DE112013005274T5 - Drossel, Wandler und Stromrichtereinrichtung - Google Patents

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Abstract

Drossel, die aufweist: eine Spule (2) mit einem Paar miteinander verbundener Spulenelemente (2a, 2b), einen Magnetkern (3) mit einem Paar interner Kernabschnitte, die im Innern der Spulenelemente (2a, 2b) angeordnet sind, und einem externen Kernabschnitt (32), der die internen Kernabschnitte miteinander verbindet, um einen geschlossenen magnetischen Feldlinienweg auszubilden, und einen Isolator (5), der zwischen die Spule (2) und den Magnetkern (3) zwischengeordnet ist, wobei die Drossel einen Sensor (7) zur Messung einer physikalischen Größe während des Betriebs der Drossel aufweist sowie einen Sensorhalter (8), der aus einem von dem Isolator (5) unabhängigen Element gebildet ist und den Sensor (7) hält, wobei jedes Spulenelement (2a, 2b) einen durch spiralförmiges Wickeln eines Wicklungsdrahts ausgebildeten röhrenförmigen Körper und eine Stirnfläche aufweist, die derart gestaltet ist, dass sie abgerundete Eckabschnitte mit abgerundeten Ecken aufweist, und die Spulenelemente (2a, 2b) derart parallel angeordnet sind, dass die Achsen der Spulenelemente parallel zueinander ausgerichtet sind, und wobei der Sensor (7) in einem trapezförmigen Raum angeordnet ist, der zwischen den abgerundeten Eckabschnitte angeordnet ist, welche einander in den Spulenelementen (2a, 2b) zugewandt sind.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Drosseln, die als Komponenten von Stromrichtereinrichtungen wie z. B. Bord-Gleichstromwandlern zur Installation in Fahrzeugen wie Hybridautos und dergleichen benutzt werden. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Drosseln, die dazu befähigt sind, an geeigneten Positionen Sensoren zu halten, welche zur Messung physikalischer Größen (Temperatur, elektrischer Strom und dergleichen) während des Betriebs der Drosseln genutzt werden.
  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • Eine Drossel wird als Teil eines Stromkreises zum Erhöhen bzw. Herabsetzen einer elektrischen Spannung eingesetzt. Beispielsweise offenbart Patentdokument Nr. 1 eine Drossel, die für in Fahrzeugen wie Hybridautos installierte Wandler genutzt wird. Die Drossel umfasst eine Spule mit einem Paar Spulenelemente, einen ringförmigen Magnetkern, in dem die Spule angeordnet ist und der einen geschlossenen magnetischen Feldlinienweg bildet, ein Gehäuse, das eine Baugruppe aus Spule und Magnetkern aufnimmt, und eine in das Gebäude eingefüllte Vergussmasse (sekundärer Harzabschnitt, Gießharz).
  • Wenn sich die Spule unter Strom erhitzt, steigt durch die Wärmeentwicklung der Verlust in der Drossel. Die Spule wird vor der Benutzung im allgemeinen an einem Objekt fixiert, an dem sie installiert werden soll, wie etwa an einer Kühlunterlage zum Kühlen der Spule. Es ist denkbar, dass während der Benutzung der Drossel ein Sensor zur Messung einer physikalischen Größe wie der Temperatur oder des elektrischen Stroms der Spule in der Nähe der Drossel angeordnet ist, damit der elektrische Strom, der durch die Spule fließt, in Abhängigkeit von der gemessenem Temperatur und der elektrischen Stromstärke geregelt werden kann.
  • Patentdokument Nr. 1 offenbart eine Drossel, bei der zwischen den Spulenelementen in einer Richtung senkrecht sowohl zu der Richtung, in welcher die beiden Spulenelemente aufgereiht sind, als auch zu der Axialrichtung der Spulenelemente ein Sensor angeordnet ist. Patentdokument Nr. 2 offenbart eine Spule, bei der jedes Spulenelement eine Stirnfläche aufweist, die derart gestaltet ist, dass sie abgerundete Eckabschnitte mit abgerundeten Ecken aufweist, und ein Sensor in einem trapezförmigen Raum angeordnet ist, der zwischen die abgerundeten Eckabschnitte der Spulenelemente zwischengeordnet ist und in Axialrichtung der Spule verläuft. Diese Drossel ist mit einem Isolator versehen, der zwischen die Spule und einen Magnetkern zwischengeordnet ist. Der Isolator ist mit einem Sensorhalteabschnitt vereint, der einen Temperatursensor gegen die Spulenseite presst.
  • VORBEKANNTE TECHNISCHE DOKUMENTE
  • PATENTDOKUMENTE
    • Patentdokument Nr. 1: JP 2010-245458A
    • Patentdokument Nr. 2: JP 2012-191172A
  • ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
  • VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABEN
  • Bei der Spule aus Patentdokument Nr. 1 ist es notwendig, einen Spalt vorzusehen, der mindestens so breit wie die Dicke des Sensors zwischen den Spulenelementen ist. Wenn die Abmessung des Spalts im Wesentlichen genau so groß ist wie die Dicke des Sensors, werden die Spulenelemente, die sich durch die Wärmeentwicklung thermisch ausdehnen, gegen den Sensor gepresst und können diesen beschädigen. Insbesondere ist in dem Bereich zwischen den internen Kernabschnitten in den Spulenelementen im Wesentlichen kein Raum zum Absorbieren der thermischen Ausdehnung der Spulenelemente vorhanden, und die Druckkraft aufgrund der thermisch ausgedehnten Spulenelemente wirkt tendenziell auf den Sensor ein. Daher ist es notwendig, die Abmessung des Spalts weiter zu erhöhen, um die auf den Sensor einwirkende mechanische Spannung (die von den Spulenelementen ausgeübte Druckkraft) zu reduzieren bzw. die einwirkende Spannung im Wesentlichen zu eliminieren, was eine Miniaturisierung der Drossel erschwert.
  • Bei der Drossel aus Patentdokument Nr. 2 ist der Sensor in dem trapezförmigen Raum angeordnet, in dem im Wesentlichen keine Druckkraft von den beiden Spulenelementen anliegt. Ein Aufbau zum stabilen Aufrechterhalten dieser Anordnung ist wünschenswert. Bei der Drossel aus Patentdokument Nr. 2 ist der Sensorhalteabschnitt einstückig mit dem Isolator ausgebildet, und ein Raum zum Einführen des Sensors in den trapezförmigen Raum ist klein. Daher können die Spulen und so weiter den Sensor behindern, während dieser an dem Sensorhalteabschnitt montiert wird, was die Montage erschwert. Zusätzlich ist es zum Zwecke des Montierens des Sensors an dem Sensorhalter notwendig, den Sensor um ein gewisses Maß in Bezug auf die Achsenrichtung der Spule zu neigen, und es gibt eine Einschränkung bezüglich der Länge des Sensorhalteabschnitts in Axialrichtung der Spule. Daher ist ein Teil des Sensors nicht mit dem Sensorhalteabschnitt bedeckt, was Ursache für ein Loslösen des Sensor sein kann. Zusätzlich kann der Sensor in dem nicht von dem Sensorhalteabschnitt bedeckten Abschnitt seines Außenumfangs gegebenenfalls nicht sicher an einer geeigneten Position an der Spule gehalten werden.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, eine Drossel zu schaffen, die einen Sensor zur Messung einer physikalischen Größe während des Betriebs der Drossel an einer geeigneten Position halten kann und eine einfache Montage des Sensors an dieser Position ermöglicht. Der vorliegenden Erfindung liegt als weitere Aufgabe zugrunde, einen mit der vorstehend erwähnten Spule versehenen Wandler und eine mit diesem Wandler versehene Stromrichtereinrichtung zu schaffen.
  • MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABE
  • Die Drossel der vorliegenden Erfindung weist auf:eine Spule mit einem Paar miteinander verbundener Spulenelemente, einen Magnetkern mit einem Paar interner Kernabschnitte, die im Innern der Spulenelemente angeordnet sind, und einem externen Kernabschnitt, der die internen Kernabschnitte miteinander verbindet, um einen geschlossenen magnetischen Feldlinienweg auszubilden, und einen Isolator, der zwischen der Spule und dem Magnetkern angeordnet ist. Die Drossel weist einen Sensor zur Messung einer physikalischen Größe während des Betriebs der Drossel und einen Sensorhalter auf, der aus einem von dem Isolator unabhängigen Element gebildet ist und den Sensor hält. Jedes Spulenelement weist einen durch spiralförmiges Wickeln eines Wicklungsdrahts ausgebildeten röhrenförmigen Körper und eine Stirnfläche auf, die derart gestaltet ist, dass sie abgerundete Eckabschnitte mit abgerundeten Ecken aufweist, und die Spulenelemente sind derart parallel angeordnet, dass die Achsen der Spulenelemente parallel aneinander ausgerichtet sind. Der Sensor ist in einem trapezförmigen Raum angeordnet, der zwischen zwischen den abgerundeten Eckabschnitte angeordnet ist, die einander in den Spulenelementen zugewandt sind.
  • EFFEKT DER ERFINDUNG
  • Die Drossel der vorliegenden Erfindung kann den Sensor zur Messung einer physikalischen Größe (Temperatur der Spule und so weiter) während des Betriebs der Drossel an einer geeigneten Position halten und ist kompakt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Drossel gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
  • 2 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die schematisch die Drossel gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
  • 3 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die eine in der Drossel bereitgestellte Baugruppe aus Spule und Magnetkern gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
  • 4 zeigt einen Isolator und einen Sensorhalter, die in der Drossel bereitgestellt sind, gemäß der ersten Ausführungsform. (A) ist eine perspektivische Ansicht. (B) ist eine Querschnittsansicht entlang B-B in 4(A).
  • 5 ist eine Querschnittsansicht entlang V-V in 1.
  • 6 ist eine schematische Strukturansicht, die schematisch ein Stromquellensystem eines Hybridautos zeigt.
  • 7 ist ein schematisches Schaltbild, das ein Beispiel für eine Stromrichtereinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt, die mit einem Wandler gemäß der vierten Ausführungsform versehen ist.
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Erläuterung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe, indem jedes Spulenelement in einer besonderen Gestalt ausgebildet ist, ein Sensor zur Messung einer physikalischen Größe (Temperatur, elektrischer Strom der Spule und dergleichen) während des Betriebs der Drossel an einer besonderen Position angeordnet ist und ein Element, das einen Sensor hält, unabhängig von einem Isolator bereitgestellt ist. Zunächst werden nachstehend Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufgelistet.
    • 1. Die Drossel gemäß der Ausführungsform ist versehen mit einer Spule, die ein Paar miteinander verbundener Spulenelemente umfasst, einem Magnetkern, der ein Paar interner, im Innern der Spulenelemente angeordneter interner Kernabschnitte und einen externen Kernabschnitt umfasst, der die internen Kernabschnitte miteinander verbindet, um einen geschlossenen magnetischen Feldlinienweg auszubilden, und einem zwischen die Spule und den Magnetkern zwischengeordneten Isolator. Darüber hinaus ist die Drossel mit einem Sensor zur Messung der physikalischen Größe während des Betriebs der Drossel und einem Sensorhalter versehen, der aus einem von dem Isolator unabhängigen Element gebildet ist und den Sensor hält. Jedes Spulenelement weist eine röhrenförmige Gestalt auf, die durch spiralförmiges Wickeln eines Wicklungsdrahts ausgebildet wird, sowie eine Stirnfläche, die so gestaltet ist, dass sie abgerundete Eckabschnitte mit abgerundeten Ecken aufweist. Die Spulenelemente sind dergestalt parallel angeordnet, dass die Achsen der Spulenelemente parallel angeordnet sind. Der Sensor ist in einem trapezförmigen Raum angeordnet, der zwischen zwischen den abgerundeten Eckabschnitte angeordnet ist, die einander in den Spulenelementen zugewandt sind.
