CN111316390B - 电抗器 - Google Patents
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Abstract
一种电抗器,具备:线圈,具有卷绕部;磁芯,配置于所述卷绕部的内部和外部,并形成闭合磁路;树脂模制部,包括介于所述卷绕部与所述磁芯之间的内侧树脂部,并且不覆盖所述卷绕部的外周面,所述磁芯包括:内磁芯块,设置在所述卷绕部内;以及外磁芯块,从所述卷绕部露出,所述外磁芯块具备:小面积部,包括连接面,所述连接面与所述内磁芯块的端面连接,并具有比所述端面的面积小的面积;以及大面积部,具有比所述内磁芯块的端面的面积大的磁路截面积,所述内磁芯块的端面具备重叠区域和非重叠区域,在组装有所述外磁芯块的状态下从所述外磁芯块的外端面沿所述卷绕部的轴向观察时,所述重叠区域与所述小面积部重叠,所述非重叠区域与所述小面积部及所述大面积部这两者均不重叠,所述树脂模制部包括端面包覆部,所述端面包覆部覆盖所述非重叠区域。
Description
技术领域
本公开涉及电抗器。
本申请要求基于2017年11月21日的日本申请的特愿2017-223947的优先权,并引用所述日本申请所记载的所有记载内容。
背景技术
专利文献1公开了作为用于车载变换器等的电抗器,包括具备一对卷绕部的线圈、磁芯、覆盖磁芯的外周并且不覆盖线圈而使线圈露出的树脂模制部。磁芯具备配置在卷绕部内的多个内磁芯块以及配置在卷绕部外的两个外磁芯块。这些磁芯块被组装成环状。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2017-135334号公报
发明内容
本公开的电抗器具备:
线圈,具有卷绕部;
磁芯,配置于所述卷绕部的内部和外部,并形成闭合磁路;以及
树脂模制部,包括介于所述卷绕部与所述磁芯之间的内侧树脂部,并且不覆盖所述卷绕部的外周面,
所述磁芯包括:内磁芯块,设置在所述卷绕部内;以及外磁芯块,从所述卷绕部露出,
所述外磁芯块具备:
小面积部,包括连接面,所述连接面与所述内磁芯块的端面连接,并具有比所述端面的面积小的面积;以及
大面积部,具有比所述内磁芯块的端面的面积大的磁路截面积,
所述内磁芯块的端面具备重叠区域和非重叠区域,在组装有所述外磁芯块的状态下从所述外磁芯块的外端面沿所述卷绕部的轴向观察时,所述重叠区域与所述小面积部重叠,所述非重叠区域与所述小面积部及所述大面积部这两者均不重叠,
所述树脂模制部包括端面包覆部,所述端面包覆部覆盖所述非重叠区域。
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的电抗器的概略侧视图。
图3A是实施方式1的电抗器所具备的磁芯的概略立体图。
图3B是实施方式1的电抗器所具备的磁芯中内磁芯块及外磁芯块的分解立体图。
图4是表示在实施方式1的电抗器中,将内磁芯块、外磁芯块及中介部件组装在一起的状态的主视图。
图5是表示实施方式1的电抗器所具备的外磁芯块的另一例的主视图。
图6是实施方式1的电抗器所具备的中介部件的主视图。
图7是表示在实施方式1的电抗器中,将内磁芯块和中介部件组装在一起的状态的主视图。
具体实施方式
[本公开所要解决的课题]
期望在散热性优异的基础上,还易于形成树脂模制部的电抗器。
专利文献1公开了作为各外磁芯块,是与内磁芯块的端面连接的内端面为一样的平面的柱状体,并且外磁芯块的下表面突出到比内磁芯块的下表面靠下方。与外磁芯块的上下表面和内磁芯块的上下表面齐平的情况相比,这样的外磁芯块由于具有上述突出部分,从而表面积变大,散热性优异。但是,由于具有上述突出部分,从而难以形成使线圈露出并且覆盖磁芯的外周的树脂模制部件。这是因为,难以将作为树脂模制部的原料的流动状态的树脂(以下,有时称为模制原料)导入到卷绕部与内磁芯块之间的筒状的间隙(以下,有时称为筒状间隙)。
详细而言,在组装内磁芯块与具有上述突出部分的外磁芯块时,外磁芯块被配置成堵塞由卷绕部的内周缘和内磁芯块的端面的周缘形成的开口部的至少一部分。专利文献1的图4的右半部分是沿卷绕部的轴向观察到的图。在该图中,在观察卷绕部内部时,在内磁芯块的周围具有4个开口部。但是,在外磁芯块组装于内磁芯块的状态下从外磁芯块的外端面观察时,内侧和下侧的两个开口部被外磁芯块覆盖而处于被堵塞的状态。上述4个开口部是由内磁芯块中的正方形状的端面的上端缘、下端缘、外侧缘及内侧缘与卷绕部的内周缘形成的开口部。在该状态下,若使模制原料从外磁芯块的外端面侧朝向内磁芯块侧流动,则能够经过未被外磁芯块覆盖的外侧的开口部和上侧的开口部,将模制原料导入至上述的筒状间隙。但是,从被外磁芯块覆盖的内侧的开口部和下侧的开口部难以导入模制原料。特别是在为了形成为更小型的电抗器,而使筒状间隙更狭窄的情况下等,更难以填充模制原料。因此,期望易于将模制原料填充到筒状间隙的结构。
因此,本公开的目的之一在于,提供一种电抗器,其在散热性优异的基础上,还易于形成树脂模制部。
[本公开的效果]
本公开的电抗器在散热性优异的基础上,还易于形成树脂模制部。
[本公开的实施方式的说明]
首先列出本公开的实施方式来进行说明。
(1)本公开的一个方式所涉及的电抗器具备:
线圈,具有卷绕部;
磁芯,配置于所述卷绕部的内部和外部,并形成闭合磁路;以及
树脂模制部,包括介于所述卷绕部与所述磁芯之间的内侧树脂部,并且不覆盖所述卷绕部的外周面,
所述磁芯包括:
内磁芯块,设置在所述卷绕部内;以及外磁芯块,从所述卷绕部露出,
所述外磁芯块具备:
小面积部,包括连接面,所述连接面与所述内磁芯块的端面连接,并具有比所述端面的面积小的面积;以及
大面积部,具有比所述内磁芯块的端面的面积大的磁路截面积,
所述内磁芯块的端面具备重叠区域和非重叠区域,在组装有所述外磁芯块的状态下从所述外磁芯块的外端面沿所述卷绕部的轴向观察时,所述重叠区域与所述小面积部重叠,所述非重叠区域与所述小面积部及所述大面积部这两者均不重叠,
所述树脂模制部包括端面包覆部,所述端面包覆部覆盖所述非重叠区域。
本公开的电抗器具备树脂模制部,该树脂模制部在使卷绕部露出的状态下覆盖内磁芯块的至少一部分。因此,通过内侧树脂部能够提高卷绕部与内磁芯块之间的绝缘性。另外,在用液体制冷剂等冷却介质来冷却电抗器的情况下,使卷绕部与冷却介质直接接触,从而散热性优异。而且,由于小面积部的磁路面积(连接面的面积)与大面积部的磁路面积(磁路截面积)不同,从而本公开的电抗器所具备的外磁芯块为凹凸形状。因此,与外磁芯块整体具有一样的磁路面积(相当于连接面的面积)的情况相比,易于从大面积部散热,或者大面积部易于与上述冷却介质接触。由此,本公开的电抗器的散热性更优异。在由于具有大面积部从而表面积更大的情况下,散热性更优异。
