Индуктор
Изобретение относится к индуктору, содержащему катушку и боковую стенку. Согласно изобретению боковая стенка окружает катушку и содержит внешнюю часть сердечника индуктора и/или экранирующий кожух. Боковая стенка содержит отверстие, обеспечивающее электрическое соединение катушки. Отверстие закрыто заполняющим материалом, который заполняет отверстие за исключением того, где проходит электрическое соединение. Техническим результатом является гибкость, герметичность, простота в изготовлении, низкие затраты. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 11 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к индукторам.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Индукторы, иногда называемые также реакторами или дросселями, используются в широком спектре применений, таких как обработка сигналов, фильтрация шума, генерация мощности, системы электропередачи и т.д. Для того чтобы обеспечить более компактные и более эффективные индукторы, электропроводная обмотка или катушка индуктора может быть размещена вокруг удлиненного магнитно проводящего сердечника, т.е. сердечника индуктора. Сердечник индуктора предпочтительно изготавливается из материала, имеющего более высокую магнитную проницаемость, чем у воздуха, причем сердечник индуктора может обеспечить увеличение индуктивности индуктора.
Сердечники индукторов доступны в большом разнообразии конструкций и материалов, каждый из которых имеет свои специфические преимущества и недостатки. Во многих индукторах, сердечник индуктора содержит внутреннюю часть сердечника, окруженную катушкой, и внешнюю часть сердечника, окружающую катушку и определяющую внешнюю поверхность сердечника индуктора. Одним из таких типов индукторов является так называемый индуктор с броневым (горшковым) сердечником.
С учетом все возрастающей потребности в индукторах в различных применениях, по-прежнему существует потребность в индукторах, которые имеют гибкую и эффективную конструкцию и которые могут использоваться в широком диапазоне применений.
Для обеспечения пути магнитного потока с низким магнитным сопротивлением, сердечники индукторов обычно изготавливаются из материалов, имеющих высокую магнитную проницаемость. Однако такие материалы могут легко стать насыщенными, особенно при повышенной магнитодвижущей силе (MMF). После насыщения, индуктивность индуктора может уменьшаться, причем диапазон токов, в котором сердечник индуктора может применяться, уменьшается. Известная мера для улучшения используемого диапазона состоит в том, чтобы создать барьер для магнитного потока, например, в форме воздушного зазора, в части сердечника, вокруг которой расположена обмотка. Надлежащим образом созданный воздушный зазор приводит к уменьшению максимальной индуктивности. Это также снижает чувствительность индуктивности к изменениям тока. Свойства индуктора могут быть адаптированы с помощью воздушных зазоров различной ширины.
Другая проблемой, вызванной индукторами, является утечка магнитного поля вне индуктора. Такие магнитные поля могут влиять на эффективность или даже вызывать повреждения других компонентов вблизи индуктора. Кроме того, они могут вызывать вихревые токи в окружающих материалах, например, за счет связи с другими магнитными структурами такими как, например, стальные пластины шасси или аналогичные элементы кожуха вблизи индуктора, тем самым вызывая генерацию тепла в других компонентах. Опять же, это может негативно повлиять на работу или даже повредить другие компоненты. Утечка изменяющихся во времени магнитных полей вне индуктора может привести к различным эффектам, в зависимости от развития вихревых токов и в зависимости от того, является ли структура магнитно проводящей и обусловливает связь с окружающими структурами.
Во многих применениях, таким образом, желательно обеспечивать экранирование магнитного поля, создаваемого индуктором. Еще одной проблемой индукторов может быть тепло, генерируемое в индукторе, которое может увеличить потери меди в катушке. В частности, повышение температуры катушки приводит к увеличению удельного сопротивления провода, что приводит к более высоким потерям. Выгодным является поддержание катушки и обмотки при низкой температуре, так как катушка может часто быть сконструирована таким образом, что максимальные потери, например, разделяются примерно поровну между потерями в сердечнике и потерями в обмотке, и по меньшей мере большая часть максимальных потерь связана с проводом, когда ток индуктора высокий.
US 2012/0299678 раскрывает реактор, включающий в себя корпус из алюминия, имеющий форму коробки с крышкой, причем внешняя поверхность корпуса имеет теплоизлучающую структуру. Корпус и крышка изготовлены из алюминия и, следовательно, также функционируют в качестве экранов для электромагнитных помех.
Тем не менее, остается желательным обеспечить улучшенные индукторы, характеризуемые гибкостью и простотой в изготовлении.
Небольшие, эффективные индукторы, в частности, могут демонстрировать более высокие температуры, так как уровень температуры регулируется отношением потерь к площади внешней поверхности структуры. В предположении постоянных уровней потерь, меньший индуктор будет демонстрировать более высокие температуры поверхности. Температурная классификация конструкции индуктора определяет практические пределы допустимых температур, например, для выполнения аспектов безопасности и стандартов для изоляционных материалов. Таким образом, конструкция небольшого, высокотемпературного индуктора требует дорогостоящих материалов, чтобы соответствовать требованиям высокой температуры. Общий интерес представляет поддержание объема активного материала индуктора малым, а также обеспечение возможности представить промышленно и коммерчески выгодный продукт при низких затратах.
Иногда индукторы используются в неблагоприятной окружающей среде. Тогда может быть желательным предоставить индукторы, способные выдерживать такую среду.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является преодоление или частичное устранение по меньшей мере одного из недостатков предшествующего уровня техники или обеспечение полезной альтернативы.
Задача, указанная выше, может быть реализована с помощью предмета пункта 1 формулы изобретения. Варианты осуществления изложены в прилагаемых зависимых пунктах формулы изобретения, в нижеследующем описании и на чертежах.
Таким образом, в первом аспекте настоящего изобретения предлагается индуктор, содержащий катушку и боковую стенку. Боковая стенка окружает катушку. Боковая стенка содержит внешнюю часть сердечника индуктора и/или экранирующий кожух. Боковая стенка содержит отверстие, обеспечивающее электрическое соединение катушки. Отверстие закрыто заполняющим материалом, который заполняет отверстие за исключением того, где проходит электрическое соединение.
Сердечник индуктора может содержать внутреннюю часть и внешнюю часть. Внутренняя часть окружена катушкой. Внешняя часть частично или полностью окружает катушку и определяет внешнюю поверхность сердечника индуктора. Если индуктор содержит экранирующий кожух, кожух расположен таким образом, что он частично или полностью окружает внешнюю часть сердечника индуктора. Следовательно, если рассматривать в осевом поперечном сечении, кожух окружает внешнюю часть сердечника индуктора, которая окружает катушку, которая окружает внутреннюю часть сердечника индуктора.
Боковая стенка индуктора, как описано в настоящем документе, может содержать только внешнюю часть сердечника, внешняя часть в этом случае образует внешнюю боковую поверхность индуктора. В качестве альтернативы, индуктор, как описано в настоящем документе, может содержать как внешнюю часть сердечника индуктора, так и кожух, причем кожух в этом случае образует внешнюю боковую поверхность индуктора. Кожух может быть выполнен таким образом, что внутренняя поверхность кожуха находится в контакте с внешней поверхностью внешней части сердечника. Кожух может иметь трубчатую форму, которую можно легко прессовать, например, из алюминия. Кожух может обеспечивать экранирование магнитного поля, создаваемого индуктором. Кожух может способствовать рассеиванию тепла, генерируемого в индукторе.
Катушка соединена с одним или более электрических компонентов, внешних к сердечнику индуктора, например, с помощью электрических проводов, например, двух электрических проводов, проходящих к и от катушки. Отверстие позволяет проводить электрическое соединение, например, провода, через боковую стенку индуктора. Заполняющий материал расположен в отверстии таким образом, что заполняющий материал заполняет отверстие за исключением того, где электрическое соединение проходит через заполняющий материал.
