DE112015003006B4

DE112015003006B4 - Kernelement, Drossel und Verfahren zum Herstellen des Kernelements

Info

Publication number: DE112015003006B4
Application number: DE112015003006.9T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiro Inaba
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2014-06-24
Filing date: 2015-06-22
Publication date: 2023-04-06
Anticipated expiration: 2035-06-23
Also published as: WO2015199044A1; DE112015003006T5; US20170154719A1; JPWO2015199044A1; CN106415750B; US10483029B2; CN106415750A; JP6288531B2

Abstract

Es wird ein Kernelement bereitgestellt, das auf vorteilhafte Weise geforderte Eigenschaften erbringen kann. Ein Kernelement gemäß der vorliegenden Erfindung ist durch Formen eines Gemischs entstanden, das weichmagnetisches Pulver und ein Harz enthält. Dieses Kernelement weist einen spezifischen Abschnitt, der als spezifische Fläche eine Installationsfläche, die einem Objekt zugewandt ist, an dem das Kernelement installiert werden soll, und/oder eine Verbindungsfläche, die von einem Magnetfluss geschnitten wird, der von einer Spule angeregt wird, umfasst, und eine gegenüberliegende Fläche auf einer Seite gegenüber der spezifischen Fläche auf. Der spezifische Abschnitt weist eine höhere Dichte als ein Bereich um die gegenüberliegende Fläche auf.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kernelement, das durch Füllen einer Form durch einen Zuführungskanal bzw. Angusskanal mit einem Gemisch, das ein weichmagnetisches Pulver und ein Harz enthält, und Aushärten des Harzes erlangt wird, eine Drossel, die mit dem Kernelement versehen ist, und ein Herstellungsverfahren zum Herstellen des Kernelements. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Kernelement, das in vorteilhafter Weise geforderte Eigenschaften erbringen kann.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Eine Drossel ist eines der Teile, das in einer Schaltung zum Herauf- oder Herabsetzen einer Spannung benutzt wird. Drosseln werden in Wandlern zum Anbringen in Fahrzeugen wie etwa Hybridfahrzeugen verwendet. Die in Patentdokument 1 bzw. JP 2013 - 118 352 A offenbarte Drossel ist ein Beispiel für eine solche Drossel.
Die in JP 2013-118352A offenbarte Drossel weist eine Spule und einen Magnetkern (Kernelement) aus einem Verbundmaterial auf, das magnetisches Pulver und ein Harz enthält (Abschnitte 0105 bis 0116 in der Patentschrift). Dieser Magnetkern wird hergestellt, indem eine Form mit einem Gemisch gefüllt wird, welches das magnetische Pulver und ein nicht verfestigtes (ungehärtetes) Harz enthält, und das Harz gehärtet wird.
Die JP 2009 033 057 A offenbart einen Kern für eine ringförmige Spule, welcher enthält: einen Spulenanordnungsteil, der mit einer Spule bedeckt ist und eine Drossel bildet, und einen ausgesetzten Teil, der nicht mit einer Spule bedeckt ist. Der Kern ist durch Integrieren des Spulenanordnungsteil und des ausgesetzten Teils ohne Zwischenschalten einer Lücke gebildet, und der Spulenanordnungsteil ist aus einem Material gebildet, welches eine relative Permeabilität aufweist, welche höher als diejenige eines Orts ist, wo der mittlere Teil der Spule angeordnet ist. Dabei ist der Spulenanordnungsteil so konfiguriert, dass sich die relative magnetische Permeabilität von einem Bereich, wo ein mittlerer Bereich der Spule angeordnet ist, kontinuierlich oder schrittweise hin zu einem Bereich erhöht, wo ein Endbereich der Spule angeordnet ist.
Die US 2012 / 0 313 740 A1 offenbart eine Drossel, welche eine Spule, einen Kern und ein Gehäuse aufweist, welches die Spule und den Kern aufnimmt. Der Kern enthält einen Innenkernbereich, welche in der Spule angeordnet ist, und einen Außenkernbereich, welcher teilweise oder ganz das Äußere der Spule bedeckt. Der Außenkernbereich ist aus einer Mischung eines magnetischen Materials und eines Harzes gebildet. Die Spule ist derart angeordnet, dass die Axialrichtung der Spule zu einer Bodenfläche des Gehäuses im Wesentlichen parallel ist. Der Unterschied in der Konzentration des magnetischen Materials in dem Außenkernbereich in der Axialrichtung der Spule ist kleiner als der Unterschied in der Konzentration des magnetischen Materials in dem Außenkernbereich in einer Richtung entlang einer Seitenwand des Gehäuses.
Die JP 2012 019 087 A offenbart eine Vorrichtung, welche mit einer Drosselspule zum Erzeugen eines Magnetfelds durch Energiebeaufschlagung, einem Reaktorkern, der aus einem magnetischen Pulver, das in den Innenumfang und den Außenumfang der Drosselspule gefüllt ist, und einem Harz gebildet ist, welches das magnetische Pulver in einem verteilten Zustand einkapselt, und einem Drosselgehäuse zum Einhausen der Drosselspule und des Drosselkerns darin versehen ist. Das Drosselgehäuse ist mit einem Seitenwandteil, welcher die Drosselspule umgibt, und einem Endwandteil, der an einem Endteil des Seitenwandteils gebildet ist, versehen. Der Drosselkern ist aus einem ersten Kernteil und einem zweiten Kernteil gebildet, welche unterschiedliche Füllgrade des magnetischen Pulvers aufweisen. Der Füllgrad des magnetischen Pulvers des ersten Kernteils ist kleiner als derjenige des magnetischen Pulvers des zweiten Kernteils. Der erste Kernteil ist an der Seite des Endwandteils angeordnet. Der zweite Kernteil ist an der Seite des gegenüberliegenden Endwandteils gegenüber dem Endwandteil angeordnet.
Die DE 1 279 326 A offenbart ein Spritzgießverfahren zum Herstellen eines Ringes aus gesintertem, ferromagnetischem Oxydmaterial und einem in dem Ring befindlichen Kern aus thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoffen, bei dem der Ring in einer Spritzgießform gegen Verschiebung zentral gehalten wird. Plastifizierter Kunststoff wird gleichzeitig aus zwei verschiedenen Angusskanälen sowohl in den Raum zwischen der Wand des Formhohlraums und des Ringes als auch in den Innenraum des Ringes gespritzt, und der an der Außenseite des Ringes anhaftende Kunststoff wird nach dem Entformen des erkalteten Ringes entfernt.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABEN
Zu Beispielen für Eigenschaften, die für ein magnetisches Element wie etwa eine Drossel erforderlich sind, gehören eine Wärmeableitungseigenschaft und eine magnetische Eigenschaft, und die weitere Verbesserung dieser geforderten Eigenschaften wird verlangt. Insbesondere wurde einer Technik zum Verbessern der Wärmeableitungseigenschaft und der magnetischen Eigenschaft mittels Verbesserung der Ausgestaltung des Magnetkerns noch keine ausreichende Aufmerksamkeit geschenkt.
Die vorliegende Erfindung entstand im Lichte der genannten Umstände, und ihr liegt als Aufgabe zugrunde, ein Kernelement bereitzustellen, das in vorteilhafter Weise die von einem magnetischen Element geforderten Eigenschaften erbringen kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen einer Drossel, die mit dem oben genannten Kernelement versehen ist.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines Verfahrens zum Herstellen eines Kernelements, das zum Herstellen des oben genannten Kernelements verwendet wird.
MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABE
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Kernelement nach Anspruch 1 oder 2, durch eine Drossel nach Anspruch 6 und/oder durch ein Verfahren zum Herstellen eines Kernelements nach Anspruch 7 oder 8. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
EFFEKT DER ERFINDUNG
Das oben genannte Kernelement kann in vorteilhafter Weise von einem magnetischen Element geforderte Eigenschaften erbringen.
Die oben genannte Drossel weist ausgezeichnete geforderte Eigenschaften auf.
Das oben genannte Verfahren zum Herstellen eines Kernelements kann zum Herstellen eines Kernelements verwendet werden, das in vorteilhafter Weise geforderte Eigenschaften erbringen kann.
Figurenliste

1 zeigt schematische Darstellungen eines Kernelements gemäß Ausführungsform 1. Die linke Darstellung ist eine schematische perspektivische Ansicht, betrachtet von der äußeren Endflächenseite, und die rechte Darstellung ist eine schematische perspektivische Ansicht, betrachtet von der Verbindungsflächenseite.
2 zeigt schematische Darstellungen einer Drossel gemäß Ausführungsform 1. Die obere Darstellung ist eine schematische perspektivische Ansicht, und die untere Darstellung ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht.
3 zeigt Darstellungen eines Kernelements gemäß Abwandlungsbeispiel 1-1. Die linke Darstellung ist eine schematische perspektivische Ansicht, betrachtet von der äußeren Endflächenseite, und die rechte Darstellung ist eine schematische perspektivische Ansicht, betrachtet von der Verbindungsflächenseite.
4 zeigt schematische Darstellungen eines Kernelements gemäß Ausführungsform 2. Die linke Darstellung ist eine schematische perspektivische Ansicht, betrachtet von der äußeren Endflächenseite, und die rechte Darstellung ist eine schematische perspektivische Ansicht, betrachtet von der Verbindungsflächenseite.
5 zeigt schematische Darstellungen einer Drossel gemäß Ausführungsform 2. Die obere Darstellung ist eine schematische perspektivische Ansicht, und die untere Darstellung ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht.
6 zeigt schematische Darstellungen eines Kernelements gemäß einem Hintergrundbeispiel. Die linke Darstellung ist eine schematische perspektivische Ansicht, betrachtet von der äußeren Endflächenseite, und die rechte Darstellung ist eine schematische perspektivische Ansicht, betrachtet von der Verbindungsflächenseite.
7 zeigt schematische Darstellungen einer Drossel gemäß dem Hintergrundbeispiel. Die obere Darstellung ist eine schematische perspektivische Ansicht, und die untere Darstellung ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht.
8 ist eine erläuternde Darstellung, die Dichtemessabschnitte eines Kernelements zeigt für Probe Nr. 1.
9 ist eine erläuternde Darstellung, die Dichtemessabschnitte eines Kernelements zeigt für Probe Nr. 2.
10 ist ein Kurvendiagramm, das das Testergebnis zeigt für Probe Nr. 1.
11 ist ein Kurvendiagramm, das das Testergebnis zeigt für Probe Nr. 2.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Zunächst werden Einzelheiten von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufgelistet und erläutert.
(1) Ein Kernelement gemäß einer Ausführungsform wird durch Formen eines Gemischs erlangt, das weichmagnetisches Pulver und ein Harz enthält. Dieses Kernelement weist einen spezifischen Abschnitt (bzw. bestimmten Abschnitt), der eine Installationsfläche, die einem Objekt zugewandt ist, an dem das Kernelement installiert werden soll, und/oder eine Verbindungsfläche (bzw. Flußverbindungsfläche), die von einem Magnetfluss geschnitten wird, der von einer Spule angeregt wird, als eine spezifische Fläche umfasst, und eine gegenüberliegende Fläche auf einer Seite gegenüber der spezifischen Fläche auf. Der spezifische Abschnitt weist eine höhere Dichte als ein Bereich um die gegenüberliegende Fläche auf.
Mit der oben genannten Ausgestaltung können erforderliche Eigenschaften in vorteilhafter Weise erbracht werden. Der Grund dafür liegt, darin, dass, wenn der spezifische Abschnitt die Installationsfläche als die spezifische Fläche aufweist, die Installationsflächenseite eine größere Menge an weichmagnetischem Pulver enthält, was es ermöglicht, die Wärmeleitfähigkeit zu erhöhen und die Wärmeableitungseigenschaft des Kernelements über die Installationsfläche zu verbessern. Ein weiterer Grund liegt darin, dass, wenn der spezifische Abschnitt die Verbindungsfläche als die spezifische Fläche aufweist, die Verbindungsflächenseite eine größere Menge an weichmagnetischem Pulver enthält, was es ermöglicht, die magnetische Permeabilität zu erhöhen und einen magnetischen Streufluss an der Verbindungsfläche zu reduzieren, um die magnetische Eigenschaft des Kernelements zu verbessern. Wenn der spezifische Abschnitt sowohl die Installationsfläche als auch die Verbindungsfläche als die spezifische Fläche aufweist, können sowohl die Wärmeableitungseigenschaft als auch die magnetische Eigenschaft verbessert werden.
(2) Ein Kernelement gemäß einem Aspekt des oben genannten Kernelements wird geformt, indem das Gemisch durch einen Zuführungskanal in eine Form eingespritzt wird, und weist einen Angussrestabschnitt auf, der näher an der gegenüberliegenden Fläche als an der spezifischen Fläche an der Außenfläche des Kernelements angeordnet ist. Der spezifische Abschnitt weist eine höhere Dichte als ein Bereich um den Restabschnitt auf.
Bei der oben genannten Ausgestaltung ist der Angussrestabschnitt näher an der gegenüberliegenden Fläche als an der spezifischen Fläche angeordnet, weshalb der Angussrestabschnitt an einer Position entfernt vom spezifischen Abschnitt ausgebildet ist. Daher kann die Dichte des spezifischen Abschnitts erhöht werden.
Das Kernelement wird hergestellt, indem die Kavität der Form durch den Zuführungskanal mit dem oben genannten Gemisch gefüllt wird und dann das Harz verfestigt (gehärtet) wird, wie oben erwähnt, wobei allerdings im Stand der Technik die Beziehung zwischen der Verbesserung von Eigenschaften, die für das Kernelement gefordert werden, und der Position des Zuführungskanals während des Formens bislang nicht untersucht wurde. Um die für das magnetische Element geforderten Eigenschaften zu verbessern, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung das Kernelement analysiert, das durch Formen des oben genannten Gemischs hergestellt wurde, welches durch den Zuführungskanal in die Form gespritzt wurde, und kamen zu den folgenden Feststellungen. Die oben genannten Effekte beruhen auf diesen Feststellungen.

(a) Jeweilige Abschnitte des Kernelements weisen eine unterschiedliche Dichte auf.
(b) Unter den Abschnitten des Kernelements tendiert ein Abschnitt entfernt vom Zuführungskanal dazu, eine höhere Dichte aufzuweisen.
(c) Mit Blick auf die Verbesserung der Wärmeableitungseigenschaft und die Reduzierung des magnetischen Streuflusses ist zu bevorzugen, dass der Füllfaktor des weichmagnetischen Pulvers hoch und die Dichte hoch ist.
(d) Wenn eine Stelle, an der spezifische Eigenschaften hinsichtlich des magnetischen Elements, wie etwa eine verbesserte Wärmeableitungseigenschaft und reduzierter magnetischer Streufluss, gefordert werden, entfernt vom Zuführungskanal angeordnet ist, kann die Dichte der Stelle, an der die genannten Eigenschaften gefordert werden, erhöht werden.

