DE102017222243A1 - Throttle with cooling device - Google Patents

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Abstract

Drossel, aufweisend einen hohlen weichmagnetischen Kern (10) und mindestens zwei in dem Hohlraum des weichmagnetischen Kerns (10) eingebrachte elektrische Leiter (20; 21), die in dem Hohlraum in einem Abstand (A) zwischen ihren inneren Seiten zueinander angeordnet sind, wodurch in dem Hohlraum ein Zwischenbereich gebildet ist, wobei in dem Zwischenbereich ein Kühlelement (30) angeordnet ist.A choke comprising a hollow soft magnetic core (10) and at least two electrical conductors (20; 21) inserted in the cavity of the soft magnetic core (10), which are disposed in the cavity at a distance (A) between their inner sides, thereby an intermediate region is formed in the cavity, wherein a cooling element (30) is arranged in the intermediate region.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drossel mit Kühlvorrichtung.The present invention relates to a throttle with cooling device.

EMV-Filter (EMV = Elektromagnetische Verträglichkeit) werden in der Leistungselektronik in Fahrzeugen eingesetzt, um ein möglichst störungsfreies Bordnetz zu gewährleisten. Der derzeitige Stand der Technik weist eine Auslegung des Filters mit rein passiver Kühlung auf. Aufgrund der passiven Kühlung können der Verlust bzw. die Erwärmung des Filters nicht effizient abgeführt werden, obwohl der Filter einen gro-ßen Bauraum aufweist. Dabei ist eine Gleichtaktdrossel, welche ein wesentlicher Bestandteil des Filters ist, hinsichtlich der Wärmabfuhr besonders kritisch.EMC filters (EMC = Electromagnetic Compatibility) are used in power electronics in vehicles to ensure the most trouble-free on-board electrical system. The current state of the art has a design of the filter with purely passive cooling. Due to the passive cooling, the loss or heating of the filter can not be dissipated efficiently, although the filter has a large space. In this case, a common mode choke, which is an essential part of the filter, particularly critical in terms of heat dissipation.

Wie in 1 gezeigt, weist eine Gleichtaktdrossel 1 einen weichmagnetischen Kern 10 und zumindest zwei im Inneren des weichmagnetischen Kerns 10 geführte Stromschienen 20 und 21 für eine DC-Verbindung auf. Der weichmagnetische Kern 10 ist in der Regel als Hohlkörper ausgeführt, z.B. als Zylinder oder als mehrere Ringe. Die in den Hohlraum eingeführten Stromschienen 20 und 21 tragen beispielsweise einen Hochstrom, der bis einige Hundert Ampere betragen kann. Aufgrund des Hochstroms erzeugen die Stromschienen 20 und 21 einen erheblichen Wärmeverlust, welcher mit einer konventionellen passiven Kühlung nicht effizient abgeführt werden kann.As in 1 shown has a common mode choke 1 a soft magnetic core 10 and at least two inside the soft magnetic core 10 guided busbars 20 and 21 for a DC connection on. The soft magnetic core 10 is usually designed as a hollow body, for example as a cylinder or as multiple rings. The busbars inserted into the cavity 20 and 21 For example, carry a high current, which can be up to several hundred amps. Due to the high current generate the busbars 20 and 21 a significant heat loss, which can not be efficiently dissipated with a conventional passive cooling.

