CN106233404B - 电感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括线圈和侧壁的电感器。该侧壁包围所述线圈，并且包括电感器磁芯的外部部分和/或屏蔽套筒。所述该侧壁包括提供线圈的电连接的开口。所述开口由填充材料覆盖，所述填充材料除电连接件通过之处外填充所述开口。

Description

电感器

技术领域

本发明涉及电感器。

背景技术

电感器——有时也称为电抗器或扼流器——用于诸如信号处理、噪声过滤、发电、电传动系统等广泛应用中。为了提供更紧凑和更高效的电感器，电感器的导电绕组或线圈可设置在长形磁传导磁芯——即电感器磁芯——周围。电感器磁芯优选由具备比空气高的透磁率的材料制成，其中电感器磁芯可实现具有增大的感应系数的电感器。

电感器磁芯针对各种各样的设计和材料可用，这些设计和材料都具有它们各自的特定优点和缺点。在许多电感器中，电感器磁芯包括由线圈包围的内磁芯部分和包围线圈并且限定出电感器磁芯的外表面的外磁芯部分。这样一种电感器被称为罐型磁芯电感器。

鉴于不同应用中对电感器日益增加的需求，仍存在对具有灵活和高效的设计并且可用于宽范围的应用中的电感器的需求。

为了提供低磁阻磁通路径，电感器磁芯通常由具有高透磁率的材料制成。然而，此类材料可能容易变得饱和，尤其在较高的磁动势(MMF)下。当饱和后，电感器的感应系数会降低，其中电感器磁芯可使用的电流范围缩小。一种已知的扩大使用范围的措施是在绕组围绕其布置的磁芯部分设置例如形式为气隙的磁通护罩。适当地设置的气隙引起最大感应系数减小。这还降低了感应系数对电流变化的敏感度。可通过使用不同宽度的气隙来裁定电感器的性能。

电感器引起的另一问题是磁场泄漏到电感器的外部。此类磁场可影响电感器的性能或甚至损坏电感器附近的其它构件。此外，此类磁场可能例如由于与靠近电感器的其它磁性结构(例如底盘钢板或类似的罩壳)耦合而在周围材料中诱发涡电流，从而使其它构件发热。同样，这会不利地影响性能或甚至损坏其它构件。随时间变化的磁场泄漏到电感器的外部可能引起不同后果，取决于涡电流的发展并且取决于结构是否导磁以及是否会引起与周围结构的耦合。

在许多应用中，因此希望提供对由电感器产生的磁场的屏蔽。电感器的另一问题可以是电感器中产生的热，这种产生的热热会增加线圈中的铜损。特别地，线圈的温度升高导致导线的电阻率增大，从而带来更大的损失。有益的是将线圈和绕组保持在低温下，这是因为线圈通常可被设计成使得最大损失例如被基本上均等地划分为磁芯损失与绕组损失，并且当电感器电流较高时最大损失的至少主要部分与导线相关。

US 2012/0299678公开了一种包括由铝制成并具有类似于箱-盖形状的外壳的电抗器，其中外壳的外表面具有散热结构。外壳和盖由铝制成并因此还用作用于电磁干扰的护罩。

然而，依然希望提供灵活并且易于制造的改进的电感器。

小型高效电感器尤其可呈现出更高的温度，这是因为温度水平由损失与结构的外表面面积的比率决定。假设损失水平一定，则较小的电感器将呈现出更高的表面温度。电感器结构的温度分级将可允许温度的实际极限限定为例如满足绝缘材料的安全规定和标准。小型、高温的电感器设计因此需要高成本的材料来满足高温要求。通常感兴趣的是，不仅使电感器的活性物质体积保持较小，而且能以低成本提供工业和商业上有益的产品。

有时电感器在不利的环境中被使用。于是可能希望提供能承受这种环境的电感器。

发明内容

本发明的目的是克服或改善现有技术的至少一个缺点，或提供有用的替换方案。

上述目的可通过权利要求1的主题实现。在随附的从属权利要求、以下说明和附图中阐述实施例。

因此，在本发明的第一方面中，提供了一种包括线圈和侧壁的电感器。该侧壁包围线圈。该侧壁包括电感器磁芯的外部部分和/或屏蔽套筒。该侧壁包括提供线圈的电连接的开口。该开口由填充材料覆盖，所述填充材料填充除电连接件通过之处以外的开口。

电感器磁芯可包括内部部分和外部部分。内部部分由线圈包围。外部部分完全或部分地包围线圈并且限定出电感器磁芯的外表面。如果电感器包括屏蔽套筒，则该套筒设置成使得其部分地或完全包围电感器磁芯的外部部分。因此，如果在轴向截面中看，则该套筒包围电感器磁芯的外部部分，该外部部分包围线圈，该线圈包围电感器磁芯的内部部分。

如文中所述的电感器的侧壁可仅包括磁芯的外部部分，这种情况下该外部部分形成电感器的外侧面。作为替换方案，如文中所述的电感器可包括电感器磁芯的外部部分和套筒两者，这种情况下该套筒形成电感器的外侧面。该套筒可设置成使得套筒的内表面与磁芯的外部部分的外表面接触。该套筒可呈容易例如用铝挤塑的管状。该套筒可提供对由电感器产生的磁场的屏蔽。该套筒可有助于消散电感器中产生的热。

线圈例如借助于往返于线圈的导线——例如两条导线——与电感器磁芯外部的一个或多个电气元件连接。开口允许电连接件——例如导线——被引导穿过电感器的侧壁。填充材料设置在开口中，使得填充材料填充开口的除电连接件穿过填充材料之外的地方。

