DE112019001341T5

DE112019001341T5 - Drosselspule

Info

Publication number: DE112019001341T5
Application number: DE112019001341.6T
Authority: DE
Inventors: Tomohito Fukuda; Takashi Kumagai; Hideo Noda; Kazuyuki Shibata; Masanori Kageyama
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-03-15
Filing date: 2019-03-06
Publication date: 2020-11-26
Also published as: JP2021176205A; JPWO2019176686A1; JP6929441B2; WO2019176686A1; JP7138752B2; CN111819644A; CN111819644B; US20210065957A1

Abstract

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Drosselspule mit Kernen mit höherer Wärmeabführung und eine Spule mit geringerem Wirbelstromverlust anzugeben. Eine Drosselspule (1) gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: eine Vielzahl von geteilten Kernen (10) mit einer Form, die durch Unterteilen eines ringförmigen Kerns in einer Umfangsrichtung erhalten wird, wobei die geteilten Kerne aus einem weichmagnetischen Material hergestellt sind; ein Kernspaltteil (20), das zwischen den geteilten Kernen (10) in dem ringförmigen Kern angeordnet ist, der durch Kombinieren der Vielzahl von geteilten Kernen (10) gebildet ist, wobei das Kernspaltteil (20) aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt ist; ringförmige wärmeabführende Gehäuse (30, 31), die die geteilten Kerne (10) und das Kernspaltteil (20) aufnehmen; und eine Spule (90), die um die wärmeabführenden Gehäuse (30, 31) gewickelt ist, wobei die wärmeabführenden Gehäuse (30, 31) aus einem Material hergestellt sind, dessen Wärmeleitfähigkeit so hoch wie 100 W/(mK) oder größer ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Drosselspule.
Hintergrund
In den letzten Jahren ist die Nachfrage nach Verkleinerung von Leistungswandlern und einer Erhöhung der Leistung gestiegen. Es ist allgemein bekannt, dass die Erhöhung der Schaltfrequenz eines in einem Leistungswandler enthaltenen Halbleiterelements eine in dem Leistungswandler enthaltene Drossel verkleinern kann. Eine Erhöhung der Schaltfrequenz erhöht jedoch die in den Kernen der Drosselspule erzeugte Wärmemenge. Außerdem wird durch die Verkleinerung der Drosselspule die Wärmeabführungsfläche reduziert. Somit verringert sich die Wärmeabführung von den Kernen.
Darüber hinaus werden die Kerne herkömmlicher Drosselspulen mit einem Harzgehäuse mit geringer Wärmeleitfähigkeit bedeckt. Um das Harzgehäuse wird eine Spule aus Kupfer oder Aluminium gewickelt. Dadurch wird ein hoher thermischer Widerstand von den Kernen der Drosselspule zur Atmosphäre außerhalb der Spule und eine geringe Wärmeabführung zum Problem.
In der Drosselspule werden in den magnetischen Pfaden der Kerne Lücken (im Folgenden als „Kernspalten“ bezeichnet) gebildet, um die gewünschten elektrischen Eigenschaften zu erhalten. Die Verknüpfung des aus den Kernspalten entweichenden magnetischen Flusses mit der gewickelten Spule verursacht einen Wirbelstromverlust in der Spule. Es ist allgemein bekannt, dass eine Vergrößerung der Länge des Kernspalts den Wirbelstromverlust erhöht. In einer Drossel werden zur Erhöhung der Produktivität der Drossel nur maximal drei Kernspalten gebildet, was zu Problemen bei der Vergrößerung der Länge pro Kernspalt und der Erhöhung des Wirbelstromverlustes in der Spule führt.
Das Patentdokument 1 beschreibt die Erhöhung der Wärmeabführung in einer Drosselspule durch Füllen eines wärmeabführenden Gehäuses zur Aufnahme der Drosselspule mit einem elastischen Harz oder Isolieröl.
Stand der Technik
Patentdokument
Patentdokument 1 Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungschrift JP 2003-197444 A
Zusammenfassung
Mit der Erfindung zu lösendes Problem
In der Drosselspule gemäß Patentdokument 1 sind die Kerne jedoch mit einem elastischen Harz mit geringer Wärmeleitfähigkeit bedeckt. Dadurch ist der Wärmewiderstand von dem Kern zu dem wärmeabführenden Gehäuse hoch, und die Wärmeabführung von den Kernen ist gering. Da die geteilten Kerne zum Beispiel über einen Kleber miteinander verbunden sind, werden eine geringe Präzision bei der Länge des Kernspalts und eine Erhöhung der Wirbelstromverluste in der Spule durch den aus den Kernspalten entweichenden magnetischen Fluss zu Problemen.
Die vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um die Probleme zu lösen, und hat die Aufgabe, eine Drosselspule mit Kernen mit höherer Wärmeabführung und eine Spule mit weniger Wirbelstromverlusten anzugeben.
Mittel zur Lösung des Problems
Eine Drosselspule gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: eine Vielzahl von geteilten Kernen mit einer Form, die durch Unterteilen eines ringförmigen Kerns in einer Umfangsrichtung erhalten wird, wobei die geteilten Kerne aus einem weichmagnetischen Material hergestellt sind; ein Kernspaltteil, das zwischen den geteilten Kernen in dem ringförmigen Kern angeordnet ist, der durch Kombinieren der Vielzahl von geteilten Kernen gebildet ist, wobei das Kernspaltteil aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt ist; ringförmige wärmeabführende Gehäuse, die die geteilten Kerne und das Kernspaltteil aufnehmen; und eine Spule, die um die wärmeabführenden Gehäuse gewickelt ist. Die wärmeabführenden Gehäuse sind aus einem Material hergestellt, dessen Wärmeleitfähigkeit bis zu 100 W/(mK) oder mehr beträgt.
Vorteile der Erfindung
Die Drosselspule gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine hohe Wärmeabführung von den geteilten Kernen dadurch erreichen, dass die in den geteilten Kernen erzeugte Wärme von den wärmeabführenden Gehäusen abgeführt wird. Da die Kernspalten entsprechend der Anzahl an geteilten Kerne auf mehrere Bereiche verteilt sind, können außerdem die Wirbelstromverluste der Spule, die durch die Verknüpfung des aus den Kernspalten entweichenden magnetischen Flusses mit der Spule verursacht werden, verringert werden.
Weitere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
Figurenliste

1 veranschaulicht eine perspektivische Darstellung einer Drosselspule gemäß Ausführungsform 1.
2 ist eine Schnittdarstellung der Drosselspule gemäß Ausführungsform 1.
3 ist eine Schnittdarstellung der Drosselspule gemäß Ausführungsform 1.
4 ist eine orthogonale Darstellung eines Befestigungsteils.
5 ist eine Schnittdarstellung einer Drosselspule gemäß Ausführungsform 2.
6 ist eine Schnittdarstellung einer Drosselspule gemäß Modifikation 1 der Ausführungsform 2.
7 ist eine Schnittdarstellung einer Drosselspule gemäß der Modifikation 2 der Ausführungsform 2.
8 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Drosselspule gemäß Ausführungsform 3.
9 ist eine Schnittdarstellung der Drosselspule gemäß Ausführungsform 3.
10 ist eine Schnittdarstellung der Drosselspule gemäß Ausführungsform 3.
11 ist eine Schnittdarstellung einer Drosselspule gemäß Ausführungsform 4.
12 ist eine Schnittdarstellung der Drosselspule gemäß Ausführungsform 4.
13 ist eine Schnittdarstellung einer Drosselspule gemäß Ausführungsform 5.
14 ist eine Schnittdarstellung der Drosselspule gemäß Ausführungsform 5.
