CN107408450B - 电抗器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电抗器,能够相对于设置对象维持固定状态,且不易对磁芯产生损伤。该电抗器具备线圈与磁芯的组合体,磁芯配置在所述线圈的内外并形成闭合磁路,所述磁芯中的配置在所述线圈的外侧的外侧芯部由在树脂中分散有磁性体粉末的复合材料构成,外侧芯部具有供将所述组合体固定在设置对象上的螺栓插通的螺栓孔,电抗器具备平板部件,该平板部件通过所述螺栓而紧固于所述外侧芯部,并且以使所述线圈露出的方式配置。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在混合动力汽车等车辆上搭载的车载用DC-DC换流器或电力转换装置的结构部件等的电抗器。特别是涉及能够相对于设置对象维持固定状态且不易对磁芯产生损伤的电抗器。
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。在专利文献1中公开了一种电抗器,其具备卷绕绕组线而成的线圈和配置在该线圈的内外并形成闭合磁路的磁芯,该磁芯中的配置在线圈的外侧的连结芯部(外侧芯部)由磁性材料与树脂的混合物构成。该电抗器的外侧芯部具备安装部,该安装部具有供用于将电抗器固定在设置对象上的螺栓贯通的贯通孔。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-129593号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是,在专利文献1的电抗器中,由于外侧芯部由包含树脂的混合物构成,在强度和蠕变特性等方面存在变差的趋势。因此,在螺栓贯通并紧固于安装部(外侧芯部)的贯通孔的情况下,在将该螺栓紧固时或在电抗器动作时被施加振动冲击等负荷时,应力集中到螺栓的紧固部分,从而可能会在外侧芯部发生开裂等损伤。特别是在电抗器动作时,如果由于通电而使线圈和磁芯发热而达到高温,则容易产生蠕变变形,螺栓的紧固力容易降低,因此,如果在外侧芯部发生开裂等损伤,则电抗器的固定状态可能会变得松动。
本发明鉴于上述情形而完成,本发明的目的之一在于提供一种电抗器,其相对于设置对象能够维持固定状态,且对磁芯不容易产生损伤。
用于解决课题的技术方案
本发明的一个方式提供一种电抗器,具备线圈与磁芯的组合体,所述磁芯配置在所述线圈的内外并形成闭合磁路,其中,所述磁芯中的配置在所述线圈的外侧的外侧芯部由在树脂中分散有磁性体粉末的复合材料构成,所述外侧芯部具有供将所述组合体固定在设置对象上的螺栓插通的螺栓孔。而且,具备平板部件,该平板部件通过所述螺栓而紧固于所述外侧芯部,并且以使所述线圈露出的方式配置。
发明效果
上述的电抗器能够相对于设置对象维持固定状态,并且不容易对磁芯产生损伤。
附图说明
图1是实施方式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图。
图3是实施方式1的电抗器所具备的磁芯的俯视图。
图4是图1的电抗器的(IV)-(IV)剖面图。
图5是实施方式2的电抗器的概略立体图。
图6是实施方式3的电抗器的概略立体图。
具体实施方式
[本发明的实施方式的说明]
首先,列举本发明的实施方式并进行说明。
(1)本发明的实施方式的电抗器具备线圈与磁芯的组合体,所述磁芯配置在所述线圈的内外并形成闭合磁路,其中,所述磁芯中的配置在所述线圈的外侧的外侧芯部由在树脂中分散有磁性体粉末的复合材料构成,所述外侧芯部具有供将所述组合体固定在设置对象上的螺栓插通的螺栓孔。而且,具备平板部件,该平板部件通过所述螺栓而紧固于所述外侧芯部,并且以使所述线圈露出的方式配置。
