DE102018210674A1

DE102018210674A1 - Induktives element und lc-filter

Info

Publication number: DE102018210674A1
Application number: DE102018210674.6A
Authority: DE
Inventors: Michitaka ITAYA; Toshiaki Oka; Koki Harada; Yukiyasu YAMAUCHI; Takuma TERUI; Takeshi Harasawa; Atsushi Naito; Keiji Yashiro; Kazuhiro Shiraishi
Original assignee: Toyota Industries Corp; Tokin Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp; Tokin Corp
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2019-01-03
Also published as: CN109215942A; CN109215942B; KR102083445B1; KR20190003410A; JP6814105B2; US11056262B2; JP2019012760A; US20190006079A1

Abstract

Die vorliegende Offenbarung stellt ein induktives Element bereit, das zum Erniedrigen eines Q-Werts fähig ist. Ein induktives Element weist eine erste Abdeckung und eine zweite Abdeckung, die einen ringförmigen Kern abdecken, und eine erste Wicklung und eine zweite Wicklung, um eine Region des Kerns und die erste und die zweite Abdeckung herumgewickelt, auf. Die erste Abdeckung deckt einen Teil einer Innenumfangsoberfläche des Kerns, einen Teil einer Außenumfangsoberfläche und eine Endoberfläche auf einer Endseite in einer Axialrichtung ab. Die zweite Abdeckung deckt einen Teil der Innenumfangsoberfläche des Kerns, einen Teil der Außenumfangsoberfläche und eine Endoberfläche auf der anderen Endseite in der Axialrichtung ab.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein induktives Element und ein LC-Filter.
Ein induktives Element ist bekannt, welches einen Kern, einen eine Oberfläche des Kerns abdeckenden Leiter, ein den Leiter abdeckendes Dielektrikum und eine durch direktes Wickeln eines beschichteten leitenden Drahts um das Dielektrikum herum ausgebildete Spule aufweist. Die ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung mit der Nr. 2008-098307 offenbart ein Beispiel für ein solches induktives Element.
KURZDARSTELLUNG
Die vorliegenden Erfinder haben das folgende Problem erkannt. Es war erforderlich, einen Q-Wert absichtlich auf einen niedrigen Wert einzustellen. Es ist wünschenswert, dass der Q-Wert niedrig ist, da wenn der Q-Wert niedrig ist, Normalmodusstörungen bei Frequenzen nahe dem Resonanzpunkt dazu neigen, einfach abgesenkt zu werden.
Ein induktives Element gemäß der vorliegenden Offenbarung senkt den Q-Wert ab.
Ein erster beispielhafter Aspekt ist ein induktives Element, das Folgendes umfasst:

einen ringförmigen Kern;
eine erste Abdeckung und eine zweite Abdeckung (z. B. Abdeckungen 2 und 3), die den Kern abdecken; und
eine erste Wicklung und eine zweite Wicklung (z. B. Wicklungen 4 und 5), um eine Region des Kerns und die erste und zweite Abdeckungen herumgewickelt, in welchem
wenn eine Richtung, in welcher sich eine Achse, die durch den ringförmigen Kern umgeben ist, erstreckt, als eine Axialrichtung definiert ist,
der Kern eine Innenumfangsoberfläche, eine Außenumfangsoberfläche, eine Endoberfläche an einer Endseite in der Axialrichtung (z. B. eine der Endoberflächen 1c und 1d) und eine Endoberfläche an der anderen Endseite (z. B. die andere der Endoberflächen 1c und 1d) aufweist,
die erste Abdeckung einen Teil der Innenumfangsoberfläche des Kerns, einen Teil der Außenumfangsoberfläche davon und die Endoberfläche auf der einen Endseite davon abdeckt und eine Innenendoberfläche, die sich über die Innenumfangsoberfläche des Kerns erstreckt, und eine Außenendoberfläche, die sich über die Außenumfangsoberfläche davon erstreckt, aufweist,
die zweite Abdeckung einen Teil der Innenumfangsoberfläche des Kerns, einen Teil der Außenumfangsoberfläche davon und die Endoberfläche auf der anderen Endseite davon abdeckt und eine Innenendoberfläche, die sich über die Innenumfangsoberfläche des Kerns erstreckt, und eine Außenendoberfläche, die sich über die Außenumfangsoberfläche davon erstreckt, aufweist,
wobei die Innenendoberflächen der ersten und der zweiten Abdeckung voneinander beabstandet sind, und
die Außenendoberflächen der ersten und der zweiten Abdeckung voneinander beabstandet sind.

Durch die oben beschriebene Ausgestaltung weist ein das oben beschriebene induktive Element aufweisendes LC-Filter eine erhöhte Widerstandskomponente Rs für den Normalmodus auf. Daher kann der Q-Wert abgesenkt werden.
