DE602004005103T2

DE602004005103T2 - Spulenbauteil und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE602004005103T2
Application number: DE602004005103T
Authority: DE
Inventors: Kazuyuki Taihaku-ku Sendai-shi Ono; Takashi Taihaku-ku Sendai-shi Yanbe; Hatsuo Taihaku-ku Sendai-shi Matsumoto
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Denso Corp; Tokin Corp
Priority date: 2003-06-12
Filing date: 2004-06-11
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2024-06-12
Also published as: CN1574122A; DE602004005103D1; KR20040107408A; US20050012581A1; KR101165837B1; CN100565723C; US7427909B2; CN1574125A; EP1486993B1; EP1486993A1; US20050007232A1; EP1486991A1; KR101096958B1; KR20040107409A

Description

Diese Erfindung betrifft ein Spulenbauteil und das Herstellungsverfahren desselben. Insbesondere betrifft diese Erfindung das Spulenbauteil, das als Drosselspule in einem Hochleistungssystem eingesetzt wird, wie beispielsweise eine Energiesteuerung einer Batterie, die an einem elektrisch angetriebenen Auto oder einem Hybridauto, das einen Elektromotor und einen internen Verbrennungsmotor aufweist, montiert ist.
In einem elektrisch angetriebenen Auto oder einem Hybridauto wird das Spulenbauteil mit Frequenzen innerhalb des hörbaren Bereiches des menschlichen Ohres betrieben. Im Speziellen liegt die normale Betriebsfrequenz des Spulenbauteils in dem elektrisch angetriebenen Auto oder dem Hybridauto innerhalb eines Frequenzbereiches von einigen Kilohertz bis einigen zehnfachen von Kilohertz.
Bei der Betriebsfrequenz des hörbaren Bereiches besteht eine Möglichkeit einer ungewünschten Vibration, die durch gegenseitige Anziehungskräfte zwischen den Spulendrähten oder zwischen einer Spule und einem Magnetkern erzeugt wird. Die ungewünschte Vibration erzeugt ein hörbares Geräusch oder Jaulen. Wenn das Spulenbauteil einen Luftspalt aufweist, besteht darüber hinaus bei dem Spulenbauteil ferner eine Möglichkeit einer ungewünschten Vibration, die durch gegenseitige Anziehungskräfte zwischen Abschnitten des Kernes, der mit dem Luftspalt versehen ist, erzeugt wird. Es ist hier anzumerken, dass es bei den herkömmlichen Techniken keine Magnetkernstruktur ohne Luftspalte gibt, die selbst bei einer DC-Vormagnetisierung von 200 A oder mehr nicht gesättigt wird. Mit anderen Worten ist mindestens ein Luftspalt eine absolute Notwendigkeit für eine bessere DC-Vormagnetisierungscharakteristik von über 200 A oder mehr.
Ein bekanntes Spulenbauteil ist in JP-A-2001-185421 beschrieben. Das beschriebene Spulenbauteil wird für ein System niedriger Leistung und hoher Frequenz verwendet. Das beschriebene Spulenbauteil weist eine Spule und erste und zweite Magnetkernbauteile auf. Das erste Magnetkernbauteil enthält magnetisches Metallpulver von 50–70 Volumenprozent und wärmehärtendes Harz von 50–30 Volumenprozent. Das zweite Magnetkernbauteil ist ein Magnetpulverkern, der aus einem gesinterten Ferritkörper oder einem magnetischen Metallpulver gebildet ist. Das erste und das zweite Magnetkernbauteil sind magnetisch in Serie verbunden. Die Spule ist in dem ersten Magnetkernbauteil eingebettet.
Eines der Ziele der JP-A-2001-185421 ist es, ein Magnetbauteil, wie beispielsweise einen Induktor, eine Drosselspule und einen Transformator, bereitzustellen, das das Auftreten von Geräuschen unterdrücken kann, wenn das Magnetbauteil betrieben wird.
Es ist jedoch hier anzumerken, dass die eigentliche Zielfrequenz der JP-A-2001-185421 zu einem Bereich von einigen Hunderten von Kilohertz bis einigen Megahertz zu gehören scheint, wie in Absatz [0006] der JP-A-2001-185421 beschrieben ist. Die Zielfrequenz der JP-A-2001-185421 übersteigt die hörbaren Frequenzen bei weitem. Es sollte auch bekannt sein, dass die Hochfrequenzvibration des Spulenbauteils bei seinem Luftspalt kein hörbares Geräusch oder Jaulen erzeugt. Deshalb ist es vernünftig anzunehmen, dass die JP-A-2001-185421 seine Aufmerksamkeit einem anderen Mechanismus des Auftretens von Geräuschen widmet, der ziemlich unterschiedlich von der vorliegenden Erfindung ist.
Darüber hinaus ist das Ziel der JP-A-2001-185421 ein verkleinertes Spulenbauteil für ein System niedriger Leistung. Selbstverständlich ist die Struktur des Spulenbauteils, das in JP-A-2001-185421 beschrieben ist, schwach in den Eigenschaften einer Stehspannung und in dem Widerstand gegenüber ungewünschten Pulsen, wie beispielsweise Stoßströmen.
Deshalb ist es vorstellbar, dass das Spulenbauteil der JP-A-2001-185421 nicht für das System hoher Leistung und niedriger Frequenz geeignet ist.
Die Druckschrift US 6,392,525 B1 betrifft ein magnetisches Element, wie beispielsweise einen Leiter, eine Drosselspule oder einen Transformator in elektronischen Einrichtungen. Das magnetische Element der US 6,392,525 B1 weist ein erstes magnetisches Kompositbauteil, das ein metallisches magnetisches Pulver und ein wärmehärtendes Harz enthält, ein zweites magnetisches Bauteil, das ein gesinterter Ferritkörper oder ein magnetischer Körper aus gepresstem Pulver des metallischen magnetischen Pulvers ist und eine Spule auf. Die Spule ist in dem ersten magnetischen Kompositbauteil eingebettet. Der magnetische Pfad, der durch die Anordnung der Spule bestimmt wird, tritt in Serie durch das erste magnetische Kompositbauteil und das zweite magnetische Bauteil hindurch. Gemäß einer Ausführungsform der US 6,392,525 B1 wird das zweite magnetische Bauteil durch einen Magnetpulverkern gebildet, der durch Verfestigen und Verdichten von metallischem magnetischem Pulver erhalten wird, wobei ein Binder, wie beispielsweise ein Siliconharz, Glas oder dergleichen verwendet wird.
Die Druckschrift US 5,062,197 (nächstliegender Stand der Technik) betrifft eine Magnetkernstruktur für den Einsatz in kleinen Hochfrequenz-Induktoren und -Transformatoren niedriger Verluste. Eine Kernstruktur, die in diesem Stand der Technik beschrieben ist, weist eine Leiterwindung, die von einem dünnen isolierenden Material eingeschlossen ist, auf. Diese eingeschlossene Leiterwindung ist innerhalb eines Gehäuses mit verschiedenen Abschnitten hoher Permeabilität und Abschnitten niedriger Permeabilität angeordnet. Die Abschnitte hoher Permeabilität werden durch ein Ferrit hoher Permeabilität gebildet und die Abschnitte niedriger Permeabilität werden aus einem Ferrit-Pulver hoher Permeabilität und einem organischen Binder gebildet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG:
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Spulenbauteil bereitzustellen, das eine Eigenschaft einer hohen Stehspannung und eine weitere Eigenschaft eines Widerstandes gegenüber ungewünschten Pulsen aufweist und welches das Jaulen des Spulenbauteils, das selbst mit der hörbaren Frequenz betrieben wird, unterdrücken kann; und ein Herstellungsverfahren desselben bereitzustellen.
Die Aufgabe wird gemäß dem Spulenbauteil des Anspruchs 1 und gemäß dem Herstellungsverfahren des Anspruchs 47 gelöst.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen des Anspruchs 1 und des Anspruchs 47 jeweils angegeben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:
1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Set Spulenbauteile, die in einem Spulenbauteil gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten sind, zeigt;
2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Spule zeigt, die aus den Spulenbauteilen, die in 1 gezeigt sind, gebildet ist;
3 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Herstellungsverfahren einer Spule-enthaltenden Isolatorhülle, die in dem Spulenbauteil der ersten Ausführungsform enthalten ist, zeigt;
4 ist eine perspektivische Ansicht, die die Spuleenthaltende Isolatorhülle, die gemäß dem Verfahren der 3 gebildet ist, zeigt;
5 ist eine Draufsicht von oben, welche die Spuleenthaltende Isolatorhülle der 4 zeigt;
6 ist eine Querschnittsansicht, welche die Spuleenthaltende Isolatorhülle der 5 steigt;
7 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Herstellungsverfahren des Spulenbauteils der ersten Ausführungsform zeigt;
8 ist eine perspektivische Ansicht, welche das Spulenbauteil der ersten Ausführungsform zeigt;
9 ist eine Draufsicht von oben, welche das Spulenbauteil der 8 zeigt;
10 ist eine Querschnittsansicht, welche das Spulenbauteil der 9 zeigt;
11 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Herstellungsverfahren einer Spule-enthaltenden Isolatorhülle, die in einem Spulenbauteil gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist, zeigt;
12 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Spuleenthaltende Isolatorhülle, die gemäß dem Verfahren der 11 gebildet ist, zeigt;
13 ist eine Draufsicht von oben, welche die Spuleenthaltende Isolatorhülle der 12 zeigt;
14 ist eine perspektivische Ansicht zur Verwendung bei der Beschreibung der Struktur der Spule-enthaltenden Isolatorhülle der 12;
15 ist eine Draufsicht von oben zur Verwendung bei der Beschreibung der Struktur der Spule-enthaltenden Isolatorhülle der 12;
16 ist eine perspektivische Ansicht, welche ein Bauteil hoher magnetischer Reluktanz, das in einem Spulenbauteil gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist, zeigt;
17 ist eine Querschnittsansicht, welche das Bauteil hoher magnetischer Reluktanz der 16 zeigt;
18 ist eine Querschnittsansicht, welche das Spulenbauteil der dritten Ausführungsform, welches die Bauteile hoher magnetischer Reluktanz der 16 und 17 enthält, zeigt;
19 ist ein Graph, der eine DC-Vormagnetisierungscharakteristik eines Magnetkernes zeigt, der in dem Spulenbauteil gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wobei der Magnetkern aus einer Mischung von Harz und magnetischem Pulver gebildet ist;
20 ist eine Querschnittsansicht, die eine weitere Spuleenthaltende Isolatorhülle, die einen Spulenkörper und eine Abdeckung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist, zeigt;
21 ist eine perspektivische Ansicht, die ein weiteres Spulenbauteil gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
22 ist eine Querschnittsansicht, die das Spulenbauteil der 21 zeigt.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN:
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 10 weist ein Spulenbauteil 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Spule-enthaltende Isolatorhülle 60 und einen Magnetkern 80 auf. Bei dieser Ausführungsform ist die Spule enthaltende Isolatorhülle 60 vollständig in dem Magnetkern 80 eingebettet.
Wie in den 4 bis 6 gezeigt ist, weist die Spuleenthaltende Isolatorhülle 60 eine Struktur auf, die durch Einschließen einer Spule 30 außer der Endabschnitte 12, 22 der Spule 30 in einem Isolator 50 erhältlich ist.
Wie aus den 1 und 2 ersichtlich ist, weist die Spule 30 der vorliegenden Ausführungsform eine Struktur in der Form einer Brille oder eines Fernglases oder eine Struktur in der Gestalt einer Acht auf, die durch Verbinden zweier Spulenbauteile 10, 20 erhalten wird. Jedes der Spulenbauteile 10, 20 ist eine hochkantig gewickelte Spule, die durch hochkantiges Wickeln eines flachen Drahtes erhältlich ist. Das Spulenbauteil 10 weist zwei Endabschnitte 12, 14 auf. Das Spulenbauteil 20 weist ebenfalls zwei Endabschnitte 22, 24 auf. Die Spule 30 wird durch Verbinden der Endabschnitte 14, 24 der Spulenbauteile 10, 20 miteinander erhalten. Im Detail weist die Spule 30 eine Struktur auf, bei der die Spulenbauteile 10, 20 derart angeordnet sind, dass die axialen Richtungen der Spulenbauteile 10, 20 parallel zueinander sind und die Spulenbauteile 10, 20 einen magnetischen Pfad bilden. Mit anderen Worten erzeugen die Spulenbauteile 10, 20, wenn ein elektrischer Strom von dem Endabschnitt 12 zu dem Endabschnitt 22 durch den Verbindungspunkt der Endabschnitte 14, 24 fließt, magnetomotorische Kräfte, die in entgegengesetzte Richtungen gehen; die magnetomotorischen Kräfte, die von den Spulenbauteilen 10, 20 erzeugt werden, sind miteinander verbunden, um einen einzelnen magnetischen Pfad zu bilden. Bei dieser Ausführungsform ist die Spule 30 aus der Kombination der verschiedenen Spulenbauteile 10, 20 gebildet. Jedoch kann eine ähnliche Form der Spule durch Wickeln eines einzigen flachen Drahtes erhalten werden.
Unter Verwendung der Spule 30 wird die Spule-enthaltende Isolatorhülle 60 gemäß einem Herstellungsverfahren, wie es in 3 dargestellt ist, erhalten. Unter Bezugnahme auf 3 kann verstanden werden, dass ein temporärer Behälter 40 als erstes unter Berücksichtigung der Struktur und der Form der Spuleenthaltenden Isolatorhülle 60 ausgewählt wird. Der temporäre Behälter 40 weist zwei innere zylindrische Vorsprünge 42 und einen äußeren Wandabschnitt 44, der einen Querschnitt in der Gestalt einer Acht aufweist, auf. Der äußere Wandabschnitt 44 und die inneren zylindrischen Vorsprünge 42 sind durch einen unteren Abschnitt des temporären Behälters 40 verbunden.
Auf dem unteren Abschnitt werden erste Isolator-Abstandshalter 46 angeordnet. Die ersten Isolator-Abstandshalter 46 sind aus dem gleichen Material wie der Isolator 50 gebildet, wobei das Material nachfolgend im Detail erläutert wird. Jeder der ersten Isolator-Abstandshalter 46 weist nahezu die gleiche Dicke wie die des Isolators 50 der Spule-enthaltenden Isolatorhülle 60 in der axialen Richtung der Spule 30 auf. Die Dicke des Isolators 50 der Spule-enthaltenden Isolatorhülle 60 in der axialen Richtung der Spule 30 ist in 6 mit einer Bezugszahl "t2" gezeigt.
Nachdem die ersten Isolator-Abstandshalter 46 auf dem unteren Abschnitt des temporären Behälters 40 angeordnet sind, wird die Spule 30 auf den ersten Isolator-Abstandshaltern 46 montiert, um die Spule 30 innerhalb des temporären Behälters 40 in ihrer vertikalen Richtung unter Berücksichtigung der Dicke t2 des Isolators 50 zu positionieren. Wie offensichtlich von der Beschreibung oberhalb und der Zeichnung verstanden wird, dienen die ersten Isolator-Abstandshalter 46 dazu, die Spule 30 nur in der vertikalen Richtung, das heißt in der axialen Richtung der Spule 30, zu positionieren.
