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Technisches Feld
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Invertertechnik und insbesondere eine Inverterkonstruktion mit kleinen Abmessungen sowie eine Verfahren, um diese zusammenzubauen.
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Hintergrund
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Eine konventionelle Inverterkonstruktion enthält einen Spulenkörper, eine erste Wicklung, eine zweite Wicklung sowie eine Magnetkernanordnung. Die erste Wicklung und die zweite Wicklung sind dabei räumlich voneinander getrennt um die Spule gewickelt angeordnet. Der Zusammenbau der Inverterkonstruktion wird dadurch vervollständigt, dass außerdem die Magnetkernanordnung teilweise in den Durchgang des Spulenkörpers eingefügt wird, welcher von der ersten und der zweiten Spulenwicklung umwickelt ist.
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Hinzu kommt, dass elektronische Produkte heutzutage zumeist klein, schmal und leicht sein müssen, sodass die Größe des Inverters reduziert ist. Dies hat jedoch zur Folge, dass bei einem kleinen Inverter, die Distanz zwischen der Magnetkernanordnung und den Windungen ebenfalls kleiner wird. Das führt dazu, dass das vom Magnetkern erzeugte Magnetfeld die externen Windungen beeinflusst und elektromagnetische Interferenz mit großem magnetischem Verlust verursacht, was zu einer Reduktion des Wirkungsgrades des Inverters führt.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend benannten Nachteile zu beheben.
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Zusammenfassung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Inverterstruktur sowie ein Verfahren zum Zusammenbau derselbigen. Magnetische Felder eines ersten, mittleren und zweiten Eisenkerns beeinflussen nicht ein externes Spulenpaket, wodurch der magnetische Verlust reduziert und die Effizienz verbessert wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Inverterstruktur sowie eine Verfahren zu deren Zusammenbau, wobei die Magnetfeldstrahlung reduziert werden kann, und die elektromagnetische Interferenz reduziert wird. So zeigt die vorliegende Erfindung eine Inverterkonstruktion, welche eine Spulenpaket, einen ersten Eisenkern, einen ersten Isolationskörper, einen mittleren Eisenkern, einen zweiten Isolationskörper und einen zweiten Eisenkern aufweist. Das Spulenpaket weist einen Spulenkörper sowie Spulenwicklungen um den Spulenkörper auf. Das Spulenpaket besitzt außerdem ein Durchlassloch. Der erste Eisenkern, welcher durch eine Seite des Spulenkörpers eingefügt wird, weist einen ersten Kernpfeiler auf. Der erste Kernpfeiler wird im Durchlassloch aufgenommen. Der erste Isolationskörper ist im Durchlassloch angeordnet und steht in Kontakt mit einer Seite des ersten Kernpfeilers. Der mittlere Eisenkern ist im Durchlassloch angeordnet und steht in Kontakt mit dem ersten Isolationskörper. Der zweite Isolationskörper ist im Durchlassloch angeordnet und steht in Kontakt mit einer anderen Seite des mittleren Eisenkerns, welche dem ersten Isolationskörper gegenüberliegt. Der zweite Eisenkern weist einen zweiten Kernpfeiler auf, welcher durch eine andere Seite des Spulenkörpers, welche gegenüber dem ersten Eisenkern liegt, eingefügt und im Durchlassloch aufgenommen wird, sodass er in Kontakt mit dem zweiten Isolationskörper steht.
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Die vorliegende Erfindung offenbart also ein Verfahren zum Zusammenbau einer Inverterkonstruktion, umfassend: Wickeln von Spulenwicklungen um einen Spulenkörper, der eine erste Seite und eine zweite Seite besitzt, die einander gegenüber liegen; Einfügen eines ersten Kernpfeilers des ersten Eisenkerns in das Durchlassloch des Spulenkörpers von der ersten Seite des Spulenkörpers; aufeinanderfolgendes Anordnen des ersten Isolationskörpers, des mittleren Eisenkerns und des zweiten Isolationskörpers im Durchlassloch des Spulenkörpers von der zweiten Seite des Spulenkörpers, wobei das Anordnen des ersten Isolationskörpers so erfolgt, dass ein Kontakt mit dem ersten Kernpfeiler entsteht und der mittlere Eisenkern sandwichartig zwischen dem ersten Isolationskörper und dem zweiten Isolationskörper angeordnet ist; Einfügen eines zweiten Kernpfeilers eines zweiten Eisenkerns in das Durchlassloch eines Spulenkörpers von der zweiten Seite des Spulenkörpers, wobei der zweite Kernpfeiler in Kontakt mit dem zweiten Isolationskörper steht.
