DE60101943T2

DE60101943T2 - Induktives Bauteil mit einem Dauermagnet im Bereich eines Magnetspaltes

Info

Publication number: DE60101943T2
Application number: DE60101943T
Authority: DE
Inventors: Kazuyuki Taihaku-ku Okita; Toru Taihaku-ku Ito; Toshiya Taihaku-ku Sato; Teruhiko Taihaku-ku Fujiwara
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2000-11-20
Filing date: 2001-11-19
Publication date: 2004-12-23
Anticipated expiration: 2021-11-20
Also published as: JP2002158124A; DE60101943D1; EP1207540B1; TW543046B; US6734771B2; CN1354485A; US20020089400A1; EP1207540A1; KR20020039252A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein magnetisches Bauteil, das eine auf einem Magnetkern gewickelte Spule umfaßt, und spezieller bezieht sie sich auf ein induktives Bauelement wie einem Induktor und einem Transformer und dergleichen, was bei verschiedentlichen Arten von elektronischem Gerät und in elektronischen Leistungsquellen zum Vermindern des Kernverlusts unter Verwendung von DC-Vorspannung verwendet wird.
2. Beschreibung des Stands der Technik
In den vergangenen Jahren sind verschiedentliche Arten von elektronischem Gerät bezüglich Größe und Gewicht reduziert worden. Folglich hat die Tendenz zugenommen, daß der relative Volumenanteil der elektrischen Leistungsquelleneinheiten eines solchen elektrischen Geräts in bezug auf das Gesamtvolumen des elektronischen Geräts zugenommen hat. Dies liegt in der Tatsache begründet, daß, während verschiedentliche Arten von Schaltungen in LSIs enthalten sind, die Verminderung der Größe von magnetischen Teilen wie Induktoren und Transformer, welche zwingende Schaltungsbestandteile für elektronische Leistungsquelleneinheiten darstellen, schwierig ist. Somit sind unterschiedliche Methoden versucht worden, die elektrischen Lei stungsquelleneinheiten bezüglich Größe und Gewicht zu verringern.
Magnetische Bauelemente wie Induktoren und Transformer (die nachfolgend zusammen als "induktive Bauelemente" bezeichnet werden), können bezüglich Größe und Gewicht wirksam reduziert werden, indem das Volumen der aus magnetischen Materialien gebildeten Magnetkerne vermindert wird.
Im allgemeinen erleichtert die Verminderung der Größe von Kernen die magnetische Sättigung des Magnetkerns, was insofern problematisch ist, als der Stromwert, der als eine Leistungsquelle genutzt werden kann, vermindert ist.
Als ein Mittel zum Lösen dieses Problems ist ein Stand der Technik bekannt, bei dem ein Teil des Magnetkerns Magnetspalten enthält, wodurch der magnetische Widerstand des Magnetkerns erhöht wird und die Verminderung des Stromwerts verhindert wird.
Die Tatsache, daß sich die magnetische Induktion solcher magnetischer Teile verschlechtert, ist jedoch ebenfalls bekannt.
Verschiedentliche Methoden sind bekannt, um die Verschlechterung der magnetischen Induktion von induktiven Bauelementen zu verhindern, etwa eine Methode des Vorsehens eines Dauermagneten in der Nähe eines Spalts (nachfolgend als "Stand der Technik 1" bezeichnet), eine Methode zur Überbrückung eines Spalts unter Verwendung eines Dauermagneten (siehe japanische ungeprüfte Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 54-152957), oder eine Methode zum Verbinden eines Spalts durch Montieren eines Dauermagneten daran (siehe japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 1-169905, nachfolgend als "Stand der Technik 2" bezeichnet), wodurch eine DC-Vorspannung angewandt wird und die Veränderung in der magnetischen Flußdichte erhöht wird, um die Prozessierung von elektrischer Leistung zu verstärken.
Stand der Technik 2 beschreibt eine Technik, die sich auf die Struktur eines Magnetkerns unter Verwendung eines Dauermagneten zum Erzeugen von magnetischer Vorspannung bezieht. Diese Technik beinhaltet eine Methode, bei der eine magnetische DC-Vorspannung auf einen Magnetkern unter Verwendung eines Dauermagneten angewandt wird, wobei folglich die Anzahl von Linien der Magnetkraft erhöht wird, die zur Durchdringung des Magnetspalts in der Lage ist.