在上述的电抗器中,如果螺栓插通并紧固于外侧芯部的螺栓孔,则平板部件会承受伴随着螺栓的紧固力而作用的应力。因此,与没有平板部件的情况相比,外侧芯部受到的伴随着上述紧固力的应力被减弱。因此,即使外侧芯部由包含树脂的混合物构成,外侧芯部受到的最大应力也会变小,因此,即使在将螺栓紧固时或在电抗器动作时被施加振动冲击等负荷时,也不容易在外侧芯部发生开裂等损伤。与利用平板部件来覆盖线圈的情况相比,通过以使线圈露出的方式配置平板部件而使散热性优异。因此,在电抗器动作时,即使由于通电使线圈和磁芯发热,也能够将线圈作为散热路径而进行散热,因此,能够抑制磁芯的升温,从而能够抑制磁芯(外侧芯部)的蠕变变形。因此,能够抑制螺栓紧固力的降低,能够维持电抗器的固定状态。
上述电抗器中,通过使供将组合体固定在设置对象上的螺栓插通的螺栓孔形成在外侧芯部,无需另外设置用于将组合体固定在设置对象上的固定结构,能够降低部件个数。由于该螺栓孔能够在将外侧芯部成型的同时形成,因此,电抗器的生产性优异。
(2)作为上述电抗器的一例,可以举出如下的结构:所述线圈具备横向并排的一对卷绕部,所述磁芯具备配置在所述线圈的内侧的内侧芯部和配置在所述线圈的外侧且在与所述线圈的轴向正交的方向上配置的外侧芯部,所述螺栓孔的中心位于如下的圆的外方,所述圆以所述内侧芯部的内侧面与所述外侧芯部的内侧面的连接部分附近为中心,且以所述外侧芯部在沿着所述线圈的轴向的方向上的厚度为半径而形成。
通过使螺栓孔的中心位于上述圆的外方,在从对线圈进行励磁时形成于磁芯的主要的磁路离开的位置形成螺栓孔,从而实质上不会影响磁路。
(3)作为上述电抗器的一例,可以举出如下的方式:所述平板部件单独地配置于每一个所述螺栓孔。
如果形成为具有与形成在外侧芯部的多个螺栓孔对应的多个贯通孔的一片平板部件,则需要使多个贯通孔同时与螺栓孔对位。根据上述结构,平板部件自身与外侧芯部的各螺栓孔对应地单独设置,因此,各个平板部件的贯通孔与螺栓孔的对位不会相互影响。因此,平板部件的贯通孔相对于外侧芯部的螺栓孔的对位容易且高效。另外,与形成为遍及多个螺栓孔的平板部件的情况相比,能够减少平板部件的构成材料,能够实现材料成本的降低。
(4)作为上述电抗器的一例,可以举出如下的方式:所述外侧芯部具备:主体部,具有成为磁路的部分;以及安装部,与所述主体部一体地成型,在所述主体部中的所述设置对象的附近位置向所述主体部的外周突出,所述螺栓孔形成于所述安装部。
通过将螺栓孔形成在安装部,无需在成为磁路的部分形成螺栓孔,不会影响磁路。电抗器通常固定在冷却底座等设置对象上。即,电抗器在接近设置对象的部位达到低温。根据上述结构,形成有螺栓孔的安装部位于设置对象的附近,因此,外侧芯部中的承受螺栓的紧固力的部分的散热性较高且易于维持在低温,因此不容易产生蠕变变形。因此,能够进一步抑制螺栓的紧固力的降低,能够更加稳定地维持电抗器的固定状态。
[本发明的实施方式的详细内容]
以下,对本发明的实施方式的详细内容进行说明。此外,本发明不限于这些示例,而是由权利要求书表示,其意图在于包含与权利要求书等同的意思和范围内的全部变更。图中的同一标号表示同一名称物。
<实施方式1>
参照图1~图4对实施方式1的电抗器1α进行说明。
〔电抗器〕
·整体结构
实施方式1的电抗器1α具备组合体10,该组合体10是具有使绕组线呈螺旋状卷绕而成的卷绕部2a、2b的线圈2和配置在卷绕部2a、2b的内外并形成闭合磁路的磁芯3的组合体。电抗器1α(组合体10)设置于冷却底座等设置对象9而进行利用。磁芯3具有配置在卷绕部2a、2b的内侧的内侧芯部31和配置在卷绕部2a、2b的外侧的外侧芯部32。外侧芯部32由在树脂中分散有磁性体粉末的复合材料构成。而且,外侧芯部32具有供将电抗器1α(组合体10)固定在设置对象9上的螺栓5插通的螺栓孔32h。实施方式1的电抗器1α的特征之一在于,具备夹在外侧芯部32与螺栓5的头部之间并紧固在外侧芯部32侧的平板部件7。以下,详细地对各结构进行说明。此外,在以下的说明中,在将电抗器1α设置在设置对象9上时,以电抗器1α的设置对象9侧作为下侧且以其相对侧作为上侧而进行说明。
