ES2677720T3 - Componente inductivo - Google Patents

Componente inductivo Download PDF

Info

Publication number
ES2677720T3
ES2677720T3 ES13818687.9T ES13818687T ES2677720T3 ES 2677720 T3 ES2677720 T3 ES 2677720T3 ES 13818687 T ES13818687 T ES 13818687T ES 2677720 T3 ES2677720 T3 ES 2677720T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
permanent magnet
individual
individual permanent
inductive component
pieces
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES13818687.9T
Other languages
English (en)
Inventor
Christof Gulden
Bruce Carsten
Stefan Herzog
Alexander Stadler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sts Spezial Transf Stockach & Co KG GmbH
Sts Spezial-Transformatoren-Stockach & Co KG GmbH
Original Assignee
Sts Spezial Transf Stockach & Co KG GmbH
Sts Spezial-Transformatoren-Stockach & Co KG GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sts Spezial Transf Stockach & Co KG GmbH, Sts Spezial-Transformatoren-Stockach & Co KG GmbH filed Critical Sts Spezial Transf Stockach & Co KG GmbH
Application granted granted Critical
Publication of ES2677720T3 publication Critical patent/ES2677720T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24Magnetic cores
    • H01F27/25Magnetic cores made from strips or ribbons
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/10Composite arrangements of magnetic circuits
    • H01F3/14Constrictions; Gaps, e.g. air-gaps
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/057Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/10Composite arrangements of magnetic circuits
    • H01F2003/103Magnetic circuits with permanent magnets
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F2027/348Preventing eddy currents

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

Componente (1) inductivo con las siguientes características: - un circuito (10) magnético de material de núcleo magnéticamente blando - el circuito (10) magnético presenta al menos un intersticio (20), que se extiende en la dirección Y (Y) desde un primer extremo (12) libre de lado frontal del material de núcleo hasta un segundo extremo (14) libre de lado frontal opuesto del material de núcleo, - una unidad (50) de imán permanente, que se asienta en el intersticio (20) y consiste en varias piezas (51) de imán permanente individuales separadas entre sí, que presentan en cada caso una dirección de magnetización alineada con respecto a la dirección Y (Y), - al menos una bobina (30), que está arrollada alrededor de la unidad (50) de imán permanente, caracterizado por la siguiente característica: - las piezas (51) de imán permanente individuales están configuradas como tiras o láminas de imán permanente individuales y están apiladas separadas por capas aislantes exclusivamente en una dirección de manera ortogonal a la dirección Y (Y) separadas unas al lado de otras, y - la bobina (30) está arrollada alrededor de todas las tiras o láminas de imán permanente individuales.

