DE112010003622T5

DE112010003622T5 - Hochleistungsinduktivitätsvorrichtung

Info

Publication number: DE112010003622T5
Application number: DE112010003622T
Authority: DE
Inventors: Takashi Takiguchi; Yuko Kanazawa; Mikio Kitaoka; Satoshi Ota
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 2009-09-11
Filing date: 2010-09-06
Publication date: 2012-09-13
Also published as: US20120169443A1; JP5601661B2; US8698585B2; JP2011061096A; WO2011030531A1

Abstract

Eine Hochleistungsinduktivitätsvorrichtung ermöglicht, dass ein großer Ferritmagnetkern zu niedrigen Kosten und mit Leichtigkeit hergestellt wird, und verbessert den Wärmeabstrahlungswirkungsgrad, um eine Temperaturzunahme des Kerns zu verringern. Die Induktivitätsvorrichtung hat einen Ferritmagnetkern und einen um den um den Ferritmagnetkern gewickelten Wicklungsdraht und ist durch wenigstens eine der vorderen Oberflächen des Ferritmagnetkerns auf eine Wärmeabstrahlungsstruktur montiert. Der Ferritmagnetkern besteht aus einer Kernansammlung, die erhalten wird, indem mehrere Ferritkerne 10 mit einer vollständig geschlossenen magnetischen Wegstruktur oder einer quasigeschlossenen magnetischen Wegstruktur derart mit einem Magnetspalt nebeneinander angeordnet werden, dass ein Intervall zwischen den Ferritkernen angeordnet wird und die magnetischen Wege parallel zueinander sind. Die Induktivitätsvorrichtung ist derart montiert, dass wenigstens eine Ebenenoberfläche der Umfangsoberflächen jedes der Ferritkerne in direkten oder indirekten Kontakt mit der Wärmeabstrahlungsstruktur 18 gebracht wird, wobei eine Metallplatte 12 in das Intervall zwischen den Ferritkernen und dem gemeinsamen Wicklungsdraht 14, der um alle Ferritkerne gewickelt ist, eingesetzt ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft große Induktivitätsvorrichtungen, durch die ein hoher Strom fließt, und insbesondere eine Hochleistungsinduktivitätsvorrichtung, in der ein Ferritmagnetkern, der magnetische Wege bildet, aus einer Kernansammlung gefertigt wird, die erhalten werden, indem mehrere Ferritkerne nebeneinander angeordnet werden, so dass ein Intervall zwischen den Ferritkernen angeordnet wird und die magnetischen Wege parallel zueinander sind, wobei eine Metallplatte in jedes der Intervalle zwischen den Ferritkernen eingesetzt ist, um eine Wärmewegquerschnittfläche zu vergrößern und den Wärmeübertragungswirkungsgrad auf eine Wärmeabstrahlungsstruktur zu verbessern, wodurch eine Temperaturzunahme verringert wird. Diese Technologie ist insbesondere nützlich für Transformatoren, Spulen oder ähnliches mit einer hohen Leistungskapazität im Fahrzeug (automontiert)
Hintergrundtechnik
Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler im Fahrzeug benötigen einen Transformator und eine Spule, die mit einem hohen Strom arbeiten. Derartige Hoch leistungsinduktivitätsvorrichtungen verwenden Ferrit als ein Magnetkernmaterial, weil von ihnen erwartet wird, dass sie in hohen Frequenzbereichen arbeiten. Jedoch neigt Ferrit dazu, magnetisch gesättigt zu werden, weil seine magnetische Sättigungsflussdichte nicht so hoch ist. Daher muss eine große magnetische Wegquerschnittfläche sicher gestellt werden, was notwendigerweise bewirkt, dass ein Ferritmagnetkern vergrößert wird, und einen Heizwert aufgrund eines durch einen Wicklungsdraht fließenden hohen Stroms erhöht.
Wie wohlbekannt ist, nehmen die Temperaturen verschiedener elektronischer Vorrichtungen mit der Wärme, die erzeugt wird, wenn die Vorrichtungen betrieben werden, zu, und die Komponenten werden beschädigt oder verschlechtert, wenn derartige Zunahmen in der Temperatur die Wärmebeständigkeitstemperaturen von Materialien, die die Komponenten bilden, erheblich übersteigen. Große Induktivitätsvorrichtungen, die mit einem hohen Strom arbeiten, haben einen hohen Heizwert und werden folglich Maßnahmen gegen Wärme unterzogen (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1 oder ähnliche), in denen ein Teil eines Ferritmagnetkerns in einer direkten Weise oder in einer indirekten Weise durch ein Material, wie etwa einen Klebstoff, oder in einer Pseudokontaktweise mit einem dazwischen angeordneten winzigen Luftspalt in Kontakt mit einer Wärmeabstrahlungsstruktur, wie etwa einem Gehäuse, einer Leiterplatte und einer Wärmeabstrahlungsplatte, gebracht wird, um den größten Teil der erzeugten Wärme über den Ferritmagnetkern an die Wärmeabstrahlungsstruktur abzugeben.
Mit einem derartigen Verfahren wird eine Temperatur auf der Seite der Kühloberfläche (auf der Seite der Oberfläche entgegengesetzt zu der Wärmeabstrahlungsstruktur) des Ferritmagnetkerns verringert. Da Ferrit jedoch typischerweise eine geringe Wärmeleitfähigkeit hat, wird die Temperatur eines Teils entfernt von der Kühloberfläche nicht so sehr verringert wie die Seite der Kühloberfläche, und somit tritt eine beträchtliche Temperaturdifferenz auf. Je größer der Ferritmagnetkern, desto länger wird die Länge eines Wärmeströmungswegs. Daher wird der Wärmewiderstand des Ferritmagnetkerns hoch, was die Temperaturdifferenz zwischen dem Teil entfernt von der Kühloberfläche und einem Teil nahe der Kühloberfläche erhöht. Insbesondere für die Hochleistungsinduktivitätsvorrichtung ist es aufgrund ihres hohen Heizwerts schwierig, eine Temperaturzunahme in dem Teil entfernt von der Kühloberfläche zu verhindern.
Als nächstes besteht typischerweise ein Problem in der Massenfertigung großer Ferritmagnetkerne mit hervorragender Abmessungsgenauigkeit, weil Ferrit ein gesinterter Körper ist. Je größer ein Ferritmagnetkern, desto wahrscheinlicher tritt die Verformung des Ferritmagnetkerns, wie etwa Verziehen, auf, wenn der Ferritmagnetkern gebrannt wird. In einem extremen Fall können Risse oder ähnliches in dem Ferritmagnetkern auftreten, was die Verschlechterung einer Fertigungsausbeute bewirkt. Angesichts dessen wurde auch ein Verfahren vorgeschlagen (siehe zum Beispiel Patentliteratur 2), in dem ein großer Ferritmagnetkern aus einer Ansammlung mehrerer relativ kleiner Kerne gefertigt wird. Bei diesem Verfahren werden die mehreren Ferritkerne nebeneinander in einem engen Kontaktzustand angeordnet, so dass magnetische Wege parallel zueinander sind, wodurch eine erforderliche magnetische Wegquerschnittfläche erhalten wird.
Wenn jedoch die Ferritkerne in dem engen Kontaktzustand miteinander verbunden werden, werden sie durch übermäßige Spannung, Schwingung oder ähnliches, die sich aus der Wärmeverformung ergeben, die bewirkt wird, wenn sie betrieben werden, dazu gebracht, zu kollidieren. Folglich können Probleme, wie etwa Kernrisse und in einem Extremfall Brechen auftreten, was zu fehlender Zuverlässigkeit führt.
Folglich wird gefordert, dass ein Problem in der Temperaturzunahme eines Ferritmagnetkerns, die eine Hochleistungskapazität begleitet, und ein Problem, wie etwa die Verschlechterung der Produktivität und Zuverlässigkeit, die die Vergrößerung des Ferritmagnetkerns begleitet, gleichzeitig durch herkömmliche Technologien gelöst werden. Allerdings bleiben derartige Probleme.
Literaturliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanisches offengelegtes Patent Nr. 2003-188033
Patentliteratur 2: Japanisches offengelegtes Patent Nr. 2005-228858

Zusammenfassung der Erfindung
Probleme, die von der vorliegenden Erfindung gelöst werden sollen, sind, die Herstellung eines großen Ferritmagnetkerns mit einer Hochleistungsinduktivitätsvorrichtung zu geringen Kosten und mit Leichtigkeit zu ermöglichen und den Wärmeabstrahlungswirkungsgrad zu verbessern, um eine Temperaturzunahme des Kerns zu verringern, so dass die Zuverlässigkeit verbessert wird.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Hochleistungsinduktivitätsvorrichtung bereit, die einen Ferritmagnetkern und einen um den Ferritmagnetkern gewickelten Wicklungsdraht hat und die durch wenigstens eine der vorderen Oberflächen des Ferritmagnetkerns auf eine Wärmeabstrahlungsstruktur montiert ist, wobei der Ferritmagnetkern aus einer Kernansammlung besteht, die erhalten wird, indem mehrere Ferritkerne mit einer vollständig geschlossenen magnetischen Wegstruktur oder einer quasigeschlossenen magnetischen Wegstruktur derart mit einem Magnetspalt nebeneinander angeordnet werden, dass ein Intervall zwischen den Ferritkernen angeordnet wird und die magnetischen Wege parallel zueinander sind, und wobei die Induktivitätsvorrichtung derart montiert ist, dass wenigstens eine Ebenenoberfläche der Umfangsoberflächen jedes der Ferritkerne in direkten oder indirekten Kontakt mit der Wärmeabstrahlungsstruktur gebracht wird, wobei eine Metallplatte in das Intervall zwischen den Ferritkernen eingesetzt ist und der gemeinsame Wicklungsdraht, um alle Ferritkerne gewickelt ist. Beachten Sie, dass der Ausdruck „Hochleistung” in der vorliegenden Erfindung eine Leistungskapazität von mehreren kW oder mehr und typischerweise eine Leistungskapazität in der Größenordnung mehrerer kW bis zehn und mehrerer kW bezeichnet.
Hier wird bevorzugt jeder der Ferritkerne aus einer Kombination von Teilkernen mit Verbindungsoberflächen gefertigt, die jeweils die magnetischen Wege durchqueren. In diesem Fall ist er derart strukturiert, dass wenigstens einer der Teilkerne, die jeden der Ferritkerne bilden, ein E-förmiger Kern ist und der andere ein E-förmiger Kern oder ein I-förmiger Kern ist, und der Wicklungsdraht wird um den Mittelschenkel des E-förmigen Kerns gewickelt. Alternativ kann wenigstens einer der Teilkerne, die jeden der Ferritkerne bilden, ein U-förmiger Kern sein und der andere davon kann der U-förmige Kern oder der I-förmige Kern sein.
Hier ist die Metallplatte zum Beispiel eine flache Platte mit der gleichen Form wie der der Seitenoberfläche des Ferritkerns entgegengesetzt zu der Metallplatte. Alternativ kann die Metallplatte eine kammförmige flache Platte sein, die der Form der Seitenoberfläche des Ferritkerns entspricht. Außerdem kann die Metallplatte eine flache Platte sein, in der ein kammförmiger Einsatzteil, der der Form der Seitenoberfläche des Ferritkerns gegenüber der Metallplatte entspricht, mit einem Erweiterungsteil integriert ist, wobei ein Teil eines Umfangsteils außer einem Teil nahe der Wärmeabstrahlungsstruktur sich von dem Umfang des Ferritkerns erstreckt.
In der Hochleistungsinduktivitätsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Ferritmagnetkern aus der Ansammlung der mehreren Ferritmagnetkerne gefertigt. Daher kann jeder der Ferritkerne relativ klein sein, was eine Fertigungsausbeute verbessert und ermöglicht, dass der Ferritmagnetkern mit Leichtigkeit und zu niedrigen Kosten gefertigt wird. Die mehreren Ferritkerne sind derart nebeneinander angeordnet, dass das Intervall zwischen den Ferritkernen angeordnet ist, und werden somit nicht in direkten Kontakt miteinander gebracht. Daher werden die Ferritkerne nicht dazu gebracht, durch Wärmeverformung, Schwingung oder ähnliches, die bewirkt werden, wenn sie betrieben werden, miteinander zu kollidieren. Folglich können Probleme, wie etwa Kernrisse und Kernbrechen, vermieden werden.
Ferner sind die mehreren Ferritkerne aufgebaut, um derart nebeneinander angeordnet zu werden, dass die magnetischen Wege parallel zueinander sind. Daher kann eine erforderliche magnetische Wegquerschnittfläche mit einer Zunahme der Anzahl der Kerne sicher gestellt werden, wobei Produktspezifikationen flexibel gehandhabt werden können. Überdies nimmt gemäß der vorliegenden Erfindung eine Wärmewegquerschnittfläche erheblich mit dem Einsetzen der Metallplatte in jedes der Intervalle zwischen den Ferritkernen zu, welche erzeugte Wärme von den Kernen wirkungsvoll an die Wärmeabstrahlungsstruktur abstrahlen können und eine Zunahme in der Temperatur des Kerns verringern können. Beachten Sie, dass, da die Metallplatte in das Intervall zwischen den Ferritkernen eingesetzt ist, das vorhandene Intervall effektiv genutzt werden kann, was die Wahrscheinlichkeit, dass die Vorrichtung übermäßig vergrößert wird, beseitigt.
Folglich kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Zunahme der Temperatur des Ferritkerns minimiert werden, auch wenn ein Heizwert höher wird, was in der Hinsicht äußerst wirkungsvoll ist, dass insbesondere die Verkleinerung und die Kostenverringerung der Hochleistungsinduktivitätsvorrichtung erreicht werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A ist eine erläuternde Ansicht, die eine Ausführungsform einer Hochleistungsinduktivitätsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, und ist eine Perspektivansicht eines Ferritmagnetkerns.
1B ist eine Ansicht ähnlich 1A, die aber einen Zustand von der Seitenoberfläche eines Ferritkerns gesehen darstellt.
1C ist eine Ansicht ähnlich 1A, die aber einen Zustand von der vorderen Oberfläche einer Metallplatte gesehen zeigt.
2A ist eine erläuternde Ansicht einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ist eine Ansicht, die die Formen des Ferritkerns und einer Metallplatte darstellt.
2B ist eine Ansicht ähnlich 2A, die aber einen Zustand von der vorderen Oberfläche einer Metallplatte gesehen zeigt.
3A ist eine erläuternde Ansicht noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ist eine Ansicht, die die Formen eines Ferritkerns und einer Metallplatte darstellt.
3B ist eine Ansicht ähnlich 3A, die aber einen Zustand von der vorderen Oberfläche der Metallplatte gesehen zeigt.
4A ist eine erläuternde Ansicht, die eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt und ist eine Ansicht, die die Formen des Ferritkerns und einer Metallplatte darstellt.
4B ist eine Ansicht ähnlich 4A, die aber einen Zustand von der Seitenoberfläche des Kerns gesehen zeigt.
4C ist eine Ansicht, die einen Zustand aus einer Richtung senkrecht zu dem in 4B dargestellten Zustand gesehen darstellt.
Beschreibung von Ausführungsformen
1A bis 1C stellen eine Ausführungsform einer Hochleistungsinduktivitätsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Diese Induktivitätsvorrichtung ist ein Hochleistungstransformator oder eine Spule mit einer Leistungskapazität in der Größenordnung einiger kW bis zehn und einigen kW und umfasst einen Ferritmagnetkern und einen um den Ferritmagnetkern gewickelten Wicklungsdraht. 1A ist eine Perspektivansicht des Ferritmagnetkerns, 1B stellt einen Zustand von der Seitenoberfläche eines Ferritkerns aus gesehen dar, und 1C stellt einen Zustand von der vorderen Oberfläche einer Metallplatte aus gesehen dar. Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in 1A dargestellt, ist der Ferritmagnetkern derart strukturiert, dass er aus einer Kernansammlung gefertigt werden soll, die erhalten wird, indem mehrere (in 1A fünf) der Ferritkerne 10 nebeneinander angeordnet werden, so dass ein Intervall zwischen den Ferritkernen angeordnet wird und magnetische Wege parallel zueinander sind, und so strukturiert, dass er die Metallplatte 12 in jedes der Intervalle zwischen den Ferritkernen eingesetzt hat. Ferner ist der Ferritmagnetkern, wie in 1B oder 1C dargestellt, derart strukturiert, dass er den gemeinsamen Wicklungsdraht 14 um alle Ferritkerne gewickelt hat.
Jeder der Ferritkerne 10 ist aus einer Kombination von Teilkernen mit Verbindungsoberflächen gefertigt, die jeweils die magnetischen Wege durchqueren. Hier sind beide Teilkerne E-förmige Kerne 16 und derart kombiniert, dass die Spitzenendoberflächen der Schenkelteil beider E-förmigen Kerne 16 in einem gegenüberliegenden Zustand in engen Kontakt miteinander gebracht werden, um die vollkommen geschlossenen magnetischen Wege zu bilden. Ferner wird der Wicklungsdraht um die Mittelschenkelteile der E-förmigen Kerne 16 gewickelt. Natürlich können die Teilkerne aus einer Kombination des E-förmigen Kerns auf einer Seite und eines I-förmigen Kerns auf der anderen Seite bestehen. Als ein Kernmaterial wird zum Beispiel Mn-basierter Ferrit verwendet. Die Metallplatte 12 ist eine flache Platte mit der gleichen Form wie der der Seitenoberfläche des gegenüberliegenden Ferritkerns und vorzugsweise eine Aluminiumplatte. Alternativ kann eine Kupferplatte oder ähnliches verwendet werden. In dieser Ausführungsform ist die Induktivitätsvorrichtung derart montiert, dass jeder der Ferritkerne in direkten oder indirekten Kontakt mit der Wärmeabstrahlungsstruktur 18 gebracht wird, wobei die untere Oberfläche des Ferritkerns und die untere Endoberfläche der Metallplatte bündig miteinander sind. Die Wärmeabstrahlungsstruktur 18 ist zum Beispiel ein Gehäuse, eine Leiterplatte, eine Wärmeabstrahlungsplatte oder ähnliches.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nicht jeder der Ferritkerne 10 und der Metallplatte 12 notwendigerweise in engen Kontakt miteinander gebracht. Selbst wenn es ein kleines Intervall zwischen ihnen gibt, kann eine ausreichende Wärmeübertragungsleistung gezeigt werden. Der Ferritkern und die Metallplatte können unter Verwendung eines Weichklebstoffs, wie etwa Silikon-basiertem Material, entweder in einer Nadelspitzenweise oder in einer Oberflächenkontaktweise miteinander verbunden werden. Beachten Sie, dass die Metallplatte parallel zu den magnetischen Wegen angeordnet ist, die durch den Ferritkern gebildet werden, und nicht mit einem magnetischen Fluss gekoppelt ist. Daher bewirkt das Vorhandensein der Metallplatte keinen elektromagnetischen Verlust.
Wie wohlbekannt ist, tritt, wenn es einen Wärmefluss Φ in einem Element (Querschnittfläche S × Länge L) gibt, eine Temperaturdifferenz ΔT zwischen beiden Enden des Elements auf. Die Temperaturdifferenz ΔT wird durch die Formel ΔT ∝ L/SλΦ (wobei λ: Wärmeleitfähigkeit) ausgedrückt, ist umgekehrt proportional zu der Querschnittfläche S und ist proportional zu der Wärmeleitfähigkeit λ. Wenn Mn-basierter Ferrit und Metall als Wärmeflusswegmaterialien miteinander verglichen werden, hat das Metall eine Wärmeleitfähigkeit, die etwa 5- bis 40-mal so groß wie bei dem Ferrit ist. Daher wird die Temperaturdifferenz zwischen dem Ferrit und dem Metall 1/5 bis 1/40, wenn sie gemäß einem Element mit der gleichen Abmessung miteinander verglichen werden. Wenn das Metallelement zum Beispiel eine Wärmeleitfähigkeit von 10 mal so groß wie der Mn-basierte Ferritkern hat, hat das Metallelement etwa die gleiche Temperaturdifferenz wie die des Ferritelements, selbst wenn es eine Wärmewegquerschnittfläche von 1/10 der des Metallelements hat. Wenn die Metallplatte nahe der Seitenoberfläche des Ferritkerns angeordnet ist, hat aus diesem Grund selbst die Metallplatte mit einer Dicke von 1/10 der des Ferritkerns auf einer Ferritkernbasis etwa die gleiche Wärmewegquerschnittfläche. Daher stellen der Ferritkern und die Metallplatte zusammen eine Wärmewegquerschnittfläche bereit, die im Wesentlichen zweimal so groß wie der einzelne Kern ist.
Folglich wird Wärme, die erzeugt wird, wenn die Induktivitätsvorrichtung durch die Energiespeisung mit einem hohen Strom an den Wicklungsdraht angetrieben wird, nicht nur durch den Ferritkern in einer direkten Weise, sondern auch von dem Ferritkern durch die Metallplatte auf die Wärmeabstrahlungsstruktur übertragen. Die Kombination derartiger Wirkungen verringert die Temperatur des Kerns erheblich. Selbst wenn der Ferritkern und die Metallplatte nicht in engen Kontakt miteinander gebracht werden, wird Wärme übertragen, wenn sie benachbart angeordnet sind. Folglich wird eine erforderliche Kühlwirkung erzielt.
2A und 2B stellen eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. 2A stellt die Formen des Ferritkerns 10 und einer Metallplatte 20 dar. Der Ferritkern hat eine Form, in der die zwei E-förmigen Kerne 16 miteinander kombiniert sind, um vollständig geschlossene magnetische Wege wie in 1A bis 1C zu bilden. Andererseits ist die Metallplatte 20 zu einer Kammform ausgebildet, die der Form der Seitenoberfläche des Ferritkerns entspricht. Mit anderen Worten hat die Metallplatte eine derartige Kammform, so dass sie in Kontakt mit der Wärmeabstrahlungsstruktur 18 gebracht wird, wobei ihr Unterteil gemeinsam mit dem Ferritkern gemacht ist und sie sich von dem gemeinsamen Unterteil nach oben zu dem oberen Endteil des Ferritkerns erstreckt, um den Mittelschenkelteilen und den beiden Seitenschenkelteilen des Ferritkerns zu entsprechen. 2B stellt einen Zustand von der vorderen Oberfläche der Metallplatte 20 aus gesehen dar. Eine derartige Kammform der Metallplatte 20 bewirkt aufgrund ihrer leicht verschlechterten Wärmeübertragungsleistung, dass eine Kühlwirkung in einem gewissen Maß zerstört wird, erfordert aber nicht, dass ein Walzdraht in die rechteckigen Löcher der Metallplatte eindringt, was die Vorteile bietet, dass ein Wickelarbeitsgang leicht wird und sogar ein Formwicklungsdraht angebracht werden kann.
3A bis 3B stellen noch eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. 3A stellt die Formen eines Ferritkerns 22 und einer Metallplatte 24 dar. Der Ferritkern ist aus einer Kombination eines E-förmigen Kerns und eines E-förmigen Kerns gefertigt, von denen beide einen kurzen Mittelschenkelteil haben. Aufgrund dessen hat der Ferritkern eine quasigeschlossene magnetische Wärmewegstruktur, in der ein Magnetspalt 26 zwischen den gegenüberliegenden Endoberflächen der Mittelschenkelteile gebildet wird, wenn die E-förmigen Kerne miteinander kombiniert werden. Ferrit kann einen Magnetspalt bilden, um die magnetische Sättigung zu verhindern, da er eine niedrige Sättigungsmagnetflussdichte hat und folglich wahrscheinlich magnetisch gesättigt wird. In einem Fall, in dem ein Magnetspalt in einem magnetischen Weg gebildet wird, verursacht das Vorhandensein einer Metallplatte nahe dem Magnetspalt das Auftreten eines Wirbelstroms, wobei ein Leckmagnetfluss mit der Metallplatte koppelt und die Metallplatte von dem Wirbelstrom geheizt wird. Um angesichts dessen zu verhindern, dass ein Leckmagnetfluss mit der Metallplatte koppelt, wird der Mittelteil der Metallplatte 24 abgeschnitten, um zu bewirken, dass die Metallplatte im Wesentlichen die gleiche Form wie die des gegenüberliegenden Ferritkerns hat, und bewirkt, dass ein Teil nahe des Magnetspalts frei von dem Metall ist. 3B stellt einen von der vorderen Oberfläche der Metallplatte aus gesehenen Zustand dar. Hier ist die Breite des geschnittenen Mittelteils der Metallplatte ein wenig größer als der Magnetspalt festgelegt.
4A bis 4C stellen eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. 4A stellt die Formen des Ferritkerns 10 und einer Metallplatte 28 dar. Hier ist der Ferritkern 10 wie der in 1A bis 1C dargestellte aus einer Kombination aus einem E-förmigen Kern und einem E-förmigen Kern gefertigt, kann aber einer mit einem Magnetspalt wie dem in 3A und 3B dargestellten sein. 4B stellt einen Zustand von der Seitenoberfläche des Kerns aus gesehen dar, und 4C stellt einen von einer Richtung senkrecht zu der Seitenoberfläche des Kerns gesehenen Zustand dar. Die Metallplatte 28 ist eine flache Platte, in der ein kammförmiger Einsatzteil 28a, der der Form der Seitenoberfläche des Ferritkerns gegenüber der Metallplatte entspricht, mit einem Erweiterungsteil 28b integriert ist, wobei ein Teil eines Umfangsteils außer einem Teil nahe der Wärmeabstrahlungsstruktur sich von dem Umfang des Ferritkerns 10 aus erstreckt. Hier ist der untere Endteil der Metallplatte 28 benachbart zu der Wärmeabstrahlungsstruktur 18, und ihr oberer Endteil erstreckt sich über die obere Oberfläche des Kerns. In 4B bewirkt die Erzeugung einer Luftströmung in eine Richtung, wie durch einen Pfeil angegeben, dass die Metallplatte 28 zwangsluftgekühlt wird, was die Kühlwirkung der Induktivitätsvorrichtung weiter verbessern kann. Außerdem ist die Metallplatte 28 zu einer Kammform (die jedoch nach unten gerichtet ist) wie der in 2A und 2B dargestellten ausgebildet, was ihre Montagefähigkeit verbessert.
Beispiel

Tabelle 1 stellt die Temperaturen des Kerns, die erhalten werden, wenn die Metallplatte (Aluminiumplatte) in jedes der Intervalle zwischen den benachbarten Ferritkernen eingesetzt ist und der Wicklungsdraht mit Energie gespeist wird, für den in 1 bis 1C dargestellten Aufbau dar. Hier hat der Kern eine Breite von 20 mm, die Metallplatte hat eine Dicke von 1 mm, und das Intervall zwischen dem Kern und der Metallplatte ist etwa 0,2 mm. Wie aus der Tabelle 1 offensichtlich ist, konnte die Temperatur der oberen Oberfläche des Kerns, die erhalten wurde, wenn die Metallplatte eingesetzt war, gegenüber der der oberen Oberfläche, die erhalten wurde, wenn die Metallplatte nicht eingesetzt war, um etwa 10°C verringert werden. Tabelle 1

	Vergleichsbeispiel (Metallplatte war nicht eingesetzt)	Vorliegende Erfindung (Metallplatte war eingesetzt)
Temperatur der unteren Oberfläche des Kerns T₀	70°C
Temperatur der oberen Oberfläche des Kerns T₁	95°	85°C
Temperaturdifferenz ΔT = T₁ – T₀	25°C	15°C

Die Teilkerne, die jeden der Ferritkerne bilden, können neben der Kombination des E-förmigen Kerns und des E-förmigen Kerns in den vorstehenden Ausführungsformen eine Kombination eines E-förmigen Kerns und eines I-förmigen Kerns, eine Kombination eines U-förmigen Kerns und eines U-förmigen Kerns, eine Kombination eines U-förmigen Kerns und eines I-förmigen Kerns oder ähnliche sein. Das Verhältnis der Dicke der Metallplatte zu der Breite des Ferritkerns ist vorzugsweise in dem Bereich von 1/40 bis 1/5 festgelegt und noch besser in dem Bereich von etwa 1/30 bis 1/10 festgelegt, wenngleich es von der Breite des Kerns, einer Leistungskapazität, einem Material oder ähnlichem abhängt. Dies liegt daran, dass es schwierig ist, eine ausreichende Abstrahlungswirkung zu erzielen, wenn das Verhältnis zu klein ist, und eine Zunahme der Kosten ebenso wie die Vergrößerung der Induktivitätsvorrichtung werden verursacht, wenn das Verhältnis zu hoch ist.
Industrielle Anwendbarkeit
Gemäß der vorliegenden Erfindung bewirkt der vorstehende Aufbau eine erhebliche Wärmewegquerschnittfläche, die mit dem Einsatz der Metallplatte in jedes der Intervalle zwischen den Ferritkernen zunimmt, die erzeugte Wärme effektiv von dem Kern zu der Wärmeabstrahlungsstruktur abstrahlen kann und eine Temperaturzunahme des Kerns verringern kann. Außerdem kann die Temperaturzunahme des Kerns sogar minimiert werden, wenn ein Heizwert größer wird, was äußerst wirkungsvoll in der Hinsicht ist, dass insbesondere die Verkleinerung und Kostenverringerung der Hochleistungsinduktivitätsvorrichtung erreicht werden.
Bezugszeichenliste

10: Ferritkern
12: Metallplatte
14: Wicklungsdraht
16: E-förmiger Kern
18: Wärmeabstrahlungsstruktur

Claims

Hochleistungsinduktivitätsvorrichtung, die einen Ferritmagnetkern und einen um den Ferritmagnetkern gewickelten Wicklungsdraht hat und die durch wenigstens eine der vorderen Oberflächen des Ferritmagnetkerns auf eine Wärmeabstrahlungsstruktur montiert ist, wobei der Ferritmagnetkern aus einer Kernansammlung besteht, die erhalten wird, indem mehrere Ferritkerne mit einer vollständig geschlossenen magnetischen Wegstruktur oder einer quasigeschlossenen magnetischen Wegstruktur derart mit einem Magnetspalt nebeneinander angeordnet werden, dass ein Intervall zwischen den Ferritkernen angeordnet wird und die magnetischen Wege parallel zueinander sind, und wobei die Induktivitätsvorrichtung derart montiert ist, dass wenigstens eine Ebenenoberfläche der Umfangsoberflächen jedes der Ferritkerne in direkten oder indirekten Kontakt mit der Wärmeabstrahlungsstruktur gebracht wird, wobei eine Metallplatte in das Intervall zwischen den Ferritkernen eingesetzt ist und der gemeinsame Wicklungsdraht um alle Ferritkerne gewickelt ist.
Hochleistungsinduktivitätsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei jeder der Ferritkerne aus einer Kombination von Teilkernen mit Verbindungsoberflächen gefertigt ist, die jeweils die magnetischen Wege durchqueren.
Hochleistungsinduktivitätsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei wenigstens einer der Teilkerne, die jeden der Ferritkerne bilden, ein E-förmiger Kern ist und der andere ein E-förmiger Kern oder ein I-förmiger Kern ist, und der Wicklungsdraht um den Mittelschenkel des E-förmigen Kerns gewickelt ist.
Hochleistungsinduktivitätsvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Metallplatte eine flache Platte mit der gleichen Form wie die Form der Seitenoberfläche des Ferritkerns entgegengesetzt zu der Metallplatte ist.
Hochleistungsinduktivitätsvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Metallplatte eine flache Platte ist, in der ein kammförmiger Einsatzteil, der der Form einer Seitenoberfläche des Ferritkerns gegenüber der Metallplatte entspricht, mit einem Erweiterungsteil integriert ist, wobei ein Teil eines Umfangsteils außer einem Teil nahe der Wärmeabstrahlungsstruktur sich von dem Umfang des Ferritkerns aus erstreckt.