·线圈
如图2所示,线圈2具备使一根连续的绕组线呈螺旋状卷绕而形成的一对筒状卷绕部2a、2b以及将两卷绕部2a、2b连结的连结部2r。各卷绕部2a、2b彼此以相同的匝数、相同的卷绕方向呈中空筒状地形成,以各轴向平行的方式并列(横向并排)。连结部2r是将两卷绕部2a、2b连接的呈U字状弯曲的部分。该线圈2可以由没有接合部的一根绕组线呈螺旋状卷绕而形成,也可以通过分别形成的绕组线来制作各卷绕部2a、2b并通过焊接或压接等将各卷绕部2a、2b的绕组线的端部彼此接合而形成。线圈2的两端部从卷绕部2a、2b向适当的方向拉伸而与未图示的端子部件连接。经由该端子部件而连接对线圈2进行电力供给的电源等外部装置。
本实施方式的各卷绕部2a、2b呈方筒状。方筒状的卷绕部2a、2b是指其端面形状是将四方形状(包含正方形状)的角倒圆角而成的形状的卷绕部。当然,卷绕部2a、2b也可以形成为圆筒状。圆筒状的卷绕部是指其端面形状为闭合曲面形状(椭圆形状或正圆形状、跑道形状等)的卷绕部。
包含卷绕部2a、2b在内的线圈2能够由被覆线构成,该被覆线是在由铜、铝、镁或其合金等导电性材料构成的扁线或圆线等导体的外周设置由绝缘性材料构成的绝缘被覆层而成的。在本实施方式中,通过对导体由铜制的扁线构成且绝缘被覆层由搪瓷(代表性地为聚酰胺酰亚胺)构成的被覆扁线进行扁立卷绕,来形成各卷绕部2a、2b。
·磁芯
如图2所示,磁芯3将大致呈U字状的第一分割磁芯3A及第二分割磁芯3B和夹设于两分割磁芯3A、3B的各端面间的两片间隙材料33、33组合而构成。第一分割磁芯3A与第二分割磁芯3B为同一形状的部件,如果使第一分割磁芯3A旋转180°,则成为第二分割磁芯3B。此外,两分割磁芯3A、3B不一定必须是相同的形状。通过在第一分割磁芯3A的分成两股的突出部的前端与第二分割磁芯3B的分成两股的突出部的前端之间夹设间隙材料33、33来配置两分割磁芯3A、3B,磁芯3被组装成环状,在对线圈2进行励磁时形成闭合磁路。
如图1、2所示,磁芯3具有:内侧芯部31,成为配置在卷绕部2a、2b的内侧的部分;以及外侧芯部32,成为实质上未配置线圈2而以向卷绕部2a、2b的外侧突出的方式配置的部分。在此,内侧芯部31和外侧芯部32的一部分沿卷绕部2a、2b的轴向配置。例如,外侧芯部32中的比图1、2中所示的双点划线靠卷绕部2a、2b侧的一部分与卷绕部2a、2b的端面相比更向卷绕部2a、2b的外侧突出。以下,将在与卷绕部2a、2b的轴向正交的方向上配置的部分作为外侧芯部32进行说明。
··外侧芯部
外侧芯部32为将一对内侧芯部31、31的端部连接的形状。在此,形成为具有跑道形状的上表面及下表面的柱状外侧芯部32。外侧芯部32的下侧的面与线圈2的卷绕部2a、2b的下侧的面齐平面。因此,经由后述的接合层8与设置对象9接触。另外,外侧芯部32的下侧的面比内侧芯部31的下侧的面更突出地成型。
外侧芯部32由在作为粘合剂的树脂中分散了磁性体粉末的复合材料构成。
复合材料所包含的磁性体粉末能够利用由纯铁、铁基合金、包含希土类金属的合金等构成的软磁性金属粉末。另外,作为磁性体粉末,也可以使用在磁性体粒子的表面设置绝缘被覆层的被覆粉末。特别是,能够通过使用被覆粉末而有效地降低电抗器中的涡电流损耗。作为绝缘被覆层,例如,可以列举磷酸化合物、硅化合物、锆化合物、铝化合物和硼化合物等。
