AT17295U1

AT17295U1 - Inductive device

Info

Publication number: AT17295U1
Application number: ATGM13/2020U
Authority: AT
Original assignee: Danfoss Mobile Electrification Oy
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2016-11-30
Publication date: 2021-11-15

Abstract

Eine induktive Vorrichtung umfasst einen Ringkern (101) und wenigstens einen elektrischen Leiter (102), der um den Ringkern herum gewunden ist und wenigstens eine Windung bildet. Die induktive Vorrichtung umfasst ein Kühlelement (104), welches eine zylindrische Kavität bildet, die den Ringkern und den elektrischen Leiter enthält, so dass die axiale Richtung des Ringkerns parallel zu der axialen Richtung der zylindrischen Kavität verläuft. Die Form der zylindrischen Kavität und der Querschnitt des elektrischen Leiters sind angepasst, so dass sie zueinander passen, um eine Wärmeübertragung von dem elektrischen Leiter auf die Wand der zylindrischen Kavität zu verbessern. Die zylindrische Kavität kann beispielsweise eine kreisförmige Basis aufweisen, und der elektrische Leiter kann beispielsweise einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, der zu der Form der Wand der zylindrischen Kavität besser passt als ein runder elektrischer Leiter.An inductive device comprises a toroidal core (101) and at least one electrical conductor (102) which is wound around the toroidal core and forms at least one turn. The inductive device comprises a cooling element (104) which forms a cylindrical cavity which contains the toroidal core and the electrical conductor, so that the axial direction of the toroidal core is parallel to the axial direction of the cylindrical cavity. The shape of the cylindrical cavity and the cross section of the electrical conductor are adapted so that they match one another in order to improve heat transfer from the electrical conductor to the wall of the cylindrical cavity. The cylindrical cavity can, for example, have a circular base, and the electrical conductor can, for example, have a rectangular cross-section that fits the shape of the wall of the cylindrical cavity better than a round electrical conductor.

Description

description

Gebiet der Offenbarung Area of revelation

[0001] Die Offenbarung bezieht sich auf eine induktive Vorrichtung, welche einen Ringkern umfasst, wenigstens eine Windung, die um den Ringkern herum gewunden ist, und ein Kühlelement zum Kühlen der induktiven Vorrichtung. The disclosure relates to an inductive device which comprises a toroidal core, at least one turn which is wound around the toroidal core, and a cooling element for cooling the inductive device.

Hintergrund background

[0002] Ringförmige induktive Vorrichtungen sind passive elektrische Komponenten, die einen Ringkern sowie eine oder mehrere Windungen umfassen, die um den Ringkern herum gewunden ist/sind. Der Ringkern ist bevorzugt ein magnetisch verstärkender Kern, der ein ferromagnetisches Material umfasst. Eine ringförmige induktive Vorrichtung kann beispielsweise Teil eines Filterschaltkreises oder einer Energiespeicherkomponente von einem elektronischen Leistungswandler sein, beispielsweise einem DC-DC-Wandler. Ein inhärenter Vorteil einer ringförmigen induktiven Vorrichtung ist, dass aufgrund ihrer Symmetrie die Menge von magnetischem Fluss, der aus dem Ringkern heraus entweicht, also von Leck-Fluss, niedrig ist. Daher strahlt eine ringförmige induktive Vorrichtung weniger elektromagnetische Störstrahlung „EMI“ ab als viele andere induktive Vorrichtungen, die verschiedene Kernstrukturen umfassen, beispielsweise ElKernstrukturen und Ul-Kernstrukturen. Annular inductive devices are passive electrical components that include a toroidal core and one or more turns wound around the toroidal core. The toroidal core is preferably a magnetically reinforcing core which comprises a ferromagnetic material. A ring-shaped inductive device can, for example, be part of a filter circuit or an energy storage component of an electronic power converter, for example a DC-DC converter. An inherent advantage of a ring-shaped inductive device is that, due to its symmetry, the amount of magnetic flux that escapes from the toroidal core, i.e. leakage flux, is low. Therefore, a ring-shaped inductive device emits less electromagnetic interference "EMI" than many other inductive devices that include various core structures, for example EI core structures and UI core structures.

