DE102013208653A1

DE102013208653A1 - Inductive component

Info

Publication number: DE102013208653A1
Application number: DE102013208653.9A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Krämer; Christof Gulden
Original assignee: Sts Spezial Transformatoren Stockach & Co KG GmbH; Sts Spezial-Transformatoren-Stockach & Co KG GmbH
Current assignee: Sts Spezial Transformatoren Stockach & Co KG GmbH; Sts Spezial-Transformatoren-Stockach & Co KG GmbH
Priority date: 2013-05-10
Filing date: 2013-05-10
Publication date: 2014-11-13
Also published as: EP2801987B1; EP2801987A1; ES2804589T3

Abstract

Induktives Bauteil (1) mit wenigstens einer Wicklung (2.1, 2.2), wobei die Wicklung (2.1, 2.2) über einen wärmeleitenden Isolator (4.1, 4.2) mit einem Kühlelement (3) wärmegekoppelt ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Isolator (4.1, 4.2) mantelförmig die wenigstens eine Wicklung (2.1, 2.2) mindestens teilweise flächenschlüssig umschließend ausgebildet ist, und das Kühlelement als die wenigstens eine Wicklung (2.1, 2.2) aufnehmendes Gehäuse (3) mit einem Innenraum (3.11, 3.12, 3.21, 3.22) ausgebildet ist, wobei die Innenkontur des Innenraums (3.11, 3.12, 3.21, 3.22) des Gehäuses (3) der Außenkontur des Isolators (4.1, 4.2) angepasst ist.Inductive component (1) with at least one winding (2.1, 2.2), the winding (2.1, 2.2) being heat-coupled to a cooling element (3) via a heat-conducting insulator (4.1, 4.2). According to the invention, the insulator (4.1, 4.2) is jacket-shaped and at least partially encloses the at least one winding (2.1, 2.2) in a surface-fitting manner, and the cooling element as the housing (3) which accommodates the at least one winding (2.1, 2.2) and has an interior (3.11, 3.12, 3.21, 3.22) is formed, the inner contour of the interior (3.11, 3.12, 3.21, 3.22) of the housing (3) being adapted to the outer contour of the insulator (4.1, 4.2).

Description

Die Erfindung betrifft ein induktives Bauteil mit wenigstens einer Wicklung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to an inductive component having at least one winding according to the preamble of patent claim 1.

Ein solches induktives Bauteil ist als Drossel mit einer auf einem magnetisierbaren Magnetkern angeordneten Wicklung bspw. aus der DE 10 2011 082 045 A1 gattungsbildend bekannt. Zur effizienten Kühlung dieser bekannten Drossel ist ein ebenes Kühlelement vorgesehen, welches thermisch mit der von dem Magnetkern abgewandten Oberfläche der Wicklung gekoppelt ist und hierzu zwischen diesem Kühlelement und der Wicklung ein wärmeleitender elektrische Isolator in Form einer elektrisch isolierenden Wärmeleitfolie vorgesehen ist. Da die Wicklung als einlagige Wicklung einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist, liegt diese Wärmeleitfolie auf einer ebenen Fläche dieser Rechteckform der Wicklung an und wird von dem ebenen Kühlelement flächenschlüssig abgedeckt. Such an inductive component is designed as a throttle with a arranged on a magnetizable magnetic core winding, for example, from the DE 10 2011 082 045 A1 generic known. For efficient cooling of this known throttle, a flat cooling element is provided which is thermally coupled to the surface of the winding facing away from the magnetic core and for this purpose, a heat-conducting electrical insulator in the form of an electrically insulating heat-conducting foil is provided between this cooling element and the winding. Since the winding has a rectangular cross-section as a single-layer winding, this heat-conducting foil rests on a flat surface of this rectangular shape of the winding and is covered by the plane cooling element in a surface-locking manner.

Des Weiteren ist aus der EP 1 501 106 B1 eine Drossel mit einem segmentierten Magnetkern bekannt, welche mit einem Kühlkörper versehen werden kann, um eine möglichst große Leistungsdichte zu verwirklichen. Sowohl die Wicklung als auch der Magnetkern dieser bekannten Drossel bietet genügend „Angriffsfläche“ für einen passiven Kühlkörper. Furthermore, from the EP 1 501 106 B1 a choke with a segmented magnetic core is known, which can be provided with a heat sink in order to realize the highest possible power density. Both the winding and the magnetic core of this known throttle provides enough "attack surface" for a passive heat sink.

Des Weiteren beschreibt die EP 1 772 877 B1 ein induktives Bauteil, bei welchem flexible Isolierfolien, in die wärmeleitende keramische oder Quarzmehl enthaltende Füllstoffe eingearbeitet sind, vorgesehen werden. Allerdings ist dort lediglich vorgesehen, die Wärmefolien zwischen Primär- und Sekundärwicklung und anderen Wicklungen oder zwischen metallischen Innen- und Außenteilen des induktiven Bauteils anzuordnen. Furthermore, the describes EP 1 772 877 B1 an inductive component in which flexible insulating films, in which heat-conductive ceramic or quartz powder-containing fillers are incorporated, are provided. However, there is only provided there to arrange the heat sheets between the primary and secondary windings and other windings or between metallic inner and outer parts of the inductive component.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein induktives Bauteil der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem eine gegenüber dem Stand der Technik deutlich verbesserte Wärmeabfuhr erzielt wird. The invention has for its object to provide an inductive component of the type mentioned, in which over the prior art significantly improved heat dissipation is achieved.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein induktives Bauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. This object is achieved by an inductive component having the features of patent claim 1.

