CN106463250A - 电抗器 - Google Patents

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Abstract

提供一种电抗器，其设置面积较小、低损耗且制造性优异。所述电抗器具备：线圈，并排排列地具有将绕组线呈螺旋状卷绕而成的一对卷绕部；以及磁芯，具有由粉末压制成型体构成的U字状的磁芯片，所述U字状的磁芯片包括：侧基部，具有与所述一对卷绕部的端面相对的部分，以未被所述卷绕部覆盖且跨所述一对卷绕部间的方式配置；一对中间部，从所述侧基部以分别配置到所述一对卷绕部内的方式突出，并具有与间隔相对的端面；侧延长部，从所述侧基部向与所述中间部的轴向交叉的方向延伸；以及中央突出部，从所述侧基部中的在所述一对中间部的并排排列方向上的中央区域向与所述中间部相反一侧突出。

Description

电抗器
技术领域
本发明涉及一种在混合动力汽车等车辆中搭载的车载用DC-DC转换器、电力转换装置的构成部件等中使用的电抗器。特别是涉及设置面积较小、低损耗且制造性优异的电抗器。
背景技术
电抗器是进行电压的升压动作和降压动作的电路的部件之一。专利文献1公开了一种电抗器，作为在混合动力汽车等车辆中搭载的转换器中使用的电抗器，其具备：线圈，其并排排列地具备一对卷绕部(线圈元件)，该卷绕部是将绕组线呈螺旋状卷绕而成的；以及磁芯，其组合多个磁芯片而形成为环状。
专利文献1所公开的磁芯具备：分别配置在各卷绕部内的中间磁芯片、未被卷绕部覆盖且未配置线圈的端部磁芯片以及夹设于相邻的磁芯片之间的间隔材料。端部磁芯片中的在将电抗器安装于设置对象时与设置对象相对的面比中间磁芯片中的与设置对象相对的面更朝向设置对象突出，成为设置面。端部磁芯片通过该突出而使沿卷绕部的轴向的厚度变小，其结果是，能够使设置面变小。另外，将中间磁芯片和端部磁芯片均形成为粉末压制成型体，使两磁芯片形成为独立的部件，从而能够使各磁芯片形成为长方体状这样的单纯的三维形状。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-119664号公报
发明内容
发明要解决的课题
期待设置面积较小、低损耗且制造性也优异的电抗器。
通过如上所述地使端部磁芯片形成为比中间磁芯片更突出的形状，电抗器中的沿着卷绕部的轴向的长度变小，因此能够形成设置面积较小的电抗器。但是，由于端部磁芯片和中间磁芯片独立，会导致组装部件数的增加、工序数的增加，进而会导致电抗器制造性的降低。端部磁芯片中的与中间磁芯片的接合面为均匀的平面，因此难以定位两磁芯片这一点还可能导致制造性的降低。
另外，如果在端部磁芯片与中间磁芯片之间设置间隔，则从间隔部分到端部磁芯片突出的部分会产生漏磁通。如果该漏磁通与线圈交叉，则可能使铜损等损耗增大。在专利文献1的电抗器中，为了降低该损耗，将间隔材料的相对磁导率设为超过1且低于1.5。但是，会导致制造这种特定的间隔材料的工序数的增加，进而会导致电抗器的制造性的降低。
本发明鉴于上述情况而完成，其目的之一在于，提供一种设置面积较小、低损耗且制造性也优异的电抗器。
用于解决课题的技术方案
本发明的一方式的电抗器具备：线圈，并排排列地具有将绕组线呈螺旋状卷绕而成的一对卷绕部；以及磁芯，具有由粉末压制成型体构成的U字状的磁芯片。所述U字状的磁芯片包括：侧基部，具有与所述一对卷绕部的端面相对的部分，以未被所述卷绕部覆盖且跨所述一对卷绕部间的方式配置；一对中间部，从所述侧基部以分别配置到所述一对卷绕部内的方式突出，并具有与间隔相对的端面；侧延长部，从所述侧基部向与所述中间部的轴向交叉的方向延伸；以及中央突出部，从所述侧基部中的在所述一对中间部的并排排列方向上的中央区域向与所述中间部相反一侧突出。
发明效果
上述电抗器的设置面积较小、低损耗且制造性也优异。
附图说明
图1是表示实施方式1的电抗器的概略立体图。
图2是表示实施方式1的电抗器的分解立体图。
图3是设置于实施方式1的电抗器的U字状的磁芯片的俯视图。
图4是设置于实施方式1的电抗器的U字状的磁芯片的侧视图。
图5是设置于实施方式1的电抗器的U字状的磁芯片的主视图。
图6是对设置于实施方式1的电抗器的U字状的磁芯片的制造过程进行说明的工序说明图。
图7是表示实施方式2的电抗器的概略立体图。
图8是设置于实施方式2的电抗器的U字状的磁芯片的俯视图。
图9是设置于实施方式2的电抗器的U字状的磁芯片的侧视图。
图10是设置于实施方式2的电抗器的U字状的磁芯片的主视图。
具体实施方式
本发明的实施方式的说明
首先，列举出本发明的实施方式并进行说明。
(1)本发明的一方式的电抗器具备：线圈，并排排列地具有将绕组线呈螺旋状卷绕而成的一对卷绕部；以及磁芯，具有由粉末压制成型体构成的U字状的磁芯片。上述U字状的磁芯片包括：侧基部，具有与上述一对卷绕部的端面相对的部分，以未被上述卷绕部覆盖且跨上述一对卷绕部间的方式配置；一对中间部，从上述侧基部以分别配置到上述一对卷绕部内的方式突出，并具有与间隔相对的端面；侧延长部，从上述侧基部向与上述中间部的轴向交叉的方向延伸；以及中央突出部，从上述侧基部中的在上述一对中间部的并排排列方向上的中央区域向与上述中间部相反一侧突出。
上述电抗器通过具备特定的U字状的磁芯片，根据以下的理由，设置面积较小、低损耗且制造性也优异。
(设置面积较小的理由)
