ES2832423T3 - Unidad de potencia magnética - Google Patents
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Abstract
Unidad (100) de potencia magnética para un sistema de electrónica de potencia que comprende un núcleo (10) magnético que incluye un primer, un segundo y un tercer canales (2a, 2b, 2c) de arrollamiento dispuestos respectivamente alrededor de un primer, un segundo y un tercer ejes de cruce (A-A, B-B, C-C) ortogonales entre sí, estando cada uno de dichos canales (2a, 2b, 2c) de arrollamiento destinado a recibir al menos una bobina enrollada alrededor del núcleo (10) magnético, teniendo cada bobina al menos una vuelta, en la que dichos ejes de cruce primero, segundo y tercero definen planos ortogonales que proporcionan ocho octantes, incluyendo cada uno un saliente que define un espaciador (20) sobresaliente, estando dichos espaciadores (20) sobresalientes espaciados entre sí mediante dichos canales (2a, 2b, 2c) de arrollamiento, caracterizada porque el núcleo (10) magnético está formado por al menos dos núcleos magnéticos parciales diferentes ensamblados entre sí mediante una unión como un núcleo compuesto en una configuración estratificada, que incluye dos núcleos (12) magnéticos parciales laterales, incluyendo cada uno cuatro espaciadores (20) sobresalientes, en la que dicho núcleo (10) magnético incluye un orificio (30) pasante asociado a un dispositivo para la disipación (50) de calor que incluye un tubo (51) de disipación de calor compuesto por un material conductor 20 térmico y no conductor eléctrico, estando el tubo (51) de disipación de calor dispuesto en dicho orificio (30) pasante y conectado a una placa (52) de disipación de calor.
Description
DESCRIPCIÓN
Unidad de potencia magnética
Campo técnico
La presente invención se refiere a una unidad de potencia magnética integrada de tamaño reducido que comprende un núcleo magnético que incluye en general un primer, un segundo y un tercer canales de arrollamiento dispuestos respectivamente alrededor de un primer, un segundo y un tercer ejes de intersección, ortogonales entre sí, estando cada uno de dichos canales de arrollamiento destinado a recibir al menos una bobina enrollada alrededor del núcleo magnético, teniendo cada bobina al menos una vuelta.
La unidad de potencia magnética propuesta está adaptada particularmente para usarse por ejemplo como transformador o inductor en el campo de la potencia eléctrica, y es adecuada para hacer funcionar un dispositivo eléctrico de alta potencia, que puede usarse especialmente en el campo de los vehículos híbridos y eléctricos (HEV) que actualmente está creciendo bastante rápido. Los nuevos modelos de vehículos eléctricos requieren cada vez más electrónica de potencia en su interior, no sólo para la alimentación del motor eléctrico con control de velocidad y par motor, sino también para cargadores de batería de alta tensión (HV) y fuentes de alimentación de baja tensión (LV) continua estable en el automóvil.
La unidad de potencia magnética de esta invención responde a un nuevo concepto de eficiencia volumétrica en unidades magnéticas con un núcleo magnético que incluye a su alrededor arrollamientos ortogonales para producir dos o tres campos magnéticos sustancialmente ortogonales en todos los puntos dentro del núcleo.
Se entenderá a lo largo de esta descripción que las referencias a la posición geométrica, tales como en paralelo, perpendicular, tangente, etc., permiten desviaciones de hasta 5° desde la posición teórica definida por esta nomenclatura. También se entenderá que cualquier intervalo de valores dado puede no ser óptimo en valores extremos y pueden requerirse adaptaciones de la invención para que estos valores extremos sean aplicables, estando tales adaptaciones dentro del alcance de un experto en la técnica.
Antecedentes de la invención
El documento EP1315178 describe un núcleo magnético cúbico que está encajado dentro de una carcasa de plástico compuesta por dos partes, incluyendo cada parte cuatro salientes destinados a definir canales de arrollamiento, pero siendo el núcleo magnético un cubo regular fácilmente producible.