特别地,本公开的电抗器中,外磁芯块如上所述为凹凸形状,并且具备比内磁芯块的外周面突出的部分(大面积部的一部分)。将该突出部分的配置位置设为不覆盖内磁芯块的端面的位置。另外,将小面积部的配置位置设为覆盖内磁芯块的端面的位置。并且,将小面积部的大小设为不覆盖内磁芯块的端面的一部分的大小。如上所述的本发明的电抗器由于以下理由,易于将模制原料填充到卷绕部与内磁芯块之间的筒状间隙,从而易于形成树脂模制部。
在形成树脂模制部之前,在从外磁芯块的外端面沿卷绕部的轴向观察组装好的磁芯时(在此,相当于主视),内磁芯块的端面的非重叠区域从外磁芯块露出。其结果,由非重叠区域的周缘和卷绕部的内周缘形成的开口部也从外磁芯块露出。进而,能够确保由卷绕部的内周缘和内磁芯块的端面的周缘形成的开口部中的不被外磁芯块覆盖的部分。因此,在从外磁芯块的外端面侧朝向内磁芯块侧供给模制原料时,能够从自外磁芯块露出的上述开口部导入模制原料。而且,能够经过上述开口部将模制原料导入到上述的筒状间隙。
此外,与外磁芯块在其全长上具有大面积部的磁路截面积的情况相比,本公开的电抗器能够减轻外磁芯块。因此,能够实现轻量化。
(2)作为本公开的电抗器的一例,可举出如下方式:
所述外磁芯块的相对磁导率大于所述内磁芯块的相对磁导率。
上述方式中,即使外磁芯块的连接面比内磁芯块的端面小,也能够降低两磁芯块间的漏磁通。因此,上述方式能够降低由上述漏磁通引起的损耗。
(3)作为本公开的电抗器的一例,可举出如下方式:
所述内磁芯块由包含磁性粉末和树脂的复合材料的成型体构成。
在降低磁性粉末的填充率时,复合材料的成型体易于减小相对磁导率。如果内磁芯块的相对磁导率小于外磁芯块的相对磁导率,则如上所述,能够降低两磁芯块间的漏磁通。另外,如果内磁芯块的相对磁导率减小到一定程度(参照后述的(5)),则能够形成为不具有磁隙的磁芯。在无磁隙结构的磁芯中,实质上不产生由磁隙引起的漏磁通。因此,能够使上述的筒状间隙更小。因此,上述方式能够进一步降低基于两磁芯块间的漏磁通或由磁隙引起的漏磁通的损耗,或者由于筒状间隙较小从而能够形成为更小型。即使在筒状间隙较小的情况下,也如上述那样易于从自外磁芯块露出的开口部将模制原料导入到筒状间隙,从而易于形成树脂模制部。
(4)作为上述(3)的电抗器的一例,可举出如下方式:
所述外磁芯块的连接面的面积为由所述内磁芯块的端面的面积与所述内磁芯块中的所述磁性粉末的填充率的乘积求得的值以上。
在上述方式中,上述乘积值可以说是内磁芯块的有效磁路面积。因此,外磁芯块的连接面的面积具有内磁芯块的有效磁路面积以上的面积。因此,上述方式能够更可靠地降低内磁芯块与外磁芯块之间的漏磁通。
(5)作为本公开的电抗器的一例,可举出如下方式:
所述内磁芯块的相对磁导率为5以上且50以下,
所述外磁芯块的相对磁导率为所述内磁芯块的相对磁导率的2倍以上。
上述方式中,在外磁芯块的相对磁导率大于内磁芯块的相对磁导率的基础上,两个相对磁导率的差还较大。因此,如上述(2)所说明的那样,能够更可靠地降低两磁芯块间的漏磁通。通过上述差,能够实质上消除上述漏磁通。另外,上述方式中,由于内磁芯块的相对磁导率低,所以能够形成为无磁隙结构的磁芯。因此,上述方式能够如在上述的(3)中所说明的那样,进一步降低由漏磁通引起的损耗,或者形成为更小型,并且易于形成树脂模制部。
(6)作为上述(5)的电抗器的一例,可举出如下方式:
所述外磁芯块的相对磁导率为50以上且500以下。
上述方式中,除了上述的(5)以外,还由于外磁芯块的相对磁导率满足上述特定的范围,所以易于增大外磁芯块的相对磁导率与内磁芯块的相对磁导率之差。如果上述差较大(例如为100以上),则即使减小外磁芯块的小面积部,也能够降低两磁芯块间的漏磁通。另外,如果外磁芯块的小面积部较小,则内磁芯块的非重叠区域变大。因此,从外磁芯块露出的上述开口部也变大,从而更易于形成树脂模制部。
(7)作为上述(6)的电抗器的一例,可举出如下方式:
所述外磁芯块由压粉成型体构成。
如果是压粉成型体,则能够容易且致密地成型上述凹凸形状的外磁芯块。因此,能够高精度地获得相对磁导率满足上述(5)的范围的外磁芯块。因此,上述方式中,外磁芯块的制造性优异。
(8)作为本公开的电抗器的一例,可举出如下方式:
所述线圈具有以各轴平行的方式横向排列配置的一对所述卷绕部,
所述磁芯具有配置在各卷绕部内且横向排列的一对所述内磁芯块,
所述重叠区域包含将所述各内磁芯块的端面在所述一对内磁芯块的横向排列方向上二等分而得到的区域中的靠近相邻的所述内磁芯块的一侧的区域的50%以上。
若将内磁芯块的端面中的上述靠近相邻的内磁芯块的一侧的区域(以下,有时称为内侧区域)与远离相邻的内磁芯块的一侧的区域(以下,有时称为外侧区域)进行比较,则磁通易于通过内侧区域。上述方式中,重叠区域较多地包含上述内侧区域。因此,能够降低内磁芯块与外磁芯块之间的漏磁通。
[本公开的实施方式的详细内容]
以下,参照附图具体说明本公开的实施方式。图中的同一标号表示同一名称物。
[实施方式1]
参照图1~图7对实施方式1的电抗器1进行说明。
在以下的说明中,将电抗器1中的与设置对象接触的设置侧作为下侧,并将其相对侧作为上侧而进行说明。例示了各图的下侧为电抗器1的设置侧的情况。
<概要>
如图1所示,实施方式1的电抗器1具备线圈2、形成闭合磁路的磁芯3及树脂模制部6。在该例中,线圈2具有一对卷绕部2a、2b。各卷绕部2a、2b以各轴平行的方式横向排列配置。磁芯3包括分别配置在卷绕部2a、2b内且横向排列的一对内磁芯块31、31以及从卷绕部2a、2b露出的两个外磁芯块32、32。树脂模制部6包括分别介于卷绕部2a、2b与磁芯3(在此为内磁芯块31、31)之间的内侧树脂部61、61(图2)。树脂模制部6不覆盖各卷绕部2a、2b的外周面而使之露出。配置于卷绕部2a、2b的内部和外部的磁芯3将外磁芯块32、32配置成夹着沿卷绕部2a、2b横向排列的内磁芯块31、31,从而组装成环状。这种电抗器1代表性地安装于变换器壳体等设置对象(未图示)而使用。
