KR20060037366A - 냉각 장치를 구비한 유도 소자 및 상기 유도 소자의 용도 - Google Patents

냉각 장치를 구비한 유도 소자 및 상기 유도 소자의 용도 Download PDF

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KR20060037366A
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마르틴 혼스베르크-리이틀
요한 오토
에카르트 볼프강
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파텐트-트로이한트-게젤샤프트 퓌어 엘렉트리쉐 글뤼람펜 엠베하
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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 와이어 와인딩(3) 및 상기 와이어 와인딩(3)을 냉각시키기 위한 적어도 하나의 냉각 장치(20)를 포함하는, 자기 회로를 형성하기 위한 유도 소자(1)에 관한 것이다. 상기 유도 소자는, 냉각 장치(20)가 적어도 하나의 폴리머 재료 및 적어도 하나의 열 전도성 충전재를 갖는 적어도 하나의 복합 재료를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 냉각 장치에 의해서는, 유도 소자의 작동 중에 와이어 와인딩 내에서 형성되는 열이 효과적으로 소산될 수 있다. 고주파 적용을 위해서는, 특히 고주파 릿쯔 선을 갖는 와이어 와인딩 및 상기 유도 소자를 위해 고주파에 적합한 코어 재료를 갖는 코어가 사용된다. 그럼으로써, 파워 처리량이 높은 경우에도 높은 양호도(Q) 및 그와 더불어 낮은 전기적 손실을 갖는 소형화된 유도 소자가 사용될 수 있다. 상기 유도 소자는 조명 분야에서 소위 전자식 안정기(EVG)에 사용된다.

Description

냉각 장치를 구비한 유도 소자 및 상기 유도 소자의 용도 {INDUCTIVE COMPONENT WITH A COOLING DEVICE AND USE OF SAID COMPONENT}
본 발명은 자성 회로를 형성하기 위한 유도 소자에 관한 것으로, 상기 소자는 적어도 하나의 와이어 와인딩(wire winding) 및 상기 와이어 와인딩을 냉각시키기 위한 적어도 하나의 냉각 장치를 포함한다.
전자식 안정기(EVG)(ballast)는 전자식 전압 및/또는 전류 컨버터로서 조명 분야에 사용된다. 전자식 안정기들은 적어도 하나의 유도 소자를 포함한다. 상기 유도 소자는 예를 들어 유도기 코일(inductor coil)이거나 또는 트랜스포머(transformer)이다. 상기 유도 소자는 와이어 와인딩을 구비한다. 상기 와이어 와인딩은, 도체 내부에서 흐르는 전류를 이용하여 자력 선속(magnetic flux)을 형성할 목적으로, 다수의 전기 도체 코일을 포함한다. 와이어 와인딩은, 상기 와이어 와인딩 내에서 자기 유도 작용을 변경시킴으로 전압을 형성할 목적으로도 이용된다. 자기 유도 작용을 확대하고, 자기 누설 손실(magnetic leakage loss)을 줄이기 위하여, 와이어 와인딩은 대부분 강자성 재료를 갖는 코어 상에 존재한다. 상기 강자성 코어 재료는 예를 들어 페라이트이다. 코어는 가급적 폐쇄된 자기 회로를 보장한다.
상기 전자식 안정기는 점차 소형화되는 추세이다. 이와 같은 소형화는 특히 전자식 안정기의 유도 소자와 관련이 있다. 유도 소자의 작은 전체 크기는, 파워 처리량(power throughput)이 일정할 경우에 보다 높은 스위칭 주파수에 의해서 성취될 수 있다. 그러나 보다 높은 스위칭 주파수는 전력 손실을 증가시키고, 그에 따라 유도 소자의 양호도(Quality-factor)를 떨어뜨린다. 상기 양호도는 유도 소자의 전기적 품질의 척도가 된다. 양호도가 떨어짐으로써, 유도 소자의 소형화가 증가함에 따라 특히 상기 유도 소자를 작동시키는 높은 교류 전압에서는 허용되지 않을 정도로 높은 작동 온도가 야기된다.