Ferner können die Innenendoberflächen der ersten und der zweiten Abdeckung über ihre gesamten Flächen hinweg voneinander durch einen vorbestimmten Zwischenraum (z. B. ein Zwischenraum S1) beabstandet sein und die Außenendoberflächen der ersten und der zweiten Abdeckung können über ihre gesamten Flächen hinweg voneinander durch einen vorbestimmten Zwischenraum (z. B. ein Zwischenraum S2) beabstandet sein. Ferner kann der Zwischenraum zwischen den Innenendoberflächen der ersten und der zweiten Abdeckung größer sein als der Zwischenraum zwischen den Außenendoberflächen der ersten und der zweiten Abdeckung. Ferner können die erste und die zweite Wicklung voneinander durch einen vorbestimmten Zwischenraum beabstandet sein. Das induktive Element kann ferner ein Gehäuse aufweisen und das Gehäuse kann eine Öffnung aufweisen, von welcher ein Teil der ersten und der zweiten Abdeckung freigelegt sein kann.
Ferner kann das induktive Element einen Kühlkörper beinhalten und der Kühlkörper kann zwischen der ersten und der zweiten Wicklung angeordnet sein. Da ein zwischen den Wicklungen befindlicher Teil eine größere Wärmemenge erzeugt als der andere Teil, kann der Kühlkörper die erzeugte Wärme schnell abstrahlen (d. h. abführen).
Weiter ist ein anderer beispielhafter Aspekt ein LC-Filter, das ein induktives Element aufweist, wobei das induktive Element Folgendes aufweist:

einen ringförmigen Kern;
eine erste Abdeckung und eine zweite Abdeckung, die den Kern abdecken; und
eine erste Wicklung und eine zweite Wicklung, um eine Region des Kerns und die erste und die zweite Abdeckung herumgewickelt, in welchem
wenn eine Richtung, in welcher sich eine Achse, die durch den ringförmigen Kern umgeben ist, erstreckt, als eine Axialrichtung definiert ist,
der Kern eine Innenumfangsoberfläche, eine Außenumfangsoberfläche, eine Endoberfläche an einer Endseite in der Axialrichtung und eine Endoberfläche an der anderen Endseite aufweist,
die erste Abdeckung einen Teil der Innenumfangsoberfläche des Kerns, einen Teil der Außenumfangsoberfläche davon und die Endoberfläche auf der einen Endseite des Kerns abdeckt und eine Innenendoberfläche, die sich über die Innenumfangsoberfläche des Kerns erstreckt, und eine Außenendoberfläche, die sich über die Außenumfangsoberfläche davon erstreckt, aufweist,
die zweite Abdeckung einen Teil der Innenumfangsoberfläche des Kerns, einen Teil der Außenumfangsoberfläche davon und die Endoberfläche auf der anderen Endseite davon abdeckt und eine Innenendoberfläche, die sich über die Innenumfangsoberfläche des Kerns erstreckt, und eine Außenendoberfläche, die sich über die Außenumfangsoberfläche davon erstreckt, aufweist,
wobei die Innenendoberflächen der ersten und zweiten Abdeckungen voneinander beabstandet sind, und
die Außenendoberflächen der ersten und zweiten Abdeckungen voneinander beabstandet sind.

Durch die oben beschriebene Ausgestaltung nimmt eine Widerstandskomponente Rs für den Normalmodus zu. Daher kann der Q-Wert abgesenkt werden.
Ein induktives Element gemäß der vorliegenden Offenbarung kann den Q-Wert absenken.
Die obigen und anderen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden anhand der ausführlichen Beschreibung, hier im Folgenden angeführt, und der begleitenden Zeichnungen, welche nur der Veranschaulichung dienen und somit nicht als die vorliegende Offenbarung beschränkend aufzufassen sind, besser vollständig verständlich.
Figurenliste

1 ist eine Perspektivansicht eines induktiven Elements gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 ist ein Querschnitt des induktiven Elements gemäß der ersten Ausführungsform;
3 ist eine Explosions-Perspektivansicht eines Hauptteils des induktiven Elements gemäß der ersten Ausführungsform;
4 ist eine Perspektivansicht des Hauptteils des induktiven Elements gemäß der ersten Ausführungsform;
5 ist ein Querschnitt des Hauptteils des induktiven Elements gemäß der ersten Ausführungsform;
6 ist eine Perspektivansicht eines modifizierten Beispiels des induktiven Elements gemäß der ersten Ausführungsform;
7 ist eine Perspektivansicht eines anderen modifizierten Beispiels des induktiven Elements gemäß der ersten Ausführungsform;
8 ist ein Graph, der Impedanzen und Induktivitäten gegenüber Frequenzen zeigt;
9 ist ein Graph, der Impedanzen gegenüber Frequenzen zeigt;
10 ist ein Graph, der Widerstandskomponenten Rs gegen Dicken T1 und T2 von Abdeckungen zeigt;
11 ist ein Graph, der Widerstandskomponenten Rs gegen Dicken zeigt;
12 zeigt eine Verlustverteilung in einer zwischen den Wicklungen eines induktiven Elements befindlichen Region; und
13 zeigt eine Verlustverteilung in einer zwischen den Wicklungen eines induktiven Elements befindlichen Region.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
(Erste Ausführungsform)
Ein induktives Element gemäß einer ersten Ausführungsform wird hier im Folgenden mit Bezug auf 1 bis 2 beschrieben. 1 ist eine Perspektivansicht eines induktiven Elements gemäß der ersten Ausführungsform. 2 ist ein Querschnitt des induktiven Elements gemäß der ersten Ausführungsform.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, beinhaltet das induktive Element 10 einen Kern 1, Abdeckungen 2 und 3 und Wicklungen 4 und 5.
