KR20230052285A - 전기 모듈 및/또는 전자 모듈을 위한 자기 부품 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 전기 모듈 및/또는 전자 모듈을 위한 자기 부품(1)에 관한 것이며, 자기 부품(1)은 자기 코어(10) 및 자기 코어(10)를 둘러싸는 전기 전도체(6)를 포함하고, 자기 코어(10)에는 브리지 요소(20)가 배열되고, 브리지 요소(20)의 적어도 일 부분이 전기 측정 전도체(30)에 의해 둘러싸여 있고, 전기 측정 전도체(30)는 자기 코어(10)를 둘러싸는 전기 전도체(6) 내의 전류 제로 크로싱을 측정하도록 형성된다.

Description

전기 모듈 및/또는 전자 모듈을 위한 자기 부품
본 발명은 전기 모듈 및/또는 전자 모듈을 위한 자기 부품에 관한 것이다.
오늘날의 스위치 모드 전원 공급 장치들, 예를 들어 능동 정류기 스테이지(소위 역률 보정 스테이지 또는 PFC 스테이지)들은 피동 부품들의 크기를 줄이기 위해 수 100kHz의 높은 스위칭 주파수로 작동된다. 이와 동시에 고효율을 보장하기 위하여, 전력 반도체들이 소프트 스위치-온된다. 이는 소위 "제로 전압 스위칭(zero voltage switching)"(ZVS)이라고 불린다. 이러한 시스템들을 제어하는 동시에 ZVS를 보장하는 것이 주요 기술 과제이다.
이 경우, 인덕터 전류의 전류 제로 크로싱의 감지, 즉 "제로 전류 감지(zero current detection)"(ZCD) 감지는 2개의 요건들을 동시에 충족하는데 특히 유용한 것으로 입증되었다. 예를 들어 전류 측정 션트와 같은 고전적인 전류 측정 방법은 측정 전압이 낮고 간섭이 존재하므로 이러한 목적을 위해 매우 제한적으로만 사용될 수 있다.
CH 701847 A2호는 전류 제로 크로싱을 감지하기 위한 대안적인 접근 방식을 보여준다. 고투자성 코어는 2개의 권선들에 의해 권취되어 있다. 한편으로는 측정될 유효 전류가, 그리고 다른 한편으로는 감지 권선이 있다. 전류 제로 크로싱의 영역에서, 코어는 포화되지 않고, 부품은 고전적인 트랜스포머와 같이 거동하며, 즉 변환된 출력 전압이 감지 권선에서 감지된다. 부하 회로 내의 전류가 증가하자마자, 코어 재료는 포화되고, 감지 권선에서 전압이 나타난다. 전류 제로 크로싱의 영역에서의 이러한 펄스를 통하여, 간섭 내성이 매우 높은 신호가 생성될 수 있다. 적절한 평가 회로는, 이러한 펄스를 제어 하드웨어 내에서 직접 추가 처리하는 것을 가능하게 한다.
본 발명에 따라, 전기 모듈 및/또는 전자 모듈을 위한 자기 부품이 제안된다. 자기 부품은 자기 코어 및 자기 코어를 둘러싸는 전기 전도체를 포함한다. 본 발명에 따라, 자기 코어에는 브리지 요소가 배열되고, 브리지 요소의 적어도 일 부분은 전기 측정 전도체에 의해 둘러싸여 있고, 전기 측정 전도체는 자기 코어를 둘러싸는 전기 전도체 내의 전류 제로 크로싱을 측정하도록 형성된다.