고효율 트랜스포머의 형태로 된 유도 소자의 경우에는, 예를 들어 유체에 의해 작동되는 냉각 회로에 의하여, 와이어 와인딩을 냉각시키기 위한 냉각 장치가 구현되었다. 이와 같은 해결책은 소형화된 유도 소자를 위해서는 제공되지 않는다. 상기 소형화된 유도 소자는 통상적으로 주변 공기에 의해서 작동된다. 이와 같은 내용이 의미하는 것은, 상기 소자의 와이어 와인딩이 다만 주변 공기에 의하여 야기되는 대류에 의해서만 냉각된다는 것이다. 그러나 이와 같은 냉각 방식은 경우에 따라서는 상기 유도 소자의 양호도가 요구 조건들을 충족할 수 있을 정도로 충분하게 작동 온도를 떨어뜨리기 위해서는 충분치 않다.
본 발명의 목적은, 와이어 와인딩을 냉각시키기에 효과적인 냉각 장치를 구비한 유도 소자를 제공하는 것이다.
상기 목적은 적어도 하나의 와이어 와인딩 그리고 상기 와이어 와인딩을 냉각시키기 위한 적어도 하나의 냉각 장치를 포함하는 자기 회로에 의해서 달성된다. 상기 유도 소자는, 상기 냉각 장치가 적어도 하나의 폴리머 재료 및 적어도 하나의 열전도성 충전재를 함유하는 복합 재료(composite material)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 복합 재료는 바람직하게 열 전도성을 갖고 전기 전도성이 불량한 충전재를 함유하는, 전기 절연성을 갖거나 또는 전기 전도성이 불량한 폴리머 재료로 이루어진다. 상기 폴리머 재료는 천연 및/또는 인공 폴리머를 포함할 수 있다. 천연 폴리머는 예를 들어 고무이다. 인공 폴리머는 플라스틱이다.
이 경우 폴리머 재료는 복합 재료의 기본 물질로서, 충전재가 그 내부에 삽입된 기질(matrix)을 형성한다. 이때에는 다수의 충전재가 존재할 수 있다. 상기 충전재는(충전재들은) 분말 형태 또는 섬유 형태일 수 있다. 충전재 입자의 직경은 100 nm 내지 100 ㎛에 달하는 ㎛-범위에서 선택되었다. 이 경우 폴리머 재료 내에 있는 충전재의 충전도는 바람직하게 응고 한계가 초과 되도록 선택되었다. 응고 한계 아래에서는 개별 충전재 입자들이 서로 접촉될 가능성이 매우 적다. 이와 같은 사실은 상대적으로 낮은 비(比)열전도성 계수를 야기한다. 응고 한계가 초과되면, 충전재 입자들의 상호 접촉 가능성이 상대적으로 많다. 그 결과, 복합 재료의 상대적으로 높은 비(比)열전도성 계수가 나타난다.
충전재는 열 전도성을 가지며, 바람직하게는 전기 절연성을 갖거나 또는 전기 전도성이 불량이다. 이와 같은 사실로 인해, 유도 소자는 상대적으로 높은 작동 전압으로도 작동될 수 있다. 예를 들어 작동 전압은 2000 V까지 이를 수 있다. 복합 재료는 또한 상기와 같은 크기의 작동 전압에서도 플래시오버(flashover)에 대한 저항성을 갖는다. 열 전도성인 동시에 전기 절연성을 갖거나 또는 전기 전도 성이 불량인 충전재로서는, 특히 세라믹 재료가 적합하다. 전술한 특성들을 갖는 세라믹 재료는 예를 들어 알루미늄 산화물(Al2O3)이다.
유도 소자의 작동 중에 와이어 와인딩 내에서 형성되는 열을 효과적으로 소산하기 위하여, 바람직하게는 냉각 장치의 복합 재료가 와이어 와인딩과 직접 결합되었다. 와이어 와인딩으로부터 멀리 열을 이송하는 과정은 열전도(thermal conduction)에 의해서 이루어진다.
한 바람직한 실시예에서 냉각 장치는 복합 재료를 함유한 적어도 하나의 박막을 포함하고, 상기 박막은 와이어 와인딩과 열 전도성으로 직접 접촉된다. 상기 박막 및 와이어 와인딩은 열의 전달이 와이어 와인딩으로부터 박막 쪽으로 이루어질 수 있도록 결합되어 있다. 상기 박막 및 와이어 와인딩은 서로 접촉된다. 상기 박막의 두께(박막 강도)는 예를 들어 0.22 mm이다. 이 경우에는 복합 재료(폴리머 재료의 종류, 충전재의 종류 및 충전도 등)에 따라, 비(比)열전도성 계수(λ)가 0.15 K/Wm 내지 6.5 K/Wm까지 이를 수 있다. 이 경우 유전 강도는 박막 두께가 상대적으로 낮음에도 불구하고 1 kV 내지 6 kV일 수 있다.