特别地,实施方式1的电抗器1所具备的外磁芯块32具备磁路面积不同的小面积部321和大面积部322。如图3B所示,小面积部321包括与内磁芯块31的端面31e连接的连接面321e。连接面321e具有比内磁芯块31的端面31e的面积S31小的面积S32。大面积部322配置于从内磁芯块31的端面31e偏离的位置。另外,大面积部322具有比端面31e的面积S31大的磁路截面积S322。面积S32、S322均相当于磁路面积。
在具备这样的外磁芯块32的磁芯3和线圈2组装在一起的状态下(以下,有时称为组装状态),在从外磁芯块32的外端面32o沿卷绕部2a、2b的轴向观察内磁芯块31的端面31e时,端面31e的一部分(重叠区域312)被小面积部321覆盖。但是,端面31e的另一部分(非重叠区域316)没有被小面积部321及大面积部322这两者覆盖(也参照图4)。另外,由卷绕部2a(或卷绕部2b)的内周缘与非重叠区域316的周缘形成的开口部g3也没有被小面积部321及大面积部322这两者覆盖(图4)。因此,在电抗器1的制造过程中形成使线圈2露出并且覆盖磁芯3的树脂模制部6时,除了开口部g1、g2(图4,后述)以外,还能够从开口部g3导入模制原料。并且,能够经过这些开口部g1~g3,将模制原料导入到卷绕部2a(或卷绕部2b)与内磁芯块31之间的筒状间隙。因此,易于形成树脂模制部6。
以下,对每个结构要素进行详细说明。
〈线圈〉
该例的线圈2具备绕组以螺旋状卷绕而成的筒状的卷绕部2a、2b。作为具备横向排列的一对卷绕部2a、2b的线圈2,可举出以下的方式。
(α)具备由一条连续的绕组形成的卷绕部2a、2b和连结卷绕部2a、2b的连结部的方式。连结部由架设于卷绕部2a、2b之间的绕组的一部分构成。
(β)具备由两条独立的绕组分别形成的卷绕部2a、2b和以下的接合部的方式(例示于图1)。接合部通过从卷绕部2a、2b引出的绕组的两端部中的一个端部彼此利用焊接或压接等接合而成。
任一方式中,从各卷绕部2a、2b引出的绕组的端部(在(β)中为另一个端部)均用作与电源等外部装置连接的连接部位。
绕组可举出包覆线,该包覆线具备:由铜等构成的导体线;以及由聚酰胺酰亚胺等树脂构成,并覆盖导体线的外周的绝缘包覆层。该例的卷绕部2a、2b是将由包覆扁线构成的绕组进行扁立缠绕而形成的矩形筒状的扁立线圈。另外,卷绕部2a、2b使形状、卷绕方向、匝数等规格相同。绕组和卷绕部2a、2b的形状、大小等可以适当选择。例如,可举出将绕组设为包覆圆线,或将卷绕部2a、2b的形状设成圆筒状、椭圆状或跑道状等不具有角部的筒状。另外,也可以使各卷绕部2a、2b的规格不同。
在实施方式1的电抗器1中,卷绕部2a、2b的外周面整体不被树脂模制部6覆盖而露出。另一方面,在卷绕部2a、2b内夹着作为树脂模制部6的一部分的内侧树脂部61。因此,卷绕部2a、2b的内周面被树脂模制部6覆盖。
〈磁芯30〉
《概要》
该例的磁芯3在上述4个内磁芯块31、31及外磁芯块32、32被组装成环状的状态下,其外周被树脂模制部6覆盖。磁芯3通过树脂模制部6而被保持为一体。另外,该例的磁芯3为在磁芯块间实质上不包含磁隙的无磁隙结构。
在实施方式1的电抗器1中,外磁芯块32的磁路面积(磁路截面积)在其全长上并不一样,而是部分地不同。如图3B所示,外磁芯块32具备:具有磁路面积S32的小面积部321;以及具有比磁路面积S32大的磁路截面积S322的大面积部322。小面积部321、大面积部322成型为一体,外磁芯块32具有台阶形状。小面积部321具有与内磁芯块31连接的连接面321e。该例的小面积部321配置成在内磁芯块31的轴上排列。大面积部322不与内磁芯块31连接。该例的大面积部322配置成横跨横向排列的两个内磁芯块31、31之间,并且与两个内磁芯块31、31不重叠地配置(也参照图4)。
小面积部321的连接面321e具有磁路面积S32。另外,连接面321e的面积小于内磁芯块31的端面31e的面积S31。因此,在组装状态下,能够将内磁芯块31的端面31e的一部分形成为与外磁芯块32不重叠的区域即非重叠区域316(图4)。在形成树脂模制部6时,将未被外磁芯块32覆盖的非重叠区域316附近用作模制原料的导入部位。
以下主要参照图3A、图3B,依次对内磁芯块31、外磁芯块32进行说明。
图3A是将磁芯3组装在一起的状态下的立体图。在图3A中,用双点划线假想地表示覆盖磁芯3的外周的树脂模制部6。另外,图3B是分解表示一个内磁芯块31和一个外磁芯块32的立体图。在图3B中,对用双点划线假想地表示的内磁芯块31靠近外磁芯块32的状态进行说明。
《内磁芯块》
在该例中,磁芯3中配置在卷绕部2a内的部分和配置在卷绕部2b内的部分均主要由一个柱状的内磁芯块31构成。一个内磁芯块31中的各端面31e、31e与外磁芯块32、32的连接面321e、321e接合(也参照图2)。另外,在该例中,在内磁芯块31、外磁芯块32彼此的接缝部位配置有后述的中介部件5。
该例的内磁芯块31、31均具有相同的形状和相同的大小。如图3B所示,内磁芯块31为长方体状。另外,内磁芯块31在其全长上具有一样的磁路截面积S31(与端面31e的面积S31相同)。内磁芯块31的形状可以适当变更。例如,可列举出将内磁芯块31形成为圆柱状、六棱柱等多棱柱状等。在形成为棱柱等的情况下,可列举出对角部进行了C倒角或如图3B所示那样进行了R倒角的形状。通过使角部圆滑,在不易破损而强度优异基础上,还能够实现轻量化、与内侧树脂部61的接触面积的增大。磁路截面积S31(面积S31)可以适当选择以具有规定的磁特性。
《外磁芯块》
在该例中,磁芯3中配置在卷绕部2a外的部分和配置在卷绕部2b外的部分均主要由一个柱状的外磁芯块32构成。
该例的外磁芯块32、32均为相同的形状、相同的大小。如图3A、图3B所示,外磁芯块32是外端面32o及内端面32e为T字状的柱状体。详细而言,一个外磁芯块32具备长方体状的基部320、长方体状的小面积部321、321以及长方体状的突部323。小面积部321、321隔着基部320向左右两侧突出。突部323突出到基部320的下方。由基部320和突部323形成大面积部322。基部320和两个小面积部321、321的上表面(与设置面相反的一侧的面)实质上配置为齐平。在基部320及两个小面积部321、321和突部323中,朝向卷绕部2a、2b配置的面及其相对面分别形成T字状的内端面32e及T字状的外端面32o。内端面32e和外端面32o均实质上配置为齐平,并具有相同的大小。另外,在图2、图3B的右侧的外磁芯块32中,用双点划线假想地表示小面积部321和大面积部322之间的边界。
