FI117776B

FI117776B - Choke coil

Info

Publication number: FI117776B
Application number: FI20055336A
Authority: FI
Inventors: Markku Talja; Sami Aslak Vartiainen
Original assignee: Abb Oy
Priority date: 2005-06-22
Filing date: 2005-06-22
Publication date: 2007-02-15
Also published as: FI20055336A; FI20055336A0

Description

1 ’ 1177761 '117776

KuristinThrottle

Keksinnön ala Tämä keksintö liittyy elektroniikkalaitteen kuristimeen, ja erityisesti 5 kuristimen jäähdyttämiseen.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a choke for an electronic device, and in particular to cooling the choke.

Tekniikan tason kuvausDescription of the Related Art

Ennestään tunnetaan elektroniikkalaitteen kuristin, joissa kuristimen keskiosan yhteyteen on järjestetty esimerkiksi teräslevyistä muodostuva sy-dänpakka, jonka jälkeen keskiosan ja sydänpakan ympäri on käämitty käämi.It is known in the prior art to have a choke in an electronic device in which, for example, a core pack consisting of steel plates is arranged in connection with the center of the choke, after which a coil is wound around the center and the core.

10 Jotta kuristimen käytön aikana syntyvä lämpöteho ei nosta kuristimen lämpötilaa liian ylös on kuristimen yhteyteen järjestetty jäähdytyskanava jäähdytysvä-liaineen syöttämiseksi kuristimen läpi. Jäähdytysväliaineen ansiosta kuristimen lämpötila pysyy täten hyväksyttävällä tasolla. Tällainen kuristin on esitetty ; esimerkiksi tämän hakemuksen jättöpäivän jälkeen julkiseksi tulleessa Fl- ha-15 kemuksessa 20040230.10 In order to prevent the thermal power generated during use of the choke not to raise the choke temperature too high, a cooling passage is provided in connection with the choke to supply coolant medium through the choke. The cooling medium thus maintains the temperature of the choke to an acceptable level. Such a throttle is shown; for example, in Flha-15, published after the filing date of this application, 20040230.

Edellä mainitussa tunnetussa ratkaisussa jäähdytyskanava muodostuu suorasta kanavaosuudesta, jonka tuloaukko sijaitsee pitkänomaisen kuristimen ensimmäisessä päässä ja lähtöaukko pitkänomaisen kuristimen toisessa päässä. Tällaisen kuristimen käyttö elektroniikkalaitteessa on kuiten- . 20 kin hankalaa.In the known solution mentioned above, the cooling duct consists of a straight duct portion having an inlet opening at the first end of an elongated choke and an outlet opening at the other end of the elongated choke. However, the use of such a choke in an electronic device is. 20 difficult too.

··1·· 1

Elektroniikkalaitteiden valmistuksen yhteydessä päämääränä on ;1 saada aikaan entistä pienikokoisempia ja tehokkaampia laitteita. Tämän pää- : ·1 määrän saavuttaminen edellyttää, että komponentit tulee voida sijoittaa mah- : * · : dollisimman tilaa säästävään keskinäiseen asemaan. Edellä mainitun tunnetun • · :.· 1 25 kuristimen yhteydessä ongelmaksi muodostuu kuristimen vastakkaisissa pää- • · · .In the manufacture of electronic devices, the goal is: 1 to provide smaller and more efficient devices. To achieve this main: · 1, the components must be able to: * ·: be placed in the most space-saving mutual position. A problem with the above-mentioned known • ·: · · 25 choke is the opposite main choke of the choke.

dyissä olevat tulo- ja lähtöaukot, joihin molempiin joudutaan käytännössä kiin- r nittämään liitin jäähdytysväliaineen syöttöä varten. Tällaiset liittimet sekä niihin : ·1; kytkettävät letkut vaativat suhteellisen paljon tilaa elektroniikkalaitteessa. Tä- ·· · .·1·. män vuoksi edellä mainittu kuristin vaatii paljon tilaa molemmissa päissään, 30 jotta se saadaan asennetuksi elektroniikkalaitteeseen.inlets and outlets in the dies, both of which will in practice have to be fitted with a connector for the supply of coolant. Such connectors and the following: · 1; the hoses to be connected require a relatively large amount of space in the electronic device. This ·· ·. · 1 ·. therefore, the aforementioned choke requires a large amount of space at both ends to be mounted in the electronic device.

