DE112012004738T5

DE112012004738T5 - Drossel, Spulenformprodukt, Wandler und Energiewandlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112012004738T5
Application number: DE112012004738.9T
Authority: DE
Inventors: c/o Sumitomo Elec. Ind. Ltd.. Inaba Kazuhiro
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2011-11-14
Filing date: 2012-11-01
Publication date: 2014-07-31
Also published as: JP2013128099A; US20140320256A1; US9460842B2; JP6048910B2; CN104025218A; WO2013073384A1

Abstract

Eine Drossel 1A der vorliegenden Erfindung umfasst eine Spule 2 und einen magnetischen Kern 3. Die Spule 2 umfasst einen Drehabschnitt 2t, welcher durch spiralförmiges Wickeln eines Drahts 2w, dessen Leiter ein rechteckiger Draht ist, ausgebildet ist, und Herausziehabschnitte 2d, bei denen der Draht 2w aus dem Drehabschnitt 2t herausgezogen ist. Der magnetische Kern 3 ist innerhalb und außerhalb der Spule 2 angeordnet, um einen geschlossenen magnetischen Pfad auszubilden. Zumindest ein Teil des äußeren Umfangs von jedem Herausziehabschnitt 2d ist durch ein Verbundmaterial ausgebildet, welches eine magnetisches Pulversubstanz und Harz umfasst. Die Drossel 1A umfasst ferner einen Harzformabschnitt 21, welcher den äußeren Umfang des Drehabschnitts 2t und zumindest einen Teil der Herausziehabschnitte 2d bedeckt, um die Form der Spule 2 zu halten. In jedem Eckabschnittbereich des Harzformabschnitts 21, der entsprechende Eckabschnitte des Drahts 2w an jedem Herausziehabschnitt 2d bedeckt, ist die äußere Umfangsfläche, welche in Kontakt mit dem äußeren Kernabschnitt 32 gebracht wird, durch eine gekrümmte Fläche ausgebildet. Wenn der Biegeradius der äußeren Umfangsfläche des Eckabschnittbereichs R1 ist, ist der Biegeradius größer als 0,5 mm.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Drossel, welche als Ausgestaltungskomponente einer Energiewandlungsvorrichtung, wie zum Beispiel einem In-Fahrzeug-Gleichstromwandler, der an einem Fahrzeug, wie einem Hybridfahrzeug, angebracht ist, verwendet wird, ein Spulenformprodukt, welches als eine Ausgestaltungskomponente der Drossel geeignet ist, einen Wandler mit der Drossel, und eine Energiewandlungsvorrichtung mit dem Wandler. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Drossel, deren harzaufweisendes Formprodukt nicht leicht beschädigt wird.
STAND DER TECHNIK
Eine Drossel ist eine Komponente eines elektrischen Netzwerks, welches eine Spannungsherauf- oder Herabtransformierung ausführt. Die Drossel wird für einen Wandler verwendet, welcher an einem Fahrzeug, wie zum Beispiel einem Hybridfahrzeug, angebracht ist. Die Drossel ist beispielsweise in Patentliteratur 1 offenbart.
Die in Patentliteratur 1 offenbarte Drossel weist eine Struktur auf, bei welcher ein kombiniertes Produkt aus einer Spule und einem magnetischen Kern in einem Gehäuse aufgenommen ist. Die Spule ist durch Wickeln eines Drahts ausgebildet, der ein rechteckiger Draht ist. Der magnetische Kern umfasst einen kreisförmigen zylindrischen inneren Kernabschnitt, welcher innerhalb der Spule angeordnet ist, und einen Kopplungskernabschnitt (einen äußeren Kernabschnitt), welcher durch ein ausgeformtes Verbundmaterial ausgebildet ist, welches eine Mischung aus einer magnetischen Pulversubstanz und Harz ist, wobei der Kopplungskernabschnitt am äußeren Umfang der Spule angeordnet ist. Patentliteratur 1 offenbart das Ausbilden eines inneren Kernabschnitts (eines Harzformabschnitts) aus einem Isolierharz auf der Oberfläche der Spule, welches eine Isolierung zwischen der Spule und dem magnetischen Kern sicherstellt.
In Verbindung mit der Drossel aus Patentliteratur 1 ist in dem magnetischen Kern der äußere Kernabschnitt, welcher an dem äußeren Umfang der Spule angeordnet ist, durch das Verbundmaterial aus einer magnetischen Pulversubstanz und Harz ausgebildet. Andere bekannte Arten der Drossel umfassen die Ausgestaltung, bei welcher ein kombiniertes Produkt, in dem eine Spule an einem ringförmigen Magnetkern angeordnet ist, in einem Gehäuse aufgenommen ist. Die Umgebung des kombinierten Produkts (einer Spule) ist durch ein Dichtungsharz durch Umgießen ausgebildet. In einer anderen Ausgestaltung ist die Umgebung des kombinierten Produkts (der Spule) durch ein Dichtungsharz unter Verwendung einer Ausformbaugruppe ausgebildet, wodurch eine Abdichtung herbeigeführt wird (siehe beispielsweise Patentliteratur 2).
LITERATURLISTE
PATENTLITERATUR

Patentliteratur 1: japanisches ungeprüftes Patent mit der Veröffentlichungs-Nr. 2011-124310
Patentliteratur 2: japanisches ungeprüftes Patent mit der Veröffentlichungs-Nr. 2007-134374

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Wenn ein beliebiger Abschnitt in der Spule, welcher möglicherweise in Kontakt mit dem magnetischen Kern gebracht werden kann, durch ein Isolierharz, wie weiter oben beschrieben, bedeckt ist, kann die Isolierung zwischen der Spule und dem magnetischen Kern verbessert werden. Dementsprechend ist es in der Spule erstrebsam, natürlich den Drehabschnitt, welcher durch den gewickelten Draht ausgebildet ist, und auch die Bereiche der Herausziehabschnitte des Drahts, welche in Kontakt mit dem äußeren Kernabschnitt gebracht werden, mit einem Isolierharz zu bedecken, wenn der äußere Kernabschnitt durch das Verbundmaterial, wie oben beschrieben, ausgebildet ist, wobei die Herausziehabschnitte von dem Drehabschnitt herausgezogen und mit Anschlusseinrichtungen verbunden sind. Wenn der Harzformabschnitt ausgebildet ist, um der äußeren Form der Spule zu entsprechen, ist der Harzformabschnitt so ausgebildet, dass dieser auch dem rechteckigen Draht an den Herausziehabschnitten entspricht. Dementsprechend wird die äußere Form ähnlich zu dem rechteckigen Draht. In solch einer Situation kann jedoch ein Riss am äußeren Kernabschnitt, welcher durch das Verbundmaterial ausgebildet ist, auftreten. Die Spule der Drossel führt wiederholt eine thermische Expansion und Kontraktion in Abhängigkeit dem Wärmezyklus aus, genauer gesagt steigt die Temperatur wenn die Spule gespeist wird und sinkt wenn die Energiezufuhr gestoppt wird. Ferner treten Vibrationen auf, wenn die Spule mit einem Wechselstrom gespeist und angeregt wird. Dementsprechend kann aufgrund der Differenz in dem thermischen Ausdehnungskoeffizient zwischen der Spule und dem äußeren Kernabschnitt (dem magnetischen Kern) oder aufgrund der Vibrationen ein Eckabschnitt des Harzformabschnitts der Ursprung eines Risses in dem äußeren Kernabschnitt sein, welcher in Kontakt mit dem Eckabschnitt ist.
Ferner werden in der Ausgestaltung, bei welcher die Umgebung des kombinierten Produkts durch das Dichtungsharz abgedichtet ist, die Herausziehabschnitte des Drahts der Spule aus dem Dichtungsharz herausgezogen, und ein Teil des äußeren Umfangs der Herausziehabschnitte durch das Dichtungsharz bedeckt. Das heißt, dass die Herausziehabschnitte in Kontakt mit dem Dichtungsharz gebracht werden. Auch in dieser Situation kann, wenn der Harzformabschnitt so ausgebildet ist, dass dieser die Herausziehabschnitte des Drahts, wie zuvor beschrieben, bedeckt, der Eckabschnitt des Harzformabschnitts aufgrund der Differenz in dem thermischen Ausdehnungskoeffizient zwischen der Spule und dem Dichtungsharz oder aufgrund der Schwingungen der Ursprung eines Risses in dem Dichtungsharz sein, welches in Kontakt mit dem Eckabschnitt ist.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht dieser vorausgehenden Umstände gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drossel bereitzustellen, deren harzaufweisendes Formprodukt nicht leicht beschädigt wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Spulenformprodukt bereitzustellen, welches zum Ausgestalten der Drossel geeignet ist.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wandler, welcher die Drossel aufweist, und eine Energiewandlungsvorrichtung, welche den Wandler aufweist, bereitzustellen.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Die vorliegende Erfindung löst die weiter oben aufgeführten Aufgaben dadurch, dass eine vorgeschriebene gekrümmte Fläche verwendet wird, um in einem Harzformabschnitt, welcher die Fläche einer Spule bedeckt, den Abschnitt auszubilden, welcher in Kontakt mit einem harzaufweisenden Formprodukt gebracht wird (z. B. ein äußerer Kernabschnitt, der durch ein Verbundmaterial ausgebildet ist, welches eine magnetische Pulversubstanz und Harz (ein magnetischer Kern) oder ein Dichtungsharz umfasst), und wo ein Eckabschnitt ausgebildet ist, welcher der Ursprung eines Risses in dem harzaufweisenden Formprodukt ist. Genauer gesagt wird eine vorgeschriebene gekrümmte Fläche verwendet, um den Eckabschnitt des Harzformabschnitts auszubilden, welcher jeden Herausziehabschnitt der Spule bedeckt, der in großem Ausmaß der thermischen Expansion und Kontraktion der Spule ausgesetzt ist, welche mit dem Wärmezyklus oder den Schwingungen in Verbindung stehen und dadurch zu Stande kommen, dass die Spule mit einem Wechselstrom gespeist und erregt wird.
Die Drossel der vorliegenden Erfindung umfasst eine Spule und einen magnetischen Kern. Die Spule umfasst einen Drehabschnitt, welcher durch einen gewickelten Draht ausgestaltet ist, dessen Leiter eine Querschnittsform mit einem Eckabschnitt aufweist, und einen Herausziehabschnitt, bei dem der Draht aus dem Drehabschnitt herausgezogen ist. Der magnetische Kern ist innerhalb und außerhalb der Spule angeordnet, um einen geschlossenen magnetischen Pfad auszubilden. Die Drossel der vorliegenden Erfindung umfasst ferner einen Harzformabschnitt, welcher den Drehabschnitt und mindestens einen Teil des Herausziehabschnitts bedeckt, um die Form der Spule zu halten. Die Drossel der vorliegenden Erfindung umfasst ferner ein harzaufweisendes Formprodukt, welches ausgestaltet ist, zumindest einen Teil des äußeren Umfangs des Harzformabschnitts zu bedecken, welcher den Herausziehabschnitt bedeckt und Harz aufweist. In dem Harzformabschnitt ist eine äußere Umfangsfläche eines Eckabschnittbereichs, der einen Eckabschnitt des Herausziehabschnitts bedeckt, durch eine gekrümmte Fläche ausgebildet. Wenn der Biegeradius der äußeren Umfangsfläche des Eckabschnittbereichs R ist, ist der Biegeradius R größer als 0,5 mm.
Als ein Ausgestaltungselement der Drossel der vorliegenden Erfindung kann das folgende Spulenformprodukt der vorliegenden Erfindung geeignet verwendet werden. Ein Spulenformprodukt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Spule und einen Harzformabschnitt. Die Spule umfasst einen Drehabschnitt, welcher durch einen gewickelten Draht ausgestaltet ist, dessen Querschnittsform einen Eckabschnitt aufweist, und einen Herausziehabschnitt, bei dem der Draht aus dem Drehabschnitt herausgezogen ist. Der Harzformabschnitt bedeckt den Drehabschnitt und zumindest einen Teil des Herausziehabschnitts, um die Form der Spule zu halten. Das Spulenformprodukt wird als eine Ausgestaltungskomponente einer Drossel verwendet. In dem Harzformabschnitt ist die äußere Umfangsfläche eines Eckabschnittbereichs, welcher einen Eckabschnitt des Herausziehabschnitts bedeckt, durch eine gekrümmte Fläche ausgebildet. Wenn der Biegeradius der gekrümmten Fläche des Eckabschnittbereichs R ist, ist der Biegeradius R größer als 0,5 mm.
In Verbindung mit der Drossel der vorliegenden Erfindung fällt der Biegeradius der äußeren Umfangsfläche des Eckabschnittbereichs in dem Harzformabschnitt, welcher den Herausziehabschnitt bedeckt, der dazu neigt, der Ursprung eines Risses in dem harzaufweisenden Formprodukt zu sein und der dessen äußeren Umfang durch das harzaufweisende Formprodukt bedeckt hat (z. B. das Verbundmaterial, welches eine magnetische Pulversubstanz und Harz umfasst, oder ein Dichtungsharz), in den zuvor erwähnten Bereich. Dementsprechend kann das Auftreten eines Risses oder dergleichen in dem harzaufweisenden Formprodukt unterdrückt werden. Dies wird durch die äußere Umfangsfläche des Eckabschnittbereichs, welcher durch eine gekrümmte Fläche ausgebildet ist, erzielt, welche dazu beiträgt, die Spannungskonzentration, die mit der thermischen Expansion und Kontraktion in Verbindung steht, welche durch den Wärmezyklus oder Schwingungen hervorgerufen werden, die durch Speisen und Erregen der Spule mit Wechselstrom herbeigeführt werden, in dem Herausziehabschnitt zu unterdrücken, der in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche des Eckabschnittbereichs in dem harzaufweisenden Formprodukt ist und im großen Ausmaß solch einer thermischen Expansion und Kontraktion und solchen Schwingungen unterliegt. Im Ergebnis stellt der Abschnitt des harzaufweisenden Formprodukts, welcher in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche des Eckabschnittbereichs ist, keinen leichten Ursprung eines Risses dar. Dementsprechend wird das harzaufweisende Formprodukt nicht leicht beschädigt.
Wie zuvor in Verbindung mit dem Spulenformprodukt der vorliegenden Erfindung beschrieben, ist die äußere Umfangsfläche des Eckabschnittbereichs durch eine gekrümmte Fläche ausgebildet. Daher kann beispielsweise ein Auftreten eines Risses oder dergleichen in dem magnetischen Kern, welcher ein harzaufweisendes Formprodukt ist, unterdrückt werden, wenn der magnetische Kern so ausgestaltet ist, dass zumindest die äußere Umfangsseite des Herausziehabschnitts durch ein Verbundmaterial ausgebildet ist, welches eine magnetische Pulversubstanz und Harz aufweist. Ferner kann ein Auftreten eines Risses oder dergleichen in dem Dichtungsharz, welches das harzaufweisende Formprodukt ist, unterdrückt werden, wenn das kombinierte Produkt aus der Spule und dem magnetischen Kern durch ein Dichtungsharz so abgedichtet wird, dass zumindest die äußere Umfangsseite des Herausziehabschnitts durch das Dichtungsharz ausgebildet ist. Dementsprechend kann das Spulenformprodukt geeignet zum Ausgestalten der Drossel verwendet werden.
Als ein Modus der Drossel der vorliegenden Erfindung kann in dem magnetischen Kern die äußere Umfangsseite des Herausziehabschnitts durch ein Verbundmaterial ausgebildet sein, welches eine magnetische Pulversubstanz und Harz aufweist. Das heißt, in diesem Modus ist das harzaufweisende Formprodukt das Verbundmaterial.
Als ein Modus der Drossel der vorliegenden Erfindung und des Spulenformprodukts der vorliegenden Erfindung kann der Draht durch einen rechteckigen Draht ausgebildet sein. Wenn die Dicke des rechteckigen Drahts a und die Dicke des Harzformabschnitts, welcher den Herausziehabschnitt bedeckt, m ist, kann der Biegeradius R 0,2(m + (a/2)) ≤ R ≤ 5,0(m + (a/2)) sein.
In dieser oben beschriebenen Ausgestaltung kann die Schärfe des Eckabschnitt an der äußeren Umfangsfläche in dem Eckabschnittbereich verringert, indem der Biegeradius R zu 0,2(m + (a/2)) oder mehr festgelegt wird, und ein Auftreten eines Risses oder dergleichen in dem magnetischen Kern kann unterdrückt werden. Auf der anderen Seite kann durch das Festlegen des Biegeradius R zu 5,0(m + (a/2)) oder weniger der Effekt des Unterdrückens eines Auftretens eines Risses in dem harzaufweisenden Formprodukt erzielt werden, während die äußere Umfangsform des Harzformabschnitts, welcher den Herausziehabschnitt bedeckt, davon abgehalten wird, stark von der äußeren Umfangsform des Drahts abzuweichen. Ferner kann eine Verringerung der Isolation zwischen dem Draht und dem magnetischen Kern unterdrückt werden, da die Dicke des Harzformabschnitts nicht übermäßig dünn wird.
Als ein Modus der Drossel der vorliegenden Erfindung und des Spulenformprodukts der vorliegenden Erfindung kann der Harzformabschnitt unter Verwendung einer Ausformbaugruppe ausgebildet werden. Der Biegeradius der äußeren Umfangsfläche des Eckabschnittbereichs kann größer als ein Biegeradius einer gekrümmten Fläche zum Formfreigebungszweck sein, die an einem Eckabschnitt eines zusammengebauten Produkts ausgebildet ist, welches die Spule um den Harzformabschnitt umfasst, um das zusammengebaute Produkt von der Ausformbaugruppe freizugeben.
Mit der oben beschriebenen Ausgestaltung wird in dem Harzformabschnitt, welcher den Herausziehabschnitt bedeckt, die äußere Umfangsfläche des Eckabschnittbereichs, welcher dazu neigt, der Ursprung eines Risses in dem harzaufweisenden Formprodukt zu sein, festgelegt, größer als der Biegeradius der gekrümmten Fläche zum Formfreigebungszweck zu sein. Dementsprechend kann ein Auftreten eines Risses oder dergleichen in dem harzaufweisenden Formprodukt unterdrückt werden.