15 ist eine orthogonale Darstellung eines ersten Kernspaltteils.
16 ist eine orthogonale Darstellung eines zweiten Kernspaltteils.
17 ist eine orthogonale Darstellung des ersten Kernspaltteils.
18 ist eine orthogonale Darstellung des ersten Kernspaltteils.
19 ist eine orthogonale Darstellung des ersten Kernspaltteils.

Beschreibung der Ausführungsformen
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden beschrieben. In verschiedenen Ausführungsformen werden den gleichen Komponenten die gleichen Bezugszeichen zugeordnet, und die Beschreibung dieser Komponenten wird nicht wiederholt.
Ausführungsform 1
A-1 Aufbau
Eine Drosselspule 1 gemäß Ausführungsform 1 wird unter Bezugnahme auf 1 bis 3 beschrieben. 1 ist eine perspektivische Darstellung der Drosselspule 1. In 1 wird die horizontale Richtung als X-Achse, die vertikale Richtung als Y-Achse und die Tiefenrichtung als Z-Achse definiert. 2 ist eine Schnittdarstellung der Drosselspule 1 in einer X-Z-Ebene. 3 ist eine Schnittdarstellung der Drosselspule 1 in einer Y-Z-Ebene, die sich durch die Ringmitte von jedem der ringförmigen wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31 erstreckt.
Die Drosselspule 1 besitzt ein Magnetteil 100 und eine Spule 90, die um das Magnetteil 100 gewickelt ist. Das Magnetteil 100 enthält mehrere geteilte Kerne 10, ein Kernspaltteil 20 aus einem nichtmagnetischen Material, die wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31 und die Befestigungsteile 60 und 61.
Jeder der geteilten Kerne 10 hat eine Form, die durch Unterteilen eines im Allgemeinen ringförmigen Kerns in Umfangsrichtung erhalten wird. Mit anderen Worten, eine Kombination aus der Vielzahl der geteilten Kerne 10 bildet einen ringförmigen Kern. Die geteilten Kerne 10 bestehen aus einem weichmagnetischen Material und sind Pulverkerne, Ferritkerne, amorphe Kerne oder nanokristalline Kerne.
Wenn es sich bei den geteilten Kernen 10 um Pulverkerne handelt, sind in den geteilten Kernen 10 beispielsweise reines Eisen, eine Fe-Si-Legierung, eine Fe-Si-Al-Legierung, eine Ni-Fe-Legierung und eine Ni-Fe-Mo-Legierung enthalten. Wenn die geteilten Kerne 10 Ferritkerne sind, sind in den geteilten Kernen 10 beispielsweise Mn-Zn-Ferrite oder Ni-Zn-Ferrite enthalten. Ein pulverförmiges Harz kann zur Isolierung auf die geteilten Kerne 10 aufgetragen werden.
Pulverkerne und Ferritkerne werden im Allgemeinen durch Formen eines pulverförmigen Materials mit einer Pressmaschine und anschließender thermischer Bearbeitung des Materials gebildet. Dabei muss der auf eine Pressfläche auszuübende Druck konstant sein. Da die Kerne mit größeren Abmessungen ausgebildet sind, muss eine Pressmaschine mit höherer Presskapazität verwendet werden. Da das geformte Material in einem thermischen Verfahren schrumpft, verringert sich die Maßgenauigkeit mit zunehmender Größe der Kerne. Amorphe Kerne und nanokristalline Kerne werden durch Laminieren dünner Bandmaterialien und anschließender thermischer Bearbeitung der Materialien gebildet.
Da auch diese Kerne in einem thermischen Verfahren ähnlich wie die Pulverkerne und die Ferritkerne schrumpfen, verringert sich die Maßgenauigkeit mit zunehmender Größe der Kerne. Da jeder der geteilten Kerne 10 die durch Unterteilen eines ringförmigen Kerns erhaltene Form hat und kleiner als der ringförmige Kern ist, können die geteilten Kerne 10 leicht hergestellt werden, und Maßabweichungen bei der Herstellung können reduziert werden.
Das Kernspaltteil 20 besteht aus einem nicht-magnetischen Material, zum Beispiel einem Harz oder einem Isolierpapier. Beispiele für das verfügbare Harz, das in dem Kernspaltteil 20 enthalten ist, sind Polypropylen (PP), ABS, Polyethylenterephthalat (PET), Polycarbonat (PC), Fluor, Phenol, Melamin, Polyurethan, Epoxid und Silikon. Zu den verfügbaren Isolierpapieren, die in dem Kernspaltteil 20 enthalten sind, gehören außerdem Kraftzellstoff, Aramid und Fasern.
Das Kernspaltteil 20 ist eine einheitliche Komponente, die aus einem zylindrischen Teil 23 und einer Vielzahl dünner Plattenteile 24 besteht, die radial von der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Teils 23 vorstehen. Das zylindrische Teil 23 des Kernspaltteils 20 ist so angeordnet, dass seine Außenumfangsfläche in Kontakt mit der Innenumfangsfläche des ringförmigen Kerns steht, der durch die Kombination der Vielzahl geteilter Kerne 10 gebildet wird. Die Vielzahl geteilter Kerne 10 sind in dem Raum außerhalb des zylindrischen Teils 23 angeordnet, der durch die dünnen Plattenteile 24 des Kernspaltteils 20 unterteilt ist. Somit ist die Dicke des dünnen Plattenteils 24 gleich der Länge des Kernspalts.
Wenn es sich bei den geteilten Kernen 10 um Pulverkerne handelt, ist die relative Permeabilität der Pulverkerne so klein wie etwa 26 bis 150. Daher ist die Dicke der dünnen Plattenteile 24 des Kernspaltteils 20 so definiert, dass die Gesamtlänge der Kernspalten im Bereich von etwa 0,1 mm bis 2 mm liegt. Wenn die geteilten Kerne 10 Ferritkerne sind, ist die relative Permeabilität der Ferritkerne so hoch wie 1500 bis 4000. Daher ist die Dicke der dünnen Plattenteile 24 des Kernspaltteils 20 so definiert, dass die Gesamtlänge der Kernspalten auf etwa 0,1 mm bis 20 mm erhöht wird.
Da die Anzahl der geteilten Kerne 10 und die Anzahl der Kernspalten sehr groß ist, wird die Länge von einem der Kernspalte reduziert. Dadurch können Wirbelstromverluste, die durch die Verknüpfung des aus den Kernspalten austretenden magnetischen Flusses mit der Spule 90 verursacht wird, verringert werden.
Das Kernspaltteil 20 kann durch Übereinanderlegen einer Vielzahl von Kernspaltteilen in vertikaler Richtung gebildet werden. Um die Herstellung zu erleichtern, kann das Kernspaltteil 20 an den geteilten Kernen 10 durch Auftragen eines Klebstoffs auf einen Teil von den Flächen oder alle Flächen des Kernspalt-teils 20, die mit den geteilten Kernen 10 in Kontakt stehen, befestigt werden. Das Kernspaltteil 20 kann anstelle des zylindrischen Teils 23 ein ringförmiges Teil enthalten.
Jedes der wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31 ist ringförmig mit einer offenen Stirnfläche. Die wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31 nehmen die geteilten Kerne 10 und das Kernspaltteil 20 aus entgegengesetzten Richtungen auf. Das wärmeabführende Gehäuse 30 enthält Vorsprünge 301, die vertikal aus der äußeren Umfangsfläche hervorstehen. In den Vorsprüngen 301 sind Befestigungslöcher 70 ausgebildet. In ähnlicher Weise weist auch das wärmeabführende Gehäuse 31 Vorsprünge 311 auf, die vertikal von der Außenumfangsfläche hervorstehen.