(3) Bei einem Kernelement gemäß einem Aspekt des oben genannten Kernelements mit dem Restabschnitt umfasst die spezifische Fläche die Installationsfläche, und der Restabschnitt ist an einer äußeren Endfläche ausgebildet, die die Installationsfläche und eine der Installationsfläche gegenüberliegende Fläche verbindet.
Bei der oben genannten Ausgestaltung ist der Restabschnitt an der äußeren Endfläche ausgebildet, die die Installationsfläche und eine der Installationsfläche gegenüberliegende Fläche verbindet, weshalb die Dichte des Endabschnitts an der Installationsflächenseite des Kernelements, die die Installationsfläche aufweist, erhöht werden kann, was es ermöglicht, die Wärmeableitungseigenschaft des Kernelements zu erhöhen.
(4) Bei einem Kernelement gemäß einem Aspekt des oben genannten Kernelements mit dem Restabschnitt umfasst die spezifische Fläche die Verbindungsfläche, und der Restabschnitt ist an der der Verbindungsfläche gegenüberliegenden Fläche ausgebildet.
Bei der oben genannten Ausgestaltung ist der Restabschnitt an der der Verbindungsfläche gegenüberliegenden Fläche ausgebildet, weshalb die Dichte des Endabschnitts an der Verbindungsflächenseite des Kernelements, die die Verbindungsfläche aufweist, erhöht werden kann, was es ermöglicht, die magnetische Eigenschaft des Kernelements zu verbessern.
(5) Ein Kernelement gemäß einem Aspekt des oben genannten Kernelements mit dem Restabschnitt weist einen Basisabschnitt und ein Paar vorstehende Abschnitte auf. Der Basisabschnitt weist die Installationsfläche, die der Installationsfläche gegenüberliegende Fläche und die äußere Endfläche auf, die die Installationsfläche und die der Installationsfläche gegenüberliegende Fläche verbindet. Der vorstehende Abschnitt weist die Verbindungsfläche auf einer Seite gegenüber der äußeren Endfläche auf, steht von dem Basisabschnitt in einer Richtung parallel zur Installationsfläche vor und ist in die Spule eingeführt. In diesem Fall ist der Restabschnitt vorzugsweise an der gegenüberliegenden Flächenseite der äußeren Endfläche ausgebildet.
Mit der oben genannten Ausgestaltung ist der Restabschnitt auf der gegenüberliegenden Flächenseite der äußeren Endfläche ausgebildet, weshalb die Dichte des Endabschnitts an der Verbindungsflächenseite mit der Verbindungsfläche und die Dichte des Endabschnitts auf der Installationsflächenseite mit der Installationsfläche erhöht werden können, was es ermöglicht, die magnetische Eigenschaft und die Wärmeableitungseigenschaft zu verbessern.
(6) Ein Kernelement gemäß einem Aspekt des oben genannten Kernelements mit dem Restabschnitt weist einen Basisabschnitt, einen inneren vorstehenden Abschnitt und äußere vorstehende Abschnitte auf. Der Basisabschnitt weist die Installationsfläche, die der Installationsfläche gegenüberliegende Fläche und die äußere Endfläche auf, die die Installationsfläche und die der Installationsfläche gegenüberliegende Fläche verbindet. Der innere vorstehende Abschnitt weist die Verbindungsfläche auf einer Seite gegenüber der äußeren Endfläche auf, steht von dem Basisabschnitt in einer Richtung parallel zur Installationsfläche vor und ist in die Spule eingeführt. Die äußeren vorstehenden Abschnitte stehen von dem Basisabschnitt in der Richtung parallel zur Installationsfläche an einem Außenumfang der Spule vor, wobei der innere vorstehende Abschnitt zwischen den äußeren vorstehenden Abschnitten angeordnet ist. In diesem Fall ist der Restabschnitt vorzugsweise an der gegenüberliegenden Flächenseite der äußeren Endfläche ausgebildet.
Mit der oben genannten Ausgestaltung ist der Restabschnitt auf der gegenüberliegenden Flächenseite der äußeren Endfläche ausgebildet, weshalb die Dichte des Endabschnitts an der Verbindungsflächenseite mit der Verbindungsfläche und die Dichte des Endabschnitts auf der Installationsflächenseite mit der Installationsfläche erhöht werden können, was es ermöglicht, die magnetische Eigenschaft und die Wärmeableitungseigenschaft zu verbessern.
(7) Ein Kernelement gemäß einem Aspekt des oben genannten Kernelements mit dem Restabschnitt weist die äußere Endfläche auf, die die Installationsfläche und die der Installationsfläche gegenüberliegende Fläche verbindet, und der Restabschnitt ist ausgebildet auf der gegenüberliegenden Flächenseite der äußeren Endfläche in Bezug auf eine Position, an der ein Abstand von der Installationsfläche 2/3 eines Abstands zwischen der Installationsfläche und der gegenüberliegenden Fläche beträgt.
Mit der oben genannten Ausgestaltung kann die Dichte mit zunehmendem Abstand vom Zuführungskanal weiter erhöht werden, weshalb die Dichte des spezifischen Abschnitts durch Ausbilden des Restabschnitts an der oben genannten Position weiter erhöht werden kann.
(8) Eine Drossel gemäß einer Ausführungsform weist eine Spule, die durch Aufwickeln eines Wicklungsdrahts entstanden ist, und einen Magnetkern auf, in dem die Spule angeordnet ist. Mindestens ein Abschnitt des Magnetkerns ist durch das Kernelement nach einem der Punkte (1) bis (7) oben gebildet.
Bei der oben genannten Ausgestaltung weist die Drossel das oben beschriebene Kernelement auf und weist daher ausgezeichnete geforderte Eigenschaften wie etwa die magnetische Eigenschaft und die Wärmeableitungseigenschaft auf.
(9) Ein Verfahren zum Herstellen eines Kernelements gemäß einer Ausführungsform umfasst einen Schritt des Formens eines Kernelements durch Einspritzen eines Gemischs, das weichmagnetisches Pulver und ein Harz enthält, durch einen Zuführungskanal in eine Form und Härten des Harzes. Die Form weist eine spezifische Innenumfangsfläche auf, um unter den Flächen des Kernelements eine spezifische Fläche zu formen, die eine Installationsfläche, die einem Objekt zugewandt ist, an dem das Kernelement installiert werden soll, und/oder eine Verbindungsfläche, die von einem Magnetfluss geschnitten wird, der von einer Spule angeregt wird, als eine spezifische Fläche umfasst, und weist ferner eine gegenüberliegende Innenumfangsfläche auf, um eine gegenüberliegende Fläche auf einer Seite gegenüber der spezifischen Fläche zu formen. Der Zuführungskanal ist in der Form näher an der gegenüberliegenden Innenumfangsfläche als an der spezifischen Innenumfangsfläche angeordnet.
Mit der vorgenannten Ausgestaltung kann ein Kernelement hergestellt werden, das die geforderten Eigenschaften in vorteilhafter Weise erbringen kann. Der Grund dafür liegt darin, dass die Dichte des spezifischen Abschnitts mit der spezifischen Fläche erhöht werden kann, indem der Zuführungskanal an einer Position entfernt von dem spezifischen Abschnitt in der Form angeordnet wird, wie oben beschrieben.
(10) Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Kernelements gemäß einem Aspekt des oben genannten Herstellungsverfahrens weist das Kernelement die Installationsfläche, eine der Installationsfläche gegenüberliegende Fläche und eine äußere Endfläche auf, die die Installationsfläche und die der Installationsfläche gegenüberliegende Fläche verbindet, und der Zuführungskanal ist an einer Position vorgesehen, die der äußeren Endfläche entspricht.
Bei der oben genannten Ausgestaltung kann ein Kernelement hergestellt werden, bei welchem die Installationsflächenseite eine größere Menge an weichmagnetischem Pulver enthält, die Wärmeleitfähigkeit der Installationsfläche kann verbessert werden und die Wärmeableitungseigenschaft ist ausgezeichnet.
(11) Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Kernelements gemäß einem Aspekt des oben genannten Herstellungsverfahrens weist das Kernelement die Verbindungsfläche und die der Verbindungsfläche gegenüberliegende Fläche auf, und der Zuführungskanal ist an einer Position vorgesehen, die der der Verbindungsfläche gegenüberliegenden Fläche entspricht.
Mit der vorgenannten Ausgestaltung kann ein Kernelement hergestellt werden, bei welchem die Verbindungsflächenseite eine größere Menge an weichmagnetischem Pulver enthält, ein magnetischer Streufluss an der Verbindungsfläche kann reduziert werden, und die magnetische Eigenschaft ist ausgezeichnet.
(12) Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Kernelements gemäß einem Aspekt des oben genannten Herstellungsverfahrens weist das Kernelement einen Basisabschnitt und ein Paar vorstehende Abschnitte auf, und der Zuführungskanal ist an einer Position vorgesehen, die der Seite der gegenüberliegenden Fläche einer äußeren Endfläche des Basisabschnitts entspricht. Der Basisabschnitt weist die Installationsfläche, die der Installationsfläche gegenüberliegende Fläche und die äußere Endfläche auf, die die Installationsfläche und die der Installationsfläche gegenüberliegende Fläche verbindet. Das Paar vorstehende Abschnitte weist die Verbindungsfläche auf einer Seite gegenüber der äußeren Endfläche auf, steht von dem Basisabschnitt in einer Richtung parallel zur Installationsfläche vor und ist in die Spule eingeführt.
Mit der vorgenannten Ausgestaltung können die Dichte des Endabschnitts auf der Verbindungsflächenseite, die die Verbindungsfläche aufweist, und die Dichte des Endabschnitts auf der Installationsflächenseite, die die Installationsfläche aufweist, erhöht werden, und es kann ein Kernelement mit einer ausgezeichneten magnetischen Eigenschaft und Wärmeableitungseigenschaft hergestellt werden.
(13) Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Kernelements gemäß einem Aspekt des oben genannten Herstellungsverfahrens weist das Kernelement einen Basisabschnitt, einen inneren vorstehenden Abschnitt und ein Paar äußere vorstehende Abschnitte auf, und der Zuführungskanal ist an einer Position vorgesehen, die der Seite der gegenüberliegenden Fläche einer äußeren Endfläche des Basisabschnitts entspricht. Der Basisabschnitt weist die Installationsfläche, die der Installationsfläche gegenüberliegende Fläche und die äußere Endfläche auf, die die Installationsfläche und die der Installationsfläche gegenüberliegende Fläche verbindet. Der innere vorstehende Abschnitt weist die Verbindungsfläche auf einer Seite gegenüber der äußeren Endfläche auf, steht von dem Basisabschnitt in einer Richtung parallel zur Installationsfläche vor und ist in die Spule eingeführt. Das Paar äußere vorstehende Abschnitte steht von dem Basisabschnitt in der Richtung parallel zur Installationsfläche an einem Außenumfang der Spule vor, wobei der innere vorstehende Abschnitt zwischen den äußeren vorstehenden Abschnitten angeordnet ist.
Mit der vorgenannten Ausgestaltung können die Dichte des Endabschnitts auf der Verbindungsflächenseite, die die Verbindungsfläche aufweist, und die Dichte des Endabschnitts auf der Installationsflächenseite, die die Installationsfläche aufweist, erhöht werden, und es kann ein Kernelement mit einer ausgezeichneten magnetischen Eigenschaft und Wärmeableitungseigenschaft hergestellt werden.
(14) Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Kernelements gemäß einem Aspekt des oben genannten Herstellungsverfahrens weist das Kernelement die Installationsfläche, die der Installationsfläche gegenüberliegende Fläche und die äußere Endfläche auf, die die Installationsfläche und die der Installationsfläche gegenüberliegende Fläche verbindet, und der Zuführungskanal ist vorgesehen an einer Position entsprechend der gegenüberliegenden Flächenseite der äußeren Endfläche in Bezug auf eine Position, an der ein Abstand von der Installationsfläche 2/3 eines Abstands zwischen der Installationsfläche und der gegenüberliegenden Fläche beträgt.
Bei der oben genannten Ausgestaltung kann ein Kernelement hergestellt werden, bei welchem der spezifische Abschnitt eine noch höhere Dichte aufweist.
Einzelheiten über Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Einzelheiten von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Ausführungsform 1
Kernelement
Ein Kernelement gemäß der Ausführungsform ist aus einem Verbundmaterial hergestellt, das weichmagnetisches Pulver und ein Harz enthält. Dieses Kernelement wird durch Verfestigen (Härten) des Harzes in einem Gemisch erlangt, das das weichmagnetische Pulver und das Harz enthält, und bildet in der Regel mindestens einen Abschnitt eines Magnetkerns, der in einer Drossel vorgesehen ist. Obwohl Einzelheiten an späterer Stelle spezifisch beschrieben werden, weist die Drossel beispielsweise eine Spule 2A und einen Magnetkern 1A auf, die in 2 gezeigt sind. Die Spule 2A wird durch paralleles Verbinden eines Paares gewickelte Abschnitte 20a und 20b erlangt, die jeweils durch spiralförmiges Aufwickeln eines Wicklungsdrahts 20w entstanden sind. Der Magnetkern 1A ist derart ausgestaltet, dass er eine Ringform aufweist, indem zwei Kernelemente 10A derselben Form miteinander kombiniert sind. Dabei sind beide Kernelemente 10A aus dem Verbundmaterial hergestellt. Zur Herstellung des Kernelements 10A wird eine Kavität einer Form durch einen Zuführungskanal mit Materialbestandteilen in einem flüssigen Zustand gefüllt und das Harz verfestigt. Das Kernelement 10A ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass es einen spezifischen Abschnitt aufweist, in dem eine Wärmeableitungseigenschaft, eine magnetische Eigenschaft und dergleichen gefordert sind, wobei der spezifische Abschnitt eine höhere Dichte als ein Bereich um eine dem spezifischen Abschnitt gegenüberliegende Fläche aufweist. Hier wird ein Aspekt beschrieben, bei welchem der Zuführungskanal derart angeordnet ist, dass der spezifische Abschnitt eine höhere Dichte als ein Bereich um die dem spezifischen Abschnitt gegenüberliegende Fläche aufweist und der spezifische Abschnitt und ein Angussrestabschnitt eine spezifische Positionsbeziehung erfüllen. Im Folgenden wird das Kernelement vor allem unter Bezugnahme auf 1 spezifisch beschrieben. Hierbei wird eine Drossel 100A zusammengebaut, indem die Kernelemente 10A an der Spule 2A angebracht werden, und wenn die Drossel 100A an einem Installationsziel installiert ist, etwa an einem Kühlungssockel, wird in der nachfolgenden Beschreibung die Seite des Installationsziels als „untere Seite“, eine Seite gegenüber dem Installationsziel als „obere Seite“ und die vertikale Richtung als „Höhenrichtung“ bezeichnet. In den Figuren tragen gleiche Komponenten gleiche Bezugszeichen.
Allgemeiner Aufbau
Das Kernelement 10A weist einen Basisabschnitt 11A und ein Paar vorstehende Abschnitte 12A auf, die von einer Endfläche des Basisabschnitts 11A vorstehen. Das Kernelement 10A ist von oben betrachtet im Wesentlichen U-förmig. Wenn das Kernelement 10A an der Spule 2A angebracht ist (2), steht der Basisabschnitt 11A von der Endfläche der Spule 2A vor. Der Basisabschnitt 11A weist eine Unterseitenfläche 15dg, eine Oberseitenfläche 15ug und eine äußere Endfläche 150 (Fläche auf einer Seite gegenüber den vorstehenden Abschnitten 12A) auf, die die Unterseitenfläche 15dg und die Oberseitenfläche 15ug verbindet. Die äußere Endfläche 15o weist einen ebenflächigen Abschnitt, der parallel zu Verbindungsflächen 15i (an späterer Stelle beschrieben) der vorstehenden Abschnitte 12A ist und in der Mitte angeordnet ist, und schräge Abschnitte auf, die auf beiden Seiten des ebenflächigen Abschnitts angeordnet sind. Der Basisabschnitt 11A weist im Wesentlichen eine trapezförmige Säulenform auf. Die vorstehenden Abschnitte 12A stehen vom Basisabschnitt 11A in einer Richtung parallel zur Unterseitenfläche 15dg und in einer Richtung weg von der äußeren Endfläche 15o vor und sind in die Spule 2A eingeführt, wenn das Kernelement 10A an der Spule 2A angebracht ist. Die vorstehenden Abschnitte 12A weisen jeweils die Verbindungsfläche 15i auf, die auf einer Seite gegenüber der äußeren Endfläche 15o des Basisabschnitts 11A angeordnet ist und von einem Magnetfluss geschnitten wird, der durch die Spule 2A angeregt wird. Die vorstehenden Abschnitte 12A weisen eine Quaderform auf, und ihre Eckabschnitte sind abgerundet, so dass sie an die Innenumfangsflächen der gewickelten Abschnitte 20a und 20b angepasst sind (2).
Die Oberseitenfläche 15ug des Basisabschnitts 11A ist mit Oberseitenflächen 15ui der zwei vorstehenden Abschnitte 12A bündig, doch die Unterseitenfläche 15dg des Basisabschnitts 11Aist weiter unten angeordnet als die Unterseitenflächen 15di der zwei vorstehenden Abschnitte 12A. Wenn das Kernelement 10A an der Spule 2A angebracht ist, ist die Unterseitenfläche 15dg des Basisabschnitts 11A mit der Unterseitenfläche der Spule 2A bündig. Das heißt, die Fläche des Kernelements 10A auf der Installationszielseite ist durch die Unterseitenfläche 15dg des Basisabschnitts 11A gebildet, und diese Unterseitenfläche 15dg bildet eine Installationsfläche 15hg, die als Wärmeableitungsweg für das Kernelement 10A dient. Die Länge der vorstehenden Abschnitte 12A (Länge ab dem Basisabschnitt 11A in der vorstehenden Richtung) beträgt etwa die Hälfte der Länge der gewickelten Abschnitte 20a und 20b.
Spezifischer Abschnitt
Ein spezifischer Abschnitt 13 ist ein Abschnitt des Kernelements 10A, in dem spezifische Eigenschaften deutlicher als in anderen Abschnitten gefordert sind, wenn das Kernelement 10A als Magnetkern verwendet wird. Zu spezifischen Beispielen der geforderten Eigenschaften gehören eine Wärmeableitungseigenschaft und eine magnetische Eigenschaft. In 1 ist der spezifische Abschnitt 13 quer schraffiert. Um die geforderten Eigenschaften wie etwa die Wärmeableitungseigenschaft und die magnetische Eigenschaft zu erbringen, weist der spezifische Abschnitt 13 beispielsweise die Installationsfläche 15hg und/oder die Verbindungsflächen 15i als spezifische Fläche 13f auf. Die Position des spezifischen Abschnitts 13 kann abhängig von den geforderten Eigenschaften nach Bedarf ausgewählt werden.
Ist eine bestimmte Wärmeableitungseigenschaft gefordert, kann der untere Endabschnitt des Basisabschnitts 11A mit der Installationsfläche 15hg des Basisabschnitts 11A als ein Beispiel für die Position des spezifischen Abschnitts 13 dienen. Da der spezifische Abschnitt 13 in diesem Fall eine große Menge an Metall wie etwa Eisen enthält, kann die Wärmeleitfähigkeit verbessert werden, was das Kühlen des Kernelements 10A über die Installationsfläche 15hg vereinfacht. Ein Beispiel für den unteren Endabschnitt des Basisabschnitts 11A mit der Installationsfläche 15hg ist ein Bereich von der Installationsfläche 15hg des Basisabschnitts 11A bis zu etwa 1/7 der Höhe des Basisabschnitts 11A.
Ist eine bestimmte magnetische Eigenschaft gefordert, können die Endabschnitte der vorstehenden Abschnitte 12A mit den Verbindungsflächen 15i (Endflächen, die anderen vorstehenden Abschnitten 12A zugewandt sind) der vorstehenden Abschnitte 12A als ein Beispiel für die Position des spezifischen Abschnitts 13 dienen. Da der spezifische Abschnitt 13 in diesem Fall eine große Menge an weichem magnetischem Material wie etwa Eisen enthält, kann die magnetische Permeabilität erhöht werden, und ein magnetischer Streufluss kann reduziert werden, um die magnetische Eigenschaft zu verbessern. Der „Endabschnitt des vorstehenden Abschnitts 12A mit der Verbindungsfläche 15i“ bezeichnet einen Bereich, in dem die Länge von der Verbindungsfläche 15i des vorstehenden Abschnitts 12A beispielsweise etwa 1/2 oder weniger als die Länge des vorstehenden Abschnitts 12A beträgt.