Ein solches induktives Bauteil mit wenigstens einer Wicklung, wobei die Wicklung über einen wärmeleitenden Isolator mit einem Kühlelement wärmegekoppelt ist, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass

– der Isolator mantelförmig die wenigstens eine Wicklung mindestens teilweise flächenschlüssig umschließend ausgebildet ist, und
– das Kühlelement als die wenigstens eine Wicklung aufnehmendes Gehäuse mit einem Innenraum ausgebildet ist, wobei die Innenkontur des Innenraums des Gehäuses der Außenkontur des Isolators angepasst ist.

Such an inductive component with at least one winding, wherein the winding is thermally coupled to a cooling element via a thermally conductive insulator, is characterized according to the invention in that

- The insulator shell-shaped, the at least one winding is at least partially formed surface-locking enclosing, and
- The cooling element is formed as the housing receiving at least one winding with an interior space, wherein the inner contour of the interior of the housing is adapted to the outer contour of the insulator.

Da die Mantelfläche der Wicklung mindestens teilweise, vorzugsweise völlig flächenschlüssig von dem Isolator umgeben wird und dieser Isolator seinerseits ebenso flächenschlüssig in Kontakt mit dem Gehäuse steht, wird eine große Wärmekontaktfläche zwischen der Wicklung und dem als Kühlelement ausgebildeten Gehäuse erreicht, wodurch eine sehr hohe Kühlleistung realisiert wird. Gleichzeitig wird durch eine solche Anordnung der Bauraum des induktiven Bauteils minimiert. Since the lateral surface of the winding is at least partially, preferably completely frictionally surrounded by the insulator and this insulator in turn also surface-locking in contact with the housing, a large thermal contact surface between the winding and the housing formed as a cooling element is achieved, thereby realizing a very high cooling performance becomes. At the same time, the installation space of the inductive component is minimized by such an arrangement.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Isolator rohrförmig, insbesondere als Wärmeleitrohr ausgebildet, wodurch ein hoher Wärmefluss aus der Wicklung über dieses Wärmeleitrohr in das Gehäuse zu Stande kommt. Der Isolator kann aber auch aus einer oder mehreren Schalen bzw. Schalenelementen gebildet sein. In one embodiment of the invention, the insulator is tubular, in particular designed as a heat pipe, whereby a high heat flow from the winding via this heat pipe into the housing comes to conditions. The insulator can also be formed from one or more shells or shell elements.

Alternativ ist gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Isolator als um die wenigstens eine Wicklung aus einer Wärmeleitfolie angelegter Wickel ausgebildet ist. Der Vorteil der Verwendung einer Wärmeleitfolie besteht darin, dass diese beim Umwickeln der Wicklung zur Herstellung des Wickels sich gut an die Oberflächenstruktur der Wicklung anpasst und dadurch ein niedriger Wärmeübergangswiderstand zwischen der Wicklung und dem aus der Wärmeleitfolie hergestellten Wickel realisiert wird. Weiterhin ist es möglich, dass der wärmeleitende Isolator als vorgebogenes Element ausgebildet ist. Alternatively, it is provided according to another advantageous embodiment of the invention that the insulator is designed as wound around the at least one winding of a heat conducting foil winding. The advantage of using a heat-conducting foil is that it is well adapted to the surface structure of the winding when the winding is wound to produce the coil, thereby realizing a low heat transfer resistance between the coil and the coil made of the heat-conducting foil. Furthermore, it is possible that the thermally conductive insulator is formed as a pre-bent element.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Gehäuse außenseitig mit Kühlrippen ausgebildet. Damit wird die Wärmeabfuhr aus der Wicklung wesentlich verbessert, da das Gehäuse mit diesen Kühlrippen als Kühlkörper wirkt. Solche Rippen können aber auch oder zusätzlich im Inneren des Gehäuses vorgesehen sein. According to a further embodiment of the invention, the housing is formed on the outside with cooling fins. Thus, the heat dissipation from the winding is substantially improved, since the housing acts with these cooling fins as a heat sink. Such ribs may also or additionally be provided inside the housing.

Ferner ist in vorteilhafter Weise das Gehäuse erfindungsgemäß wenigstens mit zwei, jeweils Schnittstellenflächen aufweisende Gehäuseteile ausgebildet, wobei diese Gehäuseteile mit den Schnittstellenflächen derart ausgebildet sind, dass der Isolator zwischen der wenigstens einen Wicklung und den über die Schnittstellenflächen verbundenen Gehäuseteile, insbesondere verschraubt, verpresst wird. Durch diese Verpressung des Isolators zwischen der Wicklung und dem Gehäuse wird eine weitere Verbesserung der Wärmeabfuhr über das Gehäuse erreicht. Furthermore, the housing according to the invention is advantageously formed with at least two, each interface surfaces having housing parts, these housing parts are formed with the interface surfaces such that the insulator between the at least one winding and the connected via the interface surfaces housing parts, in particular screwed, is pressed. By this compression of the insulator between the winding and the housing is another Improved heat dissipation through the housing achieved.

Vorteilhafterweise ist weiterbildungsgemäß die wenigstens eine Wicklung zylinderförmig und im Querschnitt gesehen kreisförmig, oval, stadionsförmig oder annähernd vier- oder mehreckig ausgebildet, die sich somit in bekannterweise einfach herstellen lässt. Advantageously, according to the further development, the at least one winding has a cylindrical shape and is circular, oval, stadion-shaped or approximately four- or polygonal in cross-section, which can thus be manufactured in a manner known per se.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die wenigstens eine Wicklung auf einem Isolationsrohr als Spulenkörper gewickelt. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn weiterbildungsgemäß die eine Wicklung auf einem Magnetkern angeordnet ist. Dieses Isolationsrohr kann ebenfalls aus einem wärmeleitenden Material gebildet sein. According to a further embodiment of the invention, the at least one winding is wound on an insulating tube as a bobbin. This is particularly useful when further development according to the one winding is arranged on a magnetic core. This insulating tube may also be formed of a thermally conductive material.