'·1·' Ennestään tunnetaan lisäksi JP-hakemuksesta 2004-281360 muun- • 1 1 taja, jonka ensimmäiseen päähän on järjestetty jäähdytysnesteen tuloaukko ja ··1 • 1 • · • · · 1 · • · • · 117776 2 lähtöaukko, ja jonka toiseen päähän on järjestetty lämmityskäämi. Täten rakenteesta tulee suhteellisen pitkä ja hankalasti sijoitettava.'· 1 ·' is further known from JP application 2004-281360, a transformer having at its first end a coolant inlet and a · · 1 · 1 · · · · 1 · · · · · 117776 2 outlet, and one end of which is provided with a heating coil. Thus, the structure becomes relatively long and difficult to position.

Edelleen tunnetaan US-patentista 1 790 906 muuntaja, jossa kaksiosainen käämi on koteloitu siten, että jäähdytysnestettä kierrätetään vierek-5 käisten käämien välissä ja niiden reunoilla kotelon keskelle ja päätyihin järjestetyissä kanavissa. Toteutus on suhteellisen monimutkainen ja ainoastaan käämi tulee jäähdytetyksi.Further, a transformer is known from U.S. Pat. No. 1,790,906, in which a two-part coil is encapsulated such that coolant is circulated between adjacent coils and at their edges in ducts arranged in the center and ends of the casing. The implementation is relatively complex and only the coil is cooled.

Keksinnön yhteenveto Tämän keksinnön tarkoitus on ratkaista edellä selostettu ongelma ja 10 tarjota käyttöön kuristin, joka rakenne mahdollistaa kuristimen tehokkaan jäähdyttämisen samalla kun kuristimen vaatima tila elektroniikkalaitteessa saadaan optimaaliseksi. Tämä päämäärä saavutetaan oheisen itsenäisen patenttivaatimuksen 1 mukaisella kuristimella.SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to solve the problem described above and to provide a choke, the design of which allows effective chilling of the choke while optimizing the space required by the choke in the electronic device. This object is achieved by a choke according to the appended independent claim 1.

Esillä olevassa keksinnössä kuristimeen muotoillaan jäähdytys-15 kanava, joka kiertää kuristimen läpi sellaisella tavalla, että jäähdytyskanavan tulo- ja poistoaukko saadaan sijoitetuksi kuristimen pitkänomaisen keskiosan samaan päähän. Täten jäähdytyskanavan tuloja poistoaukon edellyttämät liittimet sekä liittimiin kytkettävät letkut tai putket saadaan asettumaan kuristimen samalla puolelle. Täten kuristin vaatii elektroniikkalaitteessa vapaata tilaa vain 20 toisesta päästä, kun taas toinen pää voidaan tarvittaessa järjestää hyvinkin . .·. lähelle ympäröiviä komponentteja tai elektroniikkalaitteen kotelon seinämiä.In the present invention, a choke 15 is formed in the choke and rotates through the choke in such a manner that the inlet and outlet of the chiller channel are located at the same end of the elongate center of the choke. Thus, the connectors required by the outlet for the inlet of the cooling duct and the hoses or pipes connected to the connectors are located on the same side of the choke. Thus, the choke requires only 20 free ends in the electronic device, while the other end can be well arranged if necessary. . ·. near the surrounding components or on the walls of the electronics housing.

• · ·• · ·

Kuristimen keskiosa on valmistettu yhtenäiseksi kappaleeksi, jolloin virtaus-‘ kanavassa tarvittavien liitosten lukumäärä sekä myös potentiaalisten vuotokoh- * tien lukumäärä saadaan minimoiduksi.The center of the inductor is manufactured as a single piece, thereby minimizing the number of connections required in the flow channel as well as the number of potential leakage points.

• * * : 25 Keksinnön mukaisen kuristimen edulliset suoritusmuodot ilmenevät • · :.i : oheisista epäitsenäisistä patenttivaatimuksista 2-5.Preferred embodiments of the inductor according to the invention are apparent from the following dependent claims 2-5.

