一种用于感应功率部件的结构制造技术

一种用于感应功率部件的结构，所述感应功率部件包括至少一个绝缘绕组，所述绕组位于框架内部，该框架由铁磁芯材料填充，所述铁磁芯材料大致围绕绕组，使得只有外部电连接件向外可见。

【技术实现步骤摘要】
一种用于感应功率部件的结构
本专利技术的目的在于提供一种用于感应功率部件的结构。
技术介绍
诸如变频器的电力电子器件的一般发展趋势是功率密度的增加。由于运用电力的所有部件中的内部损耗，用于增加功率密度的一个条件是利用有效的冷却方法，例如液体冷却或强制空气冷却。在变频器中用于限制电流谐波的滤波扼流器是产生相当大的功率损耗的典型的功率部件。扼流器是如下的这种感应部件，在这种感应部件中大部分功率损耗发生在电流传导绕组中，并且在铁磁芯部件中也很显著。感应部件的芯部件通常是标准化的并且以高容量生产。因此，当为新应用设计滤波扼流器时，正常的方式是从制造商的目录中选择合适的芯并且设计围绕芯的特定的绕组。从冷却的角度来看，例如由于绕组的嵌入的内匝和由于实体的不规则外部形状，这种构造通常是不容易的。冷却大功率绕组的已知方法是例如，使用内部具有循环水的铜管来制造大功率绕组，或是在绕组匝之间嵌入导热良好的条带并且通过一些外部装置来冷却所述条带的外端。已知的用于对于感应功率部件布置有效冷却(例如液体冷却)的解决方案是相当复杂和昂贵的，通常包括一些技术限制。当试图优化磁路设计时，市售的芯部件的形状也可能构成限制。
技术实现思路
本专利技术提供了一种新的功率感应器结构，其避免了已知技术的缺点，并且从冷却角度和磁路设计角度允许结构优化。本专利技术还提供了一种制造新的感应器结构的新方法。保护范围在独立权利要求和从属权利要求中的优选实施例中限定。根据本专利技术的感应器结构的基本特征是感应器的电磁部件，即绕组和磁芯位于诸如盒状金属外壳的框架内，其中绝缘绕组结构被形成感应器的磁芯的铁磁材料包围。芯的磁性能可以通过调整芯的形状来优化，例如通过在矩形框架内使用额外的非磁性部件或使用专门设计的框架。根据本专利技术的制造方法包括以下步骤：1.将内部零件装配在框架内，2.将绕组组装在框架内，3.用铁磁材料的流体填充框架，4.硬化所述铁磁材料。根据本专利技术的电感器可以通过液体循环和/或强制空气循环来冷却。在液体冷却的实施例中，实体可以包括框架内部的管道和在外表面中的用于将管道连接到外部液体循环的连接件。在另一个实施例中，液体管道集成在框架结构中。在强制空气冷却的实施例中，框架的外表面包括冷却翅片，热量从该翅片传递到外部冷却空气。在一些实施例中，感应器可以通过液体循环和强制空气循环两者来冷却。根据本专利技术的感应器结构机械坚固，感应器结构的冷却可以有效地布置。可以根据需要对磁芯进行成形来优化感应器的磁性能。附图说明下面通过使用参考附图的实施例更详细地解释本专利技术，其中图1示出了变频器驱动器的主电路，图2示出了现有技术的感应器结构，图3示出了根据本专利技术的感应器结构，图4A示出了根据本专利技术的感应器结构的部件，图4B示出了根据本专利技术的感应器结构的横截面，图5示出了根据本专利技术的制造方法流程图，图6A和6B示出了根据本专利技术的框架的横截面。具体实施方式图1示出了已知的和典型的变速电动机驱动器的简化主图，其中使用变频器来控制AC电动机的轴的转速。在该示例中的变频器FC包括二极管桥式整流器REC，其将三相电源电压L1，L2和L3整流为由电容器CDC滤波的恒定直流链电压，还包括三相逆变器单元INU，所述三相逆变器单元INU由IGBT开关和续流二极管组成，用于产生供给电动机M的三相可调输出电压U、V、W。感应部件通常用在整流器的任一侧，以便过滤供电相电流的谐波。电动机驱动器还可以包括含有感应功率元件的特殊滤波器，例如在再生驱动器的主侧的所谓LCL滤波器和在电动机侧的正弦滤波器。尽管下面的示例仅显示如图1示出的直流滤波扼流器，根据本专利技术的感应部件的结构可以用于所有这些类型的感应器应用中以及变压器中。图2示出了感应部件LDC，作为在大功率变频器中使用的滤波扼流器的已知结构示例。扼流器的电磁部件安装在液体冷却基板24的顶部，该液体冷却基板可以通过连接器25连接到外部液体冷却循环。