CN115956277A - 用于电气的和/或电子的组件的磁性结构元件 - Google Patents

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Abstract

本发明建议了一种用于电气的和/或电子的组件的磁性结构元件(1)，其中，磁性结构元件(1)包括磁芯(10)和包围磁芯(10)的电导体(6)，其中，在磁芯(10)处布置有桥接元件(20)，其中，桥接元件(20)的至少一部分被电测量导体(30)包围，其中，电测量导体(30)构造用于测量在包围磁芯(10)的电导体(6)中的电流过零。

Description

用于电气的和/或电子的组件的磁性结构元件
技术领域
本发明涉及一种用于电气的和/或电子的组件的磁性结构元件。
背景技术
当前的开关电源、例如有源整流级(所谓的功率因数校正级或PFC级)，用几百kHz的高开关频率运行，以便减小无源部件的构造尺寸。为了同时确保高效，功率半导体被温和地接通。这被称为所谓的“零电压开关”(ZVS)。在保证ZVS的同时，对这些系统的控制是一种巨大的技术挑战。检测扼流圈电流的电流过零，即“电流过零检测”(ZCD)以同时满足这两个要求在此被证实尤为有益。传统的电流测量方法、如电流测量分流可能由于测量电压低和存在干扰而只能非常有限地用于这个目的。
CH 701847A2示出了一种用于检测电流过零的备选的方案。用两个绕组卷绕一个高渗透的芯。一个是有待测量的有效电流并且另一个是感应绕组。在电流过零的区域中，芯没有饱和并且结构元件表现得和传统的变压器一样，这就是说，在感应绕组上检测到经转换的输出电压。一旦负载电路中的电流上升，芯材料就会饱和，并且在感应绕组上的电压就会崩溃。通过这个脉冲可以在电流过零的区域内生成抗干扰能力非常强的信号。合适的评估电路使得能直接在控制硬件中进一步处理这个脉冲
发明内容
按照本发明，建议一种用于电气的和/或电子的组件的磁性结构元件。磁性结构元件包括磁芯和包围该磁芯的电导体。按照本发明，在磁芯处布置有桥接元件，其中，桥接元件的至少一部分被电测量导体所包围，其中，电测量导体构造用于测量在包围磁芯的电导体中的电流过零。
与现有技术相比，按本发明的磁性结构元件的优点是，不需要必须具有两个电隔离的绕组的单独的结构元件用于测量电流过零。取代将ZCD变压器构造成单独的结构元件的是，将这个ZCD变压器集成到已经存在的磁性结构元件中，例如集成到扼流圈或变压器中。为此用高渗透的桥接元件跨接例如可以构造成扼流圈或变压器的磁性结构元件的气隙。将电测量导体，即所谓的感应绕组，围绕高渗透的桥接元件卷绕。磁芯的气隙在此可以是磁性结构元件的磁芯中的不连续的间隙，磁芯由于该间隙而被中断。但气隙也可以是非不连续的所谓的分布式气隙。针对小的负载电流，磁通至少部分流过桥接元件并且不流过气隙。由于桥接元件中的磁通的变化，在这一阶段中在电测量导体中感应出了电压。在电流过零时产生了表征性的电压峰值。如果磁通变大，那么桥接元件就饱和并且磁通流过磁芯的气隙。因此在桥接元件中磁通仅很少变化或没有进一步变化，并且在电测量导体中没有感应出电压或仅感应出非常小的电压。电流过零可以检测为电测量导体上的电压峰值。通过合适的评估电路可以将在电测量导体中感应出的电压信号传送给电子器件的控制单元。
按本发明的磁性结构元件是一种有利地紧凑的结构元件，在该结构元件中集成有用于检测过零的电测量导体。由于根据本发明将电测量导体集成到磁性结构元件中，所以不需要额外卷绕电导体。添加的桥接元件仅有非常小的体积，因而所需的结构空间和成本明显减小。
此外，按本发明的磁性构件具有良好的效率，因为磁芯损耗相比现有技术大大降低。通过按本发明的磁性构件有利地避免了特别是在使用在当前的PFC级中时产生的高的磁芯损耗。PFC级在非常高的开关频率下运行，同时材料双向地运行直至进入深度饱和。由于磁芯损耗相比现有技术降低，在磁性构件中产生的热量也就更少，因而磁性构件必须排出的热量有利地更少，并且因此总体上需要更小的结构空间。
本发明的进一步的有利的设计方案和扩展设计方案通过在从属权利要求中说明的特征实现。
