Title:
Ungekoppelte mehrphasige Induktoreinheit
Kind Code:
U1


Abstract:

Ungekoppelte mehrphasige Induktoreinheit, aufweisend:
einen Haupteisenkern (1), der mit einer Mehrzahl von Ausnehmungen (11, 12, 13) versehen ist, zwischen denen mehrere Trennwände (14, 15, 16, 17) ausgebildet sind;
eine Mehrzahl von Nebeneisenkernen (2, 3, 4, 20, 30, 40), die sich in den jeweiligen Ausnehmungen (11, 12, 13) befinden;
eine Mehrzahl von Metallblechspulen (5, 6, 7, 50, 60, 70), die zwischen den jeweiligen Ausnehmungen (11, 12, 13) und den jeweiligen Nebeneisenkernen (2, 3, 4, 20, 30, 40) vorgesehen sind; und
eine Mehrzahl von Plättchen (8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b, 91a, 91b, 92a, 92b, 93a, 93b), die jeweils zwischen mehreren rechten Innenwänden (11a), mehreren linken Innenwänden (11b) und den Nebeneisenkernen (2, 3, 4, 20, 30, 40) angeordnet sind, wobei die Trennwände (14, 15, 16, 17) mit den in den Ausnehmungen (11, 12, 13) angeordneten Nebeneisenkernen (2, 3, 4, 20, 30, 40) und Metallblechspulen (5, 6, 7, 50, 60, 70) sowie mit den Plättchen (8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b, 91a, 91b, 92a, 92b, 93a, 93b) verbunden sind, sodass sich eine integrale Induktoreinheit mit einer Mehrzahl von Induktorelementen ergibt, und wobei die Luftspalte zwischen dem Haupteisenkern (1) und den Nebeneisenkernen (2, 3, 4, 20, 30, 40) durch die Anordnung der Plättchen (8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b, 91a, 91b, 92a, 92b, 93a, 93b) so einstellbar sind, dass die gewünschte Induktivität der Induktorelemente erreicht wird. embedded image




Application Number:
DE202018103065U
Publication Date:
07/13/2018
Filing Date:
05/30/2018
Assignee:
ITG ELECTRONICS (INC., New Taipei City, TW)
International Classes:



Attorney, Agent or Firm:
Viering, Jentschura & Partner mbB Patent- und Rechtsanwälte, 81675, München, DE
Claims:
Ungekoppelte mehrphasige Induktoreinheit, aufweisend:
einen Haupteisenkern (1), der mit einer Mehrzahl von Ausnehmungen (11, 12, 13) versehen ist, zwischen denen mehrere Trennwände (14, 15, 16, 17) ausgebildet sind;
eine Mehrzahl von Nebeneisenkernen (2, 3, 4, 20, 30, 40), die sich in den jeweiligen Ausnehmungen (11, 12, 13) befinden;
eine Mehrzahl von Metallblechspulen (5, 6, 7, 50, 60, 70), die zwischen den jeweiligen Ausnehmungen (11, 12, 13) und den jeweiligen Nebeneisenkernen (2, 3, 4, 20, 30, 40) vorgesehen sind; und
eine Mehrzahl von Plättchen (8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b, 91a, 91b, 92a, 92b, 93a, 93b), die jeweils zwischen mehreren rechten Innenwänden (11a), mehreren linken Innenwänden (11b) und den Nebeneisenkernen (2, 3, 4, 20, 30, 40) angeordnet sind, wobei die Trennwände (14, 15, 16, 17) mit den in den Ausnehmungen (11, 12, 13) angeordneten Nebeneisenkernen (2, 3, 4, 20, 30, 40) und Metallblechspulen (5, 6, 7, 50, 60, 70) sowie mit den Plättchen (8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b, 91a, 91b, 92a, 92b, 93a, 93b) verbunden sind, sodass sich eine integrale Induktoreinheit mit einer Mehrzahl von Induktorelementen ergibt, und wobei die Luftspalte zwischen dem Haupteisenkern (1) und den Nebeneisenkernen (2, 3, 4, 20, 30, 40) durch die Anordnung der Plättchen (8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b, 91a, 91b, 92a, 92b, 93a, 93b) so einstellbar sind, dass die gewünschte Induktivität der Induktorelemente erreicht wird.