Sind sowohl die Wärmeableitungseigenschaft als auch die magnetische Eigenschaft gefordert, können der Endabschnitt des Basisabschnitts 11A mit der Installationsfläche 15hg des Basisabschnitts 11A und die Endabschnitte der vorstehenden Abschnitte 12A mit den Verbindungsflächen 15i der vorstehenden Abschnitte 12A als ein Beispiel für die Position des spezifischen Abschnitts 13 dienen. Das heißt, wenn mehrere Eigenschaften gefordert sind, können die spezifischen Abschnitte 13 abhängig von den geforderten Eigenschaften an mehreren Positionen angeordnet sein.
Hier dienen der untere Endabschnitt des Basisabschnitts 11A mit der Installationsfläche 15hg des Basisabschnitts 11A (ein Bereich von der Installationsfläche 15hg bis zu etwa 1/7 der oben genannten Höhe) und die Endabschnitte des Paares vorstehende Abschnitte 12A mit den Verbindungsflächen 15i der vorstehenden Abschnitte 12A (ein Bereich, in dem die Länge von der Verbindungsfläche 15i etwa 1/2 oder weniger der oben genannten Länge beträgt) als die Positionen der spezifischen Abschnitte 13.
Um die geforderten Eigenschaften zu erbringen, weist der spezifische Abschnitt 13 eine höhere Dichte als ein Bereich einer gegenüberliegenden Fläche 14 auf einer Seite gegenüber der spezifischen Fläche 13f auf. Die „gegenüberhegende Fläche 14“ bezeichnet eine Fläche des Kernelements 10A, die auf einer Seite gegenüber der spezifischen Fläche 13f angeordnet ist. Vorzugsweise dient unter einander schneidenden Flächen, die orthogonale Achsen orthogonal zur spezifischen Fläche 13f und der Ebene schneiden, in der sich die spezifische Fläche 13f erstreckt, auf einer Seite gegenüber der spezifischen Fläche 13f entweder die Fläche, die am weitesten von der spezifischen Fläche 13f und der Ebene entfernt ist, in der sie sich erstreckt (Fläche, die die längste orthogonale Achse schneidet) oder die Fläche benachbart zu der am weitesten entfernten Fläche als die gegenüberliegende Fläche 14. Wenn die spezifische Fläche 13f und die Ebene, in der sie sich erstreckt, durch eine gekrümmte Ebene gebildet sind, dienen Normale der spezifischen Fläche 13f und der Ebene, in der sie sich erstreckt, als die orthogonalen Achsen. Obwohl es Fälle gibt, in denen die oben genannte am weitesten entfernte Fläche und benachbarte Fläche schräge Flächen oder gekrümmte Flächen sind, die nicht parallel zu der spezifischen Fläche 13f sind, sowie Fälle, in denen die am weitesten entfernte Fläche und benachbarte Fläche parallele Flächen sind, die parallel zu der spezifischen Fläche 13f sind, wird bevorzugt, dass die oben genannte am weitesten entfernte Fläche und benachbarte Fläche, die als die gegenüberliegende Fläche 14 dienen, parallele Flächen sind. Der „Bereich um die gegenüberliegende Fläche 14“ kann einen Bereich bezeichnen, in dem der Abstand von der Fläche mit der gegenüberliegenden Fläche 14 nicht mehr als 1/5 des Abstands zwischen der Fläche mit der gegenüberliegenden Fläche 14 und der spezifischen Fläche 13f (der Verbindungsfläche 15i oder der Installationsfläche 15hg) beträgt. Der spezifische Abschnitt 13 weist eine höhere Dichte auf als ein Bereich um einen Angussrestabschnitt 16. Die Dichte des spezifischen Abschnitts 13 kann erhöht werden, indem beim Formen des Kernelements 10A die Position des Zuführungskanals an einer vorgegebenen Stelle vorgesehen wird. Einzelheiten werden später beschrieben. Es sei angemerkt, dass der „Bereich um den Angussrestabschnitt 16“ einen Bereich bezeichnen kann, in dem der Abstand von der Fläche mit dem Restabschnitt 16 (Angussausbildungsfläche) nicht mehr als 1/5 des Abstands zwischen der Angussausbildungsfläche und der Verbindungsfläche 15i auf einer Seite gegenüber der Angussausbildungsfläche beträgt, wobei der Bereich den Restabschnitt 16 aufweist und eine Höhe von 1/5 der Höhe der Angussausbildungsfläche aufweist. In diesem Fall entspricht die Breite des Bereichs um den Restabschnitt 16 der Breite des Restabschnitts 16.
Angussrestabschnitt
Der Angussrestabschnitt 16 ist ein Abschnitt, der dem Zuführungskanal zum Füllen der Kavität der Form mit den Materialbestandteilen (an späterer Stelle beschrieben) des Kernelements 10A beim Formen des Kernelements 10A entspricht. Das Kernelement 10A kann durch Spritzgießen oder Metallspritzgie-ßen (MIM) hergestellt sein. An dem durch diese Techniken erzeugten Formartikel ist ein zusätzlicher Abschnitt mit einem Abschnitt ausgebildet, der dem Zuführungskanal entspricht, und der Angussrestabschnitt 16 wird durch Entfernen dieses zusätzlichen Abschnitts ausgebildet. Der zusätzliche Abschnitt kann zusätzlich zu dem Abschnitt, der dem Zuführungskanal entspricht, einen Abschnitt aufweisen, der einer Angussstange entspricht, und außerdem kann der zusätzliche Abschnitt auch einen Abschnitt aufweisen, der einem Zuführungskanal entspricht. Der zusätzliche Abschnitt kann beispielsweise durch Abbrechen entfernt werden.
Nach dem Entfernen des zusätzlichen Abschnitts kann der Abschnitt, der dem Restabschnitt 16 entspricht, einer Wärmebehandlung unterzogen werden. Wenn der zusätzliche Abschnitt entfernt wurde, können weichmagnetische Partikel, die die Materialbestandteile sind, örtlich am Restabschnitt 16 freiliegen. Der Kunststoff nahe der Oberfläche des Restabschnitts 16 wird durch die Wärmebehandlung verflüssigt, wodurch die freiliegenden weichmagnetischen Partikel von der Oberfläche des Kunststoffs zusammen mit dem Fluss des Kunststoffs in dessen Inneres bewegt werden können, um die weichmagnetischen Partikel im Kunststoff einzubetten. Es sei angemerkt, dass 1 zur Veranschaulichung einen betonten vorstehenden Zustand des Restabschnitts 16 zeigt. Der Restabschnitt 16 kann mit dem Bereich um den Restabschnitt 16 bündig sein oder weiter als der Bereich um den Restabschnitt 16 vorstehen. Obwohl die oben genannte Wärmebehandlung leicht an einem Restabschnitt 16 ausgeführt werden kann, der weiter als der Bereich um den Restabschnitt 16 vorsteht, ist es ausreichend, wenn der Restabschnitt 16 um eine sehr kleine Vorsprungmenge vorsteht.
Der Abschnitt, in dem der Restabschnitt 16 gebildet ist, wird abhängig von der Position des spezifischen Abschnitts 13 bestimmt. Der Grund dafür liegt darin, dass der Restabschnitt 16 von der Position des Zuführungskanals abhängig ist, und indem der Zuführungskanal an einem Abschnitt entfernt von dem spezifischen Abschnitt 13 vorgesehen wird, kann die Dichte des spezifischen Abschnitts 13 erhöht werden. Als Beispiel für den Abschnitt, in dem der Restabschnitt 16 gebildet ist, kann eine Position dienen, die näher an der gegenüberliegenden Fläche 14 als an der spezifischen Fläche 13f des spezifischen Abschnitts 13 an der Außenfläche des Kernelements 10A liegt. „Näher an der gegenüberliegenden Fläche 14“ bedeutet „an der gegenüberliegenden Fläche 14“, oder, für den Fall der Anordnung an einer anderen Fläche als der gegenüberliegenden Fläche 14 „an einer Position näher an der gegenüberliegenden Fläche 14 als an der spezifischen Fläche 13f“. Mit zunehmendem Abstand zum Zuführungskanal nimmt die Füllmenge des weichmagnetischen Pulvers zu, und damit nimmt auch die Dichte zu. Daher kann die Dichte des spezifischen Abschnitts 13 höher als die Dichte des Bereichs um den Restabschnitt 16 eingerichtet werden, indem der Abschnitt, in dem der Restabschnitt 16 ausgebildet ist, an einer Position näher an der gegenüberliegenden Fläche 14 als an der spezifischen Fläche 13f angeordnet wird.
Spezifischer Abschnitt umfasst Verbindungsfläche
Wenn die spezifischen Abschnitte 13 an den Endabschnitten der vorstehenden Abschnitte 12A angeordnet sind und die Verbindungsflächen 15i als die spezifische Fläche 13f aufweisen, ist der Abschnitt, in dem der Restabschnitt 16 ausgebildet ist, vorzugsweise an mindestens einer von der Oberseitenfläche 15ug, der Installationsfläche 15hg und der äußeren Endfläche 15o (der Verbindungsfläche 15i gegenüberliegende Fläche 14) des Basisabschnitts 11A ausgebildet, die auf einer Seite gegenüber den Verbindungsflächen 15i angeordnet sind. Das heißt, der Zuführungskanal ist vorzugsweise derart vorgesehen, dass der Abschnitt, in dem der Restabschnitt 16 beim Formen des Kernelements 10A ausgebildet wird, an mindestens einer von der Oberseitenfläche 15ug, der Installationsfläche 15hg und der äußeren Endfläche 15o des Basisabschnitts 11A angeordnet ist. In diesem Fall kann die Dichte der spezifischen Abschnitte 13, die die Endabschnitte der vorstehenden Abschnitte 12A mit den Verbindungsflächen 15i sind, erhöht werden. Insbesondere wird bevorzugt, dass der Abschnitt, in dem der Restabschnitt 16 ausgebildet ist, an der äußeren Endfläche 15o des Basisabschnitts 11A angeordnet ist, und besonders bevorzugt wird der ebenflächige Abschnitt der äußeren Endfläche 15o, der parallel zu der Verbindungsfläche 15i ist. Das heißt, vorzugsweise dient der ebenflächige Abschnitt der äußeren Endfläche 15o als die gegenüberliegende Fläche 14. Der Grund dafür liegt darin, dass sich das Kernelement 10A leicht an der Spule 2A anbringen lässt und sich das Kernelement 10A leicht an einem Installationsziel installieren lässt, wenn der Abschnitt, in dem der Restabschnitt 16 ausgebildet ist, an der äußeren Endfläche 15o angeordnet ist.
Wenn mehrere spezifische Abschnitte 13 vorgesehen sind, kann eine Position auf der Symmetrieachse dieser spezifischen Abschnitte 13 als ein Beispiel für den Abschnitt dienen, in dem der Restabschnitt 16 ausgebildet ist. Beispielsweise weist das Kernelement 10A aus 1 das Paar vorstehende Abschnitte 12A auf, und die spezifischen Abschnitte 13 sind an den jeweiligen Endabschnitten der vorstehenden Abschnitte 12A ausgebildet. In diesem Beispiel ist der Abschnitt, in dem der Restabschnitt 16 ausgebildet ist, vorzugsweise im Wesentlichen in der Mitte zwischen den spezifischen Abschnitten 13 an der äußeren Endfläche 15o angeordnet. Das heißt, vorzugsweise dient der ebenflächige Abschnitt der äußeren Endfläche 15o als die gegenüberliegende Fläche 14. In diesem Fall können die Dichten der spezifischen Abschnitte 13, die symmetrisch angeordnet sind, auf im Wesentlichen das gleiche Niveau erhöht werden.
Spezifischer Abschnitt umfasst Installationsfläche
Wenn der spezifische Abschnitt 13 am unteren Endabschnitt des Basisabschnitts 11A angeordnet ist und die Installationsfläche 15hg als die spezifische Fläche 13f aufweist, ist der Restabschnitt 16 vorzugsweise an der Oberseitenfläche 15ug des Basisabschnitts 11A, die auf einer Seite gegenüber der Installationsfläche 15hg angeordnet ist, und/oder der Seite der Oberseitenfläche 15ug (einer Position, an welcher der Abstand von der Installationsfläche 15hg größer als 1/2 des Abstands zwischen der Installationsfläche 15hg und der Oberseitenfläche 15ug ist) der äußeren Endfläche 15o des Basisabschnitts 11A ausgebildet. In diesem Fall kann die Dichte des spezifischen Abschnitts 13, der der untere Endabschnitt des Basisabschnitts 11A mit der Installationsfläche 15hg ist, erhöht werden. Wenn der Restabschnitt 16 auf der Seite der Oberseitenfläche 15ug der äußeren Endfläche 15o des Basisabschnitts 11A ausgebildet ist, ist der Restabschnitt 16 vorzugsweise an einer Position ausgebildet, an welcher der Abstand von der Installationsfläche 15hg etwa 2/3 des Abstands zwischen der Installationsfläche 15hg und der Oberseitenfläche 15ug beträgt, und besonders bevorzugt an einer Position ausgebildet, an welcher der Abstand von der Installationsfläche 15hg etwa 3/4 des Abstands zwischen der Installationsfläche 15hg und der Oberseitenfläche 15ug beträgt.
Spezifischer Abschnitt umfasst Verbindungsfläche und Installationsfläche
Wenn die spezifischen Abschnitte 13 an den Endabschnitten der vorstehenden Abschnitte 12A und dem unteren Ende des Basisabschnitts 11A angeordnet sind und jeweils die Verbindungsflächen 15i und die Installationsfläche 15hg als die spezifischen Flächen 13f aufweisen, werden die Oberseitenfläche 15ug des Basisabschnitts 11A und die Seite der Oberseitenfläche 15ug der äußeren Endfläche 15o des Basisabschnitts 11A, die auf einer Seite gegenüber sowohl der Installationsfläche 15hg als auch der Verbindungsflächen 15i angeordnet sind, als ein Abschnitt bevorzugt, in dem der Restabschnitt 16 ausgebildet ist. In diesem Fall können die Dichte des unteren Endabschnitts des Basisabschnitts 11A mit der Installationsfläche 15hg und die Dichte der Endabschnitte der vorstehenden Abschnitte 12A mit den Verbindungsflächen 15i erhöht werden. Insbesondere ist der Restabschnitt 16 vorzugsweise auf der Seite der Oberseitenfläche 15ug der äußeren Endfläche 15o des Basisabschnitts 11A ausgebildet.
Dabei ist der Restabschnitt 16 auf der Seite der Oberseitenfläche 15ug (einer Position, an welcher der Abstand von der Installationsfläche 15hg etwa 5/7 des Abstands zwischen der Installationsfläche 15hg und der Oberseitenfläche 15ug beträgt) des oben genannten ebenflächigen Abschnitts der äußeren Endfläche 15o des Basisabschnitts 11A ausgebildet. Der Restabschnitt 16 weist eine Vorsprungform auf, die sich in Breitenrichtung über die gesamte Länge des oben genannten ebenflächigen Abschnitts erstreckt. Die „Breitenrichtung“ bezeichnet eine Richtung, in welcher die zwei vorstehenden Abschnitte 12A parallel angeordnet sind. Hier ist der Restabschnitt 16 in der Mitte eines Bereichs um den Restabschnitt 16 angeordnet.
Der Restabschnitt 16 kann in einem vorgegebenen Abschnitt ausgebildet sein, indem dem Zuführungskanal zum Füllen der Kavität der Form die Materialbestandteile des Kernelements 10A an einer vorgegebenen Position zugeführt werden.
Zwar ist in 1 ein einzelner Restabschnitt 16 ausgebildet, doch können auch mehrere Restabschnitte 16 ausgebildet sein. Wenn mehrere Restabschnitte 16 ausgebildet sind, sind die Restabschnitte 16 derart ausgebildet, dass sie beispielsweise ein derartiges Positionsverhältnis aufweisen, dass sie gleich weit von dem spezifischen Abschnitt 13 entfernt sind. Zwar ist der Restabschnitt 16 in 1 in Form eines länglichen Quaders ausgebildet, doch kann der Restabschnitt 16 auch in einer vorstehenden Bogenform ausgebildet sein, wenn eine Fläche, an der der Restabschnitt 16 ausgebildet ist, eine gekrümmte Form aufweist.
Materialbestandteile
Weichmagnetisches Pulver
Zu Beispielen für das weichmagnetische Pulver gehören Materialien auf Eisenbasis wie etwa Eisen und Eisenlegierungen. Zu Beispielen für Eisenlegierungen gehören eine Legierung auf Fe-Si-Basis, eine Legierung auf Fe-Al-Basis, eine Legierung auf Fe-N-Basis, eine Legierung auf Fe-Ni-Basis, eine Legierung auf Fe-C-Basis, eine Legierung auf Fe-B-Basis, eine Legierung auf Fe-Co-Basis, eine Legierung auf Fe-P-Basis, eine Legierung auf Fe-Ni-Co-Basis und eine Legierung auf Fe-Al-Si-Basis. Zu anderen Beispielen gehören Nichtmetallmaterialien wie etwa Ferrit. Insbesondere wird unter dem Gesichtspunkt der magnetischen Permeabilität und der magnetischen Flussdichte reines Eisen bevorzugt, das Fe in einer Menge von mindestens 99 Gew.-% enthält.
Der durchschnittliche Partikeldurchmesser des weichmagnetischen Pulvers beträgt vorzugsweise mindestens 1 µm und höchstens 1000 µm und besonders bevorzugt mindestens 10 µm und höchstens 500 µm. Das weichmagnetische Pulver kann durch Vermischen mehrerer Arten von Pulvern mit unterschiedlichen Partikeldurchmessern erlangt werden. Wenn weichmagnetisches Pulver, das durch Vermischen von feinem Pulver und grobem Pulver erlangt wird, in den Materialien des Kernelements verwendet wird, kann ohne Weiteres eine verlustarme Drossel mit einer hohen Sättigungsdichte des magnetischen Flusses erlangt werden.
Ein Beispiel für den Gehalt an weichmagnetischem Pulver im Verbundmaterial ist mindestens 30 Vol.-% und höchstens 85 Vol.-%, wenn die Menge des Verbundmaterials als 100 Vol.-% gilt. Wenn der Gehalt an weichmagnetischem Pulver mindestens 30 Vol.-% beträgt, lässt sich die Dichte des spezifischen Abschnitts 13 ohne Weiteres erhöhen. Da der Anteil der magnetischen Komponente ausreichend hoch ist, lässt sich die Sättigungsdichte des magnetischen Flusses ohne Weiteres erhöhen, wenn die Drossel 100A mit dem Kernelement 10A hergestellt wird. Wenn der Gehalt an weichmagnetischem Pulver nicht mehr als 85 Vol.-% beträgt, ist die Fließfähigkeit eines Gemischs aus dem weichmagnetischen Pulver und einem Kunststoff ausgezeichnet, und die Produktivität des Kernelements 10A ist ausgezeichnet. Der Gehalt an weichmagnetischem Pulver beträgt beispielsweise vorzugsweise mindestens 50 Vol.-%, besonders bevorzugt mindestens 55 Vol.-% und ganz besonders bevorzugt mindestens 60 Vol.-%. Wenn insbesondere der Gehalt an weichmagnetischem Pulver mindestens 60 Vol.-% beträgt, ist es wirkungsvoll, das Kernelement 10A mithilfe des an der Position entfernt von dem spezifischen Abschnitt 13 vorgesehenen Zuführungskanals zu formen, wie oben beschrieben. Der Grund dafür liegt darin, dass bei einem hohen Gehalt an weichmagnetischem Pulver die Dichte einfach ungleichförmig gemacht werden kann. Der Anteil an weichmagnetischem Pulver beträgt beispielsweise vorzugsweise nicht mehr als 80 Vol.-%, besonders bevorzugt nicht mehr als 75 Vol.-% und ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 70 Vol.-%.
Kunststoff
Zu Beispielen für das Harz gehören duroplastische Harze wie etwa Epoxidharz, Phenolharz, Silikonharz und Urethanharz sowie thermoplastische Harze wie etwa Polyphenylensulfid(PPS)-Harz, Polyamidharz (z. B. Nylon 6, Nylon 66 und Nylon 9T), Flüssigkristallpolymere (LCP), Polyimidharz und Fluorharz. Außerdem können auch kalthärtende Harze, Bulk Molding Compounds (BMCs), die durch Vermischen von Calciumcarbonat oder Glasfasern mit ungesättigtem Polyester erlangt werden, zermahlbarer Silikongummi, zermahlbarer Urethangummi und dergleichen benutzt werden.
Weitere Gesichtspunkte
Das Verbundmaterial kann zusätzlich zu dem weichmagnetischen Pulver ein Pulver (Füllstoff) aus einem nichtmagnetischen Material wie etwa Keramik, darunter Aluminiumoxid, Kieselerde und dergleichen, enthalten. Der Füllstoff trägt zur Verbesserung der Wärmeableitungseigenschaft bei. Der Gehalt an Füllstoff beträgt vorzugsweise mindestens 0,2 Gew.-% und höchstens 20 Gew.%, mehr bevorzugt mindestens 0,3 Gew.-% und höchstens 15 Gew.-%, und besonders bevorzugt mindestens 0,5 Gew.-% und höchstens 10 Gew.-%, wenn die Menge des Verbundmaterials als 100 Gew.-% gilt.
Fertigungsverfahren
Wie oben beschrieben, kann das Kernelement 10A durch Spritzgießen oder MIM hergestellt werden. Im Fall des Spritzgießens werden das oben beschriebene weichmagnetische Pulver und das oben beschriebene Harz in einem flüssigen Zustand vermischt, und das Gemisch wird in eine Gussform von vorgegebener Form gegossen und durch Anwenden eines vorgegebenen Drucks geformt, woraufhin das oben genannte Harz gehärtet (verfestigt) wird. Auch im Fall von MIM wird eine Gussform mit dem oben genannten Gemisch gefüllt, woraufhin die Formung durchgeführt wird.
