DE112015002631T5

DE112015002631T5 - Drossel

Info

Publication number: DE112015002631T5
Application number: DE112015002631.2T
Authority: DE
Inventors: Akira Sakamoto; Kazuhiro Umetani; Naoya Kondou
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-06-03
Filing date: 2015-05-21
Publication date: 2017-03-09
Anticipated expiration: 2035-05-22
Also published as: CN106463251A; DE112015002631B4; JP2015230904A; WO2015186303A1; JP6318874B2; US20170047156A1; CN106463251B

Abstract

Eine Drossel enthält einen Magnetkern (13, 22, 52, 62, 72, 82) und mehrere Wicklungen (14–17, 23–28, 32, 33, 42–45, 53–56, 63–70, 73–80, 86–93), die benachbart zueinander angeordnet und elektrisch miteinander verbunden sind. Die Wicklungen enthalten eine Zwischenwicklung, die einen Magnetfluss induziert, der mit einem Ende des Magnetkerns nicht gekoppelt ist, und Magnetpfade, die mindestens zwei geschlossene Magnetpfade (F1–F6) ausbilden, verlaufen durch einen Abschnitt innerhalb der Zwischenwicklung.

Description

QUERVERWEIS AUF BETREFFENDE ANMELDUNG
Die vorliegende Erfindung basiert auf der am 3. Juni 2014 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-114861 , deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme darauf enthalten ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drossel, die einen Magnetkern und Wicklungen enthält.
STAND DER TECHNIK
Ein Hybridfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug oder Ähnliches ist mit einer Antriebsvorrichtung ausgerüstet, die als Leistungssteuerungseinheit bezeichnet wird und die eine Invertervorrichtung großer Kapazität aufweist, um einen Elektromotor unter Steuerung anzutreiben bzw. anzusteuern. Die Leistungssteuerungseinheit weist einen Verstärker bzw. Aufwärtswandler auf, der eine DC-Spannung (beispielsweise 201,6 V) über einer Batterie in eine Hochspannung (beispielsweise bis zu 650 V) verstärkt. Die verstärkte DC-Hochspannung wird der Invertervorrichtung zugeführt. Der Verstärker enthält eine Drossel und zwei Schaltelemente (IGBTs oder MOSFETs).
Die Drossel des oben beschriebenen Typs ist in der Patentliteratur 1 beschrieben. Genauer gesagt enthält ein Drosselhauptkörper 1 einen Magnetkern 2 und Wicklungen 3, die um den Magnetkern 2 gewickelt sind, und ist von einem rahmenförmigen Gehäuse 4 aus Metall, beispielsweise aus Aluminium, eingeschlossen, wie es in 11 gezeigt ist. Der Magnetkern 2 enthält zwei Innenkernabschnitte und einen Jochabschnitt, der die beiden Innenkernabschnitte verbindet, und ist in einer rechteckigen Gestalt ausgebildet. Die Wicklungen 3 sind um die jeweiligen Innenkernabschnitte gewickelt, und die Wicklungen 3 sind in Serie geschaltet. Eine Radiatorplatte 5, die aus Aluminium besteht, ist an einer Bodenfläche des Gehäuses 4 angeordnet. Der Drosselhauptkörper 1 ist mit einer oberen Fläche der Radiatorplatte 5 über eine Verbindungsschicht 6, die aus Harz besteht, verbunden. Die Verbindungsschicht 6 besteht aus einem Wärmeverteilungsharz bzw. Wärmeabgabeharz, das ein Füllmittel enthält, um das Wärmeleitvermögen zu erhöhen, während eine Isolierung zwischen dem Drosselhauptkörper 1 und der Radiatorplatte 5 gewährleistet wird.
Gemäß der Konfiguration, die in dem oben beschriebenen Stand der Technik beschrieben ist, kann das Kühlvermögen des Drosselhauptkörpers 1 in einem Abschnitt in der Nähe der Radiatorplatte 5 gewährleistet werden. Das Abstrahlungsvermögen verschlechtert sich jedoch in einem Teil, der von der Radiatorplatte 5 oder dem Gehäuse entfernt ist, das heißt einem Abschnitt auf einer oberen Flächenseite des Drosselhauptkörpers 1 und einem Innenabschnitt des Magnetkerns 2. Eine derartige Verschlechterung des Abstrahlungsvermögens wird der Wärmeleitfähigkeit zugeschrieben. Das heißt, die Wicklungen 3, die aus Kupfer oder Aluminium bestehen, weisen eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit (etwa 200 W/mK oder mehr) auf, wohingegen der Magnetkern 2, der auf einer eisenbasierten Legierung, einem amorphen Stoff, einem Ferrit oder Ähnlichem besteht, eine schlechte Wärmeleitfähigkeit aufweist (etwa 1 bis 50 W/mK). Der Magnetkern 2 weist eine relativ große Abmessung H (mehrere cm oder mehr) in einer Höhenrichtung (Dickenrichtung) auf und ist daher von der Radiatorplatte 5 entfernt. Somit wird das Abstrahlungsvermögen des Magnetkerns 2 schlecht. Dementsprechend kann der Magnetkern 2 möglicherweise aufgrund dessen abnorm heiß werden, dass Wärme durch beispielsweise einen Eisenverlust in dem Magnetkern 2 erzeugt wird. Der Magnetkern 2 kann beispielsweise heißer als eine Wärmewiderstandstemperatur des Magnetkerns 2 werden und am Ende beschädigt oder zerstört werden.
LITERATUR DES STANDS DER TECHNIK
PATENTLITERATUR

Patentliteratur 1: JP 2013-030721 A

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drossel zu schaffen, die einen Magnetkern und Wicklungen enthält und ein zufriedenstellendes Abstrahlungsvermögen aufweist, während sie relativ klein ist.
Eine Drossel gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält einen Magnetkern und mehrere Wicklungen, die benachbart zueinander angeordnet und elektrisch miteinander verbunden sind. Die Wicklungen enthalten eine Zwischenwicklung, die einen Magnetfluss induziert, der nicht mit einem Ende des Magnetkerns gekoppelt ist, und Magnetpfade, die mindestens zwei geschlossene Magnetpfade ausbilden, verlaufen durch einen Abschnitt innerhalb der Zwischenwicklung.
Gemäß der wie oben aufgebauten Drossel kann der Magnetkern dünner sein. Da eine Dicke des Magnetkerns für eine Abstrahlungsoberfläche verringert werden kann, kann demzufolge das Abstrahlungsvermögen des Magnetkerns und somit das gesamte Abstrahlungsvermögen verbessert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen deutlich. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Konfiguration einer Drossel gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine perspektivische Teilansicht einer Wicklung;
3 eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Konfiguration einer Drossel gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Konfiguration einer Drossel gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 eine perspektivische Ansicht, die schematisch einen Verbindungszustand von jeweiligen Wicklungen in einer Drossel gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 eine schematische perspektivische Ansicht eines Drosselhauptkörpers gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 eine Ansicht, die verwendet wird, um ein Herstellungsverfahren des Drosselhauptkörpers zu beschreiben;
8 eine schematische Vorderansicht eines Drosselhauptkörpers gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9 eine schematische perspektivische Ansicht eines Drosselhauptkörpers gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 eine schematische Vorderansicht eines Drosselhauptkörpers gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
11 eine perspektivische Explosionsansicht einer Drossel gemäß dem Stand der Technik; und
12 eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Konfiguration einer Drossel gemäß einem Bezugsbeispiel zeigt.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
(Erste Ausführungsform)
Im Folgenden wird eine erste Ausführungsform in einer praktischen Form der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1, 2 und 12 beschrieben. In den jeweiligen im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen wird die vorliegende Erfindung für eine Drossel verwendet, die in einem nicht isolierten Verstärker bzw. Aufwärtswandler, beispielsweise als eine Leistungssteuerungseinheit in einem Hybridfahrzeug oder Ähnlichem, verwendet wird. In der Beschreibung der vorliegenden Ausführungsformen sind die Richtungen wie folgt definiert. Das heißt, eine Ausrichtungsrichtung von Wicklungen ist eine laterale Richtung bzw. Querrichtung (rechts-links), eine längere Richtung der Wicklungen (eine Richtung, in der sich die Wicklungsräume erstrecken) ist eine Vorne-hinten-Richtung, und eine Dickenrichtung eines Magnetkerns (eine Durchdringungsrichtung der Wicklungsräume) ist eine Oben-unten-Richtung. Außerdem entspricht die Querrichtung einer ersten Richtung, und eine Längsrichtung entspricht einer zweiten Richtung.
