電抗器和電抗器制造方法,以及電力變換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電抗器(reactor)和電抗器制造方法，以及包括這種電抗器的電力變換器。具體地，本發(fā)明涉及一種結(jié)合在電動車輛的電力變換器中的電抗器及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電抗器是在電路中用于功率系數(shù)改善、諧波電流抑制、直流電流平滑化等的無源元件。電抗器有時還被用作使直流電壓升壓/降壓的電壓變換器的部件。電抗器可稱為“電感器(inductor)”。
[0003]電抗器還用于電動車輛。該電動車輛包括起到驅(qū)動源作用的電機(jī)，并且電抗器用在用于該電機(jī)的電路中。該電路包括逆變器回路和電壓變換器回路。在一特定類型的電動車輛中，電機(jī)的驅(qū)動電壓高于電池的輸出電壓，因此，在逆變器回路之前設(shè)置有用于使電池的輸出電壓升壓的電壓變換器。在本說明書中，包括逆變器回路和電壓變換器回路的電機(jī)驅(qū)動單元稱為電力變換器或功率控制單元(稱作“PCU”)。
[0004]電抗器是易于發(fā)熱的元件。特別地，電動車輛中處理大電流的回路的發(fā)熱量大。因此，可安裝溫度傳感器以監(jiān)視電抗器的溫度(日本專利申請公報N0.2010-203998 (JP2010-203998 A)、日本專利申請公報 N0.2010-219251 (JP 2010-219251 A)、日本專利申請公報 N0.2009-267360 (JP2009-267360 A)、日本專利申請公報 N0.2010-219251 (JP2010-219251 A)和日本專利申請公報 N0.09-229775 (JP 09-229775A))。
[0005]JP 2010-203998 A中公開的技術(shù)如下。電抗器包括具有平行部位的環(huán)狀芯。在各平行部位上裝設(shè)繞線筒，然后將線圈卷繞在繞線筒周圍。兩個繞線筒在每一端都具有凸緣并且通過該凸緣互相連接。隔壁從凸緣延伸以在兩個繞線筒之間進(jìn)行分隔。該隔壁設(shè)置有狹縫，并且在該狹縫內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器。
[0006]在JP 2010-219251 A中公開的電抗器中，線圈還卷繞在芯的平行部位周圍。兩個線圈被樹脂覆蓋并且在兩個線圈之間的樹脂中形成孔。溫度傳感器嵌埋在樹脂中的孔內(nèi)。根據(jù)JP 2009-267360 A中公開的技術(shù)，在芯中形成孔并且將溫度傳感器安裝在孔內(nèi)。在JP2010-219251 A和JP 09-267360 A中公開的電抗器中，線圈的一部分被樹脂覆蓋并且溫度傳感器嵌埋在設(shè)置于樹脂中的孔內(nèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本發(fā)明一方面的用于電抗器的制造方法包括制造成型產(chǎn)品的工序和將溫度傳感器安裝成使得所述溫度傳感器與第一面對向的工序。所述制造成型產(chǎn)品的工序包括以下i)至iii):1)將電抗器配置在用于樹脂注射成型的型腔空間中；ii)在模具的表面與位于所述線圈的外周面上將所述線圈夾在中間的位置處的第一面和第二面接觸的狀態(tài)下固定所述線圈；和iii)將樹脂注射到所述型腔空間中，以在所述第一面和所述第二面露出的情況下用樹脂至少覆蓋所述第一面周圍的線圈表面和所述第二面周圍的線圈表面。為方便起見而將電抗器的一個面稱為第一面，且可將該面和其背面中任一者稱為第一面。在下文中，將要安裝溫度傳感器的面指定為第一面。
[0008]根據(jù)上述制造方法，使用當(dāng)制造線圈-樹脂一體化成型產(chǎn)品時必然產(chǎn)生的露出面(第一面和第二面)，并且溫度傳感器配置在其上。由于不需要設(shè)置用于配置溫度傳感器的孔的專用過程，所以能低成本地制造電抗器。