Die Befestigungslöcher 70 sind in den Vorsprüngen 311 ausgebildet. Wie in 3 dargestellt, werden die wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31 durch Einschrauben der Befestigungsteile 61 in die Befestigungslöcher der wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31 befestigt. Die wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31 bestehen aus einem Material, dessen Wärmeleitfähigkeit bis zu 100 W/(mK) oder mehr beträgt, zum Beispiel Kupfer, Aluminium, Gold, Silber, Silicium oder Nickel.
2 und 3 veranschaulichen die beiden Vorsprünge 311 und die beiden Befestigungslöcher 70. Die Anzahl der Befestigungslöcher 70 in den wärmeabführenden Gehäusen 30 und 31 ist nicht auf zwei begrenzt, sondern kann auch drei oder mehr betragen. Die Befestigungslöcher 70 sind nicht auf Gewindelöcher beschränkt, sondern können gebohrt werden.
1 zeigt die wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31 mit der gleichen Form. Die Verwendung der gleichen Form der wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31 reduziert die Kosten. Die wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31 können unterschiedliche Formen haben, solange sie mit einem Teil oder der Gesamtheit der Oberflächen der geteilten Kerne 10 in Kontakt kommen. Je dicker die wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31 sind, desto grösser ist ihr Wärmediffusionsvermögen. Vorzugsweise ist jede der wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31 etwa 1 mm bis 5 mm dick, um die Herstellung zu erleichtern.
Das Befestigungsteil 60 ist zwischen den wärmeabführenden Gehäusen 30 und 31 angeordnet, um deren direkten Kontakt zu vermeiden. Das Befestigungsteil 60 besteht zum Beispiel aus einem Harz, einem Isolierpapier oder einem nichtleitenden Klebstoff. Beispiele für das in dem Befestigungsteil 60 enthaltene Harz sind Polypropylen (PP), ABS, Polyethylenterephthalat (PET), Polycarbonat (PC), Fluor, Phenol, Melamin, Polyurethan, Epoxid und Silikon. Beispiele für das in dem Befestigungsteil 60 enthaltene Isolierpapier sind Kraftzellstoff, Aramid und Fasern.
4 ist eine orthogonale Darstellung des Befestigungsteils 60. Das Befestigungsteil 60 enthält einen Ring 601, der in Kontakt mit den äußeren Umfangsflächen der wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31 steht, und zwei Vorsprünge 602, die aus dem Ring 601 herausragen. Die Vorsprünge 602 sind Bereiche, die in Kontakt mit den Vorsprüngen 301 und 311 der wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31 stehen, und enthalten jeweils ein Befestigungsloch 603, in das das Befestigungsteil 61 in Ausrichtung mit dem Befestigungsloch 70 eingeführt wird.
Mit anderen Worten, das Einsetzen des Befestigungsteils 61 in das Befestigungsloch 70 des wärmeabführenden Gehäuses 30, das Befestigungsloch 603 des Befesti-gungsteils 60 und das Befestigungsloch 70 des wärmeabführenden Gehäuses 31 ermöglicht die Befestigung des wärmeabführenden Gehäuses 30 an dem wärmeabführenden Gehäuse 31 durch das Befestigungsteil 60.
Die in 4 dargestellte Form des Befestigungsteils 60 ist eine Beispielform, wenn das Befestigungsteil 60 aus einem Harz oder einem Isolierpapier hergestellt ist. Wenn das Befestigungsteil 60 aus einem nichtleitenden Klebstoff besteht, fixiert das Befestigungsteil 60 das wärmeabführende Gehäuse 30 und das wärmeabführende Gehäuse 31. Die wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31 brauchen also die Befestigungslöcher 70 nicht zu enthalten.
Da ein Strom durch die Spule 90 fließen soll, besteht die Spule 90 aus Kupfer oder Aluminium mit einem niedrigen spezifischen elektrischen Widerstand. Um Kurzschlüsse in angrenzenden Bereichen der Spule 90 zu verhindern, ist es vorzuziehen, dass die Spule 90 mit einer Isolierung beschichtet wird oder dass ein Isolierpapier um die Spule 90 gewickelt wird. Vorzugsweise ist die Isolationsbeschichtung oder das Isolierpapier etwa 0,001 mm bis 0,1 mm dick, um einen Kurzschluss in den angrenzenden Bereichen der Spule 90 zu verhindern.
A-2. Herstellungsverfahren
Als Nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung der Drosselspule 1 beschrieben.
Zuerst werden die geteilten Kerne 10 und das Kernspaltteil 20 in dem wärmeabführenden Gehäuse 31 untergebracht. In diesem Zustand ist der untere Teil der geteilten Kerne 10 und das Kernspaltteil 20 in dem wärmeabführenden Gehäuse 31 untergebracht, und der obere Teil ragt aus dem wärmeabführenden Gehäuse 31 heraus. Dann wird das Befestigungsteil 60 auf der offenen Endfläche des wärmeabführenden Gehäuses 31 angeordnet.
Weiterhin wird der obere Teil der geteilten Kerne 10 und das Kernspaltteil 20 in dem wärmeabführenden Gehäuse 30 untergebracht. Dann werden die Befestigungsteile 61 an den Befestigungslöchern 70 der wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31 befestigt, um den Magnetteil 100 zu bilden. Schließlich wird die Spule 90 um das Magnetteil 100 gewickelt, um die Drosselspule 1 zu bilden.
A-3. Vorteile
Die von den geteilten Kernen 10 der Drosselspule 1 erzeugte Wärme wird über die folgenden zwei Routen an die Atmosphäre außerhalb der Drosselspule 1 (im Folgenden einfach als „Atmosphäre“ bezeichnet) abgeführt.

Wärmeabführende Route 1: die geteilten Kerne 10 → die wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31 → die Spule 90 → die Atmosphäre
Wärmeabführende Route 2: die geteilten Kerne 10 → die wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31 → die Atmosphäre

Da die wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31 aus einem Material bestehen, dessen Wärmeleitfähigkeit wie oben beschrieben bis zu 100W/(mK) oder mehr beträgt, ist der Wärmewiderstand gering. Somit ist der Wärmewiderstand der wärmeabführenden Route 2 ausreichend niedrig. Da außerdem die Isolierbeschichtung der Spule 90 oder das um die Spule 90 gewickelte Isolierpapier etwa 0,001 mm bis 0,1 mm dick ist, ist der Wärmewiderstand gering.
Da die Spule 90 per se aus Kupfer oder Aluminium besteht und die Wärmeleitfähigkeit bis zu 100 W/(mK) oder mehr beträgt, ist der Wärmewiderstand gering. Somit ist der Wärmewiderstand der wärmeabführenden Route 1 ausreichend niedriger als der des herkömmlichen Aufbaus. Mit anderen Worten: Da die Wärmewiderstände in den beiden wärmeabführenden Routen 1 und 2 gering sind, kann in der Drosselspule 1 eine hohe Wärmeabführung aus den geteilten Kernen 10 erreicht werden.
Ferner ermöglicht das Anordnen der Außenumfangsfläche des zylindrischen Teils 23 des Kernspaltteils 20 in Kontakt mit der Innenumfangsfläche des ringförmigen Kerns, der durch Kombinieren der Vielzahl geteilter Kerne 10 gebildet wird, dass die geteilten Kerne 10 in Richtung des Außenumfangs der wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31 gedrückt werden und mit der Außenumfangsfläche der wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31 in Kontakt kommen.
Die hohe Wärmeabführung von den geteilten Kernen 10 wird dadurch erreicht, dass die in den geteilten Kernen 10 erzeugte Wärme nicht von der inneren Umfangsfläche der wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31, wo die Wärme der Spule 90 konzentriert ist, sondern von der äußeren Umfangsfläche der wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31, wo die Wärme der Spule 90 nicht konzentriert ist, abgeleitet wird.
Darüber hinaus bildet eine Kombination aus der Vielzahl der geteilten Kerne 10 einen großen ringförmigen Kern. Dadurch können die charakteristischen Verteilungen, die durch die Herstellungsvariationen der geteilten Kerne 10 verursacht werden, minimiert werden. Dadurch wird zum Beispiel eine lokale Zunahme der in dem großen ringförmigen Kern erzeugten Wärmemenge verhindert und die Wärmeverteilung des ringförmigen Kerns vereinheitlicht. Dadurch wird eine hohe Wärmeabführung erreicht.
Da außerdem die Länge des Kernspalts in Abhängigkeit von der Dicke des dünnen Plattenteils 24 des Kernspaltteils 20 mit hoher Präzision eingestellt werden kann, können Schwankungen bei der elektrischen Leistung, die durch Schwankungen in dem Kernspalt verursacht werden, unterdrückt werden.
Da die Kernspalten in eine Vielzahl von Bereichen verteilt bzw. unterteilt sind, verringert sich außerdem der Wirbelstromverlust der Spule 90, der durch die Verknüpfung des aus den Kernspalten austretenden magnetischen Flusses mit der Spule 90 verursacht wird.
Die Drosselspule 1 gemäß Ausführungsform 1 weist Folgendes auf: die Vielzahl geteilter Kerne 10 mit einer Form, die durch Unterteilen eines ringförmigen Kerns in einer Umfangsrichtung erhalten wird, wobei die geteilten Kerne aus einem weichmagnetischen Material hergestellt sind; das Kernspaltteil 20, das zwischen den geteilten Kernen 10 in dem ringförmigen Kern angeordnet ist, der durch Kombinieren der Vielzahl geteilter Kerne 10 gebildet wird, wobei das Kernspaltteil 20 aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt ist; die ringförmigen wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31, die die geteilten Kerne 10 und das Kernspaltteil 20 aufnehmen; und die Spule 90, die um die wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31 gewickelt ist.
Die wärmeabführenden Gehäuse sind aus einem Material hergestellt, dessen Wärmeleitfähigkeit bis zu 100 W/(mK) oder mehr beträgt. Ein solcher Aufbau kann die in den geteilten Kernen 10 erzeugte Wärme von den wärmeabführenden Gehäusen 30 und 31 abführen und die Wärmeabführung von den geteilten Kernen 10 erhöhen. Da die Kernspalten entsprechend der Anzahl der geteilten Kerne 10 in eine Vielzahl von Bereichen verteilt sind, wird außerdem der Wirbelstromverlust der Spule 90, der durch die Verknüpfung des aus den Kernspalten entweichenden Magnetflusses mit der Spule 90 verursacht wird, verringert.
Darüber hinaus wird durch die hohe Wärmeabführung aus den geteilten Kernen 10 und die Verringerung der Wirbelstromverluste der Spule 90 der Temperaturanstieg der in der Drosselspule 1 enthaltenen Komponenten verringert, was die Kapazität der Drosselspule 1 erhöht, die Drosselspule 1 verkleinert und die Kosten der Drosselspule 1 senkt.
Ausführungsform 2
B-1. Aufbau
Es wird der Aufbau einer Drosselspule 2 gemäß Ausführungsform 2 beschrieben. 1 veranschaulicht auch die perspektivische Darstellung der Drosselspule 2, die mit der der Drosselspule 1 gemäß Ausführungsform 1 identisch ist. 5 ist eine Schnittdarstellung der Drosselspule 2 in der Y-Z-Ebene, die sich jeweils durch die Ringmitte der wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31 erstreckt.
Die Drosselspule 2 enthält erste wärmeabführende Bauteile 80 zwischen der oberen Oberfläche der geteilten Kerne 10 und dem wärmeabführenden Gehäuse 30 und ferner zwischen der unteren Oberfläche der geteilten Kerne 10 und dem wärmeabführenden Gehäuse 31. Der Aufbau der Drosselspule 2, mit Ausnahme des ersten wärmeabführenden Bauteils 80, ist identisch mit der der Drosselspule 1 gemäß Ausführungsform 1.
Daher verringert die Anordnung des ersten wärmeabführenden Bauteils 80 zwischen den geteilten Kernen 10 und den wärmeabführenden Gehäusen 30 und 31 den thermischen Kontaktwiderstand zwischen den wärmeabführenden Gehäusen 30 und 31 und erhöht die Wärmeabführung von den geteilten Kernen 10 stärker als in dem Fall, in dem die geteilten Kerne 10 in direktem Kontakt mit den wärmeabführenden Gehäusen 30 und 31 stehen. Da die ersten wärmeabführenden Bauteile 80 die Maßabweichungen der geteilten Kerne 10 und der wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31 aufnehmen, werden Schwankungen bei der Kontaktfläche zwischen den geteilten Kernen 10 und den wärmeabführenden Gehäusen 30 und 31 durch die ersten wärmeabführenden Bauteile 80 zwischen den Produkten unterdrückt.
Die ersten wärmeabführenden Bauteile 80 bestehen aus einem Harz oder Gummi. Beispiele für das Harz, das in den ersten wärmeabführenden Bauteilen 80 enthalten ist, sind Polybutylenterephthalat (PBT), Polyphenylensulfid (PPS) und Polyetheretherketon (PEEK). Die ersten wärmeabführenden Bauteile 80 können zusätzlich zu diesen Materialien wärmeleitende Füllstoffe enthalten. Beispiele für den Gummi, der in den ersten wärmeabführenden Bauteilen 80 enthalten ist, sind Silikon und Urethan. Die ersten wärmeabführenden Bauteile 80 können Steifigkeit oder Flexibilität aufweisen. Um Maßabweichungen bei den geteilten Kernen 10 und den wärmeabführenden Gehäusen 30 und 31 auszugleichen, ist es vorzuziehen, dass die ersten wärmeabführenden Bauteile 80 etwa 0,1 mm bis 3 mm dick sind.
B-2. Modifikationen
Es wird der Aufbau einer Drosselspule 2A gemäß Modifikation 1 der Ausführungsform 2 beschrieben. 1 veranschaulicht auch die perspektivische Darstellung der Drosselspule 2A, die mit der der Drosselspule 1 gemäß Ausführungsform 1 identisch ist. 6 ist eine Schnittdarstellung der Drosselspule 2A in der Y-Z-Ebene, die durch die Ringmitte jedes der wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31 verläuft. Die Drosselspule 2A enthält erste wärmeabführende Bauteile 81 zwischen den geteilten Kernen 10 und den wärmeabführenden Gehäusen 30 und 31.
Die ersten wärmeabführenden Bauteile 81 werden zwischen der äußeren Umfangsfläche der geteilten Kerne 10 und den wärmeabführenden Gehäusen 30 und 31 gebildet, zusätzlich zwischen der oberen Fläche der geteilten Kerne 10 und dem wärmeabführenden Gehäuse 30 und zwischen der unteren Fläche der geteilten Kerne 10 und dem wärmeabführenden Gehäuse 31. Die ersten wärmeabführenden Bauteile 81 können zusätzlich zu den vorgenannten Materialien der ersten wärmeabführenden Bauteile 80 ein Harzmaterial, wie etwa Epoxidharz mit Fließfähigkeit enthalten.