Obwohl in den Figuren nicht gezeigt, weist diese Form eine spezifische Innenumfangsfläche zum Formen der spezifischen Fläche 13f, wobei es sich unter den Flächen des Kernelements 10A um die Installationsfläche 15hg und/oder die Verbindungsfläche 15i handelt, und eine gegenüberliegende Innenumfangsfläche zum Formen der gegenüberliegenden Fläche 14 auf einer Seite gegenüber der spezifischen Fläche 13f auf. Die Position des Zuführungskanals in der Form liegt näher an der gegenüberliegenden Innenumfangsfläche als an der spezifischen Innenumfangsfläche und kann abhängig von einer gewünschten Position des spezifischen Abschnitts 13 mit hoher Dichte nach Bedarf ausgewählt werden. Eine Position, die unter den Flächen des Kernelements 10A der äußeren Endfläche 15o entspricht, die die Installationsfläche 15hg und die gegenüberliegende Fläche 14 (Oberseitenfläche 15ug) verbindet, kann als Beispiel für die Position des Zuführungskanals dienen. In diesem Fall kann das Kernelement 10A, bei welchem die spezifische Fläche 13f die Installationsfläche 15hg umfasst, einfach hergestellt werden, das heißt, ein Kernelement 10A, bei welchem die Seite der Installationsfläche 15hg eine größere Menge weichmagnetisches Pulver enthält, kann einfach hergestellt werden, die Wärmeleitfähigkeit der Installationsfläche 15hg kann verbessert werden und die Wärmeableitungseigenschaft ist ausgezeichnet. Eine Position, die unter den Flächen des Kernelements 10A der gegenüberliegenden Fläche 14 (äußeren Endfläche 15o) der Verbindungsfläche 15i entspricht, kann als ein weiteres Beispiel für die Position des Zuführungskanals dienen. In diesem Fall kann ein Kernelement 10A, bei welchem die spezifische Fläche 13f die Verbindungsfläche 15i umfasst, einfach hergestellt werden, das heißt, ein Kernelement 10A, bei welchem die Seite der Verbindungsfläche 15i eine größere Menge weichmagnetisches Pulver enthält, kann einfach hergestellt werden, ein magnetischer Streufluss an der Verbindungsfläche 15i kann reduziert werden und die magnetische Eigenschaft ist ausgezeichnet.
Ein Kernelement 10A wie in dieser Ausführungsform, das den Basisabschnitt 11A und das Paar vorstehende Abschnitte 12A aufweist und spezifische Abschnitte 13 aufweist, die sowohl die Verbindungsfläche 15i als auch die Installationsflächen 15hg umfassen, wird mithilfe eines Zuführungskanals hergestellt, der beispielsweise an einer Position angeordnet ist, die der Seite der gegenüberliegenden Fläche 14 (Oberseitenfläche 15ug) der äußeren Endfläche 15o (ebenflächiger Abschnitt) entspricht, die die Installationsfläche 15hg des Basisabschnitts 11A und die gegenüberliegende Fläche 14 verbindet. In diesem Fall ist der Zuführungskanal vorzugsweise an einer Position angeordnet entsprechend der Seite der gegenüberliegenden Fläche 14 der äußeren Endfläche 15o in Bezug auf eine Position, an der der Abstand von der Installationsfläche 15hg 2/3 des Abstands zwischen der Installationsfläche 15hg und der gegenüberliegenden Fläche 14 beträgt. In diesem Fall lässt sich die Dichte der spezifischen Abschnitte 13 leichter erhöhen, und das Kernelement 10A mit einer ausgezeichneten magnetischen Eigenschaft und Wärmeableitungseigenschaft lässt sich leicht herstellen. Dabei ist der Zuführungskanal an einer Position angeordnet, die einer Position an der äußeren Endfläche 15o entspricht, an der der Abstand von der Installationsfläche 15hg etwa 5/7 des Abstands zwischen der Installationsfläche 15hg und der gegenüberliegenden Fläche 14 beträgt.
Funktionen und Effekte des Kernelements
Bei dem oben beschriebenen Kernelement 10A ist der Angussrestabschnitt 16 näher an der gegenüberliegenden Fläche 14 als an der spezifischen Fläche 13f angeordnet, weshalb der Angussrestabschnitt 16 in einem Abschnitt entfernt von dem spezifischen Abschnitt 13 ausgebildet ist. Daher kann die Dichte des spezifischen Abschnitts 13 höher als diejenige eines Bereichs um die gegenüberliegende Fläche 14 (Bereich um den Angussrestabschnitt 16) gemacht werden. Da der spezifische Abschnitt 13 die Installationsfläche 15hg des Basisabschnitts 11A als die spezifische Fläche 13f aufweist, enthält die Seite der Installationsfläche 15hg eine größere Menge des weichmagnetischen Pulvers, was es ermöglicht, die Wärmeleitfähigkeit zu erhöhen und die Wärmeableitungseigenschaft des Kernelements 10A über die Installationsfläche 15hg zu verbessern. Da zudem der spezifische Abschnitt 13 die Verbindungsflächen 15i als die spezifischen Flächen 13f aufweist, enthält die Seite der Verbindungsflächen 15i eine größere Menge des weichmagnetischen Pulvers, was es ermöglicht, die magnetische Permeabilität zu erhöhen und einen magnetischen Streufluss an den Verbindungsflächen 15i zu reduzieren, um die magnetische Eigenschaft des Kernelements 10A zu verbessern. Entsprechend kann dieses Kernelement 10A die geforderten Eigenschaften in vorteilhafter Weise erbringen.
Drossel
Das oben beschriebene Kernelement 10A kann vorzugsweise als der Magnetkern 1A der Drossel 100A aus 2 verwendet werden. Wie am Beginn der Ausführungsform 1 beschrieben, weist die Drossel 100A die Spule 2A mit dem Paar gewickelte Abschnitte 20a und 20b und den Magnetkern 1A auf, der durch die zwei Kernelemente 10A gleicher Form gebildet ist. Obwohl die Querschraffierung, die die spezifischen Abschnitte 13 angibt, in 2 weggelassen wurde, sind die spezifischen Abschnitte 13 in den gleichen Abschnitten wie oben beschrieben angeordnet, das heißt, die spezifischen Abschnitte 13 sind am unteren Endabschnitt des Basisabschnitts 11A mit der Installationsfläche 15hg und an den Endabschnitten der vorstehenden Abschnitte 12A mit den Verbindungsflächen 15i angeordnet.
Spule
Die zwei gewickelten Abschnitte 20a und 20b werden durch spiralförmiges Wickeln des Wicklungsdrahts 20w erlangt, der ein einzelner fortlaufender Draht ohne Zusammenfügungsabschnitte ist, und sind über einen Kopplungsabschnitt 20r aneinander gekoppelt. Als Wicklungsdraht 20w kann vorzugsweise ein beschichteter Draht benutzt werden, bei welchem der Außenumfang eines Leiters wie etwa eines Flachdrahts oder Runddrahts aus einem leitfähigen Material wie etwa Kupfer, Aluminium oder einer Legierung davon mit einer Isolationsbeschichtung aus einem isolierenden Material beschichtet ist. In dieser Ausführungsform wird ein beschichteter Flachdraht verwendet, bei welchem der Leiter ein Flachdraht aus Kupfer ist und die Isolationsbeschichtung aus Emaille (in der Regel Polyamidimid) hergestellt ist. Die gewickelten Abschnitte 20a und 20b sind jeweils durch eine Hochkantspule gebildet, die durch hochkantiges Aufwickeln des beschichteten Flachdrahts entstanden ist. Die gewickelten Abschnitte 20a und 20b sind parallel (in einer lateralen Richtung) angeordnet, derart, dass ihre Axialrichtungen parallel zueinander sind. Die gewickelten Abschnitte 20a und 20b weisen dieselbe Windungsanzahl auf und weisen eine hohle Rohrform (vierseitiges Rohr) auf. Die Endflächen der gewickelten Abschnitte 20a und 20b weisen eine Form auf, die sich durch Abrunden der Eckabschnitte eines rechteckigen Rahmens ergibt. Der Kopplungsabschnitt 20r ist eingerichtet, indem ein Abschnitt des Wicklungsdrahts an einem Ende der Spule 2A (rechte Seite der Ebene aus 2) in eine U-Form gebogen ist. Die Oberseitenfläche des Kopplungsabschnitts 20r ist mit der Oberseitenfläche eines eine Windung ausbildenden Abschnitts der Spule 2Aim Wesentlichen bündig. Beide Endabschnitte 20e des Wicklungsdrahts 20w der gewickelten Abschnitte 20a und 20b erstrecken sich von dem eine Windung ausbildenden Abschnitt aus. Beide Endabschnitte 20e sind mit Kontaktelementen (nicht dargestellt) verbunden, und eine externe Einrichtung (nicht dargestellt) wie etwa eine Stromquelle, die die Spule 2A mit Strom versorgt, ist über diese Kontaktelemente angeschlossen.
Magnetkern
Die Basisabschnitte 11A der Kernelemente 10A sind derart angeordnet, dass sie von der Spule 2A vorstehen, wenn die Kernelemente 10A an der Spule 2A angebracht sind. Ebenso sind die Paare vorstehende Abschnitte 12A der jeweiligen Kernelemente 10A innerhalb des Paares gewickelte Abschnitte 20a und 20b angeordnet, wenn die Kernelemente 10A an der Spule 2A angebracht sind. Der ringförmige Magnetkern 1A ist durch Koppeln der Verbindungsflächen 15i der vorstehenden Abschnitte 12A von einem der Kernelemente 10A an die Verbindungsflächen 15i der vorstehenden Abschnitte 12A des anderen Kernelements 10A im Inneren der gewickelten Abschnitte 20a und 20b ausgebildet. Wenn die Spule 2A bei derart gekoppelten Kernelementen 10A erregt wird, wird ein geschlossener Magnetkreis ausgebildet, und Magnetflüsse schneiden die Verbindungsflächen 15i in einem rechten Winkel. Die Kernelemente 10A können gekoppelt werden, ohne dass Spaltmaterialien zwischen den Verbindungsflächen 15i der vorstehenden Abschnitte 12A oder Spaltmaterialien zwischen ihnen vorgesehen sind. Zum Koppeln der Kernelemente 10A kann ein Klebstoff verwendet werden. Zwischen den Kernelementen 10A können Spalte (Luftspalte) vorgesehen sein. In beiden Fällen weisen die spezifischen Abschnitte 13 mit den Verbindungsflächen 15i der vorstehenden Abschnitte 12A der Kernelemente 10A eine hohe Dichte auf, so dass der magnetische Streufluss reduziert und die magnetische Eigenschaft verbessert werden kann. Zu Beispielen des Materials des Spaltmaterials gehören nichtmagnetische Materialien, wie etwa Aluminiumoxid und ungesättigter Polyester, und Gemische, die ein nichtmagnetisches Material wie etwa ein PPS-Harz und ein magnetisches Material (z. B. Eisenpulver) enthalten. Ein Beispiel für die Dicke des Spaltmaterials oder die Größe des Luftspalts ist eine Dicke von nicht mehr als 2,5 mm.
Wärmeableitplatte
Die Drossel 100A kann mit einer Wärmeableitplatte 4 versehen sein, die Wärme einer Baugruppe 110A ableitet. Die Wärmeableitplatte 4 ist durch ein rechteckiges Plattenelement mit einer Größe gebildet, die es der Wärmeableitplatte 4 ermöglicht, mit der gesamten Installationsfläche der Baugruppe 110A einschließlich der Spule 2A und des Magnetkerns 1A in Kontakt zu stehen. Bei der Drossel 100A kann daher die Wärme der Spule 2A und des Magnetkerns 1A auf das Installationsziel übertragen werden. Insbesondere weisen die spezifischen Abschnitte 13 mit den Installationsflächen 15hg der Basisabschnitte 11A des Kernelements 10A eine hohe Dichte auf, weshalb Wärme der Magnetkerne 1A leichter über die Wärmeableitplatte 4 auf das Installationsziel übertragen werden kann. Vorzugsweise sind an den vier Ecken der Wärmeableitplatte 4 Flanschabschnitte 41 vorgesehen, an welchen eine Durchgangsbohrung 41h ausgebildet ist, durch die eine Schraube (nicht dargestellt) zum Fixieren der Wärmeableitplatte 4 am Installationsziel geführt ist. Die Dicke der Wärmeableitplatte 4 kann dem Bedarf entsprechend gewählt sein, und ein Beispiel dafür lautet mindestens 2 mm und nicht mehr als 5 mm. Als Materialbestandteil der Wärmeableitplatte 4 können Materialien mit einer ausgezeichneten Wärmeleitfähigkeit wie etwa Metalle, darunter Aluminium oder eine Legierung davon, und Nichtmetalle, darunter Aluminiumoxid, benutzt werden. Die Wärmeableitplatte 4 kann beispielsweise mittels einer Anfügungsschicht 5 an der Baugruppe 110A fixiert sein.
Anfügungsschicht
Die Anfügungsschicht 5 ist dazu eingerichtet, zum Beispiel an der Installationsfläche der Baugruppe 110A mit mindestens der Installationsfläche der Spule 2A in Kontakt zu stehen. Das Bereitstellen der Anfügungsschicht 5 ermöglicht ein festes Fixieren der Spule 2A am Installationsziel oder an der oben beschriebenen Wärmeableitplatte 4, sofern die Wärmeableitplatte 4 vorgesehen ist, was es ermöglicht, die Bewegung der Spule 2A einzuschränken, die Wärmeableitungseigenschaft zu verbessern und die Fixierung am Installationsziel oder an der Wärmeableitplatte 4 zu stabilisieren. Die Anfügungsschicht 5 weist eine Größe auf, die es ihr ermöglicht, in Kontakt mit der gesamten Installationsfläche der Baugruppe 110A zu stehen. Als Materialbestandteil der Anfügungsschicht 5 sind Materialien bevorzugt, die ein Isolationsharz umfassen, insbesondere einen Keramikfüllstoff oder dergleichen, und eine ausgezeichnete Wärmeableitungseigenschaft (z. B. Wärmeleitfähigkeit von vorzugsweise mindestens 0,1 W/m K, besonders bevorzugt mindestens 1 W/m K und ganz besonders bevorzugt mindestens 2 W/m K) aufweisen. Zu spezifischen Beispielen für das Harz gehören wärmehärtende Harze wie etwa Epoxidharz, Silikonharz und ungesättigter Polyester und thermoplastische Harze wie etwa PPS-Harz und LCP.
Funktionen und Effekte
Bei der oben beschriebenen Drossel 100A ist das Kernelement 10A vorgesehen, bei welchem die Endabschnitte der vorstehenden Abschnitte 12A mit den Verbindungsflächen 15i und der untere Endabschnitt des Basisabschnitts 11A mit der Installationsfläche 15hg eine hohe Dichte aufweisen, wodurch die magnetische Eigenschaft und die Wärmeableitungseigenschaft ausgezeichnet sind.
Abwandlungsbeispiel 1-1
Als Abwandlungsbeispiel 1-1 dient ein Kernelement 10A, bei welchem, wie in 3 gezeigt, die spezifischen Abschnitte 13 an den Endabschnitten der vorstehenden Abschnitte 12A angeordnet sind und die Verbindungsflächen 15i als die spezifischen Flächen 13f aufweisen, und der Restabschnitt 16 an der Installationsfläche 15hg des Basisabschnitts 11A angeordnet ist. Da der Restabschnitt 16 an der Installationsfläche 15hg des Basisabschnitts 11A angeordnet ist, kann ein Kernelement 10A ausgebildet werden, bei welchem spezifische Abschnitte 13, die die Endabschnitte der vorstehenden Abschnitte 12A mit den Verbindungsflächen 15i sind, eine höhere Dichte als ein Bereich um den Angussrestabschnitt 16 aufweisen. Der Restabschnitt 16 weist eine Vorsprungform auf, die sich über die gesamte Länge der langen Basis der trapezförmigen Installationsfläche 15hg erstreckt. In Abwandlungsbeispiel 1-1 bezeichnet der „Bereich um den Angussrestabschnitt 16“ einen Bereich, in dem der Abstand von der Fläche mit dem Restabschnitt 16 (Angussausbildungsfläche) nicht mehr als 1/5 des Abstands zwischen der Angussausbildungsfläche und der Oberseitenfläche 15ug auf einer Seite gegenüber der Angussausbildungsfläche beträgt. Das heißt, der Bereich um den Restabschnitt 16 umfasst die gesamte Installationsfläche 15hg. Dieses Kernelement 10A weist mit Ausnahme der spezifischen Abschnitte 13 und des Abschnitts, in dem der Restabschnitt 16 ausgebildet ist, die gleiche Ausgestaltung wie das Kernelement 10A der Ausführungsform 1 auf. Dieses Kernelement 10A wird beispielsweise hergestellt, indem ein Zuführungskanal verwendet wird, der an einer Position angeordnet ist, die der Installationsfläche 15hg des Kernelements 10A entspricht. In ähnlicher Weise weist die Drossel, die mit den Kernelementen 10A versehen ist, mit Ausnahme der spezifischen Abschnitte 13 und des Abschnitts, in dem im Kernelement 10A der Restabschnitt 16 ausgebildet ist, die gleiche Ausgestaltung wie die Drossel 100A der Ausführungsform 1 auf, weshalb die Beschreibung und Figuren davon entfallen. Bei dem Kernelement 10A des Abwandlungsbeispiels 1-1 ist der Restabschnitt 16 an der Installationsfläche 15hg des Basisabschnitts 11A ausgebildet, was es ermöglicht, die Dichte der spezifischen Abschnitte 13 zu erhöhen, die die Endabschnitte der vorstehenden Abschnitte 12A mit den Verbindungsflächen 15i sind. Entsprechend kann zum Verbessern der magnetischen Eigenschaft der magnetische Streufluss reduziert werden. Die Drossel 100A ist mit den Kernelementen 10A versehen und weist daher eine ausgezeichnete magnetische Eigenschaft auf.
Ausführungsform 2
In der Ausführungsform 1 und dem Abwandlungsbeispiel 1-1 wurden ein U-förmiges Kernelement 10A mit dem Basisabschnitt 11A und dem Paar vorstehende Abschnitte 12A und eine Drossel 100A beschrieben, die mit diesen Kernelementen 10A versehen ist (1 bis 3). In Ausführungsform 2 wird zunächst hauptsächlich unter Bezugnahme auf 4 ein E-förmiges Kernelement 10B mit einem Basisabschnitt 11B, einem inneren vorstehenden Abschnitt 12Bi und einem Paar äußere vorstehende Abschnitte 12Bs beschrieben. Anschließend wird unter Bezugnahme auf 5 eine Drossel 100B beschrieben, die mit den Kernelementen 10B versehen ist. In der nachfolgenden Beschreibung werden vor allem Ausgestaltungen beschrieben, die sich von Ausführungsform 1 unterscheiden, während die Beschreibung von Ausgestaltungen und Effekten, die denen von Ausführungsform 1 gleichen, wegfällt. Gleiches gilt für ein Hintergrundbeispiel, die an späterer Stelle beschrieben wird.
Kernelement
Allgemeiner Aufbau
Wenn das Kernelement 10B an einer Spule 2B angebracht ist (5), steht der Basisabschnitt 11B von der Endfläche der Spule 2B vor, ähnlich wie der Basisabschnitt 11A von Ausführungsform 1. Der Basisabschnitt 11B weist die Unterseitenfläche 15dg, eine Oberseitenfläche 15ug und eine äußere Endfläche 15o auf, die die Unterseitenfläche 15dg und die Oberseitenfläche 15ug verbindet. Die äußere Endfläche 15o weist einen ebenflächigen Abschnitt auf, der parallel zu einer inneren Verbindungsfläche 15ii (an späterer Stelle beschrieben) des inneren vorstehenden Abschnitts 12Bi ist. Der Basisabschnitt 11B weist eine dünne Prismaform auf. Der innere vorstehende Abschnitt 12Bi steht vom Basisabschnitt 11B in einer Richtung parallel zur Unterseitenfläche 15dg und in einer Richtung weg von der äußeren Endfläche 15o vor und ist in die Spule 2B eingeführt, wenn das Kernelement 10B an der Spule 2B angebracht ist. Der innere vorstehende Abschnitt 12Bi weist die innere Verbindungsfläche 15ii auf, die auf einer Seite gegenüber der äußeren Endfläche 15o des Basisabschnitts 11B angeordnet ist und in einem rechten Winkel von einem Magnetfluss geschnitten wird, der durch die Spule 2B angeregt wird. Der innere vorstehende Abschnitt 12Bi weist eine Quaderform auf, und seine Eckabschnitte sind abgerundet, so dass sie an die Innenumfangsfläche eines gewickelten Abschnitts 20c angepasst sind (5). Die äußeren vorstehenden Abschnitte 12Bs stehen von dem Basisabschnitt 11B in der Richtung parallel zur unteren Fläche 15dg am Außenumfang der Spule 2B vor, während der innere vorstehende Abschnitt 12Bi zwischen den äußeren vorstehenden Abschnitten 12Bs angeordnet ist. Die äußeren vorstehenden Abschnitte 12Bs weisen eine äußere Verbindungsfläche 15is auf, die auf einer Seite gegenüber der äußeren Endfläche 15o des Basisabschnitts 11B liegt und in einem rechten Winkel von einem Magnetfluss, der durch die Spule 2B angeregt wird, geschnitten wird, und eine Unterseitenfläche 15ds. Der äußere vorstehende Abschnitt 12Bs weist eine dünne Prismaform auf.