냉각 장치를 이용한 효과적인 열 소산을 보장하기 위해서는, 특히 복합 재료를 함유하는 연한 박막이 사용된다. 상기 박막은 가소성으로 및/또는 탄성으로 변형될 수 있다. 와이어 와인딩은 거의 형상 결합 방식으로 박막 내부에 삽입될 수 있다. 이 경우 열 전도를 통해 형성되는 박막과 와이어 와인딩 사이의 열 접촉 면적은 특히 크다.
한 바람직한 실시예에서 냉각 장치는 적어도 하나의 밀봉 재료를 포함하며, 상기 밀봉 재료는 적어도 하나의 추가 폴리머 재료 및 적어도 하나의 추가 열 전도성 충전재를 함유하는 적어도 하나의 추가 복합 재료를 포함하고, 와이어 와인딩 및/또는 박막과 직접 열 전도성으로 접촉된다. 상기 복합 재료 및 추가의 복합 재료는 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 상기 복합 재료 및 추가의 복합 재료의 개별 성분에 대해서도 동일한 내용이 적용된다. 와이어 와인딩 및/또는 박막은 추가의 복합 재료를 갖는 밀봉 재료 내부에 부분적으로 또는 전체적으로 삽입되어 있다. 상기 추가의 복합 재료가 열 전도성을 갖고, 상기와 같은 삽입에 의하여 밀봉 재료와 와이어 와인딩 혹은 박막 사이에 거의 완전한 형상 결합이 이루어지기 때문에, 열은 와이어 와인딩 및 박막으로부터 밀봉 재료를 통해 매우 효과적으로 소산될 수 있다. 더 나아가, 밀봉 재료의 사용에 의해서는, 유도 소자 내부에서 온도의 균일한 분포가 보장된다. 상기 유도 소자의 와이어 와인딩은 균일하게 냉각된다. 이와 같은 내용도 마찬가지로 유도 소자의 양호도를 높이는데 기여한다.
박막의 경우에 뿐만 아니라 밀봉 재료의 경우에도 밀봉 재료, 박막과 와이어 와인딩 사이에 중간 공간(공동부)이 존재할 수 있으며, 상기 중간 공간은 공기로 채워지기 때문에 밀봉 재료, 박막 및 와이어 와인딩의 상호 단열에 기여한다. 효과적인 열 소산은 상기 중간 공간 때문에 불가능하다. 따라서, 한 바람직한 실시예에서는 박막과 와이어 와인딩 사이에 및/또는 밀봉 재료와 와이어 와인딩 사이에 존재하는 중간 공간은 상기 중간 공간을 열적으로 브리징(bridging) 하기 위한 단열 재료를 포함한다. 상기 중간 공간은 바람직하게 완전히 단열 재료로 채워져 있 다. 이와 같은 사실은 와이어 와인딩으로부터 멀리 열을 소산시키는 능력을 개선한다. 바람직하게 이 목적을 위해서는, 추가로 전기 절연 특성을 갖는 단열 재료가 사용된다. 따라서, 상기 단열 재료는 특히 오일, 페이스트, 왁스 및/또는 접착제 그룹으로부터 선택되었다. 이와 같이 단열 특성을 갖는 동시에 전기 절연성을 갖는 재료에 의해서는, 높은 작동 전압이 사용되는 경우에도 이를 위해서 반드시 필요한 유전 강도가 제공된다.
유도 소자의 냉각 장치는, 상기 유도 소자의 작동 중에 와이어 와인딩 내부에서 형성되는 열을 효과적으로 외부로 방출할 수 있도록 형성되었다. 이 목적을 위해, 열은 냉각 장치의 복합 재료로부터 멀리 계속해서 이송된다. 이와 같은 열의 계속적인 이송은 예를 들어 대류에 의해서 이루어진다. 이 목적을 위해, 열을 흡수할 수 있는 유체는 복합 재료를 포함하는 냉각 장치를 통과하게 된다. 상기 유체는 예를 들어 액체 또는 가스 혹은 가스 혼합물이다.