Um die Spule 30 in der horizontalen Richtung der Spuleenthaltenden Isolatorhülle 60 zu positionieren, werden zweite Isolator-Abstandshalter 48 zwischen dem radial-peripheren Abschnitt der Spule 30 und der Oberfläche der inneren Seite des temporären Behälters 40 eingesetzt. Jeder der zweiten Isolator-Abstandshalter 48 weist nahezu die gleiche Dicke wie diejenige des Isolators 50 der Spule-enthaltenden Isolatorhülle 60 in der radialen Richtung der Spule 30 auf. Die Dicke des Isolators 50 der Spule-enthaltenden Isolatorhülle 60 in der radialen Richtung der Spule 30 ist in den 5 und 6 mit einer Bezugszahl "t1" gezeigt.
Nachdem die Spule 30 innerhalb des temporären Behälters 40 unter Verwendung der ersten und zweiten Isolator-Abstandshalter 46, 48 horizontal und vertikal positioniert ist, wird das Material des Isolators 50 zwischen die Spule 30 und den temporären Behälter 40 gefüllt.
Bei dieser Ausführungsform ist der Isolator 50 aus Epoxidharz gebildet. Nachfolgend wird das Harz des Isolators 50 als "erstes Harz" bezeichnet.
Bei dieser Ausführungsform ist erforderlich, dass das Epoxidharz eine Flüssigkeit ist, die einen kleinen Viskositätskoeffizienten hat. Deshalb sind insbesondere die gegenseitige Löslichkeit des Harzes und von Zusatzstoffen, Härtemitteln oder Katalysatoren und die Lebensdauer des Harzes wichtige Punkte, die beim Auswählen des tatsächlichen Epoxidharzes berücksichtigt werden müssen. Basierend auf diesen Überlegungen ist es bevorzugt, dass die Basiszusammensetzung aus der Gruppe von Bisphenol-A-Epoxidharz, Bisphenol-F-Epoxidharz, polyfunktionelles Epoxidharz und so weiter ausgewählt wird, während der Härter oder das Härtungsmittel aus der Gruppe eines aromatischen Polyamin-Systems, eines Karbonsäure-Anhydrid-Systems, eines Initiativ-Härter-Systems und so weiter ausgewählt wird. Bei dieser Ausführungsform ist Bisphenol-A-Epoxidharz als eine Basis-Zusammensetzung des ersten Harzes gewählt, und eine lösungsmittelfreie Flüssigkeit eines aromatischen Amins mit niedriger Viskosität als Härter für das erste Harz gewählt.
Das erste Harz kann ein anderes wärmehärtendes Harz, wie beispielsweise Siliconharz, sein. Auch kann das Harz ein anderes aushärtendes oder härtendes Harz, wie beispielsweise ein Lichtaushärtendes oder ein Photo-aushärtendes Harz, ein Ultraviolettaushärtendes Harz, ein durch eine chemische Reaktion aushärtendes Harz oder dergleichen sein.
Wenn das erste Harz des Isolators 50 in den temporären Behälter 40 gegossen wird und dann gehärtet wird, wird die Spuleenthaltende Isolatorhülle 60, wie in den 4 bis 6 gezeigt ist, erhalten.
Wie aus den 4 bis 6 ersichtlich ist, weist die Spuleenthaltende Isolatorhülle 60 zwei hohle Abschnitte 62, 64 auf, welche jeweils zwei hohlen Abschnitten 32, 34 der Spule 30 entsprechen. Der Isolator 50 der Spule-enthaltenden Isolatorhülle 60 weist eine Dicke t3 in der Y-Richtung, welche eine Richtung senkrecht zu der Anordnungsrichtung der Spulenbauteile 10, 20 ist, auf. Der Isolator 50 der Spule-enthaltenden Isolatorhülle 60 weist eine Dicke t4 in der X-Richtung, welche die Anordnungsrichtung der Spulenbauteile 10, 20 ist, auf.
Die so erhaltene Spule-enthaltende Isolatorhülle 60 wird in einem Gehäuse 70 positioniert und angeordnet, wie es in 7 dargestellt ist.
Die Positionierungsbauteile sind Abstandshalter, die aus dem gleichen Material wie das des Magnetkerns 80 gebildet sind. Da der Magnetkern 80 aus einer Mischung von Harz und magnetischem Pulver gebildet ist, wie nachfolgend im Detail beschrieben wird, werden die Abstandshalter nachfolgend als Mischungs-Abstandshalter bezeichnet. Darüber hinaus wird das Harz, das in der Mischung enthalten ist, als ein zweites Harz im Unterschied zu dem ersten Harz des Isolators 50 bezeichnet. Bei dieser Ausführungsform ist das zweite Harz im Material jedoch das gleiche Harz wie das erste Harz. Falls das zweite Harz das gleiche Harz wie das erste Harz ist, können die Spule-enthaltende Isolatorhülle 60 und der Magnetkern 80 einfach und geeignet in einer einzigen Einheit gebildet werden, wenn die Spule-enthaltende Isolatorhülle 60 in den Magnetkern 80 eingebettet wird.
Unter Bezugnahme auf 7 werden erste Mischungs-Abstandshalter 72 auf dem unteren Abschnitt des Gehäuses 70 angeordnet und dann wird die Spule-enthaltende Isolatorhülle 60 auf den ersten Mischungs-Abstandshaltern 72 montiert, so dass die Spule-enthaltende Isolatorhülle 60 innerhalb des Gehäuses 70 vertikal positioniert ist. Als nächstes werden zweite und dritte Mischungs-Abstandshalter 74, 76 zwischen die Spule-enthaltende Isolatorhülle 60 und der Oberfläche der Innenseite des Gehäuses 70 eingesetzt, so dass die Spule-enthaltende Isolatorhülle 60 auch horizontal positioniert ist. Die Größe und die Form von jedem der ersten bis zu den dritten Mischungs-Abstandshaltern 72, 74, 76 wird unter Berücksichtigung der Anordnung und der Position der Spule-enthaltenden Isolatorhülle 60 in Verbindung mit dem Magnetkern 80 als geeignet ausgewählt. Bei dieser Ausführungsform ist die Größe und die Form von jedem der ersten bis dritten Mischungs-Abstandshaltern 72, 74, 76 so ausgewählt, dass die Spule-enthaltende Isolatorhülle 60 vollständig in dem Magnetkern 80 eingebettet ist, wie in den 8 bis 10 dargestellt ist.
Nachdem die Spule-enthaltende Isolatorhülle 60 in dem Gehäuse 70 unter Verwendung der ersten bis dritten Mischungs-Abstandshalter 72, 74, 76 horizontal und vertikal positioniert ist, wird die Mischung des zweiten Harzes 82 und des magnetischen Pulvers 84 in das Gehäuse 70 gegossen, um zwischen das Gehäuse 70 und die Spule-enthaltende Isolatorhülle 60 gefüllt zu werden, wie in den 8 bis 10 dargestellt ist. Danach wird das zweite Harz 82 gehärtet, so dass der Magnetkern 80 der vorliegenden Erfindung erhalten werden kann.
Wie von der Beschreibung oberhalb offensichtlich ist, ist der Magnetkern 80 der Ausführungsform ein Gusserzeugnis, das durch Gießen der Mischung in einem vorbestimmt geformten Behälter zum Gießen erhältlich ist. In Anbetracht der Größe des Hochleitungs-Spulenbauteils ist es bevorzugt, dass die Mischung aus den Materialien, die ohne jegliche Lösungsmittel gegossen werden können, zusammengesetzt ist.