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Im Vergleich mit konventionellen Techniken, sind der erste Eisenkern, der mittlere Eisenkern und der zweite Eisenkern linear im Spulenpaket der Inverterkonstruktion angeordnet und der erste Isolationskörper sandwichartig zwischen dem ersten Eisenkern und dem mittleren Eisenkern positioniert. Des Weiteren ist der zweite Isolationskörper sandwichartig zwischen dem zweiten Eisenkern und dem mittleren Eisenkern positioniert. Folglich erzeugen der erste Eisenkern, der mittlere Eisenkern und der zweite Eisenkern, welche linear im Spulenpaket verbunden sind, mehrere magnetische Felder mit mehreren Luftspalten, wobei die Magnetfelder eine relativ kleinere Reichweite abdecken. Daher beeinflussen diese Magnetfelder nicht das magnetische Feld des externen Spulenpakets, wodurch der magnetische Verlust reduziert und die Effizienz und die Praktikabilität verbessert wird.
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Figurenliste
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Die Offenbarung wird durch die detaillierte Beschreibung verdeutlicht und die hier gezeigten Zeichnungen dienen lediglich der Illustration, weshalb sie die Offenbarung nicht einschränken, wobei:
- 1 eine perspektivische Ansicht der Inverterkonstruktion entsprechend der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 2 eine perspektivische Explosionszeichnung ist, die die Inverterkonstruktion der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 3 ein Prozessflussdiagramm ist, welches die Inverterkonstruktion der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 4 eine Querschnittsansicht ist, welche die Inverterkonstruktion der vorliegenden Erfindung darstellt; und
- 5 eine schematische Ansicht ist, die die magnetischen Felder der Eisenkerne der Inverterstruktur der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Detaillierte Beschreibung
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Detaillierte Beschreibungen und technische Inhalte der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen beschrieben. Die Beschreibungen und begleitenden Grafiken, die hierbei offenbart sind, haben lediglich illustrativen und beispielhaften Charakter und begrenzen nicht den Umfang der Offenbarung der vorliegenden Erfindung.
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Im Folgenden werden die 1 und 2, welche eine perspektivische Ansicht und eine perspektivische Explosionsansicht der erfindungsgemäßen Inverterkonstruktion darstellen, beschrieben. Die Inverterkonstruktion 1 der vorliegenden Erfindung enthält ein Spulenpaket 10, einen ersten Eisenkern 20, einen ersten Isolationskörper 30, einen mittleren Eisenkern 40, einen zweiten Isolationskörper 50, einen zweiten Eisenkern 60 sowie mehrere leitfähige Zuleitungen 70. Der erste Eisenkern 20 und der zweite Eisenkern 60 sind an zwei gegenüberliegenden Seiten des Spulenpakets 10 angeordnet. Die leitfähigen Zuleitungen 70 sind an einer Unterseite des Spulenpaketes 10 angeordnet. Der erste Isolationskörper 30, der mittlere Eisenkern 40, der zweite Isolationskörper 50 und der zweite Eisenkern 60 sind in das Spulenpaket eingesetzt, um so die Inverterkonstruktion 1 zu formen.
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In 2 ist dargestellt, dass das Spulenpaket 10 einen Spulenkörper 11, um den die Spulenwicklungen 12 aufgewickelt sind, aufweist. Der Spulenkörper 11 weist ein Durchlassloch 110 sowie eine erste Seite 11a und eine zweite Seite 11b, die einander gegenüber liegen, auf. Genauer weist der Spulenkörper 11 eine Spulenhülse 111 und eine Mehrzahl von Bodenrippen 112 auf, welche mit der Spulenhülse 111 verbunden sind. Das Durchlassloch 110 ist in der Spulenhülse 111 angeordnet, die Bodenrippen 112 sind zwei gegenüberliegenden Seiten der Spulenhülse 111 angeordnet und die leitfähigen Zuleitungen 70 sind mit räumlichen Abstand auf dem Spulenkörper 11 angeordnet.
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Der erste Eisenkern 20, der durch eine Seite des Spulenkörpers 11 eingefügt wird, weist einen ersten Kernpfeiler 21 auf, der im Durchlassloch 110 aufgenommen wird. Weiterhin beinhaltet der erste Eisenkern 20 eine erste Verbindungsplatte 22 und zwei erste Kernplatten 23. Die zwei ersten Kernplatten 23 sind an zwei gegenüberliegenden Seiten der ersten Verbindungsplatte 22 angeordnet und der erste Kernpfeiler 21 ist zwischen den zwei ersten Kernplatten 23 angeordnet. Die ersten zwei Kernplatten 23 und der erste Kernpfeiler 21 erstrecken sich von der ersten Verbindungsplatte 22 entlang der gleichen Richtung. Es ist vorteilhaft, wenn die Länge des ersten Kernpfeilers 21 ausgehend von der ersten Verbindungsplatte 22, kürzer ist als die Länge jeder der beiden ersten Kernplatten 23, ausgehend von der ersten Verbindungsplatte 22, wodurch die Gesamtgröße der Inverterkonstruktion 1 reduziert wird.
