CN113544958A - 线圈装置及电力转换装置 - Google Patents

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CN113544958A CN202080018494.XA CN202080018494A CN113544958A CN 113544958 A CN113544958 A CN 113544958A CN 202080018494 A CN202080018494 A CN 202080018494A CN 113544958 A CN113544958 A CN 113544958A
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山本和也
藤井健太
福田智仁
熊谷隆
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Abstract

线圈装置(100)具备：芯(10)，具有第一面(10A)和位于与第一面(10A)相反的一侧的第二面(10B)；线圈构件(20)，包括在沿着第一面(10A)的第一方向(Y)上相互隔开间隔地配置的第一部分(20A)及第二部分(20B)；以及支承部(30)，与第一面(10A)及第二面(10B)接触，对芯(10)进行支承。芯(10)包括在第一方向(Y)上被夹在第一部分(20A)与第二部分(20B)之间的中腿部(13)。在芯(10)设置有相对于第一面(10A)凹陷且到达中腿部(13)的作为第一凹部的第一狭缝(15)。支承部(30)包括配置于第一狭缝(15)内且与中腿部(13)接触的第一凸部(41)。

Description

线圈装置及电力转换装置
技术领域
本发明涉及线圈装置及电力转换装置。
背景技术
例如在DC/DC转换装置等电力转换装置中搭载有平滑线圈、变压器等线圈装置。在电力转换装置工作时，线圈装置发热。当线圈装置的温度上升时，电力损失增大，因此线圈装置需要散热构造。
日本特开2015-70081号公报公开了一种线圈装置，该线圈装置仅芯按压件的一部分与芯的上表面接触，在芯按压件的其他部分与芯之间形成有间隙。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-70081号公报
发明内容
发明要解决的课题
近年来，在搭载于电力转换装置的开关元件中应用SiC、GaN等宽带隙半导体。这样的开关元件例如能够进行200℃以上的高温动作。与此相伴，在搭载于电力转换装置的线圈装置中，为了应对高温动作，也要求进一步提高散热性。
本发明的主要目的在于，提供一种与以往的线圈装置相比提高了芯的散热性的线圈装置及电力转换装置。
用于解决课题的手段
本发明的线圈装置具备：芯，具有第一面和位于与第一面相反的一侧的第二面；线圈，包括在沿着第一面的第一方向上相互隔开间隔地配置的第一部分及第二部分；以及支承部，与第一面及第二面的至少一部分接触且对芯进行支承。芯包括在第一方向上被夹在第一部分与第二部分之间的中腿部。在芯上设置有相对于第一面凹陷且到达中腿部的第一凹部。支承部包括配置于第一凹部内且与中腿部接触的第一凸部。
本发明的电力转换装置具备：主转换电路，对输入的电力进行转换并输出；以及控制电路，将对主转换电路进行控制的控制信号输出至主转换电路。主转换电路包括上述线圈装置。
发明效果
根据本发明，提供一种与以往的线圈装置相比提高了芯的散热性的线圈装置及电力转换装置。
附图说明
图1是实施方式1的电力转换装置的电路图。
图2是实施方式1的线圈装置的立体图。
图3是实施方式1的线圈装置的分解立体图。
图4是从图3中的箭头IV-IV观察的剖视图。
图5是实施方式1的电路装置的俯视图。
图6是实施方式2的线圈装置的剖视图。
图7是实施方式3的线圈装置的剖视图。
图8是实施方式4的线圈装置的剖视图。
图9是实施方式5的线圈装置的剖视图。
图10是实施方式6的线圈装置的剖视图。
图11是图10所示的芯的立体图。
图12是表示实施方式6的线圈装置的芯的变形例的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在以下的附图中，对相同或相当的部分标注相同的参照编号，不重复其说明。另外，为了便于说明，导入有作为第三方向的X方向、作为第一方向的Y方向、及作为第二方向的Z方向。
实施方式1
＜电力转换装置的结构＞
图1是表示实施方式1的电力转换装置200的电路结构的一例的电路图。如图所示，电力转换装置200例如是DC-DC转换器。电力转换装置200具备主转换电路和控制电路5。主转换电路将输入到输入端子110的直流电压Vin转换为直流电压Vout，从输出端子111输出直流电压Vout。主转换电路包括与输入端子110连接的逆变器电路1、变压器电路2、整流电路3以及与输出端子111连接的平滑电路4。控制电路5向主转换电路输出对主转换电路进行控制的控制信号。