Ein solcher Magnetkern kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung als Ferritkern, Pulverkern, geblechter Kern oder als aus mehreren Magnetsegmenten mit dazwischenliegenden Isolationselementen bestehender Magnetkern ausgebildet sein. Eine Kombination aus diesen Materialien ist ebenfalls möglich. Such a magnetic core may be formed according to an embodiment of the invention as a ferrite core, dust core, core corrugated or as consisting of several magnetic segments with intermediate insulating elements existing magnetic core. A combination of these materials is also possible.

Die erwähnte, wenigstens eine Wicklung kann bekanntermaßen aus einem Flachdraht, einem Bandwickel, Runddraht oder einer HF-Litze gebildet sein. The mentioned, at least one winding can be known to be formed from a flat wire, a tape roll, round wire or an HF strand.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Isolator an einem oder beiden Enden der wenigstens einen Wicklung – in Axialrichtung der Wicklung gesehen – übersteht. Hierdurch können notwendige Luft- und Kriechstrecken zum Gehäuse des induktiven Bauteils sicher eingehalten werden. Dabei ist es zweckmäßig, dass diese Abstände durch geeignetes Vergießmaterial ausgefüllt sind. A further embodiment of the invention provides that the insulator protrudes at one or both ends of the at least one winding, viewed in the axial direction of the winding. As a result, necessary clearance and creepage distances to the housing of the inductive component can be safely met. It is expedient that these distances are filled by suitable potting material.

In einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen dem wärmeleitenden Isolator und dem Kühlelement ein weiteres Isolationselement, insbesondere eine Isolationsfolie angeordnet ist. Dies verbessert weiter die Durchschlagsfestigkeit des induktiven Bauteils. In another embodiment of the invention it is provided that between the thermally conductive insulator and the cooling element, a further insulating element, in particular an insulating film is arranged. This further improves the dielectric strength of the inductive component.

Der wärmeleitende Isolator besteht vorzugsweise aus einem Silikon und Polyurethan mit Keramik- und/oder Quarzfüllung und weist hierfür vorzugsweise eine Shorehärte im Bereich von etwa 70 bis 80 auf. Als wärmeleitender Isolator kann auch eine thermisch leitende Silikon- oder Polyurethanfolie eingesetzt sein. The thermally conductive insulator is preferably made of a silicone and polyurethane with ceramic and / or quartz filling and preferably has a Shore hardness in the range of about 70 to 80 for this purpose. As thermally conductive insulator can also be used a thermally conductive silicone or polyurethane film.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen: The invention will now be described in detail by means of an embodiment with reference to the accompanying figures. Show it:

1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Drossel als induktives Bauteil gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, 1 an exploded perspective view of a throttle as an inductive component according to an embodiment of the invention,

2 eine Darstellung des induktiven Bauteils gemäß 1 im zusammengebauten Zustand, 2 a representation of the inductive component according to 1 in assembled condition,

3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines induktiven Bauteils in perspektivischer Explosionsdarstellung mit schalenförmig ausgebildeten, wärmeleitenden Isolatoren, 3 A second embodiment of an inductive component in an exploded perspective view with cup-shaped, heat-conducting insulators,

4 eine Schnittdarstellung des induktiven Bauteils von 3 entlang der dort eingezeichneten Schnittebene, 4 a sectional view of the inductive component of 3 along the cutting plane marked there,

5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines induktiven Bauteils in perspektivischer Explosionsdarstellung mit einer zweilagigen Wicklung, und 5 a further embodiment of an inductive component in an exploded perspective view with a two-layer winding, and

6 eine Schnittdarstellung des induktiven Bauteils von 5 entlang der dort eingezeichneten Schnittebene. 6 a sectional view of the inductive component of 5 along the section plane marked there.

In den nachfolgenden Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen Teile mit gleicher Bedeutung, sofern nicht andersweitig angegeben. In the following figures, like reference characters designate parts having the same meaning, unless otherwise indicated.

Das induktive Bauelemente 1 nach 1 stellt in einer Explosionsdarstellung eine Drossel mit zwei jeweils auf einem Magnetkern 6.1 und 6.2 angeordneten Wicklungen 2.1 und 2.2 dar, die ihrerseits jeweils auf einem Isolationsrohr 5.1 und 5.2 als Spulenkörper gewickelt sind. Die 2 zeigt diese Drossel 1 im zusammengebauten Zustand. The inductive components 1 to 1 represents in an exploded view a throttle with two each on a magnetic core 6.1 and 6.2 arranged windings 2.1 and 2.2 in turn, each on an insulating tube 5.1 and 5.2 are wound as bobbin. The 2 shows this throttle 1 in the assembled state.

Auf den Wicklungen 2.1 und 2.2 ist jeweils ein hohlzylinderförmiger Isolator 4.1 und 4.2 angeordnet, wobei die inneren Mantelflächen diese beiden Isolatoren 4.1 und 4.2 an die äußere Kontur, d.h. an die Mantelflächen der beiden Wicklungen 2.1 und 2.2 flächenschlüssig angepasst sind und vorzugsweise dort aufliegen. On the windings 2.1 and 2.2 each is a hollow cylindrical insulator 4.1 and 4.2 arranged, wherein the inner lateral surfaces these two insulators 4.1 and 4.2 to the outer contour, ie to the lateral surfaces of the two windings 2.1 and 2.2 are surface-adapted and preferably rest there.

So können diese beiden Isolatoren 4.1 und 4.2 jeweils als Wärmeleitrohr auf die beiden Wicklungen 2.1 und 2.2 aufgeschoben werden. So can these two insulators 4.1 and 4.2 each as a heat pipe on the two windings 2.1 and 2.2 be deferred.

