夹设于线圈的内周面和与线圈的内周面对置的内侧芯部的外周面之间的至少一部分的散热片,散热片与线圈及内侧芯部接触。
在上述电抗器中,散热片以接触的方式夹设于线圈与内侧芯部之间,从而通过散热片将内侧芯部的热传递到线圈,能够经由线圈来进行散热。即,能够确保从内侧芯部向线圈的散热路径。因此,上述电抗器能够改善内侧芯部的散热性,散热性优良。
(2)作为上述电抗器的一种方式,可列举上述散热片配置于上述内侧芯部的外周面中的与设置对象对置的设置对象侧的面的至少一部分。
根据上述方式,散热片配置于设置对象侧的面,从而形成从内侧芯部经由线圈到设置对象的散热路径,能够缩短从内侧芯部向设置对象的散热路径。因此,容易地将内侧芯部的热经由线圈传递到设置对象(例如,冷却基座等),能够使内侧芯部的热高效地散热,能够提高散热性。
(3)作为上述电抗器的一种方式,可列举上述散热片由弹性材料构成,被夹入到上述线圈与上述内侧芯部之间而弹性变形。
以往,作为电抗器的结构,例如将芯与线圈的组合体收纳到箱中并在箱内填充密封材料,或者利用树脂对组合体的周围进行模塑。但是,根据电抗器的小型轻量化、低成本化的观点,针对省略密封材料、树脂模进行了研究。另外,作为其他结构,也提出了将电抗器浸渍于液体制冷剂并使液体制冷剂流通,从而通过液体制冷剂进行强制冷却。在这种情况下,如果线圈被密封材料、树脂模覆盖,则液体制冷剂无法直接接触到线圈,因此根据进一步提高基于液体制冷剂的散热效果的观点,考虑省略密封材料、树脂模。然而,如果省略密封材料、树脂模,则线圈相对于芯不固定,由于电抗器动作时的线圈、芯的振动、或者外部环境的影响等,有时线圈在轴向、径向、周向上移动。如果线圈相对于芯移动,则由于线圈与芯碰撞或者摩擦,或者线圈的相邻的匝彼此碰撞或者摩擦等,产生噪音。另外,在将被覆线用于线圈的情况下,由于与芯的碰撞、摩擦、匝彼此的碰撞、摩擦等,线圈的绝缘被覆层有可能受到损伤。
根据上述方式,散热片以弹性变形了的状态夹设于线圈与内侧芯部之间的至少一部分,通过散热片的弹性变形来按压线圈。通过散热片来按压线圈,从而能够限制由于电抗器动作时的线圈、磁芯的振动、车辆行驶时的振动、或者外部环境(例如,液体制冷剂的流通)的影响等而线圈相对于内侧芯部在轴向、径向、周向上移动。线圈的移动受到限制,因此能够抑制线圈与磁芯(内侧芯部、外侧芯部)碰撞或者摩擦、或者线圈的相邻的匝彼此碰撞或者摩擦。因此,能够降低由于碰撞、摩擦引起的噪音、线圈的绝缘被覆层的损伤。另外,散热片以弹性变形了的状态被夹入到线圈与内侧芯部之间,因此即使散热片(弹性材料)不具有粘接力,或者未通过粘接剂将散热片粘接到线圈、内侧芯部,也能够抑制散热片发生偏移。
进而,散热片由弹性材料构成,从而紧贴于线圈的内周面、内侧芯部的外周面,能够发挥高的散热效果。因此,根据上述方式,通过散热片,能够兼顾线圈的固定和内侧芯部的散热性的改善。
上述方式的电抗器通过散热片来限制线圈的移动,将线圈固定于磁芯。因此,即使省略以往的密封材料、树脂模,也能够在固定线圈的同时使线圈的外周面露出。因此,例如在将电抗器设置于液体制冷剂流通的部位的情况下,液体制冷剂能够直接接触到线圈,因此能够有效地发挥基于液体制冷剂的散热效果,能够提高线圈的散热性,进而提高电抗器的散热性。
(4)作为上述电抗器的一种方式,可列举具备线圈固定部,该线圈固定部由发泡树脂构成,并且通过由上述发泡树脂的体积膨胀引起的按压力来限制上述线圈的移动。上述线圈固定部夹设于上述线圈的内周面和与上述线圈的内周面对置的上述内侧芯部的外周面之间、且上述内侧芯部的外周面中的未配置上述散热片的部分的至少一部分。上述线圈固定部具有夹设于上述线圈的内周面与上述内侧芯部的外周面之间的内侧夹设部以及夹设于上述线圈的匝之间的匝夹设部。
根据上述方式,树脂以发泡了的状态、即包含气泡且体积膨胀了的状态夹设于线圈与内侧芯部之间的至少一部分。通过该体积膨胀来按压线圈。通过发泡树脂的按压力,线圈在其径向上发生变形或者在其轴向上伸缩那样的线圈的移动受到限制,线圈被固定于内侧芯部。另外,发泡树脂的一部分夹设于线圈的匝之间,通过发泡树脂来限制匝之间的间隔,根据这一点,也能够抑制线圈的伸缩。这样在线圈的内周面以及其附近存在发泡树脂的上述方式的电抗器即使不具备密封材料、树脂模,也能够限制由于上述动作时的振动等引起的线圈的移动。即使发泡树脂不具有粘接力,通过发泡树脂的按压力也能够抑制线圈的移动,但在发泡树脂具有粘接力的情况下,线圈固定部通过树脂自身的粘接力也能够紧贴于线圈与内侧芯部双方,或者能够紧贴于各匝,从而能够牢固地固定线圈。即,作为上述方式的电抗器的一例,可列举在线圈的固定时具有发泡树脂的按压力与树脂自身的粘接力双方的作用的例子。上述方式的电抗器具备发泡树脂的线圈固定部,从而线圈相对于磁芯的位置的稳定性提高,能够抑制线圈与磁芯(内侧芯部、外侧芯部)碰撞或者摩擦或者线圈的相邻的匝彼此碰撞或者摩擦。因此,能够降低由于碰撞、摩擦引起的噪音、线圈的绝缘被覆层的损伤。
进而,线圈固定部夹设于未配置散热片的部分,因此线圈固定部也不会阻碍利用散热片实现的从内侧芯部向线圈的散热。因此,能够在通过线圈固定部来固定线圈的同时,通过散热片将内侧芯部的热传递到线圈,能够兼顾线圈的固定和内侧芯部的散热性的改善。
上述方式的电抗器例如在线圈与内侧芯部之间配置未发泡的树脂之后,进行发泡所需的热处理,从而能够容易地制造。未发泡的树脂的厚度与发泡后的树脂的厚度相比非常薄,即使线圈与内侧芯部之间窄(例如,2mm以下),也能够容易地配置。在发泡时,树脂的一部分侵入到匝之间而形成匝夹设部,余下部分形成内侧夹设部。匝夹设部也作为匝之间的绝缘材料而发挥功能。
(5)作为上述电抗器的一种方式,可列举上述内侧芯部具有成为磁路的中间主体部以及覆盖上述中间主体部的外周面的至少一部分的中间树脂模制部。
根据上述方式,内侧芯部具有中间树脂模制部,从而能够确保线圈与中间主体部之间的绝缘。另外,能够保护中间主体部免受外部环境影响,能够赋予针对外部环境的耐腐蚀性。
(6)作为上述电抗器的一种方式,可列举在上述内侧芯部,上述中间主体部的外周面中的与设置对象对置的设置对象侧的面不被上述中间树脂模制部覆盖而露出,上述散热片配置于上述内侧芯部的上述中间主体部露出的上述设置对象侧的面。
根据上述方式,在内侧芯部的中间主体部露出的面配置了散热片,散热片与中间主体部接触。因此,能够通过散热片来从发热的中间主体部直接向线圈传递热。另外,散热片配置于设置对象侧的面,从而能够缩短从内侧芯部(中间主体部)向设置对象的散热路径,进而,不夹设中间树脂模制部,因此能够降低散热路径的热阻。因此,能够使内侧芯部的热高效地散热,能够提高散热性。
《本发明的实施方式的详情》
以下参照附图,说明本发明的实施方式的电抗器的具体例。此外,本发明不限定于这些例示,而是通过权利要求书来表示,旨在包括与权利要求书等同的意义和范围内的全部变更。
[实施方式1]
<电抗器的整体结构>
参照图1~图5,说明实施方式1的电抗器1A。电抗器1A具备对绕线2w进行卷绕而成的线圈2与配置线圈2并形成闭合磁路的磁芯3的组合体10。电抗器1A的主要特征在于,将具备设置于线圈2与磁芯3的内侧芯部31之间并将在内侧芯部31产生的热传递到线圈2的散热片4(参照图2、图3)这一点作为一个特征。以下,依次说明电抗器1A的特征部分和关联的部分的结构以及主要效果,然后,详细说明各结构。此外,在以下的说明中,为了方便,将电抗器1A(组合体10)的设置对象侧设为下侧、将其相反侧设为上侧来进行说明。另外,图中的相同标号表示相同名称的部件。
〔主要特征部分以及关联部分的结构〕
<组合体>
(线圈)
线圈2如图1、图2所示,具有将绕线2w螺旋状地卷绕而成的一对卷绕部2a、2b以及连结两卷绕部2a、2b的连结部2r。两卷绕部2a、2b的匝数相同,在同一卷绕方向上形成为中空筒状,以各轴向平行的方式并列(横向排列)地配置。在本例中,各卷绕部2a、2b形成为四方管状,各卷绕部2a、2b的线圈轴向上的端面形状是使角部变圆了的大致矩形环状。即,各卷绕部2a、2b的内周面由4个平面和对相邻的平面彼此进行连结的4个角(曲面)构成。绕线2w是在由扁线构成的导体的表面具有绝缘被覆层的被覆扁线。然后,线圈2(卷绕部2a、2b)是将被覆扁线进行扁立缠绕而得到的扁立线圈。
绕线2w是在由铜、铝、它们的合金这样的导电性材料构成的导体的表面具有由聚酰胺-酰亚胺树脂这样的电绝缘性材料构成的绝缘被覆层的被覆线。导体以圆线、扁线为代表。如本例所示,在做成将扁线用作绕线2w的扁立线圈的情况下,得到与使用圆线的情况相比占空系数更高的线圈,因此有能够使线圈2(组合体10)小型化的等优点。在本例中,绕线2w是导体由铜构成、绝缘被覆层由聚酰胺-酰亚胺构成的漆包线。
