电抗器、用于电抗器的芯部件、转换器以及电力变换装置制造方法
【专利摘要】根据本发明的电抗器(1)包括线圈(2)和上面布置有线圈(2)的磁芯(3)。在电抗器(1)中，构成所述磁芯(3)的一部分的内芯部分(31)由芯部件(4A，4B)构成，其配备有：通过层叠多个芯件(31m)和间隙材料(31g)而得到的层叠柱状体；以及涂覆树脂5A(5B)，其具有外围表面覆盖部分(51oA，51oB)和端面涂覆部分(51eA)，所述外围表面覆盖部分(51oA，51oB)覆盖所述层叠柱状体的外周表面，并且以一体化状态保持芯件(31m)和间隙材料(31g)，所述端面覆盖部分(51eA)覆盖所述层叠柱状体的一个端面。端面覆盖部分(51eA)吸纳芯件(31m)和间隙材料(31g)中的制造误差，使得芯部件(4A，4B)能够以更高的精度形成并且适当地与外芯部分(32)装配。结果，电抗器(1)具有高可装备性。
【专利说明】电抗器、用于电抗器的芯部件、转换器以及电力变换装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电抗器，该电抗器用于例如电力变换装置(诸如安装在车辆(诸如混合动力车辆)上的车载直流至直流(DC-DC)转换器)的组件。本发明还涉及一种用于电抗器的芯部件(该芯部件用于电抗器的组件)、包括该电抗器的转换器以及包括该转换器的电力变换装置。本发明更具体地涉及一种用于具有高尺寸精度的电抗器的芯部件，和一种采用该芯部件的具有高装配作业性能的电抗器。
【背景技术】
[0002]电抗器是执行电压的升压操作和降压操作的电路中的部件之一。例如，作为用于安装在车辆(诸如混合动力车辆)上的转换器的电抗器，专利文献I公开了一种包括具有一对并排排列的线圈元件的线圈的电抗器，通过分别排列有所述线圈元件的一对内芯(中间芯)和未排列有线圈的一对外芯(端部芯)而形成为环状的磁芯，以及设置在线圈和磁芯之间并且增强它们的绝缘性能的筒形绕线筒和框形绕线筒。
[0003]如专利文献I中所描述的，采取这样一种方式:由通过堆叠诸如硅钢片之类的薄片而获得的堆叠式钢板或者由通过将粉末磁芯形成的芯件(core piece)和陶瓷等制成的板形间隙构件交替堆叠而获得的堆叠来形成内芯，而由芯件形成外芯。筒形绕线筒设置在由堆叠形成的内芯和线圈元件之间，而框形绕线筒设置在线圈元件的端面和布置在外芯中的内芯侧上的内端面之间(专利文献I)。
[0004]具有这种结构的电抗器以下面的方式装配。
[0005](I)将芯件与间隙构件堆叠形成内芯。
[0006](2)将筒形绕线筒布置在内芯的外围上。
[0007](3)制造包括筒形绕线筒的两个内芯，并将其分别插入到线圈元件中。
[0008](4)将配置框形绕线筒和外芯的芯件布置为插入在线圈元件上所布置的两个内芯之间，使得该两个内芯并排排列，所述内芯和所述外芯彼此适当地接合。
[0009]引用列表
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:日本未审查专利公开第2010-263075号
【发明内容】
[0012]本发明所要解决的技术问题
[0013]期望的是提高电抗器的装配作业性能。
[0014]在如上所述其中将多个芯件和间隙构件组合以形成磁芯的情况下，内芯的长度可能取决于芯件或间隙构件的制造误差而变化。例如，如果变化较大，则在并排排列的一对内芯中的一个内芯和外芯之间产生间隙，或者当将其他内芯和外芯彼此接合时该外芯被倾斜地布置。在其中内芯和外芯未被恰当地彼此耦接的情况下，存在电抗器可能无法获得具有高精度的期望电感的担忧。
[0015]例如，可以通过调整粘合剂的厚度来填充间隙或校正倾斜。然而，在这种情况下，对并排排列的内芯的粘合剂施加量不同。因此，导致装配作业性能降低。
[0016]另一方面，考虑提高芯件或间隙构件的尺寸精度。然而，在间隙构件是由具有非常高硬度的难以加工的材料(例如，氧化铝)制成的情况下，难以进行加工。特别是，需要把板材构件加工成整个表面具有均匀厚度。因此，更难以加工板材构件。因此，对尺寸精度提高的对策具有限制。因此，需要如上所述地利用粘合剂等进行校正。因此，期望提高装配作业性能。
[0017]特别是，在其中电抗器包括多个间隙构件的情况下，假设所有间隙构件都由如上所述的难以加工的材料制成，则制造误差被累积。因此，容易发生大偏差，导致需要更多的校正工作。此外，如果间隙构件的数量增加，部件的数量和工序的数量增加。由此，导致装配作业性能降低。
[0018]此外，如果磁芯、筒形绕线筒等是如上所述的分离构件，则部件的数量和工序的数量增加，导致装配作业性能降低。
[0019]因此，本发明的目的是提供具有高装配作业性能的电抗器。此外，本发明的另一个目的是提供用于电抗器的具有高尺寸精度且能够有助于提高电抗器的装配作业性能的芯部件。另外，本发明的又一个目标是提供包括具有高装配精度的电抗器的转换器，以及包括该转换器的电力变换装置。
[0020]解决问题的方案
[0021]本发明通过获取紧凑件(compact)来实现，在该紧凑件中，用树脂涂覆由芯件和间隙构件形成的堆叠的外围，使树脂存在于该堆叠的端面的至少一部分或两个端面上，并且通过以树脂涂覆外围的形式来将树脂形成为一体化产品。
[0022]根据本发明的电抗器具有圆柱形线圈和布置有该线圈的磁芯，并且包括下述构成布置在磁芯中的线圈的内侧上的一部分的堆叠柱状体，以及下述用于涂覆该堆叠的柱状体的至少一部分表面的涂覆树脂。在所述堆叠柱状体中，堆叠了由磁性材料制成的多个芯件和由比该芯件具有更低导磁率的材料制成的至少一个间隙构件。在涂覆树脂时，将用于涂覆堆叠柱状体的外围表面的至少一部分以整体地支撑芯件和间隙构件的外围涂覆部分和用于涂覆堆叠柱状体的端面的至少一部分的端面涂覆部分一体成型。
[0023]作为设置在根据本发明的电抗器中的磁芯的组件，优选地，可以使用根据本发明的用于包括堆叠柱状体和涂覆树脂的电抗器的芯部件。所述根据本发明的用于电抗器的芯部件用于布置有圆柱形线圈的磁芯，并且包括由多个芯件和至少一个间隙构件堆叠而成的堆叠柱状体，及由外围表面涂覆部分和端面涂覆部分一体成型的涂覆树脂。
[0024]在本发明中，磁芯的一部分(通常是布置在线圈内侧上的内芯)由多个芯件和间隙构件的堆叠柱状体形成，其是通过经外围表面涂覆部分一体化而获得的一体化产品(通常是根据本发明的芯部件)。因此，在例如线圈和磁芯的装配中可容易地处理该一体化产品。外围表面涂覆部分设置在线圈和磁芯之间，并可用作两者之间的绝缘材料。因此，在本发明中，可以省略筒形绕线筒及设置步骤。
[0025]另外，在本发明中，一体化产品的至少一个端面通常设置有由比构成磁芯的芯件具有更低导磁率的树脂所制成的端面涂覆部分。因此，该端面涂覆部分可用作磁隙。因此，在本发明中，间隙构件的数量和堆叠步骤的数量可以降低。
