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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kernstück zum Bilden eines Magnetkerns, der Teil einer magnetischen Komponente wie etwa einer Drossel ist, und eine Drossel zur Verwendung zum Beispiel als Komponente eines Bord-Gleichstromwandlers, der in einem Fahrzeug wie etwa einem Hybridfahrzeug befestigt ist, oder als Komponente einer Stromrichtereinrichtung. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Kernstück und eine Drossel, die eine ausgezeichnete Bindungsfähigkeit an einen Kunststoffabschnitt aufweisen und die Erzeugung von Wirbelströmen reduzieren können.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Eine Drossel wird als Komponente einer Schaltung zum Durchführen eines Vorgangs zum Erhöhen von Spannung und eines Vorgangs zum Senken von Spannung verwendet. Patentdokument 1 offenbart eine Drossel zur Verwendung in einem Wandler, der in einem Fahrzeug wie etwa einem Hybridfahrzeug befestigt ist, wobei die Drossel eine Spule, die aus einem spiralförmig gewickelten Draht gebildet ist, und einen ringförmigen Magnetkern aufweist, der aus einer Kombination mehrerer Kernstücke gebildet ist. Patentdokument 1 offenbart auch, dass bei dem Magnetkern ein Kernstück, das in der Spule angeordnet ist, mit einer isolierenden Deckschicht (Kunststoffschicht) bedeckt ist und die Kunststoffschicht, die eine Stirnfläche des Kernstücks bedeckt, als Spalt dient.
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VORBEKANNTE TECHNISCHE DOKUMENTE
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PATENTDOKUMENTE
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- Patentdokument Nr. 1: JP 2012-119454A
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ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
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VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABEN
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Es besteht Bedarf an einem Kernstück und einer Drossel, die eine ausgezeichnete Bindungsfähigkeit an einen Kunststoffabschnitt aufweisen und die Erzeugung von Wirbelströmen reduzieren können.
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Eine Spule in einer magnetischen Komponente wie etwa einer Drossel erzeugt gemäß dem Joule'schen Gesetz Wärme, wenn sie mit Strom versorgt wird, und erzeugt keine Wärme, wenn sie nicht mit Strom versorgt wird. Wenn insbesondere eine Spule mit einem Strom mit hohem Stromwert versorgt wird, wie es bei einer Drossel zur Verwendung in einem Bord-Wandler der Fall ist, erzeugt die Spule eine große Menge an Wärme. Entsprechend unterliegen ein Kernstück, das nahe der Spule angeordnet ist, und eine Kunststoffschicht, die das Kernstück bedeckt, aufgrund der durch die Spule verursachten Temperaturwechselbeanspruchung einer Wärmeexpansion und -kontraktion. Da das Kernstück, das hauptsächlich aus einem Metall wie etwa Eisen hergestellt ist, und der Kunststoff unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, kann sich die Kunststoffschicht vom Kernstück lösen. Wenn sich die Kunststoffschicht löst, kann es sein, dass die Kunststoffschicht ihre Funktion nicht in ausreichendem Umfang erfüllt.
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Angesichts dessen haben die Erfinder versucht, zwecks Erhöhung der Bindungsfähigkeit zwischen dem Kernstück und dem Kunststoffabschnitt die Verbindungsfläche des Kernstücks mit dem Kunststoffabschnitt mit Unregelmäßigkeiten zu versehen, oder genauer, Nuten in der Verbindungsfläche auszubilden. Auf diese Weise stellten sie fest, dass sich zwar die Bindungsfähigkeit zwischen dem Kernstück und dem Kunststoffabschnitt abhängig von der Nutform erhöhen lässt, es jedoch bei Versorgung der Nutabschnitte mit Strom die Erzeugung von Wirbelströmen begünstigt wird.
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Die vorliegende Erfindung entstand angesichts der vorstehend beschriebenen Umstände, und ihr liegt als Aufgabe zu Grunde, ein Kernstück bereitzustellen, das ausgezeichnete Bindungsfähigkeit an einen Kunststoffabschnitt aufweist und außerdem dazu in der Lage ist, die Erzeugung von Wirbelströmen zu reduzieren. Weiterhin liegt der vorliegenden Erfindung als Aufgabe zu Grunde, eine Drossel bereitzustellen, die ausgezeichnete Bindungsfähigkeit an einen Kunststoffabschnitt aufweist und außerdem dazu in der Lage ist, die Erzeugung von Wirbelströmen zu reduzieren.
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MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABE
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Die Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung durch ein Kernstück gelöst, das einen Magnetkern bildet, der innerhalb und außerhalb einer Spule angeordnet ist, welche aus einem gewickelten Draht ausgebildet ist, wobei das Kernstück eine Stirnfläche aufweist, die orthogonal zu einem durch die Spule fließenden Magnetfluss ist und mit der der Kunststoffabschnitt verbunden ist, wobei die Stirnfläche eine kreuzende Nut aufweist, bei welcher mehrere Nuten einander kreuzen, ohne eine Schleife zu bilden.
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Eine Drossel gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist auf: eine Spule, die aus einem gewickelten Draht ausgebildet ist; einen Magnetkern mit mehreren Kernstücken, die das Kernstück gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfassen; und einen Kunststoffabschnitt, der mit der Stirnfläche des Kernstücks verbunden ist, welche die kreuzende Nut aufweist.
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EFFEKT DER ERFINDUNG
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Das vorstehend beschriebene Kernstück weist eine ausgezeichnete Bindungsfähigkeit an den Kunststoffabschnitt auf und ist außerdem dazu in der Lage, die Erzeugung von Wirbelströmen zu reduzieren. Die vorstehend beschriebene Drossel weist eine ausgezeichnete Bindungsfähigkeit an den Kunststoffabschnitt auf und ist außerdem dazu in der Lage, die Erzeugung von Wirbelströmen zu reduzieren.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Kernstücks gemäß einer ersten Ausführungsform und einer Drossel, die das Kernstück aufweist.
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2 ist eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht des Kernstücks gemäß der ersten Ausführungsform und der Drossel, die das Kernstück aufweist.
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3 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel von (*-förmigen) kreuzenden Nuten zeigt, die in einer Stirnfläche des Kernstücks gemäß der ersten Ausführungsform ausgebildet sind.
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4 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel von (parallelen) kreuzenden Nuten zeigt, die in einer Stirnfläche des Kernstücks gemäß der ersten Ausführungsform ausgebildet sind.
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5 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel von (spiralförmigen) kreuzenden Nuten zeigt, die in einer Stirnfläche des Kernstücks gemäß der ersten Ausführungsform ausgebildet sind.
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6 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel von (∩-förmigen) kreuzenden Nuten zeigt, die in einer Stirnfläche des Kernstücks gemäß der ersten Ausführungsform ausgebildet sind.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Zunächst wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgestellt und beschrieben.
- (1) Ein Kernstück gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kernstück, das einen Magnetkern bildet, der innerhalb und außerhalb einer Spule angeordnet ist, welche aus einem gewickelten Draht ausgebildet ist, wobei das Kernstück eine Stirnfläche aufweist, die orthogonal zu einem durch die Spule fließenden Magnetfluss ist und mit der der Kunststoffabschnitt verbunden ist, wobei die Stirnfläche eine kreuzende Nut aufweist, bei welcher mehrere Nuten einander kreuzen, ohne eine Schleife zu bilden.
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Als kreuzende Nut wird eine Nut bezeichnet, bei welcher ein Teil einer Nut (im Folgenden als „zweite Nut“ bezeichnet) eine fortlaufende Nut (im Folgenden als „erste Nut“ bezeichnet) überlagert und die erste Nut kreuzt, derart, dass die zweite Nut zwischen ihren beiden gegenüberliegenden Enden durch die erste Nut hindurch verläuft. Die Anzahl an Nuten, die die erste Nut in einer kreuzenden Nut kreuzen (zwei oder mehr), die Form jeder Nut (die linear oder gekrümmt sein kann) und die Abmessungen jeder Nut können dem Bedarf entsprechend ausgewählt werden.
