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Hintergrund der Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf einen magnetischen Kern zur Verwendung
in einem elektronischen Apparat und auf eine magnetische Vorrichtung,
die den magnetischen Kern und eine um den magnetischen Kern gewickelte
Wicklung aufweist.
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Eine
typische magnetische Vorrichtung wie eine Drosselspule oder ein
Transformator weist einen magnetischen Kern auf, wie einen trommelförmigen Kernblock,
der aus einem magnetischen Material hergestellt ist, und eine um
den magnetischen Kern herum gewickelte Wicklung. Um die Reduzierung
der Größe und des
Gewichts der magnetischen Vorrichtung zu erreichen, ist es wirksam,
das Volumen des magnetischen Kerns zu reduzieren, wie aus dem Stand
der Technik bekannt ist. Jedoch ist der in seiner Größe reduzierte
magnetische Kern leicht magnetisch gesättigt. Folglich verringert
sich ein akzeptables Stromniveau unvermeidlich.
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Um
das oben genannte Problem zu lösen, wurde
ein Versuch unternommen, einen Spalt an einem Teil des magnetischen
Kerns so zu bilden, daß ein
magnetischer Widerstand zunimmt, so daß verhindert wird, daß sich das
akzeptable Stromniveau verringert. Dieser Lösungsansatz ist jedoch von Nachteil,
da eine magnetische Induktion als inhärenter Eigenschaftswert der
magnetischen Vorrichtung reduziert wird.
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Andererseits
offenbart die japanische geprüfte
Gebrauchsmusterveröffentlichung
Nr.
S 43-3771 (
JP 43-3771 Y ) einen
Horizontal-Ablenktransformator, der einen anderen Ansatz anwendet. Bezug
nehmend auf
1 erfolgt
im Nachfolgenden eine Beschreibung einer magnetischen Vorrichtung, die
dem Horizontal-Ablenktransformator
entspricht. Die in
1 dargestellte
magnetische Vorrichtung weist einen magnetischen Kern
1 und
eine um den magnetischen Kern 1 herum gewickelte Wicklung
2 auf.
Der magnetische Kern
1 besitzt einen Wicklungskernabschnitt
3,
der eine Außenumfangsoberfläche besitzt,
die eine kreisförmige
zylindrische Gestalt hat, um die Wicklung
2 aufzunehmen,
und ein Paar Flanschabschnitte
4 und
5, die an
den gegenüberliegenden
Enden des Wicklungskernabschnittes
3 in dessen jeweiliger
Axialrichtung einstöckig
gekoppelt sind. Der magnetische Kern
1 besitzt ein axiales Ende,
an dem ein scheibenförmiger
Permanentmagnet
6 befestigt ist. Der Permanentmagnet
6 ist
in seiner Dickenrichtung magnetisiert, d. h. in einer Axialrichtung
des magnetischen Kerns
1. Auf diese Art und Weise wird
an dem magnetischen Kern
1 durch den Permanentmagneten
6 eine
Gleichspannungsvormagnetisierung angelegt.
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Gemäß 2 erfolgt eine Beschreibung
der Vormagnetisierung in der in 1 dargestellten
magnetischen Vorrichtung. Der Permanentmagnet 6 erzeugt
ein magnetisches Gleichspannungsfeld 7. Wenn die Wicklung 2 erregt
wird, wird ein Wechselspannungsmagnetfeld 8 erzeugt. Da
der Permanentmagnet 6 eine Scheibenform besitzt, konzentriert sich
die Vormagnetisierung, die durch den Permanentmagneten 6 aufgebracht
wird, auf den Wicklungskernabschnitt 3. Andererseits wird
auf die Flanschabschnitte 4 und 5 kaum eine Vormagnetisierung aufgebracht.
Deshalb ist der oben genannte Lösungsansatz
unzureichend, um die Sättigung
der Flußdichte,
die aus der Reduzierung der Größe des magnetischen
Kerns resultiert, zu verringern.
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Die
EP-A-0
431 3122 und
GB-A-708133 A offenbart den
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist deshalb eine Aufgabe dieser Erfindung, einen magnetischen Kern
bereitzustellen, der in der Lage ist, durch eine Vormagnetisierung
zu verhindern, daß die
Sättigung
der Flußdichte,
die aus der Reduzierung der Größe des magnetischen
Kerns resultiert, verringert wird.
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Es
ist eine andere Aufgabe dieser Erfindung, einen magnetischen Kern
der o. g. Bauart bereitzustellen, dessen Kosten, Größe und Gewicht
reduziert werden kann.
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Es
ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine magnetische Vorrichtung
bereitzustellen, die den oben genannten magnetischen Kern aufweist.