  • Selbst wenn beide Spulenelemente so ausgerichtet sind, dass die zwischen die internen Kernabschnitte zwischengeordneten Bereiche in den gepaarten Spulenelementen nahe beieinander angeordnet sind, weist dennoch bei der Drossel gemäß dieser Ausführungsform der trapezförmige Raum eine ausreichende Größe auf, die an die Krümmungen der abgerundeten Eckabschnitte angepasst ist, wodurch es möglich ist, den Sensor zufriedenstellend anzuordnen. Das heißt, es ist möglich, den Spalt zwischen beiden Spulenelementen kleiner als die Dicke des Sensors zu wählen, wenn der Sensor in dem trapezförmigen Raum angeordnet ist, so dass die Größe der Drossel minimiert werden kann. Darüber hinaus ist der trapezförmige Raum ein so genannter toter Raum, der zum Wickeln des Wicklungsdrahts zum Zwecke des Bereitstellens des abgerundeten Eckabschnitts notwendig ist. Der in dem bezeichneten Raum angeordnete Sensor nutzt den toten Raum, wodurch im Wesentlichen verhindert wird, dass die Drossel vergrößert werden muss.
  • Ferner sind bei der Drossel gemäß der Ausführungsform die meisten Teile des trapezförmigen Raums zwischen den abgerundeten Eckabschnitten gegen einen zwischen beide internen Kernabschnitte zwischengeordneten Bereich verschoben, was es möglich macht, die mechanische Spannung zu reduzieren, die von dem Spulenelement auf den Sensor ausgeübt wird, und vorzugsweise gar keine Spannung auf den Sensor einwirken zu lassen, wenn der Sensor in diesem Raum angeordnet ist.
  • Außerdem ist bei der Drossel gemäß der Ausführungsform der Sensorhalter unabhängig von dem Isolator bereitgestellt, was es möglich macht, den Sensor in einem eigenständigen Prozess an dem Sensorhalter zu montieren, bevor der Sensorhalter an dem Isolator montiert wird. Daher ist es möglich, zu vermeiden, dass der Sensor die Spule oder dergleichen stört, während er an dem Sensorhalter montiert wird, und der Sensor kann einfach und mit hervorragender Produktivität angeordnet werden. Beim Montieren bauen des Sensors an dem Sensorhalter kann Raum zum Umgang mit dem Sensor in der Peripherie des Sensorhalters gewährleistet werden, und es gibt keine Notwendigkeit, den Sensor gegen den Raum im Sensorhalter zu kippen, um ihn dort aufzunehmen. Demgemäß gibt es einen großen Freiheitsgrad für die Länge eines Abschnitts (zum Beispiel eines nachstehend beschriebenen Halteabschnitts) des Sensorhalters, der im Wesentlichen entlang des Sensors verläuft, was es möglich macht, einen langen Abschnitt des Sensors an diesem Abschnitt zu halten, und es kann eine Länge gewählt werden, mit der der Sensor an einer geeigneten Position sicher an der Spule gehalten wird. Darüber hinaus ist es möglich, eine Länge zu wählen, die es dem Sensor erlaubt, sicher in Kontakt mit der Spule zu kommen.
  • Da der Sensor an einer geeigneten Position sicher an der Spule gehalten werden kann, ist es möglich, die physikalische Größe wie etwa die Temperatur und den elektrischen Strom der Spule, die ein zu messendes Objekt ist, auf angemessene Weise mit hoher Zuverlässigkeit des Messwerts zu messen. Falls die Drossel gemäß der Ausführungsform mit der Vergussmasse versehen ist, ist es denkbar, dass eine Baugruppe aus Spule und Magnetkern in dem Gehäuse aufgenommen ist und die Vergussmasse in das Gehäuse eingefüllt und ausgehärtet wird. In diesem Fall wird der Sensor von dem Sensorhalter gehalten, was es möglich macht, zu verhindern, dass der Sensor in der eingefüllten Vergussmasse treibt, und zu verhindern, dass die Messung an einer für die Spule ungeeigneten Position erfolgt.
    • 2. Als Beispiel für die Drossel gemäß der Ausführungsform ist der Sensorhalter mit einem Halteabschnitt versehen, der den Sensor bedeckt. Dieser Halteabschnitt kann eine Form mit einer Länge aufweisen, die größer oder gleich der Gesamtlänge des Sensors in Axialrichtung ist.
  • Der Sensorhalter ist größer als die Gesamtlänge des Sensors in Axialrichtung, was es möglich macht, den Sensor sicherer an einer geeigneten Position an der Spule zu halten und dadurch zu verhindern, dass sich der Sensor löst. Darüber hinaus kann selbst dann, wenn der Halteabschnitt eine Länge aufweist, die die Gesamtlänge des Sensors bedeckt, der Sensor unabhängig von dem Isolator an dem Sensorhalter montiert werden, und der Halteabschnitt wird dieses Montieren nicht behindern. Wenn der Außenumfang des Sensors freiliegt und nicht von der Vergussmasse bedeckt ist, kann der Sensor die physikalische Größe in Bezug auf ein anderes Objekt messen als auf die Spule, welche das Messobjekt ist. Zum Beispiel kann der Sensor, wenn er ein Temperatur-sensor zur Messung der Temperatur der Spule ist, neben bzw. anstelle der Temperatur der Spule eine Temperatur der Umgebungsluft messen, wenn er an seinem Außenumfang freiliegt und Kontakt zur Umgebungsluft hat, ohne von irgendetwas bedeckt zu sein. Bei der Drossel gemäß der Ausführungsform ist der Sensor vollständig mit dem Halteabschnitt bedeckt, was es möglich macht, die physikalische Größe der Spule, die das Messobjekt ist, sicher zu messen.
    • 3. Als Beispiel für die Drossel gemäß der Ausführungsform, bei welcher der Sensorhalter mit dem Halteabschnitt versehen ist, ist es denkbar, dass der Halteabschnitt derart angeordnet ist, dass er einen Abschnitt eines an den Sensor angeschlossenen Drahts bedeckt.
  • Der Halteabschnitt ist derart angeordnet, dass er auch den Abschnitt des an den Sensor angeschlossenen Drahts bedeckt, was es möglich macht, die Position des Drahts einzuschränken und zu vermeiden, dass der Draht bricht oder der Sensor beschädigt wird, weil der Draht an unerwarteten Positionen eingeführt wird. Falls die Drossel gemäß der Ausführungsform mit der Vergussmasse versehen ist, behindert der Draht das Einfüllen der Vergussmasse nicht, so dass hervorragende Verarbeitbarkeit beim Einfüllen erreicht wird.
    • 4. Als Beispiel für die Drossel gemäß der Ausführungsform ist es denkbar, dass der Sensorhalter mit einem Trennabschnitt versehen ist, der zwischen den Spulenelementen angeordnet ist.
  • Mit dem zwischen die Spulenelemente eingeführten Trennabschnitt dienen die Spulenelemente dazu, den Sensorhalter zu führen, und vereinfachen dadurch das Fixieren des Sensorhalters. Darüber hinaus kann der Trennabschnitt, wenn er aus einem Isolationsmaterial ausgebildet und zwischen die Spulenelemente zwischengeordnet ist, ausreichend als Isolator zwischen den Spulenelementen dienen, um eine hohe Isolation zu erzielen. Unterdessen ist der Trennabschnitt aus einem Material mit einer hervorragenden thermischen Leitfähigkeit hergestellt, und falls der Sensor ein Temperatursensor ist, dient der Trennabschnitt als thermischer Leitweg von der Spule, was es möglich macht, die Temperatur mit hoher Präzision zu messen.
    • 5. Als Beispiel für die Drossel gemäß der Ausführungsform kann der Sensorhalter mit einem Einrastabschnitt versehen sein, der mit dem Isolator verrastet ist.
  • Der Sensorhalter ist aus einem von dem Isolator unabhängigen Element ausgebildet. Der Sensorhalter und der Isolator sind mit Einrastabschnitten versehen, die miteinander einrasten, um das Positionieren des Sensorhalters zu vereinfachen. Zusätzlich ist es möglich, den Sensorhalter sicher an der Konfiguration aus Baugruppe und Isolator zu fixieren und eine Verschiebung und ein Ablösen des Sensors zu verhindern, wodurch eine hervorragende Verarbeitbarkeit beim Montieren erzielt wird.
  • Die Drossel gemäß der vorstehenden Ausführungsform kann vorzugsweise für Komponenten des Wandlers benutzt werden.
    • 6. Der Wandler gemäß der Ausführungsform ist mit einer Drossel gemäß einem der vorstehenden Punkte 1. bis 5. versehen.
  • Der Wandler gemäß der Ausführungsform ist mit der kompakten Drossel gemäß der Ausführungsform versehen und dadurch kompakt.
  • Der Wandler gemäß der vorstehenden Ausführungsform kann vorzugsweise für Komponenten der Stromrichtereinrichtung bereitgestellt sein.
    • 7. Die Stromrichtereinrichtung gemäß der Ausführungsform ist mit dem Wandler gemäß der Ausführungsform versehen.
  • Die Stromrichtereinrichtung gemäß der Ausführungsform ist mit dem kompakten Wandler gemäß der Ausführungsform versehen und dadurch kompakt.
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
  • Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden anhand der Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen tragen gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen. In den nachfolgenden Erläuterungen ist die Seite, auf welcher die Drossel installiert ist, die Unterseite, und die dieser Seite gegenüberliegende Seite ist die Oberseite.
  • <Erste Ausführungsform>
  • Die Drossel gemäß der ersten Ausführungsform wird anhand von 1 bis 5 erläutert.
  • Allgemeine Konfiguration der Drossel
  • Die Drossel 1 ist versehen mit einer Spule 2, die ein Paar miteinander gekoppelter Spulenelemente 2a, 2b umfasst, einem Magnetkern 3, der ein Paar interner, im Innern der Spulenelemente 2a bzw. 2b angeordneter interner Kernabschnitte 31 (3) und einen externen Kernabschnitt 32 umfasst, der die internen Kernabschnitte 31 verbindet und so einen geschlossenen magnetischen Feldlinienweg ausbildet, und einem zwischen die Spule 2 und den Magnetkern 3 zwischengeordneten Isolator 5. Die Drossel 1 ist ferner mit einem Sensor 7 (2), der während des Betriebs der Drossel eine die Drossel 1 betreffende physikalische Größe misst, sowie einem Sensorhalter 8 versehen, der den Sensor 7 hält. Die Drossel 1 ist bei diesem Beispiel mit einem Gehäuse 4 versehen, das dazu dient, eine Baugruppe 10 aus Spule 2 und Magnetkern 3 aufzunehmen. Das Gehäuse 4 ist ein Kasten, der auf einer Seite offen ist (2). Die Drossel 1 ist hauptsächlich in Bezug auf die Formen der Spulenelemente 2a, 2b und die Anordnungsposition des Sensors 7 gekennzeichnet sowie dadurch, dass der Sensorhalter 8, der den Sensor 7 hält, aus einem anderen Element als dem Isolator 5 ausgebildet ist. Nachstehend werden zunächst die kennzeichnenden Merkmale erläutert; anschließend werden weitere Anordnungen näher erläutert.
  • Spule
  • Die Spule 2 wird hauptsächlich anhand von 3 und 5 erläutert. Zur Vereinfachung zeigt 5 hauptsächlich die Spule 2, den Sensor 7 und den Sensorhalter 8. 5 zeigt nicht den Isolator 5 usw.
  • Die Spule 2 umfasst ein Paar Spulenelemente 2a, 2b, die durch spiralförmiges Wickeln eines einzelnen durchgängigen Wicklungsdrahts 2w ohne Verbindungsabschnitte ausgebildet sind, und einen Spulenverbindungsabschnitt 2r, der die beiden Spulenelemente 2a, 2b verbindet. Die Spulenelemente 2a, 2b sind aus hohlen röhrenförmigen Körpern mit identischer Wicklungszahl ausgebildet und dergestalt parallel angeordnet (horizontale Anordnung), dass ihre Achsenrichtungen parallel angeordnet sind. Der Wicklungsdraht 2w ist an der anderen Stirnseite (rechte Seite in 3) der Spule 2 teilweise in eine U-Form gebogen und bildet so einen Spulenverbindungsabschnitt 2r aus. Bei dieser Konfiguration ist die Wicklungsrichtung für beide Spulenelemente 2a, 2b dieselbe.