线圈2的绕线端部2e被从匝形成部分向适当的方向拉出。在这里,线圈2的两绕线端部2e从匝形成面(线圈上表面)以与线圈轴向正交的方式被向上方拉出(参照图1)。另外,在线圈2的两绕线端部2e的末端的绝缘被覆层被剥开而使导体露出,在该导体露出部位,安装用于与连接于电源等外部装置(未图示)的母线(未图示)连接的端子配件20。
(磁芯)
磁芯3如图2所示,具有配置于线圈2(卷绕部2a、2b)的内侧的一对柱状的内侧芯部31、31以及从线圈2(卷绕部2a、2b)突出而连结到内侧芯部31的一对块状的外侧芯部32、32。各内侧芯部31是分别位于横向排列地配置的各卷绕部2a、2b的内侧的、配置线圈2的部分。各外侧芯部32是位于各卷绕部2a、2b的外侧的、实质上不配置线圈2(即,从线圈2露出)的部分。在磁芯3中,以从两端夹着横向排列地配置的两内侧芯部31的方式配置各外侧芯部32,内侧芯部31的两端面31e与外侧芯部32的内端面32e分别连结而形成为环状,在对线圈2进行励磁时形成闭合磁路。
内侧芯部31如图2所示,具有成为磁路的中间主体部31b以及覆盖中间主体部31b的外周面的至少一部分的中间树脂模制部31c。中间主体部31b是交替地层叠以软磁性材料作为主成分的多个芯片31m和由相对导磁率比芯片31m小的材料构成的间隙材料31g而成的层叠部件。中间树脂模制部31c除了确保线圈2(卷绕部2a、2b)与中间主体部31b之间的绝缘之外,还具备保护中间主体部31b免受外部环境影响的功能。内侧芯部31的形状与各卷绕部2a、2b的形状相配合,形成为四角柱状,其端面形状是使角部变圆了的大致矩形形状。即,内侧芯部31的外周面沿着各卷绕部2a、2b的内周面,由4个平面和对相邻的平面彼此进行连结的4个角(曲面)构成。在本例中,在内侧芯部31中,中间主体部31b的外周面中的与设置对象对置的设置对象侧的面(即,下表面)未被中间树脂模制部3c覆盖而露出,但通过后述的散热片4来确保绝缘、耐腐蚀性。
外侧芯部32如图2所示,具有成为磁路的侧主体部32b和覆盖侧主体部32b的表面的至少一部分的侧树脂模制部32c。侧主体部32b是以软磁性材料作为主成分的柱状的芯片。
内侧芯部31的上表面与外侧芯部32的上表面大致平齐。另一方面,外侧芯部32的下表面比内侧芯部31的下表面更突出,与线圈2(卷绕部2a、2b)的下表面大致平齐。即,组合体10的下表面主要由2个外侧芯部32的下表面和线圈2的下表面构成。
(散热片)
散热片4夹设于线圈2(卷绕部2a、2b)的内周面和与线圈2的内周面对置的内侧芯部31的外周面之间的一部分,与线圈2和内侧芯部31接触,具有将在内侧芯部31产生的热传递到线圈2的功能。在本例中,散热片4配置于线圈2的内周面与内侧芯部31的外周面之间,如图2~图4所示,配置于内侧芯部31的外周面(4个平面)中的与设置对象对置的设置对象侧的面(即,下表面)。即,散热片4配置于内侧芯部31的中间主体部31b露出的面,与中间主体部31b接触。另外,散热片4具有与内侧芯部31的下表面同等的大小(面积),与内侧芯部31(中间主体部31b)的实质整个下表面接触地配置。
<导热系数>
散热片4的导热系数是1W/m·K以上,优选为2W/m·K以上,更优选为3W/m·K以上。
<结构材料>
本例所示的散热片4由在橡胶材料中掺合传热性填料而得到的弹性材料构成。作为橡胶材料,能够利用天然橡胶、合成橡胶。作为合成橡胶,例如可列举丙烯类橡胶、硅类橡胶、氟类橡胶、烯烃类橡胶、腈类橡胶、二烯类橡胶、乙烯类橡胶、聚氨酯类橡胶等。作为传热性填料,例如可列举从氮化硅、氧化铝、氮化铝、氮化硼以及碳化硅中选择的至少1种的陶瓷的填料。作为散热片4,能够利用上市产品、公知产品。
散热片4由橡胶材料(弹性材料)构成,具有弹性、柔软性。因此,散热片4夹在线圈2(卷绕部2a、2b)的内周面与内侧芯部31的外周面之间而发生变形,从而进入到线圈2(卷绕部2a、2b)的匝之间的阶梯、间隙、内侧芯部31的外周面的凹凸等,紧贴线圈2与内侧芯部31双方。另外,只要是具有弹性、柔软性的材料,则即使与线圈2、内侧芯部31直接接触,也很少使线圈2、内侧芯部31受损。作为橡胶材料的橡胶硬度,例如可列举30以上且70以下,优选为40以上且60以下。此处所说的“橡胶硬度”是依据JIS K 6253:2006(硬度计A型)而测定出的值。
散热片4与线圈2相接,因此作为散热片4的结构材料,优选选择电绝缘性优良、针对线圈2的最高达到温度的耐热性优良(150℃以上、进一步180℃以上)的材料,进一步优选为针对外部环境的耐腐蚀性优良的材料。散热片4由电绝缘性优良的材料构成,从而在散热片4的配置部位,即使不夹设中间树脂模制部31c或者中间树脂模制部31c较薄,也能够确保线圈2与内侧芯部31(中间主体部31b)之间的绝缘。在本例中,散热片4由在硅类橡胶中含有氧化铝填料的弹性材料构成,导热系数约为4.5W/m·K。
在本例中,散热片4沿着内侧芯部31的轴向(从一方的端面向另一方的端面的方向)配置。散热片4的长度(沿着内侧芯部31的轴向的长度)、散热片4的宽度(沿着内侧芯部31的周向的长度)都能够适当选择。散热片4的长度越长,散热片4的宽度越宽,则散热片4相对于线圈2以及内侧芯部31的接触面积越增加,越容易将内侧芯部31的热传递到线圈2。因此,如果考虑内侧芯部31的散热,则散热片4的长度优选为内侧芯部31的轴向的长度的50%以上,更优选为75%以上,进一步优选为90%以上。另外,散热片4的宽度优选为配置散热片4的内侧芯部31的面(在本例中为下表面)的周向(宽度方向)的长度的50%以上,更优选为75%以上,进一步优选为90%以上。在本例中,散热片4的长度与内侧芯部31的轴向的长度实质上相同,散热片4的宽度与内侧芯部31的下表面的宽度实质上相同(特别是,参照图3、图4)。即,散热片4的形状与配置散热片4的内侧芯部31的面(下表面)的面积实质上相同。
散热片4在配置于线圈2与内侧芯部31之间的状态下发生压缩变形。散热片4的厚度等同于线圈2与内侧芯部31之间的余隙。线圈2与内侧芯部31之间的余隙例如为0.5mm以上且3mm以下,在本例中,为0.5mm以上且1mm以下左右。线圈2与内侧芯部31之间的余隙存在由线圈2、内侧芯部31的尺寸偏差引起的误差,因此能够通过散热片4的压缩变形来补偿该误差即可。在本例中,配置之前(压缩变形前)的散热片厚度为1.5mm左右,能够压缩到厚度的1/2~1/3左右。
散热片4也可以在正反面中的至少一个面具有粘接剂层。通过在正反面中的一个面具有粘接剂层,能够将散热片4粘贴到线圈2(卷绕部2a、2b)的内周面、内侧芯部31的外周面并固定。如果将散热片4预先固定于线圈2的内周面、内侧芯部31的外周面,则容易在线圈2与内侧芯部31之间可靠地配置散热片4。特别是,如果在与内侧芯部31(中间主体部31b)接触的面形成有粘接剂层,则能够将散热片4粘接于中间主体部31b露出的面,能够用散热片4覆盖中间主体部31b的露出面。通过使散热片4粘接并覆盖于中间主体部31b的露出面,能够防止中间主体部31b的露出面与外部环境直接接触,能够提高针对外部环境的耐腐蚀性。此外,当在正反面这两面具有粘接剂层的情况下,能够将散热片4粘接于线圈2的内周面、内侧芯部31的外周面,也能够期待利用粘接剂层来实现线圈2的固定。
(线圈固定部)
在电抗器1A中,如图1~图4所示,具备夹设于线圈2与内侧芯部31之间并且限制线圈2的移动的线圈固定部6。具体来说,使线圈固定部6夹设于线圈2(卷绕部2a、2b)的内周面和与线圈2的内周面对置的内侧芯部31的外周面之间,并且夹设于内侧芯部31的外周面中的未配置散热片4的部分的至少一部分。在本例中,线圈固定部6分别配置于内侧芯部31的外周面(4个平面)中的除下表面之外的上表面以及左右侧面。
线圈固定部6由发泡树脂构成,在通过发泡而包含气泡且体积膨胀了的状态下被夹在中间。然后,通过发泡树脂的体积膨胀而在径向上按压线圈2(卷绕部2a、2b)的内周面,通过该按压力限制线圈2(卷绕部2a、2b)的移动。另外,本例所示的线圈固定部6通过树脂自身的粘接力而紧贴于线圈2与内侧芯部31。线圈固定部6如图4的虚线圆内所示,具有内侧夹设部60和匝夹设部62。
<内侧夹设部>
内侧夹设部60是夹设于线圈2(卷绕部2a、2b)的内周面与内侧芯部31的外周面之间的部分,在线圈2的内周面与内侧芯部31的外周面之间形成的内周空间中,夹设于其周向的一部分中。通过后述的制造过程中的热处理,树脂在上述内周空间内这样的实质上封闭的空间内体积膨胀,从而内侧夹设部60利用该体积膨胀来按压线圈2,限制线圈2的移动。进而,通过树脂自身的粘接力而紧贴于线圈2与内侧芯部31双方,因此也限制线圈2的移动。