Alternativ wird für die beiden Isolatoren 4.1 und 4.2 eine Wärmeleitfolie verwendet, die direkt jeweils auf die beiden Wicklungen 2.1 und 2.2 unter Bildung eines Wickels aufgewickelt wird. Alternatively, for the two insulators 4.1 and 4.2 a heat conducting foil is used, each directly on the two windings 2.1 and 2.2 is wound up to form a roll.

Als Kühlelement für diese Drossel 1 dient ein aus zwei Gehäuseteilen 3.1 und 3.2 zusammengesetztes Gehäuse 3, welches aus einem Gehäuseunterteil 3.1 und einem Gehäuseoberteil 3.2 besteht. Die beiden Gehäuseteile 3.1 und 3.2 weisen jeweils Schnittstellenflächen 3.5 bzw. 3.6 auf, über die die beiden Gehäuseteile 3.1 und 3.2 zusammengefügt und mittels Schraubenverbindungen 7 miteinander verschraubt werden. In diesem Zustand verfügt das Gehäuse 3 jeweils zwei zylinderförmige Innenräume, die von einem Innenraum 3.11 bzw. 3.12 des Gehäuseunterteils 3.1 zusammen mit einem Innenraum 3.21 bzw. 3.22 des Gehäuseoberteils 3.2 gebildet werden. As a cooling element for this throttle 1 serves one of two housing parts 3.1 and 3.2 assembled housing 3 , which consists of a housing lower part 3.1 and an upper housing part 3.2 consists. The two housing parts 3.1 and 3.2 each have interface surfaces 3.5 respectively. 3.6 on, over which the two housing parts 3.1 and 3.2 together and by means of screw connections 7 be bolted together. In this state, the housing has 3 two cylindrical interiors, each from an interior space 3.11 respectively. 3.12 of the housing base 3.1 along with an interior 3.21 respectively. 3.22 of the upper housing part 3.2 be formed.

Die Innenkontur dieser beiden zylinderförmigen Innenräume entspricht der zylinderförmigen Außenkontur der beiden Isolatoren 4.1 und 4.2, so dass die inneren Mantelflächen der beiden Innenräume der Gehäuseteile 3.1 und 3.2 auf den Mantelflächen der beiden Wicklungen 2.1 und 2.2 flächenschlüssig anliegen, diese also zylinderförmig berühren. The inner contour of these two cylindrical inner spaces corresponds to the cylindrical outer contour of the two insulators 4.1 and 4.2 , so that the inner lateral surfaces of the two interiors of the housing parts 3.1 and 3.2 on the lateral surfaces of the two windings 2.1 and 2.2 lie surface-locked, so they touch cylindrical.

Die Verschraubung der beiden Gehäuseteile 3.1 und 3.2 erfolgt über an dem Gehäuseoberteil 3.2 angeformten Flansche 3.7, die auf den Schnittstellenflächen 3.5 des Gehäuseunterteils 3.1 aufliegen, so dass die beiden Isolatoren 4.1 und 4.2 zwischen den beiden Wicklungen 2.1 und 2.2 und den beiden Gehäuseteilen 3.1 und 3.2 verpresst werden. Hierdurch wird die Wärmeleitung zwischen den beiden Wicklungen 2.1 und 2.2 und dem Gehäuse 3 verbessert. Eine verbesserte Kühlung der Drossel 1 wird auch dadurch erreicht, dass sowohl das Gehäuseunterteil 3.1 als auch das Gehäuseoberteil 3.2 mit Kühlflächen 3.3 bzw. 3.4 ausgestattet ist. Diese Kühlflächen 3.3, 3.4 können Kühlrippen aufweisen. Damit übernimmt dieses Gehäuse 3 auch die Funktion eines Kühlkörpers. The screw connection of the two housing parts 3.1 and 3.2 via over on the upper housing part 3.2 molded flanges 3.7 on the interface surfaces 3.5 of the housing base 3.1 rest, leaving the two insulators 4.1 and 4.2 between the two windings 2.1 and 2.2 and the two housing parts 3.1 and 3.2 be pressed. As a result, the heat conduction between the two windings 2.1 and 2.2 and the housing 3 improved. An improved cooling of the throttle 1 is also achieved in that both the lower housing part 3.1 as well as the upper housing part 3.2 with cooling surfaces 03.03 respectively. 3.4 Is provided. These cooling surfaces 03.03 . 3.4 may have cooling fins. This takes over this case 3 also the function of a heat sink.

Gemäß 1 weist die Drossel 1 zwei die beiden Magnetkerne 6.1 und 6.2 verbindende weichmagnetische Joche 8.1 und 8.2 auf. Diese beiden Joche 8.1 und 8.2 werden jeweils von einem Isolationskasten 9.1 und 9.2 aufgenommen, wobei diese beiden Isolationskästen 9.1 und 9.2 jeweils an einer Stirnseite des Gehäuses 3 angeordnet und mit demselben verbunden sind. Stirnseitig wird die Drossel 1 jeweils mittels eines Installationsdeckels 10.1 und 10.2 abgeschlossen, indem mit Fixierschrauben 11.1 und 11.2 die Installationsdeckel 10.1 und 10.2 zusammen mit den Isolationskästen 9.1 und 9.2 mit dem Gehäuse 3 verschraubt werden. According to 1 has the throttle 1 two the two magnetic cores 6.1 and 6.2 connecting soft magnetic yokes 8.1 and 8.2 on. These two yokes 8.1 and 8.2 are each from an isolation box 9.1 and 9.2 taken, these two isolation boxes 9.1 and 9.2 each at an end face of the housing 3 are arranged and connected to the same. The front side becomes the throttle 1 each by means of an installation cover 10.1 and 10.2 completed by using fixing screws 11.1 and 11.2 the installation covers 10.1 and 10.2 together with the isolation boxes 9.1 and 9.2 with the housing 3 be screwed.

