CN104040653A - 扼流件和相关的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种扼流件(1)，带有：可磁化的芯子(2)，其带有绕组轴线(3)；和至少一个绕组(4)，其由导体(5)形成，该导体至少部分地包围芯子的绕组轴线，对于该扼流件，至少一个绕组以单层的方式形成并且导体的截面是矩形的，尤其是正方形的。

Description

扼流件 和相关的制造方法
技术领域
本发明涉及一种扼流件(Drossel)和相关的制造方法。
背景技术
扼流件或存储扼流件优选例如在直流调节器中用于时钟电压信号的积分。尤其在带有显著的电流波动的很高的平均电流的情况下，在绕组的损失和冷却方面出现很大问题。
传统的存储扼流件的绕组例如由分层的板式结构、扁平线边缘绕组(Flachdrahthochkantwicklung)和铜带绕组形成。作为核心材料使用包含铁氧体、无定形的金属玻璃、纳米晶带或金属粉末的材料。
所有上述解决方案都涉及扼流件的高效冷却的问题。例如，在封闭的壳体中典型地需要借助于通过冷却介质流经的板进行限定的冷却。
然而在感应式的结构元件中通常产生大量的热，从而通常需要昂贵的冷却方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种扼流件以及相关的制造方法，其能够以尽可能小的花费实现扼流件的高效冷却。
本发明通过根据权利要求1所述的扼流件和根据权利要求13所述的制造方法来实现该目的。优选的实施方式为从属权利要求的对象，对此，使其原文成为说明的内容。
扼流件，尤其呈所谓的储存扼流件或高电流扼流件的形式的扼流件具有：磁芯或可磁化的芯子，其限定绕组轴线或者具有绕组轴线；和至少一个绕组，其由导体形成，该导体至少部分地、尤其在带有尽可能小的间距的情况下包围芯子的至少一个绕组轴线或芯子的心部(Schenkel)，该至少一个绕组轴线伸延通过该心部。至少一个绕组以单层的方式形成，即，由导体形成的绕组仅仅相邻地伸延并且不分层。导体在缠绕方向上的截面为矩形，尤其为正方形。由于该截面和由此决定的外轮廓，绕组可非常简单地且在带有很小的热阻的情况下例如联结到冷却的面处。在此有意使尤其实心绕组或实心导体的截面尺寸过大，从而可在绕组中实现高效的热流。
根据本发明，扼流件具有磁芯或可磁化的芯子，在其中，散热主要通过在热方面耦合联结到芯子处的绕组来实现。由于选择大的实心导体或绕组截面，例如可通过单侧的水冷却的板实现充分的热流且因此实现散热。
在一种改进方案中，导体是实心的，即，导体的整个截面填充有导体材料，更确切地说，导体在其外尺寸中完全填充有导体材料。导体尤其并未通过相互交织的绞合线、多个组合的单个导体构造为空心导体或类似物。
在一种改进方案中，至少一个绕组由成型管(Profilrohr)，尤其矩形成型管形成，为了形成导体，使成型管具有某种结构，尤其通过移除材料的加工使之具有某种结构，尤其通过钻孔、锯开、铣削和/或放电加工使之具有某种结构。备选地，至少一个绕组由压铸成形件形成。
在一种改进方案中，扼流件具有公称电流负载能力，其中，导体的截面的尺寸如此确定，即，导体的电流负载能力大于公称电流负载能力，即，针对公称电流负载能力，导体的截面尺寸过大。附加地或备选地，绕组和芯子的尺寸可如此确定，即，在扼流件利用其公称电流负载能力加载时，绕组损失大于芯子损失，从而可基于绕组的优化的冷却性总地确保高效的冷却。
在一种改进方案中，导体包含铜或钛，特别优选地包含铝。
在一种改进方案中，设置有面状的冷却体，其在热方面与绕组耦合联结，尤其与绕组的背对芯子的绕组轴线的侧部或表面耦合联结。优选地，设置有导热的电绝缘体，其布置在冷却元件和绕组之间。电绝缘体优选为电绝缘的导热薄片。
在一种改进方案中，绕组形成冷却体。
在一种改进方案中，如此选择在绕组和芯子之间的间距，即，使由于泄漏场的损失最小化。
对于用于制造上述扼流件的方法，绕组由成型管，尤其由矩形成型管形成，为了形成导体，使成型管具有某种结构，尤其通过呈钻孔、锯开、铣削和/或放电加工的形式的移除材料的加工使之具有某种结构。
附图说明
下面参考示出本发明的优选的实施方式的附图说明本发明。其中：
图1显示了带有冷却元件的根据本发明的扼流件的图示，以及
图2显示了在图1中显示的扼流件的分解图。
具体实施方式
图1显示了用于高电流(例如200安培或更高的电流)的存储扼流件1，带有：E-I状的可磁化的芯子2，其例如包含铁氧体、无定形的金属玻璃、纳米晶带或金属粉末作为芯子材料；心部，其限定绕组轴线3；以及单层的绕组4，其由带有矩形截面的、包含铝的实心导体5形成，该导体5环状地包围芯子2的绕组轴线3。
扼流件1具有标定200A的平均电流的公称电流负载能力，其中，导体5的截面的尺寸如此确定，即，其可引导比公称电流更大的电流。绕组4和芯子2的尺寸如此确定，即，在扼流件1利用公称电流加载时，绕组损失大于芯子损失，从而借助于绕组4的冷却部(其可比芯子2的冷却部设计得明显更简单)可简单地导出在运行中产生的热。
此外，为了高效的冷却而设置有面状的冷却元件7，其在热方面与绕组4的背对芯子2的绕组轴线3的侧部或表面耦合联结，其中，在冷却元件7和绕组4之间设置有呈电绝缘的导热薄片8的形式的导热的电绝缘体。相应的冷却元件可设置在绕组4的上侧和/或下侧上。
借助于间隔保持件9如此小地确定在芯子2的心部和绕组4的面对心部的表面之间的间距，即，使得泄漏损失最小化。
导体5的截面的尺寸如此确定，即，在扼流件1的设置的工作频率中，由于集肤效应(Stromverdrängung)的有效的替代面明显小于实心导体5的截面。由此，主要的交流损失份额在导体5或绕组4的外部区域中朝绕组4的芯子区域的方向上流动并且最终沿着绕组4流到呈冷却元件7的形式的热沉部处。
孔10用作用于使用扼流件1的电路的未示出的其他电路部件的联接元件。
为了说明，图2显示了在图1中显示的扼流件1的分解图。
为了形成绕组4或导体5，使以已经具有某种结构或已加工的形式示出的矩形成型管6具有某种结构。
结构化通过螺旋状地铣削来实现以用于形成绕组4或导体5，其中，通过在成型管6的横向方向上锯开产生单个的绕组区段，其相应与相关的芯子和示出的其他结构元件一起形成相应的线圈。借助于钻孔产生联接部10。
备选地，在非常大的件数的情况下，绕组4可由压铸成形件形成。
根据本发明设置有实心的绕组4，其具有正方形或矩形的外部尺寸。由此，绕组4可非常简单地且在带有低的热阻的情况下联结到冷却面7处。在此，有意使该实心绕组4的截面尺寸过大，从而在绕组4中实现高效的热流，即绕组4同时为结构元件1的内部的冷却体。
绕组4相对于冷却板或冷却体7的电绝缘利用薄的导热薄片8或陶瓷材料实现。
绕组4的材料为铝、铜或钛。
线圈或构件1通过在热方面可良好地联结的实心绕组4的高效的冷却性是有利的。此外，可通过大的截面将铝用作导体材料，由此节省重量和成本。
根据本发明的扼流件1具有实心绕组，其截面的尺寸如此大地来确定，即，可实现所产生的损失热量朝向面状的热沉部7的输送，从而可取消昂贵的冷却措施。
显然，可代替所示出的E-I状的芯子2使用以其他的方式成型的芯子，例如使用带有位于外部的两个绕组的U形芯子。

