DE60208523T2

DE60208523T2 - Spulenbauteil und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE60208523T2
Application number: DE60208523T
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Matsusaka-shi NAKATA; Tsunetsugu Toyooka-shi IMANISHI; Hiroyuki Toyooka-shi HAMAMOTO; Hidetoshi Takatsuki-shi HIWATASHI; Tomokazu Osaka-shi KITAGAWA
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2001-02-27
Filing date: 2002-02-26
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2022-02-27
Also published as: US7015783B2; EP1356479A2; CN1481561A; US20040046626A1; MY128606A; DE60208523D1; WO2002069360A3; WO2002069360A2; CN1215494C; EP1356479B1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spulenbauteil, das in verschiedenen elektronischen Vorrichtungen verwendet wird, und ein Verfahren zur Herstellung desselben.
HINTERGRUND ZUM STAND DER TECHNIK
Ein herkömmliches Spulenbauteil wird im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
9 ist eine Perspektivansicht eines herkömmlichen Spulenbauteils. 10 ist eine Schnittansicht des Spulenbauteils. 11 ist eine Schnittansicht des Spulenbauteils, die einen Teil des Herstellungsverfahrens des Spulenbauteils zeigt.
In 9–11 umfasst das herkömmliche Spulenbauteil eine Spule 52, die eine Durchgangsöffnung hat, eine Packung 53, die aus magnetischem Material mit der darin angeordneten Spule 52 ausgebildet ist, und einen Anschluss 54, der mit der Spule 52 verbunden ist. Die Packung 53 wird ausgebildet, indem magnetisches Pulver 55 unter Druck geformt wird, um die Spule 52 zu bedecken.
Die Packung 53 wird unter einem konstanten Formdruck über deren gesamten Bereich ausgebildet, und die Dichte der Packung 53 ist auch über deren gesamten Bereich nahezu gleichförmig.
In der Konfiguration eines solchen herkömmlichen Spulenbauteils ist es notwendig, wenn es beabsichtigt ist, eine Höhe des Spulenbauteils abzusenken, den Formdruck zu erhöhen, der auf die Packung 53 angewendet wird, um die Packung 53 vollständig zusammenzupressen.
Obwohl die Höhe der Packung, 53 abgesenkt werden kann, indem die Packung 53 zusammengedrückt wird, werden die Dicke des oberen und des unteren Abschnitts der Packung 53 ebenfalls verringert. Dementsprechend gab es ein Problem damit, dass magnetische Sättigung auftritt, wenn der magnetische Fluss, der durch die Durchgangsöffnung der Spule 52 tritt, durch den oberen und unteren Abschnitt der Packung 53 tritt, was die Zuverlässigkeit verschlechtert.
Um das oben genannte Problem zu berücksichtigen, stellt die vorliegende Erfindung ein Spulenbauteil zur Verfügung, das hinsichtlich der Zuverlässigkeit verbessert ist, und in dem magnetische Sättigung kaum auftritt, selbst wenn die Dicke des oberen und des unteren Abschnitts des Spulenbauteils verringert ist, mit dem Ziel die Höhe des Spulenbauteils abzusenken.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Eine Packung des Spulenbauteils der vorliegenden Erfindung ist ein Magnetkern aus komprimiertem Pulver, der magnetisches Pulver enthält, und umfasst einen oberen Abschnitt, der an einem oberen Teil der Spule angeordnet ist, einen unteren Abschnitt, der an einem unteren Teil der Spule angeordnet ist, und einen mittleren Abschnitt, welcher der Höhe der Spule entspricht. Auch ist die Dicke der äußeren Schicht (Abstand zwischen der Spule und der Packungsoberfläche) des mittleren Abschnitts der Packung einschließlich der Spule kleiner als ein Durchmesser der Durchgangsöffnung der Spule, und gleichzeitig, ist eine Dichte des oberen Abschnitts und des unteren Abschnitts höher als die des mittleren Abschnitts.
Durch die oben genannte Konfiguration ist es möglich, das Auftreten der magnetischen Sättigung am oberen Abschnitt und am unteren Abschnitt zu beseitigen, selbst wenn die Höhe des oberen und unteren Abschnitts der Packung durch Zusammendrücken verringert werden bis die äußere Schichtdicke des mittleren Abschnitts einschließlich der Spule kleiner als der Durchmesser der Durchgangsöffnung der Spule wird. Dieses ist deshalb der Fall weil die Dichte des oberen Abschnitts und des unteren Abschnitts höher als die des mittleren Abschnitts ist.