Description

5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
DESCRIPCION
Componente inductivo
La invencion se refiere a un componente inductivo segun las caracterfsticas del preambulo de la reivindicacion 1.
Un componente inductivo de este tipo se conoce, por ejemplo, por el documento DE 2 424 131 A1 explicado mas detalladamente mas adelante.
Los componentes inductivos con un circuito magnetico de material de nucleo magneticamente blando y una bobina arrollada alrededor de una parte del material de nucleo se conocen suficientemente en toda la electrotecnica. A este respecto, el circuito magnetico presenta con frecuencia tambien un intersticio, que se extiende desde un primer extremo libre de lado frontal del material de nucleo hasta un segundo extremo libre de lado frontal opuesto del material de nucleo.
Tales componentes inductivos se utilizan por ejemplo como reguladores de tension en forma de denominados convertidores reductores o convertidores elevadores. Un ejemplo de un denominado convertidor elevador se da a conocer en la introduccion de la descripcion del documento DE 198 16 485 A1 y la figura 1 en el mismo.
Este documento DE 198 16 485 A1 da a conocer ademas pretensar magneticamente de manera negativa el componente inductivo, llenando el intersticio mencionado, en contra del campo del arrollamiento con material de iman permanente. De este modo puede desplazarse la verdadera zona de trabajo del componente inductivo, porque el posible recorrido magnetico, es decir, la variacion de induccion magnetica maxima posible, aumenta claramente al prever el material de iman permanente en el intersticio.
Sin embargo, si tales imanes permanentes se utilizan en el intersticio del circuito magnetico del componente inductivo, se forman corrientes de Foucault no deseadas en cuanto el componente inductivo conduce componentes de corriente alterna de alta frecuencia. Estas corrientes de Foucault se vuelven tanto mas grandes cuanto mayor sea la frecuencia del campo magnetico alterno y cuanto mayor sea la energfa del campo alterno.
El documento DE 2 424 131 A1 ha reconocido este problema y ha propuesto, para reducir las perdidas por corrientes de Foucault, dividir el iman permanente en una pluralidad de piezas de iman permanente individuales. En un ejemplo de realizacion concreto se propusieron concretamente en total 25 piezas de iman permanente individuales, que estan dispuestas en cada caso como cubos identicos en una matriz de 5x5 dentro del intersticio (vease la figura 2 del mismo).
La proporcion y en particular la orientacion y la disposicion de estas piezas de iman permanente individuales en el intersticio supone problemas, tal como se comenta en el propio documento DE 2 424 131 A1, porque durante la orientacion de las direcciones de magnetizacion de las piezas de iman permanente individuales tiene lugar una repulsion entre las piezas de iman con la misma polaridad cuando estas piezas magneticas estan dispuestas proximas entre si. Por consiguiente, las piezas de iman permanente individuales no pueden disponerse de manera orientada sin que a este respecto se guarden distancias suficientes entre piezas de iman permanente individuales adyacentes. Por tanto, se propone pegar las piezas de iman permanente individuales en uno de los lados frontales del circuito magnetico que esta dirigido hacia el intersticio, y colocar entonces el circuito magnetico dividido en dos con la segunda superficie frontal sobre el otro lado de las piezas de iman permanente individuales.
Ademas se presentan posibilidades de montaje adicionales para las piezas de iman permanente individuales. Se propone ademas pegar las piezas de iman permanente individuales por ejemplo en primer lugar sobre una hoja, para introducir entonces estas piezas de iman permanente individuales junto con la hoja en el intersticio. Finalmente se comenta tambien realizar en ambos lados frontales opuestos entre si de las superficies frontales libres del circuito magnetico un gran numero de entalladuras, en las que pueden insertarse las piezas de iman permanente individuales en cada caso individualmente.
Por tanto, el montaje de estas piezas de iman permanente individuales en el circuito magnetico y su fijacion en el mismo son problematicos y van asociados a un esfuerzo elevado, aunque el uso de piezas de iman permanente individuales reduce claramente las perdidas por corrientes de Foucault del componente inductivo.
En el caso de usar un gran numero de piezas de iman permanente individuales, en particular piezas de iman paralelepipedicas o cubicas, resulta problematico el hecho de que el denominado factor de llenado debido a la separacion necesaria de las piezas magneticas entre si se vuelva cada vez mas desfavorable, es decir, peor. Con factor de llenado quiere decirse la relacion de la seccion transversal magneticamente activa con respecto a la seccion transversal geometrica.
Aquf empieza la presente invencion.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
La presente invencion tiene el objetivo de perfeccionar la inductividad conocida con imanes permanentes insertados con respecto a la premagnetizacion de tal manera que por un lado durante el funcionamiento se mantengan reducidas las perdidas por corrientes de Foucault, pero por otro lado se garantice tambien una produccion sencilla.