Die Oberseitenfläche 15ug des Basisabschnitts 11B ist mit Oberseitenflächen 15us der äußeren vorstehenden Abschnitte 12Bs bündig, und die Unterseitenfläche 15dg des Basisabschnitts 11B ist mit den Unterseitenflächen 15ds der äußeren vorstehenden Abschnitte 12Bs bündig. Diese Oberseitenflächen 15ug und 15us sind höher als die Oberseitenfläche 15ui des inneren vorstehenden Abschnitts 12Bi, und diese Unterseitenflächen 15dg und 15ds sind niedriger als die Unterseitenfläche 15di des inneren vorstehenden Abschnitts 12Bi. Wenn das Kernelement 10B an der Spule 2B angebracht ist, sind die Unterseitenfläche 15dg des Basisabschnitts 11B und die Unterseitenflächen 15ds der äußeren vorstehenden Abschnitte 12Bs mit der Unterseitenfläche der Spule 2B bündig. Das heißt, die Fläche des Kernelements 10B auf Seite des Installationsziels ist durch die Unterseitenfläche 15dg des Basisabschnitts 11B und die Unterseitenflächen 15ds des Paares äußere vorstehende Abschnitte 12Bs gebildet, und die Unterseitenfläche 15dg und die Unterseitenflächen 15ds bilden die Installationsfläche 15hg und Installationsflächen 15hs, die als Wärmeableitungsweg des Kernelements 10B dienen. Die Länge der äußeren vorstehenden Abschnitte 12Bs (Länge vom Basisabschnitt 11B in vorstehender Richtung) beträgt jeweils etwa die Hälfte der Länge des gewickelten Abschnitts 20c, und die Länge des inneren vorstehenden Abschnitts 12Bi ist etwas geringer als die äußeren vorstehenden Abschnitte 12Bs.
Spezifischer Abschnitt und Angussrestabschnitt
Ähnlich wie bei Ausführungsform 1 gehören zu Beispielen der Position, an der der spezifische Abschnitt 13 angeordnet ist, der untere Endabschnitt des Basisabschnitts 11B mit der Installationsfläche 15hg des Basisabschnitts 11B, die unteren Endabschnitte der äußeren vorstehenden Abschnitte 12Bs mit den Installationsflächen 15hs der äußeren vorstehenden Abschnitte 12Bs, der Endabschnitt des inneren vorstehenden Abschnitts 12Bi mit der inneren Verbindungsfläche 15ii und die Endabschnitte der äußeren vorstehenden Abschnitte 12Bs mit den äußeren Verbindungsflächen 15is. Dabei dienen der Endabschnitt des inneren vorstehenden Abschnitts 12Bi mit der inneren Verbindungsfläche 15ii, die Endabschnitte der äußeren vorstehenden Abschnitte 12Bs mit den äußeren Verbindungsflächen 15is und die unteren Endabschnitte der äußeren vorstehenden Abschnitte 12Bs mit den Installationsflächen 15hs des äußeren vorstehenden Abschnitts 12Bs als die Positionen der spezifischen Abschnitte 13. Der „Endabschnitt des inneren vorstehenden Abschnitts 12Bi“ bezeichnet einen Bereich, in dem die Länge von der inneren Verbindungsfläche 15ii nicht mehr als etwa 1/2 der Länge des inneren vorstehenden Abschnitts 12Bi beträgt. Der „Endabschnitt des äußeren vorstehenden Abschnitts 12Bs“ bezeichnet einen Bereich, in dem die Länge von der äußeren Verbindungsfläche 15is nicht mehr als etwa 1/2 der Länge des äußeren vorstehenden Abschnitts 12Bs beträgt. Der „untere Endabschnitt des äußeren vorstehenden Abschnitts 12Bs“ bezeichnet einen Bereich von der Installationsfläche 15hs bis zu etwa 1/2 der Höhe des äußeren vorstehenden Abschnitts 12Bs. Zu Beispielen für den Abschnitt, in dem der Restabschnitt 16 ausgebildet ist, gehören die Oberseitenfläche 15ug des Basisabschnitts 11B, die Unterseitenfläche 15dg des Basisabschnitts 11B und die äußere Endfläche 15o des Basisabschnitts 11B. Hier ist der Restabschnitt 16 auf der Seite der Oberseitenfläche 15ug (einer Position, an welcher der Abstand von der Installationsfläche 15hg etwa 5/7 des Abstands zwischen der Installationsfläche 15hg und der Oberseitenfläche 15ug beträgt) der äußeren Endfläche 15o des Basisabschnitts 11B ausgebildet. Dies ermöglicht es, die Dichte des oben genannten spezifischen Abschnitts 13 zu erhöhen. Der Restabschnitt 16 weist eine Vorsprungform auf, die sich in Breitenrichtung über die gesamte Länge der äußeren Endfläche 15o des Basisabschnitts 11B erstreckt. Die „Breitenrichtung“ bezeichnet eine Richtung, in welcher die zwei äußeren vorstehenden Abschnitte 12Bs parallel angeordnet sind. Das Kernelement 10B wird beispielsweise mithilfe eines Zuführungskanals hergestellt, der an einer Position angeordnet ist, die einem Abschnitt nahe der gegenüberliegenden Fläche 14 (Oberseitenfläche 15ug) auf einer Seite gegenüber der Installationsfläche 15hg an der äußeren Endfläche 15o des Basisabschnitts 11B entspricht. Ähnlich wie bei der Herstellung des Kernelements 10A der Ausführungsform 1 ist der Zuführungskanal dabei vorzugsweise an einer Position angeordnet entsprechend der Seite der gegenüberliegenden Fläche 14 der äußeren Endfläche 15o in Bezug auf eine Position, an der der Abstand von der Installationsfläche 15hg 2/3 des Abstands zwischen der Installationsfläche 15hg und der gegenüberliegenden Fläche 14 beträgt. Dabei ist der Zuführungskanal an einer Position angeordnet, die einer Position an der äußeren Endfläche 15o entspricht, an der der Abstand von der Installationsfläche 15hg etwa 5/7 des Abstands zwischen der Installationsfläche 15hg und der gegenüberliegenden Fläche 14 beträgt.
Drossel
Eine Drossel 100B weist eine Baugruppe 110B auf, die durch Zusammenbauen der Spule 2B mit dem einzelnen gewickelten Abschnitt 20c und eines Magnetkerns 1B erlangt wird, der durch die zwei Kernelemente 10B gleicher Form gebildet ist.
Spule
Der gewickelte Abschnitt 20c ist durch spiralförmiges Wickeln des Wicklungsdrahts 20w ausgestaltet, der ein einzelner fortlaufender Draht ohne Zusammenfügungsabschnitte ist. Beide Endabschnitte 20e des Wicklungsdrahts 20w sind auf einer Endseite der Spule 2B angeordnet. Im Speziellen ist einer der Endabschnitte 20e des Wicklungsdrahts 20w in radialer Richtung der Spule 2B auf einer Endseite der Spule 2B herausgezogen, und der andere Endabschnitt 20e des Wicklungsdrahts 20w ist gebogen, derart, dass er sich von der anderen Endseite der Spule 2B zu der einen Endseite erstreckt, und ist weiter auf der einen Endseite gebogen, derart, dass er in radialer Richtung der Spule herausgezogen ist. Da beide Endabschnitte 20e des Wicklungsdrahts 20w auf der einen Endseite der Spule 2B angeordnet sind, kann ohne Weiteres ein Kontaktelement oder dergleichen daran angebracht werden.
Magnetkern
Ähnlich wie bei dem Kernelement 10A von Ausführungsform 1 sind die Basisabschnitte 11B der Kernelemente 10B derart angeordnet, dass sie von den Endflächen der Spule 2B vorstehen, wenn die Kernelemente 10B an der Spule 2B angebracht sind. Die inneren vorstehenden Abschnitte 12Bi der Kernelemente 10B sind im Inneren des gewickelten Abschnitts 20c angeordnet, und die äußeren vorstehenden Abschnitte 12Bs der Kernelemente 10B sind am Außenumfang des gewickelten Abschnitts 20c angeordnet. Die Kernelemente 10B können aneinander gekoppelt sein, indem die äußeren Verbindungsflächen 15is der äußeren vorstehenden Abschnitte 12Bs mittels eines Klebstoffs miteinander verbunden sind. Dabei werden zwischen den inneren vorstehenden Abschnitten 12Bi Luftspalte ausgebildet.
Bei dem Kernelement 10B von Ausführungsform 2 ist der Restabschnitt 16 auf der Seite der Oberseitenfläche 15ug der äußeren Endfläche 15o des Basisabschnitts 11B ausgebildet, was es ermöglicht, die Dichte des spezifischen Abschnitts 13 mit der inneren Verbindungsfläche 15ii und die Dichten der spezifischen Abschnitte 13 mit den äußeren Verbindungsflächen 15is zu erhöhen. Daher kann durch Reduzieren des magnetischen Streuflusses die magnetische Eigenschaft verbessert werden. Darüber hinaus lässt sich die Dichte der spezifischen Abschnitte 13 mit den Installationsflächen 15hs der äußeren vorstehenden Abschnitte 12Bs erhöhen. Somit kann die Wärmeableitungseigenschaft verbessert werden. Die Drossel 100B ist mit den Kernelementen 10B versehen und weist daher eine ausgezeichnete magnetische Eigenschaft und Wärmeableitungseigenschaft auf.
Hintergrundbeispiel
In Ausführungsform 1 und Abwandlungsbeispiel 1-1 wurden ein U-förmiges Kernelement und eine Drossel beschrieben, die mit derartigen U-förmigen Kernelementen versehen ist, und in Ausführungsform 2 wurden ein E-förmiges Kernelement und eine Drossel beschrieben, die mit derartigen E-förmigen Kernelementen versehen ist. In dem Hintergrundbeispiel wird zunächst hauptsächlich unter Bezugnahme auf 6 ein Kernelement 10C mit einer Säulenform beschrieben, dessen Oberseitenfläche und Unterseitenfläche im Wesentlichen kuppelförmig sind (modifizierte Trapezform, wobei der Querschnitt von der Verbindungsfläche nach außen hin abnimmt). Anschließend wird unter Bezugnahme auf 7 eine Drossel 100C beschrieben, die mit den Kernelementen 10C versehen ist.
Kernelement
Allgemeiner Aufbau
Bei Anbringung an die Spule 2A steht das Kernelement 10C von der Endfläche der Spule 2A vor (liegt an dieser frei). Das Kernelement 10C weist die Installationsfläche 15hg, die Oberseitenfläche 15ug, die äußere Endfläche 15o, die die Installationsfläche 15hg und die Oberseitenfläche 15ug verbindet, und eine innere Endfläche mit der Verbindungsfläche 15i auf, die von einem Magnetfluss geschnitten wird, der von der Spule 2A angeregt wird. Die äußere Endfläche 15o weist einen ebenflächigen Abschnitt, der parallel zu der Verbindungsfläche 15i ist und in der Mitte angeordnet ist, und gekrümmte Abschnitte auf, die auf beiden Seiten des ebenflächigen Abschnitts angeordnet sind. Wenn die Kernelemente 10C mit anderen Kernelementen (innere Kernabschnitte 31) und der Spule 2A (7) zusammengebaut sind, sind die Oberseitenflächen 15ug der Kernelemente 10C mit den Oberseitenflächen der inneren Kernabschnitte 31 bündig. Die Unterseitenflächen 15dg der Kernelemente 10C sind niedriger als die Unterseitenflächen der inneren Kernabschnitte 31 und mit der Unterseitenfläche der Spule 2A bündig. Das heißt, die Fläche des Kernelements 10C auf der Installationszielseite ist durch die Unterseitenfläche 15dg gebildet, und diese Unterseitenfläche 15dg bildet die Installationsfläche 15hg, die als ein Wärmeableitungsweg des Kernelements 10C dient.
Spezifischer Abschnitt und Angussrestabschnitt
Zu Beispielen für die Position des spezifischen Abschnitts 13 gehören die unteren Endabschnitte der Kernelemente 10C mit den Installationsflächen 15hg und die Endabschnitte der Kernelemente 10C mit den Verbindungsflächen 15i. Hier dienen die unteren Endabschnitte und die Endabschnitte als die Positionen der spezifischen Abschnitte 13. Der „untere Endabschnitt des Kernelements 10C mit der Installationsfläche 15hg“ bezeichnet einen Bereich von der Installationsfläche 15hg bis zu nicht mehr als etwa 1/10 der Höhe des Kernelements 10C. Der „Endabschnitt des Kernelements 10C mit der Verbindungsfläche 15i“ bezeichnet einen Bereich, in dem der Abstand von der Verbindungsfläche 15i nicht mehr als etwa 1/20 des Abstands zwischen der Verbindungsfläche 15i und der gegenüberliegenden Fläche 14 (äußere Endfläche 15o) beträgt. Zu Beispielen für den Abschnitt, in dem der Angussrestabschnitt 16 ausgebildet ist, gehören die Oberseitenfläche 15ug des Kernelements 10C und die äußere Endfläche 15o des Kernelements 10C. Wenn die spezifischen Abschnitte 13 an mehreren Positionen angeordnet sind, etwa sowohl am unteren Endabschnitt als auch am Endabschnitt, wie in diesem Hintergrundbeispiel, ist der Restabschnitt 16 vorzugsweise auf der Seite der äußeren Endfläche 15o der Oberseitenfläche 15ug oder auf der Seite der Oberseitenfläche 15ug der äußeren Endfläche 15o ausgebildet. Hier ist der Angussrestabschnitt 16 auf der Seite der Oberseitenfläche 15ug der äußeren Endfläche 15o (ebenflächiger Abschnitt) des Kernelements 10C ausgebildet. Der Restabschnitt 16 weist eine Vorsprungform auf, die sich in Breitenrichtung über die gesamte Länge des oben genannten ebenflächigen Abschnitts erstreckt. Die „Breitenrichtung“ bezeichnet eine Richtung, in welcher die zwei inneren Kernabschnitte 31 parallel angeordnet sind. Das Kernelement 10C wird beispielsweise hergestellt, indem ein Zuführungskanal verwendet wird, der an einer Position angeordnet ist, die zum Beispiel der Seite der Oberseitenfläche 15ug der äußeren Endfläche 15o entspricht.
Drossel
Die Drossel 100C weist eine Baugruppe 110C auf, die durch Zusammenbauen der Spule 2A mit dem Paar gewickelte Abschnitte 20a und 20b, die die gleichen wie in Ausführungsform 1 sind, und eines Magnetkerns 1C erlangt wird, der durch mehrere Kernelemente gebildet ist, die das oben genannte Kernelement 10C umfassen. Im Speziellen weist der Magnetkern 1C ein Paar Kernelemente (im Folgenden als „innere Kernabschnitte 31“ bezeichnet), das im Inneren der gewickelten Abschnitte 20a und 20b angeordnet ist, und das Paar Kernelemente 10C auf, an dem die gewickelten Abschnitte 20a und 20b nicht angeordnet sind, wobei die Kernelemente 10C von den gewickelten Abschnitten 20a und 20b vorstehen (freiliegen).
Magnetkern
Der Magnetkern 1C ist in Ringform durch Aneinanderfügen von vier Abschnitten zusammengebaut, das heißt, durch Aneinanderfügen der Verbindungsfläche 15i (innere Endfläche) eines der Kernelemente 10C zu den einen Endflächen des Paares innere Kernabschnitte 31 und der Verbindungsfläche 15i des anderen Kernelements 10C zu den anderen Endflächen des Paares innere Kernabschnitte 31. Wenn die Spule 2A erregt wird, bilden diese inneren Kernabschnitte 31 und die Kernelemente 10C einen ringförmigen geschlossenen Magnetkreis. Die inneren Kernabschnitte 31 weisen jeweils eine Säulenform mit einer Außenform auf, die mit der jeweiligen Innenumfangsform der gewickelten Abschnitte 20a und 20b zusammenpasst (hier eine Form, die durch Abrunden der Eckabschnitte eines Quaders erlangt wird (untere Darstellung in 7)). Die Kernelemente 10C weisen jeweils eine Säulenform auf, deren Oberseitenfläche und Unterseitenfläche im Wesentlichen kuppelförmig sind, wie oben beschrieben.
Die inneren Kernabschnitte 31 sind jeweils ein laminierter Körper, bei welchem mehrere Kernstücke 31m und Spaltmaterialien 31g, die aus einem Material mit einer geringeren magnetischen Permeabilität als das Kernstück 31m hergestellt sind, in laminierter Weise alternierend angeordnet sind. Mindestens eins der Kernstücke 31m der inneren Kernabschnitte 31 kann durch das oben beschriebene Verbundmaterial gebildet sein.
Bei dem Kernelement 10C des Hintergrundbeispiels ist der Restabschnitt 16 auf der Seite der Oberseitenfläche 15ug der äußeren Endfläche 15o des Kernelements 10C ausgebildet, was es ermöglicht, die Dichten des spezifischen Abschnitts 13 mit der inneren Verbindungsfläche 15i und die Dichten der spezifischen Abschnitte 13 mit der Installationsfläche 15hg zu erhöhen. Daher können die magnetische Eigenschaft und die Wärmeableitungseigenschaft verbessert werden. Die Drossel 100C ist mit den Kernelementen 10C versehen und weist daher eine ausgezeichnete magnetische Eigenschaft und Wärmeableitungseigenschaft auf.
Testbeispiele
Ein Gemisch, das weichmagnetisches Pulver und ein Harz enthielt, wurde durch einen Zuführungskanal in eine Form eingespritzt, um ein Kernelement herzustellen. Das Kernelement wurde in mehrere Abschnitte geteilt und die jeweilige Dichte der Abschnitte wurde gemessen.
Probe Nr. 1
Als ein Kernelement der Probe Nr. 1 wurden drei U-förmige Kernelementproben hergestellt, die den Basisabschnitt und das Paar vorstehende Abschnitte aufwiesen, die in Ausführungsform 1 und Abwandlungsbeispiel 1-1 beschrieben wurden, wie in 8 gezeigt. Es wurde ein Zuführungskanal bereitgestellt, derart, dass der Angussrestabschnitt des erlangten Kernelements beim Herstellen des Kernelements an der Unterseitenfläche des Kernelements ausgebildet wurde.
Probe Nr. 2
Als ein Kernelement der Probe Nr. 2 wurden drei E-förmige Kernelementproben hergestellt, die den Basisabschnitt, den inneren vorstehenden Abschnitt und das Paar äußere vorstehende Abschnitte aufwiesen, die in Ausführungsform 2 oben beschrieben wurden, wie in 9 gezeigt. Es wurde ein Zuführungskanal bereitgestellt, derart, dass der Angussrestabschnitt des erlangten Kernelements beim Herstellen des Kernelements im Wesentlichen in der Mitte der äußeren Endfläche des Kernelements in Höhenrichtung ausgebildet wurde.
Messung der Dichte
Die Kernelementproben der Proben Nr. 1 und 2 wurden jeweils in mehrere Abschnitte geteilt und die jeweilige Dichte der Abschnitte wurde gemessen. Gestrichelte Linien mit einer Folge aus je einem langen und zwei kurzen Strichen in 8 und 9 geben Schnittabschnitte an und eingekreiste Zahlen geben Abschnittsnummern an.
Wie in 8 gezeigt, wurden in den Proben 1 bis 3 von Probe Nr. 1 insgesamt elf unterteilte Stücke hergestellt, indem der Basisabschnitt in Höhenrichtung in drei Abschnitte unterteilt wurde und jeder vorstehende Abschnitt gleichmäßig in zwei Abschnitte in vorstehender Richtung und zwei Abschnitte in Höhenrichtung unterteilt wurde. Ein Abschnitt des Basisabschnitts, der den Zuführungskanal des Basisabschnitts aufwies und sich von der Unterseitenfläche des Basisabschnitts zu den Unterseitenflächen der vorstehenden Abschnitte erstreckt, diente als Nr. 1, ein Abschnitt, der die Hälfte des Basisabschnitts ohne den Abschnitt Nr. 1 auf der Unterseitenflächenseite in Höhenrichtung betrug, diente als Nr. 2, und ein Abschnitt, der die Hälfte der Oberseitenflächenseite betrug, diente als Nr. 3. Abschnitte auf der Basisabschnittsseite und der Unterseitenflächenseite der vorstehenden Abschnitte dienten jeweils als Nr. 4 und 5, Abschnitte auf der Oberseitenflächenseite in Bezug auf die Abschnitte Nr. 4 und 5 dienten jeweils als Nr. 6 und 7, Abschnitte auf der Verbindungsflächenseite (Endflächenseite) und der Unterseitenflächenseite der vorstehenden Abschnitte dienten jeweils als Nr. 8 und 9, und Abschnitte auf der Oberseitenflächenseite dienten jeweils als Nr. 10 und 11.
Wie in 9 gezeigt, wurden in den Proben 1 bis 3 von Probe Nr. 2 insgesamt dreizehn unterteilte Stücke hergestellt, indem der Basisabschnitt in drei Abschnitte in Höhenrichtung unterteilt wurde, der innere vorstehende Abschnitt gleichmäßig in zwei Abschnitte in vorstehender Richtung unterteilt wurde und jeder äußere vorstehende Abschnitt gleichmäßig in zwei Abschnitte in vorstehender Richtung und zwei Abschnitte in Höhenrichtung unterteilt wurde. Ein Abschnitt, der den Angussrestabschnitt (mittlerer Abschnitt der äußeren Endfläche in Höhenrichtung) aufwies und bei welchem die Länge in Höhenrichtung im Wesentlichen dieselbe wie die Länge des inneren vorstehenden Abschnitts war, diente als Nr. 1, ein Abschnitt auf der Oberseitenflächenseite des Basisabschnitts in Bezug auf Abschnitt Nr. 1 diente als Nr. 2, und ein Abschnitt auf der Unterseitenflächenseite des Basisabschnitts in Bezug auf Abschnitt Nr. 1 diente als Nr. 3. Ein Abschnitt auf der Basisabschnittseite des inneren vorstehenden Abschnitts diente als Nr. 4, und ein Abschnitt auf der Endflächenseite in Bezug auf den Basisabschnitt diente als Nr. 9. Außerdem dienten Abschnitte auf der Basisabschnittsseite und der Oberseitenflächenseite der äußeren vorstehenden Abschnitte jeweils als Nr. 5 und 6, und Abschnitte auf der Unterseitenflächenseite in Bezug auf die Abschnitte Nr. 5 und 6 dienten jeweils als Nr. 7 und 8. Abschnitte auf einer Seite gegenüber dem Basisabschnitt und auf der Unterseitenflächenseite der vorstehenden Abschnitte dienten jeweils als Nr. 10 und 11, und Abschnitte auf der Unterseitenflächenseite in Bezug auf die Abschnitte Nr. 10 und 11 dienten jeweils als Nr. 12 und 13.

