JP7277362B2 - パワーエレクトロニクスシステム用小型磁気パワーユニット - Google Patents
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Description
本発明は、電力産業で変圧器又はインダクタとして使われるように特に適合され、とりわけ電気自動車分野(主にハイブリッド電気自動車)に適用可能であり、互いに直交する第1、第2、第3交差軸線のまわりにそれぞれ配置された第1、第2、第3巻線チャネルを含む磁心を備え、該巻線チャネルのうち少なくとも2つ、一般には3つが、磁心に巻回されたコイルを少なくとも1つ受け入れ、各コイルの巻回数が少なくとも1である、非常に小型の磁気パワーユニットを提供する。第1、第2、第3交差軸線は8つの八分空間を与える直交平面を画定し、各八分空間は突出スペーサを画定する突出部を含み、突出スペーサは巻線チャネルによって互いに離隔している。先に挙げた米国特許第4210859号の図17はそのような単体の磁心を開示している。
-直交する3つの軸線にそれぞれ巻回された3つのコイルを備える変圧器と、
-直交する2つの軸線にそれぞれ巻回された2つのコイルを備え、直交する第3軸線にコイルがない又は第3軸線にチョークを含む変圧器と、
-直交する3つの軸線にそれぞれ巻回された3つのコイル又は直交する2つの軸線にそれぞれ巻回された2つのコイルを備えるチョークと、
-直交する3つの軸線のそれぞれに3つのコイルを含む変圧器、又は直交する3つの軸線の間に配置された、磁気的に結合された又は結合されていない変圧器及びチョークの任意の組み合わせと
のうち、いずれのもとでも実施可能である。
Claims (16)
- 互いに直交する第1、第2、第3交差軸線(A-A、B-B、C-C)のまわりに各々配置された第1、第2、第3巻線チャネル(2a、2c、2c)を含む磁心(10)を備え、
前記第1、第2、第3巻線チャネル(2a、2c、2c)のうちの少なくとも2つが、各々、前記磁心(10)に巻回された少なくとも1つのコイルを受け入れ、
各コイルの巻回数が少なくとも1巻回であり、
前記第1、第2、第3交差軸線が8つの八分空間を与える直交する複数の平面を画定し、
前記各八分空間が、前記第1、第2、第3巻線チャネルを介した他の八分空間に配置された突出スペーサから離間して配置された1つの突出スペーサ(20)を画定する突出部を含む、
パワーエレクトロニクスシステム用の小型磁気パワーユニット(100)であって、
前記磁心(10)が、2つの側面部分磁心(12)の間に置かれ突出スペーサが無い1つの中心部分磁心(11)を含む合成磁心であり、前記側面部分磁心(12)が各々前記突出スペーサ(20)を4つ含み、前記中心部分磁心(11)及び前記側面部分磁心(12)が層構造をなす合成磁心として、アタッチメントによって一緒に組み立てられ、
前記磁心(10)が、前記中心部分磁心(11)及び前記2つの側面部分磁心(12)を横に貫いて延伸する貫通孔(30)であって、熱放散部材(52)に連通し、当該貫通孔(30)内に配置される熱伝導性かつ非導電性のヒートパイプ(51)を含む熱放散用装置(50)に対応する貫通孔(30)を含む、ことを特徴とする、小型磁気パワーユニット(100)。 - 前記合成磁心(10)が、直方体、立方体、球体から選択される全体の幾何学的形状を有する、請求項1に記載の小型磁気パワーユニット(100)。
- 前記中心部分磁心(11)及び前記2つの側面部分磁心(12)が、補助要素(60a、60b)を使う機械式継手アタッチメントによって、又は、接着剤によって、一緒に組み立てられる、請求項1に記載の小型磁気パワーユニット(100)。