各小面积部321、321中形成内端面32e的一部分的部位是与内磁芯块31、31的端面31e、31e连接的连接面321e、321e。在小面积部321中,与内磁芯块31连接的连接面321e和与大面积部322连接的连接面(此处为基部320的一个面)均具有面积S32。而且,该面积S32比内磁芯块31的端面31e的面积S31小(S32<S31)。
大面积部322介于两个小面积部321、321之间,具有磁路截面积S322。大面积部分322除了具有面积S32的基部320以外还包括突部323。因此,磁路截面积S322比面积S32大(S32<S323)。另外,磁路截面积S322比内磁芯块31的端面31e的面积S31大(S31<S322)。即,磁芯3的面积满足S32<S31<S322。另外,大面积部322的磁路截面积S322是用与内磁芯块31、31的横向排列方向正交的平面切断时的截面积。
《组装状态》
当在组装状态下主视磁芯3时,如图4所示,外磁芯块32包括比内磁芯块31、31的外周面凹陷的部分和比内磁芯块31、31的外周面突出的部分这两者。上述凹陷的部分为小面积部321、321。这些小面积部321、321配置成覆盖内磁芯块31、31的端面31e、31e的一部分,并且不覆盖其他部分。上述突出的部分为突部323。该突部323配置为不与端面31e重叠。组装有这样的外磁芯块32的内磁芯块31的端面31e具备与小面积部321重叠的区域即重叠区域312以及与小面积部321和大面积部322这两者均不重叠的非重叠区域316。
在形成树脂模制部6之前的磁芯3中,内磁芯块31、31的非重叠区域316、316不被外磁芯块32覆盖而露出。其结果,由非重叠区域316、316的周缘和卷绕部2a、2b的内周缘形成的开口部g3也从外磁芯块32露出。能够将这样的开口部g3用作模制原料的向上述的筒状间隙的导入口。因此,可以认为该磁芯3中的成为上述导入口的部分(开口部g3、后述的开口部g1、g2)比由外磁芯块覆盖开口部g3的正面的磁芯(以下,有时称为现有磁芯)大。
该例的磁芯3在组装状态下从侧面观察时,如图2所示,各小面积部321、321的下表面(在此为靠近设置对象的一侧的面,以下相同)位于比内磁芯块31、31的下表面靠上方(远离设置对象的一侧)。另外,大面积部322(突部323)的下表面位于比内磁芯块31、31的下表面靠下方(靠近设置对象的一侧)。因此,该例的非重叠区域316构成内磁芯块31的端面31e的下方区域。开口部g3由端面31e、31e的下端缘和卷绕部2a、2b的内周缘形成。
该例的非重叠区域316为长方形状,但可以适当变更。非重叠区域316的形状可以通过改变外磁芯块32的小面积部321的形状、大小而容易地改变。例如,可举出将小面积部321形成为在主视时比图4小的长方形,而将非重叠区域316形成为包含内磁芯块31的端面31e的下端缘及外侧缘的L字状,或者形成为包含端面31e的上端缘及外侧缘和下端缘的“]”状等。图5例示了非重叠区域316为“]”状的情况。若具备L字状或“]”状的非重叠区域316,则能够使外磁芯块32的小面积部321更小,从而能够实现轻量化。另外,在开口部g1、g2附近设置与端面31e和小面积部321之间的高低差对应的空间。由于该空间较大,从而易于填充模制原料。由此,也容易经过该空间向开口部g1、g2导入模制原料。而且,树脂模制部6中的填充到上述空间中而成的部分容易变得比覆盖内磁芯块31的外周的部分的厚度厚。通过将这样的厚壁部分设置于内磁芯块31与外磁芯块32的连接部位,从而内磁芯块31与外磁芯块32之间的连接强度也优异。
被外磁芯块32覆盖的重叠区域312优选较多地包含以下的内侧区域。特别是,如本例那样,重叠区域312更优选包含内侧区域的50%以上。这里的内磁芯块31的端面31e的内侧区域是指,将内磁芯块31的端面31e在一对内磁芯块31、31的横向排列方向上二等分而得到的区域中的包含靠近相邻的内磁芯块31的内侧缘的区域。另外,将包含远离相邻的内磁芯块31的外侧缘的区域设为外侧区域。端面31e的内侧区域与外侧区域相比,更容易使磁通通过。因此,由于重叠区域312包含内侧区域的50%以上,所以易于降低内磁芯块31与外磁芯块32之间的漏磁通。如果重叠区域312包含内侧区域的60%以上、甚至包含70%以上,则更容易降低上述漏磁通。重叠区域312可以包含100%以下的范围内的内侧区域。重叠区域312包含越多的内侧区域,重叠区域312越容易变大。即,外磁芯块32的小面积部321容易变大,容易导致重量的增大。在期望更轻的情况下,重叠区域312可以包含内侧区域的98%以下,甚至95%以下、90%以下。可以使两个内磁芯块31、31的端面31e、31e的内侧区域的含量不同。但是,均优选含有内侧区域的50%以上,更优选如本例那样,上述含量相等。
《面积》
在磁芯3具有规定的电感且满足S32<S31<S322的范围内,可以根据内磁芯块31、外磁芯块32的材质(后述)来选择面积S31、S32、S322。内磁芯块31的重叠区域312的面积与外磁芯块32的小面积部321的面积S32相等。内磁芯块31的非重叠区域316的面积等于面积S31与面积S32之差。因此,小面积部321的面积S32越小,越能够增大内磁芯块31的非重叠区域316的面积。其结果,在形成树脂模制部6时,能够将由外磁芯块32的台阶部分和模具形成的空间确保得较大。由于上述空间较大,从而能够容易地将模制原料导入到该空间。另外,容易从该空间向开口部g3导入模制原料。但是,如果非重叠区域316的面积过大,则小面积部321的面积S32过小,内磁芯块31与外磁芯块32之间的漏磁通容易增大。优选考虑到树脂模制部6的形成容易性和低损耗化来选择外磁芯块32的面积S32。