填充材料限定出该开口的外表面。该表面可与侧壁的外侧面基本上对齐，例如与外侧面的形状一致。由于开口由填充材料覆盖，所以提供了电感器的密封。优选地，除电连接件通过之处外，填充材料完全覆盖开口的表面。优选地，密封足够紧密以耐候。由此，线圈与外部环境隔离并且电感器能耐受不利环境，例如室外环境。

由填充材料覆盖的开口可设置在侧壁的最外部中，例如仅设置在套筒中。然而，在侧壁包括外部部分和套筒两者的情况下，由填充材料覆盖的开口可设置在该外部部分或套筒中，或者所述外部部分和套筒均可具有由填充材料覆盖的开口。这种情况下，外部部分和套筒优选地在对应的位置处具有开口。

可存在由填充材料覆盖的一个、两个、三个、四个或更多个开口。如果存在多个开口，则开口之一可用于提供与线圈的电连接，而其它开口可完全由填充材料覆盖，从而提供电感器的紧密密封。

侧壁中所包括的开口可包括在侧壁的轴向方向上延伸的槽或由所述槽构成。侧壁的轴向方向与电感器的轴向方向一致。该槽可具有其沿轴向的主延伸长度，即，该槽在轴向方向上的延伸长度比在切向方向上的延伸长度更长。

该槽可沿与侧壁的轴向长度的至少50％、优选侧壁的轴向长度的至少75％、更优选侧壁的基本上轴向长度、最优选侧壁的整个轴向长度对应的长度延伸。侧壁的轴向长度是侧壁在轴向方向上的长度。

在该槽沿侧壁的整个轴向长度延伸的情况下，侧壁、例如套筒沿其轴向长度可具有相同的截面形状，从而使其适合于通过挤塑制造。在将侧壁安装在线圈周围时，该槽也可以是有用的，如以下例示的。

填充材料可以是弹性的。填充材料可包括聚合物或聚合物的混合物，例如橡胶、硅树脂和/或聚氨酯。这将帮助提供电感器的紧密密封。纯粹作为例子，填充材料可以是适配为压配合在开口中的柔韧弹性元件。弹性元件可首先设置有电连接件并且此后被压配合到位。

填充材料可以是填充到开口中并且然后硬化的可硬化材料。这种材料甚至可设置成填充套筒内部的电感器构件之间的所有空隙以便减轻振动的影响。

填充材料可限定出大体平坦的外表面。该平坦面在将电感器安装在也大体平坦的外部安装面上时是有用的。

填充材料的外表面可包括用于接纳垫片的沟槽或其它特征结构。替换地或附加地，填充材料的外表面自身可例如通过利用其弹性特性用作密封元件。填充材料的外表面可设置有突出体。再或者，填充材料的外表面可以是平坦的并且垫片可安置在安装面与填充材料的外表面之间。

如果利用电感器磁芯的套筒和外部部分两者，则套筒可设置成包围外磁芯，优选套筒的内表面与电感器磁芯的外表面接触。该接触改善了散热。

该套筒可包括从套筒的外表面延伸的散热结构。该散热结构可在套筒的轴向方向上、优选基本上沿套筒的轴向长度、更优选沿套筒的整个轴向长度延伸。

侧壁的外表面可包括限定出安装面的平面区段。侧壁的平面区段可邻近例如在开口的两侧填充有填充材料的开口。这种情况下，填充材料优选也形成与侧壁的外表面齐平或基本上齐平的平坦区段。

该侧壁可包括用于将电感器安装在外部物体上的一个或多个安装元件。安装元件可包括用于接纳螺栓的一个或多个轴向通道。作为替换方案或补充方案，安装元件可包括一个或多个轴向地延伸的、在横向上开放的通道。

在开口被包括在套筒中的情况下，套筒可包括用于接纳垫片的至少一个凹口或沟槽，优选该凹口或沟槽紧邻开口而定位。凹口或沟槽可包围开口，或在开口沿侧壁的整个轴向长度延伸的情况下，在开口的任一侧可存在凹口或沟槽。该垫片可被用作对于利用上述垫片或利用填充材料自身作为垫片的替换方案或补充方案。

该电感器可包括可安装在套筒的端部上以便封闭所述端部的至少一个端板，其中该端板可包括空腔，该空腔具有允许冷却流体循环通过该空腔的入口和出口。该端板可包括限定出凹部的底面和侧壁的基部构件，和适配为覆盖凹部的开放侧的盖元件，所述基部构件和所述盖共同限定出所述空腔。

在本发明的另一方面中，提供了一种用于文中描述的电感器的屏蔽套筒，其中该屏蔽套筒包括由填充材料覆盖的开口。

在本发明的另一方面中，，提供了一种用于文中描述的电感器的端板。该端板包括空腔，该空腔具有允许冷却流体循环通过该空腔的入口和出口。该端板可包括限定出凹部的底面和侧壁的基部构件，和适配为覆盖凹部的开放侧以使得基部构件和盖共同限定出所述空腔的盖元件。

根据本发明，提供了一种包括线圈和电感器磁芯的电感器；其中该电感器还包括包围电感器磁芯的管状屏蔽套筒，并且其中该套筒的内表面与电感器磁芯的外表面接触。

由于屏蔽结构是管状套筒，因此该管状套筒可例如由诸如铝的可挤塑材料容易地制造为与电感器磁芯不同的单独构件，以便随后与电感器磁芯组装到一起。为此，套筒沿其轴向长度可具有固定的截面轮廓。

