DE10153887A1 - Magnetkernbefestigungssystem - Google Patents
MagnetkernbefestigungssystemInfo
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Abstract
Eine Befestigungsvorrichtung (10) für eine elektromagnetische Vorrichtung (12), wie beispielsweise einen Transformator oder Induktor, umfasst eine allgemein planare Metallplatte (20) als eine erste Wärmesenke und eine metallische Befestigungsschale (22) als eine zweite Wärmesenke. Die Befestigungsschale (22) umfasst einen Hohlraum (24), der derart ausgebildet ist, um die elektromagnetische Vorrichtung (12) aufnehmen zu können, wobei der Hohlraum (24) durch eine Basis (26) und eine sich in Axialrichtung erstreckende ringförmige Seitenwand (28) definiert ist, die sich von der Basis (26) zu einem Abschnitt des Flansches (30) der Befestigungsschale (22) erstreckt. Die Befestigungsschale (22) umfasst erste (32) und zweite Durchgänge (34), um zu ermöglichen, dass die Leitungen der ersten (16) und zweiten Wicklungen (18) der elektromagnetischen Vorrichtung (12) aus dem Hohlraum (24) herausgeführt werden können. Der Hohlraum (24) ist mit einem Polyurethanvergussharz (48) befüllt, und die Befestigungsschale (22), die die vergossene elektromagnetische Vorrichtung (12) umfasst, ist an der Plattenwärmesenke (20) unter Verwendung von Befestigungseinrichtungen (40) befestigt. Die Befestigungsschale (22) die die elektromagnetische Vorrichtung (12) umgibt, sieht in Verbindung mit dem Vergussharz (48) eine verbesserte Wärmeübertragung an die Plattenwärmesenke (20) wie auch einen Widerstand gegenüber Schwingungen und Stößen vor.
Description
Diese Erfindung betrifft allgemein ein Befestigungssystem für eine elekt
romagnetische Vorrichtung, wie beispielsweise einen Induktor oder Trans
formator, und insbesondere ein solches Befestigungssystem, das ferner
eine Kühlfunktion umfasst.
Die Verwendung einer elektromagnetischen Vorrichtung, wie beispielswei
se ein Transformator oder ein Induktor, in elektrischen Anordnungen ist
in der Kraftfahrzeugindustrie üblich. Die elektromagnetische Vorrichtung
umfasst allgemein einen Magnetkern und eine Wicklung, die auf dem Kern
angeordnet ist (d. h. eine für einen Induktor oder zwei Wicklungen für
einen Transformator). Ein Hochfrequenzbetrieb der Vorrichtung erzeugt
Wärme sowohl innerhalb der Wicklung als auch in dem Magnetkern
selbst. Wenn die Betriebsfrequenz ansteigt, so steigt auch die Wärmekom
ponente in dem Kern an. Um eine verringerte Leistungsfähigkeit und/oder
einen Schaden zu vermeiden, muss die Wärme, die in dem Kern erzeugt
wird, beseitigt werden. Eine Wärmebeseitigung kann entweder durch
Übertragung von der Kernoberfläche durch Konvektion an die umgebende
Luft oder durch direkten thermischen Kontakt mit einem benachbarten
Feststoffmaterial (d. h. einer Wärmesenke) erfolgen. Die bisherige Verfah
rensweise, die Umgebungsluft zu erwärmen, ist oftmals unerwünscht, da
dies die Umgebungsluft zu heiß für benachbarte elektrische Komponenten
machen kann. Demgemäss wird oftmals die letztgenannte Art der Wärme
übertragung (d. h. direkte Wärmeleitung) verwendet, um Wärme von dem
Kern/den Wicklungen zu entfernen und damit eine Erhöhung der Tem
peratur der Umgebungsluft zu vermeiden.
Als weiterer Hintergrund ist die in den Wicklungen erzeugte Wärme allge
mein von größerem Interesse, als die in dem Kernmaterial. Dies ist darauf
zurückzuführen, dass eine wirksame Wärmeübertragung über mehrere
Windungen aus isoliertem Draht bei Beibehaltung mäßiger Temperatur
gradienten in den Drähten schwierig zu erreichen ist. D. h. Lagen aus
elektrischer Isolierung und Luftspalte in Verbindung mit den Drahtwin
dungen machen eine Wärmeleitung über die Wicklung sehr uneffizient.
Aus diesem Grund ist es bekannt, ein Vergussmaterial anzuwenden, um
die Wicklung einzukapseln und Luftspalte zu beseitigen, wodurch die
wirksame Wärmeleitfähigkeit erhöht wird. Die in der Wicklung erzeugte
Wärme muss auch entfernt werden und wird entweder in das Kernmateri
al oder in die Umgebungsluft durch Konvektion übertragen. Wie oben
jedoch erwähnt wurde, ist eine Erwärmung der Umgebungsluft allgemein
unerwünscht, da diese die Temperatur der Umgebungsluft eventuell auf
erhöhte Niveaus anhebt, die für umgebende elektrische Komponenten
nachteilig sind. Angesichts des Vorhergehenden sind Systeme zur Küh
lung sowohl von Magnetkernen als auch Wicklungen dementsprechend
Gegenstand zahlreicher Untersuchungen gewesen.