外磁芯块32的小面积部321的面积S32取决于内磁芯块31、外磁芯块32的材质,例如可举出内磁芯块31的端面31e的面积S31的60%以上且小于100%。小面积部321的面积S32也可以进一步为端面31e的面积S31的65%以上、70%以上、75%以上、80%以上的程度。外磁芯块32的大面积部322的磁路截面积S322也取决于内磁芯块31、外磁芯块32的材质,例如可举出内磁芯块31的端面31e的面积S31的大于100%且200%以下。磁路截面积S322也可以进一步为端面31e的面积S31的150%以下、130%以下、120%以下的程度。在处于上述范围内时,磁芯3不易大型化。如果增大突部323,则大面积部322的磁路截面积S322能够容易地增大。例如,可举出将突部323设置成突部323的下表面与卷绕部2a、2b的下表面实质上齐平。在该情况下,突部323作为从磁芯3向设置对象的散热路径而效率地发挥作用,从而提高散热性。另外,在该情况下,也能够将突部323用作支承设置对象的支承部,从而电抗器1的设置状态的稳定性也优异。
外磁芯块32的形状可以在面积S32、S322满足S32<S31<S322的范围内适当变更。例如,如图5所示,可举出外磁芯块32具备突出到基部320的下方的突部323和突出到基部320的上方的突部324这两者。即,设为在主视时具有十字状的内端面32e的外磁芯块32。在该情况下,易于进一步增大大面积部322的表面积,从而易于提高散热性。突部323、324向远离卷绕部2a、2b的一侧突出。因此,例如易于向冷却介质等传热,从而散热性更优异。或者,例如可举出将外磁芯块32形成为在平面图(俯视图)中呈梯形或穹顶状的形状。即,将外磁芯块32形成为角部大到一定程度并进行了C倒角或R倒角的形状。通过使角部圆滑,能够实现角部的破裂防止或与树脂模制部6接触的接触面积的增大。
《特性》
可举出外磁芯块32的相对磁导率大于内磁芯块31的相对磁导率的情况。在该情况下,即使外磁芯块32的连接面321e小于内磁芯块31的端面31e,也能够降低内磁芯块31与外磁芯块32之间的漏磁通。具有这样的相对磁导率不同的内磁芯块31、外磁芯块32的电抗器1能够降低由上述漏磁通引起的损耗,从而是低损耗的。
此处的相对磁导率以如下方式求得。制作由与内磁芯块31、外磁芯块32相同的组成构成的环状的测定试样(外径34mm、内径20mm、厚度5mm)。在上述测定试样实施一次侧300匝、二次侧20匝的绕组。对于实施了绕组的测定试样,在H=0(Oe)~100(Oe)的范围内测定B-H初始磁化曲线。求出所得到的B-H初始磁化曲线的B/H的最大值,并将该最大值设为相对磁导率。这里的磁化曲线是所谓的直流磁化曲线。
外磁芯块32的相对磁导率大于内磁芯块31的相对磁导率,并且相对磁导率的差越大,越能够更可靠地降低内磁芯块31与外磁芯块32之间的漏磁通。特别是在外磁芯块32的相对磁导率为内磁芯块31的相对磁导率的2倍以上时,能够更可靠地降低上述漏磁通。在上述差更大的情况下,例如外磁芯块32的相对磁导率为内磁芯块31的相对磁导率的2.5倍以上、甚至为3倍以上、5倍以上、10倍以上时,更易于进一步降低上述漏磁通。优选地,能够实质上消除上述漏磁通。
内磁芯块31的相对磁导率可举出例如5以上且50以下。内磁芯块31的相对磁导率可以进一步低至10以上且45以下,甚至低至40以下、35以下、30以下。具备这样的低磁导率的内磁芯块31的磁芯3不易磁饱和。因此,能够形成为不具有磁隙的无磁隙结构的磁芯3。在无磁隙结构的磁芯3中,实质上不产生由磁隙引起的漏磁通。因此,易于减小上述的筒状间隙,能够形成为更小型的电抗器1。另外,即使筒状间隙较小,也具有开口部g3。因此,与上述的现有磁芯相比,易于将模制原料导入到筒状间隙,从而易于形成树脂模制部6。
外磁芯块32的相对磁导率可举出例如50以上且500以下。外磁芯块32的相对磁导率可以高至80以上、甚至高至100以上(内磁芯块31的相对磁导率为50时的2倍以上)、150以上、180以上。这样的高磁导率的外磁芯块32易于增大与内磁芯块31的相对磁导率的差。例如,可以将外磁芯块32的相对磁导率设为内磁芯块31的相对磁导率的2倍以上。在这种情况下,即使外磁芯块32的小面积部321更小,也能够降低内磁芯块31与外磁芯块32之间的漏磁通。如果小面积部321更小,则能够进一步增大内磁芯块31的非重叠区域316。因此,开口部g3更大,更容易将模制原料导入到上述的筒状间隙中。
《材质》
构成磁芯3的内磁芯块31、外磁芯块32可举出含有软磁性材料的成型体。软磁性材料可举出例如铁或铁合金(Fe-Si合金、Fe-Ni合金等)这样的软磁性金属等。作为磁芯块的具体例,可举出由包含磁性粉末和树脂的复合材料的成型体构成的树脂磁芯块、由对磁性粉末进行压缩成型所得的压粉成型体构成的压粉磁芯块、由软磁性材料的烧结体构成的铁氧体磁芯块、由层叠电磁钢板这样的软磁性金属板所得的层叠体构成的钢板磁芯块等。磁性粉末可举出由软磁性材料构成的粉末、还具备绝缘包覆层的包覆粉末等。磁芯3可举出包含选自上述树脂磁芯块、压粉磁芯块、铁氧体磁芯块以及钢板磁芯块中的一种磁芯块的单一方式、包含选自上述的多种磁芯块的混合方式。
构成树脂磁芯块的上述复合材料中的磁性粉末的含量可举出30体积%以上且80体积%以下。上述复合材料中的树脂的含量可举出10体积%且70体积%以下。从提高饱和磁通密度和散热性的观点出发,可以将磁性粉末的含量设为50体积%以上,甚至设为55体积%以上、60体积%以上。从提高制造过程中的流动性的观点出发,可以将磁性粉末的含量设为75体积%以下,甚至设为70体积%以下,并将树脂的含量设为超过30体积%。
上述复合材料中的树脂可举出热固性树脂、热塑性树脂、常温固化树脂、低温固化树脂等。热固性树脂例如可举出不饱和聚酯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、硅树脂等。热塑性树脂可举出聚苯硫醚(PPS)树脂、聚四氟乙烯(PTFE)树脂、液晶聚合物(LCP)、尼龙6或尼龙66这样的聚酰胺(PA)树脂、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂等。此外,也可以使用在不饱和聚酯中混合有碳酸钙、玻璃纤维的BMC(Bulk moldingcompound:团状模塑料)、混炼型硅橡胶、混炼型聚氨酯橡胶等。
上述复合材料若除了磁性粉末及树脂以外,还含有氧化铝或二氧化硅等非磁性且非金属粉末(填料),则可进一步提高散热性。非磁性和非金属粉末的含量可举出0.2质量%以上且20质量%以下。上述含量也可以进一步设为0.3质量%以上且15质量%以下、0.5质量%以上且10质量%以下。
上述复合材料的成型体可通过注塑成型或浇注成型等适当的成型方法制造。如果在制造过程中将磁性粉末的填充率调整得较低,则树脂磁芯块易于减小相对磁导率。例如,树脂磁芯块的相对磁导率可举出5以上且50以下。根据磁性粉末的组成,也可以形成为相对磁导率不同的树脂磁芯块。
