电抗器转让专利
申请号 : CN201880023986.0
文献号 : CN110520949B
文献日 : 2021-07-02
发明人 : 稻叶和宏 , 吉川浩平
申请人 : 株式会社自动网络技术研究所 , 住友电装株式会社 , 住友电气工业株式会社
摘要 :
权利要求 :
1.一种电抗器,具备:
线圈,具有卷绕部;及
磁芯,包括芯片,该芯片具有配置于所述卷绕部的内侧的内侧芯部,其中,
所述芯片为包含磁性粉末和树脂的复合材料的成型体,所述电抗器具备:
第一突起,从所述内侧芯部的外周面突出地一体成型,且与所述卷绕部的内周面相接而对所述卷绕部的径向进行定位;及第二突起,从所述芯片突出地在与所述卷绕部的端面相向的位置一体成型,且与所述卷绕部的端面相接而对所述卷绕部的轴向进行定位。
2.根据权利要求1所述的电抗器,其中,所述第一突起的高度为1mm以下。
3.根据权利要求1所述的电抗器,其中,所述第二突起的高度为所述卷绕部的端面的宽度的1/3以上。
4.根据权利要求2所述的电抗器,其中,所述第二突起的高度为所述卷绕部的端面的宽度的1/3以上。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的电抗器,其中,所述第一突起在所述内侧芯部的整个长度上连续地形成。
6.根据权利要求1~4中任一项所述的电抗器,其中,具备配置于所述第一突起的外周面且夹设于所述卷绕部的内周面与所述第一突起的外周面之间的绝缘层。
7.根据权利要求5所述的电抗器,其中,具备配置于所述第一突起的外周面且夹设于所述卷绕部的内周面与所述第一突起的外周面之间的绝缘层。
8.根据权利要求1~4中任一项所述的电抗器,其中,具备配置于与所述卷绕部的端面相向的所述第二突起的内端面且夹设于所述卷绕部的端面与所述第二突起的内端面之间的绝缘层。
9.根据权利要求5所述的电抗器,其中,具备配置于与所述卷绕部的端面相向的所述第二突起的内端面且夹设于所述卷绕部的端面与所述第二突起的内端面之间的绝缘层。
10.根据权利要求6所述的电抗器,其中,具备配置于与所述卷绕部的端面相向的所述第二突起的内端面且夹设于所述卷绕部的端面与所述第二突起的内端面之间的绝缘层。
11.根据权利要求7所述的电抗器,其中,具备配置于与所述卷绕部的端面相向的所述第二突起的内端面且夹设于所述卷绕部的端面与所述第二突起的内端面之间的绝缘层。
12.根据权利要求6所述的电抗器,其中,所述绝缘层的厚度为500μm以下。
13.根据权利要求8所述的电抗器,其中,所述绝缘层的厚度为500μm以下。
说明书 :
电抗器
技术领域
背景技术
部),该磁芯配置于线圈元件的内外。专利文献1所记载的电抗器(组合体)在线圈与磁芯之
间具备线圈骨架。
的端面。另外,记载了磁芯是组合多个分割芯体(芯片)而构成的,且内侧芯部是将分割芯体
与间隔板交替层叠而构成的。
发明内容
型体,所述电抗器具备:第一突起,从所述内侧芯部的外周面突出地一体成型,且与所述卷
绕部的内周面相接而对所述卷绕部的径向进行定位;及第二突起,从所述芯片突出地在与
所述卷绕部的端面相向的位置一体成型,且与所述卷绕部的端面相接而对所述卷绕部的轴
向进行定位。
附图说明
具体实施方式
构对线圈和磁芯进行定位。另外,寻求电抗器的进一步的小型化,从该观点出发,期望缩小
卷绕部的内周面与内侧芯部的外周面之间的间隙。
的端面来对卷绕部的轴向进行定位。因此,在以往的电抗器中,为了对线圈和磁芯进行定位
而使用线圈骨架(内侧线圈骨架及框状线圈骨架),部件件数较多。另外,通常利用树脂来形
成线圈骨架,为了确保机械强度,具有某种程度的厚度(例如,2mm以上)。因此,在将内侧线
