DE10212930A1 - Induktorkomponente mit einem Permanentmagnet für magnetische Vorspannung und Herstellungsverfahren derselben - Google Patents
Induktorkomponente mit einem Permanentmagnet für magnetische Vorspannung und Herstellungsverfahren derselbenInfo
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Abstract
Eine Induktorkomponente enthält einen aus einem magnetischen Material hergestellten Magnettrommelkern mit einer Struktur mit integrierten Flanschen an beiden Enden eines säulenartigen Materials, einer um das säulenartige Material in dem Magnettrommelkern gewickelten Spule, die zwischen den Flanschen angeordnet ist, und einem in der Nachbarschaft des Magnettrommelkernes mit der darum gewickelten Spule angeordneten Permanentmagneten. Diese Induktorkomponente enthält einen Hülsenkern, der auf die Außenseite des Magnettrommelkernes gepaßt ist. Der Permanentmagnet ist in mindestens einer Lücke in einem geschlossenen Magnetkreis angeordnet, der mit dem Magenttrommelkern und dem Hülsenkern gebildet ist, zum Anlegen eines Gleichstrommagnetfeldes in die Richtung entgegengesetzt zu der Richtung eines Magnetfeldes, das durch eine magnetische Spannung aufgrund der Spule erzeugt wird.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Magnetelement,
das eine Spule enthält, die um einen Magnetkern gewickelt ist.
Insbesondere bezieht sie sich auf eine Induktorkomponente, zum
Beispiel einen Transformator und einen Induktor, der in einer
Aufwärts- und Abwärtsdrosselspule, in einem Transformator, in
einem Leistungstransformator usw. benutzt wird für eine Inver
terschaltstromversorgung, die mit einer Gleichstromvorspannung
beaufschlagt ist.
Bis jetzt ist der obige Typ einer Induktorkomponente wie folgt
aufgebaut gewesen. Zuerst ist eine Spule um ein säulenartiges
Material in einem magnetischen Trommelkern gewickelt worden.
Der Magnetkern ist aus einem Magnetmaterial hergestellt worden
und weist einen Aufbau mit integrierten Scheibenflanschen an
beiden Enden des Säulenmateriales auf. Ein isolierendes Zylin
dermaterial ist auf einem Umfang davon angeordnet. Ein zylin
drischer Hülsenkern ist weiter auf dem Umfang des Isoliermate
riales angeordnet. Ein Anschluß ist an einer vorbestimmten Po
sition in der Nachbarschaft des Bodenabschnittes des zylindri
schen Hülsenkernes zum Verbinden mit einem Anschlußdraht des
Spulenendabschnittes angeordnet worden.
In Hinblick der Induktorkomponente auf der Grundlage der her
kömmlichen Technik wird der zylindrische Hülsenkern auf die
Außenseite des Magnettrommelkernes gepaßt und danach wird das
zylindrische Isoliermaterial in den Verbindungsabschnitt des
Magnettrommelkernes und des zylindrischen Hülsenkernes einge
führt. Folglich ist eine Lücke in dem Aufbau enthalten, ein
Magnetfeld HS wird durch eine magnetische Spannung aufgrund
der Spule erzeugt, und das Magnetfeld HS wirkt von einer
Flanschseite zu der anderen Flanschseite.
Die gegenwärtige Miniaturisierung und die Gewichtsverringerung
von elektronischen Geräten begleitend ist ein Bedarf der Mi
niaturisierung in Bezug auf Induktoren und Transformatoren
aufgetreten, die für Stromversorgungsabschnitte benutzt wer
den. Wenn ein gesamter Aufbau miniaturisiert wird, wird ein
Magnettrommelkern wahrscheinlich magnetisch gesättigt und da
her tritt ein Problem auf, daß ein behandelbarer Strom verrin
gert wird. In Hinblick auf den obigen Aufbau der Induktorkom
ponente kann dieses Problem überwunden werden, indem die Lücke
aufgrund des Isoliermateriales vergrößert wird. Die Zahl der
Windungen der Spule muß jedoch vergrößert werden, da der Wert
der Induktanz verringert wird, und daher wird die Realisierung
der Miniaturisierung verhindert.
Manche Induktorkomponenten haben ein solches Problem gelöst.
Bei dem Aufbau eines Beispieles der oben erwähnten Induktor
komponenten wird eine Spule um ein säulenartiges Material zwi
schen Flanschen an beiden Enden des Magnettrommelkernes gewic
kelt, der aus einem Magnetmaterial hergestellt ist und einen
Aufbau mit integrierten Scheibenflanschen an beiden Enden des
Säulenmateriales aufweist, ein zylindrischer Permanentmagnet
wird auf den Umfang davon gesetzt, und ein Anschluß wird an
einer vorbestimmten Position in der Nachbarschaft des Bodenab
schnittes des Permanentmagneten zum Verbinden mit einem Lei
tungsdraht des Spulenendabschnittes gebildet.
Das heißt, hinsichtlich dieser Induktorkomponente wird ein zy
lindrischer Permanentmagnet anstelle des Hülsenkernes auf die
Außenseite des Magnettrommelkernes gesetzt, wobei die Südpol
seite an einer Flanschseite und die Nordpolseite an der ande
ren Flanschseite angeordnet wird. Gemäß solch einem Aufbau
wird das Magnetfeld HS durch eine magnetische Spannung auf
grund der Spule erzeugt und wirkt von einem Flansch zu dem an
deren Flansch. Ein Magnetfeld HM aufgrund des Permanentmagne
ten wirkt zum Auslöschen dieses Magnetfeldes HS. Folglich kann
der behandelbare Strom durch Anwenden einer Magnetvorspannung
vergrößert werden.
In Hinblick auf diese Induktorkomponente vom magnetischen Vor
spannungsanwendungstyp wird der Magnettrommelkern unter Benut
zung eines Ni-Zn-Ferritpulver hergestellt, durch ein Preßver
fahren kompaktgeformt, danach wird das Ferritpulver in die
Form einer zylindrischen Säule gesintert oder gepreßt, gesin
tert und danach so bearbeitet, daß die Flanschabschnitte her
gestellt werden, und dadurch wird der Magnettrommelkern herge
stellt. Der Permanentmagnet zum Anlegen einer Magnetvorspan
nung wird durch die Schritte des Ausführens des Kompaktformens
eines Pulvers aus Sr-Ferrit, Ba-Ferrit usw. durch ein Preßver
fahren hergestellt, und danach wird das Sintern durchgeführt,
und er wird integral unter Benutzung eines Klebstoffes usw. zu
der Zeit des Aufpassens des magnetischen Trommelkernes mit ei
ner darumgewickelten Spule verbunden.
Die folgenden Nachteile werden in Bezug auf die Induktorkompo
nente des Magnetvorspannungsanwendungstypes auf der Grundlage
der herkömmlichen Technik aufgeführt.
Das erste Problem liegt darin, daß, da ein offener Magnetkreis
ohne die Benutzung des Hülsenkernes in dem angenommenen Aufbau
aufgebaut ist, wahrscheinlich ein Leckfluß zunimmt und die Um
gebungen beeinflußt, und daher können Maßnahmen zum magneti
schen Abschirmen nicht ausreichend ergriffen werden.
Das zweite Problem liegt darin, daß der offene Magnetkreis oh
ne die Benutzung des Hülsenkernes in dem angenommenen Aufbau
aufgebaut ist, daher wird die effektive Permeabilität verrin
gert, die Induktanz wird verringert, und daher muß die Spule
eine große Zahl von Wicklungen enthalten (die Spule ist lang
gewickelt), damit ein benötigter Induktanzwert erzielt wird,
was in der Verhinderung der Miniaturisierung resultiert.
Das dritte Problem liegt darin, daß, wenn ein Ferritpulver für
den Permanentmagneten benutzt wird, eine thermische Demagneti
sierung wahrscheinlich auftritt, die die Erwärmung während des
Schrittes des Rückflußlötens begleitet, und die Demagnetisie
rung tritt wahrscheinlich aufgrund eines übermäßigen Stromes
auf, daher ist es wahrscheinlich, daß die Magneteigenschaften
des Permanentmagneten verschlechtert werden.
Das vierte Problem liegt darin, daß, wenn ein Material auf Me
tallbasis für den Permanentmagneten benutzt wird, ein Wirbel
stromverlust aufgrund des niedrigen Widerstandes zunimmt, eine
permanente Demagnetisierung aufgrund des Fortschreitens der
Oxidation mit der Zeit auftritt, und daher die anfänglichen
Eigenschaften nicht als die Magneteigenschaften aufrechterhal
ten werden können. Dieses Problem ist für die Zuverlässigkeit
tödlich.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Induk
torkomponente vorzusehen, die einen großen Strom handhaben
kann, deren Magneteigenschaften sich nicht verschlechtern und
die geeignet ist zum Ergreifen von Maßnahmen mit Leichtigkeit
für die magnetische Abschirmung, die Miniaturisierung und die
Gewichtsverringerung.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Induktorkomponente vorzusehen, die die Herstellungskosten ver
ringern kann auf der Grundlage der Verkürzung des Vorganges
durch Durchführen des Schrittes der Magnetisierung des Perma
nentmagneten und des Schrittes des Anklebens und Befestigen
des Permanentmagneten an dem Magnetkern in einem einzelnen
Schritt.
Es ist eine noch andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Herstellungsverfahren für die oben erwähnte Induktorkompo
nente vorzusehen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine
Induktorkomponente vorgesehen, die enthält einen Magnettrom
melkern, der aus einem magnetischen Material hergestellt ist
und einen Aufbau mit integriertem Flanschen an beiden Enden
eines säulenartigen Materiales enthält, eine Spule, die um das
säulenartige Material in dem Magnettrommelkern gewickelt und
zwischen den Flanschen angeordnet ist, einen Permanentmagnet,
der in der Nachbarschaft des Magnettrommelkernes mit der darum
gewickelten Spule angeordnet ist. Ein Hülsenkern ist auf die
Außenseite des Magnettrommelkernes gepaßt. Der Permanentmagnet
ist in mindestens einer Lücke in einem geschlossenen Magnet
kreises angeordnet, der mit dem Magnettrommelkern und dem Hül
senkern gebildet ist, zum Anlegen eines Gleichstrommagnetfel
des in der Richtung entgegengesetzt zu der Richtung eines Ma
gnetfeldes, das durch eine magnetische Spannung aufgrund der
Spule erzeugt ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein
Herstellungsverfahren für eine Induktorkomponente vorgesehen.
Die Induktorkomponente enthält einen aus einem Magnetmaterial
hergestellten Magnettrommelkern mit einem Aufbau mit inte
grierten Flanschen an beiden Enden eines säulenartigen Mate
riales, eine Spule, die um das säulenartige Material in dem
Magnettrommelkern gewickelt und zwischen den Flanschen ange
ordnet ist, und einen Permanentmagnet, der in der Nachbar
schaft des Magnettrommelkernes mit der darum gewickelten Spule
angeordnet ist. Das Herstellungsverfahren enthält die Schritte
des Aufpassens eines Hülsenkernes auf die Außenseite des Ma
gnettrommelkernes und des Anordnens des Permanentmagneten in
mindestens einer Lücke in einem geschlossenen Magnetkreis, der
durch den Magnettrommelkern und den Hülsenkern gebildet ist,
zum Anlegen eines Gleichstrommagnetfeldes in die Richtung ent
gegengesetzt zu der Richtung des Magnetfeldes, das durch eine
magnetische Spannung aufgrund der Spule erzeugt wird.
Fig. 1A ist eine Seitenschnittansicht, die einen grund
sätzlichen Aufbau eines Beispieles von In
duktorkomponenten zeigt;
Fig. 1B ist eine perspektivische Ansicht der in Fig. 1A
gezeigten Induktorkomponente;
Fig. 2A ist eine Seitenschnittansicht, die einen grund
legenden Aufbau eines anderen Beispieles von
Induktorkomponenten zeigt;
Fig. 2B ist eine perspektivische Ansicht der in Fig. 2A
gezeigten Induktorkomponente;
Fig. 3A ist ein Diagramm, das eine Eigenschaft der Be
ziehung zwischen der Magnetflußdichte B und
dem Magnetfeld H zeigt, die eine Magnetfluß
dichtenbreite AB enthält, vor dem Anlegen
einer Magnetvorspannung zum Erläutern eines
Magnetvorspannungseffektes aufgrund einer
Induktorkomponente gemäß der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 3B ist ein Diagramm, das eine Eigenschaft der Be
ziehung zeigt zwischen der Magnetflußdichte
B und dem Magnetfeld H, die die Magnetfluß
dichtenbreite ΔB' enthält, nachdem Anlegen
der Magnetvorspannung;
Fig. 3C ist ein Diagramm, das die gleichstromüberlagerte
Induktanzeigenschaft (Änderung davon) auf
grund einer Magnetvorspannung zeigt, die
durch die Beziehung der Induktanz relativ zu
dem Ausgabestrom bezeichnet ist;
Fig. 4A ist eine Seitenschnittansicht, die einen grund
legenden Aufbau einer Induktorkomponente ge
mäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung
zeigt;
Fig. 4B ist eine perspektivische Ansicht einer Ausfüh
rungsform der in Fig. 4A gezeigten Induk
torkomponente;
Fig. 4C ist eine perspektivische Ansicht einer anderen
Ausführungsform der in Fig. 4A gezeigten
Induktorkomponente;
Fig. 5 ist eine Zeichnung, die Meßresultate von gleich
stromüberlagerten Induktanzeigenschaften
zeigt, die durch die Beziehung der Induktanz
relativ zu dem Strom bezeichnet ist, während
die Werte der Ausführungsform der in Fig.