Als ein Modus der Drossel der vorliegenden Erfindung und des Spulenformprodukts der vorliegenden Erfindung kann in dem Harzformabschnitt der Biegeradius einer äußeren Umfangsfläche eines äußeren Umfangkantenbereichs, der eine äußere Umfangskante des Drehabschnitts bedeckt, größer als 0,5 mm sein.
Mit der oben beschriebenen Ausgestaltung wird der Biegeradius des äußeren Umfangkantenbereichs zu größer als 0,5 mm festgelegt. Dementsprechend kann der Eckabschnitt des Harzformabschnitts, welcher dazu neigt, der Ursprung eines Risses in dem harzaufweisenden Formprodukt zu sein, verringert werden.
Als ein Modus der Drossel der vorliegenden Erfindung und des Spulenformprodukts der vorliegenden Erfindung kann in dem Harzformabschnitt der Biegeradius einer äußeren Umfangsfläche eines inneren Umfangskantenbereiches, welcher eine innere Umfangskante des Drehabschnitts bedeckt, größer als 0,5 mm sein.
Mit der oben beschriebenen Ausgestaltung wird der Biegeradius des inneren Umfangskantenbereichs zu größer als 0,5 mm festgelegt. Dementsprechend kann der Eckabschnitt des Harzformabschnitts, welcher dazu neigt, der Ursprung eines Risses in dem harzaufweisenden Formprodukt zu sein, verringert werden.
Als ein Modus der Drossel der vorliegenden Erfindung kann der magnetische Kern einen inneren Kernabschnitt, welcher innerhalb der Spule angeordnet ist, und einen äußeren Kernabschnitt, welcher außerhalb der Spule angeordnet ist, aufweisen, um den geschlossenen magnetischen Pfad mit dem inneren Kernabschnitt auszubilden. Der innere Kernabschnitt kann ganzheitlich mit der Spule durch den Harzformabschnitt gehalten werden.
Mit der oben beschriebenen Ausgestaltung wird der innere Kernabschnitt ganzheitlich durch den Harzformabschnitt gehalten. Dementsprechend wird vermieden, dass die Zusammenbauarbeit kompliziert wird, da der innere Kernabschnitt und die Spule nicht voneinander getrennt werden, wenn die Drossel zusammengebaut wird. Darüber hinaus kann die Zusammenbauarbeit vereinfacht werden, da ein Ausrichten des inneren Kernabschnitts und der Spule nicht erforderlich ist. Dementsprechend wird eine exzellente Zusammenbaubarkeit der Drossel erreicht.
Als ein Modus der Drossel der vorliegenden Erfindung kann die Spule ein nebeneinandergestelltes Paar von Spulenelementen aufweisen. Mit dieser Ausgestaltung kann die Länge von einer Endseite der Spule (den Spulenelementen) zu der anderen Endseite verringert werden, wenn die Spule (die Spulenelemente) durch den Draht ausgestaltet ist, welcher spiralförmig gewickelt ist, verglichen mit der Spule, die aus einem Linearspulenelement der gleichen Drehungen (der Anzahl von Drehungen) ausgebildet ist. Dementsprechend kann eine Größenverringerung der Drossel erzielt werden.
Als ein Modus der Drossel der vorliegenden Erfindung und des Spulenformprodukts der vorliegenden Erfindung kann ferner eine Nut vorgesehen sein, welche den Draht an einer Endfläche des Harzformabschnitts umgibt, welcher den Herausziehabschnitt bedeckt.
Mit der oben beschriebenen Ausgestaltung kann, da die Nut die Kriechdistanz zwischen dem Herausziehabschnitt des Drahts und dem harzaufweisenden Formprodukts, insbesondere dem äußeren Kernabschnitts (dem magnetischen Kerns), erhöhen kann, eine ausreichende Isolierung dazwischen sichergestellt werden.
Als ein Modus der Drossel der vorliegenden Erfindung kann der magnetische Kern den äußeren Kernabschnitt aufweisen, welcher außerhalb der Spule angeordnet ist und durch das Verbundmaterial ausgebildet ist, welches eine magnetische Pulversubstanz und Harz aufweist. Zumindest ein Teil des Harzformabschnitts, welcher den Herausziehabschnitt bedeckt, ist außerhalb des äußeren Kernabschnitts freigelegt.
Mit dieser oben beschriebenen Ausgestaltung kann ein Kontakt zwischen dem Herausziehabschnitt des Drahts und des äußeren Kernabschnitts vermieden werden, wodurch die Isolierung zwischen diesen sichergestellt werden kann.
Die Drossel der vorliegenden Erfindung kann geeignet als eine Ausgestaltungskomponente eines Wandlers verwendet werden. Ein Wandler der vorliegenden Erfindung umfasst die Drossel der zuvor beschriebenen vorliegenden Erfindung. Der Wandler kann ein Schaltelement, einen Treiberkreis zum Steuern des Betriebs des Schaltelements, und eine Drossel aufweisen, welche den Schaltbetrieb glättet. Durch Betrieb des Schaltelements wird eine Eingangsspannung gewandelt.
Ferner kann der Wandler der vorliegenden Erfindung geeignet als eine Ausgestaltungskomponente einer Energiewandlungsvorrichtung verwendet werden. Die Energiewandlungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst den oben beschriebenen Wandler der vorliegenden Erfindung. Die Energiewandlungsvorrichtung kann einen Wandler, welcher eine Eingangsspannung wandelt, und einen Invertierer aufweisen, welcher mit dem Wandler verbunden ist, um Gleich- und Wechselstrom ineinander zu wandeln. Eine Last wird durch Energie angetrieben, welche durch Wandlung des Invertierers erhalten wird.
Mit der oben beschriebenen Ausgestaltung kann aufgrund des Bereitstellens der Drossel der vorliegenden Erfindung, deren harzaufweisendes Formprodukt nicht leicht beschädigt wird, selbst wenn dieses der thermischen Expansion und Kontraktion der Spule oder Schwingungen ausgesetzt ist, der Wandler oder die Energiewandlungsvorrichtung für eine lange Zeitdauer verwendet werden. Dementsprechend kann jede geeignet als eine In-Fahrzeug-Komponente oder dergleichen verwendet werden, welche Schwingungen ausgesetzt ist.
VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
Das harzaufweisende Formprodukt der Drossel der vorliegenden Erfindung wird nicht leicht beschädigt.
Da die Spule des Spulenformprodukts der vorliegenden Erfindung einfach handhabbar ist, ist diese zum Ausgestalten einer Drossel geeignet.
Der Wandler oder die Energiewandlungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung können geeignet als eine In-Fahrzeug-Komponente oder dergleichen verwendet werden, welche Schwingungen ausgesetzt ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1(A) ist eine schematische perspektivische Ansicht, welche eine Drossel gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt, und 1(B) ist eine schematische perspektivische Ansicht, welche ein Spulenformprodukt, welches in der Drossel umfasst ist, zeigt.
2 ist eine Draufsicht, welche den Bereich nahe einem Herausziehabschnitt eines Drahts in dem Spulenformprodukt zeigt, welches in 1(B) gezeigt ist.
3 ist eine teilweise Querschnittsansicht, welche einen Teil des Querschnitts entlang der Linie III-III in dem Spulenformprodukt zeigt, welches in 1(B) gezeigt ist.
4 ist eine schematische perspektivische Ansicht, welche eine Drossel gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
5 ist eine teilweise Querschnittsansicht, welche einen Teil des Querschnitts entlang der Linie V-V in der Drossel zeigt, welche in 4 gezeigt ist.
6 ist eine Draufsicht, welche den Bereich nahe dem Herausziehabschnitts des Drahts in dem Spulenformprodukt zeigt, welches in 4 gezeigt ist.
7 ist eine teilweise Querschnittsansicht, welche teilweise einen Teil des vertikalen Querschnitts eines Spulenformprodukts zeigt, das in einer Drossel gemäß einer dritten Ausführungsform umfasst ist, die parallel zur axialen Richtung dargestellt ist.
8(A) ist eine schematische perspektivische Ansicht, welche eine Drossel gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt, und 8(B) eine schematische Querschnittsansicht der Drossel entlang der Linie B-B.
9 ist eine schematische perspektivische Ansicht, welche ein Spulenformprodukt zeigt, das in der Drossel gemäß der vierten Ausführungsform umfasst ist.
10(A) ist eine schematische perspektivische Ansicht, welche eine Drossel gemäß einer sechsten Ausführungsform zeigt, und 10(B) eine schematische perspektivische Ansicht eines Spulenformprodukts, das in der Drossel umfasst ist.
11(A) ist eine schematisch perspektivische Ansicht, welche eine Drossel gemäß einer siebten Ausführungsform zeigt, und 11(B) eine schematische perspektivische Explosionsansicht, welche ein kombiniertes Produkt aus einem Spulenformprodukt und äußeren Kernabschnitten zeigt, das in der Drossel umfasst ist.
12 ist ein schematisches Ausgestaltungsdiagramm, welches schematisch ein Energiezuführsystem eines Hybridfahrzeugs zeigt.
13 ist ein schematisches Netzwerkdiagramm, welches ein Beispiel einer Energiewandlungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt, die einen Wandler der vorliegenden Erfindung umfasst.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird eine Beschreibung von Ausführungsformen der Drossel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen gegeben. In den Zeichnungen kennzeichnen identische Bezugszeichen identisch genannte Elemente.
«Erste Ausführungsform»
[Drossel]
Unter Bezugnahme auf 1 bis 3, wird eine Beschreibung einer Drossel 1A gemäß einer ersten Ausführungsform gegeben. Die Drossel 1A umfasst ein Spulenformprodukt 20A und einen äußeren Kernabschnitt 32 (ein magnetischer Kern 3), wobei das Spulenformprodukt 20A und der äußere Kernabschnitt 32 in einem hülsenförmigen Gehäuse mit Boden 4A aufgenommen sind. Das Spulenformprodukt 20A umfasst eine Spule 2, einen inneren Kernabschnitt 31 in dem magnetischen Kern 3, und einen Harzformabschnitt 21, welcher die Spule 2 und den inneren Kernabschnitt 31 ganzheitlich zusammenhält. Die Spule 2 weist einen Drehabschnitt 2t, welcher durch spiralförmiges Wickeln eines Drahts 2w ausgebildet ist, und Herausziehabschnitte 2d des Drahts 2w auf, welche aus dem Drehabschnitt 2t herausgezogen sind (1(B)). Der Harzformabschnitt 21 bedeckt den Drehabschnitt 2t und zumindest einen Teil des äußeren Umfangs der Herausziehabschnitte 2d. Der magnetische Kern 3 umfasst den inneren Kernabschnitt 31, welcher innerhalb der Spule 2 angeordnet ist, und den äußeren Kernabschnitt 32, welcher außerhalb der Spule 2 angeordnet ist. Die Kernabschnitte 31 und 32 bilden einen geschlossenen magnetischen Pfad aus. Der äußere Kernabschnitt 32 ist durch ein Verbundmaterial ausgebildet (ein harzaufweisendes Formprodukt), welches eine magnetische Pulversubstanz und Harz umfasst. Die Drossel 1A wird repräsentativ mit dem Gehäuse 4A auf ein Befestigungsziel (wie zum Beispiel eine Kühlbasis) befestigt verwendet. Eine der Charakteristiken der Drossel 1A liegt darin, dass die äußere Umfangsfläche von jedem Eckabschnittbereich 21a des Harzformabschnitts 21, welcher einen korrespondierenden Eckabschnitt des Drahts 2w an den Herausziehabschnitten 2d der Spule 2 bedeckt, durch eine gekrümmte Fläche ausgebildet ist (2). Im Folgenden wird jede Ausgestaltung im Detail beschrieben.
[Spulenformprodukt]
Das Spulenformprodukt 20A wird unter Bezugnahme auf 1(B) beschrieben. Das Spulenformprodukt 20A, welches in der Drossel 1A gemäß der ersten Ausführungsform umfasst ist, umfasst die Spule 2, den inneren Kernabschnitt 31, welcher den magnetischen Kern 3 ausgestaltet, und den Harzformabschnitt 21, welcher die Spule 2 und den inneren Kernabschnitt 31 ganzheitlich zusammenhält.
(Spule)
Die Spule 2 ist ein hülsenähnliches Element, welches den Drehabschnitt 2t, der durch einen durchgehenden Draht 2w, welcher spiralförmig gewickelt ist, ausgebildet ist, und die Herausziehabschnitte 2d des Drahts 2w aufweist, welche aus dem Drehabschnitt 2t herausgezogen sind. Die Spule 2 ist durch ein Spulenelement ausgebildet. Als Draht 2w kann vorzugsweise ein beschichteter Draht mit einem Leiter aus einem leitfähigen Material, wie Kupfer, Aluminium oder einer Legierung davon, verwendet werden. Der Leiter ist mit einer Isolierbeschichtung aus einem Isoliermaterial (repräsentativ einem Emaille-Material wie Polyamid-Imid) an dessen äußeren Umfang versehen. Der Querschnitt des Leiters kann Eckabschnitte aufweisen. Der Leiter kann eine Vielzahl von Formen aufweise, wie zum Beispiel ein rechteckiger Draht, dessen Querschnittsform rechteckig ist, ein quadratischer Draht, dessen Querschnittsform rechteckig ist oder ein verformter Draht, dessen Querschnittsform eine Polygonalform ist. Hier ist die Spule 2 (Spulenelement) eine Hochkantspule, welche durch einen hochkant gewickelten beschichteten rechteckigen Draht ausgebildet ist. Der beschichtete rechteckige Draht umfasst einen rechteckigen Draht aus einem Kupfer-ausgebildeten Leiter, an dem eine Emaille-hergestellte Isolierbeschichtung ausgebildet ist. Die Hochkantspule kann auf einfache Weise den Raumfaktor erhöhen, um eine kompakte Spule zu erhalten und damit zu einer Größenreduktion der Drossel beizutragen.
Hinsichtlich der Abmessung des Drahts 2w sind Dicke und Breite so zu wählen, dass die Hochkantwicklung ausgeführt werden kann. Wenn der Draht 2w ein rechteckiger Draht ist, ist beispielsweise die Breite w 2,0 mm oder mehr und 20,0 mm oder weniger und die Dicke a 0,5 mm oder mehr und 2,0 mm oder weniger. Der Biegeradius von jedem Eckabschnitt des Drahts 2w kann 0,5 mm oder weniger sein.
Die Endflächenform der Spule 2 kann auf geeignete Weise ausgewählt werden. Hier weist die Endfläche eine Rennbahnform auf, welche durch eine Kombination von geraden Linien und Bögen ausgestaltet ist. Zumindest ein Teil der äußeren Umfangsfläche der Spule 2 ist durch eine flache Fläche ausgestaltet. Hier befindet sich die Drossel 1A gemäß der ersten Ausführungsform in dem horizontalen Aufnahmemodus, bei welcher die Spule 2 in dem Gehäuse 4A so aufgenommen ist, dass die Achse der Spule 2 parallel zu der äußeren Bodenfläche, welche als eine flache Fläche ausgebildet ist, des Gehäuses 4A ausgerichtet ist. In dem horizontalen Aufnahmemodus kann die Spule 2 in einer stabilen Art und Weise angeordnet werden, da die flache Fläche der äußeren Umfangsfläche der Spule 2 parallel zu der äußeren Bodenfläche des Gehäuses 4A angeordnet ist, und der Bereich, bei welchem der Abstand von der äußeren Umfangsfläche der Spule 2 zu der äußeren Bodenfläche gering ist, kann vergrößert werden. Dementsprechend kann die Wärmeabführeigenschaft verbessert werden. Somit ist in dem horizontalen Aufnahmemodus die Spule bevorzugt, bei der zumindest ein Teil der äußeren Umfangsfläche durch eine flache Fläche, wie die zuvor erwähnte Rennbahnform, ausgestaltet ist. Weitere geeignete Formen können beispielsweise eine Spule aufweisen, deren Endflächen jeweils ein Polygon (beispielsweise ein Rechteck) mit gerundeten Eckabschnitten sind. Auf der anderen Seite kann der Draht einfach gewickelt werden, selbst wenn der Draht ein rechteckiger Draht ist, wenn die Endflächenform der Spule 2 im Wesentlichen lediglich durch eine Kurve ausgestaltet ist, wie zum Beispiel ein Kreis oder Ellipse. Dementsprechend weist die Spule eine exzellente Herstellbarkeit auf.
In Verbindung mit dem Draht 2w, welcher die Spule 2 ausgestaltet, ist im Bereich an jeder Endabschnittsseite ein Anschlusselement (nicht gezeigt) aus einem leitfähigen Material, wie Kupfer oder Aluminium, mit dem Herausziehabschnitt 2d, welcher geeignet aus dem Drehabschnitt 2t herausgezogen ist, verbunden. Über das Anschlusselement wird die Spule 2 mit Energie gespeist. Die Herausziehrichtung der Herausziehabschnitte 2d an gegenüberliegenden Endabschnitten des Drahts 2w kann geeignet ausgewählt werden. Beispielsweise können die gegenüberliegenden Endabschnitte des Drahts 2w entsprechend an einer Endseite und der anderen Endseite der Spule 2 herausgezogen werden, wie in der vorliegenden Ausführungsform gezeigt. Ferner kann der Bereich auf der einen Endabschnittsseite des Drahts 2w in die Radialrichtung auf der einen Endseite der Spule 2 verlängert werden, während der Bereich auf der anderen Endabschnittsseite des Drahts 2w zurück in Richtung der einen Endseite der Spule 2 gefaltet werden kann, und dann auf ähnliche Weise in die Radialrichtung erweitert werden kann. In dieser Art und Weise können beide Endabschnitte des Drahts 2w auf der einen Seite der Spule 2 angeordnet werden, wodurch das Anbringen der Anschlusselemente auf einfache Weise ausgeführt werden kann.
