CN109243779A - 中空环圈形磁功率单元 - Google Patents

Abstract

中空环圈形磁功率单元，包括：中空环圈形磁芯(1)，中空环圈形磁芯(1)包括具有第一环圈形槽(11)的第一部分环圈形磁芯(10)、和叠置的第二部分环圈形磁芯(20)；以及缠绕在中空环圈形磁芯周围的至少一个环圈形线圈(30)，和缠绕在包括在第一环圈形槽(11)内的线圈架(42)周围的至少一个环形轴向线圈(40)；中空环圈形磁芯(1)包括第一部分环圈形磁芯与第二部分环圈形磁芯之间限定的环形间隙(51)以及由至少第一部分环圈形芯(10)的两个相对壁中的中断或孔限定的环圈形间隙(52)，以防止中空环圈形磁芯的磁饱和；其中，根据磁功率单元的性能选择所述环形间隙和环圈形间隙的尺寸。

Description

中空环圈形磁功率单元

技术领域

本发明涉及一种集成型中空环圈形(toroidal)磁功率单元，该单元包括中空环圈形磁芯，中空环圈形磁芯包括缠绕在所述中空环圈形磁性单元周围的一个或多个独立环圈形线圈(线圈提供一个或两个独立的电感器)以及围绕在由所述中空环圈形磁芯限定的中心轴线缠绕的一个或多个环形轴向线圈，提供单扼流构型或双(例如共模)扼流构型。在本发明的范围内，具有一个或多个环圈形线圈和环形轴向线圈的其它构型也是可能的，只要其绕组是正交的。

环形轴向线圈或线圈集成或完全封闭在中空环圈形磁芯内，实现了更好的性能和紧凑的结构。这种构型更有效地使用软磁芯作为两个独立的部件，其中传统技术分别使用一个独立的芯，软磁芯在这里缠绕在仅一个磁性装置上，该磁性装置表现为两个独立电气部件。

该磁功率单元特别适用于作为例如电力领域中的电力变压器或电感器使用，其适用于操作高功率电气设备，特别可用于目前正在快速增长的混合动力和电动车辆(HEV)领域。新型电动汽车内部需要越来越多的电力电子设备，不仅适用于具有速度和转矩控制的电动机电源，还适用于高压(HV)电池充电器和稳定的车载连续低压(LV)电源。在一个实施例中，所提出的磁功率被设计用于电动车辆中的HV电池和HV部件之间的互连盒。

本发明的中空环圈形磁功率单元响应磁性单元上的新的容积效率概念(volumetric efficiency concept)。

根据本说明书应该理解的是，关于几何位置的参考，例如平行、垂直、相切等，允许从由此命名法定义的理论位置偏离达到±5°。还应该理解的是，给出的任何值的范围在极值中可能不是最佳的，并且可能需要将本发明的适应性应用于这些极端值，这种适应性在本领域技术人员可以实现的范围内。

背景技术

US 4210859公开了一种电感装置，该电感装置包括磁芯和绕组而用于在芯内的所有点处产生两个(参见图1至3)基本正交的磁场。在图1中示出典型的壶形磁芯(pot core)。该芯可以由铁氧体、磁性铁钢或一些其它铁磁材料制成，并且该芯包括外部柱状壶壁30、中心柱32和壶盖34。在壶壁30与中心柱32之间形成环形空间40。在该空间中设置有线轴(未示出)，该线轴支撑适当尺寸的一个或多个线圈。由于柱孔36和盖孔38可以被认为是环圈形的中心孔，因此能够为壶形磁芯提供额外的绕组，该绕组沿一个方向穿过中心孔并且绕着壶壁30的外部返回。这样的绕组将是A型绕组，因为它没有完全被壶形磁芯材料封闭。

同一申请人的欧洲专利申请16002354公开了一种紧凑的磁功率单元，其中提供了一些特殊的解决方案以去除由傅科(Foucault)电流产生的热量，傅科电流由磁功率单元的磁芯(特别是电力变压器的情况)生成。该专利申请的图5示出了具有壶形磁芯的实施例，该磁芯具有内壳，在该内壳中缠绕有线圈。优选地，两个线圈在外部缠绕在磁芯周围。