Deshalb ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Drossel für EMV-Filter bereitzustellen, bei der eine verbesserte Wärmeabfuhr gewährleistet ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Therefore, it is an object of this invention to provide a choke for EMC filters in which improved heat dissipation is ensured. This object is achieved by the features of the independent claim. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Bereitgestellt wird eine Drossel, aufweisend einen hohlen weichmagnetischen Kern und mindestens zwei in dem Hohlraum des weichmagnetischen Kerns eingebrachte elektrische Leiter, die in dem Hohlraum in einem Abstand zwischen ihren inneren Seiten zueinander angeordnet sind, wodurch in dem Hohlraum ein Zwischenbereich gebildet ist, wobei in dem Zwischenbereich ein Kühlelement angeordnet ist. Bei der Drossel handelt es sich bevorzugt um eine elektrische Drossel, insbesondere eine Gleichtaktdrossel. (Gleichtakt-)Drosseln sind beispielsweise bei Anwendungen in der Leistungselektronik am Hochvolt-Eingang eines leistungselektronischen Geräts, wie z.B. einem Wechselrichter, zwischen einem DC-Hochvolt-Stecker (DC = Gleichstrom) und einem Zwischenkreiskondensator angeordnet.There is provided a reactor comprising a hollow soft magnetic core and at least two electrical conductors disposed in the cavity of the soft magnetic core disposed in the cavity at a distance between their inner sides, whereby an intermediate region is formed in the cavity Intermediate area a cooling element is arranged. The throttle is preferably an electrical throttle, in particular a common mode throttle. For example, (common mode) chokes are used in power electronics applications at the high-voltage input of a power electronic device, such as a power supply. an inverter, between a DC high-voltage plug (DC = DC) and a DC link capacitor arranged.

Ein solcher elektrischer Leiter kann beispielsweise als Stromschiene, Draht oder Litze ausgebildet sein. Er besteht insbesondere aus einem Material mit einer guten elektrischen Leitfähigkeit, wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium.Such an electrical conductor may be formed, for example, as a busbar, wire or stranded wire. It consists in particular of a material with a good electrical conductivity, such as copper or aluminum.

Ein solcher weichmagnetischer Kern besteht aus einem weichmagnetischen Material. Hierunter wird insbesondere ein ferromagnetisches Material verstanden, das sich in einem Magnetfeld leicht magnetisieren lässt. Ein solches Material kann nach DIN EN 60404-1 insbesondere ein Werkstoff sein, der eine Koerzitivfeldstärke von kleiner-gleich 1000 A/m aufweist.Such a soft magnetic core consists of a soft magnetic material. This is understood in particular to mean a ferromagnetic material which can be easily magnetized in a magnetic field. Such a material can after DIN EN 60404-1 in particular, be a material having a coercive force of less than or equal to 1000 A / m.

Durch Bereitstellen eines Kühlelements im Inneren der Drossel, genauer im Zwischenraum zwischen den inneren Seiten der elektrischen Leiter im weichmagnetischen Kern, und damit direkt an den elektrischen Leitern, kann eine verbesserte Wärmeabfuhr realisiert werden. Ein solches Kühlelement dient also zur Abfuhr von Wärme aus dem Hohlraum, insbesondere von Wärme der elektrischen Leiter.By providing a cooling element inside the throttle, more precisely in the space between the inner sides of the electrical conductors in the soft magnetic core, and thus directly to the electrical conductors, improved heat dissipation can be realized. Such a cooling element thus serves to dissipate heat from the cavity, in particular heat of the electrical conductor.

In einer Ausführung weist das Kühlelement eine Dicke auf, welche dem Abstand zwischen den elektrischen Leitern entspricht. In einer Ausführung nimmt das Kühlelement den gesamten Zwischenbereich zwischen den elektrischen Leitern ein. Durch Ausfüllen des gesamten Raums zwischen den elektrischen Leitern wird die Wärmeableitung weiter verbessert.In one embodiment, the cooling element has a thickness which corresponds to the distance between the electrical conductors. In one embodiment, the cooling element occupies the entire intermediate area between the electrical conductors. By filling the entire space between the electrical conductors, the heat dissipation is further improved.

In einer Ausführung ist mindestens ein weiteres Kühlelement auf einer äußeren Seite von zumindest einem elektrischen elektrischen Leiter vorgesehen.In one embodiment, at least one further cooling element is provided on an outer side of at least one electrical electrical conductor.