[Innerer Kernabschnitt]
Der innere Kernabschnitt 31, welcher in die Spule 2 eingeführt und in dieser angeordnet ist, ist ein säulenförmiges Element, dessen äußere Form zu der inneren Umfangsform der Spule 2 passt. Hier ist der innere Kernabschnitt 31 durch einen magnetischen Pulverkern ausgebildet, in welchem weiches magnetisches Pulver verwendet wird. Details hierfür werden später bereitgestellt.
[Harzformabschnitt]
Der Harzformabschnitt 21 bedeckt die Fläche der Spule 2, um die Spule 2 in einer bestimmten Form zu halten. Dementsprechend wird die Spule 2 aufgrund des Harzformabschnitts nicht expandiert oder komprimiert und kann daher während dem Zusammenbauen oder dergleichen einfach gehandhabt werden. Ferner fungiert der Harzformabschnitt 21 hier, um die Spule 2 in einem komprimierten Zustand im Vergleich zu deren natürlichen Länge zu halten. Dementsprechend ist die Länge der Spule 2 kürzer als deren natürliche Länge und demnach weist die Spule 2 eine kleine Größe auf. Ferner fungiert der Harzformabschnitt 21, welcher aus einem Isolierharz ausgestaltet ist und die Fläche der Spule 2 bedeckt, auch zum Verbessern der Isolation zwischen der Spule 2 und dem magnetischen Kern 3. Auch fungiert der Harzformabschnitt 21 als ein Element, welches ganzheitlich die Spule 2 und den inneren Kernabschnitt 31 beieinander hält. Dementsprechend ist die Anzahl von Zusammenbaukomponenten gering und es wird eine exzellente Zusammenbaubarkeit erreicht, weil die Drossel 1A solch ein Spulenformprodukt 20A einsetzt.
Hier bedeckt der Harzformabschnitt 21, mit Ausnahme der gegenüberliegenden Endabschnitte des Drahts 2w (der Herausziehabschnitte 2d), mit welchen die zuvor erwähnten Anschlusselemente verbunden sind, und den gegenüberliegenden Endflächen 31e des inneren Kernabschnitts 31, das zusammengebaute Produkt aus der Spule 2 und dem inneren Kernabschnitt 31, welcher in die Spule 2 eingeführt ist und darin angeordnet ist. Das heißt, der Harzformabschnitt 21 bedeckt die folgenden Abschnitte der Spule 2: die innere Umfangsfläche, die äußere Umfangsfläche, ein Paar von Endflächen, den äußeren Umfangskantenbereich, und den inneren Umfangskantenbereich des Drehabschnitts 2t; einen Teil des äußeren Umfangs der Herausziehabschnitte 2d; und die gesamte äußere Umfangsfläche des inneren Kernabschnitts 31.
Der Bereich, welcher durch den Harzformabschnitt 21 bedeckt ist, kann geeignet ausgewählt werden. Beispielsweise kann ein Teil des Drehabschnitts 2t der Spule 2 nicht durch den Harzformabschnitt 21 bedeckt sein und nach außen freigelegt sein. Wenn die Spule 2 jedoch im Wesentlichen vollständig bedeckt ist, ist das Harz, welches den Harzformabschnitt 21 ausbildet, zwischen der Spule 2 und dem magnetischen Kern 3 angeordnet. Dementsprechend kann die Isolierung relativ zur Spule 2 verbessert werden.
Ferner ist es hier möglich den Modus zu verwenden, bei dem zumindest eine Endfläche 31e durch den Harzformabschnitt 21 bedeckt ist, obwohl die gegenüberliegenden Endflächen 31e des inneren Kernabschnitts 31 und die naheliegenden Flächen davon nicht durch den Harzformabschnitt 21 bedeckt sind und nach außen freigelegt sind, um in Kontakt mit dem Verbundmaterial zu kommen, welches den äußeren Kernabschnitt 32 ausgestaltet und dessen Beschreibung folgt. Dabei kann das Harz auf der Endfläche 31e des inneren Kernabschnitts 31 als ein Spalt verwendet werden.
In Verbindung mit den Bereichen, welche durch den Harzformabschnitt 21 bedeckt sind, ist der Abschnitt, welcher in Kontakt mit dem magnetischen Kern 3 gebracht wird, und wo ein Eckabschnitt, welcher der Ursprung eines Risses in dem magnetischen Kern 3 werden kann, ausgestaltet ist, vorzugsweise als eine gekrümmte Fläche ausgebildet. Der spezifische Abschnitt, wo der Eckabschnitt ausgestaltet ist, kann sich wie folgt darstellen: jeder Eckabschnittbereich 21a, welcher den entsprechenden Eckabschnitt des Drahts 2w an jedem Herausziehabschnitt 2d (2) bedeckt; ein äußerer Umfangskantenbereich 21o, welcher die äußere Umfangskante des Drehabschnitts 2t bedeckt (3); oder ein innerer Umfangskantenbereich 21i, welcher die innere Umfangskante des Drehabschnitts 2t bedeckt, welcher später beschrieben wird (7, eine dritte Ausführungsform). Durch Verringern der Schärfe des Eckabschnitts des Harzformabschnitts 21, welcher in Kontakt mit dem magnetischen Kern 3 gebracht wird, kann ein Auftreten eines Risses (einer Beschädigung) in dem magnetischen Kern 3 unterbunden werden.
Hier wird, wie in 2 gezeigt, eine gekrümmte Fläche verwendet, um in dem Bereich, welcher durch den Harzformabschnitt 21 bedeckt ist, zumindest die äußere Umfangsfläche von jedem Eckabschnittbereich 21a, welcher den entsprechenden Eckabschnitt des Drahts 2w an jedem Herausziehabschnitt 21d bedeckt, an dem Abschnitt auszubilden, welcher in Kontakt mit dem äußeren Kernabschnitt 32, dessen Beschreibung folgt, gebracht wird. Dementsprechend kommt es im äußeren Kernabschnitt 32 zu keiner einfachen Rissbildung. Da die äußere Umfangsfläche des Eckabschnittbereichs 21a durch eine gekrümmte Fläche ausgestaltet ist, werden Eckabschnitte, welche jeweils der Ursprung eines Risses in dem äußeren Kernabschnitt 32 werden, an den Abschnitten, welche in Kontakt mit dem äußeren Kernabschnitt 32 gebracht werden, verringert. Insbesondere neigen die Herausziehabschnitte 2d verglichen mit dem Drehabschnitt 2t dazu, im großen Ausmaß der thermischen Expansion und Kontraktion aufgrund des Wärmezyklus oder Schwingungen, welche in der Spule 2 auftreten, wenn diese mit Wechselstrom gespeist und erregt wird, ausgesetzt zu sein. Dementsprechend neigt insbesondere ein Eckabschnitt, welcher an der äußeren Umfangsfläche des Harzformabschnitts 21 vorhanden ist, welcher jeden Herausziehabschnitt 2d bedeckt, dazu, der Ursprung eines Risses in dem äußeren Kernabschnitt 32 zu werden. Der wie hier verwendete Eckabschnittbereich 21a bezieht sich auf den Bereich, welcher mit jedem Eckabschnitt des Drahts 2w in den Harzformabschnitt 21 korrespondiert, welcher den äußeren Umfang von jedem Herausziehabschnitt 2d des Drahts 2w bedeckt. Das heißt, dass der Eckabschnittbereich 21a sich auf den Harzformabschnitt 21 bezieht, welcher zwischen entsprechenden Erstreckungsflächen der zwei Flächen ausgebildet ist, welche einen Eckabschnitt des Drahts 2w ausgestalten. Dabei ist hier jeder der vier Eckabschnittbereiche 21a durch eine gekrümmte Fläche ausgebildet, und die Querschnittsform des Harzformabschnitts 21, welcher jeden Herausziehabschnitt 2d bedeckt, ist im Wesentlichen in einer Rennbahnform ausgebildet.
Im Allgemeinen ist eine gekrümmte Fläche zum Formfreigebungszweck an jedem Eckabschnitt des Spulenformprodukts 20A ausgebildet, um das Spulenformprodukt 20A freizugeben, welches unter Verwendung einer Ausformbaugruppe zum Ausformen des Harzformabschnitts 21 ausgeformt wird. Die gekrümmte Fläche zum Formfreigebungszweck ist eine gekrümmte Fläche eines kleinen Biegeradius, die vorgesehen ist, um ein Formprodukt reibungslos von der Ausformbaugruppe freizugeben, wodurch jegliche Beschädigung, die an den Eckabschnitten des Formprodukts auftreten kann, verhindern wird. Da der Biegeradius in etwa 0,2 mm oder mehr und 0,5 mm oder weniger beträgt, kann der Biegeradius R1 der äußeren Umfangsfläche des Eckabschnittbereichs 21a (2) beispielsweise größer als 0,5 mm sein. Der Biegeradius R1 ist vorzugsweise 0,7 mm oder mehr, 1,0 mm oder mehr und besonders bevorzugt 1,5 mm oder mehr. In dieser Art und Weise ist es bevorzugt, dass der Biegeradius R1 der äußeren Umfangsfläche (der gekrümmten Fläche) des Eckabschnittbereichs 21a größer als der Biegeradius der gekrümmten Fläche zum Formfreigebungszweck ist. Insbesondere ist es bevorzugt, dass der Biegeradius R1 folgende Beziehung in Verbindung mit der Dicke a des Drahts 2w (rechteckiger Draht) und der Abdeckungsdicke m des Harzformabschnitts 21, welcher die Herausziehabschnitte 21d bedeckt, erfüllt: 0,2(m + (a/2)) ≤ R1 ≤ 5,0(m + (a/2)). Durch das Festlegen des Biegeradius R1 zu 0,2(m + (a/2)) oder mehr, ist es einfach möglich, ein Auftreten eines Risses in dem äußeren Kernabschnitt 32, welcher in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche des Harzformabschnitts 21 gebracht wird, welcher die Herausziehabschnitte 2d bedeckt, zu verhindern. Auf der anderen Seite kann durch das Festlegen des Biegeradius R1 zu 5,0(m + (a/2)) oder weniger der Effekt des Verhinderns eines Auftretens eines Risses in dem äußeren Kernabschnitt 32 erreicht werden, während verhindert wird, dass die äußere Umfangsform des Harzformabschnitts 21, welcher den Herausziehabschnitt 2d bedeckt, groß von der äußeren Umfangsfläche des Drahts 2w abweicht. Es ist ferner bevorzugt, dass der Biegeradius R1 zu 0,5(m + (a/2)) oder mehr und 2,0(m + (a/2)) oder weniger festgelegt ist.
Zusätzlich zu der äußeren Umfangsfläche des Eckabschnittbereichs 21a ist in der vorliegenden Ausführungsform, wie in 3 gezeigt, die äußere Umfangsfläche des äußeren Umfangskantenbereichs 21o ebenfalls als eine gekrümmte Fläche ausgebildet. Auf diese Art und Weise können die Eckabschnitte des Harzformabschnitts 21, welche in Kontakt mit dem magnetischen Kern 3 gebracht werden, ferner reduziert werden, und ein Auftreten eines Risses in dem magnetischen Kern 3, welcher sich vom Eckabschnitt entwickelt, ferner unterdrückt werden. Der hier verwendete äußere Umfangskantenbereich 21o bezieht sich auf den Bereich, welcher zwischen entsprechenden Erstreckungsflächen der Endfläche des Spule 2 und der äußeren Umfangsfläche der Spule 2 in dem Harzformabschnitt 21 angeordnet ist, welcher den Drehabschnitt 2t des Drahts 2w bedeckt. Der Biegeradius R2 der äußeren Umfangsfläche (der gekrümmten Fläche) des äußeren Umfangskantenbereichs 21o kann identisch zu dem Biegeradius der zuvor beschriebenen gekrümmten Fläche zum Formfreigebungszweck sein. Dies liegt daran, dass der Drehabschnitt 2t in geringerem Ausmaß der thermischen Expansion und Kontraktion, welche mit dem Wärmezyklus einhergehen, im Vergleich zu dem Herausziehabschnitt 2d ausgesetzt ist. Es ist jedoch bevorzugt, dass dieser größer als der Biegeradius der gekrümmten Fläche zum Formfreigebungszweck ist. Insbesondere ist es bevorzugt, den Biegeradius R2 zu größer als 0,5 mm, 0,7 mm oder mehr, 1,0 mm oder mehr und besonders bevorzugt 1,5 mm oder mehr festzulegen. Der Biegeradius R2 kann identisch oder größer als der Biegeradius R1 der äußeren Umfangsfläche des Eckabschnittbereichs 21a sein. Insbesondere ist es bevorzugt, dass der Biegeradius R2 der äußeren Umfangsfläche des äußeren Umfangskantenbereichs 21o ebenfalls folgende Beziehung, ähnlich zu dem Biegeradius R1 der äußeren Umfangsfläche des Eckabschnittbereichs 21a, welcher zuvor beschrieben wurde, erfüllt: 0,2(m + (a/2)) ≤ R2 ≤ 5,0(m + (a/2)). Dabei ist hier die äußere Umfangsfläche des äußeren Umfangskantenbereichs 21o eine gekrümmte Fläche, deren Biegeradius größer als die gekrümmte Fläche zum Formfreigebungszweck ist.
Die Dicke des Harzformabschnitts 21 kann geeignet gewählt werden, zum Beispiel zu etwa 0,1 mm bis 10 mm. Wenn die Dicke des Harzformabschnitts 21 vergrößert wird, kann die Isolierung verbessert werden; wenn die Dicke kleiner wird, kann die Wärmeabführeigenschaft verbessert werden und ferner eine Reduzierung in der Größe des Spulenformprodukts erreicht werden. Wenn die Dicke verringert werden soll, beträgt die Dicke vorzugsweise etwa 0,1 mm bis 3 mm. Sie sollte geeignet in dem Bereich ausgewählt werden, in welchem angestrebte Isolationsfestigkeiten erzielt werden. Ferner ist es bevorzugt, dass die Dicke gleichförmig über den gesamten bedeckten Abschnitt ist. Hier ist die Dicke des Abschnitts des Harzformabschnitts 21, welcher die Fläche der Spule 2 bedeckt, gleichförmig. Dementsprechend ist die äußere Form des Spulenformprodukts 20A, mit Ausnahme des Eckabschnittbereichs 21a und des äußeren Umfangskantenbereichs 21o, im Wesentlichen ähnlich zu der Spule 2. Es wird darauf hingewiesen, dass die Spule 2 und der innere Kernabschnitt 31 koaxial zueinander angeordnet sind, indem das Harz, welches den Harzformabschnitt 21 ausbildet, zwischen der Spule 2 und dem inneren Kernabschnitt 31 angeordnet wird.
Als Isolierharz, welches den Harzformabschnitt 21 ausgestaltet, wird vorzugsweise ein Harz verwendet, welches Isolationseigenschaften aufweist, mit denen die Spule 2 und der magnetische Kern 3 vollständig voneinander isoliert werden können, und welches eine Wärmebeständigkeit aufweist, mit welcher das Harz sich nicht enthärtet, wenn die Maximaltemperatur während des Betriebs der Drossel 1A erzielt wird. Ferner sollte das Harz dazu in der Lage sein, Transferverfahren und Spritzgießverfahren ausgesetzt zu werden. Beispielsweise kann ein aushärtbares Harz, wie Epoxidharz, Silikonharz, und ein ungesättigtes Polyesterharz oder ein thermoplastisches Harz, wie Polyphenylen-Sulfid-Harz (PPS) und Flüssigkristallinapolymer-Harz (LCP) geeignet verwendet werden. Wenn eine Mischung aus dem Harz und einem Füllstoff aus zumindest einem Keramiktyp, welcher ausgewählt ist aus Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Bornitrid und Siliziumcarbid, für den Harzformabschnitt 21 verwendet wird, kann die Isolierleistung verbessert werden, und die Wärmeabführeigenschaft ebenfalls verbessert werden. Insbesondere kann, wenn das Harz für den Harzformabschnitt 21 verwendet wird, dessen thermische Leitfähigkeit 1 W/m·K oder mehr, ferner 2 W/m·K, beträgt, eine exzellente Wärmeabführeigenschaft erzielt werden und dies ist demnach bevorzugt. Hier wird für den Harzformabschnitt 21 Epoxidharz (thermische Leitfähigkeit: 2 W/m·K) verwendet, welches einen Füllstoff umfasst.
Das Spulenformprodukt 20A kann beispielsweise unter Verwendung des Herstellungsverfahrens hergestellt werden, welches in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2009-218293 offenbart ist. Das Spulenformprodukt 20A kann durch eine große Vielfalt von Ausformverfahren, wie Spritzgießverfahren, Transferverfahren, und Gießformenverfahren hergestellt werden. Genauer gesagt kann das Spulenformprodukt 20A hergestellt werden, indem der Harzformabschnitt 21 in folgender Art und Weise ausgebildet wird: Anordnen der Spule 2 und des inneren Kernabschnitts 31 in einer Ausformbaugruppe, und Ausführen eines Ausformens mit einem geeigneten Unterstützungselement, welches so angeordnet ist, dass dieses durch Harz einer angestrebten Dicke bedeckt wird. Dabei sollte eine Ausformbaugruppe vorbereitet werden, mit welcher die gekrümmte Fläche eines angestrebten Biegeradius an der äußeren Umfangsfläche des Eckabschnittbereichs 21a und der äußeren Umfangsfläche des äußeren Umfangskantenbereichs 21o ausgebildet wird.