바람직하게 상기와 같은 열의 계속적인 이송은 열 전도에 의해서 이루어진다. 따라서, 한 바람직한 실시예에서 유도 소자의 경우에는, 복합 재료를 갖는 박막 및/또는 추가의 복합 재료를 갖는 밀봉 재료가 열 전도에 의하여 히트 싱크와 열 전도성으로 결합된다. 상기 히트 싱크에 의해서는, 유도 소자의 작동 중에 와이어 와인딩, 냉각 장치와 히트 싱크 사이에 가급적 작은 온도차가 존재하게 된다. 이 목적을 위해, 히트 싱크는 바람직하게 상기 히트 싱크가 큰 열량을 흡수할 수 있도록 형성되었다. 히트 싱크의 열용량은 크다. 히트 싱크에서 열의 효과적인 소산을 보장하는 것도 또한 생각할 수 있다. 히트 싱크는 예를 들어 높은 열 전도 성을 특징으로 하는 재료로 이루어진 냉각 바디이다. 열 경사도를 유지하기 위하여, 상기 냉각 바디는 대류에 의해서 냉각될 수 있다.
유도 소자는 바람직하게는 유도기 코일이거나 또는 트랜스포머이다. 유도기 코일은 직류를 통과시킬 수 있다. 그와 달리, 교류는 상기 유도기 코일에 의해서 제한된다. 상기 유도기 코일은 고주파 전류에 대하여 높은 전기적 리액턴스(reactance)를 갖는다. 트랜스포머는 적어도 2개의 와이어 와인딩으로 이루어진다. 그러나 2개 이상의 와이어 와인딩도 트랜스포머에 배치될 수 있다. 이에 대한 대안으로서, 트랜스포머는 전기적 분기에 의하여 2개 부분으로 분할된 하나의 와이어 와인딩으로 이루어진다.
유도 소자는 본 발명의 제 2 양상에 따라 전자식 안정기에 사용되며, 상기 전자식 안정기의 경우에는 전기적 입력 파워가 전기적 출력 파워로 변환된다. 입력 파워 및 출력 파워는 통상적으로 상이하다. 특히 이 경우 소자는, 100 kHz를 포함하는 범위 내지 200 MHz를 포함하는 범위의 주파수를 갖는 교류 전압에 의해서 작동된다. 상기 주파수 범위는 고주파 범위로서 언급된다. 고주파 공학에 적용하기 위하여, 상기 유도 소자는 특히 고주파에 적합한 강자성 코어 재료를 갖는 코어를 포함한다. 예를 들어 상기 코어 재료는 약 10 MHz의 한계 주파수를 갖는 M33-코어 재료의 형태로 된 페라이트이다. 상기 코어 재료는 망간 및 아연을 함유한다. 그와 마찬가지로 K1, K6 또는 K12-코어 재료도 생각할 수 있다. 이와 같은 코어 재료들은 니켈 및 아연을 함유한다. 상기 K6-코어 재료는 예를 들어 7 MHz의 한계 주파수를 갖는다.
고주파 적용과 관련하여, 와이어 와인딩은 바람직하게 상호 전기적으로 절연된 다수의 개별 와이어를 갖는 고주파 릿쯔 선(litz wire)을 포함한다. 하나의 릿쯔 선은 다수의 금속 실(개별 와이어)로부터 감겨졌거나 또는 꼬아진 와이어이다. 고주파 릿쯔 선의 경우에는, 표피 효과(skin effect) 및 와류에 의한 손실을 감소시키기 위하여, 개별 와이어들이 상호 절연된다. 그럼으로써, 상호 절연되지 않은 개별 와이어를 갖는 릿쯔 선에 비해, 횡단면이 동일한 경우에는 보다 낮은 고주파 손실 저항이 달성된다. 특히, 개별 와이어들은 적어도 10 ㎛를 포함하는 범위 내지 50 ㎛를 포함하는 범위로부터 선택된 개별 와이어 직경을 갖는다. 특히, 다수가 10을 포함하는 범위 내지 30을 포함하는 범위로부터 선택된다. 예를 들면 10개 이상의 개별 와이어가 하나의 고주파 릿쯔 선에 배치된다. 따라서, 상대적으로 큰 표면을 갖고 그와 더불어 상대적으로 낮은 고주파 손실 저항을 갖는 와이어 와인딩이 제공될 수 있다.
