CN110192256A - 用于功率电子系统的紧凑型磁性功率单元 - Google Patents

用于功率电子系统的紧凑型磁性功率单元 Download PDF

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Abstract

一种用于功率电子系统的紧凑型磁性功率单元。磁性功率单元(100)包括磁芯(10)，其包括分别围绕相互正交的第一、第二和第三交叉轴线(A‑A、B‑B、C‑C)布置的第一、第二和第三绕组沟槽(2a、2b、2c)，每个所述绕组沟槽(2a、2b、2c)用于接收围绕磁芯(10)缠绕的一个线圈，每个线圈具有至少一匝。交叉轴线(A‑A、B‑B、C‑C)限定提供八个八分圆的正交平面，每个八分圆包括限定突出间隔件(20)的突起，突出间隔件通过所述绕组沟槽(2a、2b、2c)而彼此间隔开。磁芯(10)是由被组装在一起的若干不同的局部磁芯形成的组合芯，包括各自包括四个突出间隔件(20)的两个侧局部磁芯(12)。磁芯(10)还包括容纳散热装置(50)的通孔(30)。

Description

用于功率电子系统的紧凑型磁性功率单元
技术领域
本发明涉及一种显著减小尺寸的集成式磁性功率单元，其包括：磁芯，该磁芯包括分别围绕相互正交的第一、第二和第三交叉轴线布置的第一、第二和第三绕组沟槽，所述绕组沟槽中的至少两个绕组沟槽、且通常这三个所述绕组沟槽均接收被缠绕在磁芯周围的至少一个线圈，每个线圈具有至少一匝，并且磁性功率单元还包括一个用于芯的散热的装置，该装置包括非金属导热元件。
所提出的磁性功率单元已被专门设计成用于开关功率电子系统的高频变压器，这意味着用于频率优选地被包括在10KHz与1MHz之间的磁场，其中热量不能用导电元件来疏散，这是因为损耗将大于被疏散的热量。
这种磁性功率单元特别适合用作例如电力领域中的变压器或电感器，并且被设想用于操作高功率电气装置，尤其可用于当今正飞快增长的混合电动车辆(HEV)领域。新型电动车辆内部需要越来越多的功率电子设备，不仅适用于具有速度和转矩控制的电动机电源，还适用于高电压(HV)电池充电器和稳定的车载连续低电压(LV)电源。
本发明的磁性功率单元进一步响应于磁性单元上的新体积效率概念(主要是当涉及3D磁通量时高度的复杂性和更好的体积性能)，其中磁芯包括围绕磁芯的若干正交绕组，以在芯内的所有点处产生两个或三个基本正交的磁场。
根据该描述将理解的是，对几何位置(诸如平行、垂直、相切等)的提及，允许从由该术语定义的理论位置偏差达±5°。还应当理解，所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调整为使得这些极值可用，这种调整在本领域技术人员可及范围内。
背景技术
US 4210859公开了一种可用作各种应用中的电感器或变压器的感应装置，其包括用于在芯内的所有点处产生两个或三个基本正交的磁场的磁芯和正交绕组。该专利文献的图16和图17公开了用于在相同芯上容纳若干正交绕组的感应装置结构的实施例。然而，当详细描述三轴感应装置时，该公开没有解决与芯的构造相关以及与电感器的自热相关的至少两个问题，而当该三轴感应装置是变压器或与变压器相关联时，若主要在高功率条件下运行，后一个问题会使得该提议实际上不可行。
已试图用不同的方法来尝试并且从磁性功率单元(特别是在功率变压器的情况下)的芯中移除由产生的傅科电流(Foucault current)引起的热量。
DE19814896公开了一种用于高电流的功率变压器，其具有由软磁高磁导率材料制成的闭合圆柱形芯、高饱和感应值和低磁损耗。该功率变压器缠绕有初级线圈和次级线圈。芯位于随后以合适的树脂填充的壳体内。由金属体容器制成的至少一个绝缘杆状或管状的热管(9)被设置在附接到芯的中央，该金属体容器填充有用于冷却该单元的液体。热管形成变压器绕组的至少一部分。