该电感器可容易地滑动到套筒内部的适当位置，同时提供电感器磁芯的周面与套筒之间的贴合。该管状套筒可包围电感器的整个圆周(垂直于轴向方向测量)，或仅包围所述圆周的主要部分，即50％以上，例如75％以上，比方说80％以上。

该套筒可包括从套筒的外表面延伸的散热结构。由此提供了电感器的改善的冷却。所述散热结构可以是突起、脊突、翅片和/或类似物。

散热结构可在套筒的轴向方向上延伸。由此，屏蔽套筒可容易地制造。电感器铁磁芯可具有圆柱形形状并且所述套筒可包括由管状壁限定出的中空圆柱形部分，散热结构从所述管状壁横向地延伸。散热结构可具有相应长度，使得套筒的垂直于轴向的截面具有大体矩形的外周。因此，电感器具有矩形轮廓/足迹(footprint)，由此有利于紧挨着其它构件——例如其它类似的电感器——的节省空间的安置，同时提供大的散热表面。散热结构的一部分或全部可从外表面径向地突出。替换地或附加地，一些散热结构可沿一个或多个不同方向突出。

套筒的外表面可包括限定出安装面(例如与包围电感器磁芯的管状壁相切)的平面区段。由此，该套筒有利于改善经由安装面将热从电感器传递出去。

通常希望电感器能以灵活方式例如安装在不同冷却结构上，例如与外部的冷却装置一起安装在设备壳体的壁的内侧。冷却装置可被设置为自然对流、强制气流或液体冷却结构。

此外，在一些应用中，可能希望在电感器附近提供高效的电缆布置，以便避免通向/来自电感器的长配线，或避免配线位于给定设备的其它构件附近。

该套筒可包括可轴向地延伸的一个或多个安装元件。由此，电感器可在维持成本经济的制造的同时容易地安装。例如，轴向延伸的安装元件可包括用于接纳螺栓的一个或多个轴向通道，从而允许安装在垂直于套筒的轴线的表面上。替换地或附加地，轴向地延伸的安装元件可包括一个或多个轴向地延伸、横向地开放的通道，其可用于例如借助于可与通道壁接合的自攻螺钉安装在与套筒相切的表面上。然而，替换地或附加地，套筒可包括安装凸缘，套筒可搁置在所述安装凸缘上并且诸如夹具、螺钉或螺栓的紧固元件可与所述安装凸缘接合。为此，凸缘可各自限定出接触面和向外定向的边缘。凸缘的接触面可与套筒的安装面平行。

管状套筒在其相应轴向端部处具有开口端部。该电感器还可包括一个或多个端板，各端板可安装在管状套筒的开口端部中的相应一个上以便封闭所述端部，从而提供另外的磁屏蔽和/或另外的散热面。端板中的一个或两个可包括空腔，该空腔具有允许冷却流体循环通过该空腔的入口和出口。冷却流体可以是任何合适的冷却流体，例如诸如水的冷却液。多个电感器可例如以端板被夹在两个相邻套筒之间的状态沿共同的轴线层叠。该空腔可成形和尺寸确定为使其在轴向方向上的截面形状与电感器磁芯的截面形状和尺寸基本上相等或可选择地略小或略大。

套筒和/或端板可由诸如铝或铝合金的金属材料或诸如氮化硅、氧化铝、氮化铝、氮化硼或碳化硅的陶瓷制成。特别地，当套筒和/或端板由非磁性但导电的材料(例如铝)制成时，套筒和/或端板提供将磁场限制在电感器的内部的有效屏蔽。该套筒可有利地由诸如铝的可挤塑材料制成。应理解，在一些情况下，仅护罩的面向电感器磁芯的屏蔽部分由铝或类似的非磁性但导电的材料制成，而不与电感器磁芯直接接触的部分可由不同材料例如塑料或另一种可模塑的材料制成。

该端板可包括限定出凹部的底部和侧壁的基部构件，和适配为覆盖凹部的开放侧以使得基部构件和盖共同限定出所述空腔的盖元件。该空腔可成形和尺寸确定为使其在轴向方向上的截面形状与电感器磁芯的截面形状和尺寸基本上相等或可选择地略小或略大。盖可具有与电感器磁芯的形状和尺寸相同的形状和尺寸。该板可以以盖与电感器磁芯相对的状态安装，以提供电感器磁芯的外表面与端板之间的贴合。端板可成形和尺寸确定为使得，当与套筒组装时，该盖稍微突出到管状套筒中。基部构件可由诸如塑料的任何合适的材料制成。该盖可由金属例如铝或如涉及套筒而描述的类似材料制成。

套筒包括例如以轴向地延伸的槽的形式存在的开口，从而允许通向/来自线圈的导线被引导穿过套筒。该槽可跨套筒的整个轴向长度延伸。由此，管状套筒壁可在电感器磁芯插入套筒期间向外弹性地弯曲，从而在允许容易地组装的同时提供电感器磁芯与套筒之间的紧密配合和紧密接触。该开口可填充有填充材料；该填充材料可限定出用于将电感器安装在外部安装面上的外表面，例如大体平坦的外表面。该外表面可包括用于将垫片附接在外表面上的沟槽或其它特征结构。替换地或附加地，填充材料的外表面可设置有可作为垫片元件工作的突出体。应理解，填充材料的设置也可结合不具有如文中所描述的套筒的电感器而进行设置，所述填充材料填充电感器的磁芯和/或壳体的开口，并且提供用于将电感器安装在安装面上的可选地设置有垫片的外表面。

