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EP2751815B1 - Drossel - Google Patents

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Publication number
EP2751815B1
EP2751815B1 EP12753104.4A EP12753104A EP2751815B1 EP 2751815 B1 EP2751815 B1 EP 2751815B1 EP 12753104 A EP12753104 A EP 12753104A EP 2751815 B1 EP2751815 B1 EP 2751815B1
Authority
EP
European Patent Office
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winding
conductor
core
inductor according
inductor
Prior art date
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Active
Application number
EP12753104.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2751815A1 (de
Inventor
Dirk Schekulin
Silvia GROSS-KÄUFLER
Chriss HÄRTSCH
Thomas Bisig
Alex Itten
Piere CAVIN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schmidhauser AG
Original Assignee
Schmidhauser AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Schmidhauser AG filed Critical Schmidhauser AG
Publication of EP2751815A1 publication Critical patent/EP2751815A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2751815B1 publication Critical patent/EP2751815B1/de
Active legal-status Critical Current
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/008—Details of transformers or inductances, in general with temperature compensation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F37/00—Fixed inductances not covered by group H01F17/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/22—Cooling by heat conduction through solid or powdered fillings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/4902—Electromagnet, transformer or inductor

Definitions

  • the invention relates to a throttle.
  • Chokes are preferably used to integrate pulsed voltage signals, e.g. used in DC controllers. Significant problems with regard to losses and cooling of the winding arise in particular at high mean currents with significant current ripple.
  • Conventional windings of storage chokes are formed, for example, of layered sheet metal structures, flat wire core windings, and copper tape windings.
  • Core materials include ferrite, amorphous metal glass, nanocrystalline ribbons or metal powders.
  • a defined cooling is typically required by means of a plate through which a cooling medium flows.
  • the heat is generally produced in inductive components in a volume, so that usually complex cooling concepts are required.
  • the EP 0 883 144 A2 shows a choke coil, wherein the choke coil comprises at least one integral inductance part, which is designed as an air coil. At least one receiving part is arranged on the inductance part, which has at least one passage bore for receiving at least one core bar.
  • the DE 10 2007 036 052 A1 shows a current-compensated inductor with a plurality of current paths, each current path comprising a plurality of windings in parallel, which are wound on a common core, each winding forms a single layer around the core and the individual layers are superimposed. A cross-section of the winding conductors in the winding direction is round.
  • the US 2004/125628 A1 shows an inductive component with a magnetizable core and two windings, which are formed by respective solid conductors which enclose associated winding axes of the core, wherein the windings are formed in one layer and a respective cross section of the conductors is rectangular.
  • the US 2009/0144967 A1 shows a coil with a winding, wherein a sheet-like cooling element is thermally coupled to the winding.
  • An electrical insulator 7 is disposed between the cooling element 1 and the winding.
  • the US 4 577 175 A shows a transformer with a hollow profile tube consisting of a coil.
  • the invention has for its object to provide a throttle available that allows efficient cooling of the throttle with the least possible effort.
  • the throttle in particular in the form of a so-called memory or high-current choke, has a magnetic or magnetizable core which defines a winding axis or has a winding axis, and at least one winding, which is formed by a conductor which encloses the at least one winding axis of the core or a leg of the core, through which the at least one winding axis extends, at least partially, in particular with the smallest possible distance.
  • the at least one winding is formed in one layer, ie turns formed by the conductor only run adjacent and are not layered.
  • a cross section of the conductor in the winding direction is rectangular, in particular square.
  • the winding can be coupled very easily and with low thermal resistance, for example to a cooling surface.
  • the cross section of the particular massive winding or the solid conductor is deliberately oversized, so that an efficient heat flow within the winding is possible.
  • the throttle has a magnetic or magnetizable core, in which the heat dissipation takes place substantially via the winding thermally coupled to the core. Due to the choice of a large solid conductor or winding cross-section sufficient heat flow and thus the cooling is possible for example via a one-sided water-cooled plate.
  • the ladder is massive, i. the complete cross-section of the conductor is filled with conductor material or the conductor is completely filled within its outer dimension with conductor material.
  • the conductor is not constructed by interwoven strands, a plurality of combined individual conductors, as a waveguide or the like.