按照一种有利的实施例规定，桥接元件的材料具有大于500、特别是大于1000、优选特别是大于2000的相对磁导率。通过这种高渗透的桥接元件可以有利地良好地通过所述桥接元件跨接磁性结构元件的气隙，因而在电导体中的负载电流小时，磁通流过桥接元件并且没有流过磁性结构元件的气隙。因此在这个阶段中也在电测量导体(感应绕组)中感应出电压。产生了表征电流过零的电压峰值。如果磁通变大，那么桥接元件就饱和并且磁通就流过气隙。因此在电测量导体(感应绕组)中没有感应出或者仅感应出很小的电压。
按照一种有利的实施例规定，磁芯具有轴向和中央的环形开口，并且在磁芯处形成了环形的第一表面和背对该环形的第一表面的环形的第二表面。
按照一种有利的实施例规定，在磁芯中形成了至少一个间隙，其中，借助桥接元件跨接磁芯中的间隙，其中，电测量导体在间隙的区域中包围桥接元件的至少一部分。电测量导体可以有利地良好地布置在间隙的区域中并且至少部分在间隙中延伸。由于磁芯中的不连续的间隙，可以使用简单的扁平的薄板或箔作为桥接元件，其可以跨越间隙地布置到磁芯上。所述间隙然后可以为电测量导线的围绕桥接元件的一个或多个绕组提供足够的空间。同时，桥接元件在间隙的两侧上保持与磁芯接触。
按照一种有利的实施例规定，所述间隙沿轴向并且沿垂直于轴向的径向延伸。
按照一种有利的实施例规定，桥接元件在磁芯处布置在磁芯的环形的第一表面上，特别是安置在磁芯的环形的第一表面上。桥接元件可以有利地良好地例如匹配环形的第一表面并且大面积地贴靠在这个环形的第一表面上，因而建立起了磁芯和桥接元件之间的有利的大面积的接触。
按照一种有利的实施例规定，桥接元件构造成箔或薄板。这样构造的桥接元件是一种有利地简单的和利于成本的构件，其适用于检测电流过零。
按照一种有利的实施例规定，在桥接元件中，在间隙的区域内构造有凹槽，其中，电测量导体延伸穿过桥接元件中的凹槽。因此桥接元件在凹槽的区域内有利地收窄。凹槽将桥接元件例如分为两个接片。在此，电测量导体围绕所述接片中的一个接片卷绕并且在此延伸穿过在桥接元件中的凹槽以及因此形成了用于检测电流过零的感应绕组。第二接片可以仅用于机械稳定并且不具有电磁的功能。
按照一种有利的实施例规定，桥接元件在它被电测量导体包围的区域中收窄。通过桥接元件的收窄的强度可以和电测量导体的匝数一起来设定，在测量导体处的电压信号有多大并且所产生的脉冲有多宽。通过使桥接元件收窄，可以在测量导体中产生一个有利的窄信号并且因此有利地准确地确定了电流过零。
按照一种有利的实施例规定，磁性结构元件还包括包围磁芯的另外的电导体，其中，磁芯与电导体和另外的电导体一起形成了变压器。因此也可以有利地在变压器上借助测量导体确定磁化电流的过零。磁芯因此包括多于一个的承重的绕组，即除了第一电导体外，还有至少一个第二电导体。在合适的拓扑结构中，这还可以在ZVS和控制中带来优势。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并且在接下来的说明书中更为详细地加以阐释。
图1示出了磁性结构元件的一种实施例的示图；
图2示出了磁性结构元件的实施例的桥接元件的俯视图；
图3示出了在平行于轴向的平面中磁性结构元件的实施例的纵截面；
图4示出了在垂直于轴向的平面中在磁芯的高度上磁性结构元件的实施例的横截面；
图5示出了在垂直于轴向的平面中在桥接元件的高度上磁性结构元件的实施例的另一个横截面；
图6示出了测量磁性结构元件1处的电流过零的示例性的测量曲线。
具体实施方式
图1至5示出了磁性结构元件1的一种实施例。磁性结构元件1包括磁芯10和至少一个包围磁芯10的电导体6。导体6围绕磁芯10卷绕。若电导体6围绕磁芯10卷绕，那么磁性结构元件1可以是扼流圈。磁性结构元件1除了电导体6外还可以包括在附图中未示出的另外的电导体，其包围磁芯10。另外的电导体可以卷绕到磁芯10上。若除了第一电导体6外还设有另外的电导体，那么磁性结构元件1可以构造成变压器。