Ein in der Technik unternommener Versuch, um einige der vorhergehen
den Probleme zu lösen, betrifft eine schichtartige Anordnung eines Mag
netkernes zwischen zwei Tafeln aus thermisch leitfähigem Material, wie
beispielsweise Metall, wie in dem U.S. Patent mit der Nummer 5,210,513,
veröffentlicht für Khan et al. beschrieben ist, das hier vollständig durch
Bezugnahme eingeschlossen ist. Khan et al. offenbart eine elektromagneti
sche Vorrichtung mit einem Magnetkern, der zumindest eine Wicklung
aufweist, die in einem Zentralschenkel des Kernes angeordnet ist. Khan et
al. offenbart ferner eine erste allgemein planare Wärmesenke auf einer
Seite des Magnetkernes und eine zweite Wärmesenke, die im allgemeinen
auch eine planare Form aufweist, auf einer gegenüberliegenden Seite des
Kernes. Beide Wärmesenken sind so angebracht, dass sie mit dem Mag
netkern in einer schichtartigen Anordnung in Eingriff zu stehen. Jedoch
behandelt Khan et al. nicht das oben beschriebene Problem, das in Ver
bindung mit der Beseitigung von Wärme steht, die in den Wicklungen
erzeugt wird, und es hat den Anschein, dass der größte Teil der erzeugten
Wärme an die Umgebungsluft übertragen wird, was allgemein uner
wünscht ist. Zusätzlich ist bei Khan et al. anscheinend kein Schutz gegen
Schaden an den zerbrechlichen Wicklungen/dem Kernmaterial infolge von
Schwingungen oder Stößen auf die Konstruktion, insbesondere Stößen in
der Ebene der geschichteten Metalltafeln vorgesehen. Beispielsweise ist die
Kraftfahrzeugumgebung durch starke Schwingungen und/oder wiederhol
te Stöße gekennzeichnet. Diese Faktoren erfordern auch eine angemesse
ne Betrachtung bei der Bewertung von Mechanismen zur Befestigung
einer elektromagnetischen Vorrichtung, die für derartige relativ raue
Umgebungen bestimmt ist. Schließlich kann das System von Khan et al.
mit mehreren Kernen, die durch dieselbe Metalltafel befestigt sind, infolge
von Abmessungstoleranzen nicht funktionieren.
Es besteht daher ein Bedarf nach einer verbesserten Befestigungsvorrich
tung für eine elektromagnetische Vorrichtung, die einen oder mehrere der
oben beschriebenen Nachteile minimiert oder beseitigt.
Die Befestigungsvorrichtung für eine elektromagnetische Vorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung ist durch die in Anspruch 1 dargeleg
ten Merkmale gekennzeichnet.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass sie eine verbesserte Wär
meleitung von dem Magnetkern zu einer Wärmesenke vorsieht, um da
durch relativ kühlere Magnetkerne/Wicklungen beizubehalten. Zusätzlich
integriert die vorliegende Erfindung die Funktion eines schwingungsresis
tenten Befestigungssystemes mit einem thermischen Kühlsystem.
Eine Befestigungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist zur Befestigung
und Kühlung einer elektromagnetischen Vorrichtung vorgesehen. Die
elektromagnetische Vorrichtung ist vom Typ mit einer ersten Wicklung,
die auf einem Kern angeordnet ist, der aus einem magnetisch permeablen
Material besteht. Die Befestigungsvorrichtung umfasst eine erste Wärme
senke und eine zweite Wärmesenke, dadurch gekennzeichnet, dass eine
der ersten und zweiten Wärmesenken eine Befestigungsschale umfasst,
die aus thermisch leitfähigem Material besteht und einen Hohlraum auf
weist, der so ausgebildet ist, um die elektromagnetische Vorrichtung
aufzunehmen, wobei die Befestigungsschale einen Flanschabschnitt zur
Befestigung an der anderen der ersten und zweiten Wärmesenken umfasst;
und Vergussmaterial in dem Hohlraum der Befestigungsschale
angeordnet ist und Abschnitte der elektromagnetischen Vorrichtung
einkapselt, wobei der Flansch einen Durchgang umfasst, um die Leitun
gen der ersten Wicklung aus dem Hohlraum herauszuführen.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme
auf die begleitenden Zeichnungen offensichtlicher.
Fig. 1 ist eine vereinfachte perspektivische Explosionsansicht
einer Befestigungsvorrichtung für eine elektromagnetische
Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine vereinfachte Schnittansicht einer Befestigungsvor
richtung im zusammengebauten Zustand, die die elektro
magnetische Vorrichtung von Fig. 1 umfasst.
In den Zeichnungen sind gleiche Bezugszeichen dazu verwendet, in den
verschiedenen Ansichten identische Komponenten zu identifizieren. Fig. 1
zeigt eine Befestigungsvorrichtung 10 zur Befestigung einer elektromagne
tischen Vorrichtung 12, und die die Funktion der Kühlung der elektro
magnetischen Vorrichtung 12 ausführt.