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Das vorstehend beschriebene Kernstück weist eine ausgezeichnete Bindungsfähigkeit auf, da die Bindungsfestigkeit in Bezug auf den Kunststoffabschnitt, der mit der Stirnfläche des Kernstücks verbunden ist, aus den nachstehend angegebenen Gründen erhöht ist.
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Da in der Stirnfläche des vorstehend beschriebenen Kernstücks, mit dem der Kunststoffabschnitt verbunden ist, mehrere Nuten gebildet sind, wird im Vergleich zu dem Fall, dass keine Nuten gebildet sind (Patentdokument 1 oder dergleichen), die Kontaktfläche zwischen dem Kernstück und dem Kunststoff erhöht. Auch wenn mehrere Nuten gebildet sind, die Nuten aber keine kreuzenden Nuten sind, etwa dann, wenn die Nuten parallel angeordnete lineare Nuten sind, kann sich der mit dem Kernstück verbundene Kunststoffabschnitt in Ausbildungsrichtung der Nuten lösen. Das heißt, die Nuten, die keine kreuzenden Nuten sind, weisen in einer bestimmten Richtung eine geringe Bindungsfähigkeit auf. Die kreuzende Nut dagegen weist Nuten mit unterschiedlichen Ausbildungsrichtungen auf, weshalb das Ablösen des Kunststoffabschnitts in Ausbildungsrichtung einer Nut durch eine andere Nut verhindert werden kann. Durch Bereitstellen der spezifischen kreuzenden Nut kann somit die Bindungsfestigkeit zwischen dem vorstehend beschriebenen Kernstück und dem Kunststoffabschnitt, der mit dem Ende des Kernstücks verbunden ist, in einer gegebenen Richtung wirksam erhöht werden.
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Wenn das vorstehend beschriebene Kernstück ferner in einer magnetischen Komponente wie etwa einer Drossel verwendet wird, kann außerdem aus den nachstehend angegebenen Gründen die Erzeugung von Wirbelströmen reduziert werden.
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Im Falle einer Nut beispielsweise, die kreuzende Abschnitte aufweist, wie etwa einer Gitternut, ist zu erwarten, dass sich das Ablösen des Kunststoffabschnitts wie vorstehend beschrieben verhindern lässt. Allerdings bildet bei der Gitternut ein rechteckiger Rahmen, der von vier Nuten umgeben ist, eine Schleife. Wenn eine Nut mit einer solchen Schleife in einer Fläche des Kernstücks ausgebildet ist, wobei die Fläche orthogonal zu einem durch die Spule fließenden Magnetfluss angeordnet ist, kommt es entlang der Schleife leicht zur Erzeugung von Wirbelströmen. Wenn nun ein Pulverpresskörper, bei welchem ein Isolationsmaterial zwischen Metallpartikeln vorgesehen ist, als das Kernstück verwendet wird, werden die Metallpartikel isoliert, so dass der Wirbelstrom reduziert werden kann. Trotz Verwendung eines solchen Pulverpresskörpers kann jedoch das Isolationsmaterial zum Zeitpunkt der Ausbildung der Nuten entfernt werden, wodurch die Metallpartikel elektrisch miteinander verbunden werden können. Bei der Nut mit Schleife leitet die Schleife Elektrizität, weshalb entsprechend der Schleife Wirbelströme erzeugt werden können. Da bei dem vorstehend beschriebenen Kernstück die spezifische kreuzende Nut, die keine Schleife aufweist, in der Stirnfläche orthogonal zu einem durch die Spule fließenden Magnetfluss ausgebildet ist, kann der durch die Nut erzeugte Wirbelstrom bei Verwendung in einer magnetischen Komponente wie etwa einer Drossel reduziert werden, was zur Bereitstellung einer verlustarmen magnetischen Komponente beiträgt.
- (2) Als ein Beispiel für das vorstehend beschriebene Kernstück ist eine Ausgestaltung möglich, bei welcher das Kernstück ein Pulverpresskörper aus Metallpartikeln ist und ein Isolationsmaterial zwischen den Metallpartikeln vorgesehen ist.
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Da gemäß der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung die Metallpartikel durch das Isolationsmaterial isoliert werden, kann, wenn das Kernstück in einer magnetischen Komponente wie etwa einer Drossel verwendet wird, der Wirbelstrom reduziert werden. Obwohl das Isolationsmaterial des Nutabschnitts zum Zeitpunkt der Ausbildung der Nut entfernt werden kann, kann der durch den Nutabschnitt (elektrischen Verbindungsabschnitt) verursachte Wirbelstrom reduziert werden, da die Nut eine spezifische kreuzende Nut ohne Schleife ist.
- (3) Als ein Beispiel des vorstehend beschriebenen Kernstücks ist eine Ausgestaltung möglich, bei welcher das Kernstück einen Abschnitt des Magnetkerns bildet, wobei der Abschnitt in der Spule angeordnet ist.
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Obwohl das Kernstück gemäß der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung eine Nut in seiner Stirnfläche aufweist, kann der durch den Nutabschnitt verursachte Wirbelstrom reduziert werden, wenn das Kernstück in einer magnetischen Komponente wie etwa einer Drossel verwendet wird, da die Nut wie vorstehend beschrieben eine spezifische kreuzende Nut ist. Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung kann zudem der Kunststoffabschnitt, der mit der Stirnfläche verbunden ist, in der die spezifische kreuzende Nut ausgebildet ist, als Spalt benutzt werden. Bei einem Magnetkern mit mehreren Kernstücken und einem Spalt ist es häufig der Fall, dass der Spalt zwischen den Kernstücken bereitgestellt ist, die einen Abschnitt des Magnetkerns bilden, wobei der Abschnitt in der Spule angeordnet ist. Aus diesem Grund ist ein Kernstück der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung in der Spule angeordnet, und ein Spaltelement kann wegfallen. Außerdem ist der Kunststoffabschnitt, der mit der Stirnfläche verbunden ist, fest mit der spezifischen kreuzenden Nut verbunden, so dass sich beispielsweise Schwankungen der Spaltlänge, die durch Ablösen des Kunststoffabschnitts verursacht werden, verhindern lassen. In dem Fall, dass der mit der Stirnfläche verbundene Kunststoffabschnitt auch als Bindungsmaterial zum Verbinden benachbarter Kernstücke dient, kann zudem die Einheitlichkeit der mehreren Kernstücke verbessert werden, wodurch damit zu rechnen ist, dass sich Schwingungen und Geräusche etwa bei Verwendung in einer Drossel leicht reduzieren lassen. Entsprechend ist zu erwarten, dass die vorstehend beschriebene Ausgestaltung die folgenden Effekte aufweist: (1) Beitrag zur verbesserten Herstellbarkeit beispielsweise einer Drossel durch Reduzieren der Komponentenanzahl der Drossel; (2) Beitrag zur Stabilität der Spaltlänge beispielsweise in einer Drossel; und (3) Beitrag zur Reduzierung von Vibrationen und Geräuschen beispielsweise in einer Drossel.
- (4) Eine Drossel gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist auf: eine Spule, die aus einem gewickelten Draht ausgebildet ist; einen Magnetkern mit mehreren Kernstücken, die das Kernstück gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen (1) bis (3) umfassen; und einen Kunststoffabschnitt, der mit der Stirnfläche des Kernstücks verbunden ist, welche die kreuzende Nut aufweist. Anders ausgedrückt weist die Drossel eine Spule, die aus einem gewickelten Draht ausgebildet ist, einen Magnetkern mit mehreren Kernstücken und einen Kunststoffabschnitt auf, der mit einer Stirnfläche von mindestens einem der mehreren Kernstücke verbunden ist, wobei die Stirnfläche orthogonal zu einem durch die Spule fließenden Magnetfluss ist und die Stirnfläche eine kreuzende Nut aufweist, bei welcher mehrere Nuten einander kreuzen, ohne eine Schleife zu bilden.