磁芯10例如构造成环或超环面的形式。环可以如在实施例中那样构造成圆环。但环例如也可以构造成有角的环。磁芯10具有轴向A。磁芯10具有中央的环形开口18。在磁芯10处构造有环形的第一表面11和环形的第二表面12。环形的第一表面11背对环形的第二表面12。环形的表面11、12环形地围绕中央的环形开口18延伸。在图中所示的实施例中，环形表面11、12被四个间隙15打断。环形表面11、12因此并不完全环绕中央的环形开口18，而是在间隙15处有中断部。环形表面11、12沿轴向A通过磁芯10的高度彼此间隔开。环形表面11、12在这个实施例中构造成平坦的并且例如构造成彼此平面平行。环形表面11、12彼此是全等的。环形表面11、12沿轴向A限定超环面状构造的磁芯10。
磁芯10例如可以由铁氧体制成，构造成切带磁芯或铁片。磁芯10具有低的有效磁导率。如附图所示，磁芯10的磁导率可能由于一个或多个不连续的间隙15降低。磁芯10中的间隙15形成了磁芯10的气隙，气隙降低了磁芯10的磁导率。在附图所示的实施例中，在磁芯10中构造有四个间隙15。间隙15中断磁芯10。在本实施例中，间隙15沿轴向A并且分别沿垂直于轴向A的径向R面状地延伸。
不过磁芯10的磁导率也可以例如通过所谓的分布式气隙而降低，分布式气隙没有如在附图所示的实施例中那样构造成磁芯10中的不连续的间隙15。在这种具有分布式气隙的磁芯10中，磁导率本身就低。这种磁芯10可以例如构造成粉芯，粉芯由大量彼此分开的铁磁颗粒构成并且因此形成了分布式气隙。带有分布式气隙的磁芯可以例如由铝硅铁粉、MPP、羰基铁粉或铁粉形成。
除了磁芯10外，磁性结构元件1还包括电导体6。该电导体6例如被卷绕到磁芯10上并且在此包围磁芯10一圈或多圈。电导体6可以与磁芯10一起例如形成环状线圈，环状线圈例如也可以称为圆环线圈或环形线圈。电导体6例如构造成能导电的金属线，例如构造成绝缘铜线。电流流过电导体6，借助桥接元件20和电测量导体30确定电流的电流过零。电流过零在此指的是这样一个时间点，在该时间点上，通过电导体6的电流IL变换符号。因此电流IL中伴随符号变换的零位指的是电流过零。
此外，除了电导体6外，磁性结构元件1还可以包括在图中未示出的另外的电导体。另外的电导体也可以例如卷绕到磁芯10上并且在此包围磁芯10一圈或多圈。另外的电导体例如也构造成能导电的金属线，例如构造成绝缘铜线。磁芯10、电导体6和另外的电导体可以共同形成变压器。
如图1所示那样，磁性结构元件1还包括桥接元件20和电测量导体3。在实施例中，电测量导体30包围桥接元件20的一部分。电测量导体30为此围绕桥接元件20的一部分卷绕。在本实施例中，电测量导体30包围桥接元件20的所述部分一圈。不过电测量导体30也可以包围桥接元件20的所述部分多圈。如果桥接元件20中的磁通发生变化，那么就会在电测量导体30中感应出电压。
桥接元件20布置在磁芯10处。桥接元件30在此例如直接或间接地贴靠在磁芯10上。桥接元件20为磁通提供额外的磁通路径并且因此跨接磁芯10的气隙。桥接元件20因此形成了用于磁通的磁通旁路，该磁通旁路在负载电流下形成在电线6中。桥接元件20具有高的磁导率，因而磁芯10的气隙可以借助桥接元件20进行跨接。为此，桥接元件20例如由相对磁导率大于500、特别是大于1000、优选特别是大于2000的材料构成。桥接元件20例如可以由铁氧体构成。
桥接元件20可以例如构造成箔或薄板。与磁芯10的横截面相比，桥接元件20的横截面典型地小。桥接元件20沿轴向A的厚度可以例如小于1.5mm、例如为1mm。桥接元件20的几何尺寸必须确保适当的机械稳定性。通过桥接元件20的被电测量导体30包围的部分的横截面积，可以和电测量导体30的匝数一起来设定，在电测量导体30处的电压信号有多大并且所产生的脉冲有多宽。
在附图所示的实施例中，在环形芯10中构造有至少一个间隙15。桥接元件20被这样布置在磁芯10处，使在环形芯10中的间隙15通过桥接元件20跨接。在本实施例中，桥接元件20具有第一接触区域21、第二接触区域22和布置在第一接触区域21和第二接触区域22之间的桥接区域23。第一接触区域21和第二接触区域22安置在磁芯10上。桥接元件20的桥接区域23布置在间隙15的区域中并且没有安置在磁芯20上。桥接元件20的桥接区域23从第一接触区域21起经由间隙15地延伸到第二接触区域22。桥接元件20因此将磁芯10的两个被间隙15分开的分区相互连接起来。桥接元件20例如沿垂直于径向R和垂直于轴向A的方向延伸经过间隙15。
