电抗器制造技术

本发明专利技术的目的在于提供芯的散热性高且线圈的涡流损耗小的电抗器。本发明专利技术的电抗器(1)具备：在周向上将圆环状芯分割而成的形状的软磁性材料的多个分割芯(10)、在将多个分割芯(10)组合而形成的圆环状芯中配置于多个分割芯(10)之间的非磁性材料的芯间隙构件(20)、收纳多个分割芯(10)及芯间隙构件(20)的圆环状的散热用壳体(30、31)以及卷绕于散热用壳体(30、31)的线圈(90)，散热用壳体(30、31)由热传导率为100W/(m·K)以上的材料构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电抗器
本专利技术涉及电抗器。
技术介绍
近年来，对电力转换装置的小型化及高输出化的需要变高。已知：一般当使电力转换装置包含的半导体元件的开关频率高频化时，电力转换装置包含的电抗器能够小型化。然而，若提高开关频率，则电抗器的芯的发热量增加，而且由于电抗器的小型化而散热面积减小，所以芯的散热性降低。另外，以往的电抗器的芯由热传导率较低的树脂壳体覆盖，且在树脂壳体的周围卷绕有铜或铝的线圈。因此，存在如下问题：从电抗器的芯到线圈外侧的环境的热阻较高，散热性较低。为了得到期望的电特性，在电抗器中，在由芯构成的磁路中设置有空隙(以下，称为“芯间隙”)。由于从芯间隙泄漏的磁通与卷绕的线圈交链，从而产生线圈的涡流损耗。已知：一般当芯间隙的长度变长时，涡流损耗增加。存在如下问题：由于为了提高电抗器的生产性而仅最多设置3处左右的芯间隙，所以每一处的长度变长，线圈的涡流损耗增加。在专利文献1中说明了如下情况：通过在收纳电抗器的散热用壳体的内部填充弹性树脂或绝缘油等，从而提高电抗器的散热性。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2003-197444号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，在专利文献1的电抗器中，由于芯被热传导性较低的弹性树脂覆盖，所以从芯到散热用壳体的热阻高，芯的散热性低。另外，存在如下问题：由于使用粘接剂等将分割芯结合，所以芯间隙的长度的精度较低，由从芯间隙泄漏的磁通导致的线圈的涡流损耗增加。本专利技术为了解决上述课题而做出，其目的在于提供芯的散热性高且线圈的涡流损耗小的电抗器。用于解决课题的手段本专利技术的电抗器具备：在周向上将圆环状芯分割而成的形状的软磁性材料的多个分割芯、在将多个分割芯组合而形成的圆环状芯中配置于各分割芯之间的非磁性材料的芯间隙构件、收纳分割芯及芯间隙构件的圆环状的散热用壳体以及卷绕于散热用壳体的线圈。而且，散热用壳体由热传导率为100W/(m·K)以上的材料构成。专利技术的效果在本专利技术的电抗器中，通过使在分割芯中产生的热从散热用壳体散热，从而能够得到分割芯的较高的散热性。另外，由于芯间隙与分割芯的个数对应地分散设置在多个位置，所以能够减小由于从芯间隙泄漏的磁通与线圈交链而产生的线圈的涡流损耗。本专利技术的目的、特征、技术方案及优点通过以下的详细说明和附图而变得清楚。附图说明图1是实施方式1的电抗器的立体图。图2是实施方式1的电抗器的剖视图。图3是实施方式1的电抗器的剖视图。图4是固定用构件的三视图。图5是实施方式2的电抗器的剖视图。图6是实施方式2的变形例1的电抗器的剖视图。图7是实施方式2的变形例2的电抗器的剖视图。图8是实施方式3的电抗器的立体图。图9是实施方式3的电抗器的剖视图。图10是实施方式3的电抗器的剖视图。图11是实施方式4的电抗器的剖视图。图12是实施方式4的电抗器的剖视图。图13是实施方式5的电抗器的剖视图。图14是实施方式5的电抗器的剖视图。图15是第一芯间隙构件的三视图。图16是第二芯间隙构件的三视图。图17是第一芯间隙构件的三视图。图18是第一芯间隙构件的三视图。图19是第一芯间隙构件的三视图。具体实施方式以下，说明本专利技术的实施方式。在不同的实施方式中，对相同结构标注同一参照附图标记，不重复其说明。<A.实施方式1><A-1.结构>参照图1至图3，说明实施方式1的电抗器1。图1是电抗器1的立体图。在图1中，将水平方向设为x轴，将垂直方向设为y轴，将进深方向设为z轴。图2是xz平面中的电抗器1的剖视图，图3是通过圆环形状的散热用壳体30、31的环的中心的yz平面中的电抗器1的剖视图。电抗器1具备磁性体部件100和卷绕于磁性体部件100的线圈90。磁性体部件100具备多个分割芯10、非磁性材料的芯间隙构件20、散热用壳体30、31及固定用构件60、61。分割芯10是在周向上将一般的圆环状芯分割而成的形状。即，通过将多个分割芯10组合而构成圆环状芯。分割芯10由软磁性材料构成，是压粉铁芯、铁氧体磁芯、非晶磁芯或纳米晶磁芯。在压粉铁芯的情况下，分割芯10的材料例如是纯铁、Fe-Si合金、Fe-Si-Al合金、Ni-Fe合金或Ni-Fe-Mo合金。在铁氧体磁芯的情况下，分割芯10的材料是Mn-Zn类或Ni-Zn类。