CN1043036A - 电感器组件 - Google Patents

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Abstract

一个电感器组件(30)由围绕电磁铁芯(38)的铁芯柱并且与铁芯绝缘的线圈导体线匝所组成。每个线匝包括延伸通过铁芯中窗口(46)的第一部分(43)和位于窗口外侧的第二部分(48)。被选择线匝的第二部分每单位长度表面积大于延伸通过窗口内线匝的部分每单位长度表面积。这些被增加的表面积部分被间隔开以允许线匝之间的冷却介质的流动。

Description

本发明涉及到电气装置中的线圈，特别是涉及到各变压器和电感器中的线圈。
各功率逆变器，电力变换器和包括电感器或变压器等类似的装置，在它们的线圈中都必须流过大电流。这些装置的尺寸和重量取决于电流流动而产生热的散热能力。大电流电感器是由单层线圈制造的，这些线圈被放置在某些冷却介质例如空气或油中。为改善冷却，线圈的各个线匝被间隔开以便冷却剂能到达除了线匝外侧外每匝的各边，即便对具有间隔匝的单层线圈，这些装置也可能意味着对逆变器或变换器的总重量有大的百分比率。
所以希望生产具有改善散热性能的线圈，并使它们比先有技术的线圈在同样电流负载情况下，尺寸更小和重量更轻。
根据本发明电感器组件的构成包括电磁铁芯和线圈，这些线圈具有许多导体线匝围绕着铁芯柱。这些导体与铁芯是绝缘的，每一线匝包括位于铁芯窗口内的第一部分;每一线匝的第二部分是被间隔开的，因此在第二部分之间允许冷却介质的活动。线匝的第一部分每单位长度表面积小于线匝的第二部分每单位长度表面积。
因为线匝的第二部分包括一个相对大的表面积，这些部分能够暴露于冷却介质中以改善散热性能。同时线匝穿过铁芯中的部分能够被制造的较小，因此可通过减小铁芯所需窗口面积从而减小铁芯的尺寸。本发明中所利用的线圈可用众所周知的金属片技术来制造。
通过下面较佳实施例的叙述，本发明将更容易明白。在附图中仅举例示出。其中：
图1和图2是先有技术电感器组件的顶礼和端视图。
图3、图4和图5是根据本发明的较佳实施例，电感器组件项边和端视图。
图6是根据本发明较佳实施例的线圈一线匝导体的平面图。
通过对示于图1和图2中先有技术电感器组件的比较，对本发明能够更容易理解。组件10包括三个线圈12，14和16，线圈是单层而围绕着叠片磁铁芯18各分开的铁芯柱，线圈的每个部分通过铁芯中的窗口20和22，母线板24，26和28提供电的连接到相应电力装置的电路中，根据图2中的说明，线圈12包括许多具有矩形截面导体的线匝，这些线匝被间隔开，以便冷却介质够能接触每匝的各边和外侧面。
在图3，图4和图5中示出本发明改善了电感器组件的散热性能，它是通过至少增加某些线圈线匝接触到冷却介质中去的表面积部分来实现的。图3是电感器组件的顶视图，其结构三相运行，具有三个铁芯柱的线圈32，34和36，绝缘套筒40，42和44环绕着铁芯柱使线圈导体与铁芯绝缘。线圈32的每一线匝包括延伸通过铁芯中窗口46的第一部分43;第二部分48位于铁芯窗口的外边并且具有比第一部分单位长度较大的表面积。每匝的第二部分可以处在电力装置中的关键位置例如冷却介质空气或油流动的地方。
线圈34的线匝包括通过窗口46的第一部分50和第二部分52，同样地，线圈36的线匝包括通过铁芯38中的窗口56的第一部分54和第二部分58。线圈32，34和36的各个线匝通常分别通过直板构件60，62和64被互相串联连接。母线板66，68和70被用于线圈连接到外部电路。
线圈各个线匝的相互连接方法示于图4中。通常直板构件60从近似为U形构件72的一端延伸到第二个近似为U形构件74的一端。U形构件的各端和直板构件是通过焊接或铜焊进行连接以形成结点76和78。这种装配技术被用于组件的每个线圈，对于线圈32更进一步的图解说明，其中：通常直板构件80在结点84处被铜焊或焊接连接到近似为U形构件82的一端。母线板86，88和90分别提供线圈32，34和36与外部电路相连接。
图5的端视图示出电感器组件安装在外壳92中的一部分，它形成一个冷却剂通道94。线圈32线匝的扩大部分48延伸进入冷却剂通道并且被间隔张开，用于改善在通道中冷却介质和线圈之间的热传递。
本发明中的电感器组件较佳实施例中线圈利用金属片技术来制造是独特的。图6示出一匝线圈的平面视图，每一匝是由一个近似U形部分96和一个近似为直线板或I形板98形成。U形构件的端头和I形板的端头都是铸造的以保证正确的装配。这种铸造加工使得在U形构件96的腿104和106的端头100和102上产生一个凹入的面积，来支撑I形构件98的各端头。U形构件和I形构件的端头被铜焊或焊接在一起形成每一匝。U形构件一条腿的一个端头被连接到I形构件的一端;U形构件的另一条腿的一个端头被连接到另一个I形构件上。
对那些精通技术的人，在利用具有增加线圈匝表面的方法应当是明显的。根据本发明电感器组件的构成需要较小的铁芯窗口，因此能够制造为减小尺寸的铁芯。尽管在较佳实施例中所说明的线圈导体具有矩形截面，并穿过铁芯窗口连结，代替本实施例的也可以包括方形，园形，三角形或其它所需的形状，以增强冷却效果。这个在设计上的灵活性可以通过利用金属片形成预制的线圈导体进行制造。铁芯尺寸由于所需窗口面积的减小而被减小。由于仅仅是增加那部分被暴露在冷却介质中线圈导体的尺寸，冷却得到改善，通过铁芯窗口的线圈导体部分尺寸被减小。利用金属片结构方法，使线圈可以与铁芯精确相配合地被制造，于是可获得最短的平均匝长。这是应该理解的，即线圈导体匝的形状并不必须保持整匝线圈式也不必须是一匝的任何边，对于制造或生产技术的限制其截面积是可变的。
尽管本发明通过目前认为它是较佳实施例已被叙述过，但是很明显对于那些技术熟练的人，将很容易地做出许多改变，但都没有脱离本发明的范围。因此意味着这些改变将被附加的权利要求所包括。