Заполняющий материал определяет внешнюю поверхность отверстия. Поверхность может быть, по существу, выровнена с внешней боковой поверхностью боковой стенки, например, следуя форме внешней боковой поверхности. Поскольку отверстие закрыто заполняющим материалом, обеспечивается герметизация индуктора. Предпочтительно, заполняющий материал полностью покрывает поверхность отверстия, за исключением того, где проходит электрическое соединение. Предпочтительно, герметизация является достаточно плотной, чтобы быть стойкой к атмосферным влияниям. Таким образом, катушка защищена от внешней среды, и индуктор способен выдерживать неблагоприятную среду, например, среду вне помещения.
Отверстие, закрытое заполняющим материалом, может быть предусмотрено в самой внешней части боковой стенки, например, только в кожухе. Однако в случае, если боковая стенка содержит как внешнюю часть, так и кожух, может быть предусмотрено отверстие, закрытое заполняющим материалом, либо во внешней части, либо в кожухе, либо они оба могут иметь отверстие, закрытое заполняющим материалом. В этом случае внешняя часть и кожух предпочтительно имеют отверстия в соответствующих положениях.
Может иметься одно, два, три, четыре или более отверстий, закрытых заполняющим материалом. Если имеется множество отверстий, одно из отверстий может быть использовано для обеспечения электрического соединения с катушкой, а другие отверстия могут быть полностью закрыты заполняющим материалом, так что обеспечивается плотная герметизация индуктора.
Отверстие, имеющееся в боковой стенке, может содержать или быть образовано пазом, проходящим в осевом направлении боковой стенки. Осевое направление боковой стенки совпадает с таковым у индуктора. Паз может иметь свою основную протяженность в осевом направлении, то есть она имеет более длинную протяженность в осевом направлении, чем в тангенциальном направлении.
Паз может продолжаться вдоль длины, соответствующей по меньшей мере 50% осевой длины боковой стенки, предпочтительно по меньшей мере 75% осевой длины боковой стенки, более предпочтительно, по существу, осевой длине боковой стенки, наиболее предпочтительно всей осевой длине боковой стенки. Осевая длина боковой стенки является длиной в осевом направлении боковой стенки.
В случае, когда паз проходит вдоль всей осевой длины боковой стенки, боковая стенка, например кожух, может иметь ту же самую форму поперечного сечения вдоль осевой длины, таким образом, обеспечивая возможность изготовления путем экструзии. Паз может также быть полезной при монтаже боковой стенки вокруг катушки, как это проиллюстрировано ниже.
Заполняющий материал может быть упругим. Заполняющий материал может содержать полимер или смесь полимеров, например, резины, силикона и/или полиуретана. Это поможет обеспечить герметичность индуктора. Только в качестве примера, заполняющий материал может быть податливым, упругим элементом, приспособленным для запрессовки в отверстие. Упругий элемент может быть сначала снабжен электрическим соединением и после этого запрессован в свое положение.
Заполняющий материал может быть отверждаемым материалом, который заполняется в отверстие, а затем отверждается. Такой материал может обеспечиваться так, чтобы заполнять все пустоты между компонентами индуктора внутри кожуха таким образом, чтобы уменьшить влияние вибраций.
Заполняющий материал может определять в целом планарную внешнюю поверхность. Планарная поверхность полезна при монтаже индуктора на внешней монтажной поверхности, которая также в целом является планарной.
Внешняя поверхность заполняющего материала может содержать паз или другой конструктивный элемент для размещения прокладки. В качестве альтернативы или дополнительно, внешняя поверхность заполняющего материала может сама функционировать в качестве уплотняющего элемента, например, путем использования его упругих свойств. Внешняя поверхность заполняющего материала может быть снабжена выступом. В качестве еще одной альтернативы, внешняя поверхность заполняющего материала может быть планарной, и прокладка может быть помещена между монтажной поверхностью и внешней поверхностью заполняющего материала.
Если используется как кожух, так внешняя часть сердечника индуктора, то кожух может быть выполнен так, чтобы окружать внешний сердечник, предпочтительно, внутренняя поверхность кожуха находится в контакте с внешней поверхностью сердечника индуктора. Контакт улучшает рассеивание тепла.
Кожух может содержать структуры рассеивания тепла, продолжающиеся от внешней поверхности кожуха. Структуры рассеивания тепла могут продолжаться в осевом направлении кожуха, предпочтительно, по существу, вдоль осевой длины кожуха, более предпочтительно вдоль всей осевой длины кожуха.
Внешняя поверхность боковой стенки может содержать планарную секцию, определяющую монтажную поверхность. Планарный участок боковой стенки может быть смежным с отверстием, заполненным заполняющим материалом, например, на обеих сторонах от отверстия. В этом случае заполняющий материал предпочтительно также образует планарную секцию, будучи на одном уровне или по существу на одном уровне с внешней поверхностью боковой стенки.
Боковая стенка может включать в себя один или более монтажных элементов для монтажа индуктора на внешнем объекте. Монтажные элементы могут содержать один или более осевых каналов для вставки болта. В качестве альтернативы или дополнительно, монтажные элементы могут содержать один или более проходящих в осевом направлении, открытых в поперечном направлении каналов.
В случае если отверстие имеется в кожухе, кожух может содержать по меньшей мере одно поднутрение или паз для размещения прокладки, предпочтительно поднутрение или паз расположен в непосредственной близости от отверстия. Поднутрение или паз может окружать отверстие, или, если отверстие проходит по всей осевой длине боковой стенки, поднутрение или паз может иметься по обе стороны от отверстия. Эта прокладка может быть использована в качестве альтернативы или дополнительно к использованию прокладки, описанной выше, или к использованию самого заполняющего материала в качестве прокладки.
Индуктор может содержать по меньшей мере одну торцевую пластину, монтируемую на торце кожуха таким образом, чтобы закрывать указанный торец, причем торцевая пластина может содержать полость, имеющую впускное отверстие и выпускное отверстие, позволяющие охлаждающей текучей среде циркулировать через полость. Торцевая пластина может содержать базовый компонент, определяющий нижнюю поверхность и боковые стенки выемки, и элемент крышки, приспособленный для покрытия открытой стороны выемки таким образом, что базовый компонент и крышка вместе определяют полость.
В другом аспекте раскрытия, предусмотрен экранирующий кожух для индуктора, описанного в настоящем документе, причем экранирующий кожух содержит отверстие, закрываемое заполняющим материалом.
В другом аспекте раскрытия, предусмотрена торцевая пластина для индуктора, описанного здесь. Торцевая пластина содержит полость, имеющую впускное отверстие и выпускное отверстие, позволяющие охлаждающей текучей среде циркулировать через полость. Торцевая пластина может содержать базовый компонент, определяющий нижнюю поверхность и боковые стенки выемки, и элемент крышки, приспособленный для покрытия открытой стороны выемки таким образом, что базовый компонент и крышка вместе образуют полость.
Согласно настоящему раскрытию, может быть предусмотрен индуктор, содержащий катушку и сердечник индуктора; причем индуктор дополнительно содержит трубчатый экранирующий кожух, окружающий сердечник индуктора, и причем внутренняя поверхность кожуха находится в контакте с внешней поверхностью сердечника индуктора.
Поскольку экранирующая структура представляет собой трубчатый кожух, она может быть легко изготовлена, например, из экструдируемого материала, такого как алюминий, в качестве отдельного компонента, отличного от сердечника индуктора, для последующей сборки с сердечником индуктора. С этой целью кожух может иметь фиксированный профиль поперечного сечения вдоль его осевой длины.
