TW201603063A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

本發明之電子機器係具備感應機器、開關元件及冷卻器。感應機器具有芯體及捲繞於芯體之線圈。開關元件電性連接於線圈，且使用被高頻化之載波頻率進行開關動作。冷卻器係熱結合於芯體。

Description

電子機器

本發明係關於具備電抗器或變壓器等之感應機器的電子機器，該感應機器具備芯體及捲繞於芯體之線圈。

一部分之電子機器，具備電抗器或變壓器等之感應機器，該感應機器具有芯體及捲繞於芯體之線圈。感應機器例如藉由冷卻器冷卻而抑制溫度上升(例如，參照日本特開平7-192933號公報)。

線圈電性連接開關元件。為了達成感應機器之小型化，希望將載波頻率高頻化，該載波頻率係為了進行開關元件之開關動作而使用。然而，芯體由於其電阻率小，若將載波頻率高頻化，會造成芯體之鐵損增大。伴隨著因芯體之鐵損而引起之芯體發熱，感應機器之溫度隨之上升，因而難以將載波頻率高頻化。

本發明之目的在於，提供一種能抑制因載波頻率之高頻化而引起的感應機器之溫度上升的電子機器。

解決上述問題之電子機器，其具備：感應機器，其具有芯體及捲繞於該芯體之線圈；開關元件，其電性連接於該線圈，且使用被高頻化之載波頻率進行開關動作；及冷卻器，其熱結合於該芯體。

10‧‧‧電抗器裝置

11‧‧‧感應機器

13‧‧‧間隙板

21‧‧‧第1芯體

21a、22a‧‧‧平板部

21b、22b‧‧‧第1腳部

21c、22c‧‧‧第2腳部

22‧‧‧第2芯體

22a‧‧‧平板部

31‧‧‧第1線圈

32‧‧‧第2線圈

33‧‧‧連接部

41‧‧‧第1捲軸

41a、42a‧‧‧平板部

41b、42b‧‧‧第1筒狀部

41c、42c‧‧‧第2筒狀部

42‧‧‧第2捲軸

51‧‧‧第1冷卻器

52‧‧‧第2冷卻器

51a、52a‧‧‧本體部

51b、52b‧‧‧第1板

51c、52c‧‧‧第2板

51d、52d‧‧‧內散熱片

53‧‧‧開關元件

54‧‧‧控制基板

第1圖為第1實施形態之電抗器裝置之縱剖面圖。

第2圖為第2實施形態之電抗器裝置之縱剖面圖。

下面，參照第1圖對屬於一種電子機器之車載用的電抗器裝置10之第1實施形態進行說明。

如第1圖所示，電抗器裝置10具備感應機器11，感應機器11具有2個芯體即第1芯體21及第2芯體22、以及2個線圈即第1線圈31及第2線圈32。第1芯體21及第2芯體22係U型芯體。第1芯體21及第2芯體22係磁性體，並藉由鐵粉芯(dust core)形成。

第1芯體21具備：平板部21a，其形成為大致矩形平板狀；圓柱狀之第1腳部21b，其自平板部21a之長邊方向的一端朝第2芯體22延伸；及圓柱狀之第2腳部21c，其自平板部21a之長邊方向的另一端朝第2芯體22延伸。

第2芯體22具備：平板部22a，其形成為大致矩形平板狀；圓柱狀之第1腳部22b，其自平板部22a之長邊方向的一端朝第1芯體21延伸；及圓柱狀之第2腳部22c，其自平板部22a之長邊方向的另一端朝第1芯體21延伸。

第1芯體21與第2芯體22為相同形狀。並 且，第1及第2芯體21、22係配置為使第1腳部21b、22b之延設方向的前端面彼此面對面，且使第2腳部21c、22c之延設方向的前端面彼此面對面。

間隙(gap)板13分別介於第1腳部21b、22b 之前端面之間、及第2腳部21c、22c之前端面之間。各間隙板13係非磁性體(例如陶瓷)，且形成為外徑與第1腳部21b、22b及第2腳部21c、22c相同的圓板狀。間隙板13係於第1腳部21b、22b之前端面之間、及第2腳部21c、22c之前端面之間形成間隔。

於第1芯體21裝設有第1捲軸41，並於第2 芯體22裝設有第2捲軸42。第1捲軸41及第2捲軸42係樹脂製。本實施形態中，第1捲軸41及第2捲軸42係由聚伸苯硫樹脂(PPS樹脂)形成。

第1捲軸41具有平板部41a、自平板部41a 突出之圓筒狀的第1筒狀部41b、及自平板部41a突出之圓筒狀的第2筒狀部41c。於第1筒狀部41b內***有第1芯體21之第1腳部21b，於第2筒狀部41c內***有第1芯體21之第2腳部21c。

第2捲軸42具有平板部42a、自平板部42a 突出之圓筒狀的第1筒狀部42b、及自平板部42a突出之圓筒狀的第2筒狀部42c。於第1筒狀部42b內***有第2芯體22之第1腳部22b，於第2筒狀部42c內***有第2芯體22之第2腳部22c。