In dem Fall, daß ein metallisches magnetisches Material mit einer magnetischen Flußdichte (B) hoher Sättigung, z. B. Siliziumstahl, Permalloy, amorphes Material, als dem Magnetkern für die Drosselspule gemäß dem Stand der Technik 1 verwendet wird, erzeugt jedoch der Dauermagnet, der aus gesintertem Material, z. B. Seltenerdmagneten wie Sm-Co oder Nd-Fe-B oder dergleichen, gebildet ist, aufgrund der hohen magnetischen Flußdichte des Magnetkerns Wärme aus dem Wirbelstromverlust, selbst bei einer Positionierung außerhalb des Magnetismuswegs, so daß sich die Eigenschaften des Dauermagneten verschlechtern.
Auch bei dem Aufbau des Magnetkerns des Induktors gemäß Stand der Technik 2 durchdringen magnetische Flüsse aus einer um einen Magnetkern gewundenen Spule den Dauermagneten innerhalb des Magnetspalts, dadurch ein Problem der Entmagnetisierung des Dauermagneten verursachend. Es gab auch das Problem, daß je kleiner die Form des im Magnetspalt eingeführten Dauerma gneten war, desto größer waren die Effekte der Entmagnetisierung aufgrund äußerer Faktoren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein induktives Bauelement bereitzustellen, bei dem nur geringe Beschränkungen bezüglich der Form des positionierten Dauermagneten bestehen, die Erzeugung von Wärme des Dauermagneten aufgrund des magnetischen Flusses aus der auf dem Magnetkern gewundenen Spule unterdrückt ist, und bei dem sich Eigenschaften nicht verschlechtern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein induktives Bauelement, wie im Anspruch 1 festgelegt, bereitgestellt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist eine perspektivische Ansicht, die eine Drosselspule gemäß dem Stand der Technik 1 veranschaulicht;
1B ist eine Frontalansicht der in 1A gezeigten Drosselspule;
1C ist eine Seitenansicht der in 1A gezeigten Drosselspule;
2 ist eine auseinandergenommene, perspektivische Ansicht der in den 1A bis 1C gezeigten Drosselspule;
3 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Magnetteil gemäß dem Stand der Technik 2 veranschaulicht;
4A ist eine perspektivische Ansicht eines induktiven Bauelements gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4B ist eine Frontalansicht des in 4A gezeigten induktiven Bauelements;
4C ist eine Seitenansicht des in 4A gezeigten induktiven Bauelements;
5 ist eine auseinandergenommene perspektivische Ansicht des in 4A gezeigten induktiven Bauelements;
6A ist eine perspektivische Ansicht eines induktiven Bauelements gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6B ist eine Frontalansicht des in 6A gezeigten induktiven Bauelements;
6C ist eine Seitenansicht des in 6A gezeigten induktiven Bauelements;
7 ist eine auseinandergenommene perspektivische Ansicht des in den 6A bis 6C gezeigten induktiven Bauelements;
8A ist eine perspektivische Ansicht eines induktiven Bauelements gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8B ist eine Frontalansicht des in 8A gezeigten induktiven Bauelements;
8C ist eine Seitenansicht des in 8A gezeigten induktiven Bauelements;
9 ist eine auseinandergenommene perspektivische Ansicht des in den 8A bis 8C gezeigten induktiven Bauelements;
10 ist eine perspektivische Ansicht eines induktiven Bauelements gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
11 ist eine auseinandergenommene perspektivische Ansicht des Magnetkerns des in 10 gezeigten induktiven Bauelements;
12A ist eine Draufsicht des in 10 gezeigten induktiven Bauelements;
12B ist eine Frontalansicht des gleichen induktiven Bauelements;
12C ist eine Seitenansicht des gleichen induktiven Bauelements; und
13 ist ein Diagramm, das die DC-Überlagerungseigenschaften des induktiven Bauelements gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Vor dem Beschreiben der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung folgt eine Beschreibung der Magnetteile gemäß dem Stand der Technik unter Bezugnahme auf 1A bis 3, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern.
Bei 1A bis 1C umfaßt eine Drosselspule 13 gemäß Stand der Technik 1 einen Magnetkern 15, der aus einem U-geformten, weich-magnetischen Material gebildet ist, und eine Anregungsspule 19, die, mit einer dazwischen eingeführten Isolierlage 17, darum gewunden ist. Es ist auch ein Dauermagnet 23 an der Seitenfläche der Ecke eines der Magnetpole 21 und 25, die aufeinander zeigen, nämlich dem Magnetpol 21 des Magnetkerns 15 angeheftet.