如图1所示，逆变器电路1包括开关元件6a、6b、6c、6d。开关元件6a、6b、6c、6d分别例如是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或绝缘栅型双极晶体管(IGBT)等。开关元件6a、6b、6c、6d分别由硅(Si)、碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)这样的半导体材料形成。控制电路5被设置为向开关元件6a、6b、6c、6d输出控制信号。
变压器电路2包括变压器121。变压器121具备与逆变器电路1连接的初级侧线圈导体和与初级侧线圈导体磁耦合且与整流电路3连接的次级侧线圈导体。初级侧线圈导体例如是高电压侧线圈导体，次级侧线圈导体例如是低电压侧线圈导体。在逆变器电路1与初级侧线圈导体之间连接有谐振线圈122。
整流电路3具备二极管6E、6F、6G、6H。二极管6E、6F、6G、6H分别由Si、SiC或GaN这样的半导体材料形成。
平滑电路4包括构成平滑线圈的线圈装置100和电容器7。
电力转换装置200例如在逆变器电路1与输入端子110之间还具备滤波线圈123。电力转换装置200还具备例如相对于输入端子110与逆变器电路1并联连接的电容器8。
对电力转换装置200输入例如100V以上且600V以下的直流电压Vin。电力转换装置200例如输出12V以上且48V以下的直流电压Vout。具体而言，输入到输入端子110的直流电压Vin被逆变器电路1转换为第一交流电压。第一交流电压被变压器电路2转换为比第一交流电压低的第二交流电压。第二交流电压被整流电路3整流。平滑电路4使从整流电路3输出的电压平滑。电力转换装置200从输出端子111输出从平滑电路4输出的直流电压Vout。
图2是电力转换装置200的立体图。另外，在图2中，仅图示了电力转换装置200的一部分，例如未图示控制电路5等。如图2所示，在电力转换装置200中，线圈装置100例如搭载于印制基板60。线圈装置100的线圈构件20例如形成为印制基板60的配线图案，芯10贯通印制基板60。印制基板60由第一支承部40支承。第一支承部40例如构成电力转换装置200的框体的一部分。构成第一支承部40的材料包含金属。电力转换装置200的接地电位与第一支承部40连接。第一支承部40例如具有：第一支承部，以在第二方向Z上与印制基板60对置的方式配置，且对芯10进行支承；以及第二支承部，比该第一支承部向印制基板60侧突出，且支承印制基板60的外缘部。
此外，也可以是，在印制基板60还搭载有变压器121、谐振线圈122、滤波线圈123、输入端子110、输出端子111、开关元件6a、6b、6c、6d、二极管6E、6F、6G、6H及电容器7、8中的至少一个。
＜线圈装置的结构＞
图3是线圈装置100的分解立体图。图4是从图3中的箭头IV-IV观察的剖视图。图5是线圈装置100的俯视图。如图2～图5所示，实施方式1的线圈装置100具备芯10、线圈构件20、支承部30(第一支承部40及第二支承部50)及印制基板60。另外，在图3～图5中，省略了印制基板60的图示。
构成芯10的材料包含磁性材料。芯10例如为锰-锌(Mn-Zn)类铁氧体或镍-锌(Ni-Zn)类铁氧体那样的铁氧体芯、非晶芯或铁粉芯(iron dust core)。
芯10具有第一面10A和位于与第一面10A相反的一侧的第二面10B。第一面10A及第二面10B沿着第一方向Y及第三方向X延伸。第一面10A及第二面10B的至少一部分与支承部30接触。第一面10A的至少一部分与第一支承部40接触。第二面10B的至少一部分与第二支承部50接触。优选第一面10A及第二面10B的整体与支承部30接触。
芯10还具有第三面10C和位于与第三面10C相反的一侧的第四面10D。第三面10C及第四面10D沿着第二方向Z及第三方向X延伸。第三面10C及第四面10D的至少一部分与支承部30接触。优选的是，第三面10C及第四面10D的整体与支承部30接触。
芯10例如包括第一芯部10I及第二芯部10E。第一芯部10I及第二芯部10E在第二方向Z上层叠。第一芯部10I具有第一面10A、第三面10C及第四面10D的一部分。第二芯部10E具有第二面10B、第三面10C及第四面10D的剩余部分。芯10例如是EI型芯。
第一芯部10I具有I形状，第二芯部10E具有E形状。第二芯部10E具有基座部14、在第二方向Z上相对于基座部14突出的第一外腿部11、第二外腿部12及中腿部13。第一外腿部11、第二外腿部12及中腿部13的各顶面11A、12A、13A与第一芯部10I接触。中腿部13在第一方向Y上配置于第一外腿部11与第二外腿部12之间。在第一方向Y上在第一外腿部11与中腿部13之间、且在第二方向Z上在第一芯部10I与第二芯部10E的基座部14之间，设置有在第三方向X上贯通芯10的第一空间。在第一方向Y上在第二外腿部12与中腿部13之间、且在第二方向Z上在第一芯部10I与第二芯部10E的基座部14之间，设置有在第三方向X上贯通芯10的第二空间。在第一空间及第二空间分别配置有线圈构件及印制基板60的各一部分。具体而言，在第一空间配置有线圈构件20的第一部分20A及形成有第一部分20A的印制基板60的一部分。在第二空间配置有第二部分20B及形成有第二部分20B的印制基板60的另一部分。另外，芯10不限于EI型，例如也可以是EE型芯、U型芯、UU型芯、EER型芯或者ER型芯。
