DE112014006060T5

DE112014006060T5 - Drossel

Info

Publication number: DE112014006060T5
Application number: DE112014006060.7T
Authority: DE
Inventors: Shinichirou Yamamoto; Yukinori Yamada; Kazuhiro Inaba; Masayuki Kato
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: 2013-12-26
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2016-09-08
Also published as: US10141093B2; US20160322150A1; CN105849833A; JP6288513B2; WO2015098876A1; JP2015144237A

Abstract

Bereitgestellt wird eine Drossel mit einer überlegenen Wärmeableitleistung. Die Drossel weist eine Spule auf, die aus einem gewickelten Spulendraht gefertigt ist, und einen Magnetkern, an dem die Spule angeordnet ist und der einen geschlossenen Magnetpfad bildet. Der Magnetkern weist einen Innenkernabschnitt auf, der auf der Innenseite der Spule angeordnet ist, und eine Wärmeableitfolie, die wenigstens teilweise zwischen einer Innenumfangsfläche der Spule und einer Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts, die sich gegenüber der Innenumfangsfläche der Spule befindet, eingefügt ist, und wobei sich die Wärmeableitfolie in Kontakt mit der Spule und dem Innenkernabschnitt befindet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drossel, die beispielsweise in Grundkomponenten von fahrzeuginternen Gleichstromwandlern (DC/DC) oder Stromwandlungssystemen, die in Fahrzeugen wie etwa Hybridfahrzeugen verbaut sind, verwendet wird. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Drossel, die eine hervorragende Wärmeableitleistung aufweist.
Technischer Hintergrund
Drosseln zählen zu den Komponenten von Schaltungen für das Erhöhen oder Verringern von elektrischen Spannungen. So offenbaren beispielsweise die Patentdokumente 1 und 2 Drosseln für den Einsatz in einem Wandler, der in Fahrzeugen wie beispielsweise Hybridfahrzeugen verbaut ist, sowie Drosseln, die eine aus einem gewickelten Spulendraht gefertigte Spule aufweisen, und einen ringförmigen Magnetkern, an dem die Spule angeordnet ist.
Patentdokument 1 offenbart eine Drossel, die eine Spule aufweist, und einen Magnetkern mit einem Innenkernabschnitt, der auf der Innenseite der Spule angeordnet ist, und Außenkernabschnitte, die von der Spule freiliegen, wobei die Drossel eine Ausgestaltung aufweist, in welcher eine Baugruppe bestehend aus der Spule und dem Magnetkern an einer Wärmesenke angeordnet ist. Bei dem Innenkernabschnitt handelt es sich um einen Stapelkörper, in dem geteilte Kerne (Kernstücke) und Abstandsplatten abwechselnd gestapelt sind. Bei den Kernstücken kann es sich um einen Formkörper aus Magnetpulver handeln oder um einen Stapelkörper, in dem mehrere magnetische dünne Platten gestapelt sind (beispielsweise elektromagnetische Stahlbleche). Des Weiteren ist ein Paar von inneren Spulenkörpern am Außenumfang des Innenkernabschnitts angeordnet, um die Isolierung zwischen der Spule und dem Innenkernabschnitt zu verbessern. Patentdokument 1 offenbart, dass durch Fixieren und Montieren der Wärmesenke, auf der die Baugruppe verbaut ist, an einem Kühlsockel, an dem die Drossel angebracht werden soll, die Wärmesenke als Wärmeableitpfad von der Baugruppe zum Kühlsockel verwendet wird und dadurch die Wärmeableitleistung der Drossel verbessert wird.
Patentdokument 2 offenbart, dass es sich bei einem Innenkern um einen Stapelkörper handelt, in dem die Kernbereiche (Kernstücke) und die Abstandsplatten abwechselnd gestapelt sind, in dem die Kernbereiche und die Abstandsplatten mit einem Cyanoacrylat-Haftmittel aneinandergehaftet sind, und der innere Kern durch Umspritzen eines thermoplastischen Harzes einstückig gebildet ist.
VORBEKANNTE TECHNISCHE DOKUMENTE
Patentdokumente

Patentdokument Nr. 1: JP 2013-135191A
Patentdokument Nr. 2: JP 2013-84767A

ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABEN
In den vergangenen Jahren sind Drosseln für den Einsatz in Hybridfahrzeugen und dergleichen nicht selten hohen Frequenzen und hohen Strömen ausgesetzt; es ist somit wahrscheinlich, dass eine in Spulen und Magnetkernen von Drosseln erzeugte Wärme ansteigt. Wenn die Spule und der Magnetkern die Wärme nicht in ausreichendem Maße ableiten, besteht das Risiko, dass die Drossel unzuverlässig arbeitet.
In herkömmlichen Drosseln wird die in der Spule und dem Magnetkern erzeugte Wärme an eine Wärmesenke oder dergleichen übertragen, auf der die Baugruppe platziert ist, und wird an die Umgebung (Einbauziel) abgeleitet. Da der Innenkernabschnitt des Magnetkerns am Außenumfang des Innenkernabschnitts mit den Spulenkörpern versehen ist oder mit einem Harz bedeckt ist, wird die in dem Innenkernabschnitt erzeugte Wärme an die Außenkernabschnitte übertragen und wird vorwiegend über die Außenkernabschnitte abgeleitet. Da jedoch ein Wärmeableitpfad vom Innenkernabschnitt zu jedem Außenkernabschnitt lang ist, kann die Wärme des Innenkernabschnitts nur schwer an den Außenkernabschnitt übertragen und abgeleitet werden, und die Temperatur des Innenkernabschnitts steigt tendenziell an. Besonders signifikant ist der Temperaturanstieg in der Nähe eines Zwischenteils des Innenkernabschnitts, das zwischen dem Paar von Außenkernabschnitten angeordnet ist. Des Weiteren sind die Abstandsplatten für gewöhnlich aus einem Harz gefertigt und weisen somit eine niedrige thermische Leitfähigkeit auf. Falls daher der Innenkernabschnitt eine Ausgestaltung aufweist, in welcher Kernstücke und Abstandsplatten abwechselnd gestapelt sind, dienen die Abstandsplatten als Faktor für das Vermeiden der Wärmeübertragung, und die Wärme kann somit nur schwer von den Kernstücken zwischen den Abstandsplatten an die Außenkernabschnitte übertragen und vom Innenkernabschnitt abgeleitet werden. Dementsprechend gibt es einen Bedarf für das Verbessern der Wärmeableitleistung des Innenkernabschnitts und das Entwickeln einer Drossel, die eine hervorragende Wärmeableitleistung aufweist.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drossel bereitzustellen, die eine hervorragende Wärmeableitleistung aufweist.
MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABE
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Drossel eine Spule auf, die aus einem gewickelten Spulendraht gefertigt ist, und einen Magnetkern, an dem die Spule angeordnet ist und der einen geschlossenen Magnetpfad bildet, wobei der Magnetkern einen Innenkernabschnitt aufweist, der auf der Innenseite der Spule angeordnet ist, wobei die Drossel ferner eine Wärmeableitfolie umfasst, die wenigstens teilweise zwischen einer Innenumfangsfläche (bzw. inneren umlaufenden Fläche) der Spule und einer Außenumfangsfläche (bzw. äußeren umlaufenden Fläche) des Innenkernabschnitts, die sich gegenüber der Innenumfangsfläche der Spule befindet, eingefügt ist, und wobei sich die Wärmeableitfolie in Kontakt mit der Spule und dem Innenkernabschnitt befindet.
EFFEKT DER ERFINDUNG
Die vorstehend beschriebene Drossel weist eine hervorragende Wärmeableitleistung auf.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Drossel gemäß Ausführungsform 1 schematisch darstellt.
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die die Drossel gemäß Ausführungsform 1 schematisch darstellt.
3 ist eine horizontale Querschnittsansicht, die die Drossel gemäß Ausführungsform 1 schematisch darstellt.
4 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die die Drossel gemäß Ausführungsform 1 schematisch darstellt.
5 ist eine schematische Darstellung, die der Spule gegenüberliegende Regionen einer inneren Stirnfläche eines Außenkernabschnitts der Drossel gemäß Ausführungsform 1 veranschaulicht.
6 ist eine schematische Darstellung, die eine Modifikation eines Magnetkerns der Drossel gemäß Ausführungsform 1 veranschaulicht.
7 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Drossel gemäß Ausführungsform 2 schematisch darstellt.
8 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Drossel gemäß Ausführungsform 3 schematisch darstellt.
9 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die die Drossel gemäß Ausführungsform 3 schematisch darstellt.
10 ist eine horizontale Querschnittsansicht, die die Drossel gemäß Ausführungsform 3 schematisch darstellt.
11 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Modifikation der in der Drossel gemäß Ausführungsform 3 einbegriffenen Wärmeableitfolien schematisch darstellt.
12 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die eine Modifikation der bei der Drossel gemäß Ausführungsform 3 einbegriffenen Wärmeableitfolien schematisch darstellt.
13 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel für einen Nutzungszustand der Drossel gemäß Ausführungsform 3 veranschaulicht.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
VERANSCHAULICHUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Zuerst werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung der Reihe nach beschrieben.

(1) Die Drossel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine aus einem gewickelten Spulendraht gefertigte Spule auf, und einen Magnetkern, an dem die Spule angeordnet ist und der einen geschlossenen Magnetpfad bildet. Der Magnetkern weist einen Innenkernabschnitt auf, der auf der Innenseite der Spule angeordnet ist.

Außerdem ist die Drossel mit einer Wärmeableitfolie versehen, die wenigstens teilweise zwischen einer Innenumfangsfläche der Spule und einer Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts, die sich gegenüber der Innenumfangsfläche der Spule befindet, eingefügt ist, und wobei sich die Wärmeableitfolie in Kontakt mit der Spule und dem Innenkernabschnitt befindet.
Indem die Wärmeableitfolie zwischen der Spule und dem Innenkernabschnitt eingefügt ist, so dass sie damit in Kontakt ist, kann die Drossel die Wärme des Innenkernabschnitts über die Wärmeableitfolie an die Spule übertragen und über die Spule ableiten. Mit anderen Worten ist es möglich, den Wärmeableitpfad vom Innenkernabschnitt zur Spule sicherzustellen. Dementsprechend kann die Drossel die Wärmeableitleistung des Innenkernabschnitts verbessern und für eine überlegene Wärmeableitleistung sorgen.

(2) Gemäß einem Aspekt der Drossel kann die Wärmeableitfolie an wenigstens einem Teil einer einbauzielseitigen Oberfläche der äußeren Umfangsfläche des Innenkernabschnitts angeordnet sein, wobei die einbauzielseitige Oberfläche einem Einbauziel gegenüberliegt.

Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt wird dadurch, dass die Wärmeableitfolie an der einbauzielseitigen Oberfläche angeordnet ist, über die Spule ein Wärmeableitpfad vom Innenkernabschnitt zum Einbauziel gebildet, wodurch es möglich ist, den Wärmeableitpfad vom Innenkernabschnitt zum Einbauziel zu verkürzen. Dementsprechend kann die Wärme des Innenkernabschnitts leicht über die Spule an das Einbauziel (beispielsweise ein Kühlsockel) übertragen und effizient abgeleitet werden, was eine Verbesserung der Wärmeableitleistung ermöglicht.

(3) Gemäß einem Aspekt der Drossel kann die Wärmeableitfolie aus einem elastischen Material gefertigt sein und sich bei Einschluss zwischen der Spule und dem Innenkernabschnitt elastisch verformen.

Herkömmlicherweise weist eine Drossel eine Ausgestaltung auf, bei der beispielsweise eine Baugruppe bestehend aus einem Kern und einer Spule in einem Gehäuse untergebracht ist, wobei das Gehäuse mit einem Dichtungsmaterial gefüllt ist, oder die Peripherie der Baugruppe mit einem Harz umgossen ist. Im Hinblick auf eine Reduzierung der Größe, des Gewichts und der Kosten der Drossel wurde jedoch in Betracht gezogen, das Dichtungsmaterial oder das Formharz wegzulassen. Alternativ wurde als eine weitere Ausgestaltung außerdem vorgeschlagen, dass die Drossel in ein flüssiges Kühlmittel eingetaucht wird und von dem flüssigen Kühlmittel durch Zirkulation des flüssigen Kühlmittels zwangsgekühlt wird. In diesem Fall ist die Spule, falls die Spule mit einem Dichtungsmaterial oder einem Formharz bedeckt ist, nicht in der Lage, in direkten Kontakt zu dem flüssigen Kühlmittel zu treten, und es kann im Hinblick auf eine Verbesserung der Wärmeableitwirkung durch das flüssige Kühlmittel in Betracht gezogen werden, das Dichtungsmaterial oder das Formharz wegzulassen. Wird jedoch das Dichtungsmaterial oder das Formharz weggelassen, ist die Spule nicht am Kern fixiert, und die Spule kann, bedingt durch Vibrationen der Spule oder des Kerns zum Zeitpunkt des Drosselbetriebs, durch Außeneinflüsse oder dergleichen, in axialer Richtung, in radialer Richtung oder in Umfangsrichtung bewegt werden. Falls die Spule in Bezug auf den Kern bewegt wird, kann die Spule gegen den Kern stoßen oder gegen den Kern reiben, oder benachbarte Windungen der Spule können aneinander stoßen oder aneinander reiben, was Störungen verursacht. Des Weiteren besteht, falls ein beschichteter Draht für die Spule verwendet wird, das Risiko, dass die Isolationsbeschichtung der Spule durch das Stoßen oder das Reiben gegen den Kern oder dergleichen beschädigt wird.
Gemäß dem vorstehenden Aspekt wird eine Wärmeableitfolie wenigstens teilweise zwischen der Spule und dem Innenkernabschnitt eingefügt und hierbei elastisch verformt, und durch die elastische Verformung der Wärmeableitfolie wird Druck auf die Spule ausgeübt. Dadurch, dass die Wärmeableitfolie Druck auf die Spule ausübt, kann eingeschränkt werden, dass sich die Spule, bedingt durch Vibrationen der Spule oder des Magnetkerns zum Zeitpunkt des Drosselbetriebs, durch Vibrationen, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist, oder durch Außeneinflüsse (beispielsweise durch Zirkulation des flüssigen Kühlmittels) oder dergleichen, in Bezug auf den Innenkernabschnitt in axialer Richtung, in radialer Richtung oder in Umfangsrichtung bewegt. Da die Bewegung der Spule eingeschränkt ist, kann unterdrückt werden, dass die Spule gegen den Magnetkern (den Innenkernabschnitt oder einen Außenkernabschnitt) stößt oder reibt, oder es kann unterdrückt werden, dass benachbarte Windungen der Spule gegeneinander stoßen oder reiben. Dementsprechend ist es möglich, sich durch Stoßen oder Reiben ergebende Störungen und eine Beschädigung der Isolationsbeschichtung der Spule zu vermeiden. Des Weiteren kann, da die Wärmeableitfolie zwischen der Spule und dem Innenkernabschnitt eingeschlossen ist, während sie elastisch verformt wird, verhindert werden, dass sich die Wärmeableitfolie verschiebt, selbst wenn die Wärmeableitfolie (elastisches Material) nicht haftfähig ist oder nicht mit einem Haftmittel haftend an der Spule oder dem Innenkernabschnitt angebracht ist.
Darüber hinaus kann sich die Wärmeableitfolie, da die Wärmeableitfolie aus einem elastischen Material gefertigt ist, in engem Kontakt mit der Innenumfangsfläche der Spule oder der Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts befinden, wodurch eine hohe Wärmeableitwirkung erzielt wird. Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt ist es daher möglich, mit der Wärmeableitfolie eine Fixierung der Spule und eine Verbesserung der Wärmeableitleistung des Innenkernabschnitts zu erzielen.
Bei der Drossel gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt ist die Bewegung der Spule durch die Wärmeableitfolie eingeschränkt, und die Spule ist am Magnetkern fixiert. Dementsprechend kann, selbst wenn ein herkömmliches Dichtungsmaterial oder ein Formharz weggelassen wird, die äußere Umfangsfläche der Spule freiliegen, während die Spule fixiert ist. Dementsprechend kann die Spule, falls die Drossel beispielsweise an einer Position platziert wird, an der ein flüssiges Kühlmittel zirkuliert, in direkten Kontakt mit dem flüssigen Kühlmittel treten, und somit wird die Wärmeableitwirkung durch das flüssige Kühlmittel effizient ausgeübt, was es ermöglicht, die Wärmeableitleistung der Spule und somit die Wärmeableitleistung der Drossel zu verbessern.

(4) Gemäß einem Aspekt der Drossel kann ferner ein Spulenfixierabschnitt, der aus einem geschäumten Harz gefertigt ist und der die Bewegung der Spule unter Verwendung einer durch Volumenausdehnung des geschäumten Harzes verursachten Druckkraft einschränkt, einbegriffen sein. Der Spulenfixierabschnitt ist zwischen der Innenumfangsfläche der Spule und der Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts, die sich gegenüber der Innenumfangsfläche der Spule befindet, eingefügt und ist an wenigstens einem Teil dieses Abschnitts der Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts vorgesehen, an welchem die Wärmeableitfolie nicht angeordnet ist. Der Spulenfixierabschnitt weist einen innen eingefügten Teil auf, der zwischen der Innenumfangsfläche der Spule und der Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts eingefügt ist, und einen Windungszwischenteil, der zwischen Windungen der Spule eingefügt ist.

Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt ist das Harz wenigstens teilweise zwischen der Spule und dem Innenkernabschnitt im geschäumten Zustand eingefügt, das heißt in dem volumenerweiterten, Luftblasen enthaltenden Zustand. Aufgrund dieser Volumenausdehnung wird Druck auf die Spule ausgeübt. Die Druckkraft des geschäumten Harzes schränkt die Bewegung der Spule, etwa eine Verformung in radialer Richtung oder eine Kontraktion in axialer Richtung, ein und fixiert die Spule am Innenkernabschnitt. Des Weiteren ist die Unterdrückung der Ausdehnung und Kontraktion der Spule auch im Hinblick auf die Tatsache möglich, dass ein Teil des geschäumten Harzes zwischen Windungen der Spule eingefügt ist und der Abstand zwischen den Windungen durch das geschäumte Harz eingeschränkt ist. Somit kann, selbst wenn kein Dichtungsmaterial oder Formharz vorgesehen ist, die Drossel gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt, bei dem das geschäumte Harz an der Innenumfangsfläche der Spule und in der Nähe davon vorgesehen ist, die Bewegung der Spule aufgrund der vorstehend beschriebenen Vibrationen zum Zeitpunkt des Betriebs oder dergleichen einschränken. Selbst wenn das geschäumte Harz nicht haftfähig ist, kann die Bewegung der Spule durch die Druckkraft des geschäumten Harzes eingeschränkt sein, aber falls das geschäumte Harz haftfähig ist, kann auch die Haftfähigkeit des Harzes selbst dafür sorgen, dass der Spulenfixierabschnitt in engen Kontakt mit der Spule und dem Innenkernabschnitt sowie mit den Windungen tritt, was es ermöglicht, die Spule fest zu fixieren. Das heißt, als Beispiel für die Drossel gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt, kann die Drossel zur Fixierung der Spule die Druckkraft des geschäumten Harzes und die Haftfähigkeit des Harzes selbst nutzen. Durch die Drossel gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt mit dem aus einem geschäumten Harz gefertigten Spulenfixierabschnitt wird die Stabilität der Position der Spule in Bezug auf den Magnetkern verbessert, und es kann unterdrückt werden, dass die Spule gegen den Magnetkern (den Innenkernabschnitt oder den Außenkernabschnitt) stößt oder reibt, oder es kann unterdrückt werden, dass benachbarte Windungen der Spule gegeneinander stoßen oder reiben. Dementsprechend ist es möglich, sich durch Kollision oder Reiben ergebende Störungen, die Beschädigung der Isolationsbeschichtung der Spule zu vermeiden.
Da darüber hinaus der Spulenfixierabschnitt an dem Abschnitt angeordnet ist, an welchem die Wärmeableitfolie nicht angeordnet ist, wird die Wärmeableitung der Wärmeableitfolie vom Innenkernabschnitt an die Spule nicht durch den Spulenfixierabschnitt beeinträchtigt. Dementsprechend kann die Wärme des Innenkernabschnitts von der Wärmeableitfolie an die Spule übertragen werden, während der Spulenfixierabschnitt die Spule fixiert, wodurch eine Fixierung der Spule und eine Verbesserung der Wärmeableitleistung des Innenkernabschnitts erzielt wird.
Die Drossel gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt kann leicht hergestellt werden, beispielsweise durch Anordnen eines nicht geschäumten Harzes zwischen der Spule und dem Innenkernabschnitt und anschließende Durchführung einer zur Schaumbildung erforderlichen thermischen Behandlung. Das nicht geschäumte Harz hat eine Dicke, die signifikant kleiner ist als die Dicke des geschäumten Harzes, und kann leicht zwischen der Spule und dem Innenkernabschnitt angeordnet werden, selbst wenn der Abstand dazwischen klein ist (beispielsweise nicht größer als 2 mm). Zum Zeitpunkt der Schaumbildung gelangt ein Teil des Harzes zwischen die Windungen und bildet so den Windungszwischenteil, und der verbleibende Teil davon bildet den innen eingefügten Teil. Der Windungszwischenteil fungiert auch als Isoliermaterial zwischen den Windungen.