  • Es ist auch möglich, verschiedene Drähte für die Herstellung der Spulenelemente zu benutzen und eine Spule auszubilden, indem die Enden der Drähte der Spulenelemente mittels Schweißen, Löten, Klemmen oder dergleichen verbunden werden.
  • Der Wicklungsdraht 2w kann vorzugsweise aus beschichtetem Draht ausgebildet sein, der einen Leiter aus einem elektrisch leitfähigem Material wie Kupfer, Aluminium und einer Legierung davon und einen rings um den Leiter bereitgestellten Isolationsmantel aus einem Isolationsmaterial aufweist. Der Isolationsmantel weist vorzugsweise eine Dicke von mindestens 20 Mikrometern und höchstens 100 Mikrometern auf. Je dicker er ist, desto einfacher ist es, die Entstehung von Feinstlöchern zu reduzieren und die elektrische Isolation des Mantels zu verbessern. Der Leiter ist typischerweise aus Rechteckdraht ausgebildet, aber er kann auch aus Drähten mit einer beliebigen aus einer Vielzahl von Querschnittsgestalten ausgebildet sein, wie etwa kreisförmigen, elliptischen, polygonalen und anderen Querschnitten. Ein Rechteckdraht hat den vorteilhaften Effekt, dass sich eine Spule mit einem höheren Füllfaktor, wie in 3 gezeigt, einfach ausbilden lässt und eine breitere Kontaktfläche mit der nachstehend beschriebenen Haftschicht 42 am Gehäuse 4 gewährleistet ist als in dem Fall, bei dem ein Runddraht mit kreisförmigem Querschnitt benutzt wird. Dieser Aufbau nutzt einen beschichteten Rechteckdraht, der aus einem Rechteckdrahtleiter aus Kupfer und einem Lack-Isolationsmantel (typischerweise aus Polyamidimid hergestellt) ausgebildet ist. Die Spulenelemente 2a, 2b sind hochkantgewickelte Spulen, die durch Hochkantwickeln von beschichteten Rechteckdrähten ausgebildet werden.
  • Beide Enden 2e des Drahts, der die Spule 2 bildet, sind von einem Biegungsausbildungsabschnitt an einer Stirnseite der Spule 2 (linke Seite in 3) aus auf passende Weise weitergeführt; typischerweise sind sie aus dem Gehäuse 4 (1) herausgeführt. An beiden Enden 2e des Drahts ist der Leiterabschnitt durch Entfernen des Isolationsmantels freigelegt. Ein Polelement (nicht gezeigt) aus elektrisch leitfähigem Material ist mit dem Leiterabschnitt verbunden. Über das Polelement wird eine externe Einrichtung (nicht gezeigt) wie etwa eine Stromquelle zur Stromversorgung an die Spule 2 angeschlossen.
  • Jedes Spulenelement 2a, 2b ist derart ausgebildet, dass es bei Betrachtung aus Axialrichtung davon eine abgerundete rechteckige Stirnfläche aufweist (die Querschnittsform in einer zur Axialrichtung senkrechten Ebene), und weist vier abgerundete Eckabschnitte 21 sowie lange lineare Abschnitte 22 und kurze lineare Abschnitte 23 auf, welche die abgerundeten Eckabschnitte 21 verbinden. Somit wird die Kontur der einzelnen Spulenelemente 2a, 2b durch runde Linien, welche die abgerundeten Eckabschnitte 21 bilden, sowie durch gerade Linien gebildet, welche die linearen Abschnitte 22, 23 bilden, wie in 5 gezeigt.
  • Die einzelnen Spulenelemente 2a, 2b können eine Stirnfläche mit einer abgerundeten Polygongestalt aufweisen, die sich von der abgerundeten rechteckigen Gestalt unterscheidet. Jedoch hat die vorstehend erwähnte abgerundete rechteckige Gestalt folgende vorteilhafte Effekte: 1. einfaches Wickeln des Wicklungsdraht 2w für exzellente Spulen-Produktivität, 2. Vereinfachen der Innenumfangsgestalt und einfaches Ausbilden des internen Kernabschnitts mit einer Außenumfangsgestalt, die der Innenumfangsgestalt des Spulenelements ähnelt, und 3. Reduzieren des Totraums, was die Spule kompakt macht.
  • Die Krümmungen der abgerundeten Eckabschnitte werden passend gewählt. Die Krümmungen können im Hinblick auf die Größe der Spule 2 und die Größe des eingesetzten Wicklungsdrahts 2w (Breite und Dicke im Falle eines Rechteckdrahts) gewählt werden. Falls insbesondere die Spule 2 eine hochkant gewickelte Spule ist, ist es einfach, die Krümmung auf der Außenumfangsseite des Wicklungsdrahts 2w, die den abgerundeten Eckabschnitt 21 bildet, zu erhöhen und den trapezförmigen Raum zu vergrößern, der dazu dient, den Sensor 7 zwischen den benachbarten beiden Spulenelementen aufzunehmen.
  • Es gibt, wie in 5 gezeigt, einen kleinen Spalt g zwischen den linearen Abschnitten 22 der Spulenelemente 2a und 2b, der dazu dient, die Isolation zwischen den beiden Spulenelementen 2a und 2b zu verbessern. Es sei angemerkt, dass dieser Spalt g kleiner ist (z. B. ca. 2 mm) als die Dicke des Sensors 7 (z. B. ca. 3 mm). Bei diesem Beispiel wird der Spalt g durch die Trennabschnitte 8c (4 und 5) des nachstehend beschriebenen Sensorhalters 8 sicher ausgebildet.
  • Die Spule 2 mit den abgerundeten Eckabschnitten 21 weist einen trapezförmigen Raum auf, der zwischen die sich gegenüberliegenden abgerundeten Abschnitte 21 der Spulenelemente 2a, 2b zwischengeordnet ist, wie in 5 gezeigt. Der trapezförmige Raum ist auf der Oberseite und der Unterseite der Drossel 1 ausgebildet. Beide trapezförmigen Räume weisen dieselben Abmessungen auf; als Beispiel wird der auf der Oberseite ausgebildete trapezförmige Raum beschrieben. Im Speziellen bezieht sich dieser trapezförmige Raum auf einen Raum, der berandet wird von: einer geraden Linie lr, die durch die Schnittpunkte der oberen abgerundeten Eckabschnitte 21 mit den an diese abgerundeten Eckabschnitte 21 jeweils anschließenden linearen Abschnitten 22 verläuft; gekrümmten Linien, die die abgerundeten Eckabschnitte 21 der beiden Spulenelemente 2a, 2b bilden; und einer geraden Linie (Tangente) lu, die die Oberflächen (obere Fläche 2u) berührt, die von den kurzen linearen Abschnitten 23 auf der Oberseite der beiden Spulenelemente 2a, 2b gebildet werden. Diese Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der trapezförmige Raum als Raum dient, in welchem der Sensor 7 angeordnet ist.
  • Die Abmessungen des trapezförmigen Raums können über die Krümmungen der abgerundeten Eckabschnitte 21 angepasst werden. Ist die Krümmung größer gewählt, kann der Raum zum Unterbringen des Sensors 7 einfach vergrößert werden. Ist die Krümmung kleiner gewählt, lässt sich die Spule einfach kompakt gestalten.
  • Der Sensor 7 ist vorzugsweise in einem Bereich in dem trapezförmigen Raum angeordnet, der nicht zwischen die internen Kernabschnitte 31 zwischengeordnet ist. In diesem Beispiel sind die internen Kernabschnitte 31 mit Außenumfangsgestalten, die den Innenumfangsgestalten der Spulenelemente 2a, 2b gleichen, koaxial zu den Spulenelementen 2a, 2b aufgenommen. Der Bereich, der nicht zwischen die internen Kernabschnitte 31 zwischengeordnet ist, bezieht sich auf einen Bereich oberhalb der Tangente lc, bei der es sich um die gerade Linie (Tangente) handelt, die die Oberflächen beider interner Kernabschnitte 31 verbindet.
  • Bei diesem Beispiel ist, wie in 5 gezeigt, der Sensor 7 in dem Bereich des trapezförmigen Raums angeordnet, der nicht zwischen die internen Kernabschnitte 31 zwischengeordnet ist (dem Bereich, der von der Tangente lc und den gekrümmten Linien umgeben ist, die die abgerundeten Eckabschnitte 21 auf der Oberseite der Spulenelemente 2a, 2b bilden). Zusätzlich ist bei diesem Beispiel die Dicke des Sensors 7 deutlich größer als der Spalt b zwischen den linearen Abschnitten 22 der Spule 2 gewählt. Mit dieser Anordnung kann der Sensor 7 von den abgerundeten Eckabschnitten 21 auf der Oberseite der Spulenelemente 2a, 2b unterstützt und am Herunterrutschen in einen von den internen Kernabschnitten 31 umgebenen Bereich, nämlich den Bereich unterhalb der Tangente lc, gehindert werden. Das heißt, in diesem Beispiel wird der Sensor 7 automatisch in dem Bereich des trapezförmigen Raums angeordnet, der von der Tangente lc und den abgerundeten Eckabschnitten 21 umgeben ist.
  • Der trapezförmige Raum ist durchgängig von einer Stirnfläche der Spule 2 zur anderen Stirnfläche davon ausgebildet. Der Sensor 7 kann in einem beliebigen Abschnitt des trapezförmigen Raums angeordnet sein. Allerdings ist der Sensor 7 ist vorzugsweise in einem mittleren Bereich des trapezförmigen Raums angeordnet, der die Mitte der Spule 2 in Axialrichtung einschließt. Zum Beispiel kann der mittlere Bereich ein Bereich von bis zu 30 % der Länge der Spule 2 in Axialrichtung von der Mitte zu beiden Seiten der Spule 2 sein, das heißt ein Bereich, der bis zu 60 % der Länge der Spule 2 in Axialrichtung einnimmt und ihre Mitte einschließt.
  • Sensor
  • Der Sensor 7 ist hier ein Temperatursensor und kann eine balkenförmige Form (siehe 4) aufweisen, die mit einem wärmeempfindlichen Element 7a (5) wie etwa einem Thermistor und einem das wärmeempfindliche Element 7a schützenden Schutzabschnitt 7b (5) versehen ist. Der Schutzabschnitt 7b kann ein Schlauch aus Kunststoff oder dergleichen sein. An den Sensor 7 ist ein Draht 71 (4(B)) zum Übertragen der erfassten Informationen an eine externe Einrichtung wie etwa eine Steuereinrichtung angeschlossen. Statt eines Temperatursensors kann es sich bei dem Sensor auch um einen Sensor zur Messung einer anderen physikalischen Größe während des Betriebs der Drossel handeln, wie etwa um einen elektrischen Stromsensor, einen Spannungssensor, einen Beschleunigungssensor, der die Vibration der Drossel messen kann.
  • Die Drossel 1 wurde auf einer Kühlunterlage (nicht gezeigt) installiert und es wurde die Temperaturverteilung zwischen den Spulenelementen 2a, 2b ausgehend von der Oberfläche auf der Installationsseite der Spule 2 (von der unteren Fläche 2d (5) zu der gegenüberliegenden oberen Fläche 2u (5)) untersucht, und es wurde ermittelt, dass ein im Wesentlichen mittiger Abschnitt zwischen den Spulenelementen 2a, 2b in Höhenrichtung die höchste Temperatur aufweist und die Temperatur an Positionen, die sich weiter von dem Abschnitt mit der höchsten Temperatur weg befinden, niedriger wird. Die Bodenfläche 2d und ihre Umgebung wird von der Kühlunterlage gekühlt und weist die niedrigste Temperatur auf. Der trapezförmige Raum auf der Oberseite und der trapezförmige Raum auf der Unterseite der Drossel 1 weisen unterschiedliche Temperaturen auf und sind ggf. nicht die Abschnitte mit der höchsten Temperatur. Angesichts dessen wird die Temperaturverteilung für die Temperaturen im Voraus gemessen und es werden die Temperaturen im oberen und unteren trapezförmigen Raum und die höchste Temperatur bestimmt. Diese Messung kann zu einer Messung der Temperatur in den trapezförmigen Räumen ins Verhältnis gesetzt und so die höchste Temperatur der Drossel in der Temperaturverteilung ermittelt werden. Infolgedessen ist es möglich, den elektrischen Strom in die Spule 2 in Abhängigkeit von den gemessenen Temperaturen zu regeln.