Este objetivo se alcanza mediante un componente inductivo con las caracterfsticas de la reivindicacion 1.
El componente inductivo segun la invencion se basa esencialmente en que las piezas de iman permanente individuales estan apiladas separadas unas al lado de otras exclusivamente en una direccion, encontrandose una direccion de manera ortogonal a la direccion Y, es decir, aquella direccion que viene dada por la extension longitudinal del intersticio en el circuito magnetico, que se extiende en la direccion Y desde un primer extremo libre de lado frontal del material de nucleo hasta un segundo extremo opuesto del material de nucleo.
Segun la invencion esta previsto que las piezas de iman permanente individuales esten realizadas de manera laminada, es decir, como laminas o tiras, estando estas laminas o tiras individuales apiladas en cada caso separadas entre si en una direccion. Aunque basicamente es posible que entre las piezas de iman permanente individuales este prevista como aislador una capa de aire delgada, tambien es posible usar cualquier otro material aislante, por ejemplo una capa de plastico, una capa de papel, una capa de adhesivo o similar.
En un perfeccionamiento de la invencion esta previsto que la altura de las piezas de iman permanente individuales en la direccion Y, es decir, en la extension longitudinal del intersticio, sea mayor que la anchura de las piezas de iman permanente individuales en la direccion de apilamiento. Esta anchura puede encontrarse en el orden de magnitud de por ejemplo 1 mm.
Se encuentra tambien dentro del marco de la invencion que el componente inductivo presente un intersticio adicional, en particular un entrehierro, que este previsto en el circuito magnetico. Este entrehierro puede estar previsto como intersticio independiente en el circuito magnetico junto al intersticio en el que esta colocada la unidad de iman permanente. Sin embargo, tambien es posible que este intersticio adicional forme parte de aquel intersticio en el que se asienta la unidad de iman permanente. Esto significa que la unidad de iman permanente esta separada en un lado o en ambos lados por ejemplo con respecto a una o con respecto a ambas superficies frontales del material de nucleo de material magneticamente blando.
Como material magnetico de las piezas de iman permanente individuales es posible utilizar un compuesto de tierras raras, por ejemplo SmCo, NdFeB, Sm-FeN o una ferrita dura, en particular SrFe, BaFe o una mezcla de estos materiales. Estos materiales magneticos mencionados en primer lugar se caracterizan por una induccion remanente extraordinariamente elevada y una intensidad de campo magnetico coercitivo elevada y con ello por una densidad de energfa magnetica elevada.
Aunque en una forma de realizacion particular de la invencion las piezas de iman permanente individuales estan configuradas como laminas o tiras que se encuentran unas al lado de otras, tambien se encuentra dentro del marco de la invencion que las piezas de iman permanente individuales esten curvadas unas hacia otras, en particular acodadas.
Se obtiene una manipulacion especialmente sencilla de la unidad de iman permanente cuando esta esta configurada como estructura de peine, es decir, el gran numero de piezas de iman permanente individuales estan unidas mecanicamente entre si en forma de laminas o tiras en un extremo o en una superficie de extremo formando una sola pieza o multiples piezas. Sin embargo, la union de las piezas de iman permanente individuales tambien puede estar prevista a voluntad dentro de la unidad de iman permanente en diferentes posiciones, de modo que por ejemplo tambien son posibles una estructura de peine doble con un alma central de union o una estructura en zigzag o todavfa otras estructuras de la unidad de iman permanente.
La invencion se explicara a continuacion mas detalladamente en relacion con varias figuras mediante diferentes ejemplos de realizacion. Muestran:
la figura 1 la construccion esquematica de un ejemplo de realizacion de un componente inductivo segun la invencion,
las figuras 2a-2f seis formas de realizacion posibles de una unidad de iman permanente, tal como puede utilizarse en la figura 1, en una representacion en perspectiva,
las figuras 3a-3c vistas en planta de tres ejemplos adicionales de unidades de iman permanente, tal como pueden utilizarse en la figura 1, pero que sin embargo no pertenecen a la invencion,
la figura 4 por secciones el circuito magnetico de una inductividad similar a la figura 1 con un intersticio adicional,
la figura 5 por secciones el circuito magnetico de una inductividad similar a la figura 1 con dos intersticios, en los que esta insertada en cada caso una unidad de iman permanente con piezas de iman permanente individuales,
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
las figuras 6a-6c vistas en planta de tres unidades de iman permanente diferentes, concretamente una con un unico bloque, una con cuatro piezas de iman permanente individuales y una con 16 piezas de iman permanente individuales,
la figura 7 las potencias perdidas simuladas de las unidades de iman permanente de la figura 6 en funcion de la frecuencia de un campo alterno aplicado con una amplitud de campo alterno constante,