종래 기술과 비교하여, 본 발명에 따른 자기 부품은, 갈바닉 절연된 2개의 권선들을 포함해야 하는 별도의 부품이 전류 제로 크로싱의 측정을 위해 요구되지 않는다는 장점을 갖는다. ZCD 트랜스포머를 별도 부품으로서 구성하는 대신, 이러한 ZCD 트랜스포머가 기존의 자기 부품에, 예를 들어 인덕터 또는 트랜스포머에 통합된다. 이를 위해, 예를 들어 인덕터 또는 트랜스포머로서 형성될 수 있는 자기 부품의 공극이 고투자성 브리지 요소에 의해 브리지 연결된다. 고투자성 브리지 요소 주위에는 전기 측정 전도체, 즉 소위 감지 권선이 권취된다. 이 경우, 자기 코어의 공극은 자기 부품의 자기 코어 내의 불연속형 간극일 수 있으며, 이러한 간극을 통해 자기 코어가 중단된다. 그러나, 공극은 불연속형이 아닌, 소위 분산형 공극일 수도 있다. 작은 부하 전류에 대하여, 자기 선속은 적어도 부분적으로 브리지 요소를 거쳐서는 흐르고, 공극을 거쳐서는 흐르지 않는다. 브리지 요소 내의 자기 선속의 변화를 통하여, 이러한 위상에서는 전기 측정 전도체 내에 전압이 유도된다. 전류 제로 크로싱 시의 특성화된 전압 피크가 나타난다. 자기 선속이 커지는 경우, 브리지 요소는 포화되고, 자기 선속은 자기 코어의 공극을 거쳐 흐른다. 그 결과, 브리지 요소 내에서는 자기 선속의 적은 추가 변화만이 실행되거나 추가 변화가 실행되지 않고, 전기 측정 전도체 내에서는 전압이 유도되지 않거나 매우 낮은 전압만이 유도된다. 전류 제로 크로싱은 전기 측정 전도체에서의 전압 피크로서 감지될 수 있다. 적절한 평가 회로를 통하여, 전기 측정 전도체 내에 유도된 전압 신호는 전자 장치의 제어 유닛으로 전송될 수 있다.
본 발명에 따른 자기 부품은, 제로 크로싱의 검출을 위한 전기 측정 전도체가 통합된, 바람직하게는 컴팩트한 부품을 나타낸다. 전기 측정 전도체가 본 발명에 따라 자기 부품에 통합됨으로써, 전기 전도체의 추가 권선이 요구되지 않는다. 추가된 브리지 요소는 매우 작은 부피만을 가지므로, 요구되는 구조 공간 및 비용이 훨씬 절감된다.
또한, 본 발명에 따른 자기 부품은 코어 손실이 종래 기술에 비해 매우 감소되기 때문에 바람직하게 효율적이다. 본 발명에 따른 자기 부품을 통해서는, 특히 오늘날의 PFC 스테이지들에서 사용될 때 발생하는 높은 코어 손실이 바람직하게 방지된다. PFC 스테이지들이 매우 높은 스위칭 주파수에서 작동되는 동시에, 재료가 낮은 포화도에 이르기까지 양방향으로 작동된다. 종래 기술과 비교하여 감소된 코어 손실을 통하여, 자기 부품 내에 더 적은 열이 발생하므로, 바람직하게 더 적은 열이 자기 부품으로부터 방출되면 되고, 이와 같이 전체적으로 더 적은 구조 공간이 요구된다.
본 발명의 바람직한 추가 실시예들 및 개선예들은 종속 청구항들에 명시된 특징들을 통해 구현된다.
바람직한 일 실시예에 따라, 브리지 요소의 재료는 500을 초과하는, 특히 1000을 초과하는, 바람직하게는 특히 2000을 초과하는 상대 자기 투자율 수치를 갖는 것이 제공된다. 이러한 유형의 고투자성 브리지 요소를 통하여, 자기 부품의 공극이 바람직하게는 양호하게 브리지 요소를 통해 브리지 연결될 수 있으므로, 전기 전도체 내의 부하 전류가 작을 때 자기 선속이 브리지 요소를 통해서는 흐르고, 자기 부품의 공극을 거쳐서는 흐르지 않는다. 이와 같이, 이러한 위상에서는 전기 측정 전도체(감지 권선) 내의 전압도 유도된다. 전류 제로 크로싱에 대해 특성화된 전압 피크가 나타난다. 자기 선속이 커지는 경우, 브리지 요소는 포화되고, 자기 선속은 공극을 거쳐 흐른다. 그 결과, 전기 측정 전도체(감지 권선) 내에 전압이 유도되지 않거나 단지 낮은 전압만 유도된다.
바람직한 일 실시예에 따라, 자기 코어는 축방향 및 중앙 링 개구를 갖고, 자기 코어에는 제1 환형 표면 및 제1 환형 표면과 반대 방향을 향하는 제2 환형 표면이 형성되는 것이 제공된다.