El documento EP1526606 describe una antena de tres ejes que consiste en un núcleo monolítico magnético plano (véase la figura 2 y el párrafo [0017]) que incluye ocho salientes que definen tres canales de arrollamiento ortogonales en los que se enrollan tres bobinas.
El documento US20150310976 da a conocer un elemento magnético que comprende bloques magnéticos en forma de prisma apilados juntos formando dos columnas paralelas, y dos placas magnéticas que conectan los extremos de dichas columnas creando una trayectoria de flujo magnético cerrada que dirige el flujo magnético generado por bobinas conductoras enrolladas alrededor de dichas columnas en una dirección perpendicular a las superficies de cada bloque magnético que se orientan hacia otros bloques magnéticos. Cada una de las columnas paralelas incluye una bobina enrollada conductora que produce un campo magnético que provoca un autocalentamiento de los bloques magnéticos. Un tubo de conducción de calor metálico está dispuesto a través de al menos una columna, produciendo un efecto de enfriamiento mediante disipación de calor.
El documento US 4210859 da a conocer un dispositivo inductivo que puede utilizarse como inductor o transformador en una variedad de aplicaciones, que comprende un núcleo magnético y arrollamientos ortogonales para producir dos o tres campos magnéticos sustancialmente ortogonales en todos los puntos dentro del núcleo. Las figuras 16 y 17 de este documento de patente dan a conocer realizaciones para estructuras de dispositivo inductivo que alojan varios arrollamientos ortogonales en el mismo núcleo. Sin embargo, esta divulgación, cuando detalla un dispositivo inductivo de tres ejes no resuelve al menos dos problemas relacionados con la construcción del núcleo y el autocalentamiento del inductor, cuando este es o está asociado a un transformador, haciendo el último problema que la propuesta sea prácticamente inviable, principalmente cuando se hace funcionar a alta potencia.
La invención resuelve los problemas anteriores mediante una construcción especial del núcleo y mediante la inclusión de medios asociados para una disipación de calor eficaz. De esta manera, se obtiene una unidad de potencia magnética altamente compacta, hasta un 50% más pequeña que el tamaño promedio de otras unidades magnéticas conocidas y con una densidad de potencia que aumenta hasta los 200W/cm3
La enseñanza de esta invención proporciona una unidad magnética que puede implementarse en uno o más transformadores o uno o más inductores y/o combinaciones de transformadores e inductores acoplados o desacoplados magnéticamente.
Divulgación de la invención
La invención proporciona una unidad de potencia magnética altamente compacta que comprende un núcleo magnético que incluye un primer, un segundo y un tercer canales de arrollamiento dispuestos respectivamente alrededor de un primer, un segundo y un tercer ejes de cruce ortogonales entre sí, estando cada uno de dichos canales de arrollamiento destinado a recibir al menos una bobina enrollada alrededor del núcleo magnético, teniendo cada bobina al menos una vuelta. Los ejes de cruce primero, segundo y tercero definen planos ortogonales que proporcionan ocho octantes, incluyendo cada uno un saliente que define un espaciador sobresaliente, estando dichos espaciadores sobresalientes espaciados entre sí mediante dichos canales de arrollamiento. La figura 17 del documento US 4210859 da a conocer un núcleo de este tipo en una pieza individual.
Según la invención, el núcleo magnético está formado por al menos dos núcleos magnéticos parciales diferentes ensamblados entre sí mediante una unión como un núcleo compuesto en una configuración estratificada, que incluye dos núcleos magnéticos parciales laterales, incluyendo cada uno cuatro espaciadores sobresalientes y el núcleo magnético incluye un orificio pasante o cavidad asociada a un dispositivo para la disipación de calor alojado en su interior. El orificio pasante para la disipación de calor es perpendicular a uno de dichos planos primero, segundo o tercero, y se extiende a través de al menos dos núcleos magnéticos parciales.