上述压粉成型体代表性地可举出将含有磁性粉末和粘结剂的混合粉末压缩成型为规定的形状,再在成型后实施热处理所得的成型体。粘结剂可以使用树脂等。粘结剂的含量可举出30体积%以下的程度。在实施热处理时,粘结剂消失,或者成为热改性物。压粉成型体比复合材料的成型体更容易提高磁性粉末的含量(例如,超过80体积%,甚至为85体积%以上),从而容易得到饱和磁通密度和相对磁导率更高的磁芯块。例如,压粉磁芯块的相对磁导率可举出50以上且500以下。
该例的内磁芯块31为树脂磁芯块。该例的外磁芯块32为压粉磁芯块。另外,该例的内磁芯块31的相对磁导率为5以上且50以下。该例的外磁芯块32的相对磁导率为50以上且500以下。而且,外磁芯块32的相对磁导率为内磁芯块31的相对磁导率的2倍以上。
在将内磁芯块31设为树脂磁芯块的情况下,可举出外磁芯块32的连接面321e的面积S32为由内磁芯块31的端面31e的面积S31与内磁芯块31的磁性粉末的填充率α的乘积(S31×α)求得的值以上。在此,在内磁芯块31为树脂磁芯块的情况下,存在于内磁芯块31的端面31e的磁性粉末实质上作为磁路发挥作用。即,将端面31e的面积S31视为表观的磁路面积。可以将上述乘积值(S31×α)视为有效磁路面积。如果外磁芯块32的连接面321e的面积S32为上述乘积值(S31×α)以上,则连接面321e具有内磁芯块31的有效磁路面积以上的面积。因此,能够形成为可更可靠地降低内磁芯块31与外磁芯块32之间的漏磁通,并且具有规定特性的电抗器1。本例的面积S32为上述乘积值(S31×α)以上。
就树脂磁芯块中的磁性粉末的填充率α(%)而言,可举出简单地利用树脂磁芯块的截面中的磁性粉末的总面积比例的情况。总面积比例例如以如下方式求得。对树脂磁芯块的截面进行显微镜观察。提取该截面的面积S或规定大小的视场面积S中的磁性粉末。求出所提取的磁性粉末的总面积Sp。将(Sp/S)×100(%)设为总面积比例。严格地说,除去树脂磁芯块的树脂等而提取磁性粉末。可举出根据树脂磁芯块的体积V和提取出的磁性粉末的体积Vp求得填充率α=(Vp/V)×100(%)。
〈中介部件〉
该例的电抗器1还具备介于线圈2与磁芯3之间的中介部件5。中介部件5代表性地由绝缘材料构成,并且作为线圈2与磁芯3之间的绝缘部件或内磁芯块31、外磁芯块32相对于卷绕部2a、2b的定位部件等发挥作用。该例的中介部件5是配置内磁芯块31与外磁芯块32之间的接缝部位及其附近的长方形的框状的部件。在形成树脂模制部6时,这样的中介部件5也作为形成模制原料的流路的部件发挥作用。
以下,参照图4、图6、图7这三幅图对中介部件5的一例进行说明。这三幅图是从配置外磁芯块32的一侧(以下称为外磁芯侧)观察中介部件5的主视图。在上述三幅图中,配置卷绕部2a、2b的一侧(以下称为线圈侧)为纸面里侧,是看不到的。图4表示内磁芯块31、31和一个外磁芯块32和中介部件5组装在一起的状态。图6表示仅有中介部件5的状态。图7表示内磁芯块31、31和中介部件5组装在一起,并且未配置外磁芯块32的状态。
如图6所示,该例的中介部件5具备两个贯通孔51h、51h、多个支承部51、线圈槽部(未图示)以及磁芯槽部52h(作为类似的形状,参照专利文献1的外侧中介部52)。各贯通孔51h、51h从中介部件5的外磁芯侧向线圈侧贯通,并供内磁芯块31、31分别插通(也参照图7)。形成贯通孔51h、51h的内周面实质上与卷绕部2a、2b的内周面相连。支承部51从贯通孔51h的内周面部分地突出,并支承内磁芯块31的一部分(在本例中为4个角部)(图7)。线圈槽部设置于中介部件5的线圈侧。在线圈槽部嵌入各卷绕部2a、2b的端面及其附近。磁芯槽部52h设置于中介部件5的外磁芯侧。在磁芯槽部52h嵌入外磁芯块32的内端面32e及其附近(也参照图2)。外磁芯块32的大面积部322的上下表面由磁芯槽部52h的内周面支承(图4)。
卷绕部2a、2b嵌入到线圈槽部,内磁芯块31、31插通到各贯通孔51h、51h(图7),端面31e、31e与嵌入到磁芯槽部52h中的外磁芯块32的连接面321e、321e抵接。在该抵接状态下(图4),对中介部件5的形状、大小进行调整,以设置模制原料的流路。为了设置模制原料的流路,例如,如图4所示,可举出设置间隙。详细而言,在各内磁芯块31、31的未被支承部51支承的部位与贯通孔51h、51h的内周面之间、外磁芯块32与磁芯槽部52h之间等设置间隙。另外,该模制原料的流路设置成使模制原料不会漏出到卷绕部2a、2b的外周面。中介部件5只要具有上述功能,就能够适当选择形状、大小等,可以参照公知的结构。
在该例中,通过支承部51,在一个内磁芯块31的外周面与供该内磁芯块31插通的贯通孔51h的内周面之间设置3个开口部g1~g3。开口部g1~g3分别由内磁芯块31的端面31e的上端缘、外侧缘、下端缘与贯通孔51h的内周缘(在此视为卷绕部2a、2b的内周缘,以下同样)形成,不被外磁芯块32覆盖。将这样的开口部g1~g3用作模制原料的流路,特别是用作向上述的筒状间隙导入的导入口。
中介部件5的构成材料可列举各种树脂这样的绝缘材料。例如,可举出在构成树脂磁芯块的复合材料的项目中所说明的各种热塑性树脂、热固性树脂等。中介部件5能够通过注塑成型等公知的成型方法制造出。
<树脂模制部>
《概要》
树脂模制部6通过覆盖形成磁芯3的至少一个磁芯块的外周而具有以下功能。可举出保护磁芯块免受外部环境影响的功能、机械保护磁芯块的功能、提高磁芯块与线圈2、周围部件之间的绝缘性的功能等。并且,树脂模制部6通过不覆盖卷绕部2a、2b的外周而使之露出,从而能够提高散热性。这是因为,例如使卷绕部2a、2b与液体制冷剂等冷却介质直接接触。
如图2所示,树脂模制部6除了覆盖内磁芯块31、31的外周的内侧树脂部61、61以外,还具有端面包覆部6e、6e。端面包覆部6e、6e覆盖内磁芯块31、31的端面31e、31e的非重叠区域316、316。该例的树脂模制部6还具有覆盖外磁芯块32、32的外周的外侧树脂部62、62。另外,该例的树脂模制部6为连续形成内侧树脂部61、端面包覆部6e、外侧树脂部62所得的一体物,并且将磁芯3与中介部件5的组合物保持为一体。
以下,依次对内侧树脂部61、外侧树脂部62、端面包覆部6e进行说明。外侧树脂部62、62中覆盖外磁芯块32、32的台阶部分的区域与端面包覆部6e重叠,因此作为端面包覆部6e进行说明。