如图4所示，在芯10设置有收纳支承部30的第一凸部41的第一狭缝15和收纳支承部30的第二凸部51的第二狭缝16。
第一狭缝15相对于第一面10A凹陷。第一狭缝15设置于第二芯部10E。从第二方向Z观察，第一狭缝15设置于线圈构件20的第一部分20A与第二部分20B之间的中央部。第一狭缝15以贯通基座部14并到达中腿部13的方式设置。
第一狭缝15例如构成为贯通第二芯部10E的贯通孔。各第一倾斜面15A与第一面10A及中腿部13的顶面13A连接。各第一倾斜面15A与顶面13A所成的角度为锐角。
第一狭缝15具有相对于第一面10A及顶面13A倾斜的第一倾斜面15A。第一狭缝15例如具有在第一方向Y上对置的2个第一倾斜面15A。一方的第一倾斜面15A与由在第一部分20A中流动的电流而在其周围形成的磁通大致平行地设置。另一方的第一倾斜面15A与由在第二部分20B中流动的电流而在其周围形成的磁通大致平行地设置。各第一倾斜面15A与第一面10A所成的角度为钝角。各第一倾斜面15A沿第三方向X延伸。各第一倾斜面15A例如具有形成基座部14的内周面的一部分和形成中腿部13的内周面的剩余部分。中腿部13的内周面例如仅由相对于顶面13A倾斜的倾斜面构成。第一狭缝15例如沿着第三方向X延伸。第一狭缝15的第一方向Y的开口宽度比第一狭缝15的第三方向X的开口宽度短。
第二狭缝16相对于第二面10B凹陷。第二狭缝16设置于第一芯部10I。从第二方向Z观察，第二狭缝16以与中腿部13的一部分重叠的方式设置。从第二方向Z观察，第二狭缝16设置于线圈构件20的第一部分20A与第二部分20B之间的中央部。从第二方向Z观察，第二狭缝16以与第一狭缝15的至少一部分重叠的方式设置。第二狭缝16例如贯通第一芯部10I。第一狭缝15及第二狭缝16例如以在第二方向Z上相连的方式设置。第二狭缝16例如沿着第三方向X延伸。第二狭缝16的第一方向Y的开口宽度比第二狭缝16的第三方向X的开口宽度短。
第二狭缝16具有相对于第二面10B倾斜的第二倾斜面16A。第二狭缝16例如具有在第一方向Y上对置的2个第二倾斜面16A。各第二倾斜面16A沿着第三方向X延伸。各第二倾斜面16A与第二面10B连接。各第二倾斜面16A与第二面10B所成的角度为钝角。各第二倾斜面16A形成第一芯部10I的内周面。
线圈构件20构成平滑线圈的一部分。线圈构件20作为配线图案而形成于印制基板60。线圈构件20具有在第一方向Y上相互隔开间隔地配置的第一部分20A及第二部分20B。第一部分20A及第二部分20B沿着第三方向X延伸。第一部分20A穿过芯10的上述第一空间。第二部分20B穿过芯10的上述第二空间。第一部分20A及第二部分20B以在第一方向Y上夹着中腿部13且通过中腿部13的磁通的延伸方向沿着第二方向Z的方式设置。线圈构件20的一端与整流电路3连接，线圈构件20的另一端与电容器7及输出端子111连接。
构成线圈构件20的材料是具有比构成印制基板60的材料低的电阻率及高导热系数的材料，例如包含铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)、锡(Sn)、铜(Cu)合金、镍(Ni)合金、金(Au)合金、银(Ag)合金或锡(Sn)合金等导电性材料。线圈构件20的厚度为1μm以上且5000μm以下，例如为100μm。
在印制基板60形成有线圈构件20及第一～第三贯通孔。第一～第三贯通孔在第一方向Y上隔开间隔地形成。第一贯通孔及第二贯通孔以在第一方向Y上夹着第一部分20A的方式形成。第二贯通孔及第三贯通孔以在第一方向Y上夹着第二部分20B的方式形成。第一外腿部11***于第一贯通孔，中腿部13***于第二贯通孔，第二外腿部12***于第三贯通孔。第一部分20A及形成有第一部分20A的印制基板60的一部分穿过芯10的第一空间。第二部分20B及形成有第二部分20B的印制基板60的另一部分穿过芯10的第二空间。
支承部30与芯10的第一面10A及第二面10B的至少一部分接触，对芯10进行支承。支承部30包括第一支承部40及第一凸部41、第二支承部50及第二凸部51。
如上所述，第一支承部40例如构成电力转换装置200的框体的一部分。第一支承部40具有第五面40A。第五面40A与芯10的第一面10A接触。第一凸部41配置于第一狭缝15内。第一凸部41的顶部配置于中腿部13的内部。换言之，第一凸部41的顶部配置于线圈构件20的第一部分20A与第二部分20B之间。第一狭缝15及第一凸部41与芯10的基座部14及中腿部13接触。第一支承部40及第一凸部41例如通过切削、压铸、锻造、成型等而一体成型。
第一凸部41具有相对于第五面40A倾斜的第三倾斜面41A。第一凸部41例如具有在第一方向Y上相互朝向相反侧的2个第三倾斜面41A。第一凸部41的第三倾斜面41A与第一狭缝15的第一倾斜面15A的整体接触。第一凸部41例如与第一狭缝15嵌合。