本发明还开发了所述实施例的提案，并且包括具有两个环形轴向线圈的实施例，所述两个环形轴向线圈分离且电绝缘，并且缠绕在中空环圈形磁芯周围。

发明内容

本发明涉及一种高度紧凑的中空环圈形磁功率单元，该单元包括如现有技术中已知的：

●中空环圈形磁芯，其与中心轴线同心，所述中空环圈形磁芯限定外柱状表面和围绕管状内部通路的内柱状表面；

●所述磁芯包括第一部分环圈形芯和第二部分环圈形芯，第一部分环圈形芯和第二部分环圈形芯重叠并彼此面对；以及

●所述第一部分环圈形芯具有第一环圈形槽，所述第一环圈形槽与中心轴线同心，可通过第一部分环圈形芯的面向第二部分环圈形芯的表面进入；

●至少一个环圈形线圈，由缠绕在中空环圈形磁芯周围的绝缘电导线(electro-conductive wire)制成；

●至少一个环形轴向线圈，由缠绕在第一环圈形槽内的线圈架周围的绝缘电导线制成。

可以理解的是，磁芯是由具有高磁导率的材料制成的元件，具有限制和引导磁场的能力。

根据本发明，中空环圈形磁芯由至少两个不同的部分磁芯形成，所述部分磁芯对应于第一部分环圈形磁芯和第二部分环圈形磁芯，通过附件组装在一起作为分层结构的组合芯。

在现有技术中，通过引用的文献US4210859已知，第一部分环圈形芯具有限定在其中的环圈形槽，所述第一部分环圈形芯是从U形截面获得的旋转体。根据该文献，已知将环形轴向线圈缠绕在包括在第一环圈形槽内的线圈架周围。该特征能够使围绕线圈架的环形轴向线圈的缠绕操作容易进行，并且能够随后将所述已缠绕的线圈架插入第一环圈形槽中。

环圈形线圈将是这样的线圈：其缠绕为每一圈从内部通路穿过，所述每圈跨过内柱状表面和外柱状表面。

环形轴向线圈将是缠绕在中空环圈形磁芯的中心轴线周围的线圈。

作为创新特征，本发明提出了以下现有技术中未知的特征：

●中空环圈形磁芯包括在垂直于中心轴线的平面中限定在第一部分环圈形磁芯与第二部分环圈形磁芯之间的环形间隙，以及由至少第一部分环圈形磁芯的环形连续性的中断限定或者通过设置在至少第一部分环圈形芯的外柱状表面中的进入开口限定的环圈形间隙，所述环圈形间隙被限定在与中心轴线平行且重合的平面中，以防止中空环圈形磁芯的磁饱和；

●中空环圈形磁功率单元附接到电绝缘支撑基座，所述支撑基座包括多对金属连接端子，每对金属连接端子连接到一根导线的相应端部，所述导线构成一个环圈形线圈或一个环形轴向线圈；

●连接每个环形轴向线圈和相应的一对金属连接端子的导线通过设置在中空环圈形磁芯的外柱状表面中的进入开口而引入第一环圈形槽内，而不与所述中空环圈形磁芯电接触；以及其中

●根据磁功率单元的性能选择所述环形间隙和环圈形间隙的尺寸。

在优选实施例中，中空环圈形磁芯由导电材料制成，并且通过电绝缘元件，至少一个环圈形线圈和至少一个环形轴向线圈与中空环圈形磁芯电绝缘。

作为与中空环圈形磁芯电绝缘的至少一个环圈形和环形轴向线圈，中空环圈形磁芯不仅可以由导磁材料制成，还可以由磁导电材料制成。

本文公开的磁芯可以由例如铁素体、铁磁材料或PBM(聚合物粘合的软磁材料)可注射材料中选择的材料制成，并且具有电磁特性。此外，由于本发明的设计(围绕单个磁芯的几个正交线圈)，芯材料也得到了重大节省。

