扼流线圈 |
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| 申请号 | CN201280038260.7 | 申请日 | 2012-01-20 | 公开(公告)号 | CN103733283A | 公开(公告)日 | 2014-04-16 |
| 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; | 发明人 | 郑晓光; 大桥绅悟; | ||||
| 摘要 | 本 发明 的目的在于提供一种扼 流线 圈，该扼流线圈的结构简单且既不是ER芯，也不是EE芯，利用该扼流线圈容易确保芯部的机械强度。本发明的扼流线圈设置有：外芯，其使用 铁 粉芯作为芯材料且具有方形 框架 形状；绕线筒，其缠绕有线圈且安装在外芯框架内；以及 心轴 状的内芯，其用作绕线筒的磁芯，内芯的中心轴线与线圈的缠绕轴线方向平行。内芯置于外芯内表面中的彼此相面对的两个平坦表面之间，以使得内芯的中心轴线沿着与两个平坦表面 正交 的方向延伸。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种扼流线圈，包括： |
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| 说明书全文 | 扼流线圈技术领域背景技术[0002] 扼流线圈例如用于对电源电路进行升压、改善功率因数或者使电流平滑。现有的扼流线圈具有如下构造：一对芯部和缠绕有线圈的绕线筒相互接合。例如，作为铁氧体芯的芯形状，ER芯（例如参见专利文献1）是已知的。图15是示出了ER芯类型的扼流线圈100的结构实例的分解图。在图15中，扼流线圈100包括一对上下芯部101以及圆筒形状的绕线筒102，线圈103缠绕在该绕线筒上。 [0003] 每个芯部101都包括位于两端处的突出部101a以及位于中部处的圆柱状部101b，这样芯部101具有与环形颈圈102a的外周形状和形成在绕线筒102中心处的孔102b的形状匹配的突出和凹陷形状，环形颈圈102a设置在绕线筒102的轴向两端的每一端处。在一对上下芯部101的圆柱状部101b被插入到孔102b中并且外侧的突出部101a相互抵靠的状况下，如果所有这些部件固定在一起，则构成扼流线圈100。需要注意的是，例如，扼流线圈100被构造成圆柱状部101b不相互抵靠而外侧的突出部101a相互抵靠，从而形成特定间隙。该间隙的存在可以抑制磁饱和。 [0004] 此外，与ER芯不同的EE芯也是众所周知的（例如参见专利文献2）。图16是示出了EE芯类型的扼流线圈200的结构实例的透视图。在图16中，扼流线圈200包括一对上下芯部201以及有角形状的绕线筒202，线圈203缠绕在该绕线筒上。 [0005] 每个芯部201都包括位于两端处的突出部201a以及位于中部处的突出部201b，这样芯部201具有与方形颈圈202a的外形和形成在绕线筒202中心处的孔102b的形状匹配的突出和凹陷形状，方形颈圈202a设置在绕线筒202的轴向两端的每一端处。在一对上下芯部201的中部处的突出部201b被插入到孔202b并且外侧的突出部201a相互抵靠的情况下，如果所有这些部件固定在一起，则构成扼流线圈200。需要注意的是，例如，扼流线圈200构造成中部处的突出部201b不相互抵靠而外侧的突出部201a相互紧靠，从而形成特定间隙。 发明内容[0006] 技术问题 [0008] 然而，当使用铁粉芯来制造ER芯时，由于这种芯部的形状复杂，因此不能一次将ER芯压力成型，而是需要利用数控冲床控制数值的高级冲压步骤。这带来了高昂的成型成本。此外，由于形状复杂，所以有多个部位易于发生局部应力集中。从而芯部容易断裂，导致机械强度不足。 [0009] 另一方面，当使用铁粉芯来制造EE芯时，从看上去芯部呈E型的方向观察到的芯部的横截面形状总是E型。因此，EE芯比ER芯更容易进行压力成型，并且EE芯即便使用廉价的油压机也容易成型。但是，成对的芯部整体上具有易于发生应力集中的许多角部。