圈骨架配置于内侧芯部的外周面的以往的电抗器中,卷绕部与内侧芯部之间的间隙变大。
在如以往的电抗器这样在内侧芯部配置间隔板而形成间隔的情况下,存在来自间隔的漏磁
通进入到卷绕部而在卷绕部产生涡电流损失的情况。因此,在以往的电抗器中,为了不易受
到来自间隔的漏磁通的影响,需要某种程度上增大卷绕部与内侧芯部之间的间隙。由此,以
往的电抗器的部件件数较多,难以应对生产率的提高、低成本化的要求,另外,由于卷绕部
与内侧芯部之间的间隙变大,难以实现小型化。
脂的复合材料的成型体,所述电抗器具备:第一突起,从所述内侧芯部的外周面突出地一体
成型,且与所述卷绕部的内周面相接而对所述卷绕部的径向进行定位;及第二突起,从所述
芯片突出地在与所述卷绕部的端面相向的位置一体成型,且与所述卷绕部的端面相接而对
所述卷绕部的轴向进行定位。
的间隔,或者,假设设置间隔也使间隔较小即可。由此,根据上述电抗器,通过使具有内侧芯
部的芯片为复合材料的成型体,不易产生漏磁通,因此能够缩小卷绕部的内周面与内侧芯
部的外周面之间的间隙。另外,在上述电抗器中具备从内侧芯部的外周面突出地一体成型
的第一突起及从芯片突出地在与卷绕部的端面相向的位置一体成型的第二突起。而且,通
过第一突起使卷绕部的径向相对于内侧芯部进行定位,且通过第二突起对卷绕部的轴向进
行定位,因此能够使线圈相对于磁芯进行定位。因此,不需要以往使用的线圈骨架(内侧线
圈骨架及框状线圈骨架),能够减少部件件数,能够实现生产率的提升、低成本化。进而,能
够省略以往夹设在卷绕部与内侧芯部之间的内侧线圈骨架,因此能够缩小卷绕部与内侧芯
部之间的间隙。因此,上述电抗器能够以简易的结构对线圈和磁芯进行定位,且能够缩小卷
绕部与内侧芯部之间的间隙。由此,部件件数较少,能够应对生产率、低成本化的要求,进而
能够实现小型化。
精度。在上述电抗器中,通过从内侧芯部的外周面突出的第一突起,在卷绕部的内周面与除
去第一突起的内侧芯部的外周面之间形成有间隙。
100μm以上。
间。
增大。通过使绝缘层的厚度为500μm以下,能够充分地缩小卷绕部与内侧芯部之间的间隙,
能够使电抗器进一步小型化。从确保卷绕部与芯片之间的绝缘的观点出发,绝缘层的厚度
的下限优选为例如10μm以上。
出,意在包含与权利要求书相等的意思及范围内的全部变更。
此并排地配置。磁芯3包括具有磁性的芯片,在本例子中,如图2所示,具备两个芯片3A、3B。
如图1、图5也示出地,各芯片3A、3B具有配置于卷绕部2c的内侧的两个内侧芯部31和配置于
卷绕部2c的外侧并将两内侧芯部31彼此连结的外侧芯部32。电抗器1的特征之一在于:在具
有内侧芯部31的芯片3A、3B中,具备从内侧芯部31的外周面突出地一体成型的第一突起311
(参照图2、图3)及从芯片3A、3B突出地在与卷绕部2c的端面相向的位置一体成型的第二突
起312(参照图2、图4)。
设为“上”,将上下方向设为纵向。另外,将卷绕部2c(内侧芯部31)的排列方向(图3的纸面左
右方向)设为横向,将沿着卷绕部2c(内侧芯部31)的轴向的方向设为长度方向。图3是沿与
内侧芯部31(卷绕部2c)的轴向正交的横向剖切而得到的横剖面图,图4是沿内侧芯部31(卷
绕部2c)的轴向在纵向上剖切而得到的纵剖面图。以下,对电抗器1的结构详细地进行说明。
2c以彼此的轴向平行的方式横向并排(并列)地配置。接合部20通过利用焊接、钎焊、锡焊等
接合方法将从各卷绕部2c拉出的绕组2w的一个端部彼此接合而形成。绕组2w的另一个端部
分别从各卷绕部2c向适当的方向(在本例子中,上方)拉出并适当地安装有端子配件(未图