[0003] Eine ringförmige induktive Vorrichtung der Art, wie sie oben beschrieben ist, ist jedoch nicht frei von Herausforderungen. Eine der Herausforderungen bezieht sich auf eine Kühlung einer ringförmigen induktiven Vorrichtung. Beispielsweise ist es schwierig, ein Kühlelement auf einer Oberfläche eines ringförmigen induktiven Elements anzubringen. Ein Ansatz ist es, eine ringförmige induktive Vorrichtung in einen Behälter zu platzieren, der mit einer Kühlflüssigkeit gefüllt ist. Das Eintauchen einer ringförmigen induktiven Vorrichtung in eine Kühlflüssigkeit hat jedoch seine eigenen Herausforderungen. In Fällen, in denen die Kühlflüssigkeit Wasser oder eine andere Flüssigkeit ist, die elektrisch leitend sein kann, insbesondere dann, wenn die Kühlflüssigkeit Verunreinigungen enthält, befinden sich die Isolatoren des ringförmigen induktiven Elements unter einer starken Belastung und auch ein kleines Leck in den Isolatoren würde zu Schäden führen. Andererseits besteht in Fällen, in denen die Kühlflüssigkeit ein Transformator-Ol oder eine andere geeignete Flüssigkeit ist, die elektrisch nicht-leitend ist, ein Bedürfnis danach, geeignete Maßnahmen gegen unbeabsichtigte Leckagen oder/und Verdampfung vorzusehen. However, a ring-shaped inductive device of the type described above is not free from challenges. One of the challenges relates to cooling an annular inductive device. For example, it is difficult to mount a cooling element on a surface of a ring-shaped inductive element. One approach is to place an annular inductive device in a container that is filled with a cooling liquid. However, immersing an annular inductive device in a cooling liquid has its own challenges. In cases where the cooling liquid is water or some other liquid which can be electrically conductive, especially if the cooling liquid contains impurities, the insulators of the annular inductive element are under a heavy load and a small leak in the insulators would also be cause damage. On the other hand, in cases in which the cooling liquid is a transformer oil or another suitable liquid which is electrically non-conductive, there is a need to provide suitable measures against unintentional leakage and / and evaporation.

Überblick overview

[0004] Im Folgenden wird ein vereinfachter Überblick dargestellt, um ein grundlegendes Verständnis einiger Aspekte von verschiedenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen zu vermitteln. Der Überblick ist keine ausführliche Übersicht über die Erfindung. Es ist weder beabsichtigt, Schlüssel-Elemente oder kritische Elemente der Erfindung zu identifizieren, noch den Umfang der Erfindung einzugrenzen. Der folgende Überblick stellt lediglich einige Konzepte der Erfindung in einer vereinfachten Form dar, als Vorbereitung auf eine genauere Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung. A simplified overview is presented below in order to provide a basic understanding of some aspects of various embodiments according to the invention. The overview is not an exhaustive overview of the invention. It is not intended to identify key elements or critical elements of the invention, nor to limit the scope of the invention. The following overview merely presents some concepts of the invention in a simplified form in preparation for a more detailed description of exemplary embodiments of the invention.

[0005] In diesem Dokument bedeutet das Wort geometrisch, wenn es vorangestellt verwendet wird, ein geometrisches Konzept, das nicht notwendigerweise Teil irgendeines physischen Objektes ist. Das geometrische Konzept kann beispielsweise ein geometrischer Punkt, eine geometrische Gerade, eine nicht-lineare geometrische Kurve, eine geometrische Ebene, eine nichtplanare geometrische Oberfläche, ein geometrischer dreidimensionaler Raum oder jede andere geometrische Größe sein, die null-, ein-, zwei-, oder drei-dimensional ist. In this document, the word geometric, when used in front, means a geometric concept that is not necessarily part of any physical object. The geometric concept can be, for example, a geometric point, a geometric straight line, a non-linear geometric curve, a geometric plane, a non-planar geometric surface, a geometric three-dimensional space or any other geometric quantity that is zero, one, two, or is three-dimensional.

[0006] Erfindungsgemäß wird eine neue induktive Vorrichtung bereitgestellt, die umfasst: - einen Ringkern, - wenigstens einen elektrischen Leiter, der um den Ringkern herum gewunden ist und wenigstens eine Windung bildet, wobei Abschnitte des elektrischen Leiters an einem According to the invention a new inductive device is provided which comprises: a toroidal core, at least one electrical conductor which is wound around the toroidal core and forms at least one turn, with portions of the electrical conductor on one

Außenumfang der Windung im Wesentlichen gerade und parallel zu der axialen Richtung des ringförmigen Kerns verlaufen, und The outer circumference of the winding is substantially straight and parallel to the axial direction of the annular core, and