Die elektromagnetische Vorrichtung 12 umfasst einen Magnetkern 14,
eine erste Wicklung 16 und eine optionale zweite Wicklung 18. Die elekt
romagnetische Vorrichtung 12 kann ein Induktor sein, wobei nur die erste
Wicklung 16 verwendet wird. Es sei jedoch angemerkt, dass der Kern 14
beispielsweise beide Wicklungen 16 und 18 tragen kann, wenn die elekt
romagnetische Vorrichtung ein Transformator ist. Auch andere Wick
lungskonfigurationen liegen innerhalb des Schutzumfangs der vorliegen
den Erfindung. Der Kern 14 besteht vorzugsweise aus einem magnetisch
permeablen Material und kann beispielsweise aus entweder Stahllaminie
rungen/-ankerblechen oder isolierten Eisenpartikeln bestehen, die durch
einen Formpressvorgang geformt und gebildet sind, wie Fachleuten gut
bekannt ist.
Die Befestigungsvorrichtung 10 umfasst eine erste Wärmesenke, wie
beispielsweise eine Wärmesenkenplatte 20 und eine zweite Wärmesenke,
wie beispielsweise eine Befestigungsschale 22.
Die erste Wärmesenke 20 besteht aus einem thermisch leitfähigen Materi
al. wie beispielsweise Aluminium oder einer Kupferlegierung. Die Wärme
senke 20 weist einen Hauptkörperabschnitt auf, der bei der gezeigten
Ausführungsform im Allgemeinen rechtwinklig ausgebildet ist. Wie oben
beschrieben ist, kann die Wärmesenke 20, wie dargestellt ist, im allgemei
nen zumindest auf einer Seite planar sein, und ist derart bemessen, dass
sie größer als die Befestigungsschale 22 ist, um daran befestigt werden zu
können. Andere Vorrichtungen, wie beispielsweise Leistungstransistoren,
Kondensatoren und Widerstände können auch an der Wärmesenke 20 an
anderen Orten befestigt sein. Die Wärmesenke 20 kann Rippen auf ihrer
Rückseite zur Übertragung von Konvektionswärme aufweisen, oder sie
kann einfach mit einer dritten entfernten Wärmesenke verbunden sein,
von der die Wärme durch Konvektion weggetragen wird.
Die Befestigungsschale 22 besteht auch aus einem Material mit einer
hohen Wärmeleitfähigkeit, wie beispielsweise Aluminium oder einer Kup
ferlegierung. Die Befestigungsschale 22 weist eine damit in Verbindung
stehende Achse, die mit "A" bezeichnet ist (am besten in Fig. 2 gezeigt), auf
und umfasst einen zentral angeordneten Hohlraum 24, eine Basis 26, eine
ringförmige Seitenwand 28, einen Flansch 30, einen ersten Durchgang 32,
einen zweiten Durchgang 34 und eine Vielzahl von Bohrungslöchern 36.
Die Befestigungsvorrichtung 10 kann bei einer alternativen Ausführungs
form ferner formgetreues (conformal) Material 38 aufweisen (wie am bes
ten in Fig. 2 gezeigt ist). Bei jeder Ausführungsform kann die Befesti
gungsschale 22 an der Wärmesenke 20 durch herkömmliche Befesti
gungseinrichtungen 40 befestigt werden.
Der Hohlraum 24 ist so bemessen und geformt, um eine elektromagneti
sche Vorrichtung 12 aufnehmen zu können. Vorzugsweise ist bei einer
Ausführungsform die Höhe des Hohlraumes 24 entlang der Achse A ge
ringfügig größer als die Höhe der elektromagnetischen Vorrichtung, um so
zu ermöglichen, dass formgetreues Material 38 zwischen eine obere Fläche
des Kernes 14 und die innere Fläche der Basis 26 der Befestigungsschale
22 eingesetzt werden kann. Das formgetreue Material 38 trägt
Abmessungsvariationen von sowohl der Vorrichtung 12 als auch der
Schale 22 Rechnung, während zwischen diesen wirksam Wärme
übertragen wird.
Die Basis 26 ist bei der gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen
planar und liegt im Wesentlichen rechtwinklig zu Achse A. Die innere
Fläche der Basis 26 ist so ausgebildet, um mit der entsprechenden Fläche
des Kernes 14 (oben in Fig. 2) zusammenzupassen. Wie in Fig. 2 gezeigt
ist, sind beide Flächen allgemein flach, müssen dies aber nicht sein.
Eine ringförmige Seitenwand 28 erstreckt sich allgemein axial zwischen
der Basis 26 und dem Flansch 30. Bei der gezeigten Ausführungsform
weist die Seitenwand 28 im radialen Schnitt eine allgemein elliptische
Form auf. Zusätzlich weist die Seitenwand 28 von der Basis 26 zu dem
Flansch 30 eine radial zunehmende Verjüngung auf. Es sei jedoch ange
merkt, dass die Form der Befestigungsschale 22 bezüglich der Größe und
Form so ausgebildet sein kann, um mit einer breiten Vielzahl von Formen
und Größen des Magnetkernes 14 zusammenzupassen.
Die Befestigungsschale 22 kann bei einer aufgebauten Ausführungsform
durch Tiefziehen der Schalenform von Blechrohlingen hergestellt werden.
Es sind jedoch auch andere Herstellverfahren möglich und liegen inner
halb des Schutzumfanges der vorliegenden Erfindung.