1 zeigt schematisch eine Konfiguration eines Drosselhauptkörpers 11 der vorliegenden Ausführungsform. Eine Drossel enthält den Drosselhauptkörper 11, der von einem Gehäuse (nur ein Bodenplattenabschnitt ist gezeigt) eingeschlossen ist. Der Bodenplattenabschnitt des Gehäuses ist eine Radiatorplatte bzw. Kühlplatte 12, die ähnlich wie eine rechteckige dünne Platte gestaltet ist und aus Metall besteht, beispielsweise aus Aluminium. Der Drosselhauptkörper 11 enthält einen Magnetkern 13, der beispielsweise aus einer eisenbasierten Legierung oder einem amorphen Stoff besteht, und mehrere Wicklungen, hier vier Wicklungen 14–17. Wenn die vier Wicklungen voneinander unterschieden werden müssen, werden die Wicklungen von links nach rechts in der Zeichnung als erste Wicklung 14, zweite Wicklung 15, dritte Wicklung 16 und vierte Wicklung 17 bezeichnet.
Der Magnetkern 13 ist ähnlich wie eine rechteckige Platte gestaltet, die in der Oben-unten-Richtung (Dickenrichtung) dünn ausgebildet ist, das heißt eine horizontale lange rechteckige Platte, die sich in einer Flächenrichtung (Vorne-hinten-Richtung und Rechts-links-Richtung) der Radiatorplatte 12 als flache Platte erstreckt, und weist drei Wicklungsräume 18 auf. Die Wicklungsräume 18 erstrecken sich in der Vorne-hinten-Richtung und durchdringen den Magnetkern 13 in der Oben-unten-Richtung (Dickenrichtung). Somit weist der Magnetkern 13 eine Form auf, die vier Beinabschnitte 13a–13d, die sich in der Vorne-hinten-Richtung erstrecken und jeweils von den Wicklungen 14–17 umwickelt sind, und einstückig Jochabschnitte 13e und 13f aufweist, die die Beinabschnitte 13a–13d an den jeweiligen hinteren und vorderen Abschnitten verbinden.
Die Endbeinabschnitte 13a und 13d sind in der Zeichnung an linken und rechten Enden des Magnetkerns 13 angeordnet, und die Zwischenbeinabschnitte 13b und 13c sind zwischen den Endbeinabschnitten 13a und 13d angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Querschnittsfläche der Endbeinabschnitte 13a und 13d (erste Wicklung 14 und vierte Wicklung 17) kleiner als eine Querschnittsfläche der übrigen Zwischenbeinabschnitte 13b und 13c (zweite Wicklung 15 und dritte Wicklung 16). In 1 ist die Querschnittsfläche der Endbeinabschnitte 13a und 13d halb so groß wie eine Querschnittsfläche der Zwischenbeinabschnitte 13b und 13c. Auch wenn es in der Zeichnung nicht genauer gezeigt ist, kann der Magnetkern 13 beispielsweise durch Wickeln der Wicklungen 14–17 um einen gegossenen Magnetkern oder durch Verbinden von Kammzähnen (sogenannte E-Gestalt) und linearen Teilen (I-Gestalt) miteinander, nachdem die Wicklungen 14–17 an den entsprechenden Teilen angebracht wurden, ausgebildet werden.
Die ersten bis vierten Wicklungen 14–17 sind um die entsprechenden vier Beinabschnitte 13a bis 13d des Magnetkerns 13 gewickelt. Jede der Wicklungen 14–17 ist von einer fernen linken Seite (hinterer Abschnitt) auf einer oberen Fläche des Magnetkerns 13 in Richtung einer vorderen Seite in der Zeichnung gewickelt. Hier ist die Anzahl der Windungen in den Wicklungen 14–17 dieselbe. Die vier Wicklungen 14–17 sind Seite an Seite (benachbart zueinander) in der Querrichtung, die eine radiale Richtung der Wicklungen 14–17 ist, angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform werden flache Wicklungen geeignet als jeweilige Wicklungen 14–17 verwendet, wie es in 2 gezeigt ist. Die Wicklungen 14–17 sind derart angeordnet, dass die längeren Richtungen beliebiger zwei Wicklungen aus den Wicklungen 14-17, die benachbart zueinander sind, sich nicht in einem rechten Winkel kreuzen.
Wie es in 1 gezeigt ist, ist eine Wicklungsendkante (vorderes Ende in der Zeichnung) der ersten Wicklung 14 mit einer Wicklungsendkante der zweiten Wicklung 15 verbunden, eine Wicklungsstartkante (hinteres Ende in der Zeichnung) der zweiten Wicklung 15 ist mit einer Wicklungsstartkante der dritten Wicklung 16 verbunden, und eine Wicklungsendkante (vorderes Ende in der Zeichnung) der dritten Wicklung 16 ist mit einer Wicklungsendkante der vierten Wicklung 17 verbunden. Demzufolge sind die vier Wicklungen 14–17 benachbart zueinander angeordnet und außerdem in Serie zueinander geschaltet, und zwei Anschlüsse werden von einer Wicklungsstartkante der ersten Wicklung 14 und einer Wicklungsstartkante der vierten Wicklung 17 extrahiert.
Wenn ein DC-Strom durch die Wicklungen 14–17 (zwischen den beiden Anschlüssen) fließt, fließt ein Strom durch die jeweiligen Wicklungen 14–17 in Richtungen, die durch die Pfeile C in 1 angegeben sind. In den Wicklungen 14–17, die benachbart zueinander angeordnet sind, fließt der Strom in derselben Richtung in jeweiligen benachbarten Abschnitten. Genauer gesagt sind eine rechte Seitenfläche der ersten Wicklung 14 und eine linke Seitenfläche der zweiten Wicklung 15 in dem Wicklungsraum 18 auf der linken Seite benachbart zueinander angeordnet und der Strom fließt von oben nach unten sowohl in der ersten Wicklung 14 als auch in der zweiten Wicklung 15 in dem benachbarten Abschnitt.
Eine rechte Seitenfläche der zweiten Wicklung 15 und eine linke Seitenfläche der dritten Wicklung 16 sind benachbart zueinander in dem Wicklungsraum 18 in einer Mitte angeordnet, und der Strom fließt von unten nach oben sowohl in der zweiten Wicklung 15 als auch der dritten Wicklung 16 in dem benachbarten Abschnitt. Außerdem sind eine rechte Seitenfläche der dritten Wicklung 16 und eine linke Seitenfläche der vierten Wicklung 17 benachbart zueinander in dem Wicklungsraum 18 auf der rechten Seite angeordnet, und der Strom fließt von oben nach unten sowohl in der dritten Wicklung 16 als auch in der vierten Wicklung 17 in dem benachbarten Abschnitt.