4B gezeigten Induktorkomponente gemäß Bei
spiel 1 den Werten der in Fig. 1A, 1B, 2A
und 2B gezeigten herkömmlichen Induktorkom
ponenten gegenübergestellt sind;
Fig. 6A ist eine Schnittansicht, die einen grundlegenden
Aufbau einer Induktorkomponente gemäß Bei
spiel 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 6B ist eine perspektivische Ansicht einer Ausfüh
rungsform der in Fig. 6A gezeigten Induk
torkomponente;
Fig. 6C ist eine perspektivische Ansicht einer anderen
Ausführungsform der in Fig. 6A gezeigten
Induktorkomponente;
Fig. 7A ist eine Seitenschnittansicht, die einen grund
legenden Aufbau einer Induktorkomponente ge
mäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung
zeigt;
Fig. 7B ist eine perspektivische Ansicht einer Ausfüh
rungsform der in Fig. 7A gezeigten Induk
torkomponente;
Fig. 7C ist eine perspektivische Ansicht einer anderen
Ausführungsform der in Fig. 7A gezeigten
Induktorkomponente;
Fig. 8A ist eine Zeichnung, die Meßresultate von gleich
stromüberlagerten Induktanzeigenschaften
zeigt, die durch die Beziehung der Induktanz
relativ zu dem Strom bezeichnet sind, wäh
rend die Werte der in Fig. 7B gezeigten In
duktorkomponente nach der dritten Ausfüh
rungsform den Werten der in Fig. 1A, 1B,
2A und 2B gezeigten Induktorkomponenten ge
genübergestellt sind;
Fig. 9A ist eine Seitenschnittansicht, die einen grund
legenden Aufbau einer Induktorkomponente ge
mäß Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung
zeigt;
Fig. 9B ist eine perspektivische Ansicht einer Ausfüh
rungsform der in Fig. 9A gezeigten Induk
torkomponente;
Fig. 9C ist eine perspektivische Ansicht einer anderen
Ausführungsform der in Fig. 9A gezeigten
Induktorkomponente;
Fig. 10A ist eine Seitenschnittansicht, die einen grund
legenden Aufbau einer Induktorkomponente ge
mäß Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung
zeigt;
Fig. 10B ist eine perspektivische Ansicht einer Ausfüh
rungsform der in Fig. 10A gezeigten Induk
torkomponente;
Fig. 10C ist eine perspektivische Ansicht einer anderen
Ausführungsform der in Fig. 10A gezeigten
Induktorkomponente;
Fig. 11A ist eine perspektivische Ansicht, die eine Form
eines hülsenförmigen Magnetkernes einer In
duktorkomponente gemäß Beispiel 10 der vor
liegenden Erfindung zeigt;
Fig. 11B ist eine Schnittansicht des in Fig. 11A gezeig
ten Magnetkernes;
Fig. 11C ist eine Seitenansicht, die eine Form eines Ma
gnettrommelkernes zeigt, der in den hülsen
förmigen Magnetkern der in Fig. 11A gezeig
ten Induktorkomponente zu passen ist;
Fig. 11D ist eine Schnittansicht der Induktorkomponente
gemäß Beispiel 10 der vorliegenden Erfin
dung;
Fig. 12A ist eine perspektivische Ansicht, die eine Form
eines kappenförmigen Magnetkernes einer In
duktorkomponente gemäß Beispiel 11 der vor
liegenden Erfindung zeigt;
Fig. 12B ist eine Schnittansicht des in Fig. 12 gezeig
ten Magnetkernes;
Fig. 12C ist eine Seitenansicht eines Spulenabschnittes
der Induktorkomponente Beispiel 11 der vor
liegenden Erfindung; und
Fig. 12D ist eine Schnittansicht der Induktorkomponente
gemäß Beispiel 11 der vorliegenden Erfin
dung.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung werden In
duktorkomponenten auf der Grundlage der herkömmlichen Technik
unter Bezugnahme auf Fig. 1A, 1B, 2A und 2B beschrieben,
bevor Beispiele der vorliegenden Erfindung erläutert werden.
Wie in Fig. 1A und 1B gezeigt ist, weist eine Induktorkom
ponente 15 einen Magnettrommelkern 21, eine Spule 23, ein zy
lindrisches Isoliermaterial 25 und einen zylindrischen Hülsen
kern 27 auf. Der Magnettrommelkern 21 ist aus einem magneti
schen Material hergestellt mit einem Aufbau mit integrierten
Scheibenflanschen 17 und 19 an beiden Enden eines säulenarti
gen Materiales. Die Spule 23 ist um das säulenförmige Material
in dem Magnettrommelkern 21 gewickelt und zwischen den Flan
schen 17 und 19 angeordnet. Das Isoliermaterial 25 ist auf dem
Umfang des Magnettrommelkernes 21 angeordnet, um den die Spule
23 gewickelt ist. Der zylindrische Hülsenkern 27 ist auf dem
Umfang des Isoliermateriales 25 angeordnet. Ein Anschluß 29
ist an einer vorbestimmten Position in der Nachbarschaft des
Bodenabschnittes des zylindrischen Hülsenkernes 27 angeordnet,
so daß er mit einem Leitungsdraht des Endabschnittes der Spule
23 zu verbinden ist.
Das heißt, bezüglich dieser Induktorkomponente 15 ist der zy
lindrische Hülsenkern 27 auf die Außenseite des Magnettrommel
kernes 21 gepaßt, und danach wird das zylindrische Isolierma
terial 25 in den Verbindungsabschnitt des Magnettrommelkernes
21 und des zylindrischen Hülsenkernes 27 eingeführt. Folglich
ist eine Lücke in dem Aufbau enthalten, ein Magnetfeld HS wird
durch eine magnetische Spannung aufgrund der Spule erzeugt,
und das Magnetfeld HS wirkt von der Seite des Flansches 19 zu
der Seite des Flansches 17.
Aufgrund der kürzlichen Miniaturisierung und Gewichtsverringe
rung von elektronischen Geräten ist das Verlangen nach Minia
turisierung in Bezug auf Induktoren und Transformatoren aufge
treten, die für Stromversorgungsabschnitte benutzt werden.
Wenn ein Gesamtaufbau miniaturisiert wird, ist es wahrschein
lich, daß der Magnettrommelkern 21 magnetisch gesättigt wird,
und daher tritt ein Problem auf, daß der behandelbare Strom
verringert wird. In Hinblick auf den oben erwähnten Aufbau der
Induktorkomponente 15 kann dieses Problem gelöst werden, in
dem die Lücke aufgrund des Isoliermateriales 25 vergrößert
wird. Andererseits muß die Zahl der Windungen der Spule 23
vergrößert werden, da der Induktanzwert verringert wird, und
daher wird die Realisierung der Miniaturisierung verhindert.
Einige Induktorkomponenten sind entwickelt worden zum Überwin
den solch eines Problemes. Ein Beispiel der zuvor erwähnten
Induktorkomponenten weist einen in Fig. 2A und 2B gezeigten
Aufbau auf. Ähnliche Abschnitte zu Fig. 1A und 1B werden
durch die gleichen Bezugszeichen im folgenden dargestellt.
Wie in Fig. 2A und 2B gezeigt ist, weist eine Induktorkom
ponente 31 einen Magnettrommelkern 37, eine Spule 39 und einen
zylindrischen Permanentmagneten 41 auf. Der Magnettrommelkern
37 ist aus einem magnetischen Material hergestellt und weist
einen Aufbau mit integrierten Scheibenflanschen 33 und 35 an
beiden Enden eines säulenartigen Materiales auf. Die Spule 39
ist um das säulenartige Material in dem Magnettrommelkern 37
gewickelt und zwischen den Flanschen 33 und 35 angeordnet. Der
Permanentmagnet 41 ist auf dem Umfang des Magnettrommelkernes
37 angeordnet, um den die Spule 39 gewickelt ist. Ein Anschluß
29 ist an einer vorbestimmten Position in der Nachbarschaft
des Bodenabschnittes des Permanentmagneten 41 zum Verbinden
mit einem Leitungsdrahtes des Endabschnittes der Spule 39 an
geordnet.
Das heißt, bezüglich der Induktorkomponente 31 ist der zylin
drische Permanentmagnet 41 anstelle des Hülsenkernes auf der
Außenseite des Magnettrommelkernes 37 angeordnet, während die
Südpolseite auf der Seite des Flansches 35 angeordnet ist und
die Nordpolseite auf der Seite des Flansches 33 angeordnet
ist. Gemäß einem solchen Aufbau wird das Magnetfeld HS durch
eine magnetische Spannung aufgrund der Spule 39 erzeugt und
wirkt von der Seite des Flansches 35 zu der Seite des Flan
sches 33. Ein Magnetfeld HM aufgrund des Permanentmagneten 41
wirkt zum Auslöschen des Magnetfeldes HS. Folglich kann der
behandelbare Strom durch Anlegen einer Magnetvorspannung ver
größert werden.
In Hinblick auf diese Induktorkomponente 37 des Magnetverspan
nungsanlegungstypes wird ein Ni-Zn-Ferritpulver benutzt, Kom
paktformen wird durch ein Preßverfahren durchgeführt, und da
nach wird Sintern ausgeführt, oder das Ferritpulver wird in
die Form einer zylindrischen Säule gepreßt, Sintern wird
durchgeführt und danach wird das Bearbeiten so durchgeführt,
daß die Flanschabschnitte hergestellt werden, und somit wird
der Magnettrommelkern 37 hergestellt. Der Permanentmagnet 41
zum Anlegen einer Magnetvorspannung wird durch die Schritte
des Durchführens des Kompaktformens eines Pulvers aus Sr-
Ferrit, Ba-Ferrit usw. durch ein Preßverfahren hergestellt und
danach durch Ausführen von Sintern, und er wird einstückig un
ter Benutzung eines Klebestoffes usw. zu der Zeit des Passens
des Magnettrommelkernes 37 mit der darum gewickelten Spule 39
verbunden.
Beispiele gemäß der vorliegenden Erfindung werden im einzelnen
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Zuerst wird ein technischer Umriß der Induktorkomponente gemäß
der vorliegenden Erfindung kurz beschrieben. Der grundlegende
Aufbau dieser Induktorkomponente enthält den Magnettrommel
kern, der aus dem magnetischen Material hergestellt ist, der
den Aufbau mit dem integrierten Flansch an beiden Enden des
säulenartigen Materiales enthält, die Spule ist um das säu
lenartige Material in dem Magnettrommelkern gewickelt und zwi
schen den Flanschen angeordnet, und der Permanentmagnet ist in
der Nachbarschaft des Magnettrommelkernes mit der darum gewic
kelten Spule angeordnet. Der Hülsenkern ist auf die Außenseite
des Magnettrommelkernes gepaßt. Der Permanentmagnet ist in
mindestens eine Lücke in einem geschlossenen Magnetkreis ange
ordnet, der mit dem Magnettrommelkern und dem Hülsenkern ge
bildet ist, zum Anlegen eines Gleichstrommagnetfeldes in die
Richtung entgegengesetzt zu der Richtung eines Magnetfeldes
(Richtung des Magnetflusses), der durch eine magnetische Span
nung aufgrund der Spule erzeugt ist.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 3A, der Magnetkern ist mit
einer Magnethysteresisschleife versehen, die durch eine recht
eckige Schleife in einem H-B-Koordinatensystem gezeigt ist.
Wenn ein Induktor, der den Magnetkern benutzt, für ein Puls
signal ohne Anlegen einer Magnetvorspannung benutzt wird, kann
eine Magnetflußdichtenbreite AB tatsächlich in einem ersten
Quadranten des H-B-Koordinatensystemes benutzt werden, wobei
in Betracht gezogen wird, daß der Magnetkern in den magneti
schen Eigenschaften verschlechtert wird, wenn er magnetisch
gesättigt benutzt wird. Wenn andererseits der Magnetkern ma
gnetisch durch die Benutzung des Permanentmagneten so vorge
spannt ist, daß der Ursprung folglich in den dritten Quadran
ten des Koordinatensystemes versetzt wird, wie durch die ge
strichelten Achsen in Fig. 3B gezeigt ist, kann eine benutz
bare Magnetflußdichtenbreite ΔB' um ein deutliches Ausmaß ver
größert werden.
Da im allgemeinen die benutzbaren Magnetflußdichtenbreiten DB
und ΔB' umgekehrt proportional zu der Zahl der Wicklungen der
Spule in der Induktorkomponente sind, kann die Zahl der Wick
lungen durch Vergrößern der Magnetflußdichtenbreite ΔB' ver
ringert werden, und daher trägt dieses deutlich zum Verringern
der Verluste, zur Miniaturisierung und zum Verringern von Ge
wicht von der Induktorkomponente bei. Wenn solch eine Induk
torkomponente auf einen Transformator oder einer Aufwärts-
oder Abwärtsspule angewendet wird, kann eine Betriebsleistung
Po durch die Beziehung Po = κx(ΔB')2xf dargestellt werden, worin
κ eine proportionalitätskonstante darstellt und f eine Trei
berfrequenz bezeichnet. Daher kann die Betriebsleistung Po
proportional zu dem Quadrat von ΔB' in einem großen Maße ver
größert werden. Die Vergrößerung von ΔB' bezeichnet, daß der
behandelbare Strom oder der Ausgangsstrom in einem großen Aus
maße bei einer gleichstromüberlagerten Induktanzeigenschaft
vergrößert werden kann, wie durch einen Bewegungsbetrag von
der gestrichelten Linie zu der durchgezogenen Linie, der durch
einen Pfeil in 3C bezeichnet ist, gezeigt ist.
Weiterhin ist in Hinblick auf den Aufbau der Induktorkomponen
te dieser Ausführungsform ein offener Magnetkreis, der keinen
Hülsenkern benutzt, nicht vorgesehen, während der Permanentma
gnet in die Lücke in dem geschlossenen Magnetkreis eingeführt
ist, der durch den Magnettrommelkern und den Hülsenkern in der
Konfiguration gebildet ist. Folglich kann der Leckfluß auf
grund der Konfiguration der offenen Magnetschaltung um ein
großes Maß verringert werden, und Maßnahmen zum magnetischen
Abschirmen können geeignet getroffen werden.
Bei der Induktorkomponente gemäß der Ausführungsform ist be
vorzugt der Permanentmagnet hergestellt durch Verteilen eines
Seltenerdmagnetpulvers mit einer intrinsischen Koerzitivfeld
stärke HC von 7,9 × 105(A/m) oder mehr, einer Curie-Temperatur TC
von 500°C oder mehr und einem mittleren Pulverpartikeldurch
messer von 2,5 bis 25 µm in mindestens einem Harz, das aus der
Gruppe gewählt ist, die besteht aus Poly(amid-imid)harzen, Po
lyemidharzen, Epoxidharzen, Poly(phenylensulfid)Harzen, Sili
konharzen, Polyesterharzen, aromatische Polyamidharze und
flüssige Kristallpolymere. Bevorzugt ist die Oberfläche des
Magnetpulvers beschichtet mit mindestens einem Metall, das aus
der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Zn, Al, Bi, Ga, In,
Mg, Pb, Sb und Sn oder einer Legierung, wobei der Gehalt des
Harzes 30% oder mehr auf einer Volumenverhältnisbasis ist und
der spezifische Widerstand 0,1 Ωcm oder mehr ist. Bevorzugt
weist das Seltenerdmagnetpulver, das für diesen Permanentma
gneten benutzt wird, eine Zusammensetzung auf SmCo-Basis auf,
genauer weist es eine Zusammensetzung von
m(Cobal.Fe0,15 bis 0,25Cu0,05 bis 0,06Zr0,02 bis 0,03)7,0-8,5 auf, und es weist einen ma
ximalen Partikeldurchmesser von 50 µm oder weniger auf.