桥接元件20的形状可以如在附图所示的实施例中那样与磁芯10的形状相匹配。在这个具有带环形表面11、12的磁芯的实施例中，桥接元件20也构造成环形节段的形式。因此桥接元件20可以有利地良好地例如安置到磁芯10上的环形的第一表面11上并且桥接元件的接触区域21、22与环形的第一表面11大面积接触。
如图所示，桥接元件20在桥接元件跨接间隙15的区域中收窄地构造。因此与第一接触区域21和/或第二接触区域22相比，桥接区域23具有收窄的横截面。桥接元件20被这样布置在磁芯10上，使得伴随横截面收窄的区域正好位于间隙15上方。
在这个实施例中，在桥接元件20中构造有凹槽25。凹槽25沿轴向A延伸穿过桥接元件20。凹槽25将桥接元件20的桥接区域23在此分成两个接片26。电测量导体30延伸穿过凹槽25。测量导体30在这个实施例中这样穿过凹槽25，使得电测量导体30围绕接片26中的一个接片卷绕并且因此包围这个接片。桥接元件20也可以具有多个凹槽25和接片26。但桥接元件20也可以不具有凹槽25。
在附图所示的实施例中，桥接元件20被布置在磁芯10的环形的第一表面11上。桥接元件20和因此附加的磁通路径的布置原则上可以在磁芯10的所有的侧面处进行。要注意的仅在于，由桥接元件形成的附加路径的阻抗处在气隙阻抗的数量级中。因此确保了，在低电流时，有相当一部分磁通在桥接元件20中的附加的路径上流动并且因此可以生成一重要的信号。磁芯10和桥接元件20可以在同一道工序中制造，例如在压制磁芯10时制造。在这样的实施例中，磁芯10与桥接元件20一体地构造。因此可以有利地节省磁芯10处的桥接元件20的安装成本并且可以有利地将磁性构件1设计得紧凑和稳定。
如果在磁芯10中没有形成不连续的间隙15作为磁芯10的气隙，而是磁芯10具有分布式气隙，这就是说，磁芯10本身构造成相应地具有低渗透率，那么可以将具有电测量导线30的高渗透的桥接元件20布置在这样的磁芯10上。在这样构造的磁性结构元件1中，磁通针对小的负载电流也流过高渗透的桥接元件20并且因此在电测量导体30中产生了一个电压，即所谓的感应电压。一旦桥接元件20饱和，在电测量导体中就不再会感应出电压。
电测量导体30包围桥接元件20。为此，测量导体30例如围绕桥接元件20的一部分卷绕。电测量导体30为此可以围绕桥接元件20的所述部分卷绕一圈。但电测量导体30也可以围绕桥接元件20的所述部分卷绕多圈。电测量导体30布置在间隙15的区域中。测量导体30在间隙的区域中围绕桥接元件20的一部分，桥接元件20在那里跨接磁芯10中的间隙15。在这个区域中，测量导体30围绕桥接元件20的所述部分卷绕。测量导体在此可以如在附图所示的实施例中那样部分布置在间隙15中。
测量导体30如图所示穿过凹槽25地围绕桥接元件20的一部分、特别是围绕桥接元件20的接片26布置、特别是卷绕。电测量导体30构造成能导电的金属线并且可以例如构造成绝缘铜线。
电测量导体30例如也被称为感应绕组。电测量导体30构造用于测量围绕环形芯10的电导体6中的电流过零。针对电导体6中小的负载电流，磁通由于较小的磁阻抗而至少部分流过桥接元件20并且没有流过气隙。由于桥接元件20中的磁通的改变，在这个阶段中在电测量导体30中感应出了电压。在电流过零时产生了表征性的电压峰值。如果磁通变大，那么桥接元件20就饱和并且磁通流过磁芯10的气隙。因此在桥接元件20中磁通仅很小地变化或没有进一步变化并且在电测量导体30中没有感应出电压或仅感应出小的电压。通过合适的评估电路可以将在电测量导体30中感应出的电压信号传送给电子器件的控制单元。
图6示出了在磁性结构元件1处的电流过零的示例性的测量曲线，此时，在围绕磁芯1卷绕的电导体6处施加矩形电压UL并且测量围绕桥接元件20卷绕的电测量导线30处的电压UM。同时测量电导体6中的电流IL。电流IL是交替的，即变换电流方向并且交替地呈现出正值和负值。电流过零在此指的是这样一个时间点，在该时间点上，流过电导体6的电流IL变换符号。在电测量导线30处的电压UM表明在电流IL的过零的范围内的表征性的峰值。
当然，另外的实施例和所示的实施例的混合形式也是可能的。

Claims (10)