* · · . ' ·., • · ·* · ·. '·., • · ·

Kuvioiden lyhyt kuvaus . Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkinomaisesti lähemmin • · · .···. viittaamalla oheisiin kuvioihin, joissa: *·* 30 kuvio 1 havainnollistaa keksinnön mukaisen kuristimen ensimmäistä • · edullista suoritusmuotoa, * · · kuviot 2 ja 3 esittävät kuvion 1 kuristimeen sopivia sydänpakkoja, • » · * · * * * * · · • · · * · 117776 3 kuviot 4 ja 5 esittävät leikkauskuvia keksinnön mukaisesta kuristimesta, ja kuviot 6A - 6D havainnollistavat keksinnön mukaisessa kuristimessa käytettäviä vaihtoehtoisia keskiosia.Brief description of the figures. The invention will now be described in more detail by way of example in the following. with reference to the accompanying drawings, in which: * Fig. 1 illustrates a first preferred embodiment of a choke according to the invention, * · · Figures 2 and 3 show the cores suitable for the choke of Fig. 1, Figures 4 and 5 show sectional views of a throttle according to the invention, and Figures 6A to 6D illustrate alternative middle parts used in a throttle according to the invention.

5 Joidenkin suoritusmuotojen kuvaus5 Description of Some Embodiments

Kuvio 1 havainnollistaa keksinnön mukaisen kuristimen ensimmäis- tä suoritusmuotoa. Kuvion 1 kuristimen keskiosa 1 on valmistettu yhtenäiseksi kappaleeksi. Keskiosaan 1 kuuluu pitkittäissuuntaiset kanavat 2 ja 3, joita yhdistää väliosat 4-6.Figure 1 illustrates a first embodiment of a choke according to the invention. The middle part 1 of the throttle of Fig. 1 is made in one piece. The central part 1 comprises longitudinal channels 2 and 3 connected by intermediate parts 4-6.

10 Keskiosa 1 on edullisesti valmistettu yhtenäiseksi kappaleeksi siten, että keskiosa muodostuu yhtä kappaletta olevasta profiilista. Tämä voidaan saada aikaan valmistamalla keskiosa esimerkiksi alumiinista pursottamalla, jonka jälkeen pursottamalla valmistettuun alumiiniprofiiliin tehdään tarvittavat poraukset ja tulppaukset. Vaihtoehtoisesti keskiosa 1 voidaan valmistaa yhteis näiseksi osaksi liittämällä toisiinsa useampi osa esimerkiksi hitsaamalla. Tällöin kuitenkin tiiviin jäähdytyskanavan valmistamiseen joudutaan kiinnittämään ? enemmän huomiota, jotta jäähdytysväliainevuotoja ei esiintyisi.10 The central part 1 is preferably made into a single piece so that the middle part is made up of a single piece profile. This can be achieved by extruding the central portion, for example, of aluminum, followed by the necessary drilling and plugging of the extruded aluminum profile. Alternatively, the central part 1 may be made into a common part by joining together several parts, for example by welding. However, do you have to fasten the duct for the tight cooling channel? more attention to prevent refrigerant leakage.

Kuvion 1 tapauksessa keskiosan 1 pitkittäissuuntaisten kanavien 2 ja 3 ympärille on poikittaissuuntaisesti käämitty käämi 7. Käämin 7 sisäpuolelle 20 on järjestetty esimerkiksi teräslevyistä muodostuva sydänpakka 8. Jotta jääh- . .·. dytyskanavien poikkipinta-alasta tulisi riittävä ja jotta mahdollisen sydänpakan asentamiselle jäisi riittävästi tilaa, on keskiosan paksuus kuvion 1 tapauksessa suurimmillaan pitkittäissuuntaisten kanavien 2 ja 3 sekä väliosan 6 kohdalla.In the case of Fig. 1, a transverse winding winding 7 is provided around the longitudinal channels 2 and 3 of the central part 1. For example, a core pack 8 consisting of steel plates is provided inside the winding 7. . ·. In the case of Figure 1, the thickness of the central portion is at its maximum at the longitudinal channels 2 and 3 and the intermediate portion 6.