EP0498897(B1)揭示了一种可用作电子设备中的加热部分的冷却装置的电气布线材料，以及具有也用作冷却装置的一侧线圈的变压器。该文献公开了一种用于电气布线的具有冷却功能的材料。该材料的特征在于其包括细长中空导体，操作液体被密封在所述中空导体中。此外，该EP专利涉及一种变压器，其中用于电气布线的材料被用作其低电压侧上的线圈。由于被从中流过的大电流加热的线圈自身消散热量，所以没有必要提供其它的盘绕式装置。
US6777835B1公开了一种电力冷却技术，特别是一种通过使用在高功率变压器的匝绕层与铁芯层叠片之间交错的导热材料来冷却高功率电力变压器和电动机、以提供到环境的低热阻路径的设备。在一个实施例中，热量通过芯消散到基板，而导热条被放置在处在各绕组之间的预先选定位置，并且导热条优选地由高模量石墨层叠材料制成，以沿着其纤维(其为单向)定向来传导热量。然而，所说明的用于消散热量的导热材料是导电的材料，并且因为由磁感应损耗或涡流在石墨中引起的热量将高于待消散的热量，所以这种材料在高频换相磁场中不能工作。
US20150310976公开了一种磁性元件，其包括堆叠在一起从而形成两个平行柱的磁块(棱柱形且没有突起或沟槽)，并且两个磁板连接所述柱的端部从而形成闭合磁通路径，该闭合磁通路径在垂直于每个磁块的面向其他磁块的表面的方向上引导由被缠绕在所述柱周围的导电线圈所产生的磁通量。每个平行柱包括导电缠绕线圈，导电缠绕线圈产生磁场而引起磁块的自热。金属导热管被设置成穿过至少一个柱，以通过散热产生冷却效果。与前面的情况一样，用于热管的材料与高频换相磁场不兼容。
虽然该文献教导了若干堆叠磁块的布置如何在垂直于多个磁块的面向其他磁块的表面的方向上传导磁通量，但是它没有提供关于以下内容的任何暗示：如何能够使用堆叠磁块在不同方向上适当地引导磁通量，且特别是如何制造由多个堆叠磁块制成的磁性元件，其在所述磁性元件内适当地传导多个由被缠绕在磁性元件周围的若干正交线圈产生的正交磁通量。
此外，US2015310976的教导远离具有复杂形状结构的高度紧凑型磁性功率单元，特别是用于3D功率单元的结构。
EP1315178描述了一种立方体磁芯，其被嵌套在由两部分制成的塑料外壳内，每个部分包括用于限定绕组沟槽的四个突起，但磁芯是易于生产的规则立方体。
与前面引用的背景技术相反，本发明的磁性功率单元被专门设计成用于开关功率电子器件的高频变压器(10KHz-1MHz)，其中与(50Hz-60Hz)电场的变压器中存在的热效应相比，芯和铜中的损耗产生的热效应高若干数量级，如前面引用的文献中的大部分那样。
EP1526606描述一种由平面磁芯组成的三轴天线，该平面磁芯包括八个突起，这些突起限定三个正交的其中缠绕有三个线圈的绕组沟槽。所公开的天线具有与磁性功率单元不同的要求，这是因为通常在该实施例的天线和平面形状上使用的功率低从而避免了磁芯过热，所以不需要用于冷却平面磁芯的装置。本发明通过芯的特殊结构并通过包括用于有效散热的相关装置解决了上述问题。以这种方式，获得了高磁性功率单元，其比其他已知磁性单元的平均尺寸小50％并且功率密度增加到高达200W/cm3。
本发明的教导提供了一种磁性单元，该磁性单元能以一个或多个变压器、或一个或多个电感器、和/或磁耦合或非耦合的变压器和电感器的组合来实施。
发明内容
本发明提供一种高度紧凑型磁性功率单元，其特别适用于电力工业中的变压器或电感器，特别适用于电动车辆领域(主要用于混合电动车辆)，并包括磁芯，所述磁芯包括分别围绕相互正交的第一交叉轴线、第二交叉轴线和第三交叉轴线布置的第一绕组沟槽、第二绕组沟槽和第三绕组沟槽，至少两个(并且通常三个)所述绕组沟槽中的每个绕组沟槽接收被缠绕在磁芯周围的至少一个线圈，每个线圈具有至少一匝。所述第一交叉轴线、第二交叉轴线和第三交叉轴线限定提供八个八分圆的正交平面，每个八分圆包括限定突出间隔件的突起，所述突出间隔件通过所述绕组沟槽彼此而间隔开。被引用的US 4210859的图17公开了单件形式的这种芯。
根据本发明，磁芯由至少两个不同的局部磁芯形成，所述至少两个不同的局部磁芯通过附件被组装在一起，成为分层构造的组合芯(composed core)，包括两个侧局部磁芯，每个侧局部磁芯包括四个突出间隔件，并且磁芯包括与内部容纳的散热装置相关联的通孔或腔体。用于散热的通孔垂直于所述第一平面、第二平面或第三平面中的一个平面，并且延伸穿过至少两个局部磁芯。
散热装置包括非导电元件。在优选实施例中，散热装置可以是非金属导热元件。
根据本发明，非金属导热元件是热管，热管被布置在磁芯的孔或腔体内部(几乎全部热管位于其内)并且在其一端处包括散热构件。
在一个实施例中，非导电热管由热塑性或陶瓷材料制成。这种热管具有磁性还是非磁性、顺磁性还是抗磁性特性并不重要。在优选实施例中，热管被设置成与一轴线(A-A)同轴，该轴线正交于包含所述至少一个线圈的至少一匝的平面，以使得热管延伸穿过磁芯而捕获磁芯中产生的热量。
在另一个优选实施例中，热管被布置在磁芯的所述通孔或腔体中并与散热板连通。
根据一优选实施例，热管是填充有低沸点流体的中空管(根据本领域已知的技术)。
在第一实施例中，组合芯包括介于所述两个侧局部磁芯之间的至少一个附加中央局部磁芯，该附加中央局部磁芯没有突出间隔件，即，芯由三个部件制成。局部磁芯通过使用辅助元件的机械连接附件被组装在一起，或者替代地，局部磁芯通过粘合剂被组装在一起。在一个实施例中，组合芯具有在长方体、立方体或球体中选择的一般几何形状。
根据所公开的结构，磁性功率单元进一步由通量闭合磁罩围绕。在一个实施例中，每个通量闭合罩与两个或四个与之垂直的通量闭合罩通过周缘面接触。另外在一个实施例中，所述周缘面是斜切的。此外，每个通量闭合罩包括四个凹口，当通量闭合罩与突出间隔件接触时，所述凹口提供绕组连接窗口。
在一个实施例中，所述芯是长方体，并且通量闭合罩由两对或三对通量闭合罩构成，其中，每对罩被布置在组合磁芯的两个相对侧处，每个罩与四个不同的突出间隔件接触。
在未示出(但是将与US 4210859的图16中的实施例等同)的替代实施例中，组合磁芯具有球体的一般几何形状，并且通量闭合罩由至少两个相对的球形帽构成，并且每个通量闭合罩与四个不同的突出间隔件接触。
这里公开的组合磁芯和/或通量闭合罩由在铁氧体、铁磁材料或PBM(聚合物粘合的软磁材料)能注射材料中选择的材料制成。
所提出的磁性功率单元可以在不同实施例中实施，所述实施例为以下任何一个：
-包括在三个相应的正交轴线上被缠绕的三个线圈的变压器；
-包括在两个相应的正交轴线上被缠绕的两个线圈、且第三正交轴线没有线圈或包括扼流器的变压器；
-包括在三个相应的正交轴线上被缠绕的三个线圈、或者包括在两个相应的正交轴线上被缠绕的两个线圈的扼流器；
-包括三个处在三个正交轴线的每一个上的线圈的变压器，或者被布置在三个正交轴线之中的磁耦合或非耦合的变压器和扼流器的任何组合。
在优选实施例中，用于散热的所述通孔垂直于所述第一平面、第二平面或第三平面中的一个平面，并且延伸穿过至少两个局部磁芯。优选地，热管被设置成与一轴线同轴，该轴线正交于包含所述至少一个线圈的至少一匝的平面，以使得热管延伸穿过磁芯而捕获磁芯中产生的热量。
根据一实施例，所述热管是填充有低沸点流体的中空管，并且例如所述热管可以由具有磁性或非磁性，顺磁性或抗磁性特性的热塑性或陶瓷材料制成，并且所述散热构件将包括板。
附图说明
本发明的其他特征从以下参照附图的一些实施例的详细描述中显现，在附图中：
图1示出了根据本发明一实施例的磁性功率单元的立体图；
图2示出了根据本发明一特定实施例的磁性功率单元的分解图；
图3示出了图2的磁性功率单元的局部分解图；
图4示意性地示出了缠绕在图1的磁性功率单元周围的三个线圈的布置；
图5示出了根据本发明一特定实施例的磁性功率单元的立体图；
图6示出了根据本发明一特定实施例的磁性功率单元的分解图；以及
图7示出了根据本发明一特定实施例的磁性功率单元的立体图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明一特定实施例的磁性功率单元100。
参照图1，其示出了紧凑型磁性功率单元100，其适用于在电力工业中、且特别是在混合电动车辆领域(尤其涉及DC/DC功率变压器和变换器、DC/AC车载充电器或DC/DC电源单元)中被用作变压器或电感器。紧凑型磁性功率单元100包括磁芯10以及也被称为冷却结构的散热装置50，围绕磁芯能够绕缠绕一个或多个正交线圈。
磁性功率单元100包括磁芯10，磁芯包括分别围绕相互正交的第一轴线A-A、第二轴线B-B和第三轴线C-C布置的第一绕组沟槽2a，第二绕组沟槽2b和第三绕组沟槽2c。每个绕组沟槽2a、2b、2c用于接收至少一个线圈，该线圈具有缠绕在磁芯10上的至少一匝。取决于围绕一个或多个绕组沟槽2a、2b、2c缠绕的一个或多个线圈的数量和布置，磁性功率单元100形成不同的工作构造，这些工作构造将在以下描述中更详细地讨论。
上述三个轴线两两垂直并且限定第一平面、第二平面和第三平面，绕组沟槽分别位于这三个平面中。例如，围绕第一轴线A-A布置的第一绕组沟槽2a位于由另外两个轴线B-B、C-C限定的第一平面中(即，第一平面是与第一轴线A-A正交且轴线B-B和C-C位于其上的平面)。
这三个平面限定八个八分圆，每个八分圆包括限定突出间隔件20的突起。八个突出间隔件20通过绕组沟槽2a、2b、2c而彼此间隔开。
参照图1，热管51被设置成与轴线A-A同轴，该轴线与包含被缠绕在绕组沟槽2a上的线圈的至少一匝的平面正交。
为了允许简单可靠地制造图1所示的磁芯10，磁芯的本体优选地由通过附件被组装在一起的至少两个部件11、12组成。在该情况中，磁芯10由多个不同的局部磁芯11、12形成，局部磁芯由磁性材料制成，磁性材料在铁氧体、铁磁材料、或聚合物粘结软磁(PBSM)能注射材料中来选择。局部磁芯通过附件(例如通过粘合剂)而被组装在一起，形成分层结构(即，局部磁芯彼此堆叠)的组合芯10。
参照图1，磁芯10优选地由包括一中央局部磁芯11和两个侧局部磁芯12的三个不同局部磁芯形成，其中，两个侧局部磁芯12中的每个包括四个突出间隔件20。中央局部磁芯11介于两个侧局部磁芯12之间并且没有突出间隔件20。在该实施例中，两个侧局部磁芯12具有基本平坦的表面，该表面被构造成借助于粘合剂(未示出且具有相对于磁芯10的尺寸可忽略的厚度)附接至中央局部磁芯11。
优选地，组合芯10在组装时呈长方体或立方体的一般几何形状。在该情况中，如图1所示，每个突出间隔件20呈基本立方体形状的一般几何形状。替代实施例(未示出)可以设想组合芯10在组装时呈球体的一般几何形状。在后一种情况下，每个突出间隔件20呈包括圆形外表面的一般几何形状。
一些实施例可以提供仅由两个局部磁芯形成的磁芯10，每个局部磁芯具有突出间隔件20(例如，两个半局部磁芯具有相同的形状并且被构造为被对称地组装)，或者所述磁芯由多于三个局部磁芯形成。在后一种情况下，磁芯10优选地由彼此堆叠的两个侧局部磁芯12以及多个中央局部磁芯11形成，每个侧局部磁芯包括四个突出间隔件20，中央局部磁芯没有突出间隔件20。
通常，磁芯10由至少两个不同的局部磁芯形成，至少两个不同的局部磁芯通过附件被组装在一起并且包括两个侧局部磁芯12，每个侧局部磁芯12具有四个突出间隔件20。优选地，磁芯10包括介于两个侧局部磁芯12之间的至少一个附加的中央局部磁芯，该中央局部磁芯没有突出间隔件20。
