CN110520946B - 线圈结构元件，线圈结构元件复合件和用于制造线圈结构元件的方法 - Google Patents

线圈结构元件，线圈结构元件复合件和用于制造线圈结构元件的方法 Download PDF

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Abstract

线圈结构元件(1)，具有：‑杯形件(10,20)，‑尤其软磁性的核芯(40)，‑围绕核芯(40)缠绕的电导体(41)，‑盖板(50)，其封闭杯形件(10,20)，以及电联接触头(60)，其与电导体(41)的端部电接触，‑其中核芯(40)和电导体(41)布置在杯形件(10,20)中，且‑杯形件(10,20)以浇铸材料(15)填充。

Description

线圈结构元件，线圈结构元件复合件和用于制造线圈结构元 件的方法
技术领域
本发明涉及一种线圈结构元件、一种线圈结构元件复合件和一种用于制造线圈结构元件的方法。
发明内容
本发明基于如下任务，提供一种线圈结构元件、一种线圈结构元件复合件和一种用于制造线圈结构元件的方法供使用，其在线圈结构元件的小的结构形式的情形中能够实现线圈结构元件的尽可能良好的排热。
本发明通过线圈结构元件、线圈结构元件复合件和用于制造线圈结构元件的方法解决该任务。
根据本发明的线圈结构元件在最简单的情况中形成带有限定的电感系数的各个电线圈(也可称为扼流线圈(Drossel))。就此而言同样参考有关的专业文献。根据本发明的线圈结构元件也可形成多个电线圈，例如三个电线圈，其例如经由共同的软磁性的核芯缠绕且因此磁性地耦合。
根据本发明的线圈结构元件具有杯形件。
根据本发明的线圈结构元件另外具有尤其软磁性的核芯。核芯可为铁磁性的核芯。
根据本发明的线圈结构元件另外具有至少一个带有一定数量的绕组(例如在1和100个绕组之间)的围绕核芯缠绕的电导体。根据本发明的线圈结构元件可具有另外的围绕(相同的)核芯缠绕的电导体，其例如围绕核芯的不同的圆形部段缠绕。每个导体可在此形成电线圈。
根据本发明的线圈结构元件另外具有盖板，其封闭杯形件，例如覆盖杯形件的开口。
根据本发明的线圈结构元件另外具有电气联接触头，其与一个或多个电导体的端部电接触。联接触头用于将线圈结构元件联接到线圈外围处，例如用于将线圈结构元件联接到仪器或电路板(Leiterplatte)的从属的电触头处。联接触头可例如构造为螺旋连接部。
核芯和一个或多个电导体布置在杯形件内。
杯形件部分地或完全地以灌封材料(Vergussmasse，有时称为填料)填充，尤其如此，使得核芯和一个或多个电导体完全地由灌封材料包围。
在一个实施方式中核芯是环形核芯。
在一个实施方式中，线圈结构元件具有一个或多个电绝缘薄膜，其部分地或完全地覆盖杯形件的内表面或杯形件内部。电绝缘薄膜可例如覆盖杯形件底部。
在一个实施方式中，灌封材料含有聚氨酯、导热的填充材料和硬化剂和/或氧化铝粉末。
在一个实施方式中，杯形件由塑料或由金属、尤其铝组成。
在一个实施方式中，杯形件圆柱形地构造或具有圆柱形的孔穴，电导体和核芯插入到其中。
在一个实施方式中，杯形件具有面型的或平坦的底板和例如圆柱形的套筒，其中底板和套筒符合规定地接合地形成杯形件。
在一个实施方式中，线圈结构元件具有(冷却)销，其中销插入穿过核芯的开口，其中核芯、电导体和销布置在杯形件中且借助于灌封材料灌封。销例如由金属组成。电绝缘薄膜可围绕销缠绕，以便使销与电导体或绕组电绝缘。
在一个实施方式中，销具有固定器件，其构造用于机械地固定线圈结构元件在电路板处和/或冷却体处。