In einer Ausführung ist das oder mindestens eines der Kühlelemente, insbesondere die weiteren Kühlelemente, als Latentwärmespeicher mit einem Phasenwechselmaterial gebildet. Latentwärmespeicher können thermische Energie, also Wärme und Kälte, je nach verwendetem Material, über lange Zeit speichern, um diese später wieder frei zu geben. Hierzu werden Phasenwechselmaterialien (PCM) genutzt, welche ihren Aggregatszustand abhängig von der Umgebungstemperatur ändern. Vorteilhaft werden Materialien verwendet, die den Zustand von flüssig in fest und umgekehrt ändern, wodurch ein hohes Speichervolumen verfügbar ist. Phasenwechselmaterialien werden beispielsweise aus Salzen oder organischen Verbindungen wie Paraffin oder Fettsäure, hergestellt.In one embodiment, the or at least one of the cooling elements, in particular the other cooling elements, formed as a latent heat storage with a phase change material. Depending on the material used, latent heat storage devices can store thermal energy, ie heat and cold, for a long time in order to release them later. For this phase change materials (PCM) are used, which change their state of aggregation depending on the ambient temperature. Advantageously, materials are used which change the state from liquid to solid and vice versa, whereby a high storage volume is available. Phase change materials are made, for example, from salts or organic compounds such as paraffin or fatty acid.

In einer Ausführung ist zwischen zumindest einem der elektrischen Leiter und zumindest einem der ihm zugeordneten Kühlelemente mindestens eine Kühlschicht vorgesehen. Eine solche Kühlschicht ist aus einem thermisch isolierenden Material gebildet und dient zur Kühlung der elektrischen Leiter und kann in unterschiedlicher Weise gebildet werden, wie nachfolgend beschrieben.In one embodiment, at least one cooling layer is provided between at least one of the electrical conductors and at least one of its associated cooling elements. Such a cooling layer is formed of a thermally insulating material and serves to cool the electrical conductors and can be formed in different ways, as described below.

In einer Ausführung weisen das Kühlelement und/oder das mindestens eine weitere Kühlelement mindestens einen Kühlkanal in ihrem Inneren auf. Der Kühlkanal ist bevorzugt dazu ausgebildet, um von einem Kühlmittel, wie beispielsweise einer Kühlflüssigkeit oder einem Kühlgas, durchströmt zu werden. Eine solche Ausführung kann als aktive Kühlung oder aktives Kühlelement bezeichnet werden.In one embodiment, the cooling element and / or the at least one further cooling element have at least one cooling channel in their interior. The cooling channel is preferably designed to be flowed through by a coolant, such as a cooling liquid or a cooling gas. Such an embodiment may be referred to as active cooling or active cooling element.

In einer Ausführung sind das Kühlelement und/oder das mindestens eine weitere Kühlelement aus einem keramischen Material gebildet. Ein solches keramische Material kann beispielsweise ein Material sein, das auch für das Leistungsmodul verwendet wird, z.B. Al2O3 oder AIN.In one embodiment, the cooling element and / or the at least one further cooling element are formed from a ceramic material. Such a ceramic material may for example be a material that is also used for the power module, eg Al 2 O 3 or AlN.

Durch Bereitstellen der weiteren Kühlelemente, Kühlschichten, Kühlkanäle oder einer Kombination daraus, durch welche die elektrischen Leiter dann gegebenenfalls von mehreren Seiten umgeben sind, und welche gegebenenfalls aus gut Wärme ableitenden Materialien gebildet sind, wird die Wärmeableitung weiter verbessert.By providing the further cooling elements, cooling layers, cooling channels or a combination thereof, through which the electrical conductors are then optionally surrounded by several sides, and which are optionally formed from good heat dissipating materials, the heat dissipation is further improved.

In einer Ausführung ragen das Kühlelement und/oder das mindestens eine weitere Kühlelement aus dem Hohlraum in einen Außenbereich der Drossel heraus. Somit kann auch eine verbesserte Wärmeisolierung außerhalb des weichmagnetischen Kerns erzielt werden.In one embodiment, the cooling element and / or the at least one further cooling element project out of the cavity into an outer region of the throttle. Thus, improved thermal insulation outside the soft magnetic core can also be achieved.