  • Sensorhalter
  • Wie in 4 gezeigt ist, ist der Sensorhalter 8 mit einem streifenförmigen Befestigungsabschnitt 8a, an welchem der Sensor 7 befestigt ist, einem Halteabschnitt 8b, der so angeordnet ist, dass ein Schlitz zwischen dem Befestigungsabschnitt 8a und dem Halteabschnitt 8b ausgebildet ist, und einem plattenförmigen Trennabschnitt 8c versehen, der zu einer dem Halteabschnitt 8b des Befestigungsabschnitts 8a gegenüberliegenden Seite verläuft. Der Befestigungsabschnitt 8a, der Halteabschnitt 8b und der Trennabschnitt 8c sind hier einstückig geformt. Der Schlitz dient als Raum zur Aufnahme des Sensors 7. Wenn der Sensor 7 in diesem Schlitz aufgenommen ist, ist er vertikal zwischen den Halteabschnitt 8b und den Befestigungsabschnitt 8a zwischengeordnet und liegt horizontal frei. Diese Ausführungsform ist teilweise dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorhalter 8 den in dem vorstehend erwähnten trapezförmigen Raum angeordneten Sensor 7 hält. Der Sensor 7 muss nicht notwendigerweise mit der Spule 2 in Kontakt kommen, ist aber vorzugsweise so angeordnet, dass er mit der Spule 2 in Kontakt kommt, um die Zuverlässigkeit der Messwerte weiter zu verbessern. Hierbei wird der Sensor 7 gehalten, während er mit der Spule 2 in Kontakt kommt.
  • Der Halteabschnitt 8b weist eine stiftartige Form auf mit einem gestützten Ende, das an einem Ende davon (linke Seite in 4(B)) einstückig mit dem Befestigungsabschnitt 8a ausgebildet ist, und einem freien Ende an dem anderen Ende (rechte Seite in 4(B)). Der Halteabschnitt 8b weist vorzugsweise eine Länge auf, die größer als die Gesamtlänge des Sensor 7 in Axialrichtung ist. In diesem Falle kann der Sensor 7 auf seiner gesamten Länge in Axialrichtung von dem Halteabschnitt 8b bedeckt sein, was es möglich macht, negative Effekte auf die Messpräzision aufgrund von Abkühlen des Sensors 7 durch die Umgebungsluft zu reduzieren. Außerdem kann der Sensor 7 sicher und an einer geeigneten Position an der Seite der Spule 2 gehalten werden, was es möglich macht, eine physikalische Größe der Spule 2, die das Messobjekt ist, direkt zu messen und die Temperatur der Spule 2 mit höherer Präzision zu messen, indem verhindert wird, dass eine physikalische Größe in Zusammenhang mit etwas anderem als der Spule 2, wie etwa der Umgebungsluft oder dergleichen, gemessen wird. Darüber hinaus ist vorzugsweise auch der an den Sensor 7 angeschlossene Draht 71 teilweise bedeckt, so dass seine Position fixiert werden kann. Bei dieser Ausführungsform ist die Länge des Befestigungsabschnitts 8a im Wesentlichen gleich der Länge des Sensors 7 in Axialrichtung, und der Halteabschnitt 8b weist eine Länge auf, die geringfügig größer als die Länge des Befestigungsabschnitts 8a ist, und steht an dem Draht 71 entlang in Axialrichtung des Sensors 7 über. Die Fläche des Halteabschnitts 8b, die mit dem Sensor 7 in Kontakt kommt, ist eine bogenförmige gekrümmte Fläche ähnlich der äußeren Gestalt des Sensors 7. Zudem weist der Endabschnitt des Halteabschnitts 8b auf Seite des Drahts 71 eine bogenförmige gekrümmte Fläche ähnlich der äußeren Form des Drahts 71 auf, so dass der Draht einfach aus der Drossel 1 herausgeführt wird.
  • Der Trennabschnitt 8c ist eine Platte, die in dem Spalt g angeordnet ist, der zwischen den linearen Abschnitten 22 der Spulenelemente 2a, 2b vorgesehen ist. Hierbei ist der Trennabschnitt 8c eine rechteckige Platte. Die Dicke des Trennabschnitts 8c ist gleich oder kleiner als die Abmessung des Spalts g und ist kleiner als die Dicke des Sensors 7. Der Trennabschnitt 8c ist mit einem Hauptabschnitt 8d versehen, der in Axialrichtung der Spule 2 verläuft, sowie mit Einrastabschnitten 8e, die an beiden Enden des Hauptabschnitts 8d mit Rahmenplattenabschnitten 52 des nachstehend beschriebenen Isolators 5 in Kontakt kommen und mit an den Rahmenplattenabschnitten 52 ausgebildeten Einrastabschnitten 53 einrasten. Der Hauptabschnitt 8d ist konisch, so dass die Breite beider seitlicher Flächen an einer Vorderkantenseite in der Richtung, in der der Sensorhalter 8 in den Spalt g eingeführt wird, an der Vorderkante verringert ist. Die Einrastabschnitte 8e sind an Enden davon an der Vorderseite mit Haken 8f versehen, die zur Seite des Rahmenplattenabschnitts 52 hin überstehen. Die einzelnen Haken 8f sind jeweils konisch zur Vorderkante hin dünner werdend ausgebildet.
  • Wenn der Sensorhalter 8 in den Spalt g eingeführt wird, wird er in Position gebracht, indem die Haken 8f der Einrastabschnitte 8e mit den Einrastabschnitten 53e der Rahmenplattenabschnitte 52 einrasten, wodurch verhindert wird, dass sich der Sensorhalter 8 löst. Bei dieser Ausführungsform ist zwischen den Haken 8f und den Einrastabschnitten 53e ein Spalt 8g vorgesehen. Der Spalt 8g ermöglicht ein Entnehmen des Sensorhalters 8, bevor die Haken 8f an die Einrastabschnitte 53e anstoßen, selbst nachdem der Sensorhalter 8 eingesetzt wurde, so dass der Sensor 7 einfach in den Befestigungsabschnitt 8a eingesetzt und aus diesem entfernt werden kann.
  • Der Trennabschnitt 8c kann einstückig mit dem Halteabschnitt 8b ausgebildet sein, oder es kann sich um separate Elemente handeln, die mit einem Fixierungselement miteinander verbunden sind.
  • Wenn der Sensorhalter 8 in den Spalt g eingeführt wird, wie in 5 gezeigt, kommt der Sensor 7 in Kontakt mit den abgerundeten Eckabschnitten 21 der Spulenelemente 2a, 2b und ist dabei nicht von dem Sensorhalter 8 bedeckt. Im Speziellen wird der Sensor 7 von dem Halteabschnitt 8b so gedrückt, dass er sicher in Kontakt mit der Spule 2 gehalten wird.
  • Der Sensorhalter 8 kann unter Nutzung eines isolierenden Material wie etwa Polyphenylensulfid-Harz (PPS-Harz), Polytetrafluorethylen-Harz (PTFE-Harz), Polybutylenterephthalat-Harz (PBT) oder Flüssigkristallpolymer (LCP) gebildet werden. Selbst wenn in diesem Fall der Sensorhalter 8 so angeordnet ist, dass er mit der Spule 2 in Kontakt ist, weisen beide eine hervorragende Isolation auf. Außerdem ist es möglich, die Wärmeableitung des Sensorhalters 8 zu verbessern, wenn dieser mindestens teilweise aus einem Metall ausgebildet ist.
  • Magnetkern
  • Der Magnetkern 3 wird anhand von 3 erläutert. Der Magnetkern 3 ist mit dem Paar interner Kernabschnitte 31, die von den Spulenelementen 2a, 2b umgeben sind, und dem Paar außerhalb der Spule 2 freiliegender externer Kernabschnitte 32 versehen. Das Paar externer Kernabschnitte 32 ist nicht von der Spule 2 bedeckt. Hierbei sind die einzelnen internen Kernabschnitte 31 säulenförmig und weisen eine abgerundete rechteckige äußere Gestalt entlang der Innenumfangsgestalt der Spulenelemente 2a, 2b auf. Die einzelnen externen Kernabschnitte 32 sind säulenförmig mit je einem Paar trapezförmiger Oberflächen. Der Magnetkern 3 bildet einen Ring aus, indem die externen Kernabschnitte 32 auf beiden Seiten der voneinander beabstandeten internen Kernabschnitte 31 angeordnet werden und die Stirnflächen 31e der internen Kernabschnitte 31 so angeordnet werden, dass sie in Kontakt mit den inneren Stirnflächen 32e der externen Abschnitte 32 sind. Die internen Kernabschnitte 31 und die externen Kernabschnitte 32 bilden einen geschlossenen magnetischen Feldlinienweg aus, wenn der Kern 2 magnetisch angeregt wird.
  • Wie in 3 gezeigt, weist jeder interne Kernabschnitt 31 eine geschichtete Struktur auf, die ausgebildet wird durch abwechselndes Aufeinanderlegen einer Mehrzahl von Kernstücken 31m, die aus einem weichen magnetischen Material hergestellt sind, und von Spaltmaterialien 31g, die aus einem Material mit einer kleineren relativen Permeabilität als die Kernstücke 31m hergestellt sind. Die Kernstücke 31m und die Spaltstücke 31g können mit einem Klebstoff miteinander vereint werden, was ihre einfache Handhabung ermöglicht. Die Kernstücke 31m und die Spaltstücke 31g können sicher aneinander fixiert werden, was es möglich macht, Rauschen zu reduzieren. Darüber hinaus können die Kernstücke 31m und die Spaltstücke 31g mit einem Klebeband miteinander vereint werden, was ihre einfache Handhabung ermöglicht. Der externe Kernabschnitt 32 ist aus einem Kernstück ausgebildet, das aus einem weichen magnetischen Material hergestellt ist.
  • Die Kernstücke, die die internen Kernabschnitte 31 und die externen Kernabschnitte 32 bilden, können ausgebildet sein aus einem geformten Körper aus einem weichen magnetischen Pulver, das aus einem Metall der Eisengruppe, wie Eisen, einer Legierung davon und einem eisenhaltigen Oxid, besteht, oder aus einer durch Laminieren einer Mehrzahl magnetischer Dünnplatten (elektromagnetische Stahlplatte, typischerweise beispielsweise Siliziumstahl) ausgebildeten laminierten Platte mit einem Isoliermantel. Bei dem geformten Körper kann es sich um einen Formkörper aus gepresstem Pulver, einen gesinterten Körper oder einen Verbundwerkstoff handeln, der durch Spritzgießen oder Formgießen einer Mischung aus einem weichen magnetischen Material und einem Harz ausgebildet ist. Die Kernstücke werden aus einem Formkörper aus gepresstem Pulver ausgebildet, konkret einem weichen magnetischen metallischen Pulver, das Eisen, wie Eisen und Stahl, enthält.
  • Im Speziellen kann das Spaltmaterial 31g aus einem nichtmagnetischen Material ausgebildet sein, wie etwa Aluminium und nicht gesättigtes Polyester, oder aus einer Mischung, die ein nichtmagnetisches Material wie etwa Polyphenylensulfid (PPS) und ein magnetisches Pulver (zum Beispiel ein weißes magnetisches Pulver wie etwa Eisenpulver) enthält. Das Spaltmaterial 31g kann aus einem allgemein bekannten Material ausgebildet sein.
