DE102012218715A1

DE102012218715A1 - Magnetischer Kern und Induktionsvorrichtung

Info

Publication number: DE102012218715A1
Application number: DE102012218715A
Authority: DE
Inventors: Sergey Moiseev
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2011-10-18
Filing date: 2012-10-15
Publication date: 2013-04-18
Also published as: JP2013089775A; CN103065769A; CN103065769B; US8907759B2; US20130093561A1; JP5494612B2

Abstract

Ein magnetischer Kern hat einen ersten Kern und einen zweiten Kern, der aus einem Material ausgebildet ist, das eine niedrigere magnetische Permeabilität und eine höhere magnetische Sättigungsflussdichte als der erste Kern hat. Der zweite Kern bildet einen geschlossenen magnetischen Weg zusammen mit dem ersten Kern. Der zweite Kern hat eine distale Fläche, die mit dem ersten Kern in Kontakt gehalten ist. Die Fläche der distalen Fläche ist größer als die kleinste Querschnittsfläche des zweiten Kerns in einer Richtung senkrecht zu der Fließrichtung eines magnetischen Flusses in dem geschlossenen magnetischen Weg.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen magnetischen Kern und eine Induktionsvorrichtung mit dem magnetischen Kern.
Induktionsvorrichtungen wie Drosseln oder Transformatoren, die durch Wickeln einer Spule um einen magnetischen Kern herum gebildet sind, sind bekannt. Einige von solchen Induktionsvorrichtungen haben einen magnetischen Kern, der einen Ferritkern und einen Magnetpulverkern in Kombination verwendet. Siehe beispielsweise japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2007-95914 .
Ein Kern, der in dem zuvor genannten Dokument beschrieben ist, hat einen E-förmigen Kern mit drei magnetischen Beinen und einen flachen plattenartigen I-förmigen Kern mit einem Paar Ausschnittabschnitten. Zwei der magnetischen Beine, die an entgegengesetzten Enden des E-förmigen Kerns angeordnet sind, sind mit den Ausschnittabschnitten des I-förmigen Kerns aneinandergefügt.
In dem vorstehend beschriebenen Kern, falls der I-förmige Kern unter Verwendung eines Ferritkerns ausgebildet ist und der E-förmige Kern, um den eine Spule herum gewickelt ist, durch einen Magnetpulverkern ausgebildet ist, wird erwartet, dass die Querschnittsfläche eines Abschnitts, wo die Spule gewickelt ist, und die Wicklungslänge der Spule verringert werden. Falls jedoch jedes der magnetischen Beine des Magnetpulverkerns den Ferritkern mit einer kleinen Kontaktfläche berührt, kann eine Sättigung eines magnetischen Flusses in einem Abschnitt des Ferritkerns auftreten, der den Magnetpulverkern berührt. Dies kann es unmöglich machen, eine gewünschte Gleichstromüberlagerungscharakteristik zu erhalten.
Um dieses Problem zu lösen, können in dem Kern, der in dem zuvor genannten Dokument beschrieben ist, die distale Fläche und die entsprechende Seitenfläche von jedem der magnetischen Beine des Magnetpulverkerns mit dem entsprechenden der Ausschnittabschnitte in Kontakt gehalten werden, um die Kontaktfläche zwischen dem magnetischen Bein und dem Ausschnittabschnitt zu erhöhen. Wenn jedoch die zwei magnetischen Beine mit den Ausschnittabschnitten aneinander gefügt werden, wie in dem Fall des zuvor genannten Dokuments, muss der Abstand zwischen den magnetischen Beinen größer als der Abstand zwischen den Ausschnittabschnitten sein, um ein Montieren des Magnetpulverkerns zu erleichtern. Dies erschwert es in dem vorstehend beschriebenen Dokument, die distalen Flächen und die Seitenflächen aller magnetischen Beine in Kontakt mit dem Ferritkern zu halten. Als eine Folge bleibt es unmöglich, eine ausreichend große Kontaktfläche zwischen den Kernen zu gewährleisten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Demzufolge ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen magnetischen Kern vorzusehen, der eine Gleichstromüberlagerungscharakteristik durch Gewährleisten einer ausreichend großen Kontaktfläche zwischen Kernen verbessert, und eine Induktionsvorrichtung mit dem magnetischen Kern vorzusehen.
Um die vorstehende Aufgabe zu erreichen und gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein magnetischer Kern vorgesehen, der einen ersten Kern und einen zweiten Kern hat, der aus einem Material mit einer niedrigeren magnetischen Permeabilität und einer höheren magnetischen Sättigungsflussdichte als der erste Kern ausgebildet ist. Der zweite Kern bildet einen geschlossenen magnetischen Weg zusammen mit dem ersten Kern. Der zweite Kern hat eine distale Fläche, die mit dem ersten Kern in Kontakt gehalten ist. Die Fläche der distalen Fläche ist größer als die kleinste Querschnittsfläche des zweiten Kerns in einer Richtung senkrecht zu einer Fließrichtung eines magnetischen Flusses in dem geschlossenen magnetischen Weg.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Induktionsvorrichtung vorgesehen, die den magnetischen Kern des ersten Aspekts und einen Kern hat, der um das zweite Kernbauteil herum gewickelt ist.
Andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlich von der vorliegenden Beschreibung zusammengenommen mit den begleitenden Zeichnungen, die beispielhaft die Prinzipien der Erfindung darstellen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung, zusammen mit Aufgaben und Vorteilen von dieser, kann am Besten durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden.
1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch einen magnetischen Kern und eine Drossel gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A in 1;
3 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch einen magnetischen Kern und eine Drossel gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
4 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie B-B in 3.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
(Erste Ausführungsform)
Ein magnetischer Kern und eine Induktionsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf 1 und 2 beschrieben.