Das heißt, eine Dichte des Inneren der Durchgangsöffnung der Spule, die dem mittleren Abschnitt der Packung entspricht, ist niedriger als Dichten des oberen und unteren Abschnitts der Packung. Dementsprechend erfolgt, selbst wenn der magnetische Fluss, der durch die Durchgangsöffnung tritt, durch den oberen und den unteren Abschnitt tritt, deren Dicke kleiner als der Durchmesser der Durchgangsöffnung ist, keine magnetische Sättigung an dem oberen und dem unteren Abschnitt und ermöglicht das Verringern der Höhe des Spulenbauteils. Dieses ist deshalb der Fall, weil die magnetische Permeabilität in dem oberen und dem unteren Abschnitt, in denen die Packungsdichte höher als in dem mittleren Abschnitt ist, erhöht werden kann.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittansicht eines Spulenbauteils in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Perspektivansicht des Spulenbauteils.
3(a) bis 3(e) zeigen jeweils einen Teil des Herstellungsverfahrens für das Spulenbauteil.
4 ist eine Perspektivansicht von komprimiertem Pulver für die Spulenbauteilproduktion.
5 ist eine Perspektivansicht einer Spule mit damit verbundenen Anschlüssen.
6 ist eine Perspektivansicht des Spulenbauteils bevor Anschlüsse ausgebildet werden.
7(a) bis 7(e) zeigen jeweils einen Teil eines Herstellungsverfahrens eines anderen Spulenbauteils gemäß der vorliegenden Erfindung.
8(a) bis 8(d) zeigen jeweils einen Teil eines Herstellungsverfahrens noch eines anderen Spulenbauteils gemäß der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine Perspektivansicht eines herkömmlichen Spulenbauteils.
10 ist eine Schnittansicht des herkömmlichen Spulenbauteils.
11 ist eine Schnittansicht, die einen Teil des Herstellungsverfahrens des herkömmlichen Spulenbauteils zeigt.
BESTE WEISE FÜR DIE AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Erste Ausführungsform
Die vorliegende Erfindung wird in der folgenden Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
In 1 bis 6 ist ein Spulenbauteil in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung 2 bis 5 mm hoch und mit einer Fläche von 10 mm im Quadrat, und umfasst eine Spule 2, die eine Durchgangsöffnung 1 hat, eine Packung 3, welche die Spule 2 enthält, und Anschlüsse 4, die mit der Spule 2 verbunden sind.
Auch die Packung 3 ist ein Magnetkern aus komprimiertem Pulver (Magnetpulverkern), der magnetisches Pulver enthält. Die Materialien für die Packung 3 umfassen härtbares Bindemittel-Kunstharz, das Silikon-Kunstharz aus hartem Kunstharz-Bestandteil und elastischem Kunstharz-Bestandteil und magnetisches Pulver umfasst. Die Materialien werden ohne Heizen gemischt damit das härtbare Kunstharz nicht aushärtet, und sie werden unter Druck geformt, der im Bereich von 0,5 bis 2,0 t/cm² liegt, wodurch komprimiertes Pulver 5 geformt wird. Weiterhin wird das komprimierte Pulver 5 einem Umformen unter einem Druck unterworfen, der im Bereich von 3,0 bis 5,0 t/cm² liegt, so dass die Spule 2 eingekapselt wird, während sie bei 100°C bis 180°C geheizt wird, damit das härtbare Kunstharz vollständig aushärtet, wodurch die Packung 3 geformt wird.
Der Magnetkern aus komprimiertem Pulver (Magnetpulverkern) setzt wärmebehandeltes weiches Magnetlegierungs-Pulver als magnetisches Pulver ein. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser des Magnetlegierungs-Pulvers liegt im Bereich von 1 μm bis 100 μm, und es enthält einen Bestandteil A, Chrom (Cr), Sauerstoff (O), Mangan (Mn), Kohlenstoff (C) und Eisen (Fe). Bestandteil A enthält wenigstens einen aus der Gruppe, die aus Silizium (Si), Aluminium (Al), Titan (Ti) und Magnesium (Mg) besteht. Die Zusammensetzung jedes Bestandteils ist wie folgt: 1 Gewichtsprozent ≤ Bestandteil A ≤ 7 Gewichtsprozent, 2 Gewichtsprozent ≤ Cr ≤ 8 Gewichtsprozent, 0,05 Gewichtsprozent ≤ O ≤ 0,6 Gewichtsprozent, 0,01 Gewichtsprozent ≤ Mn ≤ 0,2 Gewichtsprozent, 0,005 Gewichtsprozent ≤ C ≤ 0,2 Gewichtsprozent, und der Rest ist Eisen (Fe). Abhängig von den Bedingungen, in denen die Spulenbauteile verwendet werden, ist es möglich, Nickel (Ni) von 2 Gewichtsprozent ≤ Ni ≤ 15 Gewichtsprozent anstelle des Bestandteils A zu verwenden.
Zwei Stücke aus komprimiertem Pulver 5 werden für die Formung der Packung 3 verwendet, wie in 3(b) gezeigt. Das komprimierte Pulver 5 wird mit einem starken Abschnitt versehen, in dem die Form des komprimierten Pulvers 5 nicht durch den Druck kollabiert, der während des Umformvorgangs angewendet wird, und einem schwachen Abschnitt, in dem die Form des komprimierten Pulvers 5 durch den Druck kollabiert, der während des Umformvorgangs angewendet wird.