El dispositivo para la disipación de calor incluye un tubo isotérmico no conductor eléctrico, magnético o no magnético, paramagnético o diamagnético dispuesto en dicho orificio pasante y que comunica con una placa de disipación de calor. En una realización preferida, el tubo isotérmico es un tubo hueco lleno con un fluido con un punto de ebullición bajo (según una técnica conocida en la técnica).
En una primera realización, el núcleo compuesto incluye al menos un núcleo magnético parcial central adicional que carece de espaciadores sobresalientes interpuestos entre dichos dos núcleos magnéticos parciales laterales, es decir, el núcleo está compuesto por tres piezas. Los núcleos magnéticos parciales se ensamblan entre sí a través de una unión de junta mecánica que usa elementos auxiliares o alternativamente se ensamblan entre sí a través de un adhesivo.
En una realización, el núcleo compuesto tiene una forma geométrica general seleccionada entre un paralelepípedo rectangular, un cubo o una esfera.
La unidad de potencia magnética según la estructura dada a conocer está rodeada además por cubiertas magnéticas de cierre de flujo. En una realización, cada cubierta de cierre de flujo está en contacto con dos o cuatro cubiertas de cierre de flujo perpendiculares a ella, a través de caras perimetrales. Además en una realización, las caras perimetrales citadas están biseladas. Además, cada cubierta de cierre de flujo incluye cuatro muescas que proporcionan ventanas de conexión de arrollamiento cuando las cubiertas de cierre de flujo están en contacto con los espaciadores sobresalientes.
En una realización, el núcleo es un paralelepípedo rectangular y las cubiertas de cierre de flujo están constituidas por dos o tres pares de cubiertas de cierre de flujo, en la que cada par de cubiertas está dispuesto en dos lados opuestos del núcleo magnético compuesto, estando cada cubierta en contacto con cuatro espaciadores sobresalientes diferentes.
En una realización alternativa que no se ha ilustrado (pero que será equivalente a la de la figura 16 del documento US 4210859), el núcleo magnético compuesto tiene una forma geométrica general de una esfera y las cubiertas de cierre de flujo están constituidas por al menos dos tapas esféricas opuestas, y cada cubierta de cierre de flujo está en contacto con cuatro espaciadores sobresalientes diferentes.
El núcleo magnético compuesto dado a conocer en este caso y/o las cubiertas de cierre de flujo están compuestos por un material seleccionado entre ferrita, material ferromagnético o un material inyectable de PBM (material magnético blando unido a polímero).
La unidad de potencia magnética propuesta puede implementarse en diferentes realizaciones que son cualquiera de: - un transformador que comprende tres bobinas enrolladas en tres ejes ortogonales respectivos;
- un transformador que comprende dos bobinas enrolladas en dos ejes ortogonales respectivos, un tercer eje ortogonal sin bobina o que incluye una bobina de choque;
- una bobina de choque que comprende tres bobinas enrolladas en tres ejes ortogonales respectivos o que comprende dos bobinas enrolladas en dos ejes respectivos;
- un transformador que incluye tres bobinas en cada uno de los tres ejes, o cualquier combinación de transformador y bobina de choque dispuestos entre los tres ejes, o bien acoplados o bien desacoplados magnéticamente.
Breve descripción de los dibujos
Otras características de la invención resultan a partir de la siguiente descripción detallada de algunas realizaciones con respecto a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 muestra una vista en perspectiva de una unidad de potencia magnética según una realización de la presente invención;
la figura 2 muestra una vista en despiece ordenado de una unidad de potencia magnética según una realización particular de la presente invención;
la figura 3 muestra una vista en despiece ordenado parcial de la unidad de potencia magnética de la figura 2;
la figura 4 muestra esquemáticamente la disposición de tres bobinas enrolladas alrededor de la unidad de potencia magnética de la figura 1;
la figura 5 muestra una vista en perspectiva de una unidad de potencia magnética según una realización particular de la presente invención;
la figura 6 muestra una vista en despiece ordenado de una unidad de potencia magnética según una realización particular de la presente invención; y
la figura 7 muestra una vista en perspectiva de una unidad de potencia magnética según una realización particular de la presente invención.