Ungekoppelte mehrphasige Induktoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- dass jede der Ausnehmungen (11, 12, 13) eine rechte Innenwand (11a), eine linke Innenwand (11b) und eine obere Innenwand (11c) aufweist;
- dass jeder der Nebeneisenkerne (2, 3, 4) eine rechte Montagefläche (21), eine linke Montagefläche (22) und eine obere Montagefläche (23) aufweist; und
- dass die rechte Montagefläche (21) des Nebeneisenkerns (2) an der rechten Innenwand (11a) der Ausnehmung (11) angebracht ist, während die linke Montagefläche (22) des Nebeneisenkerns (2) an der linken Innenwand (11b) der Ausnehmung (11) angeordnet ist.

Ungekoppelte mehrphasige Induktoreinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Plättchen (8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b) mehrere rechte Plättchen (8a, 9a, 10a) und mehrere linke Plättchen (8b, 9b, 10b) enthalten, wobei jedes rechte Plättchen (8a) zwischen der rechten Montagefläche (21) des Nebeneisenkerns (2) und der rechten Innenwand (11a) der Ausnehmung (11) vorgesehen ist, während jedes linke Plättchen (8b) zwischen der linken Montagefläche (22) des Nebeneisenkerns (2) und der linken Innenwand (11b) der Ausnehmung (11) angeordnet ist.

Ungekoppelte mehrphasige Induktoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede (5) der Metallblechspulen (5, 6, 7, 50, 60, 70) einen Querträger (51) aufweist, der mit seiner oberen Querträgerfläche (51a) an der oberen Innenwand (11c) der Ausnehmung (11) angebracht ist, während die untere Querträgerfläche (51b) des Querträgers (51) mit der oberen Montagefläche (23) des Nebeneisenkerns (2) verbunden ist.

Ungekoppelte mehrphasige Induktoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallblechspule (5) durch zwei Enden des Querträgers (51) nach unten in zwei aufrechte Oberflächen gebogen ist, die jeweils als leitfähiges Bein (52) ausgebildet sind, wobei sich das Bein (52) über die Bodenfläche des Haupteisenkerns (1) hinaus erstrecken kann, um die ungekoppelte mehrphasige Induktoreinheit anzuheben, und wobei sich die beiden aufrechten Oberflächen weiterhin nach unten erstrecken können, sodass sich ein Durchgangsloch zur Montage durch Auflöten ergibt.

Ungekoppelte mehrphasige Induktoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallblechspule (50) durch zwei Enden des Querträgers (51) nach unten in zwei aufrechte Oberflächen gebogen ist, die sich jeweils nach außen so erstrecken, dass elektrisch leitende flache Füße (54) ausgebildet sind, wobei der Boden des elektrisch leitenden flachen Fußes (54) auf der gleichen Ebene liegt wie die Bodenfläche des Haupteisenkerns (1), sodass die ungekoppelte mehrphasige Induktoreinheit auf einer Plattenoberfläche montiert werden kann.

Description:

Die Erfindung betrifft eine ungekoppelte mehrphasige Induktoreinheit, insbesondere eine ungekoppelte mehrphasige Induktoreinheit mit einem extrem niedrigen Kopplungskoeffizienten, die einen geringen Platzbedarf beansprucht und eine erhöhte Leistungsdichte erzielen kann.

Gegenwärtig stellen die meisten Induktorelemente hauptsächlich diskrete Komponenten dar. Diese diskreten Bauelemente erfordern bei dem Herstellungsprozess eine bestimmte Lücke zwischen ihnen. Da die magnetische Kopplung der Induktorelemente eine Interferenz verursacht, ist es außerdem notwendig, einen bestimmten Abstand zwischen den diskreten Bauelementen sicherzustellen. Diese Lücken und Abstände wirken sich virtuell negativ auf die Miniaturisierung und hohe Effizienz elektronischer Geräte aus. Ein sehr kleiner Teil der Induktorenkonstruktion verwendet die Konstruktion mit einer oder zwei Induktoren, wobei die Konstruktion mit mehr als zwei Induktoren sehr schwer zu sehen ist. Einige Induktoren sind zwar durch einfache mechanische Mittel verbunden, was realisiert, dass sie aber auch in eine Baueinheit integriert sein können. Dieses Verfahren ist jedoch relativ raumaufwendig und es macht keinen großen Fortschritt und Beitrag zur Einsparung des Gesamtinduktivitätsraums und zur Erhöhung der Leistungsdichte. Somit wurde es nicht gut gefördert und muss verbessert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ungekoppelte mehrphasige Induktoreinheit zu schaffen, die durch einfache Maßnahmen die oben genannten Nachteile vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine ungekoppelte mehrphasige Induktoreinheit, die die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Merkmalen der Unteransprüche hervor.