바람직한 일 실시예에 따라, 자기 코어 내에는 적어도 하나의 간극이 형성되고, 자기 코어 내의 간극은 브리지 요소에 의해 브리지 연결되고, 전기 측정 전도체는 간극의 영역에서 브리지 요소의 적어도 일 부분을 둘러싸는 것이 제공된다. 전기 측정 전도체는 바람직하게는 양호하게 간극의 영역에 배열될 수 있고, 적어도 부분적으로 간극 내에서 연장될 수 있다. 자기 코어 내의 불연속형 간극을 통하여, 간극을 거쳐 자기 코어 상에 배열될 수 있는 박막 또는 간단한 평평한 소형 플레이트가 브리지 요소로서 사용될 수 있다. 이때, 간극은 브리지 요소 주위의 전기 측정 와이어의 하나 이상의 권선을 위해 충분한 공간을 제공할 수 있다. 이와 동시에, 간극의 2개 측면들 상에서의 자기 코어와 브리지 요소의 접촉이 유지된다.
바람직한 일 실시예에 따라, 간극이 축방향으로 그리고 축방향에 대해 수직인 반경 방향으로 연장되는 것이 제공된다.
바람직한 일 실시예에 따라, 자기 코어에 있는 브리지 요소가 자기 코어의 제1 환형 표면 상에 배열되고, 특히 자기 코어의 제1 환형 표면 상에 놓이는 것이 제공된다. 브리지 요소는 바람직하게는 양호하게 예를 들어 제1 환형 표면에 매칭될 수 있고, 이러한 제1 환형 표면에 대면적으로 접하므로, 자기 코어와 브리지 요소 사이의 바람직하게 대면적의 접촉이 형성된다.
바람직한 일 실시예에 따라, 브리지 요소가 박막 또는 소형 플레이트로서 형성되는 것이 제공된다. 이러한 유형으로 형성된 브리지 요소는 전류 제로 크로싱의 감지를 위해 적절한, 바람직하게 간단하고 비용 효율적인 부품을 나타낸다.
바람직한 일 실시예에 따라, 브리지 요소 내에서 간극의 영역에 리세스가 형성되고, 전기 측정 전도체가 브리지 요소 내의 리세스를 통해 연장되는 것이 제공된다. 이와 같이, 브리지 요소는 리세스의 영역에서 바람직하게는 수축된다. 리세스는 브리지 요소를 예를 들어 2개의 웨브들로 분할한다. 이 경우, 전기 측정 전도체는 웨브들 중 하나의 웨브 주위에 권취되고, 이 경우 브리지 요소 내의 리세스를 관통하도록 연장되고, 이와 같이 전류 제로 크로싱의 감지를 위한 감지 권선을 형성한다. 제2 웨브는 기계적 안정성만을 위해 사용될 수 있으며, 전자기적 기능을 가질 수는 없다.
바람직한 일 실시예에 따라, 브리지 요소는 전기 측정 전도체에 의해 둘러싸인 영역에서 수축되는 것이 제공된다. 브리지 요소의 수축부의 두께를 통해서는, 전기 측정 전도체의 턴 수와 함께, 전기 측정 전도체에서의 전압 신호가 어느 정도의 크기를 갖게 되는지 그리고 발생하는 펄스가 어느 정도의 폭을 가질 것인지가 설정될 수 있다. 수축되는 브리지 요소를 통해, 측정 전도체 내의 바람직하게는 협폭의 신호가 생성될 수 있으므로, 전류 제로 크로싱이 바람직하게는 정확하게 결정될 수 있다.
바람직한 일 실시예에 따라, 자기 부품은 자기 코어를 둘러싸는 추가 전기 전도체를 더 포함하고, 자기 코어는 전기 전도체 및 추가 전기 전도체와 함께 트랜스포머를 형성하는 것이 제공된다. 이에 따라, 바람직하게는 트랜스포머에서도 측정 전도체에 의해 자화 전류의 제로 크로싱이 결정될 수 있다. 이에 따라, 자기 코어는 하나를 초과하는 내하중 권선을 포함하고, 즉 제1 전기 전도체와 더불어 적어도 하나의 제2 전기 전도체를 포함한다. 이는, 적절한 토폴로지에서 ZVS 및 제어에 있어서의 장점들을 더 가져올 수 있다.
본 발명의 실시예가 도면들에 도시되어 있고, 하기 설명부에서 더 상세히 설명된다.