  • the at least one winding is formed from a profile tube, in particular a rectangular profile tube, which is structured to form the conductor, in particular by a material-removing machining is structured, in particular by drilling, sawing, Milling and / or spark erosion is structured.
  • the at least one winding is formed from a die-cast molding.
  • the inductor has a nominal current carrying capacity, wherein the cross section of the conductor is dimensioned such that a current carrying capacity of the conductor is greater than the rated current carrying capacity, i. the cross-section of the conductor is oversized relative to the rated current carrying capacity.
  • the winding and the core are dimensioned such that when the reactor is loaded with its rated current carrying capacity, the winding losses are greater than the core losses, so that overall efficient cooling can be ensured on account of the optimized cooling capability of the winding.
  • the conductor consists of copper or titanium, particularly preferably aluminum.
  • a planar cooling element is provided, which is thermally coupled to the winding, in particular to the side or surface of the winding facing away from the winding axis of the core.
  • a heat-conducting electrical insulator is provided, which is arranged between the cooling element and the winding.
  • the electrical insulator is preferably an electrically insulating heat conducting foil.
  • the winding forms a heat sink.
  • a distance between the winding and the core is selected such that the losses due to stray fields are minimized.
  • the winding of the above-mentioned choke can be formed from a profile tube, in particular from a rectangular profile tube, which is structured to form the conductor, in particular by material removal Machining in the form of drilling, sawing, milling and / or spark eroding the profile tube.
  • Fig. 1 shows a storage choke 1 for high currents, such as 200 amps or more, with an EI-shaped magnetizable core 2, for example of ferrite, amorphous metal glass, nanocrystalline ribbons or metal powders as core material, with a leg defining a winding axis 3, and a single-layer winding 4, which is formed by a solid conductor 5 made of aluminum with a rectangular cross section, which surrounds the winding axis 3 of the core 2 annular.
  • EI-shaped magnetizable core 2 for example of ferrite, amorphous metal glass, nanocrystalline ribbons or metal powders as core material
  • a leg defining a winding axis 3
  • a single-layer winding 4 which is formed by a solid conductor 5 made of aluminum with a rectangular cross section, which surrounds the winding axis 3 of the core 2 annular.
  • the reactor 1 has a rated current carrying capacity of nominal 200 A average current, wherein the cross section of the conductor 5 is dimensioned such that it can lead more than the nominal current.
  • the winding 4 and the core 2 are dimensioned such that at a load of the reactor 1 with the nominal current winding losses are greater than core losses, so that by means of cooling the winding 4, which can be designed much easier than a cooling of the core 2, the Heat generated during operation is easily dissipated.
  • a flat cooling element 7 is further provided, which is thermally coupled to the side facing away from the winding axis 3 of the core 2 side or surface of the winding 4, wherein between the cooling element 7 and the winding 4, a heat-conducting electrical insulator in the form of a electrically insulating heat-conducting foil 8 is provided.
  • Corresponding cooling elements may be provided on the upper side and / or the lower side of the winding 4.
  • a distance between the leg of the core 2 and the leg facing surface of the winding 4 is set so low that leakage losses are minimized.
  • the cross section of the conductor 5 is dimensioned such that at a designated operating frequency of the throttle 1 by the current displacement effective replacement area is significantly smaller than the cross section of the solid conductor 5.
  • the dominant alternating current loss component flows in the outer region of the conductor 5 and the winding 4 in the direction of the core region of the winding 4 and finally along the winding 4 for thermal sink in the form of the cooling element 7th
  • Holes 10 serve as connection elements for further, not shown circuit parts of a circuit which uses the throttle 1.
  • Fig. 2 shows for clarity an exploded view of in Fig. 1 shown throttle 1.
  • the structuring is carried out by helical milling to form the winding 4 and the conductor 5, wherein 6 individual winding segments are generated by sawing in the transverse direction of the profile tube, each form together with an associated core and the other components shown a respective coil. By drilling the terminals 10 are generated.
  • the winding 4 may alternatively be formed from a die-cast molding.
  • a massive winding 4 which has square or rectangular outer dimensions.