Descripción detallada de algunas realizaciones
La figura 1 muestra una unidad 100 de potencia magnética según una realización particular de la presente invención. La unidad 100 de potencia magnética comprende un núcleo 10 magnético que incluye un primer, un segundo y un tercer canales 2a, 2b, 2c de arrollamiento, dispuestos respectivamente alrededor de un primer, un segundo y un tercer ejes A-A, B-B, C-C ortogonales entre sí. Cada canal 2a, 2b, 2c de arrollamiento está destinado a recibir al menos una bobina, que tiene al menos una vuelta, enrollada alrededor del núcleo 10 magnético. Dependiendo del número y de la disposición de una o más bobinas enrolladas alrededor de uno o más canales 2a, 2b, 2c de arrollamiento, la unidad 100 de potencia magnética proporciona diferentes configuraciones de trabajo que se explicarán con mayores detalles en la siguiente descripción.
Los tres ejes son perpendiculares por pares y definen un primer, un segundo y un tercer planos en los que se ubican respectivamente los canales de arrollamiento. Por ejemplo, el primer canal 2a de arrollamiento, que está dispuesto alrededor del primer eje A-A, está ubicado en el primer plano que está definido por los otros dos ejes B-B y C-C (es decir, el primer plano es el plano ortogonal al primer eje A-A y sobre el que se encuentran los ejes B-B y C-C).
Los tres planos definen ocho octantes, incluyendo cada uno un saliente que define un espaciador 20 sobresaliente. Los ocho espaciadores 20 sobresalientes están espaciados entre sí mediante los canales 2a, 2b, 2c de arrollamiento.
El núcleo 10 magnético está formado por una pluralidad de núcleos 11, 12 magnéticos parciales diferentes compuestos por un material magnético seleccionado entre ferrita, material ferromagnético o un material inyectable magnético blando unido a polímero (PBSM). Los núcleos magnéticos parciales se ensamblan entre sí mediante una unión (por ejemplo mediante un adhesivo) que forma un núcleo 10 compuesto en una configuración estratificada (es decir, los núcleos magnéticos parciales se apilan entre sí).
Con respecto a la figura 1, el núcleo 10 magnético está formado preferiblemente por tres núcleos magnéticos parciales diferentes que comprenden un núcleo 11 magnético parcial central y dos núcleos 12 magnéticos parciales laterales, en el que cada uno de los dos núcleos 12 magnéticos parciales laterales incluye cuatro espaciadores 20 sobresalientes. El núcleo 11 magnético parcial central está interpuesto entre los dos núcleos 12 magnéticos parciales laterales y carece de espaciadores 20 sobresalientes. En esta realización, los dos núcleos 12 magnéticos parciales laterales tienen una superficie sustancialmente plana configurada para unirse al núcleo 11 magnético parcial central por medio de un adhesivo (no mostrado y que tiene un grosor despreciable con respecto a las dimensiones del núcleo 10 magnético).
Preferiblemente, el núcleo 10 compuesto, cuando está ensamblado, tiene una forma geométrica general de un paralelepípedo rectangular o un cubo. En este caso, tal como se muestra en la figura 1, cada espaciador 20 sobresaliente tiene una forma geométrica general de forma sustancialmente cúbica. Una realización alternativa (no mostrada) puede proporcionar que el núcleo 10 compuesto, cuando está ensamblado, tenga una forma geométrica general de una esfera. En este último caso, cada espaciador 20 sobresaliente tiene una forma geométrica general que comprende una superficie externa redondeada.
Algunas realizaciones pueden proporcionar que el núcleo 10 magnético esté formado por sólo dos núcleos magnéticos parciales, teniendo cada uno los espaciadores 20 sobresalientes (por ejemplo dos mitades de núcleos magnéticos parciales que tienen la misma forma y configuradas para ensamblarse simétricamente), o por más de tres núcleos magnéticos parciales. En este último caso, el núcleo 10 magnético está formado preferiblemente por dos núcleos 12 magnéticos parciales laterales, incluyendo cada uno cuatro espaciadores 20 sobresalientes, y una pluralidad de núcleos 11 magnéticos parciales centrales que carecen de espaciadores 20 sobresalientes apilados entre sí.