优选的是，在第一支承部40上，在第一凸部41的根部设置有相对于第三倾斜面41A及第五面40A凹陷的槽部43。槽部43沿着第三方向X延伸。优选的是，槽部43的上述第三方向X的宽度为第一凸部41的上述第三方向X的宽度以上。槽部43的与第三方向X垂直的截面形状例如如图4所示为方形。另外，槽部43的与第三方向X垂直的截面形状也可以是例如圆形或椭圆形。在第二芯部10E中面向第一狭缝15的角部与槽部43的表面隔开间隔地配置。在该情况下，第二芯部10E的上述角部不与第一凸部41接触。在组装线圈装置100时，若第二芯部10E的上述角部与第一凸部41接触，则有可能在第二芯部10E的上述角部产生缺口。上述槽部43能够抑制上述缺口的产生。
第二支承部50固定于第一支承部40，且以包围芯10的方式设置。第二支承部50与芯10的第二面10B、第三面10C及第四面10D接触。第二支承部50具有第六面50A。第六面50A与芯10的第二面10B接触。第二凸部51配置于第二狭缝16内。第二支承部50及第二凸部51例如通过切削、压铸、锻造、成型等而一体地成型。第一支承部40及第二支承部50的连接方法没有特别限制，例如通过嵌合及粘接中的至少任一种而连接。具体而言，第二支承部50也可以与设置于第一支承部40的狭缝嵌合。另外，第二支承部50也可以由固定构件和第一支承部40夹持，所述固定构件与设置于第一支承部40的狭缝嵌合且相对于第二支承部50配置于与第一支承部40相反的一侧。也可以在上述嵌合部涂布粘接剂。
第二凸部51具有相对于第六面50A倾斜的第四倾斜面51A。第二凸部51例如具有在第一方向Y上相互朝向相反侧的2个第四倾斜面51A。第二凸部51的第四倾斜面51A与第二狭缝16的第二倾斜面16A的整体接触。第二凸部51例如与第二狭缝16嵌合。
从第二方向Z观察，第二凸部51以与第一凸部41的至少一部分重叠的方式设置。第一凸部41的顶部与第二凸部51的顶部例如在第二方向Z上对置。第一凸部41的顶部和第二凸部51的顶部例如在第二方向Z上隔开间隔地配置。
第一凸部41与线圈构件20的第一部分20A及第二部分20B之间的最短距离例如比第一支承部40与线圈构件20的第一部分20A及第二部分20B之间的最短距离短。第三倾斜面41A和第一倾斜面15A的接触部分与第一部分20A及第二部分20B之间的最短距离例如比第一面10A和第五面40A的接触部分与第一部分20A及第二部分20B之间的最短距离短。
构成支承部30的材料例如包含铜(Cu)、铝(Al)、铁(Fe)、SUS304等铁(Fe)合金、磷青铜等铜(Cu)合金、ADC12等铝(Al)合金等金属材料。构成支承部30的材料也可以是包含导热性填充物的树脂材料。这样的树脂材料例如是聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯硫醚(PPS)或聚醚醚酮(PEEK)等。支承部30的导热系数为芯10的导热系数以上，优选为超过芯10的导热系数。支承部30的导热系数为0.1W/(m·K)以上，优选为1W/(m·K)以上，更优选为10W/(m·K)以上。
＜作用效果＞
线圈装置100具备：芯10，具有第一面10A和位于与第一面10A相反的一侧的第二面10B；线圈构件20，包括在沿着第一面10A的第一方向Y上相互隔开间隔地配置的第一部分20A及第二部分20B；以及支承部30，与第一面10A及第二面10B接触，对芯10进行支承。芯10包括在第一方向Y上被夹在第一部分20A与第二部分20B之间的中腿部13。在芯10上设置有相对于第一面10A凹陷且到达中腿部13的作为第一凹部的第一狭缝15。支承部30包括配置于第一狭缝15内且与中腿部13接触的第一凸部41。
当电力转换装置200被驱动而线圈装置100被驱动时，在芯10及线圈构件20中伴随能量损失而产生热。特别地，由于中腿部13被线圈构件20的第一部分20A和第二部分20B夹着，因此与第一外腿部11及第二外腿部12相比，伴随着芯10中的能量损失而容易发热。另外，由于中腿部13被作为发热体的线圈构件20夹持，因此与第一外腿部11及第二外腿部12相比，难以散热。
与此相对，作为在中腿部13产生的热的散热路径，线圈装置100包括从中腿部13经由第二芯部10E的基座部14到达第一支承部40的第一路径、及从中腿部13经由第一凸部41到达第一支承部40的第二路径。因此，在线圈装置100中，与未设置上述第二路径的以往的线圈装置相比，提高了芯10的散热性，因此在线圈装置100的动作时抑制了芯10的温度上升。
并且，支承部30的第二支承部50与第二面10B接触。即，作为在中腿部13产生的热的上述散热路径，线圈装置100还包括从中腿部13经由第一芯部10I到达第二支承部50的第三路径。因此，在线圈装置100中，在线圈装置100的动作时更有效地抑制了芯10的温度上升。另外，上述线圈装置100中的芯10的第一面10A与第二面10B的温度差比未设置上述第三路径作为上述散热路径的线圈装置100中的温度差小。另外，传递至第二支承部50的热的一部分从第二支承部50辐射至线圈装置100的外部，传递至第二支承部50的热的剩余部分从第二支承部50传递至第一支承部40。
在上述线圈装置100中，第一狭缝15具有相对于第一面10A倾斜的第一倾斜面15A。第一凸部41具有构成为与第一倾斜面15A接触的第一接触面的第三倾斜面41A。
