用于电气的和/或电子的组件的磁性结构元件制造技术

本发明专利技术建议了一种用于电气的和/或电子的组件的磁性结构元件(1)，其中，磁性结构元件(1)包括磁芯(10)和包围磁芯(10)的电导体(6)，其中，在磁芯(10)处布置有桥接元件(20)，其中，桥接元件(20)的至少一部分被电测量导体(30)包围，其中，电测量导体(30)构造用于测量在包围磁芯(10)的电导体(6)中的电流过零。围磁芯(10)的电导体(6)中的电流过零。围磁芯(10)的电导体(6)中的电流过零。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电气的和/或电子的组件的磁性结构元件


[0001]本专利技术涉及一种用于电气的和/或电子的组件的磁性结构元件。

技术介绍

[0002]当前的开关电源、例如有源整流级(所谓的功率因数校正级或PFC级)，用几百kHz的高开关频率运行，以便减小无源部件的构造尺寸。为了同时确保高效，功率半导体被温和地接通。这被称为所谓的“零电压开关”(ZVS)。在保证ZVS的同时，对这些系统的控制是一种巨大的技术挑战。检测扼流圈电流的电流过零，即“电流过零检测”(ZCD)以同时满足这两个要求在此被证实尤为有益。传统的电流测量方法、如电流测量分流可能由于测量电压低和存在干扰而只能非常有限地用于这个目的。
[0003]CH 701847A2示出了一种用于检测电流过零的备选的方案。用两个绕组卷绕一个高渗透的芯。一个是有待测量的有效电流并且另一个是感应绕组。在电流过零的区域中，芯没有饱和并且结构元件表现得和传统的变压器一样，这就是说，在感应绕组上检测到经转换的输出电压。一旦负载电路中的电流上升，芯材料就会饱和，并且在感应绕组上的电压就会崩溃。通过这个脉冲可以在电流过零的区域内生成抗干扰能力非常强的信号。合适的评估电路使得能直接在控制硬件中进一步处理这个脉冲