한 특이한 실시예에서는, 2000 V까지의 교류 전압이 사용된다. 수 MHz의 주파수를 갖는 수백 볼트의 경우에도, 갭에 의하여 높은 양호도가 달성될 수 있다고 나타났다. 이와 같은 사실에 의해서는, 유도 소자가 소형화될 수 있고, 그럼에도 불구하고 양호도가 높고 내부 손실이 낮은 경우에 높은 파워 처리량에 도달할 수 있다. 따라서, 유도 소자는 소형화된 HF-HV(고주파-고볼트)-소자로서 언급될 수 있다.
유도 소자는 스타팅 트랜스포머(starting transformer)에서도 방전 램프를 개시할 목적으로 사용될 수 있다. 방전 램프를 개시할 목적으로, 방전 램프는 높 은 교류 전압(초기 전압)을 갖는 전기 회로를 통해서 구동된다. 따라서 한 추가의 실시예에서는, 40 kV까지의 교류 전압을 갖는 전압 펄스가 사용된다. 상기 소자는 이와 같은 높은 교류 전압에서 수 ㎛ 내의 짧은 시간(스타팅 기간) 동안 구동된다.
요약적으로 볼 때, 본 발명은 아래의 중요한 장점들과 관련이 있다:
- 냉각 장치에 의해서는, 유도 소자의 작동 중에 와이어 와인딩 내에서 형성되는 열이 효과적으로 소산될 수 있다. 효과적인 열 소산에 의해서는, 와이어 와인딩의 온도 상승이 상대적으로 낮다. 이와 같은 낮은 온도 상승은 와이어 와인딩 내에서 전기 저항을 상대적으로 낮게 상승시킨다. 그 결과, 냉각되지 않은 와이어 와인딩에 비해 유도 소자의 상승된 양호도가 얻어진다.
- 더 나아가 밀봉 재료의 사용에 의해서는, 유도 소자 내부에서 온도가 균일하게 분배된다. 상기 소자의 와이어 와인딩은 균일하게 냉각된다. 이와 같은 내용도 마찬가지로 유도 소자의 상승된 양호도에 기여한다.
- 효과적인 냉각으로 인해, 높은 파워 처리량을 갖는 소형화된 유도 소자는 고주파 적용예에도 사용될 수 있다.
다수의 실시예 및 상기 실시예에 해당되는 도면을 참조하여, 본 발명은 아래에서 상세하게 설명된다. 도면은 개략적으로 도시되었고, 척도에 맞게 도시하지 않는다.
도 1 내지 도 3은 냉각 장치를 구비한 각각 하나의 유도 소자의 측면 횡단면을 보여주며,
도 4는 냉각 장치를 구비한 유도 소자의 한 절단면의 측면 횡단면을 보여주 고,
도 5는 유도 소자를 측면으로부터 보여주며,
도 6a 및 도 6b는 유도 소자의 코어의 RM-구조적 형상을 위로부터 그리고 연결선 I-I를 따라 절단한 횡단면도로 보여준다.
유도 소자(1)는 HF-HV-(고주파-고볼트)트랜스포머이다(도 5). 상기 유도 소자(1)는 와이어 와인딩(3) 및 코어(4)를 포함한다. 상기 와이어 와인딩은 와인딩 축(12)을 특징으로 하며, 상기 축을 따라 와이어 와인딩(3)의 와이어가 감겨져 있다. 상기 와이어 와인딩(3)은 30개의 개별 와이어를 갖는 고주파 릿쯔 선(14)이다. 하나의 개별 와이어의 직경은 약 30 ㎛이다. 코어(4)는 페라이트 코어이고, M33-코어 재료로 이루어진다. 상기 코어는 RM6-코어 형상을 갖는다(도 6a 및 6b). 상기 코어는 E-코어 형상 및 중간 홀(15)을 갖는 포트-코어 형상의 조합이다. 상기 코어(4)는 코어 중앙에 갭(7)을 가지며, 상기 갭은 와이어 와인딩(3)의 내부 영역(10)에서 상기 중앙 홀(15) 주변에 배치되어 있다. 2개의 추가 갭(8)은 와이어 와인딩(3)의 외부 영역(11)에서, 코어(4)의 각각 하나의 코어 레그(6)에 배치되어 있다. 3개의 갭(7 및 8) 모두 공기 갭이다. 상기 갭(7 및 8)의 갭 폭은 각각 약 3 mm로 실제로 동일하다.