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Die vorstehend beschriebene Drossel weist als einen Bestandteil ein Kernstück auf, das die vorstehend beschriebene spezifische kreuzende Nut aufweist, die in einer Stirnfläche des Kernstücks ausgebildet ist, mit der der Kunststoffabschnitt verbunden ist, weshalb die Bindungsfestigkeit zwischen dem Kernstück und dem mit der Stirnfläche verbundenen Kunststoffabschnitt hoch ist und eine ausgezeichnete Bindungsfähigkeit zwischen dem Kernstück und dem Kunststoffabschnitt erreicht wird. Außerdem handelt es sich bei der vorstehend beschriebenen Drossel bei der Nut, die in der Stirnfläche des Kernstücks ausgebildet ist, wobei die Stirnfläche orthogonal zu einem durch die Spule fließenden Magnetfluss ist, um die vorstehend beschriebene spezifische kreuzende Nut ohne Schleife, weshalb es möglich ist, den von der Nut verursachten Wirbelstrom zu reduzieren und einen geringen Verlust zu erzielen.
- (5) Als ein Beispiel für die vorstehend beschriebene Drossel ist eine Ausgestaltung möglich, bei welcher der mit der Stirnfläche verbundene Kunststoffabschnitt zwischen benachbarten Kernstücken angeordnet ist und einen Spalt bildet.
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Der zwischen benachbarten Kernstücken bereitgestellte Kunststoffabschnitt dient als Spalt. Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung kann somit auf ein Spaltelement verzichtet werden, wodurch sich die Anzahl der Komponenten verringern lässt und eine ausgezeichnete Herstellbarkeit erzielt werden kann. Außerdem ist der Kunststoffabschnitt durch die vorstehend beschriebene spezifische kreuzende Nut fest mit dem Kernstück verbunden, weshalb es beispielsweise möglich ist, Schwankungen der Spaltlänge durch Ablösen des Kunststoffabschnitts zu verhindern. Wenn der Kunststoffabschnitt benachbarte Kernstücke verbindet, lässt sich zudem die Einheitlichkeit der mehreren Kernstücke verbessern, so dass mit einer mühelosen Reduzierung von Schwingungen und Geräuschen zu rechnen ist.
- (6) Als ein Beispiel für die vorstehend beschriebene Drossel ist eine Ausgestaltung möglich, wobei die Drossel einen Kunststoffformteilabschnitt aufweist, der einen Außenumfang von wenigstens einem der mehreren Kernstücke abdeckt, und der mit der Stirnfläche verbundene Kunststoffabschnitt ein Teil des Kunststoffformteilabschnitts ist.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung wird die Bindungsfestigkeit zwischen dem Kunststoffformteilabschnitt und dem Kernstück mit der vorstehend beschriebenen spezifischen kreuzenden Nut erhöht, wodurch der Kunststoffformteilabschnitt fest verbunden wird. Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung ist es mit dem Kunststoffformteilabschnitt möglich, das Kernstück mechanisch zu schützen und das Kernstück vor der Umgebung zu schützen. Für den Fall, dass das beschichtete Kernstück mit dem Kunststoffformteilabschnitt in der Spule angeordnet ist, lässt sich zudem die Isolation zwischen der Spule und dem Magnetkern erhöhen. Außerdem kann der mit der Stirnfläche des Kernstücks verbundene Kunststoffabschnitt zu dem Zeitpunkt ausgebildet werden, an dem der Kunststoffformteilabschnitt ausgebildet wird, und lässt sich leicht ausbilden, weshalb die vorstehend beschriebene Ausgestaltung eine Reduzierung der Herstellungsschritte und das Erzielen einer ausgezeichneten Produktivität ermöglicht.
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Ausführliche Beschreibung der Ausführungsform
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Im Folgenden werden anhand der Zeichnungen ein Kernstück und eine Drossel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben. In den Zeichnungen tragen gleiche Komponenten gleiche Bezugszeichen.
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Erste Ausführungsform
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Unter Bezugnahme auf 1 bis 6 werden ein Kernstück 31m gemäß der ersten Ausführungsform und eine Drossel 1 mit dem Kernstück 31m beschrieben. Kreuzende Nuten 35A bis 35E in 1 bis 6, die in dem Kernstück 31m ausgebildet sein können, sind aus Gründen der Klarheit vergrößert dargestellt und somit möglicherweise nicht maßstabsgetreu. 2 zeigt eines (auf der Vorderseite) mehrerer innerer Kernelemente 310, indem ein mittlerer Kunststoffformteilabschnitt 310m des inneren Kernelements 310 teilweise aufgeschnitten wurde und ein Teil der Stirnfläche 31e des Kernstücks 31m frei liegt.
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Drossel
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Allgemeiner Aufbau
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Die Drossel 1 weist eine Spule 2, die durch einen spiralförmig gewickelten Draht 2w ausgebildet ist, und einen Magnetkern 3 auf, der innerund außerhalb der Spule 2 angeordnet ist und einen geschlossenen magnetischen Kreis ausbildet. Der Magnetkern 3 weist mehrere säulenförmige Kernstücke 31m und 32m auf, und in der Spule 2 sind mehrere Kernstücke 31m angeordnet. Jedes Kernstück 31m weist eine Stirnfläche 31e, die orthogonal zur Axialrichtung der Spule 2 angeordnet ist, und eine Umfangsfläche auf, die parallel zur Axialrichtung der Spule 2 angeordnet ist Wenn die Spule 2 mit Strom versorgt wird, verläuft ein durch die Spule 2 fließender Magnetfluss orthogonal durch die Stirnfläche 31e des Kernstücks 31m. Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass ein Kunststoffabschnitt (in diesem Fall ein Teil des mittleren Kunststoffformteilabschnitts 310m (2)) mit der Stirnfläche 31e des Kernstücks 31m verbunden ist und die Stirnfläche 31e des Kernstücks 31m eine kreuzende Nut 35A von spezifischer Form aufweist. Dies wird im Folgenden ausführlicher beschrieben.
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Spule
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Wie in 1 und 2 gezeigt, weist die Spule 2 ein Paar rohrförmige gewundene Abschnitte 2a und 2b, die durch spiralförmiges Aufwickeln eines fortlaufenden Drahts 2w ausgebildet sind, und einen Verbindungsabschnitt 2r auf, der aus einem Teil des Drahts 2w ausgebildet ist und die gewundenen Abschnitte 2a und 2b verbindet. Die gewundenen Abschnitte 2a und 2b sind parallel (Seite an Seite) derart angeordnet, dass die Axialrichtungen der gewundenen Abschnitte 2a und 2b parallel sind. In diesem Beispiel ist der Draht 2w aus einem beschichteten Flachdraht (so genanntem Lackdraht) hergestellt, der einen flachen Drahtleiter (beispielsweise Kupfer) und eine isolierende Beschichtung (beispielsweise Polyamidimid) aufweist, die den Außenumfang des Leiters abdeckt, und die gewundenen Abschnitte 2a und 2b sind aus einer hochkantigen Wicklung hergestellt. Zwei Enden 2e und 2e des Drahts 2w erstrecken sich in einer geeigneten Richtung von den gewundenen Abschnitten 2a und 2b, und Klemmenanschlüsse 8 und 8 sind jeweils mit oberen Leiterabschnitten der Enden 2e und 2e verbunden. Die Spule 2 ist über die Klemmenanschlüsse 8 elektrisch mit einer externen Vorrichtung (nicht dargestellt) verbunden, etwa einer Stromversorgung.
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Magnetkern
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Der Magnetkern 3 weist einen in der Spule 2 (den gewundenen Abschnitten 2a und 2b) angeordneten Abschnitt und einen Abschnitt auf, der im Wesentlichen nicht in der Spule 2 angeordnet ist und aus der Spule 2 herausragt. Der Magnetkern 3 weist in diesem Beispiel als Bestandteile Kernelemente auf, wobei ein Abschnitt, der einen Magnetweg bildet, mit einem Kunststoff bedeckt ist, oder genauer zwei innere Kernelemente 310 und 310 und zwei äußere Kernelemente 320 und 320. Wie in 2 gezeigt, weist jedes innere Kernelement 310 einen mittleren Körperabschnitt 31, der Teil des Magnetwegs ist, und einen mittleren Kunststoffformteilabschnitt 310m auf. Jedes äußere Kernelement 320 weist einen seitlichen Körperabschnitt 32, der Teil des magnetischen Kreises ist, und 32 und einen seitlichen Kunststoffformteilabschnitt 320m auf. Bei dem Magnetkern 3 ist das Paar äußere Kernelemente 320 und 320 so kombiniert, dass das Paar innere Kernelemente 310 und 310 Seite an Seite angeordnet gekoppelt wird, wodurch der mittlere Körperabschnitt 31, 31 und der seitliche Körperabschnitt 32, 32 so angeordnet sind, dass sie eine Ringform bilden und einen geschlossenen magnetischen Kreis bilden, wenn die Spule 2 mit Strom versorgt wird.