Индуктор может легко сдвигаться на место внутри кожуха, обеспечивая плотное прилегание между периферийной поверхностью сердечника индуктора и кожухом. Трубчатый кожух может окружать всю периферию (измеренную по нормали к осевому направлению) индуктора или только основную часть периферии, т.е. более чем 50%, например, более чем 75%, такую как более 80%.
Кожух может содержать структуры рассеивания тепла, отходящие от внешней поверхности кожуха. Тем самым обеспечивается улучшенное охлаждение индуктора. Структуры рассеивания тепла могут представлять собой выступы, ребра, пластины и/или тому подобное.
Структуры рассеивания тепла могут проходить в осевом направлении кожуха. Тем самым экранирующий кожух может быть легко изготовлен. Сердечник индуктора может иметь цилиндрическую форму, и кожух может содержать полую цилиндрическую часть, определяемую трубчатой стенкой, от которой структуры рассеивания тепла проходят в поперечном направлении. Структуры рассеивания тепла могут иметь соответствующие длины, так что поперечное сечение кожуха по нормали к осевому направлению имеет в общем прямоугольную периферию. Следовательно, индуктор имеет прямоугольную проекцию, облегчая тем самым экономию пространства при размещении рядом с другими компонентами, например, такими как другие индукторы, обеспечивая при этом большую поверхность рассеивания тепла. Некоторые или все из структур рассеивания тепла могут выступать в радиальном направлении от внешней поверхности. В качестве альтернативы или дополнительно, некоторые структуры рассеивания тепла могут выступать в одном или нескольких различных направлениях.
Внешняя поверхность кожуха может содержать планарную секцию, определяющую монтажную поверхность, например, тангенциальную к трубчатой стенке, окружающей сердечник индуктора. Таким образом, кожух облегчает улучшенную передачу тепла от индуктора через монтажную поверхность.
В общем случае желательно, чтобы индуктор мог быть смонтирован гибким образом, например, на различных структурах охлаждения, как, например, на внутренней стороне стенки корпуса устройства со средствами охлаждения на внешней стороне. Средства охлаждения могут быть выполнены в виде естественной конвекции, принудительного воздушного потока или структуры жидкостного охлаждения.
Кроме того, в некоторых применениях может быть желательно обеспечить эффективное расположение кабеля в непосредственной близости от индуктора, чтобы избегать длинной проводки, ведущей к/от индуктора, или так, чтобы избегать проводки в непосредственной близости от других компонентов данной установки.
Кожух может содержать один или более элементов крепления, которые могут проходить в осевом направлении. Тем самым индуктор может быть легко смонтирован при поддержании рентабельного изготовления. Например, проходящие в осевом направлении монтажные элементы могут содержать один или более осевых каналов для вставки болта, тем самым обеспечивая возможность монтажа на поверхности, которая нормальна к оси кожуха. В качестве альтернативы или дополнительно, проходящие в осевом направлении монтажные элементы могут содержать один или более проходящих в осевом направлении, открытых в поперечном направлении каналов, которые могут быть использованы для установки на поверхности, тангенциальной по отношению к кожуху, например, с помощью самонарезающих винтов, которые могут вставляться в стенки каналов. В качестве альтернативы или дополнительно, кожух может содержать монтажные фланцы, на которые может опираться кожух и с которыми могут взаимодействовать крепежные элементы, такие как зажимы, винты или болты. С этой целью, фланцы могут определять, каждый, контактную поверхность и направленную наружу кромку. Контактная поверхность фланца может быть параллельна монтажной поверхности кожуха.
Трубчатый кожух имеет открытые торцы на своих соответствующих осевых концах. Индуктор может дополнительно содержать одну или более торцевых пластин, каждая из которых может монтироваться на соответствующем одном из открытых торцов трубчатого кожуха, чтобы закрывать упомянутый торец, тем самым обеспечивая дополнительные поверхности магнитного экранирования и/или дополнительные поверхности рассеивания тепла. Одна или обе из торцевых пластин могут содержать полость, имеющую впускное отверстие и выпускное отверстие, позволяющие охлаждающей текучей среде циркулировать через полость. Охлаждающая текучая среда может быть любой подходящей охлаждающей текучей средой, например, охлаждающей жидкостью, такой как вода. Несколько индукторов могут быть уложены вдоль общей оси, например, с торцевой пластиной, зажатой между двумя соседними кожухами. Полость может иметь такую форму и размер, что она имеет форму поперечного сечения в осевом направлении, по существу равную или, опционально, немного меньше или больше, чем форма поперечного сечения и размер сердечника индуктора.
Кожух и/или торцевые пластины могут быть изготовлены из металлического материала, такого как алюминий или алюминиевый сплав, или из керамики, такой как нитрид кремния, оксид алюминия, нитрид алюминия, нитрид бора или карбид кремния. В частности, когда кожух и/или торцевые пластины выполнены из немагнитного, но электропроводного материала, такого как алюминий, кожух и/или торцевая(ые) пластина(ы) обеспечивает(ют) эффективное экранирование, удерживающее магнитное поле внутри индуктора. Кожух может быть предпочтительно изготовлен из экструдируемого материала, такого как алюминий. Следует принять во внимание, что в некоторых случаях, только часть экрана, обращенного к сердечнику индуктора, выполнена из алюминия или аналогичного немагнитного, но электропроводного материала, в то время как участок, не обращенный непосредственно в контакте с сердечником индуктора, может быть выполнен из другого материала, например, пластика или другого формуемого материала.
Торцевая пластина может содержать базовый компонент, определяющий дно и боковые стенки выемки, и элемент крышки, приспособленный, чтобы покрывать открытую сторону выемки, так что базовый компонент и крышка вместе определяют полость. Полость может иметь такую форму и размер, что она имеет форму поперечного сечения в осевом направлении, по существу равную или, опционально, немного меньше или больше, чем форма поперечного сечения и размер сердечника индуктора. Крышка может иметь форму и размер, равные форме и размеру сердечника индуктора. Пластина может быть смонтирована с крышкой, обращенной к сердечнику индуктора таким образом, чтобы обеспечить плотное прилегание между внешней поверхностью сердечника индуктора и торцевой пластиной. Торцевая пластина может иметь такую форму и размер, что, в сборе с кожухом, крышка слегка выступает в трубчатый кожух. Базовый компонент может быть выполнен из любого подходящего материала, такого как пластик. Крышка может быть выполнена из металлического материала, например, из алюминия или аналогичного материала, как описано по отношению к кожуху.
Кожух содержит отверстие, например, в форме паза, проходящей в осевом направлении, тем самым позволяя проводам проходить к/от катушки через кожух. Паз может проходить по всей осевой длине кожуха. Таким образом, стенки трубчатого кожуха могут быть упруго отогнуты наружу во время введения сердечника индуктора в кожух, обеспечивая тем самым плотную посадку и тесный контакт между сердечником индуктора и кожухом, позволяя легкую сборку. Отверстие может быть заполнено заполняющим материалом; заполняющий материал может определять внешнюю поверхность, например, в целом планарную внешнюю поверхность, для монтажа индуктора на внешней монтажной поверхности. Внешняя поверхность может содержать паз или другой конструктивный элемент для прикрепления прокладки к внешней поверхности. В качестве альтернативы или дополнительно, внешняя поверхность заполняющего материала может быть снабжена выступом, действующим в качестве элемента прокладки. Следует принять во внимание, что обеспечение заполняющего материала, который заполняет отверстие сердечника и/или корпуса индуктора и который обеспечивает внешнюю поверхность, при необходимости снабженную прокладкой, для монтажа индуктора на монтажной поверхности, также может быть предусмотрено в связи с индуктором без кожуха, как описано в настоящем документе.