Beim Herstellen des Spulenformprodukts 20A wird es einfacher, die Ausgestaltung der Ausformbaugruppe zu vereinfachen, indem ein Abstandhalteelement (nicht gezeigt) zum Halten des Abstands zwischen der Spule 2 und dem inneren Kernabschnitt 31 angeordnet wird. Das Abstandhalteelement kann beispielsweise sein: ein hülsenähnliches Element (dieses kann kurz sein und solch eine hülsenähnliche Form kann durch eine Kombination einer Vielzahl von unterteilten Stücken ausgebildet werden), welches an dem äußeren Umfang des inneren Kernabschnitts 31 angeordnet ist; ein ringförmiges Element mit einem L-förmigen Querschnitt, welches das zuvor erwähnte hülsenähnliche Element und einen oder mehrere flache plattenähnliche Flanschabschnitte aufweist, die von dem Umfang des hülsenähnlichen Elements nach außen hervorstehen; ein Plattenelement, welche zwischen der Spule 2 und dem inneren Kernabschnitts 31 angeordnet ist; und eine Kombination dieser. Da das Abstandhalteelement mit der Spule 2 und weiteren durch das Harz, welches den Harzformabschnitt 21 ausgestaltet, verbunden wird, kann, wenn dieses aus einem Isolierharz, wie PPS-Harz, LCP, Polyfluorethylen-Harz (PTFE), wie zuvor beschrieben, ausgebildet ist, die Isolation zwischen der Spule 2 und dem inneren Kernabschnitts 31 erhöht werden. Wenn das hülsenähnliche Element oder das ringförmige Element, welche zuvor beschrieben wurden, verwendet wird, wird die Form oder Dicke davon durch partielles Verringern der Dicke oder Schneiden verringert, so dass das Harz, welches den Harzformabschnitt 21 ausgestaltet, vollständig zwischen der Spule 2 und dem inneren Kernabschnitt 31 gepackt ist.
<Magnetischer Kern>
Wie zuvor beschrieben, umfasst der magnetische Kern 3 den säulenförmigen inneren Kernabschnitt 31 und den äußeren Kernabschnitt 32 (1(A)), welcher an zumindest einem der Endflächen 31e des inneren Kernabschnitts 31 (hier den gegenüberliegenden Endflächen) und an der äußeren Umfangsseite der Spule 2 angeordnet ist. Der äußere Kernabschnitt 32 bedeckt im Wesentlichen die äußere Umfangsfläche des Spulenformprodukts 20A. Der magnetische Kern 3 bildet einen geschlossenen magnetischen Pfad aus, wenn die Spule 2 gespeist wird.
[Innerer Kernabschnitt]
Hier stehen die gegenüberliegenden Endflächen 31e und die nahe äußere Umfangsfläche des inneren Kernabschnitts 31 leicht von den Endflächen der Spule 2 in dem Zustand hervor, indem der innere Kernabschnitt 31 in die Spule 2 eingeführt und in dieser angeordnet ist, da der innere Kernabschnitt 31 leicht länger als die Länge der Spule 2 in der Axialrichtung ist. Dieser Zustand wird durch den Harzformabschnitt 21 aufrechterhalten. Die Länge des inneren Kernabschnitts 31, welcher von jeder Endfläche der Spule 2 hervorsteht (von hier an als Hervorstehlänge bezeichnet), kann geeignet ausgewählt werden. Obwohl die Hervorstehlängen hier identisch sind, können diese verschieden sein. Alternativ kann die Länge des inneren Kernabschnitts oder die Anordnungsposition des inneren Kernabschnitts relativ zu der Spule so angepasst werden, dass der Hervorstehabschnitt nur an einer der Endflächen der Spule 2 vorhanden ist. Wenn die Länge des inneren Kernabschnitts identisch oder größer als die Länge der Spule ist, kann dem magnetischen Fluss, welcher durch die Spule 2 ausgebildet wird, ermöglicht werden, vollständig durch den inneren Kernabschnitt 31 hindurch zu gehen.
Obwohl der magnetische Kern 3 aus einem gleichförmigen Material in dessen Gesamtheit ausgestaltet sein kann, ist das Material des magnetischen Kerns 3 hier teilweise verschieden. Der innere Kernabschnitt 31 ist durch einen magnetischen Pulverkern ausgebildet, wobei der äußere Kernabschnitt 32 durch ein Verbundmaterial (harzaufweisendes Formprodukt) ausgebildet ist.
Der magnetische Pulverkern wird repräsentativ durch Ausformen von Rohrmaterialpulver unter Druck und anschließendem geeigneten Ausführen von thermischem Behandeln ausgebildet. Selbst ein magnetischer Pulverkern in einer komplizierten dreidimensionalen Form kann so relativ einfach ausgeformt werden. Das Rohrpulvermaterial kann beschichtetes Pulver aufweisen, bei dem die Oberfläche von Metallpartikeln aus einem Eisenbasismaterial (Eisenmetall oder Eisenlegierung) oder einem weichen magnetischen Materials, wie einem Seltenerdenmaterial, mit einer Isolierbeschichtung versehen ist, welche aus Silikonharz oder Phosphat, Eisenoxidpulver oder gemischtem Pulver ausgebildet ist, bei dem Harz, wie zum Beispiel ein thermoplastisches Harz, oder ein Zusatzstoff, wie eine höhere Fettsäure (repräsentativ ein Zusatzstoff, welcher verschwindet oder in eine Isolationssubstanz durch thermische Behandlung übergeht) geeignet gemischt sind. Durch das vorhergehende Herstellungsverfahren kann ein magnetischer Pulverkern erzielt werden, bei dem eine Isoliersubstanz entlang der weichen magnetischen Partikel angeordnet ist. Da der magnetische Pulverkern eine exzellente Isolierleistung aufweist, können Wirbelstromverluste verringert werden. Ferner kann der magnetische Pulverkern die magnetische Sättigungsflussdichte in Bezug auf das Verbundmaterial, welches den äußeren Kernabschnitt 32 ausgestaltet, erhöhen, wenn das Rohmaterial oder die Herstellbedingung durch das weiche magnetische Pulver angepasst werden oder der Ausformdruck erhöht wird. Als magnetischer Pulverkern kann ein bekannter magnetischer Pulverkern verwendet werden.
Der säulenförmige innere Kernabschnitt 31 kann ein ganzheitliches Element sein, welches unter Verwendung einer Ausformbaugruppe einer angestrebten Form ausgebildet wird, oder ein Laminierprodukt sein, bei dem eine Vielzahl von Kernteilen, welche jeweils aus dem magnetischen Pulverkern ausgebildet sind, laminiert werden. Laminierprodukte können durch ein Haftmittel oder ein Haftband zu einem ganzheitlichen Element verbunden werden. Hier ist der innere Kernabschnitt 31 ein ganzes Element, in welchem kein Spaltelement oder Luftspalt eingefügt ist.
[Äußerer Kernabschnitt]
Hier ist der äußere Kernabschnitt 32 in einer Form, welche zu dem Raum passt, der durch die innere Umfangsfläche des Gehäuses 4A und die äußere Umfangsfläche des Spulenformprodukts 20A, welches in dem Gehäuse 4A aufgenommen ist, ausgebildet ist. Dementsprechend ist das Spulenformprodukt 20A durch den äußeren Kernabschnitt 32 mit Ausnahme der Befestigungsfläche, welche in Kontakt mit dem Gehäuse 4A gebracht wird, die gegenüberliegenden Endabschnitte des Drahts 2w, und einen Teil des Harzformabschnitts 21, welcher die Herausziehabschnitt 2d bedeckt, bedeckt. Das heißt, dass diese Bereiche außerhalb des äußeren Kernabschnitts 32 freigelegt sind. Da ein Teil des äußeren Kernabschnitts 32 so vorgesehen ist, dass dieser mit den gegenüberliegenden Endflächen 31e des inneren Kernabschnitts 31 gekoppelt ist, bildet der magnetischer Kern 3 einen geschlossenen Pfad aus.
Das Verbundmaterial (harzaufweisendes Formprodukt), welches den äußeren Kernabschnitt 32 ausbildet, kann repräsentativ durch Spritzgussverfahren, Transferverfahren, MIM (MIM-Spritzgießen), Gießformen und dergleichen ausgebildet werden. Bei Spritzgussverfahren wird ein vorbestimmter Druck auf eine Mischung, welche eine magnetische Pulversubstanz und Harz aufweist, appliziert, während die Mischung in eine Ausformbaugruppe gefüllt wird und die Mischung daher ausgeformt wird. Anschließend wird das Harz ausgehärtet, wodurch das Verbundmaterial erhalten wird. Bei Transferverfahren und auch beim MIM wir das Ausformen durchgeführt, indem ein rohes Material in eine Ausformbaugruppe gefüllt wird. Beim Gießformen wird die Mischung in eine Ausformbaugruppe oder das Gehäuse 4A ohne das Anlegen eines Drucks gefüllt. Anschließend wird die Mischung ausgeformt und ausgehärtet, wodurch das Verbundmaterial erhalten wird.
Wenn das rohe Material direkt in das Gehäuse 4A unter Verwendung des Gehäuses 4A als Ausformbaugruppe zum Ausformen des Verbundmaterials eingebracht wird, können die folgenden Vorteile erzielt werden: (1) der äußere Kernabschnitt 32 mit einer Form, welche zu der Spulenkomponente 20A passt, kann einfach ausgeformt werden, selbst wenn das Spulenformprodukt 20A eine komplizierte Form aufweist; und (2) das Gehäuse 4A und das Verbundmaterial können einfach nahe beieinander angebracht werden. Insbesondere kann, wenn die innere Fläche des Gehäuses 4A einer Oberflächenaufrauhbehandlung ausgesetzt wird, die Kontaktfläche zwischen dem Gehäuse 4A und dem äußeren Kernabschnitt 32 erhöht werden, wodurch die Wärmeabführeigenschaft verbessert wird.
Die magnetische Pulversubstanz in dem Verbundmaterial, welches den äußeren Kernabschnitt 32 ausgestaltet, kann aus der gleichen Zusammensetzung wie das weiche Magnetpulver, welches den inneren Kernabschnitt 31 ausgestaltet und zuvor beschrieben wurde, ausgebildet sein, oder aus einer anderen Zusammensetzung ausgebildet sein. In der Situation, wo diese in der Zusammensetzung identisch sind, weist das Verbundmaterial eine niedrigere magnetische Sättigungsflussdichte und eine niedrigere relative Permeabilität als der magnetische Pulverkern auf, da das Verbundmaterial Harz aus einem nicht magnetischen Material aufweist. Dementsprechend wird es durch Ausbilden des äußeren Kernabschnitts 32 durch das Verbundmaterial möglich, den äußeren Kernabschnitt 32 so festzulegen, dass dieser eine geringere relative Permeabilität als der innere Kernabschnitt 31 aus dem magnetischen Pulverkern aufweist.
Die magnetische Pulversubstanz in dem Verbundmaterial kann aus einem einzelnen Pulvertyp oder einer Vielzahl von Pulvertypen, welcher sich im Material unterscheiden, ausgebildet sein. Das Verbundmaterial, welches den äußeren Kernabschnitt 32 ausgestaltet, ist vorzugsweise ein Eisen-basiertes Pulver, wie ein reines Eisenpulver. Ferner kann, wenn das Verbundmaterial beschichtetes Material ähnlich zu dem magnetischen Pulverkern ist, die Isolation entlang von weichen Magnetpartikeln verbessert werden, wodurch der Wirbelstromverlust reduziert wird.
Die durchschnittliche Partikelgröße der magnetischen Pulversubstanz in dem Verbundmaterial kann 1 μm oder größer und 1000 μm oder weniger, insbesondere 10 μm oder mehr und 500 μm oder weniger betragen. Ferner kann, wenn die magnetische Pulversubstanz eine Vielzahl von Pulvertypen, welche sich in der Partikelgröße unterscheiden (grobes Pulver und feines Pulver), aufweist, eine Drossel mit einer hohen magnetischen Sättigungsflussdichte und geringem Verlust erhalten werden. Es wird darauf hingewiesen, dass die magnetische Pulversubstanz in dem Verbundmaterial im Wesentlichen identisch zu dem Pulver des rohen Materials ist (beibehalten). Durch Verwendung des Pulvers, dessen durchschnittliche Partikelgröße in dem zuvor erwähnten Bereich fällt, als Rohmaterial, kann eine exzellente Fließfähigkeit erzielt werden. Dementsprechend kann durch Spritzgussverfahren oder dergleichen ein Verbundmaterial sehr produktiv hergestellt werden.
Der Anteil der magnetischen Pulversubstanz in dem Verbundmaterial, welches den äußeren Kernabschnitt 32 ausgestaltet, kann 40 Volumenprozent oder mehr und 75 Volumenprozent oder weniger des Volumens betragen, wenn das Verbundmaterial 100 Prozent ist. Da die magnetische Pulversubstanz 40 Volumenprozent oder mehr beträgt, ist der Anteil der magnetischen Komponente insgesamt hoch, wodurch die magnetischen Eigenschaften, wie die magnetische Sättigungsflussdichte, des gesamten magnetischen Kerns 3 einfacher verbessert werden können. Wenn die magnetische Pulversubstanz 75 Volumenprozent oder mehr beträgt, wird eine exzellente Herstellbarkeit des Verbundmaterials erreicht.
Das Harz, welches als Bindemittel in dem Verbundmaterial fungiert, kann repräsentativ ein aushärtbares Harz, wie ein Epoxidharz, ein Phenolharz, ein Silikonharz und ein Urethanharz sein. Weitere Beispiele können ein thermoplastisches Harz, wie ein PPS-Harz, ein Polyamid-Harz, ein Fluor-Harz und ein Polyamid-Harz, ein Raumtemperatur-aushärtbares Harz und ein Tieftemperatur-aushärtbares Harz sein.
Es ist auch möglich, ein Verbundmaterial zu verwenden, welches zusätzlich zu der magnetischen Pulversubstanz und dem Harz ein Pulver (Füllstoff) aus einer nicht magnetischen Substanz, wie einer Keramik, zum Beispiel Aluminiumoxid oder Siliziumoxid, aufweist. Der Füllstoff trägt dazu bei, die Wärmeabführeigenschaft zu verbessern und ungleiche Verteilung der magnetischen Pulversubstanz zu unterdrücken (gleichförmige Dispersion). Ferner kann eine Verringerung im Anteil der magnetischen Pulversubstanz aufgrund des enthaltenen Füllstoffs unterdrückt werden, wenn der Füllstoff in Form von feinen Partikeln vorgesehen ist, da der Füllstoff zwischen den magnetischen Partikelsubstanzen angeordnet werden kann. Wenn das Verbundmaterial 100 Massenprozent beträgt, sollte der Anteil des Füllstoffs 0,2 Massenprozent oder mehr und 20 Massenprozent oder weniger, ferner 0,3 Massenprozent oder mehr und 15 Massenprozent oder weniger, insbesondere 0,5 Massenprozent oder mehr und 10 Massenprozent oder weniger betragen. Dadurch können die zuvor beschriebenen Effekte vollständig erhalten werden.
Hier ist der äußere Kernabschnitt 32 durch das Verbundmaterial aus beschichtetem Pulver ausgebildet, welches aus Partikeln aus eisenbasiertem Material (reines Eisen), deren durchschnittliche Partikelgröße 75 μm oder weniger beträgt, die eine Isolierbeschichtung auf deren Oberfläche aufweisen, und Epoxidharz ausgebildet ist (der Anteil des reinen Eisenpulvers in dem Verbundmaterial beträgt 40 Volumenprozent). Ferner ist, ähnlich zu dem inneren Kernabschnitt 31, kein Spaltelement oder Luftspalt in dem äußeren Kernabschnitt 32 eingefügt. Dementsprechend ist der magnetische Kern 3 vollständig spaltfrei. Da kein Spalt vorgesehen ist, können folgende Vorteile erzielt werden: (1) eine Größenreduktion; (2) eine Verlustreduktion; und (3) Unterdrückung einer Verringerung der Induktivität, wenn diese mit einem großen Strom gespeist wird. Es wird darauf hingewiesen, dass in dem magnetischen Kern 3 Spaltelemente aus nicht magnetischem Material, zum Beispiel Platten aus Aluminiumoxid oder Luftspalte, eingefügt sein können.
Die Form des äußeren Kernabschnitts 32 ist nicht besonders beschränkt, solange ein geschlossener magnetischer Pfad ausgebildet werden kann. In der vorliegenden Ausführungsform kann, wenn im Wesentlichen der gesamte Umfang des Spulenformprodukts 20A mit einem Verbundmaterial bedeckt ist, das Verbundmaterial (der äußere Kernabschnitt 32) den Schutz des Spulenformprodukts 20A von der äußeren Umgebung erhöhen oder den mechanischen Schutz davon stärken.
Ferner kann das Spulenformprodukt 20A teilweise außerhalb des Verbundmaterials freigelegt sein (der äußere Kernabschnitt 32). Beispielsweise kann zumindest ein Teil des Harzformabschnitts 21, welcher die Herausziehabschnitte 2d der Spule 2 (des Spulenformprodukts 20A) bedeckt, außerhalb des Verbundmaterials freigelegt sein. Dann kann ein Kontakt zwischen den Endabschnitten des Drahts 2w und dem äußeren Kernabschnitt 32 vermieden werden, wodurch die Isolation zwischen diesen sichergestellt werden kann. Ferner kann an der äußeren Umfangsfläche des Drehabschnitts 2t der Spule 2 der Bereich, welcher auf der Öffnungsseite des Gehäuses 4A angeordnet ist, außerhalb des Verbundmaterials freigelegt sein. In dieser Situation wird die Wärmeabführeigenschaft erwartet sich zu verbessern. Ferner kann, wenn der Bereich in dem Spulenformprodukt 20A, welcher auf der Öffnungsseite des Gehäuses 4A frei angeordnet ist, außerhalb des äußeren Kernabschnitts 32 freigelegt ist, ein Dichtungsharz von der Öffnungsseite des Gehäuses 4A angeordnet werden, um das kombinierte Produkt aus der Spule 2 und dem magnetischen Kern 3 mit dem Dichtharz abzudichten. Somit können das Spulenformprodukt 20A und der äußere Kernabschnitt 32 durch das Dichtungsharz bedeckt werden, wodurch solche Elemente von der externen Umgebung oder mechanisch geschützt werden können. In dieser Situation kann ein Teil des äußeren Umfangs des Harzformprodukts 21, welches die Herausziehabschnitte 2d der Spule 2 bedeckt, durch ein Dichtungsharz bedeckt werden (ein harzaufweisendes Formprodukt). Als Dichtungsharz kann bevorzugt beispielsweise ein Epoxidharz, ein Urethanharz, ein Silikonharz, ein ungesättigtes Polyesterharz, PPS-Harz oder dergleichen verwendet werden. Das Dichtungsharz kann mit einem Füllstoff aus einer nicht magnetischen Substanz, wie Keramik, zum Beispiel Aluminiumoxid und Siliziumoxid, hinsichtlich der Verbesserung der Wärmeabführeigenschaft vermischt werden.