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Die
Aufgaben werden durch einen magnetischen Kern gemäß Anspruch
1 gelöst.
Weitere Entwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Kurze
Beschreibung der Zeichnung:
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1 ist eine perspektivische
Ansicht einer bestehenden magnetischen Vorrichtung;
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2 ist eine Ansicht zur Beschreibung
eines Vormagnetisierungseffektes in der magnetischen Vorrichtung,
die in 1 dargestellt
ist;
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3 ist eine perspektivische
Ansicht einer magnetischen Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung;
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4 ist eine Ansicht zur Beschreibung
einer Vormagnetisierung, die auf die in 3 gezeigte magnetische Vorrichtung angelegt
wird;
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5 ist eine Ansicht zur Beschreibung
der Vormagnetisierung, die auf unterschiedliche Art und Weise aufgebracht
wird; und
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6 ist eine perspektivische
Ansicht einer magnetischen Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
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Unter
Bezugnahme auf 3 erfolgt
eine Beschreibung einer magnetischen Vorrichtung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung.
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Die
magnetische Vorrichtung, die in 3 dargestellt
ist, enthält
einen magnetischen Kern 10, der einen trommelförmigen Kernblock
mit einem kreisförmigen
Querschnitt aufweist. Der magnetische Kern 10 besitzt einen
Wicklungskernabschnitt 11, der eine Außenumfangsoberfläche mit
einer kreisförmigen
zylindrischen Gestalt besitzt, und ein Paar Flanschabschnitte 12 und 13,
die jeweils mit den gegenüberliegenden
Enden des Wicklungskernabschnittes 11 in dessen Axialrichtung
einstöckig
gekoppelt sind und nach außen
in einer radialen Richtung des Wicklungskernabschnittes 11 vorstehen.
Ein Flanschabschnitt 12 ist mit einem Permanentmagneten 14 versehen,
der an dessen äußeren Oberfläche angebracht
ist.
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Der
Permanentmagnet 14 erstreckt sich in einer Umfangsrichtung,
deren Mitte auf einer Mittelachse des Wicklungskernabschnittes 11 liegt,
so daß er
eine kreisförmige
Ringform erzeugt, um nur in einem Bereich außerhalb der Außenumfangsoberfläche des
Wicklungskernabschnittes 11 in der radialen Richtung angeordnet
zu sein. Der Permanentmagnet 14 der oben beschriebenen
Form wird durch Anordnen einer Vielzahl von Magnetelementen 15,
die miteinander in der Umfangsrichtung in Kontakt stehen, gebildet.
Jedes Magnetelement 15 ist in der Axialrichtung des Wicklungskernabschnittes 11 magnetisiert und
besitzt einen Nord-Pol und einen Süd-Pol.
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Des
weiteren ist der Wicklungskernabschnitt 11 des magnetischen
Kerns 10 mit einer Wicklung 16 versehen, die darum
gewickelt ist, um die magnetische Vorrichtung zu bilden. Die so
erhaltene magnetische Vorrichtung dient als Drosselspule, an die
vormagnetisiert wird. In der magnetischen Vorrichtung besitzt der
Permanentmagnet 14 eine Ringform und ein reduziertes Volumen.
Deshalb ist es möglich,
das Gewicht zu reduzieren und die Materialkosten einzusparen.
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Bezug
nehmend auf 4 erfolgt
eine Beschreibung der Vormagnetisierung in der in 3 dargestellten magnetischen Vorrichtung.
Der Permanentmagnet 14 erzeugt ein Gleichspannungsmagnetfeld 17 in
der bekannten Art und Weise. Wenn die Wicklung 16 erregt
wird, wird ein Wechselspannungsmagnetfeld 18 in der aus
dem Stand der Technik bekannten Art und Weise erzeugt.
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Der
Permanentmagnet 14 ist ausschließlich in dem Bereich außerhalb
des Wicklungskernabschnittes 11 in der Radialrichtung angeordnet,
um nicht dem Wicklungskernabschnitt 11 als Mittelachse 19 des
magnetischen Kerns 10 gegenüberzuliegen. Genauer gesagt
ist der Permanentmagnet 14 um einen zweiten Abstand d2,
der größer als
der erste Abstand d1 ist, von der Mittelachse 19 entfernt,
während die
Außenumfangsoberfläche 11a des
Wicklungskernabschnittes 11 die Mittelachse 19 so
umgibt, daß ein
erster Abstand d1 dazwischen liegt.
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Mit
diesem Aufbau konzentriert sich das Gleichspannungsmagnetfeld 17 nicht
nur auf den Wicklungskernabschnitt 11 des magnetischen
Kerns 10, sondern wirkt ausreichend auf die Flansche 12 und 13.