Кожух может также, в дополнение или в качестве альтернативы пазу или другому конструктивному элементу для прикрепления прокладки, быть снабжен поднутрением или пазом в непосредственной близости от отверстия для плотного прикрепления прокладки.
Индуктор может быть индуктором с броневым (горшковым) сердечником. Сердечник индуктора может содержать внутреннюю часть сердечника, окруженную катушкой, и внешнюю часть сердечника, окружающую катушкой и определяющую внешнюю поверхность сердечника индуктора. Сердечник индуктора содержит два отдельных компонента индуктора, которые, в сборке друг с другом, вместе образуют сердечник индуктора и определяют общую ось.
Индукторы, как описано здесь, могут быть изготовлены с различными размерами. В случае, когда компоненты сердечника индуктора выполнены из прессованного порошка, радиальный размер сердечника индуктора может составлять от 30 мм до 300 мм, например, от 40 мм до 250 мм. Осевой размер сердечника индуктора может быть менее 300 мм, например, менее 200 мм, например, менее 100 мм.
Внешняя часть сердечника может окружать всю периферию катушки и осевые концы, или внешняя часть сердечника может окружать основную часть периферии катушки и/или осевых концов. Сердечник индуктора может содержать внутренний элемент сердечника и внешний элемент сердечника, каждый из которых проходит в осевом направлении между первым и вторым базовым элементом и обеспечивает соответствующие пути магнитного потока между первым и вторым базовыми элементами; при этом внешний элемент сердечника по меньшей мере частично окружает внутренний элемент сердечника, тем самым определяя внешнюю периферию пространства вокруг внутреннего элемента сердечника для размещения обмотки между внутренним и внешним элементами сердечника.
Внутренний элемент сердечника может быть выполнен в виде цилиндрической или трубчатой структуры или может иметь другую форму в поперечном сечении, например, многоугольную. Внутренний элемент сердечника может быть сформирован посредством соответствующих первого и второго внутренних элементов сердечника, каждый из которых проходит от соответствующего одного из первого и второго базовых элементов по направлению друг к другу.
Первый и второй базовые элементы могут быть выполнены в виде соответствующих пластин, например круговых пластин, где внутренний элемент сердечника проходит вдоль оси от центра пластин, и где внешний элемент сердечника проходит от периферийной части торцевых пластин, и где базовый элемент обеспечивает радиальный путь потока, соединяющий внутренний и внешний элементы сердечника.
Собранный сердечник индуктора может иметь цилиндрическую форму, имеющую круговое поперечное сечение. В качестве альтернативы, индуктор может иметь другую форму поперечного сечения, такую как многоугольная, например, шестиугольная, прямоугольная или тому подобное. Когда кожух определяет трубчатую полую форму, соответствующую форме поперечного сечения сердечника индуктора, обеспечивается плотное прилегание кожуха вокруг сердечника индуктора. Когда сердечник индуктора имеет фиксированное поперечное сечение по всей его длине, сердечник индуктора может легко вдвигаться на место внутри кожуха, находясь в контакте с внутренней поверхностью кожуха по всей длине индуктора.
Кожух может иметь осевую длину, чтобы полностью вмещать сердечник индуктора, то есть, чтобы окружать сердечник индуктора вдоль всей осевой длины сердечника индуктора. Кожух может быть немного длиннее, чем сердечник индуктора, чтобы позволить части одной или более торцевых пластин выступать в открытые концы кожуха и контактировать с торцевыми поверхностями сердечника индуктора. Следует принимать во внимание, что кожух может обеспечиваться с различными длинами. Следовательно, могут быть предусмотрены кожухи для вмещения различных размеров сердечников индукторов и даже кожухи, вмещающие несколько сердечников индуктора в осевой протяженности по отношению друг к другу, опционально, разделенные экранирующими пластинами.
Варианты осуществления сердечника индуктора, описанные здесь, хорошо подходят для производства методом порошковой металлургии (Р/М). Соответственно, сердечник индуктора может быть выполнен из магнитно-мягкого материала, такого как прессованный магнитно-мягкий порошок, тем самым упрощая изготовление компонентов сердечника индуктора и обеспечивая эффективный трехмерный путь потока в магнитно-мягком материале, позволяющем создать, например, радиальные, осевые и окружные компоненты пути потока в сердечнике индуктора. Здесь и в дальнейшем, термин ʺмагнитно-мягкийʺ предназначен для обозначения свойства материала, который может намагничиваться, но не имеет тенденции оставаться намагниченным, когда намагничивающее поле удаляется. Как правило, материал может быть описан как магнитно-мягкий материал, когда его коэрцитивная сила не больше, чем на 1 кА/м (см., например, ʺIntroduction to Magnetism and Magnetic materialsʺ, David Jiles, First Edition 1991 ISBN 0 412 38630 5 (HB), p. 74).
Термин ʺмагнитно-мягкие композитыʺ (SMC), используемый в данном описании, предназначен для обозначения прессованных/уплотненных и термически обработанных металлических порошковых компонентов с трехмерными (3D) магнитными свойствами. Компоненты SMC, как правило, состоят из поверхностно-изолированных частиц порошка железа, которые прессуют с образованием однородных изотропных компонентов, которые могут иметь сложные формы, на одном этапе.
Магнитно-мягкий порошок может быть, например магнитно-мягким порошком железа или порошком, содержащим Co или Ni или сплавы, содержащие части этого. Магнитно-мягкий порошок может быть по существу чистым, распыленным в воде порошком железа или порошком губчатого железа, имеющим частицы неправильной формы, которые были покрыты электрической изоляцией. В этом контексте термин ʺпо существу чистыйʺ означает, что порошок должен быть по существу свободным от включений и что количество примесей, таких как O, C и N, должно быть сведено к минимуму. Средние по весу размеры частиц могут быть обычно ниже 300 мкм и выше 10 мкм.
Однако любой магнитно-мягкий порошок металла или порошок сплава металла может быть использован, если магнитно-мягкие свойства являются достаточными и порошок пригоден для компактирования.
Электрическая изоляция частиц порошка может быть изготовлена из неорганического материала. Особенно подходящим является тип изоляции, раскрытый в US 6348265 (который включен в настоящий документ посредством ссылки), где рассматриваются частицы базового порошка, состоящего из по существу чистого железа, имеющего изолирующий кислород- и фосфорсодержащий барьер. Порошки, имеющие изолирующие частицы, такие как Somaloy® 500, Somaloy® 550 или Somaloy® 700 доступны от Höganas AB, Швеция.
Кроме того, модульная конструкция индуктора дополнительно позволяет изготавливать несколько версий индуктора только из ограниченного числа компонентов, например, индукторы, которые монтируются с их осью, нормальной к монтажной поверхности, индукторы для монтажа с их осью, параллельной к монтажной поверхности, индукторы с одной или более торцевыми пластинами или без них, индукторы с одной или более торцевыми пластинами, которые охлаждаются охлаждающей текучей средой и т.д.
Настоящее раскрытие относится к различным аспектам, включающим в себя индуктор, описанный выше и далее, соответствующие способы, устройства и/или продукт, каждый из которых обеспечивает одну или более из выгод и преимуществ, описанных в связи с первым упомянутым аспектом, и каждый из которых имеет один или более вариантов осуществления, соответствующих вариантам осуществления, описанным в связи с первым упомянутым аспектом и/или раскрытым в прилагаемой формуле изобретения.