도 1은 자기 부품의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 2는 자기 부품의 실시예의 브리지 요소를 도시한 평면도이다.
도 3은 자기 부품의 실시예를 축방향에 대해 평행한 평면으로 절단 도시한 종단면도이다.
도 4는 자기 부품의 실시예를 축방향에 대해 수직인 평면으로 자기 코어의 높이에서 절단 도시한 횡단면도이다.
도 5는 자기 부품의 실시예를 축방향에 대해 수직인 평면으로 브리지 요소의 높이에서 절단 도시한 추가의 횡단면도이다.
도 6은 자기 부품(1)에서의 전류 제로 크로싱의 측정을 도시한 예시적인 측정 곡선이다.
도 1 내지 도 5는 자기 부품(1)의 일 실시예를 도시한다. 자기 부품(1)은 자기 코어(10) 및 자기 코어(10)를 둘러싸는 적어도 하나의 전기 전도체(6)를 포함한다. 전도체(6)는 자기 코어(10) 주위에 권취된다. 자기 코어(10) 주위에 전기 전도체(6)가 권취되는 경우, 자기 부품(1)은 인덕터가 될 수 있다. 전기 전도체(6)에 추가하여, 자기 부품(1)은 자기 코어(10)를 둘러싸는, 도면들에 도시되지 않은 추가의 전기 전도체를 더 포함할 수 있다. 추가의 전기 전도체는 자기 코어(10) 상에 권취될 수 있다. 제1 전기 전도체(6)와 더불어, 추가의 전기 전도체가 제공되는 경우, 자기 부품(1)은 트랜스포머로서 형성될 수 있다.
자기 코어(10)는 예를 들어 링 또는 토로이드의 형태로 형성된다. 본 실시예에서와 같이, 링은 원환으로서 형성될 수 있다. 그러나, 이러한 링은 예를 들어 각진 링으로서 형성될 수도 있다. 자기 코어(10)는 축방향(A)을 갖는다. 자기 코어(10)는 중앙 링 개구(18)를 포함한다. 자기 코어(10)에는 제1 환형 표면(11) 및 제2 환형 표면(12)이 형성된다. 제1 환형 표면(11)은 제2 환형 표면(12)과 반대 방향을 향한다. 이러한 환형 표면(11, 12)들은 중앙 링 개구(18) 주위에서 환형으로 연장된다. 도면들에 도시된 실시예에서, 환형 표면(11, 12)들은 4개의 간극(15)들에 의해 중단된다. 따라서, 환형 표면(11, 12)들은 중앙 링 개구(18)를 완전히 둘러싸지 않고, 간극(15)들에서 중단부들을 갖는다. 환형 표면(11, 12)들은 자기 코어(10)의 높이를 통해 축방향(A)으로 서로 이격되어 있다. 이러한 실시예에서, 환형 표면(11, 12)들은 평탄하게 형성되고, 예를 들어 서로 평행한 평면을 갖도록 형성된다. 환형 표면(11, 12)들은 서로 합동이다. 환형 표면(11, 12)들은 토로이드 형태로 형성된 자기 코어(10)를 축방향(A)으로 제한한다.
자기 코어(10)는 예를 들어 페라이트로, 즉 테이프 권선 코어 또는 철판으로서 형성될 수 있다. 자기 코어(10)는 낮은 유효 투자율을 갖는다. 도면들에 도시된 바와 같이, 자기 코어(10)의 투자율은 하나 이상의 불연속형 간극(15)을 통해 감소될 수 있다. 자기 코어(10) 내의 간극(15)들은 자기 코어(10)의 공극을 형성하고, 이러한 공극은 자기 코어(10)의 투자율을 감소시킨다. 도면들에 도시된 실시예에서, 자기 코어(10) 내에는 4개의 간극(15)들이 형성된다. 간극(15)들은 자기 코어(10)를 중단시킨다. 이러한 실시예에서, 간극(15)들은 축방향(A)으로 그리고 축방향(A)에 대해 수직인 각각 하나의 반경 방향(R)으로 평평하게 연장된다.