示),电连接于电源等外部装置(未图示)。线圈2能够使用公知的线圈,例如也可以是以一根
连续的绕组形成两卷绕部2c而成的线圈。
漆线)。在本例子中,如图5所示,各卷绕部2c为对作为包覆扁线的绕组2w进行扁立卷绕而成
的四方筒状(具体地说,矩形筒状)的扁绕线圈。各卷绕部2c的形状未特别限定,也可以是例
如圆筒状、椭圆筒状、长圆筒状(跑道形状)等。绕组2w、卷绕部2c的规格能够适当变更。
够提高线圈2的电绝缘性,能够确保线圈2与磁芯3之间的电绝缘。例如,通过利用树脂来覆
盖卷绕部2c的内周面,能够确保卷绕部2c与内侧芯部31之间的电绝缘。对线圈2进行模制的
树脂能够使用例如环氧树脂、不饱和聚酯树脂、氨酯树脂、硅树脂等热固化性树脂、聚苯硫
醚(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、聚酰亚胺(PⅠ)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。
部2c的一部分匝在径向上错开等卷绕部2c的变形。
旋转180°时,与芯片3A一致。磁芯3通过与线圈2通电而流过磁通,形成封闭磁路。
侧的部分。即,两内侧芯部31与卷绕部2c同样地以彼此的轴向平行的方式横向并排(并列)
地配置。芯片3A、3B的各内侧芯部31的形状为与卷绕部2c的内周面相应的形状,在本例子
中,如图5所示,为四方柱状(具体地说,矩形柱状)(也参照图3)。另外,芯片3A、3B的各内侧
芯部31的轴向的长度相同。在各芯片一体成型有第一突起311及第二突起312。第一突起311
及第二突起312的详细结构后述。
芯部32具有与卷绕部2c的端面相向的内端面32e(参照图5)。芯片3A、3B中,两个内侧芯部31
从各外侧芯部32的内端面32e朝向卷绕部2c侧突出,彼此的两内侧芯部31的端面之间对接
而组装成环状。芯片3A、3B的内侧芯部31彼此通过例如粘接剂等而接合,由此,芯片3A、3B一
体化。在本例子中,如图4、图5所示,各外侧芯部32具有相对于内侧芯部31向下侧突出的下
侧突出部321,外侧芯部32的下表面与卷绕部2c的下表面大致齐平。
制造。复合材料的成型体由于在磁性粉末的粉末粒子之间夹杂树脂而能够降低相对磁导
率。因此,在构成磁芯3的芯片3A、3B为复合材料的成型体的情况下,不需要在磁芯3(例如芯
片3A、3B之间)设置用于对电抗器1的电感进行调整的间隔,或者,假设设置间隔也使间隔较
小即可。由此,在磁芯3(内侧芯部31)不易产生漏磁通,能够缩小卷绕部2c的内周面与内侧
芯部31的外周面之间的间隙34(参照图3)。进而,复合材料的成型体即使是具有突起这样的
复杂的形状也能够容易地一体成型,尺寸精度也较高,因此,在芯片3A、3B为复合材料的成
型体的情况下,容易获得尺寸精度较高的芯片。除此之外,如果是复合材料的成型体,则还
能够期待能够降低涡电流损失等铁损等效果。如果像本例这样芯片3A、3B为相同形状,则还
由于能够以相同的成型模具进行成型,生产率优异。
铁基合金、Fe以外的铁族金属及其合金等。作为铁基合金,可以举出例如Fe‑Si合金、Fe‑Si‑
Al合金、Fe‑Ni合金、Fe‑C合金等。在非金属中可以举出铁素体等。
等。作为热塑性树脂,可以举出例如PPS树脂、PTFE树脂、LCP、PA树脂、PI树脂、PBT树脂、ABS
树脂等。除此之外,还能够使用在不饱和聚酯中混合碳酸钙、玻璃纤维而得到的BMC(Bulk
molding compound:整体模制塑料)、混炼型硅橡胶、混炼型聚氨酯橡胶等。复合材料中的磁
性粉末的含有量可以举出例如30体积%以上且80体积%以下、进而50体积%以上且75体