本例所示的各线圈固定部6(内侧夹设部60)沿着内侧芯部31的轴向(从一方的端面向另一方的端面的方向)配置。内侧夹设部60的长度(沿着内侧芯部31的轴向的长度)、内侧夹设部60的宽度(沿着内侧芯部31的周向的长度)都能够适当选择。内侧夹设部60的长度越长,内侧夹设部60的宽度越宽,则内侧夹设部60相对于线圈2以及内侧芯部31的接触面积越增加,越容易限制线圈2的移动。因此,如果考虑线圈2的固定,则认为内侧夹设部60的长度优选为内侧芯部31的轴向的长度的25%以上,更优选为50%以上、75%以上,进一步优选为90%以上。另外,认为内侧夹设部60的宽度优选为配置线圈固定部6的内侧芯部31的面(在本例中为上表面、侧面)的周向(宽度方向)的长度的15%以上、20%以上,更优选为25%以上、30%以上、50%以上,进一步优选为75%以上。另一方面,如果在实际应用中能够固定线圈2,则内侧夹设部60的形状也可以小于配置线圈固定部6的内侧芯部31的面的面积,由此能够降低线圈固定部6的材料使用量。在这种情况下,内侧夹设部60的宽度优选为内侧芯部31的面的周向的长度的95%以下,更优选为90%以下,进一步优选为80%以下。在本例中,各内侧夹设部60的长度与内侧芯部31的轴向的长度实质上相同,各内侧夹设部60的宽度是内侧芯部31的上表面、侧面的宽度的约40%(特别是,参照图3、图4)。另外,各内侧夹设部60如图3所示,位于内侧芯部31的上表面、侧面的宽度方向的大致中央,在上述内周空间中的不存在内侧夹设部60的区域中,存在间隙。
内侧夹设部60的平均厚度6t(参照图3、图4)依赖于线圈2(卷绕部2a、2b)的内周面与内侧芯部31的外周面之间的距离(线圈-芯间的距离),与该距离实质上相等,因此可以说该距离越短,则平均厚度6t越薄。此处,卷绕部2a、2b的内周面与中间主体部31b、31b的外周面之间的距离(以下,称为线圈-芯主体间的距离)越短,则线圈2与内侧芯部31越靠近配置,电抗器1A越小型化。因此,如果考虑小型化,则线圈-芯主体间的距离优选为3mm以下,更优选为2.5mm以下,特别优选为2mm以下、1.8mm以下,进一步优选为1.5mm以下。在本例中,平均厚度6t比线圈-芯主体间的距离薄了中间树脂模制部31c的厚度的量,因此能够设为2mm以下、1.8mm以下、1.5mm以下,能够进一步设为1mm以下。在本例中,线圈-芯主体间的距离为2.5mm以下,平均厚度6t为1mm以下,中间树脂模制部31c的厚度为2mm以下。
<匝夹设部>
匝夹设部62如图4的虚线圆内所示,是夹设于线圈2(卷绕部2a、2b)的相邻的匝2t、2t间的至少一组相邻的匝2t、2t间的部分。在本例中,匝夹设部62仅存在于从卷绕部2a、2b的内周面朝向外侧地到匝2t的中途为止的范围。即,匝夹设部62仅存在于卷绕部2a、2b的内周面的附近,存在于未到达卷绕部2a、2b的外周面的区域。该匝夹设部62与上述内侧夹设部60连续,是构成内侧夹设部60的发泡树脂的一部分侵入相邻的匝2t、2t间的上述内周面的附近而存在的部分。在图4所示的例子中,示出了在所有相邻的匝2t、2t间存在匝夹设部62的情况,但允许不夹设匝夹设部62的匝2t、2t间的存在。
此处,线圈2(卷绕部2a、2b)的匝部分被一对外侧芯部32夹着,其轴向的长度受到限制。在后述的制造过程中,在这样的限制区间内进行上述发泡树脂的体积膨胀,从而匝夹设部62以通过该体积膨胀而对相邻的匝2t、2t间进行按压的状态存在,并通过该按压力来限制线圈2的移动(特别是轴向的移动)。
通过存在内侧夹设部60,能够充分限制线圈2的移动,因此匝夹设部62的个数、高度6H(匝2t处的从线圈2(卷绕部2a、2b)的内周面朝向外周面的方向的距离)、厚度(与相邻的匝2t、2t间的间隔实质上相等)没有特别限制。如后所述,这是由于在通过在树脂发泡时树脂自动地侵入相邻的匝2t、2t间而形成匝夹设部62的情况下,实质上难以按所设计的那样来控制匝夹设部60的个数、高度6H、厚度。匝夹设部62的个数越多,或者高度6H越高,或者厚度越厚,则越容易通过匝夹设部62来使匝2t、2t间扩宽,越容易限制线圈2的移动。匝夹设部62的高度6H即使为匝2t的高度(在这里与作为绕线2w的被覆扁线的宽度w相等)的50%以下、25%以下、20%以下、进而10%以下,也对线圈2的移动的限制有帮助。
<结构材料>
线圈固定部6由多个气泡以及包含这些气泡的树脂即发泡树脂构成。线圈固定部6与线圈2相接,因此构成线圈固定部6的树脂优选为电绝缘性优良的树脂、针对线圈2的最高达到温度的耐热性优良(150℃以上、进而180℃以上)的树脂,更优选为针对外部环境的耐腐蚀性优良的树脂。作为具体的树脂,可列举环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚苯硫醚(PPS)树脂、尼龙等。
<线圈固定部的形成方法>
例如将未发泡的树脂片切断成预定的形状,并将该树脂片600(参照图2)配置于线圈2(卷绕部2a、2b)的内周面与内侧芯部31的外周面之间的预定的位置之后,实施发泡所需的热处理,从而能够形成线圈固定部6。通过利用树脂片,厚度均匀,并能够容易地加工成预定的形状,而且挠性优良,因此容易配置在任意的部位,作业性优良。进而,由于是树脂片,因此与液状树脂相比,能够使线圈固定部6(内侧夹设部60)的厚度、形状恒定,另外,也不会产生滴液等问题,因此能够改善作业性。关于树脂片600的配置,例如可列举在将内侧芯部31配置于线圈2内之后,在线圈2与内侧芯部31之间形成的内周空间中插入配置树脂片600。或者可列举在通过将树脂片600粘贴到内侧芯部31的外周面来配置之后,将该内侧芯部31配置于线圈2内。
上述热处理的加热温度以及保持时间根据树脂片600的结构材料而适当选择即可。例如,加热温度可列举100℃以上且170℃以下左右。如果利用加热温度低、保持时间短且优良的树脂(片),则在热处理时,能够防止线圈2、磁芯3(特别是,树脂模制部31c、32c)、散热片4的热损伤,从而优选。另外,通过使用在低温并且短时间内能够发泡的树脂(片),能够提高制造性,而且也有助于削减成本。
作为未发泡的树脂片600,能够利用上市产品、公知产品。例如,只要发泡后的树脂的厚度为发泡前的树脂的厚度的3倍以上、进而4.5倍以上、进而5倍以上(膨胀率(通过(发泡后的树脂的厚度/发泡前的树脂的厚度)求出)为3以上、4.5以上、5以上),则可以期待能够充分发挥上述按压力。作为未发泡的树脂片,能够利用具有未发泡的树脂层并在正反面中的至少一个面具有粘接剂层的树脂片。当在正反面中的一个面具有粘接剂层的情况下,能够将树脂片600粘贴到线圈2(卷绕部2a、2b)的内周面、内侧芯部31的外周面而暂时固定。如果将树脂片600预先固定于线圈2的内周面、内侧芯部31的外周面,则在线圈2与内侧芯部31之间容易可靠地配置树脂片600。此外,当在正反面这两面具有粘接剂层的情况下,能够将线圈固定部6(特别是,内侧夹设部60)牢固地粘接到线圈2的内周面、内侧芯部31的外周面,除了基于按压状态的线圈2的固定之外,还可以期待利用粘接剂层来实现的线圈2的牢固固定。另外,在具备粘接剂层的情况下,即使在未发泡的树脂层的厚度薄的情况下,也通过粘接剂层来将多个树脂片接合并层叠,从而能够形成所期望的厚度的线圈固定部6。未发泡的树脂片600的厚度(在具备粘接剂层的情况下,也包括粘接剂层的厚度)以发泡后的厚度为线圈2与内侧芯部31之间的距离以上、进而超过上述距离的方式进行选择即可。例如,如果未发泡的树脂片600的厚度为0.2mm以上,膨胀率为4,则内侧夹设部60的平均厚度6t(发泡后的厚度)可列举为0.8mm以上。在本例中,树脂片600由含有发泡剂的环氧类树脂而构成,厚度约为0.2mm、膨胀率约为4。
<电抗器的制造方法>
主要参照图2,说明电抗器1A的制造方法的一例。
首先,通过嵌件成型等制作并准备内侧芯部31、外侧芯部32。另外,对绕线2w进行扁立缠绕来制作并准备线圈2。