磁性体粉末的平均粒径可以列举为1μm以上且1000μm以下,特别优选为10μm以上且500μm以下。磁性体粉末可以混合粒径不同的多种粉末(粗大粉末及微粒粉末),也可以混合材质不同的多种粉末。此外,复合材料中的磁性体粉末与原料的粉末实质上相同(被维持相同)。如果将平均粒径满足上述范围的粉末用于原料,则流动性优异,能够利用注塑成型等而生产性良好地制造外侧芯部32。
复合材料所包含的树脂例如能够使用环氧树脂、苯酚树脂、硅树脂、聚氨酯树脂等热硬化性树脂、聚苯硫醚(PPS)树脂、聚酰亚胺树脂、氟树脂等热塑性树脂、常温硬化性树脂或低温硬化性树脂。
关于构成外侧芯部32的复合材料中的磁性体粉末的含量,在将复合材料设为100体积%时,可以举出20体积%以上且75体积%以下。通过使磁性体粉末的含量为20体积%以上,磁性成分的比例充分高,因此容易提高饱和磁通密度。另一方面,通过使磁性体粉末的含量为75体积%以下,磁性体粉末与树脂的混合物的流动性高且外侧芯部32的制造性优异。磁性体粉末的含量还可以举出30体积%以上,特别是40体积%以上。另一方面,磁性体粉末的含量还可以举出70体积%以下,特别是65体积%以下,甚至60体积%以下。
除此之外,复合材料中也可以含有由氧化铝或二氧化硅等陶瓷等非磁性体构成的粉末(填料)。该填料有助于提高外侧芯部32的散热性,并且有助于抑制复合材料中的磁性体粉末的分布不均(均匀的分散)。在将复合材料设为100质量%时,填料的含量可以举出0.2质量%以上且20质量%以下。
上述复合材料通过调整磁性体粉末的材质和含量、填料的有无等,能够容易地调整外侧芯部32的磁特性。即,容易制造具有所期望的磁特性的外侧芯部32和磁芯3。另外,复合材料含有树脂,因此,即使是磁性体粉末的材质与构成压粉成型体的粒子的材质相同的情况下,也具有饱和磁通密度较低且相对磁导率也降低的趋势。复合材料的饱和磁通密度优选为0.6T以上,更优选为1.0T以上。另外,复合材料的相对磁导率优选为5以上且50以下,更优选为10以上且35以下。
由上述复合材料构成的外侧芯部32代表性地能够通过注塑成型、传递模塑成型、MIM(金属注射成型,Metal Injection Molding)、铸塑成型等来制造。注塑成型在对磁性体粉末与树脂的混合物施加预定的压力并填充在成型模具中进行成型之后使上述树脂硬化,从而能够得到外侧芯部32。传递模塑成型、MIM也将上述混合物填充在成型模具中进行成型。在铸塑成型中,通过将上述混合物在不施加压力的情况下注入成型模具中并使其成型和硬化而得到外侧芯部32。
外侧芯部32具有供将电抗器1α(组合体10)固定在设置对象9上的螺栓5插通的螺栓孔32h。螺栓孔32h为从外侧芯部32的上侧的面贯通至下侧的面的贯通孔。该螺栓孔32h的中心配置在从对线圈2进行励磁时形成在磁芯3上的主要的磁路离开的位置。如图3所示,关于从该主要的磁路离开的位置,例如可以举出以内侧芯部31的内侧面与外侧芯部32的内侧面的连接部分附近为中心P且以外侧芯部32的厚度r(沿线圈2的轴向的方向的大小)为半径而形成的圆的外方的区域(阴影部分)。在此,中心P设为沿着内侧芯部31的内侧面(沿着线圈2的轴向的方向)的线M与外侧芯部32的内侧面(与线圈2的轴向正交的方向)的交点。从主要的磁路离开的位置为外侧芯部32的角部区域。通过将螺栓孔32h的中心设置在上述区域内,可以认为实质上对磁路没有影响。
另外,作为从主要的磁路离开的位置,如图3所示,在将上述圆与外侧芯部32的外侧面的交点设为Q且将上述圆与外侧芯部32的内侧面的交点设为R时,可以举出比将交点Q与交点R连结的直线靠外方的区域。这是由于,作为磁路的特征,具有穿过磁通最短的路径的性质。根据该磁路的特征,如果是比将交点Q与交点R连结的直线靠外方的区域,则可以认为对磁路的影响较少。