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Der erste Isolationskörper 30 ist im Durchlassloch 110 des Spulenkörpers 11 angeordnet und steht in Kontakt mit einer Seite des ersten Kernpfeilers 21. Auch der mittlere Eisenkern 40 ist im Durchlassloch 110 angeordnet und steht in Kontakt dem ersten Isolationskörper 30.
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Der zweite Isolationskörper 50 ist ebenfalls in dem Durchlassloch 110 des Spulenkörpers 11 angebracht und steht in Kontakt mit einer anderen Seite des mittleren Eisenkerns 40, welche gegenüber dem ersten Isolationskörper 30 liegt. Es ist vorteilhaft, wenn sowohl der erste Isolationskörper 30 als auch der zweite Isolationskörper 50 eine Isolationsplatte ist, und der mittlere Eisenkern 40 eine I-Form aufweist.
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Der zweite Eisenkern 60, der durch eine andere Seite des Spulenkörpers 11 gegenüberliegend des ersten Eisenkerns 20 eingefügt wird, enthält einen zweiten Kernpfeiler 61, der im Durchlassloch 110 aufgenommen wird und in Kontakt mit dem zweiten Isolationskörper 50 steht. Insbesondere weist der zweite Eisenkern 60 außerdem eine zweite Verbindungsplatte 62 und zwei zweite Kernplatten 63 auf. Die zwei zweiten Kernplatten 63 sind räumlich voneinander getrennt an zwei gegenüberliegenden Seiten der zweiten Verbindungsplatte 62 angeordnet, der zweite Kernpfeiler 61 ist zwischen den zwei zweiten Kernplatten 63 angeordnet und die zwei zweiten Kernplatten 63 und der zweite Kernpfeiler 61 erstrecken sich von der zweiten Verbindungsplatte 62 entlang der gleichen Richtung. Es ist vorteilhaft, wenn die Länge des zweiten Kernpfeilers 61, ausgehend von der zweiten Verbindungsplatte 62, kürzer ist als die Länge jeder der beiden zweiten Kernplatten 63, wodurch die Gesamtgröße der Inverterkonstruktion 1 reduziert wird.
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3 zeigt ein Prozessflussdiagramm, welches ein Verfahren zum Zusammenbau der Inverterkonstruktion darstellt. Die Inverterkonstruktion wird in folgender Art und Weise zusammengebaut. Als erstes wird eine Spulenpaket 10 bereitgestellt. Die Spulenwicklungen 12 werden um den Spulenkörper 11 gewickelt (Schritt a), wobei der Spulenkörper 11 eine erste Seite 11a und eine zweite Seite 11b, welche einander gegenüber liegen, aufweist. Danach werden der erste Kernpfeiler 21 des ersten Eisenkerns 20 von der ersten Seite 11a des Spulenkörpers 11 in das Durchlassloch 110 des Spulenkörpers 11 eingefügt (Schritt b).
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Der erste Isolationskörper 30, der mittlere Eisenkern 40 und der zweite Isolationskörper 50 werden nacheinander von der zweiten Seite 11b des Spulenkörpers 11 in das Durchlassloch 110 des Spulenkörpers 11 gesetzt, wobei der erste Isolationskörper 30 in Kontakt mit dem ersten Kernpfeiler 21 steht und der mittlere Eisenkern 40 sandwichartig zwischen dem ersten Isolationskörper 30 und dem zweiten Isolationskörper 50 angeordnet ist (Schritt c).
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Weiterhin wird ein zweiter Kernpfeiler 61 des zweiten Eisenkerns 60 von der zweiten Seite 11b des Spulenkörpers 11 durch das Durchlassloch 110 des Spulenkörpers 11 eingesetzt, wobei der zweite Kernpfeiler 61 in Kontakt mit dem zweiten Isolationskörper 50 steht (Schritt d). Anschließend werden die leitfähigen Zuleitungen 70 räumlich voneinander getrennt auf dem Spulenkörper angeordnet. Um den Zusammenbau der Inverterkonstruktion 1 zu vervollständigen, werden der erste Eisenkern 20 und der zweite Eisenkern 60 am Spulenkörper fixiert.