  • Die Kernstücke, die den Magnetkern 3 bilden, sind aus ein und demselben Material (Formkörper aus gepresstem Pulver) ausgebildet und können so eingerichtet werden, dass sie in den internen Kernabschnitten 31 und den externen Kernabschnitten 32 unterschiedliche magnetische Eigenschaften aufweisen. Zum Beispiel kann es sich um eine Kombination aus gepresstem Pulver und einem Verbundwerkstoff, eine Kombination aus Verbundwerkstoffen mit unterschiedlichen Materialeigenschaften oder gemischten Mengen weichen magnetischen Pulvers oder dergleichen handeln.
  • Bei dem Magnetkern 3 in diesem Beispiel ist die Oberfläche des internen Kernabschnitts 31 auf der Installationsseite nicht bündig mit der Oberfläche des externen Kernabschnitts 32 auf der Installationsseite. Die Fläche des externen Kernabschnitts 32 auf der Installationsseite steht über den internen Kernabschnitt 31 über und ist bündig mit der Fläche der Spule 2 auf der Installationsseite (Bodenfläche 2d in 5). Die Fläche der Baugruppe 10 aus Spule 2 und Magnetkern 3 auf der Installationsseite wird durch die Bodenflächen 2d der beiden Spulenelemente 2a, 2b und die Fläche des externen Kernabschnitts 32 auf der Installationsseite ausgebildet. Sowohl die Spule 2 als auch der Magnetkern 3 kommen in Kontakt mit einer Haftschicht 42 (2), die nachstehend beschrieben wird, was es möglich macht, eine hervorragende Wärmeableitung der Drossel 1 zu erzielen. Außerdem kann die Fläche der Baugruppe 10 auf der Installationsseite sowohl von der Spule 2 als auch von dem Magnetkern 3 gebildet werden, wodurch eine hinreichend große Kontaktfläche für den Kontakt mit einem zu fixierenden Objekt entsteht und eine hervorragende Stabilität bei der Installation der Drossel 1 erzielt wird. Darüber hinaus sind die Kernstücke aus Formkörpern aus gepresstem Pulver ausgebildet, was es möglich macht, einen Abschnitt des externen Kernabschnitts 32, der über den internen Kernabschnitt 31 vorsteht, als Weg für den magnetischen Fluss zu nutzen.
  • Isolator
  • Der Isolator 5 wird anhand von 3 und 4 erläutert. Der Isolator 5 ist mit einem röhrenförmigen Abschnitt 51 versehen, der die internen Kernabschnitte 31 aufnimmt, sowie mit einem Rahmenplattenabschnitt 52, der zwischen die Stirnflächen der Spulenelemente 2a, 2b und die inneren Stirnflächen 32e der externen Kernabschnitte 32 geordnet ist. Der röhrenförmige Abschnitt 51 dient als Isolator zwischen den Spulenelementen 2a, 2b und den internen Kernabschnitten 31. Der Rahmenplattenabschnitt 52 dient als Isolator zwischen den Stirnflächen der Spulenelemente 2a, 2b und den inneren Stirnflächen 32e der externen Kernabschnitte 32. Dieser Isolator 5 ist dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem Element gebildet ist, das von dem vorstehend erwähnten Sensorhalter 8 unabhängig ist, und mit Einrastabschnitt zum Einrasten miteinander versehen ist.
  • Der röhrenförmige Abschnitt 51 ist durch röhrenförmige Segmente 50a, 50b gebildet, die an die Außenumfangsgestalt des internen Kernabschnitts 31 angepasst sind, und ist durch Vereinen des Paars Segmente 50a, 50b ausgebildet. Die Gestalten der Segmente 50a, 50b können nach Bedarf passend gewählt werden. Wenn die Segmente 50a, 50b auf der Außenumfangsfläche des internen Kernabschnitts 31 angeordnet sind, ist hier der interne Kernabschnitt 31 teilweise freigelegt. Bei dieser Anordnung ist, falls wie nachstehend beschrieben eine Vergussmasse bereitgestellt wird, ein einfaches Entgasen während des Einfüllens der Vergussmasse möglich, so dass sich eine hervorragende Produktivität ergibt, und ferner ist es möglich die Kontaktfläche zwischen dem internen Kernabschnitt 31 und der Vergussmasse zu erhöhen, was Rauschen reduziert.
  • Der Rahmenplattenabschnitt 52 ist ein B-förmiger ebener Plattenabschnitt mit einem Paar Öffnungen (Durchgangslöchern), in welche zwei interne Kernabschnitte 31 eingeführt werden können. Der Rahmenplattenabschnitt 52 ist mit Trennstücken 53a, 53b, die zwischen die beiden Spulenelemente 2a, 2b zwischengeordnet sind, wenn er an die Spule 2 montiert ist, und einer Plattenbasis 52p versehen, die zwischen den Spulenverbindungsabschnitt 2r und den externen Kernabschnitt 32 zwischengeordnet ist. Die Trennstücke 53a, 53b stehen von einer Fläche des Rahmenplattenabschnitts 52 zur Spulenseite hin über und sind an beiden seitlichen Flächen in Richtung auf die Spulenseite zu nach innen hin konisch. Mit dieser konischen Struktur kann der Sensorhalter 8 leicht in den Spalt g eingeführt werden. Die Trennstücke 53a, 53b sind an den Stirnflächen davon auf der Spulenseite mit Einrastabschnitten 53e zum Einrasten mit den Haken 8f des Sensorhalters 8 versehen. Die Basis 52p steht von der anderen Fläche des Rahmenplattenabschnitts 52 zum externen Kernabschnitt 32 hin vor.
  • Der Isolator 5 kann aus einem isolierenden Material wie etwa Polyphenylensulfid-Harz (PPS-Harz), Polytetrafluorethylen-Harz (PTFE-Harz), Polybutylenterephthalat-Harz (PBT) und einem Flüssigkristallpolymer (LCP) hergestellt sein.
  • Gehäuse
  • Das Gehäuse 4 wird anhand von 2 erläutert. Das Gehäuse 4, in welchem die Baugruppe 10 aus Spule 2 und Magnetkern 3 aufgenommen ist, ist mit einem ebenen Bodenplattenabschnitt 40 und einem rahmenförmigen Seitenwandabschnitt 41 versehen, der so ausgebildet ist, dass er von dem Bodenplattenabschnitt 40 aus nach oben steht. Im Gehäuse 4 der Drossel 1 sind der Bodenplattenabschnitt 40 und der Seitenwandabschnitt 41 des Rahmens nicht einstückig ausgebildet, sondern aus individuellen Elementen ausgebildet, die mit einem Fixiermaterial vereint sind. Der Bodenplattenabschnitt 40 ist mit einer Haftschicht 42 versehen.
  • Bodenplattenabschnitt
  • Der Bodenplattenabschnitt 40 ist typischerweise ein Plattenmaterial, das derart fixiert ist, dass es mit einem Objekt in Kontakt kommt, an welchem die Drossel installiert werden soll, wenn die Drossel installiert wird. Der Bodenplattenabschnitt 40 wird als Wärmeableitungsweg für die Spule 2 benutzt und ist im Allgemeinen aus einem Metall hergestellt, das hochgradig thermisch leitfähig ist. Im Speziellen kann es sich bei dem Metall um Aluminium oder eine Legierung davon, um Magnesium oder eine Legierung davon, um Kupfer oder eine Legierung davon, um Silber oder eine Legierung davon, um Eisen, um einen Austenitedelstahl oder dergleichen handeln. Bei Verwendung von Aluminium, Magnesium oder einer Legierung davon ist es möglich, ein leichtes Gehäuse herzustellen. Die Dicke des Bodenplattenabschnitts 40 kann unter Berücksichtigung von Festigkeit, Abschirmeigenschaften, Wärmeableitung und Rauschcharakteristik beispielsweise 2 mm bis 5 mm betragen. Hierbei ist der Bodenplattenabschnitt 40 aus einer Aluminiumlegierung hergestellt und weist eine thermische Leitfähigkeit auf, die hinreichend höher als die des nachstehend beschriebenen Seitenwandabschnitts 41 ist. Dieser Bodenplattenabschnitt 40 ist auf einer bei montiertem Gehäuse 4 innenliegenden Fläche mit der Haftschicht 42 versehen.
  • Die externe Gestalt des Bodenplattenabschnitts 40 kann passend gewählt werden. Hier weist der Bodenplattenabschnitt 40, wie in 2 gezeigt, eine rechteckige Gestalt auf und weist Anbringabschnitte 400 auf, die über seine vier Ecken überstehen. Der Seitenwandabschnitt 41 weist ebenfalls Anbringabschnitte 411 auf. Wenn der Bodenplattenabschnitt 40 und der Seitenwandabschnitt 41 miteinander montiert sind, so dass sie das Gehäuse 4 ausbilden, sind die Anbringabschnitte 400 des Bodenplattenabschnitts 40 über die Anbringabschnitte 411 des Seitenwandabschnitts 41 gelegt. Die Anbringabschnitte 400, 411 sind mit Schraubenlöchern 400h, 411h versehen, die gemeinsam einen Durchgang bilden. Schrauben (nicht gezeigt) werden in die Schraubenlöcher 400h, 411h eingeführt, um das Gehäuse 4 an dem Objekt zu fixieren, an welchem die Drossel installiert werden soll. Die Gestalt und die Anzahl der Anbringabschnitte 400, 411 werden passend gewählt. Wenn die Schraubenlöcher 411h des Seitenwandabschnitts 41 aus einem Metallrohr gebildet sind, weisen sie eine hervorragende Festigkeit auf, selbst wenn der Seitenwandabschnitt 41 aus einem Kunststoff hergestellt ist, wie nachstehend beschrieben wird.
  • Der Bodenplattenabschnitt 40 ist hier an der Unterseite installiert, kann aber auch an der Oberseite oder an den Seiten installiert sein.
  • Haftschicht
  • Der Bodenplattenabschnitt 40 ist zumindest an einem Abschnitt, der mit der Fläche (Bodenfläche 2d (5)) der Spule 2 auf der Installationsseite in Kontakt kommt, mit der Haftschicht 42 versehen.
  • Wenn sie eine einschichtige Struktur hat und aus einem isolierenden Material hergestellt ist, lässt sich die Haftschicht 42 einfach ausbilden, und sie kann als Isolator zwischen der Spule 2 und dem Bodenplattenabschnitt 40 dienen, selbst wenn der Bodenplattenabschnitt 40 metallisch ist. Wenn die Haftschicht 42 eine mehrschichtige Struktur aufweist und aus einem isolierenden Material hergestellt ist, lässt sich ihre Isolation weiter verbessern. Wenn sie eine mehrschichtige Struktur aus demselben Material aufweist, kann die Dicke der einzelnen Schichten reduziert werden. Bei Verwendung dünnerer Schichten kann selbst bei Vorliegen von Feinstlöchern die Isolation gewährleistet werden, indem die Feinstlöcher mit einer benachbarten anderen Schicht geschlossen werden. Wenn die Struktur unterdessen eine mehrschichtige Struktur aus unterschiedlichen Materialien ist, kann eine Vielzahl von Eigenschaften kombiniert werden, wie die Isolier- und Hafteigenschaften zwischen Spule 2 und Bodenplattenabschnitt 40 und die Wärmeableitung von der Spule 2 zum Bodenplattenabschnitt 40 und dergleichen. In diesem Fall ist mindestens eine Schicht aus einem isolierenden Material hergestellt.
  • Die Haftschicht 42 kann eine beliebige Gestalt aufweisen, solange ihre Fläche groß genug ist, dass sie in ausreichendem Maße zumindest mit der Fläche (Bodenfläche 2d) der Spule 2 auf der Installationsseite in Kontakt kommt. Hier ist, wie in 2 gezeigt, die Haftschicht 42 so gestaltet, dass sie auf die Gestalt der Fläche der Baugruppe 10 auf der Installationsseite, das heißt auf die Flächen sowohl der Spule 2 als auch des externen Kernabschnitts 32 auf der Installationsseite, gepasst werden kann. Demgemäß ist es möglich, sowohl die Spule 2 als auch den externen Kernabschnitt 32 so anzuordnen, dass sie in ausreichendem Maße in Kontakt mit der Haftschicht 42 kommen.