Aufgrund dessen, dass der Strom durch die Wicklungen 14–17 auf die oben beschriebene Weise fließt, werden Magnetflüsse in dem Magnetkern 13 induziert, und es werden, wie es in 1 gezeigt ist, drei geschlossene Magnetpfade F1, F2 und F3 in dem Magnetkern 13 ausgebildet. In diesem Fall verlaufen zwei Magnetpfade, die zwei geschlossene Magnetpfade ausbilden, durch einen Abschnitt innerhalb der zweiten Wicklung 15 und der dritten Wicklung 16, die in einem mittleren Abschnitt angeordnet sind. Das heißt, zwei Magnetpfade, die die geschlossenen Magnetpfade F1 und F2 ausbilden, verlaufen durch den Zwischenbeinabschnitt 13b innerhalb der zweiten Wicklung 15, und zwei Magnetpfade, die die geschlossenen Magnetpfade F2 und F3 ausbilden, verlaufen durch den Zwischenbeinabschnitt 13c innerhalb der dritten Wicklung 16.
Außerdem verläuft ein Magnetpfad, der einen geschlossenen Magnetpfad ausbildet, durch einen Abschnitt innerhalb der ersten Wicklung 14 und der vierten Wicklung 17, der für einen induzierten Magnetfluss für eine Kopplung mit einem Ende des Magnetkerns 13 bereitgestellt wird. Mit anderen Worten, ein Magnetpfad, der den geschlossenen Magnetpfad F1 ausbildet, verläuft durch den Endbeinabschnitt 13a als einem Abschnitt innerhalb der ersten Wicklung 14, und ein Magnetpfad, der den geschlossenen Magnetpfad F3 ausbildet, verläuft durch den Endbeinabschnitt 13d als einem Abschnitt innerhalb der vierten Wicklung 17. In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen die zweite Wicklung 15 und die dritte Wicklung 16 einer Zwischenwicklung, die einen Magnetfluss induziert, der mit dem Ende des Magnetkerns 13 nicht gekoppelt ist, und die erste Wicklung 14 und die vierte Wicklung 17 entsprechen einer Endwicklung, die einen Magnetfluss induziert, der mit dem Ende des Magnetkerns 13 gekoppelt ist.
Der Drosselhauptkörper 11, der wie oben beschrieben aufgebaut ist, ist von dem Gehäuse umschlossen. Genauer gesagt ist der Drosselhauptkörper 11 in einer Flächenrichtung (Vorne-hinten-Richtung und Rechts-links-Richtung) der Radiatorplatte 12 abgeflacht, das heißt in einer horizontalen Richtung in der Zeichnung abgeflacht, und fest an einer oberen Fläche der Radiatorplatte 12 mittels eines Isolierharzes (nicht gezeigt), das ein Füllmittel enthält, um das Wärmeleitvermögen zu erhöhen, fixiert. In diesem Fall ist eine Isolierharzschicht eine Schicht, die mehrere mm oder weniger dick ist. Die Radiatorplatte 12 ist auf einer Oberfläche auf einer Seite in 1 angeordnet. Die Radiatorplatte kann jedoch an dem Drosselhauptkörper 11 auf beiden Oberflächen auf oberen und unteren Seiten in der Zeichnung angeordnet sein. Die Radiatorplatte 12 kann durch Luft oder Wasser gekühlt werden.
In der Drossel der vorliegenden Ausführungsform, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, wird Wärme, die aufgrund eines Verlustes erzeugt wird, der auftritt, wenn der Drosselhauptkörper 11 angesteuert wird, über die Radiatorplatte 12 verteilt bzw. abgegeben. Da der Drosselhauptkörper 11 in der Flächenrichtung der Radiatorplatte 12 ausgebreitet ist, das heißt in der horizontalen Richtung in der Zeichnung, und daher in der Dickenrichtung dünn ist, kann die Radiatorplatte 12 (Kühlfläche) größer sein, und es ist möglich, dass der Drosselhauptkörper 11 die Kühlfläche in einem größeren Bereich kontaktiert. Somit kann das Abstrahlungsvermögen ausreichend sein. Zu demselben Zeitpunkt kann Wärme in dem inneren Abschnitt von der Radiatorplatte 12 auf einfache Weise verteilt werden, da ein Abstand von einem inneren Abschnitt (Magnetkern 13) des Drosselhauptkörpers zu der Radiatorplatte 12 kurz bzw. gering ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird insbesondere durch Verwendung von flachen Wicklungen als Wicklungen 14–17 eine Wicklungsdicke der Wicklungen 14–17 verringert. Somit kann ein Abstand von dem Magnetkern 13 zu der Radiatorplatte 12 weiter verkürzt werden. Demzufolge ist das Abstrahlungsvermögen besser.
Um eine Magnetschaltung auszubilden, die äquivalent zu dem Drosselhauptkörper 11 der vorliegenden Ausführungsform in einer Drossel ist, die Wicklungen enthält, die um einen rechteckigen Magnetkern gewickelt sind, wie es in dem obigen Stand der Technik beschrieben wurde, während der Magnetkern dünner ist, kann das Ergebnis ein Drosselhauptkörper 101 sein, der gemäß einem Bezugsbeispiel ausgebildet ist, wie es in 12 gezeigt ist. Der Drosselhauptkörper 101 enthält drei Einheitsdrosseln 104, die jeweils durch Wickeln von seriell geschalteten Wicklungen 103 und 103 um einen dünnen Magnetkern 102 ausgebildet werden, und die Seite an Seite auf einer Radiatorplatte 105 angeordnet und in Serie geschaltet sind.
In dem Drosselhauptkörper 101 des Bezugsbeispiels wird jedoch eine Gesamtwicklungslänge von insgesamt sechs Wicklungen 103 in einer Höhenrichtung größer als eine Wicklungslänge der vorliegenden Ausführungsform (Gesamtlänge der vier Wicklungen 14–17), und dementsprechend erhöht sich der Kupferverlust. Es ist ebenfalls offensichtlich, dass der Drosselhauptkörper 101 größer als der Drosselhauptkörper 11 der vorliegenden Ausführungsform ist. Im Gegensatz dazu kann in dem Drosselhauptkörper 11 der vorliegenden Ausführungsform der Magnetkern 13 dünner gemacht werden, während gleichzeitig eine Induktanz (benötigte Induktanz) wie die Induktanz in dem Drosselhauptkörper 101 des Bezugsbeispiels gewährleistet werden kann. Somit kann nicht nur die Erzeugung von Wärme eingeschränkt werden, sondern es kann auch die Gesamtgröße verringert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform können die erste Wicklung 14 und die vierte Wicklung 17 als identische Wicklungen ausgebildet werden, und die zweite Wicklung 15 und die dritte Wicklung 16 können ebenfalls als identische Wicklungen ausgebildet werden. Somit kann der Drosselhauptkörper 11 durch Anbringen der Wicklungen 14–17, die im Voraus erstellt werden, an entsprechenden Magnetkernen und Verbinden der Magnetkerne miteinander und außerdem Verbinden der Wicklungen miteinander und elektrisches Verbinden der Wicklungen einfach hergestellt werden. Somit weist die vorliegende Ausführungsform den Vorteil auf, dass es sehr einfach ist, den Drosselhauptkörper 11 herzustellen. In 1 ist die Anzahl der Windungen in den jeweiligen Wicklungen 14–17 dieselbe. Die Anzahl der Windungen kann jedoch unterschiedlich sein.
Außerdem ist die Drossel gemäß der vorliegenden Ausführungsform dünner, und daher ist der Schwerpunkt niedrig. Dementsprechend ist die Drossel der vorliegenden Ausführungsform robust gegenüber Vibrationen, wenn sie in einem Fahrzeug verwendet wird. Auch wenn es in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, kann die Drossel mit einer anderen elektronischen Komponente (beispielsweise Glättungskondensator) kombiniert werden und gleichzeitig mit dieser durch die einzelne Radiatorplatte 12 gekühlt werden, oder die Drossel kann durch Verwenden einer doppelseitigen Kühlkonfiguration gekühlt werden, bei der die Radiatorplatte ebenfalls auf einer oberen Fläche der Drossel angeordnet ist.
