包含改进的冷却器件的用于具有绕组的磁性构件的磁芯制造技术

本发明专利技术涉及包含改进的冷却器件的用于具有绕组的磁性构件的磁芯。磁芯(16)沿纵向方向(X)延伸，并且包含：至少一个薄片(20)的叠堆(19)，该薄片(20)由磁性材料组成，并且在垂直于纵向方向(X)的堆叠方向(Z)上堆叠；至少一个导热材料板(24)，其呈现相对的第一面(24A)和第二面(24B)；以及至少一个冷却管(26)，其定位成与板(24)的所述第一面(24A)接触，载热流体设计成在该至少一个冷却管(26)中循环。板(24)在平行于纵向方向(X)和堆叠方向(Z)的平面中延伸，其第二面(24B)定位成与叠堆(19)中的薄片(20)热接触。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及包含改进的冷却器件的用于具有绕组的磁性构件的磁芯。磁芯(16)沿纵向方向(X)延伸，并且包含：至少一个薄片(20)的叠堆(19)，该薄片(20)由磁性材料组成，并且在垂直于纵向方向(X)的堆叠方向(Z)上堆叠；至少一个导热材料板(24)，其呈现相对的第一面(24A)和第二面(24B)；以及至少一个冷却管(26)，其定位成与板(24)的所述第一面(24A)接触，载热流体设计成在该至少一个冷却管(26)中循环。板(24)在平行于纵向方向(X)和堆叠方向(Z)的平面中延伸，其第二面(24B)定位成与叠堆(19)中的薄片(20)热接触。【专利说明】包含改进的冷却器件的用于具有绕组的磁性构件的磁芯
本专利技术涉及一种磁芯，其用于具有绕组的磁性构件(诸如感应线圈或变压器)，包含改进的冷却器件。
技术介绍
现有技术(特别是根据EP1993111)涉及用于感应线圈的磁芯，其沿纵向方向延伸，并且包含至少一个磁性材料的薄片叠堆，该薄片在垂直于纵向方向的堆叠方向上堆叠。该磁芯包含冷却器件，其包含至少一个导热材料板和至少一个冷却管，该至少一个冷却管定位成与所述板接触，载热流体设计成在该至少一个冷却管内循环。因此，存在磁性构件(特别是感应线圈)，其包含环绕这种磁芯的绕组。通常，根据三项标准评价具有绕组的磁性构件，S卩，高效(有限的损失)、减小的大小和降低的成本。一般来说，这三项标准为不兼容的。特别地，相比于大小设定成提供降低的成本的磁性构件，具有优化的效率的磁性构件通常具有较大的大小和较高的成本。这意味着，通常优化三项以上提到的标准中的一项对另外两项中的至少一项是不利的。观察到，现有技术的当前趋势涉及优先达到成本和大小的标准，而不利于效率准则。将注意，磁性构件的效率关系到该磁性构件内的能量的损失。这些损失主要由绕组内的损失(已知为“焦耳损失”)和磁芯内的损失(已知为“铁损失”)组成。焦耳损失大体占来自磁性构件的总损失的多于80%。本领域技术人员已知的是，当芯部中的铁损失大致等于绕组内的焦耳损失时，实现最佳输出。为了实现焦耳损失与铁损失之间的平衡，在EP1993111中规定借助于冷却板系统冷却磁芯。特别地，该冷却有助于增加芯部的容量，以消除其损失，并且因此有助于提高芯部中的感应水平。然而，通过这种系统的热移除不总是令人满意的。特别地，本专利技术人观察到，在EP1993111中，冷却在层压的同时进行，这限制了从芯部经过至冷却板的热流。
技术实现思路
本专利技术的目的是特别地通过向磁芯供应优化的冷却而补救该问题。为此，本专利技术的目的特别地为一种用于具有绕组的磁性构件的磁芯，其在纵向方向上延伸，并且包含:至少一个磁性材料薄片的叠堆，该磁性材料薄片在垂直于纵向方向的堆叠方向上堆叠，至少一个由导热材料组成的板，其中，其第一面和第二面相对，以及至少一个冷却管，其定位成与板的所述第一面接触，热运载流体设计成在该至少一个冷却管内循环，其特征在于，板在平行于纵向方向和堆叠方向的平面中延伸，其第二面定位成与堆叠的薄片热接触。每个冷却板定位成在磁路中垂直于薄片的叠层。该布置允许从芯部的内部流向热运载流体回路的最佳热传导。因此，本专利技术允许磁芯的最佳冷却，这进而允许感应的相当大的增加。另外，优化的冷却有助于减小芯部的尺寸，同时保持最佳感应。磁芯尺寸的减小还减小了环绕所述芯部的绕组的尺寸，并且因此降低了绕组中的焦耳损失以及所述绕组的成本。因此，本专利技术有助于增加铁损失(通过芯部的改进冷却)，同时降低了焦耳损失(通过绕组的减小尺寸)。换言之，本专利技术有助于在铁损失与焦耳损失之间实现平衡，并且因此优化了效率，如先前提到的。另外，减小磁芯和绕组的尺寸还一方面减小了磁性构件的大小，并且另一方面减小了用于制造该磁性构件的材料的数量，并且因此降低了磁性构件的成本。