- ein Kühlelement, welches eine zylindrische Kavität bildet, die den Ringkern und den elektrischen Leiter enthält, so dass die axiale Richtung des Ringkerns parallel zu einer axialen Richtung der zylindrischen Kavität verläuft, und so dass Abstände von der Wand der zylindrischen Kavität zu verschiedenen der vorerwähnten Abschnitte des elektrischen Leiters im Wesentlichen gleich sind. - A cooling element which forms a cylindrical cavity which contains the toroidal core and the electrical conductor, so that the axial direction of the toroidal core runs parallel to an axial direction of the cylindrical cavity, and so that distances from the wall of the cylindrical cavity to different ones of the aforementioned Sections of the electrical conductor are essentially the same.

[0007] In einer induktiven Vorrichtung gemäß der Erfindung ist eine Querschnittsform des elektrischen Leiters im Wesentlichen rechteckig, und eine Querschnittsform der zylindrischen Kavität in einer geometrischen Ebene senkrecht zu der axialen Richtung der zylindrischen Kavität ist im Wesentlichen kreisförmig. Da der Durchmesser der zylindrischen Kavität wesentlich größer ist als der Durchmesser eines kleinsten geometrischen Kreises, der dazu in der Lage ist, den Querschnitt des elektrischen Leiters zu umgeben, passt der rechteckige Querschnitt des elektrischen Leiters besser zu der Form der Wand der zylindrischen Kavität, und sorgt dadurch für eine bessere Wärmeübertragung von dem elektrischen Leiter auf die Wand der zylindrischen Kavität, als ein kreisförmiger Querschnitt des elektrischen Leiters es tun würde. In an inductive device according to the invention, a cross-sectional shape of the electric conductor is substantially rectangular, and a cross-sectional shape of the cylindrical cavity in a geometric plane perpendicular to the axial direction of the cylindrical cavity is substantially circular. Since the diameter of the cylindrical cavity is significantly larger than the diameter of a smallest geometric circle that is able to surround the cross section of the electrical conductor, the rectangular cross section of the electrical conductor fits better to the shape of the wall of the cylindrical cavity, and thereby ensures better heat transfer from the electrical conductor to the wall of the cylindrical cavity than a circular cross section of the electrical conductor would.

[0008] Es ist festzuhalten, dass in diesem Dokument das Wort „zylindrisch“ nicht auf zylindrische geometrische Räume oder/und Objekte mit einer kreisförmigen Basis beschränkt ist, sondern dass die Basis eines zylindrischen geometrischen Raums oder/und Objektes auch nicht kreisförmig sein kann. It should be noted that in this document the word "cylindrical" is not limited to cylindrical geometric spaces and / or objects with a circular base, but that the base of a cylindrical geometric space and / and object can also not be circular.

[0009] Einige beispielhafte und nicht beschränkende Ausführungsformen der Erfindung sind in begleitenden abhängigen Ansprüchen beschrieben. Some exemplary and non-limiting embodiments of the invention are described in the accompanying dependent claims.

[0010] Verschiedene beispielhafte und nicht beschränkende Ausführungsformen der Erfindung sowohl im Hinblick auf Konstruktionen wie auch auf Betriebsverfahren, zusammen mit zusätzlichen Aufgaben und Vorteilen davon, werden am besten anhand der folgenden Beschreibung von bestimmten, beispielhaften und nicht beschränkenden Ausführungsformen verständlich, zusammengenommen mit den begleitenden Figuren. Various exemplary and non-limiting embodiments of the invention in terms of both construction and method of operation, along with additional objects and advantages thereof, will be best understood from the following description of certain, exemplary and non-limiting embodiments, taken together with the accompanying Characters.

[0011] Die Verben „umfassen“ und „enthalten“ werden in diesem Dokument als offene Begrenzungen verwendet, welche die Existenz von nicht erwähnten Merkmalen weder ausschließen noch erfordern. Die in abhängigen Ansprüchen erwähnten Merkmale sind untereinander frei kombinierbar, sofern es nicht explizit anders angegeben ist. Weiterhin ist die Verwendung des Wortes „ein/eine/eines“, also einer Singular-Form, in diesem Dokument so zu verstehen, dass eine Mehrzahl nicht ausgeschlossen ist. The verbs "comprise" and "contain" are used in this document as open limits which neither exclude nor require the existence of features not mentioned. The features mentioned in the dependent claims can be freely combined with one another, unless explicitly stated otherwise. Furthermore, the use of the word “a / an / an”, ie a singular form, in this document is to be understood in such a way that a plurality is not excluded.