扼流器包括磁芯22，该磁芯具有绕组21围绕其缠绕的中间柱23(绕组的电连接未示出)。为了加强绕组的冷却，一些用作从绕组21到冷却基座24的热导体的金属条带26已经被定位在绕组圈之间。例如由于从绕组的顶部边缘到冷却件的长的热路径，这种现有技术结构的冷却效果不理想。该结构在机械上不坚固，并且在振动环境下(例如在船舶中)可能需要额外的支撑部件。图3示出了作为根据本专利技术的滤波扼流器的示例的感应部件LDC1。扼流器的绕组安装在框架31内部，使得只有电连接件33向外可见。框架由坚固的铁磁材料32填充，该铁磁材料完全围绕所述绕组。在液体冷却布置中，如图3和图4的示例中所示，用于液体循环的管道在芯材料之间位于框架内部，使得只有外部液体连接件34是可见的。图4A-4B作为变更的横截面图，示出了图3的感应部件的内部结构和制造构思。在图4A中，虚线示出了液体冷却管35可以如何定位在框架31内的示例，即，在顶部处靠近所述框架的后壁，并且在底部处靠近所述框架的前壁。绝缘绕组包W然后如粗箭头所示落入框架内并且在管道之间。图4B示出了在框架31内的绕组(没有绝缘件)。有利地由具有低磁传导率和低电传导率的材料制成的导向件36用于将绕组包定位在期望的位置。图5示出了根据本专利技术的制造方法的流程图。在第一步骤中，对磁芯的形状有影响和/或对绕组位置有影响的所有部件，以及可能的冷却部件都被组装在框架内部。接下来，绝缘绕组包被安装在其最终位置，并且框架由铁磁填充材料32填充，在该阶段中，铁磁填充材料32是可流动的，例如，像糊状或湿砂。在填充之后，铁磁材料通过加热硬化；即，通过将加热室中的感应器整体保持在铁磁材料性质所需的温度处和保持铁磁材料性质所需的时间。加热后的最终结果是紧凑的感应器结构，其中铁磁材料形成感应器的磁芯。芯的形式可以优化，例如通过在填充之前将非铁质导向件放置在框架内。还可以通过使用不同于上述示例中所示的长方形棱柱的框架形状来优化芯体形状，例如，使用如图6B所示的具有圆角的盒子。图6A和6B示出了根据本专利技术的可选的框架的壁的横截面形状的示例。图6A示出了框架壁61的横截面，其中用于冷却液体循环的管道62集成在框架结构中。图6B示出了空气冷却框架壁63的横截面，空气冷却框架壁63包括外部空气流可以在其间引导的外部冷却翅片64。图6B的实施例还包括内部翅片65，内部翅片65提高从磁芯到框架的热传递。因为内部翅片很好地暴露于磁芯的磁通，所以内部翅片也可以用于产生受控的功率损耗，以便衰减在高频下的可能的谐振。也可以通过适当地选择框架材料(例如，铝在约1kHz处很好地衰减，石墨在高于100kHz频率处很好地衰减)来影响谐振的衰减。上述本专利技术的实施例仅以示例的方式提供。本领域技术人员将意识到在不脱离本专利技术的范围的情况下可以进行的许多修改、变化和替换。尽管在上述描述的例子中使用了变频器的DC滤波扼流器，但是本专利技术可以应用于许多其它应用中，例如在AC滤波扼流器、正弦滤波扼流器、功率变压器等中。本专利技术的权利要求旨在覆盖落入本专利技术的精神和范围内的所有这些修改、改变和替换。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于感应功率部件的结构，所述感应功率部件包括至少一个绝缘绕组，其特征在于，绕组位于框架内部，该框架由铁磁芯材料填充，所述铁磁芯材料围绕绕组，使得只有绕组的外部电连接件向外可见。

【技术特征摘要】
2016.04.28 DK PA2016002561.一种用于感应功率部件的结构，所述感应功率部件包括至少一个绝缘绕组，其特征在于，绕组位于框架内部，该框架由铁磁芯材料填充，所述铁磁芯材料围绕绕组，使得只有绕组的外部电连接件向外可见。2.根据权利要求1所述的用于感应功率部件的结构，其特征在于：所述绕组通过使用导向件而定位在框架内，所述导向件由低磁传导和低电传导的材料制成。3.根据权利要求1或2所述的用于感应功率部件的结构，其特征在于：用于液体循环的管道...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼克拉斯·索多，尤卡·利亚纳，
申请(专利权)人：伟肯有限公司，
类型：新型
国别省市：芬兰,FI