《内侧树脂部》
该例的内侧树脂部61为在上述筒状间隙(此处为方形筒状的空间)填充树脂模制部6的构成树脂而成的筒状体。在该例中,在内侧树脂部61的全长上具有大致一样的厚度。若如本例那样设为无磁隙结构的磁芯3,则能够减小筒状间隙。另外,能够根据筒状间隙的大小而减薄内侧树脂部61的厚度。内侧树脂部61的厚度可以适当选择。上述厚度可举出例如0.1mm以上且4mm以下。上述厚度也可以进一步设为0.3mm以上且3mm以下,甚至设为2.5mm以下、2mm以下、1.5mm以下的程度。
《外侧树脂部》
该例的外侧树脂部62除了外磁芯块32的外周面中的与内磁芯块31、31连接的内端面32e及其附近之外,实质上沿着外磁芯块32覆盖整个外磁芯块32。另外,外侧树脂部62具有大致一样的厚度。外侧树脂部62中的外磁芯块32的覆盖区域、厚度等可以适当选择。外侧树脂部62的厚度例如既可以与内侧树脂部61的厚度相等,也可以不同。
《端面包覆部》
该例的端面包覆部6e覆盖内磁芯块31的端面31e的非重叠区域316。另外,端面包覆部6e设置成厚壁,以填埋外磁芯块32的小面积部321与大面积部322之间的台阶部分。端面包覆部6e中的非重叠区域316的覆盖区域、厚度等可以适当选择。如本例那样通过端面包覆部6e填埋上述台阶部分的方式中,在形成树脂模制部6时,能够将由上述台阶部分和模具形成的空间确保得较大。因此,能够容易地将模制原料导入到该空间中。另外,容易从该空间向开口部g3导入模制原料。另外,能够形成为端面包覆部6e的厚度薄,并沿着磁芯3的外形的树脂模制部6。但是,若如本例那样具备填埋上述台阶部分的厚壁的端面包覆部6e,则易于将模制原料导入到上述空间,从而易于形成树脂模制部6。
《构成材料》
树脂模制部6的构成材料可举出各种树脂。例如,可举出PPS树脂、PTFE树脂、LCP、PA树脂、PBT树脂等热塑性树脂。如果将上述构成材料设为在这些树脂中含有导热性优异的上述填料等的复合树脂,则能够形成为散热性优异的树脂模制部6。也可以将树脂模制部6的构成树脂与中介部件5的构成树脂设为相同的树脂。在该情况下,树脂模制部6和中介部件5这两者的接合性优异。另外,由于上述两者的热膨胀系数相同,所以能够抑制由热应力引起的剥离、破裂等。树脂模制部6的成型可以利用注塑成型等。
《电抗器的制造方法》
实施方式1的电抗器1例如能够以如下方式制造出。将线圈2和形成磁芯3的磁芯块(此处为两个内磁芯块31、31和两个外磁芯块32、32)和中介部件5组装在一起。将该组合物收纳于树脂模制部6的成型模具(未图示),并利用模制原料覆盖磁芯块。
在该例中,在中介部件5的线圈侧配置卷绕部2a、2b,或者在各贯通孔51h、51h插通内磁芯块31、31,或者在各插入部件5的磁芯侧分别配置外磁芯块32、32。这样,可以容易地组装上述的组合物。形成树脂模制部件6之前的上述组合物中,如上所述那样,由卷绕部2a、2b和内磁芯块31、31形成的开口部g1~g3从外磁芯块32露出。另外,从卷绕部2a、2b的一端侧的开口部g1~g3起,经过上述的筒状间隙直至另一端侧的开口部g1~g3为止的空间不被外磁芯块32、32遮挡而连通。因此,能够将上述空间适当地用作模制原料的流路。
将上述的组合物收纳于成型模具,并填充模制原料。该填充可以利用从一个外磁芯块32朝向另一个外磁芯块32的单方向的填充,或者从各外磁芯块32、32朝向卷绕部2a、2b内的双方向的填充。在任一种填充方法中,均将外磁芯块32的外端面32o作为模制原料的填充开始位置。另外,经过外磁芯块32从卷绕部2a、2b的各端部填充模制原料。如果向上述的由外磁芯块32的台阶部分和模具形成的空间供给模制原料,则能够经过该空间将模制原料导入到开口部g3。另外,可以经过开口部g1~g3将模制原料导入到筒状间隙中。
《用途》
实施方式1的电抗器1可用于进行电压的升压动作或降压动作的电路的部件,例如各种变换器、电力变换装置的构成部件等。作为变换器的一例,可举出搭载于混合动力汽车、插电式混合动力汽车、电动汽车、燃料电池汽车等车辆的车载用变换器(代表性的是DC-DC变换器)、空调机的变换器等。
《效果》
实施方式1的电抗器1中,卷绕部2a、2b不被树脂模制部6覆盖而露出。因此,卷绕部2a、2b能够与例如液体制冷剂等冷却介质直接接触。这样的电抗器1的散热性优异。特别地,电抗器1具备凹凸形状的外磁芯块32,该外磁芯块32包括:具有磁路面积S32的小面积部321;以及具有磁路截面积S322(>S32)的大面积部322。因此,与外磁芯块具有一样的磁路面积S32的情况相比,电抗器1的散热性更优异。这是因为,易于从大面积部322散热,或者大面积部322易于与上述的冷却介质接触。在由于具备大面积部322,从而与具有一样的磁路截面积S31的外磁芯块相比表面积较大的情况下,散热性更优异。
另外,实施方式1的电抗器1的大面积部322具有比内磁芯块31的外周面突出的部分。其中,该突出部分配置于不覆盖内磁芯块31的端面31e的位置。另外,小面积部321覆盖内磁芯块31的端面31e的一部分,不覆盖其他部分。因此,在形成使线圈2露出并且覆盖磁芯3的树脂模制部6时,易于导入模制原料。这是因为,除了开口部g1、g2以外,由从外磁芯块32露出的端面31e的非重叠区域316的周缘形成的开口部g3也可用于模制原料的导入口。另外,经过上述导入口(开口部g1~g3),能够容易地将模制原料导入到卷绕部2a、2b与内磁芯块31、31之间的筒状间隙。因此,实施方式1的电抗器1与具备上述现有磁芯的情况相比,能够容易且高精度地形成内侧树脂部61,所以易于形成树脂模制部6。
而且,具备小面积部321和大面积部322的外磁芯块32与具有均匀的磁路截面积S322的外磁芯块相比,重量较轻。因此,能够形成为轻量的电抗器1。该例的外磁芯块32由压粉成型体构成,与同一体积的复合材料的成型体相比,重量容易变大。但是,由于外磁芯块32的轻量化,从而能够形成为轻量的电抗器1。此外,实施方式1的电抗器1通过内侧树脂部61、61而提高了卷绕部2a、2b与内磁芯块31、31之间的绝缘性。
该例的电抗器1还起到如下效果。
(1)能够形成为低损耗的电抗器1。
这是因为外磁芯块32的相对磁导率大于内磁芯块31的相对磁导率,因此能够降低内磁芯块31与外磁芯块32之间的漏磁通。