接下来,将内侧芯部31分别插入于线圈2的卷绕部2a、2b内,将线圈2配置于内侧芯部31,并且在卷绕部2a、2b的内周面与内侧芯部31的外周面之间的预定的位置配置散热片4与未发泡的树脂片600。以在将线圈2配置于内侧芯部31之后在卷绕部2a、2b的内周面与内侧芯部31的外周面之间的间隙插入散热片4的方式配置散热片4。或者也可以在内侧芯部31的下表面预先粘贴散热片4,在将线圈2配置于内侧芯部31时,与内侧芯部31一起将散热片4插入配置于线圈2内。散热片4比卷绕部2a、2b的内周面与内侧芯部31的外周面之间的余隙薄,能够容易地配置。在本例中,未发生压缩变形的配置前的状态下的散热片4的厚度约为1.5mm。将线圈2配置于内侧芯部31,进而在线圈2与内侧芯部31之间配置散热片4之后,在线圈2与内侧芯部31之间的内周空间插入树脂片600,从而配置未发泡的树脂片600。或者也可以与散热片4同样地,预先将树脂片600分别粘贴到内侧芯部31的上表面以及侧面,与内侧芯部31一起将各树脂片600插入配置于线圈2内。未发泡的树脂片600与配置了散热片4的状态下的上述内周空间的厚度相比充分薄,能够容易地配置。在本例中,树脂片600的厚度约为0.2mm。散热片4以及树脂片600使用切断并加工成预定的形状的材料。
接下来,将各内侧芯部31的一方的端面31e连接到一方的外侧芯部32的内端面32e,并且将各内侧芯部31的另一方的端面31e连接到另一方的外侧芯部32的内端面32e,连结内侧芯部31、31与外侧芯部32、32,从而形成环状的磁芯3。由此,能够组装线圈2与磁芯3的组合体10。内侧芯部31与外侧芯部32可列举通过粘接剂等来接合。
然后,对在线圈2与内侧芯部31之间配置散热片4以及未发泡的树脂片600而成的组合体10实施热处理,使树脂片600发泡。使树脂片600发泡而成的树脂被填充到线圈2与内侧芯部31之间的内周空间(在这里是周向的一部分且轴向的全长),并且紧贴于线圈2以及内侧芯部31,形成内侧夹设部60以及匝夹设部62。如上所述,能够得到具备散热片4以及线圈固定部6的电抗器1A。
〔基于主要特征部分的作用效果〕
根据实施方式1的电抗器1A,散热片4以接触的方式夹设于线圈2的内周面与内侧芯部31的外周面之间,从而能够通过散热片4将内侧芯部31的热传递到线圈2,经由线圈2散热。因此,能够确保从内侧芯部31向线圈2的散热路径,能够改善内侧芯部31的散热性,电抗器1A的散热性优良。特别是,在电抗器1A中,散热片4配置于内侧芯部31的设置对象侧的面(下表面),因此形成从内侧芯部31经由线圈2到设置对象的散热路径,能够缩短从内侧芯部31向设置对象的散热路径。因此,容易将内侧芯部31的热经由线圈2传递到设置对象,能够使内侧芯部31的热高效地散热,能够提高散热性。进而,在内侧芯部31的中间主体部31b露出的面配置散热片4,散热片4接触于中间主体部31b,因此能够通过散热片4将中间主体部31b的热直接传递到线圈2。因此,能够与不夹设中间树脂模制部31c相应地降低散热路径的热阻,因此能够使内侧芯部31的热高效地散热,能够提高散热性。
实施方式1的电抗器1A在线圈2与内侧芯部31之间具备线圈固定部6,通过由构成线圈固定部6的发泡树脂的体积膨胀引起的按压力,限制线圈2的移动,并将线圈2固定于磁芯3(内侧芯部31)。因此,能够限制由于电抗器动作时的线圈2、磁芯3的振动、车辆行驶时的振动或者外部环境的影响等而线圈2相对于内侧芯部31在轴向、径向、周向上移动。由于线圈2的移动受到限制,因此能够抑制线圈2与磁芯3(内侧芯部31、外侧芯部32)碰撞或者摩擦、或者线圈2的相邻的匝2t、2t彼此碰撞或者摩擦。因此,能够降低由碰撞、摩擦引起的噪音、线圈2的绝缘被覆层的损伤、磁芯3的损伤等。由于线圈2的移动受到限制,因此在绕线端部2e与母线的连接部位不易受到应力,能够抑制连接部位的变形、损伤。特别是,在实施方式1的电抗器1A中,使用未发泡的树脂片600来形成线圈固定部6,因此能够使线圈固定部6的厚度、形状恒定,而且也可以仅在必要的部分配置树脂片600,因此制造性优良。与此相对地,在使用液状的树脂来形成线圈固定部6的情况下,形状不稳定,难以按均匀的厚度进行涂敷,而且涂敷工序需要时间或者产生滴液等作业性方面的问题多。
实施方式1的电抗器1A通过线圈固定部6来将线圈2固定于磁芯3(内侧芯部31),因此不需要如以往那样,用密封材料、树脂模来覆盖组合体10而将线圈2固定于磁芯3,不具备密封材料等。因此,能够省略密封材料、树脂模、进而省略用于填充密封材料的箱,能够实现小型轻量化、低成本化。另外,能够省略形成密封材料、树脂模的工序。
〔包括其他特征部分的各结构的说明〕
以下,举例说明电抗器1A的各结构的详细情况、其他可利用的结构等。
<线圈>
线圈2如图1、如图2所示,通过连续的1根绕线2w而形成。具体来说,在从一端侧朝向另一端侧地形成一方的卷绕部2a之后,使从另一端侧拉出的绕线2w呈U字形地弯曲而形成连结部2r,继续从另一端侧朝向一端侧地形成另一方的卷绕部2b来进行制作。此外,也能够通过不同的绕线来形成各卷绕部2a、2b,并将各卷绕部2a、2b的另一端侧的绕线端部彼此通过焊接、钎焊、压接等直接接合或者经由另行准备的由导电性材料构成的连结部件(例如,板材)进行接合,从而制作线圈2。另外,在本例中,各卷绕部2a、2b的轴向端面为大致矩形环状,但能够适当变更为大致圆环状等。
<磁芯>
(内侧芯部)
内侧芯部31如图2所示,具有交替地层叠芯片31m与间隙材料31g而成的中间主体部31b和覆盖中间主体部31b的外周面的中间树脂模制部31c。在本例中,通过粘接剂粘接芯片31m与间隙材料31g。能够适当选择中间主体部31b的形状。在本例中,中间主体部31b为四角柱状体。
作为芯片31m的形成材料,能够利用铁、铁合金、铁素体这样的非金属等软磁性材料。芯片31m能够利用使用了由软磁性材料构成的软磁性粉末的成型体、层叠多个具有绝缘覆膜的磁性薄板(例如,以硅钢板为代表的电磁钢板)而得到的层叠体。作为上述成型体,除压粉成型体(压粉磁芯)之外,还可列举烧结体、包括软磁性粉末与树脂的复合材料等。复合材料通过利用注塑成型等,即使是复杂的立体形状也能够容易地成型。复合材料中的作为粘合剂的树脂能够利用环氧树脂等热固性树脂、聚苯硫醚(PPS)树脂等热塑性树脂。上述复合材料中的软磁性粉末的含量在将复合材料设为100体积%时,可列举设为例如20体积%以上且75体积%以下。余下部分是树脂、氧化铝、二氧化硅等陶瓷这样的非金属有机材料、非金属无机材料等非磁性材料。在这里,将各芯片31m设为压粉成型体。
一般来说,由压粉成型体、复合材料构成的芯片其自身的导热系数低,在通过由压粉成型体、复合材料构成的芯片来构成内侧芯部31的情况下,难以将内侧芯部31的热传递到外侧芯部32来进行散热。特别是,由复合材料构成的芯片与由压粉成型体构成的芯片相比,导热系数更低,热阻更大。如上所述,在实施方式1的电抗器1A中,具备散热片4,从而能够通过散热片4将内侧芯部31的热传递到线圈2,改善内侧芯部31的散热性。因此,实施方式1的电抗器1A适合于构成内侧芯部31的芯片31m由压粉成型体、复合材料构成的情况。
作为间隙材料31g的形成材料,能够利用包括氧化铝、不饱和聚酯等非磁性材料、PPS树脂等非磁性材料与软磁性材料(例如,铁粉等软磁性粉末)的混合物等。
可列举将中间树脂模制部31c的被覆区域设为中间主体部31b的外周面中的至少配置线圈2的部位。另外,如果预先用中间树脂模制部31c覆盖中间主体部31b的外周面的整个面,则能够提高针对外部环境的耐腐蚀性。在中间树脂模制部31c的被覆区域中,既可以包括与外侧芯部32的内端面32e连接的内侧芯部31的端面31e(中间主体部31b的端面),也可以不包括。内侧芯部31的端面31e与外侧芯部32的内端面32e连接,因此在组装了磁芯3的状态下不露出,不与外部环境接触。一般来说,中间树脂模制部31c的形成材料是非磁性的,因此在覆盖端面31e的情况下,作为间隙材料而发挥功能。在本例中,中间树脂模制部31c的被覆区域设为中间主体部31b的外周面中的除下表面之外的面(即,上表面以及左右侧面)以及两端面。关于中间树脂模制部31c的形成材料,在后面叙述。
在实施方式1的电抗器1A中,在中间主体部31b的露出面配置散热片4,从而通过散热片4来确保耐腐蚀性。根据提高耐腐蚀性的观点,也可以用中间树脂模制部31c覆盖中间主体部31b的外周面的整周。在这种情况下,配置散热片4的部分能够通过散热片4而在一定程度上确保耐腐蚀性,因此配置散热片4的部分的中间树脂模制部31c的厚度也可以比这之外的部分薄。或者在中间主体部31b的露出面涂敷防锈剂,也能够提高耐腐蚀性。
(外侧芯部)
外侧芯部32如图2所示,具有由芯片构成的侧主体部32b和覆盖侧主体部32b的表面的除一部分之外的整个表面的侧树脂模制部32c。能够适当选择侧主体部32b的形状。在本例中,侧主体部32b是上表面以及下表面为圆顶状(从连接内侧芯部31的端面31e的内端面32e朝向外侧而截面积变小的变形梯形形状)的柱状体。侧主体部32b的形成材料能够利用与上述芯片31m相同的形成材料,能够利用软磁性粉末的成型体、多个磁性薄板的层叠体。在这里,两侧主体部32b设为压粉成型体。