la figura 8 vistas en planta de tres unidades de iman permanente diferentes con 1024 piezas de iman permanente individuales, de una forma de realizacion laminada con tiras de iman permanente y una estructura de peine de tiras de iman permanente, y
la figura 9 la potencia perdida simulada de las unidades de iman permanente representadas en la figura 8 en funcion de la frecuencia del campo magnetico alterno aplicado.
En las siguientes figuras, siempre que no se indique lo contrario, los mismos numeros de referencia designan las mismas piezas con el mismo significado.
La figura 1 muestra en una vista lateral la construccion de un componente 1 inductivo con un circuito 10 magnetico de material de nucleo magneticamente blando, por ejemplo hierro dulce. El circuito 10 magnetico esta disenado de manera anular con un ala 10a transversal superior, un ala 10b transversal inferior separada y dos alas 10c y 10d longitudinales que unen entre si ambas alas 10a y 10b transversales. Las dos alas 10a, 10b transversales y/o las dos alas 10c, 10d longitudinales pueden presentar una seccion transversal poligonal, pero tambien una seccion transversal redonda u ovalada. Ademas, tambien es posible que los cantos representados en la figura 1 del circuito 10 magnetico esten redondeados, pudiendo estar disenado el circuito 10 magnetico en particular tambien como anillo circular o toroide. El ala 10d longitudinal representada a la izquierda presenta un intersticio 20, que esta delimitado por un primer extremo 12 libre de lado frontal del material de nucleo del circuito 10 magnetico y un segundo extremo 14 libre de lado frontal opuesto del circuito 10 magnetico. Como indica el diagrama de coordenadas representado adicionalmente en la figura 1, el intersticio 20 tiene desde el primer lado 12 frontal hasta el segundo lado 14 frontal una extension longitudinal, que segun la definicion del presente documento es la direccion Y, Y. De manera ortogonal a esta estan las dos direcciones X y Z, que estan igualmente en perpendicular entre si.
En el intersticio 20 se asienta una unidad 50 de iman permanente, para provocar una pretension magnetica de la inductividad 1. Esta unidad 50 de iman permanente esta disenada especialmente y consiste en un gran numero de piezas 51 de iman permanente individuales, que particularmente y preferiblemente estan apiladas separadas unas al lado de otras exclusivamente en una direccion, encontrandose esta direccion al menos de manera aproximadamente ortogonal, preferiblemente exactamente de manera ortogonal a la direccion Y mencionada.
Alrededor del ala 10d longitudinal representada a la izquierda en la figura 1 esta arrollada una bobina 30. A este respecto, la unidad 50 de iman permanente esta envuelta con la bobina 30.
En la figura 2a se muestra en una representacion en perspectiva la configuracion y la orientacion de una unidad 50 de iman permanente de este tipo con piezas 51 de iman permanente individuales apiladas en la direccion X, que en el presente caso estan configuradas como tiras de iman permanente individuales o laminas de iman permanente individuales. Cada una de estas tiras 51 de iman permanente individuales presenta una anchura B en la direccion X y una altura H en la direccion Y. La anchura B puede por ejemplo ascender a de 0,1 a 5 mm, preferiblemente a aproximadamente de 0,5 a 2 mm. Como altura H pueden preverse por ejemplo de 0,1 a 10 mm, preferiblemente de manera aproximada de 0,5 a 5 mm. Entre las tiras 51 de iman permanente individuales se encuentra un aislador 55, que puede estar configurado por ejemplo a partir de una capa de plastico, una capa de papel o similar.
Una unidad 50 de iman permanente de este tipo en forma de bloque puede producirse por ejemplo porque las tiras 51 de iman permanente individuales se pegan entre si o se cuelan con los aisladores 55. Toda la unidad 50 de iman permanente se inserta en el intersticio 20 del circuito 10 magnetico, concretamente de tal manera que el intersticio 20 se llena preferiblemente de manera completa por la unidad 50 de iman permanente. Sin embargo, tambien es posible que uno o ambos lados 12, 14 frontales estan dispuestos separados con respecto a la unidad 50 de iman permanente, es decir, que se configure un espacio intermedio restante con respecto a la unidad 50 de iman permanente. Este espacio intermedio restante puede estar lleno por ejemplo de un aislador, por ejemplo plastico.
Ha resultado ser favorable usar para la unidad 50 de iman permanente y con ello las piezas 51 de iman permanente individuales un material magnetico, que consista en un compuesto de tierras raras, en particular SmCo, NdFeB, SmFeN o en ferrita dura, en particular SrFe, BaFe o una mezcla de estos materiales. Los materiales mencionados en primer lugar se caracterizan por una induccion magnetica remanente elevada y una intensidad de campo magnetico coercitivo elevada, con lo que los imanes permanentes asf producidos tienen una densidad de energfa magnetica elevada.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