In dem das Magnetpulver auf SmCo-Basis mit einer hohen Curie-
Temperatur TC und einer intrinsischen Koerzitivfeldstärke HC
für den Permanentmagnet benutzt wird, wie oben beschrieben
wurde, tritt eine Demagnetisierung selbst in einem erwärmten
Zustand während eines Schrittes des Rückflußlötens nicht auf,
und weiter tritt eine Demagnetisierung aufgrund der Zerstörung
der Koerzitivfeldstärke HC nicht auf, selbst wenn ein Gleich
strommagnetfeld durch einen übermäßigen Strom angelegt wird,
so daß die anfänglichen Eigenschaften aufrechterhalten werden
können. In dem das Magnetpulver auf SmCo-Basis mit dem Harz in
einem Volumenverhältnis von 30% oder mehr geknetet wird, kann
der spezifische Widerstand vergrößert werden, und die Wirbel
stromverluste des Permanentmagneten können um ein großes Aus
maß verringert werden.
Bei der Induktorkomponente der vorliegenden Ausführungsform
ist es möglich, wenn das Magnetpulver auf SmCo-Basis mit einem
anorganischen Glas beschichtet ist, das einen Erweichungspunkt
von 220°C und mehr aber 550°C oder weniger aufweist, oder wenn
das Metall oder die Legierung, die auf das Magnetpulver be
schichtet sind, mit einer nichtmetallischen anorganischen Ver
bindung mit einem Schmelzpunkt 300°C oder mehr beschichtet
ist, Demagnetisierung aufgrund des Voranschreitens der Oxida
tion mit der Zeit zu verhindern. Der Zusatzbetrag dieses anor
ganischen Glases oder der nichtmetallischen anorganischen Ver
bindung liegt bevorzugt in dem Bereich von 0,1% bis 10% auf
einer Volumenverhältnisbasis.
Zusätzlich kann, wenn das Magnetpulver auf SmCo-Basis, das für
den Permanentmagneten benutzt wird, in die Richtung der Dicke
mit einem Magnetfeld so ausgerichtet ist, daß es magnetische
Anisotropie zeigt, und der Permanentmagnet mit einem magneti
sierenden Magnetfeld von 2,5 T oder mehr hergestellt wird, so
daß er eine mittlere Mittellinienrauhigkeit Ra von 10 µm oder
weniger aufweist, die resultierende Induktorkomponente effek
tiv in verschiedenen Gebieten angewendet werden.
Der detaillierte Aufbau der Induktorkomponente gemäß der vor
liegenden Erfindung wird insbesondere unten unter Benutzung
einiger Beispiele beschrieben.
Es wird Bezug genommen auf den Basisaufbau, der in Fig. 4A
gezeigt ist, eine Induktorkomponente 43 gemäß einem Beispiel 1
enthält einen Magnettrommelkern 45, eine Spule 47, einen Hül
senkern und einen Permanentmagneten 49.
Der Magnettrommelkern 45 ist aus einem magnetischen Material
hergestellt mit einem Aufbau, der integrierte Flansche ver
schiedener Größen an beiden Enden eines säulenartigen Materia
les enthält. Die Spule 47 ist um das säulenartige Material in
dem Magnettrommelkern 45 gewickelt und zwischen den Flanschen
angeordnet. Der Hülsenkern ist in Kontakt mit der äußeren Kan
te des größeren Flansches in dem Magnettrommelkern 45, um den
die Spule 47 gewickelt ist, und ist auf dem Umfang des kleine
ren Flansch und der Spule 47 angeordnet. Der Permanentmagnet
49 ist in der Lücke in einem geschlossenen Magnetkreis ange
ordnet, der mit dem Magnettrommelkern 45 und dem Hülsenkern
gebildet ist, und auf dem Umfang des kleineren Flansches (das
heißt durch Einführen in die Lücke zwischen dem kleineren
Flansch in dem Magnettrommelkern 45 und dem Hülsenkern) ange
ordnet zum Anlegen eines Gleichstrommagnetfeldes HM in der
Richtung entgegengesetzt zu der Richtung eines Magnetfeldes HS
(Richtung des Magnetflusses), das durch eine magnetische Span
nung aufgrund der Spule 47 erzeugt wird. Ein Anschluß 29 ist
an einer vorbestimmten Position in der Nachbarschaft des Bo
denabschnittes des größeren Flansches zum Verbinden mit einem
Leitungsdraht des Endabschnittes der Spule 47 angeordnet.
Eine Ausführungsform der Induktorkomponente wird unter Bezug
nahme auf Fig. 4B beschrieben. Diese Induktorkomponente ist
in die Form einer zylindrischen Säule als Ganzes aufgrund des
Basisaufbaues gebildet, der in Fig. 4A gezeigt ist. Das
heißt, daß säulenartige Material in dem Magnettrommelkern 45
ist ein zylindrisches säulenförmiges Material, der größere
Flansch ist ein scheibenförmiger unterer Flansch 51 und der
kleinere Flansch ist ein scheibenförmiger oberer Flansch 53.
Der Permanentmagnet 49 liegt in der Form eines Zylinders vor,
und der Hülsenkern ist ein zylindrischer Hülsenkern 55.
Eine andere Ausführungsform der Induktorkomponente wird unter
Bezugnahme auf Fig. 4C beschrieben. Diese Induktorkomponente
ist in der Form eines quadratischen Prisma als Ganzes auf der
Grundlage der in Fig. 4A gezeigten Basiskonfiguration gebil
det. Das heiß, das säulenartige Material in dem Magnettrom
melkern 45 ist ein quadratisches prismenförmiges Material, der
größere Flansch ist ein quadratischer plattenförmiger unterer
Flansch 57, und der kleinere Flansch ist ein quadratischer
plattenförmiger oberer Flansch 59. Der Permanentmagnet 49 ist
in der Form eines quadratischen Rohres, der Hülsenkern ist ein
quadratischer rohrförmiger Hülsenkern 61.
In beiden Formen der Induktorkomponente wird der Magnettrom
melkern 45 durch Durchführen der Schritte des Pressens des
Ferritpulvers auf Ni-Zn-Basis in die Form einer zylindrischen
Säule oder eines quadratischen Prisma, ausglühen, in die Form
einer Trommel schneiden und sintern hergestellt. Die Schritte
des Pressens in die Form einer zylindrischen Säule eines qua
dratischen Prisma und Sintern können zuvor durchgeführt wer
den, und danach kann Schneiden durchgeführt werden. In diesem
Fall werden, obwohl die Genauigkeit der Abmessung zunimmt, die
Kosten nachteilhafterweise erhöht. Der zylindrische Hülsenkern
55 oder der quadratische röhrenförmige Hülsenkern 61 werden
hergestellt unter Benutzung des Ni-Zn-Ferritpulvers durch
Durchführen der Schritte des Pressens in die Form eines Zylin
ders oder eines rechteckigen Rohres und Sintern.
Bei der in Fig. 4B gezeigten Ausführungsform wurde ein Sel
tenerdmagnetpulver für den Permanentmagneten 49 benutzt. Das
Seltenerdmagnetpulver hat eine Zusammensetzung von
Sm(Co0,742Fe0,20Cu0,055Zr0,029)7,7, einen mittleren Partikeldurch
messer von 5 µm, einen maximalen Partikeldurchmesser von 45 µm,
eine intrinsische Koerzitivfeldstärke HC von 15,8 × 105(A/m) und
eine Curie-Temperatur TC von 770°C. Die Oberfläche des Sel
tenerdmagnetpulver wurde mit Zn beschichtet, und als Binder
wurde ein Poly(amid-imid)harz gemischt und in einem Volumen
verhältnis von 40% gegossen, so daß der spezifische Widerstand
0,5 Ωcm oder mehr betrug.
In Hinblick auf den Aufbau des Magnettrommelkernes 45 und des
zylindrischen Hülsenkernes 55, die hierin benutzt werden, be
trägt die magnetische Pfadlänge 1,85 cm, die wirksame Quer
schnittsfläche beträgt 0,07 cm2, und die Lücke beträgt 150 µm.
Zum Beispiel ist die Spule 47 mit 15 Wicklungen gewickelt, der
Gleichstromwiderstand beträgt 20 mΩ, und die Dicke des Perma
nentmagneten 49 beträgt 120 µm.
Als Vergleichsbeispiele wurden Prototypen von Induktorkompo
nenten hergestellt. Eine Induktorkomponente hat die in Fig.
1A und 1B gezeigte Konfiguration mit einer magnetischen Pfad
länge von 1,85 cm und einer effektiven Querschnittsfläche von
0,07 cm2. Die Dicke des Isoliermateriales 25 betrug 75 µm. Die
andere Induktorkomponente hatte die in Fig. 2A und 2B ge
zeigte Konfiguration und wies eine magnetische Pfadlänge von
1,85 cm und eine effektive Querschnittsfläche von 0,07 cm2 auf.
Ba-Ferrit wurde als Permanentmagnet 41 benutzt, und die Dicke
betrug 1 mm.
Vergleiche werden zwischen der einen Ausführungsform der In
duktorkomponente gemäß dem Beispiel 1, die durch die Kurve C1
bezeichnet ist, einer in Fig. 1A und 1B gezeigten Induktor
komponente, die durch die Kurve C2 bezeichnet ist, und eine in
Fig. 2A und 2B gezeigten Induktorkomponente, die durch die
Kurve C3 bezeichnet ist, durchgeführt unter Bezugnahme auf
Fig. 5. Es ist klar, daß in Hinblick auf die Ausführungsform
der Induktorkomponente gemäß dem Beispiel 1 die gleichstrom
überlagerte Induktanzeigenschaft um 50% relativ zu der Kurve
C1 verbessert ist, die keine Magnetvorspannung benutzt, und
der anfängliche Induktanzwert ist nicht aufgrund der wirksamen
Permeabilität im Gegensatz zu der Kurve C3 verringert, die ei
ne Magnetvorspannung benutzt.
Die Resultate ähnlich zu diesen Resultaten werden in dem Fall
erhalten, in dem jede Induktorkomponente als Transformator an
gewendet wird. Folglich wird gezeigt, daß nicht nur die
gleichstromüberlagerte Induktanzeigenschaft verbessert wird
sondern auch das die Betriebsleistung Po im wesentlichen durch
Vergrößern der Magnetflußdichtenbreite ΔB' vergrößert werden
kann. Begleitend zu der Vergrößerung der Magnetflußdichten
breite ΔB' kann die Zahl der Wicklungen der Spule 47 verrin
gert werden, und zusätzlich dazu können eine Verringerung des
Verlustes und eine Miniaturisierung erzielt werden.
Obwohl in dem Beispiel 1 die Beschreibung hauptsächlich für
eine Ausführungsform der in Fig. 4B gezeigten Induktorkompo
nenten gegeben ist, sind diese Resultate nahezu äquivalent zu
jenen, die erhalten werden in Bezug auf die andere Ausfüh
rungsform der in Fig. 4C gezeigten Induktorkomponente.
Es wird Bezug genommen auf die in Fig. 6A gezeigte Basiskon
figuration, eine Induktorkomponente 63 gemäß einem Beispiel 2
enthält einen Magnettrommelkern 65, eine Spule 67 und einen
Hülsenkern. Der Magnettrommelkern 65 ist aus einem magneti
schen Material mit einem Aufbau mit integrierten Flanschen
verschiedener Größen an beiden Enden eines säulenartigen Mate
riales hergestellt. Die Spule 67 ist um das säulenartige Mate
rial in dem Magnettrommelkern 65 gewickelt und zwischen den
Flanschen angeordnet. Der Hülsenkern steht in Kontakt mit der
äußeren Kante des größeren Flansches in dem Magnettrommelkern
65 um den die Spule 67 gewickelt ist, während ein ringförmiger
Permanentmagnet 69 dazwischenliegt und auf dem Umfang des
kleineren Flansches und der Spule 67 angeordnet ist. Der Per
manentmagnet 69 ist in der Lücke in einem geschlossenen Ma
gnetkreis angeordnet, der mit dem Magnettrommelkern 65 und dem
Hülsenkern gebildet ist, und auf dem Umfang des größeren Flan
sches (das heißt durch Einführen in die Lücke zwischen der äu
ßeren Kante des größeren Flansches in dem Magnettrommelkern 65
und dem Hülsenkern angeordnet), um ein Gleichstrommagnetfeld
HM in der Richtung entgegengesetzt zu einem Magnetfeld HS
(Richtung des Magnetflusses) anzulegen, daß durch eine magne
tische Spannung aufgrund der Spule 67 erzeugt ist. Weiter ist
ein Anschluß 29 an einer vorbestimmten Position in der Nach
barschaft des Bodenabschnittes des größeren Flansches zum Ver
binden mit einem Leitungsdraht des einen Endabschnittes der
Spule 67 angeordnet.
Eine Ausführungsform der Induktorkomponente wird unter Bezug
nahme auf Fig. 6B beschrieben. Die Induktorkomponente ist in
der Form einer zylindrischen Säule als Ganzes auf der Grundla
ge der in Fig. 6A gezeigten Basiskonfiguration gebildet. Das
heißt, daß säulenartige Material in dem Magnettrommelkern 65
ist ein zylindrisches säulenförmiges Material, der größere
Flansch ist ein scheibenförmiger unterer Flansch 71 und der
kleinere Flansch ist ein scheibenförmiger oberer Flansch 73.
Der Permanentmagnet 69a ist in der Form eines Ringes, und der
Hülsenkern ist ein zylindrischer Hülsenkern 75.