积%以下。复合材料中的树脂的含有量可以举出10体积%以上且70体积%以下、进而20体
积%以上且50体积%以下。另外,复合材料在磁性粉末及树脂之外还能够含有氧化铝、二氧
化硅等由非磁性且非金属材料构成的填料粉末。填料粉末的含有量可以举出例如0.2质
量%以上且20质量%以下、进而0.3质量%以上且15质量%以下、0.5质量%以上且10质
量%以下。树脂的含有量越多,则能够使相对磁导率越小而不易发生磁饱和,并且使绝缘性
提高而易于降低涡电流损失。在含有填料粉末的情况下,能够期待由绝缘性的提升实现的
低损失化、散热性的提升等。
与内侧芯部31的外周面的接触面积减少,还能够期待降低将内侧芯部31插入到卷绕部2c时
的摩擦阻力等效果。在本例子中,内侧芯部31为矩形柱状体,内侧芯部31的外周面具有四个
平面(上表面、下表面及左右的侧面)和四个角部313。第一突起311分别形成于内侧芯部31
的构成外周面的各面,且在与内侧芯部31的轴向正交的剖面(横剖面)中从构成外周面的各
面的中间部分(除去角部313的部分)突出。对于第一突起311的形状、数量、位置没有特别限
定。在本例子中,第一突起311的剖面形状为矩形状,但也可以是梯形状、半圆状等。另外,虽
然在各面的中间位置各形成有一个第一突起311,但也可以针对各面有多个第一突起311,
还可以在各面的中间部分形成多个第一突起311。通过该第一突起311,在卷绕部2c的内周
面与除第一突起311之外的内侧芯部31的外周面之间形成有间隙34(参照图3)。在本例子
中,在内侧芯部31的外周面形成有四个第一突起311,在内侧芯部31的四角分别确保间隙
34。
的高度为100μm以上,充分地确保间隙34,易于确保卷绕部2c与内侧芯部31之间的电绝缘。
第一突起311的高度更优选为例如200μm以上且800μm以下。在本例子中,各第一突起311的
高度相同。此外,在本例子中,第一突起311与卷绕部2c之间的电绝缘通过后述的绝缘层351
来确保。
易于确保第一突起311的机械强度,通过使第一突起311的宽度为20mm以下,减少卷绕部2c
的内周面与第一突起311的外周面的接触面积,易于降低将内侧芯部31插入到卷绕部2c时
的摩擦阻力。从降低与卷绕部2c的内周面的接触面积(摩擦阻力)的观点出发,各第一突起
311的宽度更优选为内侧芯部31的外周面中的形成有各第一突起311的各面的宽度的例如
1/2以下、进而1/3以下。
2c的一部分匝在径向上错开的情况。第一突起311也可以沿内侧芯部31的轴向隔开间隔地
断续地形成。
中间部分,但也能够在角部313形成第一突起311。然而,内侧芯部31的角部313难以流过磁
通,难以作为有效磁路而发挥功能。因此,如图3所示,与在角部313形成有第一突起311的情
况相比,在各面的中间部分形成有第一突起311的情况下第一突起311易于作为有效磁路而
发挥功能,有助于确保有效磁路剖面积。
312以与卷绕部2c的端面中的上侧部分相向的方式分别形成于芯片3A、3B的上表面,且以夹
着卷绕部2c的两端面的方式从内侧芯部31与外侧芯部32的边界部分突出(也参照图1)。第
二突起312只要能够抵止卷绕部2c的端面而进行卷绕部2c相对于磁芯3的轴向的定位,则对
于其形状、数量、位置没有特别限定。
表示),且实际上与形成卷绕部2c的绕组2w的宽度相等。另外,“第二突起312的高度”是指与
卷绕部2c的端面相接的部分的高度且是距卷绕部2c的端面中的内周面的尺寸(图4中,以
Ph2表示)。通过使第二突起312的高度为卷绕部2c的端面的宽度的1/3以上,能够易于抵止
卷绕部2c的端面而有效地进行卷绕部2c的轴向的定位。第二突起312的高度更优选为例如