技术实现思路

[0004]按照本专利技术，建议一种用于电气的和/或电子的组件的磁性结构元件。磁性结构元件包括磁芯和包围该磁芯的电导体。按照本专利技术，在磁芯处布置有桥接元件，其中，桥接元件的至少一部分被电测量导体所包围，其中，电测量导体构造用于测量在包围磁芯的电导体中的电流过零。
[0005]与现有技术相比，按本专利技术的磁性结构元件的优点是，不需要必须具有两个电隔离的绕组的单独的结构元件用于测量电流过零。取代将ZCD变压器构造成单独的结构元件的是，将这个ZCD变压器集成到已经存在的磁性结构元件中，例如集成到扼流圈或变压器中。为此用高渗透的桥接元件跨接例如可以构造成扼流圈或变压器的磁性结构元件的气隙。将电测量导体，即所谓的感应绕组，围绕高渗透的桥接元件卷绕。磁芯的气隙在此可以是磁性结构元件的磁芯中的不连续的间隙，磁芯由于该间隙而被中断。但气隙也可以是非不连续的所谓的分布式气隙。针对小的负载电流，磁通至少部分流过桥接元件并且不流过气隙。由于桥接元件中的磁通的变化，在这一阶段中在电测量导体中感应出了电压。在电流过零时产生了表征性的电压峰值。如果磁通变大，那么桥接元件就饱和并且磁通流过磁芯的气隙。因此在桥接元件中磁通仅很少变化或没有进一步变化，并且在电测量导体中没有感应出电压或仅感应出非常小的电压。电流过零可以检测为电测量导体上的电压峰值。通过合适的评估电路可以将在电测量导体中感应出的电压信号传送给电子器件的控制单元。
[0006]按本专利技术的磁性结构元件是一种有利地紧凑的结构元件，在该结构元件中集成有用于检测过零的电测量导体。由于根据本专利技术将电测量导体集成到磁性结构元件中，所以
不需要额外卷绕电导体。添加的桥接元件仅有非常小的体积，因而所需的结构空间和成本明显减小。
[0007]此外，按本专利技术的磁性构件具有良好的效率，因为磁芯损耗相比现有技术大大降低。通过按本专利技术的磁性构件有利地避免了特别是在使用在当前的PFC级中时产生的高的磁芯损耗。PFC级在非常高的开关频率下运行，同时材料双向地运行直至进入深度饱和。由于磁芯损耗相比现有技术降低，在磁性构件中产生的热量也就更少，因而磁性构件必须排出的热量有利地更少，并且因此总体上需要更小的结构空间。
[0008]本专利技术的进一步的有利的设计方案和扩展设计方案通过在从属权利要求中说明的特征实现。
[0009]按照一种有利的实施例规定，桥接元件的材料具有大于500、特别是大于1000、优选特别是大于2000的相对磁导率。通过这种高渗透的桥接元件可以有利地良好地通过所述桥接元件跨接磁性结构元件的气隙，因而在电导体中的负载电流小时，磁通流过桥接元件并且没有流过磁性结构元件的气隙。因此在这个阶段中也在电测量导体(感应绕组)中感应出电压。产生了表征电流过零的电压峰值。如果磁通变大，那么桥接元件就饱和并且磁通就流过气隙。因此在电测量导体(感应绕组)中没有感应出或者仅感应出很小的电压。
[0010]按照一种有利的实施例规定，磁芯具有轴向和中央的环形开口，并且在磁芯处形成了环形的第一表面和背对该环形的第一表面的环形的第二表面。
[0011]按照一种有利的实施例规定，在磁芯中形成了至少一个间隙，其中，借助桥接元件跨接磁芯中的间隙，其中，电测量导体在间隙的区域中包围桥接元件的至少一部分。电测量导体可以有利地良好地布置在间隙的区域中并且至少部分在间隙中延伸。由于磁芯中的不连续的间隙，可以使用简单的扁平的薄板或箔作为桥接元件，其可以跨越间隙地布置到磁芯上。所述间隙然后可以为电测量导线的围绕桥接元件的一个或多个绕组提供足够的空间。同时，桥接元件在间隙的两侧上保持与磁芯接触。
[0012]按照一种有利的实施例规定，所述间隙沿轴向并且沿垂直于轴向的径向延伸。
[0013]按照一种有利的实施例规定，桥接元件在磁芯处布置在磁芯的环形的第一表面上，特别是安置在磁芯的环形的第一表面上。桥接元件可以有利地良好地例如匹配环形的第一表面并且大面积地贴靠在这个环形的第一表面上，因而建立起了磁芯和桥接元件之间的有利的大面积的接触。
[0014]按照一种有利的实施例规定，桥接元件构造成箔或薄板。这样构造的桥接元件是一种有利地简单的和利于成本的构件，其适用于检测电流过零。
[0015]按照一种有利的实施例规定，在桥接元件中，在间隙的区域内构造有凹槽，其中，电测量导体延伸穿过桥接元件中的凹槽。因此桥接元件在凹槽的区域内有利地收窄。凹槽将桥接元件例如分为两个接片。在此，电测量导体围绕所述接片中的一个接片卷绕并且在此延伸穿过在桥接元件中的凹槽以及因此形成了用于检测电流过零的感应绕组。第二接片可以仅用于机械稳定并且不具有电磁的功能。
[0016]按照一种有利的实施例规定，桥接元件在它被电测量导体包围的区域中收窄。通过桥接元件的收窄的强度可以和电测量导体的匝数一起来设定，在测量导体处的电压信号有多大并且所产生的脉冲有多宽。通过使桥接元件收窄，可以在测量导体中产生一个有利的窄信号并且因此有利地准确地确定了电流过零。
[0017]按照一种有利的实施例规定，磁性结构元件还包括包围磁芯的另外的电导体，其中，磁芯与电导体和另外的电导体一起形成了变压器。因此也可以有利地在变压器上借助测量导体确定磁化电流的过零。磁芯因此包括多于一个的承重的绕组，即除了第一电导体外，还有至少一个第二电导体。在合适的拓扑结构中，这还可以在ZVS和控制中带来优势。
附图说明
[0018]本专利技术的实施例在附图中示出并且在接下来的说明书中更为详细地加以阐释。
[0019]图1示出了磁性结构元件的一种实施例的示图；
[0020]图2示出了磁性结构元件的实施例的桥接元件的俯视图；
[0021]图3示出了在平行于轴向的平面中磁性结构元件的实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于电气的和/或电子的组件的磁性结构元件(1)，其中，所述磁性结构元件(1)包括磁芯(10)和包围磁芯(10)的电导体(6)，其特征在于，在磁芯(10)处布置有桥接元件(20)，其中，桥接元件(20)的至少一部分被电测量导体(30)包围，其中，电测量导体(30)构造用于测量在包围磁芯(10)的电导体(6)中的电流过零。2.根据权利要求1所述的磁性结构元件，其特征在于，所述桥接元件(20)的材料具有大于500、特别是大于1000、优选特别是大于2000的相对磁导率。3.根据前述权利要求中任一项所述的磁性结构元件，其特征在于，所述磁芯(10)具有轴向(A)和中央的环形开口(18)，并且在所述磁芯(10)处形成了环形的第一表面(11)和背对所述环形的第一表面(11)的环形的第二表面(12)。4.根据前述权利要求中任一项所述的磁性结构元件，其特征在于，在所述磁芯(10)中形成了至少一个间隙(15)，其中，借助所述桥接元件(20)跨接在所述磁芯(10)中的间隙(15)，其中，电测量导体(30)在间隙(15)的区域中包围所述桥接元件(20)的至少一部分。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：