Die technischen Mittel der Erfindung haben die folgenden zwei Vorteile: Der eine ist die Konstruktion der ungekoppelten Bauelemente, (die unabhängig voneinander arbeiten, ohne sich gegenseitig zu stören) und die andere ist das Minimieren des Gesamtvolumens und somit des Platzbedarfs.

Die Struktur der erfindungsgemäßen ungekoppelten mehrphasigen Induktoreinheit realisiert einen sehr niedrigen Kopplungskoeffizienten zwischen mehreren Induktorelementen (zum Beispiel: zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben oder neun Induktorelementen usw.) durch ein vernünftiges Magnetkreisdesign. Außerdem ist realisiert, dass die mehreren Induktorelemente unabhängig voneinander verwendet werden, ohne einander zu beeinflussen. In der Struktur der erfindungsgemäßen ungekoppelten mehrphasigen Induktoreinheit werden die Induktoren zu einer Baueinheit zusammengefügt, indem Trennwände zwischen den Ausnehmungen des Haupteisenkerns und bestimmte konstituierende Materialien verwendet werden. Damit kann der Volumen- und Raumbedarf verringert werden, wobei die Leistungsdichte des Endprodukts verbessert und die Effizienz des Produkts erhöht wird.

Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Ausgestaltungen anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

  • 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Induktoreinheit mit drei Phasen;
  • 2 eine perspektivische Zusammenbaudarstellung des ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Induktoreinheit;
  • 3 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Induktoreinheit mit sieben Phasen;
  • 4 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Induktoreinheit mit sieben Phasen;
  • 5 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Induktoreinheit mit sieben Phasen;
  • 6 eine schematische Darstellung eines äquivalenten Magnetkreises des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Induktoreinheit; und
  • 7 eine schematische Darstellung des äquivalenten Magnetkreises und der Induktorelemente gemäß dem ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Induktoreinheit.

Die vorliegende Erfindung offenbart eine ungekoppelte mehrphasige Induktoreinheit. Eine vernünftige Magnetkreiskonstruktion wird verwendet, um einen sehr niedrigen Kopplungskoeffizienten zwischen einer Vielzahl von Induktorelementen zu realisieren, wobei zwei oder mehr Induktorelemente unabhängig voneinander verwendbar sind, ohne einander zu beeinflussen. Dies reduziert die Gesamtgröße und minimiert den erforderlichen Platzbedarf.

Bezugnehmend auf 1 umfasst die erfindungsgemäße ungekoppelte mehrphasige Induktoreinheit einen Haupteisenkern 1, eine Vielzahl von Nebeneisenkernen 2, 3, 4, eine Mehrzahl von Metallblechspulen 5, 6, 7 und eine Mehrzahl von Plättchen 8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b. Der Haupteisenkern 1 weist eine Mehrzahl von im unteren Abschnitt [siehe 1] des Haupteisenkerns 1 ausgebildeten Ausnehmungen 11, 12, 13 und mehrere zwischen je zwei Ausnehmungen 11, 12, 13 angeordneten Trennwände 14, 15, 16, 17 auf. Die Nebeneisenkerne 2, 3, 4 sind in die jeweils zugeordneten Ausnehmungen 11, 12, 13 eingeführt, wobei die Metallblechspulen 5, 6, 7 zwischen den jeweiligen Ausnehmungen 11, 12, 13 und den jeweiligen Nebeneisenkernen 2, 3, 4 vorgesehen sind. Wie in 1 gezeigt, ist das Plättchen 8a einerseits an einer rechten Innenwand 11a der Ausnehmung 11 und andererseits an einer rechten Montagefläche 21 des Nebeneisenkerns 2 angebracht, während das Plättchen 8b einerseits an einer linken Innenwand 11b der Ausnehmung 11 und andererseits an einer linken Montagefläche 22 des Nebeneisenkerns 2 angebracht ist.