Bei dieser Ausführungsform wird der Gussprozess hauptsächlich ohne Druck oder mit Reduzierung des Druckes ausgeführt. Wenn der Gussvorgang einmal beendet ist, kann das Gusserzeugnis einem gewissen Druck für den Zweck der Erhöhung der Dichte des Magnetkernes gemäß der vorliegenden Erfindung ausgesetzt werden. Es gibt keine Einschränkung in Bezug auf die Gussform, und der Magnetkern 80 der Mischung kann in jeglichen Formen gebildet werden.
Das magnetische Pulver 84 ist ein weichmagnetisches Metallpulver, in dieser Ausführungsform im Speziellen ein Fe-Basis-Pulver. Im Speziellen ist das Fe-Basis-Pulver ein Pulver, das von der Gruppe, die Fe-Si-System-Pulver, Fe-Si-Al-System-Pulver, Fe-Ni-System-Pulver und amorphes Pulver eines Fe-Systems umfasst, ausgewählt wird. Im Falle eines Fe-Si-System-Pulvers liegt ein durchschnittlicher Gehalt an Si vorzugsweise in einem Bereich von einschließlich 0,0 Gewichtsprozent bis einschließlich 11,0 Gewichtsprozent. Im Falle eines Fe-Si-Al-System-Pulvers liegt ein durchschnittlicher Gehalt an Si bevorzugt in einem Bereich von einschließlich 0,0 Gewichtsprozent bis einschließlich 11,0 Gewichtsprozent; wobei ein weiterer durchschnittlicher Gehalt an Al vorzugsweise in einem Bereich von einschließlich 0,0 Gewichtsprozent bis einschließlich 7,0 Gewichtsprozent liegt. Im Falle eines Fe-Ni-System-Pulvers liegt ein durchschnittlicher Gehalt an Ni in einem Bereich von einschließlich 30,0 Gewichtsprozent bis einschließlich 85,0 Gewichtsprozent.
Bei dieser Ausführungsform ist das magnetische Pulver 84 im Wesentlichen kugelförmiges Pulver, das zum Beispiel durch Gas- Zerstäubung (engl.: gas atomization) erhalten werden kann. Das kugelförmige oder nahezu kugelförmige Pulver ist dazu geeignet, seinen Füllfaktor oder seinen Füllgrad in der Mischung des magnetischen Pulvers 84 und des zweiten Harzes 82 zu erhöhen. Bei dieser Ausführungsform wird empfohlen, dass das kugelförmige oder das nahezu kugelförmige Pulver als den üblichsten Durchmesser (engl.: most normal diameter) in seiner Partikelgröße-Verteilung einen durchschnittlichen Durchmesser von 500 μm oder weniger aufweist. Das magnetische Pulver 84 kann nichtkugelförmiges Pulver sein, wie beispielsweise Pulver, das durch eine andere beabsichtigte Gas-Zerstäubung erhalten wird, oder unbestimmt geformtes Pulver, das durch Wasser-Zerstäubung erhalten wird, wenn dessen Anisotropie genutzt wird. Wenn das magnetische Pulver 84 aus nicht-kugelförmigem Pulver oder unbestimmt geformtem Pulver verwendet wird, wird die Mischung des magnetischen Pulvers 84 und des zweiten Harzes 82 einer anisotropen Ausrichtung unter dem vorbestimmten Magnetfeld ausgesetzt, bevor die Mischung vollständig gehärtet ist.
In Anbetracht der Fluidität der Mischung des zweiten Harzes 82 und des magnetischen Pulvers 84 ist das Mischungsverhältnis des zweiten Harzes 82 in der Mischung in einem Bereich von einschließlich 20 Volumenprozent bis einschließlich 90 Volumenprozent. Vorzugsweise ist das Mischungsverhältnis in einem Bereich von einschließlich 40 Volumenprozent bis einschließlich 70 Volumenprozent.
Der Magnetkern 80 weist ein Elastizitätsmodul von 3000 MPa oder mehr auf. Das zweite Harz 82 ist derart ausgewählt, dass in dem Fall, wenn der Magnetkern 80 unter einer spezifischen Bedingung den vorangehenden Elastizitätsmodul von 3000 MPa oder mehr aufweist, das zweite Harz 82 in Übereinstimmung mit der spezifischen Bedingung einen Elastizitätsmodul von 100 MPa oder mehr aufweist, wenn nur das zweite Harz 82 gehärtet ist. Der Wert des Elastizitätsmoduls des Magnetkernes 80 oder des gehärteten zweiten Harzes 82 wird in Übereinstimmung mit einem Messstandard, der als JIS K6911 (Testverfahren für wärmehärtende Kunststoffe) bezeichnet wird, gemessen.
Bei dieser Ausführungsform weist der Magnetkern 80 den Elastizitätsmodul von 15000 MPa auf. Das zweite Harz 82 ist derart ausgewählt, dass das gehärtete zweite Harz 82 1500 MPa aufweist, wenn nur das zweite Harz 82 unter der gleichen Bedingung, unter der die Mischung gehärtet wird, um den Elastizitätsmodul von 15000 MPa aufzuweisen, gehärtet wird. Wenn der Magnetkern 80 den Elastizitätsmodul von 15000 MPa oder mehr aufweist, wird dessen thermische Leitfähigkeit drastisch besser. Im Speziellen wird die thermische Leitfähigkeit 2 [WK^-1m^-1]. Deshalb ist es bevorzugt, dass der Magnetkern 80 den Elastizitätsmodul von 15000 MPa oder mehr aufweist.
19 zeigt eine DC-Vormagnetisierungscharakteristik des Magnetkerns 80, der aus der Mischung des Fe-Si-System-Pulvers 84 und des Epoxidharzes 82 gebildet ist. Das Mischungsverhältnis des Epoxidharzes in der Mischung ist 50 Volumenprozent. Und zwar hat das Fe-Si-System-Pulver ein Mischungsverhältnis von 50 Volumenprozent. Aus 19 ist klar ersichtlich, dass die DC-Vormagnetisierungscharakteristik der Mischung der Ausführungsform nicht drastisch gesättigt wird und eine hohe relative Permeabilität μ_e über 15, selbst bei einem Magnetfeld von 1000 × 10³/4π [A/m], aufweist.
Der oben genannte Magnetkern 80 kann abgeändert werden, solange der Magnetkern 80 eine relative Permeabilität von 10 oder mehr bei einem Magnetfeld von 1000 × 10³/4π [A/m] aufweist. Zum Beispiel kann jedes der Partikel des magnetischen Pulvers 84 mit einer dünnen Schicht hoher Permeabilität versehen sein, wie beispielsweise einer dünnen Fe-Ni-Basis-Schicht. Die dünne Schicht hoher Permeabilität ist auf einer Oberfläche von jedem Partikel des magnetischen Pulvers 84 gebildet. Auch kann jedes der Partikel des magnetischen Pulvers 84 mit mindestens einer Isolatorschicht vor dem Mischen des magnetischen Pulvers 84 und des zweiten Harzes 82 überzogen werden. In dem Falle des magnetischen Pulverpartikels mit der dünnen Schicht hoher Permeabilität ist die Isolatorschicht auf der dünnen Schicht hoher Permeabilität gebildet. Die Mischung des zweiten Harzes 82 und des magnetischen Pulvers 84 kann ferner ein nicht-magnetisches Füllmaterial beinhalten, wie beispielsweise ein Füllmaterial, das von der Gruppe ausgewählt wird, die Glasfaser, granulares Harz, und Pulver auf der Basis anorganischen Materials, welches Silika-Pulver, Aluminiumoxid-Pulver, Titanoxid-Pulver, Kieselglas-Pulver, Zirkonium-Pulver, Kalziumkarbonat-Pulver und Aluminiumhydroxid-Pulver umfasst, aufweist. Auch die Mischung des zweiten Harzes 82 und des magnetischen Pulvers 84 kann eine kleine Menge von permanentmagnetischem Pulver enthalten.
