CN208637267U - 冷却式电感器组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种冷却式电感器组件，该冷却式电感器组件包括至少一个线圈(2)和冷却装置，该冷却装置用于冷却至少一个线圈，该冷却装置对于每个线圈包括至少一个冷却元件(41、42)。冷却装置的每个冷却元件(41、42)为布置成用于冷却相应的线圈的均匀元件，并且冷却装置的每个冷却元件包括至少一个液体冷却通道(541、542)，至少一个液体冷却通道布置成用于液体冷却剂流。每个冷却元件与相应的线圈以冷却接触角(α_o、α_i)进行冷却接触，限定冷却接触角(α_o、α_i)的半线从线圈(2)的中心线处开始并且垂直于线圈的中心线。每个冷却元件的冷却接触角(α_o、α_i)大于或等于200°。

Description

冷却式电感器组件

技术领域

本实用新型涉及冷却式电感器组件。

背景技术

已知用液体冷却元件来冷却电感器组件的线圈。在公开WO2011039417A1中公开了这样的冷却式电感器组件中的一种冷却式电感器组件，该公开WO2011039417A1教示了提供一种冷却组件，其中，该冷却组件对于每个线圈具有至少三个冷却元件，冷却元件中的每个冷却元件包括至少两个冷却液体连接件。

上述公开中描述的冷却式电感器组件中的问题是与获得的冷却能力有关的冷却装置的复杂性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种冷却式电感器组件，该冷却式电感器组件能够解决上述问题。本实用新型的目的是通过下面描述的冷却式电感器组件来实现的。

本实用新型提供了一种冷却式电感器组件，该冷却式电感器组件包括至少一个线圈和冷却装置，冷却装置用于冷却至少一个线圈，冷却装置对于每个线圈包括至少一个冷却元件，冷却装置的每个冷却元件为被布置成用于冷却相应的线圈的均匀元件，并且冷却装置的每个冷却元件包括至少一个液体冷却通道，至少一个液体冷却通道布置成用于液体冷却剂流，并且每个冷却与相应的线圈以冷却接触角α_o、α_i进行冷却接触，限定冷却接触角α_o、α_i的半线从线圈的中心线处开始并垂直于线圈的中心线，其特征在于，每个冷却元件的冷却接触角α_o、α_i大于或等于200°。

本实用新型基于使每个冷却元件与相应的线圈处于至少200°的大的冷却接触角，该冷却元件为均匀元件。

根据本实用新型的冷却式电感器组件的优点是该冷却式电感器组件的冷却装置的简单性和大的有效冷却面积。此外，根据本实用新型的冷却式电感器组件的与冷却装置的效率有关的成本较低。

附图说明

现在将结合优选实施方式并参照附图对本实用新型进行更详细地描述，在附图中：

图1示出了根据本实用新型的实施方式的冷却式电感器组件；

图2A示出了图1的电感器组件的一个线圈和适于冷却线圈的冷却元件；

图2B示出了图1的电感器组件的内部冷却元件；

图2C示出了图1的电感器组件的中间冷却元件；

图3A至图3H示出了沿着在使用情况下平行于线圈的中心线的方向观察的根据各种实施方式的冷却元件；

图4A和图4B示出了冷却元件的液体冷却通道的替代性形式；

图5A至图5C示出了不同冷却元件的冷却液体连接件；

图6示出了一个实施方式，其中，冷却装置对于每个线圈仅包括一个冷却元件；以及

图7示出了一个实施方式，其中，冷却元件除了冷却线圈之外还适于冷却电感器组件的汇流条。

具体实施方式

图1示出了根据本实用新型的实施方式的冷却式电感器组件，该冷却式电感器组件包括三个线圈2和冷却装置，该冷却装置用于冷却相关线圈2。电感器组件为三相电感器组件。每个线圈2包括多个线圈匝。每个线圈匝绕线圈2的中心线卷绕，中心线为假想中心线。当沿着中心线的方向观察时，每个线圈的横截面呈大致椭圆形形状。每个线圈2的中心线以线性的方式延伸。所有三个线圈2的中心线彼此平行。

