CN114600206A - 包括环形芯扼流圈和冷却体的组件 - Google Patents

Abstract

提出一种组件（1），其包括环形芯扼流圈（5）和冷却体（20），其中，环形芯扼流圈（5）包括环形芯（10）和包围环形芯（10）的电导体（6），其中，环形芯（10）具有轴向方向（A）和中央的环形开口（18），并且其中，在环形芯（10）上构造有第一环形表面（11）和背向第一环形表面（11）的第二环形表面（12），其中，组件（1）还包括由导热材料制成的具有上侧面（21）的冷却体（20），其中，环形芯扼流圈（5）布置在冷却体（20）的上侧面（21）上，并且环形芯（12）的第二表面面向冷却体（20）的上侧面（21），其中，在冷却体（20）上构造有冷却元件（22），冷却元件从冷却体（20）的上侧面（21）伸出，其中，在环形芯（10）中构造有凹部（14），其中，冷却元件（22）中的每个冷却元件分别布置在环形芯（10）的凹部（14）中的一个凹部中并且这样伸入到环形芯（10）中。

Description

包括环形芯扼流圈和冷却体的组件

技术领域

本发明涉及一种包括环形芯扼流圈和冷却体的组件。

背景技术

扼流圈用在电气和电子设备的电源的许多领域中、用在电力电子装置以及低频和高频技术中。扼流圈在此构造为由导电材料构成的线圈。

为了提高感应电阻，扼流圈通常包括软磁芯。具有软磁芯的扼流圈的已知结构形式在此是所谓的环形芯扼流圈。在环形扼流圈中，电导体缠绕在软磁的环形芯上。通过软磁芯，增加了线圈的感应电阻。

在环形芯和包围环形芯的电导体中产生热量，热量必须尽可能最佳地导出。在许多情况下不考虑环形芯的冷却，因为冷却环形芯的冷却装置不允许短路环形芯中的磁通量。此外，环形芯本身对于冷却装置通常仅难以接近，因为环形芯被电导体包围。

发明内容

根据本发明提出一种包括环形芯扼流圈和冷却体的组件。环形芯扼流圈包括环形芯和包围环形芯的电导体，其中，环形芯具有轴向方向和中央的环形开口，并且其中，在环形芯上构造有第一环形表面和背向第一环形表面的第二环形表面，其中，组件还包括由导热材料制成的具有上侧面的冷却体，其中，环形芯扼流圈布置在冷却体的上侧面上，并且环形芯的第二表面面向冷却体的上侧面。根据本发明在冷却体上构造有冷却元件，所述冷却元件从所述冷却体的上侧面伸出，其中，在所述环形芯中构造有凹部，其中，冷却元件中的每个冷却元件分别布置在所述环形芯的凹部中的一个凹部中并且这样伸入到所述环形芯中。

与现有技术相比，根据本发明的组件具有以下优点：通过环形芯的凹部中的冷却元件可以将热量从环形芯特别好地且简单地导出到冷却体上。所述组件实现了环形芯以及由此环形芯扼流圈的低成本且非常有效的冷却。环形芯扼流圈的冷却可以在组件中有利地进行，而不通过冷却来消除线圈中的磁通量。

本发明的其他有利的设计方案和改进方案通过在从属权利要求中给出的特征实现。

根据一种有利的实施例规定，冷却元件杆状地构造。杆状构造的冷却元件可以特别简单地制造。此外，杆状构造的冷却元件可以特别简单地***到环形芯中的互补的凹部中，并且因此可以特别简单地制造组件。

根据一种有利的实施例规定，冷却元件中的每个冷却元件都具有外表面，所述外表面与环形芯在凹部中的内表面互补地构造，相应的冷却元件布置在所述凹部中，使得每个冷却元件在其外表面上与环形芯在所属的凹部中的内表面间接和/或直接接触。因此，在冷却元件和环形芯之间建立起有利地大面积的接触区域，由此热量可以特别好地从环形芯传递到冷却元件上并且由此传递到冷却体上。因此，热量可以特别好地从环形芯扼流圈导出。

根据一种有利的实施例规定，冷却元件的外表面和环形芯的内表面柱形地构造。由此得到特别简单的形状，所述形状例如可以通过简单的钻孔来制造。冷却元件可以特别简单地***和配合到凹部中。

根据一种有利的实施例规定，冷却元件从冷却体的上侧面平行于环形芯的轴向方向延伸到凹部中。因此确保环形芯中的磁通量不被消除。同时，组件可以通过将冷却元件简单地推入或压入到环形芯中的凹部中来制造。