Der Isolator 50 weist nicht-magnetisches Füllmaterial auf. Das nicht-magnetische Füllmaterial, das in dem Isolator 50 enthalten ist, ist derart ausgewählt, dass ein Elastizitätsmodul und/oder ein linearer Ausdehnungskoeffizient der gehärteten Mischung desjenigen des gehärteten Isolators 50 entspricht. Das nichtmagnetische Füllmaterial kann ein Füllmaterial sein, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die Glasfaser, granulares Harz, und Pulver auf der Basis anorganischen Materials, welches Silika-Pulver, Aluminiumoxid-Pulver, Titanoxid-Pulver, Kieselglas-Pulver, Zirkonium-Pulver, Kalziumkarbonat-Pulver und Aluminiumhydroxid-Pulver umfasst, aufweist.
Es ist bevorzugt, dass das nicht-magnetische Füllmaterial, das dem Isolator 50 hinzugefügt wird, im Wesentlichen kugelförmiges Pulver ist. Es ist auch bevorzugt, dass das kugelförmige oder das nahezu kugelförmige nicht-magnetische Pulver als den üblichsten Durchmesser in seiner Partikelgröße-Verteilung einen durchschnittlichen Durchmesser von 500 μm oder weniger aufweist.
In Anbetracht der Fluidität des Isolators 50 bevor der Isolator 50 gehärtet wird, ist das Mischungsverhältnis des ersten Harzes in dem Isolator 50 30 Volumenprozent oder mehr. Vorzugsweise ist, wenn die hohe magnetische Reluktanz des Isolators 50, wie später beschrieben wird, eingesetzt wird, das Verhältnis des ersten Harzes in einem Bereich von einschließlich 30 Volumenprozent bis einschließlich 50 Volumenprozent. Mit anderen Worten ist es bevorzugt, dass der Gehalt an dem nicht-magnetischen Füllmaterial in dem Isolator 50 50 Volumenprozent oder mehr ist.
Um einen besseren Isolationseffekt zu gewährleisten, ist es bevorzugt, dass jede der Dicken t1, t2 und t4, die in den 5 und 6 gezeigt sind, größer als ein Drittel einer durchschnittlichen Partikelgröße d1 des magnetischen Pulvers 84 ist, das heißt: t1 > d1/3; t > d1/3; und t4 > d1/3. Ebenso ist es bevorzugt, dass jede der Dicken t1, t2 und t4, die in den 5 und 6 gezeigt sind, größer als ein Drittel einer durchschnittlichen Partikelgröße d2 des nicht-magnetischen Füllmaterials ist, das heißt: t1 > d2/3; t > d2/3; und t4 > d2/3. Darüber hinaus ist es bevorzugt, um einen Kurz-Pfad-Modus (engl.: short-pathmode) aufgrund von ineffektiven magnetischen Flüssen in dem Magnetkreis zu verhindern, die nachfolgende Ungleichung zu erfüllen: t3 ≥ t4 > d2/3.
Das Gehäuse 70 dieser Ausführungsform ist aus einer Aluminiumlegierung gebildet. Das Gehäuse 70 kann aus einem anderen Metall oder einer anderen Legierung, wie beispielsweise aus einer Fe-Ni-Legierung gebildet sein. Im Falle des Metallgehäuses 70 ist es bevorzugt, dass ein Isolatorfilm auf einer inneren Oberfläche des Metallgehäuses 70 gebildet wird, bevor die Mischung des zweiten Harzes 82 und des magnetischen Pulvers 84 in das Metallgehäuse 70 gegossen wird. Darüber hinaus kann das Gehäuse ein Keramikgehäuse, wie beispielsweise eine Aluminiumoxidform sein.
Bei dieser Ausführungsform sind der Magnetkern 80 und die Spuleenthaltende Isolatorhülle 60 an dem Gehäuse 70 befestigt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann das Gehäuse 70 bei dem Herstellungsverfahren des Spulenbauteils 100 der vorliegenden Erfindung aus Fluorkohlenstoff- Polymer-Schichten gebildet sein und die Mischung kann in dem Gehäuse, das aus den Fluorkohlenstoffpolymer-Schichten gebildet ist, gegossen werden. Wenn die Fluorkohlenstoffpolymer-Schichten von der gehärteten Mischung entfernt werden, kann das Spulenbauteil ohne dem Gehäuse erhalten werden und kann frei innerhalb eines bestehenden Gehäuses angeordnet werden.
Als nächstes wird ein Spulenbauteil gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 11 bis 15 erläutert. Das Spulenbauteil der vorliegenden Ausführungsform weist eine Struktur, die ähnlich zu derjenigen des Spulenbauteils 100 der ersten Ausführungsform ist, auf.
Wie aus den 13 und 5 ersichtlich ist, ist nur die Form der Spule-enthaltenden Isolatorhülle 61 unterschiedlich von der Spule-enthaltenden Isolatorhülle 60 der ersten Ausführungsform. Im Speziellen ist die Dicke t5 entlang der Y-Richtung der Spuleenthaltenden Isolatorhülle 61 zwischen den Spulenbauteilen viel größer als die Dicke t3 des gleichen Abschnittes der Spuleenthaltenden Isolatorhülle 60 der ersten Ausführungsform. Der Abschnitt der Dicke t5 hat einen gleichen Effekt, dass ein Bereich hoher magnetischer Reluktanz 54 zwischen den Spulenbauteilen der Spule 30 platziert ist.
Mit anderen Worten sind zwei Bereiche hoher magnetischer Reluktanz 56, 58 der Spule-enthaltenden Isolatorhülle 60 der ersten Ausführungsform in der Y-Richtung hinzugefügt, wie in den 14 und 15 dargestellt ist. Jeder der Bereiche hoher magnetischer Reluktanz 56, 58 erstreckt sich entlang der axialen Richtung der Spule 30. Die Bereiche hoher magnetischer Reluktanz 56, 58 sind zwischen den Spulenbauteilen in der X-Richtung positioniert. Die Existenz der Bereiche hoher magnetischer Reluktanz 56, 58 sorgt für ein gutes Ergebnis dahingehend, dass die magnetischen Flüsse, die von jedem Spulenbauteil erzeugt werden, effektiv durch den zentralen Abschnitt des anderen Spulenbauteils hindurchtreten.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann der Bereich hoher magnetischer Reluktanz 54 (56, 58) durch Auswählen der Form des temporären Behälters 41, wie in 11 gezeigt ist, einfach erhalten werden. Der temporäre Behälter 41 weist einen äußeren Wandabschnitt 45 auf, der eine Form wie ein Zuggleis (engl.: running track) oder wie ein Oval aufweist. Der Bereich hoher magnetischer Reluktanz 54 kann durch separates Bereiten zweier Bauteile hoher magnetischer Reluktanz (56, 58) gebildet werden, gefolgt durch ein Festkleben der Bauteile hoher magnetischer Reluktanz (56, 58) an die vorbestimmten Positionen der Spuleenthaltenden Isolatorhülle 60 der ersten Ausführungsform. Jedoch hat die Spule-enthaltende Isolatorhülle 61 einen Vorteil niedriger Kosten.