  • the winding 4 can be coupled very easily and with low thermal resistance to a cooling surface 7.
  • the cross section of the massive winding 4 is deliberately oversized, so that a efficient heat flow within the winding 4 is possible, ie the winding 4 is also the inner heat sink of the device. 1
  • the electrical insulation of the winding 4 against the cooling plate or the heat sink 7 is carried out with a thin heat-conducting foil 8 or ceramic material.
  • the material of the winding 4 is aluminum, copper or titanium.
  • aluminum can be used as a conductor material due to the large cross section, whereby weight and cost can be saved.
  • the reactor 1 according to the invention has a massive winding whose cross-section is dimensioned so large that a transport of the resulting heat loss to a flat heat sink 7 is possible, so that expensive cooling measures can be omitted.
  • a differently shaped core can be used, for example, a U-shaped core with two outer windings.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)
  • Fuses (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Drossel.
  • Drosseln bzw. Speicherdrosseln werden vorzugsweise zur Integration getakteter Spannungssignale z.B. in Gleichstromstellern eingesetzt. Insbesondere bei hohen mittleren Strömen mit signifikanter Stromwelligkeit ergeben sich erhebliche Probleme in Hinblick auf Verluste und Kühlung der Wicklung.
  • Herkömmliche Wicklungen von Speicherdrosseln sind beispielsweise aus geschichteten Blechkonstruktionen, Flachdrahthochkantwicklungen und Kupferbandwicklungen gebildet. Als Kernmaterialien kommen Materialien aus Ferrit, amorphem Metallglas, nanokristallinen Bänder oder Metallpulvern zu Einsatz.
  • Allen oben genannten Lösungen gemein ist das Problem einer effizienten Kühlung der Drossel. Beispielsweise ist in einem geschlossenen Gehäuse typisch eine definierte Kühlung mittels einer durch ein Kühlmedium durchströmten Platte erforderlich.
  • Die Wärme entsteht jedoch bei induktiven Bauelementen allgemein in einem Volumen, so dass in der Regel aufwendige Kühlkonzepte erforderlich sind.
  • Die EP 0 883 144 A2 zeigt eine Drosselspule, wobei die Drosselspule wenigstens ein einstückiges Induktivitätsteil umfasst, das als Luftspule ausgebildet ist. An dem Induktivitätsteil ist wenigstens ein Aufnahmeteil angeordnet, das wenigstens eine Durchgangsbohrung zur Aufnahme mindestens einer Kernstange aufweist.
  • Die DE 10 2007 036 052 A1 zeigt eine stromkompensierte Drossel mit mehreren Strompfaden, wobei jeder Strompfad mehrere parallel geschaltete Wicklungen umfasst, die auf einen gemeinsamen Kern gewickelt sind, wobei jede Wicklung eine einzelne Lage um den Kern bildet und die einzelnen Lagen übereinander liegen. Ein Querschnitt der Wicklungsleiter in Wicklungsrichtung ist rund.
  • Die US 2004/125628 A1 zeigt ein induktives Bauelement mit einem magnetisierbaren Kern und zwei Wicklungen, die durch jeweilige massive Leiter gebildet sind, der zugehörige Wicklungsachsen des Kerns umschließen, wobei die Wicklungen einlagig gebildet sind und ein jeweiliger Querschnitt der Leiter rechteckförmig ist.
  • Die US 2009/0144967 A1 zeigt eine Spule mit einer Wicklung, wobei ein flächiges Kühlelement thermisch mit der Wicklung gekoppelt ist. Ein elektrischer Isolator 7 ist zwischen dem Kühlelement 1 und der Wicklung angeordnet.