[Magnetische Eigenschaft]
Wie zuvor beschrieben, ist der magnetische Kern 3 teilweise in den magnetischen Eigenschaften verschieden, da der magnetische Kern 3 aus verschiedenen Materialien ausgestaltet ist. Insbesondere weist der innere Kernabschnitt 31 eine höhere magnetische Sättigungsflussdichte als der äußere Kernabschnitt 32 auf, und der äußere Kernabschnitt 32 eine geringere relative Permeabilität als der innere Kernabschnitt 31. Genauer gesagt, weist der innere Kernabschnitt 31, welcher aus dem magnetischen Pulverkern ausgestaltet ist, eine magnetische Sättigungsflussdichte von 1,6 T oder mehr auf und ist damit 1,2 oder mehr Mal größer als die magnetische Sättigungsflussdichte des äußeren Kernabschnitts 32. Die relative Permeabilität des inneren Kernabschnitts 31 ist 100 oder mehr und 500 oder weniger. Der äußere Kernabschnitt 32, welcher aus dem Verbundmaterial ausgestaltet ist, weist eine magnetische Sättigungsflussdichte von 0,6 T oder mehr auf, welche damit geringer als die magnetische Sättigungsflussdichte des inneren Kernabschnitts 31 ist. Die relative Permeabilität des äußeren Kernabschnitts 32 ist 5 oder mehr und 50 oder weniger, bevorzugt 10 oder mehr und 35 oder weniger. Die relative Permeabilität des gesamten magnetischen Kerns 3, welcher aus dem inneren Kernabschnitt 31 und dem äußeren Kernabschnitt 32 ausgestaltet ist, ist 10 oder mehr und 100 oder weniger. In dem Modus, in welchem die magnetische Sättigungsflussdichte des inneren Kernabschnitts hoch ist, kann die Querschnittsfläche des inneren Kernabschnitts verringert werden, wenn es angestrebt wird, einen magnetischen Fluss zu erzielen, welcher identisch zu dem des magnetischen Kerns als Ganzen ist, der eine gleichförmige magnetische Sättigungsflussdichte aufweist. Dementsprechend trägt dieser Modus zu einer Größenreduzierung der Drossel bei. Die magnetische Sättigungsflussdichte des inneren Kernabschnitts 31 beträgt 1,8 T oder mehr, weiter bevorzugt 2 T oder mehr. Es ist bevorzugt, dass die magnetische Sättigungsflussdichte des inneren Kernabschnitts 31 1,5 Mal, bevorzugt 1,8 oder mehr Mal, so groß wie die magnetische Sättigungsflussdichte des äußeren Kernabschnitts 32 ist. Unter Verwendung eines Laminierprodukts aus elektromagnetischen Stahlplatten, repräsentiert durch Siliziumstahlplatten, anstatt des magnetischen Pulverkerns, kann die magnetische Sättigungsflussdichte des inneren Kernabschnitts einfach erhöht werden. Auf der anderen Seite kann, wenn die relative Permeabilität des äußeren Kernabschnitts 32 niedriger als die des inneren Kernabschnitts 31 festgelegt wird, die magnetische Sättigung unterdrückt werden. Dementsprechend kann beispielsweise der magnetische Kern 3 einer spaltlosen Ausgestaltung erhalten werden. Mit dem magnetischen Kern 3 einer spaltlosen Ausgestaltung kann ein Streufluss verringert werden.
[Gehäuse]
Hier ist das Gehäuse 4A, welches das zusammengebaute Produkt aus dem Spulenformprodukt 20A und dem äußeren Kernabschnitt 32 (dem magnetischen Kern 3) aufnimmt, ein Behälter, in welchem ein plattenähnlicher Bodenabschnitt 40 und ein rahmenähnlicher Wandabschnitt 41, der auf dem Bodenabschnitt 40 stehend vorgesehen ist, ganzheitlich ausgeformt sind, und bei dem die Seite, welche dem Bodenabschnitt 40 gegenüberliegt, geöffnet ist. Die äußere Bodenfläche des Bodenabschnitts 40 ist durch eine flache Fläche ausgestaltet, und wenn die Drossel 1A auf dem Befestigungsziel, wie zum Beispiel einer Kühlbasis, angebracht ist, wird zumindest ein Teil (hier die gesamte) der äußeren Bodenfläche eine gekühlte Fläche, welche gekühlt wird, indem diese in Kontakt mit dem Befestigungsziel gebracht wird. Es wird darauf hingewiesen, dass die äußere Bodenfläche teilweise einen Bereich aufweisen kann, welcher nicht in Kontakt mit dem Befestigungsziel (einer flachen oder einer gekrümmten Fläche) gebracht wird. Darüber hinaus kann die äußere Bodenfläche an der Seite oder der Oberseite angeordnet sein, obwohl 1 die Ausgestaltung zeigt, bei welcher die äußere Bodenfläche auf der Bodenseite angeordnet ist.
Hier kann in Verbindung mit der Form des Gehäuses 4A, obwohl der Bodenabschnitt 40 durch eine viereckige Platte ausgestaltet ist und der Wandabschnitt 41 viereckig rahmenförmig ist, deren Geometrie geeignet in Abhängigkeit mit der Form des aufgenommenen Objekts oder dergleichen ausgewählt werden. Die Größe des Gehäuses 4A kann ebenfalls geeignet in Abhängigkeit des aufgenommenen Objekts in dem Gehäuse 4A ausgewählt werden.
Das Gehäuse 4A schützt das aufgenommene Objekt von der äußeren Umgebung (Staub oder Korrosion) und stellt einen mechanischen Schutz bereit. Ferner ist das Material des Gehäuses 4A vorzugsweise ein Material mit einer exzellenten thermischen Leitfähigkeit, um das Gehäuse 4A als Wärmabführpfad zu verwenden, insbesondere ein Material, welches eine höhere thermische Leitfähigkeit als die magnetische Pulversubstanz, welche den magnetischen Kern ausgestaltet, aufweist. Ferner kann ein Streufluss in Richtung des Äußeren des Gehäuses vermieden werden, wenn das Gehäuse aus einem Material ausgestaltet ist, welches nicht magnetisch aber leitfähig ist. Dementsprechend kann als Material zum Ausgestalten des Gehäuses 4A ein nicht magnetisches Material verwendet werden. Beispielsweise kann Aluminium, eine Aluminiumlegierung, Magnesium und eine Magnesiumlegierung verwendet werden. Da die nicht magnetischen Metalle, welche hier erwähnt wurden, leichtgewichtig sind, sind diese als Material eines In-Fahrzeug-Bauteils geeignet, welches leichtgewichtig sein soll. Da das Gehäuse 4A aus einem Metall ausgestaltet ist, kann der Wärmeabführsockelabschnitt in einer angestrebten Form einfach durch Gießen, Schneidbearbeitung, Umformbearbeitung und dergleichen ausgebildet werden. Hier ist das Gehäuse 4A aus einer Aluminiumlegierung ausgestaltet. Anstatt eines Metallmaterials, wie Aluminium, kann das Gehäuse 4A aus einem Harzmaterial ausgebildet sein. Wenn das Gehäuse aus einem Harzmaterial ausgestaltet ist, kann beispielsweise Polyethylen-Terephthalat-Harz (PBT), Urethanharz, PPS-Harz, Acrylnitril-Butadien-Styren-Harz (ABS) oder dergleichen verwendet werden. In dieser Situation kann zum Erhöhen der Wärmeabführeigenschaft ein Füllstoff aus einer nicht magnetischen Substanz wie Keramik, zum Beispiel Aluminiumoxid oder Siliziumoxid, untergemischt werden. Durch Ausbilden des Gehäuses aus einem Harzmaterial kann ein Gehäuse, welches leichtgewichtig ist, zu geringen Kosten hergestellt werden.
In der Situation, in welcher das Verbundmaterial, welches den äußeren Kernabschnitt 32 ausgestaltet, durch Gießformen unter Verwendung des Gehäuses 4A als Ausformbaugruppe ausgeformt wird, bei welcher der Modus verwendet wird, in dem geringe Aushöhlungen und Erhebungen zumindest an einem Teil der inneren Fläche des Gehäuses 4A vorgesehen sind, vorzugsweise an 50 Flächenprozent oder mehr, besonders bevorzugt an 80 Flächenprozent oder mehr, kann die Adhäsion zwischen dem Verbundmaterial und dem Gehäuse 4A verbessert werden, und die Wärmeabführeigenschaft verbessert werden. Beim Ausbilden der geringen Aushöhlungen und Erhebungen kann eine Oberflächenaufrauhbehandlung verwendet werden.
Die Oberflächenaufrauhbehandlung kann beispielsweise einen Prozess zum Bereitstellen von geringen Aushöhlungen und Erhebungen aufweisen, deren maximale Höhe 1 mm oder weniger, bevorzugt 0,5 mm oder weniger beträgt. Insbesondere können bekannte Verfahren zum Verbessern der Adhäsion zwischen Metall und Harz verwendet werden, wie: (1) anodische Oxidationsverfahren, wie Aluminiumoxidanodisierung; (2) Nadelplattieren mit einem bekannten Schema; (3) Einsetzen einer molekularen Abzweigverbindung durch ein bekanntes Schema; (4) feine Nutnbearbeitung durch Laser; (5) Nano-Grübchen-Ausbildung unter Verwendung einer speziellen Lösung; (6) Ätzverfahren; (7) Standstrahlen oder Strahlreinigen; (8) Feilen; (9) Glanzbehandlung durch Ätznatron; und (10) Abrasion durch eine Drahtbürste. Eine Vergrößerung der Fläche durch solch einen Oberflächenaufbau führt erwartungsgemäß auch zu einer Verbesserung der Wärmeabführeigenschaft.
Ferner führt eine Vergrößerung der Oberflächenfläche, welche durch Ausbilden einer Nut oder eines Lochs durch Aussetzen eines allgemeinen Metalls zu Schneidarbeiten oder durch Ausformen der Fläche in eine konkav-konvexe Form durch Gießen, Umformen oder dergleichen, erwartungsgemäß zu einer Verbesserung in der Adhäsion oder der Wärmeabführeigenschaft aufgrund einer Vergrößerung der Kontaktfläche zwischen dem Gehäuse 4A und dem Harz, welches den äußeren Kernabschnitt 32 ausgestaltet.
Das Gehäuse 4A umfasst ferner Befestigungsabschnitte 400 zum Befestigen der Drossel 1A an dem Befestigungsziel. Die Befestigungsabschnitte 400 sind Hervorstehteile, welche von dem Umfang des Bodenabschnitts 40 in Richtung des äußeren des Wandabschnitts 41 hervorstehen. Die Hervorstehteile sind jeweils mit einem Bolzenloch versehen, in welches ein Befestigungselement (nicht gezeigt), wie ein Bolzen, eingeführt ist. Hier sind in dem viereckigen Gehäuse 4A die Eckabschnitte entsprechend mit den Befestigungsabschnitten 400 versehen. Da die Befestigungsabschnitte 400 vorgesehen sind, kann die Drossel 1A an dem Befestigungsziel einfach angebracht werden. Die Befestigungsposition, die Anzahl von Teilen, die Form und dergleichen der Befestigungsabschnitte 400 kann geeignet ausgewählt werden. Die Befestigungsabschnitte 400 können auch ohne Probleme weg gelassen werden.
Ferner kann das Gehäuse 4A einen Deckelabschnitt (nicht gezeigt) aufweisen, um den Öffnungsabschnitt des Gehäuses 4A zu bedecken. Das Bereitstellen des Deckelabschnitts macht es möglich, das aufgenommene Objekt in dem Gehäuse 4A davon abzuhalten, sich zu lösen und das aufgenommene Objekt zu schützen. Ferner kann ein Auftreten eines Streuflusses unterdrückt werden, wenn der Deckelabschnitt aus einem Material ausgestaltet ist, welches nicht magnetisch aber leitfähig, ähnlich wie zu dem Material des Gehäuses 4A, ist. Ferner ist eine Verbesserung der Wärmeabführeigenschaft zu erwarten, wenn der Deckelabschnitt aus einem Material mit exzellenter thermischer Leitfähigkeit, wie ein Metallmaterial, ähnlich zu dem Gehäuse 4A, ausgestaltet ist.
In dem Modus, bei dem der Deckelabschnitt vorgesehen ist, kann der Deckelabschnitt durch ein Plattenelement in der Form ausgestaltet sein, welche mit dem Öffnungsabschnitt des Gehäuses 4A korrespondiert. Der Deckelabschnitt sollte mit Drahtlöchern versehen sein, in welche die gegenüberliegenden Endabschnitte des Drahts 2w eingeführt sind. Ferner ist es bevorzugt, dass das Gehäuse 4A Deckelsockel aufweist, mit welchen Bolzen, welche den Deckelabschnitt befestigen, verschraubt sind, wobei die Deckelsockel in die Wandabschnitte integriert sind. In dieser Situation kann der Deckelabschnitt Hervorstehteile aufweisen, welche mit Bolzenlöchern versehen sind, in welche Bolzen eingeführt sind. Beispielsweise sollten die Deckelsockel entsprechend an vier Flächen, welche den Wandabschnitt ausgestalten, vorgesehen sein, und die Hervorstehteile des Deckelabschnitts sollten an den Positionen vorgesehen sein, welche mit den Deckelsockeln korrespondieren, wenn der Deckelabschnitt auf dem Gehäuse angeordnet ist. Die Ausgestaltungsorte und die Anzahl der Teile der Deckelsockel und der Hervorstehteile kann geeignet ausgewählt werden.
<Verwendungen>
Die Drossel 1A, welche wie zuvor beschrieben ausgestaltet ist, kann geeignet verwendet werden, wenn die Speisungsrandbedingungen beispielsweise wie folgt sind: der maximale Strom (Gleichstrom) ist in etwa 100 A bis 1000 A; die durchschnittliche Spannung ist etwa 100 V bis 1000 V; und die Arbeitsfrequenz ist etwa 5 kHz bis 100 kHz. Repräsentativ kann die Drossel 1A geeignet als eine Ausgestaltungskomponente einer In-Fahrzeug-Energiewandlungsvorrichtung eines elektrischen Fahrzeugs, eines Hybridfahrzeugs oder dergleichen verwendet werden.
«Verfahren zum Herstellen der Drossel»
Die Drossel 1A kann beispielsweise wie folgt hergestellt werden. Hier werden zuerst die Spule 2 und der innere Kernabschnitt 31 separat vorbereitet, welche anschließend ganzheitlich durch den Harzformabschnitt 21 ausgeformt werden, um das Spulenformprodukt 20A zu erhalten (1(B)).
Anschließend, wenn der äußere Kernabschnitt 32 durch Gießformen unter Verwendung des Gehäuses 4A als Ausformbaugruppe hergestellt wird, wird das Spulenformprodukt 20A in dem Gehäuse 4A aufgenommen. Ein Haftmittel oder Schmiermittel kann geeignet an der inneren Bodenfläche des Gehäuses 4A vorgesehen werden. Wenn ein Schmiermittel oder dergleichen zwischen dem Spulenformprodukt 20A und dem Gehäuse 4A vorgesehen wird, tritt kaum Luft zwischen diesen ein und diese können nahe beieinander angebracht werden, wodurch die Wärmeabführeigenschaft verbessert werden kann. Anschließend wird eine Mischung aus einer magnetischen Pulversubstanz und Harz, welche das Rohmaterial des äußeren Kernabschnitts 32 darstellt, und einem Binder oder einer nicht magnetischen Pulversubstanz geeignet hergestellt. Daraufhin wird die Mischung in das Gehäuse 4A gegossen, welches als eine Ausformbaugruppe fungiert und anschließend wird das Harz ausgehärtet. Durch die vorausgehende Prozedur kann eine Drossel ohne Deckelabschnitt erzielt werden.
[Betrieb und Effekt]
Mit der zuvor beschriebenen Drossel 1A können folgende Effekte erzielt werden.
In Verbindung mit der Drossel 1A gemäß der ersten Ausführungsform, ist der Biegeradius R1 der äußeren Umfangsfläche des Eckabschnittbereichs 21a in dem Harzformabschnitt 21 größer als 0,5 mm. Ferner ist die äußere Umfangsfläche eine gekrümmte Fläche, deren Biegeradius größer als jener der gekrümmten Fläche zum Formfreigebungszweck ist. Dementsprechend wird in dem äußeren Kernabschnitt 32, welcher durch das Verbundmaterial ausgestaltet ist, das die magnetische Pulversubstanz und das Harz umfasst, der Abschnitt, welcher in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche des Eckabschnittbereichs 21a gebracht wird, nicht einfach der Ursprung eines Risses. Dementsprechend ist es möglich, ein Auftreten eines Risses in dem äußeren Kernabschnitt 32 aufgrund der thermischen Expansion und Kontraktion der Spule 2, welche mit dem Wärmezyklus oder den Schwingungen einhergeht, die durch die Speisung der Spule 2 mit Wechselstrom und deren Erregung erzeugt werden, zu unterdrücken. Dementsprechend kann die Drossel erhalten werden, deren äußerer Kernabschnitt 32 nicht einfach beschädigt wird. Ferner wird in dem Modus, in welchem ein Dichtungsharz zum Abdichten des Abschnitts, welcher in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche des Eckabschnittbereichs 21a gebracht wird, verwendet wird, der Abschnitt, welcher in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche des Eckabschnittbereichs 21a in dem Dichtharz gebracht wird, nicht auf einfache Weise der Ursprung eines Risses, selbst wenn die äußere Umfangsfläche des Eckabschnittbereichs 21a in dem Harzformabschnitt 21 durch das Dichtungsharz bedeckt ist. Dementsprechend wird das Dichtungsharz nicht einfach durch den Wärmezyklus oder Schwingungen beschädigt.