Als nächstes wird ein Spulenbauteil 110 einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 16 bis 18 erläutert. Das Spulenbauteil 110 der vorliegenden Erfindung weist eine Struktur auf, bei der Bauteile hoher magnetischer Reluktanz 90 dem Spulenbauteil 100 der ersten Ausführungsform hinzugefügt sind, wobei die Bauteile hoher magnetischer Reluktanz 90 jeweils eine höhere magnetische Reluktanz als der Magnetkern 80, der aus der Mischung gebildet ist, aufweisen und in den magnetischen Pfad, der in dem Spulenbauteil 100 gebildet ist, eingesetzt sind.
Bei dieser Ausführungsform ist jedes der Bauteile hoher magnetischer Reluktanz 90 aus dem gleichen Material wie der Isolator 50 gebildet und bildet einen Bereich hoher magnetischer Reluktanz, der eine relative Permeabilität von 20 oder weniger innerhalb des Magnetkerns 80, der aus der Mischung gebildet ist, aufweist. Das Bauteil hoher magnetischer Reluktanz 90 kann aus einem anderen Material, das das gleiche Harz wie das erste Harz aufweist, gebildet sein. Auch das Bauteil hoher magnetischer Reluktanz 90 kann aus einem anderen Material, das das gleiche Harz wie das erste Harz aufweist, und einem anderen nicht-magnetischen Füll material, das nicht in dem Isolator 50 verwendet wird, gebildet sein. Zusätzlich kann das Bauteil hoher magnetischer Reluktanz 90 aus einem anderen Material, das das gleiche Harz wie das erste Harz und magnetisches Pulver aufweist, gebildet sein, solange das Bauteil hoher magnetischer Reluktanz 90 die magnetische Reluktanz höher als der Magnetkern hat.
Wie in 18 gezeigt ist, ist jedes der Bauteile hoher magnetischer Reluktanz 90 innerhalb des hohlen Abschnittes 62, 64 platziert und ist vollständig in dem Magnetkern 80 eingebettet. Auch ist, wie anhand von 18 ersichtlich ist, ein Paar von Bauteilen hoher magnetischer Reluktanz 90 parallel zueinander innerhalb einem der hohlen Abschnitte 62, 64 angeordnet.
Jedes der Bauteile hoher magnetischer Reluktanz 90 kann durch Bilden der Bauteile hoher magnetischer Reluktanz 90 im voraus und durch Setzen jedes der Bauteile hoher magnetischer Reluktanz 90 an die vorbestimmten Positionen auf die Mischung, wenn die Mischung während des Gussvorganges der Mischung das geeignete Niveau erreicht, positioniert werden.
Wie in den 16 und 17 gezeigt ist, weist jedes der Bauteile hoher magnetischer Reluktanz 90 eine Form wie eine konkave Linse, die eine konkave Oberfläche 92 und eine flache Oberfläche 94 aufweist, auf. Das Bauteil hoher magnetischer Reluktanz 90 kann eine andere Form aufweisen, bei der ein Umfangsabschnitt des Bauteils hoher magnetischer Reluktanz 90 in der Dicke größer ist als ein zentraler Abschnitt des Bauteils hoher magnetischer Reluktanz 90. Mit anderen Worten kann das Bauteil hoher magnetischer Reluktanz 90 abgeändert werden, solange der Umfangsabschnitt des Bauteils hoher magnetischer Reluktanz 90 dicker ist als der zentrale Abschnitt des Bauteils hoher magnetischer Reluktanz 90. Darüber hinaus kann das Bauteil hoher magnetischer Reluktanz 90 eine Scheibe mit parallelen Oberflächen sein, jedoch hat diese Form des Bauteils hoher magnetischer Reluktanz einen kleinen Effekt in der Mittelung der Verteilung der magnetischen Flussdichte.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen können wie folgt abgeändert werden.
Wie in 20 gezeigt ist, kann die Spule 30 von einem Isolator 150 eingeschlossen sein, um eine Isolation zwischen den Windungen der Spule 30 sicherzustellen. Mit anderen Worten kann die Spule-enthaltende Isolatorhülle 160 den Isolator 150 und die Spule 30 aufweisen. Der dargestellte Isolator 150 weist ein Profil einer nahezu zylindrischen Form mit einem hohlen Abschnitt 151 auf und weist einen Spulenkörper 152 und eine zylindrische Abdeckung 156 auf. Der Spulenkörper 152 weist an seinem Umfangsabschnitt desselben eine spiralförmige Rille 153 auf. Benachbarte spiralförmige Windungen der Rille 153 bilden die Unterteilungen 154 der Windungen der Spule 30. Die Spule 30 ist in einem Raum, der durch die spiralförmige Rille 153 und die zylindrische Abdeckung 156 definiert ist, untergebracht. Deshalb isoliert der Isolator 150 die Spule 30 geeignet von anderen Dingen, zum Beispiel von einer anderen Spule, und gewährleistet die Isolation zwischen den Windungen der Spule 30. Vorzugsweise ist das Material des Isolators 150 das gleiche Harz wie das zweite Harz der Mischung.
Wie in den 21 und 22 gezeigt ist, kann der herkömmliche Magnetpulverkern oder der laminierte Kern als ein Teil des magnetischen Pfades in dem Spulenbauteil verwendet werden. Im Detail weist das Spulenbauteil 260 ein bestimmtes Magnetkern-Bauteil 210, das innerhalb des hohlen Abschnittes 261 der Spuleenthaltenden Isolatorhülle 260 angeordnet ist, auf. Das bestimmte Magnetkern-Bauteil 210 kann um die Spule-enthaltende Isolatorhülle 260 herum angeordnet sein. Das bestimmte Magnetkern-Bauteil 210 ist mittels des Magnetkernes 80, der aus der Mischung gebildet ist, an der Spule-enthaltenden Isolatorhülle 260 befestigt.
Ein Beispiel für das bestimmte Magnetkern-Bauteil 210 ist ein Magnetpulverkern, der aus Pulver gebildet ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die ein amorphes Pulver eines Fe-Systems, ein Fe-Si-System-Pulver, ein Fe-Si-Al-System-Pulver und ein Fe-Ni-System-Pulver aufweist, oder ein laminierter Kern, der aus Febasierten dünnen Schichten gebildet ist.
Die Spule 30, die in 22 dargestellt ist, ist eine Solenoidspule, kann aber auch eine hochkantige Spule wie ein Spulenbauteil 10, 20, das in 1 gezeigt ist, sein, oder kann ein anderer Spulentyp, wie beispielsweise eine ringförmige Spule sein.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen verwenden die Positionierungsvorgänge der Spule 30 und der Spule-enthaltenden Isolatorhülle 60, 61 die Isolator-Abstandshalter 46, 48 beziehungsweise die Mischungs-Abstandshalter 72, 74, 76. Wenn die Spule 30 eine hohe Steifigkeit aufweist, kann die Spule 30 und die Spuleenthaltende Isolatorhülle 60, 61 jedoch ohne Verwendung der Isolator-Abstandshalter 46, 48 und der Mischungs-Abstandshalter 72, 74, 76, sondern nur durch Halten der Endabschnitte 12, 22 der Spule 30 positioniert werden. Die Spule 30 und die Spuleenthaltende Isolatorhülle 60, 61 können unter Verwendung von Fluorkohlenstoffpolymer-Fasern aufgehängt und positioniert werden.