  • Die US 4 577 175 A zeigt einen Transformator mit einer aus einem hohlen Profilrohr bestehenden Spule.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drossel zur Verfügung zu stellen, die eine effiziente Kühlung der Drossel mit möglichst geringem Aufwand ermöglicht.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Drossel nach Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Drossel, insbesondere in Form einer so genannten Speicher- oder Hochstromdrossel, weist einen magnetischen bzw. magnetisierbaren Kern, der eine Wicklungsachse definiert bzw. eine Wicklungsachse aufweist, und mindestens eine Wicklung auf, die durch einen Leiter gebildet ist, der die mindestens eine Wicklungsachse des Kerns bzw. einen Schenkel des Kerns, durch den die mindestens eine Wicklungsachse verläuft, zumindest teilweise, insbesondere mit möglichst geringem Abstand, umschließt. Die mindestens eine Wicklung ist einlagig gebildet, d.h. durch den Leiter gebildete Windungen verlaufen nur benachbart und sind nicht geschichtet. Ein Querschnitt des Leiters in Wicklungsrichtung ist rechteckförmig, insbesondere quadratisch. Aufgrund des Querschnitts und der dadurch bedingten Außenkontur kann die Wicklung sehr einfach und mit geringem thermischem Widerstand beispielsweise an eine kühlende Fläche angekoppelt werden. Der Querschnitt der insbesondere massiven Wicklung bzw. des massiven Leiters wird dabei bewusst überdimensioniert, so dass ein effizienter Wärmefluss innerhalb der Wicklung möglich ist.
  • Erfindungsgemäß weist die Drossel einen magnetischen bzw. magnetisierbaren Kern auf, bei der die Entwärmung maßgeblich über die thermisch an den Kern angekoppelte Wicklung erfolgt. Aufgrund der Wahl eines großen massiven Leiter- bzw. Wicklungsquerschnitts ist ein ausreichender Wärmefluss und damit die Entwärmung beispielsweise über eine einseitige wassergekühlte Platte möglich.
  • Der Leiter ist massiv, d.h. der vollständige Querschnitt des Leiters ist mit Leitermaterial ausgefüllt bzw. der Leiter ist innerhalb seiner Außenabmessung vollständig mit Leitermaterial ausgefüllt. Der Leiter ist insbesondere nicht durch miteinander verflochtene Litzen, mehrere kombinierte Einzelleiter, als Hohlleiter oder dergleichen aufgebaut.
  • In einer Weiterbildung ist die mindestens eine Wicklung aus einem Profilrohr, insbesondere einem Rechteckprofilrohr, gebildet, welches zur Bildung des Leiters strukturiert ist, insbesondere durch ein materialabtragendes Bearbeiten strukturiert ist, insbesondere durch Bohren, Sägen, Fräsen und/oder Funkenerodieren strukturiert ist. Alternativ ist die mindestens eine Wicklung aus einem Druckgussformteil gebildet.
  • Die Drossel weist eine Nenn-Strombelastbarkeit auf, wobei der Querschnitt des Leiters derart dimensioniert ist, dass eine Strombelastbarkeit des Leiters größer ist als die Nenn-Strombelastbarkeit, d.h. der Querschnitt des Leiters ist bezogen auf die Nenn-Strombelastbarkeit überdimensioniert. Zusätzlich sind die Wicklung und der Kern derart dimensioniert, dass bei einer Belastung der Drossel mit ihrer Nenn-Strombelastbarkeit die Wicklungsverluste größer sind als die Kernverluste, so dass aufgrund der optimierten Kühlbarkeit der Wicklung insgesamt eine effizient Kühlung sichergestellt werden kann.
  • In einer Weiterbildung besteht der Leiter aus Kupfer oder Titan, besonders bevorzugt aus Aluminium.
  • In einer Weiterbildung ist ein flächiges Kühlelement vorgesehen, welches thermisch mit der Wicklung, insbesondere mit der von der Wicklungsachse des Kerns abgewandten Seite bzw. Oberfläche der Wicklung, gekoppelt ist. Bevorzugt ist ein wärmeleitender elektrischer Isolator vorgesehen, der zwischen dem Kühlelement und der Wicklung angeordnet ist. Der elektrische Isolator ist bevorzugt eine elektrisch isolierende Wärmeleitfolie.
  • In einer Weiterbildung bildet die Wicklung einen Kühlkörper.
  • In einer Weiterbildung ist ein Abstand zwischen Wicklung und Kern derart gewählt, dass die Verluste durch Streufelder minimiert sind.