En general, el núcleo 10 magnético está formado por al menos dos núcleos magnéticos parciales diferentes ensamblados entre sí mediante una unión y que comprende dos núcleos 12 magnéticos parciales laterales, teniendo cada uno cuatro espaciadores 20 sobresalientes. Preferiblemente, el núcleo 10 magnético incluye al menos un núcleo 11 magnético parcial central adicional que carece de espaciadores 20 sobresalientes interpuestos entre los dos núcleos 12 magnéticos parciales laterales.
Con respecto a las figuras 1 y 2, el núcleo 10 magnético incluye un orificio 30 pasante asociado a un dispositivo 50 para la disipación de calor. El orificio 30 pasante es preferiblemente perpendicular a uno de los planos primero, segundo o tercero, más preferiblemente el orificio pasante es sustancialmente coaxial con uno de los ejes primero, segundo o tercero. Con respecto a la figura 2, el orificio 30 pasante se extiende a través de los dos núcleos 12 magnéticos laterales parciales y por consiguiente a través del núcleo 11 magnético parcial central.
El dispositivo 50 para la disipación de calor incluye un tubo 51 de disipación de calor compuesto por un material conductor de calor, preferiblemente compuesto por un material conductor no eléctrico. El tubo 51 de disipación de calor está dispuesto en el orificio 20 pasante y conectado a una placa 52 de disipación de calor, compuesta preferiblemente por el mismo material por el que está compuesto el tubo de disipación. Más preferiblemente, el tubo 51 de disipación de calor es un tubo hueco lleno con un fluido. Alguna realización puede proporcionar que el tubo 51 de disipación esté compuesto por material magnético o no magnético, o compuesto por material paramagnético o diamagnético.
Tal como se muestra en la figura 2, la unidad 100 de potencia magnética está rodeada preferiblemente por cubiertas 40 magnéticas de cierre de flujo compuestas preferiblemente por un material seleccionado entre ferrita, material ferromagnético o un material inyectable magnético blando unido a polímero (PBSM), más preferiblemente el mismo material del que está compuesto el núcleo 10 magnético compuesto. En esta realización, el orificio 30 pasante también se extiende a través de las cubiertas 40 magnéticas de cierre de flujo, de modo que el tubo 51 de disipación puede pasar a través del núcleo 10 magnético compuesto y la placa de disipación de calor puede disponerse externamente a las cubiertas 40 magnéticas de cierre de flujo.
En el caso de un núcleo 10 magnético compuesto que tiene una forma geométrica general de un paralelepípedo rectangular o un cubo, las cubiertas 40 de cierre de flujo están constituidas preferiblemente por tres pares de cubiertas 40 de cierre de flujo, dispuestas en los lados opuestos del núcleo 10 magnético. Con respecto a la figura 3, cada cubierta 40 está en contacto (por ejemplo unida por medio de adhesivo) con cuatro elementos 20 sobresalientes y está espaciada del núcleo 11 magnético parcial central.
Preferiblemente, cada cubierta 40 de cierre de flujo está en contacto con otras cuatro cubiertas 40 de cierre de flujo perpendiculares a ella, a través de cuatro caras 41 perimetrales. Con respecto a la figura 3, las caras 41 perimetrales están biseladas ventajosamente, es decir presentan una sección decreciente hacia el núcleo 10 magnético con una superficie de acoplamiento inclinada que forma una pirámide truncada que tiene preferiblemente una superficie inclinada de aproximadamente 45°. De esta manera, en el caso de un núcleo 10 magnético que tiene una forma geométrica general de un cubo (tal como se muestra en la figura 2), pueden realizarse todas las cubiertas 40 con la misma forma.