在上述线圈装置100的中腿部13设置有相对于第二面10B凹陷的作为第二凹部的第二狭缝16。从第二方向Z观察，第二狭缝16与第一狭缝15的至少一部分重叠。支承部30还包括与第二狭缝16的至少一部分接触的第二凸部51。
作为在中腿部13产生的热的上述散热路径，这样的线圈装置100还包括从中腿部13经由第一芯部10I及第二凸部51到达第二支承部50的第四路径。因此，在线圈装置100中，与未设置上述第四路径的线圈装置100相比，提高了芯10的散热性，因此在线圈装置100的动作时更有效地抑制了芯10的温度上升。
在上述线圈装置100中，第二狭缝16具有相对于第二面10B倾斜的第二倾斜面16A。第二凸部51具有构成为与第二倾斜面16A接触的第二接触面的第四倾斜面51A。
在上述线圈装置100中，与第一倾斜面15A及第三倾斜面41A同样地，抑制了第二倾斜面16A及第四倾斜面51A中的涡电流的产生，因此，能够抑制线圈装置100的动作时的第一狭缝15及第一凸部41的各表面的发热，并且提高芯10的散热性。
在上述线圈装置100中，也可以在槽部43的内部填充有密封构件。优选的是，构成密封构件的材料的导热系数比空气的导热系数高。
实施方式2
图6是实施方式2的线圈装置101的剖视图。实施方式2的线圈装置101具备与实施方式1的线圈装置100基本相同的结构，但在第二凸部51与中腿部13接触这一点上，与线圈装置100不同。另外，在图6中，省略了印制基板60的图示。
如图6所示，第一狭缝15及第二狭缝16例如以相连的方式设置，构成为从第一面10A到达第二面10B的贯通孔。第二狭缝16设置于第一芯部10I及第二芯部10E。第二狭缝16以贯通第一芯部10I并到达第二芯部10E的中腿部13的方式设置。换言之，第二倾斜面16A的一部分形成于第一芯部10I，第二倾斜面16A的剩余部分形成于第二芯部10E。
第一狭缝15例如设置于第一芯部10I及第二芯部10E。第一狭缝15以贯通第二芯部10E而到达第一芯部10I的方式设置。换言之，第一倾斜面15A的一部分形成于第二芯部10E，第一倾斜面15A的剩余部分形成于第一芯部10I。
从不同的观点来说，在第一芯部10I设置有构成第一狭缝15的底部及第二狭缝16的侧部的贯通孔。在第二芯部10E设置有构成第一狭缝15的侧部及第二狭缝16的底部的贯通孔。在各狭缝中，上述侧部是位于比上述底部靠开口端侧的部分。
第二凸部51配置于第二狭缝16的内部，与第一芯部10I及中腿部13接触。第一凸部41配置于第一狭缝15的内部，并与中腿部13及第二芯部10E接触。
第一凸部41例如与第二凸部51接触。第一凸部41及第二凸部51的接触面相对于第五面40A及第六面50A倾斜。第一凸部41及第二凸部51例如具有二重旋转对称性。第一芯部10I、第二芯部10E、第一凸部41及第二凸部51嵌合。
第一凸部41及第二凸部51在第一方向Y上排列配置。一方的第三倾斜面41A的一部分41A1与一方的第四倾斜面51A的一部分51A1接触，所述一方的第三倾斜面41A是第一凸部41的上述2个第三倾斜面41A中的朝向第二部分20B侧的第三倾斜面，所述一方的第四倾斜面51A是第二凸部51的上述2个第四倾斜面51A中的朝向第一部分20A侧的第四倾斜面。上述一方的第三倾斜面41A的剩余部分41A2与第二芯部10E的基座部14接触。上述一方的第四倾斜面51A的剩余部分51A2与第一芯部10I接触。
上述2个第三倾斜面41A中的朝向第一部分20A侧的另一方的第三倾斜面41A例如与第一芯部10I及第二芯部10E的中腿部13及基座部14接触。上述2个第四倾斜面51A中的朝向第二部分20B侧的另一方的第四倾斜面51A例如与第一芯部10I及第二芯部10E的中腿部13及基座部14接触。
线圈装置101具备与线圈装置100相同的结构，因此能够起到与线圈装置100相同的效果。
另外，在线圈装置101中，第一凸部41及第二凸部51与中腿部13接触。因此，作为在中腿部13产生的热的上述散热路径，线圈装置101还包括从中腿部13仅经由第二凸部51到达第二支承部50的第五路径。在上述第五路径中，中腿部13和第二支承部50不经由第一芯部10I而连接。其结果是，在线圈装置101中，与未设置上述第五路径的线圈装置100相比，提高了芯10的散热性，因此在线圈装置101的动作时更有效地抑制了芯10的温度上升。
另外，在线圈装置101中，第一凸部41及第二凸部51相互接触。因此，在线圈装置101中，与第一凸部41及第二凸部51相互不接触的线圈装置100相比，更高效地进行第一凸部41与第二凸部51之间的导热，因此在线圈装置101的动作时更有效地抑制了芯10的温度上升。
在线圈装置101中，第一凸部41的第三倾斜面41A的一部分构成为与第二凸部51接触的第三接触面。换言之，第一凸部41具有相对于第一面10A倾斜且与第二凸部51接触的第三接触面。因此，在线圈装置101中，也与上述线圈装置100同样地，抑制了第一倾斜面15A、第二倾斜面16A、第三倾斜面41A及第四倾斜面51A中的涡电流的产生。在线圈装置101中，能够抑制第一狭缝15及第一凸部41的各表面的发热，并且提高芯10的散热性。