在一个实施方式中，线圈结构元件具有另外的电导体，其围绕共同的核芯缠绕。例如，线圈结构元件可总体上具有三个电导体，其分别形成绕组。线圈结构元件具有相应地另外的电联接触头，其与另外的电导体的从属的端部电接触。例如，线圈结构元件可形成三个线圈，从而总体上存在六个电联接触头(每线圈两个)。
在一个实施方式中，盖板构造为电路板，其中在电路板上形成有导体轨道，其将电联接触头与一个或多个电导体的端部电连接。
本发明另外涉及线圈结构元件复合件，其具有大量线圈结构元件、例如三个线圈结构元件和各个杯形件基体，其中相应的线圈结构元件的杯形件构造在杯形件基体中或借助于杯形件基体构造。
在一个实施方式中，杯形件基体如此构造，使得其形成冷却体。
本发明另外涉及一种用于制造线圈结构元件和/或线圈结构元件复合件的方法。方法具有如下步骤：围绕尤其软磁性的核芯缠绕至少一个电导体，将围绕核芯缠绕的电导体和核芯(和若有可能销和电绝缘薄膜)插入到杯形件中，以灌封材料填充杯形件，以盖板封闭杯形件，且使电导体的端部设有电联接触头。
在一个实施方式中，以灌封材料填充杯形件具有如下步骤：在例如45分钟期间加热电导体、核芯和杯形件(和若有可能销和电绝缘薄膜)到第一温度上，以灌封材料灌封杯形件，加热电导体、核芯、杯形件和灌封材料(和若有可能销和电绝缘薄膜)到第二温度上，在第一持续时间期间保持第二温度，加热电导体、核芯、杯形件和灌封材料(和若有可能销和电绝缘薄膜)到第三温度上，且在第二持续时间期间保持第三温度。第一温度可例如处于78℃和82℃之间的温度范围中，第二温度可例如同样处于78℃和82℃之间的温度范围中，且第三温度可例如处于108℃和112℃之间的温度范围中。第一持续时间可例如为90分钟且第二持续时间可例如同样为90分钟。
在一个实施方式中，以灌封材料填充杯形件具有如下步骤：以氧化铝粉末填充杯形件，摇动杯形件和/或填塞氧化铝粉末，且以密封介质(Siegelmedium)密封(Versiegeln)氧化铝粉末的表面。
在一个实施方式中，电联接触头的相应的位置取决于线圈的装入情况来选择。
根据本发明，一个或多个传统的扼流线圈分别通过核芯和一个或多个围绕核芯缠绕的电导体形成地插入到杯形件中，其例如由底板和塑料柱体形成。在杯形件的中间，销可为了更好的热输出插入。在一个或多个扼流线圈下面或围绕其可布置有电绝缘薄膜。电触头的定位可以可变地设计。
备选于塑料杯形件，也可使用深拉的铝杯形件，其能够实现经由外壳和内部芯轴的排热。通过该封入，给出提高的机械强度和更好的排热。
在制造的情形中，在将部件加热到最佳80℃上后，例如在真空下将由聚氨酯与导热的填充材料与硬化剂组成的混合物灌封到杯形件中。通过紧接着进一步调温到80℃上持续90分钟且紧接着110℃持续90分钟实现硬化。该方法的优点是，扼流线圈核芯不断裂。通过总结构的不同的材料的不同的膨胀系数决定地，通常由于运行所引起的温度上升可导致裂缝。
通过导热的灌封，热输出相对于传统的环形核芯扼流线圈提高。基于此，扼流线圈的结构大小可下降且由此提供基本上更高的功率密度。
此外，电触头固定在限定的部位处。定位的触头能够实现如下，扼流线圈借助于螺旋连接部直接与功率电路板相连接。通过旋接，避免柔性线缆的焊接和因此待接触的绞合线的混淆危险。由此可最小化空间需求和接触电阻且得到更好的EMV值。
用于使用作为灌封材料的聚氨酯的备选方案是氧化铝粉末的使用。在该变型方案中，氧化铝粉末在持续的摇动下倾翻到杯形件中。紧接着，表面必须例如以硬灌封封闭，因此粉末保持压制。
借助于本发明得到如下优点：更小的结构形式，与其相联系的高的功率密度，通过旋接到功率电路板处的联接，改善的排热，改善的EMV性质，成本适宜的制造和反极性保护。