除用于附接垫片的沟槽或其它特征结构外或作为其替代，在紧邻开口处该套筒也可设置有凹口或沟槽，以便紧密地附接垫片。

该电感器可属于罐式磁芯类型。该电感器磁芯可包括由线圈包围的内磁芯部和包围线圈并且限定出电感器磁芯的外表面的外磁芯部。该电感器磁芯包括两个单独的电感器磁芯构件，所述电感器磁芯构件在彼此组装时共同形成电感器磁芯并且限定出共同轴线。

文中所描述的电感器可按各种尺寸制造。在电感器磁芯构件由密实粉末制成的情况下，电感器磁芯的径向尺寸可介于30mm与300mm之间，例如40mm与250mm之间。电感器磁芯的轴向尺寸可低于300mm，例如低于200mm，例如低于100mm。

外磁芯部可包围线圈的整个圆周和轴向端部，或外磁芯部可包围线圈的圆周的主要部分和/或轴向端部。电感器磁芯可包括内磁芯部件和外磁芯部件，各磁芯部件在第一和第二基部部件之间轴向地延伸并提供第一和第二基部部件之间的磁通路径；其中外磁芯部件至少部分地包围内磁芯部件，由此限定出围绕内磁芯部件、用于容纳内外磁芯部件之间的绕组的空间的外周。

内磁芯部件可形成为圆柱形或管状结构，或可具有不同截面形状，例如多边形。内磁芯部件可由相应的第一和第二内磁芯部件形成，各内磁芯部件从第一和第二基部部件中的相应一者朝彼此延伸。

第一和第二基部部件可形成为相应的板，例如圆形板，在该板上，内磁芯部件从板的中心轴向地延伸，并且外磁芯部件从端板的外周部延伸，并且基部部件提供将内、外磁芯部件连接的径向磁通路径。

已组装的电感器磁芯可呈具有圆形截面的圆柱形。或者，该电感器可具有不同截面形状，比方说多边形，例如六边形、矩形等。当套筒限定出与电感器磁芯的截面形状对应的管状中空形状时，提供了套筒围绕电感器磁芯的贴合。当电感器磁芯在其整个长度上具有固定截面时，电感器磁芯可容易地滑动到套筒内部的适当位置，同时在电感器的整个长度上与套筒的内表面接触。

该套筒可具有完全容纳电感器磁芯——即，沿电感器磁芯的整个轴向长度包围电感器磁芯——的轴向长度。该套筒可比电感器磁芯稍长，以便允许一个或多个端板的一部分突出到套筒的开口端中并与电感器磁芯的端面接触。应理解，该套筒可采用各种长度设置。因此，可设置用于容纳各种尺寸的电感器磁芯的套筒，甚至可设置用于容纳彼此在轴向延伸长度上、可选地通过屏蔽板分隔的多个电感器磁芯的套筒。

文中描述的电感器磁芯的实施例非常适合通过粉末冶金(P/M)生产方法来进行生产。因此，电感器磁芯可由诸如密实软磁粉的软磁性材料制成，由此简化电感器磁芯构件的制造，并在软磁性材料中提供有效的三维磁通路径，例如允许在电感器磁芯中存在径向、轴向和周向磁通路径构件。在这里和下文中，术语“软磁性”是指这样一种材料的材料特性：该材料能被磁化，但在磁化磁场消退时不会趋于保持磁化。通常，当材料的矫顽力/矫顽磁性不大于1kA/m时，该材料可被描述为是软磁性的(例如参见“磁学与磁性材料的介绍，Introduction to Magnetism and Magnetic materials”，David Jiles，1991年第一版，ISBN 0 412 38630 5(HB)，第74页)。

如本文中所用的术语“软磁性复合材料”(SMC)是指具有三维(3D)磁特性的经压制/压实和热处理的金属粉末成分。SMC成分通常由表面绝缘的铁粉颗粒组成，所述铁粉颗粒在单个工步中被压实以形成可具有复杂形状的均匀的各向同性构件。

软磁性粉末例如可以是软磁性铁粉，或含有钴或镍的粉末，或包含相同成分的合金。软磁性粉末可以是已经涂覆有电绝缘体/电绝缘层的基本上纯水雾化的铁粉或具有不规则形状的颗粒的海绵铁粉末。在本文中，术语“基本上纯的”是指所述粉末应当基本上不含杂质，并且杂质如O(氧)、C(碳)和N(氮)的含量应保持在最低水平。基于重量的平均颗粒尺寸通常可低于300μm并高于10μm。

然而，也可以使用任意软磁性金属粉末或金属合金粉末，只要软磁性特性充分并且粉末适合模压即可。

粉末颗粒的电绝缘体(或电绝缘层)可以由无机材料制成。特别合适的是US6348265(其通过引用并入本文)中公开的绝缘体类型，该文献涉及具有绝缘的含氧和含磷的隔层、由基本上纯铁组成的基础粉末的颗粒。具有绝缘颗粒的粉末可以向瑞典的AB购买500，550或700来获得。

此外，该电感器的模块化设计还实现了仅由有限数量的构件制造多种形式的电感器，例如以其轴线垂直于安装面的状态安装的电感器、用于以其轴线平行于安装面的状态安装的电感器、具有或不具有一个或多个端板的电感器、具有利用冷却流体冷却的一个或多个端板的电感器等。

本发明涉及不同方案，包括在上文和下文中描述的电感器、对应的方法、装置和/或制造装置，每一者均产生结合首先提到的方案所描述的益处和优点中的一个或多个，并且每一者均具有与结合首先提到的方案的和/或在所附权利要求中公开的实施例相对应的一个或多个实施例。