【专利附图】【附图说明】本专利技术可从阅读仅给出为实例并参考附图作出的下列描述更好地理解，其中:图1是根据本专利技术的一个实施例的三相感应线圈的截面图。图2是线圈中的一个以及被该线圈环绕的芯部的一部分的图1的平面II的截面图。图3是根据本专利技术的第二实施例的线圈的类似于图2的视图；图4是根据本专利技术的第三实施例的线圈的类似于图2的视图。【具体实施方式】图1表示三相装置10，其包含三个感应线圈12。整个电路(包括连接部)具有典型设计，并且因此将不被更详细地描述。三个线圈12是相同的，并且因此，将仅在下面描述它们中的一个。每个感应线圈12包括绕组14，其由传导元件组成，该传导元件例如绕着纵向轴线X缠绕成螺旋形状。传导元件为例如导线，或者使用中空辊(rolling)或薄片生产。每个线圈12还包括磁芯16，其沿纵向轴线X的方向延伸，并且因此绕组14同轴地环绕磁芯16。三个磁芯16以标准形式平行布置，并且连接于由元件18组成的柱体，用于从磁芯回流。每个磁芯16以已知方式由多个磁性材料薄片20的叠堆19组成，磁性材料优选为铁。在描述的实例中，叠堆19典型地通过绝缘的非磁性材料的气隙分离。叠堆19因此沿着纵向轴线X —个接一个地放置，其中，气隙垂直于该纵向轴线X。在变形中，磁芯16可没有这种气隙。在图2中以截面示出叠堆19中的一个。以下将堆叠的方向Z限定为薄片20沿其堆叠的方向。该堆叠方向Z垂直于纵向方向X。以该方式，每个叠堆19由在平行于纵向轴线X的平面中延伸的单独薄片20组成。在示出的实例中，薄片20具有大致相同的尺寸，以使叠堆19基本上呈平行六面体的形式。在变形中，薄片可根据不同的样式切割，以使它们的布置具有更类似于圆形截面的截面。薄片20可使用任何已知的方法连接在一起。例如，薄片20的叠堆19在堆叠方向Z上包含至少一个横贯孔口(未示出)，其中，带延伸到该孔口中以确保薄片20彼此连接。优选地，芯部16包含两个主薄片22，其在堆叠方向Z上压在薄片20的任一侧，以确保它们借助于所述带连接在一起。为此，每个带借助于其头部支承在主薄片22上，该头部例如呈旋拧到该带的螺纹端部上的螺母的形式。为了排出磁芯16中的热，该芯部包括冷却器件23，特别地包括至少一个由导热材料组成的板24。在图1和图2中示出的实例中，每个磁芯包含两个板24，其在横向方向Y上定位在叠堆19的任一侧,横向方向Y垂直于堆叠方向Z,如将在下面描述的。以该方式，相比于按照现有技术的冷却装置(诸如EP1993111中描述的冷却装置)，板24不提供薄片20彼此之间的机械保持。板24的厚度因此可基本上减小，并且用于这些板24的物质可在主观上(in mind)关于技术和经济优化进行选择，因此改进了其导热性并降低了其成本。应当注意，EP1993111设计成赋予冷却板冷却和机械保持的双重作用。另一方面，根据本专利技术，冷却板不再实现机械保持功能，该功能由保持薄片22实现，但是另一方面，它们提供比现有技术更好的冷却水平。每个薄片24具有相对的第一面24A和第二面24B，每个面在平行于纵向方向X和堆叠方向Z的平面中延伸。对于每个板24而言，冷却器件23还包含至少一个冷却管26，其设计成堆栈(stackup)载热流体，定位成与板24的第一面24A接触。载热流体可为任何已知的类型，例如水或油。有利地，冷却板24和管26由高导热且非磁性的材料(诸如铝，铜或不锈钢)组成。每个板本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于具有绕组(12)的磁性构件的磁芯(16)，其沿着纵向方向(X)延伸，并且包括：至少一个磁性材料薄片(20)的叠堆(19)，所述磁性材料薄片(20)在垂直于所述纵向方向(X)的堆叠方向(Z)上堆叠，至少一个导热材料板(24)，其呈现相对的第一面(24A)和第二面(24B)，以及至少一个冷却管(26)，其定位成与所述板(24)的所述第一面(24A)接触，载热流体设计成在所述至少一个冷却管(26)内循环，其特征在于，所述板(24)在平行于所述纵向方向(X)和所述堆叠方向(Z)的平面中延伸，其第二面(24B)布置成与所述叠堆(19)中的所述薄片(20)热接触。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J·德拉内，E·盖特，
申请(专利权)人：通用电气能源能量变换技术有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB