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JP-2026514563-A - コイルアセンブリ

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Abstract

本発明は、コイルアセンブリ（１）であって、回路支持体（２）と、電気コイル（５）であって、当該電気コイル（５）の巻線（７）は、磁気コア（６）の周りに巻回され、かつ、内側開口部（６．１）を貫通する、電気コイル（５）と、冷却アセンブリ（１０）とを備えるコイルアセンブリ（１）に関する。少なくとも２つの巻回部（８）は、２つの端部片（８．２，８．３）を有するそれぞれ１つの導電性導体路片（８．１）を有しており、２つの端部片（８．２，８．３）は、それぞれ、電気的貫通接触接続部（４）に挿入されて接触接続されており、冷却アセンブリ（１０）は、回路支持体（２）の、コイルに対向する表面において、磁気コア（６）の領域に複数の第１の熱伝導構造部（３，１１）を有し、第１の熱伝導構造部（３，１１）は、回路支持体（２）の、コイルとは反対側の表面において、少なくとも１つの熱的貫通接触接続部（１２）を介して複数の対応する第２の熱伝導構造部（１３，１４）と熱的に結合されており、第１の熱伝導構造部（３，１１）は、相互に離間されて配置され、それぞれ複数の電気的貫通接触接続部（４）のうちの少なくとも１つの電気的貫通接触接続部と接続されており、さらに第２の熱伝導構造部（１３，１４）は、相互に離間されて配置され、回路支持体（２）の、コイルとは反対側の表面に配置された少なくとも１つの冷却要素（１８）と熱的に結合されており、それによって、それぞれ１つの冷却経路が、少なくとも２つの巻回部（８）の、対応する電気的貫通接触接続部（４）と接触接続された端部片（８．２，８．３）と、少なくとも１つの冷却要素（１８）との間に形成されている。

Inventors

  • ジャン ウォーカー
  • ハイナー ヤーコプス
  • モーリッツ マイヤー
  • ゲラート タンツォシュ

Assignees

  • ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング

Dates

Publication Date
20260512
Application Date
20240402
Priority Date
20230406

Claims (15)

  1. コイルアセンブリ（１）であって、 回路支持体（２）と、 少なくとも１つの電気コイル（５）であって、当該電気コイル（５）の巻線（７）は、少なくとも１つの内側開口部（６．１）を取り囲む磁気コア（６）の周りに少なくとも２つの巻回部（８）によって巻回され、かつ、前記少なくとも１つの内側開口部（６．１）を貫通する、少なくとも１つの電気コイル（５）と、 少なくとも１つの冷却アセンブリ（１０）と、 を備え、 前記少なくとも２つの巻回部（８）は、２つの端部片（８．２，８．３）を有するそれぞれ１つの導電性導体路片（８．１）を有しており、前記２つの端部片（８．２，８．３）は、それぞれ、前記回路支持体（２）内に設けられた電気的貫通接触接続部（４）に挿入されて接触接続されており、 前記冷却アセンブリ（１０）は、前記回路支持体（２）の、コイルに対向する表面において、前記磁気コア（６）の領域に少なくとも２つの第１の熱伝導構造部（３，１１）を有し、前記少なくとも２つの第１の熱伝導構造部（３，１１）は、前記回路支持体（２）の、コイルとは反対側の表面において、少なくとも１つの熱的貫通接触接続部（１２）を介して少なくとも２つの対応する第２の熱伝導構造部（１３，１４）と熱的に結合されており、 前記少なくとも２つの第１の熱伝導構造部（３，１１）は、相互に離間されて配置され、それぞれ複数の電気的貫通接触接続部（４）のうちの少なくとも１つの電気的貫通接触接続部と接続されており、さらに前記少なくとも２つの第２の熱伝導構造部（１３，１４）は、相互に離間されて配置され、前記回路支持体（２）の、コイルとは反対側の表面に配置された少なくとも１つの冷却要素（１８）と熱的に結合されており、それによって、それぞれ１つの冷却経路が、前記少なくとも２つの巻回部（８）の、対応する電気的貫通接触接続部（４）と接触接続された前記端部片（８．２，８．３）と、前記少なくとも１つの冷却要素（１８）との間に形成されている、コイルアセンブリ（１）。
  2. 前記回路支持体（２）は、前記少なくとも１つの熱的貫通接触接続部（１２）及び前記少なくとも１つの電気的貫通接触接続部（４）に接続された少なくとも１つの導電性でかつ熱伝導性の内層（２．１）を有する多層のプリント基板（２Ａ）として形成されている、請求項１に記載のコイルアセンブリ（１）。
  3. 前記少なくとも２つの巻回部（８）の前記導電性導体路片（８．１）は、それぞれＵ字形に形成されており、前記少なくとも２つの巻回部（８）の２つの端部片（８．２，８．３）のうちの一方の端部片（８．２）は、直線状の導電性導体路片として形成され、前記２つの端部片（８．２，８．３）のうちの他方の端部片（８．３）は、Ｓ字状の導電性導体路片として形成され、前記少なくとも２つの巻回部（８）の２つの端部片（８．２，８．３）の電気的貫通接触接続部（４）に挿入された部分は、前記少なくとも１つの内側開口部（６．１）の外側かつ前記少なくとも１つの内側開口部（６．１）の仮想延在部の外側において軸方向に相互に平行に延在している、請求項１又は２に記載のコイルアセンブリ（１）。
  4. 前記少なくとも２つの第１の熱伝導構造部（１１）のうちの少なくとも１つの第１の熱伝導構造部（１１）は、前記回路支持体（２）の、前記コイルに対向する表面において、前記少なくとも１つのコイル（５）の前記巻線（７）の２つの隣接する巻回部（８）のそれぞれ１つの端部片（８．２，８．３）が挿入された２つの電気的貫通接触接続部（４）を、前記少なくとも１つのコイル（５）の前記巻線（７）の２つの隣接する巻回部（８）が電気的に直列に接続されるように、電気的に相互に接続する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のコイルアセンブリ（１）。
  5. 前記少なくとも２つの第１の熱伝導構造部（１１）のうちの少なくとも１つの第１の熱伝導構造部（１１）は、前記回路支持体（２）の、前記コイルに対向する表面において、長孔（４Ｂ）として形成された電気的貫通接触接続部（４）を有し、前記電気的貫通接触接続部（４）内には、前記少なくとも１つのコイル（５）の前記巻線（７）の２つの隣接する巻回部（８）の２つの端部片（８．２，８．３）が、前記少なくとも１つのコイル（５）の巻線（７）の２つの隣接する巻回部（８）が電気的に直列に接続されるように挿入されて、相互に電気的に接続されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のコイルアセンブリ（１）。
  6. 前記少なくとも２つの第１の熱伝導構造部（１１）のうちの少なくとも１つの第１の熱伝導構造部（１１）は、電気的構成素子（Ｃ）のための接続路（１１．１）を有する、請求項４又は５に記載のコイルアセンブリ（１）。
  7. 前記巻線（７）の第１の巻回部（８Ａ）の端部片（８．２，８．３）は、前記少なくとも１つのコイル（５）の第１の接点を形成し、前記巻線（７）の最後の巻回部（８Ｅ）の端部片（８．２，８．３）は、前記少なくとも１つのコイル（５）の第２の接点を形成し、それぞれ、穿孔孔部（４Ａ）として形成された電気的貫通接触接続部（４）内に挿入されて、接触接続されている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のコイルアセンブリ（１）。
  8. 前記少なくとも２つの第１の熱伝導構造部（３，１１）は、前記磁気コア（６）下方の前記少なくとも１つの内側開口部（６．１）の方向及び／又は前記磁気コア（６）外側の磁気コア（６）から離隔する方向において、前記回路支持体（２）の、前記コイルに対向する表面の露出面に形成されている、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のコイルアセンブリ（１）。
  9. 前記磁気コア（６）は、中央ウェブを有する又は有しない円形又は楕円形又は矩形のトロイダルコア（６Ａ）として形成されている、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のコイルアセンブリ（１）。
  10. 前記回路支持体（２）の、コイルに対向する表面における少なくとも２つの第１の熱伝導構造部（３，１１）の形状及び寸法と、前記回路支持体（２）の、コイルとは反対側の表面における少なくとも２つの第２の熱伝導構造部（１３，１４）の形状及び寸法と、前記回路支持体（２）の少なくとも１つの内層（２．１）の形状及び寸法と、前記熱的貫通接触接続部（１２）の個数とが、熱的負荷条件に適合化可能である、請求項２乃至９のいずれか一項に記載のコイルアセンブリ（１）。
  11. 前記回路支持体（２）の、前記コイルとは反対側の表面において、前記少なくとも１つの冷却要素（１８）と、前記少なくとも２つの第２の熱伝導構造部（１３，１４）との間に、少なくとも１つの電気絶縁性でかつ熱伝導性の層（１５）が設けられている、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のコイルアセンブリ（１）。
  12. 前記電気絶縁性でかつ熱伝導性の層（１５）の面積は、前記少なくとも１つの冷却要素（１８）の面積よりも大きい前記少なくとも２つの第２の熱伝導構造部（１３，１４）の面積よりも大きい、請求項１１に記載のコイルアセンブリ（１）。
  13. 前記少なくとも１つの冷却要素（１８）の縁部は、前記少なくとも１つの電気的貫通接触接続部（４）に対して、第１の最小間隔（ＭＡ１）を有し、 前記少なくとも１つの熱的貫通接触接続部（１２）の縁部は、前記少なくとも１つの電気的貫通接触接続部（４）に対して、前記第１の最小間隔（ＭＡ１）よりも小さい第２の最小間隔（ＭＡ２）を有し、 前記少なくとも２つの第２の熱伝導構造部（１４）の縁部は、前記少なくとも１つの電気的貫通接触接続部（４）に対して、前記第２の最小間隔（ＭＡ２）よりも小さい第３の最小間隔（ＭＡ３）を有し、 前記電気絶縁性でかつ熱伝導性の層（１５）の縁部は、前記少なくとも１つの電気的貫通接触接続部（４）に対して、前記第３の最小間隔（ＭＡ３）よりも小さい第４の最小間隔（ＭＡ４）を有する、請求項１１又は１２に記載のコイルアセンブリ（１）。
  14. 前記冷却アセンブリ（１０）は、少なくとも１つのさらなる冷却要素（１９）を含み、前記少なくとも１つのさらなる冷却要素（１９）は、前記少なくとも１つのコイル（５）の、前記回路支持体（２）とは反対の側において、前記少なくとも１つのコイル（５）の前記巻線（７）に載置されている、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のコイルアセンブリ（１）。
  15. 前記少なくとも１つのさらなる冷却要素（１９）は、少なくとも１つの電気絶縁性でかつ熱伝導性の構造部（２０）を介して、前記少なくとも１つのコイル（５）の前記巻線（７）と熱的に結合されている、請求項１４に記載のコイルアセンブリ（１）。

Description

本発明は、回路支持体と、少なくとも１つの電気コイルとを備えたコイルアセンブリであって、当該電気コイルの巻線は、少なくとも１つの内側開口部を取り囲む磁気コアの周りに少なくとも２つの巻回部によって巻回され、かつ、少なくとも１つの内側開口部を貫通する、コイルアセンブリに関する。 独国特許出願公開第１０２０１６２１０７４６号明細書からは、内側開口部を環状に取り囲み、軟磁性材料からなるトロイダルコアと、内側開口部を貫通して当該トロイダルコアを完全には取り囲んでいない、それぞれ２つの導体路端部領域を有する少なくとも２つの導電性導体路片とを有する誘導素子が公知である。これらの導体路端部領域は、相互に平行であり、トロイダルコアに対して垂直に当該トロイダルコアから離隔するように案内され、少なくとも１つの巻線を形成して相互に電気的に接続されている。これらの導体路端部領域は、内側開口部の外側かつ内側開口部の仮想延在部の外側において軸方向に配置されている。この誘導素子は、複数の孔部を有する電気絶縁支持体プレート上に配置されており、この支持体プレートは、少なくとも孔部の周辺に導電性構造部を有している。導体路片の導体路端部区間は、孔部を通って案内され、導電性構造部を介して少なくとも１つの巻線を形成するように相互に電気的に接続されている。 独国特許出願公開第１０２０１６２１０７４６号明細書 本発明に係るコイルアセンブリの第１の実施例を示す概略的な斜視図である。図１に示した本発明に係るコイルアセンブリを磁気コアなしで示す概略的な平面図である。図１及び図２に示した本発明に係るコイルアセンブリの２つの隣接する巻回部を示す概略的な斜視図である。図１及び図２に示した本発明に係るコイルアセンブリの回路支持体の一部を示す概略的な平面図である。図１及び図２に示した本発明に係るコイルアセンブリの回路支持体の一部を示す概略的な断面図である。図１及び図２に示した本発明に係るコイルアセンブリの回路支持体を電気コイルなしで示す概略的な平面図である。図１及び図２に示した本発明に係るコイルアセンブリの回路支持体を、冷却要素なしでかつ電気絶縁性でかつ熱伝導性の層なしで下方から示す概略図である。図１及び図２に示した本発明に係るコイルアセンブリの回路支持体を下方から示す概略図である。本発明に係るコイルアセンブリの第２の実施例を磁気コアなしで示す概略的な部分斜視断面図である。 発明の実施形態 図１乃至図９から明らかであるように、本発明に係るコイルアセンブリ１，１Ａ，１Ｂの図示の実施例は、それぞれ１つの回路支持体２と、少なくとも１つの電気コイル５であって、当該電気コイル５の巻線７は、少なくとも１つの内側開口部６．１を取り囲む磁気コア６の周りに少なくとも２つの巻回部８によって巻回され、かつ、少なくとも１つの内側開口部６．１を貫通する、少なくとも１つの電気コイル５と、少なくとも１つの冷却アセンブリ１０，１０Ａ，１０Ｂと、を含む。少なくとも２つの巻回部８は、２つの端部片８．２，８．３を有するそれぞれ１つの導電性導体路片８．１を有しており、２つの端部片８．２，８．３は、それぞれ、回路支持体２内に設けられた電気的貫通接触接続部４に挿入されて接触接続されている。ここでは、これらの冷却アセンブリ１０，１０Ａ，１０Ｂは、回路支持体２の、コイルに対向する表面において、磁気コア６の領域に少なくとも２つの第１の熱伝導構造部３，１１を有しており、当該少なくとも２つの第１の熱伝導構造部３，１１は、回路支持体２の、コイルとは反対側の表面において、少なくとも１つの熱的貫通接触接続部１２を介して少なくとも２つの対応する第２の熱伝導構造部１３，１４に熱的に結合されている。少なくとも２つの第１の熱伝導構造部３，１１は、相互に離間されて配置され、それぞれ複数の電気的貫通接触接続部４のうちの少なくとも１つの電気的貫通接触接続部４に接続されており、さらに少なくとも２つの第２の熱伝導構造部１３，１４は、相互に離間されて配置され、回路支持体２の、コイルとは反対側の表面に配置された少なくとも１つの冷却要素１８に熱的に結合されており、それによって、それぞれ１つの冷却経路が、少なくとも２つの巻回部８の、対応する電気的貫通接触接続部４と接触接続された端部片８．