Kurzbeschreibung der Figuren Brief description of the figures

[0012] Beispielhafte und nicht beschränkende Ausführungsformen der Erfindung und deren Vorteile werden nachfolgend genauer im Sinne von Beispielen und unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert, von denen: Exemplary and non-limiting embodiments of the invention and their advantages are explained in more detail below in terms of examples and with reference to the accompanying figures, of which:

[0013] Figuren 1a, 1b und 1c eine induktive Vorrichtung gemäß einer beispielhaften und nicht beschränkenden Ausführungsform der Erfindung illustrieren und Figures 1a, 1b and 1c illustrate an inductive device according to an exemplary and non-limiting embodiment of the invention and

[0014] Figur 2 ein Detail einer beispielhaften induktiven Vorrichtung illustriert, die nicht erfindungsgemäß ist. Figure 2 illustrates a detail of an exemplary inductive device that is not according to the invention.

Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen Description of the exemplary embodiments

[0015] Die konkreten Beispiele, die in der nachfolgenden Beschreibung angegeben werden, sollten nicht als den Umfang oder/und die Anwendbarkeit der angehängten Ansprüche beschränkend verstanden werden. Listen und Gruppen von Beispielen, die in der nachfolgenden Beschreibung angegeben werden, sind nicht erschöpfend, sofern nicht explizit anders angegeben. The specific examples given in the following description should not be understood as limiting the scope and / or applicability of the appended claims. Lists and groups of examples given in the description below are not exhaustive unless explicitly stated otherwise.

[0016] Figuren 1a und 1b illustrieren eine induktive Vorrichtung gemäß einer beispielhaften und nicht beschränkenden Ausführungsform der Erfindung. Figur 1a zeigt eine Ansicht eines Schnitts entlang einer in Figur 1b gezeigten Linie A-A. Die Schnittebene ist parallel zu der xz-Ebene eines Figures 1a and 1b illustrate an inductive device according to an exemplary and non-limiting embodiment of the invention. Figure 1a shows a view of a section along a line A-A shown in Figure 1b. The cutting plane is parallel to the xz plane of a

Koordinatensystems 199. Die induktive Vorrichtung umfasst einen Ringkern 101. Der Ringkern 101 ist bevorzugt ein magnetisch verstärkender Kern, der ein ferromagnetisches Material umfasst. Beispielsweise kann der Ringkern 101 ein längliches Band aus Stahl umfassen, welches mit einem elektrisch isolierenden Material beschichtet ist und aufgewickelt wurde, um den Ringkern zu bilden. Gemäß einem anderen Beispiel kann der Ringkern 101 ringförmige und planare Platten aus Stahl umfassen, die mit einem elektrisch isolierenden Material beschichtet sind und in der axialen Richtung des Ringkerns 101 gestapelt wurden. In der beispielhaften Situation, die in Figuren 1a und 1b illustriert ist, ist die axiale Richtung des Ringkerns 101 parallel zu der zAchse des Koordinatensystems 199. Es ist auch möglich, dass der Ringkern 101 aus Ferrit- oder Eisenpulver-Verbindungen besteht oder diese umfasst, beispielsweise eine weichmagnetische SOMALOY® Verbindung. Coordinate system 199. The inductive device comprises a toroidal core 101. The toroidal core 101 is preferably a magnetically reinforcing core which includes a ferromagnetic material. For example, the toroidal core 101 can comprise an elongated band made of steel which is coated with an electrically insulating material and has been wound up in order to form the toroidal core. According to another example, the toroidal core 101 may comprise ring-shaped and planar plates made of steel coated with an electrically insulating material and stacked in the axial direction of the toroidal core 101. In the exemplary situation illustrated in FIGS. 1a and 1b, the axial direction of the toroidal core 101 is parallel to the z-axis of the coordinate system 199. It is also possible that the toroidal core 101 consists of ferrite or iron powder compounds or includes them, for example a soft magnetic SOMALOY® connection.