Claims (7)

1、电感器组件包括有电磁铁芯(38)，它具有第一铁芯柱并形成第一窗口(46)用以接受第一线圈(32)；该第一线圈包括有环绕该第一铁芯柱的第一导体的许多匝；装置(40)用以该第一导体与该铁芯间的绝缘；每一所述线匝都包括位于所述第一窗口中的第一部分(43)和位于该第一窗口外侧的第二部分(48)；该线圈的所述第二部分被间隔开从而允许冷却介质在该第二部分之间流动；其特征在于被选择的该匝的所述第一部分的每单位长度的表面积小于被选择的该匝的所述第二部分的每单位长度的表面积；装置(92)仅仅为了将所述被选择的该匝的所述第二部分暴露于所述冷却介质中。
2、根据权利要求1所述的一个电感器组件，其特征在于所述第一导体包括具有可变宽度的且通常为矩形截面，并且位于所述第一窗口外侧的所述第一导体的宽度大于在该第一窗口内的所述第一导体的宽度。
3、根据权利要求1所述的电感器组件，其特征在于该第一导体线匝的所述第二部分是被间隔而张开的。
4、根据权利要求1所述的电感器组件，其特征在于每一所述线匝包括近似为U形构件（96）;并且该U形构件相对应的端头是由近似为直板构件（98）进行电气连接的。
5、根据权利要求4所述电感器组件，其特征在于该U形构件的每个所述端头是铸造的;近似为直板构件相应的端头也是铸造的，该U形板和所述近似为直板构件的所述铸造端头被焊接在一起。
6、根据权利要求1所述电感器组件还包括有：第二线圈（34）和第三线圈（36）;该磁铁芯还是具有第二和第三铁芯柱并且形成第二窗口（56）以接受所述第二和第三线圈;所述第二线圈包括有围绕所述第二铁芯柱的第二导体的许多匝;装置（42）用以绝缘所述第二导体与该铁芯;所述第二导体的每一所述线匝包括位于所述第一窗口中的第一部分（50）和位于所述第一窗口外侧的第二部分（52）;在那里所述第二导体匝的所述第二部分被间隔开从而允许冷却介质在所述第二导体的所述第二部分之间流动;所述第三线圈包括有围绕所述第三铁芯柱的第三导体的许多匝;装置（44）用以绝缘所述第三导体与该铁芯;所述第三导体每匝包括有位于第二窗口内第一部分（54）和位于所述第二窗口外的第二部分（58）;在那里所述第三导体线匝的所述第二部分被间隔分开从而允许冷却介质在该第三导体的所述第二部分内流动;其特征在于所过被选择的第二导体匝的所述第一部分每单位长度的表面积小于该被选择的所述第二导体匝的所述第二部分单位长度表面积;和所述被选择的第三导体匝的所述第一部分每单位长度的表面积小于该所述被选择的第三导体匝的所述第二部分每单位长度表面积。
7、根据权利要求1所述电感器组件，其特征在于仅仅为暴露所述线匝的所述被选择的所述第二部分到冷却介质中去的所述装置包括一个外壳（92）形成冷却剂通道（94），在那里所述匝的所述被选择的所述第二部分位于该冷却剂通道以内。
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