Bei 2 ist die Anregungsspule 19 auf dem einen Magnetpol 21 des aus einem U-geformten, weich-magnetischen Material gebildeten Magnetkerns 15 montiert, indem eine Zuleitung, mit der dazwischen eingeführten Isolierlage 17, herumgewickelt wird, wodurch die Drosselspule 13 gebildet wird. Als nächstes wird der Dauermagnet 23 an die Vorderseite der Ecke des einen Magnetpols 21 des Magnetpolpaares angeheftet. Es ist zu beachten, daß die Symbole N und S zum Dauermagneten 23 gehören, und deshalb zeigt der Pfeil 29 die Richtung des Magnetfeldes an.
Unter Bezugnahme auf 3 sind bei dem magnetischen Bauelement gemäß Stand der Technik 2 Dauermagnete 33 in jeden der beiden Magnetspalten eingeführt, die zwischen einem Paar von U-förmigen Magnetkernen 31 bereitgestellt sind. Mit dem Magnetteil 35 gemäß dem Stand der Technik 2 ermöglicht es die Einführung der Dauermagnete 33 in die Magnetspalten, daß hohe Werte der magnetischen Induktion bei großen Stromwerten beibe halten werden in bezug auf die Induktions/DC-Überlagerungsstrom-Eigenschaften davon.
Als nächstes wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf 4 bis 13 genauer beschrieben.
Das induktive Bauelement gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Magnetkern, der mindestens einen Spalt umfaßt, eine auf dem Magnetkern angebrachte Anregungsspule, um einen magnetischen Weg auf dem Magnetkern zu bilden, und in der Nähe von mindestens einer der Spalten vorgesehene Dauermagnete. Bei dem induktiven Bauelement ist der Dauermagnet quer angelegt zu einem ersten weich-magnetischen Materialstück, das aus einem weich-magnetischen Material gebildet ist, welches eine kleinere Permeabilität und einen geringeren Wirbelstromverlust aufweist als der Magnetkern.
Bei diesem induktiven Bauelement ist nun eine Eckfläche der Dauermagnete vorzugsweise jeweils mit beiden Seitenflächen unter Bildung von mindestens einem Spalt des Magnetkerns, mit dem dazwischen eingeführten, ersten weich-magnetischen Materialstück, verbunden, wobei die anderen Eckflächen der beiden Dauermagnete mit einem zweiten weich-magnetischen Materialstück verbunden ist, welches aus einem weich-magnetischen Material gebildet ist, das eine kleinere Permeabilität und einen niedrigeren Wirbelstromverlust aufweist als der Magnetkern.
Bei diesem induktiven Bauelement ist auch die Lücke vorzugsweise aus einem U-förmigen Magnetkern gebildet, mit einer Vielzahl von Spalten, die zwischen einem Paar von Magnetkernen gebildet sind.
Bei dem induktiven Bauelement sind auch die Spalten vorzugsweise auf jeder anstoßenden Eckfläche von Kernen vom C-Typ gebildet.
Ferner wird beim induktiven Bauelement das induktive Bauelement vorzugsweise als eine Drosselspule verwendet.
Der bei der vorliegenden Erfindung verwendete Dauermagnet ist nun ein gebundener Magnet, der aus Seltenerdmagnetpulver mit einer natürlichen Koerzitivkraft von 10 kOe (79 kA/m) oder mehr, einem Tc von 500°C oder mehr und einem durchschnittlichen Korn-Durchmesser von 2,5 bis 50 μm sowie einem Harz von 30 Volumen-% oder mehr gebildet ist, mit einem spezifischen Widerstand von 1 Ωcm oder mehr. Weiter bevorzugt ist die Zusammensetzung der Seltenerd-Legierung Sm (Co_ba1.Fe_0,15–0,25Cu_0,05–0,06Zr_0,02–0,03)_7,0–8,5 die für den gebundenen Magnet verwendete Harzart ist eines von Polyimidharz, Epoxyharz, Polyphenylsulfitharz, Siliconharz, Polyesterharz, aromatische Nylons oder chemische Polymere, wobei ein Silan-Kopplungsmittel und ein Titan-Kopplungsmittel zu dem Seltenerdmagnetpulver hinzugefügt wurde und anisotrope Eigenschaften durch magnetische Orientierung zum Zeitpunkt der Herstellung des gebundenen Magneten verliehen wurden, um starke Eigenschaften zu erzielen, wobei es eine Magnetisierung des gebundenen Magneten nach dem Zusammenbau unter einem Magnetfeld von 2,5 T oder stärker erlaubt, daß ausgezeichnete DC-Überlagerungseigenschaften erhalten werden, während ein Magnetkern ohne Verschlechterung der Kernverlusteigenschaften gebildet wird.