Mit anderen Worten sind den Ausnehmungen 11, 12, 13 jeweils eine rechte Innenwand 11a, eine linke Innenwand 11b und eine obere Innenwand 11c zugeordnet. Um zu vermeiden, dass zu viele Bezugszeichen in 1 verwendet werden, sind hauptsächlich nur die Bezugszeichen für die Ausnehmung 11 vorgesehen. Was die Bezugszeichen der Ausnehmungen 12, 13 betrifft, werden die Bezugszeichen der Ausnehmung 11 verwendet, die nicht im Detail beschrieben werden. Ebenfalls weist jeder der Nebeneisenkerne 2, 3, 4 eine rechte Montagefläche 21, eine linke Montagefläche 22 und eine obere Montagefläche 23 auf. Um zu vermeiden, dass zu viele Bezugszeichen in 1 verwendet werden, sind hauptsächlich nur die Bezugszeichen für den Nebeneisenkern 2 vorgesehen. Was die Bezugszeichen der Nebeneisenkerne 3, 4 betrifft, werden die Bezugszeichen des Nebeneisenkern 2 verwendet, die nicht im Detail beschrieben werden.

Die Ausnehmungen 11, 12, 13 und die Trennwände 14, 15, 16, 17 des Haupteisenkerns 1, die Nebeneisenkerne 2, 3, 4 und die Metallblechspulen 5, 6, 7 sind miteinander kombiniert, um eine Mehrzahl von Induktorelementen zu bilden, die als komplette Baueinheit ausgebildet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein erstes, ein zweites und ein drittes Induktorelement. Bei dem ersten, dem zweiten und dem dritten Induktorelement können die Luftspalte zwischen dem Haupteisenkern 1 und den Nebeneisenkernen 2, 3, 4 durch die Plättchen 8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b so gesteuert werden, dass die erforderliche Induktivität erreicht wird. Außerdem ergibt sich eine komplette Baueinheit, wie in 1 gezeigt ist. Im Vergleich mit dem Stand der Technik sind die drei erfindungsgemäßen Induktorelementen nicht direkt miteinander klebeverbunden, sondern es gibt gemeinsame mittlere Trennwände 15, 16 zwischen den unterschiedlichen Induktorelementen, wodurch die erfindungsgemäße ungekoppelte mehrphasige Induktoreinheit vervollständigt wird. Daraus ist deutlich, dass das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen ungekoppelten mehrphasigen Induktoreinheit eine komplette Induktorvorrichtung mit drei Induktorelementen ist.

Die strukturelle Beziehung der erfindungsgemäßen Elemente wird im Folgenden beschrieben.

Oben auf dem Haupteisenkern 1 außerhalb der Ausnehmungen 11, 12, 13 und der Trennwände 14, 15, 16, 17 ist ein oberer Eisenkern 18 ausgebildet. An der unteren Seite des Haupteisenkerns 1 sind die Ausnehmungen 11, 12, 13 und die Trennwände 14, 15, 16, 17 angeordnet. Der erfindungsgemäße Haupteisenkern 1 ist sägezahnförmig ausgebildet. Für die jeweiligen Eisenkerne 2, 3 und 4, die tatsächlich in der Praxis verwendet werden, handelt es sich um einen deformierten Eisenkernkörper vom I-Typ, oder I-Typ verformten T-Typ oder nahezu I-Typ. Der Haupteisenkern 1 und die Nebeneisenkerne 2, 3, 4 bestehen bei der eigentlichen Verwendung im Wesentlichen aus Ferritmaterial, können aber auch aus einem anderen weichen magnetischen Material als Ferrit bestehen. Die rechten und die linken Montageflächen 21, 22 der Nebeneisenkerne 2, 3, 4 sind der rechten Innenwand 11a sowie der linken Innenwand 11b der Ausnehmung 11 des Haupteisenkerns 1 zugeordnet.

Die Metallblechspulen 5, 6, 7 sind n-, C-förmig oder in geometrischer Form ausgebildet. Bei der tatsächlichen Herstellung können die Metallblechspulen 5, 6, 7 durch Stanzen eines üblicherweise verwendeten Kupferblechs gestanzt und hergestellt werden. In der Praxis ist auch nicht ausgeschlossen, die Metallblechspulen 5, 6, 7 aus anderen Arten von elektrischen Leitermaterialien herzustellen. Den Metallblechspulen 5, 6, 7 ist je ein mittlerer Querträger 51 zugeordnet. In 1 ist nur die Metallblechspule 5 mit Bezugszeichen versehen. Die anderen Metallblechspulen 6, 7 sind ebenfalls mit je einem mittleren Querträger 61, 71 versehen.