Una realización alternativa, no mostrada, puede proporcionar que el núcleo 10 magnético compuesto tenga una forma geométrica general de una esfera. En este caso, las cubiertas 40 de cierre de flujo están constituidas por al menos dos tapas esféricas opuestas, y cada cubierta de cierre de flujo está en contacto (por ejemplo, unida por medio de adhesivo) con cuatro espaciadores 20 sobresalientes diferentes.
La figura 4 muestra tres bobinas 70a, 70b, 70c enrolladas alrededor de los tres canales 2a, 2b, 2c de arrollamiento del núcleo 10 magnético compuesto mostrado en la figura 1, respectivamente. En esta realización, la unidad 100 de potencia magnética proporciona un transformador que comprende tres bobinas 70a, 70b, 70c enrolladas alrededor
de los tres ejes respectivos A-A, B-B, C-C ortogonales entre sí, pero tal como se mencionó anteriormente, dependiendo del número y de la disposición de una o más bobinas enrolladas alrededor del núcleo 10 magnético compuesto, la unidad 100 de potencia magnética puede proporcionar diferentes configuraciones de dispositivo. En la figura 4 el orificio 30 pasante no se muestra para una mejor claridad de la disposición de las tres bobinas 70a, 70b, 70c. Se pretende que las vueltas de las bobinas 70b y 70c enrolladas alrededor de los canales 2b y 2c de arrollamiento estén dispuestas para evitar el orificio 30 para permitir el paso del tubo 51 de disipación de calor. Algunas realizaciones pueden proporcionar que la unidad 100 de potencia magnética sea un transformador que tiene dos bobinas enrolladas alrededor de dos canales de arrollamiento respectivos (es decir, dispuestas alrededor de dos ejes respectivos) y el tercer canal de arrollamiento sin bobina. Además, una tercera bobina enrollada alrededor del tercer canal de arrollamiento puede proporcionar una bobina de choque para el transformador formado por las dos bobinas enrolladas alrededor de los otros dos canales de arrollamiento.
Alguna realización puede proporcionar que la unidad 100 de potencia magnética sea una bobina de choque que comprende tres bobinas enrolladas en los tres canales de arrollamiento respectivos, o que comprenda dos bobinas enrolladas alrededor de dos canales de arrollamiento respectivos.
Con respecto a la figura 5, se muestra otra realización de la unidad 100 de potencia magnética según la presente invención. En esta realización, el núcleo 10 magnético compuesto está formado por tres núcleos magnéticos parciales diferentes que comprenden un núcleo 11 magnético parcial central y dos núcleos 12 magnéticos parciales laterales, en el que cada uno de los dos núcleos 12 magnéticos parciales laterales incluye cuatro espaciadores 20 sobresalientes. El núcleo 11 magnético parcial central está interpuesto entre los dos núcleos 12 magnéticos parciales laterales y carece de espaciadores 20 sobresalientes. A diferencia de la realización mostrada en las figuras 1-4, esta realización proporciona que los dos núcleos 12 magnéticos parciales laterales tengan una superficie sustancialmente plana configurada para disponerse hacia el exterior del núcleo 10 magnético cuando está ensamblado.
Con respecto a la figura 6, los núcleos 11, 12 magnéticos parciales se ensamblan entre sí preferiblemente por medio de una unión de junta mecánica usando elementos 60a, 60b auxiliares que comprenden preferiblemente un par de elementos 60a, 60b de acoplamiento que tienen cada uno una conformación sustancialmente en forma de C. En particular, cada elemento 60a, 60b de acoplamiento comprende una primera pared 61 y dos segundas paredes 62 que se extienden desde dos lados opuestos de la primera pared 61 hacia una dirección ortogonal con respecto a la primera pared. Los extremos de las dos segundas paredes 62 de un elemento 60a, 60b de acoplamiento están configurados para ajustarse a presión con la primera pared 61 del otro elemento 60b, 60a de acoplamiento.
