CN106575566A - 电抗器和使用它的dc‑dc转换器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种小型、高散热的电抗器和使用它的DC‑DC转换器。本发明的电抗器包括：平板母线；具有中足部的芯；和对上述平板母线进行冷却的散热器，上述平板母线形成为该平板母线的绕组的绕组轴通过上述中足部，上述平板母线的主面配置成与上述绕组轴的方向平行，且经由绝缘层与上述散热器热连接。

Description

电抗器和使用它的DC-DC转换器

技术领域

本发明涉及电抗器和使用它的DC-DC转换器，特别涉及电动汽车、插电式混合动力车中使用的电抗器和使用它的DC-DC转换器。

背景技术

(DC-DC转换器的结构)

电动汽车、插电式混合动力车包括：用于以动力驱动用的高电压蓄电池进行电动机驱动的逆变器装置；和用于使车辆的灯、收音机等辅助设备工作的低电压蓄电池。在这样的车辆中，搭载有用于进行从高电压蓄电池向低电压蓄电池的电力转换或者从低电压蓄电池向高电压蓄电池的电力转换的DC-DC转换器装置(例如参照专利文献1)。

DC-DC转换器装置包括：将高电压的直流电压转换为交流电压的高电压侧开关电路、将交流高电压转换为交流低电压的变压器和将低电压交流电压转换为直流电压的低电压侧整流电路。

图1表示DC-DC转换器装置的一般的电路结构。DC-DC转换器装置包括高电压侧端子103a和103b，还包括低电压侧端子112。作为高电压侧开关电路，成为将4个MOSFET105a至MOSFET105d进行H桥连接，在其输入侧连接有平滑电容器104的电路结构。其输出线经由共振线圈106连接变压器107的初级绕组。采用作为变压器107采用将次级绕组的中间点引出至绕组外侧的中心抽头型变压器，在作为低电压侧整流电路使用为二极管的MOSFET113a和MOSFET113b的整流电路连接包括扼流线圈108和电容器110的平滑电路，而且连接噪声抑制的滤波线圈109和滤波电容器111的结构。

(现有电抗器的构造)

在大电力输出用的DC-DC转换器装置中，为了降低电抗器的绕组损失，常将截面积能够较大的平板母线(busbar)用作绕组(例如参照专利文献2和专利文献3)。图2(a)和图2(b)表示现有技术使用的代表性的电抗器构造。通过组合E型的芯201a和201b而配置具有中足部210的芯部201，在其中足部210由平板母线202形成有绕组。在此，平板母线202的主面与绕组的卷轴方向A垂直。主面是平板的面积大的一侧的面。作为上述的电抗器的散热构造，能够采用图2(c)所示的结构。在此，形成电抗器绕组的平板母线202经由散热片204a和204b与散热器203热连接。由此，能够抑制平板母线202的温度上升。

(现有电抗器的问题点)

在采用所述电抗器和所述散热构造时，为了使平板母线202的温度充分降低，需要使平板母线202的宽度充分大，增大对散热器203的散热面积。在该情况下，平板母线202成为作为散热面的平板母线202的一部分从芯部201突出的构造，因此，存在电抗器整体大型化，安装空间变大的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-143215号公报

专利文献2：日本特开2002-353045号公报

专利文献3：日本特开2011-129573号公报

发明内容

发明想要解决的技术问题

如上所述，在使用平板母线作为绕组的电抗器中，增大母线的宽度，经由散热片与散热器热连接，由此能够确保散热性，但是，因平板母线的面积的增加，存在电抗器整体的体积增加，其安装空间变大的问题。

用于解决技术问题的技术方案

本发明的电抗器包括：平板母线；具有中足部(middle leg portion)的芯部；和对上述平板母线进行冷却的散热器，上述平板母线形成为由该平板母线构成的绕组的绕组轴通过上述中足部，上述平板母线的主面配置成与上述绕组轴的方向平行，且上述平板母线经由绝缘层与所述散热器热连接。