每个线圈2是带状线圈。在这种情况下，带状线圈是指其导体的横截面的宽度是其厚度的至少两倍的线圈，该宽度是相对于厚度的垂直尺寸。线圈2由铜制成。在替代性实施方式中，线圈由铝制成。在根据本实用新型的冷却式电感器组件中，可以使用具有就其横截面而言为环形导体的线圈来代替带状线圈。

冷却装置对于每个线圈2包括两个冷却元件，冷却元件中的一个冷却元件为内部冷却元件41并且第二个冷却元件为中间冷却元件42。每个冷却元件适于冷却相应的线圈2并且每个冷却元件包括两个液体冷却通道，每个液体冷却通道适用于液体冷却剂流。内部冷却元件41的液体冷却通道由附图标记541表示，并且中间冷却元件42的液体冷却通道由附图标记542表示。

在冷却式电感器组件的使用情况下，冷却剂在每个冷却元件41和42的液体冷却通道中流动。冷却的电感器组件包括用以建立液体冷却剂的流动的泵。泵在图中未示出。冷却式电感器组件可以在没有液体冷却剂的情况下销售，由此待销售的电感器组件不包含液体冷却剂，而是液体冷却剂在冷却式电感器组件投入使用之前被添加到液体冷却通道中。

每个冷却元件以大于200°的冷却接触角与相应的线圈2冷却接触。确定冷却接触角的半直线开始于线圈2的中心线并垂直于线圈2的中心线。在冷却接触中，热量通过传导从线圈传递至冷却元件。

每个冷却元件41和42由铝制成。在替代性实施方式中，电感器组件的冷却装置中的至少一个冷却元件包括以下材料中的一种或更多种：铜、铝和石墨。每个冷却元件的表面的热导率至少为150W/(K·m)，冷却元件与相应的线圈通过每个冷却元件的表面进行冷却接触。可以通过合适的涂层来增强冷却元件的表面的热导率。在实施方式中，每个冷却元件包括至少一个热管换热器。

图2A示出了图1的电感器组件的一个线圈2以及冷却元件41和42，冷却元件41和42适于冷却一个线圈2。图2A中的观察方向平行于线圈2的中心线。图2B示出了图1的电感器组件的与电感器组件的其他部分分离的内部冷却元件41。图2C示出了图1的电感器组件的与电感器组件的其他部分分离的中间冷却元件42。内部冷却元件41的横截面和中间冷却元件42的横截面两者呈大致U形。

在图2A中标出了内部冷却元件41和中间冷却元件42的冷却接触角。内部冷却元件41在沿着线圈2的中心线的法向矢量的方向观察时定位在线圈2的内部部分21内。换句话说，线圈2的所有线圈匝在沿着线圈2的中心线的法向矢量观察时在内部冷却元件41的外部。内部冷却元件41与相应的线圈2的内部部分21以约250°的内部冷却接触角α_{i_41}进行冷却接触。

电感器组件包括部分地安置在线圈2内的电感器芯6。在实施方式中，电感器芯是由变压器片组成的铁芯。内部冷却元件41适于冷却电感铁芯6，为此目的，内部冷却元件41的内表面与电感铁芯6冷却接触。

如图2B中所观察到的，内部冷却元件41的内角β₄₁₁和β₄₁₂是未被倒圆的90°角。由于电感铁芯6的横截面呈矩形，因此选择了所讨论的形状。然而，内部冷却元件41的外表面成形为平滑地弯曲，使得内部冷却元件41与线圈2之间的冷却接触将尽可能高效。

中间冷却元件42在沿着线圈2的中心线的法向矢量观察时定位在线圈2的线圈匝之间。内部冷却元件41在沿着线圈2的中心线的法向矢量的方向观察时定位在比中间冷却元件42更靠内的位置，中间冷却元件42与相应的线圈2的内部部分21以外部冷却接触角α_{o_42}进行冷却接触，并且中间冷却元件42与相应的线圈2的外部部分22以内部接触角α_{i_42}进行冷却接触。外部冷却接触角α_{o_42}为约250°，内部冷却接触角α_{i_42}为约235°。

图3A至图3H示出了当沿着在使用情况下平行于线圈的中心线的方向观察时的替代性实施方式的冷却元件41A至41H。图3A至图3H中示出的冷却元件为内部冷却元件41A至41H。图3A至图3H中的冷却元件41A至41H中的每一者为均匀元件。此外，图2B和图2C中的冷却元件41和冷却元件42两者均为均匀元件。在实施方式中，均匀的冷却元件通过由单个金属预制件加工而形成。

图3A至图3D的冷却元件41A至41D中的每一者包括两个液体冷却通道，所述两个液体冷却通道用附图标记541A至541D表示，并且所述两个液体冷却通道中的每一者的横截面类似于具有圆角的矩形。每个冷却元件的液体冷却通道541A至541D定位成使得在使用情况下每个冷却元件的液体冷却通道541A至541D位于所讨论的冷却元件41A至41D正在冷却的线圈的中心线的相反侧上。

在图3C中的冷却元件41C的一个侧部上形成有四个槽93C，所述四个槽93C在使用情况下平行于线圈的中心线。槽93C适于提高冷却元件41C的柔韧性。柔韧性在冷却元件41C围绕该冷却元件41C的相应的线圈芯安装时是有利的。

由于存在槽93C，因此冷却元件41C的冷却接触角比不考虑槽的情况下的相应的冷却元件的冷却接触角略小。冷却元件41C的冷却接触角由五个部分角组成，而图3A、图3B和图3D至图3H中的每个冷却元件的冷却接触角由一个连续的冷却接触角组成。

图3E至图3F的冷却元件41E至41F均包括两个液体冷却通道，所述两个液体冷却通道用附图标记541E至541F表示。液体冷却通道541E和541F中的每一者的横截面均呈圆形。液体冷却通道541E和541F中的每一者均以线性的方式延伸穿过相应的冷却元件41E至41F。冷却元件两者的液体冷却通道541E至541F定位成使得在使用情况下冷却元件两者的液体冷却通道541E至541F位于所讨论的冷却元件41E至41F正在冷却的线圈的中心线的相反侧上。在使用情况下，冷却元件41E的冷却接触角为约300°，并且在使用情况下，冷却元件41F的冷却接触角为完整的360°。

图3G中的冷却元件41G包括第一液体冷却通道541G1和第二液体冷却通道541G2。每个液体冷却通道的横截面均呈圆形。每个液体冷却通道均呈U形，由此液体冷却通道的入口开口和出口开口以相邻的方式定位在冷却元件41G的一个侧部上。第一液体冷却通道541G1的入口开口用附图标记541G1_i表示，并且出口开口用附图标记541G1_o表示。第一入口开口541G1_i适于将第一冷却剂流引入到冷却元件41G中，并且第一出口开口541G1_o适于将第一冷却剂流引出冷却元件41G。第二液体冷却通道541G2的入口开口用附图标记541G2_i表示，并且出口开口用附图标记541G2_o表示。第二入口开口541G2_i适于将第二冷却剂流引入到冷却元件41G中，并且第二出口开口541G2_o适于将第二冷却剂流引出冷却元件41G。液体冷却通道541G1和541G2的开口安置成使得第一液体冷却通道541G1的第一入口开口541G1_i和第一出口开口541G1_o相对于第二液体冷却通道541G2的第二入口开口541G2_i和第二出口开口541G2_o在使用情况下大致定位在线圈的中心线的相反侧上。