Der Flansch 30 ist so ausgebildet, um eine Befestigungsfunktion vorzuse
hen, und dessen allgemein flache äußere Fläche steht fest mit einer obe
ren Fläche der Wärmesenke 20 in Eingriff. Die flachen Flächen unterstüt
zen eine solide mechanische Befestigung. Zusätzlich ermöglicht der Kon
takt zwischen dem Flansch 30 und der Wärmesenke 20 eine wirksame
Übertragung von Wärme von der Befestigungsschale 22 an die Wärmesen
ke 20. Wärme fließt auch direkt von dem Kern 14 zu der Wärmesenke 20.
Die Durchgänge 32 und 34 sind so ausgebildet, um eine Führung der
Leitungen der ersten und zweiten Wicklungen 16, 18 aus dem Hohlraum
24 heraus zu ermöglichen. Es sei jedoch zu verstehen, dass, wenn nur
eine Wicklung, beispielsweise die erste Wicklung 16, in der elektromagne
tischen Vorrichtung 12 verwendet wird, nur ein Durchgang erforderlich
sein kann. Zusätzlich können beide Durchgänge bei Ausführungsformen
ausgeführt sein, bei denen nur eine Wicklung verwendet wird, und zwar
ohne Nachteil für den Betrieb der Befestigungsvorrichtung 10. Andere
Führungsorientierungen für Wicklungen können eine größere oder gerin
gere Anzahl von Durchgängen zur Folge haben und liegen alle innerhalb
des Schutzumfanges der vorliegenden Erfindung.
Jedes Bohrungsloch 36 ist so ausgebildet, um eine entsprechende Befesti
gungseinrichtung 40 zur Befestigung der Befestigungsschale 22 an der
Wärmesenke 20 aufzunehmen (wie in der Explosionsdarstellung in Fig. 1
gezeigt ist).
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, umfasst der Kern 14 bei der gezeigten Ausfüh
rungsform einen Zentralschenkel 42 und ein Paar gegenüberliegender
Außenschenkel 44 und 46. Wie im Hintergrund beschrieben ist, ist es
wichtig, Wärme von den Wicklungen der elektromagnetischen Vorrichtung
12, beispielsweise weg von der ersten Wicklung 16 zu leiten. Gemäß der
Erfindung umfasst die Befestigungsvorrichtung 10 ferner Vergussmaterial
48, das in einem Hohlraum 24 der Befestigungsschale 22 angeordnet ist.
Das Material 48 kapselt zumindest teilweise Abschnitte der elektromagne
tischen Vorrichtung 12 ein. Bei einer Ausführungsform umfasst das Ver
gussmaterial 48 ein Polyurethanharzmaterial. Geeignete Vergussmateria
lien zum Gebrauch mit der vorliegenden Erfindung sind kommerziell
erhältlich, wie beispielsweise ein Harz, das mit der Handelsbezeichnung
UR-312 von Thermoset, Lord Chemical Products, Indianapolis, Indiana,
USA, vertrieben wird. Das UR-312-Harz ist durch eine Shore-00-Härte von
50 und einen klaren Farbcharakter gekennzeichnet und härtet zu einem
weichen Gel mit niedrigem Modul aus und bleibt bis zu -80°C in diesem
Zustand. Das Vergussmaterial 48, das oben beschrieben ist, weist ausge
zeichnete Wärmestoßeigenschaften auf und besitzt eine Zugfestigkeit von
50 PSI.
Das formgetreue (conformal) Material 38 ist ein relativ wärmeleitfähiges
Material, das ein gewisses Maß an plastischen Verformungseigenschaften
aufweisen kann. Gemäß der Erfindung können geeignete formgetreue
Materialien 38 entweder elektrisch isolierend (d. h. dielektrisch) oder nicht
elektrisch isolierend sein. Vorzugsweise umfassen die formgetreuen Mate
rialien mit höherer Leitfähigkeit, die derzeit erhältlich sind, den nicht
elektrisch isolierenden Typ. Da eine elektrische Isolierung für den Mag
netkern 14 bei der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich ist, sind
derartige formgetreue Materialien bevorzugt. Die formgetreuen Materialien
38 sind kommerziell erhältlich, wie beispielsweise Materialien, die mit der
Handelsbezeichnung THERM-A-GAP von Chomerics vertrieben werden,
einer Tochter von Parker Hannifin Corp., Woburn, Massachusetts, USA.