外侧芯部32的内端面32e是包括连接内侧芯部31的端面31e的芯连接区域和与线圈2(卷绕部2a、2b)的端面对置的线圈对置区域的面,芯连接区域以及线圈对置区域由平面构成。在本例中,外侧芯部32的内端面32e中的上述线圈对置区域如图5所示,是各卷绕部2a、2b的端面中的与由两卷绕部2a、2b的相邻的一侧的边、下侧的边和连结这两边的角部构成的L字形的部分对置的2个L字形的区域(在图中,用阴影线表示)。
侧树脂模制部32c具备保护侧主体部32b免受外部环境影响的功能。侧树脂模制部32c的被覆区域可列举设为在组装了磁芯3的状态下至少露出的部位。由此,能够防止侧主体部32b与外部环境直接接触,能够赋予针对外部环境的耐腐蚀性。另外,如果预先用侧树脂模制部32c覆盖外侧芯部32的内端面32e中的与线圈2(卷绕部2a、2b)的端面对置的上述线圈对置区域,则也能够确保线圈2与侧主体部32b之间的绝缘。关于侧树脂模制部32c的形成材料,在后面叙述。
在侧树脂模制部32c的被覆区域中,既可以包括外侧芯部32的内端面32e(侧主体部32b的内端面)中的连接内侧芯部31的端面31e的上述芯连接区域,也可以不包括。外侧芯部32的内端面32e中的上述芯连接区域连接内侧芯部31的端面31e,因此在组装了磁芯3的状态下不露出,不与外部环境接触。一般来说,侧树脂模制部32c的形成材料是非磁性的,因此在覆盖上述芯连接区域的情况下,作为间隙材料而发挥功能。在用中间树脂模制部31c或者侧树脂模制部32c覆盖内侧芯部31的端面31e(中间主体部31b的端面)以及连接该内侧芯部31的外侧芯部32的内端面32e(侧主体部32b的内端面)中的上述芯连接区域中的一方的情况下,优选为使另一方露出。在本例中,侧树脂模制部32c的被覆区域设为侧主体部32b的内端面中的除上述芯连接区域之外的整个面。
作为中间树脂模制部31c以及侧树脂模制部32c(有时将它们统称为树脂模制部)的形成材料,优选为具有绝缘性、耐腐蚀性的树脂材料,进一步优选为具有导热性的树脂材料。作为这样的树脂材料,例如可列举PPS树脂、聚四氟乙烯(PTFE)树脂、液晶聚合物(LCP)、尼龙6、尼龙66、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂等热塑性树脂。作为形成树脂模制部31c、32c的树脂材料,根据提高散热性的观点,也可以含有从氮化硅、氧化铝、氮化铝、氮化硼以及碳化硅中选择的至少1种的陶瓷的填料。能够通过对树脂材料进行嵌件成型或者浸渍到树脂材料等来形成树脂模制部31c、32c。
树脂模制部31c、32c的厚度可列举设为例如0.1mm以上。通过将树脂模制部31c、32c的厚度设为0.1mm以上,容易确保与线圈2(卷绕部2a、2b)的绝缘,也容易赋予针对外部环境的耐腐蚀性。另一方面,树脂模制部31c、32c的厚度的上限以不变得过厚的方式适当设定即可,可列举设为例如3mm以下。树脂模制部31c、32c也可以有局部地变厚的部分(例如,后述的侧树脂模制部31c中的安装部33、分隔部34等)。
在本例中,通过压粉成型体形成中间主体部31b的芯片31m、侧主体部32b(芯片),但也能够通过上述复合材料形成芯片31m、侧主体部32b。在这种情况下,也能够做成不用树脂模制部31c、32c覆盖中间主体部31b、侧主体部32b的结构。即,内侧芯部31以及外侧芯部32分别通过由复合材料构成的中间主体部31b以及侧主体部32b而构成,不具有树脂模制部。在通过复合材料形成芯片的情况下,能够设为在其表面区域几乎不包括软磁性粉末而形成有通过复合材料中包括的树脂来形成的树脂层的状态。因此,即使没有树脂模制部,也容易确保线圈2之间的绝缘,也容易抑制复合材料中包括的软磁性粉末的腐蚀。当然,也可以用树脂模制部31c、32c覆盖中间主体部31b、侧主体部32b,但在这种情况下,可列举作为树脂模制部的形成材料而选择在形成树脂模制部时复合材料中的树脂不软化、不受损伤那样的树脂材料。
通过将内侧芯部31与外侧芯部32连结来构成磁芯3。在本例中,通过粘接剂粘接内侧芯部31与外侧芯部32。进而,在本例中,在外侧芯部32的内端面32e,在侧树脂模制部32c处形成有包围上述芯连接区域的周围的突壁部32t。然后,将内侧芯部31的端部嵌入到该突壁部32t的内侧,将内侧芯部31的端面31e连接到外侧芯部32的内端面32e中的上述芯连接区域。另外,嵌入到上述突壁部32t的内侧芯部31的端部的外周面成为中间树脂模制部31c的厚度薄的薄壁部31t,突壁部32t的外周面与除内侧芯部31的端部之外的外周面大致平齐。
在本例中,说明一对内侧芯部31与一对外侧芯部32分别独立的方式。此外,也能够设为至少将一个内侧芯部31与一方的外侧芯部32一体化的方式。例如,如图6所示,可列举设为将两内侧芯部31与一方的外侧芯部32一体化而成的U字形的芯成型体3b。在这种情况下,在将两内侧芯部31的中间主体部31b与一方的外侧芯部32的侧主体部32b连接了的状态下,覆盖树脂材料,从而一体地形成中间树脂模制部31c与侧树脂模制部32c即可。由此,两中间主体部31b与侧主体部32b被一体化,得到将两内侧芯部31与一方的外侧芯部32一体化而成的U字形的芯成型体3b。中间主体部31b与侧主体部32b既可以预先通过粘接剂粘接,也可以通过一体地形成中间树脂模制部31c与侧树脂模制部32c而被一体化,从而不预先通过粘接剂来进行粘接。然后,例如通过粘接剂来粘接该U字形的芯成型体3b与余下的外侧芯部32,从而能够形成磁芯3。或者也能够设为具备一对将内侧芯部31与外侧芯部32的一方彼此一体化而成的L字形的芯成型体的方式。在这种情况下,在将内侧芯部31的中间主体部31b与外侧芯部32的侧主体部32b连接了的状态下,覆盖树脂材料,从而一体地形成中间树脂模制部31c与侧树脂模制部32c即可。由此,将中间主体部31b与侧主体部32b一体化,得到将内侧芯部31与外侧芯部32一体化而成的L字形的芯成型体。然后,例如通过粘接剂而粘接一对L字形的芯成型体,从而能够形成磁芯3。
作为粘接剂,能够适当地利用以(1)环氧树脂、硅树脂、不饱和聚酯等热固性树脂、(2)PPS树脂、LCP等热塑性树脂等树脂为主体的材料。
<散热片>
散热片4可列举由在橡胶、凝胶、树脂等有机材料中掺合陶瓷等无机材料的传热性填料而得到的复合材料构成。在实施方式1的电抗器1A中,散热片4是使用橡胶材料来作为结构材料的橡胶类型的散热片。作为散热片4,除橡胶类型的片以外,还能够利用凝胶类型、热熔接类型的各种散热片。凝胶类型、热熔接类型的散热片能够利用上市产品、公知产品。
凝胶类型的散热片将凝胶材料用作结构材料,作为凝胶材料,例如可列举硅凝胶、丙烯酸凝胶、聚氨酯凝胶等。凝胶类型的散热片与橡胶类型同样地,具有弹性、柔软性,因此被夹在线圈2的内周面与内侧芯部31的外周面之间而发生变形,从而能够进入线圈2的匝之间的阶梯、间隙、内侧芯部31的外周面的凹凸等,紧贴于线圈2与内侧芯部31双方。此外,凝胶材料由于具有粘接性,因此密合性也高。作为凝胶材料的硬度,可列举通过依据JISK7312:1996的阿斯卡C型硬度计测定出的值为例如30以下。
热熔接类型的散热片将经过通过加热而熔融或者软化而显示出熔接性的状态而固化的热熔接材料用作结构材料,作为热熔接材料,例如可列举环氧树脂、聚酰亚胺树脂等。在热熔接类型的散热片的情况下,在未固化的状态下配置于线圈2与内侧芯部31之间之后进行加热,从而散热片熔融,熔接到线圈2以及内侧芯部31。此时,散热片发生变形,进入线圈2的匝之间的阶梯、间隙、内侧芯部31的外周面的凹凸等,紧贴于线圈2的内周面、内侧芯部31的外周面。在该状态下进行固化,从而形成紧贴于线圈2以及内侧芯部31的状态下的散热片,能够发挥高的散热效果。
在使用热熔接类型的散热片的情况下,在配置于线圈2(卷绕部2a、2b)的内周面与内侧芯部31的外周面之间的预定的位置之后,实施熔融、固化所需的热处理。该热处理的加热温度以及保持时间根据散热片的结构材料而适当选择即可,例如,加热温度可列举为80℃以上且160℃以下左右。
<其他>
(安装部)