In Bezug auf die Proben Nr. 1 und 2 wurden die Dichten (g/cm³) der Abschnitte der hergestellten Proben, die Mittelwerte (g/cm³) der jeweiligen Abschnitte in allen Proben und die Zunahmeverhältnisse (%) der durchschnittlichen Dichtewerte der anderen Abschnitte als Abschnitt Nr. 1 (Abschnitte Nr. 2 bis 11 in Probe Nr. 1 und Abschnitte Nr. 2 bis 13 in Probe Nr. 2) relativ zum durchschnittlichen Dichtewert von Abschnitt Nr. 1 berechnet. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse der oben genannten Dichten, Durchschnittswerte und Zunahmeverhältnisse bei Probe Nr. 1, und Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse der oben genannten Dichten, Durchschnittswerte und Zunahmeverhältnisse bei Probe Nr. 2. In den Tabellen 1 und 2 wurde die dritte Dezimalstelle abgerundet. Außerdem zeigt 10 ein Kurvendiagramm, das die Ergebnisse der oben genannten Dichten und Durchschnittswerte in Probe Nr. 1 darstellt, und 11 zeigt ein Kurvendiagramm, das die Ergebnisse der oben genannten Dichten und Durchschnittswerte in Probe Nr. 2 darstellt. In 10 und 11 gibt die horizontale Achse die Abschnittsnummern und die vertikale Achse die Dichte (g/cm³) an. In 10 und 11 gibt ein weißer Kreis das Ergebnis von Probe 1, ein Kreuz das Ergebnis von Probe 2, ein weißes Dreieck das Ergebnis von Probe 3 und ein schwarzes Viereck den Durchschnittswert der Ergebnisse der Proben 1 bis 3 an. Tabelle 1