En la figura 2b se representa una unidad 50 de iman permanente similar a la de la figura 2a en forma de tiras 51 de iman permanente individuales que se encuentran unas al lado de otras y separadas entre sf por capas 55 aislantes. Para aumentar la densidad de energfa magnetica de todo el circuito 10 magnetico, ademas de la unidad 50 de iman permanente esta colocada una segunda unidad 50' de iman permanente con una construccion identica con tiras 51' de iman permanente individuales y capas 55' aislantes bajo la unidad 50 de iman permanente. Pueden colocarse encima o debajo unidades de iman permanente de este tipo adicionales. A este respecto, las unidades 50, 50' de iman permanente colocadas unas sobre otras tambien pueden estar rotadas entre sf con respecto al eje Y, como se indica en la figura 2d.
En la figura 2d se muestra una rotacion de la unidad 50 de iman permanente superior con respecto a la unidad 50' de iman permanente inferior de 90°. Tambien son posibles otros angulos de rotacion, como por ejemplo 30°, 45° o 60°. Ademas, las unidades 50, 50' de iman permanente colocadas unas sobre otras tambien pueden presentar por ejemplo una altura diferente en la direccion Y y/o una laminacion de diferente grosor.
Aunque hasta el momento siempre se han descrito solo unidades 50, 50' de iman permanente que presentan un contorno externo paralelepipedico, es posible sin problemas prever un contorno externo cilmdrico. Esto se indica con lmea discontinua en las figuras 2a, 2b y 2d.
En la figura 2c se representa una disposicion similar de la unidad 50 de iman permanente como en la figura 2a. A diferencia de esto, las tiras 51 de iman permanente individuales estan unidas entre sf formando una sola pieza en su extremo inferior dirigido hacia el observador en la zona a traves de un alma 53 transversal, de modo que para la unidad 50 de iman permanente se obtiene una estructura de peine. Esta estructura de peine tiene la ventaja de que las tiras 51 de iman permanente individuales se unen mecanicamente entre sf, de modo que puede prescindirse de un pegado de la unidad 50 de iman permanente. Las capas 55 aislantes pueden estar llenas de aire como ranuras sencillas o estar llenas de un material aislante.
En la figura 2e se representa un cuerpo paralelepipedico adicional de una unidad 50 de iman permanente. Las capas 55 aislantes estan introducidas ahora de manera alternante desde el lado dirigido hacia el observador y el lado opuesto de la figura 2e hasta en cada caso poco antes del extremo opuesto en la unidad 50 de iman permanente, de modo que se obtiene como resultado una estructura en zigzag de la unidad 50 de iman permanente.
En la figura 2f se representa una denominada estructura de peine doble de la unidad 50 de iman permanente. A este respecto, las tiras 51 de iman permanente individuales estan unidas entre sf mediante un alma 54 central.
En la figura 3 se representan formas de realizacion adicionales de unidades 50 de iman permanente en una vista en planta, es decir, vistas en la direccion Y. La figura 3a muestra una estructura en forma de L de las piezas de iman permanente individuales, la figura 3b una estructura en forma de U y la figura 3c una estructura coaxial de la unidad 50 de iman permanente.
En lugar de la estructura coaxial mostrada en la figura 3c de las dos piezas 51 de iman permanente individuales, que esta dotada de una ranura 56 radial, para mantener reducidas las perdidas por corrientes de Foucault, tambien puede estar prevista una estructura arrollada de la unidad 50 de iman permanente.
Las figuras 4 y 5 muestran en cada caso secciones de un circuito 10 magnetico, como se presento en la figura 1, habiendose realizado ademas adicionalmente modificaciones con respecto a la representacion de la figura 1. Segun la figura 4, en el circuito 10 magnetico esta realizado un intersticio 60 adicional, en este caso un entrehierro, para poder ajustar de manera dirigida la inductividad y la intensidad de corriente de saturacion del componente 1 inductivo.
En la figura 5 esta previsto no solo un intersticio 20 para alojar la unidad 50 de iman permanente con piezas 51 de iman permanente individuales, sino que en el circuito 10 magnetico esta dispuesto un intersticio 20' adicional, en el que esta dispuesta una unidad 50' de iman permanente adicional con piezas 51' de iman permanente individuales, estando orientadas estas igualmente entre sf, como las piezas 51 de iman permanente individuales en la unidad 50 de iman permanente.
Para aclarar el modo de accion de un iman permanente insertado segun la invencion en un intersticio de un circuito magnetico se consideran a continuacion las figuras 6 a 9.
En la figura 6 se representan a su vez en una vista en planta tres unidades 50 de iman permanente diferentes. La figura 6a muestra una unidad 50 de iman permanente con un iman individual paralelepipedico, que presenta por ejemplo una longitud de canto de 32 mm x 32 mm y tiene un grosor de 1 mm. El material magnetico de este iman individual es NdFeB sinterizado.
En la figura 6b se representa el mismo iman que en la figura 6a, pero dividido en angulo recto en cuatro piezas 51 de iman individuales cubicas.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
Finalmente, la figura 6c muestra una unidad 50 de iman permanente dividida aun mas, concretamente una con 16 piezas de iman permanente individuales, que se encuentran en una matriz de 4 x 4 entre sk Las piezas 51 de iman permanente individuales en las figuras 6b y 6c estan separadas mmimamente entre sf, de modo que puede partirse aproximadamente de que el contorno externo de estas unidades 50 de iman permanente en la figura 6b y 6c asciende aproximadamente a su vez a 32 mm x 32 mm. Se asume ademas que el grosor de la unidad 50 de iman permanente es de 1 mm.