In einer Ausführung sind die elektrischen Leiter als Stromschienen ausgebildet und in dem Hohlraum im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet.In one embodiment, the electrical conductors are designed as busbars and arranged in the cavity substantially parallel to each other.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren, die Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, with reference to the figures showing details, and from the claims. The individual features can be realized individually for themselves or for several in any combination in a variant of the invention.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:

  • 1 eine Gleichtaktdrossel gemäß dem Stand der Technik.
  • 2 einen Querschnitt einer Gleichtaktdrossel mit einem Kühlelement gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
  • 3 einen Querschnitt einer Gleichtaktdrossel mit mehreren Kühlelementen gemäß einer alternativen Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Preferred embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying figures. Shown schematically in each case:
  • 1 a common mode choke according to the prior art.
  • 2 a cross section of a common mode choke with a cooling element according to an embodiment of the present invention.
  • 3 a cross section of a common mode choke with a plurality of cooling elements according to an alternative embodiment of the present invention.

In den nachfolgenden Figurenbeschreibungen sind gleiche Elemente oder Funktionen mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the following description of the figures, the same elements or functions are provided with the same reference numerals.

Kern der Erfindung ist es, mindestens ein Kühlelement in der Gleichtaktdrossel derart vorzusehen, dass eine effiziente Kühlung und Reduzierung des Bauraums ermöglicht wird.The core of the invention is to provide at least one cooling element in the common mode choke in such a way that an efficient cooling and reduction of the installation space is made possible.

Dies wird durch die in 2 und 3 gezeigten baulichen Veränderungen einer Gleichtaktdrossel 1 erreicht. Genauer werden die im Inneren des weichmagnetischen Kerns 10 der Gleichtaktdrossel 1 befindlichen Bereiche der elektrischen Leiter 20, 21 um mindestens ein weiteres Bauteil ergänzt, welches zur aktiven Kühlung dient. Dabei sind die elektrischen Leiter 20 und 21 bevorzugt als Stromschienen ausgeführt. This is done by the in 2 and 3 shown structural changes of a common mode choke 1 reached. Specifically, the inside of the soft magnetic core 10 the common mode choke 1 located areas of the electrical conductors 20 . 21 supplemented by at least one further component which serves for active cooling. Here are the electrical conductors 20 and 21 preferably designed as busbars.

2 und 3 zeigen einen Querschnitt eines weichmagnetischen Kerns 10 einer Gleichtaktdrossel 1. Da der weichmagnetische Kern 10 als Ring oder hohler Zylinder ausgeführt ist, ist der Querschnitt zumindest annähernd kreisförmig und weist somit einen Hohlraum auf. Die elektrischen Leiter 20 und 21 weisen jeweils einen rechteckigen Querschnitt auf und sind derart zueinander ausgerichtet, dass sie in einem Abstand A voneinander angeordnet sind. Vorteilhafterweise sind sie im Hohlraum im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Der Durchmesser des Hohlraums ist mindestens so groß gewählt wie die Breite L des längsten bzw. breitesten elektrischen Leiters 20, 21, damit diese in den Hohlraum eingeführt werden kann. Alternativ kann auch die Breite L der elektrischen Leiter 20, 21 in Abhängigkeit vom verfügbaren Durchmesser des Hohlraums gewählt werden. Wichtig ist, dass die elektrischen Leiter 20, 21 in den Hohlraum eingeführt und dort angeordnet werden können. 2 and 3 show a cross section of a soft magnetic core 10 a common mode choke 1 , As the soft magnetic core 10 is designed as a ring or hollow cylinder, the cross section is at least approximately circular and thus has a cavity. The electrical conductors 20 and 21 each have a rectangular cross-section and are aligned with each other so that they are at a distance A are arranged from each other. Advantageously, they are arranged in the cavity substantially parallel to each other. The diameter of the cavity is at least as large as the width L the longest or widest electrical conductor 20 . 21 so that it can be inserted into the cavity. Alternatively, the width can be L the electrical conductor 20 . 21 be selected depending on the available diameter of the cavity. It is important that the electrical conductors 20 . 21 can be inserted into the cavity and placed there.