그러나, 자기 코어(10)의 투자율은 예를 들어, 도면들에 도시된 실시예에서와 같이 자기 코어(10) 내의 불연속형 간극(15)으로서 형성되지 않는 소위 분산형 공극을 통해 감소될 수도 있다. 분산형 공극을 갖는 이러한 유형의 자기 코어(10)에서 투자율은 본질적으로 낮다. 이러한 유형의 자기 코어(10)는 예를 들어 서로 분리된 복수의 강자성 입자들로 구성됨으로써 분산형 공극을 형성하는 분말 코어로서 형성될 수 있다. 분산형 공극을 갖는 자기 코어는 예를 들어 센더스트(Sendust), MPP, 카르보닐 철 분말 또는 철 분말로 형성될 수 있다.
자기 코어(10)와 더불어, 자기 부품(1)은 전기 전도체(6)를 더 포함한다. 전기 전도체(6)는 예를 들어 자기 코어(10) 상에 권취되고, 이 경우 자기 코어(10)를 1회 이상의 턴으로 둘러싼다. 예를 들어, 전기 전도체(6)는 자석 코어(10)와 함께, 예를 들어 원환 코일 또는 링 코일이라고도 불리는 토로이달 코일(toroidal coil)을 형성할 수 있다. 전기 전도체(6)는 예를 들어 전기 전도성 와이어로서, 예를 들어 절연 구리 와이어로서 형성된다. 전기 전도체(6)를 통해 전류가 흐르고, 이러한 전류의 전류 제로 크로싱은 브리지 요소(20) 및 전기 측정 전도체(30)에 의해 결정된다. 이 경우, 전류 제로 크로싱은, 전기 전도체(6)를 통한 전류(IL)가 부호를 변경하는 시점을 지정한다. 따라서, 전류(IL)에서의 부호 변경을 갖는 영점이 전류 제로 크로싱이라고 불린다.
또한, 자기 부품(1)은 전기 전도체(6)에 추가하여, 도면들에 도시되지 않은 추가 전기 전도체를 포함할 수 있다. 추가 전기 전도체도 예를 들어 자기 코어(10) 상에 권취될 수 있고, 이 경우 자기 코어(10)를 1회 이상의 턴으로 둘러쌀 수 있다. 추가 전기 전도체도 예를 들어 전기 전도성 와이어로서, 예를 들어 절연 구리 와이어로서 형성된다. 자기 코어(10), 전기 전도체(6) 및 추가 전기 전도체는 함께 트랜스포머를 형성할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 자기 부품(1)은 브리지 요소(20) 및 전기 측정 전도체(3)를 더 포함한다. 본 실시예에서, 전기 측정 전도체(30)는 브리지 요소(20)의 일 부분을 둘러싼다. 이를 위해, 전기 측정 전도체(30)는 브리지 요소(20)의 부분 주위에 권취된다. 이러한 실시예에서, 전기 측정 전도체(30)는 하나의 권선으로 브리지 요소(20)의 부분을 둘러싼다. 그러나, 전기 측정 전도체(30)는 복수의 권선들로도 브리지 요소(20)의 부분을 둘러쌀 수 있다. 브리지 요소(20) 내의 자기 선속이 변화하면, 전기 측정 전도체(30) 내에 전압이 유도된다.
브리지 요소(20)는 자기 코어(10)에 배열된다. 이 경우, 브리지 요소(30)는 예를 들어 자기 코어(10)에 직접적으로 또는 간접적으로 접한다. 브리지 요소(20)는 자기 선속을 위한 추가 선속 경로를 제공하고, 이에 따라 자기 코어(10)의 공극을 브리지 연결한다. 따라서, 브리지 요소(20)는, 전기 라인(6) 내에 부하 전류가 있을 때 형성되는 자기 선속을 위한 선속 바이패스를 형성한다. 브리지 요소(20)는 높은 투자율을 가지므로, 자기 코어(10)의 공극은 브리지 요소(20)에 의해 브리지 연결될 수 있다. 이를 위해, 브리지 요소(20)는 예를 들어 500을 초과하는, 특히 1000을 초과하는, 바람직하게는 특히 2000을 초과하는 상대 자기 투자율 수치를 갖는 재료로 형성된다. 브리지 요소(20)는 예를 들어 페라이트로 형성될 수 있다.