Der mittlere Querträger 51 erstreckt sich an beiden Enden abgewinkelt nach unten, derart, dass sich zwei Senkrechtflächen als leitfähiges Bein 52 ergeben. Wie in 1 gezeigt, weist der mittlere Querträger 51 links und rechts je ein leitfähiges Bein 52 auf. Das sich nach unten erstreckende, leitfähige Bein 52 kann über die Bodenfläche des Haupteisenkerns 1 hinausragen, um die ungekoppelte mehrphasige Induktoreinheit höher zu machen und das Aufstecken des Durchgangslochs des mehrphasigen Induktorelements auf eine Leiterplatte zu erleichtern. Damit können nachfolgende Lötarbeiten leichter durchgeführt werden. Der mittlere Querträger 51 weist eine obere Querträgerfläche 51a und eine untere Querträgerfläche 51b auf. Zwischen dem mittleren Querträger 51 und den an beiden Seiten ausgebildeten, leitfähigen Beinen 52 ist ein Montageraum 53 ausgebildet, der für die Montage des Nebeneisenkerns 2, 3, 4 sorgt.

Andererseits können die Plättchen 8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b aus verschiedenen nicht ferromagnetischen Materialien hergestellt werden. Ihre Hauptfunktion besteht darin, die Spalte zwischen den Innenwänden 11a, 11b, 11c der Ausnehmungen 11, 12, 13 und den jeweiligen Montageflächen 21, 22, 23 der Nebeneisenkerne 2, 3, 4 zu realisieren. Damit werden Luftspalte des ersten, des zweiten und des dritten Induktorelements realisiert. Die Plättchen 8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b können weiter in die rechten Plättchen 8a, 9a, 10a und die linken Plättchen 8b, 9b, 10b unterteilt werden. In der Praxis sind die Plättchen 8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b aus einem nicht ferromagnetischen Material hergestellt und als Mylarfolien, Kraftpapierfolien, Kunststofffolien und Glasfolien ausgeführt. Alternativ sind die Plättchen 8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b durch Mischen verschiedener nichtferromagnetischer Materialien hergestellt.

Die Montage einer erfindungsgemäßen ungekoppelten mehrphasigen Induktoreinheit wird nachfolgend beschrieben:

Der Zusammenbau des Haupteisenkerns 1, der Nebeneisenkerne 2, 3, 4, der Metallblechspulen 5, 6, 7 und der Plättchen 8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b geschieht in der Weise, dass die obere Querträgerfläche 51a der Metallblechspule 5 mit der oberen Innenwand 11c der Ausnehmung 11 des Haupteisenkerns 1 verbunden wird, woraufhin der Nebeneisenkern 2 in die Ausnehmung 11 des Haupteisenkerns 1 eingeführt wird, indem die rechte Montagefläche 21 des Nebeneisenkerns 2 nach der rechten Innenwand 11a der Ausnehmung 11 des Haupteisenkerns 1 sowie die linke Montagefläche 22 des Nebeneisenkerns 2 nach der linken Innenwand 11b der Ausnehmung 11 des Haupteisenkerns 1 ausgerichtet wird, wobei das rechte Plättchen 8a zwischen der rechten Innenwand 11a der Ausnehmung 11 des Haupteisenkerns 1 und der rechten Montagefläche 21 des Nebeneisenkerns 2 gelagert und mittels Klebstoff mit diesen verbunden wird. Ebenfalls wird das linke Plättchen 8b zwischen der linken Innenwand 11b der Ausnehmung 11 des Haupteisenkerns 1 und der rechten Montagefläche 21 des Nebeneisenkerns 2 gelagert und mittels Klebstoff verbunden. Die Anordnung der weiteren Metallblechspulen 6, 7 und der Nebeneisenkerne 3, 4 in den Ausnehmungen 12, 13 des Haupteisenkerns 1 sowie die Anbringung der Plättchen 9a, 9b, 10a, 10b sind alle die gleichen wie jene der Metallblechspule 5 und des Nebeneisenkerns 2 in die Ausnehmung 11.