Si se parte de que las unidades 50 de iman permanente representadas en las figuras 6a, 6b y 6c estan atravesadas por un campo B magnetico que vana en el tiempo, es decir, un campo alterno, que (como se indica en la figura 6a) sale del plano del dibujo, entonces se forman (como se indica igualmente en la figura 6a mediante la flecha circular) corrientes de Foucault. Estas corrientes de Foucault fluyen en el sentido de las agujas del reloj, como se indica mediante el sentido de flecha en la figura 6a.
Si a los imanes de NdFeB mostrados en la figura 6a se aplica un campo magnetico con una amplitud de Be = 100 mT, entonces se muestra una potencia perdida en funcion de la frecuencia del campo alterno aplicado, como se muestra en la figura 7 en la curva I superior. Con una frecuencia de 20 kHz se ajustana una potencia perdida de aproximadamente 1000 vatios, lo que naturalmente es inaceptablemente alto.
Por el contrario, si el iman mostrado en la figura 6a se divide en cuatro piezas de iman permanente individuales segun la figura 6b, se obtiene la curva II de la figura 7, que se encuentra claramente por debajo de la curva I. Sin embargo, con una frecuencia de 20 kHz se muestra todavfa una potencia perdida inaceptable de aproximadamente 450 vatios.
Para la unidad 50 de iman permanente mostrada en la figura 6c con dieciseis piezas 51 de iman permanente individuales se obtiene la curva III representada en la parte inferior en la figura 7. Esta curva III muestra una potencia perdida reducida adicionalmente, que sin embargo todavfa asciende a algo mas de 100 vatios con una frecuencia de 20 kHz.
Si se divide adicionalmente la unidad 50 de iman permanente en piezas 51 de iman permanente individuales, como se representa en la figura 8a, concretamente en mil veinticuatro piezas de iman permanente individuales, es decir, en una matriz de 32 x 32 piezas 51 de iman permanente individuales, que estan configuradas en cada caso como cubos con una longitud de canto de 1 mm, entonces puede reducirse la potencia perdida con una frecuencia de 20 kHz, como se representa en la figura 9 en la curva IV, hasta aproximadamente 2,2 vatios. Sin embargo, la implementacion de una unidad 50 de iman permanente de este tipo con mil veinticuatro piezas 51 de iman permanente individuales muy pequenas significa un esfuerzo considerable durante la produccion y tambien durante el montaje posterior de una unidad 50 de iman permanente de este tipo en un intersticio 20 de una inductividad 1.
Esencialmente mas sencillo y casi igual de eficaz es que la unidad 50 de iman permanente, como se representa en la figura 8b, se configure unicamente en treinta y dos piezas 51 de iman permanente individuales, concretamente en forma de tiras de iman permanente individuales o laminas de iman permanente individuales. La curva caractenstica perteneciente a una unidad de iman permanente segun la figura 8b se designa en la figura 9 con V. Puede reconocerse claramente que con una frecuencia de aproximadamente 20 kHz puede registrarse solo una potencia perdida ligeramente aumentada con respecto a la curva de IV. La potencia perdida asciende con una frecuencia de 20 kHz en este caso solo a aproximadamente 4,2 vatios.
Si se modifica la unidad 50 de iman permanente de la figura 8b de tal manera que esta este unida entre sf en su lado inferior segun la figura 8c, es decir, presente una estructura de peine, entonces se obtiene casi la misma curva de potencia perdida (vease en la figura 9 la curva VI caractenstica asociada) como en la unidad de iman permanente de la figura 8b, es decir, la curva V caractenstica de la misma.
Una ventaja particular en el componente 1 inductivo segun la presente invencion puede verse en que con una potencia perdida casi igual de reducida que en piezas de iman permanente individuales paralelepipedicas o cubicas (vease a este respecto la figura 8a) se consigue un factor de llenado mayor de la unidad 50 de iman permanente. Este asciende en el estado de la tecnica segun la figura 8a a 0,81 y en la presente invencion a 0,9 (vease a este respecto la figura 8b o 8a), lo que significa un aumento del 11%.
Lista de signos de referencia
1 componente inductivo
10 circuito magnetico
10a ala transversal
5
10
15
20
25
30
35
40
45
10b ala transversal
10c ala longitudinal
10d ala longitudinal
12 primer extremo libre de lado frontal
14 segundo extremo libre de lado frontal
20 intersticio
20' intersticio
30 bobina
50 unidad de iman permanente 50' unidad de iman permanente
51 piezas de iman permanente individuales, tira de iman permanente individual, lamina de iman permanente individual
51' piezas de iman permanente individuales, tira de iman permanente individual, lamina de iman permanente individual
53 alma
54 alma
55 capa aislante 55' capa aislante
60 intersticio adicional X direccion X Y direccion Y Z direccion Z
H altura de los imanes individuales 51 en la direccion Y B anchura de los imanes individuales 51 D grosor de la capa aislante 55 en la direccion de apilamiento