Wie in 1 gezeigt ist, ist eine Drossel 10, die als eine Induktionsvorrichtung dient, an einer Wärmeableitungsplatte 11 fixiert, die beispielsweise aus Aluminium ausgebildet ist. Zu veranschaulichenden Zwecken ist in der nachstehenden Beschreibung die Richtung, die durch einen Pfeil Y1 dargestellt ist und die parallel zu der Wärmeableitungsplatte 11 ist, als die Vorne-Hinten-Richtung definiert. Die Richtung, die durch einen Pfeil Y2 dargestellt ist und die parallel zu der Wärmeableitungsplatte 11 und senkrecht zu der Richtung des Pfeils Y1 ist, ist als die Links-Rechts-Richtung oder die seitliche Richtung definiert. Die Richtung, die durch einen Pfeil Y3 dargestellt ist und die senkrecht zu der Wärmeableitungsplatte 11 ist, ist als die Oben-Unten-Richtung oder die Vertikalrichtung definiert.
Die Drossel 10 hat einen ersten Kern 12 und einen zweiten Kern 13 und eine Spule 14, die um den zweiten Kern 13 herum gewickelt ist. Der erste Kern 12 ist an der oberen Fläche der Wärmeableitungsplatte 11 unter Verwendung beispielsweise eines Haftmittels fixiert. Der zweite Kern 13 ist von oben an dem ersten Kern 12 montiert. Der erste Kern 12 und der zweite Kern 13 bilden einen magnetischen Kern C.
Der erste Kern 12 ist ein Ferritkern, der aus Ferrit, wie beispielsweise einem MnZn-basierten Material oder einem NiMn-basierten Material, ausgebildet ist. Der erste Kern 12 ist ein I-förmiger Kern, der wie eine flache rechteckige Platte als ein Ganzes geformt ist und sich aus Sicht von oben in der seitlichen Richtung erstreckt. Wie in 2 gezeigt ist, ist die untere Fläche des ersten Kerns 12 eine Kontaktfläche 12a, die mit der Wärmeableitungsplatte 11 in Kontakt gehalten ist.
Mit Bezug auf 1 ist der zweite Kern 13 ein Magnetpulverkern (ein Pulverkern), der durch Druckformen unter Verwendung eines Pulvers (Magnetkernmaterials) eines magnetischen Materials wie beispielsweise einem Fe-Al-Si-basierten Material mit Oberflächen, die mit einem isolierenden Kunststoffmaterial beschichtet sind, ausgebildet ist. Das Magnetkernmaterial, das den zweiten Kern 13 ausbildet, hat eine niedrigere magnetische Permeabilität und eine höhere magnetische Sättigungsflussdichte als Ferrit.
Der zweite Kern 13 hat ein erstes Kernbauteil 18, das aus Sicht von vorne im Wesentlichen eine Form eines umgekehrten U hat, und ein zweites Kernbauteil 19, das unter dem ersten Kernbauteil 18 angeordnet ist. Das erste Kernbauteil 18 hat einen flachen Abschnitt 15 und ein Paar Beinabschnitte 16, von denen jeder wie eine rechteckige Säule geformt ist. Der flache Abschnitt 15 ist wie eine flache rechteckige Platte geformt, die sich aus Sicht von oben in der seitlichen Richtung erstreckt und sich parallel zu dem ersten Kern 12 erstreckt. Die zwei Beinabschnitte 16 erstrecken sich nach unten von entgegengesetzten seitlichen Umfangsendabschnitten (entgegengesetzten Endabschnitten) des flachen Abschnitts 15. Die Beinabschnitte 16 erstrecken sich jeweils senkrecht zu der Kontaktfläche 12a (der Wärmeableitungsplatte 11) und stehen in Richtung zu (nach unten zu) dem ersten Kern 12 (der Kontaktfläche 12a) vor. Mit anderen Worten gesagt ist das erste Kernbauteil 18 durch Biegen von entgegengesetzten Enden einer flachen plattenartigen Komponente nach unten jeweils in einem rechten Winkel ausgebildet.
Die Querschnittsfläche von jedem der Beinabschnitte 16 in einer Richtung senkrecht zu der Vertikalrichtung ist kleiner als die Querschnittsfläche des ersten Kerns 12 in einer Richtung senkrecht zu der seitlichen Richtung. Die Fläche eines Querschnitts 1Sa des flachen Abschnitts 15 an der Längsmitte (seitlichen Mitte) des flachen Abschnitts 15 ist kleiner als die Querschnittsfläche des ersten Kerns 12 in der Richtung senkrecht zu der seitlichen Richtung. Die Fläche einer Endfläche 16a jedes Beinabschnitts 16 ist gleich zu der Querschnittsfläche des Beinabschnitts 16 in der Richtung senkrecht zu der Vertikalrichtung. Die Fläche des Querschnitts 15a des flachen Abschnitts 15 ist gleich zu der zuvor genannten Querschnittsfläche jedes Beinabschnitts 16.
Das zweite Kernbauteil 19 erstreckt sich aus Sicht von oben in der seitlichen Richtung. Das zweite Kernbauteil 19 ist durch eine Komponente ausgebildet, die unabhängig von dem ersten Kernbauteil 18 ist und wie eine flache rechteckige Platte geformt ist. Das zweite Kernbauteil 19 ist aus Sicht von oben in Übereinstimmung mit oder, mit anderen Worten gesagt, identisch zu der Umrandung des ersten Kernbauteils 18 geformt. Das zweite Kernbauteil 19 ist an der oberen Fläche des ersten Kerns 12 unter Verwendung beispielsweise eines Haftmittels fixiert. Eine untere Fläche 19a des zweiten Kernbauteils 19 ist mit der oberen Fläche des ersten Kerns 12 in Kontakt gehalten.