在两外侧芯部32的树脂模制部32c处,分别一体地形成有用于将组合体10固定于设置对象的安装部33(参照图2)。在本例中,在各外侧芯部32分别各设置2个,共设置4个。安装部33形成为从外侧芯部32中的上下方向(高度方向)的大致中间位置突出。安装部33的形成部位是与设置对象的固定部位(例如,螺栓凸台部)对应的位置。在该安装部33埋设有具有供用于将组合体10固定于设置对象的固定部件(例如,螺栓)插通的插通孔的筒状的垫圈35。根据防止插通孔的变形的观点,垫圈35优选为通过高刚性的材料、例如不锈钢等金属材料形成。
(分隔部)
在两外侧芯部32的树脂模制部32c,分别一体地形成有夹设于卷绕部2a、2b之间的分隔部34(参照图2)。通过两分隔部34,能够防止卷绕部2a、2b彼此的接触,提高卷绕部2a、2b间的绝缘性。
(传感器)
电抗器1A如图2所示,能够设为具备用于测定电抗器动作时的物理量(例如,温度、电流值、电压值、加速度等)的传感器7s的方式。图2所示的传感器7s是具有热敏电阻这样的热敏元件的温度传感器,具有保护热敏元件的保护部(例如,树脂等的管)和供来自热敏元件的电信号流动的配线7c。另外,将传感器7s的配置部位设为卷绕部2a、2b之间,传感器7s被收纳于支架70。
支架70具有相对于组合体10而将传感器7s保持于预定的配置位置的功能。如图2所示,支架70被插入到卷绕部2a、2b间并且具有用于卡定到两外侧芯部32的分隔部34的钩72,将各钩72挂到两分隔部34,从而良好地保持传感器7s的配置位置。支架70与上述树脂模制部31c、32c同样地通过绝缘性树脂而形成即可。
<电抗器的使用例>
作为电抗器1A的一个使用例,可列举不用密封材料等覆盖组合体10而以原本的状态(即,使线圈2的外周面露出的状态)安装到冷却基座、转换器箱等设置对象(未图示)来使用。具体来说,电抗器1A的下表面放置在冷却基座等设置对象上,通过螺栓等将电抗器1A固定于设置对象。也可以在将电抗器1A(组合体10)设置在设置对象上时,在组合体10(特别是,线圈2)的与设置对象对置的设置对象侧的面(设置面)形成接合层(未图示),或者配置上述散热片(未图示)。通过在组合体10(特别是,线圈2)的设置面(即,下表面)具备接合层、散热片,容易确保线圈2与设置对象的绝缘。另外,通过具备接合层,除利用螺栓实现的固定之外,还能够将组合体10(特别是,线圈2)牢固地固定于设置对象。通过具备散热片,能够改善组合体10(特别是,线圈2)的散热性。
代表性地,接合层的形成材料优选具有针对电抗器使用时的最高达到温度而不软化的程度的耐热性的树脂材料(粘接剂),更优选具有绝缘性的树脂材料。具体来说,可列举环氧树脂、硅树脂、不饱和聚酯等热固性树脂、PPS树脂、LCP等热塑性脂。根据提高散热性的观点,在形成接合层的树脂材料中也可以含有上述陶瓷的填料。如果接合层的导热系数为0.1W/m·K以上、进而为1W/m·K以上、特别为2W/m·K以上,则导热性优良,从而优选。接合层例如使用片状的材料或者进行涂敷、喷涂而形成即可。在将电抗器1A(组合体10)设置于设置对象为止的期间,如果在接合层的表面预先安装脱模材料,则能够维持接合层的表面清洁,容易搬运。
[实施方式2]
在实施方式2中,说明相对于实施方式1的电抗器1A还具备散热板9的方式。图7所示的实施方式2的电抗器1B除具备散热板9这一点之外,还包括散热片、线圈固定部6,线圈2、磁芯3等基本结构与上述实施方式1的电抗器1A相同,因此下面以不同点为中心进行说明。
(散热板)
散热板9能够配置于在电抗器使用时发热的线圈2的任意的部位,代表性地,可列举配置于线圈2的设置对象侧的面、即线圈2的设置面。在图7所示的电抗器1B中,在线圈2的下表面配置散热板9,该散热板9夹设于线圈2与设置对象(未图示)之间。
作为散热板9的形成材料,可列举导热性优良的材料,具体来说,铝、铝合金、镁、镁合金、铜、铜合金、银、银合金、铁、奥氏体不锈钢等金属材料、氮化硅、氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅、多铝红柱石等陶瓷材料。金属材料一般来说导热性优良,而且,特别是铝、镁的合金的质量轻,适合用作车载用构件的材料。另外,铝、其合金有加工性、散热性、耐腐蚀性优良的优点,镁、其合金有减振性优良的优点。散热板9的厚度能够适当选择,可列举设为例如2mm以上且5mm以下左右。
散热板9具有与线圈2的设置面(即,下表面)对应的大小即可,其大小、形状能够适当选择。本例所示的散热板9是不仅具有与线圈2的设置面对应的大小、还具有与线圈2与磁芯3的组合体10的下表面对应的大小的大致矩形形状的平板。因此,在电抗器1B中,除线圈2的热之外,还能够将磁芯3(外侧芯部32)的热良好地传递到设置对象。另外,通过使散热板9充分大于组合体10的下表面,还能够使散热板9具有作为一体地支撑组合体10的基座的功能,可以期待容易进行电抗器的搬运、处置。在使散热板9大于组合体10的下表面的情况下,例如,为了避免与用于固定到设置对象的螺栓、形成于设置对象的凸台部发生干涉,在散热板9的四角设置贯通孔、缺口(未图示)即可。
散热板9例如能够通过上述接合层固定于组合体10(线圈2)的下表面。通过接合层将散热板9固定于线圈2,从而容易维持散热板9与线圈2的接触状态,容易将线圈2的热传递到散热板9。另外,也可以在散热板9与组合体10(线圈2)之间配置散热片(未图示)。
(作用效果)
实施方式2的电抗器1B除了实施方式1的电抗器1A所起到的上述作用效果之外,通过具备散热板9,还能够将散热板9用作线圈2的散热路径,能够提高散热性。
[实施方式3]
在实施方式1中,说明了具备限制线圈2的移动的线圈固定部6的方式。在实施方式3中,参照图8~图10,说明散热片4兼具限制线圈2的移动的功能的结构。此外,实施方式3的电抗器1C在线圈2与内侧芯部31之间配置散热片4等这样的基本结构与上述实施方式1的电抗器1A相同,因此下面以不同点为中心进行说明。
(散热片)
本例所示的散热片4由橡胶材料(弹性材料)构成,被夹入到线圈2与内侧芯部31之间而发生弹性变形。即,将散热片4以弹性变形了的状态夹设于线圈2(卷绕部2a、2b)的内周面与内侧芯部31的外周面之间,通过弹性变形而在径向上按压线圈2(卷绕部2a、2b)的内周面,通过该按压力限制线圈2(卷绕部2a、2b)的移动。
在本例中,与实施方式1的电抗器1A同样地,在内侧芯部31的外周面(4个平面)中的与设置对象对置的设置对象侧的面(即,下表面)配置散热片4(参照图9、图10)。散热片4的形状是与内侧芯部31的下表面同等的大小。另外,与实施方式1的电抗器1A不同,在本例中,在内侧芯部31处,用中间树脂模制部31c覆盖中间主体部31b的外周面的整个面。
如本例所示,在将散热片4配置于内侧芯部31的下表面的情况下,散热片4将线圈2的内周面向下方按压,成为相反侧的线圈2的内周面的上表面被压紧到内侧芯部31的状态。在本例中,将散热片4配置于内侧芯部31的下表面,但不限定于此,也可以将散热片4配置于内侧芯部31的上表面、侧面。在任一种情况下,由于散热片4的斥力,在线圈2的内周面与内侧芯部31的外周面之间起作用的垂直阻力变大,因此线圈2与内侧芯部31之间的摩擦力变大。因此,相对于磁芯3(内侧芯部31),线圈2的径向、周向的移动受到限制,并且轴向的移动也受到限制。
散热片4的长度越长,散热片4的宽度越宽,则散热片4与线圈2(卷绕部2a、2b)的内周面的接触面积越增加,越容易限制线圈2的移动。如本例所示,在沿着内侧芯部31的轴向(从一方的端面向另一方的端面的方向)配置散热片4的情况下,如果接触面积增加,则容易在整个轴向上均匀地按压线圈2的内周面。散热片4为了容易在径向上按压线圈2(卷绕部2a、2b)的内周面,优选配置于在内侧芯部31的轴向以及宽度方向上对称的位置。
散热片4的厚度是能够填充线圈2(卷绕部2a、2b)的内周面与内侧芯部31的外周面之间的余隙的厚度,可列举设为能够充分按压线圈2的内周面的程度。散热片4在配置到线圈2的内周面与内侧芯部31的外周面之间之前的状态下,比上述余隙厚,在配置到线圈2的内周面与内侧芯部31的外周面之间之后的状态下,被夹入到线圈2与内侧芯部31之间而发生压缩变形。散热片4的厚度根据线圈2的内周面与内侧芯部31的外周面之间的余隙、构成散热片4的橡胶材料的橡胶硬度等适当确定即可。如本例所示,当在内侧芯部31的外周面中的某1个面配置散热片4的情况下,散热片4的厚度可列举例如相对于上述余隙的2倍为1.5倍以上且3倍以下。当在内侧芯部31的外周面中的对置的2面分别配置散热片4的情况下,可列举将各散热片4的厚度设为相对于上述余隙为1.5倍以上且3倍以下。
如上所述,在沿着内侧芯部31的轴向配置散热片4的情况下,如果在内侧芯部31的外周面的多个面、特别是外周面的整个面配置散热片4,则向线圈2的内周面与内侧芯部31的外周面之间插入散热片4有可能变得困难。因此,优选为在内侧芯部31的外周面中的某1个面配置散热片4。