In dem Harzformabschnitt 21 ist die äußere Umfangsfläche des äußeren Umfangskantenbereichs 21o ebenfalls eine gekrümmte Fläche, deren Biegeradius größer als jener der gekrümmten Fläche zum Formfreigebungszweck ist. Daher können Eckabschnitte, die jeweils dazu neigen, der Ursprung eines Risses in dem Harzformabschnitt 21 zu werden, welcher in Kontakt mit dem äußeren Kernabschnitt 32 oder dem Dichtungsharz gebracht werden, reduziert werden. Dementsprechend ist es ferner effektiv den äußeren Kernabschnitt 32 und das Dichtungsharz davon abzuhalten, beschädigt zu werden.
Da sich die Drossel 1A in dem horizontal Anordnungsausmodus, wie zuvor beschrieben, befindet, gibt es viele Bereiche, bei denen der Abstand von der äußeren Umfangsfläche der Spule 2 zu dem Befestigungsziel gering ist. Ferner kann die Wärme der Spule 2 einfach auf das Gehäuse 4A und das Befestigungsziel übertragen werden. Dementsprechend weist die Drossel 1A eine exzellente Wärmeabführeigenschaft auf.
Da die Drossel 1A das Spulenformprodukt 20A als eine Ausgestaltungskomponente umfasst, kann die Spule 2 einfach gehandhabt werden. Ferner ist die Anzahl von Zusammenbaukomponenten gering, und dementsprechend kann eine exzellente Zusammenbaubarkeit erreicht werden. Insbesondere kann mit der Drossel 1A eine weitere exzellente Zusammenbaubarkeit erzielt werden, da das Spulenformprodukt 20A ganzheitlich auch einen Teil des magnetischen Kerns 3 (des inneren Kernabschnitts 31) zusammenhält.
Darüber hinaus können die folgenden Effekte erzielt werden, da zumindest ein Teil des (hier des äußeren Kernabschnitts 32) magnetischen Kerns 3 das Verbundmaterial, welche oben beschrieben wurde, ist.

(1) Der äußere Kernabschnitt 32 kann auf einfache Weise selbst in einer komplizierten Form ausgestaltet werden, genauer gesagt, Bedecken des Spulenformprodukts 20A, in welchem die Spule 2 und der innere Kernabschnitt 31 integriert sind.
(2) Wenn das Gießformen verwendet wird, in welchem das Gehäuse 4A als Ausformbaugruppe verwendet wird, ist die Anzahl von Herstellungsschritten geringer, da der magnetische Kern 3 gleichzeitig mit dem äußeren Kernabschnitt 32 ausgebildet werden kann. Dementsprechend wird eine exzellente Produktivität erzielt.
(3) Der innere Kernabschnitt 31 und der äußere Kernabschnitt 32 können miteinander durch das Harz verbunden werden, welches den äußeren Kernabschnitt 32 ausgestaltet. Ferner können das Spulenformprodukt 20A und das Gehäuse 4A durch das Harz miteinander verbunden werden, welches den äußeren Kernabschnitt 32 ausgestaltet.
(4) Die magnetische Eigenschaft des äußeren Kernabschnitts 32 kann einfach verändert werden.
(5) Da das Material, welches den äußeren Umfang des Spulenformprodukts 20A (der Spule 2) bedeckt, die magnetische Pulversubstanz umfasst, ist die thermische Leitfähigkeit höher und es wird verglichen mit einer Situation, bei der das Material lediglich Harz ist, eine exzellente Wärmeabführeigenschaft erzielt.
(6) Da das Material, welches den äußeren Kernabschnitt 32 ausbildet, das Harz umfasst, kann der Schutz von der externen Umgebung und der mechanische Schutz des Spulenformprodukts 20A erzielt werden.

«Zweite Ausführungsform»
Unter Bezugnahme auf 4 bis 6 wird eine Beschreibung einer Drossel 1B gemäß einer zweiten Ausführungsform gegeben. Wie in 4 gezeigt, ist die Basisausgestaltung der Drossel 1B gemäß der zweiten Ausführungsform ähnlich zu jener der Drossel 1A gemäß der ersten Ausführungsform. Das heißt, ein hülsenähnliches Gehäuse mit Boden 4B nimmt ein Spulenformprodukt 20B, in dem eine Spule 2 mit einem Drehabschnitt und Herausziehabschnitten und einem inneren Kernabschnitt 31 ganzheitlich durch ein Harzformabschnitt 21 zusammengehalten werden, und einen äußeren Kernabschnitt 32 auf. Die äußere Umfangsseite des Spulenformprodukts 20B wird durch einen äußeren Kernabschnitt 32 bedeckt, welcher aus einem Verbundmaterial (ein harzaufweisendes Formprodukt) bedeckt ist, das eine magnetische Pulversubstanz und Harz aufweist. Der Hauptunterschied der Drossel 1B gemäß der zweiten Ausführungsform von jener der ersten Ausführungsform liegt darin, dass eine Nut 50 vorgesehen ist, welche einen Draht 2w an jeder Endfläche 21e (6) des Harzformabschnitts 21 umgibt, welcher einen Teil des äußeren Umfangs der Herausziehabschnitte der Spule 2 bedeckt. Im Folgenden wird eine Beschreibung mit dem Fokus auf die Unterschiede gegeben, und die Ausgestaltungen und Effekte, welche ähnlich zu jenen der ersten Ausführungsform sind, werden nicht beschrieben.
[Harzformabschnitt]
Die Nut 50 umgibt den äußeren Umfang des Drahts 2w an jeder Endfläche 21e des Harzformabschnitts 21. Dementsprechend wird ein Kriechabstand zwischen dem Endabschnitt des Drahts 2w des äußeren Kernabschnitts 32 (dem magnetischen Kern 3) vergrößert, wodurch eine Isolation zwischen jedem Endabschnitt des Drahts 2w und dem äußeren Kernabschnitt 32 vergrößert wird.
Die Form der Nut 50 kann geeignet ausgewählt werden. Beispielsweise ist es bevorzugt, eine Form zu verwenden, welche zu der äußeren Umfangsfläche des Harzformabschnitts 21, welcher jeden Herausziehabschnitt 2d bedeckt, passt. Dementsprechend kann der Kriechabstand konstant über die gesamte Umfangsrichtung des Drahts 2w gehalten werden und dadurch eine gleichförmige Isolation über den gesamten Umfang des Drahts 2w erzielt werden. Hier weist die Nut 50 eine Rennbahnform auf, welche zu der äußeren Umfangsfläche des Harzformabschnitts 21 passt, welcher den Herausziehabschnitt 2d bedeckt.
Die Tiefe h der Nut 50 (5) oder die Breite w der Nut 50 kann innerhalb des Bereichs, welcher zum Verbessern der Isolation beiträgt, geeignet ausgewählt werden. Wenn die Tiefe h der Nut 50 tiefer ist, kann der Kriechabstand größer sein. Dementsprechend kann die Isolation zwischen jedem Endabschnitt des Drahts 2w und dem äußeren Kernabschnitt 32 einfach sichergestellt werden. Darüber hinaus kann der Kriechabstand größer sein, wenn die Breite w der Nut 50 breiter ist. Ferner wird ein Raum durch das Volumen der Nut 50 in dem Harzformabschnitt 21 ausgebildet, welcher den Herausziehabschnitt bedeckt. Das heißt, wenn die Tiefe h der Nut 50 tief ist, treten Schwingungen an jedem Endabschnitt des Drahts 2w hauptsächlich nur in diesem Raum auf, und breiten sich nicht auf einfache Weise zu der äußeren Umfangsfläche des Harzformabschnitts 21 aus, welcher die Herausziehabschnitte, die außerhalb des Raums angeordnet sind, bedeckt. Dementsprechend werden Schwingungen nicht leicht an Bereiche in der Nähe der äußeren Umfangsfläche, welche in Kontakt mit dem äußeren Kernabschnitt 32 des Harzformabschnitts 21 ist, übertragen, und daher kann ein Effekt zum Schwingungsabsorbieren erwartet werden. Dementsprechend wird es ferner möglich, ein Auftreten eines Risses in dem äußeren Kernabschnitt 32 zu unterbinden. Wenn die Tiefe h der Nut 50 tiefer und die Breite w der Nut 50 breiter wird, wird dieser Effekt vergrößert. Die Tiefe h der Nut 50 kann insbesondere 0,1 mm oder mehr und 20 mm oder weniger betragen. Die Breite w der Nut 50 kann insbesondere 0,1 mm oder mehr und 2 mm oder weniger betragen. Hier ist die Tiefe h und die Breite w der Nut 50 gleichförmig über den gesamten äußeren Umfang des Drahts 2w.
Die Nut 50 kann eine einzelne Nut sein, welche sich entlang des äußeren Umfangs des Drahts 2w erstreckt, um einen einzelnen Kreis auszugestalten. Alternativ kann die Nut 50 aus mehreren Nuten bestehen, welche sich entlang des äußeren Umfangs des Drahts 2w erstrecken, die eine Vielzahl von Kreisen in der Radialrichtung um den Draht 2w ausbilden. Bei größer werdender Anzahl kann der Kriechabstand vergrößert werden und die Isolierung verbessert werden.
Bei Ausbilden der Nut 50 kann beispielsweise eine Ausformbaugruppe als Ausformbaugruppe zum Ausformen des Harzformabschnitts 21 verwendet werden, welche in die Seite, in Richtung welcher die Endabschnitte des Drahts 2w herausgezogen sind, und die Seite, welche dazu gegenüberliegend angeordnet ist, unterteilt ist. Innerhalb der Ausformbaugruppe sollten ringförmige Hervorstehabschnitte vorgesehen werden, welche entsprechend die Endabschnitte des Drahts 2w bedecken, welche angestrebte Abmessungen erzielen können, genauer gesagt die Tiefe h der Nut 50 und die Breite w der Nut 50. Dementsprechend kann die Nut 50 ausgebildet werden.
Mit der Drossel 1B kann zusätzlich zu den Effekten, welche ähnlich zu jenen der ersten Ausführungsform sind, aufgrund der Vergrößerung des Kriechabstands zwischen dem äußeren Kernabschnitt 32 und jedem Endabschnitt des Drahts 2w die Isolation verbessert werden, da die Nut 50, welche den äußeren Umfang des Drahts 2w an jeder Endfläche 21e des Harzformabschnitts 21 umgibt, vorgesehen ist.
«Dritte Ausführungsform»
Im Rahmen der Drossel gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform wurde das Spulenformprodukt 20A und 20B beschrieben, welches jeweils ganzheitlich auch den inneren Kernabschnitt 31 umfasst. In Verbindung mit einer Drossel gemäß einer dritten Ausführungsform, wie in 7 gezeigt, wird eine Beschreibung eines Spulenformprodukts 20C mit keinem inneren Kernabschnitt gegeben, das heißt, einem Spulenformprodukt 20C, bei welchem eine Spule 2 durch einen Harzformabschnitt 21 und ein hohles Loch gehalten wird, in welches ein innerer Kernabschnitt eingeführt wird und in welchem dieser angeordnet wird.
In dieser Situation ist es in dem Harzformabschnitt 21 bevorzugt, dass die äußere Umfangsfläche eines inneren Umfangskantenbereichs 21i, welcher die innere Umfangskante der Spule 2 bedeckt, ebenfalls als eine gekrümmte Fläche ausgebildet ist. In der Situation, in welcher das Spulenformprodukt 20C den inneren Kernabschnitt 31 nicht ganzheitlich umfasst, können Eckabschnitte an der äußeren Umfangsfläche des inneren Umfangskantenbereichs 21i, welcher die innere Umfangskante der Spule 2 bedeckt, ausgeformt sein, wenn der Harzformabschnitt 21 angeordnet ist, um die Form der Spule 2 passend zu bedecken. Solch ein Eckabschnitt kann möglicherweise der Ursprung eines Risses sein. Dementsprechend kann durch Ausbilden der äußeren Umfangsfläche des inneren Umfangskantenbereichs 21i in ebenfalls einer gekrümmten Fläche, der Ursprung eines Risses ferner reduziert werden. Dementsprechend neigt der äußere Kernabschnitt 32 noch weniger dazu, beschädigt zu werden. Der innere Umfangskantenbereich 21i bezieht sich hier auf den Harzformabschnitt 21, welcher zischen entsprechenden Erstreckungsflächen der Endfläche und der inneren Umfangsfläche der Spule 2 in dem Harzformabschnitt 21 angeordnet ist, welcher jeden Drehabschnitt 2t des Drahts 2w bedeckt.
Obwohl der Biegeradius R3 der äußeren Umfangsfläche (der gekrümmten Fläche) des inneren Umfangskantenbereichs 21i identisch zu dem Biegeradius der gekrümmten Fläche zum Formfreigebungszweck sein kann, ist es bevorzugt, dass dieser größer als der Biegeradius der gekrümmten Fläche zum Formfreigebungszweck ist. Genauer gesagt ist der Biegeradius R3 bevorzugt größer als 0,5 mm, 0,7 mm oder mehr, 1 mm oder mehr, und weiter bevorzugt 1,5 mm oder mehr. Er kann identisch oder größer als der Biegeradius R1 der äußeren Umfangsfläche des Eckabschnittbereichs 21a sein. Insbesondere erfüllt der Biegeradius R3 der äußeren Umfangsfläche des inneren Umfangskantenbereichs 21i bevorzugt die Beziehung 0,2(m + (a/2)) ≤ R3 ≤ 5,0(m + (a/2)), ähnlich wie der Biegeradius R1 der äußeren Umfangsfläche des Eckabschnittbereichs 21a, welcher oben beschrieben wurde. Hier ist die äußere Umfangsfläche des inneren Umfangskantenbereichs 21i eine gekrümmte Fläche, deren Biegeradius größer als jener der gekrümmten Fläche zum Formfreigebungszweck ist.
Bei Herstellen des Spulenformprodukts 20C sollte ein Kern anstatt des inneren Kernabschnitts 31, welcher zuvor beschrieben wurde, verwendet werden. Ferner kann durch Ausbilden des hohlen Lochs durch Anpassen der Dicke des Harzes, welches innerhalb der Spule 2 vorgesehen ist, das Harz zum Anordnen des inneren Kernabschnitts 31 verwendet werden. Zum Herstellen einer Drossel mit dem Spulenformprodukt 20C, sollte ein Kopplungselement ausgestaltet werden, indem der innere Kernabschnitt in das hohle Loch des Spulenformprodukts 20C eingesetzt wird. Anschließend sollte das Kopplungselement in dem Gehäuse aufgenommen werden, und der äußere Kernabschnitt zwischen dem Kopplungselement und dem Gehäuse ausgebildet werden.
«Vierte Ausführungsform»
Obwohl in der ersten bis dritten Ausführungsform eine Beschreibung des Horizontalaufnahmemodus gegeben wurde, ist es möglich, den Vertikalaufnahmemodus (siehe 8) zu verwenden, bei welchem die Spule in dem Gehäuse so aufgenommen ist, dass die Achse der Spule senkrecht zu der äußeren Bodenfläche angeordnet ist, welche durch eine flache Fläche des Gehäuses ausgebildet ist. Mit dem Vertikalanordnungsmodus kann die Kontaktfläche relativ zu dem Befestigungsziel auf einfache Weise reduziert werden und eine Verringerung der Befestigungsflächengröße erzielt werden. In dem Vertikalanordnungsmodus wird beispielsweise eine Endfläche des inneren Kernabschnitts dazu gebracht, von einer Endfläche der Spule, die in Kontakt mit der inneren Bodenfläche des Gehäuses zu bringen ist, hervorzustehen. Dies gestaltet den magnetischen Kern aus, in welchem die äußere Umfangsfläche des inneren Kernabschnitts auf der einen Endfläche, welche von der Spule hervorsteht, und die andere Endfläche des inneren Kernabschnitts in Kontakt mit dem Verbundmaterial des äußeren Kernabschnitts sind.
Eine Drossel 1D gemäß einer vierten Ausführungsform, welche in 8 gezeigt ist, unterscheidet sich von der Drossel 1A gemäß der ersten Ausführungsform, in dem Aufnahmemodus der Spule 2, genauer gesagt, ist dieser der Vertikalaufnahmemodus, welcher zuvor beschrieben wurde, und die Basisstruktur ist die gleiche. Das heißt, ein Spulenformprodukt 20D (siehe 9), in welchem eine Spule 2 mit einem Drehabschnitt 2t und Herausziehabschnitten 2d und ein innerer Kernabschnitt 31 ganzheitlich durch einen Harzformabschnitt zusammengehalten werden, und ein äußerer Kernabschnitt 32 sind in einem hülsenähnlichen Gehäuse mit Boden 4D aufgenommen (siehe 8(A)). Die äußere Umfangsseite des Spulenformprodukts 20D ist durch den äußeren Kernabschnitt 32, welcher durch ein Verbundmaterial (ein harzaufweisendes Formprodukt), das eine magnetische Pulversubstanz und Harz umfasst, ausgebildet ist, bedeckt. Im Folgenden wird eine Beschreibung gegeben, welche auf die Unterschiede fokussiert ist.
[Spulenformprodukt]
In der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 9 gezeigt, die Herausziehrichtung der Herausziehabschnitte 2d des Drahts 2w in der Spule 2 verschieden von jener in der Spule 2, welche im Abschnitt der ersten Ausführungsform beschrieben wurde. Genauer gesagt ist an einer Endseite der Spule 2 der Bereich an einer Endabschnittsseite des Drahts 2w in die Axialrichtung der Spule 2 herausgezogen. Der Bereich auf der anderen Endabschnittsseite des Drahts 2w ist in Richtung der einen Endseite der Spule 2 zurückgefaltet, und ähnlich in die Axialrichtung herausgezogen. Das heißt, die gegenüberliegenden Endabschnitte des Drahts 2w sind aus der einen Endseite der Spule 2 (der Oberseite in 8 und 9) parallel zu der Axialrichtung der Spule 2 herausgezogen. Ferner ist die Endflächenform der Spule 2 kreisförmig.