[0017] Die induktive Vorrichtung umfasst einen elektrischen Leiter 102, der um den Ringkern 101 herumgewickelt ist und eine Windung bildet. Die Windung ist ebenfalls in Figur 1c illustriert. Wie in Figuren 1a und 1c gezeigt, verlaufen Abschnitte des elektrischen Leiters 102 am Außenumfang der Windung im Wesentlichen gerade und parallel zu der axialen Richtung des Ringkerns 101, also zu der z-Richtung von dem Koordinatensystem 199. In den Figuren 1a und 1c ist einer der vorgenannten Abschnitte des elektrischen Leiters 102 mit einem Figuren-Bezugszeichen 103 versehen. Die induktive Vorrichtung umfasst ein Kühlelement 104, welches eine zylindrische Kavität bildet, deren axiale Richtung parallel zu der z-Achse des Koordinatensystems 199 verläuft. Die zylindrische Kavität enthält den Ringkern 101 und den elektrischen Leiter 102, so dass die axiale Richtung des Ringkerns 101 parallel zu der axialen Richtung der zylindrischen Kavität verläuft. Wie in Figur 1b gezeigt, passt die Form der zylindrischen Kavität zu der Form des Außenumfangs der Windung, so dass Abstände von der Wand der zylindrischen Kavität zu verschiedenen der Abschnitte des elektrischen Leiters 102 am Außenumfang der Windung im Wesentlichen gleich sind. Bei der beispielhaften induktiven Vorrichtung, die in Figuren 1a bis 1c illustriert ist, sind die Lücken zwischen der Wand der zylindrischen Kavität und den vorgenannten Abschnitten des elektrischen Leiters mit einem festen, elektrisch isolierenden Material gefüllt. In dem beispielhaften Fall, der in den Figuren 1a und 1b illustriert ist, bildet eine elektrisch isolierende äußere Auskleidung 105 des elektrischen Leiters 102 einen Teil des festen, elektrisch isolierenden Materials, welches die vorerwähnten Lücken füllt, und eine Schicht eines festen, elektrisch isolierenden Materials, welches als eine innere Auskleidung 106 der zylindrischen Kavität wirkt, bildet einen anderen Teil des festen, elektrisch isolierenden Materials, welches die vorerwähnten Lücken füllt. In Abhängigkeit von mechanischen und elektrischen Eigenschaften der elektrisch isolierenden äußeren Auskleidung 105 des elektrischen Leiters 102 kann es vorkommen, dass die innere Auskleidung 106 der zylindrischen Kavität in einigen Fällen nicht erforderlich ist. The inductive device comprises an electrical conductor 102 which is wound around the toroidal core 101 and forms a turn. The turn is also illustrated in Figure 1c. As shown in FIGS. 1a and 1c, sections of the electrical conductor 102 on the outer circumference of the turn run essentially straight and parallel to the axial direction of the toroidal core 101, that is to the z-direction of the coordinate system 199 of the aforementioned sections of the electrical conductor 102 are provided with a figure reference number 103. The inductive device comprises a cooling element 104, which forms a cylindrical cavity, the axial direction of which runs parallel to the z-axis of the coordinate system 199. The cylindrical cavity contains the toroidal core 101 and the electrical conductor 102, so that the axial direction of the toroidal core 101 is parallel to the axial direction of the cylindrical cavity. As shown in FIG. 1b, the shape of the cylindrical cavity matches the shape of the outer circumference of the turn, so that distances from the wall of the cylindrical cavity to various of the sections of the electrical conductor 102 on the outer circumference of the turn are essentially the same. In the exemplary inductive device illustrated in FIGS. 1a to 1c, the gaps between the wall of the cylindrical cavity and the aforementioned sections of the electrical conductor are filled with a solid, electrically insulating material. In the exemplary case illustrated in FIGS. 1a and 1b, an electrically insulating outer lining 105 of the electrical conductor 102 forms part of the solid, electrically insulating material which fills the aforementioned gaps, and a layer of a solid, electrically insulating material , which acts as an inner liner 106 of the cylindrical cavity, forms another part of the solid, electrically insulating material which fills the aforementioned voids. Depending on the mechanical and electrical properties of the electrically insulating outer lining 105 of the electrical conductor 102, the inner lining 106 of the cylindrical cavity may not be required in some cases.