上述电抗器具备侧延长部，因此，与在不具有侧延长部的情况下确保相同的磁路剖面积的情况相比，能够缩短U字状的磁芯片的侧基部的沿着卷绕部的轴向的长度(以下，有时称为厚度)。其结果是，如果将U字状的磁芯片中的与卷绕部的轴向平行的面作为在将电抗器安装到设置对象时与设置对象相对的设置面，则U字状的磁芯片的设置面的沿着上述卷绕部的轴向的长度较小，能够缩小设置面积。因此，上述电抗器的设置面积较小。
(低损耗的理由)
在上述电抗器中，在U字状的磁芯片的中间部中与设置在与另外的磁芯片之间的间隔相对的端面通过使中间部插入线圈的卷绕部内而配置在卷绕部内。因此，上述电抗器能够将设置在构成磁芯的磁芯片间的间隔配置在卷绕部内。由于上述电抗器没有在上述中间磁芯片与端部磁芯片之间那样的线圈的卷绕部与没有卷绕部的部分的边界处设置间隔，因此不会产生因来自该边界的间隔的漏磁通而引起的损耗，是低损耗的。
(制造性良好的理由)
由于上述电抗器以一体地具备中间部和侧基部的U字状的磁芯片作为构成要素，因此，与上述中间磁芯片和端部磁芯片为分开设置的部件的情况相比，组装部件数较少且能够降低工序数，而且制造性优异。另外，由于上述电抗器如上述那样能够将间隔配置在线圈的卷绕部内，因此也不需要准备用于配置在上述边界处的特定的间隔材料，从这一方面来说，制造性也优异。
特别是由于上述电抗器具备中央突出部，因此，易于使在从俯视视角观察U字状的磁芯片时包含中央突出部的中间部的并排排列方向上的中央区域的厚度(后述的厚度TA、图3)与位于中央区域的两侧的区域(左右区域)的厚度(后述的厚度TB、图3)相等。在制造这种形状的粉末压制成型体(U字状的磁芯片)的情况下，通过将中间部的轴向作为按压方向，并以粉末压制成型体中的上述各区域的厚度处于特定范围内的方式调整供粉厚度，不易产生上述各区域的密度差、上述区域的边界附近的密度不均等。因此，能够高精度地稳定制造具有均匀密度的粉末压制成型体。另外，通过将中间部的轴向作为按压方向，与将与中间部的轴向正交的方向作为按压方向的情况相比，能够高精度地稳定制造具有侧延长部的粉末压制成型体。从这一方面来说，上述电抗器的制造性也优异。
(2)作为上述电抗器的一例，可以列举如下方式：上述侧延长部向上述交叉的方向中的在将上述电抗器安装到设置对象时朝向上述设置对象的方向延伸，上述侧延长部中的与上述设置对象相对的面为设置面。
在上述方式中，由于U字状的磁芯片的侧延长部朝向设置对象延伸，因此，与在不具有侧延长部的情况下确保相同的磁路剖面积的情况相比，能够缩小侧基部的厚度。另外，上述方式与侧延长部向上述交叉的方向中的卷绕部的并排排列方向延伸的情况相比，还能够缩小电抗器的在上述并排排列方向上的长度(以下，有时称为宽度)。在此，例如，在侧延长部比线圈的外周面更向上述并排排列方向突出的情况下，能够使U字状的磁芯片的厚度变小而宽度变大。在设置电抗器时，需要确保包含该并排排列方向的突出部分的空间，因此，在该情况下，难以使设置面积充分变小。与此相对地，上述方式能够减小U字状的磁芯片的厚度和宽度这两者，设置面积更小。另外，上述方式通过U字状的磁芯片具有设置面，使电抗器稳定地安装于设置对象，而且，可以在使用时发热的线圈的散热路径中使用U字状的磁芯片，散热性也优异。
(3)作为上述(2)的电抗器的一例，可以列举出如下方式：上述侧延长部也向上述正交的方向中的远离上述设置对象的方向延伸。
在上述方式中，由于侧延长部相对于设置对象向接近方向和远离方向这两个方向延伸，因此，与在不具有该侧延长部的情况下确保相同的磁路剖面积的情况相比，能够进一步减小侧基部的厚度，而且，还能如上述那样使宽度减小。因此，在上述方式中，如果将U字状的磁芯片中的与卷绕部的轴向平行的面作为设置面，则能够进一步减小设置面积。
(4)作为上述电抗器的一例，可以列举出如下方式：在将上述侧基部的沿着上述中间部的轴向的厚度与上述中央突出部的突出长度的合计值设为厚度TA且将上述中间部的沿着轴向的突出长度与上述侧基部的厚度的合计值设为厚度TB时，厚度之比TA/TB为0.5以上且2以下。
在上述方式中，通过使包含中央突出部的中央区域的厚度TA与不包含中央突出部的两侧区域(左右区域)的厚度TB处于特定范围，且优选相等，从而能够如上所述地高精度地稳定制造粉末压制成型体的U字状的磁芯片，制造性优异。
(5)作为上述电抗器的一例，可以列举出如下方式：在将沿上述一对中间部的并排排列方向从上述侧基部的侧面至上述中央突出部的侧缘的长度设为宽度W1S，将上述中央突出部中的与上述一对中间部的并排排列方向平行的中央外端面的长度设为宽度W1C，将上述各中间部的沿着上述一对中间部的并排排列方向的长度分别设为宽度W2S，并将上述一对中间部间的沿着上述一对中间部的并排排列方向的长度设为宽度W2C时，内外宽度之比(W1S/W1C)/(W2S/W2C)为0.8以上且1.25以下。
可以说，上述方式中具备的U字状的磁芯片在俯视视角下上述中央区域的宽度与左右区域的宽度之比在朝向线圈一侧(以下，有时称为内侧)和远离线圈一侧(以下，有时称为外侧)相等或大致相等。即，可以说，朝向线圈一侧的凹凸形状(由朝向线圈侧突出的中间部引起的形状)与远离线圈一侧的凹凸形状(由朝向与线圈的相反侧突出的中央突出部引起的形状)几乎是对应的。这种特定形状的粉末压制成型体(U字状的磁芯片)如果如上所述地将中间部的轴向作为按压方向，则易于使对上述中央区域的按压力和对左右区域的按压力均匀。即，该粉末压制成型体虽然是U字状的磁芯片的内侧形状和外侧形状这两者都呈台阶形状，但为大致对应的台阶状态，因此，能够高精度地成型预定的形状、尺寸的粉末压制成型体，成型性优异。另外，还能够降低上述中央区域与左右区域的密度差等，能够稳定地制造U字状的磁芯片。因此，上述方式的电抗器的制造性更为优异。优选的是，该方式中的上述厚度之比TA/TB满足0.5以上且2以下。