在本实施方式中,螺栓孔32h由具备黄铜、不锈钢、钢等金属制的筒体和从筒体的各周缘分别向外方突出的环状的凸缘的筒部件(套筒)4构成。套筒4埋设在外侧芯部32内,套筒4的外表面(凸缘的端面)与外侧芯部32的外表面齐平面(参照图4)。套筒4承受螺栓5的紧固力,抑制构成外侧芯部32的复合材料发生损伤。由该套筒4构成的螺栓孔32h在上述外侧芯部32成型时能够以套筒4作为型芯而容易地成型。此外,套筒4不是必须的。在不使用套筒4的情况下,螺栓孔32h在外侧芯部32成型时能够通过以与螺栓孔32h对应的棒状体作为型芯进行配置而成型。
··内侧芯部
内侧芯部31为沿着卷绕部2a、2b的内部形状的形状。在此,是大致长方体状。在本实施方式中,由第一分割磁芯3A的一方的突出部、第二分割磁芯3B的一方的突出部和被这些突出部夹着的间隙材料33形成一个内侧芯部31。
与外侧芯部32同样地,内侧芯部31由在作为粘合剂的树脂中分散了磁性体粉末的复合材料构成。在本实施方式中,由于内侧芯部31与外侧芯部32为大致呈U字状的一体件,因此,由相同的材料构成。内侧芯部31与外侧芯部32独立地构成(在图1、2中所示的双点划线部分独立)的情况下,也可以使内侧芯部31形成为具备将上述磁性体粉末加压成型而成的压粉成型体和在其表面上成型的树脂模制部的结构。作为构成树脂模制部的树脂,例如能够使用PPS树脂、聚四氟乙烯(PTFE)树脂、液晶聚合物(LCP)、尼龙6、尼龙66等聚酰胺(PA)树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂等热塑性树脂。除此之外,也可以使用不饱和聚酯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、硅树脂等热硬化性树脂。也可以是,在这些树脂中含有氧化铝、二氧化硅等陶瓷填料来提高树脂模制部的散热性。在内侧芯部31和外侧芯部32独立地构成的情况下,两芯部31、32通过粘接或嵌合而连接,从而能够形成第一分割磁芯3A及第二分割磁芯3B。
间隙材料33能够使用氧化铝等陶瓷、聚丙烯等树脂等非磁性材。除此之外,也可以通过将两分割磁芯3A、3B的分成两股的突出部分粘接的粘接剂来构成间隙材料33。
·平板部件
平板部件7是减弱伴随着螺栓5的紧固力的对复合材料的应力的部件,是具有供将电抗器1α(组合体10)固定在设置对象9上的螺栓5插通的贯通孔7h的板状部件。如果在使平板部件7的贯通孔7h与外侧芯部32的螺栓孔32h对齐的状态下,将螺栓5插通入贯通孔7h及螺栓孔32h,则平板部件7夹在外侧芯部32与螺栓5的头部之间。在此,由于螺栓孔32h由套筒4构成,平板部件7的一部分夹在套筒4的凸缘与螺栓5的头部之间(参照图4)。
平板部件7可以使用机械强度优异的各种材料。例如,作为平板部件7的构成材料,可以举出使用铝或其合金、镁或其合金、铜或其合金、铁或奥氏体不锈钢等金属材料。特别优选的是,奥氏体不锈钢等非磁性材料。另外,如果导热性优异,则即使在电抗器1α动作时外侧芯部32发热,也能够期待将平板部件7作为散热路径进行散热。除此之外,也可以使用具有能够耐受电抗器1α动作时的温度等的耐热性的树脂,例如,可以使用PTFE等氟树脂。在平板部件7由树脂构成的情况下,能够适当地使用在电抗器1α的使用温度下抗蠕变特性比复合材料的树脂高的树脂、在电抗器1α的使用温度下硬度比复合材料的树脂高的树脂。