特别地，文中公开了用于电感器的护罩/壳体，该电感器包括线圈和电感器磁芯；其中护罩/壳体包括尺寸确定和成形为包围电感器磁芯的管状屏蔽套筒，其中套筒的内表面与电感器磁芯的外表面接触。

根据另一方面，文中公开了用于电感器的屏蔽结构的端板的实施例，该电感器包括线圈和电感器磁芯，该屏蔽结构包围电感器磁芯并且限定出用于接纳电感器磁芯的至少一个开口，其中端板包括空腔，该空腔具有用于容纳冷却流体和使冷却流体循环通过空腔的入口和出口。特别地，该端板可包括限定出凹部的底面和侧壁的基部构件，和适配为覆盖凹部的开放侧以使得基部构件和盖共同限定出所述空腔的盖元件。

附图说明

在以下参考附图对文中公开的方面的实施例的说明性和非限制性说明中，将更详细地描述在文中公开的各个方面的实施例以及发明构思的另外的目的、特征和优点，在附图中同样的附图标记指代相同的元件，除非另有说明，其中：

图1示出电感器的一个实施例的示意性截面图。

图2示出电感器的一个实施例的三维视图。

图3示出用于电感器的管状屏蔽结构。

图4示出安装在基板上的电感器的一个实施例的例子。

图5示出电感器的另一实施例。

图6示出电感器的另一实施例。

图7示出用于电感器的屏蔽结构的端板的一个实施例。

图8A-D示出电感器的又一实施例。

图9A和9B示出电感器的又一实施例。

图10示出紧邻开口的凹口或沟槽的一个实施例。

图11示出电感器磁芯。

具体实施方式

图1示出电感器的一个实施例的示意性截面图。该电感器包括电感器磁芯100和线圈104。电感器磁芯100包括内部部分101，线圈104卷绕在内部部分101周围。该内部部分可以是具有圆形截面或不同形状的截面的轴向地延伸的杆。该电感器磁芯还包括包围线圈104的外部部分。在本例中，该外部部分包括管状外部部分102和将外管状部分102与内部部分101连接的板状端部103。该管状外部部分与内部部分共轴。内部部分和外部部分限定出用于容纳线圈的具有环形截面的中空空间。电感器磁芯可由多个构件制成，例如由两个杯形半部制成，其中每个半部都具有从杯的底部突出的中心杆。两个半部可组装为轴向地对齐并且它们各自的中心杆面向彼此。应理解，在替换实施例中，电感器磁芯和/或线圈的形状和/或布置结构可以不同。

线圈104呈管状并且尺寸确定成使得其包围内磁芯部分并且嵌合在内、外磁芯部分之间的空间中。该电感器磁芯还包括绕组穿设孔和/或其它特征结构(未示出以便简化图示)。该穿设孔可例如设置在管状的外磁芯部102中或端部103中的一个中。

电感器磁芯可由密实的磁性粉末材料制成。该材料可以是软磁性粉末。该材料可以是铁氧体粉末。该材料可以是表面绝缘的软磁性粉末，例如包含设置有电绝缘涂层的铁微粒。材料的电阻率可以使得涡电流基本上被抑制。作为更具体的例子，该材料可以是例如来自瑞典Hoeganaes公司的S-263 83Hoeganaes的产品族Somaloy(e.g.Somaloy(R)110i、Somaloy(R)130i或Somaly(R)700HR)的软磁性粉末。

或者，电感器磁芯或其一部分可由透磁率足够高(比空气的透磁率更高)的不同材料制成，和/或由多个单独的块体组装而成而不是一体地形成。

该电感器还包括屏蔽结构或壳体，其分别包括管状套筒105以及端板106和107。该屏蔽结构包围定子磁芯100以便减弱电感器外部的磁场。为此，该屏蔽结构由非磁性但导电的材料——例如具有小于2的相对透磁率的材料，比方说铝或铝合金——制成。

套筒105具有贴合在电感器磁芯周围的形状和尺寸。套筒105在两端敞开。在图1的例子中，套筒的开口端分别由端板106和107封闭。

图2示出电感器的另一实施例。该电感器包括电感器磁芯100和线圈(未示出)。电感器磁芯100和线圈可以是结合图1所描述的类型。该电感器还包括屏蔽结构，该屏蔽结构包括管状套筒105和端板106。

图3示出管状套筒105的更详细的视图。特别地，图3a示出套筒105的三维视图，而图3b示出在轴向上所见的套筒的俯视图。在继续参考图2的情况下参照图3，管状套筒105包括管状壁，该管状壁具有限定出用于容纳电感器磁芯100的内部中空空间的内接触面320。在本例中，内磁芯100具有圆柱形形状，并且因此套筒105具有成形和尺寸确定为与电感器磁芯接触的圆柱形的内接触面320。该套筒包括从管状壁向外突出的散热结构209和309。因此，套筒105使得来自电感器的热得以有效地消散。在本例中，散热结构是轴向地延伸的翅片。这些翅片具有不同长度，以便为套筒提供可在如图3b中由线318和319所示的矩形中适贴地内接的截面轮廓。因此，该电感器可容易地以节省空间的方式设置成紧邻其它构件，并且特别是其它类似的电感器。

与图1的例子中一样，图3的屏蔽结构由非磁性但导电的材料——例如具有小于2的相对透磁率的材料，比方说铝或铝合金——制成。该套筒具有固定的截面轮廓，从而允许例如利用挤塑工艺高效地制造套筒。该套筒由铝制成。然而，应理解，也可使用其它材料。