Abschnitt Nr.	Dichte (g/cm³)				Zunahmeverhältnis relativ zu Abschnitt 1 (%)
Abschnitt Nr.	Probe 1	Probe 2	Probe 3	Durchschnittswert	Zunahmeverhältnis relativ zu Abschnitt 1 (%)
1	5,47	5,47	5,50	5,48	0,00
2	5,55	5,55	5,54	5,55	1,20
3	5,59	5,59	5,58	5,59	1,92
4	5,52	5,57	5,55	5,55	1,24
5	5,55	5,54	5,55	5,55	1,19
6	5,57	5,58	5,56	5,57	1,62
7	5,56	5,58	5,56	5,57	1,55
8	5,59	5,64	5,61	5,61	2,43
9	5,58	5,62	5,62	5,61	2,28
10	5,62	5,61	5,62	5,62	2,46
11	5,61	5,64	5,61	5,62	2,52

Tabelle 2

Abschnitt Nr.	Dichte (g/cm³)				Zunahmeverhältnis relativ zu Abschnitt 1 (%)
Abschnitt Nr.	Probe 1	Probe 2	Probe 3	Durchschnittswert	Zunahmeverhältnis relativ zu Abschnitt 1 (%)
1	5,56	5,55	5,55	5,55	0,00
2	5,59	5,57	5,58	5,58	0,41
3	5,58	5,59	5,58	5,58	0,52
4	5,60	5,60	5,58	5,59	0,68
5	5,60	5,58	5,59	5,59	0,68
6	5,60	5,60	5,58	5,59	0,70
7	5,59	5,62	5,59	5,60	0,79
8	5,60	5,61	5,61	5,61	0,91
9	5,60	5,62	5,61	5,61	0,95
10	5,61	5,61	5,60	5,61	0,95
11	5,61	5,62	5,60	5,61	1,02
12	5,61	5,62	5,60	5,61	0,96
13	5,61	5,62	5,61	5,61	1,07