Eine andere Ausführungsform der Induktorkomponente wird unter
Bezugnahme auf Fig. 6C beschrieben. Diese Induktorkomponente ist in
der Form eines quadratischen Prisma als Ganzes auf der Grund
lage der in Fig. 6A gezeigten Basiskonfiguration gebildet.
Folglich ist das säulenartige Material in dem Magnettrommel
kern 65 ein quadratisches prismenförmiges Material, der größe
re Flansch ist ein quadratischer plattenförmiger unterer
Flansch 77, und der kleinere Flansch ist ein quadratischer
plattenförmiger oberer Flansch 79. Der Permanentmagnet 69b ist
in der Form einer quadratischen Rahmenplatte, und der Hülsen
kern ist ein quadratischer röhrenförmiger Hülsenkern 81.
In beiden Formen der Induktorkomponente wird der Magnettrom
melkern 65 durch Durchführen der Schritte des Pressens des
Ferritpulvers auf Ni-Zn-Basis in die Form einer zylindrischen
Säule oder eines quadratischen Prismas, Ausglühen, Schneiden
in die Form einer Trommel und Sintern hergestellt. Die Schrit
te des Pressens in die Form einer zylindrischen Säule oder ei
nes quadratischen Prisma und Sintern kann zuvor ausgeführt
werden, und danach kann das Schneiden ausgeführt werden. In
diesem Fall werden jedoch, obwohl die Genauigkeit der Abmes
sung vergrößert ist, die Kosten nachteilhafterweise vergrö
ßert. Der zylindrische Hülsenkern 75 oder der quadratische
röhrenförmige Hülsenkern 81 werden unter Benutzung des Ni-Zn-
Ferritpulvers durch Durchführen der Schritte des Pressens in
die Form eines Zylinders oder einer quadratischen Röhre und
Sintern hergestellt.
Bei der in Fig. 6B gezeigten Ausführungsform wurde ein Sel
tenerdmagnetpulver für den Permanentmagneten 69a benutzt. Das
Seltenerdmagnetpulver wies eine Zusammensetzung von
Sm(Co0,742Fe0,20Cu0,055Zr0,029)7,7, einen mittleren Partikeldurch
messer von 5 µm, einen maximalen Partikeldurchmesser von 45 µm,
eine intrinsische Koerzitivfeldstärke HC von 15,8 × 105(A/m) oder
mehr und eine Curie-Temperatur TC von 770°C auf. Die Oberflä
che des Seltenerdmagnetpulvers wurde mit Zn beschichtet, und
als Binder wurde ein Poly(amid-imid)harz gemischt und gegossen
mit einem Volumenverhältnis von 40%, so daß der spezifische
Widerstand 0,5 Ωcm oder mehr betrug.
In Hinblick auf die Konfiguration des Magnettrommelkernes 65
und des zylindrischen Hülsenkernes 75, die hierin benutzt wur
den, beträgt die magnetische Pfadlänge 1,85 cm, die effektive
Querschnittsfläche beträgt 0,07 cm2, und die Lücke beträgt
150 µm. Zum Beispiel ist die Spule 67 mit 15 Wicklungen gewic
kelt, der Gleichstromwiderstand beträgt 20 mΩ, und die Dicke
des Permanentmagneten 69a beträgt 120 µm.
Als Vergleichsbeispiele wurden Prototypen von Induktorkompo
nenten ebenfalls hergestellt. Auf eine Weise ähnlich zu der in
Beispiel 1 beschriebenen wies die eine Induktorkomponente den
Aufbau und die Spezifikationen, wie sie in Fig. 1A und 1B ge
zeigt sind, auf, und die andere Induktorkomponente wies den
Aufbau und die Spezifikationen, wie sie in Fig. 2A und 2B
gezeigt sind, auf.
In Hinblick auf jede dieser Induktorkomponenten wurde eben
falls die gleichstromüberlagerte Induktanzeigenschaft gemes
sen, und Resultate waren sehr ähnlich zu jenen in dem in Fig.
6 gezeigten Fall. Wenn daher der Fall der Ausführungsform der
Induktorkomponente nach Beispiel 2 mit den Induktorkomponenten
als Vergleichsbeispiele verglichen wird, ist die Gleichstrom
überlagerte Induktanzeigenschaft um ungefähr 50% relativ zu
der Induktorkomponente verbessert, die keine Magnetvorspannung
benutzt, und der anfängliche Induktanzwert wird nicht aufgrund
der Reduktion der effektiven Permeabilität verringert im Ge
gensatz zu der Induktorkomponente, die eine Magnetvorspannung
benutzt.
Die Resultate ähnlich zu diesen Resultaten wurden in dem Fall
einer jeden Induktorkomponente erzielt, die auf einen Trans
formator angewandt wurde. Folglich wird gezeigt, daß nicht nur
die gleichstromüberlagerte Induktanzeigenschaft verbessert
ist, sondern auch die Betriebsleistung Po kann im wesentlichen
durch Vergrößern der Magnetflußdichtenbreite ΔB' vergrößert
werden. Einhergehend mit der Vergrößerung der Magnetflußdich
tenbreite ΔB' kann die Zahl von Wicklungen der Spule 67 ver
ringert werden, und zusätzlich dazu kann die Verringerung des
Verlustes und eine Miniaturisierung erzielt werden.
Obwohl in Beispiel 2 die Beschreibung primär für eine Ausfüh
rungsform der in Fig. 6B gezeigten Induktorkomponente gegeben
wurde, sind diese Resultate nahezu äquivalent zu jenen, die in
Hinblick auf die andere Ausführungsform der in Fig. 6C ge
zeigten Induktorkomponente erhalten wurde.
In Hinblick auf die in Fig. 7A gezeigte Basiskonfiguration
enthält eine Induktorkomponente 83 gemäß Beispiel 3 einen Ma
gnettrommelkern 85, eine Spule 87, einen Hülsenkern und Perma
nentmagnete 91 und 89.
Der Magnettrommelkern 85 ist aus einem magnetischen Material
mit einem Aufbau mit integrierten Flanschen verschiedener Grö
ßen an beiden Enden eines säulenartigen Materiales herge
stellt. Die Spule 87 ist um das säulenartige Material in dem
Magnettrommelkern 85 gewickelt und zwischen den Flanschen an
geordnet. Der Hülsenkern ist in Kontakt mit der äußeren Kante
des größeren Flansches in dem Magnettrommelkern 85 mit der
darum gewickelten Spule 87, während ein ringförmiger Perma
nentmagnet 89 dazwischenliegt und auf dem Umfang des kleineren
Flansch und der Spule 87 angeordnet ist. Der Permanentmagnet
91 ist in der Lücke in einem geschlossenen Magnetkreis ange
ordnet, der mit dem Magnettrommelkern 85 und dem Hülsenkern
gebildet ist, und auf dem Umfang des kleineren Flansches (das
heißt durch Einführen in die Lücke zwischen dem kleineren
Flansch in dem Magnettrommelkern 85 und dem Hülsenkern ange
ordnet) zum Anlegen eines Gleichstrommagnetfeldes HM in die
Richtung entgegengesetzt zu der eines Magnetfeldes HS, das
durch eine magnetische Spannung aufgrund der Spule 87 erzeugt
ist. Der Permanentmagnet 89 ist auf dem Umfang des größeren
Flansch angeordnet (das heißt durch Einführen in die Lücke
zwischen der äußeren Kante des größeren Flansches in dem Ma
gnettrommelkern 85 und dem Hülsenkern angeordnet) zum Anlegen
eines Gleichstrommagnetfeldes HM in die Richtung entgegenge
setzt zu der Richtung eines Magnetfeldes HS, das durch die ma
gnetische Spannung aufgrund der Spule 87 erzeugt ist. Ein An
schluß 29 ist an einer vorbestimmten Position in der Nachbar
schaft des Bodenabschnittes des größeren Flansches angeordnet
zum Verbinden mit einem Leitungsdraht des Endabschnittes der
Spule 87.
Eine Ausführungsform der Induktorkomponente wird unter Bezug
nahme auf Fig. 7B beschrieben. Diese Induktorkomponente ist
in die Form einer zylindrischen Säule als Ganzes auf der
Grundlage der in Fig. 7A gezeigten Basiskonfiguration gebil
det. Das heißt, das säulenartige Material in dem Magnettrom
melkern 85 ist ein zylindrisches säulenförmiges Material, der
größere Flansch ist ein scheibenförmiger unterer Flansch 93,
und der kleinere Flansch ist ein scheibenförmiger oberer
Flansch 95. Der Permanentmagnet 91 ist in der Form eines Zy
linders, der Permanentmagnet 89 ist in der Form eines Ringes,
und der Hülsenkern ist ein zylindrischer Hülsenkern 97.
Eine andere Ausführungsform der Induktorkomponente wird unter
Bezugnahme auf Fig. 7C beschrieben. Diese Induktorkomponente
ist in die Form eines quadratischen Prismas als Ganzes auf der
Grundlage der in Fig. 7A gezeigten Basiskonfiguration gebil
det. Das heißt, das säulenartige Material in dem Magnettrom
melkern 85 ist ein quadratisches prismenförmiges Material. Der
größere Flansch ist ein quadratischer plattenförmiger unterer
Flansch 99. Der kleinere Flansch ist ein quadratischer plat
tenförmiger oberer Flansch 101. Der Permanentmagnet 91 ist in
der Form eines quadratischen Rohres. Der Permanentmagnet 89
ist in der Form einer quadratischen Rahmenplatte. Der Hülsen
kern ist ein quadratischer röhrenförmiger Hülsenkern 103.
In beiden Formen der Induktorkomponente wird der Magnettrom
melkern 85 durch Durchführen der Schritte des Pressens des
Ferritpulvers auf Ni-Zn-Basis in die Form einer zylindrischen
Säule oder eines rechteckigen Prisma, Ausglühen, Schneiden in
die Form einer Trommel und Sintern hergestellt. Die Schritte
des Pressens in die Form einer zylindrischen Säule oder eines
quadratischen Prisma und Sintern können zuvor ausgeführt wer
den, und danach kann Schneiden ausgeführt werden. In diesem
Fall sind, obwohl die Genauigkeit der Abmessung vergrößert
wird, die Kosten nachteilhafterweise vergrößert. Der zylindri
sche Hülsenkern 97 und der quadratische röhrenförmige Hülsen
kern 103 werden unter Benutzung des Ni-Zn-Ferritpulver durch
Durchführen der Schritte des Pressens in die Form eines Zylin
ders oder eines quadratischen Rohres und Sintern hergestellt.
Bei der in Fig. 7B gezeigten Ausführungsform wurde ein Sel
tenerdmagnetpulver für die Permanentmagneten 89 und 91 be
nutzt. Das Seltenerdmagnetpulver wies eine Zusammensetzung von
Sm(Co0,742Fe0,20Cu0,055Zr0,029)7,7, einen mittleren Partikeldurch
messer von 5 µm, einen maximalen Partikeldurchmesser von 45 µm,
eine intrinsische Koerzitivfeldstärke HC von 15,8 × 105(A/m) oder
mehr und eine Curie-Temperatur TC von 770°C auf. Die Oberflä
che des Seltenerdmagnetpulvers wurde mit Zn beschichtet, und
als Binder wurde ein Poly(amid-imid)harz gemischt und gegossen
mit einem Volumenverhältnis von 40%, so daß der spezifische
Widerstand zu 0,5 Ωcm oder mehr gemacht wurde.
In Hinblick auf den Aufbau des Magnettrommelkernes 85 und des
darin benutzten zylindrischen Hülsenkernes 97 beträgt zum Bei
spiel die magnetische Pfadlänge 1,85 cm, die effektive Quer
schnittsfläche beträgt 0,07 cm2, und die Lücke beträgt 80 µm.
Zum Beispiel ist die Spule 87 mit 15 Wicklungen gewickelt, der
Gleichstromwiderstand beträgt 20 mΩ, und jede der Dicken der
Permanentmagneten 89 und 91 beträgt 70 µm.
Als Vergleichsbeispiele wurden Prototypen von Induktorkompo
nenten ebenfalls hergestellt. Eine Induktorkomponente hatte
den in Fig. 1A und 1B gezeigten Aufbau und wies eine magne
tische Pfadlänge von 1,85 cm und eine effektive Querschnitts
fläche von 0,07 cm2 auf. Die Dicke eines Isoliermateriales 25
betrug 80 µm. Die andere Induktorkomponente hatte den in
Fig. 2A und 2B gezeigten Aufbau und wies eine magnetische Pfad
länge von 1,85 cm und eine effektive Querschnittsfläche von
0,07 cm2 auf. Ba-Ferrit wurde als der Permanentmagnet 41 be
nutzt, und die Dicke betrug 1 mm.
Vergleiche werden zwischen einer Ausführungsform der Induktor
komponente gemäß Beispiel 3, die durch die Kurve C4 bezeichnet
ist, der in Fig. 1A und 1B gezeigten Induktorkomponente,
die durch die Kurve C5 bezeichnet ist, und der in Fig. 2A
und 2B gezeigten Induktorkomponente, die durch die Kurve C6
bezeichnet ist, unter Bezugnahme auf Fig. 8 durchgeführt. Es
ist klar, daß Betrachten der einen Ausführungsform der Induk
torkomponente gemäß Beispiel 3 die gleichstromüberlagerte In
duktanzeigenschaft um 50% relativ zu der Kurve C5 verbessert
ist, die keine Magnetvorspannung benutzt, und der anfängliche
Induktanzwert ist nicht verringert aufgrund der Verringerung
der effektiven Permeabilität im Gegensatz zu der Kurve C6, die
eine Magnetvorspannung benutzt.
Die Resultate ähnlich zu diesen Resultaten werden in dem Fall
erzielt, in dem jede Induktorkomponente auf einen Transforma
tor angewendet wird. Folglich wird gezeigt, daß nicht nur die
gleichstromüberlagerte Induktanzeigenschaft verbessert ist,
sondern auch die Betriebsleistung Po kann wesentlich durch
Vergrößern der magnetflußdichtenbreite ΔB' vergrößert werden.
Einhergehend mit der Vergrößerung der Magnetflußdichtenbreite
ΔB' kann die Zahl der Wicklungen der Spule 87 verringert wer
den, und zusätzlich dazu kann eine Verringerung des Verlustes
und eine Miniaturisierung erzielt werden.