[0018] Um die Wärmeübertragung von dem elektrischen Leiter 102 auf die Wand der zylindrischen Kavität des Kühlelements 104 zu verbessern, sind der Querschnitt des elektrischen Leiters 102 und die Form der zylindrischen Kavität so angeordnet, dass sie zueinander passen, so dass der Querschnitt des elektrischen Leiters 102 oder/und der Querschnitt der zylindrischen Kavität von einer Kreisform abweichen. Der Querschnitt der zylindrischen Kavität wird entlang einer geometrischen Ebene genommen, die senkrecht zu der axialen Richtung der zylindrischen Kavität verläuft, d.h., der Querschnitt der zylindrischen Kavität wird entlang einer geometrischen Ebene genommen, die parallel zu der xy-Ebene des Koordinatensystems 199 ist. In der beispielhaften induktiven Vorrichtung, die in den Figuren 1a bis 1c illustriert ist, ist der Querschnitt des elektrischen Leiters 102 im Wesentlichen rechteckig, und der Querschnitt der zylindrischen Kavität ist im Wesentlichen kreisförmig. Auf Basis von Figur 1b ist ersichtlich, dass der rechteckige Querschnitt des elektrischen Leiters 102 eine bessere Wärmeübertragung von dem elektrischen Leiter 102 zu dem Kühlelement 104 liefert, als ein runder elektrischer Leiter es tun würde. In order to improve the heat transfer from the electrical conductor 102 to the wall of the cylindrical cavity of the cooling element 104, the cross section of the electrical conductor 102 and the shape of the cylindrical cavity are arranged so that they match, so that the cross section of the electrical Conductor 102 and / or the cross section of the cylindrical cavity deviate from a circular shape. The cross section of the cylindrical cavity is taken along a geometric plane that is perpendicular to the axial direction of the cylindrical cavity, i.e., the cross section of the cylindrical cavity is taken along a geometric plane that is parallel to the xy plane of the coordinate system 199. In the exemplary inductive device illustrated in Figures 1a to 1c, the cross section of the electrical conductor 102 is substantially rectangular and the cross section of the cylindrical cavity is substantially circular. On the basis of FIG. 1b it can be seen that the rectangular cross section of the electrical conductor 102 provides better heat transfer from the electrical conductor 102 to the cooling element 104 than a round electrical conductor would.

[0019] In einer induktiven Vorrichtung gemäß einer beispielhaften und nicht beschränkenden Ausführungsform der Erfindung umfasst das Kühlelement 104 Kühlrippen. In Figur 1b ist eine der Kühlrippen mit einem Figuren- Bezugszeichen 107 bezeichnet. In an inductive device according to an exemplary and non-limiting embodiment of the invention, the cooling element 104 comprises cooling fins. In FIG. 1b, one of the cooling fins is denoted by a figure reference number 107.

[0020] In einer induktiven Vorrichtung gemäß einer beispielhaften und nicht beschränkenden Ausführungsform der Erfindung umfasst das Kühlelement 104 einen oder mehrere Kühlkanäle, In an inductive device according to an exemplary and non-limiting embodiment of the invention, the cooling element 104 comprises one or more cooling channels,

um Kühlfluid zu leiten. In Figur 1b ist einer der Kühlkanäle mit einem Figuren-Bezugszeichen 108 bezeichnet. Das Kühlfluid kann beispielsweise Wasser sein. to direct cooling fluid. In FIG. 1b, one of the cooling channels is denoted by a figure reference number 108. The cooling fluid can be, for example, water.

[0021] In einer induktiven Vorrichtung gemäß einer beispielhaften und nicht beschränkenden Ausführungsform der Erfindung umfasst das Kühlelement 104 einen Bodenabschnitt 109, der einen Boden der zylindrischen Kavität bildet und in einer wärmeleitenden Beziehung zu dem elektrischen Leiter 102 steht. In der beispielhaften induktiven Vorrichtung, die in den Figuren 1a bis 1c illustriert ist, sind Lücken zwischen dem Bodenabschnitt 109 und dem elektrischen Leiter 102 mit einem festen, elektrisch isolierenden Material gefüllt. In dem beispielhaften Fall, der in den Figuren 1a und 1b illustriert ist, bildet die elektrisch isolierende äußere Auskleidung 105 des elektrischen Leiters 102 einen Teil des elektrisch isolierenden, festen Materials, welches die vorerwähnten Lücken füllt, und eine Schicht 110 eines festen, elektrisch isolierenden Materials bildet einen anderen Teil des festen, elektrisch isolierenden Materials, welches die vorerwähnten Lücken füllt. In Abhängigkeit von mechanischen und elektrischen Eigenschaften der elektrisch isolierenden äußeren Auskleidung 105 des elektrischen Leiters 102, kann auf die Schicht 110 eines elektrisch isolierenden, festen Materials in einigen Fällen verzichtet werden. In an inductive device according to an exemplary and non-limiting embodiment of the invention, the cooling element 104 comprises a bottom portion 109 which forms a bottom of the cylindrical cavity and is in a thermally conductive relationship with the electrical conductor 102. In the exemplary inductive device illustrated in FIGS. 1a to 1c, gaps between the bottom section 109 and the electrical conductor 102 are filled with a solid, electrically insulating material. In the exemplary case illustrated in FIGS. 1a and 1b, the electrically insulating outer lining 105 of the electrical conductor 102 forms part of the electrically insulating, solid material which fills the aforementioned gaps, and a layer 110 of a solid, electrically insulating Material forms another part of the solid, electrically insulating material which fills the aforementioned gaps. Depending on the mechanical and electrical properties of the electrically insulating outer lining 105 of the electrical conductor 102, the layer 110 of an electrically insulating, solid material can be dispensed with in some cases.