Wie in 4 gezeigt, hat das komprimierte Pulver 5 eine Topfform mit einem E-förmigen Querschnitt mit einem Rückabschnitt 6, einem Zentralabschnitt 7 und einem äußeren Abschnitt 8, wobei der Rückabschnitt 6 als starker Abschnitt dient, während der Zentralabschnitt 7 und der äußere Abschnitt 8 jeweils als schwacher Abschnitt dienen. Der schwache Abschnitt und der starke Abschnitt werden ausgebildet, indem die Dichte des komprimierten Pulvers gesteuert wird. Das heißt, die Dichte des komprimierten Pulvers ist am schwachen Abschnitt niedriger, und am starken Abschnitt höher. Die Dicke des schwachen Abschnitts ist derart, dass die Form kollabiert, wenn ein Druck von einigen kg/cm² angewendet wird.
Hier bedeutet der Ausdruck, dass die Form komprimierten Pulvers 5 „kollabiert", dass die Form auf eine Größe der Partikelgröße des magnetischen Pulvers kollabiert. Am starken Abschnitt, der eine Stärke hat, die groß genug ist, um die Form des komprimierten Pulvers 5 zu halten, ist ein Zustand von „in Blöcke (Klumpen) aufgebrochen sein" nicht im Umfang des Schwach-Seins enthalten, da die Form nicht in die Partikelgröße des magnetischen Pulvers aufgebrochen wird.
Und wie in 3(a) bis 3(d) gezeigt ist, wird, wenn die Packung 3 geformt wird, das komprimierte Pulver unter Druck umgeformt, damit das Oberteil und das Unterteil der Spule 2 durch die starken Abschnitte von zwei Stücken komprimierten Pulvers 5 gehalten werden und die äußere Peripherie der Spule 2 und der innere Abschnitt der Durchgangsöffnung 1 mit dem kollabierten schwachen Abschnitt bedeckt werden. Das komprimierte Pulver wird während des Umformens unter Druck auch geheizt, damit das härtbare Kunstharz vollständig aushärtet.
In diesem Fall wird die Packung 3 so geformt, dass eine in 1 gezeigte äußere Schichtdicke (W1) des mittleren Abschnitts einschließlich der Spule 2 kleiner als ein Durchmesser der Durchgangsöffnung 1 der Spule 2 ist. Wie für den oberen Abschnitt 11 am oberen Teil der Spule 2, den unteren Abschnitt 12 am unteren Teil der Spule 2 und den mittleren Abschnitt 13 am Hochteil der Spule 2, sind auch der obere Abschnitt 11 und der untere Abschnitt 12 in Bezug auf die Dichte höher als der mittlere Abschnitt 13. Insbesondere wird der mittlere Abschnitt 13 so ausgebildet, dass eine Dichte des äußeren mittleren Abschnitts 14 höher als eine Dichte des inneren mittleren Abschnitts 15 ist. Was diese Dichten anbetrifft, sind die Dichten des oberen Abschnitts 11 und des unteren Abschnitts 12 in einem Bereich von 5,0 bis 6,0 g/cm³, und die des inneren mittleren Abschnitts 13 ist 85% bis 98% der Dichten des oberen Abschnitts 11 und des unteren Abschnitts 12.
Das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird im folgenden beschrieben. Das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung enthält einen Packungsformprozess zum Verkapseln der Spule 2 in der Packung 3, die aus magnetischem Material gefertigt wird, und einen Anschlussformprozess zum Ausbilden des Anschlusses 4, der mit der Spule 2 verbunden ist.
Zunächst umfasst der Packungsformprozess einen Schritt des Formens von zwei Stücken komprimierten Pulvers 5, worin ein härtbares Kunstharz-Bindemittel, das Silikon-Kunstharz mit einem haltbaren Kunstharz-Bestandteil und einem elastischen Kunstharz-Bestandteil enthält, und magnetisches Pulver ohne Heizen gemischt werden, so dass das härtbare Kunstharz nicht aushärtet, und unter Druck geformt werden.
Das komprimierte Pulver 5 hat eine Topfform mit einem E-förmigen Querschnitt mit einem Rückabschnitt 6, einem Zentralabschnitt 7 und einem Außenabschnitt 8, wobei der Rückabschnitt 6 ein starker Abschnitt ist, der in der Lage ist, die Form des komprimierten Pulvers 5 während des Umformens unter Druck zu halten, während der Zentralabschnitt und der Außenabschnitt jeweils als ein schwacher Abschnitt dienen, der nicht in der Lage ist, die Form des komprimierten Pulvers 5 während des Umformens unter Druck zu halten.