(Zweite Ausführungsform)
3 zeigt eine schematische Konfiguration einer Drossel gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In den im Folgenden beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen werden Abschnitte, die dieselben wie in der ersten obigen Ausführungsform sind (oder vorangehenden Ausführungsformen), mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, sodass eine detaillierte Beschreibung weggelassen werden kann, und es wird hauptsächlich der Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben.
Ein Drosselhauptkörper 21 der zweiten Ausführungsform enthält mehrere Wicklungen in einem Magnetkern 22. Die Wicklungen sind von links nach rechts in der Zeichnung eine erste Wicklung 23, eine zweite Wicklung 24, eine dritte Wicklung 25, eine vierte Wicklung 26, eine fünfte Wicklung 27 und eine sechste Wicklung 28. Der Magnetkern ist in einer horizontal langen rechteckigen Platte ausgebildet, die in einer Oben-unten-Richtung (Dickenrichtung) dünn ist, das heißt in einer Flächenrichtung (Vorne-hinten-Richtung und Rechts-links-Richtung) einer Radiatorplatte 29, die in einem Bodenabschnitt angeordnet ist, flächig ausgebildet. Außerdem weist der Magnetkern 22 fünf Wicklungsräume 18 auf, die Seite an Seite in einer Querrichtung angeordnet sind. Jeder Wicklungsraum 18 erstreckt sich in einer Vorne-hinten-Richtung und durchdringt den Magnetkern 22 in der Dickenrichtung. Somit weist der Magnetkern 22 eine Form auf, die sechs Beinabschnitte 22a–22f enthält, die sich in der Vorne-hinten-Richtung erstrecken und von den jeweiligen Wicklungen 23–28 umwickelt sind, und weist einstückig Jochabschnitte 22g und 22h auf, die die Beinabschnitte 22a–22f an hinteren und vorderen Seitenabschnitten verbinden.
In der oben beschriebenen Konfiguration ist ebenfalls wie in der ersten Ausführungsform eine Querschnittsfläche der Endbeinabschnitte 22a und 22f, die auf linken und rechten Enden des Magnetkerns 22 in der Zeichnung angeordnet sind, kleiner als (in 3 die Hälfte) eine Querschnittsfläche jeweiliger Zwischenbeinabschnitte 13b–13e. Die Wicklungen 23–28 sind aus flachen Wicklungen ausgebildet und weisen dieselbe Anzahl von Windungen um die Beinabschnitte 22a–22f von einem fernen linken (hinteren Abschnitt) Abschnitt auf einer oberen Fläche in Richtung einer Vorderseite auf. Die sechs Wicklungen 23–28 sind benachbart zueinander angeordnet und elektrisch in Serie geschaltet. Zwei Anschlüsse sind aus einer Wicklungsstartkante der ersten Wicklung 23 und einer Wicklungsstartkante der sechsten Wicklung 28 extrahiert.
Wenn ein DC-Strom zwischen den beiden Anschlüssen fließt, fließt ein Strom durch die jeweiligen Wicklungen 23–28 in Richtungen, die durch die Pfeile C in 3 angegeben sind. In Wicklungen 23–28, die benachbart zueinander angeordnet sind, fließt der Strom in derselben Richtung in jeweiligen benachbarten Abschnitten. Dementsprechend werden fünf geschlossene Magnetpfade F1–F5 in dem Magnetkern ausgebildet. In der zweiten Wicklung 24, der dritten Wicklung 25, der vierten Wicklung 26 und der fünften Wicklung 27, die in einem mittleren Abschnitt angeordnet sind, verlaufen zwei Magnetpfade, die zwei geschlossene Magnetpfade ausbilden, durch einen Abschnitt innerhalb der entsprechenden Wicklung (jeden der Zwischenbeinabschnitte 13b–13e). Der Drosselhauptkörper 21, der wie oben beschrieben ausgebildet ist, ist fest an einer oberen Fläche der Radiatorplatte 29 über ein Isolierharz (nicht gezeigt), das ein Füllmittel enthält, um das Wärmeleitvermögen zu erhöhen, befestigt. In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen die zweite Wicklung 24, die dritte Wicklung 25, die vierte Wicklung 26 und die fünfte Wicklung 27 einer Zwischenwicklung, und die erste Wicklung 23 und die sechste Wicklung 28 entsprechen einer Endwicklung.
Wie in der obigen ersten Ausführungsform ist die Drossel der zweiten Ausführungsform, die den Magnetkern 22 und die Wicklungen 23–28 enthält, ebenfalls in der Lage, eine ausgezeichnete Funktion zu erlangen und zu bewirken, dass das Abstrahlungsvermögen ausreichend ist, während sie relativ klein (dünn) ist. Im Vergleich zu der Drossel der ersten Ausführungsform kann die Anzahl der Windungen durch Erhöhen der Anzahl der Wicklungen 23–28 erhöht werden, während die Gesamtgestalt in der Flächenrichtung größer ist. Demzufolge kann die Induktanz erhöht werden, während ein gutes Kühlvermögen wie in der obigen ersten Ausführungsform gewährleistet wird.
(Dritte Ausführungsform)
4 zeigt eine Konfiguration eines Drosselhauptkörpers 31 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Drosselhauptkörper 31 unterscheidet sich von dem Drosselhauptkörper 11 der ersten Ausführungsform darin, dass er einen Magnetkern 13 aufweist, in keine Wicklungen um Endbeinabschnitte 13a und 13d gewickelt sind. Das heißt, der Drosselhauptkörper enthält einen Magnetkern 13, der derselbe wie der Magnetkern 13 der ersten Ausführungsform ist, und eine erste Wicklung 32 ist um einen Zwischenbeinabschnitt 13b gewickelt, und eine zweite Wicklung 33 ist um einen anderen Zwischenbeinabschnitt 13c gewickelt. Mit anderen Worten, jede der Wicklungen 32 und 33 der vorliegenden Ausführungsform ist eine Zwischenwicklung, die einen Magnetfluss induziert, der nicht mit einem Ende des Magnetkerns 13 gekoppelt ist.
Die jeweiligen Wicklungen 32 und 33 sind aus flachen Wicklungen ausgebildet und weisen von einer fernen linken Seite (hinterer Abschnitt) auf einer oberen Fläche des Magnetkerns 13 in Richtung einer Vorderseite in der Zeichnung dieselbe Anzahl von Windungen auf. Die beiden Wicklungen 32 und 33 sind in einer Querrichtung (erste Richtung) Seite an Seite (benachbart zueinander) angeordnet, die eine radiale Richtung der Wicklungen 32 und 33 ist. Eine Wicklungsstartkante (hinteres Ende in der Zeichnung) der ersten Wicklung 32 und eine Wicklungsstartkante der zweiten Wicklung 33 sind in Serie geschaltet, und zwei Anschlüsse sind aus einer Wicklungsendkante (vorderes Ende in der Zeichnung) der ersten Wicklung 32 und einer Wicklungsendkante der zweiten Wicklung 33 extrahiert.
Wenn ein DC-Strom durch die Wicklungen 32 und 33 fließt (zwischen den beiden Anschlüssen fließt), fließt ein Strom durch die Wicklungen 32 und 33 in Richtungen, die durch die Pfeile C angegeben sind. Dementsprechend werden Magnetflüsse in dem Magnetkern 13 induziert, und es werden drei geschlossene Magnetpfade F1, F2 und F3 in dem Magnetkern ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Drosselhauptkörper außerdem in einer Flächenrichtung einer Radiatorplatte 12 flächig ausgebildet, das heißt in einer horizontalen Richtung in der Zeichnung, und ist an einer oberen Fläche der Radiatorplatte 12 über ein Isolierharz (nicht gezeigt), das ein Füllmittel enthält, um das Wärmeleitvermögen zu erhöhen, fixiert.