[0026]在涂覆树脂的成型中通过利用金属模具来经由金属模具定义设置在堆叠柱状体的端面上的端面涂覆部分的厚度，可以高精度地成型上述一体化产品。具体地，调整金属模具以调节端面涂覆部分的厚度，并且构成堆叠柱状体的芯件和间隙构件的制造误差可取决于该厚度而被吸收。因此，可以制造具有高尺寸精度的一体化产品。通过利用具有高尺寸精度的一体化产品，可以很好地构造磁芯并且无需执行校正工作(例如，局部地施加厚的粘合剂)。此外，无需进行进一步提高将与磁芯一起堆叠的间隙构件的尺寸精度的处理。因此，可以提升能够使用的间隙构件的自由度。
[0027]如上所述，根据本发明的电抗器具有少的部件和步骤数量以及高的装配作业性能。根据本发明的用于电抗器的芯部件具有高尺寸精度。因此，可以有助于电抗器的装配作业性能。
[0028]作为根据本发明的电抗器的一个方面，示例包括这样一种方式，其中线圈包括一对线圈元件，磁芯包括分别布置在所述线圈元件内侧上的由堆叠柱状体形成的一对内芯，以及未布置有线圈元件而是将并排排列的两个内芯插入其间的一对外芯。采用这种方式，涂覆树脂包括外围表面涂覆部分和端面涂覆部分以及下述框形部分，外围表面涂覆部分和端面涂覆部分用于涂覆构成内芯对之一的堆叠柱状体。所述框形部分设置在线圈元件的端面和布置在外芯中的内芯侧上的内端面之间并且与该端面涂覆部分一体成型。此外，作为根据本发明的用于电抗器的核心部件的一种方式，线圈包括一对线圈元件并且堆叠柱状体布置在这对线圈元件中的一个的内侧上。示例包括这样一种方式，其中涂覆树脂具有用于涂覆堆叠柱状体的外围表面涂覆部分和端面涂覆部分以及下述框形部分。所述框形部分设置在磁芯中未布置有两个线圈元件的部分和两个线圈元件的端面之间，并且与端面涂覆部分一体成型。
[0029]采用这种方式，磁芯中布置有两个线圈元件的部分(S卩，内芯)通过涂覆树脂而形成为一体，此外，设置在未布置有线圈的部分之间的框形部分(即，两个线圈元件的外芯)和端面也被形成为一体。因此，部件的数量少且电抗器装配步骤的数量可以减少。因此，根据上述方式的电抗器具有高装配作业性能，并且根据上述方式的用于该电抗器的芯部件可有助于提高电抗器的装配作业性能。此外，利用该方式，设置了框形部分。因此，可以提高未布置有线圈的部分(即，外芯)和两个线圈元件之间的绝缘性能。
[0030]包括框形部分的方式的示例包括这样一种方式，其中端面涂覆部分仅涂覆堆叠柱状体的一个端面的一部分，而该一个端面的其他部分从涂覆树脂暴露出来，并且框形部分包括端面涂覆部分和下述过孔。这一对内芯中的另一个被插入到该过孔中，或布置在线圈元件对中的另一线圈元件的内侧上的另一个堆叠柱状体被插入该过孔中。
[0031]采用这种方式，提供了过孔，其中将独立于与框形部分形成为一体的内芯(堆叠柱状体)的内芯(堆叠柱状体)插入。因此，可以容易地将独立于与框形部分形成为一体的内芯(堆叠柱状体)的内芯(堆叠柱状体)定位。因此，利用这种方式，两个内芯(堆叠柱状体)可以关于每个线圈元件来高精度地定位。因此，可获得高装配作业性能。
[0032]本发明的一个方面包括一种方式，其中外围表面涂覆部分包括基部涂覆部分以及从该基部涂覆部分的表面突出并沿着堆叠柱状体的轴向延伸的凸条，该底部涂覆部分具有从堆叠柱状体中的设置有端面涂覆部分的一个端面侧向另一端面侧厚度减小的锥形形状。该凸条的突出高度从设置有端面涂覆部分的堆叠柱状体中的所述一个端面侧向所述另一端面侧增加。
[0033]可通过使用用于将涂覆树脂成型的底部圆柱形金属模具来制造该方式以容纳芯件或间隙构件，使得堆叠柱状体的一个端侧位于金属模具的开口侧上而另一端侧位于金属模具的底面侧上，并填充和恰当地固化树脂。通过使用这种制造方法，基部涂覆部分中的厚侧位于开口侧上。因此，可容易地取出紧凑件并且可获得高脱模性能。采用这种方式，在堆叠柱状体被设置成内芯的情况下，例如，设置凸条使得与线圈的接触面积较小而插入到线圈的插入性能较高。因此，可获得高装配作业性能。此外，可通过沿着堆叠柱状体的轴向延伸的凸条来支撑线圈，利用这种方式可增强线圈和内芯之间的绝缘性能。
[0034]本发明的一个方面包括这样一种方式,其中间隙构件由包含磁性粉末和非磁性材料的混合物制成。
[0035]采用这种方式，与由不含磁性粉末的材料制成的间隙构件相比，可更有效地降低在间隙构件部分中可能发生的漏通量，从而可获得具有低损耗的电抗器。
[0036]根据本发明的电抗器可优选地用在转换器组件中。根据本发明的转换器包括开关元件、控制该开关元件的操作的驱动电路以及使开关操作平滑化的电抗器，该转换器用于通过开关元件的操作来转换输入电压，示例包括这样一种方式，其中电抗器是根据本发明的电抗器。根据本发明的转换器可优选地用在电力变换装置的组件中。根据本发明的电力变换装置包括转换输入电压的转换器以及与转换器连接并执行直流和交流之间的转换的逆变器，并且利用由逆变器转换的电力来驱动负载。示例包括这样一种方式，其中转换器是根据本发明的转换器。
[0037]由于根据本发明的转换器和电力变换装置包括根据本发明的具有高装配作业性能的电抗器，因此它们具有高生产率并能够优选地用作车载部件等。
[0038]本发明的有利效果
[0039]根据本发明的电抗器具有高装配作业性能。根据本发明的用于电抗器的芯部件具有高尺寸精度并且能够有助于提高电抗器的装配作业性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0040][图1]图1的(A)是示出根据第一实施例的电抗器的简略立体图，图1的(B)是示出其中将设置在电抗器中的一对芯部件进行了组合的状态的简略立体图。
[0041][图2]图2的(A)是示出设置在根据第一实施例的电抗器中的一个芯部件的简略立体图，图2的(B)是示出另一芯部件的简略立体图。
[0042][图3]图3是图2的㈧中所示的芯部件的沿着(III)-(III)截取的剖面图。
[0043][图4]图4是示出根据第一实施例的电抗器的分解立体图。
[0044][图5]图5是示意性示出混合动力车辆的供电系统的简略配置图。
[0045][图6]图6是示出包括根据本发明的转换器在内的根据本发明的电力变换装置的示例的简略电路图。
【具体实施方式】
[0046]以下将参照附图描述根据实施例的电抗器。在附图中，相同的参考数字表示相同的构件。
[0047][第一实施例]
[0048](电抗器的整体结构)
[0049]将参考图1至图4描述根据第一实施例的电抗器I。电抗器I包括具有一对线圈元件2a和2b的线圈2和布置有线圈2的磁芯3。磁芯3是环形体，其包括一对分别布置在线圈元件2a和2b的内侧上的柱形内芯31以及一对未布置有线圈元件2a和2b并且被设置为将并排排列的两个内芯31插入的柱形外芯32。内芯31的每个由其中交替堆叠了多个芯件31m和多个间隙构件31g的堆叠柱状体形成(图3)。
[0050]电抗器I具有这样的特征，电抗器I包括(作为磁芯3的组件的)通过用树脂涂覆堆叠柱状体的外围和一个端面的一部分而一体成型的紧凑件，即，芯部件4A和4B。下面将更详细地描述每个结构。