发明效果

根据本发明的安装方式，能够抑制电抗器的温度上升，实现小型化。另外，能够实现具有电抗器的电力转换装置的小型化。

附图说明

图1是表示DC-DC转换器的电路结构的图。

图2(a)是表示现有的电抗器构造的立体图。

图2(b)是表示现有的电抗器构造的分解立体图。

图2(c)是表示现有的电抗器构造的散热构造的立体图。

图3(a)是本实施方式的电抗器300的外观立体图。

图3(b)是电抗器300的分解立体图。

图3(c)是用于表示电抗器300的散热构造的立体图。

图3(d)是图3(c)中的平面BB’的截面图。

图4(a)是表示电抗器的实施例2的立体图。

图4(b)是实施例2的电抗器的分解立体图。

图5(a)是表示实施例3的电抗器的立体图。

图5(b)是实施例3的电抗器的分解立体图。

图5(c)是从散热面侧看实施例3的电抗器中使用的配线形成体501的立体图。

图6(a)是表示采用上述电抗器的DC-DC转换器的安装构造的立体图。

图6(b)是DC-DC转换器的分解立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。

实施例1

(电抗器300的基本构造)

图3(a)是本实施方式的电抗器300的外观立体图。图3(b)电抗器300的分解立体图。图3(c)是用于表示电抗器300的散热构造的立体图。

图3(d)是图3(c)中的平面BB’的截面图。

使用图3(a)和图3(b)说明本实施例的构造。通过组合E型的芯301a和芯301b而配置具有中足部的芯部301，在该中足部310a和中足部310b由平板母线302形成有绕组。在此，平板母线302的主面与绕组的卷轴方向平行。为了与其它部件连接而在平板母线302设置有连接端子部302a和连接端子部302b。以上述方式卷绕平板母线302，与现有例相比，能够减小从芯部301的绕组突出部分311。因此，通过本构造能够进行电抗器的小型化。

(电抗器300的散热构造)

作为上述电抗器300的散热构造能够采用图3(c)所示的结构。以图3(d)的截面图进行说明，采用隔着芯301位于连接端子部302a和连接端子部302b的相反侧的平面母线302的主面，经由散热片304与散热器303连接的结构。由此，能够形成平板母线的散热构造，抑制温度上升。

当使用上述电抗器300及其散热构造时，能够实现电抗器300的小型化和高散热化，不会像现有那样产生安装空间变大的问题。另外，根据需要，通过仅增大经由散热片304与散热器303连接的平板母线302的主面的面积，能够不伴随电抗器300的大型化地进一步改善散热性。

实施例2

(电抗器的基本构造)

图4(a)是表示电抗器的实施例2的立体图。图4(b)是实施例2的电抗器的分解立体图。在实施例1中，使一个平板母线202弯曲而形成电抗器绕组，但是，在本实施例中，通过连接多个平板母线而形成电抗器绕组。在图4中，表示绕组为大致2匝的结构，但是，进一步添加平板母线时，还能够增加匝数。

芯406由E型的芯406a和E型的芯406b构成。将弯曲为コ字形状的平板母线401和平板母线402以其各主面平行的方式排列配置，配置成平板母线401和平板母线402的端部从芯406的贯通孔410a和贯通孔410b突出。在平板母线401的一端与另一端之间设置间隙411b，在平板母线402的一端与另一端之间设置间隙411a。

配置不同于平板母线401和平板母线402的另一平板母线403，将其一端与平板母线401连接，将另一端与平板母线402连接。并且，将与其它部件连接用的平板母线404和平板母线405各自连接到平板母线401和402。如上述方式连接多个母线，由此能够形成卷绕芯406的中足部的绕组。在平板母线401中，隔着芯406位于端子部的相反侧的主面，经由散热片407与散热器408热连接。由此能够形成散热面。

如实施例1那样使一个平板母线弯曲而制作多次卷绕的绕组时，由于平板母线的厚度和宽度而难以加工。另外，在加工精度不充分时，为了确保绝缘而需要增大绕组间的间隙，其结果是，有时电抗器大型化。但是，在本实施例中，通过组合多个母线，能够容易地形成绕组。另外，各母线是简单的形状而加工精度良好，能够进行绕组构造的小型化。

实施例3

(电抗器的基本构造)

图5(a)是表示实施例3的电抗器的立体图。图5(b)是实施例3的电抗器的分解立体图。本实施例的配线构造与实施例2相同，但是，利用模塑材420将平板母线401和平板母线402除其端子部之外密封，而形成配线模块501。另外，利用模塑材421将平板母线403至405密封，而形成配线形成体502。此外，配线形成体502是平板形状，因此能够利用印刷基板等替代。

(本结构的效果)

配线形成体501和配线形成体502，在对该模塑材部分添加能够由螺钉等固定到散热器408的机构时，也能够支承母线、芯。另外，如图5(c)所示，配线形成体501的散热器侧，通过使平板母线露出，能够形成经由散热片407的散热路径。

