FI120067B - A method of making an inductive component and an inductive component - Google Patents

A method of making an inductive component and an inductive component Download PDF

Info

Publication number
FI120067B
FI120067B FI20060957A FI20060957A FI120067B FI 120067 B FI120067 B FI 120067B FI 20060957 A FI20060957 A FI 20060957A FI 20060957 A FI20060957 A FI 20060957A FI 120067 B FI120067 B FI 120067B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
core
inductive component
modules
modular
module
Prior art date
Application number
FI20060957A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI20060957A0 (en
FI20060957A (en
Inventor
Jarkko Salomaeki
Original Assignee
Jarkko Salomaeki
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 Jarkko Salomaeki filed Critical Jarkko Salomaeki
Priority to FI20060957A priority Critical patent/FI120067B/en
Publication of FI20060957A0 publication Critical patent/FI20060957A0/en
Priority to PCT/FI2007/000261 priority patent/WO2008065234A1/en
Priority to EP07866395A priority patent/EP2089891A1/en
Priority to CN2007800464625A priority patent/CN101558460B/en
Publication of FI20060957A publication Critical patent/FI20060957A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI120067B publication Critical patent/FI120067B/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/06Mounting, supporting or suspending transformers, reactors or choke coils not being of the signal type
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24Magnetic cores
    • H01F27/26Fastening parts of the core together; Fastening or mounting the core on casing or support
    • H01F27/266Fastening or mounting the core on casing or support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/30Fastening or clamping coils, windings, or parts thereof together; Fastening or mounting coils or windings on core, casing, or other support
    • H01F27/306Fastening or mounting coils or windings on core, casing or other support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08Cooling; Ventilating
    • H01F27/10Liquid cooling
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/40Structural association with built-in electric component, e.g. fuse

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Filters And Equalizers (AREA)

Description

MENETELMÄ INDUKTIIVISEN KOMPONENTIN VALMISTAMISEKSI JA INDUKTIIVINEN KOMPONENTTIMETHOD FOR MANUFACTURING THE INDUCTIVE COMPONENT AND THE INDUCTIVE COMPONENT

Menetelmä induktiivisen komponentin valmistamiseksi ja modulaarinen induktiivi-5 nen komponentti sekä suodatin ja suodatin perhe.A method for manufacturing an inductive component and a modular inductive component as well as a filter and a filter family.

Induktiivisia komponentteja, kuristimia ja muuntajia, käytetään energian varastointiin (kuristin) ja siirtämiseen galvaanisen erotuksen yli (muuntaja) magneettikenttää käyttäen. Induktiiviset komponentit koostuvat käämistä ja sydämestä, joita voi olla 1 o yksi tai useampia, ja jotka ovat toistensa välittömässä yhteydessä. Käämiin kytketty jännite saa sydämessä aikaan muuttuvan magneettikentän, johon on mahdollista varastoida energiaa. Tämä käämiin kytketty jännite indusoi jännitteen käämiin itseensä (itseisinduktio) sekä mahdollisiin muihin samaan sydämeen kytkettyihin nk. toisiokäämeihin, jolloin toisioihin saadaan siirrettyä energiaa ensiöstä. Induktiivisten 15 komponenttien sydänmateriaalina käytetään mm. muuntajarautalevyjä, rautajau-hetta, ferriittiä ja amorfisia metalleja. Induktiivisten komponenttien kääminä käytetään mm. kuparilankaa, alumiinilankaa, piirilevyä, folioita. Induktiivisia komponentteja voidaan lisäksi yhdistää muunlaisten komponenttien, kuten vastusten ja kondensaattorien sekä kytkinkomponenttien kanssa esimerkiksi filtterien eli suodat-20 timien aikaansaamiseksi. Filttereitä käytetään sähkötekniikassa mm. sähköenergian suodattamiseen eli eritaajuisia komponentteja poistetaan tai jätetään muuttumatta. Esimerkkejä tällaisista suodattimista ovat mm. nk. 1) harmoniskuristimet, joilla suodatetaan verkkovirran muotoa, 2) sinifiltterit, joilla taajuusmuuttajien pulssi-leveysmoduloitu ja suurtaajuisia komponentteja sisältävä signaali suodatetaan sini- 2 5 muotoiseksi, 3) du/dt-filtterit, joilla taajuusmuuttajien pulssileveysmoduloitu ja suu ria jännitteen muutosnopeuksia sisältävä signaali suodatetaan hitaammin muuttuvaksi sekä useat muut suodattimet, jotka voivat olla yhdistelmiä edellä mainituista suodattimista.Inductive components, inductors and transformers, are used to store energy (choke) and transfer it across galvanic separation (transformer) using a magnetic field. The inductive components consist of a coil and a core, which may be one or more and which are in direct contact with each other. The voltage applied to the winding causes a changing magnetic field in the heart, in which it is possible to store energy. This voltage applied to the windings induces the voltage to the windings itself (self-induction) and to any other so-called secondary windings connected to the same core, thus transferring energy from the primary to the secondary. The core material of the inductive components is e.g. transformer iron plates, iron powder, ferrite and amorphous metals. The coil of inductive components is used e.g. copper wire, aluminum wire, circuit board, foils. In addition, inductive components may be combined with other types of components, such as resistors and capacitors, as well as switch components, to provide, for example, filters, i.e. filters. Filters are used in electrical engineering. for filtering electrical energy, ie components of different frequencies are removed or left unchanged. Examples of such filters are e.g. so-called 1) harmonics chokes, which filter the form of the mains current, 2) sinusoidal filters, in which the pulse-width modulated frequency converter signal and the high frequency component signal are filtered to sinusoidal 2, are filtered more slowly, as well as a number of other filters which may be combinations of the above.

30 Nykyisin induktiiviset komponentit ja filtterit suunnitellaan ja valmistetaan yksittäin kutakin sovelluskohdetta ja virta-arvoa varten. Tällöin esimerkiksi 1 - 1000A filtteri-perheen suunnitteluun kuluu huomattavasti aikaa. Lisäksi tuotantologistiikka on monimutkainen järjestettävä, sillä erilaisia nimikkeitä on tuotannossa paljon, kun 2 jokaista eri filtteriä varten tarvitaan omat alikomponenttinsa. On siis vaikea hallita sekä pienivirtaisten ja suurivirtaisten (eli kookkaiden) induktiivisten komponenttien tuotantoprosessi samanaikaisesti. Lisäksi suurivirtainen (esim. 1000A) induktiivinen komponentti on kookas, sillä jäähdytykseen tarvittava pinta-ala on suhteessa koko-5 naishäviöön ja suuren komponentin sallittu häviötehotiheys (häviö per tilavuus) on siten pienempi kuin pienen komponentin. Komponentin suunnitteluparametreina käytettävien virrantiheyden ja häviötehotiheyden arvoja on tällöin laskettava, mikä kasvattaa komponentin kokoa, hintaa ja painoa. Lisäksi suuren (esim. 1000A) induktiivisen komponentin käämityksen suurtaajuus eli nk. AC-resistanssi on suuri, 10 sillä suuri virta tarvitsee kookkaan johtimen ja suurilla taajuuksilla virta taas hyödyntää vain johtimien pintakerroksen, jolloin paksun johtimen efektiivinen resistanssi kasvaa. Esimerkiksi Sintermetal Prometheous ja Micrometals tekevät Sintermetal-materiaaliin perustuvia kuristimia, mutta ne ovat kookkaita yksittäiskuristimia, eikä suurivirtaista kuristinta ole saatavissa tai sellaisen valmistaminen vaatii erikoisen 15 suurikokoisia puristimia.Today, inductive components and filters are designed and manufactured individually for each application and current value. Thus, for example, designing a 1 to 1000A filter family takes considerable time. In addition, the production logistics is complicated to organize, as there are many different titles in production, where 2 separate components are needed for each different filter. Thus, it is difficult to control the production process of both low current and high current (i.e. bulky) inductive components simultaneously. In addition, the high current (e.g. 1000A) inductive component is large because the surface area required for cooling is proportional to the total loss and the allowable loss power density (loss per volume) of the large component is lower than that of the small component. The power density and power loss values used as component design parameters must then be calculated, which increases the size, cost, and weight of the component. In addition, the high frequency or so-called AC resistance of the winding of a large (e.g. 1000A) inductive component is high because high current requires a large conductor and at high frequencies only uses a surface layer of conductors, thus increasing the effective resistance of the thick conductor. For example, Sintermetal Prometheous and Micrometals make chokes based on Sintermetal material, but they are bulky single chokes and no high-current choke is available or requires extra large-size chucks.

Toisinaan yksittäisiä E-muotoisia sydämiä asetetaan peräkkäin eräänlaiseksi modulaariseksi rakenteeksi. Tällä on kuitenkin yksi, epäoptimaalisen muotoinen käämi.Occasionally, individual E-shaped cores are successively placed in a kind of modular structure. However, this one has a coil of non-optimal shape.

2020

Pienemmillä tehoilla esim. hakkuriteholähteissä voidaan piirilevylle asentaa useita induktiivisia komponentteja rinnakkain, eräänlaiseksi moduliksi. Tällöin voidaan, esim. jakamalla suuri muuntaja useammaksi pieneksi muuntajaksi, pienentää laitteen kokonaiskorkeutta. Tämä ratkaisu on kuitenkin rajoitettu pienille tehoille, 25 lähinnä hakkuriteholähteisiin (tyypillisesti < 5kW).With lower wattages, for example in switching power supplies, several inductive components can be mounted on a circuit board in parallel, as a kind of module. In this case, for example, by dividing a large transformer into several small transformers, the overall height of the device can be reduced. However, this solution is limited to low power, mainly to switching power supplies (typically <5kW).

Tunnetaan myös yhdysvaltalainen patentti nro US7113065, jossa on esitetty modulaarisia induktiivisia komponentteja. US-patentin mukainen ratkaisu eroaa kuitenkin hakemuksen mukaisesta ratkaisusta esimerkiksi siinä, että US-patentissa 30 modulien kasausvaiheessa vierekkäiset osat eivät ole liitetty toisiinsa sydämistään, vaan sydämen ympärillä olevista koteloistaan. Tällöin vierekkäiset/päällekkäiset paketit tukeutuvat toisiinsa kotelojensa sivuista, kansista tai pohjista, mutta itse sydämet eivät tukeudu toisiinsa. Nyt esitetyn hakemuksen mukainen ratkaisu on 3 US-patentin mukaista ratkaisua parempi mm. siinä, että hakemuksen mukaisessa ratkaisussa tilaa vievä ja painoa sekä kustannuksia lisäävä kotelo on voitu jättää kokonaan pois, sillä sydämen muoto ja rakenne on sellainen, että sydämet voidaan kiinnittää mekaanisesti suoraan toisiinsa. Samoin jäähdytys on hakemuksen mu-5 kaisessa ratkaisussa US-ratkaisua parempi.Also known is U.S. Patent No. 7,111,665, which discloses modular inductive components. However, the solution according to the US patent differs from the solution according to the application, for example, in that in the assembly step of the modules, the adjacent parts are not connected to one another by their cores but by their enclosures around the core. In this case, the adjacent / overlapping packets rest on the sides, covers or bottoms of their housings, but the cores themselves do not rest on each other. The solution of the present application is superior to the solution of 3 US patents, e.g. in the solution according to the application, it is possible to completely omit the bulky, weight and cost-increasing casing, since the shape and construction of the core is such that the cores can be mechanically attached directly to one another. Similarly, cooling according to the application is better than the US solution.

Yleisesti voidaan todeta, etteivät saatavilla olevat tehoelektroniikan suodattimet vastaa hyvin elektroniikassa valloillaan olevaan miniaturisointi- ja pakkaustehok-kuusvaatimuksiin.Generally speaking, the available power electronics filters do not well meet the miniaturization and compression efficiency requirements prevailing in electronics.

10 Tässä esitettävän keksinnön tarkoituksena on tehostaa induktiivisten komponenttien ja niistä koostuvien suodattimien valmistusta sekä parantaa tällaisten suodattimien kompaktiutta. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa, ja keksinnön mukai-15 selle modulaariselle induktiiviselle komponentille on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 4 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön muille sovellutus-muodoille on tunnusomaista se, mitä on esitetty muissa patenttivaatimuksissa.The object of the present invention is to improve the manufacture of inductive components and filters comprising them and to improve the compactness of such filters. The method according to the invention is characterized by what is stated in the characterizing part of claim 1, and the modular inductive component according to the invention is characterized by what is described in the characterizing part of claim 4. Other embodiments of the invention are characterized by what is set forth in the other claims.

Keksinnönmukaisella menetelmällä saadaan valmistettua tehokkaasti ja joustavasti 20 erilaisia induktiivisia komponentteja sekä niistä koostuvia kompakteja filttereitä. Tuotantologistiikka on mahdollista saada yksinkertaiseksi. Lisäksi tuotteisiin voidaan vaivatta räätälöidä erilaisia lisäominaisuuksia. Menetelmän mukainen valmistusprosessi on lisäksi helppo automatisoida.The method according to the invention enables efficient and flexible manufacture of 20 different inductive components and compact filters consisting of them. It is possible to make production logistics simple. In addition, various additional features can be easily customized to the products. In addition, the manufacturing process according to the method is easy to automate.

25 Ensisijaisessa sovellusmuodossa induktiivinen komponentti ja tästä koostuva suodatin valmistetaan kytkemällä rinnakkain ja/tai sarjaan pienempiä induktiivisia komponentteja, nk. moduleita. Tällöin täytyy suunnitteluvaiheessa optimoida vain moduli ja itse tuoteperhe syntyy nopeasti skaalaamalla. Samoin tuotannossa saadaan logistisia hyötyjä, kun nimikkeiden määrä vähenee. Näiden modulien sydän 30 valmistetaan nk. Sintermetal-materiaalista, jonka hyvien mekaanisten ominaisuuksien johdosta muuntajasydäntä voidaan käyttää myös induktiivisen komponentin ja tällaisesta koostuvan suodattimen mekaniikkana tai mekaniikan osana. Moduleihin voidaan suunnitella ja valmistaa mm. erilaisia kiinnitysrakenteita tai kiinnitysraken- 4 teen osia, jolloin moduleja voidaan liittää mekaanisesti toisiinsa käyttäen modu-lisydämiin integroituja kiinnikkeitä.In a preferred embodiment, the inductive component and the filter formed therefrom are manufactured by parallel and / or series connection of smaller inductive components, so-called modules. In this case, only the module needs to be optimized at the design stage and the product family itself is created by scaling quickly. Likewise, there will be logistical benefits in production as the number of titles decreases. The core 30 of these modules is made of a so-called Sintermetal material, which, due to its good mechanical properties, can also be used as a mechanics or part of the mechanics of an inductive component and a filter consisting of such. Modules can be designed and manufactured eg. various fastening structures or parts of the fastening structure, whereby the modules can be mechanically connected to one another using fasteners integrated into the module cores.

Toisessa sovellusmuodossa osa moduleista pitää sisällään myös elektroniikkaa, 5 jolloin menetelmällä saadaan valmistettua kompakti tehoelektroninen konvertteri.In another embodiment, some modules also include electronics, whereby a compact power electronic converter can be manufactured by the method.

Kolmannessa sovellusmuodossa elektroniikka on integroitu induktiivisten perus-modulien sisälle.In a third embodiment, the electronics are integrated within the inductive basic modules.

10 Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viitaten suuntaa-antaviin kuviin, joista:The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:

Kuvassa 1 on kuristimen piirrossymboli, jolla kuristimella on kaksi terminaalia sekä sydän, 15Fig. 1 is a drawing symbol for a choke, which has two terminals and a heart, 15

Kuvassa 2 on suodattimen piirrossymboli, jossa suodattimessa on kuristin, kondensaattori ja tulo- sekä lähtöportti,Figure 2 is a filter drawing symbol with a choke, a capacitor, and an input and output port,

Kuvassa 3 on kolmivaiheinen suodatin, jossa on kuristimia ja kondensaattorei- 20 ta,Figure 3 is a three-phase filter with chokes and capacitors,

Kuvassa 4 on tehoelektroninen konvertteri, jonka tulossa on suodatin ja läh dössä on suodatin, ja jossa lähtösuodattimessa on liitynnät konvertterin välipiirin plus-ja miinusnapoihin, 25Fig. 4 is a power electronic converter with a filter inlet and a filter at the output, with the output filter having connections to the plus and minus terminals of the converter intermediate circuit;

Kuvassa 5 on du/dt-suodattimen tulo- ja lähtöjännitteen käyrämuoto sekä sini-filtterin tulo- ja lähtöjännitteen käyrämuoto,Figure 5 is a graph of the input / output voltage of a du / dt filter and a graph of the input and output voltage of a sinusoidal filter,

Kuvassa 6 on 3-vaiheinen kuristin, jossa on käämit ja yhteinen sydän,Figure 6 shows a 3-phase choke with coils and a common core,

Kuvassa 7 on 3-vaihekuristin, jossa käämit on käämitty erillisille sydämille, 30 5Figure 7 shows a 3-phase choke with windings wound on separate cores, 30 5

Kuvassa 8 on kuvattu kuristin, jolla on tuioterminaali ja lähtöterminaali ja joka koostuu yhdestä tai useammasta modulista ja terminaalien liitoksesta sekä mekaniikan liitoksesta, 5 Kuvassa 9 modulit on aseteltu kolmiulotteiseksi asetelmaksi,Fig. 8 illustrates a choke having a toggle terminal and an output terminal consisting of one or more modules and a terminal connection and a mechanic connection. In Fig. 9, the modules are arranged in a three-dimensional configuration,

Kuvassa 10 modulien välissä on jäähdytysrako,In Figure 10, there is a cooling gap between the modules,

Kuvassa 11 modulien joukossa on jäähdytysmoduli, 10In Figure 11, among the modules is a cooling module, 10

Kuvassa 12 on esitetty suuntaa-antavasti modulin pyörähdyssymmetrinen halki-leikkaus, joka koostuu käämistä, sydämestä ja eristeestä,Fig. 12 shows an illustrative rotational symmetric section of a module consisting of a coil, a core and an insulator,

Kuvassa 13 on yksivaiheinen sydän, jossa on keskitappi sekä joukko reunatap- 15 peja ja kiinnitysreikiä,Figure 13 is a single-phase core with a center pin and a set of edge pins and mounting holes,

Kuvassa 14 on 3-vaiheinen sydän, jossa on tappi ja kiinnitysreikä,Figure 14 shows a 3-phase core with pin and mounting hole,

Kuvassa 15 on käämi, eristepuolikas ja sydänpuolikas, 20Figure 15 shows the coil, insulating half and core half, 20

Kuvassa 16 on koottu moduli, jossa on eristeosan kiinnike, eristysosan kiinnikkeillä liitetty modulikokoonpano ja modulaarinen kuristin, jossa on liitin ja kondensaattori, 25 Kuvassa 17 on modulaarinen rakenne, jossa on kiinnityselementti jaFig. 16 is an assembly of a module having an insulating member bracket, a module assembly connected by insulating member brackets, and a modular choke having a connector and a capacitor. Fig. 17 is a modular structure having a mounting element and

Kuvassa 18 on esitetty useasta eri palasta koostuva Sintermetal-sydän, jossa on kiinnike-elementti.Figure 18 shows a Sintermetal core consisting of several pieces with a fastening element.

30 Kuvassa 1 on esitetty yksinkertaisimman induktiivisen komponentin, kuristimen piir-rossymboli. Kuristin 1 eli induktanssi, koostuu käämistä, jolla on kaksi terminaalia eli napaa 2 ja 3. Useimmiten kuristimella 1 on myös magneettisesta materiaalista kuten ferriitistä tai raudasta koostuva sydän 4. Kuristin varastoi energiaa magneet- β tikenttäänsä ja tätä energiaa voidaan lisätä tai poistaa terminaalien kautta. Mutkikkaammissa induktiivisissa komponenteissa, esim. muuntajissa voi olla useampiakin käämejä, jolloin energiaa voidaan siirtää eri käämien terminaalien välillä. Tämä keksintö käsittää myös tällaiset monimutkaisemmat induktiiviset komponentit. 5 Usein piirrossymbolista jätetään sydän 4 piirtämättä.Figure 1 shows a drawing symbol for the simplest inductive component, the inductor. The inductor 1, or inductance, consists of a coil having two terminals, i.e. terminals 2 and 3. Mostly, the inductor 1 also has a core 4 consisting of a magnetic material such as ferrite or iron. The inductor stores energy in its magnetic field and this energy can be added or removed. More complex inductive components, such as transformers, may have multiple windings, allowing energy to be transferred between the terminals of the various windings. The present invention also encompasses such more complex inductive components. 5 Often the heart 4 is not drawn on the drawing symbol.

Nk. suodatin 5 on mahdollista saada aikaan mm. kytkemällä kuristin 6 yhteen kondensaattorin 7 kanssa kuvan 2 mukaisesti. Tällaisella suodattimena on mahdollista esim. estää suurtaajuisten häiriöiden eteneminen tuloportista 8 lähtöporttiin 9.Nk. it is possible to provide a filter 5 e.g. by connecting the inductor 6 to the capacitor 7 as shown in Figure 2. As such, it is possible, for example, to prevent high frequency interference from propagating from input port 8 to output port 9.

1010

Tehoelektroniikassa, erityisesti suuremmilla tehoilla (esim. >10kW) on tyypillistä käyttää kolmevaiheista järjestelmää. Kolmivaihejärjestelmän suodatin 10 koostuu kunkin vaiheen kuristimista 11 ja kondensaattoreista 12. Kuvassa 3 on kondensaattorit 12 kytketty nk. tähtikytkentään, mutta ne voisivat olla jossain muussakin 15 kytkennässä, kuten kolmiokytkennässä. Lisäksi suodattimen vaiheiden lukumäärä voisi olla muukin kuin 1 tai 3. Kuvan 3 kondensaattorit 12 voivat fyysisesti koostua useista erillisesti kondensaattoreista.In power electronics, especially at higher power levels (e.g.> 10kW), it is typical to use a three-phase system. The filter 10 of the three-phase system consists of the chokes 11 and capacitors 12 of each phase. In Figure 3, the capacitors 12 are coupled to a so-called star coupling, but could be in some other 15 coupling, such as a triangle coupling. Further, the number of filter steps could be other than 1 or 3. The capacitors 12 of Figure 3 may physically consist of a plurality of separate capacitors.

Kuvassa 4 on kuvattu tehoelektroninen konvertteri 18, joka on kytketty tuloon 14 20 suodattimen 15 välityksellä ja lähtöön 16 suodattimen 17 välityksellä. Konvertteri voisi olla esimerkiksi tasasuuntaaja, vaihtosuuntaaja tai taajuusmuuttaja, jolloin tulo 14 olisi sähköverkko ja lähtö 16 olisi kytketty kaapelin välityksellä sähkömoottoriin. Vaihtoehtoisesti tulo 14 voisi olla kytkettynä generaattoriin ja lähtö 16 voisi olla kytkettynä sähköverkkoon. Lähdön 16 suodatin 17 on kytketty kondensaattorien 25 välityksellä konvertterin 13 välipiirin plusnapaan 18 ja miinusnapaan 19. Tällöin energiaa voidaan tehokkaasti siirtää optimaalisella tavalla tulon 14, lähdön 16 ja konvertterin 13 välillä. Lisäksi sähkömagneettisia häiriöitä on mahdollista vaimentaa tehokkaasti. Kuvan 4 kytkennät ovat esimerkinomaisia. Filttereitä voidaan konfiguroida useilla eri tavoilla riippuen sovelluksesta. Lisäksi liitynnät filtteristä 17 30 konvertterin 13 välipiirin + ja - napoihin 18, 19 voidaan tehdä muillakin keinoin kuin kondensaattorilla. Samoin konvertteri 13 voisi olla myös 1-vaiheinen.Figure 4 illustrates a power electronic converter 18 coupled to input 14 via filter 15 and output 16 through filter 17. The converter could be, for example, a rectifier, inverter or frequency converter, whereby input 14 would be a mains supply and output 16 would be connected via cable to an electric motor. Alternatively, input 14 could be connected to a generator and output 16 could be connected to a power grid. The filter 17 of the output 16 is connected via capacitors 25 to the plus terminal 18 and minus terminal 19 of the converter 13, whereby energy can be efficiently transferred between the input 14, the output 16 and the converter 13 in an optimal manner. In addition, electromagnetic interference can be effectively suppressed. The connections of Figure 4 are exemplary. Filters can be configured in many different ways, depending on the application. In addition, the connections from the filter 17 30 to the + and - terminals 18, 19 of the converter 13 can be made by other means than the capacitor. Similarly, the converter 13 could also be a 1-phase.

77

Kuvassa 5 on esitetty esimerkkejä moottorikäyttösovelluksissa suodatetuista käyrämuodoista. Niin kutsuttu du/dt-suodatin loiventaa tulojännitteen 20 nousunopeut-ta (tyypillisesti 5kV/us) hitaammaksi lähtöjännitteeksi 21 (tyypillisesti 1kV/us). Tällainen suodatus vähentää moottorin ylijännitteitä ja siten eristevaurioita ja laakeriviko-5 ja pitkiä moottorikaapeleita käytettäessä. Toisessa esimerkissä pulssileveysmodu-loitu tulojännite 22 suodatetaan sinimuotoiseksi lähtöjännitteeksi 23. Tällöin moottorin hyötysuhde paranee ja häiritsevä äänentaso alenee. Näiden sovellusten lisäksi voidaan mainita harmonisten virtojen suodatus. Lisäksi tällaisia suodattimia voidaan kytkeä yhteen esimerkiksi nk. LCL-suodattimeksi, jolla siirretään energiaa 10 taajuusmuuttajalla sähköverkkoon. LCL-filtterin kuristinasteet voivat koostua 1- tai 3- vaiheisista kuristimista. Edellä kuvattujen suodattimien lisäksi keksintöä voidaan soveltaa myös muuntajien valmistuksessa esimerkiksi, jos taajuusmuuttajan lähtö-jännitettä halutaan nostaa korkeammalle tasolle.Figure 5 shows examples of curved shapes filtered in motor applications. The so-called du / dt filter moderates the rate of rise of the input voltage 20 (typically 5kV / us) to a slower output voltage 21 (typically 1kV / us). Such filtering will reduce motor overvoltages and hence insulation damage and bearing failure and long motor cables. In another example, the pulse width modulated input voltage 22 is filtered to a sinusoidal output voltage 23. The efficiency of the motor is thereby improved and the interfering sound level is reduced. In addition to these applications, harmonic current filtering may be mentioned. In addition, such filters can be coupled together, for example, as a so-called LCL filter, which transmits energy to the power grid via a frequency converter 10. The throttle stages of the LCL filter may consist of single or three-stage throttles. In addition to the filters described above, the invention can also be applied to the manufacture of transformers, for example, if the output voltage of the drive is to be raised to a higher level.

1515

Kuvassa 6 on esitetty eräs 3-vaiheisen kuristimen 24 toteutustapa. Tässä kuristimen kolme käämiä 25 on käämitty yhteiselle, kolmitolppaiselle sydämelle 26. Näin 3-vaiheiselle kuristimella saadaan mekaanisesti kiinteä rakenne. Lisäksi rakenteella voidaan hyödyntää sitä 3-vaihejärjestelmän ominaisuutta, että toiminnallisten 20 virtojen summa on nolla, jolloin sydänmateriaalin kokonaismäärä laskee, kun kunkin käämin magneettivuo voi kulkea kahden muun käämin kautta, eikä omaa vuon-paluureittiä tarvita kullekin käämille. Vastaavasti tähän rakenteeseen liittyy se ongelma, että tällä ei ole merkittävää induktanssia ei-toiminnallisia, nk. parasiittisia, häiriövirtoja vastaan, joita myös haluttaisiin usein suodattaa.Figure 6 shows an embodiment of a 3-phase choke 24. Here, the three windings 25 of the choke are wound to a common, three-pole core 26. Thus, the 3-phase choke produces a mechanically solid structure. Further, the structure can take advantage of the feature of the 3-phase system that the sum of the functional currents 20 is zero, whereby the total amount of core material decreases as the magnetic flux of each winding can pass through the other two windings and no own flow path is required for each winding. Correspondingly, the problem with this structure is that it has no significant inductance against non-functional, so-called parasitic, disturbance currents, which would also often be filtered.

2525

Kuvassa 7 on esitetty toinen 3-vaiheisen kuristimen 27 toteutustapa. Tässä kukin vaihe on käämitty 28 omalle sydämelleen 29. Tämä vaihtoehto vaatii hieman enemmän sydänmateriaalia, koska jokaisella vaiheella on oma magneettivuon pa-luureitti. Kuitenkin tällainen järjestely tarjoaa huomattavan vaimennuksen myös ei-30 toiminnallisia eli parasiittisia häiriövirtoja vastaan.Figure 7 shows another embodiment of a 3-phase choke 27. Here, each phase is wound 28 to its own core 29. This option requires slightly more cardiac material, since each phase has its own magnetic flux path. However, such an arrangement also provides considerable attenuation against non-functional or parasitic interference currents.

Kuvan 8 kuristin 30 on koottu kytkemällä pienempiä kuristinmoduleita 31 yhteen. Yksinkertaisimmillaan tämä voidaan suorittaa kytkemällä rinnankytkettävien modu- 8 lien tuloterminaalit 32 keskenään yhteen ja vastaavasti kytkemällä lähtöterminaalit 33 keskenään yhteen käyttäen jotain soveliasta kytkentämenetelmää 36, kuten juottamista, ruuvaamista, niittaamista tai muuta yleisesti tunnettua menetelmää. Samoin kuristinmodulien 31 mekaniikka liitetään toisiinsa 35 käyttäen jotain soveli-5 asta menetelmää. Näin voidaan eri virta-arvoille suunnitella ja valmistaa nopeasti sopiva kuristin käyttäen esimerkiksi testattuja ja optimoituja perusmoduleita. Näitä perusmoduleita voi kuristimessa olla yhden tai useammanlaisia.The choke 30 of Figure 8 is assembled by connecting smaller choke modules 31 together. In its simplest form, this can be accomplished by interconnecting the input terminals 32 of the parallel modules 8 and, respectively, connecting the output terminals 33 to one another using any suitable coupling method 36 such as soldering, screwing, riveting, or other commonly known method. Likewise, the mechanics of the choke modules 31 are interconnected 35 using any suitable method. In this way, a suitable choke can be designed and manufactured quickly for different current values, using for example tested and optimized basic modules. There may be one or more of these basic modules in the inductor.