[Innerer Kernabschnitt und äußerer Kernabschnitt]
Der innere Kernabschnitt 31 ist säulenförmig und passt zu der inneren Umfangsfläche der Spule 2. Ferner steht in dem Zustand, bei dem der innere Kernabschnitt 31 in die Spule 2 eingeführt und in dieser angeordnet ist, ein Teil des inneren Kernabschnitts 31 von der Endfläche auf der anderen Endseite (der Bodenseite in 8 und 9) der Spule 2 hervor. Wenn das Spulenformprodukt 20D in dem Gehäuse 4D aufgenommen ist, ist die hervorstehende Endfläche so angeordnet, dass diese in Kontakt mit dem Gehäuse 4D (dem Bodenabschnitt 40) ist (siehe 8(B)). Auf der anderen Seite ist der äußere Kernabschnitt 32 vorgesehen, um die Endfläche 31e auf einer Endseite des inneren Kernabschnitts 31 und die äußere Umfangsfläche des Hervorstehabschnitts auf der anderen Endseite miteinander zu koppeln, so dass ein geschlossener magnetischer Pfad ausgebildet wird.
Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform die Beschreibung des Spulenformprodukts 20D gegeben wurde, welches auch ganzheitlich den inneren Kernabschnitt 31 umfasst, ist es möglich, das Spulenformprodukt zu verwenden, welches den inneren Kernabschnitt nicht aufweist, ähnlich zu dem Spulenformprodukt 20C, welches in dem Abschnitt der dritten Ausführungsform beschrieben wurde. Ferner ist es ähnlich zu dem Spulenformprodukt 20B, welches im Abschnitt der zweiten Ausführungsform beschrieben wurde, möglich, das eine Nut, welche den Draht 2w umgibt, an jeder Endfläche des Harzformabschnitts 21 ausgebildet sein kann, welcher die Herausziehabschnitte 2d der Spule 2 bedeckt.
«Fünfte Ausführungsform»
In der ersten bis vierten Ausführungsform wurde die Beschreibung der Modi gegeben, bei denen der innere Kernabschnitt 31 durch den magnetischen Pulverkern und lediglich der äußere Kernabschnitt 32 durch das Verbundmaterial ausgestaltet ist. In einem anderen möglichen Modus kann der innere Kernabschnitt ebenfalls durch das Verbundmaterial ausgebildet sein, welches die magnetische Pulversubstanz und das Harz umfasst. Das heißt, der magnetische Kern kann ganzheitlich aus dem Verbundmaterial ausgebildet sein. In dieser Situation können sowohl der innere Kernabschnitt wie auch der äußere Kernabschnitt aus einem identischen Verbundmaterial ausgebildet sein. In dieser Situation kann der Anteil der magnetischen Pulversubstanz des Verbundmaterials, welches die Kernabschnitte ausgestaltet, 40 Volumenprozent oder mehr und 75 Volumenprozent oder weniger sein, die magnetische Sättigungsflussdichte 0,6 T oder mehr, vorzugsweise 1,0 T oder mehr; die relative Permeabilität 5 oder mehr und 50 oder weniger, bevorzugt 10 oder mehr und 35 oder weniger; und die relative Permeabilität des gesamten Magnetkerns 5 oder mehr und 50 oder weniger sein. Ferner können in dieser Situation der innere Kernabschnitt und der äußere Kernabschnitt ganzheitlich unter Verwendung des Gehäuses als eine Ausformbaugruppe ausgeformt werden. Beispielsweise wird, ähnlich zu dem Spulenformprodukt 20C, welches in dem Abschnitt der dritten Ausführungsform beschrieben wurde, ein Spulenformprodukt mit einem hohlen Loch, in welches ein innerer Kernabschnitt angeordnet wird, vorbereitet. Ferner wird das Spulenformprodukt an einer vorgeschriebenen Position in dem Gehäuse angeordnet, und das Rohmaterial des Verbundmaterials in das Gehäuse gefüllt. Dann wird das Rohmaterial in das hohle Loch des Spulenformprodukts und den Raum zwischen dem Spulenformprodukt und das Gehäuse gegossen. Anschließend wird das Harz ausgehärtet. Durch Ausführen des Ausformens unter Verwendung des Gehäuses als eine Ausformbaugruppe in dieser Art und Weise, kann ein magnetischer Kern erhalten werden, welcher durch das Verbundmaterial ausgebildet ist, in welchem der innere Kernabschnitt und der äußere Kernabschnitt miteinander integriert sind. Ferner können in diesem zuvor beschriebenen Modus der innere Kernabschnitt und der äußere Kernabschnitt Formprodukte aus Verbundmaterial sein, welche separat in vorbestimmte Formen unter Verwendung von Ausformbaugruppen entsprechend ausgebildet werden. Beispielsweise kann ein innerer Kernabschnitt, welcher durch das Verbundmaterial (das Formprodukt) ausgebildet ist, welches unter Verwendung einer Formbaugruppe ausgeformt wird, vorbereitet werden. Anschließend wird der innere Kernabschnitt in einer Spule angeordnet, um ein ganzheitliches Spulenformprodukt zu erhalten. Daraufhin wird das Spulenformprodukt an einer vorbestimmten Position in einem Gehäuse angeordnet, und das Rohmaterial des Verbundmaterials in das Gehäuse gefüllt, um einen äußeren Kernabschnitt aus dem Verbundmaterial unter Verwendung des Gehäuses als eine Ausformbaugruppe auszuformen. Alternativ, wie später beschrieben, ist es auch möglich, den magnetischen Kern durch separates Herstellen eines äußeren Kernabschnitts aus dem Verbundmaterial (dem Formprodukt) auszubilden, welches unter Verwendung einer Ausformbaugruppe ausgeformt wird, und dieses mit einem inneren Kernabschnitt zu kombinieren, so dass ein geschlossener magnetischer Pfad ausgebildet wird. Durch Ausbilden des inneren Kernabschnitts und des äußeren Kernabschnitts aus einem identischen Verbundmaterial, können die Kernabschnitte aus einem identischen Verbundmaterial ausgebildet sein, selbst wenn die Kernabschnitte separat ausgebildet werden.
Ferner können der innere Kernabschnitt und der äußere Kernabschnitt aus verschiedenen Verbundmaterialien ausgebildet werden. In dieser Ausgestaltung kann beispielsweise die magnetische Sättigungsflussdichte oder die relative Permeabilität durch Anpassen des Anteils der magnetischen Pulversubstanz angepasst werden, und das Verbundmaterial einer angestrebten Eigenschaft auf einfache Weise vorteilhafterweise erzielt werden, wenn die Kernabschnitte aus einer identischen magnetischen Pulversubstanz ausgebildet sind. In einem spezifischen Modus sind der innere Kernabschnitt und der äußere Kernabschnitt entsprechend durch Verbundmaterialien ausgebildet, welche sich im Material oder dem Anteil der magnetischen Pulversubstanz unterscheiden, und die magnetische Sättigungsflussdichte des inneren Kernabschnitts ist hoch und die relative Permeabilität des äußeren Kernabschnitts niedrig, wie in der ersten bis vierten Ausführungsform, oder gegensätzlich ist die relative Permeabilität des inneren Kernabschnitts niedrig und die magnetische Sättigungsflussdichte des äußeren Kernabschnitts hoch. Durch Erhöhen der Mischmenge der magnetischen Pulversubstanz in dem Verbundmaterial, kann das Verbundmaterial mit hoher magnetischer Sättigungsflussdichte und hoher relativer Permeabilität einfach erhalten werden. Durch Verringern der Mischmenge kann das Verbundmaterial mit niedriger magnetischer Sättigungsflussdichte und niedriger relativer Permeabilität einfach erhalten werden. Es ist auch möglich, separat säulenförmige oder blockähnliche Verbundmaterialien durch das Rohmaterial einer angestrebten Zusammensetzung zu erhalten und die säulenförmigen oder blockähnlichen Verbundmaterialien (Formprodukte) können als innerer Kernabschnitt und äußerer Kernabschnitt verwendet werden. Die Verbundmaterialien, welche den inneren Kernabschnitt und den äußeren Kernabschnitt ausgestalten, können die folgenden Eigenschaften aufweisen: der Anteil der magnetischen Pulversubstanz ist 40 Volumenprozent oder mehr und 75 Volumenprozent oder weniger; die magnetische Sättigungsflussdichte ist 0,6 T oder mehr, bevorzugt 1,0 T oder mehr; die relative Permeabilität ist 5 oder mehr und 50 oder weniger, bevorzugt 10 oder mehr und 35 oder weniger. Die relative Permeabilität des magnetischen Kerns als Ganzes kann 5 oder mehr und 50 oder weniger sein.
«Sechste Ausführungsform»
In den Abschnitten der ersten bis vierten Ausführungsformen wurde eine Beschreibung des Modus gegeben, bei welchem die Spule 2 ein Spulenelement aufweist. In einem anderen möglichen Modus kann ein Paar von Spulenelementen, welches durch spiralförmiges Wickeln eines Drahts ausgebildet ist, vorgesehen sein. Das Paar von Spulenelementen ist nebeneinandergestellt (parallel angeordnet), so dass die Achsen der Elemente parallel zueinander sind. Die Spulenelemente sind miteinander über einen Kopplungsabschnitt, welcher durch einen Abschnitt des Drahts, der zurückgefaltet ist, ausgebildet ist, gekoppelt (siehe 10). Es ist auch möglich, den Modus zu verwenden, bei welchem die Spulenelemente durch separate Drähte ausgebildet sind und jeweils ein Endabschnitt der Drähte, welche entsprechend die Spulenelemente ausgestalten, miteinander durch Schweißen, wie WIG-Schweißen, Befestigung unter Druck, Löten oder dergleichen verbunden sind. In einem anderen möglichen Modus sind die einen Endabschnitte miteinander über ein separat vorbereitetes Kopplungselement verbunden. Anschließend werden die Herausziehabschnitte des Drahts durch einen Harzformabschnitt bedeckt, und die äußere Umfangsfläche von jedem Eckabschnittbereich, welcher einen korrespondierenden Eckabschnitt der Herausziehabschnitte bedeckt, ist durch eine gekrümmte Fläche ausgebildet. Bezüglich der anderen Abschnitte sollte jeder Abschnitt, wo ein Eckabschnitt ausgebildet ist, wenn der Harzformabschnitt so ausgebildet wird, dass dieser zu der Form der Spule passt, durch eine gekrümmte Fläche ausgebildet sein.
Eine Drossel 1E gemäß der vierten Ausführungsform, welche in 10 gezeigt ist, unterscheidet sich von der Drossel 1A gemäß der ersten Ausführungsform darin, dass eine Spule 2 ein Paar von Spulenelementen 2a und 2b aufweist, und ein innerer Kern in jedem der Spulenelemente vorgesehen ist, wobei die Basisstruktur die gleiche ist. Das heißt, dass ein Spulenformprodukt 20E (siehe 10(B)), bei dem die Spule 2 einen Drehabschnitt 2t und Herausziehabschnitte 2d aufweist, und innere Kernabschnitte 31 ganzheitlich durch den Harzformabschnitt 21 zusammengehalten werden, und ein äußerer Kernabschnitt 32 in einem hülsenähnlichen Gehäuse mit Boden 4E (siehe 10(A)) aufgenommen sind. Die äußere Umfangsseite des Spulenformprodukts 20E ist durch den äußeren Kernabschnitt 32 bedeckt, welcher durch ein Verbundmaterial ausgebildet ist (ein harzaufweisendes Formprodukt), welches eine magnetische Pulversubstanz und Harz umfasst. Im Folgenden wird eine Beschreibung mit Fokus auf die Unterschiede gegeben.
[Spulenformprodukt]
In der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 10(B) gezeigt, die Spule 2 durch ein Paar von Spulenelementen 2a und 2b ausgebildet, und die Spulenelemente sind nebeneinandergestellt (parallel angeordnet), so dass deren entsprechenden Achsen parallel zueinander sind. Die Spule 2 (die Spulenelemente 2a und 2b) ist durch einen kontinuierlichen Draht 2w ausgebildet. Genauer gesagt wird, nachdem ein Spulenelement 2a von einer Endseite zur anderen Endseite ausgebildet wurde, der Draht 2w gebogen, um eine U-Form auf der anderen Endseite auszubilden. Anschließend wird das andere Spulenelement 2b von der anderen Endseite zu der einen Endseite ausgebildet. Die Wicklungsrichtung ist identisch zwischen den Spulenelementen 2a und 2b. Die Spulenelemente 2a und 2b sind elektrisch in Serie miteinander verbunden. Anschließend werden die gegenüberliegenden Endabschnitte des Drahts 2b von der einen Endseite der Spule 2 (der Spulenelemente 2a und 2b) in die Radialrichtung der Spule 2 herausgezogen (der Oberseite in 10). Ferner kann, obwohl die Endflächenform von jedem der Spulenelemente 2a und 2b viereckig mit abgerundeten Eckabschnitten ist, wie zuvor beschrieben, die Endflächenform von jedem Spulenelemente 2a und 2b geeignet ausgewählt werden, und kann zum Beispiel eine Rennbahnform oder ein Kreis sein.
[Innerer Kernabschnitt und äußerer Kernabschnitt]
Die inneren Kernabschnitte 31 sind entsprechend innerhalb der Spulenelemente 2a und 2b angeordnet, und jeder weist eine Prismaform auf, welche zu der inneren Umfangsform der Spulenelemente 2a und 2b passt. Auf der anderen Seite ist der äußere Kernabschnitt 32 durch Ausformen des Verbundmaterials unter Verwendung des Gehäuses 4E als Ausformbaugruppe, wie im Abschnitt der ersten Ausführungsform beschrieben, ausgebildet.
In der vorliegenden Ausführungsform wurde die Beschreibung des Spulenformprodukts 20E gegeben, welches ganzheitlich die inneren Kernabschnitte 31 aufweist. Es ist hingegen, ähnlich wie in dem Spulenformprodukt 20C, welches in dem Abschnitt der dritten Ausführungsform beschrieben wurde, auch möglich, ein Spulenformprodukt mit keinem inneren Kernabschnitt zu verwenden. Ferner sind die inneren Kernabschnitte 31 nicht auf die magnetischen Pulverkerne beschränkt und können Verbundmaterialien (Formprodukte) sein, welche separat unter Verwendung von Ausformbaugruppen, wie in dem Abschnitt der fünften Ausführungsform beschrieben, ausgebildet sind. Ferner kann, ähnlich zu dem Spulenformprodukt 20B, welches in dem Abschnitt der zweiten Ausführungsform beschrieben wurde, eine Nut, welche den Draht 2w umgibt, an jeder Endfläche des Harzformabschnitts 21, welcher die Herausziehabschnitte 2d der Spule 2 bedeckt, ausgebildet sein.
«Siebte Ausführungsform»
In dem Abschnitt der sechsten Ausführungsform wurde eine Beschreibung des Modus gegeben, bei welchem der äußere Kernabschnitt 32 durch das Verbundmaterial (das Formprodukt) so ausgeformt ist, dass dieser die äußere Umfangsseite des Spulenformprodukts 20E bedeckt, wobei das Gehäuse 4E als Ausformbaugruppe verwendet wird. In einem weiteren möglichen Modus kann in der Drossel 1E gemäß der sechsten Ausführungsform ein Teil des Spulenformprodukts (zum Beispiel der Bereich auf der Öffnungsseite des Gehäuses) außerhalb des äußeren Kernabschnitts freigelegt sein und durch ein Dichtungsharz abgedichtet sein. Ferner kann der äußere Kernabschnitt als Kernstücke, ähnlich zu den inneren Kernabschnitten, ausgebildet sein. Der magnetische Kern kann eine Vielzahl von Kernstücken aufweisen, welche aneinander gekoppelt sind.
Die Drossel 1F gemäß einer siebten Ausführungsform, welche in 11 gezeigt ist, unterscheidet sich von der Drossel 1E gemäß der sechsten Ausführungsform darin, dass die äußeren Kernabschnitte 32 Kernstücke sind, welche separat hergestellt werden. Die Drossel 1F ist im Wesentlichen die gleiche wie die Drossel 1E gemäß der sechsten Ausführungsform, in dem diese das Spulenformprodukt 20E aufweist, in welchem die Spule 2 und die inneren Kernabschnitte 31 ganzheitlich durch den Harzformabschnitt 21 zusammengehalten werden, und in dem das Spulenformprodukt 20E in dem Gehäuse 4E aufgenommen ist (siehe 11(A)). Im Folgenden wird eine Beschreibung gegeben, welche sich auf die Unterschiede fokussiert.
[Äußere Kernabschnitte]
Die äußeren Kernabschnitte 32 sind jeweils blockförmig, wie in 11(B) gezeigt. Die äußeren Kernabschnitt 32 sind entsprechend an den gegenüberliegenden Enden der inneren Kernabschnitte 31 angeordnet, so dass die inneren Kernabschnitte dazwischen eingeführt sind. Durch Kopplung der äußeren Kernabschnitte 32 an die Endflächen der inneren Kernabschnitte 31 wird ein ringförmiger magnetischer Kern 3 durch die inneren Kernabschnitte 31 und die äußeren Kernabschnitte 32 ausgebildet, und ein geschlossener magnetischer Pfad durch den magnetischen Kern 3 ausgeformt. Die inneren Kernabschnitte 31 und die äußeren Kernabschnitte 32 können miteinander unter Verwendung von beispielsweise einem Haftmittel verbunden werden. Anstatt die äußeren Kernabschnitte 32 der magnetischen Pulverkerne einzusetzen, ist es möglich, Verbundmaterialien (Formprodukte) zu verwenden, welche separat unter Verwendung von Ausformbaugruppen hergestellt werden, wie im Abschnitt der fünften Ausführungsform beschrieben.