코어는 실제로 대칭이다. 상기 코어는 미러 평면(13)에 대하여 반사 대칭으로 배치된 2개의 부분(5)들로 이루어지며, 상기 2개 부분들은 갭(7 및 8) 상에서 서로 마주보도록 배치되어 있고, 갭 폭(9)에 의하여 상호 이격되어 있다. 미러 평면(13)은 3개의 갭(7 및 8) 내부에 있다. 그러나 이와 같은 배열 상태에 의해서 는, 코어(4)뿐만 아니라 와이어 와인딩(3)도 또한 실제로 대칭으로 배치되어 있다. 그 결과, 실제로 미러 평면(3)에 대하여 대칭인 유도 소자가 얻어진다.
HF-HV-트랜스포머의 상대적으로 높은 양호도에 도달하기 위하여, 와이어 와인딩(3)은 냉각된다. 이 목적을 위해, 와이어 와인딩(3)을 냉각시키기 위한 냉각 장치(20)가 존재한다. 상기 냉각 장치(20)는 열 전도성 복합 재료를 갖는 박막(21)을 포함한다. 상기 복합 재료의 기본 재료는 열적으로 및 전기적으로 전도성이 불량인 폴리머 재료이다. 상기 폴리머 재료 내부에는 높은 열 전도성 및 낮은 전기 전도성을 갖는 충전재가 삽입되어 있다. 박막(21)은 약 0.22 mm의 박막 두께를 갖는다. 비(比)열전도성 계수(λ)는 약 4 K/Wm에 이른다. 전기적 유전 강도는 약 6 kV까지 이른다.
와이어 와인딩(3)의 고주파 릿쯔 선(14) 및 박막(21)은 RM6-코어 형상에 매칭되는 권선 틀(30)(coil former) 둘레에 감겨져 있다. 이 경우 박막(21) 및 와이어 와인딩(3)은, 상기 와이어 와인딩(3)의 고주파 릿쯔 선(14) 및 박막(21)이 권선 틀(30)로부터 시작하여 방사 방향으로 교체되도록 배치되어 있다(도 1 및 2). 사용된 박막(21)은 와이어 와인딩(3)의 고주파 릿쯔 선(14)의 중간 절연층으로서 이용된다. 그 결과, 와이어 와인딩(3)으로부터 멀리 방사 방향으로 효과적인 열 전도 경로(24)가 형성된다. 상기 열 전도 경로(24)를 따라, 유도 소자의 작동 중에 고주파 릿쯔 선(14) 내부에서 형성되는 열이 효과적으로 소산된다.
상기 실시예에 대하여 대안적인 한 실시예에 따라, 와이어 와인딩(3)의 고주파 릿쯔 선(14) 및 다수의 박막(12)은 각각 자체적으로 권선 틀(30)에 대하여 방사 형으로 정렬되어 있다(도 3). 디스크 와인딩(disk winding)으로서도 언급되는 다중 챔버 해결책이 구현된다. 이 경우에도, 상기 열 전도 경로(24)를 통한 열의 효과적인 소산이 보장된다.
열을 추가로 소산하기 위하여, 유도 소자(1) 또는 상기 유도 소자(1)의 냉각 장치(20)는 추가의 열 전도성 복합 재료를 갖는 밀봉 재료(22) 내부에 삽입되어 있다(도 1 및 3). 상기 밀봉 재료(22)는 와이어 와인딩(3)의 일부분과 열 전도 방식으로 직접 접촉된다. 이와 같은 내용이 의미하는 것은, 와이어 와인딩(3)의 고주파 릿쯔 선(14)과 박막(들)(21) 사이에 있는 열 접촉면을 통해 열이 열 전도에 의하여 소산될 수 있다는 것이다. 열을 효과적으로 소산하기 위해, 밀봉 재료(22)는 열 전도에 의하여 히트 싱크(25)와 열 전도성으로 결합되어 있다. 상기 히트 싱크(25)는 열 전도성이 높은 재료를 포함하는 프린트 회로 기판이다. 그 결과, 유도 소자의 작동 중에는, 와이어 와인딩(3)과 히트 싱크(25) 사이에서 상대적으로 작은 온도차가 나타난다.