Die Oberfläche der geteilten Kerne 10, die von den ersten wärmeabführenden Bauteilen 81 in der Drosselspule 2A bedeckt sind, ist größer als die Oberfläche der geteilten Kerne 10, die von den ersten wärmeabführenden Bauteilen 80 in der Drosselspule 2 bedeckt sind. Somit ist der thermische Kontaktwiderstand zwischen den geteilten Kernen 10 und den wärmeabführenden Gehäusen 30 und 31 in der Drosselspule 2A geringer als der in der Drosselspule 2.
Da die ersten wärmeabführenden Bauteile 81 die wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31 festlegen, benötigen die wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31 die Befestigungslöcher 70 nicht. Da die Vorsprünge 301 und 311 zur Ausbildung der Befestigungslöcher 70 an den äußeren Umfangsflächen der wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31 nicht ausgebildet werden müssen, können die Aufbauten der wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31 vereinfacht werden. Weiterhin kann das Herstellungsverfahren zur Befestigung der Befestigungsteile 61 an den wärmeabführenden Gehäusen 30 und 31 entfallen.
Es wird der Aufbau einer Drosselspule 2B gemäß der Modifikation 2 der Ausführungsform 2 beschrieben. 7 ist eine Schnittdarstellung der Drosselspule 2B in der Y-Z-Ebene, die durch die Ringmitte jedes der wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31 verläuft. Die Drosselspule 2B entsteht durch Ausformen der Drosselspule 2A und anschließendes Abdecken des Umfangs der wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31 mit einem zweiten wärmeabführenden Bauteil 82.
Das zweite wärmeabführende Bauteil 82 enthält ein Harzmaterial wie Epoxid mit Fließfähigkeit oder ein Gummimaterial wie Silikon oder Urethan. Folglich ist das zweite wärmeabführende Bauteil 82 zwischen den benachbarten Bereichen der Spule 90 oder zwischen der Spule 90 und den wärmeabführenden Gehäusen 30 und 31 eingesetzt. Dadurch kann die Wärmeabführung aus den geteilten Kernen 10 in der Drosselspule 2B stärker erhöht werden als in der Drosselspule 2A.
B-3. Vorteile
Die Drosselspule 2 gemäß Ausführungsform 2 und die Drosselspule 2A gemäß der Modifikation 1 der Ausführungsform 2 enthalten die ersten wärmeabführenden Bauteile 80 bzw. 81 zwischen den geteilten Kernen 10 und den wärmeabführenden Gehäusen 30 und 31. Dadurch wird der thermische Kontaktwiderstand zwischen den geteilten Kernen 10 und den wärmeabführenden Gehäusen 30 und 31 verringert und die Wärmeabführung von den geteilten Kernen 10 erhöht.
Da die ersten wärmeabführenden Bauteile 80 und 81 Maßabweichungen der geteilten Kerne 10 und der wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31 ausgleichen, werden außerdem die Änderungen bei der Kontaktfläche zwischen den geteilten Kernen 10 und den wärmeabführenden Gehäusen 30 und 31 durch die ersten wärmeabführenden Bauteile 80 und 81 unterdrückt.
Die Drosselspule 2B gemäß Modifikation 2 der Ausführungsform 2 enthält das zweite wärmeabführende Bauteil 82 zwischen den benachbarten Bereichen der Spule 90 und zwischen der Spule 90 und den wärmeabführenden Gehäusen 30 und 31. Dadurch wird eine hohe Wärmeabführung erreicht.
Ausführungsform 3
C-1. Aufbau
Eine Drosselspule 3 gemäß Ausführungsform 3 wird unter Bezugnahme auf 8 bis 10 beschrieben. 8 ist eine perspektivische Darstellung der Drosselspule 3. In 8 wird die horizontale Richtung als X-Achse, die vertikale Richtung als Y-Achse und die Tiefenrichtung als Z-Achse definiert. 9 ist eine Schnittdarstellung der Drosselspule 3 in der X-Z-Ebene. 10 ist eine Schnittdarstellung der Drosselspule 3 in der Y-Z-Ebene, die sich durch die Ringmitte eines ringförmigen wärmeabführenden Gehäuses 33 erstreckt.
Die Drosselspule 3 enthält das wärmeabführende Gehäuse 33 anstelle der wärmeabführenden Gehäuse 30 und 31, und ein drittes wärmeabführendes Bauteil 83 an der Oberseite der geteilten Kerne 10. Der Aufbau der Drosselspule 3 mit Ausnahme des wärmeabführenden Gehäuses 33 und des dritten wärmeabführenden Bauteils 83 ist identisch mit dem Aufbau der Drosselspule 1 gemäß Ausführungsform 1.
Das wärmeabführende Gehäuse 33 ist ringförmig mit einer offenen Stirnfläche und nimmt die geteilten Kerne 10 und das Kernspaltteil 20 auf. Das wärmeabführende Gehäuse 33 enthält Aussparungsbereiche 50 an der Kante der äußeren Umfangsfläche, die in Kontakt mit der offenen Stirnfläche steht. Das wärmeabführende Gehäuse 33 enthält Aussparungsbereiche 51 an der Kante der inneren Umfangsfläche, die mit der offenen Endfläche in Kontakt steht.
Die Spule 90 ist um das wärmeabführende Gehäuse 33 entlang der Aussparungsbereiche 50 und 51 gewickelt. Da die Aussparungsbereiche 50 und 51 die Spule 90 führen, wird nicht nur das manuelle Wickeln der Spule 90 erleichtert, sondern auch ein Fehler bei der Anzahl der Wicklungen verhindert. Dadurch werden die Herstellungskosten der Drossel 3 reduziert.
Wie in 9 dargestellt, sind die Aussparungsbereiche 50 auf der äußeren Umfangsfläche des wärmeabführenden Gehäuses 33 von den dünnen Plattenteilen 24 des Kernspaltteils 20 entfernt angeordnet, so dass die entlang der Aussparungsbereiche 50 gewickelte Spule 90 die Spulenspalte nicht überlappt. Dadurch werden Wirbelstromverluste verringert, die durch die Verknüpfung des aus den Kernspalten austretenden Magnetflusses mit der Spule 90 verursacht werden.
Das wärmeabführende Gehäuse 33 besteht aus einem Material, dessen Wärmeleitfähigkeit bis zu 100W/(mK) oder mehr beträgt, zum Beispiel Kupfer, Aluminium, Gold, Silber oder Silicium. Je dicker das wärmeabführende Gehäuse 33 ist, desto größer ist sein Wärmediffusionsvermögen. Vorzugsweise ist das wärmeabführende Gehäuse 33 etwa 1 mm bis 5 mm dick, um die Herstellung zu erleichtern.
Das dritte wärmeabführende Bauteil 83 ist eine ringförmige Platte oder ein Block. Das dritte wärmeabführende Bauteil 83 besteht aus einem Material, dessen Wärmeleitfähigkeit bis zu 100 W/(mK) oder mehr beträgt, zum Beispiel Kupfer, Aluminium, Gold, Silber, Silicium oder Nickel. Je dicker das dritte wärmeabführende Bauteil 83 ist, desto größer ist ihr Wärmediffusionsvermögen. Vorzugsweise ist das dritte wärmeabführende Bauteil 83 im Hinblick auf die Erleichterung der Herstellung etwa 1 mm bis 5 mm dick.