因此，不能说EE芯有足够的机械强度。此外，在使用EE芯的情况下，由于EE芯的绕线筒呈有角的形状，因此唯一的问题是如果不使绕线筒向外突出，难以缠绕线圈。 [0010] 鉴于上述问题，本发明的目的在于提出一种具有简单结构的扼流线圈，该结构既不是现有的ER芯结构也不是现有的EE芯结构，并且易于确保芯部的机械强度。 [0011] 解决方案 [0012] （1）本发明的扼流线圈包括：由铁粉芯制成的外芯，所述外芯至少在其内表面侧呈方形框架形状；绕线筒，线圈缠绕在所述绕线筒上且所述绕线筒安装在所述外芯的框架内；以及内芯，其由铁粉芯制成，用作所述绕线筒的磁芯，所述内芯呈中心轴线与所述线圈的缠绕轴线方向平行的芯棒状形状，所述内芯被置于所述外芯的内表面中的彼此相面对的两个平坦表面之间，以使得所述中心轴线沿着与所述两个平坦表面正交的方向延伸。 [0013] 在按上述方式构成的扼流线圈中，由于外芯和内芯由不同的部件制成，因此外芯和内芯的形状得到简化。在外芯中，至少在内表面侧的形状呈方形框架形状，而内芯呈芯棒状形状。从而，外芯和内芯都具有简单的形状并且易于成型。此外，由于形状简单，可以抑制局部应力集中的发生，并且即便使用了铁粉芯，也容易确保机械强度。呈方形框架形状的外芯和呈芯棒状形状的内芯易于构造成外芯的框架形状和内芯的与中心轴线方向正交的横截面的形状可以在任何横截面上保持不变。从而，每个芯部都易于压力成型。 [0014] （2）此外，根据上述第（1）项所述的扼流线圈可以构造成，通过将所述内芯插入到形成在所述绕线筒的中部处的孔内以收纳在所述孔内的预设位置，所述内芯的中心轴线方向上的一个端部抵靠在所述两个平坦表面中的一个平坦表面上，而所述内芯的中心轴线方向上的另一端部面向所述两个平坦表面中的另一个平坦表面同时形成预定磁隙。 [0015] 在这种情况下，如果绕线筒（内芯插入到绕线筒的孔内并被收纳在孔内的预设位置处）安装在外芯的框架内，内芯的一端可以抵靠在外芯上，并且内芯的另一端可以在内芯的另一端和外芯之间形成预定间隙。从而容易对间隙进行尺寸管理。 [0016] （3）根据上述第（2）项所述的扼流线圈可以构造成，所述孔是有底孔，且所述另一端部隔着所述有底孔的底部的厚度面向所述两个平坦表面中的所述另一个平坦表面。 [0017] 在这种情况下，可以形成由底部的厚度所限定的间隙，因此尤其容易对间隙进行尺寸管理。 [0018] （4）根据上述第（2）项或第（3）项所述的扼流线圈可以构造成，在所述绕线筒的两端分别形成有颈圈，其一端的所述颈圈比其另一端的所述颈圈厚，且所述磁隙存在于一端侧的所述颈圈处。 [0019] 在这种情况下，更厚的颈圈有助于将间隙侧的线圈设置成稍微远离外芯。这样可以减少线圈所暴露于的漏磁通量。从而可以抑制扼流线圈的损耗。 [0020] （5）此外，根据上述第（5）项所述的扼流线圈，在一端的所述颈圈中，可以形成有凹部，所述线圈的缠绕端沿着所述凹部放置。 [0021] 在这种情况下，由于更厚的颈圈具有足够的厚度，所以可以容易地形成凹部。 [0022] （6）在根据上述第（1）项至第（3）项中任意一项所述的扼流线圈中，所述内芯可以沿其中心轴线方向被分成多件，且起磁隙作用的部件可以被夹在所述多件之间。 [0023] 在这种情况下，如果使用非磁性材料作为所述部件，例如，可以利用内芯本身来确保磁隙。 [0024] （7）此外，在根据上述第（1）项至第（3）项中任意一项所述的扼流线圈中，所述绕线筒可以设置有定位部，所述定位部使所述内芯的中心轴线对准所述两个平坦表面中每一个平坦表面的中心。 [0025] 在这种情况下，内芯的中心轴线可以容易对准两个平坦表面中每一个平坦表面的中心，因此，可以使得磁通量以平衡的方式穿过外芯。 [0026] （8）此外，根据上述第（1）项至第（3）项中任意一项所述的扼流线圈可以构造成，缠绕在所述绕线筒上的所述线圈的最外层的一部分从所述外芯的框架的一个端面侧露出并且相对于所述一个端面位于所述外芯的更内部，而且还提供有散热部件，所述散热部件面向所述一个端面和所述最外层的一部分。 [0027] 在这种情况下，所述外芯的一个端面和所述线圈的最外层的一部分都面向所述散热部件，并且除此之外，所述最外层的一部分没有比所述一个端面更突出。在这样的状态下，对于外芯，通过使所述一个端面接触到所述散热部件，可以容易形成用于散热的导热路径。此外，对于线圈，通过使所述最外层的一部分经由例如散热片等导热材料接触到所述散热部件，可以容易形成用于散热的最短的导热路径。因此，可以获得优良的散热效果：由线圈产生的热量可以不仅经由外芯而且也经由所述线圈的最外层被传导至散热部件。 [0028] （9）此外，根据上述第（1）项至第（3）项中任意一项所述的扼流线圈，优选地，分别形成所述外芯和所述内芯的每个所述铁粉芯是通过将涂覆有绝缘涂层的软磁性粉末进行压力成型和热处理而获得的，并且所述软磁性粉末的平均粒径为大约150微米。 [0030] （10）此外，根据上述第（1）项至第（3）项中任意一项所述的扼流线圈，优选地，所述绕线筒的缠绕有所述线圈的部位的横截面形状是包括圆和椭圆在内的倒圆外凸曲线，或者角部倒圆的多边形，所述横截面与所述缠绕轴线方向正交。 [0031] 在这种情况下，与横截面呈例如方形等具有角部的多边形的情况相比，这些形状都不具有尖角，并且因此更容易使线圈紧密接触到所述部位。此外，例如，角部倒圆的椭圆形或者矩形的曲率半径或者在缠绕方向上矩形的边长是有变化的，并且因此缠绕的线圈不太可能松动。因此，容易缠绕线圈。在这种情况下，通过使得内芯具有相类似的形状，可以使得每一线圈上线圈和内芯间的距离变得均一。 [0032] （11）此外，在根据上述第（1）项至第（3）项中任意一项所述的扼流线圈中，所述线圈和所述绕线筒可以通过将树脂填充在所述外芯的框架的两个端面之间而成型在一起。 [0033] 在这种情况下，成型件的表面在整个扼流线圈的外表面上暴露出来。因此，通过使该表面接触散热部件，可以经由成型件实现线圈的散热。 [0034] 本发明的有益效果 [0036] 图1是透视图，示出了根据本发明的一个实施例的扼流线圈的结构，其中（a）示出了绕线筒，（b）示出了组装扼流线圈的状态，以及（c）示出了已经组装好了的扼流线圈。 [0037] 图2是绕线筒的截面图，线圈缠绕在绕线筒上且内芯插入到绕线筒内。 [0038] 图3是示出了在图1的（c）状态下的扼流线圈的截面图，在该扼流线圈增加了用于散热的构造。 [0039] 图4是示出了在图1的（c）状态下的扼流线圈设置有具有不同于图3所示构造的散热构造的实例的截面图。 [0041] 图6是示出了图1所示的扼流线圈的外芯的变型例的透视图。 [0042] 图7是示出了内芯和绕线筒的芯体的横截面形状的两个实例的原理图。 [0043] 图8是示出了内芯的另一种结构的透视图。 [0044] 图9是示出了根据变型例的绕线筒的透视图。 [0045] 图10是从图9中所示的X-X线方向观察到的绕线筒的截面图。 [0046] 图11是示出了缠绕有线圈的图10所示绕线筒安装在外芯上的状态的部分截面图。 [0047] 图12示出了根据另一个变型例的绕线筒，其中（a）是绕线筒的截面图，而（b）是从一个颈圈侧观察到的绕线筒的侧视图。 [0048] 图13是在采用了图12所示类型的绕线筒的情况下扼流线圈的截面图。 [0049] 图14示出了线圈横截面形状的类型。 [0050] 图15是示出了现有的ER芯型扼流线圈的结构实例的分解透视图。 [0051] 图16是示出了现有的EE芯型扼流线圈的结构实例的透视图。 具体实施方式[0052] 在下文中，将参考附图描述根据本发明的一个实施例的扼流线圈。 [0053] <使用扼流线圈的电路的实例> [0054] 首先，将描述扼流线圈的典型用法。图5是示出了安装在电动车辆（EV）或者插接式混合动力车辆（HEV）上用于给车载电池充电的电源电路（只示出了主电路部分）的实例的电路图。这种电源电路通过使用供应给一般家庭的商用电力20（交流100伏或者200伏）等来给车载电池30（例如直流340伏）充电。 [0055] 在图5中，电源电路包括整流/升压电路40、变压/绝缘电路50以及整流/平滑电路60。