通常，具有较高磁导率且具有竞争力价格的最佳导磁材料也是导电材料(通常为锰锌铁氧体和铁硅合金)。该功率单元被设计为连接到大功率电路；因此，构成中空环圈形磁芯的材料的磁饱和极限和磁导率的提高决定了功率单元的尺寸和由所述功率单元管理的功率限制。因此，环圈形和环形轴向线圈的绝缘能够为中空环圈形磁芯选择最佳材料，从而实现具有更高性能的更小功率单元。优选地，中空环圈形磁芯由锰锌合金制成，其具有提高的磁导率。

所引用的环形间隙和环圈形间隙限定了由中空环圈形磁芯包含和引导的磁场的出口(exit scape)。

环形间隙被限定在垂直于中心轴线的平面中，并且防止由通过至少一个环形轴向线圈传导的电流引起的磁场而产生的磁饱和。

环圈形间隙被限定在与中心轴线平行且重合的平面中，并防止由通过至少一个环圈形线圈传导的电流引起的磁场而产生的磁饱和。

因此，所述环形间隙和环圈形间隙防止了中空环圈形磁芯的磁饱和，以允许增加通过环圈形线圈和环形轴向线圈传导的功率，而不增加中空环圈形磁芯的尺寸，或者允许减小中空环圈形磁芯的尺寸，以实现更紧凑的功率单元。可以使所述环形间隙和环圈形间隙的尺寸以优化每个中空环圈形功率单元的方式适配于与其连接的电路。

所提出的功率单元可以被组装到电绝缘支撑基座上，并且所述支撑基座包括多对金属连接端子。

每个环圈形线圈和每个环形轴向线圈由多圈缠绕在磁芯周围的单导线制成。每根导线具有两个相对的端部，这两个端部电连接到所述一对金属连接端子。该特征允许将所提出的中空环圈形功率单元简单且安全地连接到电路。

构成所述至少一个环形轴向线圈的导线的相应端部通过设置在中空环圈形磁芯的外柱状表面中的进入开口而被引入第一环圈形槽内。所述进入开口优选地与环圈形间隙重合并且连接到环圈形间隙，以能够容易地将承载至少一个环形轴向线圈的线圈架沿中心轴线方向插入到中心环圈形磁芯中。

导线既不能与中空环圈形磁芯电接触，也不能与进入开口电接触。

当上述气隙被限定在第一部分环圈形磁芯与第二部分环圈形磁芯之间时，根据优选实施例，所述第一部分环圈形磁芯和第二部分环圈形磁芯由放置在其间的间隔件(spacer)间隔开，或者由从彼此面对的第一部分环圈形磁芯和第二部分环圈形磁芯的表面突出的突出部限定的间隔件间隔开。

所述间隔件例如可以是第一环圈形芯和/或第二部分环圈形芯的突出部，或者替代地可以由线圈架、由电绝缘支撑基座或不包括在中空环圈形磁芯内的另一结构提供。

根据本发明的一个实施例，第一部分环圈形磁芯和第二部分环圈形磁芯都具有环圈形槽。因此，至少一个环形轴向线圈的线圈架部分地插入第一环圈形槽内，设置在第一部分环圈形芯中，并且同时部分地插入设置在第二部分环圈形芯中的第二环圈形槽中。

这个特征确定的是，所述环形间隙位于中空环圈形磁芯的外柱状表面的中间位置，所述间隙面向环形轴向线圈，具有相似或相同尺寸的第一部分环圈形芯和第二部分环圈形芯，提供相似或相同的磁饱和极限，并且因此优化了通过中空环圈形功率单元传导的功率。

优选地，所述第一部分环圈形芯和第二部分环圈形芯是对称的。在这种情况下，环形间隙恰好位于中空环圈形磁芯的外柱状表面的中心位置，第一部分环圈形磁芯和第二部分环圈形磁芯的尺寸相等，以提供相等的磁饱和水平。