Das dritte wärmeabführende Bauteil 83 kann mit dem wärmeabführenden Gehäuse 33 in Kontakt stehen. Das dritte wärmeabführende Bauteil 83 ist so aufgebaut, dass das dritte wärmeabführende Bauteil 83 einen Kontakt mit den beiden Aussparungsbereichen 50 an der äußeren Umfangsfläche des wärmeabführenden Gehäuses 33 und den Aussparungsbereichen 51 an dessen innerer Umfangsfläche vermeidet, indem die Breite w2 des dritten wärmeabführenden Bauteils 83 um mehr als die Breite w1 des wärmeabführenden Gehäuses 33 verringert wird. Dadurch wird verhindert, dass das wärmeabführende Gehäuse 33 und das dritte wärmeabführende Bauteil 83 in Bezug auf den Querschnitt der geteilten Kerne 10 als Spule mit einer Windung funktionieren.
C-2. Vorteile
Bei der Drosselspule 3 gemäß Ausführungsform 3 ist eine Stirnfläche des wärmeabführenden Gehäuses 33 eine offene Stirnfläche. Das wärme abführende Gehäuse 33 besitzt die Aussparungsbereiche 50 und die Aussparungsbereiche 51 an den Kanten (auch als Ränder bezeichnet) der Außenumfangsfläche bzw. der Innenumfangsfläche, die in Kontakt mit der offenen Stirnfläche stehen. Die Spule 90 ist entlang der Aussparungsbereiche 50 und 51 gewickelt. Durch die Verwendung der Aussparungsbereiche 50 und 51 als Führung kann ein manuelles Wickeln der Spule 90 erleichtert werden. Ferner wird ein Fehler bei der Anzahl der Wicklungen verhindert. Dadurch werden die Herstellungskosten der Drossel 3 reduziert.
Ausführungsform 4
D-1. Aufbau
Eine Drosselspule 4 gemäß Ausführungsform 4 wird unter Bezugnahme auf 11 bis 12 beschrieben. 11 ist eine Schnittdarstellung der Drosselspule 4 in der X-Z-Ebene. 12 ist ein Schnitt durch die Drosselspule 4 in der Y-Z-Ebene, der sich durch die Ringmitte eines ringförmigen wärmeabführenden Gehäuses 34 erstreckt.
Die Drosselspule 4 enthält das wärmeabführende Gehäuse 34 anstelle des wärmeabführenden Gehäuses 33 der Drosselspule 3. Der Aufbau der Drosselspule 4 mit Ausnahme des wärmeabführenden Gehäuses 34 ist identisch mit dem der Drosselspule 3 gemäß Ausführungsform 3.
Eine Stirnfläche des wärmeabführenden Gehäuses 34 ist eine offene Stirnfläche. Die Kante der äußeren Umfangsfläche des wärmeabführenden Gehäuses 34, die mit der offenen Stirnfläche in Kontakt steht, hat Vorsprünge 341, die von der Kante aus dem wärmeabführenden Gehäuse 34 nach außen ragen. Jeder der Vorsprünge 341 wird zum Beispiel durch Biegen eines Bereichs, der von zwei der Aussparungsbereiche 50 an der äußeren Umfangsfläche des wärmeabführenden Gehäuses 33 sandwichartig eingeschlossen ist, in eine L-Form gemäß Ausführungsform 3 geformt.
Der Aufbau des wärmeabführenden Gehäuses 34 ist mit Ausnahme der Vorsprünge 341 identisch mit der des wärmeabführenden Gehäuses 33 gemäß Ausführungsform 3. Die Vorsprünge 341 enthalten Befestigungslöcher 72. Das wärmeabführende Gehäuse 34 wird mit Hilfe von Befestigungsteilen 62, die in die Befestigungslöcher 72 eingesetzt werden, an einem Kühler 200 befestigt.
Der Kühler 200 wird an dem wärmeabführenden Gehäuse 34 befestigt, wobei er die offene Endfläche des wärmeabführenden Gehäuses 34 abdeckt. So wird die in den geteilten Kernen 10 erzeugte Wärme über das wärmeabführende Gehäuse 34 an den Kühler 200 abgeführt. Ferner wird die in der Spule 90 erzeugte Wärme über das dritte wärmeabführende Bauteil 83 an den Kühler 200 abgeführt. Da der Wärmewiderstand des Kühlers 200 zur Atmosphäre sehr gering ist, erhöht eine Vergrößerung der Oberfläche des Kühlers 200 um mehr als die Oberfläche des wärmeabführenden Gehäuses 34 die Wärmeabführung von den geteilten Kernen 10 und der Spule 90.
Der Kühler 200 besteht aus einem Material, dessen Wärmeleitfähigkeit 100 W/(mK) oder mehr beträgt, zum Beispiel Kupfer, Aluminium, Gold, Silber, Silicium oder Nickel. Das Kühlsystem des Kühlers 200 kann aus beliebigen Systemen bestehen, einschließlich natürlicher Luftkühlung, Zwangsluftkühlung und Flüssigkeitskühlung.
Die Durchbruchspannung wird zwischen den geteilten Kernen 10 oder der Spule 90 und dem Kühler 200 benötigt. Wenn die Isolationsbeschichtung der geteilten Kerne 10 oder der Spule 90 keine ausreichende Durchbruchspannung aufrechterhalten kann, kann zwischen den geteilten Kernen 10 oder der Spule 90 und dem Kühler 200 ein Harz oder ein Isolierpapier als Isoliermaterial gebildet werden. Beispiele für das Harz sind hier Polypropylen (PP), ABS, Polyethylenterephthalat (PET), Polycarbonat (PC), Fluor, Phenol, Melamin, Polyurethan, Epoxid, Silikon und Polybutylenterephthalat (PBT), Polyphenylensulfid (PPS) und Polyetheretherketon (PEEK), die wärmeleitende Füllstoffe enthalten. Weitere Beispiele für das verfügbare Isolierpapier sind Kraftzellstoff, Aramid und Fasern.
Wenn das Isoliermaterial gebildet wird, erhöht sich der Wärmewiderstand zwischen den geteilten Kernen 10 und dem Kühler 200. Da der Wärmewiderstand zwischen dem Kühler 200 und der Atmosphäre jedoch gering ist, gibt es keine Probleme bei der Wärmeabführung von den geteilten Kernen 10 und der Spule 90. Außerdem kann eine ausreichende Durchbruchspannung zwischen den geteilten Kernen 10 oder der Spule 90 und dem Kühler 200 aufrechterhalten werden.
D-2. Vorteile
Bei der Drosselspule 4 gemäß Ausführungsform 4 ist eine Stirnfläche des wärmeabführenden Gehäuses 34 eine offene Stirnfläche, das wärmeabführende Gehäuse 34 enthält die Vorsprünge 341, die von der Kante der äußeren Umfangsfläche vorstehen, die in Kontakt mit der offenen Stirnfläche steht, und die Vorsprünge 341 sind an dem Kühler 200 befestigt, der an der offenen Stirnfläche des wärmeabführenden Gehäuses 34 angeordnet ist. Dadurch kann die in den geteilten Kernen 10 oder der Spule 90 erzeugte Wärme an den Kühler 200 abgeführt werden, was die Wärmeabführung von den geteilten Kernen 10 und der Spule 90 verbessert.
Ausführungsform 5
Die Ausführungsformen 1 bis 4 beschreiben das Kernspaltteil 20 als ein einheitliches Bauteil, das aus dem zylindrischen Teil 23 und der Vielzahl von dünnen Plattenteilen 24 besteht. Im Gegensatz dazu besteht das Kernspaltteil 20 bei der Ausführungsform 5 aus einer Kombination einer Vielzahl, jeweils separat gebildeter Bauteile. Nachfolgend wird eine Drosselspule 5 gemäß Ausführungsform 5 als Beispielaufbau beschrieben, bei dem das Kernspaltteil 20 gemäß Ausführungsform 1 aus der Kombination der Vielzahl von jeweils separat ausgebildeten Bauteilen besteht. Die Ausführungsform 5 ist auch bei der Ausführungsformen 2 bis 4 verwendbar.