(5) Gemäß einem Aspekt der Drossel kann der Innenkernabschnitt einen Mittelkörperabschnitt für das Bilden des Magnetpfads aufweisen, und einen mittleren Harzformabschnitt, der wenigstens einen Teil der Außenumfangsfläche des Mittelkörperabschnitts bedeckt.

Da der Innenkernabschnitt den mittleren Harzformabschnitt aufweist, ist es gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt möglich, eine Isolierung zwischen der Spule und dem Mittelkörperabschnitt sicherzustellen. Des Weiteren ist es möglich, den Mittelkörperabschnitt vor der Außenumgebung zu schützen und dem Mittelkörperabschnitt eine Korrosionsbeständigkeit gegenüber der Außenumgebung zu verleihen.

(6) Gemäß einem Aspekt der Drossel kann, in dem Innenkernabschnitt, die dem Einbauziel gegenüberliegende einbauzielseitige Oberfläche der Außenumfangsfläche des Mittelkörperabschnitts freiliegen, ohne von dem mittleren Harzformabschnitt bedeckt zu sein, und die Wärmeableitfolie kann an der einbauzielseitigen Oberfläche angeordnet sein, an welcher der Mittelkörperabschnitt des Innenkernabschnitts freiliegt.

Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt ist die Wärmeableitfolie an der Oberfläche angeordnet, an welcher der Mittelkörperabschnitt des Innenkernabschnitts freiliegt, und die Wärmeableitfolie befindet sich in Kontakt mit dem Mittelkörperabschnitt. Dementsprechend ist es möglich, die Wärme über die Wärmeableitfolie direkt vom Mittelkörperabschnitt, welcher die Wärme erzeugt, an die Spule zu übertragen. Des Weiteren kann dadurch, dass die Wärmeableitfolie an der einbauzielseitigen Oberfläche angeordnet ist, der Wärmeableitpfad vom Innenkernabschnitt (Mittelkörperabschnitt) zum Einbauziel verkürzt werden, und das Fehlen des mittleren Harzformabschnitts kann auch den thermischen Widerstand des Wärmeableitpfads reduzieren. Es ist daher möglich, die Wärme des Innenkernabschnitts effizient abzuleiten und die Wärmeableitleistung zu verbessern.
Ausführungsformen der Erfindung im Detail
Nachfolgend werden spezifische Beispiele der Drosseln gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung durch die Patentansprüche definiert wird, ohne auf diese Beispiele beschränkt zu sein, und alle Modifikationen hinsichtlich Bedeutung und Umfang, die gleichbedeutend mit den Patentansprüchen sind, sollen als eingeschlossen gelten.
Ausführungsform 1
Allgemeine Ausgestaltung der Drossel
Eine Drossel 1A der Ausführungsform 1 wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschrieben. Die Drossel 1A weist eine Baugruppe 10 auf, bestehend aus einer Spule 2, die aus einem gewickelten Spulendraht 2w gefertigt ist, und einem Magnetkern 3, an dem die Spule 2 angeordnet ist und der einen geschlossenen Magnetpfad bildet. Die Drossel 1A ist vorwiegend durch Wärmeableitfolien 4 gekennzeichnet (siehe 2 und 3), die zwischen der Spule 2 und den Innenkernabschnitten 31 des Magnetkerns 3 eingefügt sind und Wärme, die in den Innenkernabschnitten 31 erzeugt wird, an die Spule 2 übertragen. Im Folgenden werden Ausgestaltungen der charakteristischen Teile und zugehörigen Teile der Drossel 1A und deren Hauptwirkungen der Reihe nach beschrieben, und anschließend werden die Einzelheiten der Ausgestaltungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass sich in der nachfolgenden Beschreibung, der Einfachheit halber, „untere Seite” auf die Seite des Objekts bezieht, an welcher die Drossel verbaut ist, oder die „Einbauzielseite” der Drossel 1A (Baugruppe 10), und sich „obere Seite” auf eine Seite bezieht, die dieser Seite gegenüberliegt. Des Weiteren stehen identische Bezugszeichen in den Zeichnungen für Komponenten mit demselben Namen.
Ausgestaltungen der wichtigsten charakteristischen Teile und zugehörigen Teile
Baugruppe
Spule
Wie in 1 und 2 gezeigt, weist die Spule 2 ein Paar gewickelte Abschnitte 2a und 2b auf, die durch spiralförmiges Wickeln des Spulendrahts 2w gebildet sind, und einen Verbindungsabschnitt 2r, der die gewickelten Abschnitte 2a und 2b verbindet. Die gewickelten Abschnitte 2a und 2b sind in Form von Hohlrohren gebildet, indem der Spulendraht in derselben Richtung mit derselben Anzahl von Windungen gewickelt wird, und sind parallel (nebeneinander) so angeordnet, dass ihre axialen Richtungen parallel zueinander verlaufen. In diesem Beispiel ist jeder der gewickelten Abschnitte 2a und 2b in der Form eines quadratischen Rohrs gebildet und verfügt in spulenaxialer Richtung über Stirnflächen in der Form eines im Wesentlichen rechteckigen Rings mit abgerundeten Ecken. Das heißt, die Innenumfangsfläche jedes gewickelten Abschnitts 2a und 2b wird von vier Ebenen gebildet, und von vier Ecken (gekrümmte Flächen), die benachbarte Ebenen miteinander verbinden. Bei dem Spulendraht 2w handelt es sich um einen beschichteten Rechteckdraht, bei welchem ein aus einem rechteckigen Draht bestehender Leiter an seiner Oberfläche eine Isolationsbeschichtung aufweist. Bei der Spule 2 (gewickelte Abschnitte 2a und 2b) handelt es sich um eine Hochkantspule, die durch hochkantiges Wickeln des beschichteten Rechteckdrahts erhalten wird.
Bei dem Spulendraht 2w handelt es sich um einen beschichteten Draht, bei welchem ein aus einem leitenden Material wie Kupfer, Aluminium oder einer Legierung davon gefertigter Leiter an seiner Oberfläche eine Isolationsbeschichtung aufweist, die aus einem nichtleitenden Material wie etwa einem Polyamidimid-Harz gefertigt ist. Beispielhafte Leiter sind Runddrähte und Rechteckdrähte. Im Fall einer Hochkantspule, bei welcher der Spulendraht 2w wie in diesem Beispiel gezeigt als Rechteckdraht ausgeführt ist, hat die Spule einen höheren Raumfaktor als ein Gehäuse, bei dem ein Runddraht verwendet wird, und somit besteht ein Vorteil darin, dass ein Verkleinern der Spule 2 (Baugruppe 10) möglich ist. In diesem Beispiel handelt es sich bei dem Spulendraht 2w um einen Emailledraht, bei dem ein Leiter aus Kupfer gefertigt ist und eine Isolationsbeschichtung aus Polyamidimid gefertigt ist.
Spulendrahtenden 2e der Spule 2 werden von windungsbildenden Abschnitten in eine entsprechende Richtung gezogen. Hier sind die Spulendrahtenden 2e der Spule 2 von den windungsbildenden Abschnitten (obere Oberfläche der Spule) in einer Richtung nach oben gezogen, die orthogonal zu der spulenaxialen Richtung verläuft (siehe 1). Des Weiteren wurde die Isolationsbeschichtung entfernt, der Leiter ist am Anschluss jedes Spulendrahtendes 2e der Spule 2 freigelegt und ein Anschlussstück 20 ist an der Position montiert, an welcher der Leiter frei liegt, wobei das Anschlussstück 20 für das Verbinden an eine (nicht gezeigten) Sammelschiene ausgelegt ist, die mit einer (nicht gezeigten) externen Vorrichtung verbunden ist, etwa eine elektrische Stromquelle.
Magnetkern
Wie in 2 gezeigt, weist der Magnetkern 3 ein Paar säulenförmige Innenkernabschnitte 31 auf, die auf der Innenseite der Spule 2 angeordnet sind (gewickelte Abschnitte 2a und 2b), und ein Paar blockartige Außenkernabschnitte 32, die sich von der Spule 2 (gewickelte Abschnitte 2a und 2b) weg erstrecken und mit den Innenkernabschnitten 31 verbunden sind. Die jeweiligen Innenkernabschnitte 31 befinden sich auf der Innenseite der nebeneinander angeordneten gewickelten Abschnitte 2a und 2b und dienen als Abschnitte, an welchen die Spule 2 angeordnet ist. Die Außenkernabschnitte 32 befinden sich an der Außenseite der gewickelten Abschnitte 2a und 2b und dienen als Abschnitte, an welchen die Spule 2 im Wesentlichen nicht angeordnet ist (das heißt die von der Spule 2 freiliegenden Abschnitte). Dadurch, dass die Außenkernabschnitte 32 so angeordnet sind, dass sie die nebeneinander befindlichen Innenkernabschnitte 31 von zwei Seiten einschließen, und dadurch, dass Stirnflächen 31e der Innenkernabschnitte 31 mit den inneren Stirnflächen 32e der Außenkernabschnitte 32 verbunden sind, ist der Magnetkern 3 ringförmig ausgeführt, und wenn die Spule 2 erregt wird, wird ein geschlossener Magnetpfad gebildet.
Wie in 2 gezeigt, weist jeder Innenkernabschnitt 31 einen Mittelkörperabschnitt 31b auf, der den Magnetpfad bildet, und einen mittleren Harzformabschnitt 31c, der wenigstens einen Teil der Außenumfangsfläche des Mittelkörperabschnitts 31b bedeckt. Bei dem Mittelkörperabschnitt 31b handelt es sich um ein Stapelelement, in welchem mehrere Kernstücke 31m, die vorwiegend aus einem weichmagnetischen Material gefertigt sind, und Abstandselemente 31g, die aus einem Material gefertigt sind, das eine geringere relative magnetische Durchlässigkeit aufweist als die Kernstücke 31m, abwechselnd aufeinander gestapelt (geschichtet) sind. Der mittlere Harzformabschnitt 31c hat zum einen die Funktion, die Isolierung zwischen der Spule 2 (gewickelter Abschnitt 2a, 2b) und dem Mittelkörperabschnitt 31b sicherzustellen, und zum anderen die Funktion, den Mittelkörperabschnitt 31b vor der Außenumgebung zu schützen. Der Innenkernabschnitt 31 ist viereckig prismenförmig, entsprechend der Form der gewickelten Abschnitte 2a und 2b, und weist Stirnflächen auf, die im Wesentlichen die Form eines Rechtecks mit abgerundeten Ecken haben. Das heißt, die Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts 31 wird von vier Ebenen und vier Ecken (gekrümmte Flächen) gebildet, wodurch benachbarte Ebenen miteinander verbunden werden, entsprechend den Innenumfangsflächen der gewickelten Abschnitte 2a und 2b. In diesem Beispiel liegt in dem Innenkernabschnitt 31 eine dem Einbauziel (dem Objekt, an dem die Drossel verbaut wird) gegenüberliegende einbauzielseitige Oberfläche (das heißt die untere Oberfläche) der Außenumfangsfläche des Mittelkörperabschnitts 31b frei, ohne von dem mittleren Harzformabschnitt 31c bedeckt zu sein, aber Isolation und Korrosionsbeständigkeit sind durch die Wärmeableitfolie 4 sichergestellt, welche an späterer Stelle beschrieben wird.
Wie in 2 gezeigt, weist jeder Außenkernabschnitt 32 einen Seitenkörperabschnitt 32b auf, der Teil des Magnetpfads ist, und einen seitlichen Harzformabschnitt 32c, der wenigstens einen Teil einer Oberfläche des Seitenkörperabschnitts 32b bedeckt. Bei dem Seitenkörperabschnitt 32b handelt es sich um ein säulenförmiges Kernstück, das vorwiegend aus einem weichmagnetischen Material gefertigt ist.
Die oberen Oberflächen der Innenkernabschnitte 31 und die oberen Oberflächen der Außenkernabschnitte 32 sind im Wesentlichen koplanar. Andererseits ragen die unteren Oberflächen der Außenkernabschnitte 32 von den unteren Oberflächen der Innenkernabschnitte 31 hervor und sind im Wesentlichen koplanar zur unteren Oberfläche der Spule 2 (gewickelte Abschnitte 2a und 2b). Mit anderen Worten wird die untere Fläche der Baugruppe 10 vorwiegend von den unteren Oberflächen der zwei Außenkernabschnitte 32 und der unteren Oberfläche der Spule 2 gebildet.
Wärmeableitfolien
Die Wärmeableitfolien 4 sind teilweise zwischen den Innenumfangsflächen der Spule 2 (gewickelte Abschnitte 2a und 2b) und den Außenumfangsflächen der Innenkernabschnitte 31 angeordnet, die den Innenumfangsflächen der Spule 2 gegenüberliegen, wobei sich jede Wärmeableitfolie 4 in Kontakt mit der Spule 2 und dem entsprechenden Innenkernabschnitt 31 befindet und die Funktion hat, die im Innenkernabschnitt erzeugte Wärme 31 an die Spule 2 zu übertragen. In diesem Beispiel ist jede Wärmeableitfolie 4 an der dem Einbauziel gegenüberliegen einbauzielseitigen Oberfläche (das heißt der unteren Oberfläche) der Außenumfangsflächen (vier Ebenen) des Innenkernabschnitts 31 zwischen der Innenumfangsfläche der Spule 2 und der Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts 31 angeordnet, was in 2 bis 4 gezeigt wird. Mit anderen Worten ist die Wärmeableitfolie 4 an der Oberfläche des Innenkernabschnitts 31 angeordnet, an welchem der Mittelkörperabschnitt 31b freiliegt, und befindet sich in Kontakt mit dem Mittelkörperabschnitt 31b. Des Weiteren hat die Wärmeableitfolie 4 dieselbe Größe (Fläche) wie die untere Oberfläche des Innenkernabschnitts 31 und ist so angeordnet, dass im Wesentlichen Kontakt mit der gesamten unteren Oberfläche des Innenkernabschnitts 31 (Mittelkörperabschnitt 31b) besteht.
Thermische Leitfähigkeit
Die thermische Leitfähigkeit der Wärmeableitfolien 4 beträgt wenigstens 1 W/m K, vorzugsweise wenigstens 2W/m K und ferner vorzugsweise wenigstens 3W/m K.
Grundmaterial
Die in diesem Beispiel gezeigten Wärmeableitfolien 4 sind aus einem elastischen Material gefertigt, das durch Hinzufügen eines wärmeleitenden Füllstoffs zu einem Kautschukmaterial erhalten wird. Bei dem Kautschukmaterial kann es sich um natürlichen Kautschuk oder synthetischen Kautschuk handeln. Beispiele für synthetischen Kautschuk umfassen Acryl-Kautschuk, Silikon-Kautschuk, Fluor-Kautschuk, Olefin-Kautschuk, Nitril-Kautschuk, Dien-Kautschuk, Ethylen-Kautschuk und Polyurethan-Kautschuk. Beispiele für den wärmeleitenden Füllstoff umfassen wenigstens eine Art von Keramikfüllstoff, ausgewählt aus Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Bornitrid und Siliziumkarbid. Bei den Wärmeableitfolien 4 kann es sich um handelsübliche Folien oder öffentlich bekannte Folien handeln.
Die Wärmeableitfolien 4 sind aus einem Kautschukmaterial (einem elastischen Material) gefertigt und weisen eine gewisse Elastizität und Biegsamkeit auf. Dementsprechend verformt sich jede Wärmeableitfolie 4 zwischen der Innenumfangsfläche der Spule 2 (gewickelter Abschnitt 2a, 2b) und der Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts 31 und dringt dadurch in Stufen und Lücken zwischen den Windungen der Spule 2 (gewickelter Abschnitt 2a, 2b), Aussparungen und Vorsprünge an der Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts 31 und dergleichen ein, um einen engen Kontakt mit der Spule 2 und dem Innenkernabschnitt 31 herzustellen. Des Weiteren wird die Wärmeableitfolie 4, selbst wenn sich die Wärmeableitfolie in direktem Kontakt mit der Spule 2 und dem Innenkernabschnitt 31 befindet, die Spule 2 und den Innenkernabschnitt 31 wohl kaum beschädigen, sofern sie aus einem elastischen und biegsamen Material gefertigt ist. Die Kautschukhärte des Kautschukmaterials beträgt beispielsweise wenigstens 30 und nicht mehr als 70 und beträgt vorzugsweise wenigstens 40 und nicht mehr als 60. In diesem Kontext bezieht sich „Kautschukhärte” auf einen Wert, der entsprechend JIS K 6253:2006 (Durometer des Typs A) gemessen wird.
Da die Wärmeableitfolien 4 in Kontakt mit der Spule 2 kommen, kann es sich bei dem Grundmaterial der Wärmeableitfolien 4 vorzugsweise um ein Material mit überlegenen elektrischen Isoliereigenschaften und einer hervorragenden Wärmebeständigkeit hinsichtlich der von der Spule 2 erreichten Maximaltemperatur (die wenigstens 150º C und vorzugsweise wenigstens 180º C beträgt) handeln, und noch bevorzugter um ein Material mit überlegener Korrosionsbeständigkeit gegenüber der Außenumgebung. Die aus dem Material mit überlegenen elektrischen Isoliereigenschaften gefertigten Wärmeableitfolien 4 können eine Isolierung zwischen der Spule 2 und den Innenkernabschnitten 31 (Mittelkörperabschnitte 31b) an den Positionen sicherstellen, an welchen die Wärmeableitfolien 4 angeordnet sind; dies gilt selbst dann, wenn der mittlere Harzformabschnitt 31c nicht vorgesehen ist oder ein dünner mittlerer Harzformabschnitt 31c vorgesehen ist. In diesem Beispiel sind die Wärmeableitfolien 4 aus einem elastischen Material gefertigt, bei dem Silikonkautschuk einen Aluminiumoxid-Füllstoff enthält, und weisen eine thermische Leitfähigkeit von etwa 4,5W/m·K auf.
In diesem Beispiel ist jede Wärmeableitfolie 4 in axialer Richtung des Innenkernabschnitts 31 angeordnet (Richtung von einer Stirnfläche zur anderen Stirnfläche des Abschnitts). Die Länge der Wärmeableitfolie 4 (Länge in axialer Richtung des Innenkernabschnitts 31) und die Breite der Wärmeableitfolie 4 (Länge in Umfangsrichtung des Innenkernabschnitts 31) können für den jeweiligen Zweck ausgewählt werden. Die Fläche der Wärmeableitfolie 4, die sich in Kontakt mit der Spule 2 und dem Innenkernabschnitt 31 befindet, vergrößert sich mit Zunahme der Länge der Wärmeableitfolie 4 oder mit Zunahme der Breite der Wärmeableitfolie 4, und die Wärme des Innenkernabschnitts 31 lässt sich leicht an die Spule 2 übertragen. Dementsprechend sollte, im Hinblick auf die Wärmeableitung des Innenkernabschnitts 31, die Länge der Wärmeableitfolie 4 vorzugsweise wenigstens 50 %, noch bevorzugter wenigstens 75 % und noch stärker bevorzugt wenigstens 90 % der Länge in axialer Richtung des Innenkernabschnitts 31 betragen. Des Weiteren beträgt die Breite der Wärmeableitfolie 4 vorzugsweise wenigstens 50 %, noch bevorzugter wenigstens 75 % und noch stärker bevorzugt wenigstens 90 % der Länge in Umfangsrichtung (Breitenrichtung) der Oberfläche des Innenkernabschnitts 31 betragen, an welchem die Wärmeableitfolie 4 angeordnet ist (in diesem Beispiel die untere Oberfläche). In diesem Beispiel ist die Länge der Wärmeableitfolie 4 im Wesentlichen identisch mit der Länge in der axialen Richtung des Innenkernabschnitts 31, und die Breite der Wärmeableitfolie 4 ist im Wesentlichen identisch mit der Breite der unteren Oberfläche des Innenkernabschnitts 31 (siehe hierzu insbesondere 3 und 4). Das heißt, die Wärmeableitfolie 4 ist dergestalt geformt, dass sie im Wesentlichen dieselbe Fläche hat wie die Oberfläche (untere Oberfläche) des Innenkernabschnitts 31, an welchem die Wärmeableitfolie 4 angeordnet ist.
Die Wärmeableitfolie 4 wird beim Anordnen zwischen der Spule 2 und dem Innenkernabschnitt 31 verdichtet und verformt. Die Dicke der Wärmeableitfolie 4 ist identisch mit einem Freiraum zwischen der Spule 2 und dem Innenkernabschnitt 31. Der Freiraum zwischen der Spule 2 und dem Innenkernabschnitt 31 beträgt beispielsweise wenigstens 0,5 mm und ist nicht größer als 3 mm und beträgt in diesem Beispiel etwa wenigstens 0,5 mm und nicht mehr als 1 mm. Da aufgrund der abweichenden Größen der Spule 2 und der Innenkernabschnitte 31 eine Differenz gegeben ist, ist der Freiraum zwischen der Spule 2 und dem Innenkernabschnitt 31 vorzugsweise so ausgestaltet, dass die Differenz durch die Verdichtung und Verformung der Wärmeableitfolie 4 ausgeglichen werden kann. In diesem Beispiel hat die Wärmeableitfolie vor der Anordnung (vor Verdichtung und Verformung) eine Dicke von etwa 1,5 mm und kann auf etwa 1/2 bis 1/3 ihrer Dicke verdichtet werden.
Wenigstens eine der Oberflächen der Wärmeableitfolie 4, also die vordere oder die hintere Oberfläche, kann eine Haftschicht aufweisen. Indem eine Haftschicht an der vorderen oder der hinteren Oberfläche vorgesehen ist, kann die Wärmeableitfolie 4 an der Innenumfangsfläche der Spule 2 (gewickelter Abschnitt 2a, 2b) oder der Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts 31 angehaftet und fixiert werden. Durch Fixieren der Wärmeableitfolie 4 an der Innenumfangsfläche der Spule 2 oder der Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts 31 ist es leicht, die Wärmeableitfolie 4 zwischen der Spule 2 und dem Innenkernabschnitt 31 zuverlässig anzuordnen. Insbesondere wenn die Haftschicht an der Oberfläche gebildet wird, die in Kontakt mit dem Innenkernabschnitt 31 treten soll (Mittelkörperabschnitt 31b), kann die Wärmeableitfolie 4 an der freiliegenden Oberfläche des Mittelkörperabschnitts 31b angehaftet werden, damit die freiliegende Oberfläche des Mittelkörperabschnitts 31b bedeckt werden kann. Durch Anhaften der Wärmeableitfolie 4 an der freiliegenden Oberfläche und Bedecken der freiliegenden Oberfläche des Mittelkörperabschnitts 31b ist es möglich zu verhindern, dass die freiliegende Oberfläche des Mittelkörperabschnitts 31b in direkten Kontakt mit der Außenumgebung tritt, und die Korrosionsbeständigkeit im Hinblick auf die Außenumgebung zu verbessern. Außerdem kann, falls die Haftschicht an der vorderen und an der hinteren Oberfläche gebildet ist, die Wärmeableitfolie 4 an die Innenumfangsfläche der Spule 2 und an die Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts 31 angehaftet werden, was die Fixierung der Spule 2 durch die Haftschicht verbessert.
Spulenfixierabschnitte
Wie in 1 bis 4 gezeigt, weist die Drossel 1A Spulenfixierabschnitte 6 auf, die zwischen der Spule 2 und den Innenkernabschnitten 31 eingefügt sind und die Bewegung der Spule 2 einschränken. Insbesondere ist jeder Spulenfixierabschnitt 6 zwischen der Innenumfangsfläche der Spule 2 (gewickelter Abschnitt 2a, 2b) und der Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts 31, die sich gegenüber der Innenumfangsfläche der Spule 2 befindet, eingefügt und ist an wenigstens einem Teil dieses Abschnitts der Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts 31 angeordnet, an welchem keine Wärmeableitfolie 4 angeordnet ist. In diesem Beispiel sind die Spulenfixierabschnitte 6 an den oberen, linksseitigen und rechtsseitigen Oberflächen der Außenumfangsfläche (vier Ebenen) des Innenkernabschnitts 31 angeordnet, mit Ausnahme der unteren Oberfläche.
Die Spulenfixierabschnitte 6 sind aus einem geschäumten Harz gefertigt und werden in einem volumenerweiterten Zustand angeordnet, in welchem sie durch das Schäumen verursachte Luftblasen enthalten. Durch die Volumenerweiterung des geschäumten Harzes drücken die Spulenfixierabschnitte 6 die Innenumfangsflächen der Spule 2 (gewickelte Abschnitte 2a und 2b) in die radiale Richtung und schränken die Bewegung der Spule 2 (gewickelte Abschnitte 2a und 2b) durch diese Druckkraft ein. Des Weiteren befinden sich, aufgrund des Haftvermögens des Harzes selbst, die in diesem Beispiel gezeigten Spulenfixierabschnitte 6 in engem Kontakt mit der Spule 2 und den Innenkernabschnitten 31. Jeder Spulenfixierabschnitt 6 weist, wie durch den gestrichelten Kreis in 4 gezeigt, einen innen eingefügten Teil 60 und einen Windungszwischenteil 62 auf.
Innen eingefügter Teil
Bei den innen eingefügten Teilen 60 handelt es sich um Teile, die zwischen der Innenumfangsfläche der Spule 2 (gewickelter Abschnitt 2a, 2b) und der Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts 31 eingefügt sind und die in Umfangsrichtung teilweise in einen Innenumfangsraum eingefügt sind, der zwischen der Innenumfangsfläche der Spule 2 und der Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts 31 gebildet ist. Das Volumen des Harzes dehnt sich durch eine später beschriebene thermische Behandlung im Rahmen des Fertigungsprozesses in dem Innenumfangsraum aus, bei dem es sich um einen im Wesentlichen geschlossenen Raum handelt, und dadurch übt der innen eingefügte Teil 60 Druck auf die Spule 2 aus und schränkt die Bewegung der Spule 2 ein. Des Weiteren tritt der innen eingefügte Teil 60 aufgrund der Haftfähigkeit des Harzes selbst in engen Kontakt mit der Spule 2 und dem Innenkernabschnitt 31, was die Bewegung der Spule 2 ebenfalls einschränkt.
Die in diesem Beispiel gezeigten Spulenfixierabschnitte 6 (innen eingefügte Teile 60) sind entlang (parallel zu) der axialen Richtung des Innenkernabschnitts 31 angeordnet (Richtung von einer Stirnfläche zur anderen Stirnfläche des Abschnitts). Die Länge des innen eingefügten Teils 60 (Länge in axialer Richtung des Innenkernabschnitts 31) und die Breite des innen eingefügten Teils 60 (Länge in Umfangsrichtung des Innenkernabschnitts 31) kann für den jeweiligen Zweck ausgewählt werden. Die Fläche der innen eingefügten Teile 60, die sich in Kontakt mit der Spule 2 und dem Innenkernabschnitt 31 befinden, vergrößert sich mit Zunahme der Länge der innen eingefügten Teile 60 und mit Zunahme der Breite des innen eingefügten Teils 60, was die Bewegung der Spule 2 einschränkt. Dementsprechend sollte, im Hinblick auf die Fixierung der Spule 2, die Länge des innen eingefügten Teils 60 vorzugsweise wenigstens 25 %, noch bevorzugter wenigstens 50 % und noch stärker bevorzugt wenigstens 90 % der Länge in axialer Richtung des Innenkernabschnitts 31 betragen. Des Weiteren kann die Breite des innen eingefügten Teils 60 vorzugsweise wenigstens 15 %, wenigstens 20 %, noch bevorzugter wenigstens 25 %, wenigstens 30 %, wenigstens 50 % und noch stärker bevorzugt wenigstens 75 % der Länge in Umfangsrichtung (Breitenrichtung) der betreffenden Oberfläche (in diesem Beispiel die obere oder seitliche Oberfläche) des Innenkernabschnitts 31 betragen, an welchem der Spulenfixierabschnitt 6 angeordnet ist. Andererseits können die innen eingefügten Teile 60 so geformt sein, dass sie eine Fläche aufweisen, die kleiner ist als die Fläche der Oberfläche des Innenkernabschnitts 31, an welchem die Spulenfixierabschnitte 6 angeordnet sind, sofern sie die Spule 2 tatsächlich fixieren können, und entsprechend ist es möglich, die Menge des für den Spulenfixierabschnitt 6 verwendeten Materials zu reduzieren. In diesem Fall beträgt die Breite der innen eingefügten Teile 60 vorzugsweise nicht mehr als 95 %, noch bevorzugter nicht mehr als 90 % und noch stärker bevorzugt nicht mehr als 80 % der Länge in Umfangsrichtung der Oberfläche des Innenkernabschnitts 31. In diesem Beispiel ist die Länge jedes innen eingefügten Teils 60 im Wesentlichen identisch mit der Länge in der axialen Richtung des Innenkernabschnitts 31, und die Breite des innen eingefügten Teils 60 entspricht etwa 40 % der Breite der oberen Oberfläche oder der seitlichen Oberfläche des Innenkernabschnitts 40 (siehe hierzu insbesondere 3 und 4). Des Weiteren befindet sich, wie in 3 gezeigt, jeder innen eingefügte Teil 60 im Wesentlichen mittig in der Breitenrichtung der oberen oder seitlichen Oberfläche des Innenkernabschnitts 31, und in einer Region des Innenumfangsraums, in der kein innen eingefügter Teil 60 vorgesehen ist, befindet sich eine Lücke.
Eine durchschnittliche Dicke 6t des innen eingefügten Teils 60 (siehe 3 und 4) ist abhängig von dem Abstand (Spulenkern-Abstand) zwischen der Innenumfangsfläche der Spule 2 (gewickelter Abschnitt 2a, 2b) und der Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts 31 und ist im Wesentlichen gleich diesem Abstand; je kürzer dieser Abstand ist, desto kleiner kann somit die durchschnittliche Dicke 6t sein. Je kürzer hier der Abstand (nachfolgend als „Spulenkern-Körper-Abstand” bezeichnet) zwischen der Innenumfangsfläche des gewickelten Abschnitts 2a oder 2b und der Außenumfangsfläche des Mittelkörperabschnitts 31b ist, desto enger sind die Spule 2 und der Innenkernabschnitt 31 zueinander angeordnet, wodurch eine Größenreduzierung der Drossel 1A erzielt wird. Dementsprechend ist im Hinblick auf eine Größenreduzierung der Spulenkern-Körper-Abstand vorzugsweise nicht größer als 3 mm, noch bevorzugter nicht größer als 2,5 mm, besonders bevorzugt nicht größer als 2 mm, nicht größer als 1,8 mm, und noch stärker bevorzugt nicht größer als 1,5 mm. In diesem Beispiel kann die durchschnittliche Dicke 6t nicht mehr als 2 mm betragen, nicht mehr als 1,8 mm, nicht mehr als 1,5 mm und noch bevorzugter nicht mehr als 1 mm, damit diese Dicke kleiner wird als der Spulenkern-Körper-Abstand durch die Dicke des mittleren Harzformabschnitts 31c. In diesem Beispiel ist der Spulenkern-zu-Körper-Abstand nicht größer als 2,5 mm, die durchschnittliche Dicke 6t nicht größer als 1 mm und die Dicke des mittleren Harzformabschnitts 31c nicht größer als 2 mm.
Windungszwischenteil
Wie durch den gestrichelten Kreis in 4 gezeigt, handelt es sich bei den Windungszwischenteilen 62 um Teile, die zwischen wenigstens einem Paar von benachbarten Windungen 2t der Spule 2 (gewickelter Abschnitt 2a, 2b) eingefügt sind. In diesem Beispiel erstrecken sich die Windungszwischenteile 62 von den Innenumfangsflächen der gewickelten Abschnitte 2a und 2b auswärts bis an Zwischenpositionen oder auf halbem Wege gelegene Positionen der Windungen 2t. Das heißt, die Windungszwischenteile 62 liegen nur in der Nähe der Innenumfangsflächen der gewickelten Abschnitte 2a und 2b vor, nämlich in den Regionen, die nicht bis zu den Außenumfangsflächen der gewickelten Abschnitte 2a und 2b reichen. Jeder Windungszwischenteil 62 ist durchgängig bis zu dem vorstehend beschriebenen innen eingefügten Teil 60, und hierbei handelt es sich um einen Teil, der von einem Teil des geschäumten Harzes gebildet ist, wodurch der innen eingefügte Teil 60 gebildet wird, der in der Nähe der vorstehend beschriebenen Innenumfangsfläche zwischen den benachbarten Windungen 2t eindringt. Das Beispiel aus 4 zeigt den Fall, bei dem der Windungszwischenteil 62 zwischen allen benachbarten Windungen 2t vorliegt, es ist jedoch auch möglich, dass es Windungen 2t gibt, zwischen denen kein Windungszwischenteil 62 vorgesehen ist.
Hier ist der Windungsabschnitt der Spule 2 (gewickelter Abschnitt 2a, 2b) zwischen dem Paar von Außenkernabschnitten 32 eingeschlossen, und die Länge in axialer Richtung des Windungsabschnitts ist eingeschränkt. In dem später beschriebenen Fertigungsprozess werden, indem sich das Volumen des vorgestehend beschriebenen geschäumten Harzes in einer solchen eingeschränkten Zone ausdehnt, die Windungszwischenteile 62 aufgrund der Volumenausdehnung in Lücken zwischen benachbarten Windungen 2t gedrückt, so dass die Bewegung der Spule 2 (insbesondere die Bewegung in axialer Richtung) durch diese Druckkraft eingeschränkt wird.
Solange das Vorhandensein der innen eingefügten Teile 60 die Bewegung der Spule 2 in ausreichendem Maße einschränken kann, gibt es keine Beschränkung hinsichtlich der Windungszwischenteile 62, deren Höhe 6H (Abstand in einer Richtung von der Innenumfangsfläche in Richtung der Außenumfangsfläche der Windungen 2t der Spule 2 (gewickelter Abschnitt 2a, 2b)) und deren Dicke (im Wesentlichen gleich dem Abstand zwischen benachbarten Windungen 2t). Wie an späterer Stelle beschrieben wird, liegt dies daran, dass es, wenn die Windungszwischenteile 62 von einem Harz gebildet werden, das automatisch zwischen benachbarte Windungen 2t eindringt, wenn das Harz schäumt, in der Praxis schwierig sein wird, die Anzahl der Windungszwischenteile 60, deren Höhe 6H und deren Dicke wie konstruktiv vorgesehen zu kontrollieren. Je größer die Anzahl der Windungszwischenteile 62, deren Höhe 6H oder deren Dicke ist, desto leichter kann der Abstand zwischen den Windungen 2t durch das Windungszwischenteil 62 erweitert werden, was es erleichtert, die Bewegung der Spule 2 einzuschränken. Die Höhe 6H der Windungszwischenteile 62 trägt zur Einschränkung der Bewegung der Spule 2 bei, selbst wenn sie nicht größer als 50 %, nicht größer als 25 %, nicht größer als 20 % und weiterhin nicht größer als 10 % der Höhe der Windungen 2t ist (hier ist die Höhe der Windungen 2t gleich der Breite w eines beschichteten Rechteckdrahts, der als Spulendraht 2w dient).
Grundmaterial
Die Spulenfixierabschnitte 6 bestehen aus mehreren Luftblasen und einem Harz, das die Luftblasen einschließt, das heißt, einem geschäumten Harz. Da die Spulenfixierabschnitte 6 in Kontakt mit der Spule 2 kommen, handelt es sich bei dem Harz, aus dem die Spulenfixierabschnitte 6 gebildet sind, vorzugsweise um ein Harz mit überlegenen Isoliereigenschaften oder ein Harz mit überlegener Wärmebeständigkeit hinsichtlich der von der Spule 2 erreichten Maximaltemperatur (die wenigstens 150º C und vorzugsweise wenigstens 180º C beträgt) und noch stärker bevorzugt um ein Harz mit überlegener Korrosionsbeständigkeit gegenüber der Außenumgebung. Spezifische Harze umfassen ein Epoxidharz, ein Polyimidharz, ein Polyphenylensulfid-Harz (PPS-Harz), Nylon und dergleichen.
Verfahren für das Bilden des Spulenfixierabschnitts
Die Spulenfixierabschnitte 6 werden beispielsweise gebildet, indem eine nicht geschäumte Harzfolie in eine vorgegebene Form geschnitten wird, wobei die Harzfolien 600 (siehe 2) an vorgegebenen Positionen zwischen den Innenumfangsflächen der Spule 2 (gewickelte Abschnitte 2a und 2b) und den Außenumfangsflächen der Innenkernabschnitte 31 angeordnet werden und dann eine zur Schaumbildung erforderliche thermische Behandlung durchgeführt wird. Da Harzfolien verwendet werden, haben sie eine einheitliche Dicke, können leicht verarbeitet und in eine vorgegebene Form gebracht werden, weisen eine überlegene Flexibilität auf und lassen sich somit leicht an einer gewünschten Position anordnen, wodurch eine hervorragende Handhabbarkeit erzielt wird. Des Weiteren gilt, da Harzfolien anstelle eines flüssigen Harzes verwendet werden, dass die Dicke oder die Form der Spulenfixierabschnitte 6 (innen eingefügte Teile 60) einheitlich ausgeführt sein können und ein problematischer Flüssigkeitsaustritt oder dergleichen nicht verursacht wird, was eine Verbesserung der Handhabbarkeit zur Folge hat. Die Harzfolien 600 können beispielsweise angeordnet werden, indem zuerst die Innenkernabschnitte 31 in der Spule 2 angeordnet werden und dann die Harzfolien 600 in den Innenumfangsraum zwischen der Spule 2 und den Innenkernabschnitten 31 eingefügt werden. Alternativ können die Harzfolien 600 so angeordnet werden, dass sie beispielsweise an den Außenumfangsflächen der Innenkernabschnitte 31 angehaftet werden, und dann werden die Innenkernabschnitte 31 in der Spule 2 angeordnet.
Die Heiztemperatur und die Haltezeit der vorstehend beschriebenen thermischen Behandlung können gemäß den Materialbestandteilen der Harzfolien 600 für den jeweiligen Zweck ausgewählt werden. So kann die Heiztemperatur beispielsweise wenigstens 100º C betragen und nicht mehr als 170º C. Ein Harz (Folie), das nur eine niedrige Heiztemperatur und eine kurze Haltezeit benötigt, ist vorzuziehen, da dies zum Zeitpunkt einer thermischen Behandlung einen Wärmeschaden der Spule 2, des Magnetkerns 3 (insbesondere der Harzformabschnitte 31c und 32c) und der Wärmeableitfolie 4 vermeiden kann. Des Weiteren kann die Verwendung eines Harzes (Folien), das in der Lage ist, Schaum bei einer niedrigen Temperatur und in kurzer Zeit zu bilden, die Herstellbarkeit verbessern und außerdem zu einer Senkung der Kosten beitragen.
Bei den nicht geschäumten Harzfolien 600 kann es sich um handelsübliche Folien oder öffentlich bekannte Folien handeln. Wird beispielsweise ein Harz verwendet, dessen Dicke nach Schaumbildung wenigstens dreimal, vorzugsweise wenigstens 4,5-mal und noch bevorzugter wenigstens 5-mal so dick ist wie das Harz vor Schaumbildung (die Ausdehnungsrate (die durch „Dicke eines geschäumten Harzes / Dicke eines nicht geschäumten Harzes” erhalten wird)) beträgt wenigstens 3, vorzugsweise wenigstens 4,5 und noch bevorzugter wenigstens 5), dann ist zu erwarten, dass die vorstehend beschriebene Druckkraft in ausreichendem Maße ausgeübt wird. Eine Folie, die eine nicht geschäumte Harzschicht und eine Haftschicht an wenigstens der vorderen oder der hinteren Oberfläche aufweist, kann als nicht geschäumte Harzfolie verwendet werden. Wenn die Harzfolien 600 eine Haftschicht an wenigstens der vorderen oder der hinteren Oberfläche aufweisen, können die Harzfolien 600 an den Innenumfangsflächen der Spule 2 (gewickelte Abschnitte 2a und 2b) oder den Außenumfangsflächen der Innenkernabschnitte 31 angehaftet und vorübergehend fixiert werden. Durch Fixieren der Harzfolien 600 an den Innenumfangsflächen der Spule 2 oder an den Außenumfangsflächen der Innenkernabschnitte 31 ist es leicht, die Harzfolien 600 zuverlässig zwischen der Spule 2 und den Innenkernabschnitten 31 anzuordnen. Außerdem können, falls die vordere und die hintere Oberfläche über Haftschichten verfügen, die Spulenfixierabschnitte 6 (insbesondere die innen eingefügten Teile 60) fest an die Innenumfangsfläche der Spule 2 und die Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts 31 angehaftet werden, was nicht nur die Fixierung der Spule 2 in dem angedrückten Zustand, sondern auch die feste Fixierung der Spule 2 durch die Haftschichten verbessert. Des Weiteren können, falls eine Haftschicht vorgesehen ist, mehrere Harzfolien durch die Haftschicht aneinander angehaftet und gestapelt sein, um einen Spulenfixierabschnitt 6 zu bilden, der selbst dann die gewünschte Dicke aufweist, wenn die nicht geschäumte Harzschicht eine geringe Dicke aufweist. Die Dicke der nicht geschäumten Harzfolien 600 (die, falls eine Haftschicht vorgesehen ist, auch die Dicke der Haftschicht einschließt) kann so ausgewählt werden, dass sie wenigstens dem Abstand nach der Schaumbildung zwischen der Spule 2 und dem Innenkernabschnitt 31 entspricht, und kann vorzugsweise größer sein als dieser Abstand. Weisen die nicht geschäumten Harzfolien 600 beispielsweise eine Dicke auf, die wenigstens 0,2 mm beträgt, und eine Ausdehnungsrate von 4, kann die durchschnittliche Dicke 6t (Dicke nach der Schaumbildung) des innen eingefügten Teils 60 wenigstens 0,8 mm betragen. In diesem Beispiel sind die Harzfolien 600 aus einem Epoxidharz mit einem Schaumbildner gefertigt und weisen eine Dicke von etwa 0,2 mm und eine Ausdehnungsrate von etwa 4 auf.
Herstellungsverfahren für die Drossel
Im Folgenden wird ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung der Drossel 1A vorwiegend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Zuerst werden die Innenkernabschnitte 31 und die Außenkernabschnitte 32 vorbereitet, indem sie durch Umspritzen oder dergleichen hergestellt werden. Des Weiteren wird die Spule 2 vorbereitet, indem sie durch hochkantiges Wickeln des Spulendrahts 2w hergestellt wird.
Danach werden die Innenkernabschnitte 31 in die gewickelten Abschnitte 2a und 2b der Spule 2 eingefügt, die Spule 2 wird an den Innenkernabschnitten 31 angeordnet und die Wärmeableitfolien 4 und die nicht geschäumten Harzfolien 600 werden an vorgegebenen Positionen zwischen den Innenumfangsflächen der gewickelten Abschnitte 2a und 2b und den Außenumfangsflächen der Innenkernabschnitte 31 angeordnet. Die Wärmeableitfolien 4 können angeordnet werden, indem zuerst die Spule 2 an den Innenkernabschnitten 31 angeordnet wird und dann die Wärmeableitfolien 4 in die Lücken zwischen den Innenumfangsflächen der gewickelten Abschnitte 2a und 2b und die Außenumfangsflächen der Innenkernabschnitte 31 eingefügt werden. Alternativ können die Wärmeableitfolien 4 an die unteren Oberflächen der Innenkernabschnitte 31 angehaftet werden und können, zusammen mit den Innenkernabschnitten 31, in die Spule 2 eingefügt und in der Spule 2 angeordnet werden, wenn die Spule 2 an den Innenkernabschnitten 31 angeordnet ist. Die Wärmeableitfolien 4 sind dünner als ein Freiraum zwischen den Innenumfangsflächen der gewickelten Abschnitte 2a und 2b und den Außenumfangsflächen der Innenkernabschnitte 31 und können somit leicht angeordnet werden. In diesem Beispiel beträgt die Stärke der unverdichteten und unverformten Wärmeableitfolien 4 vor der Anordnung etwa 1,5 mm. Die nicht geschäumten Harzfolien 600 werden angeordnet, indem zuerst die Spule 2 an den Innenkernabschnitten 31 angeordnet wird, die Wärmeableitfolien 4 zwischen der Spule 2 und den Innenkernabschnitten 31 angeordnet werden und dann die Harzfolien 600 in die Innenumfangsräume zwischen der Spule 2 und den Innenkernabschnitten 31 eingefügt werden. Alternativ können die Harzfolien 600, ähnlich wie die Wärmeableitfolien 4, an die oberen und seitlichen Oberflächen der Innenkernabschnitte 31 angehaftet werden und können, zusammen mit den Innenkernabschnitten 31, in die Spule 2 eingefügt und in der Spule 2 angeordnet werden. Die nicht geschäumten Harzfolien 600 sind ausreichend dünner als die Dicke der Innenumfangsräume in dem Zustand, in dem die Wärmeableitfolien 4 angeordnet werden, und lassen sich somit leicht anordnen. In diesem Beispiel beträgt die Dicke der Harzfolien 600 etwa 0,2 mm. Bei den Wärmeableitfolien 4 und den Harzfolien 600 handelt es sich um Folien, die in eine vorgegebene Form geschnitten und verarbeitet werden.
Dann werden, durch Verbinden der Stirnflächen 31e an einer Seite der Innenkernabschnitte 31 mit den inneren Stirnflächen 32e der Außenkernabschnitte 32 an einer Seite und durch Verbinden der Stirnflächen 31e an der anderen Seite der Innenkernabschnitte 31 mit den inneren Stirnflächen 32e der Außenkernabschnitte 32 an der anderen Seite, die Innenkernabschnitte 31 und die Außenkernabschnitte 32 aneinander gekoppelt, und der ringförmige Magnetkern 3 wird gebildet. Auf diese Weise kann die Baugruppe 10 bestehend aus der Spule 2 und dem Magnetkern 3 montiert werden. Die Innenkernabschnitte 31 und die Außenkernabschnitte 32 können durch ein Haftmittel oder dergleichen aneinandergehaftet werden.
Danach wird die Baugruppe 10, in welcher die Wärmeableitfolien 4 und die nicht geschäumten Harzfolien 600 zwischen der Spule 2 und den Innenkernabschnitten 31 angeordnet sind, einer thermischen Behandlung unterzogen, und die Harzfolien 600 werden geschäumt. Die durch Schaumbildung der Harzfolien 600 erhaltenen Harze füllen die Innenumfangsräume (hier über einen Teil der Länge in Umfangsrichtung und die gesamte Länge in axialer Richtung) zwischen der Spule 2 und den Innenkernabschnitten 31 und treten in engen Kontakt mit der Spule 2 und den Innenkernabschnitten 31, um die innen eingefügten Teile 60 und die Windungszwischenteile 62 zu bilden. Dementsprechend kann die Drossel 1A, die die Wärmeableitfolien 4 und die Spulenfixierabschnitte 6 umfasst, erhalten werden.
Funktionelle Auswirkungen auf Basis der wichtigsten charakteristischen Teile
Gemäß der Drossel 1A der Ausführungsform 1 wird, da die Wärmeableitfolien 4 zwischen den Innenumfangsflächen der Spule 2 und den Außenumfangsflächen der Innenkernabschnitte 31 eingefügt sind, so dass sie damit in Kontakt steht, die Wärme der Innenkernabschnitte 31 durch die Wärmeableitfolien 4 an die Spule 2 übertragen und über die Spule 2 abgeleitet. Dementsprechend ist es möglich, Wärmeableitpfade von den Innenkernabschnitten 31 zur Spule 2 sicherzustellen und die Wärmeableitleistung der Innenkernabschnitte 31 zu verbessern, was dazu führt, dass die Drossel 1A eine hervorragende Wärmeableitleistung aufweist. Insbesondere werden bei der Drossel 1A, da die Wärmeableitfolien 4 an den einbauzielseitigen Oberflächen (untere Oberflächen) der Innenkernabschnitte 31 angeordnet sind, die Wärmeableitpfade von den Innenkernabschnitten 31 zu einem Einbauziel über die Spule 2 gebildet, was es ermöglicht, die Wärmeableitpfade von den Innenkernabschnitten 31 zum Einbauziel zu verkürzen. Daher ist es leicht, die Wärme der Innenkernabschnitte 31 über die Spule 2 an das Einbauziel zu übertragen, was es ermöglicht, die Wärme der Innenkernabschnitte 31 effizient abzuleiten und die Wärmeableitleistung zu verbessern. Des Weiteren kann, da jede Wärmeableitfolie 4 an der Oberfläche des Innenkernabschnitts 31, an welchem der Mittelkörperabschnitt 31b freiliegt, angeordnet ist und in Kontakt zum Mittelkörperabschnitt 31b steht, die Wärme des Mittelkörperabschnitts 31b von den Wärmeableitfolien 4 direkt an die Spule 2 übertragen werden. Dementsprechend kann, da kein mittlerer Harzformabschnitt 31c vorhanden ist, der thermische Widerstand der Wärmeableitpfade verringert werden, und somit ist es möglich, die Wärme der Innenkernabschnitte 31 effizient abzuleiten und die Wärmeableitleistung zu verbessern.
Die Drossel 1A der Ausführungsform 1 weist die Spulenfixierabschnitte 6 zwischen der Spule 2 und den Innenkernabschnitten 31 auf, und die Bewegung der Spule 2 ist eingeschränkt durch die Druckkraft, die von der Volumenausdehnung der geschäumten Harze, aus denen die Spulenfixierabschnitte 6 gebildet sind, herrührt, und dadurch ist die Spule 2 am Magnetkern 3 fixiert (Innenkernabschnitte 31). Dementsprechend ist es möglich, eine durch Vibrationen der Spule 2 und des Magnetkerns 3 zum Zeitpunkt des Drosselbetriebs, durch Vibrationen, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist, durch Außeneinflüsse oder dergleichen bedingte Bewegung der Spule 2 in Bezug auf die Innenkernabschnitte 31 in axialer Richtung, in radialer Richtung und in Umfangsrichtung einzuschränken. Da die Bewegung der Spule 2 eingeschränkt ist, kann unterdrückt werden, dass die Spule 2 gegen den Magnetkern 3 (Innenkernabschnitte 31 und Außenkernabschnitte 32) stößt oder reibt, und es kann unterdrückt werden, dass benachbarte Windungen 2t der Spule 2 gegeneinander stoßen oder reiben. Dementsprechend ist es möglich, sich durch Stoßen oder Reiben ergebende Störungen, die Beschädigung der Isolationsbeschichtung der Spule 2, die Beschädigung des Magnetkerns 3 und dergleichen zu vermeiden. Da die Bewegung der Spule 2 eingeschränkt ist, sind die Positionen, an denen das Spulendrahtende 2e mit den Sammelschienen verbunden ist, wahrscheinlich keiner Belastung ausgesetzt, was es ermöglicht, die Verformung und Beschädigung des verbundenen Teils zu unterdrücken. Insbesondere bei der Drossel 1A der Ausführungsform 1 können, da nicht geschäumte Harzfolien 600 für die Spulenfixierabschnitte 6 verwendet werden, die Dicke und die Form der Spulenfixierabschnitte 6 einheitlich ausgeführt sein, und die Spulenfixierabschnitte 6 können außerdem eine hervorragende Herstellbarkeit aufweisen, da die Harzfolien 600 nur an erforderlichen Teilen angeordnet werden müssen. Im Gegensatz dazu gäbe es, wenn ein flüssiges Harz für die Spulenfixierabschnitte 6 verwendet würde, viele Probleme hinsichtlich der Verarbeitbarkeit; so wird beispielsweise die Form nicht stabil, es ist außerdem schwierig, das Harz mit einer einheitlichen Dicke aufzutragen, ein Auftragungsschritt erfordert Zeit, und Flüssigkeit tritt aus.