Auf diese Weise wird die Vormagnetisierung durchgehend auf eine
Gesamtheit des magnetischen Kerns 10 aufgebracht, um dadurch
den Vormagnetisierungseffekt zu fördern.
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Bezug
nehmend auf 5 kann der
Permanentmagnet 14 in der radialen Richtung des Wicklungskernabschnittes 11 magnetisiert
sein. In diesem Fall wird das Gleichspannungsmagnetfeld 17 in
einer leicht unterschiedlichen Art und Weise angelegt, wie in der
Figur dargestellt ist. Aus dem Vergleich der 4 und 5 wird
klar, daß die
Vormagnetisierung im wesentlichen auf ähnliche Art und Weise aufgebracht wird,
sogar wenn der Permanentmagnet 14 in der unterschiedlichen
Richtung magnetisiert ist. Deshalb ist die Richtung der Magnetisierung
des Permanentmagneten 14 nicht eingeschränkt.
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Unter
Bezugnahme auf 6 erfolgt
eine Beschreibung einer magnetischen Vorrichtung gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung.
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Die
in 6 dargestellte magnetische
Vorrichtung enthält
einen magnetischen Kern 20, der einen trommelförmigen Kernblock
aufweist, der einen rechteckigen Querschnitt besitzt. Der ma gnetische Kern 20 besitzt
einen Wicklungskernabschnitt 21, der eine Außenumfangsoberfläche mit
einer rechteckigen zylindrischen Gestalt besitzt, und ein Paar Flanschabschnitte 22 und 23,
die jeweils mit den gegenüberliegenden
Enden des Wicklungskernabschnittes 21 in dessen Axialrichtung
einstöckig
gekoppelt ist und in einer Radialrichtung des Wicklungskernabschnittes 21 nach
außen
vorsteht. Ein Flanschabschnitt 22 ist mit einem Permanentmagneten 24,
der an dessen äußerer Oberfläche angebracht
ist, versehen.
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Der
Permanentmagnet 24 erstreckt sich in der Umfangsrichtung,
um eine rechteckige Ringform zu erzeugen, um nur in einem Bereich
außerhalb
der Außenumfangsoberfläche des
Wicklungskernabschnittes 21 in der Radialrichtung angeordnet
zu sein. Der Permanentmagnet 24 der oben beschriebenen
Form wird durch Anordnen einer Anzahl von magnetischen Elementen 25,
die in der Umfangsrichtung miteinander in Kontakt stehen, gebildet.
Jedes magnetische Element 25 wird in der Axialrichtung des
Wicklungskernabschnittes 21 magnetisiert und besitzt einen
Nord-Pol und einen
Süd-Pol.
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Des
weiteren wird der Wicklungskernabschnitt 21 des magnetischen
Kerns 20 mit einer Wicklung 26 versehen, die darum
gewickelt ist, um die magnetische Vorrichtung zu bilden. Die so
erhaltene magnetische Vorrichtung dient als Drosselspule, die vormagnetisiert
wird. In der magnetischen Vorrichtung besitzt der Permanentmagnet 24 eine
Ringform und das Volumen ist reduziert. Deshalb ist es möglich, das
Gewicht zu reduzieren und Materialkosten einzusparen.
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Die
Vormagnetisierung in der in 6 dargestellten
magnetischen Vorrichtung ist ähnlich
zu derjenigen der in 3 dargestellten
magnetischen Vorrichtung. Genauer gesagt konzen triert sich das Gleichspannungsmagnetfeld
durch den Permanentmagneten 24 nicht nur auf den Wicklungskernabschnitt 21 des
magnetischen Kerns 20, sondern es wirkt auch ausreichend
auf die Flanschabschnitte 22 und 23. Deshalb wird
die Vormagnetisierung durchgehend auf eine Gesamtheit des magnetischen Kerns 20 aufgebracht,
um dadurch den Vormagnetisierungseffekt zu fördern.
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Es
ist leicht verständlich,
daß der
Permanentmagnet 24 in der Radialrichtung des Wicklungskernabschnittes 21 magnetisiert
werden kann.
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Während die
vorliegende Erfindung bislang in Verbindung mit ein paar wenigen
Ausführungsbeispielen
hiervon beschrieben worden ist, ist es für den Fachmann leicht möglich, diese
Erfindung auf verschiedene Arten und Weisen in die Praxis umzusetzen.
Beispielsweise kann der Permanentmagnet einen einzigen Permanentmagneten
aufweisen und er kann in der Radialrichtung des Wicklungskernabschnittes
magnetisiert werden. Zusätzlich
ist diese Erfindung nicht nur auf die Drosselspule, sondern auch
auf andere magnetische Vorrichtungen wie einen Transformator anwendbar.