Die Querschnittsfläche des zweiten Kernbauteils 19 in der Richtung senkrecht zu der Vertikalrichtung (die Fläche des zweiten Kernbauteils 19 aus Sicht von oben) ist größer als sowohl die Querschnittsfläche jedes Beinabschnitts 16 in der Richtung senkrecht zu der Vertikalrichtung als auch die Fläche des Querschnitts 15a des flachen Abschnitts 15. Die Endflächen 16a der Beinabschnitte 16 des ersten Kernbauteils 18 sind mit der oberen Fläche des zweiten Kernbauteils 19 in Kontakt gehalten. Die Fläche des Kontaktabschnitts (durch den gepunkteten Bereich in 1 gekennzeichnet) zwischen der unteren Fläche 19a des zweiten Kernbauteils 19 und dem ersten Kern 12 ist größer als die Fläche von jedem der Kontaktabschnitte (durch die schraffierten Bereiche in der Zeichnung gekennzeichnet) zwischen den Endflächen 16a der Beinabschnitte 16 und dem zweiten Kernbauteil 19.
Wie beschrieben worden ist, ist das zweite Kernbauteil 19 eine einzelne Komponente, die zwischen allen Beinabschnitten 16 des ersten Kernbauteils 18 und dem ersten Kern 12 angeordnet ist. Die untere Fläche 19a des zweiten Kernbauteils 19, die den ersten Kern 12 berührt, entspricht der distalen Fläche des zweiten Kerns 13. Der zweite Kern 13 ist durch miteinander Kombinieren des ersten Kernbauteils 18 und des zweiten Kernbauteils 19 ausgebildet und hat somit aus Sicht von vorne eine rechteckige rahmenartige Form (eine rechteckige Schlaufenform). In gleicher Weise ist der magnetische Kern C durch miteinander Kombinieren des ersten Kerns 12 und des zweiten Kerns 13 (des ersten Kernbauteils 18 und des zweiten Kernbauteils 19) ausgebildet und hat somit eine rechteckige rahmenartige Form (eine rechteckige Schlaufenform) aus Sicht von vorne.
In dem ersten Kernbauteil 18 ist eine Spule 14 um einen der zwei Beinabschnitte 16 herum gewickelt. Mit anderen Worten gesagt ist das erste Kernbauteil 18 mit dem ersten Kern 12 und dem zweiten Kernbauteil 19 mit einem der Beinabschnitte 16 zusammengebaut, der durch die Spule 14 hindurchgeführt ist. Die Spule 14 ist mit einer Wicklung gewickelt (gewunden). In der ersten Ausführungsform entspricht der entsprechende Beinabschnitt 16 des ersten Kernbauteils 18 dem Wicklungsabschnitt für die Spule 14.
Ein Verfahren zum Ausbilden oder Herstellen der Drossel 10 wird nachstehend beschrieben.
Zuerst wird das zweite Kernbauteil 19 an der oberen Fläche des ersten Kerns unter Verwendung eines Fixiermittels wie einem Haftmittel fixiert. Der erste Kern 12, an dem das zweite Kernbauteil 19 fixiert ist, wird dann an der oberen Fläche der Wärmeableitungsplatte 11 unter Verwendung eines Fixiermittels wie einem Haftmittel fixiert. Im Anschluss wird die Spule 14 in Übereinstimmung mit einem der Beinabschnitte 16 des ersten Kernbauteils 18 an einer Position über dem zweiten Kernbauteil 19 montiert. Die Spule 14 wird dann fixiert.
Als nächstes wird das erste Kernbauteil 18 mit dem zweiten Kernbauteil 19 (dem ersten Kern 12) von oben zusammengebaut, während der entsprechende Beinabschnitt 16 durch die Spule 14 hindurchgeführt wird. Das erste Kernbauteil 18 wird mit dem zweiten Kernbauteil 19 fixiert, wobei die obere Fläche des zweiten Kernbauteils 19 mit den Endflächen 16a der Beinabschnitte 16 in Kontakt gehalten wird. Als eine Folge werden der magnetische Kern C und die Drossel 10 fertiggestellt.
Ein Betrieb der Drossel 10 wird nun beschrieben.
In der ersten Ausführungsform bildet, wenn die Spule 14 elektrische Leistung empfängt, die Drossel 10 einen geschlossenen magnetischen Weg, in dem ein magnetischer Fluss durch einen der Beinabschnitte 16, den flachen Abschnitt 15, den anderen Beinabschnitt 16, das zweite Kernbauteil 19, den ersten Kern 12, das zweite Kernbauteil 19 und den Beinabschnitt 16 in dieser Reihenfolge oder in umgekehrter Reihenfolge fließt, wie durch Pfeile Y4a, Y4b in 2 gekennzeichnet ist. Mit anderen Worten gesagt bildet der zweite Kern 13 den geschlossenen magnetischen Weg zusammen mit dem ersten Kern 12. Die Beinabschnitte 16 des ersten Kernbauteils 18 funktionieren jeweils als ein magnetisches Bein, das sich (vertikal) in Richtung zu dem ersten Kern 12 erstreckt und einen Teil des geschlossenen magnetischen Wegs bildet.