Dies liegt an der Tatsache, daß die natürliche Koerzitivkraft nötiger ist als das Energieprodukt für die magnetischen Eigen schaften, um ausgezeichnete DC-Überlagerungseigenschaften zu erhalten, und folglich können ausreichend hohe DC-Überlagerungseigenschaften selbst bei Verwendung eines Dauermagneten mit hohem spezifischen Widerstand erhalten werden, solange die natürliche Koerzitivkraft hoch ist.
Magnete mit hohem spezifischen Widerstand und auch mit hoher natürlicher Koerzitivkraft können im allgemeinen durch einen gebundenen Seltenerd-Magneten erhalten werden, der durch Vermischen von Seltenerd-Magnetpulver mit einem Bindemittel gebildet wird, jedoch kann irgendeine Zusammensetzung verwendet werden, solange die Zusammensetzung ein Magnetpulver mit hoher Koerzitivkraft ist. Arten von Seltenerd-Magnetpulver schließen SmCo-Arten, NdFeB-Arten und SmFeN-Arten ein, jedoch ist ein Magnet mit Tc von 500°C oder höher und einer Koerzitivkraft von 10 kOe oder mehr erforderlich, wenn die Rückflußbedingungen und die Antioxidation in Betracht gezogen werden, so daß gegenwärtig ein Sm₂Co₁₇-Magnet bevorzugt ist.
Nun werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 4 bis 13 beschrieben.
Bei 4 umfaßt ein induktives Bauelement 37 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Magnetkern 45 und eine Anregungsspule 47. Der Magnetkern 45 ist ein U-förmiges, weich-magnetisches Material, welches eine Basis 39 und ein Paar Pole 41 und 43 aufweist, die sich in der gleichen. Richtung von den Enden der Basis 39 erstrecken. Beispiele von Materialien, die für den Magnetkern 45 verwendet werden können, schließen weich-magnetische Materialien wie Siliconstahl, amorphes Material; Permalloy, etc. oder weich-magnetische Materialien wie MnZn- oder NiZn-Ferrit oder dergleichen ein.
Die Anregungsspule 47 ist auf einem der Magnetpole des Magnetkerns 45 montiert. Die Anregungsspule 47 besitzt eine Form, indem sie auf dem Magnetpol mit einer dazwischen eingeführten Isolierlage 49 wie einem Isolierpapier, einem Isolierband, einer Plastiklage, etc. gewickelt ist.
Auch befindet sich ein weich-magnetisches Stückelement 51, welches aus einem rechteckig-plättchengeformten, weichmagnetischen Material gebildet ist, auf einer Seitenfläche des Endes eines Magnetpols 43 des Magnetkerns 45. Ferner befindet sich ein Dauermagnet 53 derselben Form auf dem weichmagnetischen Stückelement 51.
Das weich-magnetische Stückelement 51 besteht aus einem Material, das eine kleinere Permeabilität und einen geringeren Wirbelstromverlust als der Magnetkern 45 aufweist, z. B. weichmagnetischer Material-Staub wie Siliconstahl, amorphes Material, Permalloy, etc.. Außerdem wird ein gebundener Magnet oder ein Seltenerd-Sinterteil wie Ba- oder Sr-Ferrit oder SmCo, NdFeB, etc. für den Dauermagneten 53 verwendet.
Bei 5 wird das induktive Bauelement 37 hergestellt, indem die Anregungsspule 47 über die Isolierlage 49 auf einem der Magnetpole des Magnetkerns 45 montiert wird und der Dauermagnet 53 auf die Seitenfläche des Magnetpols, an dem die Anregungsspule 47 vorgesehen worden war, über das weichmagnetische Stückelement 51 angebracht wird. Es ist zu beachten, daß ein Pfeil 55 die Richtung des Magnetfeldes angibt.