[0022] In einer induktiven Vorrichtung gemäß einer beispielhaften und nicht beschränkenden Ausführungsform der Erfindung umfasst der Bodenabschnitt 109 Kühlrippen. In Figur 1a ist eine der Kühlrippen des Bodenabschnitts 109 mit einem Figuren-Bezugszeichen 111 bezeichnet. In an inductive device according to an exemplary and non-limiting embodiment of the invention, the bottom portion 109 comprises cooling fins. In FIG. 1 a, one of the cooling ribs of the bottom section 109 is denoted by a figure reference number 111.

[0023] In einer induktiven Vorrichtung gemäß einer beispielhaften und nicht beschränkenden Ausführungsform der Erfindung umfasst der Bodenabschnitt 109 einen oder mehrere Kühlkanäle, um Kühlfluid zu leiten. In Figur 1a ist einer der Kühlkanäle des Bodenabschnitts 109 mit einem Figuren-Bezugszeichen 112 bezeichnet. In an inductive device according to an exemplary and non-limiting embodiment of the invention, the bottom portion 109 comprises one or more cooling channels for conducting cooling fluid. In FIG. 1 a, one of the cooling channels of the base section 109 is designated by a figure reference number 112.

[0024] Die beispielhafte induktive Vorrichtung, die in den Figuren 1a bis 1c illustriert ist, ist eine Drosselspule, die eine Windung umfasst, welche Anschlüsse 113 und 114 umfasst. Es ist auch möglich, dass eine induktive Vorrichtung gemäß einer beispielhaften und nicht beschränkenden Ausführungsform der Erfindung zwei oder mehr Windungen umfasst, die verschiedene Bereiche/Sektoren des Ringkerns bedecken. The exemplary inductive device illustrated in FIGS. 1 a to 1 c is a choke coil which comprises a turn which comprises terminals 113 and 114. It is also possible that an inductive device according to an exemplary and non-limiting embodiment of the invention comprises two or more turns that cover different areas / sectors of the toroidal core.

[0025] Figur 2 illustriert ein Detail einer beispielhaften induktiven Vorrichtung, die nicht erfindungsgemäß ist. Figur 2 zeigt eine Schnittansicht eines Teils von dem Ringkern 201 der induktiven Vorrichtung, eine Schnittansicht von einem Teil des Kühlelements 204 der induktiven Vorrichtung und Querschnitte des elektrischen Leiters 202 der induktiven Vorrichtung. Die Schnittebene ist parallel zu der xy-Ebene eines Koordinatensystems 299 und senkrecht zu der axialen Richtung des Ringkerns 201. In dem beispielhaften Fall, der in Figur 2 illustriert ist, weist der elektrische Leiter 202 einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt auf, und die Wand der zylindrischen Kavität des Kühlelements 204 ist mit axial gerichteten Rillen d.h. Rillen in z-Richtung ausgestattet. Die axial ausgerichteten Rillen verbessern die Ubereinstimmung zwischen der Wand der zylindrischen Kavität und dem elektrischen Leiter 202, und dadurch verbessern die axial gerichteten Rillen die Wärmeübertragung von dem elektrischen Leiter 202 zu dem Kühlelement 204. In diesem beispielhaften Fall ist der Querschnitt des elektrischen Leiters 202 im Wesentlichen kreisförmig, aber der Querschnitt der zylindrischen Kavität des Kühlelements 204 weicht von einer Kreisform aufgrund der axial gerichteten Rillen ab. Es ist auch möglich, dass der Querschnitt des elektrischen Leiters von einer Kreisform abweicht und auch der Querschnitt der zylindrischen Kavität von einer Kreisform abweicht. Beispielsweise sind beide vorgenannten Querschnitte in einem beispielhaften Fall nicht-kreisförmig, in dem der elektrische Leiter einen rechteckigen Querschnitt aufweist und die Wand der zylindrischen Kavität mit axial gerichteten Rillen ausgestattet ist. Figure 2 illustrates a detail of an exemplary inductive device that is not according to the invention. FIG. 2 shows a sectional view of a part of the toroidal core 201 of the inductive device, a sectional view of a part of the cooling element 204 of the inductive device and cross sections of the electrical conductor 202 of the inductive device. The cutting plane is parallel to the xy plane of a coordinate system 299 and perpendicular to the axial direction of the toroidal core 201. In the exemplary case illustrated in FIG The cylindrical cavity of the cooling element 204 is provided with axially directed grooves, ie grooves in the z-direction. The axially directed grooves improve the match between the wall of the cylindrical cavity and the electrical conductor 202, and thereby the axially directed grooves improve the heat transfer from the electrical conductor 202 to the cooling element 204. In this exemplary case, the cross section of the electrical conductor 202 is im Essentially circular, but the cross section of the cylindrical cavity of the cooling element 204 deviates from a circular shape due to the axially directed grooves. It is also possible that the cross section of the electrical conductor deviates from a circular shape and the cross section of the cylindrical cavity also deviates from a circular shape. For example, both of the aforementioned cross-sections are non-circular in an exemplary case in which the electrical conductor has a rectangular cross-section and the wall of the cylindrical cavity is equipped with axially directed grooves.