Gemäß der Erfindung sind der Haupteisenkern 1, die Nebeneisenkerne 2, 3, 4 und die Metallblechspulen 5, 6, 7 zu einer Baueinheit oder zu einem einheitliches Element zusammengefügt, wodurch sich eine spezielle Magnetkreisstruktur ergibt. 2 zeigt eine perspektivische Zusammenbaudarstellung der erfindungsgemäßen ungekoppelten mehrphasigen Induktoreinheit. Durch die Verbindung der mittleren Trennwand 15, der rechten Ausnehmung 11 und der Trennwand 14 des sägezahnförmigen Haupteisenkerns 1 mit der rechten Metallblechspule 5, dem rechten Nebeneisenkern 2 und den Plättchen 8a, 8b ergibt sich ein erstes Induktorelement. Durch die Verbindung der Trennwand 15, der linken Ausnehmung 12 und der Trennwand 16 des sägezahnförmigen Haupteisenkerns 1 mit der linken Metallblechspule 6, dem linken Nebeneisenkern 3 und den Plättchen 9a, 9b ergibt sich ein zweites Induktorelement.

Das erste und das zweite Induktorelement sind in eine komplette Vorrichtung integriert. Die mehrphasige Induktoreinheit kann ferner den Luftspalt zwischen den Eisenkernen durch die Plättchen 8a, 8b, 9a, 9b steuern, sodass die beiden Induktorelemente die gleiche Induktivität oder eine unterschiedliche Induktivität aufweisen.

Die oben erwähnte, ungekoppelte mehrphasige Induktoreinheit weist ein erstes Induktorelement, ein zweites Induktorelement und ein drittes Induktorelement auf. Das heißt, 1 zeigt eine dreiphasige Induktoreinheit, in der das erste Induktorelement und das zweite Induktorelement oder das zweite Induktorelement und das dritte Induktorelement die mittlere Trennwand 15 oder die mittlere Trennwand 16 des Haupteisenkerns 1 teilen. Daher ist es einerseits möglich, die Integration der zwei Induktorelemente zu realisieren, was effektiv die Anzahl von Elementen oder Komponenten reduziert, die für die Montage auf Leiterplatten verwendet werden. Andererseits teilen in der erfindungsgemäßen ungekoppelten mehrphasigen Induktoreinheit die mehreren Induktorelemente die mittleren Trennwände 15, 16, wodurch eine maximale Einsparung hinsichtlich Volumen und Raum erreicht wird. Außerdem ist es vorteilhaft, die Leistungsdichte der Stromversorgungsprodukte zu erhöhen, die Produkte zu miniaturisieren und den Stand der Technik zu verbessern.

3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Induktoreinheit, die als eine siebenphasige induktive Vorrichtung ausgeführt ist. Der Haupteisenkern 1, der in 3 gezeigt ist, ist im Wesentlichen der gleiche wie der Haupteisenkern 1, der in 1 gezeigt ist, und der Unterschied besteht darin, dass der Haupteisenkernkörper 1 in 3 mit sieben Ausnehmungen versehen ist, während es in 1 drei Ausnehmungen 11, 12, 13 gibt. Den sieben Ausnehmungen sind je ein Nebeneisenkern 2, 3, 4, 31, 32, 33, 34 und je eine Metallblechspule 5, 6, 7, 61, 62, 63, 64 zugeordnet. Ebenfalls sind mehrere Plättchen entsprechend vorhanden, die eine Mehrzahl von rechten Plättchen 8a, 9a, 10a, 81a, 82a, 83a, 84a und linken Plättchen 8b, 9b, 10b, 81b, 82b, 83b, 84b enthalten. Die Kombination der obigen Elemente ist die gleiche wie die Kombination, die in 1 offenbart ist. Eine solche Strukturkombination bildet ein einzelnes Vorrichtungselement mit sieben Induktorelementen. In ähnlicher Weise wird der gewünschte Induktivitätswert erreicht, indem mehrere Trennwände des Haupteisenkerns 1 geteilt und die Luftspalte durch mehrere rechte Plättchen 8a, 9a, 10a, 81a, 82a, 83a, 84a und mehrere linke Plättchen 8b, 9b, 10b, 81b, 82b, 83b, 84b geregelt werden.

4 stellt ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Induktoreinheit dar. Im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel besteht der Hauptunterschied in der aufrechten Oberfläche, die entsteht, indem die leitfähigen Beine 52 an beiden Enden der Metallblechspulen 50, 60 und 70 weiter nach unten gebogen werden. Die beiden aufrechten Oberflächen erstrecken sich jeweils so weiter nach außen, dass elektrisch leitende flache Füße 54 ausgebildet sind. Der Boden des elektrisch leitenden flachen Fußes 54 liegt auf der gleichen Ebene wie die Bodenfläche des Haupteisenkerns 1, sodass die erfindungsgemäße ungekoppelte mehrphasige Induktoreinheit auf einer Plattenoberfläche, wie z. B. auf einer Leiterplatte montiert werden kann, was an die Form einer Oberflächenmontagekomponente SMD angepasst ist. Die Biegeform, die nach dem aufrechten Erstrecken hergestellt ist, kann eine ähnliche C-Form als Kontaktfuß oder eine andere Form wie eine flache Fußform sein. Daher sollen die leitfähigen Beine 52 beim ersten Ausführungsbeispiel und die flachen Füße 54 beim dritten Ausführungsbeispiel formmäßig nicht beschränkt sein.