平板部件7具有比螺栓5的头部的外周缘更向外方延伸的大小(参照图4)。由此,能够成为螺栓5的头部切实地接触到平板部件7的状态,能够利用平板部件7减弱伴随着螺栓5的紧固力的对复合材料的应力。平板部件7的延伸到上述外方的面积越大,越能够在平板部件7的较宽范围内地承受伴随着上述紧固力的应力,因此能够进一步减弱伴随着上述紧固力的对复合材料的应力,能够进一步降低外侧芯部32所承受的最大应力。平板部件7的延伸到上述外方的面积可以举出比俯视观察螺栓5的头部时的面积大10%以上。在螺栓孔32h的套筒4的凸缘比螺栓5的外周缘大的情况下,优选的是,平板部件7具有比该凸缘的外周缘更向外方延伸的大小。
在此,平板部件7具有与各外侧芯部32的上表面的大小实质上相同的大小(参照图1、4)。在平板部件7形成有两个贯通孔7h。即,平板部件7具有横跨在各外侧芯部32中形成的两个螺栓孔32h的大小。这样一来,在形成为具有与形成在各外侧芯部32的多个螺栓孔32h对应的贯通孔7h的一片平板部件7时,与形成为与外侧芯部32的螺栓孔32h对应的多个平板部件7的情况相比,能够减少部件个数。在平板部件7具有横跨外侧芯部32的螺栓孔32h的大小的情况下,优选的是,如上所述,构成外侧芯部32的螺栓孔32h的套筒4埋设在外侧芯部32。即,通过使套筒4的凸缘的端面与外侧芯部32的上侧的面齐平面,能够利用套筒4和外侧芯部32的上侧的面分散伴随着螺栓5的紧固力的对复合材料的应力。另外,平板部件7与套筒4及外侧芯部32的上侧的面接触,易于维持稳定的配置状态(参照图4)。
外侧芯部32中的配置线圈2的连结部2r的一侧在连结部2r的下侧的面与外侧芯部32的上侧的面之间夹设平板部件7。在该情况下,优选的是,平板部件7在至少与连结部2r的相对部位配置有绝缘材料。具体来说,可以举出利用在上述相对部位具有树脂等绝缘被覆层的金属来构成平板部件7的情况,或全部利用树脂来构成平板部件7的情况。
平板部件7以露出线圈2的方式配置。即,配置在各外侧芯部32且未延伸到内侧芯部31侧和线圈2侧。因此,即使在电抗器1α动作时由于通电使线圈2和磁芯3发热,也能够使线圈2作为散热路径而散热,因此,能够抑制磁芯3(外侧芯部32)的升温,并能够抑制外侧芯部32的蠕变变形。在此,线圈2的表面未被平板部件7及其以外的部件覆盖,线圈2的表面露出到外方,但线圈2的表面也可以被与平板部件7不同的另外的部件覆盖。优选的是,该另外的部件的散热性优异。
关于平板部件7的厚度,只要能够利用平板部件7减弱伴随着螺栓5的紧固力而作用的应力,则能够适当地选择。平板部件7的厚度例如可以举出0.2mm以上且3.0mm以下。通过使平板部件7的厚度处于上述范围,能够使平板部件7在不会无谓地增厚的情况下充分地减弱伴随着上述紧固力的对复合材料的应力。
优选的是,螺栓5使用由奥氏体不锈钢等非磁性金属材料构成的螺栓。
·接合层
如图1、2、4所示,本实施方式所示的电抗器1α在组合体10的下侧设置有接合层8。接合层8夹在组合体10与设置对象9之间。通过设置接合层8,能够将组合体10牢固地固定在设置对象9上,能够实现线圈2动作的限制、散热性的提高、向设置对象9的固定的稳定化等。接合层8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,进一步优选为1W/m·K以上,特别优选为2W/m·K以上)。具体的树脂可以举出环氧树脂、硅树脂、不饱和聚酯等热硬化性树脂、PPS树脂、LCP等热塑性树脂。如果使用片状的材料作为接合层8,则易于配置接合层8。
·其他结构
上述电抗器1α能够具备配置在内侧芯部31的外周面与卷绕部2a、2b的内周面之间并粘接内侧芯部31与卷绕部2a、2b的粘接片材(未图示)。由于能够通过粘接片材来固定线圈2与磁芯3的相对位置,能够抑制因电抗器1α动作时的振动等引起的线圈2与磁芯3的相对的位置偏移。