Bei der Drossel 1A der Ausführungsform 1 ist die Spule 2 durch die Spulenfixierabschnitte 6 am Magnetkern 3 (Innenkernabschnitte 31) fixiert, und somit ist es im Gegensatz zum herkömmlichen Fall nicht erforderlich, die Baugruppe 10 mit einem Dichtungsmaterial oder einer Harzform zu bedecken und die Spule 2 am Magnetkern 3 zu fixieren, und kein Dichtungsmaterial oder dergleichen ist eingebriffen. Dementsprechend ist es möglich, das Dichtungsmaterial, die Harzform und ein mit dem Dichtungsmaterial zu füllendes Gehäuse wegzulassen und auf diese Weise eine Reduzierung der Größe, des Gewichts und der Kosten zu erzielen. Des Weiteren kann der Schritt für das Bilden des Dichtungsmaterials oder der Harzform entfallen.
Beschreibung von Ausgestaltungen mit anderen charakteristischen Teilen
Im Folgenden werden die Einzelheiten von Ausgestaltungen der Drossel 1A und andere verfügbare Ausgestaltungen beschrieben.
Spule
Wie in 1 und 2 gezeigt, ist die Spule 2 aus einem Endlosspulendraht 2w gefertigt. Insbesondere wird die Spule 2 durch Formen eines gewickelten Abschnitts 2a von einem proximalen Ende zu einem distalen Ende gebildet, wobei dann der an der anderen Endseite herausgezogene Spulendraht 2w in einer U-Form gebogen wird, um den Verbindungsabschnitt 2r zu bilden, und danach der andere gewickelte Abschnitt 2b vom distalen Ende zum proximalen Ende gebildet wird. Alternativ kann die Spule 2 durch Formen der gewickelten Abschnitte 2a und 2b mit getrennten Spulendrähten gebildet werden, und indem die Spulendrahtenden an der anderen Endseite der gewickelten Abschnitte 2a und 2b durch Schweißen, Löten, Quetschen oder dergleichen, oder über ein Verbindungselement (beispielsweise ein Plattenelement), das aus einem getrennt vorbereiteten leitenden Material gefertigt ist, direkt aneinander gebunden werden. Des Weiteren haben in diesem Beispiel die Stirnflächen in axialer Richtung der gewickelten Abschnitte 2a und 2b die Form eines im Wesentlichen rechteckigen Rings, aber die Form kann in geeigneter Weise geändert werden, beispielsweise in einen im Wesentlichen kreisförmigen Ring oder dergleichen.
Magnetkern
Innenkernabschnitt
Wie in 2 gezeigt, weist jeder Innenkernabschnitt 31 einen Mittelkörperabschnitt 31b auf, in welchem die Kernstücke 31m und die Abstandselemente 31g abwechselnd gestapelt sind, und einen mittleren Harzformabschnitt 31c, der die Außenumfangsfläche des Mittelkörperabschnitts 31b bedeckt. In diesem Beispiel sind die Kernstücke 31m und die Abstandselemente 31g durch ein Haftmittel aneinandergehaftet. Die Form des Mittelkörperabschnitts 31b kann für den jeweiligen Zweck ausgewählt werden. In diesem Beispiel handelt es sich bei dem Mittelkörperabschnitt 31b um einen viereckig prismenförmigen Abschnitt.
Ein weichmagnetisches Material wie etwa Eisen oder eine Eisenlegierung, oder auch ein Nichtmetall wie Ferrit kann als Material für die Kernstücke 31m verwendet werden. Bei jedem dieser Kernstücke 31m kann es sich um einen geformten (oder verdichteten) Körper handeln, der unter Verwendung eines weichmagnetischen Pulvers aus einem weichmagnetischen Material gefertigt ist, oder um einen gestapelten Körper, bei dem mehrere magnetische dünne Platten (beispielsweise durch Siliziumstahlbleche dargestellte elektromagnetische Stahlbleche) mit einer Isolationsbeschichtung gestapelt sind. Beispiele für den Formkörper umfassen, zusätzlich zu einem pulververdichteten Formkörper (pulververdichteter Magnetkern), einen Sinterkörper und ein Verbundmaterial mit einem weichmagnetischen Pulver und einem Harz. Das Verbundmaterial kann durch Spritzgießen oder dergleichen leicht geformt werden und selbst in eine komplizierte dreidimensionale Form gebracht werden. Bei dem Harz, das als Bindemittel für das Verbundmaterial dient, kann es sich um ein wärmehärtbares Harz wie etwa ein Epoxidharz handeln, oder um ein thermoplastisches Harz wie etwa ein Polyphenylensulfid-Harz (PPS-Harz). Unter der Annahme, dass die Menge des Verbundmaterials 100 Vol.-% beträgt, kann die Menge des in dem Verbundmaterial enthaltenen weichmagnetischen Pulvers beispielsweise wenigstens 20 Vol.-% und nicht mehr als 75 Vol.-% betragen. Der Rest ist ein nichtmetallisches organisches Material, beispielsweise aus einem Harz oder aus Keramik wie etwa Aluminiumoxid oder Silikat, oder ein nichtmagnetisches Material wie etwa ein nichtmetallisches anorganisches Material. Hier handelt es sich bei jedem Kernstück 31m um einen pulververdichteten Formkörper.
Für gewöhnlich hat ein aus einem pulververdichteten Formkörper oder einem Verbundmaterial gefertigtes Kernstück eine niedrige thermische Leitfähigkeit, und wenn der Innenkernabschnitt 31 durch Kernstücke ausgestaltet ist, die aus pulververdichteten Formkörpern oder einem Verbundmaterial gefertigt sind, kann die Wärme des Innenkernabschnitts 31 nur schwer an den Außenkernabschnitt 32 übertragen und abgeleitet werden. Insbesondere aus einem Verbundmaterial gefertigte Kernstücke haben eine geringere thermische Leitfähigkeit und einen größeren thermischen Widerstand als Kernstücke, die aus pulververdichteten Formkörpern gefertigt sind. Wie vorstehend beschrieben ist es der Drossel 1A der Ausführungsform 1 mit den Wärmeableitfolien 4 möglich, die Wärme der Innenkernabschnitte 31 unter Verwendung der Wärmeableitfolien 4 an die Spule 2 zu übertragen und die Wärmeableitleistung der Innenkernabschnitte 31 zu verbessern. Dementsprechend eignet sich die Drossel 1A der Ausführungsform 1 für den Fall, dass die Kernstücke 31m, welche die Innenkernabschnitte 31 bilden, aus pulververdichteten Formkörpern oder einem Verbundmaterial gefertigt sind.
Bei dem Material, aus dem die Abstandselemente 31g bestehen, kann es sich um ein nichtmagnetisches Material wie etwa Aluminiumoxid oder ungesättigtes Polyester, eine Mischung aus einem nichtmagnetischen Material wie etwa ein PPS-Harz und ein weichmagnetisches Material (beispielsweise ein weichmagnetisches Pulver wie etwa Eisenpulver) oder dergleichen handeln.
Bei einer mit dem mittleren Harzformabschnitt 31c bedeckten Region kann es sich wenigstens um eine Region an der Außenumfangsfläche des Mittelkörperabschnitts 31b handeln, wo die Spule 2 angeordnet ist. Des Weiteren ist es möglich, wenn die gesamte Außenumfangsfläche des Mittelkörperabschnitts 31b mit dem mittleren Harzformabschnitt 31c bedeckt ist, die Korrosionsbeständigkeit gegenüber der Außenumgebung zu verbessern. Die mit dem mittleren Harzformabschnitt 31c bedeckte Region kann die mit den inneren Stirnflächen 32e der Außenkernabschnitte 32 zu verbindenden Stirnflächen 31e des Innenkernabschnitts 31 (Stirnfläche des Mittelkörperabschnitts 31b) aufweisen oder auch nicht. Da die Stirnflächen 31e des Innenkernabschnitts 31 mit den inneren Stirnflächen 32e der Außenkernabschnitte 32 verbunden sind, liegen die Stirnflächen 31e in dem Zustand, in dem der Magnetkern 3 montiert ist, nicht frei und kommen nicht in Kontakt mit der Außenumgebung. Für gewöhnlich handelt es sich bei dem Material, aus welchem der mittlere Harzformabschnitt 31c gefertigt ist, um ein nichtmagnetisches Material, und der mittlere Harzformabschnitt 31c fungiert als Abstandselement, falls er die Stirnflächen 31e bedeckt. In diesem Beispiel bedeckt die mit dem mittleren Harzformabschnitt 31c bedeckte Region alle Außenumfangsflächen des Mittelkörperabschnitts 31b, mit Ausnahme der unteren Oberfläche (das heißt, die obere und die rechte und die linke Oberfläche), sowie beide Stirnflächen. Das Material, aus welchem der mittlere Harzformabschnitt 31c gefertigt ist, wird an späterer Stelle beschrieben.
In der Drossel 1A der Ausführungsform 1 ist, da die Wärmeableitfolien 4 an den freiliegenden Oberflächen der Mittelkörperabschnitte 31b angeordnet sind, die Korrosionsbeständigkeit durch die Wärmeableitfolien 4 sichergestellt. Im Hinblick auf eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit kann die gesamte Außenumfangsfläche jedes Mittelkörperabschnitts 31b mit dem mittleren Harzformabschnitt 31c bedeckt sein. In diesem Fall kann in dem Abschnitt, an welchem die Wärmeableitfolie 4 angeordnet ist, die Korrosionsbeständigkeit in gewissem Maße durch die Wärmeableitfolie 4 sichergestellt werden, und somit kann der Abschnitt des mittleren Harzformabschnitts 31c, an welchem die Wärmeableitfolie 4 angeordnet ist, eine geringere Dicke aufweisen als andere Abschnitte. Alternativ ist es auch möglich, die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern, indem man einen Rosthemmer auf die freiliegende Oberfläche des Mittelkörperabschnitts 31b aufträgt.
Außenkernabschnitt
Wie in 2 gezeigt, weist jeder Außenkernabschnitt 32 einen aus einem Kernstück gefertigten Seitenkörperabschnitt 32b auf, und einen seitlichen Harzformabschnitt 32c, der die Oberfläche des Seitenkörperabschnitts 32b mit Ausnahme eines Teils davon vollständig bedeckt. Die Form des Seitenkörperabschnitts 32b kann für den jeweiligen Zweck ausgewählt werden. In diesem Beispiel handelt es sich bei dem Seitenkörperabschnitt 32b um einen säulenförmigen Abschnitt, dessen obere und untere Oberflächen kuppelförmig sind (modifizierte Trapezform, deren Querschnittsfläche von der inneren Stirnfläche 32e, mit der die Stirnflächen 31e der Innenkernabschnitte 31 verbunden sind, in Richtung der Außenseite kleiner wird). Das Material, aus dem der Seitenkörperabschnitt 32b gefertigt ist, kann identisch sein mit dem Material der vorstehend beschriebenen Kernstücke 31m, und bei dem Körperabschnitt 32b kann es sich um einen Formkörper aus weichmagnetischem Pulver oder um einen gestapelten Körper, in dem mehrere magnetische dünne Platten gestapelt sind, handeln. Hier sind beide Seitenkörperabschnitte 32b als pulververdichtete Formkörper ausgeführt.
Bei der inneren Stirnfläche 32e des Außenkernabschnitts 32 handelt es sich um eine Oberfläche, die Kernverbindungsregionen aufweist, mit denen die Stirnflächen 31e der Innenkernabschnitte 31 verbunden sind, und der Spule gegenüberliegende Regionen, die sich gegenüber der Stirnfläche der Spule 2 (gewickelte Abschnitte 2a und 2b) befinden, wobei die Kernverbindungsregionen und die den Spulen gegenüberliegenden Regionen planar geformt sind. In diesem Beispiel handelt es sich, wie in 5 gezeigt, bei den der Spule gegenüberliegenden Regionen der inneren Stirnfläche 32e des Außenkernabschnitts 32 um zwei L-förmige Regionen (in der Zeichnung durch Schraffur angezeigt), die L-förmigen Abschnitten gegenüberliegen, die jeweils durch benachbarte Seiten der Stirnflächen der gewickelten Abschnitte 2a und 2b, den unteren Seiten davon und den Ecken, die diese Seiten miteinander verbinden, gebildet sind.
Der seitliche Harzformabschnitt 32c hat die Funktion, den Seitenkörperabschnitt 32b vor der Außenumgebung zu schützen. Bei der mit dem seitlichen Harzformabschnitt 32c bedeckten Region kann es sich um eine Region handeln, die wenigstens in dem Zustand, in welchem der Magnetkern 3 montiert ist, freiliegt. Dementsprechend ist es möglich zu verhindern, dass der Seitenkörperabschnitt 32b in direkten Kontakt mit der Außenumgebung tritt, und es ist möglich, dem Seitenkörperabschnitt 32b eine Korrosionsbeständigkeit gegenüber der Außenumgebung zu verleihen. Des Weiteren gilt: Falls die der Spule gegenüberliegenden Regionen der inneren Stirnfläche 32e des Außenkernabschnitts 32, die sich gegenüber der Stirnfläche der Spule 2 (gewickelte Abschnitte 2a und 2b) befinden, mit dem seitlichen Harzformabschnitt 32c bedeckt sind, kann auch eine Isolierung zwischen der Spule 2 und dem Seitenkörperabschnitt 32b sichergestellt werden. Das Material, aus welchem der seitliche Harzformabschnitt 32c gefertigt ist, wird an späterer Stelle beschrieben.
Die mit dem seitlichen Harzformabschnitt 32c bedeckte Region kann die vorstehend beschriebenen, mit den Stirnflächen 31e der Innenkernabschnitte 31 zu verbindenden Kernverbindungsregionen der inneren Stirnfläche 32e des Außenkernabschnitts 32 (innere Stirnfläche des Seitenkörperabschnitts 32b) aufweisen oder auch nicht. Da die Stirnflächen 31e der Innenkernabschnitte 31 mit den Kernverbindungsregionen der inneren Stirnfläche 32e des Außenkernabschnitts 32 verbunden werden sollen, liegen die Kernverbindungsregionen in dem Zustand, in dem der Magnetkern 3 montiert ist, nicht frei und treten nicht in Kontakt mit der Außenumgebung. Da es sich bei dem Material, aus welchem die seitlichen Harzformabschnitte 32c gefertigt sind, um ein nichtmagnetisches Material handelt, fungieren die Kernverbindungsregionen, sofern bedeckt, als Abstandselemente. Falls die Stirnfläche 31e des Innenkernabschnitts 31 (Stirnfläche der Mittelkörperabschnitte 31b) oder die Kernverbindungsregion der inneren Stirnfläche 32e des Außenkernabschnitts 32 (innere Stirnfläche des Seitenkörperabschnitts 32b), mit welchem der Innenkernabschnitt 31 verbunden ist, mit dem mittleren Harzformabschnitt 31c oder dem seitlichen Harzformabschnitt 32c bedeckt ist, ist es vorzuziehen, dass die jeweils andere Fläche bzw. Region freiliegt. In diesem Beispiel ist die innere Stirnfläche des Seitenkörperabschnitts 32b vollständig mit dem seitlichen Harzformabschnitt 32c bedeckt, mit Ausnahme der Kernverbindungsregionen.
Bei dem Material, aus welchem der mittlere Harzformabschnitt 31c und der seitliche Harzformabschnitt 32c gefertigt sind (die zusammen als „Harzformabschnitt” bezeichnet werden können), handelt es sich vorzugsweise um ein Harzmaterial, das isolierend wirkt und eine Korrosionsbeständigkeit aufweist, und noch bevorzugter um ein Harzmaterial mit thermischer Leitfähigkeit. Beispiele für ein solches Harzmaterial umfassen ein thermoplastisches Harz wie etwa ein PPS-Harz, ein Polytetrafluorethylen-Harz (PTFE-Harz), Flüssigkristallpolymer (LCP), Nylon 6, Nylon 66 und ein Polybutylen-Terephthalat-Harz (PBT-Harz). Das Harzmaterial, aus welchem die Harzformabschnitte 31c und 32c gebildet sind, kann im Hinblick auf eine Verbesserung der Wärmeableitleistung wenigstens eine Art von Keramikfüllstoff enthalten, ausgewählt aus Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Bornitrid und Siliziumkarbid. Die Bildung der Harzformabschnitte 31c und 32c kann beispielsweise durch Umspritzen mit einem Harzmaterial oder durch Eintauchen der Abschnitte in ein Harzmaterial erfolgen.
Die Dicke der Harzformabschnitte 31c und 32c kann beispielsweise wenigstens 0,1 mm betragen. Indem die Dicke der Harzformabschnitte 31c und 32c auf wenigstens 0,1 mm festgelegt wird, ist es leicht, eine Isolierung gegen die Spule 2 (gewickelte Abschnitte 2a und 2b) sicherzustellen und eine Korrosionsbeständigkeit gegenüber der Außenumgebung zu verleihen. Andererseits kann die Obergrenze der Dicke der Harzformabschnitte 31c und 32c in geeigneter Weise festgelegt werden, solange diese nicht zu dick ist, und kann beispielsweise nicht größer als 3 mm sein. Die Harzformabschnitte 31c und 32c können einen lokal verdickten Teil umfassen (wie beispielsweise einen Montageabschnitt 33 oder einen Unterteilungsabschnitt 34 des seitlichen Harzformabschnitts 31c).
In diesem Beispiel sind die Kernstücke 31m der Mittelkörperabschnitte 31b und der Seitenkörperabschnitte 32b (Kernstücke) aus pulververdichteten Formkörpern gefertigt, aber die Kernstücke 31m und die Seitenkörperabschnitte 32b können aus dem vorstehend beschriebenen Verbundmaterial gefertigt sein. In diesem Fall ist auch eine Ausgestaltung möglich, bei welcher die Mittelkörperabschnitte 31b und die Seitenkörperabschnitte 32b nicht mit den Harzformabschnitten 31c und 32c bedeckt sind. Das heißt, die Innenkernabschnitte 31 und die Außenkernabschnitte 32 sind jeweils durch die Mittelkörperabschnitte 31b und die Seitenkörperabschnitte 32b ausgestaltet, die aus einem Verbundmaterial gefertigt sind, und umfassen keine Harzformabschnitte. Falls die Kernstücke aus einem Verbundmaterial gefertigt sind, wird die Oberflächenregion davon kaum weichmagnetisches Pulver aufweisen und vielmehr eine Harzschicht aufweisen, die aus einem in dem Verbundmaterial enthaltenen Harz gefertigt ist. Falls kein Harzformabschnitt vorgesehen ist, ist es dementsprechend leicht, eine Isolierung gegen die Spule 2 sicherzustellen und eine Korrosion des in dem Verbundmaterial enthaltenen weichmagnetischen Pulvers zu unterdrücken. Natürlich können die Mittelkörperabschnitte 31b und die Seitenkörperabschnitte 32b mit den Harzformabschnitten 31c und 32c bedeckt sein, aber in diesem Fall kann es sich bei dem Material, aus welchem der Harzformabschnitt gefertigt ist, um ein Harzmaterial handeln, das das Harz des Verbundmaterials nicht erweicht oder beschädigt, wenn der Harzformabschnitt gebildet wird.
Der Magnetkern 3 wird gebildet, indem die Innenkernabschnitte 31 und die Außenkernabschnitte 32 miteinander verbunden werden. In diesem Beispiel sind die Innenkernabschnitte 31 und die Außenkernabschnitte 32 durch ein Haftmittel aneinandergehaftet. Des Weiteren weist in diesem Beispiel jeder seitliche Harzformabschnitt 32c vorstehende Wandabschnitte 32t auf, die die peripheren Bereiche der Kernverbindungsregionen an der inneren Stirnfläche 32e des Außenkernabschnitts 32 umschließen. Die Enden der Innenkernabschnitte 31 sind in die vorstehenden Wandabschnitte 32t eingepasst, und die Stirnflächen 31e der Innenkernabschnitte 31 sind dafür ausgelegt, mit den Kernverbindungsregionen der inneren Stirnflächen 32e der Außenkernabschnitte 32 verbunden zu werden. Des Weiteren hat jede Außenumfangsfläche des Endes des Innenkernabschnitts 31, das in den vorstehenden Wandabschnitt 32t eingepasst werden soll, einen gedünnten Abschnitt 31t mit einer geringeren Dicke als der mittlere Harzformabschnitt 31c, und die Außenumfangsfläche des vorstehenden Wandabschnitts 32t und die Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts 31 sind, mit Ausnahme des Endes davon, im Wesentlichen koplanar.
Dieses Beispiel hat eine Ausgestaltung beschrieben, bei der das Paar von Innenkernabschnitten 31 und das Paar von Außenkernabschnitten 32 unabhängig (getrennt) voneinander sind. Alternativ ist auch eine Ausgestaltung möglich, bei der wenigstens die Innenkernabschnitte 31 und einer der Außenkernabschnitte 32 einstückig gebildet sind. So können beispielsweise, wie in 6 gezeigt, zwei Innenkernabschnitte 31 und ein Außenkernabschnitt 32 als ein integrierter U-förmiger Kernformkörper 3b gebildet sein. In diesem Fall ist es vorzuziehen, die mittleren Harzformabschnitte 31c und den seitlichen Harzformabschnitt 32c einstückig zu bilden, indem die Mittelkörperabschnitte 31b der zwei Innenkernabschnitte 31 und der Seitenkörperabschnitt 32b des einen Außenkernabschnitts 32 in dem Zustand, in welchem sie miteinander verbunden sind, mit einem Harzmaterial bedeckt werden. Dementsprechend ist es möglich, den U-förmigen Kernformkörper 3b, in welchem die zwei Mittelkörperabschnitte 31b und der Seitenkörperabschnitt 32b integriert sind, zu erzielen, das heißt, die zwei Innenkernabschnitte 31 und der eine Außenkernabschnitt 32 sind integriert. Die Mittelkörperabschnitte 31b und der Seitenkörperabschnitt 32b können vorab durch ein Haftmittel aneinandergehaftet werden, oder sie können nicht durch ein Haftmittel aneinandergehaftet sein, da sie durch Bilden der mittleren Harzformabschnitte 31c und des seitlichen Harzformabschnitts 32c zu einem einzigen Stück integriert sind. Außerdem ist es durch Aneinanderhaften dieses U-förmigen Kernformkörpers 3b und des verbleibenden Außenkernabschnitts 32, beispielsweise durch ein Haftmittel, möglich, den Magnetkern 3 zu bilden. Alternativ ist auch eine Ausgestaltung möglich, bei der ein Paar von L-förmigen Kernformkörpern, in welchen genau ein Innenkernabschnitt 31 und genau ein Außenkernabschnitt 32 gebildet sind, einstückig bereitgestellt wird. In diesem Fall ist es vorzuziehen, den mittleren Harzformabschnitt 31c und den seitlichen Harzformabschnitt 32c einstückig zu bilden, indem der Mittelkörperabschnitt 31b des Innenkernabschnitts 31 und der Seitenkörperabschnitt 32b des Außenkernabschnitts 32, die miteinander verbunden sind, mit einem Harzmaterial bedeckt werden. Der Mittelkörperabschnitt 31b und der Seitenkörperabschnitt 32b sind somit integriert, und der L-förmige Kernformkörper, in welchem der Innenkernabschnitt 31 und der Außenkernabschnitt 32 integriert sind, kann erhalten werden. Durch Anhaften des Paares von L-förmigen Kernformkörpern, beispielsweise durch ein Haftmittel, kann der Magnetkern 3 gebildet werden.
Bei dem Haftmittel kann es sich geeigneterweise um ein Haftmittel handeln, das vorwiegend aus einem Harz wie etwa (1) einem wärmehärtbaren Harz wie etwa einem Epoxidharz, einem Silikonharz oder ungesättigtem Polyester, (2) einem thermoplastischen Harz wie etwa einem PPS-Harz oder LCP oder dergleichen gefertigt ist.
Wärmeableitfolie
Die Wärmeableitfolien 4 können aus einem Verbundmaterial gefertigt sein, in welchem ein wärmeleitender Füllstoff, der aus einem anorganischen Material wie etwa einem Keramikmaterial gefertigt ist, zu einem organischen Material wie etwa Kautschuk, Gel oder Harz hinzugefügt wird. In der Drossel 1A der Ausführungsform 1 handelt es sich bei den Wärmeableitfolien 4 um kautschukartige Wärmeableitfolien, deren Grundmaterial ein Kautschukmaterial ist. Zusätzlich zu den kautschukartigen Folien können verschiedene Arten von Wärmeableitfolien wie etwa gelartige oder im Thermoschmelzverfahren gebundene Folien als Wärmeableitfolien 4 verwendet werden. Bei den gelartigen oder im Thermoschmelzverfahren gebundenen Wärmeableitfolien kann es sich um handelsübliche Folien oder öffentlich bekannte Folien handeln.
Eine gelartige Wärmeableitfolie ist eine Folie, die aus einem Gelmaterial gefertigt ist, und Beispiele des Gelmaterials umfassen Silikongel, Acrylgel und Urethangel. Eine gelartige Wärmeableitfolie ist, ähnlich wie eine kautschukartige Folie, elastisch und flexibel und dringt somit durch das Eingeschlossenwerden und das Deformiertwerden zwischen der Innenumfangsfläche der Spule 2 und der Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts 31 in Stufen und Lücken zwischen den Windungen der Spule 2 und Aussparungen und Vorsprünge an der Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts 31 und dergleichen ein, was es möglich macht, einen engen Kontakt mit der Spule 2 und dem Innenkernabschnitt 31 herzustellen. Zusätzlich ist das Gelmaterial zähflüssig und weist somit eine hohe Haftfähigkeit auf. Die Härte des Gelmaterials kann einen Wert haben, der von einem mit JIS K 7312:1996 konformen Durometer des Typs Asker C gemessen wird und beispielsweise wenigstens 30 beträgt.