(6)作为上述(5)的电抗器的一例，可以列举如下方式：左右宽度之比(W1S/W2S)、中央宽度之比(W1C/W2C)均为0.8以上且1.25以下。
可以说，上述方式中具备的U字状的磁芯片在俯视视角下朝向线圈一侧的凹凸形状和远离线圈一侧的凹凸形状是更为相等的形状，成型性更加优异。因此，上述方式的电抗器的制造性更加优异。
(7)作为上述电抗器的一例，可以列举如下方式：上述U字状的磁芯片的至少一个角部被R倒角或C倒角。
与直角等锐利的角部相比，上述方式的成型性和脱模性优异，而且，在将U字状的磁芯片成型时和与线圈进行安装时等易于抑制角部的开裂，制造性优异。
[本发明的实施方式的详细内容]
以下，参照附图，对本发明的实施方式所涉及的电抗器具体地进行说明。图中的相同标号表示相同的名称物。
[实施方式1]
参照图1～图6对实施方式1的电抗器1A进行说明。以下，在将图1所示的电抗器1A安装于转换器壳体等设置对象(未图示)时，将图1中的下表面作为与设置对象相对的面(有时成为与设置对象相接的设置面)进行说明。该设置状态为例示，有时另外的面成为与设置对象相对的面。
(电抗器)
·整体结构
电抗器1A具备将绕组线2w呈螺旋状卷绕而成的线圈2以及配置在线圈2的内外而形成闭合磁路的磁芯3。磁芯3具备配置在线圈2内的多个磁芯片31m、…以及实质上未配置线圈2且具有从线圈2露出的部分的一对U字状的磁芯片32m、32m。电抗器1A的特征之一在于，磁芯片32m由特定的形状的粉末压制成型体构成这一点。概略地说，磁芯片32m是具有配置在线圈2内的部分(中间部321)、未配置线圈2的部分(侧基部322)、沿包含线圈2的端面2e的假想面20(图2)突出的部分(侧延长部3223)以及以沿线圈2的轴向远离线圈2的方式突出的部分(中央突出部3225)的异形的U字状。以下，更详细地进行说明。此外，在图1、图3～图5、后述的图7～图10中，为了易于理解，对侧基部322标记双点划线的交叉阴影线。在图1中，对侧基部322中的与中央突出部3225重复的部分省略上述交叉阴影线。在图3和图8中，对下表面32d标记虚线的格子状阴影线。
·线圈
如图1、图2所示，线圈2具备将一根连续的绕组线2w呈螺旋状卷绕而形成的一对筒状(在此为将角部倒圆角后的四角筒状)的卷绕部2a、2b以及由绕组线2w的一部分形成并连接两卷绕部2a、2b的连结部2r。各卷绕部2a、2b以各轴向平行的方式并排排列(并列)。在本例中，绕组线2w为具备扁线的导体(铜等)和被覆该导体的外周的绝缘被覆层(聚酰胺酰亚胺等)的被覆扁线(所谓漆包线)，卷绕部2a、2b是扁绕线圈。绕组线2w的两端部均从卷绕部2a、2b向适当的方向引出，其前端(导体)连接有端子配件(未图示)。线圈2经由端子配件与电源等外部装置(未图示)电连接。
·磁芯
如图1、图2所示，磁芯3具备多个柱状的磁芯片31m、…、一对U字状的磁芯片32m、32m以及夹设于磁芯片间的间隔(在此，为间隔材料31g)。磁芯片32m、32m以U字的开口部彼此相对的方式配置，磁芯片31m和间隔材料31g配置在磁芯片32m、32m之间。更具体来说，磁芯3以在一方的U字状的磁芯片32m中设置的中间部321、321与另一方的U字状的磁芯片32m中设置的中间部321、321之间分别夹持包含磁芯片31m的柱状层叠物的方式将磁芯片31m、32m组装为环状，在对线圈2进行励磁时形成闭合磁路。
··材质
在本例中，磁芯片31m、32m均为粉末压制成型体。粉末压制成型体代表性地通过如下方式获得：在对包含铁或铁合金(Fe-Si合金、Fe-Ni合金等)这些软磁性金属的粉末和适当地包含粘合剂(树脂等)、润滑剂的原料粉末进行成型之后，实施以除去伴随成型的变形等为目的的热处理。通过将对金属粉末实施了绝缘处理的被覆粉末、混合了金属粉末和绝缘材料的混合粉末用作原料粉末，在成型后，可以获得实质上由金属粒子和夹设于金属粒子间的绝缘材料构成的粉末压制成型体。该粉末压制成型体通过包含绝缘材料，能够降低涡电流而实现低损耗。上述成型代表性地使用包括具有贯通孔的冲模和插入贯通孔并按压原料粉末的上冲头和下冲头的模具。U字状的磁芯片32m的成型的详细情况如后所述。
··U字状的磁芯片
各U字状的磁芯片32m、32m均为相同的形状，且为俯视U字状(图3)、主视长方形状(图5)。具体而言，如图1所示，磁芯片32m具备未被线圈2的卷绕部2a、2b覆盖并以跨线圈2的一对卷绕部2a、2b之间的方式配置的侧基部322以及从侧基部322以分别配置到一对卷绕部2a、2b内的方式突出的一对中间部321、321。这一点与俯视呈U字状、主视和侧视呈长方体状的以往的U字磁芯片即磁芯片的厚度和高度在沿U字的整个长度均匀的磁芯片类似。进而，在磁芯片32m中，侧基部322以与包含卷绕部2a、2b的端面2e、2e的假想面20(图2)相对的方式配置，具有与端面2e、2e相对的部分。另外，磁芯片32m为侧视Γ字状(图4)，下表面32d自中间部321、321的下表面321d突出。而且，如图1～图3所示，磁芯片32m的外端面的一部分向与中间部321的突出方向相反的方向突出。更具体而言，磁芯片32m具备：侧延长部3223，从侧基部322向与中间部321的轴向交叉的方向延伸；以及中央突出部3225，从侧基部322中的一对中间部321、321的并排排列方向(在图3中为左右方向。以下，有时简称为中间部的并列方向)的中央区域向中间部321的相反侧突出。