附图说明
本发明随后详细地参考图纸来描述。在此：
图1示出了根据第一实施方式的根据本发明的线圈结构元件的分解视图，
图2示出了根据另一实施方式的根据本发明的线圈结构元件的分解视图，且
图3示出了根据本发明的线圈结构元件复合件的分解视图。
具体实施方式
图1示出了根据第一实施方式的根据本发明的线圈结构元件1的分解视图。
线圈结构元件1具有圆柱形的塑料杯形件，其由塑料底板10和塑料套筒20形成。
线圈结构元件1具有铁磁性的环形核芯40，其中线圈结构元件的电导体41围绕核芯40缠绕。
线圈结构元件1具有两个电联接触头60，其经由电路板50的导体轨道51与电导体41的端部电连接。电导体41的端部与电路板50在合适的贯通开口处焊接。在线圈结构元件1的准备就绪的状态中，电路板50封闭杯形件，也就是说电路板50同时形成用于杯形件的盖板。
线圈结构元件1另外具有铜销30，其插入穿过环形核芯40的开口。
线圈结构元件1另外具有电绝缘薄膜70,80。圆柱形的薄膜70覆盖杯形件的底板10且矩形的薄膜80围绕销30缠绕。
在线圈结构元件1的准备就绪的状态中，核芯40、电导体41、销30和薄膜70,80布置在杯形件中，其中杯形件以灌封材料15填充。灌封材料15含有聚氨酯、导热的填充材料和硬化剂。备选地，灌封材料可含有氧化铝粉末。
销30具有固定器件，其构造用于将线圈结构元件1机械地固定在电路板处。
线圈结构元件1可用作扼流线圈且在其电联接触头60之间具有限定的电感系数。
线圈结构元件1可如下制造。
如在图1中呈现的，电导体41围绕核芯40缠绕。电绝缘薄膜70,80合适地布置且铜销30插入穿过核芯40的开口且紧接着与底板10旋接。然后，底板10和套筒20彼此连接，例如通过底板10以及固定在其处的铜销30和核芯40和包围核芯40的绕圈41作为复合件从下面移动到套筒20中。底板10和套筒20可例如借助卡锁连接彼此相连接。
此时实现线圈结构元件1的调温。在将部件加热到最佳80℃上后，在真空下，由聚氨酯与导热填充材料与硬化剂组成的混合物灌封到如上面描述的填充的杯形件中。通过紧接着进一步调温到80℃上持续90分钟且紧接着110℃持续90分钟实现硬化。
紧接着，杯形件可以以盖板或电路板50封闭，且电导体41的端部可与电联接触头60电接触，通过电导体41的端部与盖板或电路板50的相应的焊点焊接。该步骤也可在调温之前实现。
图2示出了根据另一实施方式的根据本发明的线圈结构元件1’的分解视图。
在线圈结构元件1’的该实施方式中，除了电导体41(在此称为41_1)以外，设置有两个另外的电导体41_2和41_3，它们同样围绕核芯40缠绕。相应地，设置有另外的电联接触头60，其与另外的电导体41_2,41_3的从属的端部借助于电路板或盖板50电接触。
来自图1的电绝缘薄膜70,80在来自图2的实施方式的情形中未呈现，然而也可在该实施方式的情形中存在。
线圈结构元件的电气等价电路图在下面呈现。
此外，同样参考对于图1的实施方案，以便避免重复。
图3示出了根据本发明的线圈结构元件复合件2的分解视图。
线圈结构元件复合件2具有三个线圈结构元件1，如其原则上已经在图1中呈现的。
线圈结构元件复合件2具有由各个杯形件基体-底板11和各个杯形件基体-套筒21形成的各个杯形件基体，其中相应的线圈结构元件1的杯形件通过杯形件基体11,21形成。对此，杯形件基体-基板11和杯形件基体-套筒21具有相应的圆柱形的孔穴，其用于容纳相应的部件40,41,70,80。
连接销12用于销接杯形件基体-基板11在杯形件基体-套筒21处。
线圈结构元件复合件2降低了制造和材料成本，一旦需要大量线圈结构元件。

