CN107516591B - 电抗器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供变压器磁芯的配置自由度高、另外散热性高且廉价的电抗器装置。使截面形状为U字型的散热板(105)接触形成变压器(101)上部的上部E型磁芯(102)的上表面及两侧面，从电抗器壳体(106)的开口的一面收容具备散热板(105)的变压器(101)，向变压器(101)与电抗器壳体(106)的间隙内填充灌封树脂材料，直至散热板(105)的下端部浸没为止。收容有变压器(101)的电抗器壳体(106)被安装固定于具备冷却机构的底座。

Description

电抗器装置
本申请是申请人为松下知识产权经营株式会社、国际申请日为2013年 3月8日、申请号为201380017994.1、发明名称为“电抗器装置”的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及散热性能优异的电抗器装置。
背景技术
近年来，插电式混合动力汽车(以下称作“PHEV(Plug-in Hybrid ElectricVehicle)”)及电动汽车(以下称作“EV(Electric Vehicle)”)逐渐普及。PHEV 或EV搭载有将外部的交流电源转换成直流并输出给车辆的蓄电池的车载充电器。在该车载充电器中，安装有用于功率因数的改善或平滑化等的具备线圈的电抗器装置。
对于用于PHEV或EV的车载充电器的电抗器装置，施加400伏特左右的非常高的电压。因此，线圈会因发热而变成高温。此时，为了防止车载充电器内的线圈过热，重要的是使电抗器装置具备高散热性。与此同时，使线圈与其外壳部件之间具备可靠的电绝缘性也是很重要的。
作为具备线圈的电抗器装置，已知有专利文献1中公开的技术。以下，使用图1来说明专利文献1中公开的电抗器装置。
包围被载置于散热器13上的变压器磁芯14的支架12具备：可紧贴变压器磁芯14地形成的保持部12a；以及从该保持部12a的两端延伸设置到散热器13侧的导热部12b。各导热部12b的下端部(固定部12c)通过螺栓B1固定于散热器13。另外，在散热器13中，在配置变压器磁芯14的位置形成有安装孔23，在该安装孔23内配设有变压器磁芯载置台25。并且，变压器磁芯14被夹持在被压缩螺旋弹簧28向支架12侧压靠的变压器磁芯载置台25与支架12的保持部12a之间，并且被固定于散热器13。
专利文献1中公开的电抗器装置由于具有上述结构，即使变压器磁芯 14的外形尺寸不均匀，也能够使保持部12a与上侧磁芯14a紧贴且固定于散热器13。因而，能够容易地使由变压器11产生的热通过支架12逸散至散热器13。
另外，专利文献2中公开有为了提高散热性而使用热传导率高的树脂的电抗器装置。以下，使用图2来说明专利文献2中公开的电抗器装置。
电抗器装置具备底座1、磁芯2、线圈3及固定部件4A、4B。磁芯2 的两端2A、2B被置于底座1的保持部1A、1B上，固定部件4A的按压面 41A将磁芯2的端部2A按压至保持部1A，固定部件4B的按压面41B将磁芯2的端部2B按压至保持部1B。并且，底座1、磁芯2、线圈3、固定部件4A、4B通过热传导率高的不饱和聚酯系树脂而一体地模制。
专利文献2中公开的电抗器装置通过具有上述结构，从而能够使由磁芯2产生的热经由保持部1A、1B及树脂而高效地向底座1散热。
专利文献1：日本特开2010-10453号公报
专利文献2：日本特开2004-95570号公报
发明内容
但是，在上述专利文献1所公开的电抗器装置中，压缩螺旋弹簧28被固定于向散热器13内部突出形成的凸起部21b，变压器磁芯14的位置受该压缩螺旋弹簧28的位置限制，因此存在变压器磁芯的配置自由度低的问题。另外，存在下述问题，即在金属彼此的触点处，因金属的凹凸等导致无法充分进行散热。
另外，在上述专利文献2所公开的电抗器装置中，由于大量使用昂贵的不饱和聚酯系树脂，因此存在电抗器装置的价格高的问题。
本发明的目的在于提供变压器磁芯的配置自由度高、另外散热性高且廉价的电抗器装置。