Bei einer thermoschmelzgebundenen Wärmeableitfolie handelt es sich um eine Folie, die aus einem Thermoschmelzverbindungsmaterial gefertigt ist, welches durch Wärme geschmolzen oder erweicht wird, eine Schmelzverbindungseigenschaft zeigt und dann gehärtet wird. Beispiele für Thermoschmelzverbindungsmaterialien umfassen ein Epoxidharz und ein Polyimidharz. In dem Fall der thermoschmelzgebundenen Wärmeableitfolie gilt: Da die Wärmeableitfolie, in einem Zustand, in welchem die Folie noch nicht ausgehärtet ist, zwischen der Spule 2 und dem Innenkernabschnitt 31 angeordnet wird und dann erhitzt wird, wird die Wärmeableitfolie geschmolzen und an die Spule 2 und den Innenkernabschnitt 31 gebunden. Zu diesem Zeitpunkt wird die Wärmeableitfolie verformt, dringt in Stufen oder Lücken zwischen den Windungen der Spule 2, Aussparungen und Vorsprünge an der Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts 31 oder dergleichen ein und tritt in engen Kontakt mit der Innenumfangsfläche der Spule 2 oder der Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts 31. Durch Aushärten in diesem Zustand kann eine Wärmeableitfolie erhalten werden, die sich in engem Kontakt mit der Spule 2 und dem Innenkernabschnitt 31 befindet und die eine hohe Wärmeableitung ausüben kann.
Wenn eine thermoschmelzgebundene Wärmeableitfolie verwendet wird, ist die thermoschmelzgebundene Wärmeableitfolie an einer vorgegebenen Position zwischen der Innenumfangsfläche der Spule 2 (gewickelter Abschnitt 2a, 2b) und der Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts 31 angeordnet und wird dann einer erforderlichen thermischen Behandlung für das Schmelzen und Härten ausgesetzt. Die Heiztemperatur und die Haltezeit der thermischen Behandlung können für den jeweiligen Zweck gemäß dem Grundmaterial der Wärmeableitfolie ausgewählt werden, und die Heiztemperatur kann beispielsweise wenigstens 80º C betragen und nicht mehr als 160º C.
Sonstige Überlegungen
Montageabschnitt
Die Harzformabschnitte 32c beider Außenkernabschnitte 32 weisen Montageabschnitte 33 für das Anbringen der Baugruppe 10 an einem Einbauziel auf, wobei die Montageabschnitte 33 als einzelnes Stück mit den Harzformabschnitten 32c gebildet sind (siehe 2). In diesem Beispiel weist jeder Außenkernabschnitt 32 zwei Montageabschnitte 33 auf, das heißt, insgesamt sind vier Montageabschnitte 33 vorgesehen. Jeder Montageabschnitt 33 ist so gebildet, dass er von einer im Wesentlichen mittigen Position in der vertikalen Richtung (Höhenrichtung) des Außenkernabschnitts 32 vorsteht. Die Position, an welcher der Montageabschnitt 33 gebildet ist, entspricht einer Fixierungsposition (beispielsweise einem Bolzennabenteil) des Einbauziels. Der Montageabschnitt 33 weist einen verdeckten röhrenförmigen Kragen 35 auf, der eine Durchgangsöffnung aufweist, durch welche ein Fixierungselement (beispielsweise ein Bolzen) für das Fixieren der Baugruppe 10 am Einbauziel eingefügt werden kann. Der Kragen 35 ist im Hinblick auf die Vermeidung einer Verformung der Durchgangsöffnung vorzugsweise aus einem hochsteifen Material gefertigt, beispielsweise aus einem metallischen Material wie etwa einem rostfreien Stahl.
Unterteilungsabschnitt
Die Harzformabschnitte 32c beider Außenkernabschnitte 32 weisen jeweils einen Unterteilungsabschnitt 34 auf, der zwischen den gewickelten Abschnitten 2a und 2b vorgesehen ist, wobei der Unterteilungsabschnitt 34 als ein einzelnes Stück mit den Harzformabschnitten 32c gebildet ist (siehe 2). Die Unterteilungsabschnitte 34 können verhindern, dass die gewickelten Abschnitte 2a und 2b einander berühren, wodurch die Isolierung zwischen den gewickelten Abschnitten 2a und 2b verbessert wird.
Sensor
Wie in 2 gezeigt, kann die Drossel 1A einen Sensor 7s aufweisen, mit dem sich zum Zeitpunkt des Drosselbetriebs ein physikalischer Wert (beispielsweise eine Temperatur, ein Stromwert, ein elektrischer Spannungswert, eine Beschleunigung oder dergleichen) messen lässt. Bei dem in 2 gezeigten Sensor 7s handelt es sich um einen Temperatursensor, der ein wärmeempfindliches Element wie etwa einen Thermistor aufweist, und der einen Schutzabschnitt (wie etwa ein aus einem Harz oder dergleichen gefertigtes Rohr) zum Schützen des wärmeempfindlichen Elements aufweist, und eine Verdrahtung 7c, durch welche ein elektrisches Signal von dem wärmeempfindlichen Element fließt. Des Weiteren ist der Sensor 7s zwischen den gewickelten Abschnitten 2a und 2b angeordnet und in einer Halterung 70 untergebracht.
Die Halterung 70 hat die Funktion, den Sensor 7s an einer vorgegebenen Anordnungsposition in Bezug auf die Baugruppe 10 zu halten.
Wie in 2 gezeigt, ist die Halterung 70 zwischen den gewickelten Abschnitten 2a und 2b eingefügt, weist Haken 72 für das Einrasten in die Unterteilungsabschnitte 34 der Außenkernabschnitte 32 auf und kann die Anordnungsposition des Sensors 7s durch Einrasten der Haken 72 in die Unterteilungsabschnitte 34 in geeigneter Weise beibehalten. Die Halterung 70 kann, wie die vorstehend beschriebenen Harzformabschnitte 31c und 32c, vorzugsweise aus einem isolierenden Harz gefertigt sein.
Beispiel für den Einsatz der Drossel
Als Beispiel für den Einsatz der Drossel 1A ist es denkbar, dass die Baugruppe 10 in dem ursprünglichen Zustand, ohne mit einem Dichtungsmaterial oder dergleichen bedeckt zu sein (das heißt, in dem Zustand, in welchem die Außenumfangsfläche der Spule 2 freiliegt), an einem (nicht gezeigten) Einbauziel wie etwa einem Kühlsockel oder einem Wandlergehäuse angebracht ist. Insbesondere ist die untere Oberfläche der Drossel 1A am Einbauziel wie etwa einem Kühlsockel platziert, und die Drossel 1A ist durch Bolzen oder dergleichen am Einbauziel fixiert. Wenn die Drossel 1A (Baugruppe 10) am Einbauziel platziert wird, kann eine (nicht gezeigte) Haftschicht oder die vorstehend beschriebene (nicht gezeigte) Wärmeableitfolie an der einbauzielseitigen Oberfläche (Einbaufläche) der Baugruppe 10 (insbesondere der Spule 2) gebildet werden, die sich gegenüber dem Einbauziel befindet. Dadurch, dass die Haftschicht oder die Wärmeableitfolie an der Einbaufläche (das heißt der unteren Oberfläche) der Baugruppe 10 (insbesondere der Spule 2) vorgesehen ist, ist es leicht, eine Isolierung zwischen der Spule 2 und dem Einbauziel sicherzustellen. Des Weiteren macht es das Bereitstellen der Haftschicht, zusammen mit der Fixierung durch Bolzen, möglich, die Baugruppe 10 (insbesondere die Spule 2) fest am Einbauziel zu fixieren. Das Bereitstellen der Wärmeableitfolie macht es möglich, die Wärmeableitleistung der Baugruppe 10 (insbesondere der Spule 2) zu verbessern.
Ein repräsentatives Material für die Haftschicht ist vorzugsweise ein Harzmaterial (Haftmittel), das eine Wärmebeständigkeit in dem Maße aufweist, dass es bei der Maximaltemperatur bei Einsatz der Drossel nicht erweicht, und noch bevorzugter ein Harzmaterial, das isolierende Wirkung hat. Insbesondere kann die Haftschicht aus einem wärmehärtbaren Harz wie etwa einem Epoxidharz, einem Silikonharz oder einem ungesättigten Polyester oder einem thermoplastischen Harz wie etwa einem PPS-Harz oder einem LCP gefertigt sein. Im Hinblick auf eine Verbesserung der Wärmeableitleistung kann das Harzmaterial, aus welchem die Haftschicht gefertigt ist, den vorstehend beschriebenen Keramikfüllstoff enthalten. Eine Haftschicht, deren thermische Leitfähigkeit vorzugsweise wenigstens 0,1 W/m·K, noch bevorzugter wenigstens 1W/m·K und besonders bevorzugt wenigstens 2W/m K beträgt, ist vorzuziehen, da sie eine hervorragende thermische Leitfähigkeit aufweist. Die Haftschicht wird vorzugsweise gebildet, indem beispielsweise eine folienförmige Schicht verwendet wird, oder durch Anwenden oder Aufsprühen eines Harzes. Falls ein Trennmittel auf der Oberfläche der Haftschicht angebracht ist, bis die Drossel 1A (Baugruppe 10) am Einbauziel platziert wird, wird die Oberfläche der Haftschicht sauber gehalten, und ein leichter Transport ist möglich.
Ausführungsform 2
Ausführungsform 2 beschreibt einen Aspekt, bei dem die Drossel 1A gemäß Ausführungsform 1 ferner eine Wärmesenke 9 aufweist. Eine Drossel 1B in 7 der Ausführungsform 2 ist identisch mit der vorstehenden Drossel 1A der Ausführungsform 1 im Hinblick auf die grundlegenden Ausgestaltungen wie etwa der Spule 2 und dem Magnetkern 3 mit den Wärmeableitfolien und den Spulenfixierabschnitten 6, mit Ausnahme der Wärmesenke 9; somit wird im Folgenden vorwiegend der Unterschied beschrieben.
Wärmesenke
Die Wärmesenke 9 kann an einer gewünschten Position der Spule 2 angeordnet sein, die zum Zeitpunkt der Drosselnutzung Wärme erzeugt, und kann beispielsweise an der einbauzielseitigen Oberfläche der Spule 2 angeordnet sein, das heißt an der Einbaufläche der Spule 2. Bei der in 7 gezeigten Drossel 1B ist die Wärmesenke 9 an der unteren Oberfläche der Spule 2 angeordnet, und diese Wärmesenke 9 wird zwischen der Spule 2 und dem (nicht gezeigten) Einbauziel eingefügt.
Bei dem Material, aus welchem die Wärmesenke 9 gefertigt ist, kann es sich um ein Material mit überlegener thermischer Leitfähigkeit handeln, und insbesondere um ein metallisches Material wie etwa Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, Magnesium oder eine Magnesiumlegierung, Kupfer oder eine Kupferlegierung, Silber oder eine Silberlegierung, Eisen oder einen austenitischen rostfreien Stahl, oder um ein keramisches Material wie etwa Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Bornitrid, Siliziumkarbid oder Mullit oder dergleichen. Metallische Materialien weisen für gewöhnlich eine überlegene thermische Leitfähigkeit auf, und insbesondere Aluminium- oder Magnesiumlegierungen sind leicht und eignen sich als Material für fahrzeuginterne Komponenten. Des Weiteren haben Aluminium und Legierungen davon den Vorteil einer hervorragenden Verarbeitbarkeit, Wärmeableitleistung und Korrosionsbeständigkeit, und Magnesium und Legierungen davon haben den Vorteil einer hervorragenden Vibrationsunterdrückungsleistung. Die Dicke der Wärmesenke 9 kann für den jeweiligen Zweck ausgewählt werden und kann beispielsweise wenigstens 2 mm und nicht mehr als 5 mm betragen.
Die Wärmesenke 9 muss nur eine Größe aufweisen, die der Einbaufläche (das heißt der unteren Oberfläche) der Spule 2 entspricht, und Größe und Form der Wärmesenke 9 können für den jeweiligen Zweck ausgewählt werden. Die in diesem Beispiel gezeigte Wärmesenke 9 ist eine im Wesentlichen rechteckige flache Platte mit einer Größe, die nicht nur die untere Oberfläche der Spule 2, sondern auch die untere Oberfläche der von der Spule 2 und dem Magnetkern 3 gebildeten Baugruppe 10 bedeckt. Dementsprechend ist es in der Drossel 1B möglich, nicht nur die Wärme der Spule 2, sondern auch die Wärme des Magnetkerns 3 (Außenkernabschnitte 32) gut an das Einbauziel zu übertragen. Des Weiteren kann die Wärmesenke 9, indem sie größer ausgeführt wird als die untere Oberfläche der Baugruppe 10, als Sitz für das Halten der Baugruppe 10 als einzelnes Stück fungieren, was außerdem den Vorteil hat, dass sich die Drossel leicht tragen und handhaben lässt. Falls die Wärmesenke 9 größer ausgeführt ist als die untere Oberfläche der Baugruppe 10, weist die Wärmesenke 9 vorzugsweise (nicht gezeigte) Durchgangsöffnungen oder Kerben an ihren vier Ecken auf, beispielsweise um Bolzen für das Fixieren am Einbauziel oder Sockelabschnitten, die am Einbauziel gebildet sind, nicht im Weg zu sein.
Die Wärmesenke 9 kann beispielsweise durch die vorstehend beschriebene Haftschicht an der unteren Oberfläche der Baugruppe 10 (Spule 2) fixiert sein. Indem die Wärmesenke 9 unter Verwendung der Haftschicht an der Spule 2 fixiert wird, wird der Kontaktzustand zwischen der Wärmesenke 9 und der Spule 2 leicht beibehalten, und die Wärme der Spule 2 wird leicht an die Wärmesenke 9 übertragen. Des Weiteren kann eine (nicht gezeigte) Wärmeableitfolie zwischen der Wärmesenke 9 und der Baugruppe 10 (Spule 2) angeordnet sein.
Betriebliche Auswirkungen
Die Drossel 1B der Ausführungsform 2 weist die Wärmesenke 9 auf, welche für den Wärmeableitpfad der Spule 2 verwendet werden kann, und erzielt somit, zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen betrieblichen Auswirkungen der Drossel 1A der Ausführungsform 1, eine höhere Wärmeableitleistung.
Ausführungsform 3
Ausführungsform 1 hat eine Ausführungsform beschrieben, bei der die Spulenfixierabschnitte 6 für das Einschränken der Bewegung der Spule 2 vorgesehen sind. In Ausführungsform 3 wird, unter Bezugnahme auf 8 bis 10, eine Ausgestaltung beschrieben, in welcher die Wärmeableitfolien 4 auch die Funktion haben, die Bewegung der Spule 2 einzuschränken. Es sei darauf hingewiesen, dass eine Drossel 1C der Ausführungsform 3 identisch ist mit der vorstehend beschriebenen Drossel 1A der Ausführungsform 1 in der grundlegenden Ausgestaltung, bei welcher die Wärmeableitfolien 4 zwischen der Spule 2 und den Innenkernabschnitten 31 angeordnet sind; somit werden im Folgenden vorwiegend die Unterschiede beschrieben.
Wärmeableitfolie
Die in diesem Beispiel gezeigten Wärmeableitfolien 4 sind aus einem Kautschukmaterial (einem elastischen Material) gefertigt und werden beim Einschluss zwischen der Spule 2 und den Innenkernabschnitten 31 elastisch verformt. Mit anderen Worten sind die Wärmeableitfolien 4 zwischen den Innenumfangsflächen der Spule 2 (gewickelte Abschnitte 2a und 2b) und den Außenumfangsflächen der Innenkernabschnitte 31 eingefügt, während sie elastisch verformt werden, und drücken die Innenumfangsflächen der Spule 2 (gewickelte Abschnitte 2a und 2b) in radialer Richtung, indem sie elastisch verformt werden, so dass die Bewegung der Spule 2 (gewickelte Abschnitte 2a und 2b) mit der Druckkraft eingeschränkt wird.
In diesem Beispiel ist, ähnlich wie bei der Drossel 1A der Ausführungsform 1, jede Wärmeableitfolie 4 an der dem Einbauziel gegenüberliegenden einbauzielseitigen Oberfläche (das heißt der unteren Oberfläche) der Außenumfangsfläche (vier Ebenen) des Innenkernabschnitts 31 angeordnet (siehe 9 und 10). Die Form der Wärmeableitfolie 4 ist identisch mit der Form der unteren Oberfläche des Innenkernabschnitts 31. Des Weiteren ist in diesem Beispiel, im Gegensatz zur Drossel 1A der Ausführungsform 1, die gesamte Außenumfangsfläche des Mittelkörperabschnitts 31b des Innenkernabschnitts 31 mit dem mittleren Harzformabschnitt 31c bedeckt.
Wie in diesem Beispiel gezeigt, drückt die Wärmeableitfolie 4, falls die Wärmeableitfolie 4 an der unteren Oberfläche des Innenkernabschnitts 31 angeordnet ist, die Innenumfangsfläche der Spule 2 nach unten, und die gegenüberliegende obere Oberfläche der Innenumfangsfläche der Spule 2 wird gegen den Innenkernabschnitt 31 gedrückt. In diesem Beispiel sind die Wärmeableitfolien 4 an den unteren Oberflächen der Innenkernabschnitte 31 angeordnet, aber die vorliegende Erfindung ist nicht hierauf beschränkt, und die Wärmeableitfolien 4 können auch an den oberen und den seitlichen Oberflächen der Innenkernabschnitte 31 angeordnet sein. In jedem Fall erhöht die Abstoßungskraft (oder Gegenkraft) der Wärmeableitfolien 4 die Normalkraft, die zwischen den Innenumfangsflächen der Spule 2 und den Außenumfangsflächen der Innenkernabschnitte 31 angewendet wird, was dazu führt, dass sich die Reibungskraft zwischen der Spule 2 und den Innenkernabschnitten 31 erhöht. Dementsprechend kann die Bewegung der Spule 2 in Bezug auf den Magnetkern 3 (Innenkernabschnitte 31) in radialer Richtung und in Umfangsrichtung eingeschränkt werden, und die Bewegung in axialer Richtung wird ebenfalls eingeschränkt.
Die Kontaktfläche zwischen den Wärmeableitfolien 4 und den Innenumfangsflächen der Spule 2 (gewickelte Abschnitte 2a und 2b) vergrößert sich mit zunehmender Länge der Wärmeableitfolien 4 und mit zunehmender Breite der Wärmeableitfolien 4, und die Bewegung der Spule 2 lässt sich leicht einschränken. Falls, wie in diesem Beispiel gezeigt, jede Wärmeableitfolie 4 entlang der axialen Richtung (Richtung von einer Stirnfläche zur anderen Stirnfläche) des Innenkernabschnitts 31 angeordnet ist, wird es eine Vergrößerung der Kontaktfläche erleichtern, die Innenumfangsfläche der Spule 2 gleichmäßig in axialer Richtung zu drücken. Die Wärmeableitfolien 4 sind vorzugsweise an symmetrischen Positionen in der axialen Richtung und in der Breitenrichtung der Innenkernabschnitte 31 angeordnet, damit sich die Innenumfangsflächen der Spule 2 (gewickelte Abschnitte 2a und 2b) leicht in radialer Richtung drücken lassen.
Jede Wärmeableitfolie 4 weist eine solche Dicke auf, dass die Wärmeableitfolie 4 einen Freiraum zwischen der Innenumfangsfläche der Spule 2 (gewickelter Abschnitt 2a, 2b) und der Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts 31 ausfüllen kann, und kann eine Dicke bis zu dem Maß aufweisen, dass die Wärmeableitfolie 4 in ausreichendem Maße Druck auf die Innenumfangsfläche der Spule 2 ausüben kann. In dem Zustand vor der Anordnung zwischen der Innenumfangsfläche der Spule 2 und der Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts 31 ist die Wärmeableitfolie 4 dicker als der Freiraum, und in dem Zustand nach der Anordnung zwischen der Innenumfangsfläche der Spule 2 und der Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts 31 ist die Wärmeableitfolie 4 beim Einschluss zwischen der Spule 2 und dem Innenkernabschnitt 31 verdichtet und verformt. Die Dicke der Wärmeableitfolien 4 kann in geeigneter Weise gemäß dem Freiraum zwischen der Innenumfangsfläche der Spule 2 und der Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts 31, der Kautschukhärte des Kautschukmaterials, aus welchem die Wärmeableitfolien 4 gefertigt sind, oder dergleichen gewählt werden. Falls, wie in diesem Beispiel gezeigt, die Wärmeableitfolie 4 an einer Seite der Außenumfangsfläche jedes Innenkernabschnitts 31 angeordnet ist, kann die Dicke der Wärmeableitfolie 4 beispielsweise wenigstens 1,5-mal und nicht mehr als 3-mal größer sein als der doppelte Freiraum. Falls die Wärmeableitfolien 4 an zwei gegenüberliegenden Oberflächen der Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts 31 angeordnet sind, kann die Dicke jeder Wärmeableitfolie 4 wenigstens 1,5-mal und nicht mehr als 3-mal größer sein als der Freiraum.
Falls die Wärmeableitfolien 4 wie vorstehend beschrieben in axialer Richtung jedes Innenkernabschnitts 31 und an mehreren Oberflächen angeordnet sind, insbesondere an allen Oberfläche der Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts 31, kann es schwierig sein, die Wärmeableitfolien 4 zwischen der Innenumfangsfläche der Spule 2 und den Außenumfangsflächen des Innenkernabschnitts 31 einzusetzen. Dementsprechend ist es vorzuziehen, dass die Wärmeableitfolie 4 nur an einer Seite der Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts 31 angeordnet wird.
In dem vorstehend beschriebenen Beispiel ist ein Fall beschrieben worden, in dem die Wärmeableitfolien 4 in axialer Richtung der Innenkernabschnitte 31 angeordnet sind. Als weitere Anordnung der Wärmeableitfolien 4 ist auch eine Ausgestaltung möglich, bei der die Wärmeableitfolien 4 teilweise in axialer Richtung der Innenkernabschnitte 31 und an allen Außenumfangsflächen der Innenkernabschnitte 31 angeordnet sind. So können beispielsweise, wie in 11 und 12 gezeigt, in gewissen Abständen mehrere ringförmige Wärmeableitfolien 4 in axialer Richtung des Innenkernabschnitts 31 angeordnet sein. Selbst wenn eine Wärmeableitfolie 4 in der Umfangsrichtung entlang der gesamten Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts 31 angeordnet ist, erhöht die Abstoßungskraft der Wärmeableitfolie 4 die zwischen der Innenumfangsfläche der Spule 2 und der Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts 31 ausgeübte Normalkraft, wodurch sich die Reibungskraft zwischen der Spule 2 und dem Innenkernabschnitt 31 erhöht. In dem Fall der ringförmigen Wärmeableitfolien 4 kann jedoch die Gesamtlänge der Wärmeableitfolien 4 in axialer Richtung des Innenkernabschnitts 31 weniger als 50 % und vorzugsweise nicht mehr als 40 % der Länge in axialer Richtung des Innenkernabschnitts 31 ausmachen. Indem die Länge der Wärmeableitfolien 4 in gewissem Maße reduziert wird, können selbst ringförmige Wärmeableitfolien 4 relativ leicht eingefügt werden. Im Hinblick auf das Sicherstellen der Kontaktfläche zur Innenumfangsfläche der Spule 2 kann die Gesamtlänge der Wärmeableitfolien 4 wenigstens 10 % und vorzugsweise wenigstens 20 % der Länge in axialer Richtung des Innenkernabschnitts 31 betragen. Falls mehrere ringförmige Wärmeableitfolien 4 in gewissen Abständen in der axialen Richtung des Innenkernabschnitts 31 angeordnet sind, ist es des Weiteren vorzuziehen, dass die Wärmeableitfolien 4 in der Nähe von beiden Enden des Innenkernabschnitts 31 angeordnet sind und dass die verbleibenden Wärmeableitfolien 4 in einheitlichen Abständen angeordnet sind.
Elastische Endglieder
Wie in 8 gezeigt, umfasst die Drossel 1C elastische Endglieder 5, die zwischen der Spule 2 und den Außenkernabschnitten 32 eingefügt werden und die dafür ausgelegt sind, die Bewegung der Spule 2 einzuschränken. Bei den elastischen Endgliedern 5 handelt es sich um Elemente, die wenigstens teilweise zwischen der Stirnfläche der Spule 2 (gewickelte Abschnitte 2a und 2b) und der gegenüber der Stirnfläche der Spule 2 befindlichen inneren Stirnfläche 32e des Außenkernabschnitts 32 angeordnet sind und die Stirnfläche der Spule 2 in die axiale Richtung drücken. In diesem Beispiel sind zwei elastische Endglieder 5 zwischen der Stirnfläche der Spule 2 und der inneren Stirnfläche 32e des Außenkernabschnitts 32 und an Positionen angeordnet, die den vorstehend beschriebenen der Spule gegenüberliegenden Regionen (siehe 5) der inneren Endfläche 32e des Außenkernabschnitts 32 entsprechen. Des Weiteren handelt es sich bei jedem elastischen Endglied 5 um eine L-förmige Platte, die eine Größe aufweist, welche der der Spule gegenüberliegenden Region entspricht. Bei dem Grundmaterial der elastischen Endglieder 5 kann es sich um das vorstehend beschriebene Kautschukmaterial handeln, aus dem die Wärmeableitfolien 4 gefertigt sind. In diesem Beispiel sind die elastischen Endglieder 5 aus demselben Kautschukmaterial (elastischen Material) gefertigt wie die Wärmeableitfolien 4.