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Mittlerer Körperabschnitt
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Wie in 2 in einem punktierten Kreis gezeigt, weist jeder mittlere Körperabschnitt 31 eine Säulenform auf (in diesem Beispiel eine Quaderform mit runden Ecken), in der abwechselnd mehrere Kernstücke 31m, ... aus einem weichen magnetischen Material und mehrere Spaltelemente 31g aus einem Material mit einer geringeren relativen magnetischen Permeabilität als die Kernstücke 31m (beispielsweise einem nicht magnetischen Material wie etwa Aluminiumoxid) angeordnet sind. In diesem Beispiel sind die einzelnen Kernstücke 31m und Spaltelemente 31g durch einen Klebstoff 370 miteinander verbunden bzw. verklebt. Ein mittlerer Kunststoffformteilabschnitt 310m ist entlang der Außenform des mittleren Körperabschnitts 31 vorgesehen, so dass er den gesamten Außenumfang abdeckt. Ein Teil des Kunststoffformteilabschnitts 310m, oder genauer eine flache Kunststoffschicht 372, die die einzelnen Stirnflächen des mittleren Körperabschnitts 31 abdeckt (in diesem Beispiel die Stirnfläche 31e des Kernstücks 31m), ist zwischen einem Kernstück 31m mit dem mittleren Körperabschnitt 31, mit dem die Kunststoffschicht 372 verbunden ist, und einem Kernstück 32m angeordnet, das in dem seitlichen Körperabschnitt 32 vorgesehen ist, der zu dem Kernstück 31m benachbart ist, und dient als Spalt. Das heißt, die Drossel 1 weist in diesem Beispiel mehrere Spalte (das Spaltelement 31g und die Kunststoffschicht 372) aus unterschiedlichen Materialien auf. Außerdem lässt sich sagen, dass die Stirnfläche 31e des Kernstücks 31m eine spaltbildende Fläche ist. Die Anzahl an Kernstücken 31m und die Anzahl an Spaltelementen 31g kann dem Bedarf entsprechend geändert werden.
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Der Klebstoff 370 und die Kunststoffschicht 372 bilden Kunststoffabschnitte 37, die mit den Stirnflächen 31e des Kernstücks 31m verbunden sind, wobei die Stirnflächen 31e orthogonal zum durch die Spule 2 fließenden Magnetfluss sind.
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Seitlicher Körperabschnitt
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Der seitliche Körperabschnitt 32 ist ein Kernstück 32m, das aus einem weichen magnetischen Material hergestellt ist. Das in diesem Beispiel gezeigte Kernstück 32m weist eine Kuppelform (verformte Trapezform) mit einer flachen inneren Stirnfläche 32e, mit der ein Paar innere Kernelemente 310 und 310 verbunden ist, und einer Oberseitenfläche und einer Unterseitenfläche auf, die sich von der inneren Stirnfläche 32e erstrecken, wobei die Kuppelform eine Querschnittsfläche aufweist, die von der inneren Stirnfläche 32e nach außen hin abnimmt. Die innere Stirnfläche 32e des Kernstücks 32m ist auch eine Stirnfläche, die orthogonal zum durch die Spule 2 fließenden Magnetfluss ist. An der Außenform des seitlichen Körperabschnitts 32 ist ein seitlicher Kunststoffformteilabschnitt 320m ausgebildet, der den Außenumfang des seitlichen Körperabschnitts 32 abdeckt, mit Ausnahme eines Bereichs der inneren Stirnfläche 32e, wobei der Bereich dort ist, wo die inneren Kernelemente 310 und 310 verbunden sind.
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Material
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In diesem Beispiel sind die Kernstücke 31m und 32m Pulverpresskörper, die im Wesentlichen aus Metallpartikeln und einem Isolationsmaterial hergestellt sind, das zwischen den Metallpartikeln vorgesehen ist. Als der den mittleren Kunststoffformteilabschnitt 310m und den seitlichen Kunststoffformteilabschnitt 320m bildende Kunststoff kann ein Polyphenylensulfid(PPS)-Kunststoff verwendet werden. Zu anderen Beispielen des den mittleren Kunststoffformteilabschnitt 310m und den seitlichen Kunststoffformteilabschnitt 320m bildenden Kunststoffs gehören thermoplastische Kunststoffe wie etwa ein Polytetrafluorethylen(PTFE)-Kunststoff, ein Flüssigkristallpolymer (LCP), Nylon 6, Nylon 66, Nylon 10T, Nylon 9T, Nylon 6T und ein Polybutylenterephthalat(PBT)-Kunststoff.
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Ein Pulverpresskörper wird erhalten, indem Rohpulver zu einem Presskörper geformt werden, wobei die Rohpulver in der Regel aus Pulvern eines Metalls wie etwa Eisen oder einer Eisenlegierung (beispielsweise Fe-Si-Legierung oder Fe-Ni-Legierung) und wahlweise einem Bindemittel (beispielsweise Kunststoff) und einem Gleitmittel zusammengesetzt sind, woraufhin der Presskörper erwärmt wird, um die Spannung zu beseitigen, die bei der Bildung des Presskörpers erzeugt wurde. Durch Verwendung von beschichteten Pulvern, die erlangt werden, indem Metallpulver einer Isolationsbehandlung unterzogen werden, oder durch Verwendung von Mischpulvern aus Metallpulvern und einem Isolationsmaterial als Rohpulver wird ein Pulverpresskörper erlangt, wobei nach dem Ausbilden des Pulverpresskörpers das Isolationsmaterial zwischen den Metallpartikeln vorgesehen ist. In der Regel ist der Pulverpresskörper aus beschichteten Pulvern hergestellt, bei welchen die Metallpartikel mit einer isolierenden Beschichtung überzogen sind. Beim Ausbilden des Pulverpresskörpers wird im Allgemeinen ein Formwerkzeug mit einer Durchgangsbohrung und einem oberen Stempel und einem unteren Stempel verwendet, die in die Durchgangsbohrung eingeführt werden und die Rohpulver komprimieren, die in einen Formungsraum eingelassen wurden, der die Innenumfangsfläche des Formwerkzeugs aufweist. Die von dem oberen Stempel und dem unteren Stempel ausgebildeten komprimierten Flächen des Pulverpresskörpers sind in der Regel Flächen mit ausgezeichneten elektrischen Isolationseigenschaften, bei denen das Isolationsmaterial zwischen den Metallpartikeln vorgesehen ist. Indem die komprimierten Flächen als die Flächen der Kernstücke 31m und 32m verwendet werden, die orthogonal zum durch die Spule 2 fließenden Magnetfluss angeordnet sind, kann die Drossel 1 von der Spule 2 verursachte Wirbelströme reduzieren.
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Kreuzende Nut
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Die Stirnflächen 31e und 31e aller Kernstücke 31m im mittleren Körperabschnitt 31, der in der Spule 2 angeordnet ist, weisen mehrere kreuzende Nuten 35A auf. In jeder kreuzenden Nut 35A kreuzen sich mehrere Nuten, ohne eine Schleife zu bilden. In diesem Beispiel weisen die kreuzenden Nuten 35A dieselbe Form auf, nämlich die Form eines Plus (+), wobei zwei lineare Nuten derselben Länge orthogonal zueinander sind. Der Kreuzungswinkel der Nuten ist nicht auf orthogonal beschränkt und kann dem Bedarf entsprechend geändert werden. Der Kreuzungswinkel kann spitz (stumpf) sein. Die Beschreibung des Kreuzungswinkels gilt auch für die kreuzenden Nuten 35B bis 35E, die an späterer Stelle beschrieben werden.