根据一种有利的实施例规定，环形芯中的凹部围绕中央的环形开口构成。因此，凹部以及由此冷却元件良好地分布在环形芯上，并且热量可以有利地均匀地从环形芯的所有区域从环形芯扼流圈导出到冷却体上。

根据一种有利的实施例规定，冷却元件在垂直于轴向方向的平面中布置在圆中，其中，圆尤其与环形体同心地构造。因此，环形芯中的磁通量仅被最小程度地干扰，并且仍然可以通过多个冷却元件确保非常高的散热。

根据一种有利的实施例规定，冷却元件垂直于平坦的支承面在冷却体的上侧面上伸出，其中，支承面平行于环形芯的第二表面布置并且通过间隙与第二表面间隔开，其中，电导体延伸穿过间隙。

根据一种有利的实施例规定，凹部构造为盲孔。这种环形芯可以特别简单地通过钻孔制造。此外，冷却元件可以特别容易地***到这样的凹部中。此外，凹部的底部可以用作用于冷却元件的止挡部。这提高了冷却元件与环形芯之间的接触面并且此外可以用于限定第二表面与支承面之间的间隙。

根据一种有利的实施例规定，冷却元件在环形芯沿轴向方向的伸展的至少50%、优选至少75%、特别优选至少90%伸入到环形芯中。因此可以确保从环形芯特别好地导出热量。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在下面的描述中详细阐述。

图1示出根据本发明的组件的实施例，

图2示出根据本发明的组件的实施例的横截面，

图3示出根据本发明的组件的实施例的另一横截面。

具体实施方式

图1、图2和图3示出了根据本发明的组件1的实施例。在图1中示出了组件1的实施例的三维视图。在图2中示出了组件1的实施例的沿着轴向方向A的截面。在图3中示出了垂直于轴向方向A的组件1的实施例的截面。组件1例如可以作为共模扼流圈或推挽扼流圈应用在多个功率电子部件，例如逆变器或DC/DC转换器中。组件1例如可以用在具有共模扼流圈的滤波器中，所述共模扼流圈以杯式变压器拓扑或罐式变压器技术构造。环形芯扼流圈5例如可以用在无源电滤波器中，用于抑制不期望的高频干扰。另一个应用领域是用作变压器。

组件1包括环形芯扼流圈5和冷却体20，所述冷却体设置用于冷却环形芯扼流圈5。环形芯扼流圈5包括环形芯10。

环形芯10例如以环或超环面的形式构造。环形芯10具有轴向方向A。环形芯10具有中央的环形开口18。在环形芯10上构造有第一环形表面11和第二环形表面12。第一环形表面11背向第二环形表面12。环形表面11、12环形地围绕中央的环形开口18延伸。环形表面11、12在轴向方向A上通过环形芯10的伸展a彼此间隔开。环形表面11、12在实施例中平坦地构造并且例如彼此平面平行地构造。环形表面11、12彼此全等。环形表面11、12在轴向方向A上限定超环面形构造的环形芯10。

环形芯10由软磁材料构成。软磁材料在标准IEC 60404-1中分类。因此，环形芯10例如可以是铁氧体或粉末环形芯，或者例如也可以由结晶的或无定形的金属带构成。环形芯10形成闭合的磁回路，其中磁通量几乎仅在环形的环形芯10中传播。

除了环形芯10之外，环形芯扼流圈5还包括电导体6。电导体6例如卷绕到环形芯10上。环形芯扼流圈5在此例如可以仅包括一个电导体5，但其也可以包括多个缠绕到环形芯10上的电导体5。因此，电导体6与环形芯10一起形成超环面线圈，所述超环面线圈例如也被称为圆环线圈或环形线圈。

冷却体20由导热材料、例如铝制成。在冷却体20上构造有冷却元件22。冷却元件22与冷却体20一体地构造。冷却元件22从冷却体20的上侧面21朝环形芯扼流圈5的方向伸出。在此，其将冷却元件22伸入到环形芯扼流圈5的环形芯10中。为此，在环形芯10中构造有与冷却元件22互补的凹部14。凹部14是环形芯10中的空腔，所述空腔从环形芯12的第二表面12出发朝环形芯12的第一表面11的方向延伸。在此，如在附图中示出的实施例中那样，凹部14可以构造为盲孔，使得凹部在第二表面12处打开，但在第一表面11处闭合。然而，凹部14也可以构造为通孔并且不仅在第二表面12处而且在第一表面11处打开。