Mit einem induktiven Bauelement 37 mit einem solchen Aufbau ist das Magnetfeld, welches durch die Anregungsspule 47 und den Dauermagneten 53 unter Bildung eines Vorspannungs-Magnetfeldes gebildet ist, durch das weich-magnetische Stückteil 51 getrennt, so daß der Dauermagnet 53 nicht durch das durch die Anregungsspule 47 gebildete Magnetfeld beeinträchtigt wird und folglich keine Wärme durch den Wirbelstromverlust aus dem Magnetfeld erzeugt wird, so daß der Dauermagnet von einer Entmagnetisierung oder dergleichen nicht betroffen ist und ein hoch zuverlässiges induktives Bauelement 37 mit stabilen und ausgezeichneten Eigenschaften bereitgestellt werden kann.
Bei 6A bis 6C sind ähnliche Teile durch dieselben Bezugsziffern wiedergegeben. Ein induktives Bauelement 57 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt den Magnetkern 45 des gleichen U-förmigen, weich-magnetischen Elements wie bei der ersten Ausführungsform sowie die Anregungsspule 47, die auf einem der Magnetpole 43 des Magnetkerns 45 montiert ist. Die Anregungsspule 47 besitzt eine Form derart, daß sie auf dem Magnetpol 43 mit der dazwischen eingeführten Isolierlage 49 wie einem Isolierpapier, einem Isolierband, einer Plastiklage, etc. gewickelt ist.
Ferner sind weich-magnetische Stückteile 51, die aus einem rechteckig-plattenförmigen, weich-magnetischen Material gebildet sind, jeweils auf den Seitenflächen derselben Seite der Enden der Magnetpole 41 und 43 des Magnetkerns 45 angebracht, und Dauermagnete 53 derselben Form wie bei der ersten Ausführungsform sind jeweils darauf angebracht. Die weichmagnetischen Stückteile 51 sind aus einem Material, das eine kleinere Permeabilität und einen geringeren Wirbelstromverlust aufweist als der Magnetkern 45, wie bei der ersten Ausführungsform.
Ferner überbrückt ein anderes weich-magnetisches Stückteil 59, welches aus demselben Material wie die weich-magnetischen Stückteile 51 und länger als die weich-magnetischen Stückteile 51 gebildet sind, die zwei Dauermagnete 53, um die Dauermagnete 53 zu verbinden.
Bei 7 wird das induktive Bauelement hergestellt, indem die Anregungsspule 47 über die Isolierlage 46 auf einem Magnetpol 43 des Magnetkerns 41 montiert wird, die Dauermagnete 53 auf den Seitenflächen beider Magnetpole über die weichmagnetischen Stückteile 51 angebracht werden und ferner ein anderes weich-magnetische Stückteil 59 die Dauermagnete 53 überbrückt, um ein Lecken des magnetischen Flusses von den Dauermagneten 53 zu verhindern. Der Pfeil 55 gibt die Richtung des Magnetfeldes an.
Bei einem solchen Aufbau können die Vorteile der ersten Ausführungsform erhalten werden, und ferner kann die DC-Vorspannung aufgrund der Dauermagnete erhöht werden, wodurch die elektrische Prozessierleistung erhöht wird.
Bei 8A bis 8C werden ähnliche Teile durch dieselben Bezugsziffern wiedergegeben. Ein induktives Bauelement 61 gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt den Magnetkern 45 desselben U-förmigen weich-magnetischen Elements wie bei der ersten und zweiten Ausführungsform, sowie die Anregungsspule 47, die auf einem der Magnetpole 43 des Magnetkerns 45 montiert ist. Die Anregungsspule 47 besitzt eine Form derart, daß sie auf dem Magnetpol 43 mit der dazwischen eingeführten Isolierlage 49 wie einem Isolierpapier, einem Isolierband, einer Plastiklage, etc. gewickelt ist.
Ferner sind weich-magnetische Stückteile 51, die aus rechteckig-plattenförmigem, weich-magnetischem Material gebildet sind, jeweils auf den Seitenflächen auf beiden Seiten der Enden der Magnetpole 41 und 43 des Magnetkerns 45, d. h. paarwei se insgesamt vier weich-magnetische Stückteile 51, angebracht, und vier Dauermagnete 53 derselben Gestalt sind jeweils darauf angebracht. Die weich-magnetischen Stückteile 51 sind aus einem Material, welches eine kleinere Permeabilität und einen niedrigeren Wirbelstromverlust aufweist als der Magnetkern 45, wie bei der ersten und zweiten Ausführungsform.