Die Querschnittsfläche des flachen Abschnitts 15 und die Querschnittsfläche jedes Beinabschnitts 16 in dem ersten Kernbauteil 18 in einer Richtung senkrecht zu der Fließrichtung des magnetischen Flusses in dem geschlossenen magnetischen Weg sind jeweils kleiner als die Querschnittsfläche des ersten Kerns 12 in der Richtung senkrecht zu der Fließrichtung des magnetischen Flusses in dem geschlossenen magnetischen Weg. Die Fläche der unteren Fläche 19a des zweiten Kernbauteils 19 ist größer als die Querschnittsfläche des flachen Abschnitts 15 in der Richtung senkrecht zu der Fließrichtung des magnetischen Flusses in dem geschlossenen magnetischen Weg, als die Querschnittsfläche jedes Beinabschnitts 16, und auch als die Fläche der Endfläche 16a. Mit anderen Worten gesagt ist die Fläche der unteren Fläche 19a des zweiten Kernbauteils 19 größer als die kleinste Querschnittsfläche des zweiten Kerns 13 in der Richtung senkrecht zu der Fließrichtung des magnetischen Flusses in dem geschlossenen magnetischen Weg.
Als eine Folge verläuft der magnetische Fluss nicht nur in der Richtung senkrecht zu den Endflächen 16a der Beinabschnitte 16, wie durch einen Pfeil Y4a gekennzeichnet ist, sondern breitet sich auch durch die Endflächen 16a zu seitlichen inneren Positionen in den Beinabschnitten 16 aus, wie durch einen Pfeil Y4b gekennzeichnet ist. Mit anderen Worten gesagt wird verhindert, dass sich der magnetische Fluss, der sich von dem ersten Kern 12 zu den Beinabschnitten 16 bewegt, in dem ersten Kern 12 konzentriert.
Als eine Folge wird im Gegensatz zu einem Aufbau, in dem die Endflächen 16a der Beinabschnitte 16 den ersten Kern 12 berühren, ohne dass das zweite Kernbauteil 19 dazwischen angeordnet ist, ein Auftreten einer Sättigung eines magnetischen Flusses in dem Kontaktabschnitt zwischen dem ersten Kern 12, der aus Ferrit ausgebildet ist, und dem zweiten Kern 13 verhindert. Mit anderen Worten gesagt funktioniert das zweite Kernbauteil 19 als ein Vergrößerungsabschnitt zum Erhöhen der Kontaktfläche in Bezug auf den ersten Kern 12 im Vergleich zu der Kontaktfläche in Bezug auf jede Endfläche 16a.
Da das zweite Kernbauteil 19 aus einem Magnetpulvermaterial ausgebildet ist, ist es leichter für den erzeugten magnetischen Fluss, durch das zweite Kernbauteil 19 in der Vertikalrichtung, wie durch Pfeile Y4a, Y4b gekennzeichnet ist, als in der seitlichen Richtung zu verlaufen. Falls sich jedoch der magnetische Fluss in dem ersten Kern 12 sättigt, fließt der magnetische Fluss seitlich in das zweite Kernbauteil 19, um eine Sättigung des magnetischen Flusses in dem magnetischen Kern C als ein Ganzes zu verhindern. Das heißt, das zweite Kernbauteil 19 bildet einen magnetischen Nebenweg zwischen den zwei Beinabschnitten 16 des ersten Kernbauteils 18.
Die erste Ausführungsform hat die nachstehend beschriebenen Vorteile.

(1) Die Fläche der unteren Fläche 19a des zweiten Kernbauteils 19 des zweiten Kerns 13 ist größer als die kleinste Querschnittsfläche des zweiten Kerns 13 in der Richtung senkrecht zu der Fließrichtung des magnetischen Flusses in dem geschlossenen magnetischen Weg. Dies erhöht die Kontaktfläche zwischen der unteren Fläche 19a des zweiten Kernbauteils 19 und dem ersten Kern 12. Mit anderen Worten gesagt wird eine ausreichend große Kontaktfläche zwischen den Kernen 12, 13 gewährleistet, um eine erwünschte Gleichstromüberlagerungscharakteristik zu erhalten.
(2) Der zweite Kern 13 hat das erste Kernbauteil 18, das die zwei Beinabschnitte 16 hat, und das zweite Kernbauteil 19, das zwischen den Beinabschnitten 16 und dem ersten Kern 12 angeordnet ist. Dieser Aufbau erleichtert eine Handhabung des zweiten Kerns 13 im Vergleich zu einem Aufbau, in dem das erste und zweite Kernbauteil 18, 19 einstückig miteinander ausgebildet sind. Die Fläche der unteren Fläche 19a des zweiten Kernbauteils 19 ist größer als die Kontaktfläche zwischen der Endfläche 16a jedes Beinabschnitts 16 und dem zweiten Kernbauteil 19. Die Kontaktfläche zwischen dem ersten Kern 12 und dem zweiten Kern 13 ist somit größer als in einem Aufbau ohne ein zweites Kernbauteil 19, das zwischen den Kernen 12, 13 angeordnet ist. Dies verbessert die Gleichstromüberlagerungscharakteristik.
(3) Das zweite Kernbauteil 19, das durch eine einzelne Komponente ausgebildet ist, ist zwischen allen Beinabschnitten 16 und dem ersten Kern 12 angeordnet. Das zweite Kernbauteil 19 erhöht somit die Kontaktfläche zwischen jedem Beinabschnitt 16 und dem ersten Kern 12. Als eine Folge wird die Anzahl von Komponenten verringert und die Herstellung wird erleichtert.
(4) Das zweite Kernbauteil 19, das an dem ersten Kern 12 fixiert ist, ist wie eine flache Platte geformt. Die Spule 14 ist in Übereinstimmung mit einem der Beinabschnitte 16 an einer Position über dem zweiten Kernbauteil 19 montiert. Dies verhindert eine Beschränkung der Montageposition der Spule 14 auf eine bestimmte Position aufgrund der Form des zweiten Kernbauteils 19 im Gegensatz zu einem Fall, in dem das zweite Kernbauteil 19 aus Sicht von vorne in beispielsweise einer U-Form oder einer E-Form ausgebildet ist. Als eine Folge wird die Spule 14 leicht montiert. Nachdem die Spule 14 montiert worden ist, wird der entsprechende Beinabschnitt 16 durch die Spule 14 hindurchgeführt und währenddessen wird das erste Kernbauteil 18 montiert. Das erste Kernbauteil 18 wird somit leicht zusammengebaut.