在分割芯10上，也可以为了绝缘而涂布粉末树脂。一般来说，压粉铁芯和铁氧体磁芯在用冲压机将粉状的材料成形后通过热处理而形成。此时，由于需要将施加于被冲压的面的压力设为恒定，所以芯越大型化，需要使用冲压能力越高的冲压机。另外，由于成形后的材料在热处理时会收缩，所以当芯大型化时，尺寸的精度变低。非晶磁芯和纳米晶磁芯在将薄的带状材料层叠后通过热处理而形成。它们也与压粉铁芯、铁氧体磁芯同样地，由于在热处理时会收缩，所以当芯大型化时，尺寸的精度变低。但是，由于分割芯10是将圆环状芯分割而成的形状，与圆环状芯相比较小，所以制造较容易，能够减小制造时的尺寸偏差。芯间隙构件20例如由树脂或绝缘纸等非磁性体构成。作为构成芯间隙构件20的树脂，例如，能够使用聚丙烯(PP)、ABS、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、氟树脂、酚醛树脂、密胺树脂、聚氨酯、环氧树脂或硅酮树脂。另外，作为构成芯间隙构件20的绝缘纸，例如能够使用牛皮纸浆、芳族聚酰胺或纤维。芯间隙构件20是将圆筒部23和从圆筒部23的外周面呈放射状突出的多个薄板部24一体成形的结构。芯间隙构件20的圆筒部23配置成：其外周面与将多个分割芯10组合而形成的圆环状芯的内周面接触。多个分割芯10配置在利用芯间隙构件20的多个薄板部24分隔而成的圆筒部23的外侧的空间中。因此，芯间隙构件20的薄板部24的厚度成为芯间隙的长度。在压粉铁芯的情况下，由于相对磁导率较小，为26至150左右，所以，以芯间隙的合计长度成为0.1至2mm左右的方式确定芯间隙构件20的薄板部24的厚度。在铁氧体磁芯的情况下，由于相对磁导率较高，为1500至4000，所以，以芯间隙的合计长度成为0.1至20mm左右这样较长的长度的方式确定芯间隙构件20的薄板部24的厚度。由于若分割芯10的数量越多且芯间隙的数量越多，则一个芯间隙的长度变得越短，所以能够降低由于从芯间隙泄漏的磁通与线圈90交链而产生的线圈90的涡流损耗。也可以通过在垂直方向上重叠多个芯间隙构件从而构成芯间隙构件20。另外，为了使制造变容易，也可以在与分割芯10接触的芯间隙构件20的一部分或全部面上涂布粘接剂，并将芯间隙构件20固定于分割芯10。此外，芯间隙构件20也可以具备圆环部来代替圆筒部23。散热用壳体30、31为一个端面开放的圆环形状。散热用壳体30、31从相互相反方向收纳分割芯10及芯间隙构件20。另外，散热用壳体30具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电抗器(1)，其中，具备：/n软磁性材料的多个分割芯(10)，所述软磁性材料的多个分割芯(10)为在周向上将圆环状芯分割而成的形状；/n非磁性材料的芯间隙构件(20)，所述非磁性材料的芯间隙构件(20)在将多个所述分割芯(10)组合而形成的所述圆环状芯中配置于各所述分割芯(10)之间；/n圆环状的散热用壳体(30、31)，所述圆环状的散热用壳体(30、31)收纳所述分割芯(10)及所述芯间隙构件(20)；以及/n线圈(90)，所述线圈(90)卷绕于所述散热用壳体(30、31)，/n所述散热用壳体(30、31)由热传导率为100W/(m·K)以上的材料构成。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180315 JP 2018-0475591.一种电抗器(1)，其中，具备：
软磁性材料的多个分割芯(10)，所述软磁性材料的多个分割芯(10)为在周向上将圆环状芯分割而成的形状；
非磁性材料的芯间隙构件(20)，所述非磁性材料的芯间隙构件(20)在将多个所述分割芯(10)组合而形成的所述圆环状芯中配置于各所述分割芯(10)之间；
圆环状的散热用壳体(30、31)，所述圆环状的散热用壳体(30、31)收纳所述分割芯(10)及所述芯间隙构件(20)；以及
线圈(90)，所述线圈(90)卷绕于所述散热用壳体(30、31)，
所述散热用壳体(30、31)由热传导率为100W/(m·K)以上的材料构成。


2.根据权利要求1所述的电抗器(2)，其中，
所述电抗器(2)还具备设置于所述分割芯(10)与所述散热用壳体(30)之间的第一散热用构件(80)。


3.根据权利要求2所述的电抗器(2B)，其中，
所述电抗器(2)还具备设置于相邻的所述线圈(90)之间及所述线圈(90)与所述散热用壳体(30、31)之间的第二散热用构件(82)。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的电抗器(3)，其中，
所述散热用壳体(33)的一个端面为开放端面，
所述散热用壳体(33...

【专利技术属性】
技术研发人员：福田智仁，熊谷隆，野田秀夫，柴田和之，景山正则，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP