DE112012002288T5 - Drossel, Wandler, Leistungswandler-Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Drossel - Google Patents

Drossel, Wandler, Leistungswandler-Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Drossel Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung ist auf eine Drossel 1 gerichtet, die ein kombiniertes Produkt 10, das aus einem Spulenelement 2 und einem Magnetkern 3 aufgebaut ist, und ein Gehäuse 4 aufweist, das das kombinierte Produkt 10 lagert. Das Gehäuse 4 wird durch eine Kombination eines Seitenwandabschnitts 41, der das kombinierte Produkt 10 umgibt, und eines Bodenplattenabschnitts 40 ausgebildet, der ein von dem Seitenwandabschnitt 41 getrenntes Element ist. Zwischen dem Bodenplattenabschnitt 40 des Gehäuses 4 und dem Spulenelement 2 (Spulen 2a und 2b) ist ein isolierende Bogen 42 angeordnet. Um die Drossel 1 zu fertigen, wird der isolierende Bogen 42 auf dem Bodenplattenabschnitt 40 angeordnet, und das kombinierte Produkt 10 wird auf dem isolierenden Bogen 42 angeordnet. Dann wird der Seitenwandabschnitt 41 von oberhalb des kombinierten Produkts 10 angeordnet, und der Seitenwandabschnitt 41 und der Bodenplattenabschnitt 40 werden miteinander in Eingriff gebracht.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drossel, die als eine einen Teil bildende bzw. konstituierende Komponente einer Leistungswandler-Vorrichtung genutzt wird, wie beispielsweise ein fahrzeuginterner Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler bzw. DC-DC-Wandler, der an einem Fahrzeug, wie beispielsweise ein Hybridfahrzeug, angebracht ist, einen Wandler, der die Drossel umfasst, eine Leistungswandler-Vorrichtung, die den Wandler umfasst, und ein Verfahren zur Herstellung einer Drossel.
  • Stand der Technik
  • Eine Drossel ist eine der Komponenten eines Schaltkreises, der eine Spannungsaufspann- oder Spannungsabspann-Operation durchführt. Patentliteratur 1 offenbart zum Beispiel eine Drossel, die für einen Wandler genutzt wird, der an einem Fahrzeug, wie beispielsweise ein Hybridfahrzeug, angebracht ist. Die Drossel umfasst ein kombiniertes Produkt, das eine Kombination eines Spulenelements, das ein Paar an Spulen aufweist, die in einem parallel geschalteten Zustand miteinander gekoppelt sind, und einen ringförmigen Magnetkern umfasst, der in die Spulen gepasst ist, um durch die Spulen durchzudringen. Ferner gibt es eine andere Drosselart, bei welcher das kombinierte Produkt in dem Gehäuse gelagert wird und dann mit Harz abgedichtet wird.
  • In Zusammenhang mit der Drossel, die ein derartiges Gehäuse aufweist, ist im Allgemeinen das Gehäuse aus Metall hergestellt, da es notwendig ist, die beim Betrieb an dem Spulenelement erzeugte Wärme abzuleiten. Zum Beispiel wird als das Gehäuse ein Aluminium-Druckguss-Produkt verwendet. Bei der Drossel, die ein derartiges aus Metall hergestelltes Gehäuse aufweist, müssen das Spulenelement des kombinierten Produkts und die Bodenfläche des Gehäuses voneinander elektrisch isoliert werden. Folglich wird herkömmlich das kombinierte Produkt an der Bodenfläche des Gehäuses zum Beispiel durch Aufbringen eines Haftmittels, das ein isolierendes Harz ist, auf die Bodenfläche des Gehäuses befestigt, um eine elektrische Isolierung zwischen der Bodenfläche des Gehäuses und dem Spulenelement des kombinierten Produkts durch eine isolierende Schicht sicherzustellen, welche durch das Haftmittel ausgebildet wird, das ausgehärtet ist.
  • Literaturstellenliste
  • Patentliteratur
    • Patentliteratur 1: ungeprüfte Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2008-21688
  • Zusammenfassung der Erfindung Technisches Problem
  • Die Drossel der herkömmlichen Struktur bringt jedoch ein Problem der schlechten Produktivität mit sich.
  • Mit einer isolierenden Schicht, die ein ausgehärtetes isolierendes Harz ist, neigen Nadellöcher bzw. sehr kleine Löcher dazu erzeugt zu werden, wenn das isolierende Harz auf die Bodenfläche des Gehäuses aufgebracht wird oder wenn das isolierende Harz aushärtet. Folglich muss eine derartige aus einem isolierenden Harz hergestellte isolierende Schicht durch eine Vielzahl an Schichten ausgebildet werden. Ein derartiges sich wiederholendes Aufbringen und Aushärten des isolierenden Harzes erfordert Zeit und Arbeitsaufwand, was in einer Verringerung der Produktivität der Drossel resultiert.
  • Ferner können mit der herkömmlichen Struktur, Zeit und Arbeitsaufwand auch zum Anordnen des kombinierten Produkts in dem Gehäuse erforderlich sein. Wenn das isolierende Harz auf die Bodenfläche des Gehäuses, das eine bestimmte Tiefe aufweist, aufgebracht wird, oder wenn das kombinierte Produkt an einer vorgeschriebenen Position in dem Gehäuse angeordnet wird, wird die Seitenwand des Gehäuses ein Hindernis. Wenn ein Aufbringen auf die Bodenfläche des Gehäuses uneben wird oder die Position des kombinierten Produkts in dem Gehäuse von der vorgeschriebenen Position verlagert bzw. verschoben ist, wird es nachteiligerweise ferner schwierig, die fertiggestellte Drossel mit anderen elektrischen Komponenten zu verbinden.
  • Die vorliegende Erfindung wurde unter den oben beschriebenen Umständen gemacht, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Drossel bereitzustellen, welche mit ausgezeichneter Produktivität hergestellt werden kann, und ein Herstellungsverfahren dafür. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden einen Wandler bereitzustellen, der die Drossel umfasst, und eine Leistungswandler-Vorrichtung, die den Wandler umfasst.
  • Lösung des Problems
  • Die vorliegende Erfindung erzielt die oben angegebenen Aufgaben durch Verwenden des Gehäuses mit einer unterteilbaren Struktur, und durch Aufweisen eines isolierenden Bogens, der zwischen dem Gehäuse und der Spule angeordnet ist.
  • Eine Drossel der vorliegenden Erfindung umfasst ein Spulenelement, das ein Paar an Spulen aufweist, die in einem parallel geschalteten Zustand miteinander gekoppelt sind, einen ringförmigen Magnetkern, der durch die Spulen durchdringt, und ein Gehäuse, das ein kombiniertes Produkt lagert, das aus dem Spulenelement und dem Magnetkern aufgebaut ist. Das in der Drossel der vorliegenden Erfindung enthaltene Gehäuse weist einen Seitenwandabschnitt auf, der das kombinierte Produkt umgibt, und einen Bodenplattenabschnitt, der ein von dem Seitenwandabschnitt getrenntes Element ist. Die Drossel der vorliegenden Erfindung umfasst ferner einen isolierenden Bogen („sheet”), der zwischen dem Bodenplattenabschnitt und dem Spulenelement angeordnet ist.
  • Es kann gesagt werden, dass die Drossel der vorliegenden Erfindung eine Drossel ist, welche höchst produktiv hergestellt wird. Dies ist so, weil es, ungleich den Herkömmlichen, nicht notwendig ist, ein Aufbringen und Aushärten eines isolierenden Harzes zu wiederholen, und eine elektrische Isolierung zwischen dem Bodenplattenabschnitt und dem Spulenelement lediglich durch Anordnen eines isolierenden Bogens sichergestellt werden kann, welcher ursprünglich frei an Defekten ist, wie beispielsweise Nadellöcher, zwischen dem Bodenplattenabschnitt des Gehäuses und der Spule des kombinierten Produkts. Mit der Drossel der vorliegenden Erfindung, da das Gehäuse durch eine Kombination des Bodenplattenabschnitts und des Seitenwandabschnitts strukturiert ist, stellt ferner der Seitenwandabschnitt des Gehäuses kein Hindernis bei der Herstellung der Drossel dar. Das heißt, durch Verwenden des Gehäuses mit einer derartigen unterteilbaren Struktur kann der isolierende Bogen einfach an einer vorgeschriebenen Position des Bodenplattenabschnitts angeordnet werden, und auch das kombinierte Produkt kann einfach an einer vorgeschriebenen Position auf dem isolierenden Bogen davon angeordnet werden. Somit ist die Drossel der vorliegenden Erfindung ausgezeichnet in der Produktivität. Ungleich der Struktur der vorliegenden Erfindung, wenn der isolierende Bogen mit dem Gehäuse verwendet wird, das nicht in einer unterteilbaren Struktur ist, wird hier der isolierende Bogen nicht einfach an der Gehäusebodenfläche angeordnet und das kombinierte Produkt wird nicht einfach in dem Gehäuse angeordnet. Verglichen mit der Struktur der vorliegenden Erfindung ist somit ihre Produktivität erheblich verringert.
  • Andererseits ist ein Verfahren zur Herstellung einer Drossel der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Drossel, welche ein Spulenelement enthält, das ein Paar an Spulen aufweist, die in einem parallel geschalteten Zustand miteinander gekoppelt sind, einen ringförmigen Magnetkern, der durch die Spulen durchdringt, und ein Gehäuse, das ein kombiniertes Produkt lagert, das aus dem Spulenelement und dem Magnetkern aufgebaut ist. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte A bis D umfasst.
  • [Schritt A] ... Vorbereiten eines kombinierten Produkts.
  • [Schritt B] ... Vorbereiten eines Seitenwandabschnitts und eines Bodenplattenabschnitts, welche ein Gehäuse ausbilden, wenn sie miteinander kombiniert sind.
  • [Schritt C] ... Platzieren des kombinierten Produkts auf dem Bodenplattenabschnitt in einem Zustand, wo ein isolierender Bogen zwischen dem Bodenplattenabschnitt und dem Spulenelement angeordnet ist.
  • [Schritt D] Zulassen, dass der Seitenwandabschnitt und der Bodenplattenabschnitt miteinander in Eingriff gelangen, um das auf dem Bodenplattenabschnitt platzierte kombinierte Produkt zu umgeben.
  • Gemäß dem Verfahren zur Herstellung einer Drossel der vorliegenden Erfindung, kann eine elektrische Isolierung zwischen dem Gehäuse und dem Spulenelement sichergestellt werden, indem lediglich zugelassen wird, dass der isolierende Bogen zwischen dem Bodenplattenabschnitt des Gehäuses und dem Spulenelement des kombinierten Produkts gelegt wird. Ferner ist das Gehäuse in einer unterteilbaren Struktur. Weiterhin wird das Gehäuse vervollständigt durch das kombinierte Produkt, das auf dem Bodenplattenabschnitt positioniert wird, dadurch gefolgt, dass der Bodenplattenabschnitt mit dem Seitenwandabschnitt in Eingriff gebracht wird. Folglich kann ein Positionieren des kombinierten Produkts in dem Gehäuse einfach und genau durchgeführt werden. Dies ist so, weil, zu dem Zeitpunkt wenn das kombinierte Produkt auf dem Bodenplattenabschnitt platziert wird, der Seitenwandabschnitt, welcher eine derartige Platzierungstätigkeit behindern würde, nicht vorhanden ist.
  • Im Folgenden wird eine ausführliche Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Drossel der vorliegenden Erfindung gegeben.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Drossel der vorliegenden Erfindung ist der isolierende Bogen einer aus Amid-Imid-Harz, Polyimid-Harz, Epoxidharz und Polyesterharz.
  • Das Amid-Imid-Harz weist eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit auf, und deshalb kann eine ausgezeichnete elektrische Isolierung in der Drossel sichergestellt werden, welche hohe Temperaturen erreicht. Ferner ist das Polyesterharz preiswert und kann mit Leichtigkeit gekauft werden. Weiterhin weist das Polyimid-Harz eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit und isolierende Charakteristik auf. Das Epoxidharz weist eine ausgezeichnete isolierende Charakteristik auf, und kann auch als ein Haftmittel dienen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Drossel der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, eine Haftmittelschicht zu enthalten, die an zumindest einer Position zwischen dem Bodenplattenabschnitt und dem isolierenden Bogen, und einer Position zwischen dem isolierenden Bogen und dem Spulenelement, angeordnet ist. Es ist selbstverständlich, dass es am meisten bevorzugt ist, die Haftmittelschicht an beiden der Positionen angeordnet zu enthalten, d. h. zwischen dem Bodenplattenabschnitt und dem isolierenden Bogen und zwischen dem isolierenden Bogen und dem Spulenelement.
  • Ein Vorsehen der Haftmittelschicht kann eine falsche Anbringung bzw. Ausrichtung des kombinierten Produkts in dem Gehäuse effektiv verhindern.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Drossel der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die Haftmittelschicht durch Aushärten von einem des Silikonharzes, des Acrylharzes und des Epoxidharzes erhalten wird.
  • Da das Harz ausgezeichnet in der thermischen Leitfähigkeit ist, kann Wärme effektiv von dem Spulenelement an den isolierenden Bogen, und von dem isolierenden Bogen an den Bodenplattenabschnitt des Gehäuses, übertragen werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Drossel der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, ein Presselement zu enthalten, das das kombinierte Produkt gegen den Bodenplattenabschnitt drückt.
  • Das Presselement kann eine Blattfeder sein, deren eines Ende an dem Seitenwandabschnitt oder dem Bodenplattenabschnitt befestigt ist, und deren anderes Ende die obere Fläche des kombinierten Produkts drückt. Alternativ kann es ein über Kopf angeordnetes, brückenartiges (invertiert U-förmig) Befestigungsstück bzw. befestigendes Anschlussstück sein (siehe eine zweite Ausführungsform, welche folgen wird) mit seinen gegenüberliegenden Enden an dem Seitenwandabschnitt oder dem Bodenplattenabschnitt befestigt, und mit seinem Zwischenabschnitt die obere Fläche des kombinierten Produkts pressend. Um das kombinierte Produkt an dem Bodenplattenabschnitt zu befestigen, können das Presselement und das Haftmittel in Kombination verwendet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Drossel der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass der Seitenwandabschnitt des Gehäuses aus einem Harzmaterial hergestellt ist, und der Bodenplattenabschnitt des Gehäuses aus einem Metallmaterial hergestellt ist.
  • Von dem Gesichtspunkt einer Verringerung des Gewichts der Drossel ist das Gehäuse vorzugsweise aus einem leichtgewichtigen Material hergestellt, wie beispielsweise ein Harzmaterial. Da das Gehäuse auch dazu dient, an dem Spulenelement der Drossel erzeugte Wärme abzuleiten, ist es für das Gehäuse jedoch bevorzugt, aus einem Metallmaterial hergestellt zu sein. In Übereinstimmung damit, mit der Struktur wie oben beschrieben, bei welcher der Seitenwandabschnitt aus einem Harzmaterial herstellt ist und der Bodenplattenabschnitt aus einem Metallmaterial hergestellt ist, können beide, eine Wärmeableitungscharakteristik und eine Verringerung beim Gewicht erzielt werden.
  • Die Drossel der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise als eine konstituierende Komponente eines Wandlers genutzt werden. Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Wandler der vorliegenden Erfindung ein Schaltelement, einen Ansteuerschaltkreis, der eine Operation des Schaltelements steuert, und eine Drossel, die eine Schaltoperation glättet, wobei der Wandler eine Eingangsspannung gemäß der Operation des Schaltelements umwandelt, und die Drossel die Drossel der vorliegenden Erfindung ist. Der Wandler der vorliegenden Erfindung kann geeignet als eine konstituierende Komponente einer Leistungswandler-Vorrichtung genutzt werden. Gemäß einer Ausführungsform umfasst eine Leistungswandler-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung einen Wandler, der eine Eingangsspannung umwandelt, und einen Umrichter, der mit dem Wandler verbunden ist, um einen Gleichstrom und einen Wechselstrom gegenseitig umzuwandeln, wobei der Leistungswandler durch eine durch den Umrichter umgewandelte Leistung eine Last antreibt, wobei der Wandler der Wandler der vorliegenden Erfindung ist.
  • Der Wandler der vorliegenden Erfindung, der die Drossel der vorliegenden Erfindung umfasst, die ausgezeichnet in der Produktivität ist, und die Leistungswandler-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, die den Selbigen umfasst, sind auch ausgezeichnet in der Produktivität.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Mit der Struktur der Drossel der vorliegenden Erfindung kann die Drossel höchst produktiv hergestellt werden. Ferner kann, gemäß einem Verfahren zur Herstellung einer Drossel der vorliegenden Erfindung, die Drossel der vorliegenden Erfindung einfach und in kurzer Zeit hergestellt werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Explosions-Perspektivansicht, die den Überblick einer Drossel gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
  • 2 ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht der Drossel gemäß der ersten Ausführungsform.
  • 3 ist eine Explosions-Perspektivansicht, die den Überblick eines kombinierten Produkts der in 1 gezeigten Drossel zeigt.
  • 4 (A) ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht der Drossel gemäß einer zweiten Ausführungsform, und (B) ist eine schematische Darstellung eines Befestigungsstücks (Presselement), das für die in (A) gezeigte Drossel verwendet wird.
  • 5 ist eine schematische Ausgestaltungsdarstellung, die schematisch ein Leistungsversorgungssystem eines Hybrid-Fahrzeugs zeigt.
  • 6 ist ein schematisches Schaltbild, das ein Beispiel einer Leistungswandler-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt, die einen Wandler der vorliegenden Erfindung enthält.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Im Folgenden wird eine Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gegeben. In den Zeichnungen bezeichnen identische Bezugszeichen identisch benannte Elemente.
  • <Erste Ausführungsform>
  • <<Gesamtstruktur>>
  • Eine in den 1 und 2 gezeigte Drossel umfasst ein kombiniertes Produkt 10, das eine Kombination aus einem Spulenelement 2 und einem Magnetkern 3 ist, und ein Gehäuse 4, das das kombinierte Produkt 10 lagert. Das Gehäuse 4 ist ein kastenartiges Element, dessen eine Fläche offen ist. Das in dem Gehäuse 4 angeordnete, kombinierte Produkt 10 ist durch ein Dichtungsharz 9 verborgen (siehe 2), mit Ausnahme der Enden des Drahts 2w, der das Spulenelement 2 ausbildet. Die Drossel 1 wird am meisten durch die folgenden zwei Punkte charakterisiert: [1] das Gehäuse 4 ist in einen Bodenplattenabschnitt 40 und einen Seitenwandabschnitt 41 unterteilt; und [2] ein isolierender Bogen 42 ist zwischen das Spulenelement 2 des kombinierten Produkts 10 und den Bodenplattenabschnitt 40 des Gehäuses 4 gelegt. Im Folgenden werden die Bestandteile der Drossel 1 detaillierter beschrieben. Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung der Drossel 1 beschrieben.
  • <<Kombiniertes Produkt>>
  • [Spulenelement]
  • Das Spulenelement 2, das das kombinierte Produkt 10 strukturiert, wird unter Bezugnahme auf die 1 und 3, so wie es angemessen ist, beschrieben. Das Spulenelement 2 umfasst ein Paar an Spulen 2a und 2b und einen Spulenkopplungsabschnitt 2r, der die Spulen 2a und 2b aneinander koppelt. Die Spulen 2a und 2b sind in der Anzahl an Windungen und der Wicklungsrichtung identisch zueinander. Die Spulen 2a und 2b sind jeweils ausgebildet, um hohl quadratisch hülsenartig zu sein, und sind derart seitlich nebeneinander gestellt, dass ihre jeweiligen axialen Richtungen parallel geschaltet sind. Ferner ist der Kopplungsabschnitt 2r ein Abschnitt, welcher in eine U-Form gebogen ist, der die Spulen 2a und 2b auf der anderen Seite (auf der rechten Seite in den 1 und 3) des Spulenelements 2 miteinander verbindet.
  • Das Spulenelement 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist aus einem Draht 2w hergestellt. Der Draht 2w ist aus einem rechteckigen Leiter hergestellt, wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium, versehen mit einer isolierenden Beschichtung (repräsentativ Polyimid-Amid) auf seinem äußeren Umfang. Die Spulen 2a und 2b sind jede ausgebildet, um quadratisch hülsenartig zu sein, dadurch, dass der Draht 2w hochkantig spiralförmig gewickelt wird. Es ist selbstverständlich, dass der Querschnitt des Drahts 2w nicht auf rechteckig beschränkt ist, und er kann kreisförmig, elliptisch oder polygonal sein. Bezüglich der Wicklungsform, kann sie auch ellipsoid hülsenartig sein. Beachten Sie, dass das Spulenelement vorbereitet werden kann durch Vorbereiten der Spulen 2a und 2b mit getrennten Drähten, und Aneinanderfügen der Enden der Drähte, die die Spulen 2a und 2b ausbilden, durch Schweißen oder dergleichen.
  • Die gegenüberliegenden Enden des Drahts 2w, der das Spulenelement 2 ausbildet, werden ungefähr von dem Windungsausbildenden Abschnitt auf einer Endseite (auf der linken Seite in den 1 und 3) des Spulenelements 2 zur Außenseite des Gehäuses 4 gezogen. Die isolierende Beschichtung ist von den herausgezogenen, gegenüberliegenden Enden des Drahts 2w abgezogen. Mit jedem Leiterabschnitt, der außerhalb der isolierenden Beschichtung freiliegt, ist ein leitfähiges Anschlussstück (nicht gezeigt) verbunden. Über das Anschlussstück ist eine externe Vorrichtung (nicht gezeigt) verbunden, wie beispielsweise eine Leistungsversorgung, welche dem Spulenelement 2 Leistung zuführt.
  • [Magnetkern]
  • Eine Beschreibung des Magnetkerns 3 wird unter Bezugnahme auf 3 erfolgen. Der Magnetkern 3 umfasst ein Paar an inneren Kernabschnitten 31 und 32, die jeweils in den Spulen 2a und 2b angeordnet sind, und ein Paar an äußeren Kernabschnitten 33 und 34, die außerhalb des Spulenelements 2 freigelegt sind. Die inneren Kernabschnitte 31 und 32 sind jeweils rechteckig Parallelepiped-förmig. Die äußeren Kernabschnitte 33 und 34 sind jeder zum Beispiel ein säulenförmiges Element mit einer kuppelförmigen Fläche. Jeweilige eine Enden (auf der linken Seite in der Zeichnung) der inneren Kernabschnitte 31 und 32, die beabstandet voneinander angeordnet sind, sind miteinander über einen äußeren Kernabschnitt 33 verbunden, und jeweilige andere Enden (auf der rechten Seite in der Zeichnung) der Kernabschnitte 31 und 32 sind miteinander über den anderen äußeren Kernabschnitt 34 verbunden. Als eine Folge wird der ringförmige Magnetkern 3 durch die inneren Kernabschnitte 31 und 32 und die äußeren Kernabschnitte 33 und 34 ausgebildet.
  • Der innere Kernabschnitt 31 (32) ist ein Laminierungsprodukt, in welchem unterteilte Kerne (Kernstücke) 31m, die aus einem magnetischen Material mit einer im Wesentlichen rechteckigen Parallelepiped-Form hergestellt sind, und Spaltplatten 31g, die eine geringere Permeabilität als die unterteilten Kerne 31m aufweisen, abwechselnd gestapelt sind, während die äußeren Kernabschnitte 33 und 34 jeder ein säulenförmiges Kernstück mit einer kuppelförmigen Bodenfläche und oberen Fläche sind. Die Kernstücke können jedes ein ausgeformtes Produkt sein, unter Verwendung von Magnetpulver, oder ein Laminierungsprodukt, das aus einer Vielzahl an gestapelten, magnetischen dünnen Platten (z. B. elektromagnetische Stahlbögen) aufgebaut ist, die mit einer isolierenden Beschichtung versehen sind. Beachten Sie, dass sich die magnetischen Charakteristika zwischen den unterteilten Kernen 31m, die die inneren Kernabschnitte 31 und 32 strukturieren, und den äußeren Kernabschnitten 33 und 34 unterscheiden können, durch Verwendung unterschiedlicher magnetischer Materialien.
  • Das beispielhafte ausgeformte Produkt, das jedes Kernstück ausbildet, kann sein: ein Pulver-Magnetkern unter Verwendung eines Pulvers aus Eisengruppenmetall wie beispielsweise Fe, Co, Ni, Fe-Basis-Legierung wie beispielsweise Fe-Si, Fe-Ni, Fe-Al, Fe-Co, Fe-Cr und Fe-Si-Al, Seltenerdmetall, oder ein weiches magnetisches Metall wie beispielsweise ein amorphes magnetisches Element; ein gesintertes Produkt, das durch Sintern des oben angegebenen Pulvers, das einem Pressformen ausgesetzt war, erhalten wird; und ein gehärtetes ausgeformtes Produkt, das durch Aussetzen einer Mischung des oben angegebenen Pulvers und Harzes einem Spritzgießen, Formgießen oder dergleichen erhalten wird. Außerdem kann jedes Kernstück ein Ferritkern sein, das ein aus Metalloxid hergestelltes, gesintertes Produkt ist. Das ausgeformte Produkt ist insbesondere dahingehend zu bevorzugen, dass ein Magnetkern in einer beliebigen von verschiedenen dreidimensionalen Formen einfach ausgebildet werden kann.
  • Andererseits können die Spaltplatten 31g aus einem nicht-magnetischen Material hergestellt sein, wie beispielsweise Aluminiumoxid, glasfaserverstärkter Kunststoff und ungesättigtes Polyester, oder sie kann aus einem derartigen nicht-magnetischen Material hergestellt sein, in welchem ein weiches magnetisches Material dispergiert ist. Mit einem beliebigen Material wird es derart ausgewählt, dass die Spaltplatten 31g niedriger in der Permeabilität als die Kernstücke werden.
  • Es ist zu bevorzugen, ein aus einem isolierenden Harz hergestelltes Haftmittel zu verwenden, um die Kernstücke 31m, 33 und 34 und die Spaltplatten 31g aneinander zu binden. Das ausgehärtete Haftmittel aus isolierendem Harz verbleibt als eine Haftschicht 7 zwischen jedem einzelnen der Kernstücke 31m, 33 und 34 und der Spaltplatte 31g. Beachten Sie, dass in 3 eine von einer Vielzahl an Haftschichten 7 in der Explosionsansicht des inneren Kernabschnitts 31 kreuzschraffiert ist. Praktisch ist die Haftschicht 7 jedoch zwischen jedem einzelnen der Kernstücke 31m, 33 und 34 und den Spaltplatten 31g ausgebildet. Als das Haftmittel aus isolierendem Harz, das hierin verwendet wird, kann das gleiche Haftmittel verwendet werden, das genutzt wird zum miteinander Verbinden des Bodenplattenabschnitts 40 des Gehäuses 4 und des isolierenden Bogens 42, und zum miteinander Verbinden des isolierenden Bogens 42 und des kombinierten Produkts 10, welches später beschrieben wird. Beachten Sie, dass es zu bevorzugen ist, dass das Haftmittel von der bei Raumtemperatur aushärtenden Art ist.
  • [Spulenkörper]
  • Das kombinierte Produkt 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Spulenkörper 5 zum Steigern der Isoliercharakteristik zwischen dem Spulenelement 2 und dem Magnetkern 3. Als das konstituierende Material des Spulenkörpers kann ein Isoliermaterial wie beispielsweise Polyphenylensulfid(PPS)-Harz, Polytetrafluorethylen(PTFE)-Harz, und flüssigkristallines Polymer (LCP) verwendet werden. Der Spulenkörper 5 kann strukturiert sein, um einen inneren Spulenkörper 51 (52) zu enthalten, der an dem äußeren Umfang des inneren Kernabschnitts 31 (32) angeordnet ist, und ein Paar an rahmenartigen Spulenkörpern 53 und 54, die an den Endflächen des Spulenelements 2 (die Flächen, wo Windungen der Spule ringförmig erscheinen) aneinander stoßen.
  • Der innere Spulenkörper 51 ist aus einem Paar an Spulenkörperstücken 51a und 51b aufgebaut, jedes mit einem Querschnitt mit „]”-Form und aus einem isolierenden Material hergestellt (der innere Spulenkörper 52 ist auf eine ähnliche Art und Weise strukturiert). Das Spulenkörperstück 51a (51b) ist strukturiert, um die gesamte obere Fläche (die gesamte Bodenfläche) und einen Teil der linken Fläche und der rechten Fläche des inneren Kernabschnitts 31 zu bedecken. Folglich werden die Spulenkörperstücke 51a und 51b, die an dem inneren Kernabschnitt 31 angebracht sind, nicht miteinander in Kontakt gebracht. Durch Verwenden einer derartigen Struktur kann das Material des inneren Spulenkörpers 51 (52) verringert werden, und der Kontaktbereich zwischen dem inneren Kernabschnitt 31 (32) und dem Dichtungsharz kann vergrößert werden. Beachten Sie, dass der innere Spulenkörper 51 ein hülsenartiges Element sein kann, welches entlang des gesamten äußeren Umfangs des inneren Kernabschnitts 31 angeordnet ist, wenn es an den inneren Kernabschnitt 31 angebracht ist.
  • Die rahmenartigen Spulenkörper 53 und 54 sind jeder flach plattenförmig, mit einem Paar an Öffnungsabschnitten, in welche die inneren Kernabschnitte 31 und 32 jeweils eingeführt sind. Ferner weisen die rahmenartigen Spulenkörper 53 und 54 kurze hülsenartige Abschnitte auf, die zu den inneren Kernabschnitten 31 und 32 vorstehen, um ein Einführen der inneren Kernabschnitte 31 und 32 zu erleichtern. Ferner ist an dem rahmenartigen Spulenkörper 54 ein Flanschabschnitt 54f vorgesehen, an welchem der Spulenkopplungsabschnitt 2r platziert ist, zum Isolieren zwischen dem Spulenkopplungsabschnitt 2r und dem äußeren Kernabschnitt 32.
  • Beachten Sie, dass anstelle der inneren Spulenkörper 51 und 52 ein isolierender Bogen um den äußeren Umfang der inneren Kernabschnitte 31 und 32 gewunden sein kann. Da ein Silikon-Bogen eine ausgezeichnete elektrische Isoliercharakteristik besitzt und eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist, weist der Silikon-Bogen zum Beispiel völlig die Funktionen ähnlich jenen der inneren Spulenkörper 51 und 52 auf.
  • <<Gehäuse>>
  • Eine Beschreibung des Gehäuses 4 wird unter Bezugnahme auf 1 gegeben. Das Gehäuse 4, das das kombinierte Produkt 10 lagert, umfasst den flachen plattenartigen Bodenplattenabschnitt 40 und den Seitenwandabschnitt 41, der vorgesehen ist, um aufrecht von dem Bodenplattenabschnitt 40 hochzustehen. Der Bodenplattenabschnitt 40 und der Seitenwandabschnitt 41 sind als separate Elemente strukturiert.
  • [Bodenplattenabschnitt und Seitenwandabschnitt]
  • (Bodenplattenabschnitt)
  • Der Bodenplattenabschnitt 40 ist eine quadratische Platte, die an dem Montageobjekt befestigt ist, wenn die Drossel 1 in dem Montageobjekt, wie beispielsweise eine Kühlbasis, montiert ist. Der Bodenplattenabschnitt 40 weist Flanschabschnitte 400 auf, die jeweils, von den vier Ecken, vorstehen. Jeder der Flanschabschnitte 400 ist mit einer Bolzenbohrung 400h versehen, durch welche ein Bolzen (nicht gezeigt) zum Befestigen des Gehäuses 4 an dem Montageobjekt eingeführt ist. Die Bolzenbohrungen 400h sind vorgesehen, um kontinuierlich zu Bolzenbohrungen 411h des Seitenwandabschnitts 41 zu sein, welcher später beschrieben wird. Die Bolzenbohrungen 400h und 411h können jede eine Durchgangsbohrung sein, die kein Gewinde aufweist, oder ein Schraubloch, das ein Gewinde aufweist. Auch kann die Anzahl der Bolzenbohrungen 400h und 411h, so wie es angemessen ist, ausgewählt werden.
  • (Seitenwandabschnitt)
  • Der Seitenwandabschnitt 41 ist ein hülsenartiges Rahmenelement. Der Seitenwandabschnitt 41 ist angeordnet, um das kombinierte Produkt 10 zu umgeben, wenn das Gehäuse 4 zusammengebaut ist, mit seinem einen Öffnungsabschnitt durch den Bodenplattenabschnitt 40 verschlossen und seinem anderen Öffnungsabschnitt geöffnet. In Verbindung mit dem Seitenwandabschnitt 41, wenn die Drossel 1 an dem Montageobjekt angeordnet ist, ist hier der Bereich, der die Montageseite wird, quadratisch, wobei er sich an die äußere Form des Bodenplattenabschnitts 40 anpasst, und der Bereich an der Öffnungsseite ist in einer gebogenen ebenen Form, die sich an die äußere Umfangsfläche des kombinierten Produkts 10 anpasst.
  • Zusätzlich kann der Seitenwandabschnitt 41 mit einem Anschlussblock (nicht gezeigt) versehen sein, an welchem Anschlussstücke befestigt werden können. Zum Beispiel sollte ein überhängender Abschnitt vorgesehen werden, um die im Wesentlichen trapezförmige Fläche des äußeren Kernabschnitts 33 an dem oberen Öffnungsabschnitt des in 1 gezeigten Gehäuses 4 zu bedecken, und die obere Fläche des überhängenden Abschnitts sollte als der Anschlussblock genutzt werden.
  • (Anbringungsstelle)
  • An dem Bereich an der Montageseite des Seitenwandabschnitts 41, ähnlich zu den Bodenplattenabschnitten 40, sind Anbringungsstellen ausgebildet, die mit den Flanschabschnitten 411 versehen sind, die jeweils, von den vier Ecken, vorstehen. Die Flanschabschnitte 411 sind mit den Bolzenbohrungen 411h versehen. Die Bolzenbohrungen 411h können lediglich aus dem konstituierenden Material des Seitenwandabschnitts 41 ausgebildet sein. Alternativ kann ein Metallrohr an der Position von jedem Flanschabschnitt 411 umspritzt bzw. durch Inserttechnik vorgesehen werden, derart dass das Metallrohr als die Bolzenbohrung 411h genutzt werden kann. In diesem Fall kann eine Kriechverformung des Flanschabschnitts 411 unterdrückt werden.
  • Als ein Entwurf zum aneinander Koppeln des Bodenplattenabschnitts 40 und des Seitenwandabschnitts 41 kann, alternativ zur Verwendung von Bolzen, ein angemessenes Haftmittel verwendet werden. Wenn ein Haftmittel verwendet wird, ist es zu bevorzugen einen konvexen Abschnitt an einem des Bodenplattenabschnitts 40 und des Seitenwandabschnitts 41 auszubilden, und einen konkaven Abschnitt auszubilden, der zu dem konvexen Abschnitt an dem anderen des Bodenplattenabschnitts 40 und des Seitenwandabschnitts 41 passt, derart dass die Position des Seitenwandabschnitts 41 relativ zu dem Bodenplattenabschnitt 40 eindeutig bestimmt werden kann. In diesem Fall können die Bolzenbohrungen 411h nicht an dem Seitenwandabschnitt 41 ausgebildet sein, und die Drossel 1 kann dadurch an dem Befestigungsobjekt befestigt sein, dass der Bodenplattenabschnitt 40 an dem Befestigungsobjekt befestigt ist, wenn die Bolzen festgezogen sind. Wie später beschrieben wird, wenn der Bodenplattenabschnitt 40 aus einem Metallmaterial hergestellt ist, während der Seitenwandabschnitt 41 aus einem Harzmaterial hergestellt ist, kann somit eine Kriechverformung des Harzmaterials, die dadurch verursacht wird, dass die Bolzen festgezogen sind, unterdrückt werden, und es kann verhindert werden, dass sich der Befestigungszustand der Drossel 1 an dem Befestigungsobjekt löst.
  • (Material)
  • Das konstituierende Material des Gehäuses 4 kann zum Beispiel ein Metallmaterial sein. Da ein Metallmaterial im Allgemeinen eine ausgezeichnete thermische Leitfähigkeit aufweist, kann das Gehäuse 4, das eine ausgezeichnete Wärmeableitungscharakteristik besitzt, erhalten werden. Das spezifische Metallmaterial kann zum Beispiel Aluminium, Magnesium, Kupfer, Silber, eine Legierung der vorangehenden Metalle und nichtrostenden Stahl umfassen. Bei Verwendung von Aluminium oder einer Legierung davon kann insbesondere das Gehäuse 4 vorbereitet werden, das leichtgewichtig ist und eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit aufweist. Wenn das Gehäuse 4 aus einem Metallmaterial hergestellt ist, kann das Gehäuse 4 durch Umformtechnik, wie beispielsweise Pressformen, ausgebildet werden, ohne auf Gießen, wie beispielsweise Druckgießen, beschränkt zu sein.
  • Ferner kann als das konstituierende Material des Gehäuses 4 ein Nicht-Metallmaterial verwendet werden, wie beispielsweise Polybutylenterepthalat-(PBT)-Harz, Urethan-Harz, Polyphenylensulfid-(PPS)-Harz und Acrylnitril-Butadien-Styrol-(ABS)-Harz. Da derartige Harzmaterialien im Allgemeinen eine ausgezeichnete elektrische Isoliercharakteristik besitzen, kann die Isoliercharakteristik zwischen dem kombinierten Produkt 10 und dem Gehäuse 4 gesteigert werden. Wenn ein aus Keramik hergestellter Füllstoff (siehe Beschreibung des Füllstoffs des Dichtungsharzes, welche folgen wird) in das Harzmaterial gemischt wird, kann ferner die Wärmeableitungscharakteristik verbessert werden. Wenn das Gehäuse 4 aus Harz hergestellt ist, kann Spritzgießen geeigneterweise genutzt werden.
  • Hier kann das konstituierende Material des Bodenplattenabschnitts 40 und dasjenige des Seitenwandabschnitts 41, die das Gehäuse 4 strukturieren, so wie es angemessen ist ausgewählt werden. Der Bodenplattenabschnitt 40 und der Seitenwandabschnitt 41 können aus einem Material der ähnlichen Art hergestellt werden, oder sie können aus Materialien von unterschiedlichen Arten hergestellt werden. Insbesondere ist es bevorzugt, den Bodenplattenabschnitt 40 durch ein Metallmaterial, wie beispielsweise Aluminium, und den Seitenwandabschnitt 41 durch ein Harzmaterial, wie beispielsweise ein PBT-Harz, zu strukturieren. Auf diese Art und Weise kann die Wärme von dem kombinierten Produkt 10 schnell, über den Bodenplattenabschnitt 40, an die Kühlbasis (das Befestigungsobjekt, an welchem die Drossel 1 angebracht ist) abgeleitet werden, und das kombinierte Produkt 10 kann von der Außenseite durch den Seitenwandabschnitt 41 effektiv isoliert werden.
  • <<Isolierender Bogen>>
  • Wie in 1 und 2 gezeigt, ist der isolierende Bogen 42 zwischen dem Bodenplattenabschnitt 40 des Gehäuses 4 und dem Spulenelement 2 des kombinierten Produkts 10 angeordnet, das in dem Gehäuse 4 gelagert ist. Wie in der Zeichnung gezeigt, obwohl der isolierende Bogen 42 vorzugsweise über dem Abschnitt ausgebildet ist, der der gesamten Bodenfläche des kombinierten Produkts 10 entspricht, kann er lediglich über der Stelle ausgebildet sein, die dem Spulenelement 2 entspricht. Da der isolierende Boden 42 dazu gedacht ist, eine elektrische Isolierung zwischen dem Gehäuse 4 (der Bodenplattenabschnitt 40) und dem Spulenelement 2 (die Spulen 2a und 2b) sicherzustellen, ist es erforderlich, dass der isolierende Bogen 42 eine vorgeschriebene Spannungsfestigkeitscharakteristik (2,5 kV/50 μm oder mehr mit der Drossel 1) besitzt. Ferner ist es für den isolierenden Bogen 42 zu bevorzugen, eine ausgezeichnete thermische Leitfähigkeit zu besitzen, derart dass die an dem Spulenelement 2 (die Spulen 2a und 2b) erzeugte Wärme effektiv an den Bodenplattenabschnitt 40 übertragen werden kann. Vorzugweise ist die thermische Leitfähigkeit des isolierenden Bogens 42 so hoch wie möglich. Beispielsweise beträgt die thermische Leitfähigkeit 0,1 W/m·K oder mehr, vorzugsweise 0,15 W/m·K oder mehr, bevorzugter 0,5 W/m·K oder mehr, noch bevorzugter 1 W/m·K oder mehr, und besonders bevorzugt 2,0 W/m·K oder mehr.
  • Die Dicke des isolierenden Bogens 42 kann so wie es angemessen ist ausgewählt werden, um die zwischen dem Bodenplattenabschnitt 40 und dem Spulenelement 2 erforderliche Isolations- bzw. Isoliercharakteristik zu erfüllen. Hinsichtlich der Dicke des isolierenden Bogens 42, obwohl sie von dem Material des isolierenden Bogens 42 abhängt, wird eine Dicke von ungefähr 30 μm oder mehr ausreichen. Da ein übermäßig dicker isolierender Bogen 42 sinnlos ist, sollte die obere Grenze der Dicke des isolierenden Bogens 100 μm betragen. Ferner sollte die Dicke des isolierenden Bogens 42 auch unter Berücksichtigung der thermischen Leitfähigkeit des verwendeten Materials festgelegt werden. Wenn die thermische Leitfähigkeit des isolierenden Bogens 42 zum Beispiel hoch ist (z. B. der isolierende Bogen aus Epoxidharz = 0,7 W/m·K), kann der isolierende Bogen 42 dicker sein (z. B. 100 bis 300 μm); wenn die thermische Leitfähigkeit gering ist (z. B. der isolierende Bogen aus Polyimidharz = 0,16 W/m·K), sollte der isolierende Bogen 42 in der Dicke verringert sein, in dem Bereich, in welchem eine Isolierung zwischen dem Spulenelement 2 und dem Bodenplattenabschnitt 40 der Drossel 1 sichergestellt werden kann (z. B. 10 bis 50 μm).
  • Das spezifische Material des isolierenden Bogens 42 kann zum Beispiel Amid-Imid-Harz, Polyimidharz, Polyesterharz und Epoxidharz umfassen. Die Spannungsfestigkeitscharakteristik des 50 μm messenden Amid-Imid-Harzes beträgt 7 kV und die thermische Leitfähigkeit davon beträgt ungefähr 0,34 W/m·K; die Spannungsfestigkeitscharakteristik von 50 μm messendem Polyimidharz beträgt 7 kV und die thermische Leitfähigkeit davon beträgt ungefähr 0,29 W/m·K; die Spannungsfestigkeitscharakteristik von 50 μm messendem Polyesterharz beträgt 7 kV und die thermische Leitfähigkeit davon beträgt ungefähr 0,33 W/m·K; und die Spannungsfestigkeitscharakteristik des 50 μm messenden Epoxidharzes beträgt 5 kV und die thermische Leitfähigkeit davon beträgt ungefähr 0,7 W/m·K. Alternativ kann der einen keramischen Füllstoff enthaltende isolierende Bogen 42 verwendet werden. Die Keramik kann zum Beispiel Siliziumnitrid (Si3N4), Aluminiumoxid (Al2O3), Aluminiumnitrid (AlN), Bornitrid (BN) und Siliziumcarbid (SiC) umfassen.
  • Der isolierende Bogen 42 und der Bodenplattenabschnitt 40 können durch ein Isolierharz-Haftmittel bzw. Haftmittel aus isolierendem Harz miteinander verbunden werden. Ferner können auch der isolierende Bogen 42 und das Spulenelement 2 durch ein Isolierharz-Haftmittel miteinander verbunden werden. Indem das Haftmittel aushärtet, wird eine Haftmittelschicht zwischen dem isolierenden Bogen 42 und dem Bodenplattenabschnitt 40 ausgebildet, und zwischen dem isolierenden Bogen 42 und dem Spulenelement 2. In Verbindung mit der vorliegenden Ausführungsform wird lediglich eine Haftmittelschicht 8, die zwischen dem isolierenden Bogen 42 und dem Spulenelement 2 ausgebildet ist, dargestellt (siehe den kreuzschraffierten Abschnitt des isolierenden Bogens 42 in 1). Wie in der Zeichnung gezeigt, ist es zu bevorzugen, dass sich die Haftmittelschicht 8 über die gesamte Oberfläche des isolierenden Bogens 42 erstreckt. Auf diese Art und Weise kann das kombinierte Produkt 10 fest bzw. stabil an dem Bodenplattenabschnitt 40 des Gehäuses 4 befestigt werden, und die von dem Spulenelement 2 des kombinierten Produkts 10 erzeugte Wärme kann effektiv an den isolierenden Bogen 42 übertragen werden.
  • Obwohl die Haftmittelschicht 8 auf der Voraussetzung basiert, dass sie eine Isoliercharakteristik aufweist (und so ist die nicht gezeigte Haftmittelschicht zwischen dem isolierenden Bogen 42 und dem Bodenplattenabschnitt 40), ist sie hier hauptsächlich dazu gedacht, die Elemente sicher zu verbinden. Das heißt, die Isolierung zwischen dem Spulenelement 2 und dem Bodenplattenabschnitt 40 der Drossel 1 wird lediglich durch den isolierenden Bogen 42 garantiert. Folglich ist die Dicke der Haftmittelschicht 8 nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel sollte das Haftmittel mit einer Dicke von ungefähr 300 bis 800 μm auf zumindest eines der zwei zu fügenden Elemente aufgebracht werden. Danach sollten die Elemente in der Richtung zueinander hin zusammengedrückt werden, derart dass die Haftmittelschicht 8 mit einer Dicke von ungefähr 20 bis 100 μm zwischen ihnen ausgebildet wird.
  • Das isolierende Harz, das die Haftmittelschicht 8 strukturiert, kann zum Beispiel Silikonharz, Acrylharz und Epoxidharz enthalten. Da Acrylharz bei Raumtemperaturen aushärtet, kann insbesondere das Aushärten des Harzes schnell fertiggestellt werden. Das Haftmittel aus dem isolierenden Harz kann im Voraus mit dem isolierenden Bogen 42 als eine Schicht integriert werden, oder kann später auf den isolierenden Bogen 42 aufgebracht werden.
  • Unter Berücksichtigung des Vorangehenden, als die Struktur des spezifischen isolierenden Bogens 42, wird ein isolierender Bogen 42 vorbereitet, der aus einem aus Epoxidharz hergestellten Basismaterialbogen mit einer Dicke von ungefähr 25 μm und einer Epoxidharz-Haftmittelschicht aufgebaut ist, welche auf einer Seite des Basismaterialbogens vorgesehen ist, um eine Dicke von ungefähr 30 μm aufzuweisen, und die Haftmittelschicht wird an die Seite des Bodenplattenabschnitts 40 gebunden bzw. mit ihr verbunden. Nachfolgend wird ein Haftmittel aus Epoxidharz auf die andere Seite des Basismaterialbogens aufgebracht, um eine Dicke von ungefähr 500 μm aufzuweisen, und die Drossel 1 wird darauf platziert. Dann wird die Drossel 1 von oben gedrückt, derart dass das Haftmittel auf der anderen Seite des Basismaterialbogens (auf der Seite des Spulenelements 2) zusammengedrückt wird, um eine Dicke von ungefähr 100 μm aufzuweisen.
  • <<Dichtungsharz>>
  • Das Gehäuse 4 wird mit dem Dichtungsharz 9 gefüllt, das aus einem isolierenden Harz hergestellt ist. Hier werden die Enden des Drahts 2w nach außerhalb des Gehäuses 4 gezogen, um außerhalb des Dichtungsharzes 9 freizuliegen. Das Dichtungsharz 9 kann zum Beispiel Epoxidharz, Urethanharz und Silikonharz enthalten. Es ist für das Dichtungsharz 9 zu bevorzugen, einen Füllstoff zu enthalten, der eine ausgezeichnete Isoliercharakteristik und thermische Leitfähigkeit besitzt, z. B. ein aus zumindest einer Art von Keramik hergestellter Füllstoff, die aus Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Bornitrid, Mullit, Silica und Siliziumkarbid ausgewählt wird, um dadurch die Wärmeableitungscharakteristik des Dichtungsharzes 9 zu verbessern.
  • Wenn das Gehäuse 4 mit dem Dichtungsharz 9 gefüllt wird, ist es zu bevorzugen, eine Dichtung 6 anzuordnen, um zu verhindern, dass nicht ausgehärtetes Harz aus einem Zwischenraum zwischen dem Bodenplattenabschnitt 40 und dem Seitenwandabschnitt 41 leckt. Die Dichtung 6 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein ringförmiges Element mit einer Größe, die groß genug ist, um mit dem äußeren Umfang des kombinierten Produkts 10, das aus dem Spulenelement 2 und dem Magnetkern 3 aufgebaut ist, in Eingriff zu gelangen, und ist aus einem Kunstkautschuk hergestellt. Ein beliebiges angemessenes Material kann jedoch für die Dichtung 6 verwendet werden.
  • Die oben beschriebene Drossel 1 kann für eine Leistungswandler-Vorrichtung für ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug verwendet werden. Die Erregungsbedingungen der Drossel einer derartigen Verwendung sind: der maximale Strom (Gleichstrom) beträgt ungefähr 100 A bis 1000 A; die Durchschnittsspannung beträgt ungefähr 100 V bis 1000 V; und die Arbeitsfrequenz beträgt ungefähr 5 kHz bis 100 kHz.
  • <<Herstellung der Drossel>>
  • Die wie oben beschrieben strukturierte Drossel 1 kann auf die folgende Art und Weise hergestellt werden.
  • Zuerst wird das kombinierte Produkt 10 durch Kombinieren des Spulenelements 2 und des Magnetkerns 3 ausgebildet. Insbesondere wird, wie in 3 gezeigt, der innere Kernabschnitt 31 (32) dadurch ausgebildet, dass die unterteilten Kerne 31m und die Spaltplatten 31g durch ein Haftmittel miteinander verbunden werden. Als das Haftmittel sollte ein Haftmittel verwendet werden, das aus einem bei Raumtemperatur aushärtenden Acrylharz hergestellt ist.
  • Als nächstes, in dem Zustand wo der innere Spulenkörper 51 (52) an dem äußeren Umfang des vorbereiteten inneren Kernabschnitts 31 (32) angeordnet ist, wird der innere Kernabschnitt 31 (32) in die Spule 2a (2b) eingeführt. Dann wird der äußere Kernabschnitt 33 angeordnet, um zwischen einen Enden der inneren Kernabschnitte 31 und 32 über den rahmenartigen Spulenkörper 53 zu verbinden; und der äußere Kernabschnitt 34 wird angeordnet, um zwischen anderen Enden der inneren Kernabschnitte 31 und 32 über den rahmenartigen Spulenkörper 54 zu verbinden. Somit wird das kombinierte Produkt 10 ausgebildet. Die Endfläche des inneren Kernabschnitts 31 (32) liegt außerhalb des Öffnungsabschnitts des rahmenartigen Spulenkörpers 53 (54) frei, um mit der inneren Endfläche des äußeren Kernabschnitts 33 (34) in Kontakt gebracht zu werden. Es ist zu bevorzugen, das Acrylharz-Haftmittel auch beim Miteinanderverbinden des inneren Kernabschnitts 31 (32) und des äußeren Kernabschnitts 33 (34) zu verwenden.
  • Andererseits wird, wie in 1 gezeigt, eine Aluminiumplatte in eine vorgeschriebene Form ausgestanzt, um den Bodenplattenabschnitt 40 auszubilden. Dann wird an dem Bodenplattenabschnitt 40 der isolierende Bogen 42 verbunden. Der beispielhaft in der vorliegenden Ausführungsform gezeigte isolierende Bogen 42 weist Epoxidharz auf seiner einen Seite laminiert auf. Dadurch, dass er einem thermischen Pressen ausgesetzt wird, kann der isolierende Bogen 42 auf dem Bodenplattenabschnitt 40 gebunden bzw. mit ihm verbunden werden. Es ist unnötig zu sagen, dass der Bodenplattenabschnitt 40 und der isolierende Bogen 42 durch Aufbringen eines Haftmittels auf dem Bodenplattenabschnitt 40 miteinander verbunden werden können.
  • Als nächstes wird, nachdem das Haftmittel auf den isolierenden Bogen 42 aufgebracht ist, das kombinierte Produkt 10 auf dem isolierenden Bogen 42 platziert, und das Haftmittel wird ausgehärtet. Beim Durchführen der Verbindungstätigkeit des isolierenden Bogens 42 mit dem Bodenplattenabschnitt 40 und der Anbringungstätigkeit des kombinierten Produkts 10 auf dem isolierenden Bogen 42, da kein Seitenwandabschnitt 41 an dem Bodenplattenabschnitt 40 angebracht wird, können hier derartige Tätigkeiten mit Leichtigkeit durchgeführt werden. Beachten Sie, dass es zu bevorzugen ist, ein Acrylharz als das Haftmittel zu verwenden, weil das Haftmittel bei Raumtemperaturen ausgehärtet werden kann.
  • Als nächstes wird der Seitenwandabschnitt 41, der durch Spritzgießen oder dergleichen in eine vorgeschriebene Form ausgebildet ist, von oberhalb des kombinierten Produkts 10 angeordnet, um den äußeren Umfang des kombinierten Produkts 10 zu umgeben. Zu diesem Zeitpunkt wird die Dichtung 6 angeordnet, um dem äußeren Randabschnitt des Bodenplattenabschnitts 40 zu entsprechen. Dann werden der Bodenplattenabschnitt 40 und der Seitenwandabschnitt 41 durch getrennt vorbereitete Bolzen (nicht gezeigt) integriert. Durch diesen Prozess wird das kastenartige Gehäuse 4 zusammengebaut, und der Zustand, wo das kombinierte Produkt 10 in dem Gehäuse 4 gelagert ist, kann erzielt werden.
  • Schließlich wird die Drossel 1 dadurch vervollständigt, dass das Gehäuse 4 mit dem Dichtungsharz 9 gefüllt wird und das Dichtungsharz 9 ausgehärtet wird.
  • <<Wirkung>>
  • Die wie oben beschrieben strukturierte Drossel kann mit einer ausgezeichneten Produktivität hergestellt werden. Das ist hauptsächlich aufgrund der folgenden Gründe (1) bis (3) so.
    • (1) Isolierung zwischen dem Gehäuse 4 und dem Spulenelement 2 kann mit Leichtigkeit sichergestellt werden, einfach durch Zulassen, dass der isolierende Bogen 42 zwischen dem Bodenplattenabschnitt 40 des Gehäuses 4 und dem Spulenelement 2 des kombinierten Produkts 10 angeordnet wird.
    • (2) Die vervollständigte Drossel 1 leidet kaum an Problemen, da der isolierende Bogen 42 genutzt werden kann, nachdem überprüft wurde, dass er keinen Defekt aufweist.
    • (3) Das Gehäuse 4 ist aus dem Bodenplattenabschnitt 40 und dem Seitenwandabschnitt 41 aufgebaut, welche später miteinander kombiniert werden. Wenn der isolierende Bogen 42 mit dem Bodenplattenabschnitt 40 verbunden wird, ist deshalb der Seitenwandabschnitt 41 nicht vorhanden, wenn das kombinierte Produkt 10 auf dem isolierenden Bogen 42 angeordnet wird.
  • <Zweite Ausführungsform>
  • Bei einer zweiten Ausführungsform wird, unter Bezugnahme auf 4, eine Beschreibung einer Drossel 1' gegeben, bei welcher das kombinierte Produkt 10 im Inneren des Gehäuses 4 durch Presselemente (Befestigungsstücke 43 und 44) befestigt ist. Die Struktur mit Ausnahme von den Befestigungsstücken 43 und 44 ist identisch mit derjenigen bei der ersten Ausführungsform.
  • Bei der Drossel 1' ist keine Haftschicht zwischen dem isolierenden Bogen 42 und dem kombinierten Produkt 10 ausgebildet. Um den isolierenden Bogen 42 und das kombinierte Produkt 10 in engen Kontakt miteinander zu bringen, werden stattdessen die Befestigungsstücke 43 und 44 verwendet. Die Befestigungsstücke 43 und 44 sind jedes über Kopf bzw. hängend brückenartig. Gegenüberliegende Endabschnitte 43a und 43a des Befestigungsstücks 43 sind an dem Bodenplattenabschnitt 40 befestigt, und ein Zwischenabschnitt 43b davon stößt an die obere Fläche des äußeren Kernabschnitts 33 oder 34 an (siehe insbesondere 4(B)). Folglich werden durch die Befestigungsstücke 43 und 44 die äußeren Kernabschnitte 33 und 34 zu dem Bodenplattenabschnitt 40 hin gedrückt und daran befestigt. Beachten Sie, dass die Befestigungsstelle der gegenüberliegenden Endabschnitte 43a und 43a der Seitenwandabschnitt 41 sein kann.
  • Alternativ kann anstelle der Befestigungsstücke 43 und 44 eine Blattfeder genutzt werden, um den isolierenden Bogen 42 und das kombinierte Produkt 10 in engen Kontakt miteinander zu bringen. In diesem Fall sollte, obwohl es nicht in der Zeichnung gezeigt ist, ein Ende der Blattfeder an dem Bodenplattenabschnitt 40 oder dem Seitenwandabschnitt 41 befestigt sein, und das andere Ende davon sollte an der oberen Fläche der äußeren Kernabschnitte 33 und 34 anstoßen. Zu diesem Zeitpunkt kann, durch Zulassen, dass die Blattfeder ausgelenkt wird, der Zustand erreicht werden, wo die äußeren Kernabschnitte 33 und 34 durch den Bodenplattenabschnitt 40 gedrückt werden.
  • <Dritte Ausführungsform>
  • Die Drossel gemäß einer beliebigen der ersten und zweiten Ausführungsformen kann zum Beispiel als eine konstituierende Komponente eines an einem Fahrzeug oder dergleichen montierten Wandlers genutzt werden, oder als eine konstituierende Komponente einer Leistungswandler-Vorrichtung, die den Wandler umfasst.
  • Wie in 5 gezeigt, umfasst zum Beispiel ein Fahrzeug 1200, wie beispielsweise ein Hybridfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug, eine Hauptbatterie 1210, eine mit der Hauptbatterie 1210 verbundene Leistungswandler-Vorrichtung 1100, und einen Motor (eine Last) 1220, der durch von der Hauptbatterie 1210 zugeführte Leistung angetrieben wird und zum Fahren dient. Der Motor 1220 ist repräsentativ ein Dreiphasen-Wechselstrom-Motor. Der Motor 1220 treibt in der Fahr-Betriebsweise Räder 1250 an und wirkt als ein Generator in der regenerativen Betriebsweise. In dem Fall eines Hybridfahrzeugs umfasst das Fahrzeug 1200 zusätzlich zu dem Motor 1220 eine Maschine. Obwohl ein Einlass als ein Ladungsabschnitt des Fahrzeugs 1200 in 5 gezeigt ist, kann ein Anschluss bzw. Stecker enthalten sein.
  • Die Leistungswandler-Vorrichtung 1100 umfasst einen Wandler bzw. Konverter 1110, der mit der Hauptbatterie 1210 verbunden ist, und einen Umrichter bzw. Inverter 1120, der mit dem Wandler 1110 verbunden ist, um eine gegenseitige Umwandlung zwischen Gleichstrom und Wechselstrom durchzuführen. Wenn das Fahrzeug 1200 in der Fahr-Betriebsweise ist, erhöht der Wandler 1110 in diesem Beispiel eine DC-Spannung (Eingangsspannung) von ungefähr 200 V bis 300 V der Hauptbatterie 1210 auf ungefähr 400 V bis 700 V, und versorgt den Umrichter 1120 mit der erhöhten Leistung. Ferner erniedrigt der Wandler 1110 in der regenerativen Betriebsweise eine DC-Spannungs-(Eingangsspannungs-)Ausgabe von dem Motor 1220 durch den Umrichter 1120 auf eine DC-Spannung, die für die Hauptbatterie 1210 geeignet ist, derart dass die Hauptbatterie 1210 mit der DC-Spannung geladen wird. Wenn das Fahrzeug 1200 in der Fahr-Betriebsweise ist, wandelt der Umrichter 1120 den durch den Wandler 1110 erhöhten Gleichstrom in einen vorgeschriebenen Wechselstrom um, und versorgt den Motor 1220 mit dem Wechselstrom. Bei der regenerativen Betriebsweise wandelt der Umrichter 1120 die AC-Ausgabe von dem Motor 1220 in Gleichstrom um, und gibt den Gleichstrom an den Wandler 1110 aus.