参照图1和图2，磁芯10包括与散热装置50相关联的通孔30。通孔30优选地垂直于第一平面、第二平面或第三平面中的一个平面，更优选地，通孔与第一轴线、第二轴线或第三轴线中的一个轴线基本同轴。参照图2，通孔30延伸穿过两个侧局部磁芯12并且因此穿过中央局部磁芯11。
散热装置50包括散热管51，散热管由导热材料制成且优选地由非导电材料制成。散热管51被布置在通孔30中并且连接到散热板52，散热板优选地由与用于制造散热管的材料相同的材料制成。更优选地，散热管51是填充有流体的中空管。一些实施例可以提供由磁性或非磁性材料制成、或由顺磁性或抗磁性材料制成的散热管51。
磁芯10设置有通孔30，通孔用于容纳几乎构成散热装置50的全部非金属导热元件。特别地，非金属导热元件是被构造成布置在磁芯10内部的热管51。一些实施例可以提供具有盲孔或通常的孔或内腔30的磁芯10，热管51可以被布置于上述盲孔或通常的孔或内腔之内。
散热装置50包括散热构件52，优选地包括散热板，该散热构件在其一端处连接至热管51。热管51允许捕获产生于磁芯10中的热量以将其携带至散热板52。因此，紧凑型磁性功率单元100提供更好的体积性能(特别是当涉及三个正交绕组时提供3D磁通量)，并因此能够支持密度能量直到约200W/cm3的值。以这种方式，可以采用减小的尺寸来实现紧凑型磁性功率单元100，而不会产生在某些功率应用(例如汽车领域中的电池充电)中可能发生的过热风险。
优选地，热管51由热塑性材料或陶瓷材料制成。更优选地，热管51是填充有低沸点流体的中空管，其实施本领域公知的技术。
紧凑型磁性功率单元100包括被缠绕在磁芯10周围的至少一个线圈，图1中未示出线圈以使得孔30在磁芯10上的布置更清楚。取决于缠绕在磁芯10上两个或更多个正交线圈(参见图3)的数量和布置，紧凑型磁性功率单元100提供不同的工作构造，这些工作构造将在下面说明中更详细地讨论。
如图2所示，磁性功率单元100优选地由通量闭合磁罩40围绕，通量闭合磁罩优选地由在铁氧体、铁磁材料或聚合物粘合软磁(PBSM)能注射材料中选择的材料制成，更优选地由与用于制成组合磁芯10相同的材料制成。在该实施例中，通孔30还延伸穿过通量闭合磁罩40，使得散热管51能穿过组合磁芯10，并且散热板能被布置在通量闭合磁罩40的外部。
在具有大致长方体或立方体的一般几何形状的组合磁芯10的情况下，通量闭合罩40优选地由三对通量闭合罩40构成，这三对通量闭合罩被布置在磁芯10的相对侧处。参照图3，每个罩40接触(例如通过粘合剂来附接)四个突出构件20，且与中央局部磁芯11间隔开。
优选地，每个通量闭合罩40和与之垂直的其他四个通量闭合罩40通过四个周缘面41接触。参照图3，周缘面41有利地被斜切，即，以倾斜的联接表面朝向磁芯10呈锥度，从而形成优选具有约45°的倾斜表面的截头棱锥体。以这种方式，在磁芯10具有立方体的一般几何形状(如图2所示)的情况下，罩40可以全部以相同的形状实现。
未示出的替代实施例可以提供具有球体的一般几何形状的组合磁芯10。在这种情况下，通量闭合罩40由至少两个相对的球形帽构成，并且每个通量闭合罩接触(例如通过粘合剂来附接)四个不同的突出间隔件20。
图4示出了三个线圈70a、70b、70c，这三个线圈分别缠绕在图1所示的组合磁芯10的三个绕组沟槽2a、2b、2c上。在该实施例中，磁性功率单元100提供一变压器，该变压器包括在相互正交的三个相应轴线A-A、B-B、C-C上被缠绕的三个线圈70a、70b、70c，但是如上所述，取决于缠绕在组合磁芯10周围的一个或多个线圈的数量和布置，磁性功率单元100可以提供不同的装置构造。
在图4中，为使三个线圈70a、70b、70c的布置更加清楚未示出通孔30。缠绕在绕组沟槽2b和2c周围的线圈70b和70c的匝被布置成避开孔30以允许散热管51穿过。
一些实施例可以设想磁性功率单元100是变压器，其具有围绕两个相应绕组沟槽缠绕(即，围绕两个相应轴线布置)的两个线圈以及没有线圈的第三绕组沟槽。此外，围绕第三绕组沟槽缠绕的第三线圈可以为通过围绕另外两个绕组沟槽缠绕的两个线圈形成的上述变压器提供扼流器。
一些实施例可以设想磁性功率单元100是扼流器，其包括被缠绕在三个相应的绕组沟槽中的三个线圈，或者包括围绕两个相应的绕组沟槽被缠绕的两个线圈。
参照图5，其示出了根据本发明的磁性功率单元100的另一实施例。在该实施例中，组合磁芯10由三个不同局部磁芯(包括一中央局部磁芯11和两个侧局部磁芯12)形成，其中，两个侧局部磁芯12中的每个包括四个突出间隔件20。中心局部磁芯11介于两个侧局部磁芯12之间且没有突出间隔件20。与图1至图4所示的实施例不同，该实施例设想两个侧局部磁芯12具有基本平坦的表面，所述基本平坦的表面被构造成在组装时朝向磁芯10的外侧设置。
参照图6，局部磁芯11、12优选地使用辅助元件60a、60b，通过机械连接附件来组装在一起，辅助元件优选地包括一对联接构件60a、60b，每个联接构件具有基本上C形的构造。每个联接构件60a、60b包括第一壁61和两个第二壁62，这两个第二壁从第一壁61的两个相对侧朝向相对于第一壁的正交方向延伸。一联接构件60a、60b的两个第二壁62的端部被构造成与另一联接构件60b、60a的第一壁61扣合(snap)。
在该实施例中，中央局部磁芯11被辅助元件60的六个壁(联接构件60a、60b的第一壁和第二壁)围绕。每个联接构件60a、60b的第一壁61设置有开口63以及被布置在开口63周围的套筒64，所述开口用于使散热管51穿过孔30。套筒64的端部65被构造成当组装组合磁芯10时与侧局部磁芯12的平坦表面扣合。
优选地，每个联接构件60a、60b的壁61、62设置有多个凹口，这些凹口被构造成给多个通道留出开口，以允许中央局部磁芯10与侧局部磁芯12的突出间隔件20之间直接接触。
更优选地，联接构件60a、60b适于提供八个通道，以允许中央局部磁芯10的八个角部中的每个分别与侧局部磁芯12的突出间隔件20中的每个之间直接接触。在该最后的实施例中，每个突出间隔件20优选地设置有座部，座部具有与相应的角部互补的形状。
如图6所示，磁性功率单元100优选地被通量闭合磁罩40围绕，所述通量闭合磁罩优选地由在铁氧体、铁磁材料或聚合物粘合软磁(PBSM)能注射材料中选择的材料制成，更优选地由与制成组合磁芯10相同的材料制成。
在该实施例中，通量闭合罩40优选地由两对通量闭合罩40构成，这两对通量闭合罩40被布置在磁芯10的相对侧处并且相对于侧局部磁罩12正交。每个罩40接触(例如，通过粘合剂附接)四个突出构件20，并且与中央局部磁芯11间隔开。
参照图2、图3、图6和图7，每个通量闭合罩40包括四个凹口42，每个凹口42用于在通量闭合罩40与突出间隔件20接触时提供绕组连接窗口。

Claims (15)

1.一种用于功率电子系统的紧凑型磁性功率单元(100)，包括磁芯(10)，所述磁芯包括分别围绕相互正交的第一交叉轴线、第二交叉轴线和第三交叉轴线(A-A、B-B、C-C)布置的第一绕组沟槽、第二绕组沟槽和第三绕组沟槽(2a、2b、2c)，所述绕组沟槽(2a、2b、2c)中的至少两个中的每个接收被缠绕在所述磁芯(10)周围的至少一个线圈，每个线圈具有至少一匝，其中，所述第一交叉轴线、第二交叉轴线和第三交叉轴线限定提供八个八分圆的正交平面，每个八分圆包括限定突出间隔件(20)的突起，所述突出间隔件(20)通过所述绕组沟槽(2a、2b、2c)而彼此间隔开，