Als Magnetkerne 6.1 und 6.2 können Ferritkerne verwendet werden. Alternativ können segmentierte Magnetkerne 6.1 und 6.2 eingesetzt werden, die jeweils aus mittels Isolationselementen 6.12 bzw. 6.22 voneinander isolierten Magnetsegmenten 6.11 bzw. 6.21 zusammengesetzt sind. Anstelle oder zusätzlich an diesen Isolationssegmenten 6.12, 6.11 können auch Permanentmagnetsegmente eingesetzt werden. Neben Ferritkernen können auch Pulverkerne, geblechte Kerne oder eine Kombination aus diesen Kernen eingesetzt werden. As magnetic cores 6.1 and 6.2 ferrite cores can be used. Alternatively, segmented magnetic cores 6.1 and 6.2 are used, each by means of insulation elements 6.12 respectively. 6.22 isolated magnetic segments 6.11 respectively. 6.21 are composed. Instead or in addition to these isolation segments 6.12 . 6.11 It is also possible to use permanent magnet segments. In addition to ferrite cores also powder cores, cores or a combination of these cores can be used.

In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines induktiven Bauteils nach der Erfindung dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel ähnelt weitgehend dem induktiven Bauteil von 1. Allerdings sind die in 1 eingesetzten, rohrförmig ausgebildeten, wärmeleitenden Isolatoren 4.1, 4.2 jetzt durch wärmeleitende Isolatoren 4.3, 4.4, 4.5, 4.6 ersetzt, die schalenförmig ausgebildet sind, und wie die Schnittdarstellung von 4 zeigt, jeweils nur den oberen Bereich und unteren Bereich der Wicklungen 2.1, 2.2 umschließen und dort aufliegen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel umgreift jeder der schalenförmigen Isolatoren 4.3, 4.4, 4.5 und 4.6 eine Wicklung 2.1, 2.2 um etwa 90°. Andere Winkel können selbstverständlich ebenfalls vorgesehen werden, z. B. 60° bis 120°. In 3 is shown a further embodiment of an inductive component according to the invention. This embodiment is largely similar to the inductive component of 1 , However, the in 1 used, tubular, thermally conductive insulators 4.1 . 4.2 now with thermally conductive insulators 4.3 . 4.4 . 4.5 . 4.6 replaced, which are cup-shaped, and as the sectional view of 4 shows, only the upper area and lower area of the windings 2.1 . 2.2 enclose and rest there. In the illustrated embodiment, each of the cup-shaped insulators surrounds 4.3 . 4.4 . 4.5 and 4.6 a winding 2.1 . 2.2 about 90 °. Of course, other angles can also be provided, e.g. B. 60 ° to 120 °.

Wie besonders gut aus der Schnittdarstellung von 4 ersichtlich, sind aber die schalenförmig ausgebildeten Isolatoren 4.3, 4.4, 4.5 und 4.6 wiederum zwischen dem Gehäuse 3.1 bzw. 2 und der Wicklung 2.1 und der Wicklung 2.2 und dem Gehäuseteil 3.1 und 3.2 eingesetzt und vorzugsweise über die oben bereits erwähnte Schraubverbindung verpresst platziert. Ein sich übriger, bildender Freiraum zwischen den Gehäusekomponenten 3.1, 3.2 und den Wicklungen 2.1, 2.2 bzw. den erwähnten schalenförmigen Isolatoren 4.3, 4.4, 4.5 und 4.6 ist zweckmäßigerweise mit einem geeigneten Material, vorzugsweise ein Gießharz, ausgegossen. Dieses Material ist in der Schnittdarstellung von 4 mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet. Dieses Material ist vorzugsweise auch als wärmeleitendes Material gestaltet. How particularly good from the sectional view of 4 can be seen, but are the cup-shaped insulators 4.3 . 4.4 . 4.5 and 4.6 again between the case 3.1 respectively. 2 and the winding 2.1 and the winding 2.2 and the housing part 3.1 and 3.2 used and preferably pressed over the above-mentioned screw pressed compound. A remaining, free space between the housing components 3.1 . 3.2 and the windings 2.1 . 2.2 or the aforementioned cup-shaped insulators 4.3 . 4.4 . 4.5 and 4.6 is expediently with a suitable material, preferably a casting resin, poured out. This material is in the sectional view of 4 with the reference number 20 designated. This material is preferably designed as a thermally conductive material.

In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines induktiven Bauteils nach der Erfindung dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den vorgenannten Ausführungsbeispielen insbesondere dadurch, dass hier eine zweilagige Wicklung der Drossel vorgesehen ist. Hierfür sind die bereits beschriebenen beiden Wicklungen 2.1, 2.2 vorgesehen innerhalb der sich eine zweite Lage von Wicklungen in Form der Wicklungen 2.3 und 2.4 befindet. Die Wicklung 2.3 befindet sich innerhalb der Wicklung 2.1. Die Wicklung 2.4 befindet sich innerhalb der Wicklung 2.2. Die Wicklungen 2.3 und 2.4 sind auf die Isolationsrohre 5.1 und 5.2 aufgewickelt. Diese Isolationsrohre 5.1 und 5.2 können vorliegend, aber auch in den zuvor genannten Ausführungsbeispielen, ebenfalls als wärmeleitende Isolationsrohre ausgebildet sein. In 5 is shown a further embodiment of an inductive component according to the invention. This embodiment differs from the aforementioned embodiments in particular in that here a two-layer winding of the throttle is provided. For this purpose, the already described two windings 2.1 . 2.2 provided within a second layer of windings in the form of windings 2.3 and 2.4 located. The winding 2.3 is inside the winding 2.1 , The winding 2.4 is inside the winding 2.2 , The windings 2.3 and 2.4 are on the insulation pipes 5.1 and 5.2 wound. These insulation pipes 5.1 and 5.2 can be present, but also in the aforementioned embodiments, also be formed as a heat-conducting insulation tubes.