Das oben beschriebene beispielhafte Produkt besteht aus einem äußerst
weichen Silikonelastomer, das mit Keramikpartikeln beladen ist und auf
entweder einen Aluminiumfolienträger (beispielsweise 0,050 Millimeter
dick) zu elektrisch nicht isolierenden Verwendungen oder einen dünnen
thermisch leitfähigen Träger aus glasfaserverstärktem Kunststoff für
elektrisch isolierende Verwendungen laminiert ist. Die Gesamtdicke des
formgetreuen Materials 38, die Höhe des Kernes 14 (entlang der Achse "A")
und die Tiefe des Hohlraumes 24 sind bei einer Ausführungsform wie folgt
abgestimmt. Die Dicke des formgetreuen Materials 38 ist so gewählt, dass
es zumindest vier (4) Mal dem Wert der maximalen Toleranzvariation
zwischen dem Kern 14 und dem Hohlraum 24 entspricht. Als Ergebnis
erstreckt sich der Kern 14, wenn er in der Schale 22 mit Vergussmaterial
48 eingekapselt ist, geringfügig über die Ebene, die durch den Befesti
gungsflansch 30 geteilt ist, um etwa ein Viertel der Dicke des formgetreu
en Materials 38. Die Abmessungsbeziehung erlaubt eine geringfügige
Kompression des Materials 38 beim Festziehen der Befestigungseinrich
tungen 40, wodurch ein positiver Druckkontakt mit der Wärmesenke 20
durch Aufnahme von Abmessungsvariationen in den Teilen sichergestellt
wird. Die vorhergehende Anordnung unterstützt eine gute Wärmeübertra
gung an der Grenzfläche zwischen Kern 14 und Wärmesenke 20. Mit
Zinkoxid beladenes Fett kann auf die Oberfläche des Kernes 14 aufgetra
gen werden, um irgendwelche kleinen Luftspalte an der Grenzfläche zwi
schen dem Kern 14 und der Wärmesenke 20 zu überbrücken. Somit wird
leicht Wärme durch diese Grenzfläche übertragen. Vorzugsweise sollte
sich zwischen dem Kern 14 und der Wärmesenke 20 kein Vergussmaterial
48 befinden.
Gemäß der Erfindung integriert die Befestigungsvorrichtung 10 eine ther
mische Kühlung mit einem stoßbeständigen Befestigungsaufbau. Die
Befestigungsschale 22 erlaubt den Gebrauch von Vergussmaterial 48 für
bessere thermische Wege zur Kühlung der elektromagnetischen Vorrich
tung 12 über die Wände (beispielsweise Basis, Seitenwand, Flansch) der
Schale 22, wie auch zur Bereitstellung eines thermisch leitfähigen Weges
für den Kern 14/Wicklungen 16, 18, um die Wärmesenke 20 zu errei
chen. Die Wärmeübertragung erfolgt, ohne dass Hochtemperaturkompo
nenten (beispielsweise heiße Drähte) infolge der Konfiguration der Befesti
gungsschale 22 mit geschlossenem Ende direkt der Umgebungsluft ausgesetzt
sind. Der Hohlraum 24 der Befestigungsschale 22 wirkt als ein
Befestigungssystem wie auch als ein thermischer Kühlaufbau. Bei einer
bevorzugten Ausführungsform steht die flache Fläche des Flansches 30
mit der flachen Fläche der Wärmesenke 20 in Eingriff, und die flache
Fläche des Kernes 14 steht mit der flachen Fläche der Wärmesenke 20 in
Eingriff, um eine feste mechanische Befestigung an der Wärmesenke 20
wie auch einen wirksamen Mechanismus zur Übertragung von Wärme von
der Schale 22 und dem Kern 14 an die Wärmesenke 20 vorzusehen. Die
Befestigungsvorrichtung 10 ist ferner dazu in der Lage, die elektromagne
tische Vorrichtung 12 unter groben Stoßlasten zu tragen. Das Vergussma
terial 48 ist flexibel und polstert die elektromagnetische Vorrichtung 12
gegen Schwingungen und/oder Stöße.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann eine Außenfläche der Befesti
gungsschale 22 (d. h. die Fläche, die nicht an den Hohlraum 24 angrenzt)
mit einem thermischen Isolator oder dergleichen beschichtet sein, um eine
Wärmezurückweisung an die umgebende Luft zu verringern. Die Isolie
rung minimiert eine Lufttemperaturerhöhung, wodurch die Gefahr eines
Schadens an benachbarten elektrischen Komponenten verringert ist.
Dieses Beispiel beschreibt die Wärmeübertragungsverbesserungen der
Befestigungsvorrichtung 10 relativ zu einer herkömmlichen Wärmesen
kenanordnung.
Herkömmliche Anordnung: eine elektromagnetische Anordnung 12 ist
zwischen zwei allgemein planaren metallischen Wärmesenken angeordnet.
Für einen Gesamtwärmeausgang von 7,6 Watt werden fünf Ampere Pri
märstrom durch die erste Wicklung 16 und 30 Ampere Strom durch die
Sekundärwicklung 18 geleitet. Der zwischen den Wicklungen und der
Wärmesenke beobachtete Temperaturanstieg wurde beobachtet mit: DT =
40,8°C oder 5,4°C/W.
Die elektromagnetische Vorrichtung 12 ist unter Verwendung der Befesti
gungsvorrichtung 10 gemäß der Erfindung befestigt: Es wurden dieselben
Eingänge, wie oben beschrieben ist, verwendet, wobei der beobachtete
Temperaturanstieg betrug: DT = 22,5°C oder 3,0°C/W.