В частности, здесь раскрыты варианты осуществления экрана/корпуса для индуктора, индуктор содержит катушку и сердечник индуктора; при этом экран/корпус содержит трубчатый экранирующий кожух, имеющий такие размеры и форму, чтобы окружать сердечник индуктора, причем внутренняя поверхность кожуха контактирует с внешней поверхностью сердечника индуктора.
В соответствии с другим аспектом, здесь раскрыты варианты осуществления торцевой пластины для экранирующей структуры индуктора, причем индуктор содержит катушку и сердечник индуктора, экранирующая структура окружает сердечник индуктора и определяет по меньшей мере одно отверстие для размещения сердечника индуктора, причем торцевая пластина содержит полость, имеющую впускное отверстие и выпускное отверстие для вмещения и циркуляции охлаждающей текучей среды через полость. В частности, торцевая пластина может содержать базовый компонент, определяющий нижнюю поверхность и боковые стенки выемки, и элемент крышки, приспособленный для покрытия открытой стороны выемки таким образом, что базовый компонент и крышка вместе определяют полость.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Варианты осуществления различных аспектов, раскрытых в настоящем документе, а также дополнительные задачи, признаки и преимущества концепции настоящего изобретения, будут описаны более подробно в следующем иллюстративном и не ограничивающем описании вариантов осуществления аспектов, раскрытых здесь, со ссылкой на приложенные чертежи, где одинаковые ссылочные позиции относятся к подобным элементам, если не указано иное, при этом:
Фиг. 1 показывает схематичный вид в поперечном сечении варианта осуществления индуктора.
Фиг. 2 показывает трехмерный вид варианта осуществления индуктора.
Фиг. 3 показывает трубчатую экранирующую структуру для индуктора.
Фиг. 4 иллюстрирует примеры варианта осуществления индуктора, смонтированного на базовой плите.
Фиг. 5 показывает другой вариант осуществления индуктора.
Фиг. 6 показывает другой вариант осуществления индуктора.
Фиг. 7 показывает вариант осуществления торцевой пластины для экранирующей структуры для индуктора.
Фиг. 8A-D показывают еще один вариант осуществления индуктора.
Фиг. 9А и 9В показывают еще один вариант осуществления индуктора.
Фиг. 10 показывает вариант осуществления поднутрения, или паза, в непосредственной близости от отверстия.
Фиг. 11 показывает сердечник индуктора.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Фиг. 1 показывает схематичный вид в поперечном сечении варианта осуществления индуктора. Индуктор содержит сердечник 100 индуктора и катушку 104. Сердечник 100 индуктора содержит внутреннюю часть 101, вокруг которой намотана катушка 104. Внутренняя часть может быть проходящим в осевом направлении стержнем, имеющим круговое поперечное сечение или поперечное сечение другой формы. Сердечник индуктора дополнительно содержит внешнюю часть, окружающую катушку 104. В этом примере, внешняя часть содержит трубчатую внешнюю часть 102 и пластинчатые торцевые части 103, соединяющие внешнюю трубчатую часть 102 с внутренней частью 101. Трубчатая внешняя часть является коаксиальной с внутренней частью. Внутренняя часть и внешняя часть определяют полое пространство, имеющее кольцевое поперечное сечение для размещения катушки. Сердечник индуктора может быть изготовлен из нескольких компонентов, например, из двух чашеобразных половин, где каждая половина имеет центральный стержень, выступающий из нижней части чаши. Две половины могут быть соединены соосно с осевым выравниванием и с их соответствующими центральными стержнями, обращенными друг к другу. Следует понимать, что в альтернативных вариантах осуществления, форма и/или расположение сердечника индуктора и/или катушки могут быть другими.
Катушка 104 имеет трубчатую форму и такие размеры, что она окружает внутреннюю часть сердечника и помещается в пространстве между внутренней и внешней частями сердечника. Сердечник индуктора дополнительно содержит ввод (проходную втулку) обмотки и/или другие конструктивные элементы (не показаны для упрощения иллюстрации). Ввод может быть расположен, например, в трубчатой внешней части 102 сердечника или в одной из торцевых частей 103.
Сердечник индуктора может быть изготовлен из прессованного магнитного порошкового материала. Материал может быть магнитно-мягким порошком. Материал может быть ферритовым порошком. Материал может быть поверхностно-изолированным магнитно-мягким порошком, например, содержащим частицы железа, снабженные электрически изолирующим покрытием. Удельное сопротивление материала может быть таким, что вихревые токи существенно подавлены. В качестве более конкретного примера, материал может быть магнитно-мягким порошком, например, из семейства продуктов Somaloy (например, Somaloy(R) 110i, Somaloy(R) 130i или Somaloy(R) 700HR) от Hoeganaes AB, S-263 83 Hoeganaes, Швеция.
В качестве альтернативы, сердечник индуктора или его части могут быть изготовлены из другого материала с достаточно высокой проницаемостью, более высокой, чем проницаемость воздуха, и/или собраны из множества отдельных деталей вместо формирования в виде одной детали.
Индуктор дополнительно содержит экранирующую структуру или корпус, содержащий трубчатый кожух 105 и торцевые пластины 106 и 107, соответственно. Экранирующая структура окружает сердечник 100 статора таким образом, чтобы уменьшить магнитное поле снаружи индуктора. С этой целью, экранирующая структура изготовлена из немагнитного, но электропроводного материала, например, из материала, имеющего относительную проницаемость меньше 2, такого как алюминий или алюминиевый сплав.
Кожух 105 имеет форму и размер такие, чтобы быть плотно пригнанным вокруг сердечника индуктора. Кожух 105 открыт на обоих торцах. В примере на фиг. 1, открытые торцы кожуха закрыты торцевыми пластинами 106 и 107, соответственно.
Фиг. 2 показывает другой вариант осуществления индуктора. Индуктор содержит сердечник 100 индуктора и катушку (не показана). Сердечник 100 индуктора и катушка могут быть такого типа, как описано в связи с фиг. 1. Индуктор дополнительно содержит экранирующую структуру, содержащую трубчатый кожух 105 и торцевую пластину 106.
Фиг. 3 показывает более подробный вид трубчатого кожуха 105. В частности, на фиг. 3a показан трехмерный вид кожуха 105, а на фиг. 3b показан вид сверху кожуха при наблюдении в осевом направлении. Как показано на фиг. 3 и со ссылкой на фиг. 2, трубчатый кожух 105 содержит трубчатую стенку, имеющую внутреннюю контактную поверхность 320, определяющую внутреннее полое пространство для размещения сердечника 100 индуктора. В этом примере внутренний сердечник 100 имеет цилиндрическую форму, и, таким образом, кожух 105 имеет цилиндрическую внутреннюю контактную поверхность 320 такой формы и размеров, чтобы находиться в контакте с сердечником индуктора. Кожух содержит структуры 209 и 309 рассеивания тепла, выступающие наружу от трубчатой стенки. Следовательно, кожух 105 позволяет эффективно рассеивать тепло от индуктора. В этом примере, структуры рассеивания тепла представляют собой пластины, продолжающиеся в осевом направлении. Они имеют разные длины с тем, чтобы придать кожуху профиль поперечного сечения, который может плотно вписываться в прямоугольник, как показано на фиг. 3b линиями 318 и 319. Следовательно, индуктор может без труда размещаться в непосредственной близости от других компонентов и, в частности, других подобных индукторов, компактным образом.