Ein beliebiges elastisches Endglied 5 kann verwendet werden, solange es die Stirnfläche der Spule 2 (gewickelte Abschnitte 2a und 2b) in die axiale Richtung drückt und die Bewegung der Spule 2 einschränkt. Als Grundmaterial für die elastischen Endglieder 5 wird vorzugsweise ein Material mit überlegener elektrischer Isolierung und mit überlegener Wärmebeständigkeit gegen die von der Spule 2 erreichte Maximaltemperatur (das heißt wenigstens 150º C und vorzugsweise wenigstens 180º C) ausgewählt, und noch bevorzugter wird ein Material mit überlegener Korrosionsbeständigkeit gegen die Außenumgebung ausgewählt. Für das Grundmaterial der elastischen Endglieder 5 wird vorzugsweise ein elektrisch isolierendes Material ausgewählt, da es eine Isolierung zwischen der Spule 2 und den Außenkernabschnitten 32 sicherstellen kann. Des Weiteren beträgt, im Hinblick auf das Andrücken der Spule 2 und das Einschränken der Bewegung der Spule 2, die Kautschukhärte des Kautschukmaterials, aus welchem die elastischen Endglieder 5 gefertigt sind, vorzugsweise wenigstens 30 und nicht mehr als 70 und noch bevorzugter wenigstens 40 und nicht mehr als 60. Indem die Kautschukhärte wenigstens 30 und nicht mehr als 70 beträgt, und insbesondere wenigstens 40 und nicht mehr als 60, üben die elastischen Endglieder 5 leicht und in geeigneter Weise Druck auf die Spule 2 aus, indem sie verdichtet und verformt (elastisch verform) werden.
Die elastischen Endglieder 5 können an Positionen angeordnet sein, die den der Spule gegenüberliegenden Regionen der inneren Stirnfläche 32e von wenigstens einem Außenkernabschnitt 32 entsprechen. Falls die elastischen Endglieder 5 an den Positionen an einem Außenkernabschnitt 32 an der Seite des Verbindungsabschnitts 2r der Spule 2 angeordnet sind, üben die elastischen Endglieder 5 an der Seite des Verbindungsabschnitts 2r Druck auf die Stirnfläche der Spule 2 aus, und die Stirnfläche der Spule 2 am Spulendrahtende 2e wird gegen den Außenkernabschnitt 32 gedrückt. Falls im Gegensatz dazu die elastischen Endglieder 5 an den Positionen am anderen Außenkernabschnitt 32 an der Seite des Spulendrahtendes 2e der Spule angeordnet sind, üben die elastischen Endglieder 5 an der Seite des Spulendrahtendes 2e Druck auf die Stirnfläche der Spule 2 aus, und die Stirnfläche der Spule 2 an der Seite des Verbindungsabschnitts 2e wird gegen den anderen Außenkernabschnitt 32 gedrückt. In jedem Fall wird die Bewegung der Spule 2 in Bezug auf den Magnetkern 3 (Innenkernabschnitt 31) in axialer Richtung eingeschränkt, und die Bewegung in radialer Richtung und in Umfangsrichtung wird ebenfalls eingeschränkt. Falls die elastischen Endglieder 5 nur zwischen der einen Stirnfläche der Spule 2 und den inneren Stirnflächen 32e von einem Außenkernabschnitt 32 angeordnet sind, sind die elastischen Endglieder 5 vorzugsweise an der Seite des Verbindungsabschnitts 2r der Spule 2 angeordnet. Da eine (nicht gezeigte) Sammelschiene wie vorstehend beschrieben über die Anschlussstücke 5 mit den Spulendrahtenden 2e der Spule 2 verbunden ist, übt die Bewegung der Spule 2 an der Seite der Spulendrahtenden 2e eine Belastung auf die Verbindungspositionen der Spulendrahtenden 2e und der Sammelschiene aus, was nicht wünschenswert ist. Durch Anordnen der elastischen Endglieder 5 an der Seite des Verbindungsabschnitts 2r der Spule 2 wird die Seite des Spulendrahtendes 2e der Spule 2 gegen den Außenkernabschnitt 32 gedrückt, und somit wird die Bewegung der Spule 2 an der Seite des Spulendrahtendes 2e leichter eingeschränkt, und es ist unwahrscheinlicher, dass eine Belastung auf die Verbindungspositionen ausgeübt wird. Natürlich können, wie in diesem Beispiel gezeigt wird, die elastischen Endglieder 5 sowohl an der Seite des Verbindungsabschnitts 2r der Spule 2 als auch an der Seite des Spulendrahtendes 2e der Spule 2 angeordnet sein. In diesem Fall kann von den elastischen Endgliedern 5 Druck auf die Stirnflächen der Spule 2 ausgeübt werden, und die Bewegung der Spule 2 wird eingeschränkt, was die Spule 2 daran hindert, in direkten Kontakt mit den Außenkernabschnitten 32 zu treten und die Außenkernabschnitte 32 zu beschädigen.
Die elastischen Endglieder 5 müssen nur in wenigstens einem Teil der der Spule gegenüberliegenden Regionen der inneren Stirnflächen 32e der Außenkernabschnitte 32 angeordnet werden. Dabei ist eine größere Länge der elastischen Endglieder 5 (Länge in der Umfangsrichtung der Stirnflächen der gewickelte Abschnitte 2a und 2b) ebenso vorzuziehen wie eine größere Breite der elastischen Endglieder 5 (Länge in radialer Richtung der Stirnflächen der gewickelte Abschnitte 2a und 2b). In der vorstehend beschriebenen der Spule gegenüberliegenden Region vergrößern sich die Kontaktfläche des elastischen Endglieds 5 und die Stirnfläche der Spule 2 mit Zunahme der Länge des elastischen Endglieds 5 und mit Zunahme der Breite des elastischen Endglieds 5, und das elastische Endglied 5 drückt leicht und gleichmäßig auf die Stirnfläche der Spule 2. Dementsprechend wird die Bewegung der Spule 2 leichter eingeschränkt. Es ist somit vorzuziehen, die Größe des elastischen Endglieds 5 so festzulegen, dass sie mit der Größe der der Spule gegenüberliegenden Region übereinstimmt.
Jedes elastische Endglied 5 weist eine solche Dicke auf, dass das elastische Endglied 5 einen Freiraum zwischen der Stirnfläche der Spule 2 (gewickelter Abschnitt 2a, 2b) und der inneren Stirnfläche 32e des Außenkernabschnitts 32 ausfüllen kann, und kann eine Dicke bis zu dem Maß aufweisen, dass das elastische Endglied 5 in ausreichendem Maße Druck auf die Stirnfläche der Spule 2 ausüben kann. In dem Zustand, bevor es zwischen der Stirnfläche der Spule 2 und der inneren Stirnfläche 32e des Außenkernabschnitts 32 angeordnet wird, ist das elastische Endglied 5 dicker als der Freiraum, und in dem Zustand nach dem Anordnen zwischen der Stirnfläche der Spule 2 und der inneren Stirnfläche 32e des Außenkernabschnitts 32 ist das elastische Endglied 5 verdichtet und verformt. Die Dicke der elastischen Endglieder 5 kann für den jeweiligen Zweck gemäß dem Freiraum zwischen der Stirnfläche der Spule 2 und der inneren Stirnfläche 32e des Außenkernabschnitts 32, der Kautschukhärte des Kautschukmaterials, aus welchem die elastischen Endglieder 5 gefertigt sind, oder dergleichen gewählt werden und kann beispielsweise wenigstens 1,5-mal und nicht mehr als 3-mal größer sein als der Freiraum. Des Weiteren wird die Spule 2 (gewickelte Abschnitte 2a und 2b) durch spiralförmiges Wickeln des Spulendrahts 2w erhalten, und die Stirnfläche der Spule 2 ist geneigt. Dementsprechend ist es vorzuziehen, dass die Kontaktfläche des elastischen Endglieds 5, das sich in Kontakt mit der Stirnfläche der Spule 2 befindet, entsprechend der Neigung der Stirnfläche der Spule 2 geneigt ist, und dadurch das elastische Endglied 5 die Stirnfläche der Spule 2 leicht in die axiale Richtung drückt.
Durch Anhaften und Fixieren jedes elastischen Endglieds 5 an der der Spule gegenüberliegenden Region der inneren Stirnfläche 32e des Außenkernabschnitts 32 oder der Stirnfläche der Spule 2 (gewickelte Abschnitte 2a und 2b) ist es leicht, das elastische Endglied 5 zuverlässig zwischen der Stirnfläche der Spule 2 und der inneren Stirnfläche 32e des Außenkernabschnitts 32 anzuordnen. Alternativ kann es sich bei den elastischen Endgliedern 5 um ringförmige Platten handeln, deren Größe der Stirnflächenform der Spule 2 entspricht. In diesem Fall wird ein Teil des elastischen Endglieds 5 zuverlässig zwischen der Stirnfläche der Spule 2 und der inneren Stirnfläche 32e des Außenkernabschnitts 32 angeordnet. Des Weiteren werden, falls die ringförmigen elastischen Endglieder 5 verwendet werden, die Innenkernabschnitte 31 jeweils dadurch eingefügt, und somit werden die elastischen Endglieder 5 daran gehindert, zwischen der Stirnfläche der Spule 2 und der inneren Stirnfläche 32e des Außenkernabschnitts 32 herunterzufallen.
Wie in 5 gezeigt, ist in diesem Beispiel jede der Spule gegenüberliegende Region der inneren Stirnfläche 32e des Außenkernabschnitts 32 als L-förmige Region ausgeführt und kleiner als die Stirnfläche der Spule 2 (gewickelter Abschnitt 2a, 2b). Das heißt, die vorstehend beschriebenen L-förmigen elastischen Endglieder 5 drücken auf einen Teil der Stirnfläche der Spule 2. Dementsprechend ist es denkbar, die Kontaktfläche zwischen den elastischen Endgliedern 5 und der Stirnfläche der Spule 2 durch Erweitern der der Spule gegenüberliegenden Regionen zu vergrößern. Insbesondere kann dadurch, dass der Außenkernabschnitt 32 beispielsweise nach oben (in 5 in Aufwärtsrichtung) oder horizontal (in 5 in horizontaler Richtung) vorsteht, die innere Stirnfläche 32e des Außenkernabschnitts 32 in Umfangsrichtung erweitert werden. Dieser erweiterte Teil der inneren Stirnfläche 32e kann beispielsweise durch den vorstehend beschriebenen Seitenkörperabschnitt 32b selbst gebildet werden, der den Außenkernabschnitt 32 bildet, oder durch Erhöhen der Dicke des seitlichen Harzformabschnitts 32c. Fall der erweiterte Teil der inneren Stirnfläche 32e durch den seitlichen Harzformabschnitt 32c gebildet ist, kann die innere Stirnfläche des seitlichen Harzformabschnitts 32c mit einem (nicht gezeigten) Flanschabschnitt ausgestattet sein, der in der Form eines Flansches davon nach außen (aufwärts oder horizontal) vorsteht. Dementsprechend kann für den Fall, dass ringförmige elastische Endglieder 5 verwendet werden, die Kontaktfläche zwischen den elastischen Endgliedern 5 und der Stirnfläche der Spule 2 so weit wie möglich sichergestellt werden, und die gesamte Stirnfläche der Spule 2 kann gleichmäßig angedrückt werden.
Ein Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen der Baugruppe 10 (Drossel 1C) mit den elastischen Endgliedern 5 wird unter vorwiegender Bezugnahme auf 8 beschrieben. Bei Herstellung der Baugruppe 10, wenn die elastischen Endglieder 5 an einer Seite des Außenkernabschnitts 32 angeordnet sind, sind die elastischen Endglieder 5 so angeordnet, dass sie beim Verbinden von einer Stirnfläche 31e jedes Innenkernabschnitts 31 mit der inneren Stirnfläche 32e des einen Außenkernabschnitts 32 zwischen einer Stirnfläche der Spule 2 und der inneren Stirnfläche 32e eines Außenkernabschnitts 32 eingeschlossen werden. Des Weiteren gilt: Wenn die elastischen Endglieder 5 an der anderen Seite des Außenkernabschnitts 32 angeordnet sind, sind die elastischen Endglieder 5 so angeordnet, dass sie beim Verbinden der anderen Stirnfläche 31e des Innenkernabschnitts 31 mit der inneren Stirnfläche 32e des anderen Außenkernabschnitts 32 zwischen der anderen Stirnfläche der Spule 2 und der inneren Stirnfläche 32e des anderen Außenkernabschnitts 32 eingeschlossen werden.
Betriebliche Auswirkungen auf charakteristische Teile der Ausführungsform 3
Gemäß der Drossel 1C der Ausführungsform 3 haben die Wärmeableitfolien 4 die Funktion, die Wärme der Innenkernabschnitte 31 an die Spule zu 2 übertragen, und die Funktion, die Bewegung der Spule 2 einzuschränken. Insbesondere sind die Wärmeableitfolien 4 zwischen der Innenumfangsfläche der Spule 2 und der Außenumfangsfläche der Innenkernabschnitte 31 angeordnet, und dadurch, dass die Wärmeableitfolien 4 die Spule 2 in die radiale Richtung drücken, wird die Bewegung der Spule 2 eingeschränkt, und die Spule 2 wird am Magnetkern 3 (Innenkernabschnitt 31) fixiert. Des Weiteren wird die Spule 2, da die Spule 2 in die radiale Richtung gedrückt wird, in einem Zustand gehalten, in welchem der Abstand zwischen den Windungen der Spule 2 beibehalten wird. Selbst wenn kein Spulenfixierabschnitt 6 wie in Ausführungsform 1 beschrieben vorliegt, ist es daher möglich, die durch Vibrationen der Spule 2 und des Magnetkerns 31 zum Zeitpunkt des Drosselbetriebs, durch Vibrationen, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist, durch Außeneinflüsse oder dergleichen, bedingte Bewegung der Spule 6 in Bezug auf die Innenkernabschnitte 1 in axialer Richtung, in radialer Richtung und in Umfangsrichtung einzuschränken. Da die Bewegung der Spule 2 eingeschränkt ist, kann unterdrückt werden, dass die Spule 2 gegen den Magnetkern 3 stößt oder reibt (Innenkernabschnitte 31 und Außenkernabschnitte 32), oder es kann unterdrückt werden, dass benachbarte Windungen der Spule 2 gegeneinander stoßen oder reiben. Dementsprechend ist es möglich, sich durch Stoßen oder Reiben ergebende Störungen und eine Beschädigung der Isolationsbeschichtung der Spule zu vermeiden. Des Weiteren sind, da die Bewegung der Spule 2 eingeschränkt ist, der verbundene Teil des Spulendrahtendes 2e und eine Sammelschiene kaum einer Belastung ausgesetzt, was es ermöglicht, eine Verformung und Beschädigung des verbundenen Teils zu unterdrücken. Gemäß der Drossel 1C der Ausführungsform 3 mit den Wärmeableitfolien 4 ist es möglich, die Wärmeableitleistung des Innenkernabschnitts 31 und die Fixierung der Spule zu verbessern.
Des Weiteren sind, gemäß der Drossel 1C der Ausführungsform 3, die elastischen Endglieder 5 zwischen der Stirnfläche der Spule 2 und der inneren Stirnfläche 32e des Außenkernabschnitts 32 angeordnet, und dadurch, dass die elastischen Endglieder 5 die Spule 2 in die axiale Richtung drücken, wird die Bewegung der Spule 2 eingeschränkt, und die Spule 2 ist am Magnetkern 3 (Innenkernabschnitt 31) fixiert. Des Weiteren wird die Spule 2 in axialer Richtung verdichtet und wird in einem Zustand gehalten, in welchem sich benachbarte Windungen der Spule 2 in Kontakt miteinander befinden. Dementsprechend wird die Bewegung der Spule 2 nicht nur durch die Wärmeableitfolien 4 eingeschränkt, sondern auch durch die elastischen Endglieder 5, das heißt, die Bewegung der Spule 2 kann durch die Verwendung der Wärmeableitfolien 4 zusammen mit den elastischen Endgliedern 5 in noch geeigneterer Weise eingeschränkt werden.
In der Drossel 1C der Ausführungsform 3 ist, ähnlich wie bei der Drossel 1A der Ausführungsform 1, die Spule 2 am Magnetkern 3 (Innenkernabschnitte 31) fixiert, und somit ist es im Gegensatz zu dem herkömmlichen Fall nicht erforderlich, die Spule 2 am Magnetkern 3 zu fixieren, indem die Baugruppe 10 mit einem Dichtungsmaterial oder einer Harzform bedeckt wird. Daher kann das Dichtungsmaterial oder dergleichen entfallen, und die Außenumfangsfläche der Spule 2 kann aufgrund des Fehlens des Dichtungsmaterials oder dergleichen freiliegen.
Ähnlich wie bei der Drossel 1A der Ausführungsform 1 kann die Drossel 1C der Ausführungsform 3 in dem ursprünglichen Zustand an einem (nicht gezeigten) Einbauziel wie etwa einem Kühlsockel oder einem Wandlergehäuse angebracht und verwendet werden. Des Weiteren kann die Drossel 1C der Ausführungsform 3 eine Ausgestaltung aufweisen, bei der die in Ausführungsform 2 beschriebene Wärmesenke 9 (7) vorgesehen ist.
Andere Ausführungsformen
Die vorstehenden Drosseln 1A bis 1C der Ausführungsformen 1 bis 3 können einen Aspekt aufweisen, bei dem ein Gehäuse 8, in welchem die Baugruppe 10 untergebracht ist, vorgesehen ist, wie dies beispielsweise in 13 gezeigt wird. 13 zeigt einen Aspekt, bei dem die Drossel 1C mit einem kühlenden Gehäuse 8 versehen ist, in welchem die Baugruppe 10 untergebracht ist und in das bzw. aus dem ein flüssiges Kühlmittel C eingeleitet und abgelassen wird.
Gehäuse
Das in 13 gezeigte Gehäuse 8 weist eine Zuführöffnung 80i auf, durch welche das flüssige Kühlmittel C in das Gehäuse 8 eingeleitet wird, und eine Ablassöffnung 80o, durch welche das flüssige Kühlmittel C aus dem Gehäuse 8 abgelassen wird; somit kann das flüssige Kühlmittel C eingeleitet und abgelassen werden. In diesem Beispiel ist dieses Gehäuse 8 so ausgestaltet, dass das über die Ablassöffnung 80o abgelassene flüssige Kühlmittel C von einer (nicht gezeigten) Kühlvorrichtung oder dergleichen gekühlt wird und dem Gehäuse 8 in zirkulierender Weise über die Zuführöffnung 80i erneut zugeführt wird. Des Weiteren wird, wie in 13 gezeigt, die Zuführmenge des flüssigen Kühlmittels C über die Zuführöffnung 80i und die Ablassmenge des flüssigen Kühlmittel C über die Ablassöffnung 80o so kontrolliert, dass die Baugruppe 10 immer in das flüssige Kühlmittel C eingetaucht ist.
Bei dem in 13 gezeigten Gehäuse 8 handelt es sich um einen rechteckigen kastenförmigen Behälter, der eine Montagefläche 81 aufweist, an welcher die Baugruppe 10 verbaut ist. In diesem Beispiel dient die innere Bodenfläche als Montagefläche 81. Des Weiteren weist die Montagefläche (innere Bodenfläche) 81 eine Region auf, in welcher die Baugruppe 10 platziert ist, und Sockelabschnitte 82 an Positionen, die den vorstehend beschriebenen, an den seitlichen Harzformabschnitten 32c der Außenkernabschnitte 32 gebildeten Montageabschnitten 33 entsprechen. Insgesamt gibt es, in Konformität mit der Anzahl der Montageabschnitte 33, vier Sockelabschnitte 82. Außerdem kann die Baugruppe 10 in dem Gehäuse 8 fixiert werden, indem Bolzen 36 in die Bolzenlöcher eingefügt und verschraubt werden, die in den Krägen 35 (siehe 1, 7 und 8) und in den Sockelabschnitten 82 der Montageabschnitte 33 gebildet sind. Durch die Bodenplatte des Gehäuses 8 mit den Sockelabschnitten 82 ist es möglich, eine ausreichende Befestigungslänge der Bolzen 36 sicherzustellen, ohne die Dicke der gesamten Bodenplatte zu erhöhen.
Bei dem Material des Gehäuses 8 kann es sich um ein metallisches Material wie etwa Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, Magnesium oder eine Magnesiumlegierung, Kupfer oder eine Kupferlegierung, Silber oder eine Silberlegierung, Eisen oder einen austenitischen rostfreien Stahl handeln. Metallische Materialien weisen für gewöhnlich eine überlegene thermische Leitfähigkeit auf, und insbesondere Aluminium oder Magnesiumlegierungen sind leicht und eignen sich als Material für fahrzeuginterne Komponenten. Des Weiteren haben Aluminium und Legierungen davon den Vorteil einer hervorragenden Verarbeitbarkeit, Wärmeableitleistung und Korrosionsbeständigkeit, und Magnesium und Legierungen davon haben den Vorteil einer hervorragenden Vibrationsunterdrückungsleistung.
Flüssiges Kühlmittel
Bei dem flüssigen Kühlmittel C kann es sich geeigneterweise um ein Kühlmittel handeln, das seine Form bei der zum Zeitpunkt der Drosselnutzung erreichten Maximaltemperatur nicht ändert (ein Kühlmittel, das nicht gast). Insbesondere kann eine fluorierte inerte Flüssigkeit wie etwa ATF (Automatic Transmission Fluid, ATF), wobei es sich um ein Schmieröl für ein Automatikgetriebe handelt, und Fluorinert (eingetragenes Warenzeichen), ein Fluorkohlenstoff-Kühlmittel wie etwa HCFC-123 oder HFC-134a, ein alkoholhaltiges Kühlmittel wie etwa Methanol oder Alkohol oder ein Keton-Kühlmittel wie etwa Azeton verwendet werden. Bei Einsatz der Drossel in einer fahrzeuginternen Komponente, die in einem Hybridfahrzeug oder dergleichen verbaut werden soll, kann beispielsweise ATF verwendet werden, und das flüssige Kühlmittel C muss nicht getrennt vorbereitet werden.
Haftschicht
Wie in 13 gezeigt, kann die einbauzielseitige Oberfläche (das heißt die untere Oberfläche) der Baugruppe 10 wie vorstehend beschrieben mit einer Haftschicht 89 versehen sein. Die in 13 gezeigte Haftschicht 89 ist zwischen der unteren Oberfläche der Baugruppe 10 (den unteren Oberflächen der zwei Außenkernabschnitte 32 und der unteren Oberfläche der Spule 2) und der Montagefläche 81 des Gehäuses 8 eingefügt. Mit dieser Haftschicht 89 ist sowohl die Fixierung durch die Bolzen 36 als auch die feste Fixierung der Baugruppe 10 möglich. Insbesondere kann in diesem Beispiel, da die untere Oberfläche der Baugruppe 10 wie vorstehend beschrieben im Wesentlichen planar ist, die Baugruppe 10 in Oberflächenkontakt mit der Montagefläche 81 des Gehäuses 8 treten, und die Baugruppe 10 ist zuverlässig fixiert. Des Weiteren kann, da die untere Oberfläche der Baugruppe 10 planar ist, die Kontaktfläche zur Haftschicht 89 in ausreichendem Maße sichergestellt werden, was es erleichtert, die Wärme der Baugruppe 10 (Spule 2) an das Gehäuse 8 zu übertragen. In diesem Fall ist es, da die Spule 2 an der Montagefläche 81 des als Einbauziel dienenden Gehäuses 8 fixiert ist, durch die Haftschicht 89 möglich, die Bewegung der Spule 2, zusätzlich zur Wirkung der Bewegungseinschränkung der Spule 2 durch die in Ausführungsform 1 beschriebenen Spulenfixierabschnitte 6, die in Ausführungsform 3 beschriebenen Wärmeableitfolien 4 etc., in noch geeigneterer Weise einzuschränken. Mit anderen Worten kann, da die Bewegung der Spule 2 durch die Spulenfixierabschnitte 6, die Wärmeableitfolien 4 oder dergleichen eingeschränkt ist, unterdrückt werden, dass die Spule 2 von der Haftschicht 89 entfernt wird.
Durch Unterbringen der Baugruppe 10 in dem vorstehend beschriebenen kühlenden Gehäuse 8 ist es möglich, die Baugruppe 10 mit dem flüssigen Kühlmittel C zwangszukühlen. Insbesondere in den Drosseln 1A bis 1C der Ausführungsformen 1 bis 3 kann die Außenumfangsfläche der Spule 2 freiliegen, während die Spule 2 durch die Spulenfixierabschnitte 6, die Wärmeableitfolien 4 oder dergleichen fixiert ist, und die Spule 2 kann in direkten Kontakt mit dem flüssigen Kühlmittel C gebracht werden. Dementsprechend wird die Wärmeableitwirkung durch das flüssige Kühlmittel effizient ausgeübt, was es möglich macht, die Wärmeableitleistung der Spule und somit die Wärmeableitleistung der Drossel zu verbessern.
In den Ausführungsformen 1 bis 3 sind Beschreibungen erfolgt, bei denen Drosseln, die eine Spule 2 mit zwei gewickelten Abschnitten 2a und 2b vorsehen, als spezifische Beispiele herangezogen wurden, aber die Spule kann auch in eine Spule geändert werden, die beispielsweise nur einen gewickelten Abschnitt umfasst.
Die vorstehenden Drosseln der Ausführungsformen 1 bis 3 können unter den Erregungsbedingungen von beispielsweise einem Maximalstrom (Gleichstrom) von etwa 100 A bis 1000 A, einer Durchschnittsspannung von etwa 100 V bis 1000 V und einer Nennfrequenz von etwa 5 kHz bis 100 kHz verwendet werden, repräsentativ für Grundkomponenten von Wandlern, die in Fahrzeugen wie etwa Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen verbaut sind, oder für Grundkomponenten von Stromwandlungssystemen mit einem solchen Wandler.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Drossel der vorliegenden Erfindung ist entsprechend anwendbar auf Grundkomponenten verschiedener Wandler wie etwa fahrzeuginterne Wandler (repräsentativ DC/DC-Wandler), die in Fahrzeugen wie Hybridfahrzeugen, Steckdosen-Hybridfahrzeugen, Elektrofahrzeugen und Fahrzeugen mit Brennstoffzellen und Wandlern von Klimaanlagen und Grundkomponenten von Stromwandlungssystemen verbaut sind.
Bezugszeichenliste