该套筒包括多个安装结构，以允许已组装的电感器安装在不同取向上，例如如图4中针对与图2中相同但不具有端板的电感器所示。应理解，包括一个端板的图2的电感器或包括两个端板——每端各一个——的电感器可采用相同方式安装。

特别地，该套筒包括与包围电感器磁芯的管状壁相切的平坦的安装面212。因此，如图4a所示，该电感器可以以安装面212面向支承面421的状态设置在支承面421上。该安装面因而有利于套筒与安装面之间高效地换热，并且有利于经由支承面引导热离开电感器。

该套筒还包括轴向地延伸的L形的凸缘213，该凸缘提供有与安装面212平行的接触面和向外定向的边缘。因此，当电感器以其安装面212搁置在平面支承装置421上时，凸缘213的接触面也与支承装置421接触，并允许电感器经由夹具或经由螺钉或螺栓422(所述螺钉或螺栓穿过切口214或如图4a中所示的凸缘中的通孔)固定在支承件421上。凸缘213设置在安装面的两侧以便提供稳定的支承和容易的安装。凸缘213与支承面212之间的散热特征结构309具有使得它们的边缘与安装面对齐的长度。此外，凸缘213与安装面之间的散热特征结构沿垂直于安装面212的方向从管状套筒壁延伸。因此，安装面、凸缘213和它们之间的散热特征结构309的边缘共同形成稳定、平面的支承装置。

各凸缘和相邻的一个散热特征结构限定出在远离且垂直于安装面212的方向上开放的通道317。因此，可通过从下方将自攻螺钉(self-cutting screw)驱动/拧入到通道317中来将电感器安装在支承板421上。

该套筒还有利于安装如图4b中所示的已组装的电感器，即，其中电感器的轴线垂直于安装面421。为此，该套筒包括从管状套筒壁径向向外延伸并且限定出用于接纳螺栓423或螺钉或类似的紧固元件的轴向通道211的安装特征结构。

因此，可以以另外的取向安装电感器，而不需要重新组装套筒内的电感器磁芯。此外，形成通道211的安装特征结构、凸缘213和安装面也有助于散热。

套筒105具有在电感器磁芯周围贴合的形状和尺寸。套筒105在两端敞开并允许进行容易的组装。

套筒105包括轴向地延伸的槽210，从而允许来自线圈的导线被给送到套筒。此外，槽允许管状壁被稍微向外挤压以便使电感器磁芯容易地滑动到位。

再参照图2，端板106可通过螺栓或螺钉、通过粘接或采用另一种合适的方式安装在套筒的端部上。端板在其角落处包括安装孔215，从而提供用于将已组装的电感器安装至支承板的又一选择。该端板覆盖套筒的整个开口。如以下将更详细地描述的，该端板可包括用于接纳和循环冷却流体的空腔。为此，端板的侧面包括与空腔流体连通以便允许冷却流体循环通过空腔的输入和输出口216。

图2的电感器包括覆盖套筒的开口端中的一个的仅一个端板。然而，应理解，在另一些实施例中，两个开口端都可由相应端板覆盖。类似地，在又一些实施例中，电感器可仅具有这样的套筒：其任何开口端均未被任何端板覆盖，例如如图4的例子中那样。

图5示出电感器的另一例子。特别地，图5a示出电感器的三维视图，而图5b示出从轴向看去的俯视图。图5的电感器与图4的电感器的相似之处在于，其包括电感器磁芯100、线圈(未示出)和套筒105，例如结合图3所描述的套筒。如上所述，套筒105设置有轴向地延伸的槽210，从而允许导线208从线圈被送出，并允许管状壁在使电感器磁芯滑动到位时稍微展开。一旦电感器被组装，特别是在不具有端板的实施例中，可能希望固定管状壁以防止其展开，因为管状壁展开可能引起电感器从套筒滑出。为此，管状壁可由一个或多个夹持部件524——例如可咬合并接合位于槽210的任一侧的散热特征结构409的弹性夹持部件——拉向彼此。替换地或附加地，该套筒可通过胶水或其它合适的紧固方法附接到电感器磁芯上。

图6示出电感器的又一实施例。图6的电感器除了包括两个端板106和107(每个端板各覆盖套筒105开口端中的相应一个)以外，其与图2的电感器相似。在图6的例子中，端板106和107彼此相同，即，端板107也包括与端板内部的空腔流体连通的输入/输出口616。端板107包括与通道211对齐的通孔611，从而仍允许电感器以其轴线垂直于供其安装的支承面的状态容易地安装。应理解，端板106包括相应的孔。

图7示出用于电感器的端板(例如图2或图6的端板106)的一个例子的分解图。端板106包括基板726，该基板包括限定出凹部的圆形脊突(ridge)727。该脊突在其径向内周处包括用于接纳密封环733的通道。该端板还包括盖734，该盖成形为和确定尺寸为安置在脊突上，从而在基板726与盖734之间限定出由脊突727界定的空腔729。该盖可通过粘接或通过其它合适的手段固定在脊突上。因此，脊突和盖从基板稍微突出。

空腔729在基板726的边缘处包括各自与相应一个端口216流体连通的入口731和出口732。该基板包括从空腔的中心延伸到空腔的入口731与出口732之间的外周处的位置的径向脊突730，从而引起冷却流体经入口731进入空腔以在脊突730周围流向出口732。因此，确保经由整个空腔的流体流动。脊突的中心端736形成为盖的中央可搁置在其上的圆柱形突出体，从而防止盖向内弯曲。