在上述例子中,说明沿着内侧芯部31的轴向配置散热片4的情况。作为散热片4的其他配置方式,可列举沿着内侧芯部31的轴向局部地在内侧芯部31的外周面的整个面配置散热片4。例如,如图11、图12所示,在内侧芯部31的轴向上隔开间隔地配置多个环状的散热片4。即使在内侧芯部31的外周面的周向的整个范围配置散热片4,由于散热片4的斥力,在线圈2的内周面与内侧芯部31的外周面之间起作用的垂直阻力变大,因此线圈2与内侧芯部31之间的摩擦力也变大。但是,在环状的散热片4的情况下,可列举将沿着内侧芯部31的轴向的散热片4的长度的总和设为相对于内侧芯部31的轴向的长度低于50%、进而设为在40%以下。通过在一定程度上缩短散热片4,即使是环状的散热片4,也比较容易插入。根据确保与线圈2的内周面的接触面积的观点,散热片4的长度的总和可列举设为内侧芯部31的轴向的长度的10%以上、进而20%以上。另外,在沿着内侧芯部31的轴向隔开间隔地配置多个环状的散热片4的情况下,优选在内侧芯部31的两端部附近配置散热片4,并且等间隔地配置余下的散热片4。
(端部弹性部件)
在电抗器1C中,如图8所示,具备夹设于线圈2与外侧芯部32之间并且限制线圈2的移动的端部弹性部件5。端部弹性部件5是配置于线圈2(卷绕部2a、2b)的端面和与线圈2的端面对置的外侧芯部32的内端面32e之间的至少一部分并且在轴向上按压线圈2的端面的部件。在本例中,在线圈2的端面与外侧芯部32的内端面32e之间、且外侧芯部32的内端面32e中的与上述线圈对置区域(参照图5)对应的位置配置一对端部弹性部件5。另外,各端部弹性部件5的形状是与上述线圈对置区域对应的大小的L字形的板材。作为端部弹性部件5的结构材料,能够使用构成散热片4的上述橡胶材料。在本例中,端部弹性部件5由与散热片4相同的橡胶材料(弹性材料)构成。
端部弹性部件5只要是在轴向上按压线圈2(卷绕部2a、2b)的端面而限制线圈2的移动的部件,则没有特别限制。作为端部弹性部件5的结构材料,优选选择电绝缘性优良的材料、针对线圈2的最高达到温度的耐热性优良(150℃以上、进而180℃以上)的材料,进一步优选为针对外部环境的耐腐蚀性优良的材料。如果作为端部弹性部件5的结构材料而选择具有电绝缘性的材料,则能够确保线圈2与外侧芯部32之间的绝缘,从而优选。另外,根据按压线圈2而限制线圈2的移动的观点,构成端部弹性部件5的橡胶材料的橡胶硬度优选为例如30以上且70且以下,更优选为40以上且60以下。由于橡胶硬度为30以上且70以下,特别为40以上且60以下,从而端部弹性部件5压缩变形(弹性变形)而容易适当地按压线圈2。
端部弹性部件5的配置部位可列举设为至少一方的外侧芯部32的内端面32e中的与上述线圈对置区域对应的位置。如果将端部弹性部件5的配置部位设为线圈2的连结部2r侧的一方的外侧芯部32,则端部弹性部件5按压线圈2的连结部2r侧的端面,成为线圈2的绕线端部2e侧的端面被压到另一方的外侧芯部32的状态。相反地,如果将端部弹性部件5的配置部位设为线圈2的绕线端部2e侧的另一方的外侧芯部32,则端部弹性部件5按压线圈2的绕线端部2e侧的端面,成为线圈2的连结部2r侧的端面被压到一方的外侧芯部32的状态。在任一种情况下,都相对于磁芯3(内侧芯部31)而限制线圈2的轴向的移动,并且径向、周向的移动都受到限制。当仅在线圈2的一方的端面与一方的外侧芯部32的内端面32e之间配置端部弹性部件5的情况下,优选设为线圈2的连结部2r侧。针对线圈2的绕线端部2e,如上所述,经由端子配件5连接母线(未图示),因此如果线圈2的绕线端部2e侧移动,则绕线端部2e与母线的连接部位受到应力,因此不优选。通过将端部弹性部件5的配置部位设为线圈2的连结部2r侧,线圈2的绕线端部2e侧被压到外侧芯部32,因此容易进一步限制线圈2的绕线端部2e侧的移动,在连接部位更加不容易受到应力。当然,如本例所示,端部弹性部件5也可以配置于线圈2的连结部2r侧与线圈2的绕线端部2e侧这两侧。在这种情况下,能够通过各端部弹性部件5按压线圈2的两端面,进一步限制线圈2的移动,而且能够防止线圈2与外侧芯部32直接接触而受到损伤。
端部弹性部件5配置于外侧芯部32的内端面32e中的上述线圈对置区域中的至少一部分即可。端部弹性部件5的长度(沿着卷绕部2a、2b的端面的周向的长度)越长则越优选,端部弹性部件5的宽度(沿着卷绕部2a、2b的端面的径向的长度)越宽则越优选。在上述线圈对置区域中,端部弹性部件5的长度越长,端部弹性部件5的宽度越宽,则端部弹性部件5与线圈2的端面的接触面积越增加,越容易均匀地按压线圈2的端面。因此,容易进一步限制线圈2的移动。因此,端部弹性部件5的大小优选设为与上述线圈对置区域同等的大小。
端部弹性部件5的厚度是能够填充线圈2(卷绕部2a、2b)的端面与外侧芯部32的内端面32e之间的余隙的厚度,可列举设为能够充分按压线圈2的端面的程度。端部弹性部件5在配置到线圈2的端面与外侧芯部32的内端面32e之间之前的状态下,比上述余隙厚,在配置到线圈2的端面与外侧芯部32的内端面32e之间之后的状态下,发生压缩变形。端部弹性部件5的厚度根据线圈2的端面与外侧芯部32的内端面32e之间的余隙、构成端部弹性部件5的橡胶材料的橡胶硬度等而适当确定即可,例如可列举相对于余隙为1.5倍以上且3倍以下。另外,线圈2(卷绕部2a、2b)是将绕线2w螺旋状地卷绕而成的,线圈2的端面倾斜。因此,优选使端部弹性部件5中的与线圈2的端面的接触面与线圈2的端面的倾斜相应地倾斜,由此容易在轴向上按压线圈2的端面。
端部弹性部件5如果预先粘接并固定于外侧芯部32的内端面32e中的上述线圈对置区域或者线圈2(卷绕部2a、2b)的端面,则容易可靠地配置在线圈2的端面与外侧芯部32的内端面32e之间。此外,端部弹性部件5也能够设为与线圈2的端面形状对应的大小的环状的板材。在这种情况下,端部弹性部件5的一部分可靠地配置于线圈2的端面与外侧芯部32的内端面32e之间。另外,如果是环状的端部弹性部件5,则成为供内侧芯部31插通的状态,因此也不会从线圈2的端面与外侧芯部32的内端面32e之间脱落。
在本例中,如图5所示,外侧芯部32的内端面32e中的上述线圈对置区域为L字形的区域,面积比线圈2(卷绕部2a、2b)的端面小。即,上述L字形的端部弹性部件5按压线圈2的端面的一部分。因此,可列举使上述线圈对置区域扩张而进一步增加端部弹性部件5与线圈2的端面的接触面积。具体来说,可列举通过使外侧芯部32向上方(图5中,纸面上方)突出或者向侧方(图5中,纸面左右方向)突出等,使得外侧芯部32的内端面32e在周向上扩张。该内端面32e的扩张部分例如能够通过构成外侧芯部32的上述侧主体部32b自身来形成,或者通过使上述侧树脂模制部32c变厚来形成。在通过侧树脂模制部32c形成内端面32e的扩张部分的情况下,可列举在侧树脂模制部32c的内端面的外侧(上方、侧面)设置法兰状地突出的法兰部(未图示)。由此,在使用上述环状的端部弹性部件5的情况下,能够最大限度地确保端部弹性部件5与线圈2的端面的接触面积,并且能够均匀地按压线圈2的整个端面。
主要参照图8,说明具备端部弹性部件5的组合体10(电抗器1C)的制作方法的一例。在制作组合体10时,当在一方的外侧芯部32侧配置端部弹性部件5的情况下,在将各内侧芯部31的一方的端面31e连接到一方的外侧芯部32的内端面32e时,以将端部弹性部件5夹入于线圈2的一方的端面与一方的外侧芯部32的内端面32e之间的方式配置端部弹性部件5。进而,当在另一方的外侧芯部32侧配置端部弹性部件5的情况下,在将各内侧芯部31的另一方的端面31e连接到另一方的外侧芯部32的内端面32e时,以将端部弹性部件5夹入于线圈2的另一方的端面与另一方的外侧芯部32的内端面32e之间的方式配置端部弹性部件5。
〔基于实施方式3的特征部分的作用效果〕
根据实施方式3的电抗器1C,散热片4除了将内侧芯部31的热传递到线圈2的功能之外,还兼具限制线圈2的移动的功能。具体来说,在线圈2的内周面与内侧芯部31的外周面之间配置散热片4,散热片4在径向上按压线圈2,从而线圈2的移动受到限制,而将线圈2固定于磁芯3(内侧芯部31)。另外,线圈2在径向上被按压,因此在维持了线圈2的匝彼此的间隔的状态下被保持。因此,即使不具备在实施方式1中说明的线圈固定部6,也能够限制由于电抗器动作时的线圈2、磁芯3的振动、车辆行驶时的振动、或者外部环境的影响等而导致线圈2相对于内侧芯部31在轴向、径向、周向上移动。线圈2的移动受到限制,因此能够抑制线圈2与磁芯3(内侧芯部31、外侧芯部32)碰撞或者摩擦,或者线圈2的相邻的匝彼此碰撞或者摩擦。因此,能够降低由碰撞、摩擦引起的噪音、线圈2的绝缘被覆层的损伤。进而,线圈2的移动受到限制,因此在绕线端部2e与母线的连接部位不易受到应力,能够抑制连接部位的变形、损伤。因此,根据实施方式3的电抗器1C,通过散热片4,能够兼顾内侧芯部31的散热性的改善和线圈的固定。