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Mehrere kreuzende Nuten 35A, die in 1 und 2 gezeigt sind, sind mit einem vorgegebenen Abstand dazwischen aufgereiht und gleichmäßig über jede Stirnfläche 31e des Kernstücks 31m hinweg ausgebildet. Genauer ist zwischen benachbarten kreuzenden Nuten 35A und 35A, die eine Reihe bilden, eine kreuzende Nut 35A angeordnet, die eine darüber oder darunter liegende weitere Reihe bildet. Das heißt, die kreuzenden Nuten 35A mehrerer Reihen sind von rechts nach links gestaffelt angeordnet. Die Anordnung der mehreren kreuzenden Nuten 35A kann dem Bedarf entsprechend geändert werden. Beispielsweise können eine kreuzende Nut 35A, die eine Reihe bildet, und eine kreuzende Nut 35A, die eine darüber oder darunter liegende weitere Reihe bildet, von rechts nach links aneinander ausgerichtet sein. Die kreuzenden Nuten 35A können abhängig von der Anzahl kreuzender Nuten 35A auch in anderen Ausgestaltungen angeordnet sein. Die Beschreibung der Anordnung mehrerer kreuzender Nuten gilt auch für die kreuzenden Nuten 35B bis 35E, die an späterer Stelle beschrieben werden.
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Form der kreuzenden Nut
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Unter Bezugnahme auf 3 bis 6 werden weitere Beispiele für die Form der kreuzenden Nut beschrieben.
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Eine in 3 gezeigte kreuzende Nut 35B weist die Form eines Sterns (*) auf, wobei drei lineare Nuten mit derselben Länge einander mit gleichen Kreuzungswinkeln (einem Kreuzungswinkel von 60°) kreuzen. Wie vorstehend beschrieben, kann die Anzahl an Nuten, die eine kreuzende Nut ausbilden, auf drei oder mehr festgelegt sein.
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Eine in 4 gezeigte kreuzende Nut 35C weist eine Form auf, bei welcher mehrere lineare Nuten eine lineare Nut kreuzen. Bei der kreuzenden Nut 35C kreuzen kurze Nuten (derselben Länge) eine relativ lange Nut (mit einem Kreuzungswinkel von 90°). Kurz ausgedrückt weist die kreuzende Nut 35C eine Form auf, bei welcher eine der Nuten, die die kreuzende Nuten 35A ausbilden, verlängert ist, um eine fortlaufende längliche Nut auszubilden. Wie vorstehend beschrieben, kann die Anzahl an Nuten, die eine kreuzende Nut ausbilden, erhöht werden, oder die Nutlänge kann variiert werden. In diesem Beispiel sind mehrere kreuzende Nuten 35C vertikal angeordnet, derart, dass die langen Nuten parallel zueinander sind, wobei die Längsrichtung der langen Nuten sich von oben nach unten erstreckt, können jedoch auch horizontal angeordnet sein, derart, dass die Nuten parallel zueinander sind, wobei sich die Längsrichtung der langen Nuten von rechts nach links erstreckt.
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Eine in 5 gezeigte kreuzende Nut 35D weist eine Form auf, wobei eine lineare Nut fortlaufend ist und eine Spirale bildet und mehrere lineare Nuten die einzelnen Segmente kreuzen, die die Spirale ausbilden (mit einem Kreuzungswinkel von 90°). Die Segmente werden vom Umfang der Stirnfläche 31e des Kernstücks 31m zur Mitte hin kürzer. Die mehreren Nuten, die die einzelnen Segmente kreuzen, sind kurze Nuten derselben Länge. Kurz ausgedrückt weist die kreuzende Nut 35D eine Form auf, die erlangt wird, indem die Längen der langen Nuten der kreuzenden Nuten 35C dem Bedarf entsprechend geändert und die Nuten in einer spiralförmigen Ausgestaltung angeordnet werden. Wie vorstehend beschrieben, kann die Anzahl an Nuten, die eine kreuzende Nut ausbilden, erhöht werden, die Nutlänge kann variiert werden oder es kann außerdem eine lange fortlaufende Nut bereitgestellt werden. In diesem Beispiel weist die kreuzende Nut 35D die Form einer rechteckigen Spirale auf, kann jedoch auch die Form einer runden Spirale aufweisen.
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Eine in 6 gezeigte kreuzende Nut 35E weist eine Form auf, bei welcher mehrere lineare Nuten (in diesem Beispiel kurze Nuten derselben Länge) eine Nut mit der Form eines umgekehrten U (∩) (oder eine C-förmige Nut) kreuzen (mit einem Kreuzungswinkel von 90°). Wie vorstehend beschrieben, kann die Anzahl an Nuten, die eine kreuzende Nut ausbilden, erhöht werden, die Nutlänge kann variiert werden, es kann eine lange fortlaufende Nut bereitgestellt werden oder die kreuzende Nut kann so ausgebildet werden, dass sie Nuten mit unterschiedlichen Formen wie etwa eine gekrümmte und eine lineare Nut aufweist. In diesem Beispiel kreuzen drei kurze Nuten eine Nut mit der Form eines umgekehrten U (∩) in gleichmäßigen Abständen, doch kann der Abstand dem Bedarf entsprechend geändert werden.
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Die kreuzenden Nuten 35A bis 35E aus 1 bis 6, die in der Stirnfläche 31e des Kernstücks 31m gebildet werden können, sind lediglich Beispiele. Die kreuzende Nut kann verschiedene andere Formen aufweisen, so etwa ≠, ×, Ψ, ※ und ж. Auch können mehrere kreuzende Nuten, die in einer Stirnfläche 31e des Kernstücks 31m ausgebildet sind, die gleiche Form aufweisen, wie beispielsweise in 1 gezeigt, oder unterschiedliche Formen aufweisen.
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Abmessungen der Nut
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Die Tiefe, Breite und Länge der einzelnen Nuten (erste Nut, zweite Nut, ...), die eine kreuzende Nut 35A usw. ausbilden, können dem Bedarf entsprechend ausgewählt werden. Wie in 3 gezeigt, bezeichnet die Nutbreite w bei Betrachtung der Stirnfläche 31e des Kernstücks 31m in Draufsicht die Länge eines Linienabschnitts einer Umrisslinie, die die Außenform der Nut bildet, wobei der Linienabschnitt ein Nutende bildet, und die Nutlänge L bezeichnet die Länge eines Linienabschnitts der Umrisslinie, wobei der Linienabschnitt einen Kreuzungswinkel bildet. Mit zunehmender Tiefe jeder Nut oder zunehmender Nutbreite w oder Nutlänge L nimmt die Kontaktfläche der Stirnfläche mit dem Kunststoffabschnitt 37 zu, weshalb angenommen wird, dass die Bindungsfestigkeit der Stirnfläche am Kunststoffabschnitt 37 entsprechend erhöht werden kann. Bei einer übermäßigen Tiefe oder einer übermäßigen Breite w oder Länge L können allerdings die magnetischen Komponenten reduziert werden, und die Nutverarbeitungszeit kann sich verlängern, was die Produktivität des Kernstücks 31m senkt und zu einer Produktivitätseinbuße der Drossel 1 führt. Unter diesem Gesichtspunkt weist jede Nut vorzugsweise eine Tiefe von 10 μm oder mehr und 200 μm oder weniger, besonders bevorzugt von 30 μm oder mehr und 150 μm oder weniger auf. In diesem Beispiel weist jede Nut eine Tiefe von 50 μm oder mehr und 120 μm oder weniger auf. Die Nutbreite w und die Nutlänge L können entsprechend der Größe der Stirnfläche 31e des Kernstücks 31m, der Nutform oder dergleichen ausgewählt werden.