Als nächstes wird die Spule 2 in der Form so angeordnet, dass dessen Oberseite und Unterseite durch die starken Abschnitte von zwei Stücken aus komprimiertem Pulver 5 gehalten werden, dann werden die zwei Stücke komprimierten Pulvers 5 unter Wärme und Druck umgeformt, um die Packung 3 zu formen. In diesem Formprozess werden die äußere Peripherie der Spule 2 und das Innere der Durchgangsöffnung 1 mit dem schwachen Abschnitt bedeckt.
Beim Umformen pressen, wie in 3(b) gezeigt, zwei Stempel 9 den Zentralabschnitt 7 und den Außenabschnitt 8, welche die schwachen Abschnitte komprimierten Pulvers 5 sind, während die Rückabschnitte 6 aus zwei Stücken komprimierten Pulvers 5 die Spule 2 halten, wodurch die schwachen Abschnitte komprimierten Pulvers 5 kollabieren und die äußere Peripherie der Spule 2 und das Innere der Durchgangsöffnung 1 bedecken. Insbesondere wegen des Drucks, der während des Umformvorgangs angewendet wird, wird der Rückabschnitt 6 (starker Abschnitt) des komprimierten Pulvers 5, der dem inneren Abschnitt der Durchgangsöffnung 1 der Spule 2 gegenüber ist, in der Durchgangsöffnung 1 der Spule 2 in einem Block verborgen. Während der Rückabschnitt 6 (starker Abschnitt) des komprimierten Pulvers 5, der dem Anschluss 4 gegenüber ist, in Richtung des Anschlusses 4 in einem Block verborgen wird, kollabieren auch der Zentralabschnitt 7 (schwacher Abschnitt) und der Außenabschnitt 8 (schwacher Abschnitt) des komprimierten Pulvers 5, wodurch die andere äußere Peripherie der Spule 2 und der innere Abschnitt der Durchgangsöffnung 1 bedeckt wird.
Wenn die Form geeignet ausgestaltet ist, ist es im Packungsformprozess möglich, die äußere Schichtdicke (W1) des mittleren Abschnitts einschließlich der Spule 2 kleiner als den Durchmesser der Durchgangsöffnung 1 der Spule 2 auszubilden. Gemäß dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung werden auch der oberer Abschnitt 11 am oberen Teil der Spule 2 und der unterer Abschnitt 12 am unteren Teil von Spule 2 in Bezug auf die Dichte höher als der mittlere Abschnitt 13, der dem Hochabschnitt der Spule 2 entspricht, ausgebildet.
Weiterhin werden, was den mittleren Abschnitt 13 anbetrifft, ein innerer mittlerer Abschnitt 15, welcher der Durchgangsöffnung 1 der Spule 2 entspricht, und ein äußerer mittlerer Abschnitt 14, welcher der äußeren Peripherie der Spule 2 entspricht, zur Verfügung gestellt, und der äußere mittlere Abschnitt 14 wird in Bezug auf die Dichte stärker als der innere mittlere Abschnitt 15 ausgebildet.
Die Packung 3 wird so geformt, dass die Dichten des oberen Abschnitts 11 und des unteren Abschnitts 12 in einem Bereich von 5,0 bis 6,0 g/cm³ ist, während die des inneren mittleren Abschnitts 13 85% bis 98% dieser Dichten ist.
Durch die oben genannte Konfiguration und das Verfahren ist es möglich, selbst wenn die Höhe eines Spulenbauteils als Ganzes gesenkt wird, den oberen Abschnitt 11 und den unteren Abschnitt 12 in Bezug auf die Dichte höher als den mittleren Abschnitt 13 auszubilden, indem die äußere Schichtdicke (W) des mittleren Abschnitts einschließlich die Spule 2 kleiner als der Durchmesser der Durchgangsöffnung 1 ausbildet wird und indem der obere Abschnitt 11 und der untere Abschnitt 12 ausgebildet werden, was deren Dicke verringert. Infolgedessen ist es möglich, das Auftreten von magnetischer Sättigung am oberen Abschnitt 11 und am unteren Abschnitt 12 zu unterdrücken.
Das heißt, der obere Abschnitt 11 und der untere Abschnitt 12 der Packung 3 sind in Bezug auf die Dichte höher als der innere Teil des mittleren Abschnitts 13, welcher dem Inneren der Durchgangsöffnung 1 entspricht. Selbst wenn der magnetische Fluss, der durch die Durchgangsöffnung 1 geht, durch den oberen Abschnitt 11 und den unteren Abschnitt 12 tritt, deren Dicke (W2, W3) kleiner als der Durchmesser der Durchgangsöffnung 1 ist, ist es dementsprechend möglich, dass der obere Abschnitt 11 und der untere Abschnitt 12 eine höhere magnetische Permeabilität erreichen, da der obere Abschnitt 11 und der untere Abschnitt 12 in Bezug auf die Dichte höher sind als der mittlere Abschnitt 13. Infolgedessen kann die Höhe des Spulenbauteils gesenkt werden, ohne ein Auftreten von magnetischer Sättigung am oberen Abschnitt 11 und am unteren Abschnitt 12 zu erlauben.