本发明的电抗器装置采用下述结构，包括：变压器磁芯，由上部磁芯与下部磁芯耦合而成；壳体，设置有底面和侧壁，从开口的一面收容所述变压器磁芯，且所述底面被安装固定于底座；树脂材料，被填充在所述壳体与收容的所述变压器磁芯的间隙内，与所述下部磁芯接触；以及散热部件，接触所述上部磁芯及填充的所述树脂材料，具有热传导性，且不覆盖所述下部磁芯，所述散热部件由金属材料构成，所述散热部件的下端部接触所述树脂材料，所述上部磁芯的热传递至所述散热部件，从所述散热部件的下端部传递至所述树脂材料，从所述树脂材料传递至所述壳体。
本发明的电抗器装置采用下述结构，包括：变压器磁芯，由上部磁芯与下部磁芯耦合而成；壳体，设置有底面和侧壁，所述底面被安装于底座，从开口的一面收容所述变压器磁芯；树脂材料，被填充在收容的所述变压器磁芯与所述壳体的间隙内，与所述下部磁芯接触；以及散热部件，接触所述上部磁芯及填充的所述树脂材料，具有热传导性，且不覆盖所述下部磁芯，所述散热部件的下端部接触所述树脂材料，所述散热部件与所述上部磁芯的接触处不接触所述树脂材料，所述上部磁芯的热传递至所述散热部件，从所述散热部件的下端部传递至所述树脂材料，从所述树脂材料传递至所述壳体。
根据本发明，能够廉价地提供变压器磁芯的配置自由度高、另外散热性高的电抗器装置。
附图说明
图1是专利文献1中公开的电抗器装置的结构图。
图2是专利文献2中公开的电抗器装置的结构图。
图3是本发明一实施方式的电抗器装置整体的立体图。
图4是图3的电抗器装置整体的分解立体图。
图5是图3的电抗器装置整体的剖视图。
图6是在图5的剖视图中由圆围成的区域的放大图。
图7(a)～7(c)是图3的电抗器装置整体的俯视图、正视图及右侧视图。
图8是使用截面形状为L字型的散热板的电抗器装置整体的立体图。
图9是图8的电抗器装置整体的剖视图。
图10(a)～10(c)是图8的电抗器装置整体的俯视图、正视图及右侧视图。
图11是使用截面形状为I字型的散热板的电抗器装置整体的立体图。
图12是图11的电抗器装置整体的剖视图。
图13(a)～13(c)是图11的电抗器装置整体的俯视图、正视图及右侧视图。
标记说明
100 电抗器装置
101 变压器
102 上部E型磁芯
103 下部E型磁芯
104 绕线筒
105 散热板
106 电抗器壳体
具体实施方式
以下，参照附图来详细说明本发明的实施方式。
(一实施方式)
图3是本发明一实施方式的电抗器装置100整体的立体图，图4是其分解立体图，图5是电抗器装置100整体的剖视图，图6是在图5的剖视图中由圆围成的区域的放大图。图7(a)是图1的电抗器装置100整体的俯视图，图7(b)是图1的电抗器装置100整体的正视图，图7(c)是图 1的电抗器装置100整体的右侧视图。
如图5所示，变压器101是由一对截面形状为E型的上部E型磁芯102、下部E型磁芯103耦合而成，在上部E型磁芯102及下部E型磁芯103的各中脚部102-1、103-1的周围卷绕有未图示的线圈。在该线圈的外周配置由绝缘性材料构成的绕线筒。绕线筒是覆盖线圈外周的筒状体。
覆盖具有此种结构的变压器101的上表面及左右两侧面的散热板105 嵌合于变压器101的外周。如图5所示，散热板105以截面形状呈U字型的方式由金属材料弯折而形成。作为散热板105而采用的典型的金属材料可列举热传导性优异且廉价的铝等。
另外，如图3及图4所示，变压器101被收容在电抗器壳体106内，并向电抗器壳体106的侧壁与变压器101的间隙内注入填充灌封树脂材料(未图示)并使其固化。此时，如图6所示，灌封树脂材料填充至散热板 105的下端部浸没为止，且以上部E型磁芯102不会浸没的方式填充。具体而言，考虑将灌封树脂材料填充至变压器101的高度的1/4以上且小于1/2的高度为止。由此，能够获得充分的散热特性，且能够将昂贵的灌封树脂材料的使用量抑制得较少。另外，固化的灌封树脂材料固定散热板105，能够将由变压器101产生的热从散热板105传递至电抗器壳体106。另外，作为灌封树脂材料，可列举硅类或环氧类的普通树脂。
电抗器壳体106的底面由热传导性高的金属性的板所构成，且设置有从底面垂直地延伸的侧壁，从开口的一面收容变压器101。电抗器壳体106 的底面被安装固定于具备冷却机构的底座(未图示)。即，本实施方式中，只要将电抗器壳体106的底面以接触的方式固定于底座(散热器等)即可，而无须如专利文献1那样，以接触散热器13(本发明中的底座)的方式通过螺栓B1等来固定支架12(本发明中的散热板105)。
这样，能够提高电抗器装置100的配置自由度，能够容易地进行设计变更等。另外，电抗器壳体106能够将从灌封树脂材料传递的热从底面的金属板传递至底座并冷却。