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Von der Nut eingenommene Fläche
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Der Anteil einer Gesamtfläche mehrerer kreuzender Nuten 35A an der Fläche einer Stirnfläche 31e des Kernstücks 31m bei Betrachtung der Stirnfläche 31e in Draufsicht (im Folgenden als „eingenommene Fläche“ bezeichnet) kann dem Bedarf entsprechend ausgewählt werden. Die Bindungsfestigkeit zwischen der Stirnfläche 31e und dem Kunststoffabschnitt 37 nimmt mit zunehmender eingenommener Fläche zu, weshalb die eingenommene Fläche vorzugsweise 10 % oder mehr, 15 % oder mehr, besonders bevorzugt 20 % oder mehr beträgt. Angesichts der magnetischen Kennlinien und der vorstehend beschriebenen Produktivität beträgt die eingenommene Fläche vorzugsweise 80 % oder weniger, 70 % oder weniger, besonders bevorzugt 50 % oder weniger.
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In dem Beispiel aus 1 und 2 weisen die mehreren kreuzenden Nuten 35A in einer Stirnfläche 31e des Kernstücks 31m gleiche Abmessungen (Tiefe, Breite und Länge der Nut) auf, doch können auch kreuzende Nuten mit unterschiedlichen Abmessungen bereitgestellt werden. In diesem Fall ist eine der folgenden Ausgestaltungen möglich, wobei die kreuzenden Nuten dieselbe Form, aber unterschiedliche Abmessungen aufweisen, und wobei die kreuzenden Nuten unterschiedliche Formen und unterschiedliche Abmessungen aufweisen.
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Verfahren zum Ausbilden einer kreuzenden Nut Die kreuzenden Nuten 35A bis 35E können beispielsweise durch Laserverarbeitung ausgebildet werden, etwa Bestrahlen mit Laserlicht. Die Bestrahlungsbedingungen können dem Bedarf entsprechend ausgewählt werden, derart, dass die Nutabmessungen die gewünschten Werte aufweisen. In diesem Beispiel wird Laserverarbeitung verwendet. Ein weiteres Verfahren zum Ausbilden der Nuten ist beispielsweise das Schneiden mit einem Schneidwerkzeug. Durch Ausbilden von Nuten in einer Fläche eines Pulverpresskörpers wie vorstehend beschrieben mittels Laserverarbeitung oder dergleichen kann das Isolationsmaterial zwischen den Metallpartikeln entfernt werden. Wenn also Nuten in einer vorstehend beschriebenen komprimierten Fläche ausgebildet werden, können die Nutabschnitte elektrisch verbunden werden. Mit der spezifischen kreuzenden Nut 35A, die keine Schleife aufweist, werden jedoch beispielsweise die Nuten, die die kreuzende Nut bilden, unterbrochen, ohne eine Schleife zu bilden, weshalb keine Wirbelströme in einer Schleife an den Nuten entlang fließen. Indem die komprimierte Fläche als eine Fläche des Kernstücks 31m angeordnet wird, wobei die Fläche orthogonal zum durch die Spule 2 fließenden Magnetfluss ist, und die kreuzende Nut 35A usw. in dieser Fläche (in diesem Beispiel der Stirnfläche 31e) ausgebildet wird, kann selbst dann, wenn der durch die Spule 2 fließenden Magnetfluss beim Versorgen der Spule 2 mit Strom durch die Stirnfläche 31e durchgeht, verhindert werden, dass Wirbelströme in einer Schleife an der kreuzenden Nut 35A usw. entlang fließen.
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Verfahren zum Herstellen der Drossel
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Ein Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen der Drossel 1 wird hauptsächlich unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Zunächst werden mehrere kreuzende Nuten 35A in jeder Stirnfläche 31e der Kernstücke 31m ausgebildet. Die Stirnflächen 31e der Kernstücke 31m mit den kreuzenden Nuten 35A werden durch einen Klebstoff 370 mit Spaltelementen 31g verbunden, wodurch ein mittlerer Körperabschnitt 31 ausgebildet wird. In 2 sind Plattenelemente als der Klebstoff 370 gezeigt, doch kann der Klebstoff 370 auch auf eine der Stirnflächen 31e oder der Spaltelemente 31g aufgebracht werden.
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Die inneren Kernelemente 310 und 310 und äußeren Kernelemente 320 und 320 mittels Spritzgießen, etwa mittels Umspritzen, gefertigt, wobei die hergestellten mittleren Körperabschnitten 31 und 31 und separat hergestellten seitlichen Körperabschnitten 32 und 32 als Kerne verwendet werden. Bei dem erlangten inneren Kernelement 310 wird ein Teil (Kunststoffschicht 372) des mittleren Kunststoffformteilabschnitts 310m mit den einzelnen Stirnflächen 31e und 31e der Kernstücke 31m und 31m an den Enden des mittleren Körperabschnitts 31 verbunden, und der Klebstoff 370 wird mit den einzelnen Stirnflächen 31e und 31e des Kernstücks 31m in der Mitte des mittleren Körperabschnitts 31 verbunden.
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Sodann werden die inneren Kernelemente 310 und 310, eine separat hergestellte Spule 2 und die äußeren Kernelemente 320 und 320 kombiniert, um einen ringförmigen Magnetkern 3 auszubilden und zugleich die Spule 2 mithilfe des Magnetkerns 3 zu tragen. Die Stirnflächen 310e und 310e der inneren Kernelemente 310 und 310 und die inneren Stirnflächen (die inneren Stirnflächen 32e der seitlichen Körperabschnitte 32) der äußeren Kernelemente 320 können durch einen Klebstoff (nicht dargestellt) oder dergleichen verbunden werden. Durch die vorstehend beschriebenen Schritte wird eine Drossel 1 erlangt.
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Vorteilhafte Effekte
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Da das Kernstück 31m gemäß der ersten Ausführungsform mit mehreren kreuzenden Nuten 35A (35B, 35C, 35D, 35E oder dergleichen) eine in jeder Stirnfläche 31e des Kernstücks 31m ausgebildete spezifische Form aufweist, wird beim Verbinden eines Kunststoffabschnitts 37 mit der Stirnfläche 31e eine feste Verbindung erreicht. Wenn die Stirnfläche 31e des Kernstücks 31m orthogonal zum durch die Spule 2 fließenden Magnetfluss angeordnet ist, kann zudem die Erzeugung von Wirbelströmen reduziert werden. Bei der Drossel 1 gemäß der ersten Ausführungsform ist es durch Verwendung der Kernstücke 31m, bei welchen in den einzelnen zum durch die Spule 2 fließenden Magnetfluss orthogonalen Stirnflächen 31e mehrere kreuzende Nuten 35A (35B, 35C, 35D, 35E oder dergleichen) mit einer spezifischen Form ausgebildet sind, als eines von mehreren Kernstücken 31m und 32m des Magnetkerns 3 möglich, eine feste Verbindung zwischen den Kernstücken 31m und den Kunststoffabschnitten 37 und eine verringerte Erzeugung von Wirbelströmen zu erzielen.
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Genauer werden aus den folgenden Gründen eine hohe Bindungsfestigkeit zwischen dem Kernstück 31m und dem Kunststoffabschnitt 37 und eine ausgezeichnete Bindungsfähigkeit erzielt: (1) Die Kontaktfläche zwischen der Stirnfläche 31e des Kernstücks 31m und dem Kunststoffabschnitt 37 (in diesem Beispiel dem Klebstoff 370 und der Kunststoffschicht 372), der mit der Stirnfläche 31e verbunden ist, ist aufgrund der mehreren kreuzenden Nuten 35A usw. groß; und (2) ein Ablösen des Kunststoffabschnitts 37 an einer Nut, die eine kreuzende Nut 35A usw. bildet, kann durch eine weitere Nut unterdrückt werden, die die kreuzende Nut 35A ausbildet. Da zudem, wie vorstehend beschrieben, die kreuzenden Nuten 35A usw. eine spezifische Form aufweisen, die keine Schleife ausbildet, ist es auch dann, wenn der durch die Spule 2 fließende Magnetfluss durch die Stirnfläche 31e des Kernstücks 31m fließt, nicht einfach, Wirbelströme zu erzeugen.