Wie in 3 gezeigt, kann der Kern 1 eine beliebige Art eines ringförmigen Körpers sein. Insbesondere kann der Kern 1 eine annähernd kreisförmige Gestalt, eine annähernd elliptische Gestalt oder eine abgerundete Kanten aufweisende rechteckige Gestalt aufweisen. Alternativ kann der Kern 1 ein ringförmiger Körper sein, der eine einer Rennbahn ähnliche Gestalt aufweist. Die einer Rennbahn ähnliche Gestalt weist zwei Langseitenteile, welche sich parallel zueinander ungefähr in einer geraden Linie erstrecken, und zwei Kurzseitenteile, von denen sich jedes auf eine gekrümmte Weise in einer halbkreisförmigen Gestalt erstreckt und die Langseitenteile miteinander verbindet, auf. Der Kern 1 weist eine Innenumfangsoberfläche 1a, eine Außenumfangsoberfläche 1b und Endoberflächen 1c und 1d in einer Axialrichtung (in diesem Beispiel eine Z-Achsenrichtung) auf. Die Axialrichtung ist eine Richtung, in welcher sich eine Achse (in diesem Beispiel eine Z-Achse) erstreckt, und diese Achse ist von dem Kern 1 umgeben. Der Kern 1 kann unter Verwendung einer breiten Vielfalt von gutbekannten Kernmaterialien ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Kern 1 unter Verwendung eines Ferrit-Materials ausgebildet sein.
Wie in 3 und 4 gezeigt ist, sind die Abdeckungen 2 und 3 beispielsweise aus einem Metall-Material oder einem aus einem Metall-Material und einem Harz synthetisierten Metall-Harz-Verbundmaterial hergestellt. Diese Metall-Materialien sind bevorzugt nichtmagnetisch. Ferner beinhalten Beispiele für diese Metall-Materialien reines Al, reines Cu, reines Ag, reines Au und Legierungen von diesen.
Die Abdeckung 2 deckt einen Teil der Innenumfangsoberfläche 1a des Kerns 1 und einen Teil der Außenumfangsoberfläche 1b davon und die gesamte Endoberfläche 1c davon ab. Die Abdeckung 3 deckt einen Teil der Innenumfangsoberfläche 1a des Kerns 1, einen Teil der Außenumfangsoberfläche 1b davon und die gesamte Endoberfläche 1d davon ab. Eine Innenendoberfläche 2d der Abdeckung 2 erstreckt sich über die Innenumfangsoberfläche 1a des Kerns 1 und eine Außenendoberfläche 2e der Abdeckung 2 erstreckt sich über die Außenumfangsoberfläche 1b des Kerns 1. Eine Innenendoberfläche 3d der Abdeckung 3 erstreckt sich über die Innenumfangsoberfläche 1a des Kerns 1 und eine Außenendoberfläche 3e der Abdeckung 3 erstreckt sich über die Außenumfangsoberfläche 1b des Kerns 1. Die Innenendoberfläche 2d der Abdeckung 2 und die Innenendoberfläche 3d der Abdeckung 3 müssen voneinander beabstandet sein. Wie beispielsweise in 5 gezeigt ist, sind die Innenendoberflächen 2d und 3d bevorzugt durch einen vorbestimmten Zwischenraum S1 über deren gesamte jeweiligen Flächen voneinander beabstandet. Die Außenendoberfläche 2e der Abdeckung 2 und die Außenendoberfläche 3e der Abdeckung 3 müssen voneinander beabstandet sein. Beispielsweise sind die Außenendoberflächen 2e und 3e bevorzugt durch einen vorbestimmten Zwischenraum S2 über deren gesamte jeweiligen Flächen voneinander beabstandet. Die Zwischenräume S1 und S2 müssen sich nicht notwendigerweise jeweils an den Mitten der Innenumfangsoberfläche 1a und der Außenumfangsoberfläche 1b des Kerns 1 befinden. D. h., dass sie gegenüber den Mitten der Innen- und der Außenumfangsoberflächen verschoben sein können. Die Abdeckungen 2 und 3 weisen jeweils bevorzugt vorbestimmte Dicken T2 und T3 auf. Die Dicken T2 und T3 sind bevorzugt kleiner als ein Durchmesser des Kerns 1 und sind bevorzugt solche Dicken, dass das induktive Element 10 nicht seine für ein induktives Element notwendigen Eigenschaften verliert. Jede der Dicken T2 und T3 ist beispielsweise eine Dicke in einem Bereich von nicht kleiner als 0,2% des Durchmessers des Kerns 1 und nicht größer als 4% des Durchmessers des Kerns 1.
Jede der Wicklungen 4 und 5 kann eine beliebige Art eines leitenden Drahts sein, der elektrisch leitend ist. Beispielsweise kann es ein Kupferdraht oder ein lackierter Draht sein. Die Wicklung 4 ist um eine Region (d. h. einen Teil) des Kerns 1 und die Abdeckungen 2 und 3 herum gewickelt. Die Wicklung 5 ist um eine andere Region (d. h. einen anderen Teil) des Kerns 1 und die Abdeckungen 2 und 3 herumgewickelt und ist von der Wicklung 4 durch einen vorbestimmten Zwischenraum beabstandet. Mit anderen Worten gibt es einen vorbestimmten Zwischenraum zwischen den Wicklungen 4 und 5.
(Modifiziertes Beispiel 1)
Als Nächstes wird ein modifiziertes Beispiel des induktiven Elements 10 unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Dieses modifizierte Beispiel weist dieselbe Ausgestaltung auf wie das induktive Element 10, mit der Ausnahme, dass das modifizierte Beispiel ein Gehäuse aufweist.
Wie in 6 gezeigt ist, weist ein induktives Element 20 ein Gehäuse 6 auf. Das Gehäuse 6 besteht aus einem elektrisch isolierenden Material. Beispiele für solch ein Material beinhalten Harze. Das Gehäuse 6 weist eine Öffnung/Öffnungen 6a, Ausbuchtungen 6b und eine Wand 6c auf. Das Gehäuse 6 bedeckt die gesamten Flächen des Kerns 1 und der Abdeckungen 2 und 3 mit Ausnahme eines der Öffnung 6a entsprechenden Teils. Ferner sind die Wicklungen 4 und 5 um das Gehäuse 6 herum gewickelt. Die Öffnung 6a ist zwischen den Wicklungen 4 und 5 angeordnet. Daher ist ein Teil von jeweils dem Kern 1 und den Abdeckungen 2 und 3, befindlich zwischen den Wicklungen 4 und 5, gegenüber dem Äußeren des induktiven Elements 20 freigelegt. Insbesondere ist die Öffnung 6a derart ausgebildet, dass ein Teil der Außenumfangsoberfläche 1b des Kerns 1, ein Teil der Außenumfangsoberfläche 2b der Abdeckung 2 und ein Teil der Außenumfangsoberfläche 3b der Abdeckung 3 gegenüber dem Äußeren des induktiven Elements 20 freigelegt sind. Eine Vielzahl von Ausbuchtungen 6b steht von der Außenumfangsoberfläche 2b der Abdeckung 2 und der Außenumfangsoberfläche 3b der Abdeckung 3 in der Radialrichtung des Kerns 1 hervor und separiert einen Teil bzw. Teile der Wicklung 4 von dem anderen Teil der Wicklung 4. Die Ausbuchtungen 6b können einen Teil bzw. Teile der Wicklung 5 von dem anderen Teil der Wicklung 5 separieren. Die Wand 6c ist zwischen den Wicklungen 4 und 5 auf der Seite der Innenumfangsoberfläche 1a des Kerns 1 angeordnet und separiert die Wicklung 4 von der Wicklung 5.
In dem induktiven Element 20 legt die Öffnung 6a einen Teil der Außenumfangsoberfläche 1b des Kerns 1, einen Teil der Außenumfangsoberfläche 2b der Abdeckung 2 und einen Teil der Außenumfangsoberfläche 3b der Abdeckung 3 gegenüber dem Äußeren des induktiven Elements 20 zwischen den Wicklungen 4 und 5 frei. Daher können diese Teile Wärme schneller als der andere Teil des induktiven Elements 20 es kann abstrahlen.
Es sei angemerkt, dass ein (nicht gezeigtes) induktives Element bekannt ist, welches die gleiche Ausgestaltung aufweist wie die des induktiven Elements 20, mit der Ausnahme, dass es ein Gehäuse beinhaltet, das, anders als das Gehäuse 6, die gesamten Flächen des Kerns 1 und der Abdeckungen 2 und 3 abdeckt. In einem solchen induktiven Element neigen ein Teil der Außenumfangsoberfläche 1b des Kerns 1, ein Teil der Außenumfangsoberfläche 2b der Abdeckung 2 und ein Teil der Außenumfangsoberfläche 3b der Abdeckung 3, zwischen den Wicklungen 4 und 5 befindlich, zum Erzeugen einer größeren Wärmemenge als der andere Teil des induktiven Elements 20. Daher kann das induktive Element 20 gemäß dieser Ausführungsform, im Vergleich zu einem solchen induktiven Element im Stand der Technik, Wärme schneller von dem Teil der Außenumfangsoberfläche 1b des Kerns 1, dem Teil der Außenumfangsoberfläche 2b der Abdeckung 2 und dem Teil der Außenumfangsoberfläche 3b der Abdeckung 3, zwischen den Wicklungen 4 und 5 befindlich, abstrahlen (d. h. ableiten).
(Modifiziertes Beispiel 2)
Als Nächstes wird ein weiteres modifiziertes Beispiel unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. Dieses modifizierte Beispiel weist dieselbe Ausgestaltung auf wie das induktive Element 10, mit der Ausnahme, dass es ein Gehäuse aufweist.
Wie in 7 gezeigt ist, weist das induktive Element 30 ein Gehäuse 7 auf. Das Gehäuse 7 weist die gleiche Ausgestaltung auf wie die des Gehäuses 6 (siehe 6), mit Ausnahme einer Öffnung 7a. Das Gehäuse 7 weist eine Öffnung/Öffnungen 7a, Ausbuchtungen 7b und eine Wand 7c auf. Die Öffnung 7a ist zwischen den Wicklungen 4 und 5 angeordnet. Daher ist ein Teil von jeweils dem Kern 1 und den Abdeckungen 2 und 3, befindlich zwischen den Wicklungen 4 und 5, gegenüber dem Äußeren des induktiven Elements 20 freigelegt.
Insbesondere ist die Öffnung 7a derart ausgebildet, dass ein Teil von jeweils der Außenumfangsoberfläche 1b des Kerns 1, der Außenumfangsoberfläche 2b der Abdeckung 2, einer Endoberfläche 2c davon, der Außenumfangsoberfläche 3b der Abdeckung 3 und einer Endoberfläche 3c davon gegenüber dem Äußeren des induktiven Elements 30 freigelegt ist. Die Ausbuchtungen 7b und die Wand 7c weisen die gleiche Ausgestaltung auf wie die der Ausbuchtungen 6b und der Wand 6c.
Es sei angemerkt, dass in dem induktiven Element 20 (siehe 6) der Teil der Außenumfangsoberfläche 1b des Kerns 1, der Teil der Außenumfangsoberfläche 2b der Abdeckung 2 und der Teil der Außenumfangsoberfläche 3b der Abdeckung 3 gegenüber dem Äußeren des induktiven Elements 20 freigelegt sind. Im Gegensatz dazu ist in dem induktiven Element 30 zusätzlich zu den in dem induktiven Element 20 freiliegenden Teilen ein Teil von jeweils der Endoberfläche 2c der Abdeckung 2 und der Endoberfläche 3c der Abdeckung 3 auch gegenüber dem Äußeren des induktiven Elements 30 freigelegt. Mit anderen Worten ist die gegenüber dem Äußeren freigelegte Fläche in dem induktiven Element 30 größer als die gegenüber dem Äußeren freigelegte Fläche in dem induktiven Element 20. Daher weist das induktive Element 30 eine bessere Wärmeabstrahlungseigenschaft auf als das induktive Element 20.
Ferner kann ein LC-Filter unter Verwendung von mindestens einem der induktiven Elemente 10, 20 und 30 ausgebildet werden. Ein LC-Filter 100 (nicht gezeigt), welches ein Beispiel für ein solches LC-Filter ist, kann durch Verbinden von mindestens einem der induktiven Elemente 10, 20 und 30 mit X-Kondensatoren ausgebildet werden.
Es sei angemerkt, dass ein LC-Filter im Stand der Technik bekannt ist, welches die gleiche Ausgestaltung aufweist wie das LC-Filter 100, mit der Ausnahme, dass es die Abdeckungen 2 und 3 nicht beinhaltet. Es wird angenommen, dass sich das LC-Filter 100 nicht signifikant von dem LC-Filter im Stand der Technik unterscheidet und dass das Vorhandensein/Fehlen der Abdeckungen 2 und 3 die Gleichtaktcharakteristik nicht signifikant beeinflusst.
Da das LC-Filter 100 die Ausgestaltung aufweist, in welcher der Kern 1 durch mindestens eine der Metall enthaltenden Abdeckungen 2 und 3 abgedeckt ist, wird in mindestens einem der induktiven Elemente 10, 20 und 30 in dem Gegentaktmodus ein Leckfluss erzeugt. Dieser Leckfluss wechselwirkt mit den Abdeckungen 2 und 3 und erzeugt dadurch Wirbelströme. Da die Innenendoberfläche 2d der Abdeckung 2 und die Innenendoberfläche 3d der Abdeckung 3 voneinander beabstandet sind, löschen sich die Wirbelströme in den Abdeckungen 2 und 3 nicht gegenseitig aus. Daher weisen sie exzellente Werte auf. Da die Wirbelströme den magnetischen Widerstand erhöhen, nimmt die Widerstandskomponente Rs für den Gegentaktmodus zu. Daher weist das LC-Filter 100 eine exzellente Widerstandskomponente Rs auf und kann den Q-Wert erniedrigen. D. h., dass der Q-Wert in dem LC-Filter 100 erniedrigt werden kann, ohne einen Widerstand oder dergleichen zu benötigen, der mit dem in dem LC-Filter 100 enthaltenen induktiven Element 10, 20 oder 30 in Serie geschaltet wird. Daher kann das LC-Filter 100 das induktive Element 10, 20 oder 30 davor bewahren, größenmäßig zuzunehmen und kann die Größe/Gestalt des induktiven Elements 10, 20 oder 30 beibehalten.