[Dichtungsharz]
Ferner wird in Verbindung mit der Drossel 1F gemäß der siebten Ausführungsform, welche in 11 gezeigt ist, ein kombiniertes Produkt aus dem Spulenformprodukt 20E und den äußeren Kernabschnitten 32 (genauer gesagt ein kombiniertes Produkt aus der Spule 2 und dem magnetischen Kern 3) in dem Gehäuse 4E aufgenommen, indem die äußeren Kernabschnitte 32 an den gegenüberliegenden Endabschnitten der inneren Kernabschnitte 31 entsprechend angeordnet und integriert werden. Anschließend wird ein Dichtungsharz 6 eingefüllt und die Umgebung des kombinierten Produkts durch das Dichtungsharz 6 abgedichtet. Das heißt, im Gegensatz zu der Drossel 1E gemäß der sechsten Ausführungsform, wird die äußere Umfangsseite des Spulenformprodukts 20E durch das Dichtungsharz 6 und nicht durch das Verbundmaterial, welches den äußeren Kernabschnitt ausgestaltet, abgedichtet. Als Dichtungsharz 6 kann beispielsweise bevorzugt ein Epoxidharz, ein Urethanharz, ein Silikonharz, ein ungesättigtes Polyesterharz, PPS-Harz oder dergleichen verwendet werden. Das Dichtungsharz 6 kann mit einem Füllstoff aus einer nicht magnetischen Substanz, wie einer Keramik, zum Beispiel Aluminiumoxid oder Siliziumoxid, zum Verbessern der Wärmeabführeigenschaft vermischt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird das Dichtungsharz 6 nicht in Kontakt mit dem Drehabschnitt 2t und den Herausziehabschnitten 2d gebracht, da der Harzformabschnitt 21 so ausgebildet ist, dass dieser den Drehabschnitt 2t und die Herausziehabschnitte 2d der Spule 2 bedeckt. Dementsprechend ist es, wenn der Füllstoff in das Dichtungsharz 6 gemischt ist, möglich, ein leitfähiges Material, welches eine nicht magnetische Substanz ist, wie zum Beispiel Aluminium oder Carbon, zu verwenden. Ferner kann, obwohl das kombinierte Produkt in dem Gehäuse 4E aufgenommen wird und die Umgebung des kombinierten Produkts durch Einfüllen des Dichtungsharzes 6 abgedichtet wird, anstatt des Vorhergehenden, die Umgebung des kombinierten Produkts durch Ausformen unter Verwendung eines Dichtungsharzes und einer Ausformbaugruppe abgedichtet werden. In dieser Situation kann das Spulenformprodukt oder der äußere Kernabschnitt von der externen Umgebung geschützt werden und mit mechanischem Schutz versehen werden, selbst wenn das Gehäuse entfällt.
«Achte Ausführungsform»
Die Drossel gemäß einer der ersten bis siebten Ausführungsformen kann beispielsweise als eine Ausgestaltungskomponente eines Wandlers, welcher an einem Fahrzeug oder dergleichen angebracht ist, oder als eine Ausgestaltungskomponente einer Energiewandlungsvorrichtung, welche den Wandler umfasst, verwendet werden.
Beispielsweise weist, wie in 12 gezeigt, ein Fahrzeug 1200, wie ein Hybridfahrzeug oder ein elektrisches Fahrzeug, eine Hauptbatterie 1210, eine Energiewandlungsvorrichtung 1100, welche mit der Hauptbatterie 1210 verbunden ist, und einen Motor (Last) 1220 auf, welcher durch Energie von der Hauptbatterie 1210 betrieben wird und zum Fahren verwendet wird. Der Motor 1220 ist repräsentativ ein Drei-Phasen-Wechselstrom-Motor. Der Motor 1220 treibt Räder 1250 in dem Fahrmodus an und fungiert als ein Generator in dem Regenerationsmodus. Wenn das Fahrzeug ein Hybridfahrzeug ist, umfasst das Fahrzeug 1200 zusätzlich zu dem Motor 1220 eine Maschine. Obwohl ein Einlass als Ladeabschnitt des Fahrzeugs 1200 in 12 gezeigt ist, kann ein Stecker vorgesehen sein.
Die Energiewandlungsvorrichtung 1100 umfasst einen Wandler 1110, welcher mit der Hauptbatterie 1210 verbunden ist, und einen Invertierer 1120, welcher mit dem Wandler 1110 zum gegenseitigen Wandeln von Gleich- und Wechselstrom verbunden ist. Wenn sich das Fahrzeug 1200 in dem Reisemodus befindet, transformiert der Wandler 1110 in der vorliegenden Ausführungsform die Gleichspannung (Eingangsspannung) von etwa 200 V bis 300 V der Hauptbatterie 1210 auf etwa 400 V bis 700 V hoch, und speist den Invertierer 1120 mit dieser hochtransformierten Energie. Ferner transformiert der Wandler 1110 im Regenerationsmodus die Gleichspannung (Eingangsspannung), welche von dem Motor 1220 ausgegeben wird, mittels des Invertierers 1120 auf eine Gleichspannung herunter, welche für die Hauptbatterie 1210 geeignet ist, so dass die Hauptbatterie 1210 mit Gleichspannung geladen wird. Wenn sich das Fahrzeug 1200 im Reisemodus befindet, wandelt der Invertierer 1120 den Gleichstrom, welcher durch den Wandler 1110 hochtransformiert wurde, in einem vorbestimmten Wechselstrom, und speist den Motor 1220 mit der gewandelten Energie. In dem Regenerationsmodus wandelt der Invertierer 1120 den Wechselstrom, welcher von dem Motor 1220 ausgegeben wird, in Gleichstrom und gibt den Gleichstrom an den Wandler 1110 aus.
Wie in 13 gezeigt, umfasst der Wandler 1110 eine Vielzahl von Schaltelementen 1111, einen Treiberkreis 1112, welcher die Betriebe der Schaltelemente 1111 steuert, und eine Drossel L. Der Wandler 1110 wandelt (hier transformiert hoch und runter) die Eingangsspannung durch wiederholtes Ausführen von ON/OFF (Schaltbetriebe). Als Schaltelemente 1111 werden Leistungsglieder, wie FETs und IGBTs, verwendet. Die Drossel L verwendet eine Spulencharakteristik, welche einer Stromänderung entgegen wirkt, der durch den Kreislauf fließt, und hat damit eine Eigenschaft zum Glätten der Veränderung, wenn der Strom durch die Schaltbetriebe erhöht oder verringert wird. Die Drossel L ist die Drossel gemäß einer der ersten bis siebten Ausführungsform. Die Energiewandlungseinrichtung 1100 und der Wandler 1110 können für eine lange Zeit verwendet werden, da die Drossel 1A und weitere einen magnetischen Kern aufweisen, welcher nicht leicht beschädigt wird, selbst wenn dieser thermischer Expansion und Kontraktion, die mit dem Wärmezyklus oder Schwingungen, welche durch Speisen der Spule mit Wechselstrom erzeugt werden, einhergehen, ausgesetzt ist.
Das Fahrzeug 1200 umfasst zusätzlich zu dem Wandler 1110 einen Energiezuführvorrichtungsverwendungswandler 1150, welcher mit der Hauptbatterie 1210 verbunden ist, und einen Hilfsenergiezuführverwendungswandler 1160, welcher mit einer Hilfsbatterie 1230, die als Energiequelle für Zusatzgeräte 1240 fungiert, und der Hauptbatterie 1210 verbunden ist, um eine Hochspannung der Hauptbatterie 1210 in eine niedrige Spannung zu wandeln. Der Wandler 1110 führt repräsentativ eine Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlung aus, wobei der Energiezuführvorrichtungsverwendungswandler 1150 und der Hilfsenergiezuführverwendungswandler 1160 eine Wechselstrom-Gleichstromwandlung ausführen. Einige Arten von Energiezuführvorrichtungsverwendungswandler 1150 führen eine Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlung aus. Der Energiezuführvorrichtungsverwendungswandler 1150 und der Hilfsenergiezuführverwendungswandler 1160 können jeweils eine Drossel aufweisen, welche ähnlich zu der Drossel gemäß der ersten bis siebten Ausführungsform ausgestaltet ist, und die Größe und Form der Drossel kann geeignet verändert werden. Ferner kann die Drossel gemäß einer der ersten bis siebten Ausführungsformen als ein Wandler verwendet werden, welcher eine Wandlung der Eingangsenergie ausführt, und welcher lediglich ein Herauf- oder Heruntertransformieren ausführt.
«Testbeispiel»
Als Testbeispiele wurden Samples 1 und 2 vorbereitet, welche sich voneinander im Biegeradius R der äußeren Umfangsfläche des Eckabschnittbereichs 21a des Harzformabschnitts 21 unterscheiden, welcher die Herausziehabschnitte 2d in der Drossel 1A gemäß der ersten Ausführungsform bedeckt, welche unter Bezugnahme auf 1 bis 3 beschrieben wurde. Hier wurde der Harzformabschnitt 21 durch Epoxidharz mit einem Füllstoff (thermische Leitfähigkeit: 2 W/m·K) ausgebildet. Der äußere Kernabschnitt 32 wurde durch ein Verbundmaterial eines beschichteten Pulvers und Epoxidharz ausgebildet, wobei das beschichtete Pulver Partikel eines Eisen-basierten Materials (reines Eisen) umfasst, deren Durchschnittspartikelgröße 75 μm oder weniger beträgt und deren Oberfläche mit einer Isolierbeschichtung versehen ist (der Anteil des reinen Eisenpulvers in dem Verbundmaterial: 40 Volumenprozent). Die Dicke a des Drahts 2w des Samples war 1,0 mm, und die Beschichtungsdicke m des Harzformabschnitts 21 war 2,0 mm. Anschließend wurde mit den vorbereiteten Drosseln der Sample 1 und 2 ein Wärmekreislauftest durchgeführt, bei dem die Umgebungstemperatur wiederholt zwischen –30°C und 125°C verändert wurde. Der Wärmekreislauftest wurde für 1000 Kreisläufe durchgeführt und jeder Kreislauf dauerte 60 Minuten. Der Biegeradius R1 in jedem Sample und das Testergebnis davon sind in Tabelle 1 zusammengefasst. [Tabelle 1]

Sample Nr. Biegeradius R1 (mm) Vorhandensein/Fehlen eines Risses

1 2,0 Fehlt

2 0,5 Vorhanden
«Ergebnis»
Sample 1, dessen Biegeradius R1 größer als 0,5 mm war, was größer als der Biegeradius der gekrümmten Fläche zum Formfreigebungszweck ist, zeigte keine Fissur und keinen Riss in dem äußeren Kernabschnitt, und an dem äußeren Kernabschnitt wurde keine Beschädigung herbeigeführt. Auf der anderen Seite zeigte Sample 2, dessen Biegeradius R1 0,5 mm oder weniger betrug, was in etwa so groß wie der Biegeradius der gekrümmten Fläche zum Formfreigebungszweck ist, einen Riss in dem äußeren Kernabschnitt auf, und der äußere Kernabschnitt wurde beschädigt. Das heißt, es wurde herausgefunden, dass durch Festlegen des Biegeradius R1 zu größer als 0,5 mm, ein Riss nicht auf einfache Weise in dem äußeren Kernabschnitt auftritt. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass der Biegeradius R1, welcher in etwa so groß wie der Biegeradius der gekrümmten Fläche zum Formfreigebungszweck ist, was 0,5 mm oder weniger ist, nicht effektiv im Unterdrücken eines Auftretens eines Risses in dem äußeren Kernabschnitt ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsformen, welche zuvor beschrieben wurden, beschränkt ist, und diese geeignet verändert werden können, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die Drossel der vorliegenden Erfindung kann als Ausgestaltungskomponente einer Energiewandlungsvorrichtung, wie zum Beispiel einem Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler, der an einem Fahrzeug, wie zum Beispiel einem Hybridfahrzeug, einem Plug-In-Hybridfahrzeug, einem elektrischen Fahrzeug, und einem Brennstoffzellenfahrzeug angebracht ist, oder als ein Wandler einer Klimaanlage verwendet werden. Das Drosselverwendungsspulenformprodukt der vorliegenden Erfindung kann als Ausgestaltungskomponente der Drossel verwendet werden, welche für die Energiewandlungsvorrichtung verwendet wird.
Bezugszeichenliste

1A, 1B, 1D, 1E, 1F: Drossel
2: Spule
2w: Draht
2t: Drehabschnitt
2d: Herausziehabschnitt
2a, 2b: Spulenelement
20A, 20B, 20C, 20D, 20E: Spulenformprodukt
21: Harzformabschnitt
21e: Endfläche
21a: Eckabschnittbereich
21o: Äußerer Umfangskantenbereich
21i: Innerer Umfangskantenbereich
3: Magnetischer Kern
31: Innerer Kernabschnitt
31e: Endfläche
32: Äußerer Kernabschnitt
4A, 4B, 4D, 4E: Gehäuse
40: Bodenabschnitt
41: Wandabschnitt
400: Befestigungsabschnitt
50: Nut
6: Dichtungsharz
1100: Energiewandlungsvorrichtung
1110: Wandler
1111: Schaltelement
1112: Treiberkreis
L: Drossel
1120: Invertierer
1150: Energiezuführvorrichtungsverwendungswandler
1160: Hilfsenergiezuführverwendungswandler
1200: Fahrzeug
1210: Hauptbatterie
1220: Motor
1230: Hilfsbatterie
1240: Zusatzgeräte
1250: Räder

Claims

Drossel mit: einer Spule und einem magnetischen Kern, wobei die Spule einen Drehabschnitt aufweist, welcher durch einen gewickelten Draht, dessen Querschnittsform einen Eckabschnitt aufweist, ausgebildet ist, die Spule ferner einen Herausziehabschnitt aufweist, bei dem der Draht aus dem Drehabschnitt herausgezogen ist, und der magnetische Kern innerhalb und außerhalb der Spule angeordnet ist, um einen geschlossenen magnetischen Pfad auszubilden; einem Harzformabschnitt, welcher den Drehabschnitt und mindestens einen Teil des Herausziehabschnitts zum Halten einer Form der Spule bedeckt; und einem harzaufweisenden Formprodukt, welches zum Bedecken von mindestens einem Teil eines äußeren Umfangs des Harzformabschnitts ausgebildet ist, welcher den Herausziehabschnitt bedeckt, wobei in dem Harzformabschnitt eine äußere Umfangsfläche eines Eckabschnittbereichs, welcher einen Eckabschnitt des Herausziehabschnitts bedeckt, durch eine gekrümmte Fläche ausgebildet ist, und wenn ein Biegeradius der äußeren Umfangsfläche des Eckabschnittbereichs R ist, ist der Biegeradius R größer als 0,5 mm.
Drossel nach Anspruch 1, bei welcher in dem magnetischen Kern eine äußere Umfangsseite des Herausziehabschnitts durch ein Verbundmaterial ausgebildet ist, welches eine magnetisches Pulversubstanz und Harz aufweist.
Drossel nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher der Draht durch einen rechteckigen Draht ausgebildet ist, und wenn eine Dicke des rechteckigen Drahts a und eine Dicke des Harzformabschnitts, welcher den Herausziehabschnitt bedeckt, m ist, ist der Biegeradius R 0,2(m + (a/2)) ≤ R ≤ 5,0(m + (a/2)).
Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher der Harzformabschnitt unter Verwendung einer Ausformbaugruppe ausgeformt wird, und der Biegeradius der äußeren Umfangsfläche des Eckabschnittbereichs größer als ein Biegeradius einer gekrümmten Fläche zum Formfreigebungszweck ist, welche an einem Eckabschnitt eines zusammengebauten Produkts ausgebildet ist, welches die Spule und den Harzformabschnitt aufweist, um das zusammengebaute Produkt von der Ausformbaugruppe freizugeben.
Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der in dem Harzformabschnitt ein Biegeradius einer äußeren Umfangsfläche eines äußeren Umfangskantenbereichs, welcher eine äußere Umfangskante des Drehabschnitts bedeckt, größer als 0,5 mm ist.
Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der in dem Harzformabschnitt ein Biegeradius einer äußeren Umfangsfläche eines inneren Umfangskantenbereichs, welcher eine innere Umfangskante des Drehabschnitts bedeckt, größer als 0,5 mm ist.
Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher der magnetische Kern aufweist: einen inneren Kernabschnitt, welcher innerhalb der Spule angeordnet ist; und einen äußeren Kernabschnitt, welcher außerhalb der Spule angeordnet ist, um den geschlossenen magnetischen Pfad mit dem inneren Kernabschnitt auszubilden, wobei der innere Kernabschnitt ganzheitlich mit der Spule durch den Harzformabschnitt gehalten wird.
Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welcher die Spule ein nebeneinandergestelltes Paar von Spulenelementen aufweist.
Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit ferner einer Nut, welche den Draht an einer Endfläche des Harzformabschnitts umgibt, der den Herausziehabschnitt bedeckt.
Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welcher der magnetische Kern den äußeren Kernabschnitt aufweist, der außerhalb der Spule angeordnet ist und durch das Verbundmaterial ausgebildet ist, welches eine magnetische Pulversubstanz und Harz aufweist, wobei zumindest ein Teil des Harzformabschnitts, welcher den Herausziehabschnitt bedeckt, außerhalb des äußeren Kernabschnitts freigelegt ist.
Spulenformprodukt mit: einer Spule und einem Harzformabschnitt, wobei die Spule einen Drehabschnitt aufweist, welcher durch einen gewickelten Draht, dessen Querschnittsform einen Eckabschnitt aufweist, ausgebildet ist, die Spule ferner einen Herausziehabschnitt aufweist, bei dem der Draht aus dem Drehabschnitt herausgezogen ist, der Harzformabschnitt den Drehabschnitt und mindestens einen Teil des Herausziehabschnitts bedeckt, um eine Form der Spule zu halten, und das Spulenformprodukt als ein Ausgestaltungselement einer Drossel verwendet wird, wobei in dem Harzformprodukt eine äußere Umfangsfläche eines Eckabschnittbereichs, welcher einen Eckabschnitt des Herausziehabschnitts bedeckt, durch eine gekrümmte Fläche ausgebildet ist, und wenn ein Biegeradius der äußeren Umfangsfläche des Eckabschnittbereichs R ist, ist der Biegeradius R größer als 0,5 mm.
Wandler mit der Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Energiewandlungsvorrichtung mit dem Wandler nach Anspruch 12.