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4 zeigt eine Querschnittszeichnung, die die Inverterkonstruktion darstellt. Nachdem die Inverterkonstruktion nach dem oben genannten Verfahren zusammengebaut wurde, werden der erste Eisenkern 20 und der zweite Eisenkern 60 auf den Bodenrippen 112 des Spulenkörpers 11 platziert. Dabei umgeben die ersten zwei Kernplatten 23 die Spulenwicklung 12 an der einen Seite und die zweiten zwei Kernplatten 63 das Spulenset 12 auf der gegenüberliegenden Seite der ersten zwei Kernplatten 23. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die zwei ersten Kernplatten 23 und die zwei zweiten Kernplatten 63 die Peripherie des Spulenkörpers 11 umgeben.
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Dabei sollte angemerkt werden, dass der mittlere Eisenkern 40 in der Mitte des Durchlassloches 110 des Spulenkörpers 11 angeordnet ist und die Gesamtlänge des ersten Kernpfeilers 21, des ersten Isolationskörpers 30, des mittleren Eisenkerns 40, des zweiten Isolationskörpers 50 und des zweiten Kernpfeilers 61 der Länge des Durchlassloches 110 entspricht.
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5 zeigt eine schematische Ansicht des magnetischen Felds der Inverterkonstruktion. Wie in der Grafik gezeigt, werden der erste Eisenkern 20 (der erste Kernpfeiler 21), der mittlere Eisenkern 40 und der zweite Eisenkern 60 (der zweite Kernpfeiler 61) in das Spulenpaket 10 eingefügt. Dabei ist zu beachten, dass der erste Kernpfeiler 21, der mittlere Eisenkern 40 und der zweite Kernpfeiler 61 linear verbunden und in das Spulenpaket 10 eingesetzt sind. Der erste Isolationskörper 30 ist dabei sandwichartig zwischen dem ersten Eisenkern 20 und dem mittleren Eisenkern 40 angeordnet. Der zweite Isolationskörper 50 ist sandwichartig zwischen dem zweiten Eisenkern 60 und dem mittleren Eisenkern 40 angeordnet.
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Dadurch, dass der erste Kernpfeiler 21, der mittlere Eisenkern 40 und der zweite Kernpfeiler 61 voneinander durch den ersten Isolationskörper 30 und den zweiten Isolationskörper 50 separiert sind, werden Magnetfelder erzeugt, welche eine relativ kleine Reichweite abdecken. Dadurch wird das externe Spulenpaket 10 nicht von den Magnetfeldern beeinflusst, welche durch den ersten Kernpfeiler 21, den mittleren Eisenkern 40 und den zweiten Kernpfeiler 61 erzeugt werden, wodurch magnetische Interferenz mit dem Spulenpaket 10 vermieden, der magnetische Verlust reduziert und die Effizienz verbessert wird.
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Insbesondere werden bei der vorliegenden Erfindung der Inverterkonstruktion 1 zwei Luftspalte zwischen dem ersten Kernpfeiler 21, dem mittleren Eisenkern 40 und dem zweiten Kernpfeiler 61 gebildet. Im Vergleich zu einem einzigen Luftspalt eines konventionellen Inverters ist die Länge des Luftspalts der vorliegenden Erfindung halb so groß wie die Länge eines Luftspalts eines konventionellen Inverters. Dadurch wird der Magnetfeldstrahlungsbereich (magnetisches Streufeld) reduziert, sodass der magnetische Verlust des externen Spulenkörpers, welche durch das Magnetfeld verursacht wird, stark reduziert wird und die Effizienz dadurch verbessert wird. Des Weiteren kann die Inverterkonstruktion auch magnetische Feldstrahlung reduzieren, wodurch elektromagnetische Interferenz (EMI) verringert wird.
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Die vorangegangenen Beschreibungen stellen lediglich eine vorteilhafte Ausführung der vorliegenden Erfindung dar und begrenzen nicht den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Erfindung. Gleichwertige Änderungen und Modifikationen im Sinne der vorliegenden Erfindung werden als in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Erfindung fallend betrachtet.
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Bezugszeichenliste
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- (1)
- Inverterkonstruktion
- (10)
- Spulenpaket
- (11)
- Spulenkörper
- (11a)
- eine erste Seite
- (11b)
- zweite Seite
- (12)
- Spulenwicklungen
- (110)
- Durchlassloch
- (20)
- erster Eisenkern
- (21)
- erster Kernpfeiler
- (22)
- erste Verbindungsplatte
- (23)
- erste Kernplatten
- (30)
- erster Isolationskörper
- (40)
- mittlerer Eisenkern
- (50)
- zweiter Isolationskörper
- (60)
- zweiter Eisenkern
- (61)
- zweiter Kernpfeiler
- (62)
- zweite Verbindungsplatte
- (63)
- zweite Kernplatten
- (70)
- leitfähige Zuleitungen
- (111)
- Spulenhülse
- (112)
- Bodenrippen