Kuvassa 9 esitetään kuuden modulin 39 kolmiulotteinen asetelma 37. Moduleja 10 voitaisiin kytkeä yhteen usealla eritavalla. Esimerkiksi kaikki modulit voitaisiin kytkeä sähköisesti rinnakkain, jolloin saataisiin yksi suurivirtainen moduli. Toinen ääripää olisi jättää modulit sähköisesti kytkemättä keskenään, jolloin saataisiin kokoonpano, jossa on 6 pienivirtaista kuristinta. Käytännössä todennäköisempi kytkentä voisi olla kytkeä aina kaksi modulia sähköisesti rinnan, jolloin saataisiin kol-15 mivaiheinen kuristin.Figure 9 shows a three-dimensional arrangement 37 of six modules 39. Modules 10 could be interconnected in several ways. For example, all modules could be electrically connected in parallel to provide one high current module. The other extreme would be to leave the modules electrically disconnected, resulting in a configuration with 6 low-current chokes. In practice, a more likely connection could be to always connect two modules electrically in parallel to provide a three-to-15-phase choke.

Olennaista on siis, että yksittäisten modulien sydämen mekaniikka muodostaa myös modulaarisen induktiivisen komponentin mekaniikan. Toisin sanoen kokoonpanoprosessi koostuu kaikkien modulien mekaanisesta yhteenliittämisestä ja säh-20 köisen toiminnan kannalta tarkoituksenmukaisten modulien sähköisestä yhteenliittämisestä tarkoituksenmukaisella tavalla. Tällainen kokoonpanoprosessi on tehokas ja joustava. Kokoonpano voidaan suorittaa vaihtoehtoisesti vaiheittain siten, että ensin tehdään kaikkien modulaarisen kuristimen vaatimien modulien kokoonpano ja mahdollisesti testaus ja sitten vasta modulaarisen kuristimen kokoonpano 25 tai siten, että modulitkin kootaan fyysisesti vasta modulaarisen kuristimen kokoonpanon edistyessä.Thus, it is essential that the core mechanics of the individual modules also constitute the mechanics of the modular inductive component. In other words, the assembly process consists of mechanical interconnection of all modules and electronic interconnection of modules appropriate for electrical operation. Such an assembly process is efficient and flexible. Alternatively, the assembly may be performed in stages by first assembling and possibly testing all modules required by the modular choke, and then by modular choke assembly 25, or by physically assembling the modules as the modular choke assembly advances.

Modulaarisella rakenteella on myös muita etuja. Esimerkiksi, koska yksittäisen modulin virta on pienempi kuin koko modulaarisen kuristimen virta, on modulissa 30 käytettävä käämilanka mahdollista suunnitella sangen ohueksi verrattuna rinnankytkettyjen modulien yhteenlaskettuun käämipinta-alaan. Tämä pienentää käämien suurtaajuus eli AC-resistanssia, mikä pienentää häviöitä.The modular structure also has other advantages. For example, since the current of a single module is less than the current of the entire modular choke, it is possible to design the winding wire used in the module 30 relatively thin relative to the total winding surface of the parallel-connected modules. This reduces the high frequency or AC resistance of the windings, which reduces losses.

99

Moduli voidaan lisäksi konfiguroida eri jännitteille (% of Unom) esim. kytkemällä käämin osat rinnakkain tai sarjaan. Tätä voidaan käyttää esim. konfiguroitaessa moduli 400VAC tai 690VAC jännitteelle.In addition, the module can be configured for different voltages (% of Unom) eg by connecting the coil parts in parallel or in series. This can be used eg when configuring a module for 400VAC or 690VAC.

5 Useampiasteisen suodattimen kuten LCL-filtterin suodatinasteet voidaan keksinnön mukaisella menetelmällä integroida yhdeksi mekaaniseksi kokonaisuudeksi.The filter stages of a multi-stage filter, such as an LCL filter, can be integrated into a single mechanical entity by the method of the invention.

Lisäksi, koska moduleiden 40 väliin on mahdollista jättää kuvan 10 mukaisesti jäähdytysrakoja 41, eli pieniä välejä sopiviin paikkoihin ilmankiertoa varten, on 10 moduleista koostuvan kuristimen jäähdyttävä kokonaispinta-ala saatavissa huomattavasti suuremmaksi kuin vastaavan perinteisen kuristimen, jolloin vastaavasti voidaan suunnittelussa käyttää korkeampaa virran- ja häviötehotiheyttä, jolloin saadaan edullisempi filtteri.Furthermore, since it is possible to leave cooling slots 41 between modules 40, i.e. small gaps in suitable locations for air circulation, the total cooling area of a choke 10 can be significantly larger than a corresponding conventional choke, respectively, allowing higher current and loss power densities to provide a more affordable filter.

15 Toinen vaihtoehto jäähdytyksen tehostamiseen on käyttää kokoonpanossa kuvan 11 mukaisesti modulien 42 joukossa erityisiä jäähdytysmoduleita 43. Näissä voi olla esimerkiksi neste-, peltien- tai ’’phase change-” jäähdytys. Jäähdytysrakenteet, kuten nestejäähdytyskanavat, voitaisiin kuitenkin integroida myös suoraan kuris-tinmoduleihin. Esimerkiksi moduleihin voidaan suunnitella erilaisia jäähdytysraken-2 0 teitä, kuten jäähdytysripoja ja nestejäähdytyskanavia.Another option to enhance cooling is to use in the assembly, as shown in Figure 11, special cooling modules 43 among modules 42, which may include, for example, liquid, sheet or phase change cooling. However, cooling structures, such as liquid cooling ducts, could also be integrated directly into the duct modules. For example, various cooling structures such as fins and liquid cooling ducts can be designed for the modules.

Jäähdytysmodulin 43 lisäksi tai sijasta modulien 42 joukkoon lisättävä moduli voisi olla myös kondensaattorimoduli tai elektroniikkamoduli, erityisesti tehoelektronisia kytkentöjä sisältävä moduli.In addition to or instead of the cooling module 43, the module to be added to the modules 42 could also be a capacitor module or an electronics module, in particular a module containing power electronic circuits.

2525

Kuvassa 12 on esitetty modulin pyörähdyssymmetrinen halkileikkaus 44, joka koostuu sydämestä 46 (tai sydämen osista), käämistä 45 ja eristeestä 47 . Eriste voi olla käämissä, sydämessä tai se voi olla erillinen osa, kuten kelarunko tai useammassa näistä osista. Modulissa voi lisäksi olla kiinnikkeitä sen koossa pitämi-30 seksi ja liittämiseksi muihin moduleihin, filtterin osiin tai ulkoisiin osiin. Esimerkiksi sydänpuolikkaat pysyvät yhdessä eristekelarungossa olevien kynsimäisten clipsien avulla tai vaihtoehtoisesti sydänpuolikkaat puristetaan toisiinsa pulttia/pultteja käyt- 10 täen taikka jotain muuta yleisesti tunnettua menetelmää kuten lakkausta, liimausta, puristusta tai hitsausta käyttäen.Figure 12 shows a rotationally symmetrical sectional section 44 of the module consisting of a core 46 (or portions of the core), a winding 45, and an insulator 47. The dielectric may be in the winding, in the core, or may be a separate part, such as a coil body, or more than one of these. The module may further include brackets to hold it together and connect it to other modules, filter parts, or external parts. For example, the core halves are held together by means of claw clips on the insulating coil body, or alternatively, the core halves are pressed together using a bolt (s) or by some other commonly known method such as lacquering, gluing, pressing or welding.

Sydänmateriaalina on tehokasta käyttää nk. Sintermetal-materiaalia. Se perustuu 5 puristettuun ja sintrattuun metallijauheeseen. Sintermetal-materiaali voidaan prässätä haluttuun muotoon ja valmistettavat muodot voivat olla hyvinkin yksityiskohtaisia, jolloin esim. tehoelektroniikka, jäähdytysrivat ja nestejäähdytys saadaan integroitua moduliin. Tällöin itse kuristin/induktiivinen komponentti toimii jäähdytysele-menttinä. Toinen vaihtoehtoinen sydänmateriaali on rautajauhe, joka koostuu pu-10 ristetusta magneettisesta pulverista.It is efficient to use so-called Sintermetal material as the heart material. It is based on 5 pressed and sintered metal powders. The Sintermetal material can be pressed into the desired shape and the shapes produced can be very detailed, for example integrating power electronics, cooling fins and liquid cooling into the module. In this case, the choke / inductive component itself acts as a cooling element. Another alternative core material is iron powder consisting of pu-10 crosslinked magnetic powder.

Kuvassa 13 on esitetty eräs edullinen modulisydämen 48 muoto. Modulin ulkomuoto on neliskanttinen, mikä tekee modulaarisesta kuristimesta kompaktin. Kuitenkin modulin keskitappi 49 on pyöreä, mikä on taas käämiresistanssin ja käämihäviöi-15 den minimoinnin kannalta optimimuoto. Geometriset muodot voivat olla myös muita kuin edellä mainittuja. Reunatapit 50 jättävät käämin näkyviin, mikä parantaa jäähdytystä. Reunatapeissa 50 on myös kiinnitysreikä 51. Modulisydän sisältää siis läpiviennit mekaaniselle kiinnitykselle, jolloin esimerkiksi kierretankoa hyväksikäyttäen modulisydämet voidaan puristaa (ruuvata) mutterien avulla tiukasti. Tällainen 20 rakenne vahvistaa itse itseään. Käämit voidaan yhdistää toisiinsa esim. käyttämällä kiinnitysjenkatankoja virran kuljettamiseen. Modulit voidaan kasata ja kiinnittää esim. jenkatappien ja mutterien, muiden kiinnikkeiden, liimauksen tai hitsauksen avulla.Figure 13 shows a preferred form of the module core 48. The module has a square design which makes the modular choke compact. However, the center pin 49 of the module is circular, which again is an optimal form for winding resistance and minimizing winding loss. The geometric shapes may be other than those mentioned above. The edge pins 50 leave the coil visible, which improves cooling. The edge pins 50 also have a fastening hole 51. Thus, the module core includes passages for mechanical fastening, whereby, for example, using a threaded rod, the module cores can be tightly clamped (screwed) by nuts. Such a structure 20 reinforces itself. The coils can be connected to each other, for example, by using fastening rods for carrying current. Modules can be assembled and secured using, for example, yoke pins and nuts, other fasteners, gluing or welding.

25 Modulin sydämen geometria voidaan optimoida Sintermetal-prosessille. Esimerkiksi sen pinta-ala ja korkeus voivat olla prosessin kannalta optimaalisia. Modulin sydän voi koostua lisäksi useista eri magneettisesta materiaalista. Esimerkiksi on mahdollista käyttää sydämen nk. keskitapissa korkean saturaatiovuontiheyden ja pienet häviöt omaavaa, mahdollisesti kalliimpaa materiaalia, kuten amorfista rautaa 30 ja muualla Sintermetal-materiaalia sen hyvien mekaanisten ominaisuuksien vuoksi. Tällainen nk. komposiittisydän on hinta/suorituskyvyltään parempi kuin mitä yksittäisestä materiaalista koostuva sydän olisi.25 The core geometry of the module can be optimized for the Sintermetal process. For example, its surface area and height may be optimal for the process. In addition, the core of the module may consist of several different magnetic materials. For example, it is possible to use high saturation flux and low loss, possibly more expensive material such as amorphous iron 30 and other Sintermetal material at the so-called mid-point of the heart due to its good mechanical properties. Such a so-called "composite core" is better in price / performance than a single material core.

1111

Kuvassa 14 on esitetty 3-vaiheinen modulin sydän 52. Sydämessä 52 olevat tapit 53 ovat pyöreitä ja rakenteessa on kiinnitysreikiä 54. Valmiit modulit voidaan kytkeä jälkikäteen haluttuun konfiguraatioon kuten 1-vaiheiseksi tai 3-vaiheiseksi.Figure 14 illustrates a 3-phase module core 52. The pins 53 in the core 52 are circular and have mounting holes 54 in the structure. The completed modules can be subsequently retrofitted to a desired configuration such as a 1-phase or 3-phase.

5 Sydämen osat voivat olla puolikkaita kuten kuvissa 13 ja 14 tai puolikkaan aliosia kuten neljäsosia. Lisäksi sydän voi koostua sektorimaisista viipaleista. Liittämällä päällekkäin tulevia sydämen osia lomittain saadaan aikaiseksi tukeva rakenne. Jättämälle siivujen väliin pieni väli saadaan ilmankiertoa ja jäähdytystä parannettua. Lisäksi modulisydämen puolikkaat voivat koostua erilaisista päällekkäin tulevista 10 projektioista, jolloin Sintermetal-prosessissa vaadittava puristuspinta-ala pienenee. Toisaalta modulisydämen puolikkaan pinta on mahdollista suunnitella siten, että modulisydänten puolikkaiden väliin saadaan erilaisia ilmavälejä modulin kasaus-vaiheessa esimerkiksi siten, että kahden modulipuolikkaan keskinäinen asento asettaa ilmavälin. Toinen mahdollisuus on, että modulipuolikkaat liukuvat osittain 15 toistensa sisälle. Sydänpuolikkaat voi olla siis muotoiltu siten, että ne liukuvat osittain toistensa lomitse sisäkkäin, jolloin saadaan aikaiseksi säädettävä ilmaväli. Muotoilu voi olla myös sellainen, että käännettäessä neliskulmaista sydänpuolikas-ta 90 astetta toiseen puolikkaaseen nähden, saadaan aikaiseksi aina erilainen ilmaväli. Laajan kuristinperheen toteuttamisessa voi olla tarkoituksenmukaista käyt-20 tää useita erilaisia moduleita. Olennaista on, että modulin dimensiot, käämi-ikkunan ja sydänpoikkipinta-alan suhteet ovat sellaiset, että modulin materiaalikustannus minimoituu ja samoin koko kuristinperheen valmistuslogistiikka optimoituu. Ilmarakojen asettamiseen tarvittavia korotuspaloja voidaan integroida suoraan reu-natappeihin myös prässin muottiin asetettavien levyjen avulla.Parts of the heart may be half as in Figures 13 and 14, or subparts of half as quarters. In addition, the heart may consist of sectorial slices. By interconnecting overlapping portions of the heart, a solid structure is achieved. Leaving a small gap between the slices can improve air circulation and cooling. In addition, the module core halves may consist of various overlapping projections, thereby reducing the compression surface area required in the Sintermetal process. On the other hand, it is possible to design the surface of the module core half so that different air gaps are obtained between the module core halves during the assembly phase of the module, for example by setting the air gap between the two module halves. Another possibility is that the module halves partially slide inside one another. Thus, the heart halves may be shaped such that they slide partially overlapping one another to provide an adjustable air gap. The design may also be such that rotation of the rectangular core half 90 degrees to the other half always results in a different air gap. In implementing a large choke family, it may be appropriate to use several different modules. It is essential that the dimensions of the module, the ratios of the winding window and the core cross-section are such that the material cost of the module is minimized and the manufacturing logistics of the entire ballast family are also optimized. The elevation pieces required for air gap insertion can also be integrated directly into the edge pins by means of press-fit plates.