! : Pitkittäissuuntaisien kanavien 2 ja 3 uloimmat seinämät on lisäksi edullisesti * · · 25 pyöristetty, jotta niiden ympärille poikittaissuunnassa käämittävä käämi 7 ei • 1 2 3 · !1· 1 vaurioituisi.! In addition, the outermost walls of the longitudinal channels 2 and 3 are preferably * · · 25 rounded so that the transverse winding 7 around them is not damaged • 1 2 3 ·! 1 · 1.

* 1 1 , *···' Kuviot 2 ja 3 esittävät kuvion 1 kuristimeen sopivia sydänpakkoja.* 1 1, * ··· 'Figures 2 and 3 show heart packs suitable for the throttle of Figure 1.

Kuvion 2 sydänpakka 8 on kaksiosainen, jolloin sydänpakan puoliskot asenne-taan keskiosan 1 väliosan vastakkaisille puolille. Tätä tarkoitusta varten vä-30 liosassa 5 on koneistamalla ohennetut kohdat, johon kaksiosainen sydänpakka voidaan asentaa. Tämän jälkeen kaksiosaisen sydänpakan 8 sekä keskiosan • φ · M kanavien 2 ja 3 ympärille käämitään käämi 7.The core pack 8 of Fig. 2 is in two parts, whereby the halves of the core pack are mounted on opposite sides of the middle part of the middle part 1. To this end, the spacer section 5 has machined thinned sections where a two-piece core pack can be mounted. A coil 7 is then wound around the two-piece core pack 8 and the middle section • φ · M channels 2 and 3.

• t • · · ·· • » : 2 • · 3 · · ···'-· • · · 117776 4• t • · · ·· • »: 2 • · 3 · · ··· '- · • · · 117776 4

Kuvion 3 sydänpakka 9 on vuorostaan yksiosainen. Kyseistä yksiosaista sydänpakkaa varten on väliosasta poistettu koneistamalla osa siten, että siihen on muodostunut aukko 10 sydänpakkaa 9 varten.The core pack 9 of Figure 3 is in turn one piece. For the one-piece core pack, the intermediate portion has been removed by machining the part so as to form an opening 10 for the core pack 9.

Sydänpakkojen osalta on huomattava, että vaikka kuvioihin liittyen 5 on esitetty erialaisia mahdollisia sydänpakkojen rakenteita, on keksinnön mukaisesti mahdollista, että kuristimessa ei ole lainkaan sydänpakkaa. Tällöin siis käämi tai käämit ympäröivät ainoastaan keskiosaa.With respect to the cardiac packs, it should be noted that although various possible cardiac pack structures are shown in connection with the figures, according to the invention it is possible that the throttle does not have any card pack. Thus, the winding or windings only surround the central portion.

Kuviot 4 ja 5 esittävät leikkauskuvia kuvion 1 kuristimesta, johon on kiinnitetty paikoilleen kuvioissa 2 ja 3 esitetyt sydänpakat (kaksi sydänpakkaa 10 8 ja alimmaksi yksi sydänpakka 9).Figures 4 and 5 are sectional views of the inductor of Figure 1 with the heart packs shown in Figures 2 and 3 in place (two heart packs 108 and the lowest one heart pack 9).

Kuviossa 4 nähdään jäähdytyskanava jäähdytysväliainetta varten. Jäähdytyskanavan muodostaa pitkittäissuuntaiset kanavat 2 ja 3, joiden ensimmäisessä päässä on tuloaukko 12 ja vastaavasti poistoaukko 13 jäähdytys-väliainetta varten, ja joiden toisia päitä yhdistää toisiinsa väliosaan 6 muodos-15 tettu kanava 11. Tuloaukko 12 ja poistoaukko 13 sijaitsevat näin ollen kuristi- ·' men keskiosan 1 samassa päässä, jolloin ainoastaan kuristimen alapuolelle (kuvioissa) tarvitsee varata tilaa liittimiä 14 ja letkuja varten. Täten kuristimen asentaminen sopivalla tavalla elektroniikkalaitteeseen helpottuu, koska muualla kun kuristimen alapuolella ei tarvita ylimääräistä tilaa, vaan kuristin voidaan 20 asentaa esimerkiksi siten, että sen yläpää on elektroniikkalaitteen kotelon katossa kiinni.Figure 4 shows a cooling channel for the cooling medium. The cooling duct is formed by longitudinal ducts 2 and 3 having a first end having an inlet 12 and an outlet 13 for cooling medium respectively, the other ends of which are connected by a duct 11 formed in the intermediate part 6. The inlet 12 and the outlet 13 are at the same end of the central part 1, so that only space below the throttle (in the figures) needs to be reserved for the connectors 14 and the hoses. Thus, it is easier to fit the choke to the electronic device, since in the rest of the case, no additional space is required below the choke, but the choke can be mounted, for example, so that its top end is attached to the ceiling of the electronic device.