Wie in Tabelle 1 und 10 sowie Tabelle 2 und 11 gezeigt, wurde sowohl in Probe Nr. 1 als auch Probe Nr. 2 festgestellt, dass die Abschnitte eine unterschiedliche Dichte aufwiesen. Es wurde festgestellt, dass in Probe Nr. 1 die Abschnitte entfernt vom Zuführungskanal, wie etwa die Abschnitte Nr. 8 bis 11, tendenziell eine eher höhere Dichte als die Abschnitte in der Nähe des Angusses aufwiesen, wie etwa die Abschnitte Nr. 1, 2, 4 und 5. Dagegen wurde festgestellt, dass auch in Probe Nr. 2 Abschnitte entfernt vom Zuführungskanal, wie etwa die Abschnitte Nr. 7 bis 13, tendenziell eine eher höhere Dichte als die Abschnitte in der Nähe des Zuführungskanals aufwiesen, wie etwa die Abschnitte Nr. 1 bis 3.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Das Kernelement gemäß der vorliegenden Erfindung findet vorteilhafterweise Anwendung bei verschiedenen Arten von Wandlern wie etwa in Fahrzeugen installierten Wandlern (typischerweise Gleichstromwandlern), die in Fahrzeugen, darunter Hybridfahrzeugen, Plug-in-Hybridfahrzeugen, Elektrofahrzeugen und Brennstoffzellenfahrzeugen und dergleichen installiert werden, sowie Wandlern für eine Klimaanlage sowie bei Kernen, die in Drosseln vorgesehen sind, die in Komponenten von Stromrichtereinrichtungen benutzt werden. Das Verfahren zum Herstellen eines Kernelements gemäß der vorliegenden Erfindung kann in vorteilhafterweise zum Herstellen der oben genannten Kernelemente verwendet werden. Die Drossel gemäß der vorliegenden Erfindung findet vorteilhafterweise Anwendung bei verschiedenen Arten von Wandlern wie etwa in Fahrzeugen installierten Wandlern (typischerweise Gleichstromwandlern), die in Fahrzeuge wie z. B. Hybridfahrzeugen, Plug-in-Hybridfahrzeugen, Elektrofahrzeugen, Brennstoffzellenfahrzeugen und dergleichen installiert werden, sowie Wandlern für eine Klimaanlage und Komponenten von Stromrichtereinrichtungen.
Bezugszeichenliste

10A, 10B, 10C: Kernelement
11A, 11B: Basisabschnitt
12A: vorstehender Abschnitt
12Bi: innerer vorstehender Abschnitt
12Bs: äußerer vorstehender Abschnitt
13: spezifischer Abschnitt
13f: spezifische Fläche
14: gegenüberliegende Fläche
15ug, 15ui, 15us: Oberseitenfläche
15dg, 15di, 15ds: Unterseitenfläche
15hg, 15hs: Installationsfläche
15i: Verbindungsfläche
15ii: innere Verbindungsfläche
15is: äußere Verbindungsfläche
15o: äußere Endfläche
16: Restabschnitt
100A, 100B, 100C: Drossel
110A, 110B, 110C: Baugruppe
1A, 1B, 1C: Magnetkern
2A, 2B: Spule
20a, 20b, 20c: gewundener Abschnitt
20r: Kopplungsabschnitt
20w: Wicklungsdraht
20e: Endabschnitt
31: Innenkernabschnitt
31m: Kernstück
31g: Spaltmaterial
4: Wärmeableitplatte
41: Flanschabschnitt
41h: Durchgangsbohrung
5: Anfügungsschicht

Claims

Kernelement (10A), das durch Formen eines Gemischs gebildet ist, welches weichmagnetisches Pulver und ein Harz enthält, wobei das Kernelement (10A) Folgendes aufweist: einen spezifischen Abschnitt (13), der als spezifische Fläche (13f) eine Installationsfläche (15hg), die einem Objekt zugewandt ist, an dem das Kernelement (10A) installiert werden soll, und/oder eine Verbindungsfläche (15i), die von einem von einer Spule (2A) angeregten Magnetfluss geschnitten wird, aufweist, und eine gegenüberliegende Fläche (14) auf einer Seite gegenüber der spezifischen Fläche (13f), wobei der spezifische Abschnitt (13) eine höhere Dichte als ein Bereich um die gegenüberliegende Fläche (14) aufweist, wobei das Kernelement (10A) durch Einspritzen des Gemischs durch einen Zuführungskanal in eine Form geformt ist, wobei das Kernelement (10A) einen Angussrestabschnitt (16) aufweist, der näher an der gegenüberliegenden Fläche (14) als an der spezifischen Fläche (13f) an einer Außenfläche des Kernelements (10A) angeordnet ist, und wobei der spezifische Abschnitt (13) eine höhere Dichte als ein Bereich um den Restabschnitt (16) aufweist, wobei das Kernelement (10A) aufweist: einen Basisabschnitt (11A), der die Installationsfläche (15hg), die der Installationsfläche (15hg) gegenüberliegende Fläche (15ug, 14) und die äußere Endfläche (15o) aufweist, welche die Installationsfläche (15hg) und die der Installationsfläche (15hg) gegenüberliegende Fläche (15ug, 14) verbindet, und ein Paar vorstehende Abschnitte (12A), das auf einer Seite gegenüber der äußeren Endfläche (15o) die Verbindungsfläche (15i) aufweist, von dem Basisabschnitt (11A) in einer Richtung parallel zur Installationsfläche (15hg, 15hs) vorsteht und in die Spule (2A) einführbar ist, wobei der Restabschnitt (16) an der gegenüberliegenden Fläche (14) der äußeren Endfläche (15o) ausgebildet ist.
Kernelement (10B), das durch Formen eines Gemischs gebildet ist, welches weichmagnetisches Pulver und ein Harz enthält, wobei das Kernelement (10B) Folgendes aufweist: einen spezifischen Abschnitt (13), der als spezifische Fläche (13f) eine Installationsfläche (15hg, 15hs), die einem Objekt zugewandt ist, an dem das Kernelement (10B) installiert werden soll, und/oder eine Verbindungsfläche (15i), die von einem von einer Spule (2B) angeregten Magnetfluss geschnitten wird, aufweist, und eine gegenüberliegende Fläche (14) auf einer Seite gegenüber der spezifischen Fläche (13f), wobei der spezifische Abschnitt (13) eine höhere Dichte als ein Bereich um die gegenüberliegende Fläche (14) aufweist, wobei das Kernelement (10B) durch Einspritzen des Gemischs durch einen Zuführungskanal in eine Form geformt ist, wobei das Kernelement (10B) einen Angussrestabschnitt (16) aufweist, der näher an der gegenüberliegenden Fläche (14) als an der spezifischen Fläche (13f) an einer Außenfläche des Kernelements (10B) angeordnet ist, und wobei der spezifische Abschnitt (13) eine höhere Dichte als ein Bereich um den Restabschnitt (16) aufweist, wobei das Kernelement (10B) aufweist: einen Basisabschnitt (11B), der die Installationsfläche (15hg, 15hs), die der Installationsfläche (15hg, 15hs) gegenüberliegende Fläche (14) und die äußere Endfläche (15o) aufweist, welche die Installationsfläche (15hg, 15hs) und die der Installationsfläche (15hg, 15hs) gegenüberliegende Fläche (14) verbindet, einen inneren vorstehenden Abschnitt (12Bi), der auf einer Seite gegenüber der äußeren Endfläche (150) die Verbindungsfläche (15i) aufweist, von dem Basisabschnitt (11B) in einer Richtung parallel zur Installationsfläche (15hg, 15hs) vorsteht und in die Spule (2B) einführbar ist; und ein Paar äußere vorstehende Abschnitte (12Bs), das von dem Basisabschnitt (11B) in der Richtung parallel zur Installationsfläche (15hg, 15hs) an einem Außenumfang der Spule (2B) vorsteht, wobei der innere vorstehende Abschnitt (12Bi) zwischen den äußeren vorstehenden Abschnitten (12Ba) angeordnet ist, wobei der Restabschnitt (16) an der gegenüberliegenden Fläche (14) der äußeren Endfläche (150) ausgebildet ist.
Kernelement (10A, 10B) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die spezifische Fläche (13f) die Installationsfläche (15hg, 15hs) umfasst und der Restabschnitt (16) an einer äußeren Endfläche (150) ausgebildet ist, die die Installationsfläche (15hg, 15hs) und eine der Installationsfläche (15hg, 15hs) gegenüberliegende Fläche (14) verbindet.
Kernelement (10A, 10B) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die spezifische Fläche (13f) die Verbindungsfläche (15i) umfasst und der Restabschnitt (16) an einer der Verbindungsfläche (15i) gegenüberliegenden Fläche (14) gegenüberliegende Fläche (14) ausgebildet ist.
Kernelement (10A, 10B) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, aufweisend: eine äußere Endfläche (15o), die die Installationsfläche (15hg, 15hs) und die gegenüberliegende Fläche (14) verbindet, wobei der Restabschnitt (16) ausgebildet ist an der gegenüberliegenden Fläche (14) der äußeren Endfläche (150) in Bezug auf eine Position, an der ein Abstand von der Installationsfläche (15hg, 15hs) 2/3 eines Abstands zwischen der Installationsfläche (15hg, 15hs) und der gegenüberliegenden Fläche (14) beträgt.
Drossel (100A, 100B), die aufweist: eine Spule (2A, 2B), die durch Aufwickeln eines Wicklungsdrahts (20w) entstanden ist, und einen Magnetkern (1A, 1B), in dem die Spule (2A, 2B) angeordnet ist, wobei mindestens ein Abschnitt des Magnetkerns (1A, 1B) durch das Kernelement (10A, 10B) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 gebildet ist.
Verfahren zum Herstellen eines Kernelements (10A), aufweisend: einen Schritt des Formens eines Kernelements (10A) durch Einspritzen eines Gemischs, das weichmagnetisches Pulver und ein Harz enthält, durch einen Zuführungskanal in eine Form und Härten des Harzes, wobei die Form aufweist: eine spezifische Innenumfangsfläche zum Formen einer spezifischen Fläche (13f), die unter den Flächen des Kernelements (10A) eine Installationsfläche (15hg), die einem Objekt zugewandt ist, an dem das Kernelement (10A) installiert werden soll, und/oder eine Verbindungsfläche (15i), die von einem Magnetfluss geschnitten wird, der von einer Spule (2A) angeregt wird, umfasst, und eine gegenüberliegende Innenumfangsfläche zum Formen einer gegenüberliegenden Fläche (14) auf einer Seite gegenüber der spezifischen Fläche (13f), wobei der Zuführungskanal in der Form näher an der gegenüberliegenden Innenumfangsfläche als an der spezifischen Innenumfangsfläche angeordnet ist, wobei das Kernelement (10A) aufweist: einen Basisabschnitt (11A), der die Installationsfläche (15hg), eine der Installationsfläche (15hg) gegenüberliegende Fläche und die äußere Endfläche (150) aufweist, die die Installationsfläche (15hg) und die der Installationsfläche (15hg) gegenüberliegende Fläche (14) verbindet, und ein Paar vorstehende Abschnitte(12A), das auf einer Seite gegenüber der äußeren Endfläche (150) die Verbindungsfläche (15i) aufweist, von dem Basisabschnitt (11A) in einer Richtung parallel zur Installationsfläche (15hg, 15hs) vorsteht und in die Spule (2A) einführbar ist, wobei der Zuführungskanal an einer Position vorgesehen ist, die der Seite der gegenüberliegenden Fläche (14) der äußeren Endfläche (150) entspricht.
Verfahren zum Herstellen eines Kernelements (10B), aufweisend: einen Schritt des Formens eines Kernelements (10B) durch Einspritzen eines Gemischs, das weichmagnetisches Pulver und ein Harz enthält, durch einen Zuführungskanal in eine Form und Härten des Harzes, wobei die Form aufweist: eine spezifische Innenumfangsfläche zum Formen einer spezifischen Fläche (13f), die unter den Flächen des Kernelements (10B) eine Installationsfläche (15hg, 15hs), die einem Objekt zugewandt ist, an dem das Kernelement (10B) installiert werden soll, und/oder eine Verbindungsfläche (15i), die von einem Magnetfluss geschnitten wird, der von einer Spule (2B) angeregt wird, umfasst, und eine gegenüberliegende Innenumfangsfläche zum Formen einer gegenüberliegenden Fläche (14) auf einer Seite gegenüber der spezifischen Fläche (13f), wobei der Zuführungskanal in der Form näher an der gegenüberliegenden Innenumfangsfläche als an der spezifischen Innenumfangsfläche angeordnet ist, wobei das Kernelement (10B) aufweist: einen Basisabschnitt (11B), der die Installationsfläche (15hg, 15hs), eine der Installationsfläche (15hg, 15hs) gegenüberliegende Fläche (14) und die äußere Endfläche (150) aufweist, die die Installationsfläche (15hg, 15hs) und die der Installationsfläche (15hg, 15hs) gegenüberliegende Fläche (14) verbindet, einen inneren vorstehenden Abschnitt (12Bi), der auf einer Seite gegenüber der äußeren Endfläche (150) die Verbindungsfläche (15i) aufweist, von dem Basisabschnitt (11B) in einer Richtung parallel zur Installationsfläche (15hg, 15hs) vorsteht und in die Spule (2B) einführbar ist; und ein Paar äußere vorstehende Abschnitte (12Bs), das von dem Basisabschnitt (11B) in der Richtung parallel zur Installationsfläche (15hg, 15hs) an einem Außenumfang der Spule (2B) vorsteht, wobei der innere vorstehende Abschnitt (12Bi) zwischen den äußeren vorstehenden Abschnitten (12Bs) angeordnet ist, wobei der Zuführungskanal an einer Position vorgesehen ist, die der Seite der gegenüberliegenden Fläche (14) der äußeren Endfläche (150) entspricht.
Verfahren zum Herstellen eines Kernelements (10A, 10B) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei das Kernelement (10A, 10B) die Installationsfläche (15hg, 15hs), eine der Installationsfläche (15hg, 15hs) gegenüberliegende Fläche (14) und eine äußere Endfläche (150) aufweist, die die Installationsfläche (15hg, 15hs) und die der Installationsfläche (15hg, 15hs) gegenüberliegende Fläche (14) verbindet, und der Zuführungskanal an einer Position vorgesehen ist, die der äußeren Endfläche (150) entspricht.
Verfahren zum Herstellen eines Kernelements (10A, 10B) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Kernelement (10A, 10B) die Verbindungsfläche (15i) und eine der Verbindungsfläche (15i) gegenüberliegende Fläche (14) aufweist und der Zuführungskanal an einer Position vorgesehen ist, die der der Verbindungsfläche (15i) gegenüberliegenden Fläche (14) entspricht.
Verfahren zum Herstellen eines Kernelements (10A, 10B) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das Kernelement (10A, 10B) die Installationsfläche (15hg, 15hs), die der Installationsfläche (15hg, 15hs) gegenüberliegende Fläche (14) und die äußere Endfläche (150) aufweist, die die Installationsfläche (15hg, 15hs) und die der Installationsfläche (15hg, 15hs) gegenüberliegende Fläche (14) verbindet, und der Zuführungskanal vorgesehen ist an einer Position entsprechend der Seite der gegenüberliegenden Fläche (14) der äußeren Endfläche (150) in Bezug auf eine Position, an der ein Abstand von der Installationsfläche (15hg, 15hs) 2/3 eines Abstands zwischen der Installationsfläche (15hg, 15hs) und der gegenüberliegenden Fläche (14) beträgt.