Zusammengefaßt umfasst eine Befestigungsvorrichtung (10) für eine
elektromagnetische Vorrichtung (12), wie beispielsweise einen Transforma
tor oder Induktor, eine allgemein planare Metallplatte (20) als eine erste
Wärmesenke und eine metallische Befestigungsschale (22) als eine zweite
Wärmesenke. Die Befestigungsschale (22) umfasst einen Hohlraum (24),
der derart ausgebildet ist, um die elektromagnetische Vorrichtung (12)
aufnehmen zu können, wobei der Hohlraum (24) durch eine Basis (26)
und eine sich in Axialrichtung erstreckende ringförmige Seitenwand (28)
definiert ist, die sich von der Basis (26) zu einem Abschnitt des Flansches
(30) der Befestigungsschale (22) erstreckt. Die Befestigungsschale (22)
umfasst erste (32) und zweite (34) Durchgänge, um zu ermöglichen, dass
die Leitungen der ersten (16) und zweiten Wicklungen (18) der elektro
magnetischen Vorrichtung (12) aus dem Hohlraum (24) herausgeführt
werden können. Der Hohlraum (24) ist mit einem Polyurethanvergussharz
(48) befüllt, und die Befestigungsschale (22), die die vergossene elektro
magnetische Vorrichtung (12) umfasst, ist an der Plattenwärmesenke (20)
unter Verwendung von Befestigungseinrichtungen (40) befestigt. Die
Befestigungsschale (22), die die elektromagnetische Vorrichtung (12)
umgibt, sieht in Verbindung mit dem Vergussharz (48) eine verbesserte
Wärmeübertragung an die Plattenwärmesenke (20) wie auch einen Wider
stand gegenüber Schwingungen und Stößen vor.
Claims (16)
1. Befestigungsvorrichtung (10) für eine elektromagnetische Vorrichtung
(12) mit einer ersten Wicklung (16), die auf einem Kern (14) angeord
net ist, der aus magnetisch permeablem Material besteht, wobei die
Befestigungsvorrichtung (10) eine erste Wärmesenke (20) und eine
zweite Wärmesenke umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine der ersten und zweiten Wärmesenken eine Befestigungsschale (22) umfasst, die aus thermisch leitfähigem Material besteht und ei nen Hohlraum (24) aufweist, der so ausgebildet ist, um die elektro magnetische Vorrichtung (12) aufzunehmen, wobei die Befestigungs schale (22) einen Flansch (30) zur Befestigung an der anderen der ersten und zweiten Wärmesenken umfasst;
Vergussmaterial (48) in dem Hohlraum (24) der Befestigungsschale (22) angeordnet ist und zumindest teilweise Abschnitte der elektro magnetischen Vorrichtung (12) einkapselt; und
wobei der Flansch (30) einen ersten Durchgang (32) umfasst, um Lei tungen der ersten Wicklung (16) aus dem Hohlraum (24) herauszu führen.
eine der ersten und zweiten Wärmesenken eine Befestigungsschale (22) umfasst, die aus thermisch leitfähigem Material besteht und ei nen Hohlraum (24) aufweist, der so ausgebildet ist, um die elektro magnetische Vorrichtung (12) aufzunehmen, wobei die Befestigungs schale (22) einen Flansch (30) zur Befestigung an der anderen der ersten und zweiten Wärmesenken umfasst;
Vergussmaterial (48) in dem Hohlraum (24) der Befestigungsschale (22) angeordnet ist und zumindest teilweise Abschnitte der elektro magnetischen Vorrichtung (12) einkapselt; und
wobei der Flansch (30) einen ersten Durchgang (32) umfasst, um Lei tungen der ersten Wicklung (16) aus dem Hohlraum (24) herauszu führen.
2. Befestigungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Befesti
gungsschale (22) eine damit in Verbindung stehende Achse (A) auf
weist und eine Basis (26) rechtwinklig zu der Achse (A) und eine sich
in Axialrichtung erstreckende ringförmige Seitenwand (28) zwischen
der Basis (26) und dem Flansch (30) umfasst.
3. Befestigungsvorrichtung (10) nach Anspruch 2, wobei die Seitenwand
(28) im radialen Schnitt elliptisch ist.
4. Befestigungsvorrichtung (10) nach Anspruch 2, wobei die Befesti
gungsschale (22) zumindest eines aus Aluminium- und Kupfermate
rial umfasst.
5. Befestigungsvorrichtung (10) nach Anspruch 2, wobei die elektro
magnetische Vorrichtung (12) eine zweite Wicklung (18) umfasst, die
an dem Kern (14) angeordnet ist, wobei der Flansch (30) ferner einen
zweiten Durchgang (34) umfasst, um Leitungen der zweiten Wicklung
(18) aus dem Hohlraum (24) herauszuführen.
6. Befestigungsvorrichtung (10) Anspruch 1, wobei das Vergussmaterial
(48) Polyurethanharzmaterial umfasst.
7. Befestigungsvorrichtung (10) nach Anspruch 6, wobei das Polyu
rethanharzmaterial eine Shore-00-Härte von etwa 50 aufweist.
8. Befestigungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, ferner mit einem
formgetreuen Material (38), das zwischen einer Innenfläche der Basis
(26) und der elektromagnetischen Vorrichtung (12) angeordnet ist.
9. Befestigungsvorrichtung (10) nach Anspruch 8, wobei das formge
treue Material (38) Keramikpartikel umfasst, die in einem Siliziumelastomer
dispergiert sind, das auf einen Aluminiumträgerfilm oder
Trägerflim aus glasfaserverstärktem Kunststoff laminiert ist.
10. Befestigungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei sich der
Flansch (30) radial auswärts von dem Kern (14) erstreckt, wobei die
Schale die elektromagnetische Vorrichtung (12) umgibt, um dadurch
Wärme zu leiten, die von allen Seiten des Kernes (14) stammt.