在线圈装置101中，第二凸部51只要与中腿部13接触即可，可以具备任意的结构，例如也可以不与第一凸部41接触。
实施方式3
图7是实施方式3的线圈装置102的剖视图。实施方式3的线圈装置102具备与实施方式1的线圈装置100基本相同的结构，但在第一凸部41与第二凸部51嵌合这一点上，与线圈装置100不同。另外，在图7中，省略了印制基板60的图示。
如图7所示，第一狭缝15贯通第二芯部10E。第二狭缝16贯通第一芯部10I。第一狭缝15及第二狭缝16以相连的方式设置，构成为从第一面10A到达第二面10B的贯通孔。
第一凸部41与第二凸部51嵌合。在第一凸部41的顶部设置有相对于第一凸部41的顶面凹陷的槽部42。在第二凸部51的顶部设置有相对于第二凸部51的顶面突出的突出部52。突出部52与槽部42嵌合。第一凸部41的上述顶面例如与第二凸部51的上述顶面接触。第一凸部41的上述顶面及第二凸部51的上述顶面例如以与中腿部13的顶面13A相连的方式设置。
线圈装置102具备与线圈装置100相同的结构，因此能够起到与线圈装置100相同的效果。
并且，在线圈装置102中，第一凸部41与第二凸部51嵌合。因此，在线圈装置102中，与第一凸部41及第二凸部51彼此不接触的线圈装置100相比，更高效地进行第一凸部41与第二凸部51之间的热传导，因此在线圈装置101的动作时更有效地抑制了芯10的温度上升。并且，在线圈装置102振动的情况下，也容易保持图7所示的状态、即第一凸部41及第二凸部51接触而第一支承部40及第二支承部50夹着芯10进行支承的状态。因此，在线圈装置102中，与线圈装置100相比，在振动时不易产生芯10破裂等异常。
在线圈装置102中，也可以在第一凸部41的顶部设置有相对于第一凸部41的顶面突出的突出部，在第二凸部51的顶部设置有相对于第二凸部51的顶面凹陷的槽部。
在线圈装置102中，第一凸部41的上述顶面也可以配置于中腿部13的内部。第二凸部51的上述顶面也可以配置于第一芯部10I的内部。
实施方式4
图8是实施方式4的线圈装置103的剖视图。实施方式4的线圈装置102具备与实施方式1的线圈装置100基本相同的结构，但在第一凸部41将第一支承部40与第二支承部50之间连接这一点上，与线圈装置100不同。另外，在图8中，省略了印制基板60的图示。
如图8所示，第一狭缝15贯通第二芯部10E。第二狭缝16贯通第一芯部10I。第一狭缝15及第二狭缝16构成为从第一面10A到达第二面10B的贯通孔。第一凸部41的顶部与第二支承部50连接。
在第二支承部50例如设置有贯通孔。从第二方向Z观察，该贯通孔设置于与中腿部13重叠的区域。第一凸部41例如穿过上述贯通孔。第一凸部41例如具有相对于第二支承部50向与芯10相反的一侧突出的突出部41D。在突出部41D紧固有紧固构件19。在紧固构件19例如通过丝锥加工而形成有螺纹孔。在突出部41D，例如通过冲模(dice)加工而形成螺纹牙。在紧固构件19紧固于突出部41D的状态下，紧固构件19例如与第二支承部50接触。
第一凸部41例如与第一芯部10I及第二芯部10E接触。例如，第一凸部41的第三倾斜面41A的整体与第一狭缝15的第一倾斜面15A及第二狭缝16的第二倾斜面16A接触。第一狭缝15的第一倾斜面15A及第二狭缝16的第二倾斜面16A例如形成1个平面。
作为在中腿部13产生的热的上述散热路径，线圈装置103除了上述第一～第三路径之外，还包括从中腿部13不经由第一芯部10I及第二凸部51而到达第二支承部50的第六路径。上述第六路径中的第一凸部41与第二支承部50的连接部比上述第四路径及上述第五路径中的第一凸部41与第二凸部51的连接部远离中腿部13。因此，与代替上述第六路径而形成有上述第四路径及上述第五路径的线圈装置100～102相比，线圈装置103相对于中腿部13的散热性高。
实施方式5
图9是实施方式5的线圈装置104的剖视图。实施方式5的线圈装置104具备与实施方式1的线圈装置100基本相同的结构，但在具备在第二方向Z上层叠的多个线圈装置100A、100B这一点上，与线圈装置100不同。另外，在图9中，省略了印制基板60的图示。从不同的观点来说，线圈装置104构成为多个线圈装置100A、100B的层叠体。
如图9所示，线圈装置100A、100B具备与线圈装置100基本相同的结构。配置于下方的线圈装置100A的第二支承部50与配置于上方的线圈装置100B的第一支承部40连接。从第二方向Z观察，配置于上方的线圈装置100B的第一支承部40的形状及尺寸例如与线圈装置100A的第二支承部50的形状及尺寸相同。线圈装置100B的第一支承部40与线圈装置100A的第二支承部50例如无间隙地接触。
线圈装置100A的第一支承部40例如构成电力转换装置200的框体的一部分。线圈装置100B的第二支承部50例如与电力转换装置200的框体的另一部分接触。
线圈装置104也可以具备线圈装置100～103中的2种以上的线圈装置。线圈装置104例如也可以具备线圈装置100、线圈装置101及线圈装置102。另外，线圈装置104也可以具备线圈装置103。在该情况下，配置于比线圈装置103靠上方的位置的线圈装置100～103的第一支承部40例如以与线圈装置103的第二支承部50及紧固构件19接触的方式设置。