1A, 1B, 1C: Drossel
10: Baugruppe
2: Spule
2a, 2b: Gewickelter Abschnitt
2r: Verbindungsabschnitt
2w: Spulendraht
2e: Spulendrahtende
2t: Windung
20: Anschlussstück
3: Magnetkern
31: Innenkernabschnitt
31e: Stirnfläche
31b: Mittelkörperabschnitt
31m: Kernstück
31g: Abstandselement
31c: Mittlerer Harzformabschnitt
31t: Gedünnter Abschnitt
32: Außenkernabschnitt
32e: Innere Stirnfläche
32b: Seitenkörperabschnitt
32c: Seitlicher Harzformabschnitt
32t: Vorstehender Wandabschnitt
33: Montageabschnitt
34: Unterteilungsabschnitt
35: Kragen
36: Bolzen
3b: Kernformkörper
4: Wärmeableitfolie
5: Elastisches Endglied
6: Spulenfixierabschnitt
60: Innen eingefügter Teil
62: Windungszwischenteil
600: Nicht geschäumte Harzfolie
7s: Sensor
7c: Verdrahtung
70: Halterung
72: Haken
8: Gehäuse
C: Flüssiges Kühlmittel
80i: Zuführöffnung
80o: Ablassöffnung
81: Montagefläche
82: Sockelabschnitt
89: Haftschicht
9: Wärmesenke