브리지 요소(20)는 예를 들어 박막으로서 또는 소형 플레이트로서 형성될 수 있다. 일반적으로, 브리지 요소(20)의 횡단면은 자기 코어(10)의 횡단면에 비해 작다. 축방향(A)으로의 브리지 요소(20)의 두께는 예를 들어 1.5mm 미만, 예를 들어 1mm일 수 있다. 브리지 요소(20)의 기하학적 치수는 적절한 기계적 안정성을 보장해야 한다. 전기 측정 전도체(30)에 의해 둘러싸인 브리지 요소(20)의 부분의 횡단면적을 통해서는, 전기 측정 전도체(30)의 턴 수와 함께, 전기 측정 전도체(30)에서의 전압 신호가 어느 정도의 크기를 갖게 되는지 그리고 발생하는 펄스가 어느 정도의 폭을 가질 것인지가 설정될 수 있다.
도면들에 도시된 실시예에서, 링 코어(10) 내에 적어도 하나의 간극(15)이 형성된다. 브리지 요소(20)는, 링 코어(10) 내의 간극(15)이 브리지 요소(20)를 통해 브리지 연결되는 방식으로 자석 코어(10)에 배열된다. 이러한 실시예에서, 브리지 요소(20)는 제1 접촉 영역(21), 제2 접촉 영역(22), 및 제1 접촉 영역(21)과 제2 접촉 영역(22) 사이에 배열된 브리지 영역(23)을 포함한다. 제1 접촉 영역(21) 및 제2 접촉 영역(22)은 자기 코어(10) 상에 놓인다. 브리지 요소(20)의 브리지 영역(23)은 간극(15)의 영역에 배열되고, 자기 코어(20) 상에 놓이지 않는다. 브리지 요소(20)의 브리지 영역(23)은 제1 접촉 영역(21)으로부터 간극(15)을 거쳐 제2 접촉 영역(22)으로 연장된다. 따라서, 브리지 요소(20)는, 간극(15)을 통해 분리된 자기 코어(10)의 2개의 부분 영역들을 서로 연결한다. 브리지 요소(20)는 예를 들어, 반경 방향(R)에 대해 수직이며 축방향(A)에 대해 수직인 방향으로 간극(15)을 거쳐 연장된다.
도면들에 도시된 실시예에서와 같이, 브리지 요소(20)의 형상은 자기 코어(10)의 형상에 매칭될 수 있다. 링형 표면(11, 12)들을 갖는 자기 코어를 구비한 이러한 실시예에서, 브리지 요소(20)도 링 세그먼트의 형태로 형성된다. 따라서, 브리지 요소(20)는 바람직하게는 양호하게, 예를 들어 제1 환형 표면(11) 상에, 즉 자석 코어(10) 상에 놓여질 수 있고, 브리지 요소의 접촉 영역(21, 22)들은 제1 환형 표면(11)과 대면적으로 접촉한다.
도면들에 도시된 바와 같이, 브리지 요소(20)는 간극(15)을 브리지 연결하는 영역에서 수축되도록 형성될 수 있다. 따라서, 브리지 영역(23)은 제1 접촉 영역(21) 및/또는 제2 접촉 영역(22)에 비해 수축된 횡단면을 갖는다. 브리지 요소(20)는, 횡단면 수축부를 갖는 영역이 정확히 간극(15) 위에 위치하는 방식으로 자기 코어(10) 상에 배열된다.
이러한 실시예에서, 브리지 요소(20) 내에는 리세스(25)가 형성된다. 리세스(25)는 축방향(A)으로 브리지 요소(20)를 관통하도록 연장된다. 이 경우, 리세스(25)는 브리지 요소(20)의 브리지 영역(23)을 2개의 웨브(26)들로 분리한다. 전기 측정 전도체(30)는 리세스(25)를 관통하도록 연장된다. 이러한 실시예에서, 측정 전도체(30)는, 전기 측정 전도체(30)가 웨브(26)들 중 하나의 웨브 주위에 권취됨에 따라, 이러한 웨브를 둘러싸는 방식으로 리세스(25)를 관통하도록 진행된다. 브리지 요소(20)는 복수의 리세스(25)들 및 웨브(26)들을 포함할 수도 있다. 그러나, 브리지 요소(20)는 리세스(25)를 포함하지 않을 수도 있다.