[0009]根據(jù)本發(fā)明另一方面的電抗器包括芯、線圈、罩和溫度傳感器。所述線圈包括第一面和第二面，所述第一面是所述線圈的外周面的一部分，且所述第二面位于所述第一面的背側(cè)。所述罩由樹脂制成并且一體地覆蓋所述線圈的至少一部分，并且所述第一面和所述第二面從所述罩露出。所述第一面是所述線圈的外周面的一部分并從所述罩露出。所述第二面位于所述第一面的背側(cè)并從所述罩露出。所述溫度傳感器安裝成使得所述溫度傳感器與所述第一面對向。至少所述第一面周圍和所述第二面周圍的線圈表面由所述罩覆蓋。
[0010]根據(jù)本發(fā)明另一方面的電力變換器包括電容器、基板、電抗器和外殼。所述電容器構(gòu)造成使電流平滑。所述外殼容納所述電容器、所述基板和所述電抗器。所述電抗器包括第三面，所述第三面是所述線圈的外周面的一部分并從所述罩露出。所述第一面被定位成比所述第三面更靠近所述電容器和所述基板中的任一者。
【附圖說明】
[0011]下面將參照【附圖說明】本發(fā)明的示例性實施例的特征、優(yōu)點以及技術(shù)和工業(yè)意義，在附圖中相似的附圖標(biāo)記表示相似的要素，并且其中:
[0012]圖1是包括電抗器的功率控制單元的透視圖；
[0013]圖2是功率控制單元的分解透視圖；
[0014]圖3是電抗器中的芯和線圈的透視圖；
[0015]圖4是在安裝溫度傳感器之前電抗器的透視圖；
[0016]圖5是在安裝溫度傳感器之后電抗器的透視圖；
[0017]圖6是沿圖1中的線V1-VI截取的功率控制單元的剖視圖；
[0018]圖7是用于說明電抗器制造過程的圖示，特別是用于說明用于將電抗器安裝在模具中的過程的圖示；
[0019]圖8是用于說明電抗器制造過程的圖示，特別是用于說明用于固定線圈的過程的圖示；
[0020]圖9是用于說明電抗器制造過程的圖示，特別是用于說明樹脂注射過程的圖示；
[0021]圖10是用于說明電抗器制造過程的圖示，特別是用于說明模具移除過程的圖示；
[0022]圖11是包括根據(jù)一改型的電抗器的功率控制單元的透視圖，示出了在將溫度傳感器安裝在電抗器上之前的狀態(tài)；以及
[0023]圖12是包括根據(jù)一改型的電抗器的功率控制單元的透視圖，示出了在將溫度傳感器安裝在電抗器上之后的狀態(tài)。
【具體實施方式】
[0024]首先將說明設(shè)置有電抗器的功率控制單元(PCU)。圖1是功率控制單元2的透視圖，圖2是功率控制單元2的分解透視圖。功率控制單元2是搭載在電動車輛上以使來自電池的直流電力升壓、將該電力變換為交流電力并且將交流電力輸出到電機(jī)的裝置。在下文中，將功率控制單元2簡稱為P⑶2。P⑶2通常結(jié)合在罩中，并且圖1示出P⑶2未被覆蓋的狀態(tài)。
[0025]作為結(jié)合的回路，P⑶2包括電壓變換器回路和逆變器回路。就硬件而言，P⑶2包括分層(layered)單元6、電抗器10、電容器3、4和裝有電子部件的控制板(未示出)，并且這些部件被收納在外殼40中，在所述分層單元中，包含用樹脂密封的開關(guān)元件的多個平板型半導(dǎo)體電路板6a和多個平板型冷卻板6b交替地分層布置。同時，在圖1、2中，夕卜殼40的側(cè)壁被表示為比實際低，以有利于理解外殼中的部件的布局。
[0026]半導(dǎo)體電路板6a中包含的開關(guān)元件是用在逆變器回路或電壓變換器回路中的晶體管，通常為絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。其中多個半導(dǎo)體電路板6a和多個冷卻板6b交替地分層布置的分層單元6連同葉片彈簧5 —起被支承在外殼側(cè)壁與支柱41之間。
[0027]電容器3抑制輸入電壓變換器回路的電流的脈動并且使電流平滑。電容器4抑制來自電壓變換器回路的輸出電流的脈動并且使電流平滑。兩個電容器都是用于使供給到電動車輛的驅(qū)動電機(jī)的電流平滑的電容器。前者有時稱為濾波電容器，因為它使通往電壓變換器回路的輸入電流平滑。因此，除用于使電池升壓的電壓變換器回路和用于將電壓變換器的輸出變換為交流電力的逆變器回路外，PCU 2還包括用于抑制輸入電壓變換器回路的電流的脈動的濾波電容器3和用于抑制來自電壓變換器回路的輸出電流的脈動的平滑電容器4。濾波電容器3和平滑電容器4有時統(tǒng)稱為“電流平滑用電容器”。
[0028]電抗器10是電壓變換器回路的主要部件，用于驅(qū)動電機(jī)的電流在其中流動。電抗器10通過接通/