[0051](线圈)
[0052]线圈2包括通过螺旋形缠绕线材2w(其是不带节点部分的单条连续线材)形成的一对线圈元件2a和2b，以及耦接两个线圈元件2a和2b的耦接部分2r。线圈元件2b和2b是具有相同线圈匝数的中空圆柱体并且(水平)并排排列使得其轴向彼此平行，线材2w的一端布置在线圈2的一个端侧上(图1的(A)的左侧)，线材2w以U形形状在线圈2的另一端侧(图1的(A)的右侧)部分弯曲，从而形成耦接部分2r。采用这种结构，两个线圈元件2a和2b具有相同的缠绕方向。
[0053]此外，可以通过分离的线材制造每个线圈元件，从而形成其中通过熔接、焊接、力口压焊接等来将各个线圈元件的线材的端部彼此接合的线圈。
[0054]就线材2w而言，可以优选地使用在诸如由铜、铝或其合金的导电材料制成的诸如矩形线材或圆形线材的导电体的外周上具有由绝缘材料制成的绝缘包衣的涂覆线材。在本实施例中，采用了这样的涂覆矩形线材，其中导电体由矩形铜线材制成而绝缘包衣由瓷釉(通常地，聚酰胺)制成，每个线圈元件2a和2b是通过扁立绕涂覆矩形线材而获得的扁绕线圈(edgewise coil)。关于扁绕线圈,可以容易地增加空间系数并减少尺寸。此外,虽然在本实施例中每个线圈元件2a和2b的端面形状被设置成通过将矩形拐角部分圆角化而获得的形状，但是可以适当地将端面形状改变为圆形等。
[0055]布置在线圈2的一个端侧的线材2w的两端从线匝形成部分适当地延伸，终端接头(未示出)连接到通过剥离绝缘包衣而暴露的导体部分。通过终端接头来连接诸如用于向线圈2提供电力的电源之类的外部装置(未示出)。
[0056](芯部件)
[0057]电抗器I包括芯部件4A和4B，芯部件4A和4B在磁芯3的一部分(具体地，分别布置在线圈元件2a和2b的内侧上的部分)中构成内芯31。两个芯部件4A和4B是具有相同形状的构件。因此，主要将把芯部件4A作为示例来做出描述。在附图中，与芯部件4A相对应的芯部件4B的各个组件具有相同的数字，使用了以B替代A的标号。此外，当图2的(A)示出的芯部件4A在水平方向上旋转180°时得到图2的⑶示出的状态，当图2的(B)示出的芯部件4B在水平方向上旋转180°时得到图2的(A)示出的状态。
[0058]芯部件4A包括作为主要组件的由多个芯件31m和多个间隙构件31g形成的用于构成磁芯3中的内芯31的堆叠柱状体，以及用于一体支撑堆叠柱状体的涂覆树脂5A。芯部件4A最大的特征在于，其包括:外围表面涂覆部分51oA，用于涂覆堆叠柱状体的外围表面；以及端面涂覆部分51eA，用于涂覆该堆叠柱状体的端面的一部分。简而言之，芯部件4A是构成内芯31的堆叠柱状体、筒形绕线筒和框形绕线筒一体成型的构件，端面涂覆部分51eA设置在布置于框形绕线筒上的一个开口部分上，而其他开口部分直接用作过孔(图2的㈧)。
[0059][堆叠柱状体(内芯)]
[0060]堆叠柱状体是其中如图3所示交替排列了芯件31m和间隙构件31g的堆叠体。每个芯件31m的示例包括使用由诸如铁、其合金等的铁族金属代表的软磁粉末的紧凑件，以及其中堆叠了多个带有绝缘包衣的磁性薄片(例如，由硅钢片代表的电磁钢片)的堆叠体，可以使用公知的构件。紧凑件的示例包括通过对含有粉末磁芯、烧结紧凑件和软磁粉末以及树脂的混合体执行注射成型、铸塑成型等获得的复合材料。紧凑件可具有各种三维形状并且具有高度自由的形状。通过使用在软磁粉末的表面包含绝缘层(通常是硅树脂、磷酸盐等)的粉末来制造粉末磁芯，并且将其设置成具有这样一种形式:其中在软磁粉末的颗粒之间存在绝缘体，从而使得涡流损耗降低。在本实施例中，每个芯件是含有铁(诸如铁或钢)的软磁粉末的粉末磁芯。
[0061 ] 间隙构件31g是由具有比芯件3 Im的导磁率更低导磁率的材料制成的并且被适当地排列为环形的磁芯3以调整电感。具体材料的示例包括非磁性材料(诸如氧化铝、玻璃环氧树脂或不饱和聚酯等)、含有诸如聚苯硫醚(PPS)树脂或酚醛树脂等非磁性材料以及磁性粉末(诸如铁粉末等的软磁粉末)的混合物，等等。当使用由混合物制成的间隙构件时，可减少间隙部分的漏通量并且可降低由漏通量引起的损耗。可利用更高导磁率(或相对导磁率)的混合物来更容易地获得这个优点。但是，如果导磁率过高，可能导致通量饱和。因此，优选地调整磁性粉末的材料或含量使得由混合物制成的间隙构件的相对导磁率为1.0到1.2左右。此外，混合物包含树脂并且因此能够更容易地通过使用适当的成型方法(诸如注射成型、铸塑成型等)成型为期望的形状，此外，混合物比诸如氧化铝等的陶瓷软。因此，还能更容易地进行切割等，从而容易地获得具有高尺寸精度的间隙构件。在本实施例中，间隙构件31g是由含有PPS树脂和铁粉末的混合物(相对导磁率约为1.15)所构造的。
[0062]芯件31m或间隙构件31g的形状可适当选择，以使得堆叠柱状体具有期望的外形。在本实施例中，芯件31m具有矩形平行六边体形状(此处，拐角部分根据线圈元件的外形而圆角化)，间隙构件31g具有矩形板状形状，因此通过组合它们获得具有矩形平行六边体形状(此处，拐角部分圆角化)的堆叠柱状体。此外，堆叠柱状体可具有诸如圆柱体之类的各种形状。
[0063]在本实施例中，间隙构件31g是通过切割如图3所示的彼此相对的表面和背面上的类似框架形状的外围边沿区域(图3中的上部区域和下部区域)而具有台阶形状的板状构件。因此，间隙构件31g的外围边沿区域具有较小的厚度而其中央区域具有较大的厚度。此外，在相对的表面和背面上的中央部分的面积小于芯件31m的端面的面积，被外围边沿围绕的轮廓面积(包括具有较小厚度的外围边沿区域的部分的面积)大于中央部分的面积并且几乎等于芯件31m的端面的大小。因此，在堆叠柱状体中的间隙构件31g基本上不从芯件31m的外围突出。由于这种形状，在具有较小厚度的外围边沿区域和芯件31m的端面之间形成间隙，并且当间隙构件31g被插入到芯件31m之间时用由涂覆树脂5A构成的树脂填充该间隙。
[0064]间隙构件31g的形状和尺寸(厚度和面积)可以适当地选择并且不限于上述方式。例如，也可以使用不带突出部分且厚度均匀的平板，使得平板的最大面积小于、等于或大于芯件31m的端面的面积。此外，平板的平面形状可以是不同于矩形的形状，例如，圆形或多边形。如果间隙构件31g是由混合物构成的，则可使用如上所述的适当的成型方法。可容易地执行成型以形成复杂的形状，或可以在成型之后通过切割等容易地调整形状或尺寸。如果将根据本示例的间隙构件31g采取为平板的形状(包括部分厚度变化的情况)，则可以容易地进行堆叠并获得高装配作业性能。