En esta realización, el núcleo 11 magnético parcial central está rodeado por seis paredes de los elementos 60 auxiliares (las primeras paredes y las segundas paredes de los elementos 60a, 60b de acoplamiento). La primera pared 61 de cada elemento 60a, 60b de acoplamiento está dotada de una abertura 63, para hacer pasar el tubo 51 de disipación de calor a través del orificio 30, y un manguito 64 dispuesto alrededor de la abertura 63. El extremo 65 de los manguitos 64 está configurado para ajustarse a presión con la superficie plana de los núcleos 12 magnéticos parciales laterales cuando se ensambla el núcleo 10 magnético compuesto.
Preferiblemente, las paredes 61, 62 de cada elemento 60a, 60b de acoplamiento están dotadas de una pluralidad de muescas configuradas para dejar abiertos una pluralidad de pasos para permitir un contacto directo entre el núcleo 10 magnético parcial central y los espaciadores 20 sobresalientes de los núcleos 12 magnéticos parciales laterales. Más preferiblemente, los elementos 60a, 60b de acoplamiento están conformados para proporcionar ocho pasos para permitir un contacto directo entre cada una de las ocho esquinas del núcleo 10 magnético parcial central con cada uno de los espaciadores 20 sobresalientes de los núcleos 12 magnéticos parciales laterales, respectivamente. En esta última realización, cada espaciador 20 sobresaliente está dotado preferiblemente de un asiento que tiene una forma complementaria a la esquina respectiva.
Tal como se muestra en la figura 6, la unidad 100 de potencia magnética está rodeada preferiblemente por cubiertas 40 magnéticas de cierre de flujo compuestas preferiblemente por un material seleccionado entre ferrita, material ferromagnético o un material inyectable magnético blando unido a polímero (PBSM), más preferiblemente el mismo material del que está compuesto el núcleo 10 magnético compuesto.
En esta realización, las cubiertas 40 de cierre de flujo están constituidas preferiblemente por dos pares de cubiertas 40 de cierre de flujo, dispuestas en los lados opuestos del núcleo 10 magnético y de manera ortogonal con respecto a las cubiertas 12 magnéticas parciales laterales. Cada cubierta 40 está en contacto (por ejemplo unida por medio de adhesivo) con cuatro elementos 20 sobresalientes y está espaciada del núcleo 11 magnético parcial central.
Con respecto a las figuras 2, 3, 6 y 7, cada cubierta 40 de cierre de flujo incluye cuatro muescas 42, siendo cada muesca 42 para proporcionar ventanas de conexión de arrollamiento cuando las cubiertas 40 de cierre de flujo están en contacto con los espaciadores 20 sobresalientes.
Claims (15)
1. Unidad (100) de potencia magnética para un sistema de electrónica de potencia que comprende un núcleo (10) magnético que incluye un primer, un segundo y un tercer canales (2a, 2b, 2c) de arrollamiento dispuestos respectivamente alrededor de un primer, un segundo y un tercer ejes de cruce (A-A, B-B, C-C) ortogonales entre sí, estando cada uno de dichos canales (2a, 2b, 2c) de arrollamiento destinado a recibir al menos una bobina enrollada alrededor del núcleo (10) magnético, teniendo cada bobina al menos una vuelta,
en la que dichos ejes de cruce primero, segundo y tercero definen planos ortogonales que proporcionan ocho octantes, incluyendo cada uno un saliente que define un espaciador (20) sobresaliente, estando dichos espaciadores (20) sobresalientes espaciados entre sí mediante dichos canales (2a, 2b, 2c) de arrollamiento,
caracterizada porque
el núcleo (10) magnético está formado por al menos dos núcleos magnéticos parciales diferentes ensamblados entre sí mediante una unión como un núcleo compuesto en una configuración estratificada, que incluye dos núcleos (12) magnéticos parciales laterales, incluyendo cada uno cuatro espaciadores (20) sobresalientes,
en la que dicho núcleo (10) magnético incluye un orificio (30) pasante asociado a un dispositivo para la disipación (50) de calor que incluye un tubo (51) de disipación de calor compuesto por un material conductor 20 térmico y no conductor eléctrico, estando el tubo (51) de disipación de calor dispuesto en dicho orificio (30) pasante y conectado a una placa (52) de disipación de calor.