整流/升压电路40包括一对扼流线圈10A和10B、二极管41和42、开关元件43和44、与开关元件反并联连接的二极管45和46以及平滑电容器47。变压/绝缘电路50包括四个开关元件51至54以及变压器50T。整流/平滑电路60包括四个二极管61至64、扼流线圈10C以及平滑电容器65。变压/绝缘电路50以及整流/平滑电路60形成了执行直流-直流转换的全桥转换器。 [0056] 在上述的电源电路中，商用电力20的交流电压变成被整流/升压电路40升压的直流电压。扼流线圈10A和10B有助于升压和功率因数的改善。升压的直流电压经平滑电容器47平滑以待输出。输出的直流电压（例如大约400伏）由变压/绝缘电路50和整流/平滑电路60形成的全桥变换器转换成适合给车载电池30充电的直流电压。扼流线圈10C有助于使电流平滑。 [0057] <扼流线圈的结构> [0058] 接下来，将详细描述上述扼流线圈10A、10B和10C的结构特征。 [0059] 图1是透视图，示出了根据本发明的一个实施例的扼流线圈的结构，其中（a）示出了绕线筒，（b）示出了组装扼流线圈的状态，以及（c）示出了已经组装好了的扼流线圈。扼流线圈10包括外芯11、内芯12、绕线筒13以及线圈14作为主要组件。 [0060] 首先，图1的（b）中所示的外芯11由铁粉芯（粉末磁芯）制成，并且如图所示，呈方形框架形状（或有角的管形）。插有绕线筒13的外芯11的内表面包括两组平坦表面，也就是，彼此相面对的一对平坦表面11a和彼此相面对的一对平坦表面11b。外芯11的框架的端面11c和11d（在外芯11被看作“管”时轴向上的两个端面）中的每一个端面整体上都呈方形。严格来说，在外芯11的内周和外周的四个角中的每个角上都形成有进行成型所需的弧形圆度。然而，假定这样的细节不影响外芯11具有“方形框架形状”。换言之，上述“方形框架形状”指的是由外芯11所代表的基本形状。 [0061] 此外，作为外芯11配对物的内芯12类似地由铁粉芯制成，并且例如呈椭圆芯棒状形状。内芯12被用作绕线筒13的磁芯。 [0062] 另一方面，图1的（a）中所示的绕线筒13是使用例如PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯）作为材料的成型品，或者通过将这样的成型品结合起来而获得。绕线筒13由被缠绕线圈14的芯体13a和形成在绕线筒两端的有角的颈圈13b组成。芯体13a呈管状形状，其与中心轴线方向（即当缠绕线圈14时的缠绕轴线方向）正交的横截面呈椭圆形状。有底孔13d形成在绕线筒13的中部且从图1的观察者侧的颈圈13b延续到芯体13a的内表面。应该注意的是另一侧的颈圈13b用作有底孔13d的“底部”。在每一个颈圈13b的上端形成有定位部13c，该定位部沿与颈圈13b的主要平坦表面正交的方向向外稍微突出。 [0063] 在绕线筒13的芯体13a上，如图1的（b）中所示，线圈14缠绕预定圈数。内芯12紧紧插入绕线筒13的有底孔13d中。插入孔中的内芯12的中心轴线A与线圈14的缠绕轴线方向平行（基本上对准）。当将已经缠绕有线圈14且插有内芯12的绕线筒13沿着图1的（b）中箭头所指示的方向插入到外芯11中时，如图1的（c）所示，绕线筒13被安装在外芯11的框架中。 [0064] 如图1的（b）中的双点划线所指示的，当插入除定位部13c外的绕线筒13时绕线筒13的宽度尺寸（较长的尺寸）与除相对应的曲率半径R外的外芯11的内部尺寸（尺寸是由彼此相面对的两个平坦表面11a之间的距离减去2R后得到的）相同，每个曲率半径R设置在外芯11的内周上的四个角中的每一个角上，而当插入除定位部13c外的绕线筒13时绕线筒13的深度尺寸（较短的尺寸）与外芯11的内部尺寸（彼此相面对的两个平坦表面11b之间的尺寸）相同。由此，绕线筒13可以被紧紧插入并安装至外芯11。在图1的（c）的状态下，内芯12置于外芯11的内表面中的彼此相面对的两个平坦表面11b之间，以使得中心轴线A沿着与两个平坦表面11b正交的方向延伸。 [0065] <铁粉芯的细节> [0066] 形成上述外芯11和内芯12的铁粉芯都是通过对原材料进行压力成型和热处理制成的，原材料包括作为粉碎粉末的软磁性粉末、涂覆在软磁性粉末表面的绝缘涂层以及粘结剂。纯铁（Fe）、或者包括铁的铁硅合金系或铁硅铝合金系适合用作软磁性粉末。此外，还可以使用铁硅硼合金系（非晶铁粉芯）。 [0067] 具体地，本实施例中的软磁性粉末包含作为主要成分的铁（Fe）以及约占9.5重量%（重量百分比）的硅（Si）和约占5.5重量%的铝（Al）。涂覆在软磁性粉末上的绝缘涂层通过对硅树脂进行热固化来获得。此外，粘结剂是丙烯酸树脂。软磁性粉末的平均粒径优选地不小于30微米且不大于500微米，而在本实例中大约为150微米。通过采用本实例中的平均粒径，减少了磁各向异性，对于扼流线圈的芯部材料而言这是优选的。在室温下以2 10t/cm 的压力进行压力成型。成型后，在氮气气氛中以750℃进行1小时的热处理。 [0068] 也就是说，上述铁粉芯的主要制作方法包括三步：（1）用绝缘涂层涂覆软磁性粉末然后将粘结剂混入所得软磁性粉末中的步骤；（2）按压步骤；（3）热处理步骤。作为比较，非晶带的制作方法需要至少五个步骤：（i）冷轧；（ii）层压/缠绕；（iii）粘合（加热、加压）；（iv）切割；以及（v）热处理。也就是说，有利的是，铁粉芯与非晶带相比需要更少的制造步骤。 [0069] 此外，在非晶带的情况下，磁通量易于穿过非晶带的平坦表面，并且因而容易产生强的磁各向异性。因此，如果假设在图1所示结构中外芯11和内芯12由非晶带制成，则会在与内芯12的端面面对的外芯11中产生涡电流，从而引起大的涡流损耗。在这一点上，在铁粉芯引起的各向异性更少的情况下，更不易产生涡电流。 [0070] <绕线筒的细节> [0071] 图2是绕线筒13的截面图，线圈14缠绕在绕线筒13上且内芯12插入并容纳在绕线筒内的预定位置处。在图2中，左侧的颈圈13b的外表面（除定位部13c外）与内芯12的左端面齐平。另一方面，右侧的颈圈13b（除定位部13c外）的厚度不是完全均一的，这是因为内芯12的右端面所抵靠的中间部分13b1的厚度和颈圈13b的除中间部分13b1外的周围部分13b2（在侧面接纳线圈14的部分）的厚度被设计成彼此不相同。也就是，厚度t1是主要确保颈圈13b强度的厚度，而厚度t2是用来限定内芯12的右端面和与内芯紧密面对的外芯11之间的磁隙的厚度。因此，所必须的磁隙长度被设定为厚度t2。应该注意的是左侧的颈圈13b也具有与厚度t1相同的厚度值。 [0072] <组装完成后的截面和散热结构> [0073] 图3是示出了在图1的（c）状态下的扼流线圈10的截面图，该扼流线圈增加了用于散热的构造。由于插入了绕线筒13，如果定位部13c抵靠在外芯11的顶部处的端面11c，则这个位置就是确切的安装位置。在这个安装位置处，内芯12的中心轴线A与外芯11的平坦表面11b中的每一个平坦表面的中心（图3纸面内的上下方向上的中心和与图3纸面正交的深度方向上的中心）对准。按这种方式，可以容易地将内芯12的中心轴线A与两个平坦表面11b的中心对准，并且因此可以使得磁通量以平衡的方式穿过外芯11。 [0074] 此外，在图3中，内芯12的中心轴线A方向上的左端部抵靠在外芯12的平坦表面11b中的一个（左侧）平坦表面上，而内芯12的中心轴线A方向上的右端部隔着有底孔13d的底部的厚度（图2中所示的t2）面向平坦表面11b中的另一个（右侧）平坦表面。也就是，在内芯12被插入到绕线筒13的有底孔13d内并且被收纳于孔内的预设位置处的状态下，如果绕线筒13被安装在外芯11的框架内，内芯12的一端可以抵靠在外芯11上，而内芯12的另一端可以提供特定间隙，该间隙由位于内芯12的另一端和外芯11之间的底部的厚度（t2）限定。从而，该间隙的尺寸管理变得容易。 [0075] 此外，在图3中，线圈14的最外层的一部分（位于下部的一部分）14a从外芯11的框架的端面11d侧露出，并且相对于端面11d位于外芯11的更内部（附图中的上侧）。因而，还设置有散热部件15，该散热部件面向外芯11的端面11d和线圈14的最外层的一部分14a。