[0065]可以适当地选择芯件或间隙构件的数量使得电抗器I具有期望的电感。此外，芯件3Im和间隙构件31g的堆叠顺序也可以适当地选择，堆叠柱状体的两端可以都是芯件3Im或间隙构件31g，或者堆叠柱状体的一端可以是芯件31m而另一端可以是间隙构件31g(如本示例)。在其中堆叠柱状体的至少一端是间隙构件31g且在间隙构件31g上设置端面涂覆部分51eA的情况下，在一端侧处的间隙长度获取为间隙构件31g和端面涂覆部分51eA的总厚度。在其中堆叠柱状体的至少一端是芯件31m且在芯件31m上设置端面涂覆部分51eA的情况下(如本示例)，在该一端侧上的间隙长度等于仅端面涂覆部分51eA的厚度。
[0066]芯件31m和间隙构件31g可利用粘合剂等来形成为一体。就粘合剂而言，可以使用适当的粘合剂，例如，诸如环氧基粘合剂的热固型、诸如氰基丙烯酸盐基粘合剂的常温固化型等。在本发明中，利用涂覆树脂5A—体支撑芯件31m和间隙构件31g。因此，可省略粘合剂。或者，可将粘合剂用作临时固定构件直到涂覆材料5A成型为止。通过执行临时固定，可以将堆叠柱状体作为一体化产品来处理。因此，可容易地将堆叠柱状体容纳在金属模具中，从而获得高作业性能。
[0067][涂覆树脂]
[0068]将主要参考图2和图3来描述涂覆树脂5A。涂覆树脂5A包括外围表面涂覆部分51oA和端面涂覆部分51eA，外围表面涂覆部分51oA用于在其堆叠方向上的几乎整个长度上涂覆整个外围，而端面涂覆部分51eA用于涂覆如图2的(A)所示的芯件31m和间隙构件31g的堆叠柱状体(内芯31)中的堆叠柱状体的一个端面的一部分，并且涂覆部分51oA和涂覆部分51eA是一体成型的。
[0069]外围表面涂覆部分51oA主要具有固定芯件31m和间隙构件31g的相互位置并将它们一体化的功能以及增强线圈元件2a(图1的(A))和内芯31的绝缘性能的功能。在本示例中，如上所述，间隙构件31g被设置成具有特定的形状，以使得芯件31m、间隙构件31g和涂覆树脂5A的接触面积足够大并且如图3所示在它们之间全部设置构成涂覆树脂5A的树脂。因此，可以坚固地支撑两者。
[0070]如果可一体地支撑芯件31m和间隙构件31，则可适当地选择外围表面涂覆部分51oA的涂覆区域。例如，可以获得这样一种方式，其中芯件31m的外围表面的一部分从外围表面涂覆部分51oA暴露出来。如在本示例中的那样，用于基本上涂覆堆叠柱状体的整个外围表面的方式具有优点:(I)提高了芯件31m和间隙构件31g的接合强度，使得两者难以相对于彼此滑脱，(2)增强了线圈2和堆叠柱状体(主要是芯件31m)之间的绝缘性能，(3)金属模具的脱模性能高，以及(4)可保护堆叠柱状体。在本实施例中，构成堆叠柱状体的另一端面的间隙构件31g从外围表面涂覆部分51oA略微突出(图3)。
[0071]外围表面涂覆部分51oA的厚度可适当选择，例如，可整体获得均匀厚度。在本实施例中，外围表面涂覆部分51oA包括从堆叠柱状体中设置有端面涂覆部分51eA的一个端面侧向暴露了间隙构件31的另一表面侧的具有小厚度的区域，以及与上述区域连续设置的具有直到另一端面的均匀和小厚度的区域。换句话说，外围表面涂覆部分51oA包括具有锥形外形的区域和平薄区域。
[0072]具有锥形形状的区域包括形成锥形外形的基部涂覆部分513和从基部涂覆部分513的表面突出并沿着堆叠柱状体的轴向延伸的凸条515。如图3所示，基部涂覆部分513在其整个长度上具有从一个端侧(图3中的左侧)向另一端侧(图3中的右侧)逐渐减小的厚度。凸条515在基部涂覆部分513的整个长度上以直线连续设置，并且距离基部涂覆部分513的表面的突出高度从一侧向另一侧逐渐增加。但是，凸条515中距离堆叠柱状体(芯件31m)的表面(外围表面)的突出高度是常量。因此，在其中线圈元件2a由凸条515支撑的状态下，堆叠柱状体(芯件31m)和线圈元件2a之间的距离在沿着线圈元件2a的内周表面的周向的整个长度上是均匀的。
[0073]可以适当地选择凸条513的截面形状、凸条513的数量以及基部涂覆部分513的形成区域。在本实施例中，凸条513具有在基部涂覆部分513的整个长度上连续设置的矩形部分和长方体形状。具有这种形状的多个凸条513在基部涂覆部分513的表面上并排排列(图2)。在本实施例中，在形成了具有长方体形状的基部涂覆部分513的四个表面的每一个上设置两个凸条515，即，总共设置八个凸条515。根据这种方式，可降低与线圈2的接触面积，线圈2的插入性能高，此外，可确保线圈2和堆叠柱状体(特别是，芯件31m)之间的预定距离，使得它们的绝缘性能被增强。代替连续线形凸条515，例如，可以采取其中线性地布置多个独立凸起的方式、其中多个不连续凸起不是线性的而是分散的方式等。
[0074]薄区域起到衔接部分517的作用，其中配备有在将装配到芯部件4A的另一芯件4B中设置的衔接管状部分53B(图2的(B))。通过配备衔接部分517和衔接管状部分53A及53B，芯部件4A和4B被高精度地装配。在本实施例中，与凸条515的相同凸条被设置在衔接管状部分53A和53B的外围上。调整衔接部分517的厚度以使得芯部件4A的衔接部分517中的凸条和芯部件4B的衔接管状部分53B中的凸条的最大突起高度在两者组合时彼此相等。
[0075]端面涂覆部分51eA形成在堆叠柱状体的一个端面上并且起到间隙的作用。特别地，在本发明中，端面涂覆部分51eA与外围表面涂覆部分51oA具有整体结构。因此，可以在成型中将芯件31m和间隙构件31g形成为一体的同时根据将用于成型涂覆树脂5A的金属模具来确定端面涂覆部分51eA的厚度。因此，即使芯件31m或间隙构件31g存在制造误差，也可以吸收该制造误差，从而通过在成型涂覆树脂5A时调整端面涂覆部分51eA的厚度来成型具有预定长度的芯部件4A。因此，芯部件4A具有高尺寸精度并且被恰当地装配到外芯32中(图1的(A))。
[0076]可适当地选择端面涂覆部分51eA的厚度t51e。端面涂覆部分51eA起到间隙的作用。因此，虽然端面涂覆部分51eA的厚度可设置成基本等于间隙构件31g的厚度，但是也可以增大到一定程度。例如，如果该厚度大于4_，则可以确保制造误差的更好吸收余地。但是，如果该厚度过大，则会增加间隙部分的漏通量。因此，例如，端面涂覆部分51eA的厚度大于4mm且小于或等于大约6mm。
[0077]可适当地选择端面涂覆部分51eA的平面形状。在本实施例中，平面形状是矩形且在中央设置有圆柱形中空孔510。堆叠柱状体的端面(此处，形成内芯31的端面31e的芯件31m)从中空孔510暴露。换句话说，中空孔510的底面由堆叠柱状体的端面构成。例如，中空孔510可被用作用于填充将内芯31的端面31e接合至外芯32(图1的(A))的粘合剂的区域。
[0078]可适当选择中空孔510的形状、尺寸、数量以及形成位置。在本实施例中，中空孔510中的开口侧上的截面积不同于堆叠柱状体侧上的截面积，并且设置倾斜部分511以使得在堆叠柱状体侧上的区域中截面积朝堆叠柱状体的端面逐渐减小。此外，虽然在本实施例中端面涂覆部分51eA采取了在中央包括单个中空孔510的方式，但是可以采取包括多个中空孔510的方式或没有中空孔510而是涂覆堆叠柱状体的整个端面的方式。