在线圈装置104中，线圈装置100A、100B的各中腿部13经由各第一凸部41与多个第一支承部40及第二支承部50连接。因此，在线圈装置104中，线圈装置100A、100B的各芯10的散热性也比上述以往的线圈装置层叠而成的线圈装置高，在线圈装置104的动作时抑制各芯10的温度上升。
线圈装置104适用于例如构成为大功率送电用的DC/DC转换装置的电力转换装置200。这样的电力转换装置200中的线圈装置104的占用面积比多个线圈装置100～103在第一方向Y及第三方向X上排列配置的情况下的各线圈装置100～103的占用面积的总和小。
实施方式6
图10是实施方式6的线圈装置105的剖视图。图11是表示图10所示的芯10的立体图。实施方式6的线圈装置105具备与实施方式1的线圈装置100基本相同的结构，但在第一狭缝15及第二狭缝16未构成为从第一面10A到达第二面10B的贯穿孔这一点上，与线圈装置100不同。
第一狭缝15例如构成为不贯通第二芯部10E的凹部。第一狭缝15相对于第一面10A凹陷。第一狭缝15设置于第二芯部10E。第一狭缝15以贯通基座部14并到达中腿部13的方式设置。第一狭缝15的第一倾斜面15A与第一凸部41的第三倾斜面41A面接触。
第二狭缝16例如构成为不贯通第一芯部10I的凹部。第二狭缝16相对于第二面10B凹陷。第二狭缝16设置于第一芯部10I。第二狭缝16的第二倾斜面16A与第二凸部51的第四倾斜面51A面接触。
如图11所示，第一狭缝15的X方向的两端部例如配置于比第二芯部10E的X方向的两端部靠X方向的内侧的位置。第二狭缝16的X方向的两端部例如配置于比第一芯部10I的X方向的两端部靠X方向的内侧的位置。
从Z方向观察，第一狭缝15的X方向的各端部的平面形状没有特别限制，例如为半圆形。从Z方向观察，第一凸部41的X方向的各端部的平面形状只要第一狭缝15与第一凸部41不干涉，就没有特别限制，例如为半圆形。在与Y方向垂直的截面中，第一狭缝15的X方向的各端面与第一面10A所成的角度为钝角。在与Y方向垂直的截面中，第一狭缝15的两端面间的X方向的距离例如在Z方向上随着远离第一面10A而逐渐变短。第一狭缝15的X方向的两端面例如与第一凸部41的X方向的两端面面接触。
从Z方向观察，第二狭缝16的X方向的各端部的平面形状没有特别限制，例如为半圆形。从Z方向观察，第二凸部51的X方向的各端部的平面形状只要第二狭缝16与第二凸部51不干涉，就没有特别限制，例如为半圆形。在与Y方向垂直的截面中，第二狭缝16的X方向的各端面与第二面10B所成的角度为钝角。在与Y方向垂直的截面中，第二狭缝16的两端面间的X方向的距离例如在Z方向上随着远离第二面10B而逐渐变短。第二狭缝16的X方向的两端面例如与第二凸部51的X方向的两端面面接触。
在线圈装置105中，与线圈装置100同样地，第一狭缝15的第一倾斜面15A与第一凸部41的第三倾斜面41A面接触，且第二狭缝16的第二倾斜面16A与第二凸部51的第四倾斜面51A面接触。因此，在第一狭缝15，向推开第一倾斜面15A之间的方向施加力。在第二狭缝16，向推开第二倾斜面16A之间的方向施加力。
在线圈装置100中，由于第一狭缝15及第二狭缝16构成为贯通孔，因此第一芯部10I及第二芯部10E可能因上述力而破损。与此相对，线圈装置105的第一狭缝15及第二狭缝16未构成为贯通孔，因此线圈装置105的第一狭缝15及第二狭缝16的强度比线圈装置100的第一狭缝15及第二狭缝16的强度高。其结果是，在线圈装置105中，与线圈装置100相比，第一芯部10I及第二芯部10E不易因上述力而破损。
如图11所示，线圈装置105的第一狭缝15也可以形成为从第二芯部10E的X方向的一方的侧面到达另一方的侧面。线圈装置105的第二狭缝16也可以形成为从第一芯部10I的X方向的一方的侧面到达另一方的侧面。
另外，在线圈装置105中，也可以仅第一狭缝15构成为凹部或槽部，第二狭缝16构成为贯通孔。也可以仅第二狭缝16构成为凹部或槽部，第一狭缝15构成为贯通孔。
＜变形例＞
在线圈装置100～105中，第一支承部40只要与芯10的第一面10A的至少一部分接触即可。第一凸部41的第三倾斜面41A只要与第一狭缝15的第一倾斜面15A的至少一部分接触即可。在线圈装置100～102、104中，第二支承部50只要与芯10的第二面10B、第三面10C及第四面10D的至少一部分接触即可。第二凸部51的第四倾斜面51A只要与第二狭缝16的第二倾斜面16A的至少一部分接触即可。
在线圈装置100～105中，第一倾斜面15A也可以与第一面10A正交。第三倾斜面41A也可以与第五面40A正交。第二倾斜面16A也可以与第二面10B正交。第四倾斜面51A也可以与第六面50A正交。
线圈装置100～105也可以具备多个第一狭缝15及多个第一凸部41。线圈装置100～102、104、105也可以具备多个第二狭缝16及多个第二凸部51。多个第一狭缝15例如在第一方向Y及第三方向X的至少任一个方向上相互隔开间隔地形成。多个第一凸部41例如在第一方向Y及第三方向X的至少任一个方向上相互隔开间隔地形成。多个第二狭缝16例如在第一方向Y及第三方向X的至少任一个方向上相互隔开间隔地形成。多个第二凸部51例如在第一方向Y及第三方向X的至少任一个方向上相互隔开间隔地形成。