. Kuvioissa esitetty kuristimen keskiosa voidaan valmistaa esimerkik- si alumiinista pudottamalla siten, että pursotuksen yhteydessä muodostetaan *:·,*·. pitkittäissuuntaiset kanavat 2 ja 3. Pursotusvaiheen jälkeen muodostetaan ka- j 25 nava 11 poraamalla, jonka jälkeen ylimääräiset aukot tulpataan tulpilla 15.. The middle part of the inductor shown in the figures can be made, for example, of aluminum by dropping to form *: ·, * · during extrusion. longitudinal channels 2 and 3. After the extrusion step, an echo 25 is formed by drilling, after which the additional openings are plugged with plugs 15.

i*V Lopputuloksena on täten hyvin tiivis rakenne, jossa potentiaalisten vuotokohti- • · · ;·|/ en lukumäärä on minimoitu. Sydänpakkojen asentamista varten keskiosan vä- • · *·«·* liosaa koneistetaan ohuempien alueiden muodostamiseksi väliosaan ja/tai aukkojen muodostamiseksi väliosaan, riippuen siitä minkälaisia sydänpakkoja 30 8 tai 9 kuristimeen on tarkoitus asentaa. Mikäli sydänpakkoja ei lainkaan asen-: neta, ei koneistaminen ole tarpeen.i * V The result is thus a very dense structure that minimizes the number of potential leakage targets. For the installation of the heart packs, the middle part intermediate part is machined to form thinner areas in the middle part and / or to form openings in the middle part, depending on what kind of core packs 30 8 or 9 are to be mounted. If no cardiac blocks are installed: no machining is required.

.v. Edellä on esimerkinomaisesti esitetty, että kuristimen keskiosa vai- * · · I.! mistetaan alumiinista. Tämä on todennäköisesti edullisin vaihtoehto kun huo- • · T mioon otetaan materiaalikustannukset ja materiaalin työstöominaisuudet. Kui- **· • · • · *·*·. 1 • · · • · • · 5 1 1 7776 tenkin keskiosa voidaan valmistaa myös jostakin toisesta materiaalista, kuten esimerkiksi kuparista..V. It is exemplified above that the middle part of the choke is * * · I.! made of aluminum. This is probably the most economical option when considering material costs and material processing properties. If- ** · • · • · * · * ·. The central part of the pad can also be made of another material such as copper.

Kuviot 6A - 6D havainnollistavat keksinnön mukaisessa kuristimessa käytettäviä vaihtoehtoisia keskiosia. Kuvioissa 6A - 6D keskiosat esitetään 5 päädystä katsottuna siten, että pitkittäissuuntaiset kanavat 2 ja 3 näkyvät kuvioissa.Figures 6A-6D illustrate alternative central parts used in a choke according to the invention. In Figures 6A-6D, the central portions are shown from the 5 ends with the longitudinal channels 2 and 3 shown in the figures.

Kuvion 6A tapauksessa sydänpakkoja varten on muodostettu tilat 16, joita keskiosa ympäröi myös ulkoreunoistaan seinämien 17 välityksellä. Käyttökohteesta riippuen keskiosan tiloihin 16 voidaan asentaa sydänpakat tai 10 keskiosaa voidaan käyttää kuristimessa ilman sydänpakkoja. Seinämien 17 ansiosta kuviossa 6A nähtävän profiilin kehällä saattaa kiertää sähkövuo.In the case of Fig. 6A, spaces 16 are formed for the heart lugs, which are also surrounded by their central edges through their walls 17. Depending on the application, the core compartments 16 may be fitted with core packs or the central compartment 10 may be operated in the inductor without core compression. Thanks to the walls 17, an electric current may circulate around the periphery of the profile shown in Figure 6A.