  • Insbesondere wird bevorzugt, dass die Haftschicht 42 eine mehrschichtige Struktur aufweist, die auf der Seite der Fläche, die mit der Fläche der Spule 2 auf der Installationsseite in Kontakt kommt, eine Klebeschicht aus einem isolierenden Material und auf der Seite, die mit dem Bodenplattenabschnitt 40 in Kontakt kommt, eine Wärmeableitungsschicht aus einem hochgradig thermisch leitfähigen Material umfasst. Die Haftschicht 42 umfasst in diesem Fall die Klebeschicht und die Wärmeableitschicht.
  • Die Klebeschicht kann vorzugsweise aus einem Material hergestellt sein, das eine hohe Haftung aufweist. Zum Beispiel kann die Klebeschicht aus einem isolierenden Klebstoff, im Speziellen einem Epoxidkleber, einem Acrylkleber oder dergleichen ausgebildet sein. Die Klebeschicht kann zum Beispiel ausgebildet werden, indem sie auf die Wärmeableitschicht aufgetragen wird, oder durch Siebdruck oder dergleichen. Für die Klebeschicht kann ein Folienklebstoff genutzt werden. Hier weist die Klebeschicht eine einschichtige Struktur aus einem isolierenden Klebstoff auf.
  • Die Wärmeableitschicht kann vorzugsweise aus einem Material mit hervorragender Wärmeableitung hergestellt sein, vorzugsweise aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von über 2 W / m·K. Die Wärmeableitschicht ist bevorzugt aus einem Material mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit von 3 W / m·K oder mehr, besonders bevorzugt von 10 W / m·K oder mehr, ferner bevorzugt von 20 W / m·K oder mehr und ganz besonders bevorzugt von 30 W / m·K oder mehr ausgebildet.
  • Die Wärmeableitschicht kann aus einem metallischen Material zum Beispiel als Material einer spezifischen Komponente, ausgebildet sein. Metallische Materialien weisen im Allgemeinen eine hohe thermische Leitfähigkeit auf, sind allerdings auch elektrisch leitfähige Materialien. Daher ist eine erhöhte Isolation der Klebeschicht wünschenswert. Die Wärmeableitschicht aus dem metallischen Material neigt dazu, schwerer zu sein. Unterdessen ist die Wärmeableitschicht vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das unter einem metallischen Element oder einem nichtmetallischen anorganischen Material ausgewählt ist wie etwa Oxiden, Carbiden, Nitriden von B und Si, wie etwa Keramik als Materialkomponente, die hervorragende Wärmeableitung und elektrische Isolation aufweisen. Im Speziellen kann es sich bei der Keramik zum Beispiel handeln um: Siliziumnitrid (Si3N4): 20 W / m·K bis 150 W / m·K, Aluminiumoxid (Al2O3): 20 W / m·K bis 30 W / m·K, Aluminiumnitrid (AlN): 200 W / m·K bis 250 W / m·K, Bornitrid (BN): 50 W / m·K bis 65 W / m·K oder Siliziumcarbid (SiC): 50 W / m·K bis 130 W / m·K. Die Wärmeableitschicht kann durch Nutzung eines Vakuumaufdampfverfahrens wie PVD und CVD aus der Keramik ausgebildet werden, oder es kann zum Beispiel eine gesinterte Platte aus der vorbenannten Keramik mit einem passenden Klebstoff an den Bodenplattenabschnitt 40 angeklebt werden.
  • Die Wärmeableitschicht kann aus einem Isolierharz (zum Beispiel Epoxidharz und Acrylharz) ausgebildet sein, das einen Füllstoff aus der Keramik als Materialkomponente enthält. Dieses Material macht es möglich, dass eine Wärmeableitschicht mit sowohl hervorragender Wärmeableitung als auch hervorragender elektrischer Isolation entsteht. Zudem sind in diesem Fall sowohl die Wärmeableitschicht als auch die Klebeschicht aus isolierenden Materialien hergestellt. Konkret ist die Haftschicht vollständig aus einem isolierenden Material ausgebildet und weist ferner hervorragende Isolation auf. Wenn der Klebstoff aus dem Isolierharz hergestellt ist, ist es möglich, eine hervorragende Haftung zwischen der Wärmeableitschicht und der Klebeschicht zu erreichen. Die mit der Wärmeableitschicht versehene Klebeschicht kann die Spule 2 sicher an den Bodenplattenabschnitt 40 ankleben. Die Klebeschicht und die Wärmeableitschicht können aus unterschiedlichen Klebstoffen hergestellt sein. Wenn allerdings die Haftschicht und die Wärmeableitschicht aus demselben Klebstoff hergestellt sind, ist es möglich, eine hervorragende Haftung zu erreichen und die Haftschicht einfach auszubilden. Die Haftschicht kann vollständig aus einem isolierenden Klebstoff ausgebildet sein, der den Füllstoff enthält. In diesem Fall weist die Haftschicht eine einschichtige Struktur aus, die aus einem einzigen Material ausgebildet ist.
  • Die Wärmeableitschicht kann beispielsweise durch Auftragen auf den Bodenplattenabschnitt 40 oder mittels Siebdruck einfach aus Harz, das Füllstoffe enthält, ausgebildet werden.
  • Die Wärmeableitschicht kann eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aufweisen. Im Falle der mehrschichtigen Struktur ist es möglich, für mindestens eine Schicht ein anderes Material zu benutzen. Zum'Beispiel kann die Wärmeableitschicht so ausgelegt sein, dass sie eine mehrschichtige Struktur zum Beispiel aus Materialien mit unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit aufweist.
  • Wenn eine Wärmeableitschicht bereitgestellt ist, ist es möglich, die Wärmeableitung sicherzustellen. Daher ist es möglich, bei der Konfiguration mit der Vergussmasse den Freiheitsgrad bei der Wahl verfügbarer Vergussmassen zu erhöhen. Zum Beispiel kann als Vergussmasse ein Harz mit schwacher Wärmeleitfähigkeit, wie etwa ein Harz ohne Füllstoff, benutzt werden.
  • Seitenwand
  • Der Seitenwandabschnitt 41 ist rahmenförmig (hier ist er rechteckig). Wenn das Gehäuse 4 durch Schließen einer Öffnung mit dem Bodenplattenabschnitt 40 montiert wird, ist der Seitenwandabschnitt 41 so angeordnet, dass er den Umfang der Baugruppe 10 umgibt, während die andere Öffnung offen ist. Hier weist der Seitenwandabschnitt 41 eine rechteckige Form auf, die in einem Bereich auf der Installationsseite an die äußere Gestalt des Bodenplattenabschnitts 40 angepasst ist, wenn die Drossel 1 an dem Objekt installiert ist, an dem sie fixiert wird. Der offene Bereich auf der Öffnungsseite weist eine gekrümmte Oberflächenform auf, die an die Außenumfangsfläche der Baugruppe 10 aus Spule 2 und Magnetkern 3 angepasst ist.
  • Der Seitenwandabschnitt 41 ist aus einem Isolierharz hergestellt. Selbst in dem Fall, dass die Spule 2 und der Seitenwandabschnitt 41 nahe beieinander angeordnet sind (zum Beispiel falls der Spalt zwischen der Außenumfangsfläche der Spule 2 und der Innenfläche des Seitenwandabschnitts 41 eine Abmessung von 0 mm bis ca. 1,0 mm hat), wie in 1 gezeigt, ist es möglich, eine hervorragende Isolation zwischen der Spule 2 und dem Seitenwandabschnitt 41 zu erzielen. Mit dem schmaleren Spalt ist es möglich, eine kompakte Drossel 1 bereitzustellen. Bei dem Isolierharz kann es sich um PBT-Harz, Urethanharz, PPS-Harz, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Harz (ABS-Harz) handeln.
  • Wenn der Seitenwandabschnitt 41 zumindest teilweise aus einem Metall (insbesondere einem nichtmagnetischen Metall wie etwa Aluminium oder Magnesium) hergestellt ist, ist es möglich, die Wärmeableitung und die Abschirmungsfunktion zu verbessern. Wenn der Seitenwandabschnitt 41, wie bei diesem Beispiel, vollständig aus einem Isolierharz ausgebildet ist, bietet er die folgenden vorteilhaften Effekte: 1. hervorragende Isolation zwischen Spule 2 und Gehäuse 4, 2. einfachere Fertigung durch Spritzgießen selbst bei komplizierter Form und 3. niedrigeres Gewicht.
  • Verfahren zur Verbindung
  • Der Bodenplattenabschnitt 40 und der Seitenwandabschnitt 41 sind über die vorstehend beschriebenen Verbindungsschrauben miteinander vereint. Es ist möglich, in Kombination mit den Verbindungsschrauben einen Klebstoff zu benutzen. Alternativ hierzu können der Bodenplattenabschnitt 40 und der Seitenwandabschnitt 41 auch nur durch den Klebstoff miteinander verbunden sein. In diesem Fall ist es zum Beispiel möglich, sowohl die für die Haftschicht 42 benutzte Klebeschicht auszubilden als auch eine Klebeschicht, die den Bodenplattenabschnitt 40 an den Seitenwandabschnitt 41 klebt. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, die Schritte des Aushärtvorgangs zu reduzieren, indem das Aushärten der Haftschicht 42 und das Aushärten der Klebeschicht, die den Bodenplattenabschnitt 40 an den Seitenwandabschnitt 41 klebt, gleichzeitig erfolgen. Demgemäß ist es möglich, die Produktivität zu verbessern.
  • Vergussmasse
  • In das Gehäuse 4 kann die Vergussmasse 6 (1) gefüllt werden. Die Vergussmasse 6 kann die in dem Gehäuse 4 aufgenommene Baugruppe 10 und so weiter sicher positionieren, die Baugruppe 10 und so weiter mechanisch schützen oder dieselbe vor Umwelteinflüssen schützen (Verbesserung der Korrosionseigenschaften) sowie je nach Material die Wärmeableitung und die Isolierung verbessern. Bei dieser Ausführungsform besteht zum Beispiel, solange das Ende des Wicklungsdrahts 2w nicht von der Vergussmasse bedeckt ist, die Möglichkeit, das Ende des Wicklungsdrahts 2w mit einer Anschlussklemme (nicht gezeigt) zu verbinden. Nach Anschluss des Endes des Wicklungsdrahts 2w mit der Anschlussklemme ist es möglich, auch den Anschlussabschnitt in der Vergussmasse einzubetten.
  • Bei der Vergussmasse 6 kann es sich um Epoxidharz, Urethanharz, Siliziumharz oder dergleichen handeln. Zudem kann die Vergussmasse hervorragende isolierende und wärmeleitende Füllstoffe enthalten, zum Beispiel mindestens eine Keramik, die unter Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Bornitrid, Mullit und Siliziumcarbid ausgewählt ist, um die Wärmeableitung zu verbessern.
  • Bei der mit der Vergussmasse 6 versehenen Ausführungsform ist es möglich, wenn ein Füllkörper (nicht gezeigt) zwischen dem Bodenplattenabschnitt 40 und dem Seitenwandabschnitt 41 vorgesehen ist, zu vermeiden, dass nicht ausgehärtetes Harz aus dem Spalt zwischen dem Bodenplattenabschnitt 40 und dem Seitenwandabschnitt 41 austritt. Wenn der Bodenplattenabschnitt 40 und der Seitenwandabschnitt 41 durch einen Klebstoff miteinander vereint werden, dient der Klebstoff dazu, jegliche Lücken zwischen dem Bodenplattenabschnitt 40 und dem Seitenwandabschnitt 41 dicht zu verschließen, um zu vermeiden, dass das nicht ausgehärtete Harz austritt, und der Füllkörper kann weggelassen werden.
  • << Fertigung der Drossel >>
  • Die Drossel 1 der vorstehenden Ausführungsform kann typischerweise durch folgende Schritte gefertigt werden: Herstellen der Baugruppe, Herstellen des Bodenplattenabschnitts, Fixieren der Baugruppe, Montieren des Gehäuses, Anordnen des Sensors und Einfüllen der Vergussmasse.