如图3所示，U字状的磁芯片32m在俯视时朝向线圈2的一侧(内侧、在图3中为下侧)的轮廓形成为中央区域朝向上方凹陷的形状。另一方面，远离线圈2的一侧(外侧、在图3中为上侧)的轮廓形成为中央区域朝向上方凸出的形状。即，可以说，磁芯片32m的内侧的轮廓的凹陷在外侧的轮廓作为凸部表现，可以说，内侧的轮廓和外侧的轮廓对应。
···侧基部
侧基部322为长方体状的假想区域(图1、图3～图5中为双点划线的交叉阴影线部分)。在本例中，侧基部322具备上表面32u、一对侧面32s、32s、与线圈2的卷绕部2a、2b的端面2e、2e相对的内端面32i(图2～图5)以及分别与中间部321、321的端面321i、321i相对的边缘外端面322so作为外周面。磁芯片32m的上表面32u为异形的U字状的平面(图3)，侧面31s为Γ字状的平面(图4)，内端面32i为⊥字状(倒T字状)的平面(图5)，边缘外端面322so为长方形的平面。侧面32s、内端面32i、和边缘外端面322so均与上表面32u正交设置。内端面32i和边缘外端面322so均与卷绕部2a、2b的端面2e、2e(假想面20(图2))平行设置。该内端面32i为与端面2e、2e相对的部分。
···中间部
各中间部321、321均为具有由主视长方形(图5)的平面构成的端面321i的长方体状(图2)的部分，其相对于侧基部322以夹着该中间部的并列方向的中央区域的方式隔开地设置(图2、图3、图5)。
中间部321的端面321i的大小能够以具有与线圈2对应的预定的磁路剖面积的方式适当地选择。另外，端面321i的形状能够根据线圈2(卷绕部2a、2b)的内周形状等而适当变更，例如，能够形成为圆形等。在本例中，长方形状的端面321i的4个角部全部与卷绕部2a、2b的内周形状同样地被倒圆角。即，四角均被R倒角。而且，端面321i为与配置在磁芯片32m、31m之间的间隔材料31g相对的面(图2)。
能够适当地选择中间部321的从侧基部322突出的突出长度L321(中间部321的沿着轴向的长度。图3、图4)。特别是中间部321的突出长度L321优选在满足后述的特定关系(厚度之比TA/TB(图3)为0.5～2)的范围内进行选择。
···侧延长部
在本例中，侧延长部3223向与线圈2(卷绕部2a、2b)的轴向交叉的方向中的朝向设置对象的方向(在此，为下方)延伸(图1、图4、图5)。U字状的磁芯片32m将该侧延长部3223中的与设置对象相对的下表面32d设为设置面。
能够适当地选择侧延长部3223的从侧基部322突出的突出长度L3223(在本例中，为朝向设置对象的方向的长度，与从中间部321的下表面321d至下表面32d的长度相等。图4)。在将后述的总磁路剖面积设为恒定的情况下，突出长度L3223越长，则越容易缩小中央区域的厚度TA(图3、详细内容如后所述)，能够缩小U字状的磁芯片32m的设置面积(在此，为下表面32d的面积)。如果侧延长部3223的突出长度L3223过长，则厚度TA过薄而难以成型，或设置状态不稳定，或散热性的提高不充分。侧延长部3223的突出长度L3223例如可以列举出中间部321的长度L的10％以上且100％以下左右，进而可以列举出10％以上且70％以下左右，进而可以列举出10％以上且50％以下左右。在本例中，侧延长部3223的突出长度L3223为中间部321的长度L的25％左右。
如图4所示，优选的是，侧延长部3223为与侧基部322的厚度T(沿着中间部321的轴向的长度)相同的厚度，其在从一侧面32s到另一侧面32s的整个区域设置。在该情况下，通过使侧延长部3223具有充分大的体积，易于使侧基部322的厚度T变薄。其结果是，易于缩小电抗器1A的设置面积。
···中央突出部
中央突出部3225与侧基部322中的在中间部的并列方向上的中央区域相对而部分地存在，更具体而言，与内端面32i中的夹在一对中间部321、321之间的区域相对而部分地存在(图2)。另外，也可以说，中央突出部3225与线圈2的卷绕部2a、2b的端面2e、2e中相邻的区域相对地存在(图1)。该中央突出部3225与在主视视角下仅存在于侧基部322一部分的中间部321不同，在后视视角下在从上表面32u至下表面32d的整个长度范围连续地存在(图1、图4)。
中央突出部3225在本例中为俯视梯形形状(图3)，具备：中央外端面322co，与内端面32i相对，由与一对中间部321、321的并排排列方向(并列方向)平行的平面构成；以及两个倾斜面322io、322io，连接上述的边缘外端面322so与中央外端面322co之间。能够适当地变更中央突出部3225的平面形状，例如，能够形成为长方形状。在本例中，通过对长方形状进行C倒角而形成为梯形形状，倾斜面322io通过进行C倒角而形成。另外，在本例中，对中央外端面322co与倾斜面322io的角部以及倾斜面322io与边缘外端面322so的角部进行R倒角。