Ferner überbrücken zwei andere weich-magnetische Stückteile 59, die aus demselben Material wie die weich-magnetischen Stückteile 51 in der ersten und zweiten Ausführungsform sowie länger als die weich-magnetischen Stückteile 51 gebildet sind, die oberen Seiten der vier Dauermagnete 53 jeweils auf derselben Seite, um die Dauermagnete 53 auf dieser Seite zu verbinden.
Bei 9 wird das induktive Bauelement hergestellt, indem die Anregungsspule 47 über die Isolierlage 49 auf einen Magnetpol 43 des Magnetkerns 45 montiert wird, Dauermagnete 53 auf beiden Seitenflächen der beiden Magnetpole über die weichmagnetischen Stückteile 51 angebracht werden und ferner andere weich-magnetische Stückteile 59 jedes Paar der Dauermagnete 53 auf jeder Seite überbrücken. Der Pfeil 55 zeigt die Richtung des Magnetfeldes an.
Mit dem induktiven Bauelement 61 mit einem solchen Aufbau gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung können natürlich die Vorteile der ersten und zweiten Ausführungsform erhalten werden, und ferner kann die DC-Vorspannung aufgrund der Dauermagnete 53 erhöht werden, wodurch die elektrische Prozessierleistung erhöht wird.
Bei 10 bis 12C werden ähnliche Teile durch dieselben Bezugsziffern wiedergegeben. Ein induktives Bauelement 63 gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt terminale Stifte 65, die von der unteren Ecke davon nach unten vorstehen, einen aus einem Kunststoffmaterial gebildeten Spulenkörper 67 mit einem in den Zeichnungen nicht gezeigten Durchgangsloch, um durch das Zentrum den Wicklungsabschnitt passieren zu lassen, das Paar Magnetkerne 45 mit weichmagnetischen Teilen vom C-Typ, wobei jeweils einer der Magnetpole 41 und 43 des Kerns an dem Durchgangsloch (nicht gezeigt) des Spulenkörpers 67 von beiden Seiten davon montiert ist, und eine Anregungsspule 69, die auf dem Umfang des Wicklungsabschnitts montiert ist, wo die einen Magnetpole 43 der Magnetkerne 45 montiert sind. Die Anregungsspule 69 besitzt eine Form, daß sie um den Umfang der Magnetpole 43 mit dem Wicklungsabschnitt des Kunststoff-Wicklungskörpers gewickelt ist.
Die Pole 41 und 43 der Magnetkerne 45 stoßen jeweils aneinander. Der Anstoßabschnitt der Pole 41, der aus dem Spulenkörper 67 heraus exponiert ist, besitzt einen dort gebildeten Spalt. Auf beiden Seitenflächen der anstoßenden Abschnitte der Magnetpole 41 liegen, mit dem Spalt dazwischen, in zwei Paaren insgesamt vier weich-magnetische Stückteile 51 des rechteckig-plattenförmigen, weich-magnetischen Materials vor. Darauf befinden sich weiterhin vier andere Dauermagnete 53 mit derselben Form wie derjenigen der weich-magnetischen Stückteile 51. Die weich-magnetischen Stückteile 51 sind aus einem Material, das eine kleinere Permeabilität und einen geringeren Wirbelstromverlust aufweist als der Magnetkern 45, wie bei der ersten bis dritten Ausführungsform.
Ferner überbrücken zwei andere weich-magnetische Stückteile 59, die aus demselben Material wie die weich-magnetischen Stückteile 51 bei der zweiten und dritten Ausführungsform und länger als die weich-magnetischen Stückteile 51 gebildet sind, die Dauermagnete 53 jeweils auf derselben Seite, um die Dauermagnete 53 auf der Seite zu verbinden.
Bei 11 wird der Gegenstand hergestellt, indem die Magnetpole 53 der Magnetkerne 45 in dem Loch (nicht gezeigt) des Spulenkörpers 67, der darauf die Anregungsspule 69 umfaßt, derart montiert werden, daß die Pole 43 aneinander stoßen, die Dauermagnete 53 auf beiden Seiten der Ecken der einen Spalt dazwischen aufweisenden, anderen Magnetpole 41 mit jeweils dazwischen eingeführten, weich-magnetischen Stückteilen 51 montiert werden, und ferner andere weich-magnetische Stückteile 59 auf den Dauermagneten 53 plaziert werden, um die Paare der Dauermagnete 53 zu überbrücken. Der Pfeil 55 zeigt die Richtung des Magnetfeldes an.