Um an die in 4 gezeigte Struktur, in der die Metallblechspulen 50, 60, 70 jeweils zwei flache Füße 54 aufweisen, anzupassen, ist auch eine Vielzahl von Nuten zur Aufnahme der Metallblechspulen 50, 60, 70 im Haupteisenkern 1 ausgebildet. Zum Beispiel wird im Wesentlichen eine hochhutartige Nut ausgebildet, wie in 4 gezeigt. Um an die Metallblechspulen 50, 60, 70 anzupassen, sind die Nebeneisenkerne 20, 30, 40 im dritten Ausführungsbeispiel in 4 in der Form eines länglichen I ausgebildet. Diese sind mit einer Mehrzahl von rechten Plättchen 91a, 92a, 93a und einer Mehrzahl von linken Plättchen 91b, 92b, 93b so verbunden, dass eine komplette Baueinheit mit drei Induktorelementen gebildet ist, die auf einer Leiterplatte in Form eines Surface-Mount-Devices [SMD] montiert werden kann. Natürlich können sich die Metallblechspulen 50, 60, 70 auch über die Bodenfläche des Haupteisenkerns 1 hinaus in der Form der leitfähigen Beine 52 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erstrecken, um den Effekt des Anhebens des Hauptkörpers der ungekoppelten mehrphasigen Induktoreinheit zu erzielen. Dies ermöglicht es dem Benutzer, eine mögliche Montagestruktur für die Durchkontaktierung [entsprechend dem SMD-Durchgangsloch] bereitzustellen.

5 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Induktoreinheit. Gegenüber dem dritten Ausführungsbeispiel in 4 sind die Bauelemente die gleichen wie die im dritten Ausführungsbeispiel, jedoch mit dem Unterschied, dass im Ausführungsbeispiel von 3 drei Induktorelemente und im vierten Ausführungsbeispiel von 5 sieben Induktorelemente vorgesehen sind. Gemäß 5 ist der Haupteisenkern 1 mit sieben Ausnehmungen versehen, während drei Ausnehmungen in 4 gezeigt sind. Den sieben Ausnehmungen sind je ein Nebeneisenkern 20, 30, 40, 41, 42, 43, 44 und je eine Metallblechspule 50, 60, 70, 71, 72, 73, 74 zugeordnet. Ebenfalls sind mehrere Plättchen entsprechend vorhanden, die eine Mehrzahl von rechten Plättchen 91a, 92a, 93a, 94a, 95a, 96a, 97a und linken Plättchen 91b, 92b, 93b, 94b, 95b, 96b, 97b enthalten. Die Kombination der obigen Elemente ist die gleiche wie die Kombination, die in 4 offenbart ist. Eine solche Strukturkombination bildet ein einzelnes Vorrichtungselement mit sieben Induktorelementen. In ähnlicher Weise wird der gewünschte Induktivitätswert erreicht, indem mehrere Trennwände des Haupteisenkerns 1 geteilt und die Luftspalte durch mehrere rechte Plättchen 91a, 92a, 93a, 94a, 95a, 96a, 97a und mehrere linke Plättchen 91b, 92b, 93b, 94b, 95b, 96b, 97b geregelt werden. Unterschiedliche Induktivitätswerte können derselbe Induktivitätswert oder unterschiedliche Induktivitätswerte sein, die gemäß den Bedürfnissen des Benutzers eingestellt werden.