Как и в примере на фиг. 1, экранирующая структура согласно фиг. 3 выполнена из немагнитного, но электропроводного материала, например, материала, имеющего относительную проницаемость меньше 2, такого как алюминий или алюминиевый сплав. Кожух имеет фиксированный профиль поперечного сечения, что обеспечивает возможность эффективного изготовления кожуха, например, с помощью процесса экструзии. Кожух изготовлен из алюминия. Следует понимать, однако, что могут быть использованы другие материалы.
Кожух содержит ряд монтажных структур, позволяющих монтировать собранный индуктор в различных ориентациях, например, как показано на фиг. 4 для индуктора, как на фиг. 2, но без торцевой пластины. Следует принимать во внимание, что индуктор согласно фиг. 2, включающий торцевую пластину, или индуктор, содержащий две торцевые пластины, по одной на каждом торце, может быть смонтирован одинаковым образом.
В частности, кожух содержит планарную монтажную поверхность 212, тангенциальную к трубчатой стенке, окружающей сердечник индуктора. Следовательно, как показано на фиг. 4a, индуктор может быть размещен на опорной поверхности 421 с монтажной поверхностью 212, обращенной к опорной поверхности 421. Таким образом, монтажная поверхность способствует эффективному теплообмену между кожухом и монтажной поверхностью и отводу тепла от индуктора посредством опорной поверхности.
Кожух дополнительно содержит проходящие в осевом направлении L-образные фланцы 213, которые обеспечивают контактную поверхность параллельно с монтажной поверхностью 212 и ориентированными наружу ребрами. Следовательно, когда индуктор опирается своей монтажной поверхностью 212 на планарную опору 421, контактная поверхность фланцев 213 также находится в контакте с опорой 421 и позволяет прикреплять индуктор к опоре 421 с помощью скоб или с помощью винтов или болтов 422, проходящих через вырезы 214 или через отверстия во фланцах, как показано на фиг. 4а. Фланцы 213 предусмотрены по обеим сторонам монтажной поверхности, чтобы обеспечить устойчивую опору и легкий монтаж. Элементы 309 рассеивания тепла между фланцами 213 и опорной поверхностью 212, имеют такую длину, что их края выровнены с монтажной поверхностью. К тому же рассеивающие элементы между фланцами 213 и монтажной поверхностью продолжаются от трубчатой стенки кожуха в направлении, нормальном к монтажной поверхности 212. Таким образом, монтажная поверхность, фланцы 213 и ребра рассеивающих элементов 309 между ними вместе образуют стабильную планарную опору.
Каждый фланец и смежный один из элементов рассеивания тепла определяют канал 317, который открыт в направлении от и по нормали к монтажной поверхности 212. Следовательно, индуктор может быть смонтирован на опорной плите 421 путем ввода самонарезающих винтов в канал 317 снизу.
Кожух дополнительно облегчает монтаж собранного индуктора, как показано на фиг. 4b, то есть с его осью, нормальной к монтажной поверхности 421. С этой целью кожух содержит монтажные элементы, продолжающиеся в радиальном направлении наружу от трубчатой стенки кожуха и определяющие осевой канал 211 для вставки болта 423 или винта или подобного крепежного элемента.
Следовательно, индуктор может быть смонтирован в других ориентациях без необходимости повторной сборки сердечника индуктора внутри кожуха. Кроме того, монтажные элементы, образующие каналы 211, фланцы 213 и монтажную поверхность, также способствуют рассеиванию тепла.
Кожух 105 имеет форму и размер такие, чтобы быть плотно пригнанным вокруг сердечника индуктора. Кожух 105 открыт на обоих торцах и допускает простую сборку.
Кожух 105 содержит продолжающийся в осевом направлении паз 210, таким образом, позволяя проводить провода от катушки через кожух. Кроме того, паз позволяет слегка надавить на трубчатую стенку наружу, чтобы легко вдвинуть сердечник индуктора на место.
Вновь со ссылкой на фиг. 2, торцевая пластина 106 является монтируемой к торцу кожуха с помощью болтов или винтов, с помощью клея или другим подходящим способом. Торцевая пластина содержит монтажные отверстия 215 по углам, обеспечивая еще один вариант для монтажа собранного индуктора на опорной плите. Торцевая пластина покрывает все отверстие кожуха. Как будет описано более подробно ниже, торцевая пластина может содержать полость для приема и циркуляции охлаждающей жидкости. С этой целью боковая поверхность торцевой пластины содержит порты 216 ввода и вывода, сообщающиеся по потоку текучей среды с полостью таким образом, чтобы позволить охлаждающей текучей среде циркулировать через полость.
Индуктор согласно фиг. 2 включает в себя только одну торцевую пластину, покрывающую один из открытых торцов кожуха. Однако следует принимать во внимание, что в других вариантах осуществления оба открытых торца могут быть покрыты соответствующей торцевой пластиной. Аналогичным образом, в других вариантах осуществления, индуктор может иметь только кожух без покрытия любого из открытых торцов какой-либо торцевой пластиной, например, как в примере согласно фиг. 4.
Фиг. 5 показывает другой пример индуктора. В частности, на фиг. 5a показан трехмерный вид индуктора, а на фиг. 5b показан вид сверху, наблюдаемый с осевого направления. Индуктор согласно фиг. 5 аналогичен индуктору согласно фиг. 4 в том, что он содержит сердечник 100 индуктора, катушку (не показана) и кожух 105, например, кожух, как описано в связи с фиг. 3. Как описано выше, кожух 105 снабжен проходящим в осевом направлении паз 210, позволяющей отводить провода 208 от катушки и позволяющей слегка раздвигать трубчатые стенки, когда сердечник индуктора вдвигается на место. После того, как индуктор собран, может быть желательным, в частности, в вариантах осуществления без торцевых пластин, зафиксировать трубчатые стены, чтобы они не раздвигались в стороны, так как это может привести к выскальзыванию индуктора из кожуха. С этой целью, трубчатые стенки могут быть стянуты в направлении друг к другу при помощи одного или более зажимных элементов 524, например, упругого зажимного элемента, который может защелкиваться и взаимодействовать с элементами 409 рассеивания тепла по обе стороны от паза 210. В качестве альтернативы или дополнительно, кожух может быть прикреплен к сердечнику индуктора клеем или другими подходящими средствами крепления.
Фиг. 6 показывает еще один вариант осуществления индуктора. Индуктор согласно фиг. 6 аналогичен индуктору согласно фиг. 2 за исключением того, что он содержит две торцевые пластины 106 и 107, соответственно, каждая из которых покрывает соответствующий один из открытых торцов кожуха 105. В примере на фиг. 6, торцевые пластины 106 и 107 идентичны друг другу, то есть торцевая пластина 107 также содержит порты ввода/вывода 616, сообщающиеся каналами текучей среды с полостью внутри торцевой пластины. Торцевая пластина 107 содержит сквозные отверстия 611, которые совмещены с каналами 211, таким образом, позволяя легко монтировать индуктор с его осью, вертикальной по отношению к опорной поверхности, на которой он монтируется. Понятно, что торцевая пластина 106 содержит соответствующие отверстия.
Фиг. 7 показывает разобранный вид примера торцевой пластины для индуктора, например, торцевой пластины 106 согласно фиг. 2 или фиг. 6. Торцевая пластина 106 содержит базовую плиту 726, содержащую круговое ребро 727, определяющее выемку. Ребро содержит канал на его радиально внутренней периферии для размещения уплотнительного кольца 733. Торцевая пластина дополнительно содержит крышку 734, имеющую форму и размер такие, чтобы размещаться на ребре таким образом, чтобы определять полость 729 между базовой плитой 726 и крышкой 734, ограниченную ребром 727. Крышка может быть закреплена на ребре с помощью клея или других подходящих средств. Следовательно, ребро и крышка слегка выступают от базовой плиты.