Der mittlere Abschnitt 13 enthält auch den inneren mittleren Abschnitt 15, welcher der Durchgangsöffnung 1 entspricht und den äußeren mittleren Abschnitt 14, welcher dem äußeren Bereich der Spule 2 entspricht. Weil der äußere mittlere Abschnitt 14 in Bezug auf die Dichte höher ist als der innere mittlere Abschnitt 15, ist es möglich, dass der äußere mittlere Abschnitt 14 eine höhere magnetische Permeabilität erreichen kann. Dementsprechend ist es möglich, die Größe des Spulenbauteils in dessen seitlicher Richtung zu verringern und den Raum für die Montage des Spulenbauteils einzusparen, ohne das Auftreten von magnetischer Sättigung am äußeren mittleren Abschnitt 14 zu erlauben.
Insbesondere wird die Packung 3 so geformt, dass die Dichten des oberen Abschnitts 11 und des unteren Abschnitts 12 in einem Bereich von 5,0 bis 6,0 g/cm³ liegen, und die des inneren mittleren Abschnitts 13 85% bis 98% dieser Dichten ist, und folglich erfährt die Spule 2 keine übermäßigen Spannungen. Gleichzeitig ist es möglich, den Zusammenbruch der Packung 3 selbst auf Grund der internen Spannungen oder dergleichen zu unterdrücken, während der Zusammenbruch der Spule 2 unterdrückt wird. Es ist ebenfalls möglich, das Auftreten der magnetischen Sättigung zu unterdrücken und das Spulenbauteil in der Größe kleiner auszubilden.
Die Packung 3 ist ein Magnetkern aus komprimiertem Pulver und hat eine spezifische Zusammensetzung. Diese ist derart, dass das Verhältnis des Fe-Bestandteils hoch ist, und es ist für DC-Vorspannungs-Eigenschaften vorteilhaft. Außerdem unterdrückt das Enthaltensein des Cr-Bestandteils die Erzeugung von Rost auf Grund des Fe-Bestandteils. Da der Anteil von Cr nicht mehr als 8 Gewichtsprozent ist, ist es weiterhin möglich, einen Verlust in einem Frequenzbereich höher als 100 kHz zu unterdrücken. Auf diese Weise ist die vorliegende Erfindung geeignet, ein zusammengesetztes magnetisches Material zu verwirklichen, das ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit hat, ohne die magnetische Eigenschaft zu verlieren.
Eine gewöhnliche Pulverform verwendet im Allgemeinen Pulver zum Formen, aber in der vorliegenden Erfindung, in der festes komprimiertes Pulver 5 verwendet wird, schwankt die Menge komprimierten Pulvers 5 zwischen dem Stempel 9 und der Spule 2 während des Umformens unter Druck kaum, und die Bedeckungsdicke der Packung 3 kann einfacher gleichmäßig über die gesamte Peripherie der Spule 2 ausgebildet werden. Dementsprechend ist es möglich, die Streuungen in den Eigenschaften wie Induktivität, charakteristische Sättigung und magnetische Verluste der Induktivität während der DC-Vormagnetisierung zu unterdrücken. Da die Spule 2 durch das komprimierte Pulver 5 gehalten werden kann, wird weiterhin die Spule 2 genau in positioniert, und ein fehlerhaftes Formen der Packung 3 kann verhindert werden. Das komprimierte Pulver 5 betreffend, werden magnetisches Pulver und Bindemittel, das härtbares Kunstharz enthält, gemischt und gepresst um komprimiertes Pulver 5 auszubilden. Das härtbare Kunstharz enthält Silikon-Kunstharz, das einen festen Kunstharz-Bestandteil und einen elastischen Kunstharz-Bestandteil hat, und folglich ist es möglich, die Packung in Bezug auf die Dicke und in der Zerbrechlichkeit ausgeglichen auszubilden und Fehler der Packung 3 herabzusetzen.
Da Spule 2 bedeckt wird, wenn komprimiertes Pulver 5 unter Druck umgeformt wird, kann die Spule 2 weiterhin präzise bedeckt werden. Da Lücken zwischen dem komprimierten Pulver 5 und der Spule 2 vollständig gefüllt werden können, ist es auch möglich, die magnetische Effizienz zu verbessern, indem die magnetischen Lücken verringert werden.
Da der starke Abschnitt des komprimierten Pulvers 5 zuverlässig eine Seite der Spule 2 hält, ist insbesondere die Position der Spule 2 während des Umformens unter Druck kaum fehlausgerichtet, und eine andere Seite der Spule 2 kann leicht mit dem schwachen Abschnitt des komprimierten Pulvers 5 bedeckt werden, wenn der schwache Abschnitt kollabiert. Dementsprechend ist es möglich, die Abdeckung der Packung 3 in Be zug auf die Dicke gleichmäßig über die gesamte Peripherie der Spule 2 auszubilden und die Streuungen in den Eigenschaften des Spulenbauteils zu unterdrücken.