Claims

Spulenbauteil (100; 110), welches aufweist: eine Spule-enthaltende Isolatorhülle (60; 61), erhältlich durch Einschließen einer Spule (30) außer der Endabschnitte (12, 22) der Spule (30) mit einem Isolator (50; 52), der zumindest ein erstes Harz aufweist; und einen Magnetkern (80), der aus einer Mischung eines zweiten Harzes (82) und Pulver, das zumindest weichmagnetisches Metallpulver (84) aufweist, gebildet ist, wobei zumindest ein Teil der Spule-enthaltenden Isolatorhülle (60; 61) in dem Magnetkern (80) eingebettet ist, wobei ein Mischungsverhältnis des zweiten Harzes (82) in der Mischung in einem Bereich von einschließlich 20 Volumenprozent bis einschließlich 90 Volumenprozent liegt, wobei der Isolator (50; 52) nicht-magnetisches Füllmaterial, das dem ersten Harz zugegeben ist, aufweist, und wobei das nicht-magnetische Füllmaterial derart ausgewählt ist, dass ein Elastizitätsmodul und/oder ein linearer Ausdehnungskoeffizient der gehärteten Mischung dem des gehärteten Isolators (50; 52) entspricht.
Spulenbauteil (100; 110) gemäß Anspruch 1, wobei die Spule-enthaltende Isolatorhülle (60; 61) außer der Endabschnitte (12, 22) der Spule (30) vollständig in dem Magnetkern (80), der aus der Mischung gebildet ist, eingebettet ist.
Spulenbauteil (100; 110) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Spule-enthaltende Isolatorhülle (60; 61) ein Isolator-Gusserzeugnis (50; 52) ist, das durch Gießen des Isolatormaterials erhältlich ist.
Spulenbauteil gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Isolator (150) aufweist: einen Spulenkörper (152), der an einem Umfangsabschnitt desselben eine Rille (153) aufweist, wobei die Spule (30) auf den Umfangsabschnitt des Spulenkörpers (152) gewickelt ist, um in der Rille (153) gehalten zu werden; und eine Abdeckung (156), die den Umfangsabschnitt des Spulenkörpers (152) bedeckt, wobei die Spule (30) in einem Raum, der zwischen der Rille (153) und der Abdeckung (156) ausgebildet ist, untergebracht ist.
Spulenbauteil (100; 110) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das erste Harz und das zweite Harz ein und dieselbe Art eines aushärtbaren oder härtbaren Harzes sind.
Spulenbauteil (100; 110) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei sowohl das erste Harz als auch das zweite Harz ein wärmehärtendes Harz ist.
Spulenbauteil (100; 110) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei jedes der Partikel des magnetischen Pulvers mit einer dünnen Schicht hoher Permeabilität, die auf einer Oberfläche von jedem Partikel des magnetischen Pulvers ausgebildet ist, versehen ist.
Spulenbauteil (100; 110) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei jedes der Partikel des magnetischen Pulvers (84) vor dem Mischen des Pulvers und des zweiten Harzes (82) mit mindestens einer Isolatorschicht überzogen wird.
Spulenbauteil (100; 110) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Mischungsverhältnis in einem Bereich von einschließlich 40 Volumenprozent bis einschließlich 70 Volumenprozent liegt.
Spulenbauteil (100; 110) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das zweite Harz (82) ein Epoxidharz oder ein Siliconharz ist.
Spulenbauteil (100; 110) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das erste Harz ein Epoxidharz oder ein Siliconharz ist.
Spulenbauteil (100; 110) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das weichmagnetische Metallpulver ein Fe-Si-System-Pulver ist.
Spulenbauteil (100, 110) gemäß Anspruch 12, wobei ein durchschnittlicher Gehalt von Si in dem Fe-Si-System-Pulver in einem Bereich von einschließlich 0,0 Gewichtsprozent bis einschließlich 11,0 Gewichtsprozent liegt.
Spulenbauteil (100; 110) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das weichmagnetische Metallpulver ein Fe-Si-Al-System-Pulver ist.
Spulenbauteil (100; 110) gemäß Anspruch 14, wobei ein durchschnittlicher Gehalt von Si in dem Fe-Si-Al-System-Pulver in einem Bereich von einschließlich 0,0 Gewichtsprozent bis einschließlich 11,0 Gewichtsprozent liegt, und ein weiterer durchschnittlicher Gehalt von Al in dem Fe-Si-Al-System-Pulver in einem Bereich von einschließlich 0,0 Gewichtsprozent bis einschließlich 7,0 Gewichtsprozent liegt.
Spulenbauteil (100; 110) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das weichmagnetische Metallpulver ein Fe-Ni-System-Pulver ist.
Spulenbauteil (100; 110) gemäß Anspruch 16, wobei ein durchschnittlicher Gehalt von Ni in dem Fe-Ni-System-Pulver in einem Bereich von einschließlich 30,0 Gewichtsprozent bis einschließlich 85,0 Gewichtsprozent liegt.
Spulenbauteil (100; 110) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das weichmagnetische Metallpulver ein amorphes Pulver eines Fe-Systems ist.
Spulenbauteil (100; 110) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das magnetische Pulver ein im Wesentlichen kugelförmiges Pulver ist.
Spulenbauteil (100; 110) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei: der Isolator (50; 52) eine erste Dicke (t1) in einer radialen Richtung der Spule (30) und eine zweite Dicke (t2) in einer axialen Richtung der Spule (30) aufweist; und wobei sowohl die erste als auch die zweite Dicke (t1, t2) größer als ein Drittel einer durchschnittlichen Partikelgröße (d1) des magnetischen Pulvers (84) ist.
Spulenbauteil (100; 110) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei die Mischung nicht-magnetisches Füllmaterial aufweist.
Spulenbauteil (100; 110) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei der Magnetkern (80), der aus der Mischung gebildet ist, eine relative Permeabilität von 10 oder mehr in einem Magnetfeld von 1000 × 10³/4π [A/m] aufweist.
Spulenbauteil (100; 110) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das nicht-magnetische Füllmaterial aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aufweist: Glasfaser, granulares Harz, und Pulver auf der Basis anorganischen Materials, welches Silika-Pulver, Aluminiumoxid-Pulver, Titanoxid-Pulver, Kieselglas-Pulver, Zirkonium-Pulver, Kalziumkarbonat-Pulver und Aluminiumhydroxid-Pulver umfasst.
Spulenbauteil (100; 110) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das nicht-magnetische Füllmaterial ein im Wesentlichen kugelförmiges Pulver ist.
Spulenbauteil (100; 110) gemäß Anspruch 24, wobei: der Isolator (50; 52) eine erste Dicke (t1) in einer radialen Richtung der Spule (30) und eine zweite Dicke (t2) in einer axialen Richtung der Spule (30) aufweist; wobei sowohl die erste als auch die zweite Dicke (t1, t2) größer als ein Drittel einer durchschnittlichen Partikelgröße (d1) des magnetischen Pulvers (84) ist; und wobei sowohl die erste als auch die zweite Dicke (t1, t2) größer als ein Drittel einer durchschnittlichen Partikelgröße (d2) des nicht-magnetischen Füllmaterials ist.
Spulenbauteil (100; 110) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Verhältnis des ersten Harzes in dem Isolator (50; 52), der das nicht-magnetische Füllmaterial aufweist, in einem Bereich von 30 Volumenprozent oder mehr liegt.
Spulenbauteil (100; 110; 200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 26, wobei die Spule-enthaltende Isolatorhülle (60; 61; 160; 260) einen hohlen Abschnitt (62, 64; 151; 261), der von der Spule (30) umgeben ist, aufweist.