２，８．３と、少なくとも１つの冷却要素１８との間に形成されている。 図１からさらに明らかであるように、コイルアセンブリ１は、高電圧用途又は大電流用途のためのコモンモードチョークとして構成されている。この目的のため、磁気コア６は、図示の実施例においては、内側開口部６．１を有する円形トロイダルコア６Ａとして構成され、回路支持体２の表面に対して平行に位置合わせされている。このトロイダルコア６Ａには、図示の実施例においては、２つの電気コイル５の巻線７が巻回されている。ここでは、第１のコイル５Ａは、５つの巻回部８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，８Ｅを有する第１の巻線７Ａを含む。第２のコイル５Ｂは、第１のコイル５Ａと対称であり、同様に５つの巻回部８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，８Ｅを有する第２の巻線７Ｂを含む。基本的には、１個のコイルのみ、又は、２個よりも多いコイルが配置されるものとしてもよい。 コイルアセンブリ１の図示されていない代替的な実施例においては、磁気コア６が、内側開口部６．１を有する楕円形又は矩形のトロイダルコア６Ａとして構成されている。図示されていないさらなる代替的な実施例においては、トロイダルコア６Ａが中心ウェブを有しており、それによって、対応する磁気コア６は、その形状に依存することなく２つの内側開口部を有している。 特に図５から明らかであるように、回路支持体２は、図示の実施例においては、少なくとも１つの熱的貫通接触接続部１２及び少なくとも１つの電気的貫通接触接続部４に接続された、例えば４つの導電性でかつ熱伝導性の内層２．１を有する多層のプリント基板２Ａとして形成されている。 図１乃至図３及び図９からさらに明らかであるように、それぞれのコイル５Ａ，５Ｂの、単に例示的に形成された５つの巻回部８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，８Ｅの導電性導体路片８．１は、それぞれＵ字形に形成されている。ここでは、それぞれ１つの第１の端部片８．２がＳ字状の導電性導体路片として形成され、それぞれの巻回部８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，８Ｅの入力側接点を形成している。第２の端部片８．３は、直線状の導電性導体路片として形成され、それぞれの巻回部８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，の出力側接点を形成している。電気的貫通接触接続部４内に挿入された、それぞれの巻回部８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，８Ｅの２つの端部片８．２，８．３の部分は、少なくとも１つの内側開口部６．１の外側かつ少なくとも１つの内側開口部６．１の仮想延在部の外側において、軸方向で相互に平行に延在している。特に図１、図２及び図６乃至図８からさらに明らかであるように、貫通接触接続部４は、図示の実施例においては、磁気コア６周りの１つの共通の円上に存在している。 特に図１、図２及び図６から明らかであるように、図示の実施例においては、各コイル５Ａ，５Ｂについて、単に例示的に６つの第１の熱伝導構造部３，１１が、回路支持体２の、コイルに対向する表面に配置されている。ここでは、４つの第１の熱伝導構造部１１は、それぞれケーキ片形状と、長孔４Ｂとして形成された電気的貫通接触接続部４とを有しており、この貫通接触接続部４には、それぞれのコイル５の巻線７の２つの隣接する巻回部８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，８Ｅのそれぞれ２つの端部片８．２，８．３が、それぞれのコイル５の巻線７の２つの隣接する巻回部８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，８Ｅが電気的に直列に接続されるように挿入されて、相互に電気的に接続されている。ケーキ片形状の第１の熱伝導構造部１１は、回路支持体２の、コイルに対向する表面の露出面において、少なくとも１つの内側開口部６．１の方向で磁気コア６の下方に配置されている。第１の熱伝導構造部３のうちの２つは、それぞれ１つのウェブ形状と、孔部４Ａとして形成された貫通接触接続部４とを有する。ウェブ形状の第１の熱伝導構造部３は、磁気コア６から離隔する方向で磁気コア６の外側に形成されている。 図４は、ケーキ片形状の第１の熱伝導構造部１１の代替的な構成を示している。ここでは、ケーキ片形状の第１の熱伝導構造部１１は、回路支持体２の、コイルに対向する表面の露出面において、少なくとも１つの内側開口部６．１の方向で、破線で示した磁気コア６の下方でかつ磁気コア６の外側に形成されている。 図１及び図２からさらに明らかであるように、第１のコイル５Ａの第１の巻線７Ａの第１の巻回部８Ａの第１の端部片８．２は、図において左側上方に配置されたウェブ形状の第１の熱伝導構造部３Ａの、孔部４Ａとして形成された貫通接触接続部４内に挿入され、ここでは第１のコイル５Ａの入力側接点に対応する第１のコイル５Ａの第１の接点を形成している。第１のコイル５Ａの第１の巻回部８Ａの第２の端部片８．３は、第１のコイル５Ａの第２の巻回部８Ｂの第１の端部片８．２と共に、ケーキ片形状の熱伝導構造部１１の、長孔４Ｂとして形成された電気的貫通接触接続部４内に挿入されている。第１のコイル５Ａの第２の巻回部８Ｂの第２の端部片８．３は、第１のコイル５Ａの第３の巻回部８Ｃの第１の端部片８．２と共に、ケーキ片形状の熱伝導構造部１１の、長孔４Ｂとして形成された電気的貫通接触接続部４内に挿入されている。第１のコイル５Ａの第３の巻回部８Ｃの第２の端部片８．３は、第１のコイル５Ａの第４の巻回部８Ｄの第１の端部片８．２と共に、ケーキ片形状の熱伝導構造部１１の、長孔４Ｂとして形成された電気的貫通接触接続部４内に挿入されている。第１のコイル５Ａの第４の巻回部８Ｄの第２の端部片８．３は、第１のコイル５Ａの第５及び最後の巻回部８Ｅの第１の端部片８．２と共に、ケーキ片形状の熱伝導構造部１１の、長孔４Ｂとして形成された電気的貫通接触接続部４内に挿入されている。第１のコイル５Ａの第５及び最後の巻回部８Ｅの第２の端部片８．３は、図において右上方に配置されたウェブ形状の熱伝導構造部３Ｂの、穿孔孔部４Ａとして形成された電気的貫通接触接続部４内に挿入されて接触接続され、ここでは第１のコイル５Ａの出力側接点に対応する第１のコイル５Ａの第２の接点を形成している。巻回部の多い構成又は少ない構成においても、同様の手順が行われる。 図１及び図２からさらに明らかであるように、第２のコイル５Ｂの第２の巻線７Ｂの第１の巻回部８Ａの第１の端部片８．２は、図において右側下方に配置されたウェブ形状の第１の熱伝導構造部３Ａの、孔部４Ａとして形成された貫通接触接続部４内に挿入され、ここでは第２のコイル５Ｂの入力側接点に対応する第２のコイル５Ｂの第１の接点を形成している。第２のコイル５Ｂの第１の巻回部８Ａの第２の端部片８．３は、第２のコイル５Ｂの第２の巻回部８Ｂの第１の端部片８．２と共に、ケーキ片形状の熱伝導構造部１１の、長孔４Ｂとして形成された電気的貫通接触接続部４内に挿入されている。第２のコイル５Ｂの第２の巻回部８Ｂの第２の端部片８．３は、第２のコイル５Ｂの第３の巻回部８Ｃの第１の端部片８．２と共に、ケーキ片形状の熱伝導構造部１１の、長孔４Ｂとして形成された電気的貫通接触接続部４内に挿入されている。第２のコイル５Ｂの第３の巻回部８Ｃの第２の端部片８．３は、第２のコイル５Ｂの第４の巻回部８Ｄの第１の端部片８．２と共に、ケーキ片形状の熱伝導構造部１１の、長孔４Ｂとして形成された電気的貫通接触接続部４内に挿入されている。第２のコイル５Ａの第４の巻回部８Ｄの第２の端部片８．３は、第２のコイル５Ｂの第５及び最後の巻回部８Ｅの第１の端部片８．２と共に、ケーキ片形状の熱伝導構造部１１の、長孔４Ｂとして形成された電気的貫通接触接続部４内に挿入されている。第２のコイル５Ｂの第５及び最後