Wie bei der obigen ersten Ausführungsform ist die Drossel der dritten Ausführungsform, die den Magnetkern 13 und die Wicklungen 32 und 33 enthält, ebenfalls in der Lage, eine ausgezeichnete Funktion zu erzielen und zu bewirken, dass das Abstrahlungsvermögen ausreichend ist, während sie relativ klein (dünn) ist. Da keine Wicklungen um die Enden (Endbeinabschnitte 13a und 13d) des Magnetkerns 13 gewickelt sind, verbleiben induzierte Magnetfelder in der Nähe des Magnetkerns. Somit kann ein nachteiliger Einfluss durch Magnetflüsse, die von den Spulen zur Außenseite kriechen, wirksam verhindert werden.
(Vierte Ausführungsform)
5 zeigt eine Konfiguration eines Drosselhauptkörpers 41 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 5 zeigt den Drosselhauptkörper 41 aufrecht stehend (eine axiale Richtung der Wicklungen ist als Oben-unten-Richtung gegeben). Der Drosselhauptkörper 41 der vierten Ausführungsform wird durch Anbringen von vier Wicklungen, das heißt einer ersten Wicklung 42, einer zweiten Wicklung 43, einer dritten Wicklung 44 und einer vierten Wicklung 45, an einem Magnetkern ausgebildet. Man beachte, dass die vier Wicklungen 42–45 anders als in der obigen ersten Ausführungsform verbunden sind. Das heißt, die erste Wicklung 42 ist um einen Endbeinabschnitt 13a des Magnetkerns 13 von oben links auf einer vorderen Fläche in der Zeichnung nach unten gewickelt, und im Gegensatz zu der ersten Wicklung 42 ist die zweite Wicklung 43 um einen Zwischenbeinabschnitt 13b in entgegengesetzter Wicklungsrichtung von oben rechts auf der vorderen Fläche in der Zeichnung abwärts gewickelt.
Die dritte Wicklung 44 ist um einen Zwischenbeinabschnitt 13c von oben links auf der vorderen Fläche in der Zeichnung abwärts gewickelt, wohingegen die vierte Wicklung 45 um einen Endbeinabschnitt 13d des Magnetkerns 13 in entgegengesetzter Wicklungsrichtung von oben rechts auf der vorderen Fläche der Zeichnung abwärts gewickelt ist. Außerdem ist eine Wicklungsendkante der ersten Wicklung 42 mit einer Wicklungsstartkante der vierten Wicklung 45 in Serie geschaltet. Ein (+) Anschluss 46, der auf einer oberen Seite in der Zeichnung angeordnet ist, ist mit einer Wicklungsstartkante der ersten Wicklung 42, einer Wicklungsstartkante der zweiten Wicklung 43 und einer Wicklungsstartkante der dritten Wicklung 44 verbunden, und der andere (–) Anschluss 47 ist mit einer Wicklungsendkante der zweiten Wicklung 43, einer Wicklungsendkante der dritten Wicklung 44 und einer Wicklungsendkante der vierten Wicklung 45 verbunden.
Demzufolge sind drei Komponenten, das heißt die erste Wicklung 42 und die vierte Wicklung 45, die in Serie geschaltet sind, die zweite Wicklung 43 und die dritte Wicklung 44 parallel zwischen die beiden Anschlüsse 46 und 47 geschaltet. In dem obigen Fall fließt ebenfalls ein Strom durch die jeweiligen Wicklungen 42–45 in Richtungen, die durch die Pfeile C angegeben sind, wenn ein DC-Strom zwischen den beiden Anschlüssen 46 und 47 fließt. Dementsprechend werden Magnetflüsse in dem Magnetkern 13 induziert, und es werden drei geschlossene Magnetpfade in dem Magnetkern 13 ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Drosselhauptkörper 41 ebenfalls über eine nicht dargestellte Radiatorplatte gekühlt.
Wie in der obigen ersten Ausführungsform ist die Drossel der vierten Ausführungsform, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, ebenfalls in der Lage, eine ausgezeichnete Funktion zu erzielen und zu bewirken, dass das Abstrahlungsvermögen ausreichend ist, während sie relativ klein (in einer Vorne-hinten-Richtung in der Zeichnung dünn) ist. Im Vergleich zu einem Fall, bei dem sämtliche Wicklungen in Serie geschaltet sind, ist die Drossel der vorliegenden Ausführungsform eine Drossel mit niedriger Induktanz und hohem Strom. Somit ist das Verbindungsverfahren, das in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben wurde, wirksam, wenn eine Hochstromdrossel entworfen wird.
In dem Magnetkern 13 der vorliegenden Ausführungsform wird ein Magnetpfad in den Endbeinabschnitten 13a und 13d ausgebildet, und es werden zwei Magnetpfade in den Zwischenbeinabschnitten 13b und 13c ausgebildet. Somit kann die Flussdichte durch sämtliche Beinabschnitte 13a–13d durch Schalten der ersten Wicklung 42 und der vierten Wicklung 45 in Serie und der zweiten Wicklung 43 und der dritten Wicklung 44 parallel homogen ausgebildet werden. Dementsprechend kann das Problem einer Magnetsättigung, die bei einem kleinen Strom insbesondere in einem der Beinabschnitte 13a–13d auftritt, eliminiert werden. Somit kann eine DC-Überlagerungseigenschaft weiter verbessert werden.
(Fünfte Ausführungsform)
Eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf 6 und 7 beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform und den folgenden Ausführungsformen erfolgt die Beschreibung durch Definition einer axialen Richtung (Längsrichtung) der Wicklungen als Oben-unten-Richtung. Ein Drosselhauptkörper 51 der fünften Ausführungsform enthält einen Magnetkern 52, der insgesamt als rechteckiger Block ausgebildet ist, und mehrere Wicklungen, beispielsweise eine erste Wicklung 53, eine zweite Wicklung 54, eine dritte Wicklung 55 und eine vierte Wicklung 56, die in den Magnetkern eingebettet sind. Der Drosselhauptkörper 51 ist von einem Gehäuse (nicht gezeigt) mit ausreichendem Wärmeleitvermögen (Abstrahlungsvermögen) eingeschlossen. Der Magnetkern 52, der hier verwendet wird, wird aus einer flüssigen Masse mit Magnetpulver (Pulver aus einer Eisenlegierung, einem amorphen Stoff oder Ähnlichem), die durch Mischen des Magnetpulvers mit einem flüssigen wärmeverteilenden Harz, das ein Füllmittel enthält, um das Wärmeleitvermögen zu erhöhen, oder durch Dispergieren des Magnetpulvers in dem Harz und anschließendem Verdichten hergestellt wird. Der Magnetkern 52 wird mittels Wärme gehärtet, nachdem die Wicklungen 53–56 in dem Magnetkern angeordnet wurden.
Jede der Wicklungen 53–56 wird durch Umgießen eines Drahtes, der in einer hohlen kreisförmigen zylindrischen Gestalt aufgewickelt ist, mit einem Isolierharz ausgebildet. Hier ist die Anzahl der Windungen in den vier Wicklungen 53–56 gleich. Wie es in 6 gezeigt ist, ist jedoch ein Durchmesser der zweiten Wicklung 54 und der dritten Wicklung 55 größer als ein Durchmesser der ersten Wicklung 53 und der vierten Wicklung 56. Die vier Wicklungen 53–56 sind in einer Querrichtung Seite an Seite angeordnet, wobei eine axiale Richtung (Längsrichtung) in der Zeichnung als Oben-unten-Richtung definiert ist. Wie in der obigen Ausführungsform sind die vier Wicklungen 53–56 in Serie geschaltet.