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Da insbesondere bei der Drossel 1 gemäß der ersten Ausführungsform mehrere kreuzende Nuten 35A usw. in beiden Stirnflächen 31e und 31e des Kernstücks 31m ausgebildet sind und der Kunststoffabschnitt 37 auf diese Weise fest verbunden ist, wird die einheitliche Ausbildung des mittleren Körperabschnitts 31 in ausreichendem Maße erhöht, wodurch damit zu rechnen ist, dass sich Vibrationen und Geräusche leicht reduzieren lassen.
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Abwandlung 1-1
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In der ersten Ausführungsform wurde eine Ausgestaltung beschrieben, bei welcher die kreuzenden Nuten 35A usw. in beiden Stirnflächen 31e und 31e des Kernstücks 31m ausgebildet sind. Wenn mit einer Stirnfläche 31e des Kernstücks 31m kein Kunststoffabschnitt 37 verbunden ist, können die kreuzenden Nuten 35A usw. nur in der anderen Stirnfläche 31e ausgebildet werden.
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Abwandlung 1-2
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In der ersten Ausführungsform wurde eine Ausgestaltung beschrieben, bei welcher alle Kernstücke 31m, ... im mittleren Körperabschnitt 31 die kreuzenden Nuten 35A usw. aufweisen. Es ist auch eine Ausgestaltung möglich, wobei wenigstens eins der mehreren Kernstücke 31m, ... im mittleren Körperabschnitt 31 keine kreuzenden Nuten 35A usw. aufweist. Indem in diesem Fall beispielsweise Kernstücke 31m und 31m mit den kreuzenden Nuten 35A usw. auf gegenüberliegenden Seiten eines Kernstücks ohne die kreuzenden Nuten 35A usw. angeordnet sind, um das Kernstück einzuschließen, können die Kernstücke 31m und 31m mit den kreuzenden Nuten 35A usw. die Kunststoffabschnitte 37 stabil halten. Entsprechend ist damit zu rechnen, dass die Einheitlichkeit der mehreren Kernstücke 31m, ... in gewissem Umfang erhöht werden kann.
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Abwandlung 1-3
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In der Ausführungsform 1 wurde eine Ausgestaltung beschrieben, bei welcher die Kunststoffabschnitte 37 durch den Klebstoff 370 und einen Teil (Kunststoffschicht 372) des mittleren Kunststoffformteilabschnitts 310m gebildet werden. Es ist auch eine Ausgestaltung möglich, bei welcher die Kunststoffabschnitte durch einen Teil des Kunststoffformteilabschnitts 310m gebildet werden, während die Spaltelemente 31g und der Klebstoff 370 wegfallen. Das heißt, alle Spalte zwischen den Kernstücken 31m und 31m und die Spalte zwischen den Kernstücken 31m und 32m können durch einen Teil des Kunststoffformteilabschnitts 310m gebildet werden. In diesem Fall können Kunststoffspalte beispielsweise leicht zum Zeitpunkt des Ausbildens des Kunststoffformteilabschnitts 310m ausgebildet werden, indem Kernstücke 31m mit kreuzenden Nuten 35A usw. in regelmäßigem Abstand in einem Formwerkzeug angeordnet werden und dann ein Kunststoff eingelassen wird, um den Raum zwischen benachbarten Kernstücken 31m und 31m zu füllen. In diesem Fall weisen die Stirnflächen 31e und 31e der Kernstücke 31m vorzugsweise kreuzende Nuten 35A usw. auf, da der Kunststoffabschnitt zwischen den Kernstücken 31m und 31m fest verbunden werden kann. In diesem Fall dient der Kunststoffabschnitt zwischen den Kernstücken 31m und 31m zusätzlich zu seiner vorstehend beschriebenen Funktion als Spalt auch als Klebstoff (Bindungsmaterial) zum Verbinden der Kernstücke 31m und 31m. Da die Kernstücke 31m und 31m durch den Kunststoffformteilabschnitt 310m fest verbunden sind, wird die Einheitlichkeit des mittleren Körperabschnitts 31 in ausreichendem Umfang erhöht, wodurch damit zu rechnen ist, dass sich Vibrationen und Geräusche bei Verwendung der Drossel leicht reduzieren lassen.
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Abwandlung 1-4
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In der ersten Ausführungsform wurde eine Ausgestaltung beschrieben, bei welcher die kreuzenden Nuten 35A usw. nur in dem/den in der Spule 2 angeordneten Kernstück(en) 31m ausgebildet sind. Es ist auch möglich, die kreuzenden Nuten 35A usw. in einem Kernstück 32m auszubilden, das nicht in der Spule 2 angeordnet ist. In diesem Fall können die kreuzenden Nuten 35A usw. in der inneren Stirnfläche 32e des Kernstücks 32m ausgebildet sein. Durch Verwendung eines Klebstoffs zum Verbinden der inneren Stirnfläche 32e und der Stirnfläche 310e des inneren Kernelements 310 wie vorstehend beschrieben wird der Klebstoff zu einem Teil des Kunststoffabschnitts, der mit der inneren Stirnfläche 32e des Kernstücks 32m verbunden ist, die orthogonal zum durch die Spule 2 fließenden Magnetfluss ist.
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Alternativ kann der Abdeckungsbereich des seitlichen Kunststoffformteilabschnitts 320m derart geändert werden, dass der gesamte Außenumfang des Kernstücks 32m einschließlich der inneren Stirnfläche 32e von dem Kunststoffformteilabschnitt 320m bedeckt wird. In diesem Fall dient eine flache Kunststoffschicht, die Teil des Kunststoffformteilabschnitts 320m ist und die innere Stirnfläche 32e des Kernstücks 32m bedeckt, als der Kunststoffabschnitt, der mit der inneren, zum durch die Spule 2 fließenden Magnetfluss angeordneten inneren Stirnfläche 32e verbunden ist.
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Gemäß der Ausgestaltung von Abwandlung 1-4 weisen beide Kernstücke 31m und 32m des Magnetkerns 3 Kunststoffabschnitte an ihren orthogonal zum durch die Spule 2 fließenden Magnetfluss angeordneten Stirnflächen (31e, 32e) auf.
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Abwandlung 1-5
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In der ersten Ausführungsform wurde eine Ausgestaltung beschrieben, bei welcher der mittlere Körperabschnitt 31, in dem abwechselnd mehrere Kernstücke 31m und mehrere Spaltelemente 31g angeordnet sind, einheitlich mit dem mittleren Kunststoffformteilabschnitt 310m bedeckt ist. Neben dieser Ausgestaltung ist auch eine Ausgestaltung möglich, bei welcher mehrere beschichtete Kernstücke ausgebildet sind, wobei jedes beschichtete Kernstück durch Ausbilden eines Kunststoffformteilabschnitts an einem Kernstück 31m erlangt wird. Bei jedem beschichteten Kernstück sind die kreuzenden Nuten 35A usw. in beiden Stirnflächen 31e und 31e des Kernstücks 31m ausgebildet, und ein Teil (flache Kunststoffschicht) des Kunststoffformteilabschnitts ist verbunden. Werden diese beschichteten Kernstücke kombiniert, so wird ein Teil des Kunststoffformteilabschnitts, der mit einer Stirnfläche 31e der Kernstücke 31m benachbarter beschichteter Kernstücke verbunden ist, oder mit anderen Worten werden zwei Kunststoffschichten zwischen den benachbarten beschichteten Kernstücken angeordnet und bilden einen Spalt aus. Entsprechend können bei dieser Ausgestaltung die Spaltelemente 31g wegfallen, und die Anzahl der Komponenten kann reduziert werden.
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Abwandlung 1-6
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In der ersten Ausführungsform wurde eine Ausgestaltung beschrieben, bei welcher der Magnetkern 3 vier Kernelemente (die inneren Kernelemente 310 und 310 und die äußeren Kernelemente 320 und 320) aufweist. Neben dieser Ausgestaltung sind beispielsweise auch die folgenden Ausgestaltungen möglich: Und zwar ist in einer Ausgestaltung, bei welcher der Magnetkern 3 ein Paar L-förmige Kernelemente aufweist, ein jedes davon ausgebildet, indem der mittlere Körperabschnitt 31 und ein seitlicher Körperabschnitt 32 zum Ausbilden einer L-Form kombiniert sind, die von einem Kunststoffformteilabschnitt einheitlich gehalten wird; und in einer Ausgestaltung, bei welcher der Magnetkern 3 ein U-förmiges Kernelement und ein äußeres Kernelement aufweist, ist das U-förmige Kernelement durch Kombinieren von zwei mittleren Körperabschnitten 31 und 31 und einem seitlichen Körperabschnitt 32 zum Ausbilden einer U-Form ausgebildet, die von einem Kunststoffformteilabschnitt einheitlich gehalten wird.