2. Unidad (100) de potencia magnética según la reivindicación 1, en la que dicho núcleo compuesto incluye al menos un núcleo (11) magnético parcial central adicional que carece de espaciadores sobresalientes interpuestos entre dichos dos núcleos (12) magnéticos parciales laterales.
3. Unidad de potencia magnética según la reivindicación 1, en la que dicho orificio (30) pasante para la disipación de calor es perpendicular a uno de dichos planos primero, segundo o tercero, y se extiende a través de al menos dos núcleos (11, 12) magnéticos parciales.
4. Unidad (100) de potencia magnética según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el núcleo (10) compuesto tiene una forma geométrica general seleccionada de entre un paralelepípedo rectangular, un cubo o una esfera.
5. Unidad (100) de potencia magnética según la reivindicación 4, en la que dichos núcleos (11, 12) magnéticos parciales están ensamblados entre sí a través de una unión de junta mecánica que usa elementos (60a, 60b) auxiliares.
6. Unidad (100) de potencia magnética según la reivindicación 4, en la que dichos núcleos (11, 12) magnéticos parciales están ensamblados entre sí a través de un adhesivo.
7. Unidad (100) de potencia magnética según cualquier reivindicación anterior, en la que la unidad de potencia magnética está rodeada por cubiertas (40) magnéticas de cierre de flujo.
8. Unidad (100) de potencia magnética según la reivindicación 7, en la que el núcleo (10) magnético es un paralelepípedo rectangular y las cubiertas (40) de cierre de flujo están constituidas por dos o tres pares de cubiertas de cierre de flujo, en la que cada par de cubiertas está dispuesto en dos lados opuestos del núcleo magnético compuesto, estando cada cubierta (40) en contacto con cuatro espaciadores (20) sobresalientes diferentes.
9. Unidad (100) de potencia magnética según la reivindicación 7, en la que el núcleo (10) magnético compuesto tiene una forma geométrica general de una esfera y las cubiertas (40) de cierre de flujo están constituidas por al menos dos tapas esféricas opuestas, y cada cubierta de cierre de flujo está en contacto con cuatro espaciadores (20) sobresalientes diferentes.
10. Unidad (100) de potencia magnética según la reivindicación 7 u 8, en la que cada cubierta (40) de cierre de flujo está en contacto con dos o cuatro cubiertas (40) de cierre de flujo perpendiculares a ella, a través de caras (41) perimetrales.
11. Unidad (100) de potencia magnética según la reivindicación 10, en la que dichas caras (41) perimetrales están biseladas.
12. Unidad (100) de potencia magnética según las reivindicaciones 10 u 11, en la que cada cubierta (40) de cierre de flujo incluye cuatro muescas (42), para proporcionar ventanas de conexión de arrollamiento cuando la cubierta (40) de cierre de flujo está en contacto con los espaciadores (20) sobresalientes.
13. Unidad (100) de potencia magnética según la reivindicación 2, en la que dicho tubo (51) de disipación de calor es un tubo hueco lleno con un fluido con un punto de ebullición bajo.
14. Unidad (100) de potencia magnética según la reivindicación 1 que es cualquiera de:
- un transformador que comprende tres bobinas enrolladas en tres ejes respectivos;
- un transformador que comprende dos bobinas enrolladas en dos ejes respectivos, un tercer eje sin bobina o que incluye una bobina de choque;
- una bobina de choque que comprende tres bobinas enrolladas en tres ejes respectivos o que comprende dos bobinas enrolladas en dos ejes respectivos;
- un transformador que incluye tres bobinas en cada uno de los tres ejes, o cualquier combinación de transformador y bobina de choque dispuestos entre los tres ejes.
15. Unidad (100) de potencia magnética según la reivindicación 7, en la que el núcleo (10) magnético compuesto y/o las cubiertas (40) de cierre de flujo están compuestos por un material seleccionado entre ferrita, material ferromagnético o un material inyectable de PBSM.
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