  • Die Wicklung der oben genannte Drossel kann aus einem Profilrohr, insbesondere aus einem Rechteckprofilrohr gebildet werden, welches zur Bildung des Leiters strukturiert wird, insbesondere durch materialabtragendes Bearbeiten in Form von Bohren, Sägen, Fräsen und/oder Funkenerodieren des Profilrohrs.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darstellen. Hierbei zeigt schematisch:
    • Fig. 1
    eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Drossel mit Kühlelement und
    Fig. 2
    eine Explosionsdarstellung der in Fig. 1 gezeigten Drossel.
  • Fig. 1 zeigt eine Speicherdrossel 1 für hohe Ströme, beispielsweise 200 Ampere oder mehr, mit einem E-I-förmigen, magnetisierbaren Kern 2, beispielsweise aus Ferrit, amorphem Metallglas, nanokristallinen Bändern oder Metallpulvern als Kernmaterial, mit einem Schenkel, der eine Wicklungsachse 3 definiert, und einer einlagigen Wicklung 4, die durch einen massiven Leiter 5 aus Aluminium mit rechteckförmigem Querschnitt gebildet ist, der die Wicklungsachse 3 des Kerns 2 ringförmig umschließt.
  • Die Drossel 1 weist eine Nenn-Strombelastbarkeit von nominal 200 A mittlerem Strom auf, wobei der Querschnitt des Leiters 5 derart dimensioniert ist, dass dieser mehr als den Nominalstrom führen kann. Die Wicklung 4 und der Kern 2 sind derart dimensioniert, dass bei einer Belastung der Drossel 1 mit dem Nominalstrom Wicklungsverluste größer sind als Kernverluste, so dass mittels einer Kühlung der Wicklung 4, die wesentlich einfacher als eine Kühlung des Kerns 2 gestaltet werden kann, die im Betrieb entstehende Wärme einfach abführbar ist.
  • Zur effizienten Kühlung ist weiter ein flächiges Kühlelement 7 vorgesehen, welches thermisch mit der von der Wicklungsachse 3 des Kerns 2 abgewandten Seite bzw. Oberfläche der Wicklung 4 zu koppeln ist, wobei zwischen dem Kühlelement 7 und der Wicklung 4 ein wärmeleitender elektrischer Isolator in Form einer elektrisch isolierenden Wärmeleitfolie 8 vorgesehen ist. Entsprechende Kühlelemente können auf der Oberseite und/oder der Unterseite der Wicklung 4 vorgesehen sein.
  • Mittels eines Abstandhalters 9 wird ein Abstand zwischen dem Schenkel des Kerns 2 und der dem Schenkel zugewandten Oberfläche der Wicklung 4 derart gering festgelegt, dass Streuverluste minimiert sind.
  • Der Querschnitt des Leiters 5 ist derart dimensioniert, dass bei einer vorgesehenen Arbeitsfrequenz der Drossel 1 die durch Stromverdrängung wirksame Ersatzfläche deutlich kleiner ist als der Querschnitt des massiven Leiters 5. Dadurch fließt der dominierende Wechselstrom-Verlustanteil im Außenbereich des Leiters 5 bzw. der Wicklung 4 in Richtung des Kernbereichs der Wicklung 4 und schließlich längs der Wicklung 4 zur thermischen Senke in Form des Kühlelements 7.
  • Bohrungen 10 dienen als Anschlusselemente für weitere, nicht dargestellte Schaltungsteile einer Schaltung, welche die Drossel 1 verwendet.
  • Fig. 2 zeigt zur Verdeutlichung eine Explosionsdarstellung der in Fig. 1 gezeigten Drossel 1.
  • Ein Rechteckprofilrohr 6, welches in bereits strukturierter bzw. bearbeiteter Form dargestellt ist, wird zur Bildung der Wicklung 4 bzw. des Leiters 5 strukturiert.
  • Die Strukturierung erfolgt durch wendelförmiges Fräsen zur Bildung der Wicklung 4 bzw. des Leiters 5, wobei durch Sägen in Querrichtung des Profilrohrs 6 einzelne Wicklungssegmente erzeugt werden, die jeweils gemeinsam mit einem zugehörigen Kern und den weiteren dargestellten Bauelementen eine jeweilige Spule bilden. Mittels Bohren werden die Anschlüsse 10 erzeugt.