E-1. Aufbau
Die Drosselspule 5 gemäß Ausführungsform 5 wird unter Bezugnahme auf 13 bis 16 beschrieben. 1 veranschaulicht auch die perspektivische Darstellung der Drosselspule 5, die mit der der Drosselspule 1 gemäß Ausführungsform 1 identisch ist. 13 ist eine Schnittdarstellung der Drosselspule 5 in der X-Z-Ebene. 14 ist eine Schnittdarstellung der Drosselspule 5 in der Y-Z-Ebene, die durch die Ringmitte des ringförmigen wärmeabführenden Gehäuses 31 verläuft. 15 ist eine orthogonale Darstellung eines ersten Kernspaltteils 21, und 16 ist eine orthogonale Darstellung der zweiten Kernspaltteile 22.
Das Kernspaltteil 20 der Drosselspule 5 besteht aus einer Kombination aus dem zylindrischen ersten Kernspaltteil 21 und den laminaren zweiten Kernspaltteilen 22. Der Aufbau der Drosselspule 5 mit Ausnahme des Kernspaltteils 20 ist identisch mit dem Aufbau der Drosselspule 1 gemäß Ausführungsform 1.
Wie in 15 dargestellt, enthält das zylindrische erste Kernspaltteil 21 acht Aussparungsbereiche 52, die der Anzahl der zweiten Kernspaltteile 22 entsprechen. Wie in 16 dargestellt, enthalten die laminaren zweiten Kernspaltteile 22 Aussparungsbereiche 53, die den Aussparungsbereichen 52 des ersten Kernspaltteils 21 entsprechen.
Das Kernspaltteil 20 wird mit einer Kombination aus dem ersten Kernspaltteil 21 und den zweiten Kernspaltteilen 22 gebildet, indem die zweiten Kernspaltteile 22 in die Aussparungsbereiche 52 des ersten Kernspaltteils 21 eingesetzt werden, so dass die Aussparungsbereiche 53 der zweiten Kernspaltteile 22 zu den Aussparungsbereichen 52 des ersten Kernspaltteils 21 passen.
Das erste Kernspaltteil 21 und das zweite Kernspaltteil 22 sind aus einem nichtmagnetischen Material wie einem Harz oder einem Isolierpapier hergestellt. Beispiele für das Harz, das in dem ersten Kernspaltteil 21 und in dem zweiten Kernspaltteil 22 enthalten ist, sind Polypropylen (PP), ABS, Polyethylenterephthalat (PET), Polycarbonat (PC), Fluor, Phenol, Melamin, Polyurethan, Epoxid und Silikon. Beispiele für das in dem ersten Kernspaltteil 21 und in dem zweiten Kernspaltteil 22 enthaltene Isolierpapier sind Kraftzellstoff, Aramid und Fasern.
15 zeigt die acht Aussparungsbereiche 52, deren Anzahl der Anzahl der zweiten Kernspaltteile 22 entspricht. Wenn die Anzahl der zweiten Kernspaltteile 22 geändert wird, so wird die Anzahl der Aussparungsbereiche 52 entsprechend geändert. Ferner ist das erste Kernspaltteil 21 zylindrisch, und die zweiten Kernspaltteile 22 sind gemäß der Ausführungsform 5 laminar. Da die Formen des ersten Kernspaltteils 21 und der zweiten Kernspaltteile 22 in diesem Beispiel einfach sind, können die Herstellungskosten reduziert werden. Die Formen des ersten Kernspaltteils 21 und der zweiten Kernspaltteile 22 sind jedoch nicht auf diese beschränkt.
E-2. Vorteile
In der Drosselspule gemäß Ausführungsform 5 weist das Kernspaltteil 20 Folgendes auf: das erste Kernspaltteil 21 mit der Vielzahl von Aussparungsbereichen 52; und eine Vielzahl von zweiten Kernspaltteilen 22, die in die Vielzahl von Aussparungsbereichen 52 des ersten Kernspaltteils 21 einzusetzen sind. Daher kann das Bilden des Kernspaltteils 20 mit einer Kombination der Vielzahl von Bauteilen die Herstellung des Kernspaltteils 20 erleichtern.
Ausführungsform 6
Ausführungsform 5 beschreibt, dass das Kernspaltteil 20 aus einer Kombination des zylindrischen ersten Kernspaltteils 21 und des laminaren zweiten Kernspalt-teils 22 besteht. In der Ausführungsform 6 werden verschiedene Modifikationen des ersten Kernspaltteils 21 beschrieben. Die Ausführungsform 6 ist auch bei den Ausführungsformen 2 bis 4 verwendbar.
F-1. Aufbau
17 ist eine orthogonale Darstellung eines ersten Kernspaltteils 25. Das erste Kernspaltteil 25 ist identisch mit dem ersten Kernspaltteil 21, außer dass es auf der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Teils Höcker 26 aufweist.
Die Vorteile des ersten Kernspaltteils 25 sind wie folgt. Bei Verfahren zur Herstellung einer Drosselspule werden das erste Kernspaltteil 25 und dann die geteilten Kerne 10 in das wärmeabführende Gehäuse 31 eingesetzt. Dabei stoßen die geteilten Kerne 10 an die Höcker 26 des ersten Kernspaltteils 25 und werden an den Außenumfang des wärmeabführenden Gehäuses 31 gepresst. Dadurch liegen die geteilten Kerne 10 zuverlässig an der Außenumfangsfläche des wärmeabführenden Gehäuses 31 an, was die Wärmeabführung aus den geteilten Kernen 10, wie bei der Ausführungsform 1 beschrieben, deutlich erhöht.
18 ist eine orthogonale Darstellung eines ersten Kernspaltteils 27. Das erste Kernspaltteil 27 ist identisch mit dem ersten Kernspaltteil 21, außer dass es sich in Richtung der Zylinderachse verjüngt.
Die Vorteile des ersten Kernspaltteils 27 sind wie folgt. Bei Verfahren zur Herstellung einer Drosselspule werden das erste Kernspaltteil 27 und dann die geteilten Kerne 10 in das wärmeabführende Gehäuse 3 1 eingesetzt. Hier stoßen die geteilten Kerne 10 an das erste Kernspaltteil 27. Da sich das erste Kernspaltteil 27 in Richtung der Zylinderachse verjüngt, werden die geteilten Kerne 10 an den Außenumfang des wärmeabführenden Gehäuses 31 gepresst und liegen zuverlässig an der Außenumfangsfläche des wärmeabführenden Gehäuses 31 an. Dadurch wird die Wärmeabführung aus den geteilten Kernen 10, wie bei der Ausführungsform 1 beschrieben, deutlich erhöht.
19 ist eine orthogonale Darstellung eines ersten Kernspaltteils 28. Das erste Kernspaltteil 28 ist eine zylindrisch gewickelte dünne Platte und enthält acht Aussparungsbereiche 54 entsprechend der Anzahl der zweiten Kernspaltteile 22 in Dickenrichtung. Die zweiten Kernspaltteile 22 werden in die Aussparungsbereiche 54 eingesetzt, die ähnliche Funktionen wie die Aussparungsbereiche 52 in dem ersten Kernspaltteil 21 haben.
Die Vorteile des ersten Kernspaltteils 28 sind folgende. Bei der Herstellung einer Drosselspule wird das erste Kernspaltteil 28 zylindrisch gewickelt und in das wärmeabführende Gehäuse 31 eingesetzt. Dann werden die geteilten Kerne 10 in das wärmeabführende Gehäuse 31 eingesetzt. Hier breitet sich das erste Kernspaltteil 28 zu dem äußeren Umfang des wärmeabführenden Gehäuses 31 aus, wobei die Spannung das erste Kernspaltteil 28 in seine laminare Form zurückbringt.