Um die beiden Wicklungen 2.1, 2.2 ist wiederum ein rohrförmiger, wärmeleitender Isolator 4.7, 4.8 angeordnet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den beiden Isolatoren 4.7 und 4.8 um gewölbte, vorgefertigte Isolationselemente aus wärmeleitendem Material, wobei sich entlang der Längserstreckung dieser rohrförmigen Isolatoren 4.7, 4.8 Wandungs-abschnitte über die gesamte Länge der Isolatoren 4.7, 4.8 etwas überlappen. Dieser überlappende Bereich ist für den Isolator 4.8 mit dem Bezugszeichen 4.81 markiert. To the two windings 2.1 . 2.2 is again a tubular, thermally conductive insulator 4.7 . 4.8 arranged. In the embodiment shown, the two insulators are 4.7 and 4.8 around arched, prefabricated insulation elements made of thermally conductive material, being along the longitudinal extent of these tubular insulators 4.7 . 4.8 Wall sections over the entire length of the insulators 4.7 . 4.8 overlap a bit. This overlapping area is for the insulator 4.8 with the reference number 4.81 marked.

Zwischen den Wicklungen 2.1 und 2.3 ist ein ähnlich aufgebauter, rohrförmiger Isolator 4.9 platziert. Ähnliches gilt für die Wicklungen 2.2 und 2.4. Dort befindet sich ebenfalls zwischengelegt ein rohrförmiger Isolator 4.10. Der überlappende Bereich ist mit dem Bezugszeichen 4.101 gekennzeichnet. Between the windings 2.1 and 2.3 is a similarly constructed, tubular insulator 4.9 placed. The same applies to the windings 2.2 and 2.4 , There is also interposed a tubular insulator 4.10 , The overlapping area is denoted by the reference numeral 4101 characterized.

In 6 ist die Schnittdarstellung entlang der in 5 gezeigten Schnittebene dargestellt. Die bereits bekannten Bezugszeichen sind auch dort verwendet. Es ist besonders gut wiederum ersichtlich, dass die Gehäuseteile 3.1, 3.2 flächenschlüssig mit ihren Innenwandungen gegen die Isolatoren 4.7, 4.8 berührend angeordnet sind, um einen guten Wärmeabfluss zu erreichen. In 6 is the sectional view along the in 5 shown cutting plane shown. The already known reference numerals are also used there. It is particularly good turn to see that the housing parts 3.1 . 3.2 surface-locked with their inner walls against the insulators 4.7 . 4.8 are arranged touching to achieve a good heat transfer.

Obwohl in 5 und 6 nur zwei koaxial zueinander angeordnete Wickel 2.1, 2.2 bzw. 2.3, 2.4 dargestellt sind, kann das dort dargestellte Prinzip ohne Weiteres auf noch mehr ineinander angeordnete Wickel angewendet werden, z. B. drei, vier oder noch mehr. Although in 5 and 6 only two coaxially arranged winding 2.1 . 2.2 respectively. 2.3 . 2.4 are shown, the principle shown there can readily be applied to even more nested winding, z. For example, three, four, or more.

Anzumerken ist in diesem Zusammenhang noch, dass es zweckmäßig ist, dass die Isolatoren 4.1...4.10 auch – in Axialrichtung der Wicklungen 2.1, 2.2 bzw. 2.3, 2.4 gesehen – über die Enden der Wicklungen etwas hinausstehen können. Dies erhöht die erforderlichen Luft- und Kriechstrecken und damit letztlich die Durchlauffestigkeit des induktiven Bauteils. It should be noted in this context that it is expedient that the insulators 4.1 ... 4.10 also - in the axial direction of the windings 2.1 . 2.2 respectively. 2.3 . 2.4 Seen - over the ends of the windings can stand out something. This increases the required clearances and creepage distances and thus ultimately the flow resistance of the inductive component.