Полость 729 содержит впускное отверстие 731 и выпускное отверстие 732 сообщающиеся, каждое, каналом текучей среды с соответствующим одним из портов 216 на краю базовой плиты 726. Базовая плита содержит радиальное ребро 730, проходящее от центра полости в положение на периферии полости между впускным отверстием 731 и выпускным отверстием 732, тем самым вынуждая охлаждающую жидкость, входящую в полость через впускное отверстие 731 протекать вокруг ребра 730 к выпускному отверстию 732. Следовательно, обеспечивается поток жидкости через всю полость. Центральный конец 736 ребра сформирован в виде цилиндрического выступа, на который может опираться центр крышки, предотвращая тем самым изгиб крышки внутрь.
Каналы, соединяющие впускное отверстие 731 и выпускное отверстие 732 с соответствующими портами 216, размещены в части 735 базовой плиты, имеющей увеличенную высоту, соответствующую высоте ребра 727. Часть 735 увеличенной высоты проходит от внешней периферии ребра 727 к краю базовой плиты. Следует принять во внимание, однако, что могут быть предусмотрены другие конструкции полости, обеспечивающие поток текучей среды между впускным отверстием и выпускным отверстием, например, поток в форме меандра.
Собранная торцевая пластина монтируется на кожухе с крышкой 734, обращенной к сердечнику индуктора. В частности, как наиболее легко видеть на фиг. 6, ребро 727 и крышка 734 имеют такую форму и размер, что они выступают в отверстие кожуха, так что крышка находится в контакте с сердечником индуктора, а край базовой плиты лежит на краю кожуха. Часть 735 также проходит в кожух и имеет такой размер и форму, что ее краевая часть с портами 216 помещается в осевой паз 210, тем самым обеспечивая компактную конструкцию, легкий доступ к портам 216 и простую сборку, где часть 735 функционирует как индексный (разметочный) признак, облегчающий выравнивание торцевой пластины.
Торцевая пластина может затем быть прикреплена к кожуху с помощью болтов через отверстия 611, с помощью клея или других подходящих средств крепления. Следовательно, крышка 734 находится в контакте с сердечником индуктора, позволяя осуществлять эффективный теплообмен между сердечником индуктора и охлаждающей текучей средой. Когда торцевая пластина прикреплена к кожуху с помощью болтов или аналогичных средств крепления, крышка дополнительно прижимается к уплотнению 733, тем самым предотвращая утечку охлаждающей текучей среды. Кроме того, когда крышка 734 выполнена из алюминия или другого подходящего материала, как это описано в связи с кожухом, обеспечивается эффективное экранирование магнитного поля. Базовая плита 726 также может быть изготовлена из алюминия или другого материала, экранирующего магнитное поле. В качестве альтернативы, базовая плита 726 может быть изготовлена из пластика или другого подходящего материала, обеспечивающего возможность простого изготовления, например, с помощью процесса инжекционного формования. Это обеспечивает рентабельность изготовления торцевой пластины, при поддержании эффективного охлаждения и экранирования крышкой.
Фиг. 8A-D показывают еще один вариант индуктора, где фиг. 8A показывает собранный индуктор перед установкой на монтажную поверхность, фиг. 8B показывает собранный индуктор, смонтированный на монтажной поверхности, фиг. 8C показывает частичный вид собранного индуктора с удаленной уплотнительной прокладкой, и фиг. 8D показывает частичный вид собранного индуктора с уплотнительной прокладкой, расположенной в надлежащем месте. Индуктор согласно фиг. 8A-D подобен индуктору согласно фиг. 2 в том, что он содержит экранирующий кожух 805, как описано здесь, и две торцевые пластины 806 и 807, соответственно, каждая из которых покрывает соответствующий один из открытых торцов кожуха 805. Кожух 805 определяет отверстие, через которое проведены провода 808. В примере, показанном на фиг. 8A-D, отверстие имеет форму осевого паза 810, например, как описано в связи с вариантом осуществления согласно фиг. 2. Как показано на фиг. 8A-D, отверстие 810 заполнено заполняющим материалом 837, например, резиной, силиконом, полиуретаном или другим подходящим материалом. Заполняющий материал может быть податливым, упругим элементом, который может быть запрессован в отверстие и/или в канал/паз между элементами рассеивания тепла, которые даже могут быть снабжены монтажным элементом для закрепления заполняющего материала. В качестве альтернативы, материал может представлять собой отверждаемый материал, который заполняется в отверстие, а затем отверждается. Такой материал может быть даже предусмотрен таким образом, чтобы заполнять все пустоты между компонентами индуктора внутри кожуха, чтобы уменьшить влияние вибраций. В любом случае, заполняющий материал определяет поверхность, по существу выровненную с монтажной поверхностью, определяемой кожухом (например, как описано в связи с фиг. 3), для монтажа на внешней монтажной поверхности 821, так что заполняющий материал 807 обращен к монтажной поверхности 821.
В настоящем примере, внешняя поверхность заполняющего материала снабжена выемкой/пазом 840 для помещения прокладки 838, которая по периферии окружает провода 808. Фиг. 8C иллюстрирует заполняющий материал с удаленной прокладкой 838, чтобы показать выемку/паз 840, в то время как фиг. 8D иллюстрирует прокладку, расположенную в выемке/пазу 840. Следовательно, когда индуктор смонтирован на поверхности 821 с заполняющим материалом, обращенным к монтажной поверхности 821, прокладка 838 определяет герметичное соединение с монтажной поверхностью 821, тем самым защищая каналы, через которые проходят провода 808, от влаги. Это особенно желательно, когда индуктор должен быть смонтирован без дополнительного экранирующего корпуса, например, на внешней поверхности корпуса, содержащего другие электронные компоненты.
В качестве альтернативы или дополнительно, внешняя поверхность заполняющего материала 837 может сама по себе функционировать в качестве уплотняющего элемента, например, с использованием его упругих свойств. Внешняя поверхность заполняющего материала 837 может быть снабжена выступом. В качестве еще одной альтернативы, внешняя поверхность заполняющего материала может быть планарной, а прокладка может быть помещена между монтажной поверхностью 821 и внешней поверхностью заполняющего материала 837.
В настоящем примере, индуктор может монтироваться на поверхности 821 с помощью винтов 822, проходящих через скобы 839, которые могут вставляться в соответствующие каналы 842, образованные между двумя проходящими в осевом направлении элементами рассеивания тепла.
Фиг. 9А и 9В показывают еще один вариант осуществления индуктора. Индуктор согласно фиг. 9A-B подобен индуктору согласно фиг. 8A-D в том, что он содержит экранирующий кожух 905 и две торцевые пластины 906 и 907, соответственно. Кожух 905 образует отверстие 910, через которое проводятся провода 908, причем отверстие 910 заполнено заполняющим материалом 937, содержащим паз 940 для размещения прокладки 938, как описано в связи с фиг. 8A-D. В настоящем примере индуктор может монтироваться на поверхности 921 с помощью винтов 922, проходящих через соответствующие фланцы 939, предусмотренные в соответствующих торцевых пластинах 906 и 907. Как можно наиболее легко видеть на фиг. 9В, заполняющий материал может проходить в один или несколько каналов между смежными элементами рассеивания тепла, которые даже могут быть снабжены фланцем или выступом 941 для дополнительного закрепления заполняющего материала.
