DE10221492C1 - Ring core unit has ferrite or strip material core joined in bore of cooling body or of transmission profile joined to cooling body in heat conducting manner to form ring core unit - Google Patents
Ring core unit has ferrite or strip material core joined in bore of cooling body or of transmission profile joined to cooling body in heat conducting manner to form ring core unitInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Ringkern-Baueinheit mit einem Ringkern aus Ferrit oder Bandmaterial für elektronische Stromquellen, die periodisch in die Sätti gung führbar ist.The invention relates to a ring core assembly with a ring core made of ferrite or tape material for electronic power sources that periodically in the satti is feasible.
Aus der DE 94 06 996 U1 ist ein Gehäuse für einen Übertrager elektrischer Energie bekannt. Dabei besteht der Übertrager aus einem Ringkern aus weich magnetischem Material, der von elektrisch leitenden Wicklungen umgeben ist. Das Gehäuse besteht aus wärmeleitendem Metall und ist mit einem mit dem Ge häuseboden fest verbundenen rotationssymmetrischen Mittelsteg versehen, der in die Mittelöffnung des Übertrages hineinragt. Das Metall-Gehäuse wird ver wendet, um beim Vergießen der Einheit mit Gießharz ein Verformen des Gehäu ses zu vermeiden, so dass die Baueinheit ohne Nacharbeit auf einer Kühlplatte befestigt werden kann. From DE 94 06 996 U1 a housing for a transformer is electrical Known energy. The transformer consists of a ring core made of soft magnetic material surrounded by electrically conductive windings. The housing is made of heat-conducting metal and is connected to the Ge provided with a rotationally symmetrical central web firmly connected to the floor protrudes into the central opening of the transfer. The metal housing is ver to deform the housing when the unit is cast with resin to avoid this, so that the unit without rework on a cooling plate can be attached.
Ein anderer Aufbau einer Ringkern-Baueinheit ist aus der DE 197 00 968 A1 be kannt. Hier ist der Ringkern in eine Gehäusewand eingebettet, die nur als Aufnahme für den Ringkern und nicht zur Kühlung desselben dient. Darüber hinaus handelt es sich bei der Aufnahme in der Gehäusewand um keine Boh rung.Another structure of a toroidal core unit is from DE 197 00 968 A1 known. Here the toroid is embedded in a housing wall, which is only used as a Recording for the toroid and not for cooling the same. About that in addition, the receptacle in the housing wall is not a Boh tion.
Die für den Ringkern verwendeten magnetischen Materialien besitzen eine so genannte Curietemperatur, oberhalb derer die magnetischen Eigenschaften fast vollkommen verschwinden. Der Ringkern muss daher in jedem Betriebszustand deutlich unterhalb dieser Curietemperatur gehalten werden. Besonders amorphe Ringband kerne weisen eine sehr geringe Temperaturfestigkeit auf, weil schon bei moderaten Temperaturen eine schleichende Rekristallisation beginnt, welche die magnetischen Eigenschaften permanent verändert. Die meisten Hersteller schreiben daher für derartige Ringkerne eine maximale Dauertemperatur kleiner als 100°C vor.The magnetic materials used for the toroid have such a called Curie temperature, above which the magnetic properties almost completely disappear. The toroid must therefore be in every operating state be kept well below this Curie temperature. Especially amorphous Ring band cores have a very low temperature resistance because they do a creeping recrystallization begins at moderate temperatures, which the magnetic properties are constantly changing. Most manufacturers therefore write a maximum continuous temperature lower for such toroids than 100 ° C.
Man hat daher auch schon versucht, die Ringbandkerne im Luftstrom einer Kühlluft anzuordnen und auf diese Weise zu kühlen. Dies bedingt aber einen erhöhten Aufwand an Geräten mit eingebauten Ringkernen der eingangs er wähnten Art.One has therefore already tried to find the toroidal cores in the air flow Arrange cooling air and cool in this way. But this requires one increased expenditure on devices with built-in toroidal cores at the beginning mentioned art.
Um die Temperaturerhöhung in Grenzen zu halten, werden die Ringkerne mit großem Durchmesser gefertigt. Dadurch wird die magnetische Feldstärke ver ringert und zudem die Oberfläche vergrößert. Gleichzeitig wird dann für die gleiche Dämpfungswirkung wesentlich mehr teures Magnetmaterial benötigt.In order to keep the temperature increase within limits, the toroidal cores are included large diameter. This will ver the magnetic field strength wrestles and also increases the surface. At the same time then for the same damping effect requires much more expensive magnetic material.