Es sei angemerkt, dass das induktive Element 20 oder 30 einen (nicht gezeigten) Kühlkörper aufweisen kann, der sich mit der Abdeckung 2 nahe der Öffnung 6a oder mit der Abdeckung 3 nahe der Öffnung 7a in Kontakt befindet. In dem Fall, in dem das induktive Element 20 oder 30 einen solchen Kühlkörper beinhaltet, überträgt das induktive Element 20 oder 30 Wärme von der Abdeckung 2 oder 3 schnell zu dem Kühlkörper. Daher kann das induktive Element 20 oder 30 eine höhere Wärmeabstrahlungseigenschaft aufweisen.
Ferner können verschiedene Vorrichtungen, wie etwa eine an einem Fahrzeug montierte Wechselrichtervorrichtung durch Verwenden des oben beschriebenen induktiven Elements und des LC-Filters ausgebildet werden. Ferner kann unter Verwendung der zuvor erwähnten verschiedenen Vorrichtungen, wie etwa einer Wechselrichtervorrichtung, eine fahrzeuginterne Klimaanlage ausgebildet werden.
[Beispiele]
Als Nächstes werden Ergebnisse, die durch Messen verschiedener Charakteristika für Beispiele des induktiven Elements 20 (siehe 6) erhalten wurden, und deren Berechnungsergebnisse unter Bezugnahme auf 8 bis 13 erläutert.
(Herstellungsbedingung)
Für die Beispiele des induktiven Elements 20, wurden Kerne unter Verwendung eines Ferritmaterials mit einer magnetischen Permeabilität von 4500 H/m hergestellt. Der Kern war ein ringförmiger Körper, der eine einer Rennbahn ähnliche Gestalt aufweist. Eine Außenabmessung des Kerns war 30 mm × 20 mm × 10 mm und eine Querschnittsgestalt des Kerns war 5 mm × 10 mm. Ein Kupferdraht mit einem Durchmesser von 1,3 mm wurde für die Wicklungen verwendet. Die Wicklungen wurden auf beiden Langseitenteilen des Kerns mit 16 Windungen gewickelt, so dass das Beispiel des induktiven Elements 20 ein Gleichtakt-Induktives-Element erstellt. Ein Material zum Ausbilden der Abdeckungen war, grundsätzlich, eine Aluminiumlegierung und eine Kupferlegierung wurde gegebenenfalls ebenfalls verwendet. Die Dicken T1 und T2 der Abdeckungen waren grundsätzlich 0,15 mm und Standardniveaus wurden, wenn nötig, definiert. Der Zwischenraum S1 zwischen den Innenendoberflächen der Abdeckungen war 5 mm. Der Zwischenraum S2 zwischen den Außenendoberflächen der Abdeckungen war grundsätzlich 1 mm und Standardniveaus wurden, wenn nötig, definiert. Diese definierten Standardniveaus werden später beschrieben werden.
Es sei angemerkt, dass ein Vergleichsbeispiel die gleiche Ausgestaltung aufweist wie die des Beispiels für das induktive Element 10, mit der Ausnahme, dass das Vergleichsbeispiel keine den Abdeckungen 2 und 3 entsprechende Abdeckung aufweist.
(Messverfahren)
Zuerst wurden die Gleichtaktcharakteristika für das Beispiel des induktiven Elements 10 und dessen Vergleichsbeispiels gemessen. 8 zeigt die Messergebnisse. Es sei angemerkt, dass die gemessenen Gleichtaktcharakteristika Impedanzen Z und Induktivitäten L gegen Frequenzen in einem vorbestimmten Bereich waren.
Als Nächstes wurden Widerstandskomponentencharakteristika in dem Gegentaktmodus gemessen. 9 zeigt die Messergebnisse. Es sei angemerkt, dass die gemessenen Widerstandskomponenten Rs in dem Gegentaktmodus durch Messen von Impedanzen Z gegen Frequenzen in einem vorbestimmten Bereich erhalten wurden.
Als nächstes wurden mehrere andere Beispiele der Induktivitätsvorrichtung 20 hergestellt. Für diese anderen Beispiele wurden Widerstandskomponentencharakteristika Rs in dem Gegentaktmodus gemessen und 10 zeigt die Messergebnisse. In den Beispielen, deren Messergebnisse in 10 gezeigt sind, wurden vier Standardniveaus für den Zwischenraum S2 zwischen den Außenendoberflächen der Abdeckungen definiert und drei Standardniveaus t₁ , t₂ und t₃ wurden für die Dicken T1 und T2 der Abdeckungen definiert.
Als nächstes wurden weiter mehrere andere Beispiele der Induktivitätsvorrichtung 20 hergestellt. Für diese anderen Beispiele wurden Widerstandskomponentencharakteristika Rs in dem Gegentaktmodus gemessen und 11 zeigt die Messergebnisse. In den Beispielen, deren Messergebnisse in 11 gezeigt sind, wurden zwei Materialarten, d. h. eine Aluminiumlegierung und eine Kupferlegierung, als das Material für die Abdeckungen verwendet und 12 Standardniveaus wurden für die Dicken T1 und T2 der Abdeckungen definiert.