도면들에 도시된 실시예에서, 브리지 요소(20)는 자기 코어(10)의 제1 환형 표면(11) 상에 배열된다. 원칙적으로, 브리지 요소(20)의 배열과, 그에 따라 추가 선속 경로의 배열은 자기 코어(10)의 모든 측면들에서 실행될 수 있다. 단지, 브리지 요소를 통해 형성되는 추가 경로의 임피던스가 공극 임피던스의 크기 정도라는 점에 유의해야 한다. 이에 따라, 적은 전류에서 선속의 상당 부분이 브리지 요소(20) 내의 추가 경로를 통해 흐름으로써, 유의미한 신호가 생성될 수 있도록 보장된다.
자기 코어(10)와 브리지 요소(20)는 동일한 작업 공정으로, 예를 들어 자기 코어(10)의 프레스 가공 시에 제조될 수 있다. 이러한 유형의 실시예에서, 자기 코어(10)는 브리지 요소(20)와 일체로 형성된다. 이와 같이, 바람직하게 자기 코어(10)에 대한 브리지 요소(20)의 조립 비용이 절감될 수 있고, 자기 부품(1)은 바람직하게 콤팩트하고 안정적으로 형성될 수 있다.
자기 코어(10) 내에 자기 코어(10)의 공극으로서 불연속형 간극(15)이 형성되지 않고, 자기 코어(10)가 분산형 공극을 갖는 경우, 즉 자기 코어(10) 자체가 그에 상응하게 저투자성으로 형성되는 경우, 이러한 자기 코어(10)에는 전기 측정 라인(30)을 갖는 고투자성 브리지 요소(20)가 배열될 수 있다. 이러한 방식으로 형성된 자기 부품(1) 내에서도, 작은 부하 전류에 대한 자기 선속은 고투자성 브리지 요소(20)를 통해 흐르고, 이에 따라 소위 감지 전압인 전압이 전기 측정 전도체(30) 내에 생성된다. 브리지 요소(20)가 포화되자마자, 전기 측정 전도체 내에 더 이상 전압이 유도되지 않는다.
전기 측정 전도체(30)는 브리지 요소(20)를 둘러싼다. 이를 위해, 측정 전도체(30)는 예를 들어 브리지 요소(20)의 일 부분의 주위에 권취된다. 이를 위해, 전기 측정 전도체(30)는 1회의 턴으로 브리지 요소(20)의 부분의 주위에 권취될 수 있다. 그러나, 전기 측정 전도체(30)는 복수 회의 턴으로 브리지 요소(20)의 부분의 주위에 권취될 수도 있다. 전기 측정 전도체(30)는 간극(15)의 영역에 배열된다. 측정 전도체(30)는, 브리지 요소(20)가 자기 코어(10) 내의 간극(15)을 브리지하는 곳인, 간극의 영역에서 브리지 요소(20)의 부분을 둘러싼다. 이러한 영역에서 측정 전도체(30)는 브리지 요소(20)의 부분 주위에 권취된다. 이 경우, 도면들에 도시된 실시예에서와 같이, 측정 전도체는 부분적으로 간극(15) 내에 배열될 수 있다.
도면들에 도시된 바와 같이, 측정 전도체(30)는 리세스(25)를 관통하도록 브리지 요소(20)의 일 부분 주위에, 특히 브리지 요소(20)의 웨브(26) 주위에 배열될 수 있고, 특히 권취될 수 있다. 전기 측정 전도체(30)는 전기 전도성 와이어로서 형성되고, 예를 들어 절연된 구리 와이어로서 형성될 수 있다.
전기 측정 전도체(30)는 예를 들어 감지 권선이라고도 불린다. 전기 측정 전도체(30)는 링 코어(10)를 둘러싸는 전기 전도체(6) 내의 전류 제로 크로싱을 측정하도록 형성된다. 전기 전도체(6) 내의 작은 부하 전류에 대해, 자기 선속은 더 작은 자기 임피던스로 인하여 적어도 부분적으로 브리지 요소(20)를 거쳐서는 흐르고, 공극을 거쳐서는 흐르지 않는다. 브리지 요소(20) 내의 자기 선속의 변화를 통하여, 이러한 위상에서는 전기 측정 전도체(30) 내에 전압이 유도된다. 전류 제로 크로싱 시의 특성화된 전압 피크가 나타난다. 자기 선속이 커지는 경우, 브리지 요소(20)는 포화되고, 자기 선속은 자기 코어(10)의 공극을 거쳐 흐른다. 그 결과, 브리지 요소(20) 내에서는 자기 선속의 적은 추가 변화만이 실행되거나 추가 변화가 실행되지 않고, 전기 측정 전도체(30) 내에서는 전압이 유도되지 않거나 낮은 전압만이 유도된다. 적절한 평가 회로를 통하여, 전기 측정 전도체(30) 내에 유도된 전압 신호가 전자 장치의 제어 유닛으로 전송될 수 있다.