将入口731和出口732与相应端口216连接的通道容纳在基板的具有增加的高度(该高度与脊突727的高度相对应)的部分735中。增加高度的部分735从脊突727的外周延伸到基板的边缘。然而，应了解，可提供引起入口与出口之间的流体流动、例如蜿蜒流动的其它空腔设计。

已组装的端板以盖734朝向电感器磁芯的状态安装在套筒上。特别地，如图6中最容易看到的，脊突727和盖734成形和尺寸确定为使它们突出到套筒的开口中，使得盖与电感器磁芯接触并且使基板的边缘搁置在套筒的边缘上。部分735也延伸到套筒中并且尺寸确定和成形为使得其带端口216的边缘部分配合到轴向槽210中，从而提供紧凑的设计和简单的组装并且易于接近端口216，其中部分735用作帮助端板对齐的标定特征结构。

端板然后可通过螺栓通孔611、通过粘接或其它合适的附接方式固定在套筒上。因此，盖734与电感器磁芯接触，从而允许电感器磁芯与冷却流体之间的有效换热。当端板通过螺栓或类似的附接手段固定在套筒上时，盖被进一步推靠在密封件733上，从而防止冷却流体的泄漏。此外，当盖734由铝或如结合套筒描述的另一种合适的材料制成时，提供了对磁场的有效屏蔽。基板726也可由铝或屏蔽磁场的另一种材料制成。替换地，基板726可由塑料或其它合适的材料制成，从而允许例如通过注塑工艺简单地制造。这允许节约成本地制造端板，同时通过盖维持有效的冷却和屏蔽。

图8A-D示出电感器的又一实施例，其中图8A示出在安装在安装面上之前的已组装的电感器，图8B示出安装在安装面上的已组装的电感器，图8C示出移除了密封垫片的已组装的电感器的局部视图，而图8D示出位于预期位置的已组装的电感器密封垫片的局部视图。图8A-D的电感器与图2的电感器的相似之处在于，它包括如文中描述的屏蔽套筒805以及两个端板806和807，每个端板分别覆盖套筒805的相应一个开口端。套筒805限定出导线808经由其给送的开口。在图8A-D的例子中，开口的形式是例如结合图2的实施例所述的轴向槽810。如图8A-D中所示，开口810填充有填充材料837，例如橡胶、硅树脂、聚氨酯或另一种合适的材料。填充材料可以是可被压配合到开口中和/或散热特征结构之间的通道/沟槽中的柔韧的弹性元件，所述通道/沟槽甚至可设置有用于固定填充材料的安装特征结构。或者，该材料可以是填充到开口中并且然后硬化的可硬化材料。这种材料甚至可设置成填充套筒内部的电感器构件之间的所有空隙以便减轻振动的影响。在任何情况下，填充材料限定出与由套筒限定的安装面(例如如结合图3所述的)大致对齐的表面，以在外部安装面821上安装成使得填充材料807与安装面821对向。

在本例中，填充材料的外表面设置有凹部/沟槽840，所述凹部/沟槽840用于接纳周向地包围导线808的垫片838。图8C示出移除了垫片838以便显示凹部/沟槽840的填充材料，而图8D示出位于凹部/沟槽840中的垫片。因此，当电感器以填充材料与安装面821对向的状态安装在表面821上时，垫片838限定出与安装面821的紧密密封连接，从而防止导线808从其中延伸穿过的管道受潮。这在以下情况下特别理想：即，在不带进一步的屏蔽壳体的情况下，电感器待被安装到例如容纳其它电子元件的壳体的外表面上。

替换地或附加地，填充材料837的外表面自身可例如利用其弹性特性用作密封元件。填充材料837的外表面可设置有突出体。再或者，填充材料的外表面可以是平坦的并且垫片可安置在安装面821与填充材料837的外表面之间。

在本例中，电感器可利用穿过托架839的螺钉822安装在面821上，托架839可插入限定在两个轴向地延伸的散热特征结构之间的相应通道842中。

图9A和9B示出电感器的又一实施例。图9A-B的电感器与图8A-D的电感器的相似之处在于，它分别包括屏蔽套筒905以及两个端板906和907。套筒905限定出供导线908从其中穿过的开口910，其中开口910填充有包括用于容纳垫片938的沟槽940的填充材料937，全都如结合图8A-D所述的。在本例中，电感器可通过螺钉922——该螺钉922延伸穿过设置在相应端板906和907处的相应凸缘939——安装在面921上。如在图9B中可最容易地看到的，填充材料可延伸到相邻的散热特征结构之间的一个或多个通道中，所述通道甚至可设置有用于进一步固定填充材料的凸缘或唇部941。

图10示出穿过屏蔽套筒1005的一部分的轴向截面。套筒1005包括与上文结合图2、8和9所描述的开口210、810、910相对应的开口1010。在开口1010附近，套筒1005的壁包括适配为接纳未示出的垫片的凹口或沟槽1042。凹口或沟槽1042可包围开口1010，或在开口沿套筒1005的整个轴向长度延伸的情况下，在开口的任一侧可存在凹口或沟槽1042，如图10所述。该垫片可被用作是采用结合图9所述的垫片938或利用填充材料自身作为垫片的替换或补充。当套筒1005形成电感器的一部分时，开口1010被例如如上文结合图8和9所述的填充材料覆盖。