Wie es in 7 gezeigt ist, wird der Drosselhauptkörper 51 durch Einbringen einer flüssigem Masse, in die Pulver gemischt ist, als ein Material, aus dem der Magnetkern 52 auszubilden ist, in eine Form 57 einer rechteckigen Boxgestalt und Einbetten der vier verbundenen und elektrisch isolierten Wicklungen 53–56 in das Mischpulver hergestellt. Der Magnetkern 52 wird durch Härten des Mischpulvers mittels Wärme ausgebildet. Demzufolge bedeckt der Magnetkern 52 die jeweiligen vier Wicklungen 53–56 entlang eines Außenumfangs.
In dem Drosselhauptkörper 51, der wie oben beschrieben aufgebaut ist, fließt ein Strom durch die jeweiligen Wicklungen 53–56 in Richtungen, die in 6 mit den Pfeilen C angegeben sind, wenn ein DC-Strom zwischen zwei Anschlüssen fließt, und der Strom fließt in derselben Richtung (von hinten nach vorne oder von vorne nach hinten) in jeweiligen benachbarten Abschnitten der Wicklungen 53–56, die benachbart zueinander angeordnet sind. Es werden drei geschlossene Magnetpfade F1, F2 und F3 in dem Magnetkern 52 ausgebildet. Zwei Magnetpfade, die zwei geschlossene Magnetpfade F1 und F2 ausbilden, verlaufen durch einen Innenumfangsabschnitt der zweiten Wicklung 54, und zwei Magnetpfade, die die geschlossenen Magnetpfade F2 und F3 ausbilden, verlaufen durch einen Innenumfangsabschnitt der dritten Wicklung 55.
In der Drossel gemäß der fünften Ausführungsform, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, ist der gesamte Drosselhauptkörper 51 (Magnetkern 52) in der Vorne-hinten-Richtung in der Zeichnung dünn. Somit ist die Drossel der fünften Ausführungsform ebenfalls in der Lage, eine ausgezeichnete Funktion zu erzielen und zu bewirken, dass beispielsweise das Abstrahlungsvermögen von einer vorderen Fläche oder einer hinteren Fläche des Gehäuses ausreichend ist, während sie relativ klein (dünn) ist.
(Sechste Ausführungsform)
8 zeigt schematisch eine Konfiguration eines Drosselhauptkörpers 61 gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Drosselhauptkörper 61 enthält einen Magnetkern 62, der eine erste Wicklung 63, eine zweite Wicklung 64, eine dritte Wicklung 65, eine vierte Wicklung 66, eine fünfte Wicklung 67, eine sechste Wicklung 68, eine siebte Wicklung 69 und eine achte Wicklung 70 aufweist. Die Wicklungen 63–70 sind in zwei Reihen in einer Längsrichtung (Oben-unten-Richtung in der Zeichnung) angeordnet, die eine längere Richtung bzw. Längsrichtung der Wicklungen 63–70 ist, und vier Wicklungen sind Seite an Seite in einer Querrichtung in jeder Reihe angeordnet. Mit anderen Worten, es wird eine Drossel, die vier Wicklungen enthält, die Seite an Seite in der Querrichtung angeordnet sind, wie in der ersten Ausführungsform in jeder der beiden Reihen in der Oben-unten-Richtung geschaffen. Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform sind vier Sätze von zwei Wicklungen, die in der Längsrichtung (zweite Richtung) aufgereiht sind, Seite an Seite in der Querrichtung (erste Richtung) angeordnet.
Der Magnetkern 62 weist insgesamt sechs Wicklungsräume 18 auf, das heißt drei Wicklungsräume 18, die Seite an Seite in der Querrichtung angeordnet sind, sind in den jeweiligen beiden Reihen in der Längsrichtung angeordnet. Dementsprechend enthält der Magnetkern 62 einstückig Endbeinabschnitte 62a und 62d einer oberen Reihe, Zwischenbeinabschnitte 62b und 62c einer oberen Reihe, Endbeinabschnitte 62e und 62h einer unteren Reihe, Zwischenbeinabschnitte 62f und 62g einer unteren Reihe, einen oberen Jochabschnitt 62i, einen unteren Jochabschnitt 62j und einen Zwischenjochabschnitt 62k. Der Zwischenjochabschnitt 62k wird von der oberen Reihe und der unteren Reihe gemeinsam verwendet. Eine Querschnittsfläche der Endbeinabschnitte 62a, 62d, 62e und 62h ist kleiner als eine Querschnittsfläche der Zwischenbeinabschnitte 62b, 62c, 62f und 62g, und die erste beträgt die Hälfte der zweiten in 8.
Die Wicklungen 63–70 sind um die jeweiligen Beinabschnitte 62a–62h gewickelt und weisen dieselbe Anzahl von Windungen in derselben Richtung auf, das heißt von oben links auf einer vorderen Fläche nach unten. Eine Wicklungsendkante (unteres Ende) der ersten Wicklung 63 ist mit einer Wicklungsendkante der zweiten Wicklung 64 verbunden, eine Wicklungsstartkante (oberes Ende) der zweiten Wicklung 64 ist mit einer Wicklungsstartkante der dritten Wicklung 65 verbunden, und eine Wicklungsendkante der dritten Wicklung 65 ist mit einer Wicklungsendkante der vierten Wicklung 66 verbunden. Außerdem ist eine Wicklungsstartkante der vierten Wicklung 66 mit einer Wicklungsstartkante der fünften Wicklung 67 verbunden, eine Wicklungsendkante der fünften Wicklung 67 ist mit einer Wicklungsendkante der sechsten Wicklung 68 verbunden, eine Wicklungsstartkante der sechsten Wicklung 68 ist mit einer Wicklungsstartkante der siebten Wicklung 69 verbunden, und eine Wicklungsendkante der siebten Wicklung 69 ist mit einer Wicklungsendkante der achten Wicklung 70 verbunden. Eine Wicklungsstartkante der ersten Wicklung 63 und eine Wicklungsstartkante der achten Wicklung 70 sind jeweils mit Anschlüssen verbunden.
Demzufolge sind die acht Wicklungen 63–70 elektrisch in Serie geschaltet, und wenn ein DC-Strom zwischen den beiden Anschlüssen fließt, fließt ein Strom durch die jeweiligen Wicklungen 63–70 in Richtungen, die durch die Pfeile C in 8 angegeben sind. Der Strom fließt in derselben Richtung (von vorne nach hinten oder von hinten nach vorne) in jeweiligen benachbarten Abschnitten der Wicklungen 63–70, die benachbart zueinander angeordnet sind. Es werden sechs geschlossene Magnetpfade F1–F6 in dem Magnetkern 62 ausgebildet. Zwei Magnetpfade, die zwei geschlossene Magnetpfade F1 und F2, F2 und F3, F4 und F5 und F5 und F6 ausbilden, verlaufen jeweils durch die Zwischenbeinabschnitte 62b, 62c, 62f und 62g. Ein Magnetpfad verläuft durch jeden der Endbeinabschnitte 62a, 62d, 62e und 62h.
Die oberen und unteren Wicklungen 63–70, die in der zweiten Richtung aufgereiht sind, sind derart ausgebildet, dass sie Magnetflüsse in derselben Richtung induzieren. Somit sind in dem Zwischenjochabschnitt 62k Magnetfelder, die von den Wicklungen 63–70 in der oberen und unteren Reihe erzeugt werden, in entgegengesetzten Richtungen und heben sich daher auf. Das heißt, in dem Zwischenjochabschnitt 62k weisen die Magnetflüsse in dem geschlossenen Magnetpfad F1 und dem geschlossenen Magnetpfad F6 entgegengesetzte Richtungen auf. Auf ähnliche Weise weisen die Magnetflüsse in dem geschlossenen Magnetpfad F2 und dem geschlossenen Magnetpfad F5 entgegengesetzte Richtungen auf, und die Magnetflüsse in dem geschlossenen Magnetpfad F3 und dem geschlossenen Magnetpfad F4 weisen entgegengesetzte Richtungen auf.