Als Material für die wärmeleitenden Isolatoren 4.1...4.10 kann beispielsweise Silikon oder Polyurethan mit Keramikfüllung oder Quarzfüllung eingesetzt werden. Dabei soll dieses Material eine Shorehärte im Bereich von etwa 70 bis 80 aufweisen. Besonders günstig ist es, wenn dieses Material eine thermische Leitfähigkeit von etwa größer gleich 1,5 W/mK hat. Der wärmeleitende Isolator kann beispielsweise eine entsprechend ausgebildete thermisch leitfähige Silikon- oder Polyurethanfolie sein. Eine solche Folie muss gewickelt werden. Es bietet sich auch an, um den Biegevorgang zu vermeiden, ein entsprechend vorgeformtes Element als Isolator zur Verfügung zu stellen. As material for the thermally conductive insulators 4.1 ... 4.10 For example, silicone or polyurethane with ceramic filling or quartz filling can be used. In this case, this material should have a Shore hardness in the range of about 70 to 80. It is particularly favorable if this material has a thermal conductivity of approximately greater than or equal to 1.5 W / mK. The thermally conductive insulator may be, for example, a suitably formed thermally conductive silicone or polyurethane film. Such a film must be wound. It is also advisable, in order to avoid the bending process, to provide a correspondingly preformed element as an insulator.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Induktives Bauteil, Drossel Inductive component, choke
2.1 2.1: Wicklung der Drossel 1 Winding the throttle 1
2.2 2.2: Wicklung der Drossel 1 Winding the throttle 1
3 3: Kühlelement, Gehäuse Cooling element, housing
3.1 3.1: Gehäuseteil, Gehäuseunterteil des Gehäuses 1 Housing part, housing lower part of the housing 1
3.11 3.11: Innenraum des Gehäuseunterteils 3.1 Interior of the housing base 3.1
3.12 3.12: Innenraum des Gehäuseunterteils 3.1 Interior of the housing base 3.1
3.2 3.2: Gehäuseteil, Gehäuseoberteil des Gehäuses 1 Housing part, housing upper part of the housing 1
3.21 3.21: Innenraum des Gehäuseoberteils des Gehäuses 1 Interior of the upper housing part of the housing 1
3.22 3.22: Innenraum des Gehäuseoberteils des Gehäuses 1 Interior of the upper housing part of the housing 1
3.3 3.3: Kühlfläche des Gehäuseunterteils 3.1 Cooling surface of the housing base 3.1
3.4 3.4: Kühlfläche des Gehäuseoberteils 3.2 Cooling surface of the upper housing part 3.2
3.5 3.5: Schnittstellenfläche des Gehäuseunterteils 3.1 Interface surface of the housing base 3.1
3.6 3.6: Schnittstellenfläche des Gehäuseoberteils 3.2 Interface surface of the upper housing part 3.2
3.7 3.7: Flansch des Gehäuseoberteils 3.2 Flange of the upper housing part 3.2
4.1 4.1: Isolator, Wärmeleitrohr, Wickel der Wicklung 2.1 Insulator, heat pipe, winding winding 2.1
4.2 4.2: Isolator, Wärmeleitrohr, Wickel der Wicklung 2.2 Insulator, heat pipe, winding winding 2.2
5.1 5.1: Isolationsrohr der Wicklung 2.1 Insulation tube of the winding 2.1
5.2 5.2: Situationsrohr der Wicklung 2.2 Situation tube of the winding 2.2
6.1 6.1: Magnetkern der Wicklung 2.1 Magnetic core of the winding 2.1
6.11 6.11: Magnetsegment des Magnetkernes 6.1 Magnetic segment of the magnetic core 6.1
6.12 6.12: Isolationselement des Magnetkernes 6.1 Insulation element of the magnetic core 6.1
6.2 6.2: Magnetkern der Wicklung 2.2. Magnetic core of the winding 2.2 ,
6.21 6.21: Magnetsegment des Magnetkernes 6.2 Magnetic segment of the magnetic core 6.2
6.22 6.22: Isolationselement des Magnetkernes 6.2 Insulation element of the magnetic core 6.2
7 S7 p: chraubverbindung chraubverbindung
8.1 8.1: Joch der Magnetkerne 6.1 und 6.2 Yoke of the magnetic cores 6.1 and 6.2
8.2 8.2: Joch der Magnetkerne 6.1 und 6.2 Yoke of the magnetic cores 6.1 and 6.2
9.1 9.1: Isolationskasten der Drossel 1 Isolation box of ballast 1
9.2 9.2: Isolationskasten der Drossel 1 Isolation box of ballast 1
10.1 10.1: Isolationsdeckel der Drossel 1 Insulation cover of the throttle 1
10.2 10.2: Isolationsdeckel der Drossel 1 Insulation cover of the throttle 1
11.1 11.1: Fixierschrauben fixing screws
11.2 11.2: Fixierschrauben fixing screws
20 20: Material, Gießharz Material, casting resin

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011082045 A1 [0002] DE 102011082045 A1 [0002]
EP 1501106 B1 [0003] EP 1501106 B1 [0003]
EP 1772877 B1 [0004] EP 1772877 B1 [0004]

Claims

Induktives Bauteil (1) mit wenigstens einer Wicklung (2.1, 2.2), wobei die Wicklung (2.1, 2.2) über einen wärmeleitenden Isolator (4.1, 4.2) mit einem Kühlelement (3) wärmegekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass – der Isolator (4.1, 4.2) mantelförmig die wenigstens eine Wicklung (2.1, 2.2) mindestens teilweise flächenschlüssig umschließend ausgebildet ist, und – das Kühlelement als die wenigstens eine Wicklung (2.1, 2.2) aufnehmendes Gehäuse (3) mit einem Innenraum (3.11, 3.12, 3.21, 3.22) ausgebildet ist, wobei die Innenkontur des Innenraums (3.11, 3.12, 3.21, 3.22) des Gehäuses (3) der Außenkontur des Isolators (4.1, 4.2) angepasst ist. Inductive component ( 1 ) with at least one winding ( 2.1 . 2.2 ), wherein the winding ( 2.1 . 2.2 ) via a thermally conductive insulator ( 4.1 . 4.2 ) with a cooling element ( 3 ) is heat coupled, characterized in that - the insulator ( 4.1 . 4.2 ) jacket-shaped the at least one winding ( 2.1 . 2.2 ) is formed enclosing at least partially surface-closed, and - the cooling element as the at least one winding ( 2.1 . 2.2 ) receiving housing ( 3 ) with an interior ( 3.11 . 3.12 . 3.21 . 3.22 ), wherein the inner contour of the interior ( 3.11 . 3.12 . 3.21 . 3.22 ) of the housing ( 3 ) of the outer contour of the insulator ( 4.1 . 4.2 ) is adjusted.

Induktives Bauteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolator rohrförmig, insbesondere als Wärmeleitrohr (4.1, 4.2) ausgebildet ist. Inductive component ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the insulator tubular, in particular as a heat pipe ( 4.1 . 4.2 ) is trained.