Die inneren Seiten der elektrischen Leiter 20, 21 sind die Seiten, welche einander zugewandt sind. Diese sind in einem Abstand A voneinander beabstandet. Diese inneren Seiten und die Innenwand des Kernes 10 bilden einen Zwischenraum. In den Hohlraum des Kerns 10 werden, wie später beschrieben, die elektrischen Leiter 20, 21 eingebracht. Die äußeren Seiten der elektrischen Leiter 20, 21 sind die Seiten, welche der Innenwand des weichmagnetischen Kerns 10 zugewandt ist.The inner sides of the electrical conductors 20 . 21 are the sides facing each other. These are at a distance A spaced apart. These inner sides and the inner wall of the core 10 form a gap. In the cavity of the core 10 become, as described later, the electrical conductors 20 . 21 brought in. The outer sides of the electrical conductors 20 . 21 are the sides which the inner wall of the soft magnetic core 10 is facing.

In 2 ist eine erste Ausführung der Erfindung mit einem einzelnen Kühlelement 30 gezeigt. Dieses Kühlelement 30 kann zur aktiven Kühlung dienen, wenn es z.B. aus einem keramischen Material mit einem darin geführten Kühlkanal, gebildet ist. Dabei wird mittels entsprechender Vorrichtungen, z.B. einer Pumpe, ein Kühlmittel aktiv darin zirkuliert. Wenn es aus einem thermisch isolierenden Material gebildet ist, kann es auch als passives Kühlelement dienen. Es ist zwischen den beiden Stromschienen 20 und 21 in dem beschriebenen Zwischenraum angeordnet. Vorteilhaft ist es, wenn die Dicke des Kühlelements 30 dem Abstand A entspricht. Weiter vorteilhaft ist es, wenn das Kühlelement 30 den gesamten Raum zwischen den elektrischen Leitern 20 und 21 einnimmt, d.h. sowohl eine Dicke entsprechend dem Abstand A aufweist, als auch sich mindestens über die gesamte Breite L der Stromschienen erstreckt. Bevorzugt erstreckt sich das Kühlelement 30 auch über eine komplette Länge des Hohlraums.In 2 is a first embodiment of the invention with a single cooling element 30 shown. This cooling element 30 can serve for active cooling, if it is formed for example of a ceramic material with a guided therein cooling channel. In this case, a coolant is actively circulated therein by means of appropriate devices, such as a pump. If it is made of a thermally insulating material, it can also be considered passive Serve cooling element. It is between the two power rails 20 and 21 arranged in the described space. It is advantageous if the thickness of the cooling element 30 the distance A equivalent. It is also advantageous if the cooling element 30 the entire space between the electrical conductors 20 and 21 occupies, ie both a thickness corresponding to the distance A has, as well as at least over the entire width L the busbars extends. Preferably, the cooling element extends 30 also over a complete length of the cavity.

3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels. Um die Kühlung noch effizienter zu gestalten, ist mindestens ein weiteres Kühlelement 40 oder 41 auf der äußeren Seite von zumindest einem elektrischen Leiter 20 und 21 angeordnet. Vorteilhafterweise sind zwei solcher weiteren Kühlelemente 40 und 41 vorgesehen, von denen jedes eines auf jeweils einer äußeren Seite jedes elektrischen Leiter 20 und 21 angeordnet ist. Das bereits für 2 beschriebene Kühlelement 30 ist auch in dieser Ausführung zwischen den inneren Seiten der elektrischen Leiter 20 und 21 angeordnet. Das heißt also, dass dieses weitere Kühlelement 40, 41 auf der äußeren Seite eines elektrischen Leiters 20, 21 angeordnet ist, die der inneren Seite des Leiters 20, 21 gegenüberliegt und an welcher das Kühlelement 30 angeordnet ist. 3 shows a schematic cross-sectional view of another embodiment. To make the cooling even more efficient, is at least one other cooling element 40 or 41 on the outer side of at least one electrical conductor 20 and 21 arranged. Advantageously, two such further cooling elements 40 and 41 each of which is provided one on each outer side of each electrical conductor 20 and 21 is arranged. That already for 2 described cooling element 30 is also in this embodiment between the inner sides of the electrical conductors 20 and 21 arranged. So that means that this further cooling element 40 . 41 on the outer side of an electrical conductor 20 . 21 is arranged, which is the inner side of the conductor 20 . 21 opposite and on which the cooling element 30 is arranged.