Gemäß dem Drosselhauptkörper 61 der sechsten Ausführungsform, der wie oben beschrieben aufgebaut ist, können die Wicklungen 63–70 effektiv angeordnet werden, ohne die Induktanz zu erhöhen, nicht nur durch Anordnen der Wicklungen 63–70 Seite an Seite in der Querrichtung, sondern auch durch Aufreihen der Wicklungen 63–70 in der Längsrichtung. Die oben beschriebene Konfiguration kann verhindern, dass der Drosselhauptkörper 61 insgesamt in einer Richtung größer wird (eine größere Größe aufweist). Auch wenn es in der Zeichnung nicht gezeigt ist, kann eine Kühlwirkung durch Bereitstellen einer Radiatorplatte für den Drosselhauptkörper 61 auf vorderen und hinteren Flächen erhöht werden. In der vorliegenden Ausführungsform weisen insbesondere Magnetfelder in dem Zwischenjochabschnitt 62k Richtungen derart auf, dass sich die Magnetfelder aufheben. Somit kann eine Magnetsättigung in diesem Punkt beschränkt werden, und es kann die Querschnittsfläche des Zwischenjochabschnitts 62k kleiner sein.
(Siebte Ausführungsform)
9 zeigt schematisch eine Konfiguration eines Drosselhauptkörpers 71 gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Drosselhauptkörper 71 enthält einen Magnetkern 72 und eine erste Wicklung 73, eine zweite Wicklung 74, eine dritte Wicklung 75, eine vierte Wicklung 76, eine fünfte Wicklung 77, eine sechste Wicklung 78, eine siebte Wicklung 79 und eine achte Wicklung 80, die Seite an Seite in zwei Reihen in einer Oben-unten-Richtung und vier Spalten in einer Querrichtung angeordnet und in den Magnetkern 72 eingebettet sind. Der Magnetkern 72 ist insgesamt als rechteckiger Block ausgebildet, der in einer Vorne-hinten-Richtung dünn ist. Wie bei dem Magnetkern 52 (siehe 6 und 7) der obigen fünften Ausführungsform wird der Magnetkern 72 durch Einbringen einer flüssigen Masse, in die Pulver gemischt ist und die durch Mischen von Magnetpulver mit einem Isolierharz erstellt wird, in eine Gussform (Gehäuse), Anordnen der Wicklungen 73–80 innerhalb des Gehäuses und Härten des flüssigen Masse erhalten.
Wie in der obigen fünften Ausführungsform werden die Wicklungen 73–80 durch Umgießen eines Drahtes, der in eine kreisförmige zylindrische Gestalt gewickelt ist, mit Isolierharz erhalten. Die Wicklungen 73–80 sind auf dieselbe Weise wie in der obigen sechsten Ausführungsform (in Serie) geschaltet, und vier Wicklungen, die Seite an Seite in vier Richtungen in jeder der beiden Reihen in einer Oben-unten-Richtung angeordnet sind, sind in den Magnetkern 52 eingebettet. Ein Durchmesser der zweiten Wicklung 74, der dritten Wicklung 75, der sechsten Wicklung 78 und der siebten Wicklung 79 ist größer als ein Durchmesser der ersten Wicklung 73, der vierten Wicklung 76, der fünften Wicklung 77 und der achten Wicklung 80. In dem Drosselhauptkörper 71, der wie oben beschrieben aufgebaut ist, fließt ein Strom in den jeweiligen Wicklungen 73–80 in Richtungen, die durch die Pfeile C angegeben sind, wenn ein DC-Strom zwischen zwei Anschlüssen fließt, und es werden sechs geschlossene Magnetpfade F1–F6 in dem Magnetkern 72 ausgebildet.
Somit ist wie in der sechsten Ausführungsform die Drossel gemäß der siebten Ausführungsform in der Lage, ein zufriedenstellendes Abstrahlungsvermögen von einer vorderen Fläche oder einer hinteren Fläche zu erhalten, während sie in einer Vorne-hinten-Richtung relativ klein (dünn) ist. Außerdem kann eine Magnetsättigung in dem Magnetkern in einem Abschnitt, der einem Zwischenjoch entspricht, beschränkt werden.
(Achte Ausführungsform)
10 zeigt eine Konfiguration eines Drosselhauptkörpers 81 gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Hier wird ein Unterschied zu dem Drosselhauptkörper 61 (siehe 8) der sechsten Ausführungsform beschrieben. Der Drosselhauptkörper 81 der achten Ausführungsform enthält einen Magnetkern 82, der zwei unterschiedliche Drosseln aufweist: einen ersten Drosselabschnitt 81a in einer oberen Reihe und einen zweiten Drosselabschnitt 81b in einer unteren Reihe.
Der Magnetkern 82 enthält einen oberen Teil-Kernabschnitt 83 und unteren Teil-Kernabschnitt 84, die beide eine kammförmige Gestalt (E-Gestalt) aufweisen und als symmetrische obere und untere Teile bereitgestellt werden, und einen Zwischenjochabschnitt (Balkenabschnitt) 85, der in einer einzelnen horizontal länglichen Stange (I-Gestalt) ausgebildet ist und an einem Mittelpunkt zwischen zwei Kernabschnitten 83 und 84 angeordnet ist und von den oberen und unteren Drosselabschnitten 81a und 81b gemeinsam verwendet wird. In der vorliegenden Ausführungsform besteht der Zwischenjochabschnitt 85 aus einem Material, das sich von dem Material des oberen Teil-Kernabschnitts 83 und des unteren Teil-Kernabschnitts 84 unterscheidet, und weist eine höhere Magnetpermeabilität als die Materialien der anderen Abschnitte auf.
Der erste Drosselabschnitt 81a in der oberen Reihe wird durch Umwickeln jeweiliger vier Beinabschnitte des oberen Teil-Kernabschnitts 83 mit einer ersten Wicklung 86, einer zweiten Wicklung 87, einer dritten Wicklung 88 und einer vierten Wicklung 89 ausgebildet. Wie die Wicklungen 14–17 der ersten Ausführungsform werden die Wicklungen 86–89 geeignet aus flachen Wicklungen ausgebildet und weisen in derselben Richtung dieselbe Anzahl von Windungen auf. Die Wicklungen 86–89 sind elektrisch in Serie geschaltet. Wenn ein DC-Strom zwischen zwei Anschlüssen fließt, fließt demzufolge ein Strom in den jeweiligen Wicklungen 86–89 in Richtungen, die durch die Pfeile C angegeben sind, und es werden drei geschlossene Magnetpfade F1–F3 ausgebildet.
Wie bei dem ersten Drosselabschnitt 81a wird der zweite Drosselabschnitt 81b in der unteren Reihe ebenfalls durch Umwickeln jeweiliger vier Beinabschnitte des unteren Teil-Kernabschnitts 84 mit einer fünften Wicklung 90, einer sechsten Wicklung 91, einer siebten Wicklung 92 und einer achten Wicklung 93 ausgebildet. Die Wicklungen 90–93 sind elektrisch in Serie geschaltet. Wenn ein DC-Strom zwischen zwei Anschlüssen der Wicklungen 90–93 fließt, fließt ein Strom durch die jeweiligen Wicklungen 90–93 in Richtungen, die durch die Pfeile C angegeben sind, und es werden drei geschlossene Magnetpfade F4–F6 ausgebildet.
In der vorliegenden Ausführungsform weisen die Magnetfelder der geschlossenen Magnetpfade F1–F6 in dem Zwischenjochabschnitt 85 Richtungen derart auf, dass sich die Magnetfelder gegenseitig aufheben, um eine Magnetsättigung in diesem Abschnitt zu beschränken. Da der Zwischenjochabschnitt 85 aus einem Material besteht, das eine hohe Magnetpermeabilität aufweist, kann der Magnetwiderstand in dem Zwischenjochabschnitt 85 verringert werden. Somit hat ein Magnetfeld, das in der Drossel 81a erzeugt wird, geringen Einfluss auf die Drossel 81b (ein Magnetfeld, das in der Drossel 81b erzeugt wird, weist geringen Einfluss auf die Drossel 81a auf).