도 6은 자기 부품(1)에서의 전류 제로 크로싱의 예시적인 측정 곡선을 도시하고, 이러한 측정 곡선에서는 자기 코어(1) 주위에 권취된 전기 전도체(6)에 구형파 전압(UL)이 인가되었으며, 브리지 요소(20) 주위에 권취된 전기 측정 라인(30)에서의 전압(UM)이 측정되었다. 이와 동시에 전기 전도체(6) 내의 전류(IL)가 측정되었다. 전류(IL)는 교번하고, 즉 전류 방향을 변경하고, 양의 값과 음의 값을 교대로 취한다. 이 경우, 전류 제로 크로싱은, 전기 전도체(6)를 통한 전류(IL)가 부호를 변경하는 시점을 지정한다. 전기 측정 라인(30)에서의 전압(UM)은 전류(IL)의 제로 크로싱 영역에서의 특성화된 피크를 나타낸다.
물론, 추가의 실시예들 및 도시된 실시예들의 혼합 형태들도 가능하다.

Claims (10)

  1. 전기 모듈 및/또는 전자 모듈을 위한 자기 부품(1)으로서, 자기 부품(1)은 자기 코어(10) 및 자기 코어(10)를 둘러싸는 전기 전도체(6)를 포함하는, 자기 부품에 있어서,
    자기 코어(10)에는 브리지 요소(20)가 배열되고, 브리지 요소(20)의 적어도 일 부분이 전기 측정 전도체(30)에 의해 둘러싸여 있고, 전기 측정 전도체(30)는 자기 코어(10)를 둘러싸는 전기 전도체(6) 내의 전류 제로 크로싱을 측정하도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 자기 부품.
  2. 제1항에 있어서, 브리지 요소(20)의 재료는 500을 초과하는, 특히 1000을 초과하는, 바람직하게는 특히 2000을 초과하는 상대 자기 투자율 수치를 갖는 것을 특징으로 하는, 자기 부품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 자기 코어(10)는 축방향(A) 및 중앙 링 개구(18)를 갖고, 자기 코어(10)에는 제1 환형 표면(11) 및 제1 환형 표면(11)과 반대 방향을 향하는 제2 환형 표면(12)이 형성되는 것을 특징으로 하는, 자기 부품.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 자기 코어(10) 내에는 적어도 하나의 간극(15)이 형성되고, 자기 코어(10) 내의 간극(15)은 브리지 요소(20)에 의해 브리지 연결되고, 전기 측정 전도체(30)는 간극(15)의 영역에서 브리지 요소(20)의 적어도 일 부분을 둘러싸는 것을 특징으로 하는, 자기 부품.
  5. 제3항 및 제4항에 있어서, 간극(15)은 축방향(A)으로 그리고 축방향(A)에 대해 수직인 반경 방향(R)으로 연장되는 것을 특징으로 하는, 자기 부품.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 자기 코어(10)에 있는 브리지 요소(20)는 자기 코어(10)의 제1 환형 표면(11) 상에 배열되고, 특히 자기 코어(10)의 제1 환형 표면(11) 상에 놓이는 것을 특징으로 하는, 자기 부품.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 브리지 요소(20)는 박막 또는 소형 플레이트로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 자기 부품.
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 브리지 요소(20) 내에서 간극(15)의 영역에는 리세스(25)가 형성되고, 전기 측정 전도체(30)는 브리지 요소(20) 내의 리세스(25)를 통해 연장되는 것을 특징으로 하는, 자기 부품.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 브리지 요소(20)는 전기 측정 전도체(30)에 의해 둘러싸인 영역에서 수축되는 것을 특징으로 하는, 자기 부품.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 자기 부품(1)은 자기 코어(10)를 둘러싸는 추가 전기 전도체를 더 포함하고, 자기 코어(10)는 전기 전도체(6) 및 추가 전기 전도체와 함께 트랜스포머를 형성하는 것을 특징으로 하는, 자기 부품.
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