每个从冷却体20的上侧面21伸出的冷却元件22分别伸入环形芯10的与相应的冷却元件22互补地构造的凹部14中。冷却元件22和凹部14为此例如柱形地构造。冷却元件22具有柱形的外表面23。环形芯10具有限定凹部14的柱形的内表面15。环形芯10的内表面15与冷却元件22直接接触。因此，热量可以从环形芯10经由环形芯10的内表面15传导到冷却元件22的外表面23上。因此，环形芯10在垂直于轴向方向A的平面E中包围冷却元件22。

冷却元件22在附图中示出的实施例中杆状地构造。杆状构造的冷却元件22的纵轴线平行于轴向方向A取向。杆状构造的冷却元件22的纵轴线全部彼此平行地延伸。

冷却元件22围绕中央的环形开口18布置。在垂直于轴向A的平面E中，冷却元件22布置在圆中。所述圆可以如在附图中示出的实施例中那样与环形表面11、12同心地布置。冷却元件22布置在平面E中的圆中在连续相继的冷却元件22之间具有相同的间距。

冷却元件22在轴向方向A上伸入到环形芯10中。沿轴向方向A测量平面平行布置的环形表面11、12之间的间距a。冷却元件22例如能够以平行于轴向方向A的间距a的至少50%从第二表面12伸入到环形芯10中。冷却元件22例如也能够以平行于轴向方向A的间距a的至少75%从第二表面12伸入到环形芯10中。冷却元件22例如也能够以平行于轴向方向A的间距a的至少90%从第二表面12伸入到环形芯10中。然而，冷却元件22例如也能够从第二表面12起平行于轴向方向A延伸穿过环形芯10直至第一表面11。

当然，其他实施例和所示实施例的混合形式也是可能的。

Claims (10)

1.包括环形芯扼流圈（5）的组件（1），其中，所述环形芯扼流圈（5）包括环形芯（10）和包围所述环形芯（10）的电导体（6），其中，所述环形芯（10）具有轴向方向（A）和中央的环形开口（18），并且其中，在所述环形芯（10）上构造有第一环形表面（11）和背向所述第一环形表面（11）的第二环形表面（12），

其中，所述组件（1）还包括由导热材料制成的具有上侧面（21）的冷却体（20），

其中，所述环形芯扼流圈（5）布置在所述冷却体（20）的上侧面（21）上，并且所述环形芯（12）的第二表面面向所述冷却体（20）的上侧面（21），

其特征在于，在所述冷却体（20）上构造有冷却元件（22），所述冷却元件从所述冷却体（20）的上侧面（21）伸出，其中，在所述环形芯（10）中构造有凹部（14），其中，所述冷却元件（22）中的每个冷却元件分别布置在所述环形芯（10）的凹部（14）中的一个凹部中并且这样伸入到所述环形芯（10）中。

2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述冷却元件（22）杆状地构造。

3.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述冷却元件（22）中的每个冷却元件都具有外表面（23），所述外表面与环形芯（10）在凹部（14）中的内表面（15）互补地构造，相应的冷却元件（22）布置在所述凹部中，使得每个冷却元件（22）在其外表面（23）处与环形芯（10）在所属的凹部（14）中的内表面（15）间接和/或直接接触。

4.根据权利要求3所述的组件，其特征在于，所述冷却元件（22）的外表面（23）和所述环形芯（10）的内表面（15）柱形地构造。

5.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述冷却元件（22）从所述冷却体（20）的上侧面（21）平行于所述环形芯（10）的轴向方向（A）延伸到所述凹部（14）中。

6.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述凹部（14）在环形芯（10）中围绕所述中央的环形开口（18）构造。

7.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述冷却元件（22）在垂直于所述轴向方向（A）的平面（E）中布置在圆（28）中，其中，所述圆尤其与所述环形体（10）同心地构造。

8.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述冷却元件（22）垂直于平坦的支承面（26）在所述冷却体（20）的上侧面（21）上伸出，其中，所述支承面（26）平行于所述环形芯（10）的第二表面（12）布置并且通过间隙（27）与所述第二表面（12）间隔开，其中，所述电导体（6）延伸穿过所述间隙（27）。

9.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述凹部（14）构造为盲孔。

10.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述冷却元件（22）在所述环形芯（10）的沿所述轴向方向（A）的伸展（a）的至少50%、优选至少75%、特别优选至少90%伸入到所述环形芯（10）中。

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