Kuvion 6B tapauksessa voidaan myös asentaa sydänpakat tiloihin 16 näin haluttaessa. Kuitenkin seinämiin 17' muodostetut aukot aikaansaavat sähkövuon katkeamisen kehällä.In the case of Figure 6B, the core packs can also be mounted in spaces 16 if desired. However, the openings formed in the walls 17 'cause the electric current to be broken at the circumference.

15 Kuvion 6C tapauksessa seinämät 17 ja keskiosan väliosa 4 on yh distetty kannaksilla 18. Kannakset estävät sydänpakkojen asentamisen, mutta niiden avulla saadaan aikaan lisäjäähdytys keskiosan pitkille sivuille.6C, in the case of Fig. 6C, the walls 17 and the intermediate portion 4 of the middle portion are joined by the brackets 18. The brackets prevent the fitting of the core but provide additional cooling to the long sides of the central portion.

Kuvion 6D tapauksessa käytetään myös kannaksia 18 seinämien 17’ ja väliosan 4 välillä, mutta tässä suoritusmuodossa seinämiin on muodos-20 tettu aukot sähkövuon katkaisemiseksi kehällä.In the case of Fig. 6D, brackets 18 are also used between the walls 17 'and the intermediate portion 4, but in this embodiment the openings are formed in the walls to cut off the electrical flow in the circumference.

On ymmärrettävä, että edellä oleva selitys ja siihen liittyvät kuviot on . .·. ainoastaan tarkoitettu havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Alan ämmät- • « e timiehelle tulevat olemaan ilmeisiä erilaiset keksinnön variaatiot ja muunnelmat ilman että poiketaan keksinnön suojapiiristä.It is to be understood that the foregoing description and the accompanying figures are. . ·. only intended to illustrate the present invention. Various variations and modifications of the invention will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

• · • · • · · • · t • · « 1 * · • 1 · • · · · · • 1 · • · · • · · • « · • · · • 1 • » 1 * · * · « • · 1 • · • · · • 1 • · • 1 · • · · • · • · *·· · · • · · • · • ·• • • • • «1 * · • 1 · • • • • 1 · • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 1 · 1 · · · · 1 · · 1 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · lay · lay ·

Claims

An electronic device choke, which comprises: a middle portion (1) in which a cooling channel (2, 3, 11) is provided to feed a cooling medium through the middle portion, and at least one winding (7) arranged around the middle portion (1) ), characterized in that said central portion (1) is manufactured as a unitary part, in which the cooling medium flows from an inlet opening (12) in the cooling duct to an outlet opening (13) in the cooling duct, and that the inlet opening ( 12) and the outlet opening (13) are arranged at the same end of the elongated central portion (1).

A throttle according to claim 1, characterized in that said central portion (1) is a one-piece profile.

A throttle according to any one of claims 1-2, characterized in that the center portion (1) comprises two mutually spaced longitudinal channels (2, 3) about which the winding (7) has been wound in a transverse direction, and a or several spacers (4, 5, 6) connecting the longitudinal channels (2, 3),. the outlet orifice (12) and the inlet orifice (13) being arranged at a first end of the longitudinal channels (2, 3), and * .. in an intermediate piece (6) connecting the longitudinal channels; Other ends of the cooling duct (11) have been arranged to connect the longitudinal channels (2, 3) to each other. :.: I

4. A throttle according to any one of claims 1 to 3, characterized in that c; By the fact that the chute (1) belongs to one or more core packs (8) arranged between the winding (7) and the central portion (1).

A throttle according to any one of claims 1-3, characterized in that the throttle (1) belongs to one or more core packs (9) arranged in one in the middle. part of the existing opening (10), so that the winding (7) surrounds the core pack. • · * • · ··· · · · · · · · ··· • · ·: '• · * ···; ·)'.