图3H的冷却元件41H包括三个液体冷却通道，所述三个液体冷却通道用附图标记541H1至541H3表示。液体冷却通道541H1至541H3相对于彼此平行。液体冷却通道541H1和541H2的横截面呈大致圆形，液体冷却通道541H1和541H2的内表面设置有槽以增大传热面积。液体冷却通道541H1至541H2定位成使得在使用情况下液体冷却通道541H1至541H2位于冷却元件41H正在冷却的线圈的中心线的相反侧上。液体冷却通道541H3的横截面呈大致椭圆形。液体冷却通道541H3距液体冷却通道541H1的距离与液体冷却通道541H3距液体冷却通道541H2的距离一样大。

冷却元件的液体冷却通道可以以许多不同的方式成形。图4A示出了液体冷却通道541_4A呈U形的实施方式的横截面，由此液体冷却通道541_4A的入口开口和出口开口以相邻的方式定位在冷却元件41_4A的一个侧部上。图4B示出了液体冷却通道541_4B是线性通道的实施方式的横截面，该线性通道以线性的方式延伸穿过冷却元件41_4B并且该线性通道的入口开口和出口开口定位在冷却元件41_4B的相反侧部上。液体冷却通道541_4B适于在使用情况下平行于冷却元件41_4B正在冷却的线圈的中心线。

图5A至5C示出了不同实施方式中的冷却液体连接件的实现方式。在图5A的实施方式中，在冷却元件41_5A的一个端部处存在两个冷却液体连接件55_5A，冷却液体连接件55_5A相对于彼此平行，并且冷却液体连接件55_5A在使用情况下适于平行于冷却元件41_5A正在冷却的线圈的中心线。在图5B的实施方式中，在冷却元件41_5B的一个端部处存在两个冷却液体连接件55_5B，冷却液体连接件55_5B相对于彼此相反地指向，并且冷却液体连接件55_5B在使用情况下适于垂直于冷却元件41_5B正在冷却的线圈的中心线。在图5C的实施方式中，在冷却元件41_5C的一个端部处存在四个冷却液体连接件55_5C。冷却液体连接件55_5C成对地布置在冷却元件41_5C的相反侧部上，使得同一侧部上的冷却液连接件55_5C相互平行，并且不同侧上的冷却液连接件55_5C指向相反。冷却液体连接件55_5C在使用情况下适于垂直于冷却元件41_5C正在冷却的线圈的中心线。

在图5A的实施方式中，冷却液体连接件55_5A直接连接至冷却元件41_5A。在图5B的实施方式中，冷却液体连接件55_5B通过连接件零件7_5B连接至冷却元件41_5B。在图5C的实施方式中，冷却液体连接件55_5C通过连接件零件7_5C连接至冷却元件41_5C。

在图1的实施方式中，每个线圈2精确地存在两个冷却元件。图6示出了冷却装置对于每个线圈仅包括一个冷却元件41_6的替代性实施方式。图6示出了电感器组件的一个线圈2_6和内部冷却元件41_6，该内部冷却元件41_6适于冷却所讨论的线圈，并且另外地，该内部冷却元件41_6适于冷却电感器芯6_6。

图7示出了冷却元件41_7除了冷却线圈2_7之外还适于冷却式电感器组件的汇流条8的实施方式。汇流条8中待冷却的部分定位在线圈2_7与冷却元件41_7之间。汇流条8是电感器组件的部件，适于将线圈2_7电连接至第二电部件。

对于本领域技术人员将明显的是，本实用新型的基本思想可以以许多不同的方式实施。因此，本实用新型及其实施方式不限于上述示例，而是可以在权利要求书的范围内变化。

Claims (10)