能够适当地选择中央突出部3225的从侧基部322突出的突出长度L3225(在本例中为沿着中间部321的轴向的远离线圈2的方向的长度，与中央外端面322co和边缘外端面322so之间的距离相等。图3、图4)。特别优选的是，中央突出部3225的突出长度L3225在满足后述的特定关系(厚度之比TA/TB(图3)为0.5～2)的范围内进行选择。
···角部
在图1所示的U字状的磁芯片32m中，除上述的中间部321的四个角部、中央突出部3225的角部之外，对上表面32u与侧面32s的角部(包含中间部321、321的上外侧的角部)、下表面32d与侧面32s的角部进行R倒角。能够代替R倒角而进行C倒角，或省略R倒角和C倒角。R倒角的半径和C倒角的切断边的长度能够在不导致磁芯片32m的体积过度减少的范围内适当地选择。例如，R倒角的半径可以列举出0.5mm以上且5mm以下左右，进而可以列举出2mm以上且4mm以下左右，C倒角的切断边的长度可以列举出0.5mm以上且5mm以下左右，进而可以列举出2mm以上且4mm以下左右。
···尺寸
····磁路剖面积
侧延长部3223和中央突出部3225的大小设定为，侧基部322、侧延长部3223和中央突出部3225的总磁路剖面积与中间部321的磁路剖面积(在此，与端面321i的面积相等)相等或在相等以上。具体而言，设计成，以图2所示的X-X剖切线(与线圈2的磁通正交的方向的剖切线)剖切包含侧基部322、侧延长部3223和中央突出部3225的部位时的剖面积(总磁路剖面积)与中间部321的磁路剖面积相等，或前者的总磁路剖面积大一些。在本例中，前者的总磁路剖面积稍大。
····厚度
如图3所示，在将侧基部322的沿着中间部321的轴向的长度(厚度T)与中央突出部3225的突出长度L3225的合计值设为厚度TA且将中间部321的突出长度L321与侧基部322的厚度T的合计值设为厚度TB时，厚度之比TA/TB优选为0.5以上且2以下。如后所述，如果在对U字状的磁芯片32m进行成型时将中间部321的轴向作为成型时的按压方向，则能够使中间部321的端面321i、外端面322so、322co和倾斜面322io成为冲头形成面。在该情况下，与将正交于中间部321的轴向和并列方向这双方的方向作为按压方向即将上表面32u和下表面32d作为冲头形成面的情况相比，能够防止侧延长部3223的开裂或不充分的按压等，易于成型。
在上述厚度之比TA/TB过小或过大时，即在U字状的磁芯片32m的中央区域的厚度TA与夹着中央区域的左右区域的厚度TB之差过大时，如后所述，在将中间部321的轴向作为按压方向的情况下，成型时的按压力容易变得不均匀。具体而言，薄壁部分被过度按压，或者对厚壁部分的按压力不充分。其结果是，可能会在磁芯片32m上部分地产生密度差。如果该密度差过大，则可能会在低密度部分产生裂缝等，或者在高密度与低密度的边界部分产生裂缝。如果厚度之比TA/TB为0.5以上且2以下，则会降低因这种粉末压制成型体成型时的按压力偏差而引起的密度差等，易于稳定地制造具有均匀密度的磁芯片32m。厚度之比TA/TB优选为0.6以上且1.7以下，更优选为0.7以上且1.4以下，更优选为0.8以上且1.25以下，越接近1则越优选。在此，厚度之比TA/TB约为0.83。
····宽度
将沿一对中间部321、321的并排排列方向(并列方向)从侧基部322的侧面32s至中央突出部3225的侧缘(在此，中央外端面322co的侧缘)的长度设为宽度W1S，将中央突出部3225的中央外端面322co的长度设为宽度W1C。将中间部321的沿着上述并列方向的长度设为宽度W2S，将沿着上述并列方向的一对中间部321、321间的长度设为宽度W2C。此时，优选的是，内外宽度之比(W1S/W1C)/(W2S/W2C)为0.8以上且1.25以下。进而，更优选的是，左右宽度之比(W1S/W2S)和中央宽度之比(W1C/W2C)均满足0.8以上且1.25以下。在本例中，宽度W1S作为至中央外端面322co的侧缘为止的长度，包含被倾斜面322io被覆的倾斜部分。
可以说，U字状的磁芯片32m在满足内外宽度之比(W1S/W1C)/(W2S/W2C)为0.8以上且1.25以下的情况下，如上所述，磁芯片32m的内侧的轮廓与外侧的轮廓非常类似。如后所述，这种磁芯片32m在将中间部321的轴向作为成型时的按压方向时易于均匀地按压中央区域和左右区域，能够高精度地将形状和尺寸成型。另外，由于能够均匀地进行按压，因此还能够降低中央区域与左右区域的密度差等，磁芯片32m的制造性优异。继而，通过使左右宽度之比(W1S/W2S)、中央宽度之比(W1C/W2C)也满足0.8以上且1.25以下，磁芯片32m的内侧的轮廓与外侧的轮廓更加容易相等，能够成型形状精度、尺寸精度优异的磁芯片32m。磁芯片32m为异形的U字状这样的特定形状，将这种磁芯片32m形成为粉末压制成型体，因此考虑其成型性而提出将上述厚度之比、宽度之比设为特定范围。
优选的是，内外宽度之比(W1S/W1C)/(W2S/W2C)、左右宽度之比(W1S/W2S)、中央宽度之比(W1C/W2C)均为0.5以上且2以下，更优选为0.6以上且1.7以下，更优选为0.7以上且1.4以下，越接近1则越优选。在此，内外宽度之比{(W1S/W1C)/(W2S/W2C)}、左右宽度之比(W1S/W2S)、中央宽度之比(W1C/W2C)均为1。