In Beispiel 3 sind, obwohl die Beschreibung primär für die ei
ne Ausführungsform der in Fig. 7B gezeigten Induktorkomponen
te gegeben wurde, diese Resultate nahezu äquivalent zu jenen,
die in Hinblick auf die andere Ausführungsform der in Fig. 7C
gezeigten Induktorkomponente erzielt sind.
In Hinblick auf die in Fig. 9A gezeigte Basiskonfiguration
weist eine Induktorkomponente 105 gemäß Beispiel 4 einen Ma
gnettrommelkern 107, eine Spule 109, einen Hülsenkern und ei
nen Permanentmagneten 111 auf.
Der Magnettrommelkern 107 ist aus einem magnetischen Material
mit einem Aufbau mit integrierten Flanschen etwas unterschied
lich in der Größen an beiden Enden eines säulenartigen Mate
riales hergestellt.
Die Spule 109 ist um das säulenartige Material in dem Magnet
spulenkern 107 gewickelt und zwischen den Flanschen angeord
net.
Der Hülsenkern ist in Kontakt mit der Seitenoberfläche des
größeren Flansches in dem Magnettrommelkern 107 mit der darum
gewickelten Spule 109 und ist zum Bedecken des Umfanges eines
jeden Flansches unter der Spule 109 angeordnet.
Der Permanentmagnet 111 ist in der Lücke in einem geschlosse
nen Magnetkreis angeordnet, der mit dem Magnettrommelkern 107
und dem Hülsenkern gebildet ist, und auf dem Umfang des klei
neren Flansches (das heißt durch Einführen in die Lücke zwi
schen den kleineren Flansch in dem Magnettrommelkern 107 und
dem Hülsenkern angeordnet) zum Anlegen eines Gleichstromma
gnetfeldes HM in der Richtung entgegengesetzt zu der Richtung
eines Magnetfeldes HS, das durch eine magnetische Spannung
aufgrund der Spule 109 erzeugt ist.
Ein Anschluß 29 ist an einer vorbestimmten Position in der
Nachbarschaft des Bodenabschnittes des Hülsenkernes zum Ver
binden mit einem Leitungsdraht des Endabschnittes der Spule
109 angeordnet.
Eine Ausführungsform der Induktorkomponente wird unter Bezug
nahme auf Fig. 9B beschrieben. Diese Induktorkomponente ist
in die Form einer zylindrischen Säule als Ganzes auf der
Grundlage der in Fig. 9A gezeigten Basiskonfiguration gebil
det. Das heißt, das säulenartige Material in dem Magnettrom
melkern 107 ist ein zylindrisches säulenförmiges Material, der
größere Flansch ist ein scheibenförmiger unterer Flansch 113,
und der kleinere Flansch ist ein scheibenförmiger oberer
Flansch 115. Der Permanentmagnet 111 ist in der Form eines Zy
linders, und der Hülsenkern ist ein zylindrischer Hülsenkern
114.
Eine andere Ausführungsform der Induktorkomponente wird unter
Bezugnahme auf Fig. 9C beschrieben. Diese Induktorkomponente
ist in die Form eines quadratischen Prisma als Ganzes auf der
Grundlage der in Fig. 9A gezeigten Basiskonfiguration gebil
det. Das heißt, das säulenartige Material in dem Magnettrom
melkern 107 ist ein quadratisches prismenförmiges Material,
der größere Flansch ist ein quadratischer plattenförmiger un
terer Flansch 117, und der kleinere Flansch ist ein quadrati
scher plattenförmiger oberer Flansch 119. Der Permanentmagnet
111 ist in der Form einer quadratischen Röhre, und der Hülsen
kern ist ein quadratischer röhrenförmiger Hülsenkern 121.
In beiden Formen der Induktorkomponente wird der Magnettrom
melkern 107 durch Durchführen der Schritte des Pressens des
Ferritpulvers auf Ni-Zn-Basis in die Form einer zylindrischen
Säule oder eines quadratischen Prisma, Ausglühen, Schneiden in
die Form einer Trommel und Sintern hergestellt. Die Schritte
des Pressens in die Form einer zylindrischen Säule oder eines
quadratischen Prisma und Sintern können zuvor ausgeführt wer
den, und danach kann Schneiden ausgeführt werden. In diesem
Fall werden jedoch, obwohl die Genauigkeit der Abmessung ver
größert wird, die Kosten nachteilhafterweise vergrößert. Der
zylindrische Hülsenkern 114 und der quadratische röhrenförmige
Hülsenkern 121 werden hergestellt unter Benutzung des Ni-Zn-
Ferritpulvers durch Durchführen der Schritte des Pressens in
die Form eines Zylinders oder einer quadratischen Röhre und
Sintern.
Bei der in Fig. 9B gezeigten Ausführungsform wurde ein Sel
tenerdmagnetpulver für den Permanentmagnet 111 benutzt. Das
Seltenerdmagnetpulver wies eine Zusammensetzung von
Sm(Co0,742Fe0,20Cu0,055Zr0,029)7,7, einen mittleren Partikeldurch
messer von 5 µm, einen maximalen Partikeldurchmesser von 45 µm,
eine intrinsische Koerzitivfeldstärke HC von 15,8 × 105(A/m) oder
mehr und eine Curie-Temperatur TC von 770°C auf. Die Oberflä
che des Seltenerdmagnetpulver wurde mit Zn beschichtet, und
als Binder wurde ein Poly(amid-imid)harz gemischt und gegossen
in einem Volumenverhältnis von 40%, so daß der spezifische Wi
derstand zu 0,5 Ωcm oder mehr gemacht wurde.
In Hinblick auf den Aufbau des Magnettrommelkernes 107 und des
zylindrischen Hülsenkernes 114, der darin benutzt wird, be
trägt zum Beispiel die magnetische Pfadlänge 1,85 cm, die ef
fektive Querschnittsfläche beträgt 0,07 cm2 und die Lücke be
trägt 150 µm. Zum Beispiel ist die Spule 109 mit 15 Wicklungen
gewickelt, der Gleichstromwiderstand beträgt 20 mΩ, und die
Dicke des Permanentmagneten 111 beträgt 120 µm.
Als Vergleichsbeispiele wurden Prototypen von Induktorkompo
nenten ebenfalls hergestellt. Eine Induktorkomponente wies den
in Fig. 1A und 1B gezeigten Aufbau auf, und wies eine ma
gnetische Pfadlänge von 1,85 cm und eine effektive Quer
schnittsfläche von 0,07 cm2 auf. Die Dicke eines Isoliermate
riales 25 betrug 75 µm. Die andere Induktorkomponente wies den
in Fig. 2A und 2B gezeigten Aufbau auf und wies eine magne
tische Pfadlänge von 1,85 cm und eine effektive Querschnitts
fläche von 0,07 cm2 auf. Ba-Ferrit wurde als der Permanentma
gnet 41 benutzt, und die Dicke betrug 1 mm.
In Hinblick auf jede dieser Induktorkomponenten wurde eben
falls die gleichstromüberlagerte Induktanzeigenschaft gemes
sen, und die Resultate waren sehr ähnlich zu jenen in dem in
Fig. 8 gezeigten Fall. Wenn daher der Fall der Ausführungs
form der Induktorkomponente nach Beispiel 4 mit den herkömmli
chen Induktorkomponenten als Vergleichsbeispiele verglichen
wird, ist die gleichstromüberlagerte Induktanzeigenschaft um
ungefähr 50% relativ zu der der Induktorkomponente verbessert,
die keine magnetische Vorspannung benutzt, und der anfängliche
Induktanzwert wird nicht aufgrund der Reduktion der effektiven
Permeabilität im Kontrast zu jenem der Induktorkomponente ver
ringert, die eine magnetische Vorspannung benutzt.
Die Resultate ähnlich zu diesen Resultaten werden in dem Fall
einer jeden Induktorkomponente erzielt, die auf einen Trans
formator angewendet wird. Folglich wird gezeigt, daß nicht nur
die gleichstromüberlagerte Induktanzeigenschaft verbessert
wird, sondern auch die Betriebsleistung Po kann wesentlich
durch Vergrößern der Magnetflußdichtenbreite ΔB' vergrößert
werden. Einhergehend mit der Vergrößerung der Magnetflußdich
tenbreite ΔB' kann die Zahl der Wicklungen der Spule 109 ver
ringert werden, und zusätzlich dazu kann eine Verringerung des
Verlustes eine Miniaturisierung erzielt werden.
In Beispiel 4 sind, obwohl die Beschreibung primär für eine
Ausführungsform der in Fig. 9B gezeigten Induktorkomponente
gegeben wurde, diese Resultate nahezu gleich zu jenen, die er
halten werden in Hinblick auf die andere Ausführungsform der
in Fig. 9C gezeigten Induktorkomponente.
In Hinblick auf die in Fig. 10A gezeigte Basiskonfiguration,
eine Induktorkomponente 123 gemäß Beispiel 5 enthält einen Ma
gnettrommelkern 125, eine Spule 127, einen Hülsenkern und Per
manentmagnete 129 und 131. Der Magnettrommelkern ist aus einem
magnetischen Material mit einem Aufbau mit integrierten Flan
schen der gleichen Größe an beiden Enden eines säulenartigen
Materiales hergestellt. Die Spule 127 ist um das säulenartige
Material in dem Magnettrommelkern 125 gewickelt und zwischen
den Flanschen angeordnet. Der Hülsenkern ist in der Nachbar
schaft der Seitenoberflächen beider Flanschen in dem Ma
gnettrommelkern 125 mit der darum gewickelten Spule 127 zum
Bedecken des Umfanges eines jeden Flansches und der Spule 127
angeordnet. Die Permanentmagnete 129 und 131 sind in den Lüc
ken in einem geschlossenen Magnetkreis angeordnet, der mit dem
Magnettrommelkern 125 und dem Hülsenkern gebildet ist, und auf
dem Umfang beider Flansche (das heißt durch Einführen in jede
der Lücken zwischen beiden Flanschen in dem Magnettrommelkern
125 und dem Hülsenkern angeordnet) zum Anlegen eines Gleich
strommagnetfeldes HM in der Richtung entgegengesetzt zu der
Richtung eines Magnetfeldes HS, das durch eine magnetische
Spannung aufgrund der Spule 127 erzeugt ist. Ein Anschluß 29
ist an einer vorbestimmten Position in der Nachbarschaft des
Bodenabschnittes des Hülsenkernes zum Verbinden mit einem Lei
tungsdraht mit dem Endabschnitt der Spule 127 angeordnet.
Eine Ausführungsform der Induktorkomponente wird unter Bezug
nahme auf Fig. 10B beschrieben. Diese Induktorkomponente ist
in die Form einer zylindrischen Säule als Ganzes auf der
Grundlage der in Fig. 10A gezeigten Basiskonfiguration gebil
det. Das heißt, das säulenartige Material in dem Magnettrom
melkern 125 ist ein zylindrisches säulenförmiges Material, ein
Flansch ist ein scheibenförmiger unterer Flansch 133, und der
andere Flansch ist ein scheibenförmiger oberer Flansch 135.
Jeder der Permanentmagnete 129 und 131 ist in der Form eines
Zylinders, und der Hülsenkern ist ein zylindrischer Hülsenkern
137.
Eine andere Ausführungsform der Induktorkomponente wird unter
Bezugnahme auf Fig. 10C beschrieben. Die Induktorkomponente
ist in die Form eines quadratischen Prismas als Ganzes auf der
Grundlage der in Fig. 10A gezeigten Basiskonfiguration gebil
det. Das heißt, das säulenartige Material in dem Magnettrom
melkern 125 ist ein quadratisches prismenförmiges Material
ein Flansch ist ein quadratischer plattenförmiger unterer
Flansch 139, und der andere Flansch ist ein quadratischer
plattenförmiger oberer Flansch 141. Jeder der Permanentmagne
ten 129 und 131 ist in der Form einer quadratischen Röhre ge
bildet, und der Hülsenkern ist ein quadratischer röhrenförmi
ger Hülsenkern 143.
Bei beiden Formen der Induktorkomponente wird der Magnettrom
melkern 125 durch Durchführen der Schritte des Pressens des
Ferritpulvers auf Ni-Zn-Basis in die Form einer zylindrischen
Säule oder eines quadratischen Prisma, Ausglühen, Schneiden in
die Form einer Trommel und Sintern hergestellt. Die Schritte
des Pressens in die Form einer zylindrischen Säule oder eines
rechteckigen Prisma und Sintern können zuvor ausgeführt wer
den, und danach kann das Schneiden ausgeführt werden. In die
sem Fall jedoch werden, obwohl die Genauigkeit der Abmessung
vergrößert wird, die Kosten nachteilhafterweise vergrößert.
Der zylindrische Hülsenkern 139 und der quadratische röhren
förmige Hülsenkern 143 werden unter Benutzung des Ni-Zn-
Ferritpulvers durch Durchführen der Schritte des Pressens in
die Form eines Zylinders oder einer quadratischen Röhre und
Sintern durchgeführt.
Bei der in Fig. 10B gezeigten Ausführungsform wurde ein Sel
tenerdmagnetpulver für die Permanentmagneten 129 und 131 be
nutzt. Das Seltenerdmagnetpulver wies eine Zusammensetzung von
Sm(Co0,742Fe0,20Cu0,055Zr0,029)7,7, einen mittleren Partikeldurch
messer von 5 µm, einen maximalen Partikeldurchmesser von 45 µm,
eine intrinsische Koerzitivfeldstärke HC von 15,8 × 105(A/m) oder
mehr und eine Curie-Temperatur TC von 770°C auf. Die Oberflä
che des Seltenerdmagnetpulvers wurde mit Zn beschichtet, und
als ein Binder wurde Poly(amid-imid)harz gemischt und mit ei
nem Volumenverhältnis von 40% gegossen, so daß der spezifische
Widerstand zu 0,5 Ωcm oder mehr gemacht wurde.
In Hinblick auf die Konfiguration des Magnettrommelkernes 125
und des zylindrischen Hülsenkernes 137, die hierin benutzt
werden, beträgt zum Beispiel die magnetische Pfadlänge 1,85 cm,
die effektive Querschnittsfläche beträgt 0,07 cm2, und die Lüc
ke beträgt 80 µm. Die Spule 127 ist zum Beispiel mit 15 Wick
lungen gewickelt, der Gleichstromwiderstand beträgt 20 mΩ, und
jede der Dicken der Permanentmagneten 129 und 131 beträgt
70 µm.