第1及第2捲軸41、42係配置為使第1筒狀 部41b、42b之突出方向的前端部彼此對向，且使第2筒狀部41c、42c之突出方向的前端部彼此對向。

第1線圈31係圓環狀，並繞著插通有第1 腳部21b、22b之第1筒狀部41b、42b捲繞。第2線圈32係圓環狀，並繞著插通有第2腳部21c、22c之第2筒狀部41c、42c捲繞。本實施形態中，第1及第2線圈31、32係將一條導電板以邊對邊(edgewise)的方式彎曲而分別形成，第1線圈31之前端部藉由連接部33與第2線圈32之前端部連結。捲繞於第1腳部21b、22b(即第1筒狀部41b、42b)之第1線圈31、與捲繞於第2腳部21c、22c(即第2筒狀部41c、42c)之第2線圈32，係於徑向鄰接配置，且於這些線圈31、32之間的間隙設置有連接部33。第1線圈31之捲繞方向係與第2線圈32之捲繞方向不同。再者，也可將一條導電板以邊對邊的方式彎曲而一體形成第1及第2線圈31、32。

電抗器裝置10具備2個冷卻器即第1冷卻器 51及第2冷卻器52。第1冷卻器51係與第1芯體21熱結合。第2冷卻器52係與第2芯體22熱結合。

第1及第2冷卻器51、52分別具有扁平且四角形箱狀之本體部51a、52a。本體部51a、52a係鋁製品。各本體部51a、52a具有第1板51b、52b、第2板51c、52c及波板狀之內散熱片51d、52d。於第1冷卻器51中，內散熱片51d係配置於第1及第2板51b、51c之間且硬焊接合於這些板51b、51c，並且第1板51b之外周緣部 硬焊接合於第2板51c之外周緣部。藉由第1板51b、第2板51c及內散熱片51d，於本體部51a的內部形成供作為冷媒之冷卻水流動之冷媒流路51e。於第2冷卻器52也同樣地將內散熱片52d配置於第1及第2板52b、52c之間且硬焊接合於這些板52b、52c，並且將第1板52b之外周緣部硬焊接合於第2板52c之外周緣部。藉由第1板52b、第2板52c及內散熱片52d，於本體部52a內部形成供作為冷媒之冷卻水流動之冷媒流路52e。

第1芯體21之平板部21a具有位於第2芯體 22的相反側之面(外面)。第1冷卻器51之第1板51b，係於經由未圖示之散熱潤滑脂且面接觸的狀態下密接於第1芯體21之平板部21a的外面。第2芯體22之平板部22a具有位於第1芯體21的相反側之面(外面)。第2冷卻器52之第2板52c，係經由未圖示之散熱潤滑脂且面接觸的狀態下密接於第2芯體22之平板部22a的外面。藉此，本實施形態中，2個冷卻器51、52係隔著該芯體而配置於芯體(第1芯體21及第2芯體22)的兩側。 第1冷卻器51與芯體(第1芯體21)彼此面接觸，第2冷卻器52與芯體(第2芯體22)彼此面接觸。

於第1冷卻器51之第2板51c經由基板53a搭載了開關元件53(例如，絕緣閘極雙極性電晶體(IGBT))。藉此，第1冷卻器51與開關元件53熱結合。開關元件53電性連接於第1線圈31及第2線圈32。而且，於第1冷卻器51之第2板51c搭載了電性連接於開關元件53之控制基板54。控制基板54係控制開關元件 53之開關動作。並且，本實施形態中，控制基板54係使用被高頻化之載波頻率(例如，10kHz以上之載波頻率)進行開關元件53之開關動作的控制。

其次，對本實施形態之功能進行說明。

本實施形態之電抗器裝置10中，為了達成感 應機器11之小型化，將進行開關元件53之開關動作的載波頻率高頻化。然而，由於第1芯體21及第2芯體22之電阻率小，因此，藉由將載波頻率高頻化，會造成第1芯體21及第2芯體22之鐵損增大，進而產生因鐵損引起之發熱。

本實施形態中，第1芯體21係與第1冷卻器 51熱結合，並且，第2芯體22係與第2冷卻器52熱結合。藉此，藉由流動於第1冷卻器51之冷媒流路51e的冷卻水，可效率良好地冷卻第1芯體21，並藉由流動於第2冷卻器52之冷媒流路52e的冷卻水，效率良好地冷卻第2芯體22。

開關元件53係隨著載波頻率之高頻化，其發 熱量增大，但藉由流動於第1冷卻器51之冷媒流路51e的冷卻水冷卻，因而可抑制開關元件53之溫度上升。

該實施形態中，可得到以下之功效。

(1)開關元件53係使用被高頻化之載波頻率進行開關動作。第1芯體21係與第1冷卻器51熱結合，並且，第2芯體22係與第2冷卻器52熱結合。藉此，藉由第1冷卻器51可效率良好地冷卻第1芯體21，並且藉由第2冷卻器52可效率良好地冷卻第2芯體22。其結果，可 抑制因載波頻率之高頻化引起之感應機器11的溫度上升。