另外，如图7(a)、7(b)、7(c)所示，电抗器壳体106的侧壁具备与下部E型磁芯的高度为同程度的高度，只要至少具备灌封树脂材料能够浸没散热板105的下端部的高度即可。借助该结构，能够降低电抗器壳体侧壁的高度，能够有助于电抗器装置100的省空间化。
具有此种结构的电抗器装置100中，由变压器101产生的热传递至接触变压器101上表面及侧面的散热板105，并从散热板下端部依次传向灌封树脂材料、电抗器壳体106、底座，从而能够对包含上部E型磁芯102的变压器101进行冷却。
这样，本实施方式中，使散热板105接触形成变压器101上部的上部E 型磁芯102的外周，并向变压器101与电抗器壳体106的间隙内填充灌封树脂材料，直至散热板105的下端部浸没为止。由此，电抗器装置100的散热性提高，并且能够将昂贵的灌封树脂材料的使用量抑制得较少，从而能够提供廉价的电抗器装置100。
另外，从电抗器壳体106的开口的一面收容变压器101，并将电抗器壳体106固定于底座。由此，能够提高电抗器装置100的配置自由度，能够容易地进行设计变更等。
另外，本实施方式中，对使用截面形状为U字型的散热板的结构进行了说明，但本发明并不限于此。以下，对截面形状为L字型的情况进行说明。
图8是电抗器装置整体的立体图，图9是电抗器装置整体的剖视图，图10(a)是图8的电抗器装置整体的俯视图，图10(b)是图8的电抗器装置整体的正视图，图10(c)是图8的电抗器装置整体的右侧视图。
如这些图所示，也可将两个截面形状为L字型的散热板予以组合，并沿着变压器的上表面及左右两侧面进行粘合。根据该结构，能够使散热板只在一处弯折，因此散热板能够更加紧贴变压器的上表面及侧面。其结果，能够进一步提高散热性。图8～图10(a)、10(b)、10(c)中，表示将两个L字型的散热板予以组合的情况，但也可将一个L字型的散热板沿着变压器的上表面及一侧面进行粘接。
接下来，对截面形状为I字型的情况进行说明。图11是电抗器装置整体的立体图，图12是电抗器装置整体的剖视图，图13(a)是图11的电抗器装置整体的俯视图，图13(b)是图11的电抗器装置整体的正视图，图 13(c)是图11的电抗器装置整体的右侧视图。
如这些图所示，也可将截面形状为I字型的散热板沿着变压器的两侧面进行粘接。根据该结构，能够降低电抗器装置的高度，因此对于在PHEV 或EV中搭载电抗器装置时高度方向存在限制的情况有效。图11～图13(a)、 13(b)、13(c)中，表示了将两个I字型的散热板予以组合的情况，但也可将一个I字型的散热板沿着变压器的一侧面进行粘接。
无论使用上述哪种散热板，均必须使散热板的一部分接触上部E型磁芯，且使散热板的下端部浸没在灌封树脂材料中。
2012年8月10日申请的日本特愿2012-178138的申请中所含的说明书、附图及说明书摘要的公开内容全部被引用在本申请中。
工业实用性
本发明的电抗器装置能够适用于例如PHEV或EV等车辆中。

Claims (7)

1.电抗器装置，包括：
变压器磁芯，由上部磁芯与下部磁芯耦合而成；
壳体，设置有底面和侧壁，从开口的一面收容所述变压器磁芯，且所述底面被安装固定于底座；
树脂材料，被填充在所述壳体与收容的所述变压器磁芯的间隙内，与所述下部磁芯接触；以及
散热部件，接触所述上部磁芯及填充的所述树脂材料，具有热传导性，且不覆盖所述下部磁芯，
所述散热部件由金属材料构成，
所述散热部件的下端部接触所述树脂材料，
所述上部磁芯的热传递至所述散热部件，从所述散热部件的下端部传递至所述树脂材料，从所述树脂材料传递至所述壳体。
2.如权利要求1所述的电抗器装置，
所述变压器磁芯由两个E型磁芯耦合而成。
3.如权利要求1所述的电抗器装置，
所述树脂材料的填充量小于所述变压器磁芯的一半高度。
4.如权利要求1所述的电抗器装置，
所述散热部件通过所述树脂材料固化而固定。
5.如权利要求1所述的电抗器装置，
所述散热部件的材料为铝。
6.如权利要求1所述的电抗器装置，
所述散热部件的截面具有U字型、L字型和I字型中的任一形状。
7.如权利要求1所述的电抗器装置，
所述壳体被安装固定在具有冷却结构的底座上。
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