Als nächstes werden spezielle Beispiele von induktiven Bauelementen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Strukturen gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform genauer beschrieben.
Es wurden induktive Bauelemente gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform hergestellt. Das U-geformte, weich-magnetische Teil, das die Magnetkerne 45 bildet, wurde aus Siliconstahl (einem 50 μm-stark gewickelten Kern) mit magnetischem Fluß hoher Sättigung gebildet, der eine Permeabilität von 2 × 10^–2 H/m, eine magnetische Weglänge von 0,2 m und eine wirksame Querschnittsfläche von 10^–4 m² aufwies. Die rechteckig-polgeformten, weich-magnetischen Teile werden aus Staubmaterial in der Größe 10 × 10 × 2 mm gebildet, mit einer Permeabilität von 1 × 10^–4 H/m und einer Sättigungs-Magnetflußdichte von 1 T. Die Dauermagnete besitzen Eigenschaften der Koerzitivkraft von 398 A/m oder stärker und der magnetischen Flußdichte von 1 T oder größer. Zum Vergleich wurde ein induktives Bauelement ge mäß einem herkömmlichen Beispiel auf die gleiche Weise hergestellt.
Die DC-Überlagerungseigenschaften des induktiven Bauelements 37 mit einem solchen Aufbau wurden gemessen. 13 zeigt die Ergebnisse davon. In 13 entsprechen die Kurven 71 und 73 jeweils der ersten und zweiten Ausführungsform, und die Kurve 75 entspricht dem herkömmlichen Beispiel. In 13 gibt es keine Veränderung bei den DC-Überlagerungseigenschaften aufgrund der Verwendung der rechteckig-polig-geformten weichmagnetischen Teile.
Die Ergebnisse der Messung der Temperatureigenschaften bei einer Betriebsfrequenz von 100 kHz sind auch in der nachfolgenden Tabelle 1 veranschaulicht:
Tabelle 1
Wie aus der Tabelle 1 klar verstanden werden kann, hat das induktive Bauelement gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt, daß es die Erzeugung von Wärme der Dauermagnete unterdrückt.
Wie oben beschrieben kann gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein induktives Bauelement bereitgestellt werden mit geringen Beschränkungen bezüglich der Form der angebrachten Dauermagnete, mit einer unterdrückten Erzeugung von Wärme durch die Dauermagnete aufgrund des Magnetflusses der auf dem Magnetkern gewickelten Spule, wobei die Eigenschaften davon sich nicht verschlechtern.

Claims

Induktives Bauelement (37, 57, 61, 63) mit: einem Magnetkern (45) mit mindestens einem Spalt; einer Anregungsspule (47, 69), die auf den Magnetkern angebracht ist, um einen magnetischen Weg auf dem Magnetkern zu bilden; und mindestens einem Dauermagneten (53), der in der Nähe des mindestens einen Spalts vorgesehen ist; wobei der Dauermagnet quer zu einem ersten Stück weichmagnetischen Materials (51) angelegt ist, welches aus einem weich-magnetischen Material gebildet ist, das eine kleinere Permeabilität und einen geringeren Wirbelstromverlust aufweist als der Magnetkern.
Induktives Bauelement gemäß Anspruch 1, wobei eine Eckfläche von zwei der Dauermagnete jeweils mit beiden Seitenflächen bei dem Ende, welches mindestens einen Spalt des Magnetkerns bildet, mit dem dazwischen eingeführten, ersten weichmagnetischen Materialstück verbunden ist, und wobei ferner zwischen anderen Eckflächen der beiden Dauermagnete eine Verbindung durch ein zweites, weich-magnetisches Materialstück (59) gebildet wird, das aus einem weich-magnetischen Material gebildet ist, welches eine kleinere Permeabilität und einen geringeren Wirbelstromverlust aufweist als der Magnetkern.
Induktives Bauelement gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Spalt aus einem U-geformten Magnetkern gebildet ist.
Induktives Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Vielzahl der Spalten zwischen einem Paar von Magnetkernen gebildet ist.
Induktives Bauelement gemäß Anspruch 4, wobei die Spalten an jeder anstoßenden Eckenfläche von Kernen vom C-Typ gebildet sind.
Induktives Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das induktive Bauelement für eine Drosselspule verwendet wird.