上述电绝缘元件例如可以是围绕中空环圈形磁芯的中空环圈形壳。所述电绝缘元件可以由围绕中空环圈形磁芯的联接在一起的两个环圈形壳形成。替代地，电绝缘元件可以是围绕中空环圈形磁芯包覆成型的电绝缘材料。

在另一替代实施例中，所述至少一个环圈形线圈由覆盖有所述电绝缘元件的导线制成，所述导电元件是柔性材料，使得在将所述绝缘导线缠绕在所述中空环圈形磁芯周围之后，所述绝缘材料使构成环圈形线圈的导线与中空环圈形磁芯绝缘。

至少一个环形轴向线圈的绝缘可以使用例如由电绝缘材料(导热聚合物)制成的线圈架来实现。

本发明的另一实施例是提供缠绕在同一中空环圈形磁芯周围的至少两个独立的环圈形线圈。这提供了仅使用具有相应不同磁芯的两个不同功率单元可实现的本发明的功率单元。

该实施例可以使用至少两根不同的导线来实现，每根导线与所述电绝缘元件绝缘。缠绕在中空环圈形磁芯周围的一个独立环圈形线圈的每一单匝应被置于缠绕在中空环圈形磁芯周围的另一独立的环圈形线圈的连续匝之间。该解决方案提供了缠绕在中空环圈形磁芯周围的两个或更多个环圈形线圈。

根据该实施例的替代解决方案，所述至少一个环圈形线圈包括两个独立的环圈形线圈，每个环圈形线圈缠绕在中空环圈形磁芯的不同圆形扇区周围，所述不同的圆形扇区由磁壁限定，磁壁与位于管状内部通路内的中心轴线平行且重合。所述磁壁将缠绕在中空环圈形磁芯的不同圆形扇区周围的两个独立的环圈形线圈的磁场分开，从而防止可能降低功率单元效率的干扰。

替代地提出，功率单元包括至少两个独立的环形轴向线圈，所述环形轴向线圈具有相等的直径并沿中心轴线的方向间隔开。该特征允许将两种不同的扼流构型集成为同一个中空环圈形功率单元。

优选地，包括环圈形线圈的磁功率单元被包覆成型的电绝缘材料覆盖，使得成对的金属连接端子未被覆盖，从而保护中空环圈形功率单元并防止操纵或事故。

优选地，导热元件被插入中空环圈形磁芯的内部通路内并与中空环圈形磁功率单元热接触，所述导热元件被集成在包括散热器(heat_si_nk)的冷却结构中。所述导热元件允许排出功率单元内产生的热量。

在优选实施例中，导热元件是填充有低沸点流体的中空管。

作为本发明第二方面的一部分，还提出了制造中空环圈形磁功率单元的方法，所述方法包括将至少一个环形轴向线圈缠绕在线圈架周围，然后将承载至少一个环形轴向线圈的所述线圈架插入第一部分环圈形芯的第一环圈形槽内。然后，将第二部分环圈形芯重叠放置并面向第一部分环圈形芯的环形面，从而在其间留出环形间隙。所述环形间隙的宽度可以由放置在其间的间隔件(例如线圈架的突出部)限定，因此可以适应于所产生的功率单元的每次单独使用。

当第二部分环圈形磁芯包括第二凹槽时，线圈架也被插入其中。

至少一个环形轴向线圈的连接导线通过设置在中空环圈形磁芯的外柱状表面中的进入开口从中空环圈形磁芯出来。

然后，根据该方法的第一实施例，中空环圈形磁芯被封装在电绝缘元件内，例如通过在其周围包覆塑料盖部，或者在其周围组装两个环圈形壳。然后，将至少一个环圈形线圈缠绕在绝缘的中空环圈形磁芯周围。