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Weitere Ausgestaltungen
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Die Drossel 1 aus 1 kann einen Eingriffabschnitt, der durch den mittleren Kunststoffformteilabschnitt 310m und den seitlichen Kunststoffformteilabschnitt 320m gebildet wird, einen Anbringungsabschnitt 325 und einen Trennabschnitt aufweisen, die im Folgenden beschrieben werden. Wenigstens einer von dem Eingriffabschnitt, dem Anbringungsabschnitt 325 und dem Trennabschnitt kann wegfallen.
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Eingriffabschnitt zwischen innerem Kernelement 310 und äußerem Kernelement 320
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In diesem Beispiel weist der mittlere Kunststoffformteilabschnitt 310m in dem Abschnitt, der die Umfangsfläche des mittleren Körperabschnitts 31 abdeckt, einen dünnen Bereich in der Nähe der Stirnfläche 310e auf. Der seitliche Kunststoffformteilabschnitt 320m weist zwei rohrförmige Abschnitte auf, die von der inneren Stirnfläche des äußeren Kernelements 320 vorspringen. Der dünne Bereich und die rohrförmigen Abschnitte dienen als der Eingriffabschnitt.
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Anbringungsabschnitt 325 zum Anbringen der Drossel 1 an einem Installationsobjekt (Fig. 1 und Fig. 2)
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In diesem Beispiel weist der seitliche Kunststoffformteilabschnitt 320m ein nach außen vorspringendes Vorsprungstück auf. Im Vorsprungstück ist ein Schraubloch 325h ausgebildet, und das Vorsprungstück dient als der Anbringungsabschnitt 325.
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Trennabschnitt zwischen gewundenen Abschnitten 2a und 2b
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In diesem Beispiel weist der Kunststoffformteilabschnitt 320m ein Plattenstück auf, das von der inneren Stirnfläche des äußeren Kernelements 320 vorspringt und zwischen den zwei rohrförmigen Abschnitten vorgesehen ist. Das Plattenstück dient als Trennabschnitt und sorgt für Isolierung zwischen den gewundenen Abschnitten 2a und 2b.
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Neben den vorstehend aufgeführten Abwandlungen können die Drosseln gemäß der ersten Ausführungsform und den Abwandlungen die folgenden Elemente aufweisen. Wenigstens eins dieser Elemente kann auch wegfallen.
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Sensor
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Es kann ein Sensor (nicht dargestellt) zum Messen einer physikalischen Größe der Drossel 1 vorgesehen sein, etwa ein Temperatursensor, ein Stromsensor, ein Spannungssensor oder ein Magnetflusssensor.
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Wärmeableitplatte
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An einer beliebigen Position an der Außenumfangsfläche der Spule 2 kann eine Wärmeableitplatte (nicht dargestellt) vorgesehen sein. Indem die Wärmeableitplatte beispielsweise an der Installationsfläche (in diesem Beispiel der Unterseitenfläche) der Spule 2 vorgesehen wird, kann Wärme von der Spule 2 über die Wärmeableitplatte wirksam auf ein Installationsobjekt wie etwa ein Wandlergehäuse übertragen werden, und die Wärmeableitungseigenschaften können verbessert werden. Als das Material zum Bilden der Wärmeableitplatte kann ein Material mit ausgezeichneter Wärmeleitfähigkeit verwendet werden, darunter ein Metall wie etwa Aluminium oder eine Legierung davon und ein Nichtmetall wie etwa Aluminiumoxid. Die Wärmeableitplatte kann an der gesamten Installationsfläche (in diesem Beispiel der Unterseitenfläche) der Drossel 1 vorgesehen sein. Die Wärmeableitplatte kann beispielsweise an einer Baugruppe fixiert sein, die durch Kombinieren der Spule 2 und des Magnetkerns 3 mittels einer nachstehend beschriebenen Verbindungsschicht erlangt wird.
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Verbindungsschicht
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Bei der Installationsfläche (in diesem Beispiel der Unterseitenfläche) der Drossel 1 kann wenigstens an der Installationsfläche (in diesem Beispiel der Unterseitenfläche) der Spule 2 eine Verbindungsschicht (nicht dargestellt) vorgesehen sein. Durch Bereitstellen der Verbindungsschicht kann die Spule 2 stabil an einem Installationsobjekt oder der vorstehend beschriebenen Wärmeableitplatte, falls die Wärmeableitplatte vorgesehen ist, fixiert werden, wodurch es möglich ist, die Bewegung der Spule 2 einzuschränken, die Wärmeableitungseigenschaften zu verbessern, die Fixierung am Installationsobjekt oder der Wärmeableitplatte zu stabilisieren und dergleichen. Als das Material zum Bilden der Verbindungsschicht wird vorzugsweise ein Material mit ausgezeichneten Wärmeableitungseigenschaften (beispielsweise mit einer Wärmeleitfähigkeit von 0,1 W/m·K oder mehr, besonders bevorzugt 1 W/m·K oder mehr und ganz besonders bevorzugt 2 W/m·K oder mehr) und mit einem isolierenden Kunststoff, insbesondere einem Keramikfüllstoff oder dergleichen, verwendet. Zu spezifischen Beispielen des Kunststoffs gehören wärmehärtende Kunststoffe wie etwa ein Epoxidkunststoff, ein Silikonkunststoff und ein ungesättigtes Polyester und thermoplastische Kunststoffe wie etwa PPS-Kunststoff und ein LCP.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt. Der Umfang der Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche angegeben, und alle Änderungen, die in die Bedeutung und den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, gelten als in den Umfang eingeschlossen. Beispielsweise ist es möglich, eine Drossel bereitzustellen, die eine Spule mit nur einem gewundenen Abschnitt aufweist. Beispielsweise kann das vorstehend beschriebene Kernstück mit den spezifischen kreuzenden Nuten als ein Bestandteil eines Magnetkerns einer anderen magnetischen Komponente als der Drossel verwendet werden.
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GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
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Das Kernstück gemäß der vorliegenden Erfindung eignet sich zur Verwendung als Bestandteil einer magnetischen Komponente wie etwa einer Drossel, eines Transformators, eines Motors oder einer Drosselspule. Die Drossel gemäß der vorliegenden Erfindung eignet sich zur Verwendung in einem Bord-Wandler (in der Regel einem Gleichstromwandler), der an einem Fahrzeug wie etwa einem Hybridfahrzeug, einem Plug-in-Hybridfahrzeug, einem Elektrofahrzeug oder einem Brennstoffzellenfahrzeug montiert ist, einem Wandler einer Klimaanlage und einer Komponente einer Leistungswandlungsvorrichtung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drossel
- 2
- Spule
- 2a, 2b
- gewundener Abschnitt
- 2r
- Verbindungsabschnitt
- 2w
- Draht
- 2e
- Ende
- 3
- Magnetkern
- 310
- inneres Kernelement
- 320
- äußeres Kernelement
- 310m
- mittlerer Kunststoffformteilabschnitt
- 320m
- seitlicher Kunststoffformteilabschnitt
- 31
- mittlerer Körperabschnitt
- 32
- seitlicher Körperabschnitt
- 31m, 32m
- Kernstück
- 31g
- Spaltelement
- 31e, 310e
- Stirnfläche
- 32e
- innere Stirnfläche
- 35A, 35B, 35C, 35D, 35E
- kreuzende Nut
- 37
- Kunststoffabschnitt
- 370
- Klebstoff
- 372
- Kunststoffschicht
- 325
- Anbringungsabschnitt
- 325h
- Schraubenloch
- 8
- Kontaktgarnitur