Im Folgenden wird die magnetische Schaltung der ungekoppelten mehrphasige Induktoreinheit beschrieben:

6 und 7 zeigen die spezielle Magnetkreisstruktur, die durch die Struktur und den Aufbau der ungekoppelten mehrphasigen Induktoreinheit gemäß dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel gebildet wird. 6 zeigt den Magnetkreis, während 7 den der tatsächlichen Bauelementstruktur entsprechenden Magnetschaltplan zeigt. Wenn die Metallblechspule 7 in Betrieb ist, ist der Magnetflussweg theoretisch wie in 6 gezeigt. Unter der Annahme, dass die magnetomotorische Kraft des Magnetkreises als F = N * I darstellbar ist (F: magnetomotorische Kraft, N: Windungen, I: Erregerstrom), ist der äquivalente Magnetkreis in 6 gezeigt. Da die Permeabilität des Magnetkerns in dem Eisenkern 1 viel größer als die von Luft ist, sind die Magnetwiderstände R1, R2, R3, R4, R5 und R6 bei dem Luftspaltabschnitt viel größer als die anderen Magnetwiderstände R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13. Der Magnetfluss und der Strom werden jedoch immer in dem Magnetkreis mit niedriger Reluktanz zirkuliert, wobei der Magnetfluss mit hoher Reluktanz relativ klein ist. Nachdem die Magnetwiderstände R3, R4, R10 mit R11" in Reihe geschaltet sind, werden diese dann mit R9 zu dem durch magnetomotorische Kraft F = N * I angetrieben, äquivalenten Magnetkreis parallel geschaltet, wobei R11" ein äquivalenter Magnetwiderstand ist, der dadurch entsteht, dass R5, R6, R13 und R12 zunächst in Serie geschaltet und dann mit R11 parallel geschaltet werden, was jedoch nicht die in der Figur nicht gezeigt sind. Da der magnetische Widerstand von R3, R4, R10 und R11 „viel größer ist als der von R9, ist der magnetische Bypass-Fluss des magnetischen Widerstands von R3, R4, R10 und R11“ nahezu Null. Das heißt, wenn die Metallblechspule 7 eine magnetomotorische Kraft F = N * I aufweist, die das magnetische Potential anregt, ist der Kopplungsgrad an den Metallblechspulen 5 und 6 sehr niedrig. Die Analyse anderer Metallblechspulen durch gleiche Argumentation kann zu der Schlussfolgerung führen, dass die Kopplung zwischen mehreren Induktoren sehr gering ist.

Anzumerken ist, dass die Luftspalte der Vielzahl von Induktorelementen jeweils durch die unterschiedliche Dicke der rechten Plättchen gesteuert werden, um die erforderliche Induktivität zu erhalten. Die Induktivität von mehreren Induktorelementen kann gleich oder verschieden sein. Das heißt, sie kann durch unterschiedliche Dicken des rechten Plättchen gesteuert werden. Die Gleichstromwiderstandswerte verschiedener Induktorelemente werden durch die Struktur, Größe und das Material der Metallblechspulen 5, 6, 7 bestimmt. Der Gleichstromwiderstand von zwei benachbarten Induktorelementen kann gleich oder verschieden sein.

Außerdem können sich die leitfähigen Beine 52 der erfindungsgemäßen ungekoppelten mehrphasigen Induktoreinheit über die Bodenfläche des Haupteisenkern 1 hinaus erstrecken, wodurch der Hauptkörper der ungekoppelten mehrphasigen Induktoreinheit angehoben werden kann. Auf diese Weise können andere Bauelemente oder Komponenten auf dem Boden der ungekoppelten mehrphasigen Induktoreinheit montiert werden, wodurch der Raumausnutzung der gedruckten Leiterplatte optimiert und die Leistungsdichte verbessert werden kann.

Bezugszeichenliste

1
Haupteisenkern
11, 12, 13
rechte Ausnehmung
11a
rechte Innenwand
11b
linke Innenwand
11c
obere Innenwand
14, 15, 16, 17
Trennwand
18
oberer Eisenkern
2, 3, 4, 20, 30, 40, 31, 32, 33, 34
Nebeneisenkern
41, 42, 43, 44
Nebeneisenkern
21
rechte Montagefläche
22
linken Montagefläche
23
obere Montagefläche
5, 6, 7, 50, 60, 70, 61, 62, 63, 64, 71, 72, 73, 74
Metallblechspule
51
Querträger
51a
obere Querträgerfläche
51b
untere Querträgerfläche
52
leitfähiges Bein
53
Montageraum
54
flacher Fuß
8a, 9a, 10a, 81a, 82a, 83a, 84
arechtes Plättchen
91a, 92a, 93a, 94a, 95a, 96a, 97a
rechtes Plättchen
8b, 9b, 10b, 81b, 82b, 83b, 84
blinkes Plättchen
91b, 92b, 93b, 94b, 95b, 96b, 97b
linkes Plättchen