实施例4

(DCDC转换器的构造)

图6(a)是表示采用上述电抗器的DC-DC转换器600的安装构造的立体图。图6(b)是DC-DC转换器600的分解立体图。

DC-DC转换器600包括共振线圈、变压器、扼流线圈、滤波线圈等多个电抗器。

配线形成体602设置多个与在实施例2和实施例3中说明的配线形成体501相同结构的配线形成体，将其一体化。根据电抗器的数量，芯部603也设置多个。

配线形成体604例如按以下方式构成。

设置多个实施例2的图4(b)所示的电抗器，一方的电抗器的平板母线404与另一方的电抗器的平板母线401或者平板母线402连接。并且，作为散热器发挥作用的箱体601中，一方的电抗器的平板母线401或者平板母线402的露出面和另一方的电抗器的平板母线401或者平板母线402的露出面与箱体601经由绝缘层热连接。

作为上述所有的电抗器构造，使用实施例3所示的构造，使各自的配线形成体一体化，由此能够进行DC-DC转换器的小型化。

附图标记说明

103a……高压侧输入部；103b……高压侧输入部；104……平滑电容器；105a至105d……MOSFET；106……共振线圈；107……变压器；108……扼流线圈；109……滤波线圈；110……平滑电容器；111……滤波电容器；112……低圧侧输出部；113a和113b……MOSFET；200……电抗器；201a和201b……芯；201……芯部；202……平板母线；203……散热器；204a和204b……散热片；301a和301b……芯；301……芯部；302……平板母线；302a和302b……连接端子部；303……散热器；304……散热片；311……绕组突出部分；401至405……平板母线；406a和406b……芯；406……芯部；407……散热片；408……散热器；410a和410b……贯通孔；411a……间隙；411b……间隙；420和421……模塑材；501和502……配线形成体；600……DC-DC转换器；601……箱体；602和603……配线形成体；603……芯部。

Claims (7)

1.一种电抗器，其特征在于，包括：

平板母线；具有中足部的芯部；和对所述平板母线进行冷却的散热器，

所述平板母线形成为由该平板母线构成的绕组的绕组轴通过所述中足部，

所述平板母线的主面配置成与所述绕组轴的方向平行，所述平板母线经由绝缘层与所述散热器热连接。

2.如权利要求1所述的电抗器，其特征在于：

所述平板母线包括：在一端与另一端之间具有用于设置第一间隙的弯曲部的第一母线；在一端与另一端之间具有用于设置第二间隙的弯曲部的第二母线；和与所述第一母线和所述第二母线不同的第三母线，

所述第一母线和所述第二母线以露出该第一母线的一部分和该第二母线的一部分的方式由模塑部密封，

所述芯部形成用于使所述第一母线和所述第二母线贯通其中的贯通孔，

所述第一母线的一端和另一端以及所述第二母线的一端和另一端以所述第一间隙和所述第二间隙配置在所述芯部的外部的方式从所述芯部的所述贯通孔突出，

所述第一母线的一端经由所述第三母线与所述第二母线的另一端连接，

所述模塑部在隔着所述芯部位于所述第三母线的相反侧的所述第一母线或者第二母线的面形成露出面，

所述第一母线或者第二母线的所述露出面与所述散热器经由绝缘层热连接。

3.如权利要求2所述的电抗器，其特征在于：

具有埋设所述第三母线的绝缘性的基板部。

4.如权利要求3所述的电抗器，其特征在于：

具有与所述第一母线的另一端连接的第四母线，

所述第四母线具有与其它部件连接的端子部，

所述基板部埋设所述第四母线。

5.如权利要求4所述的电抗器，其特征在于：

具有与所述第二母线的一端连接的第五母线，

所述第五母线具有与其它部件连接的端子部，

所述基板部埋设所述第五母线。

6.至少设置有2个权利要求4所述的电抗器的多个电抗器，其特征在于：

一方的所述电抗器的第四母线与另一方的所述电抗器的所述第一母线或者所述第二母线连接，

所述散热器中，所述一方的电抗器的所述第一母线或者第二母线的露出面和所述另一方的电抗器的所述第一母线或者第二母线的露出面经由绝缘层与所述散热器热连接。

7.一种DC-DC转换器，其特征在于：

具有权利要求7所述的多个电抗器。