Claims (14)

1. 一种扼流件(1)，带有：
－ 可磁化的芯子(2)，其带有绕组轴线(3)；以及
－ 至少一个绕组(4)，其由导体(5)形成，该导体至少部分地包围所述芯子的绕组轴线
其特征在于，
－ 所述至少一个绕组以单层的方式形成，并且
－ 所述导体的截面是矩形的，尤其是正方形的。
2. 根据权利要求1所述的扼流件，其特征在于，所述导体构造成实心的。
3. 根据权利要求1或2所述的扼流件，其特征在于，所述至少一个绕组由成型管(6)形成，为了形成所述导体，使该成型管(6)具有某种结构，尤其通过移除材料的加工使之具有某种结构，尤其通过钻孔、锯开、铣削和/或放电加工使之具有某种结构。
4. 根据权利要求1或2所述的扼流件，其特征在于，所述至少一个绕组由压铸成形件形成。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的扼流件，其特征在于，所述扼流件具有公称电流负载能力，其中，所述导体的截面的尺寸如此确定，即，所述导体的电流负载能力大于公称电流负载能力。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的扼流件，其特征在于，所述扼流件具有公称电流负载能力，其中，所述绕组和所述芯子的尺寸如此确定，即，在所述扼流件利用其公称电流负载能力加载时，绕组损失大于芯子损失。
7. 根据前述权利要求中任一项所述的扼流件，其特征在于，所述导体包含铝、铜或钛。
8. 根据前述权利要求中任一项所述的扼流件，其特征在于面状的冷却元件(7)，其在热方面与所述绕组耦合联结，尤其与所述绕组的背对所述芯子的绕组轴线的侧部耦合联结。
9. 根据权利要求8所述的扼流件，其特征在于导热的电绝缘体(8)，其布置在所述冷却元件和所述绕组之间。
10. 根据权利要求9所述的扼流件，其特征在于，所述导热的电绝缘体为电绝缘的导热薄片。
11. 根据前述权利要求中任一项所述的扼流件，其特征在于，所述绕组形成冷却体。
12. 根据前述权利要求中任一项所述的扼流件，其特征在于，如此选择在绕组和芯子之间的间距，即，使由于泄漏场的损失最小化。
13. 一种用于制造根据前述权利要求中任一项所述的扼流件(1)的方法，其特征在于，所述绕组由成型管(6)形成，为了形成导体，使该成型管具有某种结构。
14. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，结构化包括所述成型管的尤其呈钻孔、锯开、铣削和/或放电加工的形式的移除材料的加工。
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