Claims (17)

1.一种线圈结构元件(1,1')，具有
- 杯形件，
- 核芯(40)，
- 围绕所述核芯(40)缠绕的电导体，
- 盖板(50)，其封闭所述杯形件，和
- 电联接触头(60)，其与所述电导体的端部电接触，
- 其中，所述核芯(40)和所述电导体布置在所述杯形件中，且
- 所述杯形件以灌封材料(15)填充，
- 其中所述线圈结构元件(1)具有电绝缘薄膜，其至少部分地覆盖所述杯形件内部，
- 所述线圈结构元件(1,1')具有销(30)，其中所述销(30)插入穿过所述核芯(40)的开口，其中所述核芯(40)、所述电导体和所述销(30)布置在所述杯形件中，其中所述电绝缘薄膜围绕所述销(30)缠绕。
2.根据权利要求1所述的线圈结构元件(1,1')，其特征在于，
- 所述核芯(40)是环形核芯。
3.根据前述权利要求中任一项所述的线圈结构元件(1,1')，其特征在于，
- 所述灌封材料(15)含有聚氨酯、导热的填充材料和硬化剂且/或含有氧化铝粉末。
4.根据权利要求1或2所述的线圈结构元件(1,1')，其特征在于，
- 所述杯形件由塑料或由铝组成。
5.根据权利要求1或2所述的线圈结构元件(1,1')，其特征在于，
- 所述杯形件圆柱形地构造。
6.根据权利要求1或2所述的线圈结构元件(1,1')，其特征在于，
- 所述杯形件具有底板(10)和套筒(20)。
7.根据权利要求1或2所述的线圈结构元件(1,1')，其特征在于，
- 所述销(30)具有固定器件，其构造用于将所述线圈结构元件(1,1')机械地固定在电路板处和/或在冷却体处。
8.根据权利要求1或2所述的线圈结构元件(1')，其特征在于，
- 所述线圈结构元件(1')具有：
- 另外的电导体，其围绕所述核芯(40)缠绕，和
- 另外的电联接触头，其与所述另外的电导体的从属的端部电接触。
9.根据权利要求1或2所述的线圈结构元件(1,1')，其特征在于，
- 所述盖板(50)构造为电路板，其中在所述电路板上形成有导体轨道(51)，其将所述电联接触头(60)与所述电导体的端部电连接。
10.根据权利要求1所述的线圈结构元件(1,1')，其特征在于，
- 所述核芯(40)为软磁性的。
11.一种线圈结构元件复合件(2)，具有：
- 大量根据前述权利要求中任一项所述的线圈结构元件(1,1')，和
- 单个杯形件基体(11,21)，其中相应的所述线圈结构元件(1)的杯形件构造在所述杯形件基体(11,21)中或借助于所述杯形件基体(11,21)构造。
12.根据权利要求11所述的线圈结构元件复合件，其特征在于，
- 所述杯形件基体(11,21)如此构造，使得其形成冷却体。
13.一种用于制造线圈结构元件(1,1')的方法，带有如下步骤：
- 将电导体围绕核芯(40)缠绕，
- 将围绕所述核芯(40)缠绕的电导体和所述核芯(40)插入到杯形件中，
- 以灌封材料(15)填充所述杯形件，
- 以盖板(50)封闭所述杯形件，且
- 使所述电导体的端部设有电联接触头(60)，
- 其中以灌封材料(15)填充所述杯形件具有如下步骤：
- 将所述电导体、所述核芯(40)和所述杯形件加热到第一温度上，
- 以灌封材料(15)灌封所述杯形件，
- 将所述电导体、所述核芯、所述杯形件和所述灌封材料(15)加热到第二温度上，
- 在第一持续时间期间保持所述第二温度，
- 将所述电导体、所述核芯(40)、所述杯形件和所述灌封材料(15)加热到第三温度上，
- 在第二持续时间期间保持所述第三温度。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，
- 以浇铸材料(15)填充所述杯形件具有如下步骤：
- 以氧化铝粉末填充所述杯形件，
- 摇动所述杯形件和/或填塞所述氧化铝粉末，且
- 以密封介质密封所述氧化铝粉末的表面。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，
- 取决于所述线圈结构元件(1,1')的装入情况选出所述电联接触头(60)的位置。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，
- 所述核芯(40)为软磁性的。
17.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，
- 所述线圈结构元件(1,1')是根据权利要求1至10中任一项所述的线圈结构元件。
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