图11示出电感器磁芯1100。电感器磁芯1100包括端部1103，外部部分1102和内部部分1101从端部1103沿轴向延伸。为简单起见被省略的线圈的绕组可设置在内部部分1101周围。外部部分1102包括轴向地延伸的槽1110，所述槽1110形成有允许未示出的导线导入至线圈/从线圈导出以将绕组与电感器磁芯1100外部的电气元件连接的开口。开口1110的目的是提供穿过外部部分1102、用于绕组的连接部分的穿设孔。为了提供电感器，线圈以如上文针对图1所描述的对应方式被置于电感器磁芯1100中。此外，槽1110除导线通过之处外被覆盖有填充材料，从而提供紧密密封。电感器磁芯1100可连同屏蔽套筒——例如文中描述的任何一个屏蔽套筒——一起使用，或电感器磁芯1100可在不具有套筒的情况下使用。

虽然已经详细描述和示出了一些实施例，但是本发明并不限于这些，而是也可以在所附权利要求限定的主题范围内以其它方式体现。特别地，应当理解的是可以使用其它实施例，并且可以在不脱离本发明的范围的情况下做出结构上和功能上的修改。例如，在上文中，已公开了具有圆柱形几何形状的电感器磁芯。然而，发明思想不限于该几何形状。例如，电感器磁芯可具备椭圆形、三角形、正方形或多边形的截面。

文中描述的电感器的实施例可用于各种应用，包括光伏应用、能量变换单元、电压控制单元、诸如LC或LCL滤波器的滤波器单元等。文中描述的电感器的实施例可用于在各种频率——包括但不限于2kHz与30kHz之间(比方说5kHz与25kHz之间)的频率——下以各种功率水平(例如大于500W，比方说大于1kW)运转的系统中。

在列举几个装置的设备权利要求中，这些装置中的多个可以由同一个结构部件来体现。某些措施在相互不同的从属权利要求中记载或在不同的实施例中描述这一点并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。

应该强调的是，当在本说明书中使用术语“包括/包含”来详细说明所阐明的特征、构成要素、步骤或构件的存在时，并不排除一个或多个其它特征、构成要素、步骤、构件或它们的组合的存在或增加。

Claims (24)

1.一种电感器，包括线圈和侧壁，所述侧壁包围所述线圈，所述侧壁包括电感器磁芯的外部部分和屏蔽套筒，所述侧壁包括提供所述线圈的电连接件的通过的开口，所述开口由填充材料覆盖，所述填充材料填充所述开口的除所述电连接件通过处之外的地方，其中，所述填充材料是适合压配合到所述开口中的柔韧的弹性元件，所述套筒包括所述开口，其中所述套筒包括用于接纳垫片的至少一个凹口或沟槽。

2.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述侧壁中包括的所述开口包括在所述侧壁的轴向方向上延伸的槽。

3.根据权利要求2所述的电感器，其中，所述在所述侧壁的轴向方向上延伸的槽沿与所述侧壁的轴向长度的至少50％对应的长度延伸。

4.根据权利要求3所述的电感器，其中，所述在所述侧壁的轴向方向上延伸的槽沿与所述侧壁的轴向长度的至少75％对应的长度延伸。

5.根据权利要求4所述的电感器，其中，所述在所述侧壁的轴向方向上延伸的槽沿与所述侧壁的整个轴向长度对应的长度延伸。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电感器，其中，所述填充材料包括聚合物或聚合物的混合物。

7.根据权利要求6所述的电感器，其中，所述填充材料包括橡胶、硅树脂和/或聚氨酯。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的电感器，其中，所述填充材料限定出大体平坦的外表面。

9.根据权利要求8所述的电感器，其中，所述填充材料的外表面包括用于接纳垫片的特征结构。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的电感器，所述电感器包括所述电感器磁芯和所述套筒，其中所述套筒包围所述电感器磁芯。

11.根据权利要求10所述的电感器，所述套筒的内表面与所述电感器磁芯的外表面接触。

12.根据权利要求1至5中任一项所述的电感器，其中所述套筒包括从所述套筒的外表面延伸出的散热结构。

13.根据权利要求12所述的电感器，其中，所述散热结构在所述套筒的轴向方向上延伸。

14.根据权利要求13所述的电感器，其中，所述散热结构沿所述套筒的整个轴向长度延伸。

15.根据权利要求1至5中任一项所述的电感器，其中，所述侧壁的外表面包括限定出安装面的平面区段。

16.根据权利要求1至5中任一项所述的电感器，其中，所述侧壁包括用于将所述电感器安装在外部物体上的一个或多个安装元件。

17.根据权利要求16所述的电感器，其中，所述安装元件包括用于接纳螺栓的一个或多个轴向通道。

18.根据权利要求16所述的电感器，其中，所述安装元件包括一个或多个轴向地延伸的横向开口的通道。

19.根据权利要求17所述的电感器，其中，所述安装元件包括一个或多个轴向地延伸的横向开口的通道。

20.根据权利要求1至5中任一项所述的电感器，其中，所述凹口或沟槽紧邻所述开口定位。

21.根据权利要求1至5中任一项所述的电感器，其中，所述电感器包括能安装在所述套筒的端部上以便封闭所述端部的至少一个端板，其中，所述端板包括空腔，所述空腔具有允许冷却流体循环通过所述空腔的入口和出口。

22.根据权利要求21所述的电感器，其中，所述端板包括基部构件和盖元件，所述基部构件限定出凹部的底面和侧壁，所述盖元件适于覆盖所述凹部的开放侧以使得所述基部构件和所述盖共同限定出所述空腔。

23.根据权利要求9所述的电感器，其中，所述用于接纳垫片的特征结构为沟槽。

24.一种用于根据前述权利要求中任一项所述的电感器的屏蔽套筒，其中，所述套筒包括由填充材料覆盖的开口。