Die elektrischen Leiter 20 und 21 sind damit von dem Kühlelement 30 und den weiteren Kühlelementen 40 und 41 großflächig umgeben, so dass durch diese Ausführung eine doppelseitige Kühlung für jeden der elektrischen Leiter 20 und 21 realisiert ist. Die weiteren Kühlelemente 40 und 41 sollten jeweils möglichst über die gesamte verfügbare Breite L der äußeren Seite jedes elektrischen Leiters 20, 21 angeordnet sein, um so eine möglichst große Kühlwirkung zu erzielen. Ebenso ist es vorteilhaft, wenn das Kühlelement 30 den gesamten Zwischenbereich zwischen den inneren Seiten der elektrischen Leiter 20, 21 einnimmt, wie oben beschrieben.The electrical conductors 20 and 21 are thus from the cooling element 30 and the other cooling elements 40 and 41 Surrounded over a large area, so that through this design, a double-sided cooling for each of the electrical conductors 20 and 21 is realized. The other cooling elements 40 and 41 should each be possible over the entire available width L the outer side of each electrical conductor 20 . 21 be arranged so as to achieve the greatest possible cooling effect. It is also advantageous if the cooling element 30 the entire intermediate area between the inner sides of the electrical conductors 20 . 21 occupies as described above.

Das Kühlelement 30 und auch die weiteren Kühlelemente 40 und 41 bestehen vorteilhafterweise aus einem keramischen Material. In einer weiteren aktiven Ausführung der Kühlung kann zumindest ein Kühlkanal in der Mitte oder einem anderen Bereich des oder der Kühlelemente 30, 40, 41 vorhanden sein. Durch den Kühlkanal ist ein Kühlmittel führbar, um die Wärme von den Leitern 20, 21 abzuführen. Beispielsweise kann ein Kühlkanal in einen von der Mitte entfernten Bereich des jeweiligen Kühlelements 30, 40, 41 versetzt vorgesehen sein, wenn in diesem Bereich eine größere Erwärmung zu erwarten ist als in einem anderen Bereich. Aufgrund der relativ guten Wärmleitfähigkeit von Keramik kann der Wärmeverlust, den die elektrischen Leiter 20 und 21 erzeugen, effizient in das optional in dem Kühlkanal vorhandene Kühlmittel übertragen werden. Die Keramik kann zusätzlich zur thermischen Isolierung die Aufgabe haben, eine elektrische Isolierung zwischen den Leitern 20 und 21 zu bilden.The cooling element 30 and also the other cooling elements 40 and 41 advantageously consist of a ceramic material. In a further active embodiment of the cooling system, at least one cooling channel in the middle or another region of the cooling element or elements can be provided 30 . 40 . 41 to be available. Through the cooling channel, a coolant is feasible to the heat from the conductors 20 . 21 dissipate. For example, a cooling channel in a remote from the center region of the respective cooling element 30 . 40 . 41 be provided offset if greater warming is expected in this area than in another area. Due to the relatively good thermal conductivity of ceramics, the heat loss caused by the electrical conductors 20 and 21 generate, be efficiently transferred to the optionally present in the cooling channel coolant. In addition to thermal insulation, the ceramic may have the task of providing electrical insulation between the conductors 20 and 21 to build.

Die Kühlelemente 30, 40 und 41 können auch aus Kühlschichten bestehen. Materialien für solche Kühlschichten sind beispielsweise FR4-Materialien, also in Epoxidharz getränkte Glasfasermatten oder ähnliches.The cooling elements 30 . 40 and 41 can also consist of cooling layers. Materials for such cooling layers are, for example, FR4 materials, ie fiberglass mats impregnated in epoxy resin or the like.