Als Vergleichsbeispiele wurden Prototypen von Induktorkompo
nenten ebenfalls hergestellt. Eine Induktorkomponente hatte
die in Fig. 1A und 1B gezeigte Konfiguration und wies eine
magnetische Pfadlänge von 1,85 cm und eine effektive Quer
schnittsfläche von 0,07 cm2 auf. Die Dicke eines Isoliermate
riales 25 betrug 80 µm. Die andere Induktorkomponente hatte die
in Fig. 2A und 2B gezeigte Konfiguration und wies eine ma
gnetische Pfadlänge von 1,85 cm und eine effektive Quer
schnittsfläche von 0,07 cm2 auf. Ba-Ferrit wurde als der Per
manentmagnet 41 benutzt, und die Dicke betrug 1 mm.
In Hinblick auf jede diese Induktorkomponenten wurde ebenfalls
die gleichstromüberlagerte Induktanzeigenschaft gemessen, und
die Resultate waren sehr ähnlich zu jenen in dem in Fig. 8
gezeigten Fall. Wenn daher der Fall der Ausführungsform der
Induktorkomponente nach Beispiel 5 verglichen wird mit den
herkömmlichen Induktorkomponenten als Vergleichsbeispiele, ist
die gleichstromüberlagerte Induktanzeigenschaft um ungefähr
50% relativ zu der Induktorkomponente verbessert, die keine
magnetische Vorspannung benutzt, und der anfängliche Induk
tanzwert wird nicht aufgrund der Reduktion der effektiven Per
meabilität verringert im Gegensatz zu der Induktorkomponente,
die eine magnetische Vorspannung benutzt.
Die Resultate ähnlich zu diesen Resultaten werden erzielt in
dem Fall einer jeden Induktorkomponente, die auf einen Trans
formator angewendet wird. Folglich wird gezeigt, daß nicht nur
die gleichstromüberlagerte Induktanzeigenschaft verbessert
wird, auch die Betriebsleistung Po kann wesentlich durch die
Vergrößerung der Magnetflußdichtenbreite ΔB' erhöht werden.
Einhergehend mit der Vergrößerung der magnetflußdichtenbreite
ΔB' kann die Zahl der Wicklungen der Spule 127 verringert wer
den, und zusätzlich dazu können eine des Verlustes und eine
Miniaturisierung erzielt werden.
In Beispiel 5 sind, obwohl die Beschreibung primär für eine
Ausführungsform der in Fig. 10B gezeigten Induktorkomponente
gemacht worden ist, diese Resultate nahezu äquivalent zu je
nen, die in Hinblick auf die andere Ausführungsform der in
Fig. 10C gezeigten Induktorkomponente erhalten werden.
Einige Beispiele werden unten in Bezug auf die Magneteigen
schaften des Permanentmagneten 49 zum Anlegen einer magneti
schen Vorspannung unter Benutzung der Induktorkomponente gemäß
dem zuvor erwähnten Beispiel 1 beschrieben.
In Hinblick auf die herkömmliche Technik wurde das Problem der
thermischen Demagnetisierung aufgezeigt. In Beispiel 6 ist ei
ne Maßnahme ergriffen worden zum Verhindern des Auftreten der
thermischen Demagnetisierung durch die Benutzung des Sel
tenerdmagnetpulvers auf Sm-Co-Basis mit einer hohen Curie-
Temperatur TC als Pulver für den Permanentmagneten zum Aufprä
gen von Dauerhaftigkeit gegen Wärme während des Schrittes des
Rückflußlötens.
Eine Induktorkomponente mit der Konfiguration, wie sie im Bei
spiel 1 benutzt wurde, wurde mit dem Permanentmagneten 49 mit
einer Curie-Temperatur von 770°C ausgerüstet. Eine andere In
duktorkomponente mit der in Fig. 1A und 1B gezeigten Konfi
guration wurde mit dem herkömmlichen Permanentmagneten 41 mit
einer niedrigen Curie-Temperatur von 450°C ausgestattet, der
aus Ba-Ferrit hergestellt wurde. Jede Induktorkomponente wurde
unter der Bedingung des Rückflußofens bei 270°C während einer
Stunde in einem thermostatischen Bad gehalten und wurde auf
Zimmertemperatur gekühlt. Darauf folgend wurde die gleich
stromüberlagerte Induktanzeigenschaft gemessen. Die Resultate
davon sind in Tabelle 1 gezeigt.
Wie aus Tabelle 1 klar ist, wird hinsichtlich der Induktorkom
ponente, die mit dem Permanentmagneten 49 ausgestattet ist,
der das Seltenerdmagnetpulver auf SmCo-Basis mit einer hohen
Curie-Temperatur TC von 770°C gemäß Beispiel benutzt, keine
Änderung zwischen den gleichstromüberlagerten Induktanzeigen
schaften vor und nach dem Rückfluß beobachtet. Andererseits
tritt in Hinblick auf die herkömmliche Induktorkomponente, die
mit dem Ba-Ferritmagnet mit einer niedrigen Curie-Temperatur
von 450°C ausgestattet ist, irreversible Demagnetisierung auf
grund der Wärme auf, und eine Verschlechterung der gleich
stromüberlagerten Induktanzeigenschaft tritt auf. Daher muß
ein Seltenerdmagnetpulver mit einer Curie-Temperatur TC von
500°C oder mehr für den Permanentmagneten 49 benutzt werden
zum Aufprägen einer Dauerhaftigkeit gegen Wärme usw. aufgrund
des Schrittes des Rückflußlötens. Zusätzlich kann eine Dema
gnetisierung aufgrund der Wärme weiter verhindert werden durch
Benutzen eines Seltenerdmagnetpulvers mit einer Zusammenset
zung von Sm(Cobal.Fe0,15 bis 0,25Cu0,05 bis 0,06Zr0,02 bis 0,03)7,0 bis 8,5,
als ein sogenannter Sm2Co17-Magnet der dritten Generation
unter den Magnetpulvern auf SmCo-Basis.
Induktorkomponenten mit der in Beispiel 1 benutzten Konfigura
tion wurden dargestellt. Eine Induktorkomponente wurde mit dem
Permanentmagneten 49 mit einer Zusammensetzung von
Sm(Co0,742Fe0,20Cu0,055Zr0,029)7,7, einem sogenannten Sm2Co17-Magnet
der dritten Generation ausgerüstet. Die andere Induktorkompo
nente wurde mit dem Permanentmagneten 49 mit einer Zusammen
set Zung von Sm(Co0,78Fe0,11Cu0,10Zr0,01)7,7 ausgerüstet. Jede In
duktorkomponente wurde unter der Bedingung des Rückflußofens
bei 270°C während einer Stunde in einem thermalstatischen Bad
gehalten und wurde auf Zimmertemperatur gekühlt. Darauf fol
gend wurde die gleichstromüberlagerte Induktanzeigenschaft ge
messen. Das Resultat davon ist in Tabelle 2 gezeigt.
Wie aus Tabelle 2 klar ist, wird in Hinblick auf die Induktor
komponente, die mit dem Permanentmagneten 49 mit einer Zusam
mensetzung von Sm (Cobal.Fe0,1.5 bis 0,25Cu0,05 bis 0,06Zr0,02 bis 0,03)7,0 bis 8,5
ausgerüstet ist, keine Änderung zwischen den gleich
stromüberlagerten Induktanzeigenschaften vor und nach dem
Rückfluß beobachtet. Andererseits treten in Hinblick auf die
Induktorkomponente, die mit dem Permanentmagneten 49 mit einer
Zusammensetzung von Sm(Co0,78Fe0,11Cu0,10Zr0,01)7,7 ausgerüstet
ist, eine Verschlechterung der gleichstromüberlagerten Induk
tanzeigenschaft auf. Daher muß ein Seltenerdmagnetpulver mit
einer Zusammensetzung der dritten Generation von
Sm(Cobal.Fe0,15 bis 0,25Cu0,05 bis 0,06Zr0,02 bis 0,03)7,0 bis 8,5 für den Permanentma
gneten 49 zum Einprägen von Dauerhaftigkeit gegen Wärme usw.
aufgrund des Schrittes des Rückflußlötens benutzt werden.
In Hinblick auf die herkömmliche Technik ist das Problem auf
gezeigt worden, daß Demagnetisierung aufgrund eines übermäßi
gen Stromes aufgetreten ist. In Beispiel 7 wird das Seltenerd
magnetpulver auf Sm-Co-Basis mit einer hohen intrinsischen Ko
erzitivfeldstärke HC (iHC), damit die Koerzitivfeldstärke des
Permanentmagneten nicht aufgrund des Gleichstrommagnetfeldes
zerstört wird, der den übermäßigen Strom begleitet.
Eine Induktorkomponente mit der in Beispiel 1 benutzten Konfi
guration wurde mit dem Permanentmagneten 49 ausgerüstet mit
einer intrinsischen Koerzitivfeldstärke HC von 15,8 × 105(A/m).
Eine andere Induktorkomponente mit der in Fig. 1A und 1B
gezeigten Konfiguration wurde mit dem herkömmlichen Permanent
magneten 41 mit einer intrinsischen Koerzitivfeldstärke HC von
1,58 × 105(A/m) ausgerüstet. Die intrinsische Koerzitivfeldstär
ke betrug ein Zehntel der des Permanentmagneten 49. Jede In
duktorkomponente wurde mit einem übermäßigen Strom von
300 A × 50 µs beaufschlagt. Darauf folgend wurde die gleichstrom
überlagerte Induktanzeigenschaft gemessen. Die Resultate davon
sind in Tabelle 3 gezeigt.
Wie aus Tabelle 3 klar ist, wird hinsichtlich der Induktorkom
ponente, die mit dem Permanentmagneten 49 mit einer hohen in
trinsischen Koerzitivfeldstärke HC gemäß Beispiel 1 ausgerü
stet ist, keine Änderung zwischen den gleichstromüberlagerten
Induktanzeigenschaften vor und nach dem Anlegen des übermäßi
gen Stromes beobachtet. Andererseits in Hinblick auf die her
kömmliche Induktorkomponente, die mit dem Permanentmagneten 41
mit einer intrinsischen Koerzitivfeldstärke von einem Zehntel
der des Permanentmagneten 49 ausgerüstet ist, tritt Demagneti
sierung aufgrund eines Magnetfeldes auf, daß durch den Perma
nentmagneten 41 in der entgegengesetzten Richtung angelegt
ist, und eine Verschlechterung tritt in der gleichstromüberla
gerten Induktanzeigenschaft auf. Daher muß ein Seltenerdma
gnetpulver mit einer intrinsischen Koerzitivfeldstärke HC von
7,9 × 105(A/m) oder mehr für den Permanentmagneten 49 zum Auf
prägen einer Dauerhaftigkeit gegen ein Gleichstrommagnetfeld
aufgrund eines übermäßigen Stromes benutzt werden.
In Hinblick auf die herkömmliche Technik wurde das Problem
aufgezeigt, daß Demagnetisierung des Permanentmagneten auf
grund des Voranschreibens der Oxidation mit der Zeit aufgetre
ten ist. In Beispiel 8 wird das Magnetpulver mit einem Metall
oder einer Legierung beschichtet, damit die Oxidation nicht
auftreten kann.
In Hinblick auf die Induktorkomponenten mit der in Beispiel 1
benutzten Konfiguration wurde eine Induktorkomponente mit dem
Permanentmagneten 49 ausgerüstet, der mit Zn beschichtet ist,
und eine andere Induktorkomponente wurde mit dem Permanentma
gneten ausgerüstet, der nicht mit Zn beschichtet ist. Jede In
duktorkomponente wurde in Salzwasser getaucht und danach in
der Atmosphäre während 200 Stunden gelassen. Darauf folgend
wurde die gleichstromüberlagerte Induktanzeigenschaft gemes
sen. Die Resultate davon sind in Tabelle 4 gezeigt.
Wie aus Tabelle 4 klar ist, wird bezüglich der Induktorkompo
nente, die mit dem Permanentmagneten 49 ausgerüstet ist, der
gemäß Beispiel 1 mit Zn beschichtet ist, keine Änderung zwi
schen den gleichstromüberlagerten Induktanzeigenschaften vor
und nach PCT beobachtet. Andererseits in Hinblick auf die her
kömmliche Induktorkomponente, die mit dem Permanentmagneten
ausgerüstet ist, der nicht mit Zn beschichtet ist, tritt Dema
gnetisierung aufgrund des Voranschreitens der Oxidation mit
der Zeit auf, und daher tritt eine Verschlechterung in der
gleichstromüberlagerten Induktanzeigenschaft auf. Daher muß
das Seltenerdmagnetpulver des Permanentmagnet 49 mit einem Me
tall oder einer Legierung zum Verhindern der Demagnetisierung
aufgrund des Voranschreitens der Oxidation beschichtet sein.
Weiterhin kann das Seltenerdmagnetpulver mit anorganischem
Glas beschichtet sein, oder das Metall oder die Legierung kön
nen mit einer nichtmetallischen anorganischen Verbindung be
schichtet sein. Wenn zusätzlich ein mittlerer Pulverpartikel
durchmesser des Seltenerdmagnetpulvers zu 2,5 bis 25 µm spezi
fiziert ist und ein maximaler Partikeldurchmesser zu 50 µm oder
mehr spezifiziert ist, kann die Oxidation während des Herstel
lungsschrittes ebenfalls verhindert werden.
Folglich wurde hinsichtlich von Induktorkomponenten mit der in
Beispiel 1 benutzten Konfiguration eine Induktorkomponente mit
dem Permanentmagneten 49 ausgerüstet, der ein Seltenerdmagnet
pulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 5 µm und ei
nen maximalen Partikeldurchmesser von 45 µm benutzt, und eine
andere Induktorkomponente wurde mit dem Permanentmagneten aus
gerüstet, der ein Seltenerdmagnetpulver mit einem mittleren
Partikeldurchmesser von 2 µm benutzt. Hinsichtlich jeder der
Induktorkomponenten wurde die gleichstromüberlagerte Induktan
zeigenschaft gemessen. Die Resultate davon sind in Tabelle 5
gezeigt.