- 前記小型磁気パワーユニットが、磁束閉鎖カバー(40)によって囲われており、前記各磁束閉鎖カバー(40)が、当該磁束閉鎖カバーの周辺領域上に画定された接触面を介して、各々隣接する磁束閉鎖カバーと密接に接触しており、双方の磁束閉鎖カバーの接触面同士が互いに対向しかつ互いに密接に接触している、請求項1に記載の小型磁気パワーユニット(100)。
- 前記磁心(10)は、その全体の幾何学的形状が、
直方体であり、前記磁束閉鎖カバー(40)が2対又は3対の磁束閉鎖カバーによって構成され、前記磁束閉鎖カバーの各対が前記合成磁心の2つの対向側面に配置され、前記磁束閉鎖カバー(40)の各々が4つの異なる突出スペーサ(20)に接している形状、又は
球体であり、前記磁束閉鎖カバー(40)が、対向する少なくとも2つの球状キャップによって構成され、前記磁束閉鎖カバーの各々が4つの異なる突出スペーサ(20)に接している形状
から選択される、請求項4に記載の小型磁気パワーユニット(100)。 - 前記磁束閉鎖カバー(40)の各々が、それと直角を成す2つ又は4つの磁束閉鎖カバー(40)に密接に接触している、請求項4に記載の小型磁気パワーユニット(100)。
- 隣接する磁束閉鎖カバーの接触面と密接に接触する前記各磁束閉鎖カバー(40)の接触面が、磁束閉鎖カバーの傾斜した外周面である、請求項6に記載の小型磁気パワーユニット(100)。
- 前記磁束閉鎖カバー(40)の各々は、当該磁束閉鎖カバー(40)が前記突出スペーサ(20)に接しているときに巻線接続窓を提供する4つの切り欠き(42)を含む、請求項6に記載の小型磁気パワーユニット(100)。
- 前記小型磁気パワーユニット(100)が、
3つの軸線に各々巻回された3つのコイルを備える変圧器、
2つの軸線に各々巻回された2つのコイルを備え、第3軸線にコイルが無いか若しくは第3軸線にチョークを含む変圧器、
3つの軸線に各々巻回された3つのコイル若しくは2つの軸線に各々巻回された2つのコイル、を備えるチョーク、又は
前記3つの軸線の各々に3つのコイルを含む変圧器若しくは前記3つの軸線の間に配置されたチョーク及び変圧器の任意の組み合わせ、
のうちのいずれかである、請求項1に記載の小型磁気パワーユニット(100)。 - 前記合成磁心(10)、及び/又は、前記磁束閉鎖カバー(40)が、フェライト、強磁性物質、又は、ポリマー結合型軟磁性(PBM)射出可能材料、から選択された材料から作られる、請求項4に記載の小型磁気パワーユニット(100)。
- 熱放散用の前記貫通孔(30)が、前記複数の平面である第1平面、第2平面、第3平面のうちの1つと直角を成し、前記中心部分磁心(11)及び前記2つの側面部分磁心(12)を貫通して延伸される、請求項1に記載の小型磁気パワーユニット(100)。
- 前記ヒートパイプ(51)が、前記少なくとも1つのコイルの少なくとも1巻回を含む平面と直交する1つの軸線(10)に対して同軸に配置され、前記ヒートパイプ(51)が、その中で発生する熱を取り込むように、前記磁心(10)を貫通して延伸される、請求項1に記載の小型磁気パワーユニット(100)。
- 前記ヒートパイプ(51)が、沸点の低い液体を充填した中空パイプである、請求項1に記載の小型磁気パワーユニット(100)。
- 前記ヒートパイプ(51)が、磁性又は非磁性、常磁性又は反磁性、の特性を有する熱可塑性材料又はセラミック材料から作られ、前記熱放散部材(52)が、プレートを備える、請求項13に記載の小型磁気パワーユニット(100)。
- 10kHzから1MHzの高周波磁界を使用するスイッチドパワーエレクトロニクスシステムに組み込まれた、請求項1に記載の小型磁気パワーユニット(100)。
- 前記小型磁気パワーユニットが高周波変圧器である、請求項1に記載の小型磁気パワーユニット(100)。
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