Wird bei elektronischen Stromquellen die Inverterschaltfrequenz oder die Strombelastung noch weiter erhöht, steigt die Verlustleistung in großen Ringkernen so enorm an, dass die Kühlung mit einem Kühlluftstrom nicht mehr ausreicht.For electronic power sources, the inverter switching frequency or Current load increases even further, the power loss increases in large Toroids are so enormous that cooling with a flow of cooling air is no longer possible sufficient.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Ringkern-Baueinheit der eingangs erwähnten Art so aufzubauen, dass bei deutlich höherer Verlustleistung auch kleine Ringkerne unter der maximalen Kerntemperatur gehalten sind. It is therefore an object of the invention to provide a toroidal core assembly mentioned type so that with significantly higher power loss small toroidal cores are kept below the maximum core temperature.
Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass der Ringkern in eine Bohrung eines Kühlkörpers oder eines mit dem Kühlkörper wärmeleitend ver bundenen Übertragungsprofils zu einer Ringkern-Baueinheit verbunden ist.This is achieved according to the invention in that the toroid in a Bore a heat sink or one with the heat sink ver bound transmission profile is connected to a toroidal core unit.
Da die hier betrachteten Ringkerne als Sättigungskerne betrieben werden, tritt im normalen Betrieb das magnetische Feld in großer Stärke aus dem Ringkern heraus. Dies ist der Grund dafür, dass Entwickler bisher Bedenken hatten, die Ringkerne mit metallischen Kühlflächen zu umgeben. Die Bedenken basierten dabei auf der Angst, dass in diesen metallischen Kühlflächen riesige Wirbel stromverluste entstehen würden. Mit dem Einbau des Ringkernes in eine Boh rung eines Kühlkörpers oder eines mit dem Kühlkörper wärmeleitend verbunde nen Übertragungsprofils wird in der Praxis jedoch eine erheblich verbesserte Kühlung des Ringkernes erreicht, ohne nennenswerte Wirbelstromverluste in Kauf nehmen zu müssen.Since the ring cores considered here are operated as saturation cores, in normal operation the magnetic field from the toroid in great strength out. This is why developers have had concerns so far To surround toroidal cores with metallic cooling surfaces. The concerns were based on the fear that huge swirls in these metallic cooling surfaces power losses would arise. With the installation of the toroid in a Boh tion of a heat sink or a heat-conducting compound with the heat sink In practice, however, a transmission profile is considerably improved Cooling of the toroid is achieved without significant eddy current losses in To have to buy.
Dabei kann in einfachster Weise vorgesehen sein, dass die Bohrung als Stufen bohrung mit Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers ausgebildet ist. Dies erleichtert den Aufbau einer Ringkern-Baueinheit aus Ringkern und Kühlkörper oder aus Ringkern, Übertragungsprofil und Kühlkörper. Dazu wird vorzugsweise ein wärmeleitender Kleber verwendet und das Übertragungsprofil besteht vor zugsweise aus Aluminium.It can be provided in the simplest way that the bore as steps bore is formed with sections of different diameters. This facilitates the construction of a toroidal core unit consisting of toroidal core and heat sink or from toroid, transmission profile and heat sink. This is preferred a thermally conductive adhesive is used and the transfer profile is available preferably made of aluminum.
Nach einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Ringkern in eine Hülse eingebaut ist und dass die Hülse wärmeleitend in die Bohrung des Kühlkörpers oder des Übertragungsprofils montiert ist. Die Hülse kann vorteilhafterweise aus gut wärmeleitendem Material bestehen und der Ringkern ist in die Hülse einge klebt. According to a further development it can be provided that the toroidal core in a sleeve is installed and that the sleeve is thermally conductive in the bore of the heat sink or the transmission profile is mounted. The sleeve can advantageously be made of good heat-conducting material and the ring core is inserted into the sleeve sticks.
Die Hülse kann jedoch auf einer Seite mit einem Innenbund versehen sein, der beim Einsetzen des Ringkerns als Anschlag dient.However, the sleeve can be provided on one side with an inner collar that serves as a stop when inserting the toroid.
Das Einsetzen des Ringkernes wird dabei mit verbessertem Halt dadurch er leichtert, dass die Hülse auf der Außenseite eine Rändelung besitzt und in die Bohrung des Kühlkörpers oder des Übertragungsprofils eingepresst ist. Der Halt des Ringkernes in der Hülse kann auch dadurch erreicht werden, dass die Hülse in die Bohrung des Kühlkörpers oder des Übertragungsprofils eingeklebt ist.The insertion of the toroid is thereby improved grip facilitates that the sleeve has a knurling on the outside and into the Bore of the heat sink or the transmission profile is pressed. The stop of the ring core in the sleeve can also be achieved in that the sleeve is glued into the bore of the heat sink or the transfer profile.