Induktives Bauteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolator als um die wenigstens eine Wicklung (2.1, 2.2) aus einer Wärmeleitfolie angelegter Wickel (4.1, 4.2) ausgebildet ist. Inductive component ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the insulator than at least one winding ( 2.1 . 2.2 ) winding made of a thermally conductive foil ( 4.1 . 4.2 ) is trained.

Induktives Bauteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolator (4) als Schale (4,3, 4.4, 4.5, 4.6) ausgebildet ist. Inductive component ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the insulator ( 4 ) as a shell ( 4.3 . 4.4 . 4.5 . 4.6 ) is trained.

Induktives Bauteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolator (4.1, 4.2) als gewölbtes, vorgefertigtes Element (4.7, 4.8) ausgebildet ist. Inductive component ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the insulator ( 4.1 . 4.2 ) as a domed, prefabricated element ( 4.7 . 4.8 ) is trained.

Induktives Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) außenseitig mit Kühlrippen (3.3, 3.4) ausgebildet ist. Inductive component ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 3 ) on the outside with cooling fins ( 03.03 . 3.4 ) is trained.

Induktives Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das Gehäuse (3) wenigstens mit zwei, jeweils Schnittstellenflächen (3.5, 3.6) aufweisende Gehäuseteile (3.1, 3.2) ausgebildet ist, und – die Gehäuseteile (3.1, 3.2) mit den Schnittstellenflächen (3.5, 3.6) derart ausgebildet sind, dass der Isolator (4.1, 4.2) zwischen der wenigstens einen Wicklung (2.1, 2.2) und den über die Schnittstellenflächen (3.5, 3.6) verbundenen Gehäuseteile (3.1, 3.2) verpresst, insbesondere verschraubt wird. Inductive component ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that - the housing ( 3 ) at least with two, respectively interface surfaces ( 3.5 . 3.6 ) housing parts ( 3.1 . 3.2 ), and - the housing parts ( 3.1 . 3.2 ) with the interface surfaces ( 3.5 . 3.6 ) are formed such that the insulator ( 4.1 . 4.2 ) between the at least one winding ( 2.1 . 2.2 ) and via the interface surfaces ( 3.5 . 3.6 ) associated housing parts ( 3.1 . 3.2 ) is pressed, in particular screwed.

Induktives Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Wicklung (2.1, 2.2) insbesondere als Flachdraht, Bandwicklung, Runddraht oder HF-Litze vorzugsweise zylinderförmig, oval, stadionförmig oder mehreckig ausgebildet ist. Inductive component ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one winding ( 2.1 . 2.2 ) is designed in particular as a flat wire, tape winding, round wire or HF strand preferably cylindrical, oval, stadium-shaped or polygonal.

Induktives Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Wicklung (2.1, 2.2) auf einem Isolationsrohr (5.1, 5.2) gewickelt ist. Inductive component ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one winding ( 2.1 . 2.2 ) on an insulating tube ( 5.1 . 5.2 ) is wound.

Induktives Bauteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationsrohr (5.1, 5.2) aus einem wärmeleitenden Material gebildet ist. Inductive component ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the insulating tube ( 5.1 . 5.2 ) is formed of a thermally conductive material.

Induktives Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Wicklung (2.1, 2.2) auf einem Magnetkern (6.1, 6.2) angeordnet ist. Inductive component ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one winding ( 2.1 . 2.2 ) on a magnetic core ( 6.1 . 6.2 ) is arranged.

Induktives Bauteil (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern (6.1, 6.2) ein Ferritkern, Pulverkern, geblechter Kern oder eine Kombination aus diesen Kernen ist. Inductive component ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic core ( 6.1 . 6.2 ) is a ferrite core, dust core, cored core, or a combination of these cores.

Induktives Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern (6.1, 6.2) aus mehreren Magnetsegmenten (6.11, 6.21) mit dazwischenliegenden Isolationselementen (6.12, 6.22) aufgebaut ist. Inductive component ( 1 ) according to one of claims 1 to 12, characterized in that the magnetic core ( 6.1 . 6.2 ) of several magnet segments ( 6.11 . 6.21 ) with intervening insulation elements ( 6.12 . 6.22 ) is constructed.

Induktives Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolator (4.1, 4.2) an einem oder beiden Enden der wenigstens einen Wicklung (2.1, 2.2) – in Axialrichtung der Wicklung (2.1, 2.2) gesehen – übersteht. Inductive component ( 1 ) according to one of claims 1 to 13, characterized in that the insulator ( 4.1 . 4.2 ) at one or both ends of the at least one winding ( 2.1 . 2.2 ) - in the axial direction of the winding ( 2.1 . 2.2 ) - survives.

Induktives Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem wärmeleitenden Isolator (4.1, 4.2) und dem Kühlelement (3) ein weiteres Isolationselement, insbesondere eine Isolationsfolie angeordnet ist. Inductive component ( 1 ) according to one of claims 1 to 14, characterized in that between the heat-conducting insulator ( 4.1 . 4.2 ) and the cooling element ( 3 ) a further insulating element, in particular an insulating film is arranged.

Induktives Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der wärmeleitende Isolator (4.1, 4.2) als thermisch leitfähige Silikonfolie oder Polyurethanfolie ausgebildet ist. Inductive component ( 1 ) according to one of claims 1 to 15, characterized in that the thermally conductive insulator ( 4.1 . 4.2 ) is formed as a thermally conductive silicone film or polyurethane film.

Induktives Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der wärmeleitende Isolator (4.1, 4.2) aus einem Silikon oder Polyurethan mit Keramikfüllung besteht mit einer Shorehärte im Bereich von etwa 70 oder 80. Inductive component ( 1 ) according to one of claims 1 to 15, characterized in that the thermally conductive insulator ( 4.1 . 4.2 ) made of a silicone or polyurethane with ceramic filling is having a Shore hardness in the range of about 70 or 80.