Claims (8)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    REIVINDICACIONES
    1. Componente (1) inductivo con las siguientes caracterfsticas:
    - un circuito (10) magnetico de material de nucleo magneticamente blando
    - el circuito (10) magnetico presenta al menos un intersticio (20), que se extiende en la direccion Y (Y) desde un primer extremo (12) libre de lado frontal del material de nucleo hasta un segundo extremo (14) libre de lado frontal opuesto del material de nucleo,
    - una unidad (50) de iman permanente, que se asienta en el intersticio (20) y consiste en varias piezas (51) de iman permanente individuales separadas entre si, que presentan en cada caso una direccion de magnetizacion alineada con respecto a la direccion Y (Y),
    - al menos una bobina (30), que esta arrollada alrededor de la unidad (50) de iman permanente, caracterizado por la siguiente caracterfstica:
    - las piezas (51) de iman permanente individuales estan configuradas como tiras o laminas de iman permanente individuales y estan apiladas separadas por capas aislantes exclusivamente en una direccion de manera ortogonal a la direccion Y (Y) separadas unas al lado de otras, y
    - la bobina (30) esta arrollada alrededor de todas las tiras o laminas de iman permanente individuales.
  2. 2. Componente (1) inductivo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la altura (H) de las piezas (51) de iman permanente individuales en la direccion Y (Y) es mayor que la anchura (B) de los imanes (51) permanentes individuales en la direccion de apilamiento.
  3. 3. Componente (1) inductivo segun una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque las piezas (51) de iman permanente individuales estan dispuestas con la interposicion de capas (55) aislantes entre si.
  4. 4. Componente (1) inductivo segun la reivindicacion 3, caracterizado porque las capas (55) aislantes presentan en la direccion de apilamiento un grosor (D) que es mas estrecho que la anchura (B) de las piezas (51) de iman permanente individuales.
  5. 5. Componente (1) inductivo segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque esta previsto al menos un intersticio (60) adicional llenado de un aislador magnetico, en particular un entrehierro, en el circuito (10) magnetico.
  6. 6. Componente (1) inductivo segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el material magnetico de las piezas (51) de iman permanente individuales es de un compuesto de tierras raras, en particular SmCo, NdFeB, SmFeN o de ferrita dura, en particular SrFe, BaFe o una mezcla de estos materiales.
  7. 7. Componente (1) inductivo segun una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque al menos una parte de las piezas (51) de iman permanente individuales esta curvada, en particular acodada.
  8. 8. Componente (1) inductivo segun una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque las piezas (51) de iman permanente individuales estan unidas entre si a modo de una estructura de peine o de peine doble.
ES13818687.9T 2013-03-11 2013-12-09 Componente inductivo Active ES2677720T3 (es)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013204171 2013-03-11
DE102013204171 2013-03-11
PCT/EP2013/075947 WO2014139607A1 (de) 2013-03-11 2013-12-09 Induktives bauteil