(5) Die Endflächen 16a der Beinabschnitte 16 des ersten Kernbauteils 18 werden mit der oberen Fläche des zweiten Kernbauteils 19 in Kontakt gehalten. Als eine Folge verläuft, falls sich der magnetische Fluss in dem ersten Kern 12 sättigt, der magnetische Fluss seitlich in das zweite Kernbauteil 19, wodurch eine Sättigung des magnetischen Flusses in dem magnetischen Kern C als ein Ganzes verhindert wird.

(Zweite Ausführungsform)
Ein magnetischer Kern und eine Induktionsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf 3 und 4 beschrieben. Die gleichen oder ähnliche Bezugszeichen sind Komponenten der zweiten Ausführungsform gegeben, die die Gleichen oder Ähnliche wie die entsprechenden Komponenten der ersten Ausführungsform sind. Eine wiederholte Beschreibung dieser Komponenten wird hier weggelassen oder ist vereinfacht. Zu veranschaulichenden Zwecken ist in 3 die Spule 14 nicht dargestellt.
Wie in 3 dargestellt ist, sind eine erste Stufe 12c und eine zweite Stufe 12d an entgegengesetzten seitlichen Seiten des ersten Kerns 12 durch Schneiden entsprechender oberer Abschnitte des ersten Kerns 12 nach unten von den Positionen entsprechend zu der oberen Fläche des ersten Kerns 12 ausgebildet. Mit anderen Worten gesagt ist ein Wandabschnitt 12b, der im Wesentlichen als ein rechteckiger Spat geformt ist, bei der seitlichen Mitte der oberen Fläche des ersten Kerns 12 entlang der vollen Breite in der Vorne-Hinten-Richtung ausgebildet und steht vertikal vor.
In der zweiten Ausführungsform ist das zweite Kernbauteil 19 der ersten Ausführungsform durch ein zweites Kernbauteil 21 und ein zweites Kernbauteil 22 ersetzt. Die zweiten Kernbauteile 21, 22 haben jeweils aus Sicht von oben eine flache rechteckige plattenartige Form. Das zweite Kernbauteil 21 ist an der ersten Stufe 12c unter Verwendung beispielsweise eines Haftmittels fixiert. Eine untere Fläche 21a des zweiten Kernbauteils 21 ist mit der oberen Fläche des ersten Kerns 12 (der Bodenfläche der ersten Stufe 12c) in Kontakt gehalten. Eine rechte Seitenfläche 21b des zweiten Kernbauteils 21 berührt die rechte Seitenfläche der ersten Stufe 12c (die linke Seitenfläche des Wandabschnitts 12b).
Das zweite Kernbauteil 22 ist an der zweiten Stufe 12d unter Verwendung beispielsweise eines Haftmittels fixiert. Eine untere Fläche 22a des zweiten Kernbauteils 22 ist mit der oberen Fläche des ersten Kerns 12 (der Bodenfläche der zweiten Stufe 12d) in Kontakt gehalten. Eine linke Seitenfläche 22b des zweiten Kernbauteils 22 berührt die linke Seitenfläche der zweiten Stufe 12d (die rechte Seitenfläche des Wandabschnitts 12b).
Die Querschnittsfläche von jedem der zweiten Kernbauteile 21, 22 in der Richtung senkrecht zu der Vertikalrichtung (die Fläche von jedem zweiten Kernbauteil 21, 22 aus Sicht von oben) ist größer als sowohl die Querschnittsfläche von jedem Beinabschnitt 16 in der Richtung senkrecht zu der Vertikalrichtung als auch die Fläche des Querschnitts 15a des flachen Abschnitts 15.
Die Endfläche 16a des linken der Beinabschnitte 16 des ersten Kernbauteils 18 berührt die obere Fläche des zweiten Kernbauteils 21. Die Endfläche 16a des rechten der Beinabschnitte 16 berührt die obere Fläche des zweiten Kernbauteils 22. Die Summe aus der Fläche des Kontaktabschnitts (durch einen gepunkteten Bereich in 3 dargestellt) zwischen der unteren Fläche 21a des zweiten Kernbauteils 21 und der ersten Stufe 12c des ersten Kerns und der Fläche (durch einen gepunkteten Bereich in der Zeichnung dargestellt) zwischen der unteren Fläche 22a des zweiten Kernbauteils 22 und der zweiten Stufe 12d ist größer als die Summe aus der Fläche des Kontaktabschnitts (durch einen schraffierten Bereich in der Zeichnung dargestellt) zwischen der Endfläche 16a des Beinabschnitts 16 und dem zweiten Kernbauteil 21 und der Fläche des Kontaktabschnitts (durch einen schraffierten Bereich in der Zeichnung dargestellt) zwischen der Endfläche 16a und dem zweiten Kernbauteil.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist jedes der zweiten Kernbauteile 21, 22 zwischen dem entsprechenden der Beinabschnitte 16 und dem ersten Kern 12 angeordnet. Die untere Fläche 21a und die untere Fläche 22a entsprechen der distalen Fläche des zweiten Kerns 13.
Nachstehend wird ein Verfahren zum Ausbilden oder, in anderen Worten gesagt, zum Herstellen der Drossel 10 beschrieben.