进而,根据实施方式3的电抗器1C,在线圈2的端面与外侧芯部32的内端面32e之间配置端部弹性部件5,端部弹性部件5在轴向上按压线圈2,从而线圈2的移动受到限制,而将线圈2固定于磁芯3(内侧芯部31)。另外,线圈2在轴向上被压缩,在线圈2的相邻的匝彼此相接触的状态下被保持。因此,不仅通过散热片4,还通过端部弹性部件5来限制线圈2的移动,通过并用端部弹性部件5,能够进一步限制线圈2的移动。
实施方式3的电抗器1C与实施方式1的电抗器1A同样地,将线圈2固定于磁芯3(内侧芯部31),因此不需要如以往那样,用密封材料、树脂模覆盖组合体10来将线圈2固定于磁芯3。因此,能够省略密封材料等,由于不具备密封材料等,能够使线圈2的外周面露出。
实施方式3的电抗器1C可列举与实施方式1的电抗器1A同样地,以原本的状态安装于冷却基座、转换器箱等设置对象(未图示)来使用。另外,在实施方式3的电抗器1C中,也可以设为具备在实施方式2中说明的散热板9(图7)的方式。
[其他实施方式]
在上述实施方式1~3的电抗器1A~1C中,例如图13所示,能够设为具备在内部收纳组合体10的箱8的方式。在图13中,关于电抗器1C,示出具备在内部收纳组合体10并且供给及排出液体制冷剂C的冷却箱8的方式。
(箱)
图13所示的箱8具有向箱8内供给液体制冷剂C的供给口80i和从箱8内排出液体制冷剂C的排出口80o,能够供给及排出液体制冷剂C。在本例中,从排出口80o排出的液体制冷剂C通过冷却器(未图示)等被冷却,再次从供给口80i向箱8内循环供给。另外,如图13所示,以使组合体10始终浸渍于液体制冷剂C的方式,控制从供给口80i的液体制冷剂C的供给量和从排出口80o的液体制冷剂C的排出量。
图13所示的箱8是矩形箱状的容器,具有设置组合体10的安装面81。在本例中,内底面是安装面81。另外,在安装面(内底面)81上具有放置组合体10的区域和与形成于上述外侧芯部32的侧树脂模制部32c的安装部33对应的位置处的凸台部82。凸台部82与安装部33一起共设置有4个。然后,通过将螺栓36以连通的方式插通并拧进安装部33的垫圈35(参照图1、图7、图8)和形成于凸台部82的螺栓孔,能够将组合体10固定于箱8内。在箱8的底板具有凸台部82,从而即使使底板整体变厚,也能够充分确保螺栓36的连结长度。
作为箱8的形成材料,可列举铝、铝合金、镁、镁合金、铜、铜合金、银、银合金、铁、奥氏体不锈钢等金属材料。金属材料一般来说导热性优良,而且特别是铝、镁的合金的质量轻,适合用作车载用构件的材料。另外,铝、其合金有加工性、散热性、耐腐蚀性优良的优点,镁、其合金有减振性优良的优点。
(液体制冷剂)
液体制冷剂C能够适当地利用形态不随电抗器使用时的最高达到温度而变化(不气化)的制冷剂。具体来说,可列举作为自动变速装置的润滑油的ATF(AutomaticTransmission Fluid,自动变速箱油)、氟化液(注册商标)等氟类惰性液体、HCFC-123、HFC-134a等氟利昂类制冷剂、甲醇、乙醇等醇类制冷剂、丙酮等酮类制冷剂等。在电抗器用于在混合动力汽车等中搭载的车载用构件的情况下,例如能够借用上述ATF,可以不另行准备液体制冷剂C。
(接合层)
另外,如图13所示,也可以在组合体10的设置对象侧的面(即,下表面)具备上述接合层89。图13所示的接合层89夹设于组合体10的下表面(2个外侧芯部32的下表面以及线圈2的下表面)与箱8的安装面81之间。通过该接合层89,除了利用螺栓36来实现的固定之外,还能够牢固地固定组合体10。特别是,在本例中,组合体10的下表面如上所述,实质上由平面构成,因此能够面接触于箱8的安装面81,能够稳定地固定组合体10。另外,由于组合体10的下表面是平面,从而能够充分确保与接合层89的接触面积,容易将组合体10(线圈2)的热传递到箱8。在这种情况下,通过接合层89将线圈2固定到作为设置对象的箱8的安装面81,因此除了利用在实施方式1中说明的线圈固定部6、在实施方式3中说明的散热片4等来限制线圈2的移动的效果之外,还能够进一步地限制线圈2的移动。换言之,通过线圈固定部6、散热片4等限制线圈2的移动,因此能够抑制线圈2从接合层89剥离。
通过将组合体10收纳于上述冷却箱8,能够通过液体制冷剂C将组合体10强制冷却。特别是,在实施方式1~3的电抗器1A~1C中,能够在通过线圈固定部6、散热片4等来固定线圈2的同时,使线圈2的外周面露出,能够使液体制冷剂C直接接触于线圈2。因此,有效地发挥基于液体制冷剂的散热效果,能够提高线圈的散热性、进而提高电抗器的散热性。
在实施方式1~3中,将包括具有2个卷绕部2a、2b的线圈2的电抗器作为具体例来进行了说明,但例如能够变更为具有1个卷绕部的线圈。
上述实施方式1~3的电抗器能够用于通电条件为例如最大电流(直流):100A~1000A左右、平均电压:100V~1000V左右、使用频率:5kHz~100kHz左右的用途,代表性地,能够用于在电动汽车、混合动力汽车等车辆等中放置的转换器的结构构件、具备该转换器的电力转换装置的结构构件。
产业利用性
本发明的电抗器能够适当地利用于在混合动力汽车、插电式混合动力汽车、电动汽车、燃料电池汽车等车辆中搭载的车载用转换器(代表性地,DC-DC转换器)、空调机的转换器等各种转换器以及电力转换装置的结构构件。
标号说明
1A、1B、1C 电抗器
10 组合体
2 线圈
2a、2b 卷绕部
2r 连结部
2w 绕线
2e 绕线端部
2t 匝
20 端子配件
3 磁芯
31 内侧芯部
31e 端面
31b 中间主体部
31m 芯片
31g 间隙材料
31c 中间树脂模制部
31t 薄壁部
32 外侧芯部
32e 内端面
32b 侧主体部
32c 侧树脂模制部
32t 突壁部
33 安装部
34 分隔部
35 垫圈
36 螺栓
3b 芯成型体
4 散热片
5 端部弹性部件
6 线圈固定部
60 内侧夹设部
62 匝夹设部
600 未发泡的树脂片
7s 传感器
7c 配线
70 支架
72 钩
8 箱
C 液体制冷剂
80i 供给口
80o 排出口
81 安装面
82 凸台部
89 接合层
9 散热板。
Claims (6)
1.一种电抗器,具备对绕线进行卷绕而成的线圈以及配置所述线圈而形成闭合磁路的磁芯,其特征在于,
所述磁芯具有配置于所述线圈的内侧的内侧芯部,
所述电抗器具备夹设于所述线圈的内周面和与所述线圈的内周面对置的所述内侧芯部的外周面之间的至少一部分的散热片,
所述散热片与所述线圈及所述内侧芯部接触。
2.根据权利要求1所述的电抗器,其特征在于,
所述散热片配置于所述内侧芯部的外周面中的与设置对象对置的设置对象侧的面的至少一部分。
3.根据权利要求1或2所述的电抗器,其特征在于,
所述散热片由弹性材料构成,被夹入到所述线圈与所述内侧芯部之间而弹性变形。
4.根据权利要求1~3中的任一项所述的电抗器,其特征在于,
具备线圈固定部,该线圈固定部由发泡树脂构成,并且通过由所述发泡树脂的体积膨胀引起的按压力来限制所述线圈的移动,
所述线圈固定部夹设于所述线圈的内周面和与所述线圈的内周面对置的所述内侧芯部的外周面之间、且所述内侧芯部的外周面中的未配置所述散热片的部分的至少一部分,
所述线圈固定部具有夹设于所述线圈的内周面与所述内侧芯部的外周面之间的内侧夹设部以及夹设于所述线圈的匝之间的匝夹设部。
5.根据权利要求1~4中的任一项所述的电抗器,其特征在于,
所述内侧芯部具有成为磁路的中间主体部以及覆盖所述中间主体部的外周面的至少一部分的中间树脂模制部。
6.根据权利要求5所述的电抗器,其特征在于,
在所述内侧芯部,所述中间主体部的外周面中的与设置对象对置的设置对象侧的面不被所述中间树脂模制部覆盖而露出,
所述散热片配置于所述内侧芯部的所述中间主体部露出的所述设置对象侧的面。
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C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160810 |