Claims

Drossel, umfassend: eine aus einem gewickelten Spulendraht gefertigte Spule; und einen Magnetkern, an welchem die Spule angeordnet ist und der einen geschlossenen Magnetpfad bildet, wobei der Magnetkern einen Innenkernabschnitt aufweist, der auf der Innenseite der Spule angeordnet ist, wobei die Drossel ferner eine Wärmeableitfolie umfasst, die wenigstens teilweise zwischen einer Innenumfangsfläche der Spule und einer Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts, die sich gegenüber der Innenumfangsfläche der Spule befindet, eingefügt ist, und wobei sich die Wärmeableitfolie in Kontakt mit der Spule und dem Innenkernabschnitt befindet.
Drossel nach Anspruch 1, wobei die Wärmeableitfolie an wenigstens einem Teil einer einbauzielseitigen Oberfläche der Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts angeordnet ist, wobei die einbauzielseitige Oberfläche einem Einbauziel gegenüberliegt.
Drossel nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Wärmeableitfolie aus einem elastischen Material gefertigt ist und durch den Einschluss zwischen der Spule und dem Innenkernabschnitt elastisch verformt ist.
Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend: einen Spulenfixierabschnitt, der aus einem geschäumten Harz gefertigt ist und der die Bewegung der Spule unter Verwendung einer durch Volumenausdehnung des geschäumten Harzes verursachten Druckkraft einschränkt, wobei der Spulenfixierabschnitt zwischen der Innenumfangsfläche der Spule und der Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts, die sich gegenüber der Innenumfangsfläche der Spule befindet, eingefügt ist und an wenigstens einem Teil dieses Abschnitts der Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts angeordnet ist, an welchem die Wärmeableitfolie nicht angeordnet ist, und wobei der Spulenfixierabschnitt einen innen eingefügten Teil aufweist, der zwischen der Innenumfangsfläche der Spule und der Außenumfangsfläche des Innenkernabschnitts eingefügt ist, und einen Windungszwischenteil, der zwischen Windungen der Spule eingefügt ist.
Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Innenkernabschnitt einen den Magnetpfad bildenden Mittelkörperabschnitt aufweist, und einen mittleren Harzformabschnitt, der wenigstens einen Teil der Außenumfangsfläche des Mittelkörperabschnitts bedeckt.
Drossel nach Anspruch 5, wobei in dem Innenkernabschnitt die einem Einbauziel gegenüberliegende einbauzielseitige Oberfläche der Außenumfangsfläche des Mittelkörperabschnitts freiliegt, ohne von dem mittleren Harzformabschnitt bedeckt zu sein, und die Wärmeableitfolie an der einbauzielseitigen Oberfläche angeordnet ist, an welcher der Mittelkörperabschnitt des Innenkernabschnitts freiliegt.