(2)第1冷卻器51係與開關元件53熱結合。藉此，可藉由第1冷卻器51冷卻隨著載波頻率之高頻化而發熱之開關元件53。

(3)電抗器裝置10具有2個冷卻器51、52，冷卻器51、52係以挾持第1芯體21及第2芯體22之方式配置於這些芯體21、22的兩側。藉此，可效率更好地冷卻第1及第2芯體21、22，可進一步抑制感應機器11之溫度上升。

(4)第1冷卻器51之第1板51b係面接觸於第1芯體21的平板部21a。第2冷卻器52之第2板52c係面接觸於第2芯體22的平板部22a。藉此，可促進第1及第2芯體21、22之溫度分佈的均一化。其結果，可抑制第1及第2芯體21、22之局部的渦電流損耗之增加。

再者，該實施形態也可按以下方式進行變更。

○如圖2之第2實施形態所示，也可於第1線圈31與冷卻器51、52之間、及第2線圈32與冷卻器51、52之間配置樹脂55。樹脂55例如為放入玻璃填料之聚伸苯硫樹脂(PPS樹脂)或聚丁烯對苯二甲酸酯樹脂(PBT樹脂)等的熱可塑性樹脂。此外，樹脂55也可為不飽和聚酯樹脂等之熱硬化性樹脂。藉此，由於來自第1線圈31及第2線圈32之熱，經由樹脂55朝冷卻器51、52散熱，因此，可效率良好地冷卻第1線圈31及第2線圈32。其結果，更進一步抑制感應機器11之溫度上升。

○於上述各實施形態中，只要第1冷卻器51之第1板51b的至少一部分接觸於第1芯體21之平板部21a即可，不需要第1冷卻器51與第1芯體21彼此面接觸。

○於上述各實施形態中，只要第2冷卻器52之第2板52c的至少一部分接觸於第2芯體22之平板部22a即可，不需要第2冷卻器52與第2芯體22彼此面接觸。

○於上述各實施形態中，也可省略2個冷卻器51、52之任一者。

○於上述各實施形態中，也可於第2冷卻器52搭載開關元件53。該情況下，開關元件53也可不與第2冷卻器52熱結合。

○於上述各實施形態中，開關元件53也可不與第1冷卻器51熱結合。

○於上述各實施形態中，內散熱片51d、52d之形狀不特別限於此，例如，內散熱片51d、52d也可為針形散熱片。

○於上述各實施形態中，冷卻器51、52也可為空氣冷卻式。該情況下，空氣等之冷卻用氣作為冷媒流動於各冷媒流路51e、52e內。

○於上述各實施形態中，冷卻器51、52也可為鋁壓鑄件製品。

○於上述各實施形態中，第1芯體21也可為與第2芯體22不同之形狀。

○於上述各實施形態中，感應機器11也可為於一個芯體捲繞第1線圈31及第2線圈32。或者也可只設置一個線圈。

○於上述各實施形態中，感應機器11也可具有3個以上之芯體。

○於上述各實施形態中，感應機器11也可具有3個以上之線圈。

○於上述各實施形態中，第1線圈31及第2線圈32也可為捲繞圓線而成。

○於上述各實施形態中，開關元件53例如也可為金氧半場效電晶體(MOSFET)等。

○於上述各實施形態中，開關元件53也可安裝於控制基板54。

○於上述各實施形態中，控制基板54也可不搭載於第1冷卻器51之第2板51c，例如，固定於殼體等之其他構件。

○於上述各實施形態中，感應機器11也可為電抗器以外之機器(例如變壓器)。

○於上述各實施形態中，電抗器裝置10也可為車載用以外之電抗器裝置。

10‧‧‧電抗器裝置

11‧‧‧感應機器

13‧‧‧間隙板

21‧‧‧第1芯體

21a‧‧‧平板部

21b、22b‧‧‧第1腳部

21c、22c‧‧‧第2腳部

22‧‧‧第2芯體

22a‧‧‧平板部

31‧‧‧第1線圈

32‧‧‧第2線圈

33‧‧‧連接部

41‧‧‧第1捲軸

41a、42a‧‧‧平板部

41b、42b‧‧‧第1筒狀部

41c、42c‧‧‧第2筒狀部

42‧‧‧第2捲軸

51‧‧‧第1冷卻器

52‧‧‧第2冷卻器

51a、52a‧‧‧本體部

51b、52b‧‧‧第1板

51c、52c‧‧‧第2板

51d、52d‧‧‧內散熱片

51e、52e‧‧‧冷媒流路

53‧‧‧開關元件

53a‧‧‧基板

54‧‧‧控制基板

Claims (5)

1. 一種電子機器，其具備：感應機器，其具有芯體及捲繞於該芯體之線圈；開關元件，其電性連接於該線圈，且使用被高頻化之載波頻率進行開關動作；及冷卻器，其熱結合於該芯體。
2. 如請求項1之電子機器，其中該冷卻器係與該開關元件熱結合。
3. 如請求項1之電子機器，其中該芯體與該冷卻器面接觸。
4. 如請求項1之電子機器，其中該冷卻器係配置於該芯體之兩側。
5. 如請求項1至4中任一項之電子機器，其中還具備配置於該線圈與該冷卻器之間的樹脂。