在线圈装置100～102、105中，芯10的I型芯与E型芯的配置也可以调换。也可以是，第一芯部10I配置于第二支承部50侧，第二芯部10E配置于第一支承部40侧。
在线圈装置100～105中，线圈构件20也可以不是形成于印制基板60的配线图案，而是构成为绕线。
线圈装置100～105在电力转换装置200中构成为平滑线圈，但不限于此。线圈装置100～104在电力转换装置200中，也可以构成为变压器121、谐振线圈122及滤波线圈123中的至少任一个。
在线圈装置100的第一支承部40也可以不设置有槽部43。在线圈装置101～104的第一支承部40也可以与图4所示的线圈装置100同样地设置有槽部43。在该情况下，也可以在槽部43的内部填充有上述密封构件。
如上所述，对本发明的实施方式进行了说明，但也可以对上述的实施方式进行各种变形。另外，本发明的范围并不限定于上述的实施方式。本发明的范围由权利要求书示出，意在包含与权利要求书等同的含义及范围内的所有变更。
附图标记说明
1逆变器电路；2变压器电路；3整流电路；4平滑电路；5控制电路；6E、6F、6G、6H二极管；6a、6b、6c、6d开关元件；7、8电容器；10芯；10A第一面；10B第二面；10C第三面；10D第四面；10E第二芯部；10I第一芯部；11第一外腿部；11A、12A、13A顶面；12第二外腿部；13中腿部；14基座部；15第一狭缝；15A第一倾斜面；16第二狭缝；16A第二倾斜面；19紧固构件；20线圈构件；20A第一部分；20B第二部分；30支承部；40第一支承部；40A第五面；41第一凸部；41A1、51A1一部分；41A2、51A2剩余部分；41A第三倾斜面；41D、52突出部；42槽部；50第二支承部；50A第六面；51第二凸部；51A第四倾斜面；60印制基板；100、100A、100B、101、102、103、104线圈装置；110输入端子；111输出端子；200电力转换装置。

Claims (12)

1.一种线圈装置，其中，具备：
芯，具有第一面和位于与所述第一面相反的一侧的第二面；
线圈，包括在沿着所述第一面的第一方向上相互隔开间隔地配置的第一部分及第二部分；以及
支承部，与所述第一面及所述第二面的至少一部分接触且对所述芯进行支承，
所述芯包括中腿部，所述中腿部在所述第一方向上被夹在所述第一部分与所述第二部分之间，
在所述芯设置有相对于所述第一面凹陷且到达所述中腿部的第一凹部，
所述支承部包括配置于所述第一凹部内且与所述中腿部接触的第一凸部。
2.根据权利要求1所述的线圈装置，其中，
所述第一凹部具有相对于所述第一面倾斜的第一倾斜面，
所述第一凸部具有与所述第一倾斜面接触的第一接触面。
3.根据权利要求1或2所述的线圈装置，其中，
在所述中腿部设置有相对于所述第二面凹陷的第二凹部，
在从与所述第一面交叉的第二方向观察时，所述第二凹部与所述中腿部的至少一部分重叠，
所述支承部还包括与所述第二凹部的至少一部分接触的第二凸部。
4.根据权利要求1或2所述的线圈装置，其中，
所述第二凹部具有相对于所述第二面倾斜的第二倾斜面，
所述第二凸部具有与所述第二倾斜面接触的第二接触面。
5.根据权利要求3或4所述的线圈装置，其中，
所述第二凹部以到达所述中腿部的方式设置，
所述第二凸部与所述中腿部接触。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的线圈装置，其中，所述第一凹部及所述第二凹部以相连的方式设置，并构成为从所述第一面到达所述第二面的贯通孔。
7.根据权利要求6所述的线圈装置，其中，所述第一凸部具有在所述贯通孔的内部与所述第二凸部接触的第三接触面。
8.根据权利要求7所述的线圈装置，其中，所述第三接触面相对于所述第一面倾斜。
9.根据权利要求7或8所述的线圈装置，其中，所述第一凸部与所述第二凸部嵌合。
10.根据权利要求1或2所述的线圈装置，其中，具备：
所述第一凹部构成为从所述第一面到达所述第二面的贯通孔，
所述支承部还包括与所述第一面接触的第一支承部和与所述第二面接触的第二支承部，
所述第一凸部将所述第一支承部与所述第二支承部之间连接。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的线圈装置，其中，具备：
第一线圈装置；以及
第二线圈装置，在所述第一方向上层叠于所述第一线圈装置上，
所述第一线圈装置及所述第二线圈装置构成为权利要求1至10中任一项所述的线圈装置，
所述第一线圈装置的所述支承部与所述第二线圈装置的所述支承部接触。
12.一种电力转换装置，其中，具备：
主转换电路，转换输入的电力并输出；以及
控制电路，将对所述主转换电路进行控制的控制信号输出至所述主转换电路，
所述主转换电路包括权利要求1至11中任一项所述的线圈装置。
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