Wie aus Tabelle 5 klar ist, wird hinsichtlich der Induktorkom
ponente, die mit dem Permanentmagneten 49 ausgerüstet ist, der
das Seltenerdmagnetpulver benutzt mit einem mittleren Parti
keldurchmesser von 5 µm und dem maximalen Partikeldurchmesser
von 45 µm die gleichstromüberlagerte Induktanzeigenschaft (In
duktanzwert) um 50% aufgrund der magnetischen Vorspannung ver
bessert. Andererseits ist klar daß hinsichtlich der Induktor
komponente, die mit dem Permanentmagneten 49 ausgerüstet ist,
der das Seltenerdmagnetpulver mit dem mittleren Partikeldurch
messer von 2 µm benutzt, die gleichstromüberlagerte Induktan
zeigenschaft um nur 15% verbessert ist. Daher muß in Hinsicht
auf das für den Permanentmagneten 49 benutzte Seltenerdmagnet
pulver ein mittlerer Pulverpartikeldurchmesser 2,5 bis 25 µm
sein, und ein maximaler Partikeldurchmesser muß 50 µm oder we
niger sein zum Verhindern der Oxidation während des Herstel
lungsschrittes.
In Hinblick auf die herkömmliche Technik ist das Problem auf
gezeigt worden, daß Zunahme im Kernverlust aufgetreten ist
aufgrund des niedrigen spezifischen Widerstandes der Perma
nentmagneten. In Beispiel 9 wird der Zugabebetrag des Harzes
als 30% oder mehr in einer Volumenverhältnisbasis zum Überwin
den des obigen Problemes spezifiziert und daher zur Erhöhung
des spezifischen Widerstandes.
In Hinblick auf die Induktorkomponenten mit der in Beispiel 1
benutzten Konfiguration wurde eine Induktorkomponente mit dem
Permanentmagneten 49 mit einem Harzgehalt von 40% im Volumen
relativ zu dem Seltenerdmagnetpulver und einem spezifischen
Widerstand von 0,5 Ωcm ausgerüstet, eine andere Induktorkompo
nente wurde mit dem Permanentmagneten 49 mit einem Harzgehalt
von 20% im Volumen und einem spezifischen Widerstand von 0,05 Ωcm
ausgerüstet, und eine andere Induktorkomponente wurde mit
dem Permanentmagneten 49 mit einem Harzgehalt von 30% im Volu
men und einem spezifischen Widerstand von 0,1 Ωcm ausgerüstet.
In Hinblick auf jede Induktorkomponente wurde der Kernverlust
gemessen. Die Resultate sind in Tabelle 6 gezeigt.
Wie aus Tabelle 6 klar ist, wird in Hinblick auf die Induktor
komponente mit dem Harzgehalt von 20% im Volumen und im spezi
fischen Widerstand von 0,05 Ωcm der Kernverlust verschlech
tert, da ein Wirbelstrom durchgeht, im Vergleich mit dem Kern
verlust der Induktorkomponente, die den Harzgehalt von 30% im
Volumen oder mehr enthält. Die Induktorkomponente mit dem
Harzgehalt von 30% im Volumen und dem spezifischen Widerstand
von 0,1 Ωcm zeigt einen Kernverlust äquivalent zu der Induk
torkomponente mit dem Harzgehalt von 40% im Volumen und dem
spezifischen Widerstand von 0,05 Ωcm. Daher muß der Harzgehalt
30% im Volumen oder mehr relativ zu dem Seltenerdmagnetpulver
betragen, das für den Permanentmagneten 49 benutzt wird, und
der spezifische Widerstand muß 0,1 Ωcm oder mehr betragen zum
Verhindern der Zunahme des Kernverlustes, der die Verringerung
in dem spezifischen Widerstand des Permanentmagneten 49 be
gleitet.
Bei den obigen Beispielen 6 bis 9 werden, obwohl die Beschrei
bung für die zusätzlichen Punkte gegeben ist, die sich auf die
magnetischen Eigenschaften des Permanentmagneten 49 beziehen
zum Anlegen einer magnetischen Vorspannung, die für die Induk
torkomponente gemäß Beispiel 1 benutzt wurden, diese zusätzli
chen Punkte auf die Permanentmagneten (Permanentmagnete 69,
89, 91, 111, 129 und 131) angewendet zum Anlegen einer magne
tischen Vorspannung, die für die Induktorkomponenten eines je
den der anderen Beispiele (Beispiel 2 bis 5) auf eine Weise
ähnlich zu jenen in Beispielen 6 bis 9 benutzt.
Wie oben beschrieben wurde, enthält in Beziehung auf die In
duktorkomponenten gemäß den zuvor erwähnten Beispielen 1 bis 9
die Konfiguration durchgehend den Permanentmagnet zum Anlegen
einer magnetischen Vorspannung und den Hülsenkern, der in ver
schiedenen Arten von herkömmlichen Produkten benutzt worden
ist, und weiterhin wird der Permanentmagnet mindestens eine
Lücke in einem geschlossenen Magnetkreis angeordnet, der mit
dem Magnettrommelkern und dem Hülsenkern gebildet wird, zum
Anlegen eines im Gleichstrommagnetfeldes in die Richtung ent
gegengesetzt zu der Richtung eines Magnetfeldes, das durch ei
ne magnetische Spannung aufgrund der Spule erzeugt wird. Folg
lich wird eine benutzbare Magnetflußdichtenbreite vergrößert.
Zusätzlich wird ein Seltenerdmagnetpulver mit überlegenen ma
gnetischen Eigenschaften für den Permanentmagneten benutzt, es
wird mit einem richtigen Betrag von Harz gemischt, es wird auf
einen geeigneten Partikeldurchmesser eingestellt, es wird mit
einem Metall oder einer Legierung beschichtet und daher kann
der spezifische Widerstand auf einen vorbestimmten Wert oder
mehr spezifiziert werden. Da weiter das Seltenerdmagnetpulver
mit anorganischem Glas beschichtet ist und das Metall oder die
Legierung mit einer nichtmetallischen anorganischen Verbindung
beschichtet ist, kann die hergestellte Induktorkomponente mit
einem großen Strom behandelt werden, sie weist magnetische Ei
genschaften auf, die sich nicht verschlechtern, und sie ist
geeignet zum Ergreifen von Maßnahmen zur magnetischen Abschir
mung, Miniaturisierung und Gewichtsverringerung mit Leichtig
keit.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Miniaturisierung
und die Verringerung des Verlustes in Bezug auf den Transfor
mator und die Drosselspule zum Schalten der Stromversorgung
unter Benutzung der Induktorkomponente erzielt werden. Weiter
hin kann die vorliegende Erfindung wesentlich zu der Miniatu
risierung und der Zunahme der Effektivität in der Leistungs
schaltung selbst beitragen, die die Induktorkomponente be
nutzt, und daher ist sie industriell zu einem großen Grad
nützlich.
Wie in Fig. 11A und 11B gezeigt ist, wird eine Mischung
(viskoses Material) eines magnetischen Pulvers und eines Kleb
stoffes aufgeschichtet (angeklebt) und getrocknet auf der Um
fangs- und Verbindungsoberfläche (Passungsoberfläche) eines
hülsenförmigen Magnetkernabschnittes 147. Darauf folgend wird
ein Permanentmagnetabschnitt (M) 149 (ein Mischungsmagnet aus
Magnetpulver und dem Klebstoff) zusammen mit dem Magnetkernab
schnitt 147 magnetisiert und so fixiert, daß ein Magnetkern
151 gebildet wird.
Wie in Fig. 11C gezeigt ist, ist eine Spule 155 um einen Spu
lenkern 153 gewickelt, der aus einem Magnettrommelkern herge
stellt ist, und daher wird ein Spulenabschnitt 157 zuvor ge
bildet. Der Spulenabschnitt 157 wird mit dem Magnetkern 151 so
bedeckt, daß eine Induktorkomponente 145 gebildet wird, die
einen Transformator bildet, wie in Fig. 11D gezeigt ist.
Hierin kann Ferrit auf Mn-Zn-Basis als Material für den Ma
gnetkernabschnitt 147 und den Spulenkern 157 benutzt werden.
Es können jedoch irgendwelche Materialien benutzt werden, so
lange das Material ein Weichmagnetmaterial ist.
Der Permanentmagnetabschnitt (M) 149 ist aus einem gebondeten
Magnet zusammengesetzt, der aus dem viskosen Material gebildet
ist, das durch Mischen des Magnetpulvers und des Harzes herge
stellt ist. Jegliches Magnetpulver und jegliches Harz können
für diesen gebondeten Magneten benutzt werden, solange der
spezifische Widerstand 0,1 Ω ist.
Jegliches Magnetpulver kann als das Magnetpulver benutzt wer
den, solange das Magnetpulver eine intrinsische Koerzitivfeld
stärke von 10 kOe (790 kA/m) oder mehr, eine Curie-Temperatur
(TC) von 500°C oder mehr und einen mittleren Partikeldurchmes
ser von 2,5 bis 0,5 µm aufweist.
Bevorzugt wird das Magnetpulver mit 0,1 bis 10% in einer Volu
menverhältnisbasis auf ein Metall geschichtet, das aus der
Gruppe ausgewählt ist, die aus Zn, Al, Bi, Ga, In, Mg, Pb, Sb
und Sn besteht oder einer Legierung, oder ein Komplex wird ge
bildet.
Bevorzugt wird das Magnetpulver mit einem Silanverbindungsmit
tel oder einem Titanverbindungsmittel verschnitten und einer
Oberflächenbehandlung unterworfen, bevor das Magnetpulver mit
dem Harz vermischt wird.
Harze, die zum Binden des Magnetpulvers nützlich sind, enthal
ten eines, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus Polyemid
harzen, Poly(amid-imid)harzen, Epoxidharzen, Po
ly(phenylensulfid)harzen, Silikonharzen, Polyesterharzen, aro
matischen Nylons und Flüssigkristallpolymerharzen oder einem
Komplex dieser Harze besteht.
Als nächstes wird ein spezielles Beispiel der Herstellung der
Induktorkomponente nach Beispiel 10 der vorliegenden Erfindung
beschrieben.
Ein Seltenerdmagnetpulver wurde als das Magnetpulver darge
stellt und wurde mit 1% von Zn auf einer Volumenverhältnisba
sis beschichtet. Das Seltenerdmagnetpulver wies eine intrinsi
sche Koerzitivfeldstärke von 15 kOe (1185 kA/m), eine Curie-
Temperatur (Tc) von 770°C, einen mittleren Partikeldurchmesser
von 10 µm und eine Zusammensetzung, die durch die allgemeine
Formel Sm(Cobal.Fe0,15 bis 0,25Cu0,05 bis 0,06Zr0,02 bis 0,03)7,0 bis 8,5
dargestellt wird, auf. Ein Silanverbindungsmittel wurde hinzu
gefügt, eine Oberflächenbehandlung wurde durchgeführt und ein
aromatischer Nylon wurde als Harz gemischt. Ein Ende des zy
lindrischen Magnetkernes wird mit diesem gemischten Viskosen
material beschichtet, wie in Fig. 11A gezeigt ist, und Trock
nen wurde durchgeführt. Magnetisierung wurde bei 4T (oder
mehr) durchgeführt. Die Öffnungsseite dieses Magnetkernab
schnittes 147 wurde zu dem in Fig. 11C gezeigten Spulenab
schnitt 155 gepaßt, so daß die in Fig. 11D gezeigte Induktor
komponente 145 erzeugt wurde.
Wie in Fig. 12A gezeigt ist, wird ein Permanentmagnetpulver
abschnitt (M) 149 auf eine Verbindungs(Paß)oberfläche be
schichtet, daran angeheftet und getrocknet zwischen einem be
cherförmigen Magnetkernabschnitt 161 und dem Umfangskragen
163a eines Magnettrommelkernes 163. Darauf folgend wird der
Permanentmagnetabschnitt (M) 149 (eine Magnetmischung aus ei
nem Magnetpulver und einem Klebestoff) zusammen mit dem Ma
gnetkernabschnitt 161 magnetisiert und so fixiert, daß ein Ma
gnetkern 165 gebildet wird, wie in Fig. 12B gezeigt ist.
Wie in Fig. 12C gezeigt ist, ist eine Spule 167 um einen Spu
lenkern 163 gewickelt, der aus einem Halbmagnettrommelkern
hergestellt ist, und daher wird ein Spulenabschnitt 169 zuvor
gebildet. Der Spulenabschnitt 169 ist mit dem Magnetkern 165
so bedeckt, daß eine Induktorkomponente 159 gebildet ist, die
als ein Transformator zusammengesetzt ist, wie in Fig. 12D
gezeigt ist.
Hierin können Materialien ähnlich zu jenen in der Konfigurati
on gemäß Beispiel 10 als die Materialien für das Magnetpulver,
das Harz, den Halbmagnettrommelkernabschnitt 163 und den be
cherförmigen Magnetkernabschnitt 161 gemäß Beispiel 11 der
vorliegenden Erfindung benutzt werden.
Wie oben beschrieben wurde, können bezüglich der Induktorkom
ponenten 145 und 149 gemäß Beispielen 10 und 11 der vorliegen
den Erfindung die Bearbeitungsschritte vereinfacht werden, und
die Lücke (Vorspannung wird in der Lücke ungültig) zwischen
dem Magnetkern und dem Permanentmagneten kann im Vergleich mit
einem herkömmlichen Verfahren verringert werden, daß das An
heften eines Permanentmagneten, der aus einer ringförmigen
dünnen Platte hergestellt ist, die zuvor erzeugt wurde, zwi
schen Magnetkernen. Folglich kann eine Induktorkomponente mit
einem Vorspannungseffekt (Qualität) realisiert werden, die zu
dem vollen Ausmaß verbessert ist.
In Hinblick auf die Induktorkomponenten 145 und 159 gemäß Bei
spielen 10 und 11 der vorliegenden Erfindung kann der Betrag
des unerwünschten Luftspaltes nach dem Kombinieren der Magnet
kerne zu Null oder sehr klein gemacht werden durch enges An
haften des Magnetpulvers an Oberflächenunebenheiten auf der
Verbindungsoberfläche zwischen den Magnetkernen 147, 153, 161
und 163 und dem Permanentmagnet durch Steuern der Variationen
in der Lückenabmessung aufgrund der Schneidegenauigkeit der
Magnetkernlücke auf der Grundlage des Betrages des Permanent
magnetpulvers.