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2677720T3 true ES2677720T3 (es) 2018-08-06

Family

ID=49943318

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES13818687.9T Active ES2677720T3 (es) 2013-03-11 2013-12-09 Componente inductivo

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20160005525A1 (es)
EP (1) EP2867906B1 (es)
ES (1) ES2677720T3 (es)
WO (1) WO2014139607A1 (es)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202015107067U1 (de) * 2015-12-23 2016-01-21 Intica Systems Ag Stabförmiges Induktivbauteil
JP7445850B2 (ja) * 2020-01-07 2024-03-08 ボマテック マネジメント アーゲー 電気機械に使用され、1つ以上の溝を有する永久磁石
CN114400126A (zh) * 2022-01-26 2022-04-26 上海盘毂动力科技股份有限公司 磁性元件及制作方法
DE102023004778A1 (de) * 2023-11-22 2025-05-22 Mercedes-Benz Group AG Segmentierungsanordnung für Permanentmagnete einer Doppel-V-Anordnung in einem Rotor für eine permanenterregte elektrische Maschine

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4103221A (en) * 1973-05-18 1978-07-25 Hitachi Metals, Ltd. Inductor with plurality of magnet pieces in air gap
DE2424131C3 (de) * 1973-05-18 1979-05-03 Hitachi Metals, Ltd., Tokio Drossel
US4077001A (en) * 1976-04-16 1978-02-28 Richardson Frank B Electromagnetic convertor with stationary variable-reluctance members
US4562384A (en) * 1983-04-19 1985-12-31 General Electric Company Variable reactance inductor with adjustable ranges
WO2001015493A1 (fr) * 1999-08-20 2001-03-01 Fan Zhang Transducteur a deux bobines et a deux entrefers magnetiques
US6856231B2 (en) * 2000-09-08 2005-02-15 Nec Tokin Corporaton Magnetically biasing bond magnet for improving DC superposition characteristics of magnetic coil
DE10310161B4 (de) * 2003-03-07 2009-04-09 Infineon Technologies Ag Monolithisch integrierte Schaltkreis-Anordnung
GB2415833A (en) * 2004-06-30 2006-01-04 Areva T & D Uk Ltd Inductive device with parallel permanent magnets in a magnetic circuit
JP5600917B2 (ja) * 2009-10-01 2014-10-08 信越化学工業株式会社 永久磁石式回転機用回転子
US9000645B2 (en) * 2010-09-13 2015-04-07 Mitsubishi Electric Corporation Rotating electrical machine
DE202011004121U1 (de) * 2011-03-17 2011-05-26 Roland Pechan GmbH & Co. KG, 04827 Induktives passives Bauelement, insbesondere Drossel

Also Published As

Publication number Publication date
EP2867906B1 (de) 2018-05-23
US20160005525A1 (en) 2016-01-07
EP2867906A1 (de) 2015-05-06
WO2014139607A1 (de) 2014-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2677720T3 (es) Componente inductivo
ES2598156T3 (es) Núcleos de transformador híbrido
ES2873228T3 (es) Devanado para bobinas de espiras fraccionarias
WO2014172401A3 (en) Permanent magnet linear motors
ES2943641T3 (es) Inductor acoplado
ES2686096T3 (es) Procedimiento para el arrollamiento mecánico de una bobina
US8937521B2 (en) System for concentrating magnetic flux of a multi-pole magnetic structure
JP2009534015A (ja) 単一磁束経路を利用した電気生成装置
CN102761187A (zh) 电动机转子及内置式永磁电动机
EP1575054A3 (en) Magnetic shield member, magnetic shield structure, and magnetic memory device
JP2015139592A (ja) 磁気治療器具
ES2528123T3 (es) Núcleo magnético y uso de núcleo magnético para máquinas eléctricas
ES2688578T3 (es) Estrangulador pretensado magnéticamente
EP2983450A1 (en) Heating element, in particular for hair dryer appliances
ES2394101T3 (es) Motor de rotor de campo único
ES2436050T3 (es) Electroimán para desplazar elementos tubulares
RU2012101157A (ru) Двигателеь постоянного тока
ES2270089T3 (es) Maquina de bobina concentrada electrica sincrona.
US3428930A (en) Laminated magnetic core structures for transformers or choke coils of great power
ES2542417T3 (es) Dispositivo de accionamiento lineal electromagnético que comprende un elemento móvil provisto de una multitud de masas imantadas
ES3024132T3 (en) Multipolar magnetising fixture for high coercivity materials
WO2013184008A1 (es) Transformador trifásico tipo tambor y procedimientos para fabricar el mismo
CN101111983B (zh) 带槽电机
ES2374735T3 (es) Dispositivo de accionamiento lineal con cuerpo de culata magnética y cuerpo de armadura magnético de forma permanente.
ES2683891B1 (es) Rotor de imanes permanentes para motor trifasico sincrono