In der Drossel der achten Ausführungsform, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, kann ebenfalls das Abstrahlungsvermögen von einer vorderen Fläche oder einer hinteren Fläche eines Gehäuses ausreichend sein, während die Drossel in einer Vorne-hinten-Richtung relativ klein (dünn) ist. Gleichzeitig kann eine Magnetkopplung zwischen der Drossel 81a und der Drossel 81b durch Beschränken einer Magnetsättigung in dem Magnetkern 81 in einem Abschnitt, der dem Zwischenjochabschnitt 85 entspricht, gelockert bzw. verringert werden. Da zwei Drosseln, das heißt der erste Drosselabschnitt 81a und der zweite Drosselabschnitt 81b, in einem Drosselhauptkörper 81 ausgebildet werden können, können die Größe und die Kosten verringert werden. Der Magnetkern 82 kann durch den Magnetkern 62 der sechsten Ausführungsform ersetzt werden.
(Weitere Ausführungsformen)
Auch wenn es in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die jeweiligen oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Es sind beispielsweise Erweiterungen und Modifikationen wie folgt möglich. Das heißt, in der ersten Ausführungsform oder den anderen obigen Ausführungsformen sind Wicklungen aus flachen Wicklungen ausgebildet. Die Wicklungen sind jedoch nicht auf flache Wicklungen begrenzt, und die Wicklungen können stattdessen kantige Wicklungen oder normal gerundete Wicklungen sein. Außerdem sind mehrere Wicklungen nicht notwendigerweise in Serie geschaltet, und es können verschiedene Arten von Verbindungen kombiniert werden. Es kann beispielsweise ein Teil der Wicklungen in Serie geschaltet sein, und der Rest kann parallel geschaltet sein. Der Magnetkern kann mit einer Lücke ausgebildet sein. In einem Fall, in dem Wicklungen in den Magnetkern eingebettet sind, können die Wicklungen als rechteckiger Zylinder anstelle als kreisförmiger Zylinder ausgebildet sein. In der obigen ersten Ausführungsform sind Wicklungen um sämtliche vier Beinabschnitte 13a–13d gewickelt. In der vorliegenden Erfindung kann jedoch wie in der dritten Ausführungsform, die in 4 gezeigt ist, eine flache Drossel ebenfalls dadurch ausgebildet werden, dass keine Wicklungen um die Beinabschnitte 13a und 13d gewickelt sind, die an den Enden angeordnet sind.
In den jeweiligen obigen Ausführungsformen wird die vorliegende Erfindung für einen Verstärker bzw. Aufwärtswandler in einer Leistungsteuerungseinheit für ein Hybridfahrzeug verwendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auf andere Nutzungen anwendbar, beispielsweise für eine PFC-Schaltung in einer Ladeeinrichtung, einem nicht isolierten Abwärtswandler und einer Glättungsdrossel. Die vorliegende Erfindung ist unter dem Titel „Drossel” beschrieben, aber es muss nicht gesagt werden, dass der Ausdruck „Drossel” einen Induktor bzw. eine Spule enthält. Materialien der jeweiligen Abschnitte, die Anzahl und die Orte der Wicklungen und der Beinabschnitte des Magnetkerns, die Anzahl der Windungen in den Wicklungen, eine Querschnittsfläche der Beinabschnitte (geringer Durchmesser der Wicklungen) und so weiter können auf verschiedene Weise geändert werden. Außerdem können die Beinabschnitte Beinabschnitte enthalten, die nicht von Wicklungen umwickelt sind. Kurz gesagt kann die vorliegende Erfindung nach Bedarf innerhalb des Bereiches der vorliegenden Erfindung geändert werden.

Claims

Drossel, die aufweist: einen Magnetkern (13, 22, 52, 62, 72, 82); und mehrere Wicklungen (14–17, 23–28, 32, 33, 42–45, 53–56, 63–70, 73–80, 86–93), die benachbart zueinander angeordnet und elektrisch verbunden sind, wobei die Wicklungen eine Zwischenwicklung, die einen Magnetfluss induziert, der nicht mit einem Ende des Magnetkerns gekoppelt ist, enthalten, und wobei Magnetpfade, die mindestens zwei geschlossene Magnetpfade (F1–F6) ausbilden, durch einen Abschnitt innerhalb der Zwischenwicklung verlaufen.
Drossel nach Anspruch 1, wobei die Wicklungen derart ausgebildet sind, dass elektrische Ströme in benachbarten Abschnitten von beliebigen zwei Wicklungen, die benachbart zueinander angeordnet sind, in derselben Richtung fließen.
Drossel nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Wicklungen elektrisch in Serie geschaltet sind.
Drossel nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die Wicklungen derart angeordnet sind, dass längere Richtungen von beliebigen zwei Wicklungen, die benachbart zueinander angeordnet sind, sich nicht in einem rechten Winkel kreuzen.
Drossel nach Anspruch 4, wobei wenn radiale Richtungen und die längeren Richtungen der Wicklungen jeweils auf eine erste Richtung und eine zweite Richtung festgelegt sind, die Wicklungen Seite an Seite in der ersten Richtung angeordnet sind oder die Wicklungen in der zweiten Richtung in mehreren Sätzen aufgereiht sind und die Sätze Seite an Seite in der ersten Richtung angeordnet sind.
Drossel nach Anspruch 5, wobei die Wicklungen in der zweiten Richtung in mehreren Sätzen aufgereiht sind und die Sätze in der ersten Richtung parallel angeordnet sind, und die Wicklungen derart ausgebildet sind, dass Richtungen von Magnetflüssen, die durch die Wicklungen in jedem der Sätze induziert werden, die in der zweiten Richtung aufgereiht sind, dieselben sind.
Drossel nach einem der Ansprüche 1–6, wobei die Wicklungen in den Magnetkern eingebettet sind.
Drossel nach einem der Ansprüche 1–7, wobei jede der Wicklungen die Zwischenwicklung ist, die einen Magnetfluss induziert, der nicht mit dem Ende des Magnetkerns gekoppelt ist.
Drossel nach einem der Ansprüche 1–7, wobei die Wicklungen eine Endwicklung enthalten, die einen Magnetfluss induziert, der mit dem Ende des Magnetkerns gekoppelt ist, und eine Querschnittsfläche der Endwicklung kleiner als eine Querschnittsfläche der Zwischenwicklung ist.
Drossel nach einem der Ansprüche 1–7 und 9, wobei die Wicklungen eine Endwicklung enthalten, die einen Magnetfluss induziert, der mit dem Ende des Magnetkerns gekoppelt ist, die Anzahl der Windungen in sämtlichen Wicklungen dieselbe ist, und eine Querschnittsfläche der Endwicklung die Hälfte einer Querschnittsfläche der Zwischenwicklung ist.
Drossel nach einem der Ansprüche 1–10, die außerdem aufweist: einen Drosselhauptkörper (11, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81), der den Magnetkern enthält, der die Wicklungen aufweist; und eine Radiatorplatte (12, 29), die Wärme, die erzeugt wird, wenn der Reaktorhauptkörper angesteuert wird, abgibt, wobei ein physikalischer Körper des Drosselhauptkörpers in einer Flächenrichtung der Radiatorplatte flach ist.
Drossel nach Anspruch 11, wobei die Radiatorplatte auf einer Oberfläche oder beiden Oberflächen des Drosselhauptkörpers angeordnet ist.
Drossel nach einem der Ansprüche 1–12, wobei die Wicklungen aus flachen Wicklungen ausgebildet sind.