替代地，如果构成环圈形芯的导线是与电绝缘元件绝缘的导线，例如覆盖所述导线的柔性塑料，则中空环圈形磁芯可以不与电绝缘元件绝缘。

然后，将功率单元附接到支撑基座，并且构成环形线圈和环圈形线圈的导线连接到集成于所述支撑基座上的金属连接端子。

还应该理解的是，所给出的任何值的范围可能不是极值中的最佳值，并且可能需要将本发明的适应性应用于这些极值，这种适应性在本领域技术人员可以实现的范围内。

从以下实施例的详细描述中可以看出本发明的其它特征。

附图说明

从以下参考附图对实施例的详细描述中将更全面地理解前述和其它优点和特征，实施例是说明性而非限制性的，在附图中：

图1示出了所提出的中空功率单元的实施例的立体分解图，该中空功率单元设有两个对称的部分环圈形芯，部分环圈形芯容纳至少一个环形轴向线圈，所述至少一个环形轴向线圈由产生环形间隙的间隔件间隔开，所述中空环圈形磁芯由具有两个对称环圈形壳形状的电绝缘元件覆盖，并且两个环圈形线圈缠绕在围绕中空环圈形磁芯的所述电绝缘元件上；

图2示出了图1所示的中空环圈形功率单元的横截面。虽然图1的实施例包括支撑基座和用于散热的导热元件，但是为了增加图的清晰度，在图2中没有示出所述元件；

图3示出了本发明替代实施例的立体图，该实施例具有两个环圈形线圈，两个环圈形线圈均由缠绕在中空环圈形磁芯周围的绝缘导线制成，中空环圈形磁芯被支撑在设有金属连接端子的支撑基座上；

图4示出了图3所示的中空环圈形功率单元的横截面，为了增加该图的清晰度，没有示出支撑基座和导热元件；

图5示出了根据替代实施例的横截面，其中，第一部分环圈形芯包括第一环圈形槽，以及其中，第二部分环圈形芯是覆盖所述环圈形槽的环形盖，环形间隙不居中于中空环圈形磁芯的外柱状表面，为了增加该图的清晰度，未示出支撑基座和导热元件；

图6示出了根据替代实施例的横截面，其中，两个不同的环形轴向线圈缠绕在中心轴线周围，并且其间为电绝缘(例如，提供共模扼流构型)，以及其中，电绝缘元件由围绕中空环圈形磁芯包覆成型的塑料制成，环圈形线圈缠绕在所述电绝缘元件周围。为了增加该图的清晰度，没有包括支撑基座和导热元件。

图7示出了根据另一实施例的中空环圈形功率单元的立体图，其中，中空环圈形磁芯的两个不同且相对的扇区被两个由绝缘导线制成的不同环圈形线圈缠绕，支撑基座具有插入内部通路的突出壁，以分开两个不同的环圈形线圈；

图8示出了图7所示的中空环圈形功率单元的分解图。

具体实施方式

图1至图8示出了具有本发明中提出的中空环圈形功率单元的非限制性说明性特征的示例性实施例。

根据本发明的实施例，中空环圈形功率单元包括由磁性和导电材料制成的中空环圈形磁芯1，优选地是由具有高磁饱和水平的锌合金材料制成。

中空环圈形磁芯1是从围绕中心轴线A旋转的方形截面获得的旋转体。所述中空环圈形磁芯1限定围绕内部通路4的内柱状表面3、以及外柱状表面2，两者都与中心轴线A同心。

所述中空环圈形磁芯1由第一部分环圈形芯10和对称的第二部分环形芯20构成，环圈形部分芯10和20具有彼此面对的对应环形面。

第一部分环圈形芯10包括与中心轴线A同心的第一环圈形槽，所述环圈形槽可通过第一部分环圈形芯10的所述环形面进入。

根据本实施例，第二部分环圈形芯20是对称的并且包括与第一环圈形槽对称的第二环圈形槽。当第一部分环圈形磁芯10和第二部分环圈形磁芯20彼此面对时，第一部分环圈形磁芯和第二部分环圈形磁芯均限定中空环圈形磁芯1。该特征可以在图1、图2、图3、图4、图6、图7和图8中示出。