其特征在于
所述磁芯(10)由至少两个不同的局部磁芯形成，所述至少两个不同的局部磁芯通过附件被组装在一起，成为分层构造的组合芯，包括两个侧局部磁芯(12)，每个侧局部磁芯包括四个突出间隔件(20)，
其中，所述磁芯(10)包括与散热装置(50)相关联的通孔(30)，所述散热装置包括导热且不导电的热管(51)，所述热管被布置在所述通孔(30)中并与散热板(52)连通。
2.根据权利要求1所述的紧凑型磁性功率单元(100)，其中，所述组合芯包括介于所述两个侧局部磁芯(12)之间的至少一个附加的中央局部磁芯(11)，所述中央局部磁芯没有突出间隔件。
3.根据前述权利要求中任一项所述的紧凑型磁性功率单元(100)，其中，所述组合芯(10)具有在长方体、立方体或球体中选择的一般几何形状。
4.根据权利要求3所述的紧凑型磁性功率单元(100)，其中，所述局部磁芯(11、12)通过使用辅助元件(60a、60b)的机械连接附件或通过粘合剂被组装在一起。
5.根据任一前述权利要求所述的紧凑型磁性功率单元(100)，其中，所述磁性功率单元由通量闭合磁罩(40)围绕。
6.根据权利要求5所述的紧凑型磁性功率单元(100)，其中，所述磁芯(10)具有在以下形状中选择的一般几何形状：
·长方体，且所述通量闭合罩(40)由两对或三对通量闭合罩构成，其中，每对罩被布置在所述组合磁芯的两个相对侧处，每个罩(40)与四个不同的突出间隔件(20)接触；或
·球形，且所述通量闭合罩(40)由至少两个相对的球形帽构成，并且每个通量闭合罩与四个不同的突出间隔件(20)接触。
7.根据权利要求5或6所述的紧凑型磁性功率单元(100)，其中，每个通量闭合罩(40)和与之垂直的两个或四个通量闭合罩(40)通过周缘面(41)接触。
8.根据权利要求7所述的紧凑型磁性功率单元(100)，其中，所述周缘面(41)是斜切的。
9.根据权利要求7或8所述的紧凑型磁性功率单元(100)，其中，每个通量闭合罩(40)包括四个凹口(42)，用于在所述通量闭合罩(40)与突出间隔件(20)接触时提供绕组连接窗口。
10.根据权利要求1所述的紧凑型磁性功率单元(100)，其为以下任何一种：
·包括在三个相应轴线上被缠绕的三个线圈的变压器；
·包括在两个相应轴线上被缠绕的两个线圈、没有线圈的第三轴线或包括扼流器的变压器；
·包括在三个相应轴线上被缠绕的三个线圈、或者包括在两个相应轴线上被缠绕的两个线圈的扼流器；
·包括三个处在三个轴线的每一个上的线圈的变压器，或者被布置在三个轴线之中的变压器和扼流器的任何组合。
11.根据权利要求5所述的紧凑型磁性功率单元(100)，其中，所述组合磁芯(10)和/或所述通量闭合罩(40)由在铁氧体、铁磁材料或PBM能注射材料中选择的材料制成。
12.根据权利要求1所述的紧凑型磁性功率单元，其中，用于散热的所述通孔(30)垂直于所述第一平面、第二平面或第三平面中的一个平面，并且延伸穿过至少两个局部磁芯(11、12)。
13.根据权利要求1或12所述的紧凑型磁性功率单元(100)，其中，所述热管(51)被设置成与一轴线(A-A)同轴，所述轴线与包含所述至少一个线圈的至少一匝的平面正交，以使得所述热管(51)延伸穿过所述磁芯(10)而捕获所述磁芯中产生的热量。
14.根据权利要求1、12或13所述的紧凑型磁性功率单元(100)，其中，所述热管(51)是填充有低沸点流体的中空管。
15.根据权利要求1、12、13或14所述的紧凑型磁性功率单元(100)，其中，所述热管(51)由具有磁性或非磁性、顺磁性或抗磁性的热塑性或陶瓷材料制成，且所述散热构件(52)包括板。
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