밀봉 재료(22)에 대하여 대안적으로, 열의 추가적인 소산은 상대적으로 높은 열전도성 계수를 갖는 소산 핀(26)(dissipating fin)에 의해서 이루어진다(도 2). 상대적으로 높은 열전도 계수를 갖는 세라믹 스페이서(28)를 통해 박막(21)과 결합된 상기 소산 핀(26)을 통해서는, 열이 박막(21) 또는 와이어 와인딩(3)으로부터 히트 싱크(25)의 방향으로 계속해서 가이드 된다.
밀봉 재료(22)의 경우에 뿐만 아니라 박막(21)의 경우에도, 와이어 와인딩(3)의 냉각 효과를 감소시키는 중간 공간(27)이 존재할 수 있다(도 4). 상기 중간 공간(27)은 한 추가 실시예에 따라, 열 전도성 및 전기 절연성을 갖거나 또는 전기 전도성이 불량인 페이스트로 채워진다.

Claims (15)

  1. 적어도 하나의 와이어 와인딩(3) 및 상기 와이어 와인딩(3)을 냉각시키기 위한 적어도 하나의 냉각 장치(20)를 포함하는, 자기 회로를 형성하기 위한 유도 소자(1)에 있어서,
    상기 냉각 장치(20)가 적어도 하나의 폴리머 재료 및 적어도 하나의 열 전도성 충전재를 갖는 적어도 하나의 복합 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유도 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각 장치(20)가 복합 재료를 갖는 적어도 하나의 박막(21)을 포함하며, 상기 박막이 상기 와이어 와인딩과 열 전도성으로 직접 접촉되는 것을 특징으로 하는, 유도 소자.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 냉각 장치(20)가 적어도 하나의 밀봉 재료(22)를 포함하며, 상기 밀봉 재료가 적어도 하나의 추가 폴리머 재료 및 적어도 하나의 추가 열 전도성 충전재를 갖는 적어도 하나의 추가 복합 재료를 포함하고, 상기 밀봉 재료가 상기 와이어 와인딩(3) 및/또는 박막(21)과 열 전도성으로 직접 접촉되는 것을 특징으로 하는, 유도 소자.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 박막(21)과 상기 와이어 와인딩(3) 사이에 및/또는 상기 밀봉 재료(22)와 상기 와이어 와인딩(3) 사이에 존재하는 중간 공간(27)은, 상기 중간 공간(27)을 열적으로 브리징 하기 위한 열 전도성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유도 소자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 열 전도성 재료가 오일, 페이스트, 왁스 및/또는 접착제 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 유도 소자.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    복합 재료를 갖는 상기 박막(21) 및/또는 추가의 복합 재료를 갖는 상기 밀봉 재료(22)가 열 전도에 의하여 상기 히트 싱크(25)와 열 전도 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는, 유도 소자.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    강자성 코어 재료를 갖고 고주파에 적합한 코어가 존재하는 것을 특징으로 하는, 유도 소자.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 와이어 와인딩(3)이 서로 전기적으로 절연된 다수의 개별 와이어를 갖는 고주파 릿쯔 선(14)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 유도 소자.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 개별 와이어들이 적어도 10 ㎛를 포함하는 범위 내지 50 ㎛를 포함하는 범위로부터 선택된 개별 와이어 직경을 갖는 것을 특징으로 하는, 유도 소자.
  10. 제 6 항 또는 제 9 항에 있어서,
    다수가 10을 포함하는 범위 내지 30을 포함하는 범위로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 유도 소자.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소자가 유도기 코일(inductor coil) 또는 트랜스포머인 것을 특징으로 하는, 유도 소자.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 소자를 전자식 안정기에 사용하는 용도에 있어서,
    전기 입력 파워가 전기 출력 파워로 변환되는, 유도 소자의 용도.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 소자가 100 kHz를 포함하는 범위 내지 200 MHz를 포함하는 범위의 주파수를 갖는 교류 전압에 의해서 작동되는, 유도 소자의 용도.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    2000 V까지의 교류 전압이 사용되는, 유도 소자의 용도.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    40 kV까지의 교류 전압을 갖는 전압 펄스가 사용되는, 유도 소자의 용도.
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