散热部件15具有例如，水护套结构（water jacket structure），并且能吸收热量并将热量释放到外侧。散热部件15抵靠在外芯11的下部的端面11d上。此外，散热片16被置于并固定在线圈14的最外层的一部分14a和散热部件15之间。散热片16是导热性好并且具有柔性片材形状的导热材料。 [0076] 采用这种散热构造，对于外芯11，通过使端面11d接触到散热部件15，可以容易地形成用于散热的导热路径。此外，对于线圈14，通过使最外层的一部分14a经由散热片16接触到散热部件15，可以容易地形成用于散热的最短（不经由外芯11）的导热路径。因此，如图3中的箭头所示，由于线圈14产生的热量可以不仅经由外芯11而且也从线圈14的最外层被传导至散热部件，从而可以获得优良的散热效果。 [0077] 图4是示出了提供具有不同于图3所示散热片16的散热构造的截面图。在图4中，通过在外芯11的框架的两个端面之间填充例如环氧树脂将线圈14和绕线筒13整体成型在一起。利用这种成型处理，外芯11内的空间部分被环氧树脂填充，从而得到成型件17的表面与上端面13c和下端面13e中的每个端面齐平的状态（成型件17的表面在扼流线圈整体的外表面上暴露出来）。 [0078] 然后，通过使外芯11下部的成型件17的表面接触到散热部件15，可以形成用于散热的从线圈14导出热量的最短（不经由外芯11）的导热路径。因此，可以获得优良的散热效果，从而线圈14产生的热量可以不仅经由外芯11而且经由成型件17被传导至散热部件15。 [0079] <总结> [0080] 如上所述，根据上述实施例的扼流线圈10，由于外芯11和内芯12由彼此不同的部件制成，因此外芯和内芯的形状得到简化。由于外芯11呈方形框架形状而内芯12呈芯棒状形状，因此外芯11和内芯12均具有简单形状且易于成型。此外，由于形状简单，可以抑制发生局部应力集中，并且即便使用了铁粉芯，也容易确保机械强度。此外，对于呈方形框架形状的外芯11和呈芯棒状形状的内芯12，外芯11的框架形状和内芯12的与中心轴线方向正交的截面形状在任何截面上保持不变。从而，容易进行每个芯部的压力成型。 [0081] 此外，通过将内芯12插入到形成在绕线筒13的中部处的孔（有底孔13d）内以收纳在孔内的预设位置，内芯12的中心轴线A方向上的一个端部抵靠在外芯11的两个平坦表面11b中的一个平坦表面上，而内芯12的中心轴线A方向上的另一端部在面向两个平坦表面11b中的另一个平坦表面的同时形成预定磁隙（对应于图2中的厚度t2）。也就是说，如果绕线筒13（内芯12被插入到绕线筒13的孔内并收纳在孔内的预设位置处）被安装在外芯11的框架内，则芯12的一端可以抵靠在外芯11上，并且内芯12的另一端可以在内芯12的另一端和外芯11之间形成预定间隙。从而容易对间隙进行尺寸管理。 [0082] 此外，绕线筒13的缠绕有线圈14的部位（芯体13a）的横截面形状是椭圆形，该横截面与缠绕轴线方向正交。当与横截面呈如方形等多边形的情况相比，由于椭圆没有角部，因此更容易使线圈14紧密接触到所述部位。此外，当与横截面呈圆形的情况相比，椭圆形在缠绕方向上的曲率是有变化的，因此缠绕的线圈14不太可能松动。因此，容易缠绕线圈14。应该注意的是，通过使得内芯12具有类似椭圆形状的横截面形状，可以使每圈线圈上线圈14和内芯12间的距离都均一。 [0083] 在上述实施例中，外芯11的内部形状和外部形状每一者都是方形，但是外芯11的外部形状可以不一定是方形。例如，在图6所示的变型例的外芯11的情况下，尽管外芯11的内部形状是方形并且外芯11的内表面包括两组平坦表面，即，如同图1中的情况，包括一对平坦表面11a和一对平坦表面11b，但是外芯11的外部形状具有以弧形突出的形状。在这种情况下，也可以获得由于形状简单而带来的相似的基本作用和效果。由于外表面厚度和圆度的增加，机械强度预期也会增加。 [0084] 此外，在图1和图6所示的外芯11的内部形状的方形的四个角部中的每一个角部都可以设置有具有与绕线筒13的每一个颈圈13b的厚度相对应的曲率半径的圆度。 [0085] <内芯和绕线筒的芯体的变型例> [0086] 在上述实施例中，图1中所示的绕线筒13的芯体13a和内芯12每一者的横截面形状都是椭圆形。如上所述，这有利之处在于可以容易地缠绕线圈14。尽管如此，上述横截面的形状不限于椭圆。例如，也可以采用圆或者与圆或者椭圆近似的曲线。此外，如果把角部倒圆成弧形来改变轮廓，则甚至可以优选使用诸如方形等多边形。 [0087] 总之，如下情况是足够的：绕线筒13的芯体和内芯12每一者的横截面形状（轮廓）是包括圆和椭圆在内的倒圆外凸曲线或者角部倒圆的多边形。与横截面为诸如方形等具有角部的多边形的情况相比，这些形状不具有尖角，并且因此更容易使线圈紧密接触。此外，角部倒圆的矩形在缠绕方向上的边长是有变化的。因此缠绕的线圈不太可能松动。因此，容易缠绕线圈。 [0088] 如上所述，优选的是芯体13a的横截面形状和内芯12的横截面形状有相似性的关系，以保持线圈14和内芯12之间的磁感距离均一。 [0089] 图7是示出了内芯12和绕线筒13的芯体13a的横截面形状的两个实例的示意图。如图7的（a）所示，在内芯12和芯体13a的横截面形状都如图1中所示地为椭圆的情况下，容易缠绕线圈14，但是线圈14的直接接触散热片16的最外围部分的面积小，并且从线圈 14到散热片16的直接散热性能不够好。同样的情况适用于横截面形状为圆形的情况。如果横截面形状是矩形，则线圈14可以在大的范围内接触到散热片16。但是，如果有角部，则不容易缠绕线圈14。 [0090] 因此，如图7的（b）中所示，更优选的是横截面形状基本呈矩形而角部倒圆的形状。在这种情况下，线圈14可以在大的范围内接触到散热片16，线圈14也易于缠绕。实验结果表明，优选的是长边的长度W、短边的长度B、以及每个角部的曲率半径Rb满足以下关系： [0091] W=1.5×B [0092] Rb=B/3 [0093] <内芯的变型例等> [0094] 图8是示出了内芯12的另一种结构的透视图。在上述实施例中，内芯12呈芯棒状形状并由一件构成（图1）。但是，如图8所示，内芯12可以沿中心轴线A的轴向被分成多件，且间隔件18被夹在所述多件之间。这是内芯12被分成两件的实例，但是内芯12也可以被分成三件或者更多件。在这种情况下，例如，通过用作为非磁性材料的树脂形成间隔件18，可以利用间隔件18的厚度来确保磁隙。 [0095] 也就是说，在这种情况下，并不一定需要利用图2和图3中所示的绕线筒13的结构来确保磁隙。因此，可以将绕线筒13的有底孔13d变成通孔，并且可以使内芯12的两个端面抵靠在外芯11上。然而，可以组合使用如图2中所示的利用绕线筒13的有底孔13d的底部的厚度来确保间隙的构造以及如图8中所示的将间隔件18夹在内芯12的多件之间的构造。在这种情况下，有底孔13d的底部的厚度和间隔件18的厚度的总和确保必要数量的磁隙。此外，间隔件18不一定必须是非磁性材料。例如，通过选择磁阻比内芯12的磁阻更大的磁性材料作为材料，间隔件18可以展示出与间隙相类似的作用（抑制磁饱和）。 [0096] <绕线筒的变型例> [0097] 图9是示出了根据变型例的绕线筒13的透视图。作为基本特征，绕线筒13由芯体13a和位于芯体两端处的颈圈组成，在芯体13a内形成有有底孔13d，而在每一个颈圈上形成有定位部13c，这如同图1中所示的绕线筒13的情况。然而，在图9示出的实例中，芯体13a的横截面形状（轮廓）不是椭圆形，而是四个角部倒圆的矩形，如图7的（b）中所示。 [0098] 图9中所示的绕线筒13和图1中所示的绕线筒13之间的主要区别在于，首先，两个颈圈中的一个颈圈13f比两个颈圈中的另一个颈圈13b更厚，并且在颈圈13f中形成有相对于颈圈13f的其他部分更凹陷的凹部13g。由于颈圈13f足够厚，因而可以容易地形成凹部13g。通过将线圈14的缠绕端沿着凹部13g和端壁13h放置，线圈14的缠绕变得容易。 [0099] 图10是从图9中所示的X-X线观察到的绕线筒13的截面图。有底孔13的底部形成了厚度为t2的磁隙，如同图2中的情况所示。