Zuletzt wurden Verlustverteilungen in Abdeckungen unter Verwendung einer Rechenvorrichtung berechnet. 12 und 13 zeigen die Ergebnisse. Insbesondere zeigt 12 eine Verlustverteilung in Regionen, die sich zwischen den Wicklungen 4 und 5 auf Oberflächen befinden, die den Außenumfangsoberflächen 2b und 3b der Abdeckungen 2 und 3 entsprechen. Ferner zeigt 13 eine Verlustverteilung in Regionen, um welche die Wicklung 4 herumgewickelt war, auf Oberflächen, die den Außenumfangsoberflächen 2b und 3b der Abdeckungen 2 und 3 entsprechen. Es sei angemerkt, dass die in 12 gezeigten Abdeckungen aus derselben Richtung wie der in 4 gezeigte Pfeil A1 angesehen werden. Die in 13 gezeigten Abdeckungen werden aus derselben Richtung wie der in 4 gezeigte Pfeil A2 angesehen.
(Messergebnis und Berechnungsergebnis)
Wie in 8 gezeigt ist, unterschieden sich die Impedanzen Z und die Induktivitäten L hinsichtlich des Frequenzgangs nicht signifikant zwischen dem Beispiel und dem Vergleichsbeispiel. Daher wird angenommen, dass das Vorhandensein/das Fehlen der Abdeckungen die Gleichtaktcharakteristika des LC-Filters nicht signifikant beeinflusst.
Wie in 9 gezeigt ist, weist das Beispiel bei einer vorbestimmten Frequenz F1 eine signifikant höhere Impedanz als das Vergleichsbeispiel auf. D. h., dass das Beispiel eine höhere Widerstandskomponente Rs als das Vergleichsbeispiel aufweist. Einer der denkbaren Gründe für diesen Unterschied ist folgendermaßen. Das LC-Filter gemäß dem Beispiel weist die Ausgestaltung auf, in welcher der Kern unter Verwendung von zwei Metall enthaltenden Abdeckungen abgedeckt ist. Daher wird in dem Gegentaktmodus in dem induktiven Element ein Leckfluss erzeugt. Dieser Leckfluss wechselwirkt mit den zwei Abdeckungen und erzeugt dadurch Wirbelströme. Da die Innenendoberflächen der zwei Abdeckungen voneinander beabstandet sind und die Außenendoberflächen der zwei Abdeckungen ebenfalls voneinander beabstandet sind, löschen sich die Wirbelströme im Innern der zwei Abdeckungen nicht gegenseitig aus. Daher weisen sie exzellente Werte auf. Da die Wirbelströme den magnetischen Widerstand erhöhen, nimmt die Widerstandskomponente Rs für den Gegentaktmodus zu. Als ein Ergebnis weist das LC-Filter 100 eine exzellente Widerstandskomponente Rs auf und kann den Q-Wert erniedrigen.
Wie in 10 gezeigt ist, gibt es eine Neigung dazu, dass sich mit dem sich ändernden Zwischenraum S2 zwischen den Außenendoberflächen der Abdeckungen die Widerstandskomponente Rs verringert. Ferner ändert sich mit Zunahme der Dicken T1 und T2 der Abdeckungen auf drei Standardniveaus t₁ , t₂ und t₃ die Widerstandskomponente Rs. Die Widerstandskomponente Rs kann auf einen willkürlichen Wert eingestellt werden, indem der Zwischenraum S2 zwischen den Außenendoberflächen der Abdeckungen und die Dicken T1 und T2 der Abdeckungen passend geändert werden.
Wie in 11 gezeigt ist, nimmt die Widerstandskomponente Rs mit zunehmenden Dicken T1 und T2 der Abdeckungen zuerst zu und nimmt dann nach Erreichen der Spitze graduell ab, unabhängig davon, ob das Material für die Abdeckungen eine Aluminiumlegierung oder eine Kupferlegierung ist. Obgleich sich die Spitzenhöhen nicht signifikant voneinander unterschieden, so gibt es eine große Differenz zwischen den Dicken T1 und T2 der Abdeckungen, an welchen die Widerstandskomponenten die Spitzen erreichten, was anzeigt, dass sie sich voneinander unterscheiden. Es wird angenommen, dass diese Differenzen von den Materialarten für die Abdeckungen herrühren.
Wie in 12 gezeigt ist, ist ein Verlust in einem Teil nahe der Außenendoberfläche 2e der Abdeckung 2 und der Außenendoberfläche 3e der Abdeckung 3 zwischen den Wicklungen 4 und 5 größer als Verluste in den anderen Teilen. Daher wird angenommen, dass der Teil nahe der Außenendoberfläche 2e der Abdeckung 2 und der Außenendoberfläche 3e der Abdeckung 3 zwischen den Wicklungen 4 und 5 Wärme auf eine konzentrierte Weise erzeugt.
Wie in 13 gezeigt ist, ist ein Verlust in dem Teil nahe der Außenendoberfläche 2e der Abdeckung 2 und der Außenendoberfläche 3e der Abdeckung 3, um welche die Wicklung 4 herumgewickelt ist, kleiner als Verluste in den anderen Teilen. Daher wird angenommen, dass die Region nahe der Außenendoberfläche 2e der Abdeckung 2 und der Außenendoberfläche 3e der Abdeckung 3, um welche die Wicklung 4 herumgewickelt ist, Wärme auf eine konzentrierte Weise erzeugt.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann geeignet modifiziert werden, ohne vom Wesen der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Anhand der gerade so beschriebenen Offenbarung wird es klar, dass die Ausführungsformen der Offenbarung auf viele Weisen variiert werden können. Solche Varianten sollen nicht als eine Abweichung von dem Wesen und dem Schutzumfang der Offenbarung angesehen werden und alle derartigen Modifikationen, wie sie einem Durchschnittsfachmann offensichtlich erschienen, sind zum Einschluss innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Ansprüche vorgesehen.