1.用于电气的和/或电子的组件的磁性结构元件(1)，其中，所述磁性结构元件(1)包括磁芯(10)和包围磁芯(10)的电导体(6)，其特征在于，在磁芯(10)处布置有桥接元件(20)，其中，桥接元件(20)的至少一部分被电测量导体(30)包围，其中，电测量导体(30)构造用于测量在包围磁芯(10)的电导体(6)中的电流过零。
2.根据权利要求1所述的磁性结构元件，其特征在于，所述桥接元件(20)的材料具有大于500、特别是大于1000、优选特别是大于2000的相对磁导率。
3.根据前述权利要求中任一项所述的磁性结构元件，其特征在于，所述磁芯(10)具有轴向(A)和中央的环形开口(18)，并且在所述磁芯(10)处形成了环形的第一表面(11)和背对所述环形的第一表面(11)的环形的第二表面(12)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的磁性结构元件，其特征在于，在所述磁芯(10)中形成了至少一个间隙(15)，其中，借助所述桥接元件(20)跨接在所述磁芯(10)中的间隙(15)，其中，电测量导体(30)在间隙(15)的区域中包围所述桥接元件(20)的至少一部分。
5.根据权利要求3和4所述的磁性结构元件，其特征在于，所述间隙(15)沿所述轴向(A)并且沿垂直于所述轴向(A)的径向(R)延伸。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的磁性结构元件，其特征在于，所述桥接元件(20)在所述磁芯(10)处布置在所述磁芯(10)的环形的第一表面(11)上，特别是安置在所述磁芯(10)的环形的第一表面(11)上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的磁性结构元件，其特征在于，所述桥接元件(20)构造成箔或薄板。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的磁性结构元件，其特征在于，在所述桥接元件(20)中，在所述间隙(15)的区域内构造有凹槽(25)，其中，所述电测量导体(30)延伸穿过在所述桥接元件(20)中的凹槽(25)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的磁性结构元件，其特征在于，所述桥接元件(20)在它被所述电测量导体(30)包围的区域中收窄。
10.根据前述权利要求中任一项所述的磁性结构元件，其特征在于，所述磁性结构元件(1)还包括包围所述磁芯(10)的另外的电导体，其中，所述磁芯(10)与所述电导体(6)和另外的电导体一起形成了变压器。
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JPH10233316A (ja) * 1997-02-19 1998-09-02 Hitachi Ltd 変圧器の偏磁検出素子及び偏磁評価装置
CH701856B1 (de) 2009-09-17 2014-01-31 Eth Zuerich Verfahren zum Ansteuern einer aktiven Wandlerschaltung und korrespondierende Schaltung.
CH704267B8 (de) * 2010-12-23 2015-05-29 Eth Zürich Eth Transfer Vorrichtung zur Messung der Flussdichte im Magnetkreis von Mittelfrequenz-Hochleistungstransformatoren.
EP2952997B1 (de) * 2014-06-06 2017-02-01 Siemens Aktiengesellschaft Messanordnung zum Erfassen eines magnetischen Gleichflusses im Kern eines Transformators

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