Die Kühlelemente 40 und 41 sind alternativ als Latentwärmespeicher gebildet, d.h. weisen Phasenwechselmaterialien auf, die die Wärme mithilfe des Phasenumwandlungseffekts, wie oben beschrieben, übertragen können. Ein Beispiel für einen Latentwärmespeicher ist eine Heatpipe, welche beispielsweise im Computerbau verwendet wird.The cooling elements 40 and 41 are alternatively formed as latent heat storage, ie have phase change materials that can transfer the heat using the phase conversion effect, as described above. An example of a latent heat storage is a heat pipe, which is used for example in computer construction.

In weiteren alternativen Ausführungen können eine oder mehrere (nicht gezeigte) Isolierungsschichten und/oder Kühlschichten zwischen jedem der elektrischen Leiter 20, 21 und dem zugehörigen Kühlelement, 30, 40, 41 vorgesehen sein. Diese Isolierungs- oder Kühlschichten können als zusätzliche thermische Isolierung dienen, um den Kühleffekt zu verstärken und z.B. aus einem Thermal Interface Material (TIM) bestehen. Sie können aber auch zur elektrischen Isolierung dienen, wenn sie aus einem keramischen Material gebildet sind. Durch die Verwendung von mehreren Isolierungs- und/oder Kühlschichten, welche auch aus unterschiedlichen Materialien gebildet sein können, kann die Wärmeabführung optimiert werden.In further alternative embodiments, one or more insulation layers (not shown) and / or cooling layers may be interposed between each of the electrical conductors 20 . 21 and the associated cooling element, 30 . 40 . 41 be provided. These insulation or cooling layers can serve as additional thermal insulation to enhance the cooling effect and, for example, consist of a thermal interface material (TIM). But they can also serve for electrical insulation, if they are made of a ceramic material. By using a plurality of insulation and / or cooling layers, which may also be formed of different materials, the heat dissipation can be optimized.

Zusammenfassend können also die Kühlelemente 30, 40 und 41 gleich aufgebaut sein, z.B. als aktives Kühlelement oder als passives Kühlelement. Aber die Kühlelemente 30, 40 und 41 können auch unterschiedlich aufgebaut sein. Z.B. kann das Kühlelement 30 als aktives Kühlelement aus einem keramischen Material mit einem Kühlkanal und darin aktiv zum Zirkulieren gebrachten Kühlmittel gebildet sein. Dabei kann eine zusätzliche Kühlschicht zwischen dem Kühlelement 30 und dem zugehörigen elektrischen Leiter 20, 21 vorhanden sein. Die Kühlelemente 40 und 41 können in diesem Fall als Latentwärmespeicher, wie oben beschrieben, gebildet sein. Auch hier kann eine zusätzliche Kühlschicht zwischen jedem Kühlelement 40, 41 und dem zugehörigen elektrischen Leiter 20, 21 vorhanden sein.In summary, so the cooling elements 30 . 40 and 41 be constructed the same, for example as an active cooling element or as a passive cooling element. But the cooling elements 30 . 40 and 41 can also be structured differently. For example, the cooling element 30 be formed as an active cooling element made of a ceramic material with a cooling channel and active therein for circulating coolant. In this case, an additional cooling layer between the cooling element 30 and the associated electrical conductor 20 . 21 to be available. The cooling elements 40 and 41 may be formed in this case as latent heat storage, as described above. Again, an additional cooling layer between each cooling element 40 . 41 and the associated electrical conductor 20 . 21 to be available.