···制造方法
参照图6，对U字状的磁芯片32m的制造方法进行说明。
在磁芯片32m的成型中例如使用模具100，该模具100具备：冲模110，具有贯通孔110h；下冲头113，插入冲模110内，并具有与贯通孔110h的内周面一起形成原料粉末P的供粉空间的按压面113u；以及上冲头112，具备与下冲头113一起按压原料粉末P的按压面112d。
对本例所示的模具100的具体形状进行说明。
与U字状的磁芯片32m的正面形状(图5)同样地，贯通孔110h的内周的平面形状为将角部倒圆角后的长方形状。贯通孔110h的内周面中，平面部分形成由平面构成的上表面32u、下表面32d、侧面32s，倒圆角后的角部分形成将正交的两个面32u、32s、面32d、32s相连的角部(在此为R倒角部)。
上冲头112的按压面112d是形成U字状的磁芯片32m的外端面的面，且是与外端面的形状对应并将角部倒圆角后的长方形状的面。在该长方形状的中央部分具有底部为平面的凹部。按压面112d的隔着凹部的两侧部分也是平面，且凹部与平面的连结部分倾斜。凹部的平面部分形成中央外端面322co，隔着凹部的两侧部分的平面部分形成边缘外端面322so、322so，倾斜的部分形成倾斜面322io、322io。上冲头112通过具有凹部而能够制造具有外端面处的部分突出部分(中央突出部3225)的磁芯片32m。
如图6的右上的俯视图所示，下冲头113是组合多个冲头而使用的。具体而言，组合使用如下共计四个下冲头114～120：下冲头114、120，分别具备形成⊥形状(倒T字状)的内端面32i(图5)的长方形状的按压面114u、120u；以及下冲头116、118，分别具备形成中间部321、321的端面321i、321i(图5)的长方形状的按压面116u、118u。下冲头114～120能够相互移动，通过调整其位置，能够制造具有相对于内端面32i而部分地突出的部分(中间部321、321)的磁芯片32m。另外，能够通过两冲头112、113来制造具有沿外端面和内端面32i这双方延长的部分(侧延长部3223)的磁芯片32m。
接着，对具体步骤进行说明。
如图6的上部所示，在贯通孔110h中插入下冲头113而形成供粉空间，将原料粉末P填充在供粉空间内。以磁芯片32m和供粉空间尽可能地成为相似形状的方式调整下冲头113的位置。在此，如图6的中部所示，使下冲头114、120的按压面114u、120u比下冲头116、118的按压面116u、118u更向上方突出，填充原料粉末P，使原料粉末P的表面平坦。
如图6的下部所示，在填充原料粉末P之后，将上冲头112插入冲模110的贯通孔110h，在对下冲头113(114～120)的位置进行调整的同时，利用两冲头112、113来压缩原料粉末P。在将上冲头112的按压面112d的凹部与配置成⊥形状的下冲头114、120的按压面114u、120u之间的距离设为Ta且将上冲头112的按压面112d的凹部的两侧部分与下冲头116、118的按压面116u、118u之间的距离分别设为Tb、Tb时，以原料粉末P的厚度之比Ta/Tb与预定厚度之比TA/TB相等或大致相等的方式调整下冲头113(114～120)的位置。由此，易于使磁芯片32m的中央区域的压缩程度和左右区域的压缩程度相等，能够抑制压缩物200产生密度差等。通过将压缩物200从冲模110拔出，能够获得异形的U字状的磁芯片32m(热处理前)。
··磁芯片31m
如图2所示，各磁芯片31m均是相同的形状，在本例中，是具有与U字状的磁芯片32m的中间部321的端面321i相同形状的端面31i的长方体状。与磁芯片32m的端面321i同样地，磁芯片31m的端面31i为与间隔材料31g相对的面。
··间隔
间隔材料31g由相对磁导率比磁芯片31m、32m低的材料构成，代表性地由氧化铝等非磁性材料构成。在本例中，间隔材料31g形成为俯视呈长方形状的非磁性材料的平板。能够适当地选择磁芯片31m和间隔材料31g的个数、和间隔材料31g的形状。能够采用空气间隔以代替间隔材料31g或与间隔材料31g并用。
在电抗器1A中，磁芯3包含至少一个间隔，配置在磁芯片间。即，间隔配置在磁芯片31m、32m间或磁芯片31m、31m间。因此，在电抗器1A中，间隔配置在线圈2的卷绕部2a、2b内。
(作用效果)
实施方式1的电抗器1A通过以特定的U字状的磁芯片32m作为构成要素，从而设置面积较小、低损耗且制造性也优异。具体而言，如下所述。
U字状的磁芯片32m一体地具备从侧基部322向与中间部321(线圈2的卷绕部2a、2b)的轴向正交且朝向设置对象的方向突出的侧延长部3223，从而能够缩小沿着卷绕部2a、2b的轴向的长度(厚度TA)。通过将该薄壁的侧延长部3223的一面(在此为下表面32d)作为电抗器1A的设置面，电抗器1A的沿着线圈2的轴向的突出部分较小，设置面积较小。
U字状的磁芯片32m一体地具备从侧基部322突出的一对中间部321、321，能够将与设置在磁芯片间的间隔(间隔材料31g)相对的端面321i、321i配置在线圈2的卷绕部2a、2b内。即，电抗器1A能够将间隔配置在卷绕部2a、2b内。因此，与磁芯中在配置于线圈内的部分与未被线圈覆盖的部分的边界处存在间隔的情况相比，电抗器1A不会产生因来自该边界的间隔的漏磁通而引起的损耗，而是低损耗的。