由塑料制成的线圈架42被插入所述中空环圈形磁芯1内，所述线圈架42接收缠绕在周围的环形轴向线圈40。作为插入环圈形槽内的线圈架42，所述环形轴向线圈40与中心轴线A同心。

根据图1、图2、图4和图5所示的实施例，所述线圈架42由与中心轴线A同心的柱形壁和两个环形凸缘限定，以限定环形通道，其中当线圈架42从中空环圈形磁芯1中取出时，环形轴向线圈40可以容易地缠绕于环形通道处。这个特征使得环形轴向线圈40易于围绕线圈架42进行缠绕操作，并且易于将所述环形轴向线圈40组装到中空环圈形磁芯1内，以确保环形轴向线圈40与中空环圈形磁芯1良好电绝缘。

根据该特征的替代实施例，如图6、图7和图8所示，线圈架42包括两个线圈架或一个线圈架42，所述线圈架42具有限定两个缠绕的环圈形通道的中间凸缘50。这允许缠绕两个相同直径的独立环形轴向线圈40，每个环形轴向线圈40从不同的导线获得。通过这种方式，除了环圈形线圈30的变压器之外，可以获得共模扼流构型，以磁场的形式存储电流(以用作电流滤波器，从而吸收电流纹波)，或者替代地，变压器的两个线圈可以被封闭在中空环圈形磁芯内。

还可以想到在中空环圈形磁芯1内包括两个以上的环形轴向线圈40。

第一部分环圈形磁芯10和第二部分环圈形磁芯20均包括环圈形间隙52，环圈形间隙52被限定在与中心轴线A平行且重合的平面中，所述环圈形间隙52是构成第一部分环圈形磁芯10和第二部分环圈形磁芯20的材料的环形连续性的中断。优选地，第一环圈形部分芯和第二环圈形部分芯的所述间隙是重合的。

所述环圈形间隙52提供由所述中空环圈形磁芯1上的环圈形线圈30产生和引导的磁场的出口，以防止中空环圈形磁芯1的磁饱和。所述环圈形间隙52可以完全中断中空环圈形磁芯1的磁性材料的连续(如图1所示)，或者可以是部分中断(如图8所示)，其中，环圈形间隙52也是一个进入开口12，用于连接环形轴向线圈40与对应的金属连接端子61，使导线穿过所述进入开口12。

进入开口12优选地设置在中空环圈形磁芯1的外柱状表面2中。

此外，每个中空环圈形磁芯10、20还包括环形间隙51，环形间隙51被限定在垂直于中心轴线A的平面中，所述环形间隙51处于在第一部分环圈形芯10与第二部分环圈形芯20之间。

根据本发明的该实施例，包含环形轴向线圈40的中空环圈形磁芯1被封装在电绝缘元件70内，电绝缘元件70由电绝缘材料的中空环圈形壳制成。所述中空环圈形壳由围绕中空环圈形磁芯1的联接在一起的两个环圈形壳构成。

替代地，所述电绝缘元件70是包覆成型的电绝缘材料，例如塑料。

导线的环圈形线圈30缠绕在覆盖有电绝缘元件70的所述中空环圈形磁芯1周围。

在替代实施例中，中空环圈形磁芯1没有被电绝缘元件70封装，并且环圈形线圈30直接缠绕在中空环圈形磁芯1周围，但在该实施例中，构成环圈形线圈30的导线应该是如图4、图7和图8所示的覆盖有电绝缘元件70的电绝缘导线。

根据本发明的一个实施例，中空环圈形磁芯1包括两个环圈形线圈30(见图1、图3、图7和图8)。所述两个环圈形线圈30可以缠绕在中空环圈形磁芯的不同环形扇区中(图7和图8)，所述环形扇区优选由分隔壁5限定，分隔壁5插入中空环圈形磁芯的内部通路4内并与中心轴线A重合。替代地，两个环圈形线圈30可以平行地缠绕(图1和图3)，一个环圈形线圈30的每一匝缠绕在另一环圈形线圈30的两个相邻匝之间。两个环圈形线圈30可以提供变压器。