  • Wie in 6 gezeigt, umfasst der Wandler 1110 eine Vielzahl an Schaltelementen 1111, einen Ansteuerschaltkreis 1112, welcher Operationen der Schaltelemente 1111 steuert, und eine Drossel L. Der Wandler 1110 wandelt (hier führt er Erhöhungen und Erniedrigungen durch) die Eingangsspannung durch wiederholtes Durchführen von AN/AUS (Schaltoperationen) um. Als die Schaltelemente 1111 werden Leistungseinrichtungen wie beispielsweise FETs oder IGBTs verwendet. Die Drossel L nutzt eine Charakteristik einer Spule, welche eine Änderung von Strom stört, welcher durch den Schaltkreis fließt, und weist somit eine Funktion des Glättens der Änderung auf, wenn der Strom durch die Schaltoperation erhöht oder erniedrigt wird. Die Drossel L ist die Drossel gemäß einer beliebigen der oben beschriebenen Ausführungsformen. Da die Drossel 1 oder 1' mit einer ausgezeichneten Produktivität enthalten ist, sind auch die Leistungswandler-Vorrichtung 1100 und der Wandler 1110 ausgezeichnet in der Produktivität.
  • Beachten Sie, dass das Fahrzeug 1200 zusätzlich zu dem Wandler 1110 einen Leistungsversorgungsvorrichtungs-Nutz-Wandler 1150 umfasst, der mit der Hauptbatterie 1210 verbunden ist, und einen Hilfsleistungsversorgungs-Nutz-Wandler 1160, der mit einer Nebenbatterie 1230, die als eine Leistungsquelle von Zusatzeinrichtungen 1240 dient, und der Hauptbatterie 1210 verbunden ist, um eine hohe Spannung der Hauptbatterie 1210 in eine niedrige Spannung umzuwandeln. Der Wandler 1110 führt repräsentativ eine DC-DC-Umwandlung durch, wohingegen der Leistungsversorgungsvorrichtungs-Nutz-Wandler 1150 und der Hilfsleistungsversorgungs-Nutz-Wandler 1160 eine AC-DC-Umwandlung durchführen. Einige Arten des Leistungsversorgungsvorrichtungs-Nutz-Wandlers 1150 führen eine DC-DC-Umwandlung durch. Der Leistungsversorgungsvorrichtungs-Nutz-Wandler 1150 und der Hilfsleistungsversorgungs-Nutz-Wandler 1160 können jeder ähnlich der Drossel gemäß einer beliebigen der vorangehenden Ausführungsformen oder Variationen strukturiert werden, und die Größe und Form der Drossel können so wie es angemessen ist geändert werden. Ferner kann die Drossel gemäß einer beliebigen der vorangehenden Ausführungsformen als ein Wandler genutzt werden, welcher eine Umwandlung für die Eingangsleistung durchführt, und welcher lediglich eine Erhöhung oder eine Erniedrigung durchführt.
  • Beachten Sie, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, und modifiziert, so wie es angemessen ist, innerhalb eines Bereiches praktiziert werden kann, der nicht von der Kernaussage der vorliegenden Erfindung abweicht.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Die Drossel der vorliegenden Erfindung kann geeigneterweise als eine konstituierende Komponente einer Leistungswandler-Vorrichtung genutzt werden, wie beispielsweise ein fahrzeuginterner Wandler eines Hybridfahrzeugs, eines Elektrofahrzeugs, eines Kraftstoffzellenfahrzeugs und dergleichen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1, 1'
    Drossel
    2
    Spulenelement
    2a, 2b
    Spule
    2r
    Drahtkopplungsabschnitt
    2w
    Draht
    3
    Magnetkern
    31, 32
    innerer Kernabschnitt
    31m
    unterteilter Kern (Kernstück)
    31g
    Spaltplatte
    33, 34
    äußerer Kernabschnitt (Kernstück)
    4
    Gehäuse
    40
    Bodenplattenabschnitt
    400
    Flanschabschnitt
    400h
    Bolzenbohrung
    41
    Seitenwandabschnitt
    411
    Flanschabschnitt
    411h
    Bolzenbohrung
    42
    isolierender Bogen
    43, 44
    Befestigungsstück (Presselement)
    43a
    gegenüberliegende Enden
    43b
    Zwischenabschnitt
    5
    Spulenkörper
    51, 52
    innerer Spulenkörper
    51a, 52a
    Spulenkörperstück
    53, 54
    rahmenartiger Spulenkörper
    54f
    Flanschabschnitt
    6
    Dichtung
    7
    Haftschicht
    8
    Haftmittelschicht
    9
    Dichtungsharz
    10
    kombiniertes Produkt
    1100
    Leistungswandler-Vorrichtung
    1110
    Wandler
    1111
    Schaltelement
    1112
    Ansteuerschaltkreis
    L
    Drossel
    1120
    Umrichter bzw
    1150
    Leistungsversorgungsvorrichtungs-Nutz-Wandler
    1160
    Hilfsleistungsversorgungs-Nutz-Wandler
    1200
    Fahrzeug
    1210
    Hauptbatterie
    1220
    Motor
    1230
    Nebenbatterie
    1240
    Zusatzeinrichtungen
    1250
    Räder

Claims (9)

  1. Drossel, mit: einem Spulenelement, das ein Paar an Spulen aufweist, die in einem parallel geschalteten Zustand miteinander gekoppelt sind; einem ringförmigen Magnetkern, der durch die Spulen durchdringt; und einem Gehäuse, das ein kombiniertes Produkt lagert, das aus dem Spulenelement und dem Magnetkern aufgebaut ist, wobei das Gehäuse aufweist: einen Seitenwandabschnitt, der das kombinierte Produkt umgibt; und einen Bodenplattenabschnitt, der ein von dem Seitenwandabschnitt getrenntes Element ist, wobei die Drossel ferner umfasst: einen isolierenden Bogen, der zwischen dem Bodenplattenabschnitt und dem Spulenelement angeordnet ist.
  2. Drossel nach Anspruch 1, wobei der isolierende Bogen einer aus Amid-Imid-Harz, Polyimid-Harz, Epoxidharz und Polyesterharz ist.
  3. Drossel nach einem der Ansprüche 1 und 2, ferner umfassend eine Haftmittelschicht, die an zumindest einer Position zwischen dem Bodenplattenabschnitt und dem isolierenden Bogen, und einer Position zwischen dem isolierenden Bogen und dem Spulenelement, angeordnet ist.
  4. Drossel nach Anspruch 3, wobei die Haftmittelschicht durch Aushärten von einem des Silikonharzes, des Acrylharzes und des Epoxidharzes erhalten wird.
  5. Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend ein Presselement, das das kombinierte Produkt gegen den Bodenplattenabschnitt drückt.
  6. Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Seitenwandabschnitt aus einem Harzmaterial hergestellt ist, und der Bodenplattenabschnitt aus einem Metallmaterial hergestellt ist.
  7. Verfahren zur Herstellung einer Drossel, wobei die Drossel ein Spulenelement aufweist, das ein Paar an Spulen aufweist, die in einem parallel geschalteten Zustand miteinander gekoppelt sind, einen ringförmigen Magnetkern, der durch die Spulen durchdringt, und ein Gehäuse, das ein kombiniertes Produkt lagert, das aus dem Spulenelement und dem Magnetkern aufgebaut ist, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt A des Vorbereitens des kombinierten Produkts; einen Schritt B des Vorbereitens eines Seitenwandabschnitts und eines Bodenplattenabschnitts, wobei der Seitenwandabschnitt und der Bodenplattenabschnitt das Gehäuse ausbilden, wenn sie kombiniert sind; einen Schritt C des Platzierens des kombinierten Produkts auf den Bodenplattenabschnitt mit einem isolierenden Bogen zwischen dem Bodenplattenabschnitt und dem Spulenelement angeordnet; und einen Schritt D des Gestattens, dass der Seitenwandabschnitt und der Bodenplattenabschnitt miteinander in Eingriff gelangen, um das auf dem Bodenplattenabschnitt platzierte kombinierte Produkt zu umgeben.
  8. Wandler, mit: einem Schaltelement; einem Ansteuerschaltkreis, der eine Operation des Schaltelements steuert; und einer Drossel, die eine Schaltoperation glättet, wobei der Wandler eine Eingangsspannung gemäß der Operation des Schaltelements umwandelt, und die Drossel die Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ist.
  9. Leistungswandler-Vorrichtung, mit: einem Wandler, der eine Eingangsspannung umwandelt; und einem Umrichter, der mit dem Wandler verbunden ist, um einen Gleichstrom und einen Wechselstrom gegenseitig umzuwandeln, wobei der Leistungswandler durch eine durch den Umrichter umgewandelte Leistung eine Last antreibt, wobei der Wandler der Wandler nach Anspruch 8 ist.
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