11. Elektromagnetische Vorrichtung mit:
einem Kern, der aus magnetisch permeablem Material besteht;
einer ersten Wicklung, die an dem Kern angeordnet ist;
einer ersten Wärmesenke, die aus thermisch leitfähigem Material be steht;
einer Befestigungsschale, die aus thermisch leitfähigem Material be steht und einen Hohlraum aufweist, wobei der Kern in dem Hohl raum angeordnet ist und die Schale den Kern umgibt, wobei die Be festigungsschale einen Flansch umfasst und die Befestigungsschale an der ersten Wärmesenke befestigt ist, wobei der Flansch an einer Fläche der ersten Wärmesenke anliegt;
Vergussmaterial, das in dem Hohlraum angeordnet ist und zumin dest teilweise Abschnitte des Kernes einkapselt; und
wobei die Befestigungsschale einen ersten Durchgang umfasst, um Leitungen der ersten Wicklung aus dem Hohlraum herauszuführen.
einem Kern, der aus magnetisch permeablem Material besteht;
einer ersten Wicklung, die an dem Kern angeordnet ist;
einer ersten Wärmesenke, die aus thermisch leitfähigem Material be steht;
einer Befestigungsschale, die aus thermisch leitfähigem Material be steht und einen Hohlraum aufweist, wobei der Kern in dem Hohl raum angeordnet ist und die Schale den Kern umgibt, wobei die Be festigungsschale einen Flansch umfasst und die Befestigungsschale an der ersten Wärmesenke befestigt ist, wobei der Flansch an einer Fläche der ersten Wärmesenke anliegt;
Vergussmaterial, das in dem Hohlraum angeordnet ist und zumin dest teilweise Abschnitte des Kernes einkapselt; und
wobei die Befestigungsschale einen ersten Durchgang umfasst, um Leitungen der ersten Wicklung aus dem Hohlraum herauszuführen.
12. Elektromagnetische Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Befes
tigungsschale eine damit in Verbindung stehende Achse aufweist und
eine Basis rechtwinklig zu der Achse und eine sich in Axialrichtung
erstreckende ringförmige Seitenwand zwischen der Basis und dem
Flansch umfasst.
13. Elektromagnetische Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Sei
tenwand im radialen Schnitt elliptisch ist.
14. Elektromagnetische Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Befes
tigungsschale zumindest eines aus Aluminium- und Kupfermaterial
umfasst, wobei die Vorrichtung ferner eine zweite Wicklung aufweist,
die an dem Kern angeordnet ist, wobei die Befestigungsschale ferner
einen zweiten Durchgang umfasst, um Leitungen der Wicklung aus
dem Hohlraum herauszuführen.
15. Elektromagnetische Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei das Ver
gussmaterial ein Polyurethanharz umfasst, wobei die Vorrichtung
ferner ein formgetreues Material umfasst, das zwischen einer Innen
fläche der Basis und dem Kern angeordnet ist, wobei das formgetreue
Material ein thermisch leitfähiges Material mit plastischen Verfor
mungseigenschaften umfasst.
16. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei eine Kombination
einer Dicke des formgetreuen Materials in einem nicht komprimierten
Zustand und einer Dicke der elektromagnetischen Vorrichtung größer
als eine Höhe der Schale zwischen der Innenfläche der Basis und ei
ner Ebene ist, die den Boden des Flansches umfasst.
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---|---|---|---|
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Publications (1)
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---|---|---|---|
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---|---|
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DE (1) | DE10153887A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011007334A1 (de) * | 2011-04-13 | 2012-10-18 | Karl E. Brinkmann GmbH | Flüssigkeitsgekühlte induktive Komponente |
Families Citing this family (40)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6611186B2 (en) * | 2001-02-26 | 2003-08-26 | Woodward Governor Company | Solenoid having an elastomeric retaining device and method of manufacturing same without potting |
US7002074B2 (en) | 2002-03-27 | 2006-02-21 | Tyco Electronics Corporation | Self-leaded surface mount component holder |
US20030184423A1 (en) * | 2002-03-27 | 2003-10-02 | Holdahl Jimmy D. | Low profile high current multiple gap inductor assembly |
JP2004296630A (ja) * | 2003-03-26 | 2004-10-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | チョークコイルおよびそれを用いた電子機器 |
US6980078B2 (en) * | 2003-05-27 | 2005-12-27 | Delphi Technologies, Inc. | Magnetic core device and assembly method |
US6998950B2 (en) * | 2003-09-30 | 2006-02-14 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Method of making an electric inductor and inductor made by same |
US7113065B2 (en) * | 2003-09-30 | 2006-09-26 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Modular inductor for use in power electronic circuits |
US7164337B1 (en) * | 2004-12-11 | 2007-01-16 | Rsg/Aames Security, Inc. | Splash proof electromagnetic door holder |