Ferner kann in einer weiteren (nicht gezeigten) Ausführung eine Erweiterung des Kühlelements 30 und, sofern vorhanden, auch der weiteren Kühlelemente 40 und 41 aus dem weichmagnetischen Kern 10 heraus vorgesehen sein, um eine elektrische Isolierung außerhalb des Kerns 10 zu gewährleisten. Zusätzlich wird hier durch die Vergrößerung der Oberfläche auch eine bessere Wärmeableitung erreicht.Furthermore, in a further embodiment (not shown), an extension of the cooling element 30 and, if present, also the other cooling elements 40 and 41 from the soft magnetic core 10 be provided out to an electrical insulation outside the core 10 to ensure. In addition, a better heat dissipation is achieved here by the enlargement of the surface.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
GleichtaktdrosselCommon mode choke
1010
weichmagnetischer Kernsoft magnetic core
20, 2120, 21
elektrischer Leiter, Stromschieneelectrical conductor, busbar
3030
Kühlelementcooling element
40, 4140, 41
weiteres Kühlelement another cooling element
LL
Breitewidth
AA
Abstanddistance

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • DIN EN 60404-1 [0007]DIN EN 60404-1 [0007]

Claims (10)

Drossel (1), insbesondere Gleichtaktdrossel, aufweisend einen hohlen weichmagnetischen Kern (10) und mindestens zwei in dem Hohlraum des weichmagnetischen Kerns (10) eingebrachte elektrische Leiter (20; 21), die in dem Hohlraum in einem Abstand (A) zwischen ihren inneren Seiten zueinander angeordnet sind, wodurch in dem Hohlraum ein Zwischenbereich gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zwischenbereich ein Kühlelement (30) angeordnet ist.A choke (1), in particular a common mode choke, comprising a hollow magnetically soft core (10) and at least two electrical conductors (20; 21) inserted into the cavity of the soft magnetic core (10) which are located in the cavity at a distance (A) between their inner Are arranged sides to each other, whereby in the cavity, an intermediate region is formed, characterized in that in the intermediate region, a cooling element (30) is arranged. Drossel (1) nach Anspruch 1, wobei das Kühlelement (30) eine Dicke aufweist, welche dem Abstand (A) zwischen den elektrischen Leitern (20; 21) entspricht.Throttle (1) after Claim 1 wherein the cooling element (30) has a thickness which corresponds to the distance (A) between the electrical conductors (20; 21). Drossel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kühlelement (30) den gesamten Zwischenbereich zwischen den elektrischen Leitern (20; 21) einnimmt.Choke (1) according to one of the preceding claims, wherein the cooling element (30) occupies the entire intermediate region between the electrical conductors (20; 21). Drossel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein weiteres Kühlelement (40; 41) auf einer äußeren Seite von zumindest einem elektrischen Leiter (20; 21) vorgesehen ist.A choke (1) according to any one of the preceding claims, wherein at least one further cooling element (40; 41) is provided on an outer side of at least one electrical conductor (20; 21). Drossel (1) nach Anspruch 4, wobei mindestens eines der weiteren Kühlelemente (40; 41) als Latentwärmespeicher mit Phasenwechselmaterialien gebildet ist.Throttle (1) after Claim 4 , wherein at least one of the further cooling elements (40; 41) is formed as latent heat storage with phase change materials. Drossel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen zumindest einem der elektrischen Leiter (20; 21) und dem ihm zugeordneten Kühlelement (30) mindestens eine Kühlschicht vorgesehen ist.Throttle (1) according to one of the preceding claims, wherein at least one cooling layer is provided between at least one of the electrical conductors (20; 21) and the cooling element (30) associated therewith. Drossel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kühlelement (30; 40; 41) mindestens einen Kühlkanal in seinem Inneren aufweisen.Throttle (1) according to one of the preceding claims, wherein the cooling element (30; 40; 41) have at least one cooling channel in its interior. Drossel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kühlelement (30; 40; 41) aus einem keramischen Material gebildet ist.A choke (1) according to any one of the preceding claims, wherein the cooling element (30; 40; 41) is formed of a ceramic material. Drossel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kühlelement (30; 40; 41) in einen Außenbereich der Gleichtaktdrossel (1) ragt.A choke (1) according to any one of the preceding claims, wherein the cooling element (30; 40; 41) projects into an outer region of the common mode choke (1). Drossel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrischen Leiter (20; 21) als Stromschienen ausgebildet und in dem Hohlraum im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.Throttle (1) according to one of the preceding claims, wherein the electrical conductors (20; 21) are formed as busbars and are arranged in the cavity substantially parallel to one another.
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