Claims

Induktives Element, umfassend: einen ringförmigen Kern; eine erste Abdeckung und eine zweite Abdeckung, die den Kern abdecken; und eine erste Wicklung und eine zweite Wicklung, um eine Region des Kerns und die ersten und zweiten Abdeckungen herumgewickelt, wobei wenn eine Richtung, in welcher sich eine Achse, die durch den ringförmigen Kern umgeben ist, erstreckt, als eine Axialrichtung definiert ist, der Kern eine Innenumfangsoberfläche, eine Außenumfangsoberfläche, eine Endoberfläche an einer Endseite in der Axialrichtung und eine Endoberfläche an der anderen Endseite aufweist, die erste Abdeckung einen Teil der Innenumfangsoberfläche des Kerns, einen Teil der Außenumfangsoberfläche davon und die Endoberfläche auf der einen Endseite des Kerns abdeckt und eine Innenendoberfläche, die sich über die Innenumfangsoberfläche des Kerns erstreckt, und eine Außenendoberfläche, die sich über die Außenumfangsoberfläche davon erstreckt, aufweist, die zweite Abdeckung einen Teil der Innenumfangsoberfläche des Kerns, einen Teil der Außenumfangsoberfläche davon und die Endoberfläche auf der anderen Endseite davon abdeckt und eine Innenendoberfläche, die sich über die Innenumfangsoberfläche des Kerns erstreckt, und eine Außenendoberfläche, die sich über die Außenumfangsoberfläche davon erstreckt, aufweist, wobei die Innenendoberflächen der ersten und zweiten Abdeckungen voneinander beabstandet sind, und die Außenendoberflächen der ersten und zweiten Abdeckungen voneinander beabstandet sind.
Induktives Element nach Anspruch 1, wobei: die Innenendoberflächen der ersten und der zweiten Abdeckungen voneinander über deren gesamte Flächen durch einen vorbestimmten Zwischenraum beabstandet sind, und die Außenendoberflächen der ersten und der zweiten Abdeckung voneinander über deren gesamte Flächen durch einen vorbestimmten Zwischenraum beabstandet sind.
Induktives Element nach Anspruch 2, wobei der Zwischenraum zwischen den Innenendoberflächen der ersten und der zweiten Abdeckung größer als der Zwischenraum zwischen den Außenendoberflächen der ersten und der zweiten Abdeckungen ist.
Induktives Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste und die zweite Wicklungen voneinander durch einen vorbestimmten Zwischenraum beabstandet sind.
Induktives Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das ferner ein Gehäuse umfasst, wobei das Gehäuse eine Öffnung aufweist, von welcher ein Teil der ersten und der zweiten Abdeckung freigelegt sein kann.
Induktives Element nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das ferner einen Kühlkörper umfasst, wobei der Kühlkörper zwischen den ersten und zweiten Wicklungen angeordnet ist.
LC-Filter, umfassend ein induktives Element, wobei das induktive Element Folgendes umfasst: einen ringförmigen Kern; eine erste Abdeckung und eine zweite Abdeckung, die den Kern abdecken; und eine erste Wicklung und eine zweite Wicklung, um eine Region des Kerns und die erste und zweite Abdeckungen herumgewickelt, wobei wenn eine Richtung, in welcher sich eine Achse, die durch den ringförmigen Kern umgeben ist, erstreckt, als eine Axialrichtung definiert ist, der Kern eine Innenumfangsoberfläche, eine Außenumfangsoberfläche, eine Endoberfläche an einer Endseite in der Axialrichtung und eine Endoberfläche an der anderen Endseite aufweist, die erste Abdeckung einen Teil der Innenumfangsoberfläche des Kerns, einen Teil der Außenumfangsoberfläche davon und die Endoberfläche auf der einen Endseite des Kerns abdeckt und eine Innenendoberfläche, die sich über die Innenumfangsoberfläche des Kerns erstreckt, und eine Außenendoberfläche, die sich über die Außenumfangsoberfläche davon erstreckt, aufweist, die zweite Abdeckung einen Teil der Innenumfangsoberfläche des Kerns, einen Teil der Außenumfangsoberfläche davon und die Endoberfläche auf der anderen Endseite davon abdeckt und eine Innenendoberfläche, die sich über die Innenumfangsoberfläche des Kerns erstreckt, und eine Außenendoberfläche, die sich über die Außenumfangsoberfläche davon erstreckt, aufweist, wobei die Innenendoberflächen der ersten und zweiten Abdeckungen voneinander beabstandet sind, und die Außenendoberflächen der ersten und zweiten Abdeckungen voneinander beabstandet sind.