  • Herstellung der Baugruppe
  • Der Herstellungsvorgang für die Baugruppe 10 aus Spule 2 und Magnetkern 3 wird erläutert. Im Speziellen werden, wie in 3 gezeigt ist, die internen Kernabschnitte 31, die durch Überlagern der Kernstücke 31m und der Spaltmaterialien 31g ausgebildet werden, und ein Segmentstück 50a des Isolators 5 in die Spulenelemente 2a, 2b eingeführt. Hierbei wird der interne Kernabschnitt 31 in einer zylindrischen Gestalt ausgebildet und dadurch hergestellt, dass die Außenumfangsflächen des Stapels aus den Kernstücken 31m und Spaltmaterialien 31g mit einem Klebeband verbunden werden. Als Nächstes wird das andere Segment 50b des Isolators 5 in die anderen Stirnflächen der Spulenelemente 2a, 2b eingeführt. Die Kernstücke 31m und die Spaltelemente 31g können separat bereitgestellt werden, ohne mittels eines Klebebandes oder eines Klebstoffs miteinander vereint zu sein. In diesem Falle werden entweder die Kernstücke 31m von dem einen Segment 50a und die Spaltmaterialien 31g von dem anderen Segment 50b oder die Spaltmaterialien 31g von dem einen Segment 50a und die Kernstücke 31m von dem anderen Segment 50b gestützt und in die Spulenelemente 2a, 2b eingeführt.
  • Als Nächstes werden die Rahmenplattenabschnitte 52 und die externen Kernabschnitte 32 im Innern der Spule 2 derart angeordnet, dass die Stirnflächen der beiden Spulenelemente 2a, 2b und die Stirnfläche 31e des internen Kernabschnitts 31 zwischen die Rahmenplattenabschnitte 52 des Isolators 5 und zwischen die internen Stirnflächen 32e der externen Kernabschnitte 32 zwischengeordnet sind, wodurch die Baugruppe 10 ausgebildet wird. Bei dieser Ausführungsform sind die Stirnflächen 31e der internen Kernabschnitte 31 nicht von den Öffnungsabschnitten der Rahmenplattenabschnitte 52 bedeckt, so dass sie mit den internen Stirnflächen 32e der externen Kernabschnitte 32 in Kontakt kommen. Die Trennstücke 53a, 53b des Isolators 5 sind zwischen die beiden Spulenelemente 2a, 2b zwischengeordnet. Zwischen den beiden Spulenelementen 2a, 2b kann entsprechend den Dicken der Trennstücke 53a, 53b der Spalt g vorgesehen werden.
  • Herstellung des Bodenplattenabschnitts, Fixierung der Baugruppe
  • Wie in 2 gezeigt ist, kann der Bodenplattenabschnitt 40 mit der Haftschicht 42 dadurch hergestellt werden, dass eine Aluminiumplatte in eine vorbestimmte Gestalt gestanzt wird, um den Bodenplattenabschnitt 40 auszubilden, und Siebdruck auf einer Fläche erfolgt, um die Haftschicht 42 mit einer vorbestimmten Gestalt auszubilden. Als Nächstes wird die montierte Baugruppe 10 an der Haftschicht 42 befestigt und dann durch gebührendes Aushärten der Haftschicht 42 an dem Bodenplattenabschnitt 40 fixiert.
  • Mit der Haftschicht 42 ist es möglich, feste Haftung zwischen Spule 2 und Bodenplattenabschnitt 40 zu erzielen und die Spule 2 und die externen Kernabschnitte 32 sowie die zwischen das Paar externer Kernabschnitte 32 zwischengeordneten internen Kernabschnitte 31 sicher zu positionieren. Demgemäß ist es möglich, den aus den internen Kernabschnitten 31 und den externen Kernabschnitten 32 gebildeten Magnetkern 3 zu einem Ring zu auszubilden, ohne dass die internen Kernabschnitte 31 durch einen Klebstoff an die externen Kernabschnitte 32 geklebt oder die Kernstücke 31m mit einem Klebstoff mit den Spaltmaterialien 31g vereint werden oder dergleichen. Zusätzlich wird die Haftschicht 42 durch den Klebstoff gebildet, wodurch es möglich wird, die Baugruppe 10 sicher an der Haftschicht 42 zu fixieren.
  • Montieren des Gehäuses
  • Der Seitenwandabschnitt 41 ist derart angeordnet, dass er den Bodenplattenabschnitt abdeckt und die Außenumfangsfläche der Baugruppe 10 umfängt. Der Bodenplattenabschnitt 40 und der Seitenwandabschnitt 41 sind mittels separat bereitgestellter Schrauben (nicht gezeigt) miteinander vereint. Bei diesem Prozess ist es, wie in 1 gezeigt, möglich, das kastenförmige Gehäuse 4 zu montieren und die Baugruppe 10 in dem Gehäuse 4 unterzubringen.
  • Anordnen des Sensors
  • Zunächst wird der Sensor 7 an dem Sensorhalter 8 montiert. Der Sensor 7 wird an dem Befestigungsabschnitt 8a des Sensorhalters 8 befestigt und dann derart angeordnet, dass er zwischen den Befestigungsabschnitt 8a und den Halteabschnitt 8b zwischengeordnet ist und mit dem Sensorhalter 8 gehalten wird. Bei dieser Ausführungsform wird der Sensor 7 in einer Zwischenposition in Breitenrichtung des Sensorhalters 8 gehalten. Als Nächstes wird der Sensorhalter 8, der den Sensor 7 hält, in dem trapezförmigen Raum oberhalb der beiden Spulenelemente 2a, 2b angeordnet. Hier wird der Trennabschnitt 8c des Sensorhalters 8 in den Spalt g eingeführt, der zwischen den Spulenelementen 2a, 2b vorgesehen ist, und dann rasten die Haken 8f des Sensorhalters 8 und die Einrastabschnitte 53e der Rahmenplattenabschnitte 52 ineinander ein, so dass sie miteinander vereint sind. Bei dieser Ausführungsform wird, wie in 5 gezeigt, der Sensor 7, der nicht von dem Befestigungsabschnitt 8a und dem Halteabschnitt 8b des Sensorhalters 8 bedeckt ist, an geeigneten Positionen in den abgerundeten Eckabschnitten auf der Oberseite beider Spulenelemente 2a, 2b in Kontakt mit der Spule 2 gehalten. Der Teil des Drahts 71, der mit dem Sensor 7 verbunden ist, wird ebenfalls von dem Halteabschnitt 8b bedeckt und ist über den Endabschnitt des Halteabschnitts 8b aus der Drossel 1 herausgeführt.
  • Hier wird der Sensor 7 an dem Sensorhalter 8 montiert, und dann werden der Befestigungsabschnitt 8a und der Halteabschnitt 8b des Sensorhalters 8 in dem trapezförmigen Raum angeordnet. Es ist auch möglich, den Befestigungsabschnitt 8a und den Halteabschnitt 8b des Sensorhalters 8 in dem trapezförmigen Raum anzuordnen und dann den Sensor 7 an dem Sensorhalter 8 zu montieren. In diesem Fall wird der Trennabschnitt 8c des Sensorhalters 8 in den Spalt g eingeführt und mit dem Rahmenplattenabschnitt 52 vereint. Mit dem Abschnitt 8g zwischen den Haken 8f und den Einrastabschnitten 53e ist es möglich, den Sensorhalter 8 zu entnehmen, bevor die Haken 8f an die Einrastabschnitte 53e anstoßen, und den Sensor 7 bei dieser Ausführungsform zu montieren.
  • Einfüllen der Vergussmasse
  • Es ist möglich, die mit der Vergussmasse 6 versehene Drossel 1 dadurch auszubilden, dass die Vergussmasse 6 in das Gehäuse 4 eingefüllt und dann ausgehärtet wird. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, auch den Sensor 7 und den Draht 71 mit der Vergussmasse 6 zu fixieren.
  • <<Nutzung>>
  • Die vorstehend erwähnte Drossel 1 kann vorzugsweise als Komponente einer Stromrichtereinrichtung genutzt werden, die in Fahrzeugen, typischerweise in elektrisch angetriebenen Autos und in Hybridautos, installiert ist, wobei die Speisebedingung herrscht, dass zum Beispiel der maximale Strom (Gleichstrom) von 100 A bis 1000 A reicht, eine durchschnittliche Spannung von 100 V bis 1000 V reicht und eine verwendete Frequenz von 5 kHz bis 100 kHz reicht.
  • <<Effekt>>
  • Wie in 5 gezeigt ist, ist bei der Drossel 1 gemäß dieser Ausführungsform die Spule 2 derart angeordnet, dass sie eine vorbestimmte Gestalt hat, und der Sensor 7 ist in dem trapezförmigen Raum angeordnet, der von den abgerundeten Eckabschnitten 21 gebildet wird, also einem spezifischen Bereich, der durch die vorbestimmte Gestalt der Spule 2 ausgebildet ist. Bei dieser Konfiguration ist es möglich, eine mechanischen Spannung zu reduzieren, die auf den Sensor 7 einwirkt (Spannung, die durch eine thermisch ausgedehnte Spule 2 ausgeübt wird), oder die einwirkende Spannung im Wesentlichen zu eliminieren. Demgemäß kann verhindert werden, dass der Sensor 7 durch die Spannung beschädigt wird, was es der Drossel 1 ermöglicht, die Temperatur der Spule 2 adäquat zu messen. Darüber hinaus ist bei der Drossel 1 der Sensor 7 in dem toten Raum angeordnet, nämlich in dem Raum (Bereich oberhalb der Tangente lc in dem trapezförmigen Raum), in dem kaum oder im Wesentlichen keine mechanische Spannung anliegt. Demgemäß kann die Drossel 1 kompakt gestaltet werden, ohne dass sie durch die Anordnung des Sensors 7 oder den Schutz des Sensors 7 größer wird.
  • Bei der Drossel 1 gemäß dieser Ausführungsform ist es mit Benutzung des Sensorhalters 8, der aus einem von dem Isolator 5 unabhängigen Element hergestellt ist, möglich, den Sensor 7 sicher an einer geeigneten Position in Bezug auf die Spule zu halten. Daher kann selbst dann, wenn die Vergussmasse 6 bereitgestellt ist, eine physikalische Größe wie etwa die Temperatur der Spule auf geeignete Weise gemessen werden, was es möglich macht, die Zuverlässigkeit des Messwerts zu verbessern. Der Sensor 7 wird insbesondere in Kontakt mit der Spule 2 gehalten, was es möglich macht, die physikalische Größe an der nächsten Position zur Spule 2 zu messen, was die Zuverlässigkeit des Messwerts weiter verbessert. Darüber hinaus kann der Sensor 7 an dem Sensorhalter 8 montiert und anschließend in dem trapezförmigen Raum untergebracht werden, und dadurch ist es möglich, den Sensor 7 einfach anzuordnen und eine hervorragende Produktivität zu erzielen. Im Speziellen weist der Sensorhalter 8 eine Länge auf, die größer als die Gesamtlänge des Sensors 7 in Axialrichtung ist, so dass der Sensor im Wesentlichen nur mit dem zu messenden Objekt in Kontakt kommt, und die Messung einer physikalischen Größe für andere Objekte als das zu messende Objekt verhindert wird. Der Sensorhalter 8 wird positioniert, indem er in den Isolator 5 (Rahmenplattenabschnitt 52) einrastet, und dadurch daran gehindert, sich zu lösen. Darüber hinaus ist es, wenn Sensorhalter 8 und Isolator 5 miteinander verrastet sind, aufgrund des Abstands 8g zwischen den Haken 8f und den Einrastabschnitten 53e möglich, den Sensorhalter 8 zu entfernen, bevor die Haken 8f an die die Einrastabschnitte 53e anstoßen, und den Sensor 7 jederzeit einfach in den Sensorhalter 8 einzusetzen und aus diesem zu entnehmen.