2525

Kuvassa 15 on kuvattu modulin rakennusosat: käämi 55, eriste 56 ja sydän 57. Eristeestä 56 ja sydämestä 57 on esitetty vain puolikas.Figure 15 illustrates the building blocks of the module: coil 55, insulator 56 and core 57. Only half of insulator 56 and core 57 is shown.

Kuvassa 16 on esitetty kasattu moduli 58, jossa eristeosassa on kiinnikerakenne 30 59. Tätä kiinnikettä käyttäen saadaan kaksi modulia 60 liitettyä yhteen, jolloin niiden väliin muodostuu johtokanava 61. Johtokanavaa 61 pitkin voidaan modulaarisen kuristimen 62 modulien käämien päät kuljettaa liittimelle 63. Toisin sanoen käämin päät voidaan viedä kytkentäpisteeseen syntyneitä johtokanavia 61 pitkin.Fig. 16 shows an assembled module 58 having a clamping structure 30 59 in the insulating part. Using this bracket, two modules 60 can be joined together to form a conduit 61. Through the conduit 61, the ends of the coils of the modules choke 62 can be conveyed to the connector 63. may be introduced to the switching point via the generated ducting 61.

1212

Toinen vaihtoehto modulien sähköiseksi kytkemiseksi on käyttää erillisiä kokooma-kiskoja, joihin käämien päät liitetään. Kokoomakisko voi myös kulkea johtokana-vassa 61. Kuvion 16 kuristimessa 62 on lisäksi joukko kondensaattoreita 64.Another option for electrically switching the modules is to use separate busbars to which the ends of the coils are connected. The busbar may also pass through the conduit 61. The choke 62 of FIG. 16 further comprises a plurality of capacitors 64.

5 Rakenteeseen voi olla tarkoituksenmukaista myös lisätä erilaisia päätylevyjä ja välilevyjä modulien väliin, jolloin saadaan aikaiseksi valmiin suodattimen edelleen asentamista varten tarvittavia kiinnitysrakenteita. Nämä voidaan konfiguroida vapaasti pystysuuntaista ja/tai vaakasuuntaista kiinnitystä varten.It may also be expedient to add various end plates and spacers between the modules to provide a mounting structure for further mounting of the finished filter. These can be freely configured for vertical and / or horizontal mounting.

10 Modulisydän voidaan toteuttaa siten, että se täyttää nk. suojaeristysvaatimukset, jolloin koko modulaarinen komponentti on suojaeristetty, eikä ulkoista kotelointia tarvita.10 The modular core can be implemented in such a way that it meets the so-called barrier insulation requirements, whereby the entire modular component is barrier-free and no external enclosure is required.

Fillterin kanssa samaan mekaaniseen kokonaisuuteen voidaan integroida myös 15 muuta elektroniikkaa, erityisesti tehoelektroniikkaa, jolloin saadaan kompakti teho-elektroninen kokonaisuus esimerkiksi energian verkkoon syöttämistä varten. Jopa generaattori tai moottori voidaan integroida tähän samaan kokonaisuuteen. Sy-dänpuolikkaan tai sen osan sisällekin voidaan integroida elektoniikkaa. Esimerkiksi Sintermetal-coreen voidaan jättää onkalo, jonne voidaan asentaa muuta elektro-20 nilkkaa.15 other electronics, in particular power electronics, can also be integrated into the same mechanical assembly as Fillter, resulting in a compact power-electronics assembly, for example, for powering the grid. Even a generator or motor can be integrated into this same unit. Electronics can also be integrated inside the southern half or part thereof. For example, a cavity can be left in the Sintermetal core where other electro-20 ankles can be mounted.

Kuvassa 17 on esitetty miten modulaariseen rakenteeseen 65 voidaan integroida erilaisia kiinnityselementtejä 66 esimerkiksi seinään kiinnitystä varten. Kuvassa kiinnitykseen esitetään käytettäväksi laippaa 66, mutta kiinnityselementti voisi olla 25 myös jokin toinen yleisesti tunnettu kiinnitysmenetelmä, kuten DIN-kiskokiinnike. Kiinnitysrakenteet voidaan valmistaa myös kokonaan tai osittain sydänmoduliin.Figure 17 illustrates how various mounting elements 66 can be integrated into modular structure 65, for example for wall mounting. In the figure the flange 66 is shown to be used for the fastening, but the fastening element 25 could also be another commonly known fastening method, such as a DIN rail fastener. The attachment structures may also be made wholly or partly on the core module.

Modulien valmistuksessa käytettävä Sintermetal-core:kin voi olla tarkoituksenmukaista koota useammasta osasta. Esimerkiksi prässin koko voi olla rajattu siten, 30 ettei haluttua sydäntä saada valmistettua yhdellä kertaa. Kuvassa 18 on esitetty tällainen sydän 67. Se on valmistettu osista 68, 69 ja 70. Osat 68 ja 69 on liitetty toisiinsa esimerkiksi liimaamalla, juottamalla tai muulla yleisesti tunnetulla liittä- 13 mismenetelmällä. Osat 70 ja 69 on liitetty toisiinsa käyttäen lisäksi kiinnitysele-menttiä 71, joka kiinnittää osat 70 ja 69 toisiinsa.It may also be appropriate to assemble the Sintermetal core used in the manufacture of modules into several parts. For example, the size of the press may be limited so that the desired heart cannot be produced at one time. Figure 18 shows such a core 67. It is made of parts 68, 69 and 70. Parts 68 and 69 are joined to one another by, for example, gluing, soldering or other commonly known connection method 13. The parts 70 and 69 are connected to each other by further using a fastening element 71 which secures the parts 70 and 69 to each other.

Claims (10)