U字状的磁芯片32m通过一体地具备配置在线圈2外的侧基部322和配置在线圈2内的一对中间部321、321，从而能够减少组装部件的个数并缩减工序数。另外，由于电抗器1A能够如上述地在线圈2的卷绕部2a、2b内配置间隔，为了降低来自上述边界的间隔的漏磁通，能够省略特定的间隔材料。从这些方面来说，电抗器1A的制造性优异。
特别是，U字状的磁芯片32m通过具备中央突出部3225，易于使中央区域的厚度TA与左右区域的厚度TB相等。其结果是，在如上述那样将中间部321的轴向作为按压方向而将磁芯片32m成型的情况下，易于降低上述的区域间的密度差，整体上易于以均匀密度成型。另外，虽然中间部321、321和中央突出部3225与中间部321的轴向平行，但侧延长部3223与中间部321的轴向正交。即，磁芯片32m为相对于侧基部322在多方向上具有突出部分的异形状。尽管是这种复杂的立体形状，但通过如上述那样将中间部321的轴向作为按压方向并使用特定形状的模具100，能够高精度地稳定制造磁芯片32m。从这些方面来说，电抗器1A的制造性优异。
进而，在电抗器1A中，如倾斜面322io等那样进行C倒角，或者对角部进行R倒角。因此，与在将异形的U字状的磁芯片32m成型时具有直角这样的锐利的角部的情况相比，在从模具脱模时或与线圈2进行组装时等情况下易于防止开裂等。从这一方面来说，电抗器1A的制造性优异。
除此之外，电抗器1A通过将磁芯3的一部分(一对U字状的磁芯片32m、32m的下表面32d、32d)设为设置面，能够提高向设置对象安装的稳定性，或者能够提高散热性。
[实施方式2]
参照图7～图10，对实施方式2的电抗器1B进行说明。电抗器1B的基本结构与实施方式1的电抗器1A相同，具备线圈2和磁芯3。磁芯3具备在多方向上突出的异形状的U字状的磁芯片32m、32m以及配置在磁芯片32m、32m间的磁芯片31m和间隔材料31g(图1、图2)。特别是，设置在电抗器1B中的磁芯片32m的侧延长部的突出状态与实施方式1不同。以下，详细地对该不同点进行说明，其它结构省略说明。
实施方式1的电抗器1A为侧延长部3223仅向着朝向设置对象一侧(在图1中为下侧)延伸的形态。在实施方式2的电抗器1B中，U字状的磁芯片32m具有从侧基部322分别向着朝向设置对象的方向和远离设置对象的方向这两个方向延伸的部分。详细来说，如图7、图9、图10所示，磁芯片32m具备：下侧侧延长部3223d，从侧基部322向与中间部321的轴向(线圈2的卷绕部2a、2b的轴向)正交的方向且朝向设置对象一侧(在此为下侧)突出；以及上侧侧延长部3223u，向远离设置对象一侧(在此为上侧)突出。
实施方式2的电抗器1B通过使侧延长部向上下的两个方向突出，能够进一步减小U字状的磁芯片32m的沿着线圈2的卷绕部2a、2b的轴向的长度(厚度TA、图8、图9)，能够进一步缩小设置面积。
在本例中，如图9所示，下侧侧延长部3223d的突出长度L3223和上侧侧延长部3223u的突出长度L3223相等，但也可以使两者不同。通过使突出长度L3223、L3223相等，U字状的磁芯片32m如图10所示地形成为线对称的形状，从而易于成型，能够提高制造性。另外，在本例中，以磁芯片32m的上表面32u与线圈2的外周面大致齐平面的方式具备上侧侧延长部3223u、下侧侧延长部3223d(图7)，不过也能够形成为上侧侧延长部3223u从线圈2的外周面突出的形态。该形态能够进一步缩小上述的厚度TA，能够进一步缩小设置面积。
此外，在本例中，电抗器1B的厚度之比TA/TB为0.8，内外宽度之比{(W1S/W1C)/(W2S/W2C)}、左右宽度之比(W1S/W2S)、中央宽度之比(W1C/W2C)均为1。
这种具有从侧基部322向上下两方延伸的侧延长部3223u、3223d的U字状的磁芯片32m例如能够通过使用制作H字形状的按压面的多个下冲头来进行制造，以代替使用制作上述⊥形状的按压面的两个下冲头114、120。
[实施方式3]
在实施方式1的电抗器1A中，说明了侧延长部3223向着朝向设置对象一侧延伸的形态。除此之外，能够形成为侧延长部沿一对中间部321、321的并排排列方向(中间部的并列方向)延伸的形态。如果参照图1简单来说的话，该形态为沿侧基部322的左右方向延伸的形态。通过具备这种沿左右方向延伸的侧延长部，该形态也能够缩小U字状的磁芯片中沿着线圈2的卷绕部2a、2b的轴向的长度(厚度TA)。
特别优选的是，沿中间部的并列方向延伸的部分的从侧基部322突出的突出长度形成为达到线圈2的外周面的假想延伸面的大小。即，以U字状的磁芯片的侧面与线圈的外周面齐平面的方式调整上述突出长度。在该情况下，尽管具有沿中间部的并列方向延伸的部分，也能够使电抗器中的沿着中间部的并列方向的大小(宽度)与不具有该部分的实施方式1的电抗器1A相同。
除此之外，能够形成为组合上述的实施方式1或实施方式2和该实施方式3的方式。
(其他结构等)
电抗器1A、1B等可以具备以下的部件。也可以省略这些部件中的至少一个。
··传感器
能够具备温度传感器、电流传感器、电压传感器、磁通传感器等测定电抗器1A、1B等的物理量的传感器(未图示)。
··散热板