粘接片材能够利用具有粘接性的绝缘性树脂来构成,例如,利用环氧树脂、硅树脂、不饱和聚酯等热硬化性树脂、PPS树脂、LCP等热塑性树脂来构成。也可以通过在这些绝缘性树脂中含有上述的陶瓷填料等来提高粘接片材的导热性。另外,也可以利用发泡树脂来构成粘接片材。如果是发泡树脂制的粘接片材,则在第一分割磁芯3A及第二分割磁芯3B的各突出部(内侧芯部31)上粘贴未发泡的粘接片材之后,易于将各分割磁芯3A、3B的突出部插入到卷绕部2a、2b。如果在将突出部插入到卷绕部2a、2b之后使未发泡的树脂发泡,则能够固定线圈2和磁芯3。
〔效果〕
以上说明的电抗器1α通过使平板部件7夹设在外侧芯部32(套筒4的凸缘)与螺栓5的头部之间而能够利用平板部件7减弱伴随着螺栓5的紧固力的对复合材料的应力。因此,即使在将螺栓5紧固时或在电抗器1α动作时被施加振动冲击等负荷时,也可以通过上述紧固力减小外侧芯部32所受到的最大应力,因此,即使外侧芯部32由包含树脂的混合物构成,也能够抑制在外侧芯部32的螺栓孔32h的附近发生开裂等损伤。由于平板部件7以露出线圈2的方式配置,因此,即使电抗器1α动作时由于通电而使线圈2和磁芯3发热,也可以将线圈2作为散热路径而进行散热,因此,能够抑制磁芯3(外侧芯部32)的升温,从而能够抑制蠕变变形。因此,能够抑制螺栓5的紧固力的降低,能够维持电抗器1α的固定状态。
<变形例1>
平板部件可以横跨各外侧芯部而配置。例如,在配置平板部件的一侧的组合体的表面(例如上表面)实质上齐平面(线圈的上表面与外侧芯部的上表面齐平面)的情况下,可以举出利用一片平板部件进行针对各外侧芯部的配置的情况。即,可以举出使平板部件沿线圈的轴向配置的情况。不过,平板部件需要以具有使线圈在其轴向上从平板部件露出的露出部分的方式配置。作为这样的平板部件,可以举出具有外侧芯部分和矩形状的连接部分的I字状(H字状)的平板部件,该外侧芯部分具有与各外侧芯部的上表面的大小实质上相同的大小,该连接部分将该两个外侧芯部分连接且配置在线圈的各卷绕部之间。这样一来,与形成为与各平板部件对应的两片平板部件的情况相比,能够通过形成为横跨各外侧芯部而配置的一片平板部件而减少部件个数。
<实施方式2>
如图5所示,在实施方式2中,对平板部件7单独地配置于外侧芯部32的每一个螺栓孔32h的电抗器1β进行说明。在实施方式2中,仅平板部件7配置于每一个螺栓孔32h这一点不同,其他结构与实施方式1相同。在此,平板部件7是比实施方式1短的跑道形状。如果形成为具有与形成在外侧芯部32的多个螺栓孔32h对应的多个贯通孔7h的一片平板部件7,则需要使多个贯通孔7h同时与螺栓孔32h对位。通过使平板部件7单独地配置于外侧芯部32的每一个螺栓孔32h,平板部件7自身与外侧芯部32的螺栓孔32h对应地单独设置,因此,各个平板部件7的贯通孔7h与螺栓孔32h的对位不会相互影响。因此,平板部件7的贯通孔7h相对于外侧芯部32的螺栓孔32h的对位容易且高效。另外,与形成为遍及多个螺栓孔32h的平板部件的情况相比,能够减少平板部件的构成材料,能够实现材料成本的降低。
<实施方式3>
在实施方式3中,如图6所示,对外侧芯部32具备成为磁路的主体部32a以及与该主体部32a一体地成型并在主体部32a中的设置对象9附近位置向主体部32a的外周突出的安装部32b的电抗器1γ进行说明。实施方式3的电抗器1γ的特征之一在于,供将电抗器1γ固定在设置对象9上的螺栓5插通的螺栓孔32h形成于安装部32b这一点以及螺栓孔32h未使用套筒这一点。其他结构与实施方式1相同。以下,以与实施方式1的不同点为中心对电抗器1γ的各结构进行说明。
主体部32a具有在对线圈2进行励磁时形成于磁芯3的成为主要的磁路的部分。如实施方式1所说明地,该主要的磁路可以举出如下的区域,即,将沿着内侧芯部31的内侧面的线M与外侧芯部32的内侧面的交点设为中心P,并将外侧芯部32的厚度r作为半径而形成的圆的内方的区域(参照图3)。在此,主体部32a形成为具有大致梯形的上表面及下表面的柱状,在主体部32a的宽度方向(与线圈2的轴向正交的方向)的端部附近具有从主要的磁路离开的部分。外侧芯部32中的卷绕部2a、2b的并列方向上的中央部比其他部分突出。