上述中空环圈形功率单元被附接到绝缘支撑基座60上，该绝缘支撑基座60设有金属连接端子61。构成环圈形线圈30或环形轴向线圈40的每根导线具有相应的两个相对的端部，每个端部连接到支撑基座60的一个金属连接端子61。所述金属连接端子61允许中空环圈形功率单元与电路之间的简单、可靠和安全的电连接。

本发明还提出在中空环圈形磁芯1的内部通路4内插入导热元件80，所述导热元件80与环圈形磁功率单元热接触。所述导热元件80集成在包括散热器(例如，水槽板)的冷却结构中，使得中空环圈形功率单元内产生的热量通过导热元件80从内部通路4传导到水槽板，以产生中空环圈形功率单元的冷却效果。

优选地，中空环圈形功率单元由包覆成型的盖部覆盖，仅留下金属连接端子61未被覆盖，并且如果存在导热元件80，则还留下相应的未被覆盖的水槽板。所述包覆成型的盖部也可以被引入中空环圈形磁芯1的内柱状表面3与导热元件80之间的空隙内，从而确保其间的热传递。

应该理解的是，本发明的一个实施例的各个部分可以与其它实施例中描述的部件自由组合，只要在这种组合中没有损害，所述组合甚至可以是没有明确描述的。

Claims (15)

1.一种中空环圈形磁功率单元，包括：

中空环圈形磁芯(1)，其与中心轴线(A)同心，所述中空环圈形磁芯(1)限定外柱状表面(2)和围绕管状内部通路(4)的内柱状表面(3)；

所述中空环圈形磁芯(1)包括第一部分环圈形芯(10)和第二部分环圈形芯(20)，所述第一部分环圈形芯(10)和所述第二部分环圈形芯(20)彼此重叠并面对；以及

所述第一部分环圈形芯(10)具有第一环圈形槽(11)，该第一环圈形槽(11)与中心轴线(A)同心，能够通过所述第一部分环圈形芯(10)的面向所述第二部分环圈形芯(20)的表面进入；

至少一个环圈形线圈(30)，由缠绕在所述中空环圈形磁芯周围的绝缘电导线制成；

至少一个环形轴向线圈(40)，由缠绕在包括在所述第一环圈形槽(11)内的线圈架(42)周围的绝缘电导线制成；

其特征在于，

所述中空环圈形磁芯(1)包括环形间隙(51)和环圈形间隙(52)，所述环形间隙(51)被限定在垂直于所述中心轴线(A)的平面内的所述第一部分环圈形磁芯(10)与所述第二部分环圈形磁芯(20)之间，环圈形间隙(52)由至少所述第一部分环圈形芯(10)的环形连续性的中断限定或由至少所述第一部分环圈形芯(10)的外柱状表面(2)中设置的进入开口限定，所述环圈形间隙(52)被限定在与所述中心轴线(A)平行且重合的平面中，以防止所述中空环圈形磁芯(1)的磁饱和；

所述中空环圈形磁功率单元被组装在电绝缘支撑基座(60)上，所述支撑基座(60)包括多对金属连接端子(61)，每对金属连接端子(61)连接到构成一个环圈形线圈(30)或一个环形轴向线圈(40)的一根导线的对应的端部；以及

连接每个所述环形轴向线圈(40)与对应的一对金属连接端子(61)的所述导线通过设置在所述中空环圈形磁芯(1)的外柱状表面(2)中的进入开口(12)而被引入所述第一环圈形槽(11)内，不与所述中空环圈形磁芯(1)电接触，

其中，根据所述磁功率单元的性能选择所述环形间隙(51)和环圈形间隙(52)的尺寸。

2.根据权利要求1所述的中空环圈形磁功率单元，其中，所述中空环圈形磁芯(1)由磁导电材料制成，并且关于通过所述中空环圈形磁芯(1)的电绝缘元件(70)，所述至少一个环圈形线圈(30)和所述至少一个环形轴向线圈(40)是电绝缘的。