Auch hat das komprimierte Pulver 5 eine Topfform mit einem E-förmigen Querschnitt mit einem Rückabschnitt 6, einem Zentralabschnitt 7 und einem Außenabschnitt 8, und der Rückabschnitt 6 ist ein starker Abschnitt, während der Zentralabschnitt 7 und der Außenabschnitt 8 jeweils als schwacher Abschnitt dienen. Infolgedessen treten Positionsfehlausrichtung wegen des starken Abschnitts des komprimierten Pulvers 5 kaum auf, und es ist einfacher, die andere Seite der Spule 2 zu bedecken, und die Streuungen in den Eigenschaften des Spulenbauteils können verringert werden.
Wie oben beschrieben wurde, ist es gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einfacher, dass die Abdeckung der Packung 3 in Bezug auf die Dicke über die gesamte Peripherie der Spule 2 konstant ist, und es ist möglich, die Streuungen in den Eigenschaften zu verringern und auch eine höhere magnetische Permeabilität im oberen Abschnitt 11 und im unteren Abschnitt 12 zu erreichen, da der obere Abschnitt 11 und der untere Abschnitt 12 der Packung 3 in Bezug auf die Dichte höher sind als der mittlere Abschnitt 13. Auch kann die Höhe gesenkt werden, ohne das Auftreten von magnetischer Sättigung am oberen Abschnitt 11 und am unteren Abschnitt 12 zu erlauben.
In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat das komprimierte Pulver 5 einen E-förmigen Querschnitt, jedoch ist es auch möglich, den Zentralabschnitt 7 länger oder kürzerer als den Außenabschnitt 8 auszubilden, vorausgesetzt, dass die Form innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung liegt. Insbesondere können ein T-förmiger Querschnitt nur mit dem Zentralabschnitt 7, der am Rückabschnitt 6 ausgebildet wird, und einen C-förmiger Querschnitt nur mit dem Außenabschnitt 8, der am Abschnitt ausgebildet wird, als gleichwertig mit dem E-förmigen Querschnitt der vorliegenden Ausführungsform angesehen werden.
Auch was die relativen Positionen der Spule 2 und des komprimierten Pulvers 5 betrifft, kann eine Seite der Spule 2 durch einen starken Abschnitt eines komprimierten Pulvers 5 gehalten werden, während eine andere Seite der Spule 2 durch einen schwachen Abschnitt eines anderen komprimierten Pulvers 5 getragen wird. In diesem Fall ist es auch zulässig, den starken Abschnitt des E-förmigen komprimierten Pulvers 5 in Bezug auf die Dichte höher als den schwachen Abschnitt auszubilden.
Weiterhin ist es, was die Spule 2 betrifft, zulässig, einen Flachdraht wie auch einen runden Draht in eine Hochkantspule zu wickeln. In diesem Fall ist es möglich, den Raumfaktor der Spule zu erhöhen und ihn kompatibel mit einem hohen Strom auszubilden. Wenn ein Flachdraht eng gewunden wird, so dass die Packung 3 nicht zwischen den angrenzenden Flachdrähten ausgeformt wird, ist es insbesondere möglich, die Erzeugung von magnetischem Fluss, der um den Flachdraht zirkuliert, zu unterdrücken und die Verluste zu verringern, da die Packung 3 nicht zwischen den Flachdrähten ausgeformt wird.
Als das andere Beispiel für das Formen, wie in 7 und in 8 gezeigt, kann eines der komprimierten Pulver 5 unter Druck umgeformt werden, so dass eine Seite der Spule 2 durch den Rückabschnitt 6 des starken Abschnitts gehalten wird und ein anderes komprimiertes Pulver 5 so angeordnet ist, dass der Zentralabschnitt 7 in die Durchgangsöffnung 1 der Spule 2 eingesetzt wird. Wie in 8 gezeigt, kann das Umformen auch mit zwei komprimierten Pulvern 5 durchgeführt werden, welche kleine Spitzen und Senken 10 an den Spitzendabschnitten des Zentralabschnitts 7 oder des äußeren Abschnitts 8 haben und gegenüber voneinander angeordnet werden. Weiterhin ist es auch möglich, das Umformen durchzuführen, indem eine oder mehrere Nuten am Rückabschnitt 6 des komprimierten Pulvers 5 zur Verfügung gestellt werden. Indem, wie oben beschrieben, verschiedene Anordnungen für das komprimierte Pulver 5 verwendet werden, wird es möglich, die Spule 2 noch einfacher zu bedecken und die Streuungen in den Eigenschaften des Spulenbauteils herabzusetzen.