1.一种冷却式电感器组件，所述冷却式电感器组件包括至少一个线圈和冷却装置，所述冷却装置用于冷却所述至少一个线圈，所述冷却装置对于每个线圈包括至少一个冷却元件，所述冷却装置的每个冷却元件为布置成用于冷却相应的所述线圈的均匀元件，并且所述冷却装置的每个冷却元件包括至少一个液体冷却通道，所述至少一个液体冷却通道布置成用于液体冷却剂流，并且每个冷却元件与相应的所述线圈以冷却接触角(α_o、α_i)进行冷却接触，限定所述冷却接触角(α_o、α_i)的半线从所述线圈的中心线处开始并垂直于所述线圈的所述中心线，其特征在于，每个冷却元件的所述冷却接触角(α_o、α_i)大于或等于200°。

2.根据权利要求1所述的电感器组件，其特征在于，每个冷却元件的所述冷却接触角(α_o、α_i)由一个连续的冷却接触角组成。

3.根据权利要求1或2所述的电感器组件，其特征在于，至少一个冷却元件包括内部冷却元件，所述内部冷却元件在沿着所述线圈的所述中心线的法向矢量方向观察时定位在相应的所述线圈内，所述内部冷却元件与相应的所述线圈以内部冷却接触角(α_{1_41})进行冷却接触。

4.根据权利要求3所述的电感器组件，其特征在于，所述电感器组件包括电感器芯(6)，所述电感器芯(6)至少部分地插入到所述至少一个线圈中，所述内部冷却元件还适于冷却所述电感器芯(6)。

5.根据权利要求1所述的电感器组件，其特征在于，至少一个冷却元件包括中间冷却元件，所述中间冷却元件在沿着所述线圈的所述中心线的法向矢量方向观察时定位在相应的所述线圈的线圈匝之间，所述中间冷却元件与相应的所述线圈的内部部分(21)以外部冷却接触角(α_{o_42})进行冷却接触，并且所述中间冷却元件与相应的所述线圈的外部部分以内部冷却接触角(α_{1_42})进行冷却接触。

6.根据权利要求5所述的电感器组件，其特征在于，所述冷却装置对于每个线圈精确地包括两个冷却元件，所述冷却元件中的第一冷却元件为内部冷却元件，并且第二冷却元件为所述中间冷却元件，所述内部冷却元件在沿着所述线圈的所述中心线的法向矢量方向观察时定位在所述线圈的所述内部部分(21)内，由此所述内部冷却元件在沿着所述线圈的所述中心线的法向矢量方向观察时定位在比所述中间冷却元件更靠内的位置。

7.根据权利要求1所述的电感器组件，其特征在于，每个冷却元件的表面的热导率为至少150W/(K·m)，所述冷却元件与相应的所述线圈通过所述每个冷却元件的所述表面进行冷却接触。

8.根据权利要求1所述的电感器组件，其特征在于，每个冷却元件包括第一液体冷却通道和第二液体冷却通道，所述第一液体冷却通道包括用于将第一冷却剂流引入到所述冷却元件中的第一入口开口(541G1_i)以及用于将所述第一冷却剂流引出所述冷却元件的第一出口开口(541G1_o)，所述第二液体冷却通道包括用于将第二冷却剂流引入到所述冷却元件中的第二入口开口(541G2_i)以及用于将所述第二冷却剂流引出所述冷却元件的第二出口开口(541G2_o)，所述第一液体冷却通道和所述第二液体冷却通道安置成使得所述第一入口开口(541G1_i)和所述第一出口开口(541G1_o)相对于所述第二入口开口(541G2_i)和所述第二出口开口(541G2_o)大致定位在所述线圈的所述中心线的相反侧上。

9.根据权利要求1所述的电感器组件，其特征在于，所述电感器组件包括：汇流条(8)，所述汇流条(8)适于将至少一个线圈电连接至第二电部件；以及至少一个冷却元件，所述至少一个冷却元件另外地适于冷却所述汇流条(8)。

10.根据权利要求1所述的电感器组件，其特征在于，至少一个冷却元件包括以下材料中的一种：铜、铝和石墨。