Zuerst wird, während die untere Fläche 21a und die rechte Seitenfläche 21b in engem Kontakt mit dem ersten Kern 12 (der ersten Stufe 12c) gehalten werden, das zweite Kernbauteil 21 an der ersten Stufe 12c des ersten Kerns unter Verwendung eines Fixiermittels wie einem Haftmittel fixiert. In gleicher Weise wird, während die untere Fläche 22a und die linke Seitenfläche 22b in engem Kontakt mit dem ersten Kern 12 (der zweiten Stufe 12d) gehalten werden, das zweite Kernbauteil 22 an der zweiten Stufe 12d des ersten Kerns 12 unter Verwendung eines Fixiermittels wie einem Haftmittel fixiert.
Anschließend wird der erste Kern 12 an der oberen Fläche der Wärmeableitungsplatte 11 unter Verwendung eines Fixiermittels wie einem Haftmittel fixiert. Die Spule 14 wird dann an der Position entsprechend dem zweiten Kernbauteil 22 von oberhalb des zweiten Kernbauteils 22 (des ersten Kerns 12) montiert und fixiert. Als nächstes wird einer der Beinabschnitte 16 durch die Spule 14 hindurchgeführt und währenddessen wird das erste Kernbauteil 18 mit den zweiten Kernbauteilen 21, 22 von oberhalb der zweiten Kernbauteile 21, 22 (des ersten Kerns 12) zusammengebaut. Während die oberen Flächen der zweiten Kernbauteile 21, 22 mit den Endflächen 16a der entsprechenden Beinabschnitte 16 in Kontakt gehalten werden, wird das erste Kernbauteil 18 an den zweiten Kernbauteilen 21, 22 fixiert. Auf diese Weise werden der magnetische Kern C und die Drossel 10 fertiggestellt.
Ein Betrieb der Drossel 10 wird nun beschrieben.
In der zweiten Ausführungsform, wenn die Spule 14 elektrische Leistung empfängt, bildet die Drossel 10, wie durch Pfeile Y5a, Y5b in 4 gekennzeichnet ist, einen geschlossenen magnetischen Weg, in dem ein magnetischer Fluss durch einen der Beinabschnitte 16, den flachen Abschnitt 15, den anderen Beinabschnitt 16, das zweite Kernbauteil 21, den ersten Kern 12, das zweite Kernbauteil 22 und den ersten Beinabschnitt 16 in dieser Reihenfolge oder in der umgekehrten Reihenfolge fließt.
Die Fläche der unteren Fläche 21a des zweiten Kernbauteils 21 und die Fläche der unteren Fläche 22a des zweiten Kernbauteils 22 sind beide größer als die Fläche des flachen Abschnitts 15 in der Richtung senkrecht zu der Fließrichtung des magnetischen Flusses in dem geschlossenen magnetischen Weg, die Querschnittsfläche jedes Beinabschnitts 16 und die Fläche jeder Endfläche 16a. Mit anderen Worten gesagt ist die Fläche jeder unteren Fläche 21a, 22a größer als die kleinste Querschnittsfläche des zweiten Kerns 13 in der Richtung senkrecht zu der Fließrichtung des magnetischen Flusses in dem geschlossenen magnetischen Weg.
Als eine Folge fließt der magnetische Fluss nicht nur in Richtungen senkrecht zu den Endflächen 16a der Beinabschnitte 16, wie durch einen Pfeil Y5a gekennzeichnet ist, sondern breitet sich auch durch die Endflächen 16a hindurch zu seitlichen inneren Positionen in dem ersten Kernbauteil 18 aus, wie durch einen Pfeil Y5b gekennzeichnet ist. Des Weiteren verläuft, wie durch einen Pfeil Y5c gekennzeichnet ist, der magnetische Fluss durch den Wandabschnitt 12b hindurch über die rechte Seitenfläche 21b des zweiten Kernbauteils 21 und die linke Seitenfläche 22b des zweiten Kernbauteils 22. Als eine Folge wird verhindert, dass sich der magnetische Russ, der sich von dem ersten Kern 12 zu den Beinabschnitten 16 bewegt, in dem ersten Kern 12 konzentriert.
Als eine Folge hat die zweite Ausführungsform die nachstehend beschriebenen Vorteile zusätzlich zu den Vorteilen (1) bis (4) der ersten Ausführungsform.

(6) Die zweiten Kernbauteile 21, 22 sind zwischen jedem Beinabschnitt 16 des ersten Kernbauteils 18 und dem ersten Kern 12 montiert. Dieser Aufbau gewährleistet eine zuverlässige Anordnung der zweiten Kernbauteile 21, 22 in Übereinstimmung mit den jeweiligen Beinabschnitten 16.
(7) Der erste Kern 12 hat die zwei Stufen 12c, 12d. Die zweiten Kernbauteile 21, 22 sind für die entsprechenden Stufen 12c, 12d montiert. Diese Anordnung erleichtert eine Positionierung der zweiten Kernbauteile 21, 22 und gewährleistet einen Kontakt zwischen nicht nur den unteren Flächen 21a, 22a sondern auch den Seitenflächen 21b, 22b und den Seitenflächen der entsprechenden Stufen 12c, 12d. Als eine Folge wird eine ausreichend große Kontaktfläche zwischen den Kernen mit einer verbesserten Zuverlässigkeit sichergestellt.
(8) Die zweiten Kernbauteile 21, 22, die voneinander unabhängig sind, sind für jeden Beinabschnitt 16 des ersten Kernbauteils 18 montiert. Als eine Folge wird durch Einstellen der Fixierungspositionen der zweiten Kernbauteile 21, 22 separat voneinander jedes der zweiten Kernbauteile 21, 22 mit der entsprechenden Stufe 12c, 12d des ersten Kerns 12 zuverlässig in Kontakt gebracht.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die erste oder zweite Ausführungsform beschränkt, sondern kann als die nachstehend beschriebenen modifizierten Formen ausgeführt werden.
Die Spule 14 kann um den flachen Abschnitt 15 in dem ersten Kernbauteil 18 gewickelt sein.