Фиг. 10 иллюстрирует осевое сечение через часть экранирующего кожуха 1005. Кожух 1005 содержит отверстие 1010, соответствующее отверстиям 210, 810, 910, описанным выше в связи с фиг. 2, 8 и 9. Рядом с отверстием 1010, стенка кожуха 1005 содержит поднутрение или паз 1042, который приспособлен для помещения прокладки (не показано). Поднутрение или паз 1042 может окружать отверстие 1010, или в том случае, когда отверстие проходит по всей осевой длине кожуха 1005, может иметься поднутрение или паз 1042 по обе стороны от отверстия, как показано на фиг. 10. Эта прокладка может быть использована в качестве альтернативы или дополнительно к использованию прокладки 938, описанной в связи с фиг. 9, или к использованию самого заполняющего материала в качестве прокладки. Когда кожух 1005 образует часть индуктора, отверстие 1010 покрыто заполняющим материалом, например, как описано выше в связи с фиг. 8 и 9.
Фиг. 11 иллюстрирует сердечник 1100 индуктора. Сердечник 1100 индуктора содержит торцевую часть 1103, от которой внешняя часть 1102 и внутренняя часть 1101 проходят в осевом направлении. Обмотка катушки, опущенная для простоты, может быть расположена вокруг внутренней части 1101. Внешняя часть 1102 включает в себя проходящий в осевом направлении паз 1110, образующий отверстие, позволяющее проводам (не показаны) проходить к/от катушки для соединения обмотки с электрическими компонентами, внешними относительно сердечника 1100 индуктора. Назначением отверстия 1110 является обеспечить ввод для части соединения обмотки через внешнюю часть 1102. Для того чтобы обеспечить индуктор, катушка располагается в сердечнике 1100 индуктора соответствующим образом, как описано со ссылкой на фиг. 1 выше. Кроме того, паз 1110 покрыт заполняющим материалом за исключением того, где проходят провода, так что обеспечивается герметичное уплотнение. Сердечник 1100 индуктора может быть использован вместе с экранирующим кожухом, например, любым из кожухов, описанных здесь, или сердечник 1100 индуктора может быть использован без кожуха.
Хотя некоторые варианты осуществления были описаны и показаны подробно, изобретение не ограничивается ими, но также может быть воплощено другими путями в пределах объема предмета, определенного в следующей формуле изобретения. В частности, следует понимать, что могут быть использованы другие варианты осуществления, и что структурные и функциональные модификации могут быть выполнены без отступления от сущности и объема настоящего изобретения. Например, выше были раскрыты сердечники индуктора, представляющие цилиндрическую геометрию. Однако концепция изобретения не ограничивается этой геометрией. Например, сердечники индуктора могут представлять овальное, треугольное, квадратное или многоугольное поперечное сечение.
Варианты осуществления индуктора, описанного здесь, могут быть использованы в различных областях применения, включая фотогальванические применения, в блоках преобразования мощности, блоках управления напряжением, блоках фильтров, таких как LC- или LCL-фильтры и т.д. Варианты осуществления индуктора, описанного в данном документе, могут быть использованы в системах, работающих на различных уровнях мощности, например, больше, чем 500 Вт, таких, как больше, чем 1 кВт, на различных частотах, в том числе, но без ограничения указанным, на частотах от 2 кГц до 30 кГц, таких как от 5 кГц до 25 кГц.
В пунктах формулы изобретения на устройство, перечисляющих различные средства, некоторые из этих средств могут быть воплощены одним и тем же структурным компонентом. Сам по себе тот факт, что определенные признаки перечислены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения или описаны в различных вариантах осуществления, не указывает, что комбинация этих признаков не может быть использована с выгодой.
Следует подчеркнуть, что термин ʺсодержит/содержащийʺ, при использовании в данном описании, применяется, чтобы указывать на наличие упомянутых признаков, целых чисел, этапов или компонентов, но не исключает наличия или добавления одного или более других признаков, целых чисел, этапов, компонентов или их групп.
1. Индуктор, содержащий катушку и боковую стенку, окружающую катушку, при этом боковая стенка содержит внешнюю часть сердечника индуктора и/или экранирующий кожух, при этом боковая стенка содержит отверстие, обеспечивающее прохождение электрического соединения катушки, отличающийся тем, что отверстие закрыто упругим заполняющим материалом, который заполняет отверстие за исключением того, где проходит электрическое соединение, при этом кожух содержит указанное отверстие, причем кожух содержит по меньшей мере одно поднутрение или паз для размещения прокладки.
2. Индуктор по п. 1, в котором отверстие, находящееся в боковой стенке, содержит паз или образовано пазом, который проходит в осевом направлении боковой стенки.
3. Индуктор по п. 2, в котором паз проходит вдоль длины, соответствующей по меньшей мере 50% осевой длины боковой стенки, предпочтительно по меньшей мере 75% осевой длины боковой стенки, более предпочтительно по существу осевой длине боковой стенки, наиболее предпочтительно всей осевой длине боковой стенки.
4. Индуктор по любому из предыдущих пунктов, в котором заполняющий материал содержит полимер или смесь полимеров, например резину, силикон и/или полиуретан.
5. Индуктор по любому из предыдущих пунктов, в котором заполняющий материал представляет собой податливый, упругий элемент, приспособленный для прессовой посадки в отверстие.
6. Индуктор по любому из предыдущих пунктов, в котором заполняющий материал представляет собой отверждаемый материал, который заполняется в отверстие и затем отверждается.
7. Индуктор по любому из предыдущих пунктов, в котором заполняющий материал образует в целом планарную внешнюю поверхность.
8. Индуктор по любому из предыдущих пунктов, в котором внешняя поверхность заполняющего материала содержит паз или другой элемент для размещения прокладки.
9. Индуктор по любому из предыдущих пунктов, причем индуктор содержит сердечник индуктора и кожух, причем кожух окружает сердечник индуктора, предпочтительно внутренняя поверхность кожуха находится в контакте с внешней поверхностью сердечника индуктора.
10. Индуктор по любому из предыдущих пунктов, причем индуктор содержит кожух, причем кожух содержит структуры рассеивания тепла, проходящие от внешней поверхности кожуха.
11. Индуктор по п. 10, в котором структуры рассеивания тепла проходят в осевом направлении кожуха, предпочтительно по существу вдоль осевой длины кожуха, более предпочтительно вдоль всей осевой длины кожуха.
12. Индуктор по любому из предыдущих пунктов, в котором внешняя поверхность боковой стенки содержит планарную секцию, определяющую монтажную поверхность.
13. Индуктор по любому из предыдущих пунктов, в котором боковая стенка содержит один или более монтажных элементов для монтажа индуктора на внешнем объекте.
14. Индуктор по п.13, в котором монтажные элементы содержат один или более осевых каналов для вставки болта.
15. Индуктор по п.13 или 14, в котором монтажные элементы содержат один или более проходящих в осевом направлении, открытых в поперечном направлении каналов.
16. Индуктор по любому из предыдущих пунктов, в котором поднутрение или паз расположены в непосредственной близости к отверстию.
17. Индуктор по любому из предыдущих пунктов, в котором боковая стенка содержит кожух, при этом индуктор содержит по меньшей мере одну торцевую пластину, монтируемую на торце кожуха таким образом, чтобы закрывать упомянутый торец, причем торцевая пластина содержит полость, имеющую впускное отверстие и выпускное отверстие, позволяющие охлаждающей текучей среде циркулировать через полость.
18. Индуктор по п. 17, в котором торцевая пластина содержит базовый компонент, определяющий нижнюю поверхность и боковые стенки выемки, и элемент крышки, выполненный с возможностью покрывать открытую сторону выемки, так что базовый компонент и крышка вместе задают полость.
19. Экранирующий кожух для индуктора по любому из предыдущих пунктов, причем кожух содержит отверстие, закрытое заполняющим материалом.