[0026] Die in der obigen Beschreibung angegebenen konkreten Beispiele sollten nicht als die Anwendbarkeit oder/und die Interpretation der angehängten Ansprüche beschränkend verstanden werden. Listen und Gruppen von Beispielen, die in der obigen Beschreibung angegeben sind, sind nicht erschöpfend, sofern nicht explizit anderweitig angegeben. The specific examples given in the above description should not be understood as restricting the applicability and / or the interpretation of the appended claims. Lists and groups of examples given in the above description are not exhaustive unless explicitly stated otherwise.

Claims

Expectations

1. An inductive device comprising:

- a toroidal core (101),

- At least one electrical conductor (102) which is wound around the toroidal core and forms at least one turn, sections (103) of the electrical conductor running on an outer circumference of the turn essentially straight and parallel to an axial direction of the toroidal core, and

- A cooling element (104) which forms a cylindrical cavity which contains the toroidal core and the electrical conductor, so that the axial direction of the toroidal core runs parallel to an axial direction of the cylindrical cavity and distances from a wall of the cylindrical cavity to various of the sections of the electrical conductor are substantially the same, characterized in that a cross-sectional shape of the electrical conductor (102) is substantially rectangular, and a cross-sectional shape of the cylindrical cavity in a geometric plane perpendicular to the axial direction of the cylindrical cavity is substantially circular.

2. Inductive device according to claim 1, wherein gaps between the wall of the cylindrical cavity and the sections of the electrical conductor are filled with a solid, electrically insulating material (105, 106).

3. Inductive device according to claim 2, wherein an electrically insulating outer lining (105) of the electrical conductor forms at least part of the solid, electrically insulating material.

4. Inductive device according to claim 2 or 3, wherein an electrically insulating inner lining (106) of the cylindrical cavity forms at least part of the solid, electrically insulating material.

5. Inductive device according to one of claims 1 to 4, wherein the cooling element comprises cooling fins (107).

6. Inductive device according to one of claims 1 to 5, wherein the cooling element comprises one or more cooling channels (108) for guiding cooling fluid.

7. Inductive device according to one of claims 1 to 6, wherein the cooling element comprises a bottom portion (109) which forms a bottom of the cylindrical cavity and is in a thermally conductive relationship to the electrical conductor.

8. Inductive device according to claim 7, wherein gaps between the bottom portion and the electrical conductor are filled with a solid, electrically insulating material (105, 110).

9. Inductive device according to claim 7 or 8, wherein the bottom section comprises cooling fins (111).

10. Inductive device according to one of claims 7 to 9, wherein the bottom section comprises one or more cooling channels (112) for guiding cooling fluid.

11. Inductive device according to one of claims 1 to 10, wherein the toroidal core comprises a ferromagnetic material.

12. The inductive device of claim 11, wherein the toroidal core comprises an elongated band of steel which is coated with an electrically insulating material and wound to form the toroidal core.

13. The inductive device of claim 11, wherein the toroidal core comprises ring-shaped and planar disks made of steel coated with an electrically insulating material and stacked in the axial direction of the toroidal core.

For this purpose 2 sheets of drawings