然而，在间隙侧的颈圈13f的厚度例如为t3，比左侧的颈圈13b的厚度t1大。 [0100] 图11是示出了图10中所示的缠绕有线圈14的绕线筒13安装在外芯11上的状态的部分截面图。图11中带箭头的线示出了应该从内芯12流进外芯11的磁通量泄露到外部而变成了漏磁通量 的状态。当位于外芯11的内周的右端侧附近的线圈14的导线暴露于这样的漏磁通量 时，会在发生导线内涡流损耗，因而，优选的是这种线圈14的导线尽可能不暴露于漏磁通量 由于间隙侧的颈圈13f具有较大的厚度，因此可以通过增加厚度，将导线靠左设置，以使得导线远离漏磁通量 结果是导线所暴露于的漏磁通量减少了。从而，扼流线圈10的损耗减少。 [0101] 图12示出了根据另一个变型例的绕线筒13，其中（a）示出了绕线筒的截面图，而（b）是从颈圈13f侧观察到的绕线筒的侧视图。关于绕线筒13，用于收纳内芯的孔13j的底部部分地敞开，而且形成有作为通孔的底部孔13k。这里，作为实例，内芯呈圆柱形，而孔13j也具有与内芯相对应的形状。底部孔13k的直径比孔13j的内径小，因此，底部孔13k的边缘13k1用作被内芯抵靠的阻挡物。此外，边缘13k1的厚度（t2）形成磁隙。形成这样的底部孔13k提供如下优点：当线圈缠绕在绕线筒13上时使用的用作绕线筒13旋转轴线的治具可以被插入并穿过底部孔13k。在缠绕线圈之后，底部孔13k中的空间可以保留下来作为不被任何物体堵塞的空间，或者可以被散热材料或者树脂填充。 [0102] 应该注意的是绕线筒13的颈圈13b（包括定位部13c）或者颈圈13f优选地具有如图1、图9或者图12中所示的形状（方形），以便将绕线筒稳定安装至外芯11，从而便于定位，并用于进一步提高散热性能。但是，可以采用如图15所示的具有环形颈圈的绕线筒（102a）（内芯呈圆柱形）。另外在这种情况下，由于外芯和内芯由彼此不同的部件制成，所以外芯和内芯的形状得到简化，因此容易进行成型，并且可以获得基本的作用和效果：即便使用铁粉芯，也可以容易地确保机械强度。 [0103] <绕线筒的固定> [0104] 图13是在采用了图12所示类型的绕线筒13的情况下的扼流线圈10的截面图。通常，绕线筒13被紧紧安装在外芯11内，从而被稳定地保持在外芯11内。此外，由于定位部13c的存在，绕线筒13不会沿图13中的向下方向移动。但是，为了更确实地将外芯11和绕线筒13彼此固定，优选的是在施加粘合剂19后将绕线筒13插入到外芯11中。作为粘合剂，优选硅基型，但是也可以使用环氧树脂基类的材料。 [0105] <线圈的类型> [0106] 图14示出了线圈横截面形状的类型。图2和其它附图中所示的线圈14的导线（绝缘导线）是横截面为圆形的圆导线，如图14的（a）中所示。除此之外，也可以使用如图14的（b）所示的横截面呈正方形的扁平导线线圈14f或者如图14的（c）中所示的扁立（edgewise）线圈14w，其中扁立线圈14是横截面呈矩形的扁平导线且以矩形的短边进行缠绕来形成内径表面。扁立线圈与图14的（a）中的圆导线和图14的（b）中的扁平导线相比更不易缠绕，但是占空系数大，并且更适用于高电流。 [0107] <其他> [0108] 应该注意，这里所披露的实施例在各个方面而言仅仅是示例性的，而并不应认为是限制性的。本发明的范围由权利要求书的范围来限定，并且应包括与权利要求书等同的含义以及落入权利要求书范围内的所有变型例。 [0109] 参考标记列表 [0110] 10扼流线圈 [0111] 11外芯 [0112] 11b平坦表面 [0113] 11d端面 [0114] 12内芯 [0115] 13绕线筒 [0116] 13a芯体 [0117] 13b,13f颈圈 [0118] 13c定位部 [0119] 13d有底孔 [0120] 13g凹部 [0121] 13j孔 [0122] 14线圈 [0123] 15散热部件 [0124] 17成型件 [0125] 18间隔件 |
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