In Beispielen 10 und 11 der vorliegenden Erfindung wird, wie
oben beschrieben wurde, da der benutzte Permanentmagnetab
schnitt aus dem viskosen Material gebildet ist, keine Lücke
erzeugt, daher der Vorspannungseffekt weiter verbessert wer
den. Zusätzlich wird das Anheften des Magnetkernes und des
Permanentmagneten bei dem Herstellungsverfahren (Schritte) un
nötig, und daher können die Herstellungsschritte vereinfacht
werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine irreversible Dema
gnetisierung aufgrund von Rückflußlötwärme verhindert werden,
und Demagnetisierung des Permanentmagneten aufgrund von Oxida
tion des Magnetpulvers kann verhindert werden durch die Benut
zung der zuvor erwähnten Magnetpulver, Harze, Oberflächenbe
schichtungen und Behandlungsmaterialien.
Wie oben beschrieben wurde, kann hinsichtlich der Induktorkom
ponenten gemäß Beispielen 10 und 11 der vorliegenden Erfin
dung, da das Magnetpulver eng an den Oberflächenunebenheiten
auf der Verbindungsoberfläche zwischen dem Magnetkern und dem
Permanentmagnet anhaftet und Variationen in der Lückenabmes
sung aufgrund der Schneidegenauigkeit der Magnetkernlücke
durch den Betrag des Magnetpulvers des Permanentmagneten ge
steuert wird, der Betrag eines unerwünschten Luftspaltes nach
der Kombination der Magnetkerne zu Null oder sehr klein ge
macht werden. Folglich kann die vorliegende Erfindung Induk
torkomponenten mit keiner Variation der Eigenschaften vorsehen
und ein Herstellungsverfahren dafür vorsehen.
Gemäß Beispielen 10 und 11 wird keine Lücke an dem zuvor er
wähnten Verbindungsabschnitt erzeugt, und daher kann die vor
liegende Erfindung Induktorkomponenten vorsehen, die einen
weiter verbesserten Vorspannungseffekt zeigen, und sie kann
das Herstellungsverfahren dafür vorsehen.
Gemäß Beispielen 10 und 11 wird das Anheften des Magnetkernes
und des Permanentmagneten unnötig bei dem Herstellungsverfah
ren (Schritte), und daher kann die vorliegende Erfindung In
duktorkomponenten vorsehen, die die Herstellungsschritte ver
einfachen können, und sie kann das Herstellungsverfahren dafür
vorsehen.
Gemäß Beispielen 10 und 11 kann die vorliegende Erfindung In
duktorkomponenten vorsehen, die irreversible Demagnetisierung
aufgrund von Rückflußlötwärme verhindern können und die Dema
gnetisierung aufgrund von Oxidation des Magnetpulvers verhin
dern können, daß den Permanentmagnet darstellt, in dem das Ma
terial mit einer speziellen Zusammensetzung und Eigenschaft
benutzt wird, und sie kann das Herstellungsverfahren dafür
vorsehen.
Claims (34)
1. Induktorkomponente mit:
einem Magnettrommelkern,
der aus einem magnetischen Material hergestellt ist, mit einer Struktur, die integrierte Flansche an beiden Enden eines säu lenartigen Materiales enthält;
einer Spule, die um das säulenartige Material in dem Magnettrommelkern ge wickelt ist und zwischen den Flanschen angeordnet ist; und
einem Permanentmagneten, der in der Nachbarschaft des Ma gnettrommelkernes mit der darum gewickelten Spule plaziert ist;
wobei ein Hülsenkern auf die Außenseite des Magnettrommelker nes gepaßt ist; und
der Permanentmagnet in mindestens einer Lücke in einem ge schlossenen Magnetkreis angeordnet ist, der mit dem Ma gnettrommelkern und dem Hülsenkern gebildet ist, zum Anlegen eines Gleichstrommagnetfeldes in die Richtung entgegengesetzt zu der Richtung des Magnetfeldes, das durch eine magnetische Spannung aufgrund der Spule erzeugt wird.
einem Magnettrommelkern,
der aus einem magnetischen Material hergestellt ist, mit einer Struktur, die integrierte Flansche an beiden Enden eines säu lenartigen Materiales enthält;
einer Spule, die um das säulenartige Material in dem Magnettrommelkern ge wickelt ist und zwischen den Flanschen angeordnet ist; und
einem Permanentmagneten, der in der Nachbarschaft des Ma gnettrommelkernes mit der darum gewickelten Spule plaziert ist;
wobei ein Hülsenkern auf die Außenseite des Magnettrommelker nes gepaßt ist; und
der Permanentmagnet in mindestens einer Lücke in einem ge schlossenen Magnetkreis angeordnet ist, der mit dem Ma gnettrommelkern und dem Hülsenkern gebildet ist, zum Anlegen eines Gleichstrommagnetfeldes in die Richtung entgegengesetzt zu der Richtung des Magnetfeldes, das durch eine magnetische Spannung aufgrund der Spule erzeugt wird.
2. Induktorkomponente nach Anspruch 1,
bei der der Permanentmagnet einen Komplex aufweist, der durch
Dispergieren eines Magnetpulvers in einem Harz oder durch Mi
xen des Harzes und des Magnetpulvers hergestellt ist.
3. Induktorkomponente nach Anspruch 2, bei der der Komplex
durch Beschichten der Lücke mit einem viskosen Material des
Harzes und des Magnetpulvers und danach Durchführen einer Wär
mehärtung hergestellt ist.
4. Induktorkomponente nach Anspruch 2,
bei der der Komplex auf einer Magnetkernbasis magnetisiert
ist.
5. Induktorkomponente nach Anspruch 2,
bei der der Komplex hergestellt ist durch Dispergieren des Ma
gnetpulvers in mindestens einem Harz, das aus der Gruppe ge
wählt ist, die aus Poly(amid-imid)harzen, Polyimidharzen,
Epoxidharzen, Poly(phenylensulfid)harzen, Silikonharzen, Poly
esterharzen, aromatischen Polyamidharzen und Flüssigkristall
polymeren besteht.
6. Induktorkomponente nach Anspruch 2,
bei der das Magnetpulver ein Seltenerdmagnetpulver ist mit ei
ner intrinsischen Koerzitivfeldstärke HC von 7,9 × 105(A/m) oder
mehr, einer Curie-Temperatur TC von 500°C oder mehr und einem
mittleren Pulverpartikeldurchmesser von 2,5 bis 25 µm.
7. Induktorkomponente nach Anspruch 2,
bei der die Oberfläche des Magnetpulvers mit mindestens einem
Metall beschichtet ist, das aus der Gruppe gewählt ist, die
aus Zn, Al, Bi, Ga, In, Mg, Pb, Sb und Sn oder einer Legierung
besteht.
8. Induktorkomponente nach Anspruch 7,
bei der das mit dem Metall oder der Legierung beschichtete Ma
gnetpulver weiter mit mindestens einer nichtmetallischen anor
ganischen Komponente mit einem Schmelzpunkt von 300°C oder
mehr beschichtet ist.
9. Induktorkomponente nach Anspruch 8,
bei der der Hinzufügungsbetrag der nichtmetallischen organi
schen Verbindung in dem Bereich von 0,1% bis 10% auf einer Vo
lumenverhältnisbasis ist.
10. Induktorkomponente nach Anspruch 2,
bei der der Gehalt des Harzes 30% oder mehr auf einer Volumen
verhältnisbasis ist und der spezifische Widerstand des Komple
xes des Harzes und des Magnetpulvers 0,1 Ωcm oder mehr be
trägt.
11. Induktorkomponente nach Anspruch 2,
bei der das Magnetpulver eine Zusammensetzung von
Sm(Cobal.Fe0,15 bis 0,25Cu0,05 bis 0,06Zr0,02 bis 0,03)7,0 bis 8,5 aufweist.
12. Induktorkomponente nach Anspruch 2,
bei der das Magnetpulver mit anorganischem Glas mit einem Er
weichungspunkt von 220°C oder mehr aber 550°C oder weniger be
schichtet ist.
13. Induktorkomponente nach Anspruch 12,
bei der der Zugabebetrag des anorganischen Glases in dem Be
reich von 0,01% bis 10% auf einer Volumenverhältnisbasis
liegt.
14. Induktorkomponente nach Anspruch 2,
bei der das Magnetpulver einer Oberflächenbehandlung mit einem
Silanverbindungsmittel, einem Titanverbindungsmittel oder ei
nem dispergierenden Mittel unterworfen wird, wovor das Magnet
pulver mit dem Harz vermischt wird oder in dem Harz disper
giert wird.
15. Induktorkomponente nach Anspruch 2,
bei der der Permanentmagnet hergestellt ist durch Orientieren
des Magnetpulvers in der Richtung der Dicke mit einem Magnet
feld so, daß es magnetische Anisotropie aufweist.
16. Induktorkomponente nach Anspruch 1,
bei der das magnetisierende Magnetfeld des Permanentmagneten
2,5 T oder mehr beträgt.
17. Induktorkomponenten nach Anspruch 1, bei der der Perma
nentmagnet eine mittlere Mittellinienrauheit Ra von 10 µm oder
weniger aufweist.
18. Herstellungsverfahren einer Induktorkomponente mit einem
aus einem magnetischen Material hergestellten Magnettrommel
kern mit einer Struktur mit integrierten Flanschen an beiden
Enden eines säulenartigen Materiales, einer um das säulenarti
ge Material in dem Magnettrommelkern gewickelten Spule, die
zwischen den Flanschen angeordnet ist, und einem Permanentma
gnet, der in der Nachbarschaft des Magnettrommelkernes mit der
darum gewickelten Spule angeordnet ist, mit den Schritten:
Passen eines Hülsenkernes auf die Außenseite des Magnettrom melkernes; und
Anordnen der Permanentmagneten in mindestens einer Lücke in einem geschlossenen Magnetkreis, der mit dem Magnettrommelkern und dem Hülsenkern gebildet ist, zum Anlegen eines Gleich strommagnetfeldes in die Richtung entgegengesetzt zu der Rich tung eines Magnetfeldes, das durch eine magnetische Spannung aufgrund der Spule erzeugt wird.
Passen eines Hülsenkernes auf die Außenseite des Magnettrom melkernes; und
Anordnen der Permanentmagneten in mindestens einer Lücke in einem geschlossenen Magnetkreis, der mit dem Magnettrommelkern und dem Hülsenkern gebildet ist, zum Anlegen eines Gleich strommagnetfeldes in die Richtung entgegengesetzt zu der Rich tung eines Magnetfeldes, das durch eine magnetische Spannung aufgrund der Spule erzeugt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18,
weiter mit dem Schritt des Bildens des Permanentmagneten aus
einem Komplex, der durch Dispergieren eines Magnetpulvers in
einem Harz oder durch Mischen des Harzes und des Magnetpulvers
hergestellt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19,
weiter mit dem Schritt des Herstellens des Komplexes durch Be
schichten der Lücke mit einem viskosen Material aus dem Harz
und dem Magnetpulver und danach Durchführen einer Wärmeaushär
tung.
21. Verfahren nach Anspruch 19,
weiter mit dem Schritt des Magnetisierens des Komplexes auf
einer Magnetkernbasis.
22. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Harz mindestens
ein Harz aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus
Poly(amid-imid)harzen, Polyimidharzen, Epoxidharzen, Po
ly(phenylensulfid)harzen, Silikonharzen, Polyesterharzen, aro
matischen Polyamidharzen und Flüssigkristallpolymeren besteht.
23. Verfahren nach Anspruch 19,
bei dem das Magnetpulver ein Seltenerdmagnetpulver ist mit ei
ner intrinsischen Koerzitivfeldstärke HC von 7,9 × 105(A/m) oder
mehr, einer Curie-Temperatur TC von 500°C oder mehr und einem
mittleren Pulverpartikeldurchmesser von 2,5 bis 25 µm.
24. Verfahren nach Anspruch 19,
bei der die Oberfläche des Magnetpulvers mit mindestens einem
Metall beschichtet wird, das aus der Gruppe ausgewählt wird,
die aus Zn, Al, Bi, Ga, In, Mg, Pb, Sb und Sn oder einer Le
gierung besteht.
25. Verfahren nach Anspruch 24,
bei dem das mit dem Metall oder der Legierung beschichtete Ma
gnetpulver weiter mit mindestens einer nichtmetallischen anor
ganischen Verbindung mit einem Schmelzpunkt von 300°C oder
mehr beschichtet wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25,
bei dem der Zufügungsbetrag der nichtmetallischen organischen
Verbindung in dem Bereich von 0,1% bis 10% auf einer Volumen
verhältnisbasis liegt.
27. Verfahren nach Anspruch 19,
bei dem der Gehalt des Harzes 30% oder mehr auf einer Volumen
verhältnisbasis beträgt und der spezifische Widerstand des
Komplexes des Harzes und des Magnetpulvers 0,1 Ωcm oder mehr
beträgt.
28. Verfahren nach Anspruch 19,
bei dem das Magnetpulver eine Zusammensetzung von
Sm(Cobal.Fe0,15 bis 0,25Cu0,05 bis 0,06Zr0,02 bis 0,03)0,7 bis 8,5 aufweist.
29. Verfahren nach Anspruch 19,
weiter mit dem Schritt des Beschichtens des Magnetpulvers mit
einem anorganischen Glas mit einem Erweichungspunkt von 220°C
und mehr aber 550°C oder weniger.
30. Verfahren nach Anspruch 29,
bei dem der Zufügungsbetrag des anorganischen Glases innerhalb
des Bereiches von 0,01% bis 10% auf einer Volumenverhältnisba
sis liegt.
31. Verfahren nach Anspruch 19,
bei dem das Magnetpulver einer Oberflächenbehandlung mit einem
Silanverbindungsmittel, einem Titanverbindungsmittel oder ei
nem anderen dispergierenden Mittel unterworfen wird, bevor das
Magnetpulver mit dem Harz gemischt wird oder in dem Harz dis
pergiert wird.
32. Verfahren nach Anspruch 19,
weiter mit dem Schritt des Herstellens des Permanentmagneten
durch Orientieren des Magnetpulvers in der Richtung der Dicke
mit einem Magnetfeld so, daß es magnetische Anisotropie auf
weist.
33. Verfahren nach Anspruch 18,
weiter mit dem Schritt des Magnetisierens des Permanentmagne
ten bei einem magnetisierenden Magnetfeld von 2,5 T oder mehr.
34. Verfahren nach Anspruch 18,
bei dem der Permanentmagnet eine mittlere Mittellinienrauheit
Ra von 10 µm oder weniger aufweist.
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