[0079]通过如将要描述的在涂覆树脂5A的成型中用于支撑堆叠柱状体的一个端面的支撑构件来形成中空孔510。因此，下面将要描述的支撑构件的形状、尺寸和数量被选择为使得中空孔510具有期望的形状、尺寸和数量。
[0080]此外，在本实施例中，涂覆树脂5A —体地包括框形部分52A。框形部分52A设置在线圈元件2a和2b(图1的(A))的端面和分别与线圈元件2a和2b中的内芯31 (设置在芯部件4A和4B中的堆叠柱状体)的端面31e相对布置的外芯32的内端面32e (图4)之间，并且具有主要增强它们两者的绝缘性能的作用。
[0081]在本实施例中，框形部分52A具有与通过并排设置的线圈元件2a和2b形成的外形相似的矩形框形状。外围表面涂覆部分51oA被耦接，此外，端面涂覆部分51eA被形成为一体并且中空孔510设置在布置于框形部分52A中的线圈2侧的表面上，S卩，布置有线圈元件2a的一侧，衔接管状部分53A被耦接，并且将框形部分52A的表面和背面(线圈2侧的表面和外芯32侧的表面)连通的过孔530被设置在布置有线圈元件2b的一侧。
[0082]在另一芯部件4B中的衔接部分517 (图2的(B))被配合到过孔530中以将芯部件4A和4B彼此定位(如图1的(B)所示)。因此，可以关于分别布置在外围表面涂覆部分51oA和51oB的外周上的线圈元件2a和2b来恰当地定位内芯31 (堆叠柱状体)。
[0083]在本实施例中，衔接管状部分53A的长度被设置成基本等于衔接部分517的长度。此外，以与外围表面涂覆部分51oA的基部涂覆表面513相同的方式，衔接管状部分53A由具有锥形形状的厚度从框形部分52A侧向衔接管状部分53A的外边沿逐渐减小的管体形成，并且包括多个从锥形表面突出的凸条。设置在衔接管状部分53A中的凸条也具有如外围表面涂覆部分51oA的凸条515 —样的向框形部分52A侧逐渐减小的凸起高度。衔接管状部分53A的凸条的位置和突起高度被调整以当芯部件4A和4B两者装配时与如图1的(B)所示设置在另一芯部件4B的外围表面涂覆部分51oB上的凸条515耦接。
[0084]此外，框形部分52A —体地包括在其上安装有线圈2的耦接部分2r的底座54A、夕卜芯32的定位部分55A以及设置在线圈元件2a和2b之间的隔板56A。
[0085]底座54A是在框形部分52A中从布置在外芯32侧上的表面向外突起的平板形构件，并且如图1的(A)所示被排列为对装配到芯部件4A的外芯32的一个表面(此处，上表面)的一部分进行包覆。处在设置于电抗器I中的两个芯部件4A和4B中的底座之一(此处，底座54B)被设置在耦接部分2r和外芯32的一个表面之间以增强它们的绝缘性能。
[0086]定位部分55A是在框形部分52A中从布置在外芯32侧上的表面向外突起的构件并且被用于定位外芯32。在本实施例中，定位部分55A由一对用于插入外芯32的侧面(此处为与安装有底座54A的上表面相连接且沿线圈2的轴向排列的表面)的条状部分形成。条状部分连续设置至底座54A。因此，在框形部分52A的外芯32侧的表面上设置U形突起，其一部分起到底座54A的作用而其他部分起到定位部分55A的作用。定位部分55A的形状可适当选择并且可采取小突起等。
[0087]隔板56A是在框形部分52A中从布置在线圈2侧上的表面向内(线圈2侧)突起的构件并且设置在装配到芯部件4A和4B的线圈元件2a和2b之间，并且起到将元件2a和2b两者保持为非接触状态的作用。可以适当选择隔板56A的形状或尺寸(沿线圈轴向的长度、在与线圈的轴向和线圈元件2a和2b的水平方向均正交的方向上的长度等)。在本实施例中，隔板56A被设置成沿线圈2的轴向布置的条状体并且具有仅布置在线圈元件2a和2b之间的一部分处的尺寸。
[0088]芯部件4A可采取这样一种方式，其中省略衔接部分53A、底座54A、定位部分55A和隔板56A的至少一个。通过如本实施例中的包括所有上述部分，可以提高芯部件4A和4B的装配作业性能、线圈2和磁芯3的绝缘性能、线圈元件2a和2b之间的绝缘性能以及芯部件4A及4B和外芯32的装配作业性能。
[0089]此外，在本实施例中，在框形部分52A中布置在线圈2侧上的表面具有与线圈元件2a和2b的端面形状(其中在外围表面涂覆部分51oA的周向上厚度变化的形状)相对应的倾斜形状。因此，当线圈元件2a和2b插入到框形部分52A和52B之间时，元件2a和2b两者的端面沿着框形部分52A和52B的线圈2侧的表面定位，使得在元件2a和2b两者的端面和框形部分52A和52B的线圈2侧的表面之间难以产生空隙。因此，线圈2和芯部件4A和4B的组合体的长度(此处，沿着组合体中线圈2的轴向的长度)可以被缩短使得电抗器I的尺寸可以减小。
[0090]涂覆树脂5A的材料的示例包括诸如PPS树脂、聚四氟乙烯(PTFE)树脂、液晶聚合物(LCP)、聚酰胺纤维6、聚酰胺纤维66或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等热塑型树脂。在本实施例中，涂覆树脂5A的材料被设置成PPS树脂。
[0091][制造芯部件的方法]
[0092]具有这种结构的芯部件4A通常可通过将堆叠柱状体作为芯进行嵌入成型(insert molding)来制造。具体地,例如,使用具有底部圆柱形形状的第一金属模具和被布置为与底部圆柱形金属模具的开口部分靠近的具有平板形状的第二金属模具。在其中堆叠柱状体被容纳在具有底部圆柱形形状的第一金属模具中并且堆叠柱状体的两个端面通过第一金属模具和第二金属模具支撑的状态下，用期望的树脂填充两个金属模具以涂覆堆叠柱状体的几乎全部外表面和一个端面的一部分，从而获得芯部件4A。
[0093]可以适当选择堆叠柱状体相对于具有底部圆柱形形状的第一金属模具的容纳方向。通常，示例包括其中堆叠柱状体被容纳为外围表面与第一金属模具的底面相对的方式(下文将称作水平型容纳方式)和其中堆叠柱状体被容纳为一个端面与第一金属模具的底面相对的方式(下文将称作垂直容纳方式)。垂直容纳方式具有优点:(1)在其中堆叠柱状体(临时地)未与粘合剂集成的情况下也可以容易地维持堆叠状态，(2)可通过第一金属模具的底面来支撑堆叠柱状体的端面并且可容易地获得支撑结构，(3)可容易地采取更大的在外围表面涂覆部分51oA中的涂覆区域并且可减少芯件31m的暴露区域。此外，在垂直容纳方式中，通过使用可对锥形形状或凸条515进行成型的金属模具(具有倾斜表面或凹槽)来使构成外围表面涂覆部分51oA的基部涂覆部分513具有锥形外形，并且此外如上所述地设置凸条515，在这样的情况下，可以容易的从金属模具取出成型后的芯部件4A。