卷绕部2c的端面的宽度的1/2以上。第二突起312的高度的上限没有特别限定,可以举出例
如卷绕部2c的端面的宽度以下。
保第二突起312的机械强度,另外,由于与卷绕部2c的端面相接的部分增大,易于稳定地对
卷绕部2c的轴向进行定位。第二突起312的厚度为能够确保能够对卷绕部2c的端面进行支
撑的机械强度的厚度即可,可以举出例如1mm以上。在此所述的“第二突起312的厚度”是指
沿着卷绕部2c的轴向的尺寸。第二突起312的厚度在能够确保机械强度的范围内优选为较
薄,例如优选为5mm以下。
第二突起312也能够以在卷绕部2c的端面的整周上相向的方式形成为凸缘状。这样,通过增
加第二突起312的形成部位,易于更加稳定地对卷绕部2c的轴向进行定位。
缘层351夹设于卷绕部2c的内周面与第一突起311的外周面之间,确保卷绕部2c与内侧芯部
31之间的电绝缘。第二突起312的绝缘层352夹设于卷绕部2c的端面与第二突起312的内端
面之间,确保卷绕部2c与芯片3A、3B之间的电绝缘。各绝缘层351、352的厚度为能够确保卷
绕部2c(线圈2)与芯片3A、3B(磁芯3)之间的绝缘的厚度即可,可以举出例如10μm以上且500
μm以下。例如,通过使绝缘层351的厚度为500μm以下,能够充分地缩小卷绕部2c与内侧芯部
31之间的间隙34(参照图3)。通过使各绝缘层351、352的厚度为10μm以上,能够充分地确保
卷绕部2c与芯片3A、3B之间的绝缘。各绝缘层351、352的厚度更优选为例如20μm以上且300μ
m以下。在本例子中,仅在与卷绕部2c的内周面接近的各第一突起311的外周面配置有绝缘
层351,但绝缘层351配置于第一突起311的至少外周面即可,也可以以围绕第一突起311的
方式配置。当在第一突起311的外周面配置绝缘层351的情况下,将第一突起311的高度与绝
缘层351的厚度合计而得到的合计尺寸例如为110μm以上且1mm以下是适当的。
带或涂装树脂的粉体涂料、清漆等绝缘涂料而形成。粉体涂料的树脂能够使用例如环氧树
脂、聚酯树脂、丙烯树脂、氟树脂等。
周面突出地一体成型的第一突起311和从芯片3A、3B突出地在与卷绕部2c的端面相向的位
置一体成型的第二突起312。而且,通过由第一突起311对卷绕部2c的径向进行定位且由第
二突起312对卷绕部2c的轴向进行定位,能够使线圈2相对于磁芯3进行定位。因此,能够省
略以往使用的线圈骨架(内侧线圈骨架及框状线圈骨架),能够实现卷绕部2c与内侧芯部31
之间的间隙34的狭小化和部件件数的减少。因此,电抗器1能够以简易的结构对线圈2和磁
芯3进行定位,且能够缩小卷绕部2c与内侧芯部31之间的间隙34,能够实现小型化。
调设备的转换器等各种转换器乃至电力转换装置的结构部件。
气性、机械性上保护组合体。对组合体进行模制的树脂能够使用例如环氧树脂、不饱和聚酯
树脂、氨酯树脂、硅树脂等热固化性树脂、PPS树脂、PTFE树脂、LCP、PA树脂、PI树脂、PBT树
脂、ABS树脂等热塑性树脂。
上保护组合体。如果是金属制的壳体,则能够将其整体用于散热路径,能够高效地将在线圈
2、磁芯3中产生的热量散发到外部的设置对象,提高散热性。作为壳体的形成材料,可以举
出例如铝及其合金、镁及其合金、铜及其合金、银及其合金、铁、钢、奥氏体不锈钢等。在以
铝、镁、它们的合金形成的情况下,能够使壳体轻量化。壳体也可以是树脂制。
保护等。密封树脂能够使用例如环氧树脂、氨酯树脂、硅树脂、不饱和聚酯树脂、PPS树脂等。
从提高散热性的观点出发,也可以在密封树脂中混合氧化铝、二氧化硅等导热率较高的陶
瓷填料。