Spulenbauteil (260) gemäß Anspruch 27, welches ferner ein spezifisches Magnetkern-Bauteil (210) aufweist, das um die Spule-enthaltende Isolatorhülle (260) und/oder innerhalb des hohlen Abschnittes (261) der Spule-enthaltenden Isolatorhülle (260) angeordnet ist, wobei das spezifische Magnetkern-Bauteil (210) mittels des Magnetkernes (80), der aus der Mischung gebildet ist, an der Spule-enthaltenden Isolatorhülle (260) befestigt ist.
Spulenbauteil (200) gemäß Anspruch 28, wobei das spezifische Magnetkern-Bauteil (210) ein Magnetpulverkern, der aus Pulver gebildet ist, das aus der Gruppe, die ein amorphes Pulver eines Fe-Systems, ein Fe-Si-System-Pulver, ein Fe-Si-Al-System-Pulver und ein Fe-Ni-System-Pulver aufweist, ausgewählt ist, oder ein laminierter Kern, der aus Fe-basierten dünnen Schichten gebildet ist, ist.
Spulenbauteil (110) gemäß einem der Ansprüche 27 bis 29, welches ferner ein Bauteil hoher magnetischer Reluktanz (90) aufweist, das eine höhere magnetische Reluktanz als die Mischung aufweist und das in den Magnetkern (80), der aus der Mischung gebildet ist, eingebettet ist.
Spulenbauteil (110) gemäß Anspruch 30, wobei das Bauteil hoher magnetischer Reluktanz (90) aus einem Material gebildet ist, das das gleiche Harz wie das erste Harz aufweist.
Spulenbauteil (110) gemäß Anspruch 31, wobei das Bauteil hoher magnetischer Reluktanz (90) aus dem gleichen Material wie der Isolator (50; 52; 150) gebildet ist.
Spulenbauteil (110) gemäß einem der Ansprüche 30 bis 32, wobei das Bauteil hoher magnetischer Reluktanz (90) innerhalb des hohlen Abschnittes (62, 64) platziert ist.
Spulenbauteil (110) gemäß Anspruch 33, das mindestens zwei der Bauteile hoher magnetischer Reluktanz (90) aufweist, wobei die Bauteile hoher magnetischer Reluktanz (90) parallel zueinander angeordnet sind.
Spulenbauteil (110) gemäß Anspruch 33 oder 34, wobei das Bauteil hoher magnetischer Reluktanz (90) eine Form aufweist, bei der ein Umfangsabschnitt des Bauteils hoher magnetischer Reluktanz (90) in der Dicke größer ist als ein zentraler Abschnitt des Bauteiles hoher magnetischer Reluktanz (90).
Spulenbauteil (110) gemäß einem der Ansprüche 30 bis 35, wobei das Bauteil hoher magnetischer Reluktanz (90) einen Bereich bildet, der eine relative Permeabilität von 20 oder weniger innerhalb des Magnetkernes (80), der aus der Mischung gebildet ist, aufweist.
Spulenbauteil (100; 110) gemäß Anspruch 27, wobei der Magnetkern (80), der aus der Mischung gebildet ist, eine Schleife eines magnetischen Pfades, der durch ein Zentrum der Spule (30) hindurchtritt, bildet.
Spulenbauteil (100; 110) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 37, wobei: die Spule (30) eine spezifische Struktur aufweist, in der mindestens zwei Spulenbauteile (10, 20) derart angeordnet sind, dass axiale Richtungen der Spulenbauteile (10, 20) parallel zueinander sind, und in der benachbarte Spulenbauteile (10, 20) miteinander verbunden sind, um einen (engl.: one) magnetischen Pfad zu bilden; und wobei zwischen benachbarten Spulenbauteilen (10, 20) ein Bereich hohen magnetischen Widerstandes (54), der sich in einer Richtung parallel zu den axialen Richtungen der Spulenbauteile (10, 20) erstreckt, gebildet ist.
Spulenbauteil (100; 110) gemäß Anspruch 38, wobei der Bereich hohen magnetischen Widerstandes (54) eine relative Permeabilität von 20 oder weniger aufweist.
Spulenbauteil (100; 110) gemäß Anspruch 38 oder 39, wobei der Bereich hohen magnetischen Widerstandes (54) aus einem Material gebildet ist, das das gleiche Harz wie das erste Harz aufweist.
Spulenbauteil (100; 110) gemäß Anspruch 40, wobei der Bereich hohen magnetischen Widerstandes (54) aus dem gleichen Material wie der Isolator (50; 52) gebildet ist.
Spulenbauteil (100, 110) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 41, das ferner ein Gehäuse (70) aufweist, wobei die Spuleenthaltende Isolatorhülle (60; 61) innerhalb des Gehäuses (70) angeordnet ist, und der Magnetkern (80), der aus der Mischung gebildet ist, zwischen der Spule-enthaltenden Isolatorhülle (60; 61) und dem Gehäuse (70) eingefüllt ist und die Spuleenthaltende Isolatorhülle (60; 61) darin einschließt.
Spulenbauteil (100; 110) gemäß Anspruch 42, wobei das Gehäuse (70) einen Metallbehälter und eine Isolatorschicht, die auf einer inneren Oberfläche des Metallbehälters gebildet ist, aufweist, oder wobei das Gehäuse (70) einen Keramikbehälter aufweist.
Spulenbauteil (100, 110) gemäß Anspruch 43, wobei der Metallbehälter aus Aluminium oder einer Fe-Ni-Legierung gebildet ist, oder wobei der Keramikbehälter eine Aluminiumoxidform ist.
Spulenbauteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 44, wobei der Magnetkern (80) ein Gusserzeugnis ist, das durch Gießen der Mischung erhältlich ist.
Spulenbauteil gemäß Anspruch 45, wobei die Mischung aus Materialien gebildet ist, die ohne jegliche Lösungsmittel gegossen werden können.
Herstellungsverfahren eines Spulenbauteils (100; 110), welches Spulenbauteil in Anspruch 1 beansprucht wird, wobei das Verfahren nachfolgende Schritte aufweist: Bilden eines Mischungs-Abstandhalters (72, 74, 76) aus der Mischung; Positionieren der Spule-enthaltenden Isolatorhülle (60; 61) innerhalb eines Gehäuses (70) unter Verwendung des Mischungs-Abstandhalters (72, 74, 76); Gießen der Mischung in das Gehäuse (70); und Härten der Mischung, so dass die Spule-enthaltende Isolatorhülle (60; 61) in dem Magnetkern (80), der aus der Mischung gebildet ist, eingebettet ist.
Verfahren gemäß Anspruch 47, welches ferner nachfolgende Schritte aufweist: Bilden eines Isolator-Abstandhalters (46, 48) aus dem Isolator (50; 52); Positionieren der Spule (30) innerhalb eines temporären Behälters (40; 41) unter Verwendung des Isolator-Abstandhalters (46, 48); Gießen des Isolators in den temporären Behälter (40; 41), um die Spule (30) außer der Endabschnitte (12, 22) der Spule (30) mit dem Isolator (50; 52) einzuschließen; und Härten des Isolators, um die Spule-enthaltende Isolatorhülle (60; 61) zu bilden.
Verfahren gemäß Anspruch 47 oder 48, wobei die Spuleenthaltende Isolatorhülle (60; 61) einen hohlen Abschnitt (62, 64), der von der Spule (30) umgeben wird, aufweist, und wobei das Verfahren ferner nachfolgende Schritte aufweist: Bilden eines Bauteils hoher magnetischer Reluktanz (90) aus dem Isolator (50; 52); und Platzieren des Bauteils hoher magnetischer Reluktanz (90) innerhalb des hohlen Abschnittes (62, 64) der Spule-enthaltenden Isolatorhülle (60; 61) während des Schrittes des Gießens der Mischung.