[0094]在其中使用垂直容纳方式的情况下，例如，下述模具可用作第二金属模具以支撑堆叠柱状体的一个端面。更具体地，使用具有适当形状(此处，圆柱形)的凸条以用于形成端面涂覆部分51eA的金属模具或者包括具有适当形状以用于形成端面涂覆部分51eA的条形体的金属模具，以及可以使用具有能够将条形体插入其中的过孔并支撑插入到过孔中的条形体前后移动的板形金属模具。在其中提供了后一种情况中的可前后移动的条形体的方式中，可以以可选时间段来取出条形体。例如，当在填充树脂完全固化之前取出条形体时，可以形成包覆了堆叠柱状体的整个端面的芯部件或者可以调整中空孔的深度。
[0095]在本实施例中，具有底部圆柱形形状的第一金属模具和包括圆柱形突起的第二金属模具被用来通过垂直容纳方式成型芯部件4A和4B。第一金属模具的底面形成台阶式凹槽，该台阶式凹槽能够支撑位于堆叠圆柱体的端面上的间隙构件31g中的表面侧部分和外围边沿部分。如上所述，间隙构件31g中装备到台阶式凹槽中的部分从外围表面涂覆部分51oA突起。此外，使用了在第二金属模具中设置的具有朝向端面的锥形形状的圆柱形突起的端面侧区域，由此形成倾斜部分511。通过锥形形状，可容易的取出突起并获得高脱模性倉泛。
[0096]首先，间隙构件31g和芯件31m交替地容纳在第一金属模具中。利用粘合剂等(临时)固定的一体化产品可如上所述地容纳。接着，第二金属模具的突起对着布置在第一金属模具的开口侧上的芯件31m适当地挤压以支撑容纳的堆叠品。此时，调整突起的位置使得第二金属模具的突起和第一金属模具的底面之间的距离具有芯部件4A和4B的预定长度。在本实施例中，用于形成衔接管状部分53A和53B的过孔530的芯被适当地排列。将期望树脂填充到在支撑状态下由两个金属模具形成的空间中并适当固化，并脱出金属模具，从而可成型芯部件4A和4B。在由此获得的芯部件4A和4B上形成与第二金属模具的突起的外部形状相对应的中空孔510。
[0097](外芯)
[0098]在本实施例中，装配到芯部件4A和4B中的外芯32是柱体，其中将成为线圈2a和2b的相对表面的内端面32e由均匀平面形成，并且与内端面32e耦接的两个平行表面具有梯形形状(图1的(A)和图4)。虽然在本实施例中梯形的倾斜侧具有弯曲形状，但是该倾斜侧可以是线形的。此外，在本实施例中，以与芯件31m相同的方式将外芯32设置成粉末磁芯。
[0099]环状磁芯3通过设置在芯部件4A和4B中的内芯31 (堆叠柱状体)和外芯对32形成，当线圈2通电时磁芯3形成闭合磁路。
[0100]此外，外芯32的安装侧上的表面(图1的㈧中的下表面)从内芯31 (堆叠柱状体)的安装侧上的表面(图1的(A)中的下表面)突出并与线圈2的安装侧上的表面(图1的(A)中的下表面)齐平。因此，电抗器I具有高稳定性，因为安装表面由线圈元件2a和2b及外芯32形成，因此安装面积大。此外，外芯32也是粉末磁芯。因此，在外芯32中从内芯31突出的部分可用作磁通量的通道或散热路径。
[0101](其他组件)
[0102]此外，虽然可按原样使用具有上述结构的电抗器1，但是其可以容纳在底部圆柱形壳体(此外，可能具有盖子)中，可将密封树脂填充到壳体中或者电抗器I的表面可由另一树脂(将被称作外部树脂)覆盖。包括壳体或外部树脂的电抗器可对线圈2和磁芯3进行机械保护、避免环境影响、提高处理性能等。包括密封树脂或外部树脂的电抗器可使得设置在端面涂覆部分51eA上的中空孔510成为用于填充密封树脂或外部树脂的填充空间，内芯31和外芯32可利用该树脂来彼此接合。
[0103]如果壳体是由诸如铝或其合金或者镁或其合金等轻金属制成的，则其具有高导热性和轻重量。如果采用这样一种壳体，其中底部和在底部上直立的侧壁部分被设置成分离构件并且使用不同种类的材料，即，底部由如上所述的金属制成而侧壁部分由诸如PPS树脂之类的树脂制成，则设有线圈2的底部具有高散热性能且可将重量减少。密封树脂的示例包括环氧树脂、聚氨酯树脂、硅树脂等。通过使用含有由从氮化硅、氧化铝、氮化铝、氮化硼、多铝红柱石和碳化硅中选择的至少一种陶瓷制成的填充料的树脂作为密封树脂，可获得高绝缘性能并还可增强散热性能。
[0104]此外，如果采用这样的方式，其中散热板由如上所述的金属制成，具有高热传导性的陶瓷等用粘合剂、螺丝、外部树脂等固定，则可增强散热性能。
[0105](制造电抗器的方法)
[0106]具有上述构造的电抗器I可按照例如制备线圈、制备芯部件和装配的过程来制造。
[0107]具体地，首先如上所述制备线圈2、构成内芯31 (堆叠柱状体)的芯件31m和间隙构件31g以及用于构成外芯32的芯件。
[0108]如上所述,通过嵌入成型来成型芯部件4A和4B。在本实施例中，芯部件4A和4B具有相同形状。因此，芯部件4A和4B可通过单个金属模具来制造，具有高生产率。
[0109]接着，将线圈2、芯部件4A和4B以及外芯32进行装配。如图4所示，用外围表面涂覆部分51A涂覆的堆叠柱状体，即，内芯31，被插入到芯部件4A中的线圈元件2a中，而涂覆有外围表面涂覆部分51oB的堆叠柱状体(即，内芯31)被插入到另一芯部件4B中的另一线圈元件2b中。芯部件4A和4B包括衔接管状部分53A和53B以及衔接部分517，使得可高精度地容易地执行装配。此外，在芯部件4A和4B中，沿着线圈元件2a和2b的端面形状来设置框形部分52A和52B的线圈2侧上的表面。因此，可高精度地组合线圈2和芯部件4A和4B。
[0110]此外，外芯32被布置为将芯部件4A中的框形部分52A和另一芯部件4B中的框形部分52B插入其中，内芯31和外芯32形成为具有环形形状。因此，获得电抗器I。如上所述，在芯部件4A的端面涂覆部分51eA的中空孔和芯部件4B的端面涂覆部分的中空孔中填充粘合剂等，此外，粘合剂等可施加到从芯部件4A和4B的过孔530暴露的内芯31的端面31e来将内芯31接合至外芯32。
[0111]此外，通过如上所述的包括壳体、密封树脂等的方式,可进行壳体中容纳、密封树脂填充、外部树脂形成、散热板接合等。
[0112](用途)
[0113]具有上述结构的电抗器I可优选地用于电力应用条件(其中最大电流(直流)的范围从大约100到1000A，平均电压范围大约100到1000V，可用频率范围大约5到10kHz)下的特殊用途，或者通常用于诸如电动车辆、混合动力车辆等车辆中的车载电力变换装置的组件。
[0114](效果)
[0115]即使构成磁芯3 (此处，内芯31)的一部分的芯件31m或间隙构件31g具有制造误差，在成型时电抗器I调整设置在芯部件4A和4B两者中的涂覆树脂5A和5B中的端面涂覆部分的厚度，从而使得通过端面涂覆部分51eA和51eB吸收制造误差成为可能。因此，将成为电抗器I的组件的芯部件4A和4B具有高尺寸精度，因为沿着通过芯件31m和间隙构件31g获得的堆叠品的堆叠方向的长度由金属模具来定义。因此，无需额外调整粘合剂等的厚度就可将外芯32适当地装配到芯部件4A和4B中。
[0116]此外，电抗器I使得设置在芯部件4A和4B两者中的端面涂覆部分51eA和51eB起到间隙的作用，从而使得将额外制备的间隙构件31的数量减少、步骤的数量减少并减少或省略用于提升间隙构件31的尺寸精度的处理。