In der vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Seite der Spule 2 vor oder während des Umformens unter Druck durch den starken Abschnitt des komprimierten Pulvers 5 getragen, jedoch ist es vorzuziehen, sogar nach dem Umformen unter Druck eine Seite der Spule 2 durch den starken Abschnitt des komprimierten Pulvers tragen zu lassen.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, wie oben beschrieben, selbst wenn die Höhe eines Spulenbauteils als Ganzes durch die Formung des oberen Abschnitts der Packung, der dem oberen Abschnitt der Spule entspricht, gesenkt wird, und der untere Abschnitt der Packung, der dem unteren Abschnitt der Spule entspricht, in Bezug auf die Dicke, wie oben beschrieben wurde, kleiner wird bis die äußere Schichtdicke des mittleren Abschnitts einschließlich der Spule kleiner als der Durchmesser der Durchgangsöffnung der Spule wird, ist es möglich, das Auftreten von magnetischer Sättigung an dem oberen und unteren Abschnitt zu unterdrücken, da der obere Abschnitt und der untere Abschnitt in Bezug auf die Dichte höher sind als der mittlere Abschnitt.
Das heißt, die Dichte des Inneren der Durchgangsöffnung der Spule, was dem mittleren Abschnitt der Packung entspricht, ist niedriger als die Dichte des oberen Abschnitts und des unteren Abschnitts der Packung. Dementsprechend kann die magnetische Permeabilität am oberen Abschnitt und am unteren Abschnitt erhöht werden, wenn der obere Abschnitt und der untere Abschnitt in Bezug auf die Dichte höher als der mittlere Abschnitt sind. Daher ist es möglich, ein Spulenbauteil und dessen Herstellungsverfahren zur Verfügung zu stellen, worin die Höhe gesenkt werden kann, ohne das Auftreten von magnetischer Sättigung an dem oberen und unteren Abschnitt zu erlauben, selbst wenn der magnetische Fluss, der durch die Durchgangsöffnung der Spule tritt, durch den oberen Abschnitt und den unteren Abschnitt tritt, deren Dicke kleiner ist als der Durchmesser der Durchgangsöffnung.

Claims

Spulenbauteil, umfassend: eine Spule (2), die eine Durchgangsöffnung (1) hat; einen Magnetkern (3), der die genannte Spule enthält; und einen Anschluss (4), der mit der genannten Spule verbunden ist, worin der genannte Magnetkern (3) einen oberen Abschnitt (11) umfasst, der an einem oberen Teil der genannten Spule angeordnet ist, einen unteren Abschnitt (12), der an einem unteren Teil der genannten Spule angeordnet ist, und einen mittleren Abschnitt (13), der auf der Höhe der genannten Spule angeordnet ist, wobei eine äußere Schichtdicke (W1) des genannten mittleren Abschnitts kleiner ist als ein Durchmesser der genannten Durchgangsöffnung, während die Dichte des genannten oberen Abschnitts (11) und des genannten unteren Abschnitts (12) höher ist als die des genannten mittleren Abschnitts (13).
Spulenbauteil nach Anspruch 1, worin der genannte mittlere Abschnitt einen inneren mittleren Abschnitt umfasst, welcher in der Durchgangsöffnung positioniert ist, und einen äußeren mittleren Abschnitt umfasst, der einen Außenteil der genannten Spule umgibt, wobei die Dichte des genannten äußeren mittleren Abschnitts höher ist als die des genannten inneren mittleren Abschnitts.
Spulenbauteil nach Anspruch 1, worin der genannte Magnetkern so ausgebildet ist, dass Dichten des genannten oberen Abschnitts und des genannten unteren Abschnitts in einem Bereich von 5,0 bis 6,0 g/cm³ sind, und eine Dichte des genannten inneren mittleren Abschnitts 85% bis 98% der Dichten des genannten oberen Abschnitts und des genannten unteren Abschnitts ist.
Spulenbauteil nach Anspruch 1, worin die genannte Spule eine Hochkant-Spule ist, die ausgebildet wird, indem ein Flachdraht in einer solchen Weise gewickelt wird, dass angrenzende Flachdrähte in engem Kontakt miteinander sind.
Spulenbauteil nach Anspruch 1, worin der genannte Magnetkern ein Bindemittel umfasst, das härtbares Kunstharz und magnetisches Pulver umfasst.
Spulenbauteil nach Anspruch 5, worin das genannte härtbare Kunstharz ein Silikon-Kunstharz ist, das einen festen Kunstharzbestandteil und einen elastischen Kunstharzbestandteil umfasst.
Spulenbauteil nach Anspruch 5, worin ein komprimiertes Pulver, das als Material für die Herstellung des genannten Magnetkerns verwendet wird, einen schwachen Anteil umfasst, der nicht in der Lage ist, eine Form des genannten komprimierten Pulvers zu bewahren, und einen starken Anteil umfasst, der in der Lage ist, die Form des genannten komprimierten Pulvers zu bewahren, wenn das genannte komprimierte Pulver umgeformt wird.
Spulenbauteil nach Anspruch 7, worin ein Querschnitt des genannten komprimierten Pulvers eine E-Form mit einem Rückabschnitt, einem Zentralabschnitt und einem Außenabschnitt hat.
Spulenbauteil nach Anspruch 8, worin der Rückabschnitt des genannten komprimierten Pulvers der starke Anteil ist, während der Zentralabschnitt und der Außenabschnitt als der schwache Anteil dienen.
Spulenbauteil nach Anspruch 7, worin ein Spitzende des Zentralabschnitts oder des Außenabschnitts des genannten komprimierten Pulvers kleine Spitzen und Senken hat.
Spulenbauteil nach Anspruch 7, worin mindestens eine teilende Nut am Rückabschnitt des genannten komprimierten Pulvers vorgesehen ist.
Verfahren zur Herstellung eines Spulenbauteils, das die Schritte umfasst: Verkapseln einer Spule, welche eine Durchgangsöffnung hat, mit einem Magnetkern, der magnetisches Pulver umfasst; und Ausbilden eines Anschlusses, der mit der genannten Spule verbunden ist, worin das genannte Verkapseln so durchgeführt wird, dass die äußere Schichtdicke eines mittleren Abschnitts, der die genannte Spule enthält, kleiner als ein Durchmesser der genannten Durchgangsöffnung ausgebildet wird, und ein oberer Ab schnitt des genannten Magnetkerns, der an einem oberen Teil der genannten Spule angeordnet wird, und ein unterer Abschnitt des genannten Magnetkerns, der an einem unteren Teil der genannten Spule angeordnet wird, mit einer höheren Dichte als der genannte mittlere Abschnitt ausgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 12, worin der genannte mittlere Abschnitt einen inneren mittleren Abschnitt umfasst, der in der genannten Durchgangsöffnung angeordnet wird, und einen äußeren mittleren Abschnitt umfasst, der an einer äußeren Peripherie der genannten Spule angeordnet wird, und eine Dichte des genannten äußeren mittleren Abschnitts höher als eine Dichte des genannten inneren mittleren Abschnitts ist.
Verfahren nach Anspruch 12, worin die Dichten des genannten oberen Abschnitts und des genannten unteren Abschnitts in einem Bereich von 5,0 bis 6,0 g/cm³ liegen, und die Dichte des genannten mittleren Abschnitts von 85% bis 98% der Dichten des genannten oberen Abschnitts und des genannten unteren Abschnitts ist.
Verfahren nach Anspruch 12, worin der genannte Verkapselungsvorgang weiterhin die Schritte umfasst: Ausbilden des komprimierten Pulvers mit Bindemittel, welches härtbares Kunstharz und magnetisches Pulver umfasst; und Ausbilden eines verkapselnden Magnetkerns durch Umformen des genanntes komprimiertes Pulver unter Druck, um die genannte Spule zu bedecken.
Verfahren nach Anspruch 15, worin das genannte komprimierte Pulver durch Mischen und Formen ohne Heizen ausgebildet wird, damit das genannte härtbare Kunstharz nicht ausgehärtet wird, und unter Wärme und Druck umgeformt wird, damit das genannte härtbare Kunstharz aushärtet.
Verfahren nach Anspruch 15, worin das genannte Ausbilden des komprimierten Pulvers das Ausbilden eines schwachen Abschnitts und eines starken Abschnitts umfasst, wobei der genannte schwache Abschnitt nicht in der Lage ist, eine Form des genannten komprimierten Pulvers während des genannten Umformens zu bewahren, und der genannte starke Abschnitt in der Lage ist, eine Form des ge nannten komprimierten Pulvers während des genannten Umformens zu bewahren.
Verfahren nach Anspruch 15, worin das genannte härtbare Kunstharz Silikon-Kunstharz umfasst, welches einen festen Kunstharzbestandteil und einen elastischen Kunstharzbestandteil umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, worin der genannte Ausbildungsvorgang des verkapselnden Magnetkerns in einer solcher Weise durchgeführt wird, dass eine Seite der Spule durch den starken Abschnitt des genannten komprimierten Pulvers getragen wird, während die andere Seite der genannten Spule mit dem genannten schwachen Abschnitt bedeckt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, worin der Querschnitt des genannten komprimierten Pulvers eine E-Form mit einem Rückabschnitt, einem Zentralabschnitt und einem Außenabschnitt hat, worin der genannte Rückabschnitt der genannte starke Abschnitt ist, während der genannte Zentralabschnitt und der genannte Außenabschnitt der genannte schwache Abschnitt sind.
Verfahren nach Anspruch 15, worin ein Spitzende des Zentralabschnitts oder des Außenabschnitts des genannten komprimierten Pulvers kleine Spitzen und Senken aufweist.
Verfahren nach Anspruch 15, worin mindestens eine teilende Nut an dem Rückabschnitt des genannten komprimierten Pulvers vorgesehen ist.