WO2006069571A1 (en) * | 2004-12-29 | 2006-07-06 | Danfoss Drives A/S | An electromagnetic module for a frequency converter |
US20060250205A1 (en) * | 2005-05-04 | 2006-11-09 | Honeywell International Inc. | Thermally conductive element for cooling an air gap inductor, air gap inductor including same and method of cooling an air gap inductor |
TW200746189A (en) * | 2006-06-05 | 2007-12-16 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | Power inductor and method of manufacturing the same |
CN101675488B (zh) * | 2007-04-26 | 2012-09-05 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 具有板的平面变压器 |
US8279033B2 (en) * | 2008-01-25 | 2012-10-02 | Tech Design, L.L.C. | Transformer with isolated cells |
US8427269B1 (en) * | 2009-06-29 | 2013-04-23 | VI Chip, Inc. | Encapsulation method and apparatus for electronic modules |
JP5597106B2 (ja) * | 2010-11-19 | 2014-10-01 | 住友電気工業株式会社 | リアクトル |
JP2012169425A (ja) | 2011-02-14 | 2012-09-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | リアクトル |
DE102011082046A1 (de) * | 2011-09-02 | 2013-03-07 | Schmidhauser Ag | Transformator und zugehöriges Herstellungsverfahren |
US9041502B2 (en) * | 2012-04-05 | 2015-05-26 | Lear Corporation | Heat dissipating electromagnetic device arrangement |
JP2013239496A (ja) * | 2012-05-11 | 2013-11-28 | Sanyo Denki Co Ltd | 発熱体冷却用容器 |
JP6268509B2 (ja) * | 2012-08-10 | 2018-01-31 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | リアクトル装置 |
US9543069B2 (en) | 2012-11-09 | 2017-01-10 | Ford Global Technologies, Llc | Temperature regulation of an inductor assembly |
US9581234B2 (en) | 2012-11-09 | 2017-02-28 | Ford Global Technologies, Llc | Liquid cooled power inductor |
US10460865B2 (en) | 2012-11-09 | 2019-10-29 | Ford Global Technologies, Llc | Inductor assembly |
US20140132379A1 (en) * | 2012-11-09 | 2014-05-15 | Ford Global Technologies, Llc | Integrated inductor assembly |
US9892842B2 (en) | 2013-03-15 | 2018-02-13 | Ford Global Technologies, Llc | Inductor assembly support structure |
EP2797090A1 (de) * | 2013-04-25 | 2014-10-29 | Magnetic Components Sweden AB | Wärmeverwaltungssystem für SMC-Induktoren |
WO2014200459A1 (en) * | 2013-06-10 | 2014-12-18 | Schneider Electric Solar Inverters Usa, Inc. | An electronics system and method of forming same |
US8836459B1 (en) * | 2013-07-05 | 2014-09-16 | Chicony Power Technology Co., Ltd. | Power module |
JP6229839B2 (ja) * | 2014-01-27 | 2017-11-15 | Fdk株式会社 | 巻線部品 |
US10902993B2 (en) * | 2014-06-19 | 2021-01-26 | Sma Solar Technology Ag | Inductor assembly comprising at least one inductor coil thermally coupled to a metallic inductor housing |
US20160005523A1 (en) * | 2014-07-07 | 2016-01-07 | Louw D. Jacobs | Potted heat transfer media transformer system |
KR101610493B1 (ko) * | 2014-08-26 | 2016-04-07 | 현대자동차주식회사 | 변압기 냉각 장치 |
JP6397714B2 (ja) * | 2014-10-03 | 2018-09-26 | Fdk株式会社 | コイル装置 |
FR3045922B1 (fr) | 2015-12-17 | 2018-09-21 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Dispositif electronique comportant au moins une inductance comprenant des moyens de gestion thermique passifs |
US10204729B2 (en) * | 2016-11-04 | 2019-02-12 | Ford Global Technologies, Llc | Inductor cooling systems and methods |
JP7130039B2 (ja) * | 2018-06-29 | 2022-09-02 | 新電元工業株式会社 | 磁性部品 |
US11710595B2 (en) * | 2019-03-10 | 2023-07-25 | Cyntec Co., Ltd. | Magnetic component structure with thermal conductive filler and method of fabricating the same |
JP7320748B2 (ja) * | 2019-06-21 | 2023-08-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | コア |
CN114078623A (zh) * | 2020-08-20 | 2022-02-22 | Tdk株式会社 | 线圈部件以及搭载其的开关电源装置 |
GB2608392B (en) * | 2021-06-29 | 2024-02-28 | Murata Manufacturing Co | Electrical device |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2021643A1 (de) | 1970-05-02 | 1972-05-18 | Thomas Gmbh | Ventilteller fuer Spruehdosen |
US4029926A (en) * | 1974-10-29 | 1977-06-14 | Roper Corporation | Work coil for use in an induction cooking appliance |
US4945255A (en) * | 1983-07-05 | 1990-07-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Power source device |
US5210513A (en) | 1992-03-20 | 1993-05-11 | General Motors Corporation | Cooling of electromagnetic apparatus |
FR2714206B1 (fr) * | 1993-12-21 | 1996-03-01 | Thomson Television Components | Perfectionnement aux transformateurs du type à circuit magnétique fermé en ferrite. |
-
2000
- 2000-11-03 US US09/706,488 patent/US6392519B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-11-02 DE DE10153887A patent/DE10153887A1/de not_active Ceased
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011007334A1 (de) * | 2011-04-13 | 2012-10-18 | Karl E. Brinkmann GmbH | Flüssigkeitsgekühlte induktive Komponente |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6392519B1 (en) | 2002-05-21 |
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