[0117]此外，电抗器I可将芯件31m和间隙构件31g的堆叠品作为通过外围表面涂覆部分51oA和51oB —体支撑的一体化产品来处理，从而使得独立筒形绕线筒的省略和部件数量及装配步骤数量的减少成为可能。
[0118]在这些方面中，电抗器I具有高装配作业性能。此外，通过使用芯部件4A和4B，可以提高电抗器I的装配作业性能。
[0119]此外，电抗器I产生下列效果。
[0120](I)内芯31和外芯32被适当地组合使得可高精度地获得期望电感。
[0121](2)通过涂覆树脂5A和5B可增强线圈2和磁芯3之间的绝缘性能。
[0122](3)芯部件4A和4B与框形部分52A和52B—体地设置。因此，可进一步减少部件的数量和装配步骤的数量，装配作业性能高。
[0123](4)芯部件4A和4B包括衔接部分517和衔接管状部分53A和53B。因此，芯部件4A和4B两者可容易地定位，装配作业性能高。
[0124](5)芯部件4A和4B包括外围表面涂覆部分51oA和51oB中的凸条515。因此，可减少线圈元件2A和2B的接触面积并且内芯31 (堆叠柱状体)可容易地插入到线圈元件2A和2B中，装配作业性能高。
[0125](6)芯部件4A和4B包括在框形部分52A和52B中的外芯32的定位部分55A和55B。因此，即使作为到内芯31的耦接表面的内端面31e具有平坦形状，也可以容易地定位外芯32，可获得高装配作业性能。
[0126](7)由于芯部件4A和4B具有相同形状，因此生产率高且可容易地处理它们。
[0127](8)通过将间隙构件31的材料设置成含有磁性粉末和非磁性材料的混合物，可以减少由漏通量导致的损耗，此外，可容易地将间隙构件31成型为期望形状并可获得间隙构件31的高生产率。
[0128](9)因为外围表面涂覆部分51oA和51oB主要具有锥形外形，所以芯部件4A和4B具有高脱模性能，因此生产率高。
[0129][第一变型]
[0130]已对这样一种方式给出说明，其中第一实施例的芯部件4A和4B包括在外围表面涂覆部分51oA和51oB中的薄衔接部分517并且包括在框形部分52A和52B中的衔接管状部分53A和53B。此外,在芯部件中可以省略衔接部分和衔接管状部分。利用这种方式，以与第一实施例相同方式，外围表面涂覆部分可具有在其整个长度上厚度变化的锥形形状，或者可进一步设置有凸条，或者可具有在其整个长度上厚度均匀的平坦形状。利用这种方式，框形部分设置有过孔，堆叠柱状体的另一端侧可插入到过孔中。利用这种方式，芯部件的形状变得相对简单并且金属模具的形状可以简化。
[0131][第二变型]
[0132]已对这样一种方式给出说明，其中第一实施例的每个芯部件4A和4B包括单个堆叠柱状体。此外，芯部件可包括两个堆叠柱状体。芯部件的示例包括如下方式:其中包覆有外围表面涂覆部分的两个堆叠柱状体一体地耦接到单个框形部分并且端面涂覆部分设置在每个堆叠柱状体的一个端面上。总计两个端面涂覆部分与单个框形部分一体成型。
[0133]利用这种方式，如果在与芯部件中的两个堆叠柱状体的另一端面耦接的外芯和线圈元件的端面之间额外地制备框形构件，则可增强线圈和磁芯之间的绝缘性能。可以使用包括两个过孔的框形构件，两个堆叠柱状体可分别插入到两个过孔中，此外，框形构件包括两个衔接管状部分。
[0134]采用这种方式，因为可将线圈元件同时插入到例如设置在芯部件中的两个堆叠柱状体，因此生产率高。
[0135][第三变型]
[0136]已对这样一种方式给出说明，其中在第一实施例中提供的部件4A和4B —体地包括框形部分52A和52B。此外，芯部件中可省略框形部分。在芯部件中，涂覆树脂仅包括外围表面涂覆部分和端面涂覆部分。因此，形状变得简单，可简化金属模具的形状。如果在外围表面涂覆部分中的衔接部分也可省略，则形状可进一步简化。
[0137]在其中电抗器包括具有一对线圈元件的线圈的情况下，例如，额外制备如第二变型中描述的具有两个过孔的一对框形构件和额外的两个衔接管状部分，并将它们装配到根据第三变型的芯部件中，从而可增强线圈和外芯的绝缘性能。在其中电抗器包括单个线圈的情况下，例如，制备包括从衔接管状部分的外围边沿向外延伸的凸缘(flange)的环状构件并将其装配到根据第三变型的芯部件中，从而可增强设置在磁芯中的线圈的端面侧上的部分的绝缘性能。
[0138][第二实施例]
[0139]根据第一实施例和第一至第三变型中任意一个的电抗器可用作例如安装在车辆等上的转换器的组件，或包括该转换器的电力变换装置的组件。
[0140]例如，如图5所示，车辆1200(混合动力车辆或电动车辆)包括主电池1210、连接到主电池1210的电力变换装置1100和通过从主电池1210馈给的用于行驶的电力进行驱动的电机(负载)1220。电机1220通常是三相交流电机，其在行驶期间驱动轮子1250并在能量再生期间用作发电机。就混合动力车辆而言，车辆1200除了电机1220之外还包括引擎。虽然图5示出了插口作为车辆1200的充电部分，但是也可包括插头。
[0141]电力变换装置1100包括连接到主电池1210的转换器1110以及连接到转换器1110并执行直流电和交流电之间的转换的逆变器1120。在车辆1200的行驶期间，在本示例中描述的转换器1110将主电池1210的直流电压(输入电压)(其范围约从200V到300V)升高到范围从约400V到700V的水平，之后将电力馈给逆变器1120。同样，在能量再生期间，转换器Il1将来自电机1220的经过逆变器1120的直流电压(输入电压)降低到适于主电池1210的直流电压，之后使用该直流电压来对主电池1210充电。在车辆1200的行驶期间，逆变器将通过转换器1110升高的直流转换为预定的交流并将该交流电馈给电机1220。在能量再生期间，逆变器1220将从电机1220输出的交流电转换为直流电并将该直流电输入到转换器1110。
[0142]如图6所示，转换器1110包括多个开关元件1111、控制开关元件1111的操作的驱动电路1112和电抗器L。转换器1110通过重复ON(接通)和OFF (断开)操作(开关操作)转换输入电压(在此情况下，执行升压和降压)。开关元件1111中的每一个使用功率器件，诸如场效应晶体管(FET)、绝缘栅双极型晶体管(IGTB)。电抗器L使用线圈的对流过电路的电流的变化进行干扰的特性，因此具有当通过开关操作提升或降低电流时让变化平滑的作用。电抗器L是根据第一实施例和第一至第三变型中的任意一个的电抗器。因为包括了具有高装配作业性能等的电抗器I，所以电力变换装置1100和转换器1110具有高生产率。