3.根据权利要求1所述的中空环圈形磁功率单元，其中，所述环形间隙(51)被限定在所述第一部分环圈形芯(10)和所述第二部分环圈形芯(20)之间，所述第一部分环圈形芯(10)和所述第二部分环圈形芯(20)通过被置于其间的间隔件(50)、或者通过由从所述第一部分环圈形芯(10)和所述第二部分环圈形芯(20)的彼此面对的表面突出的突出部限定的间隔件(50)、或者通过从所述线圈架(42)的内壁突出的突出部间隔开。

4.根据权利要求1或3所述的中空环圈形磁功率单元，其中，所述第二部分环圈形芯(20)具有第二环圈形槽(21)，所述第二环圈形槽(21)与所述中心轴线(A)同心，能够通过所述第二部分环圈形芯(20)的面向所述第一部分环圈形芯(10)的表面进入，以及其中，所述线圈架(42)也被包括在所述第二环圈形槽(21)内。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的中空环圈形磁功率单元，其中，设置在所述至少一个环圈形线圈(30)与所述中空环圈形磁芯(1)之间的电绝缘元件(70)是：

围绕所述中空环圈形磁芯(1)的中空环圈形壳；或者

围绕所述中空环圈形磁芯(1)的由两个围绕所述中空环圈形磁芯(1)联接在一起的环圈形壳形成的中空环圈形壳。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的中空环圈形磁功率单元，其中，设置在所述至少一个环圈形线圈(30)与所述中空环圈形磁芯(1)之间的电绝缘元件(70)是一种围绕所述中空环圈形磁芯(1)包覆成型的电绝缘材料。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的中空环圈形磁功率单元，其中，设置在所述至少一个环圈形线圈(30)与所述中空环圈形磁芯(1)之间的电绝缘元件(70)是覆盖有所述电绝缘元件(70)的导线。

8.根据前述权利要求中任一项所述的中空环圈形磁功率单元，其中，放置在所述至少一个环形轴向线圈(40)与所述中空环圈形磁芯(1)之间的所述电绝缘元件(70)是由电绝缘材料制成的所述线圈架(42)。

9.根据权利要求7所述的中空环圈形磁功率单元，其中，所述至少一个环圈形线圈(30)是至少两个独立的环圈形线圈(30)，一个独立的环圈形线圈(30)的每一单匝位于其它独立的环圈形线圈(1)连续匝之间。

10.根据前述权利要求1至8中任一项所述的中空环圈形磁功率设备，其中，所述至少一个环圈形线圈(30)是两个独立的环圈形线圈(30)，每个独立的环圈形线圈(30)缠绕在所述中空环圈形磁芯(1)的不同扇区周围。

11.根据前述权利要求中任一项所述的中空环圈形磁功率单元，其中，所述至少一个环形轴向线圈(40)是至少两个独立的环形轴向线圈(40)，所述环形轴向线圈(40)具有相等的直径并且沿所述中心轴线(A)的方向间隔开，端部电绝缘。

12.根据前述权利要求中任一项所述的中空环圈形磁功率单元，其中，包括所述中空环圈形线圈(30)的所述磁功率单元覆盖有包覆成型的电绝缘材料，留出所述多对金属连接端子(61)未被覆盖。

13.根据前述权利要求中任一项所述的中空环圈形磁功率单元，其中，所述中空环圈形磁芯(1)由锰锌合金制成。

14.根据前述权利要求中任一项所述的中空环圈形磁功率单元，其中，导热元件(80)被插入所述中空环圈形磁芯(1)的内部通路(4)内并与所述中空环圈形磁功率单元热接触，所述导热元件(80)被集成在包括散热器的冷却结构中。

15.根据权利要求2所述的中空环圈形磁功率单元，其中，所述磁导电材料选自锰锌铁氧体和铁硅合金。