  • <Zweite Ausführungsform>
  • Bei der vorstehend erwähnten ersten Ausführungsform wurde eine Ausführungsform erläutert, bei welcher der Bodenplattenabschnitt 40 und der Seitenwandabschnitt 41 von unabhängigen Elementen ausgebildet sind. Alternativ hierzu ist es auch möglich, ein Gehäuse bereitzustellen, das aus einem Kasten ausgebildet ist und bei dem der Bodenplattenabschnitt und der Seitenwandabschnitt einstückig miteinander ausgebildet sind. Bei dieser Konfiguration ist es möglich, wenn das Gehäuse wie vorstehend erwähnt vollständig aus einem Metall wie etwa Aluminium hergestellt ist, das gesamte Gehäuse als Wärmeableitweg zur Verbesserung der Wärmeableitung zu nutzen.
  • <Dritte Ausführungsform>
  • Bei den oben erwähnten Ausführungsformen wurde eine Ausführungsform erläutert, bei denen ein Gehäuse vorgesehen ist. Alternativ hierzu ist auch eine Konfiguration möglich, bei der kein Gehäuse vorgesehen ist. Diese Konfiguration kommt ohne Gehäuse aus und ist daher kompakt. Wenn weiterhin der Außenumfang der Baugruppe 10 mittels Spritzgießen mit einem Harz überzogen wird, ist es möglich: 1. den Sensor 7 sicher mit dem Harz in dem trapezförmigen Raum der Spule 2 zu fixieren, um ein Lösen oder Verschieben des Sensors 7 verhindern, 2. die Baugruppe 10 vor Umwelteinflüssen oder mechanisch zu schützen und 3. je nach dem verwendeten Harzmaterial die Wärmeableitung zu verbessern. Bei dem Harz kann es sich um Epoxidharz, ungesättigten Polyester, Urethanharz, PPS-Harz, PBT-Harz, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Harz (ABS-Harz) handeln. Wenn dieses Harz ähnlich wie die Vergussmasse den Füllstoff enthält, kann es die Wärmeableitung verbessern.
  • <Vierte Ausführungsform>
  • Die Drosseln gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform können zum Beispiel als Komponenten von Wandlern genutzt werden, die in Fahrzeugen und dergleichen installiert sind, oder als Komponenten von Stromrichtereinrichtungen, die mit den Wandlern versehen sind.
  • Zum Beispiel ist, wie in 6 gezeigt ist, ein Fahrzeug 1200 wie etwa ein Hybridauto oder ein Elektrofahrzeug mit einer Hauptbatterie 1210, einer mit der Hauptbatterie 1210 verbundenen Stromrichtereinrichtung 1100 und einem Motor (einer Last) 1220 versehen, der durch elektrische Leistung aus der Hauptbatterie 1210 angetrieben wird und zum Fahren genutzt wird. Der Motor 1220 ist typischerweise ein Drehstrommotor, treibt Räder 1250 zum Fahren an und dient als Stromgenerator für die Regeneration. Im Falle eines Hybridautos ist das Fahrzeug 1200 zusätzlich zu dem Motor 1220 mit einer Kraftmaschine versehen. 6 zeigt als Abschnitt zum Laden des Fahrzeugs 1200 einen Einlass, der mit einem Stecker versehen sein kann.
  • Die Stromrichtereinrichtung 1100 ist mit einem Wandler 1110 versehen, der mit der Hauptbatterie 1210 verbunden ist, und mit einem Wechselrichter, der mit dem Wandler 1110 verbunden ist und eine Gleichstrom-Wechselstrom-Umrichtung durchführt. Wenn das Fahrzeug 1200 fährt, setzt der in diesem Beispiel gezeigte Wandler 1110 die Gleichspannung (Eingangsspannung) der Hauptbatterie 1210 um 200 V bis 300 V auf ca. 400 V bis 700 V hoch und führt diesen elektrischen Strom dem Wechselrichter 1120 zu. Der Wandler 1110 setzt die von dem Motor 1220 über den Wechselrichter 1120 ausgegebene Gleichspannung (Eingangsspannung) auf die an die Hauptbatterie 1210 angepasste Gleichspannung herab und lädt die Hauptbatterie 1210 mit Strom. Der Wechselrichter 1120 richtet den am Wandler 1110 hochgesetzten Gleichstrom in einen vorbestimmten Wechselstrom um und liefert elektrische Leistung zum Betrieb des Fahrzeugs 1200 an den Motor 1220 und richtet den vom Motor 1220 ausgegebenen Wechselstrom in Gleichstrom um und gibt diesen zur Regeneration an den Wandler 1110 aus.
  • Wie in 7 gezeigt ist, ist der Wandler 1110 mit einer Vielzahl Schaltelemente 1111, einer Treiberschaltung 1112 zum Steuern des Betriebs der Schaltelemente 1111 und einer Drossel L versehen und führt EIN/AUS-Schaltvorgänge zum Wandeln der Eingangsspannung (hier Hochsetzen und Herabsetzen der Spannung) durch. Für die Schaltelemente 1111 werden Leistungsbauelemente wie Feldeffekttransistoren (FET) und bipolare Transistoren mit isoliertem Gate (IGBT) benutzt. Die Drossel L nutzt die Spuleneigenschaften dazu, Fluktuationen des durch Schaltungen fließenden elektrischen Stroms zu verhindern, und dient dazu, die von dem Schaltvorgang verursachten Fluktuationen des elektrischen Stroms zu glätten. Die oben beschriebene Drossel gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform ist als die Drossel L bereitgestellt. Da die Drossel 1 die hervorragende Wärmeableitung und Isolation sowie hervorragende Produktivität und dergleichen aufweist, können die Stromrichtereinrichtung 1100 und der Wandler 1110 hervorragende Wärmeableitung und Isolation sowie hervorragende Produktivität aufweisen.
  • Zusätzlich zu dem Wandler 1110 ist das Fahrzeug 1200 mit einem Wandler 1150 für die Stromquelle der Hilfsmaschine versehen, die mit der Hauptbatterie 1210 als Stromversorgungseinrichtung verbunden ist, und mit einem Wandler 1160, der mit einer Hilfsbatterie 1230, die als Antriebsquelle für eine Hilfsmaschinengruppe 1240 dient, und der Hauptbatterie 1210 verbunden ist und die hohe Spannung der Hauptbatterie 1210 in niedrige Spannung umwandelt. Der Wandler 1110 führt typischerweise eine Gleichstromwandlung durch, während der Wandler 1150 für die Stromversorgungseinrichtung und der Wandler 1160 für die Stromquelle der Hilfsmaschine eine Gleichrichtung durchführt. Der Wandler 1150 für die Stromversorgungseinrichtung kann auch eine Gleichstromwandlung durchführen. Die Drosseln des Wandlers 1150 für die Stromversorgungseinrichtung und des Wandlers 1160 für die Stromquelle der Hilfsmaschine können dieselbe Konfiguration wie die obenstehenden Drosseln gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform aufweisen. Es ist möglich, die Spulen mit auf geeignete Weise modifizierten Abmessungen und Größen zu nutzen. Es ist außerdem möglich, die vorstehenden Drosseln gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform für Wandler zu nutzen, die elektrische Eingangsleistung wandeln, für Wandler, die lediglich Spannung hochsetzen, oder für Wandler, die lediglich Spannung herabsetzen.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen eingeschränkt, und es ist möglich, geeignete Modifikationen vorzunehmen, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Zum Beispiel kann der Sensor durch den Sensorhalter fixiert und in dem von den abgerundeten Eckabschnitten der Spulenabschnitte umgebenen trapezförmigen Raum auf der Unterseite der Drossel angeordnet sein.
  • GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
  • Die Drossel der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise als Komponente von Stromrichtereinrichtungen und verschiedenen Wandlern wie etwa Wandlern (typischerweise Gleichstromwandlern) zur Installation in Fahrzeugen wie Hybridautos, Plug-in-Hybridautos, Elektroautos, Brennstoffzellenautos und Wandlern für Klimaanlagen benutzt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Drossel
    10
    Baugruppe
    2
    Spule
    2a, 2b
    Spulenelement
    2r
    Spulenverbindungsabschnitt
    2w
    Wicklungsdraht
    2e
    Ende des gewickelten Drahts
    2d
    untere Fläche
    2u
    obere Fläche
    21
    abgerundeter Eckabschnitt
    22, 23
    linearer Abschnitt
    3
    Magnetkern
    31
    interner Kernabschnitt
    31e
    Stirnfläche
    31m
    Kernstück
    31g
    Spaltmaterial
    32
    externer Kernabschnitt
    32e
    innere Stirnfläche
    4
    Gehäuse
    40
    Bodenplattenabschnitt
    41
    Seitenwandabschnitt
    42
    Haftschicht
    400, 411
    Anbringungsabschnitt
    400h, 411h
    Schraubenloch
    5
    Isolator
    50a, 50b
    Segment
    51
    röhrenförmiger Abschnitt
    52
    Rahmenplattenabschnitt
    52p
    Grundfläche
    52a, 53b
    Trennstück
    53e
    Einrastabschnitt
    6
    Vergussmasse
    7
    Sensor
    7a
    wärmeempfindliches Element
    7b
    Schutzabschnitt
    71
    Draht
    8
    Sensorhalter
    8a
    Befestigungsabschnitt
    8b
    Halteabschnitt
    8c
    Trennabschnitt
    8d
    Hauptabschnitt
    8e
    Einrastabschnitt
    8f
    Haken
    8g
    Spalt
    1100
    Stromrichtereinrichtung
    1110
    Wandler
    1111
    Schaltelement
    1112
    Treiberschaltung
    L
    Drossel
    1120
    Wechselrichter
    1150
    Wandler für Stromversorgungseinrichtung
    1160
    Wandler für Hilfsmaschinen-Stromquelle
    1200
    Fahrzeug
    1210
    Hauptbatterie
    1220
    Motor
    1230
    Hilfsbatterie
    1240
    Hilfsmaschinengruppe
    1250
    Rad

Claims (7)

  1. Drossel, die aufweist: eine Spule mit einem Paar miteinander verbundener Spulenelemente, einen Magnetkern mit einem Paar interner Kernabschnitte, die im Innern der Spulenelemente angeordnet sind, und einem externen Kernabschnitt, der die internen Kernabschnitte miteinander verbindet, um einen geschlossenen magnetischen Feldlinienweg auszubilden, und einen Isolator, der zwischen der Spule und dem Magnetkern angeordnet ist, wobei die Drossel einen Sensor zur Messung einer physikalischen Größe während des Betriebs der Drossel aufweist sowie einen Sensorhalter, der aus einem von dem Isolator unabhängigen Element gebildet ist und den Sensor hält, wobei jedes Spulenelement einen durch spiralförmiges Wickeln eines Wicklungsdrahts ausgebildeten röhrenförmigen Körper und eine Stirnfläche aufweist, die derart gestaltet ist, dass sie abgerundete Eckabschnitte mit abgerundeten Ecken aufweist, und die Spulenelemente derart parallel angeordnet sind, dass die Achsen der Spulenelemente parallel zueinander angeordnet sind, und wobei der Sensor in einem trapezförmigen Raum angeordnet ist, der zwischen den abgerundeten Eckabschnitte angeordnet ist, die einander in den Spulenelementen zugewandt sind.
  2. Drossel nach Anspruch 1, wobei der Sensorhalter mit einem Halteabschnitt versehen ist, der den Sensor bedeckt, und wobei der Halteabschnitt eine Länge von mindestens einer Gesamtlänge des Sensors in Axialrichtung aufweist.
  3. Drossel nach Anspruch 2, wobei Halteabschnitt einen Abschnitt eines an den Sensor angeschlossenen Drahts bedeckt.
  4. Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Sensorhalter mit einem Trennabschnitt versehen ist, der zwischen den Spulenelementen angeordnet ist.
  5. Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Sensorhalter mit einem Einrastabschnitt versehen ist, der mit dem Isolator verrastet ist.
  6. Wandler, der mit der Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 5 versehen ist.
  7. Stromrichtereinrichtung, die mit dem Wandler nach Anspruch 6 versehen ist.
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