安装部32b是用于将电抗器1γ(组合体10)固定在设置对象9上的部分。在本实施方式中,安装部32b形成为在主体部32a的下侧向主体部32a的外方突出的突片状。供将电抗器1γ固定在设置对象9上的螺栓5插通的螺栓孔32h形成于该安装部32b。通过使安装部32b形成在主体部32a的下侧,安装部32b接近设置对象9(冷却底座),因此能够抑制整体上达到高温。因此,该安装部32b不易产生蠕变变形,易于抑制螺栓5的紧固力的降低。因此,即使螺栓孔32h不使用在实施方式1中使用的套筒,也能够抑制构成外侧芯部32的复合材料的损伤。通过不使用套筒,能够减少部件个数且能够减少将套筒埋设在外侧芯部32的工序,因此生产性优异。
在此,平板部件7为仅将矩形的一端侧形成为半圆状的半跑道形状。通过将该平板部件7与形成在安装部32b的各螺栓孔32h对应地配置,能够利用平板部件7减弱伴随着螺栓5的紧固力的对复合材料的应力。在抑制上述螺栓5的紧固力的降低外,还能够抑制在外侧芯部32的螺栓孔32h的附近发生的开裂等损伤,从而能够更加稳定地维持电抗器1γ的固定状态。
<变形例2>
在上述的实施方式1~3中,作为平板部件,使用了比俯视观察外侧芯部而得到的轮廓形状稍微靠内侧的大小的平板部件而进行了说明。通过将平板部件形成为与上述轮廓形状对应的大小,平板部件的外周缘部位于被倒角的外侧芯部的角部的上方,因此,能够抑制外侧芯部的角部损伤。
产业上的可利用性
本发明的电抗器能够适当地应用于搭载在混合动力汽车、插电式混合动力汽车、电动汽车、燃料电池汽车等车辆上的车载用换流器(代表性的为DC-DC换流器)、空调机的换流器等各种换流器以及电力转换装置的结构部件。
标号说明
1α、1β、1γ 电抗器
10 组合体
2 线圈
2a、2b 卷绕部
2r 连结部
3 磁芯
3A 第一分割磁芯
3B 第二分割磁芯
31 内侧芯部
32 外侧芯部
33 间隙材料
32h 螺栓孔
32a 主体部
32b 安装部
4 筒部件(套筒)
5 螺栓
7 平板部件
7h 贯通孔
8 接合层
9 设置对象。
Claims (1)
1.一种电抗器,具备线圈与磁芯的组合体,所述磁芯配置在所述线圈的内外并形成闭合磁路,所述电抗器的特征在于,
所述线圈具备横向并排的一对卷绕部,
所述磁芯具备配置在各卷绕部的内侧的内侧芯部和配置在所述卷绕部的外侧且将横向并排的一对所述内侧芯部的一端部彼此和另一端部彼此分别连接的两个外侧芯部,
所述外侧芯部由在树脂中分散有磁性体粉末的复合材料构成,
所述外侧芯部具备:
主体部,具有成为磁路的部分;以及
安装部,与所述主体部一体地成型,并具有供将所述组合体固定在冷却底座上的螺栓插通的螺栓孔,所述安装部在所述主体部中的所述冷却底座的附近位置向所述主体部的外周突出,
所述螺栓孔的中心位于如下的圆的外方,所述圆以所述内侧芯部的内侧面与所述外侧芯部的内侧面之间的连接部分附近为中心,且以所述外侧芯部在沿着所述线圈的轴向的方向上的厚度为半径而形成,
在所述螺栓孔的内部未设置套筒,
所述电抗器具备平板部件,该平板部件通过所述螺栓而紧固于所述外侧芯部,并且以使所述线圈露出的方式配置,
所述螺栓和所述平板部件由非磁性金属材料形成,
两个所述外侧芯部中的至少一方具有多个所述螺栓孔,所述平板部件具有与所述各螺栓孔对应的多个贯通孔,并且具有跨所述多个螺栓孔的大小。
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