Durch die Bohrung des Ringkernes ist vorzugsweise ein einziger Stromleiter geführt, wenn die Ringkern-Baueinheit als Drossel in einem Inverter einer elektronischen Stromquelle eingesetzt wird.A single conductor is preferably through the bore of the toroidal core performed when the toroidal core assembly as a choke in an inverter electronic power source is used.
Die Erfindung wird anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungs beispielen näher erläutert. Es zeigen in perspektischen Schnittbildern:The invention is based on the embodiment shown in the drawings examples explained in more detail. In perspective sectional images they show:
Fig. 1 einen in eine Bohrung eines Kühlkörpers eingesetzten Ringkern mit Stromleiter, Fig. 1 a toroidal core used in a bore of a cooling body with a current conductor,
Fig. 2 einen in eine Bohrung eines L-förmigen Übertragungsprofils ein gesetzten Ringkern, wobei das Übertragungsprofil mit einem Kühl körper verbunden ist, Fig. 2 shows a in a bore of an L-shaped profile, a transmission set toroidal core, wherein the transmission profile is connected with a cooling body,
Fig. 3 eine Ringkern-Baueinheit ähnlich der Fig. 1, bei der der Ringkern in einer Hülse eingesetzt ist, die dann in die Bohrung des Kühlkörpers eingebracht ist, Fig. 3 is a toroidal assembly similar to Fig. 1, in which the annular core is inserted into a sleeve which is then introduced into the bore of the heat sink,
Fig. 4 die vormontierte Einheit aus Ringkern und Hülse, die in der Bau einheit nach Fig. 3 eingesetzt ist und Fig. 4 shows the pre-assembled unit from the ring core and sleeve, which is used in the construction unit according to FIG. 3 and
Fig. 5 eine Ringkern-Baueinheit ähnlich der Fig. 3 mit einer vormontierten Einheit nach Fig. 4 in der Bohrung des Übertragungsprofils. Fig. 5 is a toroidal assembly similar to Fig. 3 with a pre-assembled unit according to Fig. 4 in the bore of the transmission profile.
Der kleine Ringkern 1 mit seiner Bohrung 11 der Fig. 1 nimmt einen Stromleiter 5 auf und ein Kühlkörper 3 weist eine Bohrung 10 auf, die in einen im Durch messer reduzierten Abschnitt übergeht, der als Anschlag beim Einsetzen des Ringkernes 1 dient. Die Klebestelle 2 zeigt an, dass der Ringkern 1 in die Bohrung 10 des Kühlkörpers 3 eingeklebt ist. Der Stromleiter 5 ist auch durch den im Durchmesser reduzierten Abschnitt der Bohrung 10 geführt.The small toroidal core 1 with its bore 11 in FIG. 1 receives a current conductor 5 and a heat sink 3 has a bore 10 which merges into a section of reduced diameter which serves as a stop when the toroidal core 1 is inserted. The gluing point 2 indicates that the toroidal core 1 is glued into the bore 10 of the heat sink 3 . The current conductor 5 is also guided through the section of the bore 10 with a reduced diameter.
Für die Klebestelle 2 wird vorzugsweise ein wärmeleitender Kleber verwendet und der Kühlkörper 3 ist mit wärmeabstrahlenden Kühlrippen versehen, um des sen Oberfläche zu vergrößern. Der Kühlkörper 3 kann als Abschnitt aus einem Strangprofil abgelängt werden, in den die abgesetzte Bohrung 10 eingebracht wird.A heat-conducting adhesive is preferably used for the adhesive point 2 , and the heat sink 3 is provided with heat-radiating cooling fins in order to enlarge the surface thereof. The heat sink 3 can be cut to length as a section from an extruded profile into which the stepped bore 10 is made.
Wie Fig. 2 zeigt, kann mit dem Kühlkörper 3 ein L-förmiger Abschnitt eines Übertragungsprofils 4 verbunden, vorzugsweise wärmeleitend verschraubt wer den, wie mit der Befestigungsschraube 6 angedeutet ist. Das Übertragungsprofil 4 weist in dem abstehenden Schenkel eine Bohrung 10 für den Ringkern 1 auf, die in dieser Einbausituation als Durchgangsbohrung ausgebildet sein kann. Die Schenkeldicke entspricht im Ausführungsbeispiel der Dicke des Ringkerns 1. Der Ringkern 1 kann wieder in die Bohrung 10 eingeklebt sein. As shown in FIG. 2, an L-shaped section of a transmission profile 4 can be connected to the heat sink 3 , preferably screwed in a heat-conducting manner, as indicated by the fastening screw 6 . The transmission profile 4 has a bore 10 for the toroidal core 1 in the projecting leg, which can be designed as a through bore in this installation situation. In the exemplary embodiment, the leg thickness corresponds to the thickness of the toroidal core 1 . The toroidal core 1 can be glued back into the bore 10 .