Diese Spannung drückt die geteilten Kerne 10 in Richtung des Außenumfangs des wärmeabführenden Gehäuses 31. Dadurch stehen die geteilten Kerne 10 zuverlässig in Kontakt mit der Außenumfangsfläche des wärmeabführenden Gehäuses 31. Dadurch wird die Wärmeabführung von den geteilten Kernen 10, wie bei der Ausführungsform 1 beschrieben, deutlich erhöht.
F-2. Vorteile
Das erste Kernspaltteil 25 ist zylindrisch und besitzt Höcker 26 an der Außenumfangsfläche. Wenn das erste Kernspaltteil 25 in einer Drosselspule verwendet wird, stoßen die geteilten Kerne 10, die in das wärmeabführende Gehäuse 31 eingeführt werden, an die Höcker 26 des ersten Kernspaltteils 25 und werden gegen den Außenumfang des wärmeabführenden Gehäuses 31 gedrückt. Dadurch stehen die geteilten Kerne 10 zuverlässig in Kontakt mit der Außenumfangsfläche des wärmeabführenden Gehäuses 31, was die Wärmeabführung erhöht.
Das erste Kernspaltteil 27 ist zylindrisch, und die äußere Umfangsfläche des ersten Kernspaltteils 27 verjüngt sich in Richtung der Zylinderachse. Wenn das erste Kernspaltteil 27 in einer Drosselspule verwendet wird, werden die geteilten Kerne 10, die in das wärmeabführende Gehäuse 31 eingesetzt sind, entlang der äußeren Umfangsfläche des ersten Kernspaltteils 27 in Richtung des Außenumfangs des wärmeabführenden Gehäuses 31 gedrückt und stehen zuverlässig in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche des wärmeabführenden Gehäuses 31. Dadurch erhöht sich die Wärmeabführung aus den geteilten Kernen 10.
Das erste Kernspaltteil 28 ist eine zylindrisch gewickelte dünne Platte. Wenn das erste Kernspaltteil 28 in einer Drosselspule verwendet wird, so wird es zylindrisch gewickelt und in das wärmeabführende Gehäuse 31 eingesetzt. Auf diese Weise werden die geteilten Kerne 10, die in das wärmeabführende Gehäuse 31 eingesetzt werden, mit der Spannung, die zur Wiederherstellung der laminaren Form des ersten Kernspaltteils 28 erforderlich ist, gegen den Außenumfang des wärmeabführenden Gehäuses 31 gedrückt und stehen zuverlässig in Kontakt mit der Außenumfangsfläche des wärmeabführenden Gehäuses 31. Dies erhöht die Wärmeabführung aus den geteilten Kernen 10.
Die Ausführungsformen können frei miteinander kombiniert und im Rahmen der vorliegenden Erfindung entsprechend modifiziert oder dabei Merkmale weggelassen werden. Obwohl diese Erfindung ausführlich beschrieben wurde, ist die Beschreibung in allen Aspekten nur illustrativ und schränkt die Erfindung nicht ein. Es versteht sich daher von selbst, dass zahlreiche Modifikationen und Variationen, die bereits beispielhaft dargestellt sind, verwendet werden können, ohne den Erfindungsumfang zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1, 2: Drosselspule
2A, 2B: Drosselspule
3: Drosselspule
4, 5: Drosselspule
10: geteilter Kern
20: Kernspaltteil
21, 25: erstes Kernspaltteil
27, 28: erstes Kernspaltteil
22: zweites Kernspaltteil
23: zylindrisches Teil
24: dünnes Plattenteil
26: Höcker
30, 31: wärmeabführendes Gehäuse
33, 34: wärmeabführendes Gehäuse
50: Aussparungsbereich
51, 52: Aussparungsbereich
53, 54: Aussparungsbereich
60, 61, 62: Befestigungsteil
70, 72, 603: Befestigungsloch
80, 81: erstes wärmeabführendes Bauteil
82: zweites wärmeabführendes Bauteil
83: drittes wärmeabführendes Bauteil
90: Spule
100: Magnetteil
200: Kühler
301, 311: Vorsprung
341, 602: Vorsprung
601: Ring.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2003197444 A [0006]

Claims

Drosselspule (1), die Folgendes aufweist: eine Vielzahl von geteilten Kernen (10) mit einer Form, die durch Unterteilen eines ringförmigen Kerns in einer Umfangsrichtung erhalten wird, wobei die geteilten Kerne aus einem weichmagnetischen Material hergestellt sind; ein Kernspaltteil (20), das zwischen den geteilten Kernen (10) in dem ringförmigen Kern angeordnet ist, der durch Kombinieren der Vielzahl von geteilten Kernen (10) gebildet ist, wobei das Kernspaltteil (20) aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt ist; ringförmige wärmeabführende Gehäuse (30, 31), die die geteilten Kerne (10) und das Kernspaltteil (20) aufnehmen; und eine Spule (90), die um die wärmeabführenden Gehäuse (30, 31) gewickelt ist, wobei die wärmeabführenden Gehäuse (30, 31) aus einem Material hergestellt sind, dessen Wärmeleitfähigkeit so hoch wie 100 W/(mK) oder größer ist.
Drosselspule (2) nach Anspruch 1, die Folgendes aufweist: ein erstes wärmeabführendes Bauteil (80) zwischen dem geteilten Kern (10) und einem der wärmeabführenden Gehäuse (30).
Drosselspule (2B) nach Anspruch 2, die Folgendes aufweist ein zweites wärmeabführendes Bauteil (82) zwischen benachbarten Bereichen der Spule (90) und zwischen der Spule (90) und den wärmeabführenden Gehäusen (30, 31).
Drosselspule (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Endfläche eines der wärmeabführenden Gehäuse (33) eine offene Endfläche ist, wobei das eine der wärmeabführenden Gehäuse (33) Aussparungsbereiche (51) an Kanten einer äußeren Umfangsfläche und einer inneren Umfangsfläche aufweist, die mit der offenen Endfläche in Kontakt sind, und wobei die Spule (90) entlang der Ausschnitte (51) gewickelt ist.
Drosselspule (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Endfläche eines der wärmeabführenden Gehäuse (34) eine offene Endfläche ist, wobei das eine der wärmeabführenden Gehäuse (34) Vorsprünge (341) aufweist, die von einer Kante einer äußeren Umfangsfläche vorstehen, die in Kontakt mit der offenen Endfläche steht, und wobei die Vorsprünge (341) an einem Kühler (200) befestigt sind, der an der offenen Stirnfläche des einen der wärmeabführenden Gehäuse (34) angeordnet ist.
Drosselspule (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Kernspaltteil (20) Folgendes aufweist: - ein erstes Kernspaltteil (21) mit einer Vielzahl von Aussparungsbereichen (52); und - eine Vielzahl von zweiten Kernspaltteilen (22), die in die Vielzahl von Aussparungsbereichen (52) des ersten Kernspaltteils (21) einzusetzen sind.
Drosselspule (5) nach Anspruch 6, wobei das erste Kernspaltteil (25) zylindrisch ist und Höcker (26) an der äußeren Umfangsfläche aufweist.
Drosselspule (5) nach Anspruch 6, wobei das erste Kernspaltteil (27) zylindrisch ist, und wobei die Außenumfangsfläche des ersten Kernspaltteils (27) in Richtung einer Zylinderachse verjüngt ist.
Drosselspule (5) nach Anspruch 6, wobei das erste Kernspaltteil (28) eine zylindrisch gewickelte dünne Platte ist.