Die Form jedes Beinabschnitts 16 kann zu beispielsweise zu einer kreisförmigen säulenartigen Form oder einer dreieckigen säulenartigen Form geändert werden, wenn es notwendig ist.
Der distale Abschnitt jedes Beinabschnitts 16 kann beispielsweise in einer halbkugeligen Form ausgebildet sein, ohne eine Endfläche 16a zu haben. In diesem Fall ist eine konkave Fläche mit einer Form entsprechend der halbkugeligen Form in jedem von den entsprechenden zweiten Kernbauteilen 19, 21, 22 ausgebildet.
Die Form jedes zweiten Kernbauteils 19, 21, 22 kann zu einer flachen kreisförmigen oder einer sechseckigen plattenartigen Form aus Sicht von oben geändert werden, wenn es notwendig ist.
Der erste Kern 12 kann eine Aussparung haben, die die gleiche Form wie jedes zweite Kernbauteil 19, 21, 22 hat und aus Sicht von oben geringfügig größer als das zweite Kernbauteil 19, 21, 22 ist, und die zweiten Kernbauteile 19, 21, 22 können in den Aussparungen angeordnet sein. Im Speziellen können in der zweiten Ausführungsform die Stufen 12c, 12d durch Aussparungen ersetzt sein, die jeweils eine rechteckige Form aus Sicht von oben in Übereinstimmung mit den jeweiligen zweiten Kernbauteilen 21, 22 haben.
Das erste Kernbauteil 18 kann einstückig mit dem zweiten Kernbauteil 19 oder den zweiten Kernbauteilen 21, 22 ausgebildet sein. Die zweiten Kernbauteile 19, 21, 22 können an den Beinabschnitten 16 des ersten Kernbauteils 18 unter Verwendung eines Fixiermittels wie eines Haftmittels fixiert sein.
Das erste Kernbauteil 18 kann unter Verwendung einer Halteeinrichtung wie einem Halter fixiert sein, der das erste Kernbauteil 18 in Richtung zu dem ersten Kern 12 drängt.
Die Spule 14 kann in zwei Windungen oder mehr gewickelt sein. Die Spule 14 kann durch Wickeln einer Kupferleitung, die mit einem Beschichtungsmaterial wie einem isolierenden Kunststoff beschichtet ist, ausgebildet sein.
Die Beinabschnitte 16 des ersten Kernbauteils 18 können in Bezug auf die Kontaktfläche 12a (die Wärmeableitungsplatte 11) geneigt sein. Mit anderen Worten gesagt kann sich jeder Beinabschnitt 16 in eine Richtung erstrecken, die den ersten Kern 12 oder die Kontaktfläche 12a (die Wärmeableitungsplatte 11) kreuzt.
Der flache Abschnitt 15 des ersten Kernbauteils 18 muss nicht notwendigerweise parallel zu dem ersten Kern 12 sein.
Die Querschnittsfläche des flachen Abschnitts 15 und die Querschnittsfläche jedes Beinabschnitts 16 des ersten Kernbauteils 18 in der Richtung senkrecht zu der Fließrichtung des magnetischen Flusses in dem geschlossenen magnetischen Weg kann je nach Notwendigkeit geändert werden. Beispielsweise kann die zuvor genannte Querschnittsfläche des flachen Abschnitts 15 entweder kleiner oder größer als die entsprechende Querschnittsfläche des Beinabschnitts 16 sein. Das heißt, die unteren Flächen 19a, 21a, 22a des zweiten Kernbauteils 19, 21, 22 können jeweils eine beliebige Fläche haben solange sie größer als die kleinste Querschnittsfläche des zweiten Kerns 13 in der zuvor genannten Richtung ist.
Das erste Kernbauteil 18 kann drei Beinabschnitte 16 (drei magnetische Beine) haben und aus Sicht von vorne eine E-Form haben. In diesem Fall muss bei der ersten Ausführungsform das zweite Kernbauteil 19 zwischen allen Beinabschnitten 16 und dem ersten Kern 12 angeordnet sein. Bei der zweiten Ausführungsform muss ein zusätzliches zweites Kernbauteil zusätzlich zu den zweiten Kernbauteilen 21, 22 ausgebildet werden. Jedes von den drei Kernbauteilen wird dann zwischen einem der Beinabschnitte 16 und dem ersten Kern 12 angeordnet. Alternativ kann in der zweiten Ausführungsform das zweite Kernbauteil 21 zwischen den entsprechenden zwei der Beinabschnitte 16 und dem ersten Kern montiert werden. Das zweite Kernbauteil 22 ist zwischen dem verbleibenden der Beinabschnitte 16 und dem ersten Kern 12 angeordnet.
Die vorliegende Erfindung kann als eine Induktionsvorrichtung (eine elektronische Vorrichtung) mit einer Vielzahl von Drosseln 10 ausgeführt werden, die an der Wärmeableitungsplatte 11 montiert sind. Um beispielsweise eine bestimmte Anzahl (eine bestimmte Mehrfachanzahl) von Drosseln 10 für die Wärmeableitungsplatte 11 auszubilden, wird die bestimmte Anzahl von ersten Kernen 12, die jeweils das zweite Kernbauteil 19 oder die zweiten Kernbauteile 21, 22 haben, der/die daran fixiert ist/sind, an die Wärmeableitungsplatte 11 angeklebt. Dann wird ein einzelnes Kreissubstrat mit wenigstens der bestimmten Anzahl von Spulen 14 derart montiert, dass die Spulen 14 in Übereinstimmung mit den jeweiligen ersten Kernen 12 (den jeweiligen zweiten Kernbauteilen 19, 21, 22) angeordnet sind. Im Anschluss werden die Beinabschnitte 16 durch die entsprechenden Spulen 14 hindurchgeführt und die ersten Kernbauteile 18 werden der Reihe nach montiert, sodass die Drosseln 10 fertig gestellt sind. Dieser Aufbau erleichtert ein Montieren der Spulen 14, die an dem einzelnen Kreissubstrat angeordnet sind, und gewährleistet ein effizientes Zusammenbauen der mehreren Drosseln 10 im Vergleich zu einem Aufbau mit beispielsweise einem E-förmigen zweiten Kernbauteil. Alternativ können einige oder alle der mehreren Drosseln 10 jeweils als ein Transformator mit einer Vielzahl von Spulen 14 ausgebildet sein.
Der erste Kern 12 kann an einem Gehäuse, das die Drossel 10 aufnimmt, unter Verwendung beispielsweise eines Haftmittels fixiert sein.
Der zweite Kern 13 kann durch Druckformen unter Verwendung eines Metallglaspulvers mit Oberflächen, die mit einem isolierenden Kunststoff beschichtet sind, ausgebildet sein.
Eine magnetische Paste oder ein magnetisches Blatt kann beispielsweise zwischen dem ersten Kern 12 und jedem zweiten Kernbauteil 19, 21, 22 oder zwischen den Beinabschnitten 16 des ersten Kernbauteils 18 und den zweiten Kernbauteilen 19, 21, 22 angeordnet sein. Mit anderen Worten gesagt kann der erste Kern mit den zweiten Kernbauteilen 19, 21, 22 entweder direkt, wie in dem Fall der dargestellten Ausführungsformen, oder indirekt über eine andere Komponente in Kontakt gehalten werden.
Die vorliegende Erfindung kann in einem Transformator als eine Induktionsvorrichtung mit einer Vielzahl von Spulen 14 verwendet werden.
Deshalb sind die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen als veranschaulichend und nicht als beschränkend zu betrachten, und die Erfindung ist nicht auf die hierin gegebenen Details beschränkt, sondern kann innerhalb des Umfangs und der Äquivalenz der angehängten Ansprüche modifiziert werden.
Ein magnetischer Kern hat einen ersten Kern und einen zweiten Kern, der aus einem Material mit einer niedrigeren magnetischen Permeabilität und einer höheren magnetischen Sättigungsflussdichte als der erste Kern ausgebildet ist. Der zweite Kern bildet einen geschlossenen magnetischen Weg zusammen mit dem ersten Kern. Der zweite Kern hat eine distale Fläche, die mit dem ersten Kern in Kontakt gehalten ist. Die Fläche der distalen Fläche ist größer als die kleinste Querschnittsfläche des zweiten Kerns in einer Richtung senkrecht zu der Fließrichtung eines magnetischen Flusses in dem geschlossenen magnetischen Weg.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007-95914 [0002]

Claims

Magnetischer Kern mit: einem ersten Kern (12); und einem zweiten Kern (13), der aus einem Material mit einer niedrigeren magnetischen Permeabilität und einer höheren magnetischen Sättigungsflussdichte als der erste Kern (12) ausgebildet ist, wobei der zweite Kern (13) einen geschlossenen magnetischen Weg zusammen mit dem ersten Kern (12) bildet, wobei der magnetische Kern dadurch gekennzeichnet ist, dass der zweite Kern (13) eine distale Fläche (19a; 21a, 22a) hat, die mit dem ersten Kern (12) in Kontakt gehalten ist, wobei die Fläche der distalen Fläche (19a; 21a, 22a) größer als die kleinste Querschnittsfläche des zweiten Kerns (13) in einer Richtung senkrecht zu einer Fließrichtung eines magnetischen Flusses in dem geschlossenen magnetischen Weg ist.
Magnetischer Kern nach Anspruch 1, wobei der zweite Kern (13) Folgendes hat: ein erstes Kernbauteil (18) mit einer Vielzahl von magnetischen Beinen (16), die sich zu dem ersten Kern (12) erstrecken und einen Abschnitt des geschlossenen magnetischen Wegs bilden; und wenigstens ein zweites Kernbauteil (19; 21, 22), das durch eine Komponente ausgebildet ist, die unabhängig von dem ersten Kernbauteil (18) ist, wobei das zweite Kernbauteil (19; 21, 22) die distale Fläche (19a; 21a, 22a) hat, wobei das zweite Kernbauteil (19; 21, 22) zwischen den magnetischen Beinen (16) und dem ersten Kern (12) angeordnet ist und mit den magnetischen Beinen (16) in Kontakt gehalten ist, und die Fläche der distalen Fläche (19a; 21a, 22a) größer ist als die Kontaktfläche zwischen jedem der magnetischen Beine (16) und dem zweiten Kernbauteil (19; 21, 22).
Magnetischer Kern nach Anspruch 2, wobei das zweite Kernbauteil (19; 21, 22) eine einzelne Komponente ist, die zwischen allen magnetischen Beinen (16) und dem ersten Kern (12) angeordnet ist.
Magnetischer Kern nach Anspruch 2, wobei das wenigstens eine zweite Kernbauteil (21, 22) eines von einer Vielzahl von zweiten Kernbauteilen (21, 22) ist, wobei die zweiten Kernbauteile (21, 22) jeweils zwischen einem der magnetischen Beine (16) und dem ersten Kern (12) angeordnet sind.
Magnetischer Kern nach Anspruch 4, wobei eine Vielzahl von Aussparungen (12c, 12d) in dem ersten Kern (12) ausgebildet sind, und jede Aussparung (12c, 12d) eines von den zweiten Kernbauteilen (21, 22) aufnimmt.
Induktionsvorrichtung mit: dem magnetischen Kern (C) nach einem der Ansprüche 1 bis 5; und einer Wicklung (14), die um den zweiten Kern (13) herum gewickelt ist.