  • Bei sehr großen Stückzahlen kann die Wicklung 4 alternativ aus einem Druckgussformteil gebildet sein.
  • Erfindungsgemäß ist eine massive Wicklung 4 vorgesehen, die quadratische oder rechteckförmige Außenabmessungen aufweist. Damit kann die Wicklung 4 sehr einfach und mit geringem thermischem Widerstand an eine kühlende Fläche 7 angekoppelt werden. Der Querschnitt der massiven Wicklung 4 wird dabei bewusst überdimensioniert, so dass ein effizienter Wärmefluss innerhalb der Wicklung 4 möglich ist, d.h. die Wicklung 4 ist gleichzeitig der innere Kühlkörper des Bauelements 1.
  • Die elektrische Isolation der Wicklung 4 gegen die Kühlplatte bzw. den Kühlkörper 7 erfolgt mit einer dünnen Wärmeleitfolie 8 oder keramischem Material.
  • Das Material der Wicklung 4 ist Aluminium, Kupfer oder Titan.
  • Vorteilhaft ist die hocheffiziente Kühlbarkeit der Spule bzw. des Bauteils 1 über die thermisch gut ankoppelbare massive Wicklung 4. Weiterhin kann durch den großen Querschnitt Aluminium als Leitermaterial verwendet werden, wodurch Gewicht und Kosten eingespart werden.
  • Die erfindungsgemäße Drossel 1 weist eine massive Wicklung auf, deren Querschnitt derart groß dimensioniert ist, dass ein Transport der entstehenden Verlustwärme hin zu einer flächigen Wärmesenke 7 möglich ist, sodass aufwendige Kühlmaßnahmen entfallen können.
  • Anstelle des dargestellten E-I-förmige Kerns 2 kann selbstverständlich ein anders geformter Kern verwendet werden, beispielsweise eine U-förmiger Kern mit zwei außen liegenden Wicklungen.

Claims (9)

  1. Drossel (1) mit
    - einem magnetisierbaren Kern (2) mit einer Wicklungsachse (3) und
    - mindestens einer Wicklung (4), die durch einen massiven Leiter (5) gebildet ist, der die Wicklungsachse des Kerns zumindest teilweise umschließt,
    - wobei die mindestens eine Wicklung einlagig gebildet ist und
    - wobei ein Querschnitt des Leiters in Wicklungsrichtung rechteckförmig ist, dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Drossel eine Nenn-Strombelastbarkeit aufweist, wobei der Querschnitt des Leiters derart dimensioniert ist, dass eine Strombelastbarkeit des Leiters größer ist als die Nenn-Strombelastbarkeit, und
    - die Wicklung und der Kern derart dimensioniert sind, dass bei einer Belastung der Drossel mit ihrer Nenn-Strombelastbarkeit die Wicklungsverluste größer sind als die Kernverluste.
  2. Drossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    - die mindestens eine Wicklung aus einem Profilrohr (6) gebildet ist, welches zur Bildung des Leiters strukturiert ist.
  3. Drossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    - die mindestens eine Wicklung aus einem Druckgussformteil gebildet ist.
  4. Drossel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    - der Leiter aus Aluminium, Kupfer oder Titan besteht.
  5. Drossel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
    - ein flächiges Kühlelement (7), welches thermisch mit der Wicklung gekoppelt ist.
  6. Drossel nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch
    - einen wärmeleitenden, elektrischen Isolator (8), der zwischen dem Kühlelement und der Wicklung angeordnet ist.
  7. Drossel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
    - der wärmeleitende, elektrische Isolator eine elektrisch isolierende Wärmeleitfolie ist.
  8. Drossel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Wicklung einen Kühlkörper bildet.
  9. Drossel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    - ein Abstand zwischen Wicklung und Kern derart gewählt ist, dass die Verluste durch Streufelder minimiert sind.
EP12753104.4A 2011-09-02 2012-08-20 Drossel Active EP2751815B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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EP2751815A1 EP2751815A1 (de) 2014-07-09
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EP12753104.4A Active EP2751815B1 (de) 2011-09-02 2012-08-20 Drossel

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US (1) US10699836B2 (de)
EP (1) EP2751815B1 (de)
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