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wird der Ringkern 1 zunächst in eine Hülse 7 eingesetzt oder eingeklebt. Die in Fig. 4 gezeigte vorgefertigte Einheit hält in der Hülse 7 den Ringkern 1 durch den Innenbund 8 fest, der im Durch messer gegenüber der Bohrung der Hülse 7 reduziert ist und als Anschlag beim Einsetzen des Ringkernes 1 dient. Die Hülse 7 kann auf der Außenseite eine Rändelung tragen, die so ausgelegt ist, dass durch Pass- und/oder Presssitz die vorgefertigte Einheit in die Bohrung 10 im Kühlkörper 3 eingesetzt werden kann. Die Bohrung 10 des Kühlkörpers 3 kann dabei als Durchgangsbohrung ausgebil det sein.In the embodiment according to FIG. 3 of the ring core 1 is first inserted into a sleeve 7 or glued. The prefabricated unit shown in Fig. 4 holds the ring core 1 in the sleeve 7 by the inner collar 8 , which is reduced in diameter compared to the bore of the sleeve 7 and serves as a stop when inserting the ring core 1 . The sleeve 7 can have knurling on the outside, which is designed such that the prefabricated unit can be inserted into the bore 10 in the heat sink 3 by a snug fit and / or a press fit. The bore 10 of the heat sink 3 can be ausgebil det as a through hole.
Die aus Ringkern 1 und Hülse 7 vorgefertigte Einheit kann, wie Fig. 5 zeigt, auch in eine Bohrung 10 im abstehenden Schenkel eines mit dem Kühlkörper 3 verbundenen Übertragungsprofil 4 eingesetzt sein. Dabei braucht der abste hende Schenkel des Übertragungsprofils 4 nicht unbedingt die Dicke des Ring kerns 1 aufweisen. Das Übertragungsprofil 4 besteht, wie im Ausführungs beispiel nach Fig. 2, aus Aluminium.The unit prefabricated from toroidal core 1 and sleeve 7 can, as shown in FIG. 5, also be inserted into a bore 10 in the projecting leg of a transmission profile 4 connected to the heat sink 3 . The abste existing leg of the transmission profile 4 does not necessarily have the thickness of the ring core 1 . The transmission profile 4 is, as in the embodiment example of FIG. 2, made of aluminum.
Bei den Ausführungsbeispielen der Bohrung 10 ist darauf zu achten, dass sie mit einem möglichst großen Anteil der Oberfläche des Ringkernes 1 im Kontakt steht. Daher erstreckt sich in Fig. 1 der im Durchmesser reduzierte Abschnitt der Bohrung 10 des Kühlkörpers 3 als Bund über die gesamte ringscheibenför mige Stirnseite des Ringkerns 1. Auch bei dem Einsatz des Ringkernes 1 in die Hülse der Fig. 4 ist entsprechend mit dem Bund 8 verfahren.In the exemplary embodiments of the bore 10 , care must be taken to ensure that it is in contact with the largest possible proportion of the surface of the ring core 1 . Therefore, in Fig. 1, the reduced diameter portion of the bore 10 of the heat sink 3 extends as a collar over the entire annular disc-shaped end face of the ring core 1st The collar 8 is also used when the toroidal core 1 is used in the sleeve of FIG. 4.
Claims (12)
dass der Ringkern (1) in eine Hülse (7) eingebaut ist und
dass die Hülse (7) wärmeleitend in die Bohrung (10) des Kühlkörpers (3) oder des Übertragungsprofils (4) montiert ist.6. toroidal core assembly according to one of claims 1 to 5, characterized in
that the toroidal core ( 1 ) is installed in a sleeve ( 7 ) and
that the sleeve ( 7 ) is mounted in a heat-conducting manner in the bore ( 10 ) of the heat sink ( 3 ) or the transmission profile ( 4 ).
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Cited By (1)
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| US8358523B2 (en) | 2007-10-19 | 2013-01-22 | Diehl Ako Stiftung & Co. Kg | Method of operating an inverter by turning off the switching at a zero transition of the alternating output current |
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| DE19700968A1 (en) * | 1997-01-14 | 1998-07-16 | Andreas Toeteberg | Flat-panel type electrical lighting module |
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