1. Menetelmä N-vaiheisen modulaarisen induktiivisen komponentin valmistamiseksi ainakin sydämestä (4, 26, 29, 46, 48, 52, 57, 67), käämistä (25, 28, 45, 55) ja 5 eristeestä (47, 56) koostuvista moduleista, tunnettu siitä, että modulit liitetään mekaanisesti toisiinsa liittämällä modulien sydämet keskenään yhteen ja tarvittaessa jätetään modulien väliin ilmarakoja.A method for manufacturing an N-phase modular inductive component comprising at least modules consisting of a core (4, 26, 29, 46, 48, 52, 57, 67), a coil (25, 28, 45, 55) and 5 insulators (47, 56). , characterized in that the modules are mechanically connected by interconnecting the core of the modules and, if necessary, leaving air gaps between the modules. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että modulaarista 10 induktiivista komponenttia valmistettaessa sydämet sijoitetaan keskenään vierekkäin ja/tai päällekkäin ja kiristetään kiinnitysvälineillä tiukasti yhteen samalla jättäen sydämien väliin tarvittaessa ilmarakoja.Method according to Claim 1, characterized in that, in the manufacture of the modular inductive component 10, the cores are disposed adjacent to one another and / or superimposed and tightened together by means of fastening means, leaving air gaps between the cores if necessary. 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sydämien väliin 15 jätetään ilmarakoja sydämenpuolikkaiden keskinäisten asentojen, korotuspalojen, välilevyjen ja/tai vastaavien elimien avulla.Method according to claim 2, characterized in that air gaps are left between the cores 15 by means of the mutual positions of the cores, the elevation blocks, the spacers and / or the like. 4. Patenttivaatimuksen 1 mukaisella menetelmällä valmistettu modulaarinen induktiivinen komponentti, jonka modulit koostuvat ainakin keskitapilla (49, 53) varuste- 20 tusta, sintraamalla tehdystä sydämestä (4, 26, 29, 46, 48, 52, 57, 67), käämistä (25, 28, 45, 55) ja eristeestä (47, 56), tunnettu siitä, että sydän koostuu useammasta kuin yhdestä magneettisesta materiaalista.A modular inductive component made by the method of claim 1, the modules comprising at least a core (4, 26, 29, 46, 48, 52, 57, 67) provided with a center pin (49, 53) and sintered (25). , 28, 45, 55) and insulator (47, 56), characterized in that the core consists of more than one magnetic material. 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen modulaarinen induktiivinen komponentti, tun-25 nettu siitä, että sydän koostuu useasta erikseen puristetusta osasta.A modular inductive component according to claim 4, characterized in that the core consists of a plurality of separately pressed parts. 6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen modulaarinen induktiivinen komponentti, tunnettu siitä, että sydämen keskitapin (49, 53) materiaalin saturaatiovuontiheys on korkeampi kuin sydämen muiden osien materiaalin vuontiheys. 30Modular inductive component according to Claim 4 or 5, characterized in that the material center density (49, 53) has a higher saturation flux than the other core core material. 30 7. Patenttivaatimuksen 4, 5 tai 6 mukainen modulaarinen induktiivinen komponentti, tunnettu siitä, että sydämen keskitapin (49, 53) materiaali on pienempihäviöistä materiaalia kuin sydämen muiden osien materiaali.Modular inductive component according to Claim 4, 5 or 6, characterized in that the material of the central core pin (49, 53) is a material of less loss than the material of the other parts of the core. 8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 4-7 mukainen modulaarinen induktiivinen komponentti, tunnettu siitä, että sydämessä (48) on keskitapin (49) lisäksi ainakin yksi tai useampi reunatappi (50) ja keskitapin sekä reunatapit yhdistävä 5 pohja, jotka kaikki osat on valmistettu sintraamalla tai vastaavalla tavalla.Modular inductive component according to any one of claims 4 to 7, characterized in that the core (48) has at least one or more edge pins (50) and a base 5 connecting the middle pin and the edge pins, all parts being made by sintering. or the like. 9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 4-8 mukainen modulaarinen induktiivinen komponentti, tunnettu siitä, että sydämessä (48) on edullisesti suorakulmion muotoinen pohja, jossa on pyöreä keskitappi (49) ja pohjan nurkissa olevat kiinni- 10 tysrei’illä (51) varustetut, välimatkan päässä toisistaan olevat reunatapit (50).A modular inductive component according to any one of claims 4 to 8, characterized in that the core (48) preferably has a rectangular base with a circular center pin (49) and with fixing holes (51) in the corners of the base, spaced apart pins (50). 10. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 4-9 mukainen modulaarinen induktiivinen komponentti, tunnettu siitä, että eriste on sovitettu muodostamaan johdinka-navan (61).Modular inductive component according to one of claims 4 to 9, characterized in that the dielectric is arranged to form a conductor duct (61).
FI20060957A 2006-10-31 2006-10-31 A method of making an inductive component and an inductive component FI120067B (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20060957A FI120067B (en) 2006-10-31 2006-10-31 A method of making an inductive component and an inductive component
PCT/FI2007/000261 WO2008065234A1 (en) 2006-10-31 2007-10-30 Inductive component manufacturing method
EP07866395A EP2089891A1 (en) 2006-10-31 2007-10-30 Inductive component manufacturing method
CN2007800464625A CN101558460B (en) 2006-10-31 2007-10-30 Inductive component manufacturing method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20060957 2006-10-31
FI20060957A FI120067B (en) 2006-10-31 2006-10-31 A method of making an inductive component and an inductive component

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20060957A0 FI20060957A0 (en) 2006-10-31
FI20060957A FI20060957A (en) 2008-05-01
FI120067B true FI120067B (en) 2009-06-15

Family

ID=37232221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20060957A FI120067B (en) 2006-10-31 2006-10-31 A method of making an inductive component and an inductive component

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP2089891A1 (en)
CN (1) CN101558460B (en)
FI (1) FI120067B (en)
WO (1) WO2008065234A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2462291B (en) 2008-07-31 2012-07-18 E2V Tech Uk Ltd Multi-toroid transformer
KR101462719B1 (en) * 2012-05-31 2014-11-17 삼성전기주식회사 COIL COMPONENT, ELECTRIONIC DEVICE AND PoE SYSTEM HAVING THE SAME
DE102018201488A1 (en) 2018-01-31 2019-08-01 Siemens Aktiengesellschaft Electrical device with pressing plates for clamping a magnetizable core

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2178933Y (en) * 1993-12-21 1994-10-05 上海美华达电子有限公司 Transformer special for super-thin programme controlled numerical switchboard
JPH0869935A (en) * 1994-06-21 1996-03-12 Sumitomo Special Metals Co Ltd Manufacture of multilayered printed coil board, printed coil board, and multilayered printed coil board
EP0698896B1 (en) * 1994-08-24 1998-05-13 Yokogawa Electric Corporation Printed coil
DE19500943C1 (en) * 1995-01-14 1996-05-23 Friemann & Wolf Gmbh Planar transformer for switched-mode power supplies for the generation of extra-low voltages and method for its production
US6734778B2 (en) * 2000-12-19 2004-05-11 Fmtt, Inc. Module for matrix transformers having a four turn secondary winding
EP1225602A1 (en) * 2001-01-23 2002-07-24 Abb Research Ltd. Transformer coil
JP2003347125A (en) * 2002-05-27 2003-12-05 Sansha Electric Mfg Co Ltd Coil
US6844802B2 (en) * 2003-06-18 2005-01-18 Advanced Energy Industries, Inc. Parallel core electromagnetic device
US7113065B2 (en) * 2003-09-30 2006-09-26 Rockwell Automation Technologies, Inc. Modular inductor for use in power electronic circuits

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008065234A1 (en) 2008-06-05
CN101558460A (en) 2009-10-14
EP2089891A1 (en) 2009-08-19
CN101558460B (en) 2012-10-24
FI20060957A0 (en) 2006-10-31
FI20060957A (en) 2008-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8063728B2 (en) Inductive component for high currents and method for the production thereof
US8519813B2 (en) Liquid cooled inductor apparatus and method of use thereof
US8928449B2 (en) AC/DC planar transformer
US7489226B1 (en) Fabrication method and structure for embedded core transformers
US8902034B2 (en) Phase change inductor cooling apparatus and method of use thereof
US8624696B2 (en) Inductor apparatus and method of manufacture thereof
CN101840765B (en) Coil component, transformer and switching power supply unit
US7692525B1 (en) Power electronic module with an improved choke and methods of making same
US8416052B2 (en) Medium / high voltage inductor apparatus and method of use thereof
US8624702B2 (en) Inductor mounting apparatus and method of use thereof
US8373530B2 (en) Power converter method and apparatus
US20060279394A1 (en) Terminal system for planar magnetics assembly
US8130069B1 (en) Distributed gap inductor apparatus and method of use thereof
US8947187B2 (en) Inductor apparatus and method of manufacture thereof
US20210366648A1 (en) A coil assembly for use in a common mode choke
FI120067B (en) A method of making an inductive component and an inductive component
JP6972435B2 (en) Noise filter and power supply
EP4160631A1 (en) Planar winding structure for power transformer
JP6906874B2 (en) Power converter
EP4191621A1 (en) Inductor
US20230033439A1 (en) Electrotechnical device for an aircraft
US20220344092A1 (en) Planar winding structure for power transformer
US11190159B2 (en) Noise filter
KR20140004847A (en) Bobbin structure provided with terminal block and magnetic body using the same
CN110268486B (en) Inductor assembly and method for manufacturing inductor assembly

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 120067

Country of ref document: FI

MM Patent lapsed