[0143]除了转换器1110之外，车辆1200还包括与主电池1210连接的馈给装置转换器1150和辅助电源转换器1160，该辅助电源转换器1160与用作附件1240的电源的副电池1230和主电源1210连接，并将主电池1210的高压转换为低压。转换器1110通常执行DC-DC转换，而馈给装置转换器1150和辅助电源转换器1160执行AC-DC转换。馈给装置转换器1150可以包括执行DC-DC转换的类型。馈给装置转换器1150和辅助电源转换器1160每个都可包括与根据本发明的第一实施例和第一至第三变型中的任意一个的电抗器类似的结构，电抗器的尺寸和形状可适当地变化。同时，根据第一实施例和第一至第三变型中的任意一个的电抗器可用于执行输入电力转换且仅执行升压或降压的转换器。
[0144]本发明不限于上述实施例，可在不脱离本发明的范围的情况下进行适当修改。例如，根据本发明的用于电抗器的芯部件可以是外芯(即，在磁芯中未布置线圈的部分)的组件。
[0145]工业可应用性
[0146]根据本发明的电抗器可优选地用作安装在诸如混合动力车辆、插电式混合动力车辆、电动车辆、燃油电池车辆等车辆上的诸如车载转换器(通常是DC-DC转换器)之类的电力变换装置的组件或空调的转换器的组件。根据本发明的用于电抗器的芯部件可优选地用作该电抗器的组件。
[0147]参考标记列表
[0148]I电抗器
[0149]2 线圈
[0150]2a、2b线圈元件
[0151]2r耦接部分
[0152]2w 线材
[0153]3 磁芯
[0154]31 内芯
[0155]3 Ie 端面
[0156]31m 芯件
[0157]3 Ig间隙构件
[0158]32 外芯
[0159]32e 内端面
[0160]4A、4B 芯部件
[0161]5A、5B涂覆树脂
[0162]51oA、51oB外围表面涂覆部分
[0163]51eA端部涂覆部分
[0164]52A、52B 框形部分
[0165]53A、53B衔接管状部分
[0166]54A、54B 底座
[0167]55A、55B 定位部分
[0168]56A、56B 隔板
[0169]510 中空孔
[0170]511倾斜部分
[0171]513基部涂覆部分
[0172]515 凸条
[0173]517衔接部分
[0174]530 过孔
[0175]1100电力变换装置
[0176]1110 转换器
[0177]1111开关元件
[0178]1112驱动电路
[0179]L电抗器
[0180]1120 逆变器
[0181]1150馈给装置转换器
[0182]1160辅助电源变换器
[0183]1200 车辆
[0184]1210 主电池
[0185]1220 电机
[0186]1230 副电池
[0187]1240 附件
[0188]1250 轮子
【权利要求】
1.一种电抗器，其具有圆柱形线圈和设置有该线圈的磁芯，该电抗器包括: 堆叠柱状体，其构成了所述磁芯中的布置在所述线圈的内侧上的部分，并且其中堆叠了由磁性材料制成的多个芯件和由具有比所述芯件更低导磁率的材料制成的至少一个间隙构件，和 涂覆树脂，其中一体地成型外围表面涂覆部分和端面涂覆部分，所述外围表面涂覆部分用于涂覆所述堆叠柱状体的外围表面的至少一部分以一体地支撑所述芯件和所述间隙构件，所述端面涂覆部分用于涂覆所述堆叠柱状体的端面的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的电抗器， 其中所述线圈包括一对线圈元件， 其中所述磁芯包括一对内芯和一对外芯，所述一对内芯分别布置在所述线圈元件的内侧上并由所述堆叠柱状体形成，所述一对外芯中未布置所述线圈元件而是被布置成使并排排列的两个所述内芯插入所述一对外芯之间，并且 其中所述涂覆树脂包括对构成所述内芯中的一个的堆叠柱状体进行涂覆的外围表面涂覆部分和端面涂覆部分、以及框形部分，所述框形部分设置在所述线圈元件的端面和布置在所述外芯中的内芯侧上的内端面之间并且与所述端面涂覆部分一体成型。
3.根据权利要求2所述的电抗器， 其中所述端面涂覆部分仅涂覆所述堆叠柱状体的一个端面的一部分并且所述一个端面的其他部分从所述涂覆树脂暴露，并且 其中所述框形部分包括所述端面涂覆部分和过孔，其中所述一对内芯中的另一个被插入到所述过孔中。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的电抗器，其中所述外围表面涂覆部分包括基部涂覆部分和凸条，所述基部涂覆部分具有从设置有所述端面涂覆部分的所述堆叠柱状体中的一个端面侧向另一端面侧厚度减小的锥形形状，并且所述凸条从该基部涂覆部分的表面突出并沿着所述堆叠柱状体的轴向延伸，并且其中，所述凸条的突出高度从设置有所述端面涂覆部分的所述堆叠柱状体中的所述一个端面侧向所述另一端面侧增加。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的电抗器，其中所述间隙构件由含有磁性粉末和非磁性材料的混合物制成。
6.一种转换器，包括: 开关元件； 驱动电路，其控制所述开关元件的操作；和 电抗器，其使开关操作平滑化， 所述转换器通过所述开关元件的操作来转换输入电压， 其中所述电抗器是根据权利要求1至5中任意一项所述的电抗器。
7.一种电力变换装置，包括: 转换器，其转换输入电压；和 逆变器，其连接到所述转换器并执行直流电和交流电之间的转换， 所述电力变换装置利用由所述逆变器转换的电力来驱动负载， 其中所述转换器是根据权利要求6所述的转换器。
8.一种用于电抗器的芯部件，其用于布置有圆柱形线圈的磁芯，所述芯部件包括: 堆叠柱状体，其中堆叠了由磁性材料制成的多个芯件和由具有比所述芯件更低导磁率的材料制成的至少一个间隙构件，和 涂覆树脂，其中一体地成型外围表面涂覆部分和端面涂覆部分，所述外围表面涂覆部分用于涂覆所述堆叠柱状体的外围表面的至少一部分以一体支撑所述芯件和所述间隙构件，所述端面涂覆部分用于涂覆所述堆叠柱状体的端面的至少一部分。
9.根据权利要求8所述的用于电抗器的芯部件， 其中所述线圈包括一对线圈元件， 其中所述堆叠柱状体布置在所述一对线圈元件中的一个的内侧上，并且其中所述涂覆树脂包括对所述堆叠柱状体进行涂覆的外围表面涂覆部分和端面涂覆部分、以及框形部分，所述框形部分设置在所述磁芯中未布置有两个所述线圈元件的部分和两个所述线圈元件的端面之间并且与所述端面涂覆部分一体成型。
10.根据权利要求9所述的用于电抗器的芯部件， 其中所述端面涂覆部分仅涂覆所述堆叠柱状体的一个端面的一部分并且所述一个端面的其他部分从所述涂覆树脂暴露，并且 其中所述框形部分包括所述端面涂覆部分和过孔，其中布置在所述一对线圈元件中的另一个的内侧上的另一堆叠柱状体被插入所述过孔中。
【文档编号】H01F27/24GK104303246SQ201280070531
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2012年11月5日 优先权日:2012年2月24日
【发明者】伊藤睦, 山本伸一郎, 井户顺二 申请人:住友电气工业株式会社, 住友电装株式会社, 株式会社自动网络技术研究所