能够在线圈2的外周面的任意部位设置散热板(未图示)。如果例如在线圈2的设置面(在此为下表面)设置散热板，则能够将线圈2的热量经由散热板而良好地传递到转换器壳体等设置对象，能够提高散热性。散热板的构成材料可以使用铝或其合金这样的金属、氧化铝等非金属等热传导性优异的材料。也可以将散热板设置在电抗器1A、1B等的设置面(在此为下表面)整体上。散热板例如能够通过后述的接合层而固定于线圈2与磁芯3的组合物。
··接合层
可以在电抗器1A、1B等的设置面(在此，为下表面)中的至少线圈2的设置面(在此为下表面)设置接合层(未图示)。通过设置接合层，能够在对设置对象或上述散热板进行设置的情况下在散热板上牢固地固定线圈2，能够实现对线圈2的移动的限制、散热性的提高、向设置对象或上述散热板进行固定的稳定性等。接合层的构成材料优选为绝缘性树脂，特别优选为含有陶瓷填料等且散热性优异的材料(例如，导热系数优选为0.1W/m·K以上，更优选为1W/m·K以上，特别优选为2W/m·K以上)。具体的树脂可以列举出环氧树脂、有机硅树脂、不饱和聚酯等热固化性树脂或聚苯硫醚(PPS)树脂、液晶聚合物(LCP)等热塑性树脂。
··绝缘部件
能够具备夹设在线圈2与磁芯3之间的绝缘部件(未图示)。绝缘部件可以列举出：1.线圈骨架等成型部件、2.绝缘带或绝缘纸等卷绕层、3.清漆这样的绝缘涂料等的涂敷层、4.通过对线圈2和磁芯3中的至少一方注塑成型绝缘性树脂等而成型的模制部等。线圈骨架或模制部的构成树脂可以列举出PPS树脂、聚四氟乙烯(PTFE)树脂、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。通过具备绝缘部件，能够提高线圈2与磁芯3之间的绝缘性。
此外，本发明不限于这些示例，而由权利要求书示出，意在包含在与权利要求书等同的意思和范围内的全部变更。
工业实用性
本发明的电抗器能够适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(代表性地为DC-DC转换器)、空调设备的转换器等各种转换器以及电力转换装置的构成部件。
标号说明
1A、1B 电抗器
2 线圈
2a、2b 卷绕部
2r 连结部
2w 绕组线
2e 端面
20 假想面
3 磁芯
31m、32m 磁芯片
31g 间隔材料
31i 端面
321 中间部
321i 端面
321d 下表面
322 侧基部
3223 侧延长部
3225 中央突出部
3223d 下侧侧延长部
3223u 上侧侧延长部
32i 内端面
322co 中央外端面
322so 边缘外端面
322io 倾斜面
32u 上表面(设置面的相对面)
32d 下表面(设置面)
32s 侧面
100 模具
110 冲模
110h 贯通孔
112 上冲头
113、114、116、118、120 下冲头
112d、113u、114u、116u、118u、120u 按压面
P 原料粉末
200 压缩物。

Claims (7)

1.一种电抗器，具备：
线圈，并排排列地具有将绕组线呈螺旋状卷绕而成的一对卷绕部；以及
磁芯，具有由粉末压制成型体构成的U字状的磁芯片，
所述U字状的磁芯片包括：
侧基部，具有与所述一对卷绕部的端面相对的部分，以未被所述卷绕部覆盖且跨所述一对卷绕部间的方式配置；
一对中间部，从所述侧基部以分别配置到所述一对卷绕部内的方式突出，并具有与间隔相对的端面；
侧延长部，从所述侧基部向与所述中间部的轴向交叉的方向延伸；以及
中央突出部，从所述侧基部中的在所述一对中间部的并排排列方向上的中央区域向与所述中间部相反一侧突出。
2.根据权利要求1所述的电抗器，其中，
所述侧延长部向所述交叉的方向中的在将所述电抗器安装到设置对象时朝向所述设置对象的方向延伸，所述侧延长部中的与所述设置对象相对的面为设置面。
3.根据权利要求2所述的电抗器，其中，
所述侧延长部也向所述交叉的方向中的远离所述设置对象的方向延伸。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的电抗器，其中，
在将所述侧基部的沿着所述中间部的轴向的厚度与所述中央突出部的突出长度的合计值设为厚度TA且将所述中间部的沿着轴向的突出长度与所述侧基部的厚度的合计值设为厚度TB时，厚度之比TA/TB为0.5以上且2以下。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的电抗器，其中，
在将沿所述一对中间部的并排排列方向从所述侧基部的侧面至所述中央突出部的侧缘的长度设为宽度W1S，将所述中央突出部中的与所述一对中间部的并排排列方向平行的中央外端面的长度设为宽度W1C，将所述各中间部的沿着所述一对中间部的并排排列方向的长度分别设为宽度W2S，并将所述一对中间部间的沿着所述一对中间部的并排排列方向的长度设为宽度W2C时，内外宽度之比(W1S/W1C)/(W2S/W2C)为0.8以上且1.25以下。
6.根据权利要求5所述的电抗器，其中，
左右宽度之比(W1S/W2S)、中央宽度之比(W1C/W2C)均为0.8以上且1.25以下。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的电抗器，其中，
所述U字状的磁芯片的至少一个角部被R倒角或C倒角。
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