这是因为内磁芯块31的重叠区域312包含内侧区域的50%以上,所以更易于降低内磁芯块31与外磁芯块32之间的漏磁通。
外磁芯块32的连接面321e的面积S32为内磁芯块31的端面31e的面积S31与上述复合材料中的磁性粉末的填充率α的乘积值(S31×α)以上。因此,更易于降低内磁芯块31与外磁芯块32之间的漏磁通。
将内磁芯块31形成为相对磁导率为5以上且50以下的复合材料的成型体。将外磁芯块32形成为相对磁导率为50以上500以下,且为内磁芯块31的相对磁导率的2倍以上的压粉成型体。因此,能够形成为无磁隙结构的磁芯3,实质上不会产生由磁隙引起的损耗。
(2)能够形成为小型的电抗器1。
由于为无磁隙结构,从而能够减小上述的筒状间隙。进而,能够减薄内侧树脂部61的厚度。
将内磁芯块31设为复合材料的成型体,并将外磁芯块32设为压粉成型体。因此,与形成为复合材料的成型体的磁芯的情况相比,易于使磁芯3小型化。
这是因为具备小面积部321的外磁芯块32比具有一样的磁路截面积S322的外磁芯块更易于小型化。
另外,即使筒状间隙小,也能够如上述那样利用开口部g1~g3,因此易于将模制原料导入到筒状间隙。因此,易于形成树脂模制部6。
(3)内磁芯块31与外磁芯块32的连接强度优异。
这是因为形成磁芯3的磁芯块的个数少,从而磁芯块彼此的接合部位少。另外,树脂模制部6包括内侧树脂部61和外侧树脂部62,两者连续而形成为一体。因此,由树脂模制部6覆盖的磁芯3能够提高作为一体物的刚性。
这是因为树脂模制部6中的内磁芯块31与外磁芯块32的连接部位包括比内侧树脂部61壁厚的端面包覆部6e。即使内磁芯块31与外磁芯块32彼此不通过粘接剂连接,由于具备上述的厚壁部位,也能够将磁芯3牢固地保持为一体。
(4)通过将内磁芯块31设为复合材料的成型体,从而耐腐蚀性也优异。这是因为复合材料包含树脂。
(5)通过将外磁芯块32形成为压粉成型体,并用外侧树脂部62覆盖外磁芯块32的实质整体,从而耐腐蚀性优异。
(6)形成磁芯3的磁芯块的个数少,从而组装的部件数量少(在该例中,线圈2、磁芯块、中介部件5合计为7个)。因此,组装作业性优异。
本发明并不限定于这些例示,而是由权利要求书示出,并旨在包括与权利要求书等同的含义和范围内的全部变更。
例如,对于上述的实施方式1,能够进行以下的(a)~(d)中的至少一个变更。
(a)具备自粘型的线圈。
在该情况下,使用具备热粘层的绕组,在形成卷绕部2a、2b之后,进行加热而使热粘层熔融、固化,由此,通过热粘层将相邻的匝接合在一起。这样,在组装线圈2和磁芯3时等,能够使卷绕部2a、2b保形,作业性优异。
(b)具备多个内磁芯块,并且具备介于内磁芯块之间的间隙部。
(c)具备从基部320向靠近卷绕部2a、2b的一侧以及远离卷绕部2a、2b的一侧中的至少一侧突出的部分(未图示),而形成为在平面图(俯视图)中呈T字状或十字状的外磁芯块32。
在该情况下,也易于从大面积部322散热,从而易于提高散热性。
(d)具备以下的至少一种:
(d1)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的物理量的传感器(未图示);
(d2)安装于线圈2的外周面的至少一部分的散热板(例如金属板等);
(d3)介于电抗器的设置面与设置对象或(d2)的散热板之间的接合层(例如粘接剂层。优选为绝缘性优异的接合层);以及
(d4)一体成型于外侧树脂部62,用于将电抗器固定于设置对象的安装部。
标号说明
1电抗器
2线圈,2a、2b卷绕部
3磁芯,31内磁芯块,32外磁芯块
31e端面,312重叠区域,316非重叠区域
320基部,321小面积部,322大面积部
323、324突部,321e连接面,32e内端面
32o外端面
5中介部件,51h贯通孔,51支承部,52h磁芯槽部
6树脂模制部,6e端面包覆部,61内侧树脂部
62外侧树脂部
g1、g2、g3开口部
Claims (8)
1.一种电抗器,具备:
线圈,具有卷绕部;
磁芯,配置于所述卷绕部的内部和外部,并形成闭合磁路;以及
树脂模制部,包括介于所述卷绕部与所述磁芯之间的内侧树脂部,并且不覆盖所述卷绕部的外周面,
所述磁芯包括:
内磁芯块,设置在所述卷绕部内;以及
外磁芯块,从所述卷绕部露出,
所述外磁芯块具备:
长方体状的基部;
长方体状的小面积部,隔着所述基部向左右两侧突出,包括连接面,所述连接面与所述内磁芯块的端面连接,并具有比所述端面的面积小的面积;以及
长方体状的突部,突出到所述基部的下方和上方中的至少一方,
由所述基部和所述突部形成大面积部,所述大面积部具有比所述内磁芯块的端面的面积大的磁路截面积,
在所述基部、所述小面积部及所述突部中,朝向所述卷绕部配置的面及与朝向所述卷绕部配置的面相对的面分别形成内端面及外端面,所述内端面和所述外端面均配置为齐平,并具有相同的大小,
所述内磁芯块的端面具备重叠区域和非重叠区域,在组装有所述外磁芯块的状态下从所述外磁芯块的外端面沿所述卷绕部的轴向观察时,所述重叠区域与所述小面积部重叠,所述非重叠区域与所述小面积部及所述大面积部这两者均不重叠,
所述树脂模制部包括端面包覆部,所述端面包覆部覆盖所述非重叠区域。
2.根据权利要求1所述的电抗器,其中,
所述外磁芯块的相对磁导率大于所述内磁芯块的相对磁导率。
3.根据权利要求1或2所述的电抗器,其中,
所述内磁芯块由包含磁性粉末和树脂的复合材料的成型体构成。
4.根据权利要求3所述的电抗器,其中,
所述外磁芯块的连接面的面积为由所述内磁芯块的端面的面积与所述内磁芯块中的所述磁性粉末的填充率的乘积求得的值以上。
5.根据权利要求1或2所述的电抗器,其中,
所述内磁芯块的相对磁导率为5以上且50以下,
所述外磁芯块的相对磁导率为所述内磁芯块的相对磁导率的2倍以上。
6.根据权利要求5所述的电抗器,其中,
所述外磁芯块的相对磁导率为50以上且500以下。
7.根据权利要求6所述的电抗器,其中,
所述外磁芯块由压粉成型体构成。
8.根据权利要求1或2所述的电抗器,其中,
所述线圈具有以各轴平行的方式横向排列配置的一对所述卷绕部,
所述磁芯具有配置在各卷绕部内且横向排列的一对所述内磁芯块,
所述重叠区域包含将所述各内磁芯块的端面在所述一对内磁芯块的横向排列方向上二等分而得到的区域中的靠近相邻的所述内磁芯块的一侧的区域的50%以上。
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