[发明专利]用于多相转换器的耦合设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于多相转换器的耦合设备以及多相转换器。

背景技术

也可以称为直流电压转换器或DC/DC转换器的功率转换器被构造用于将在输入端处的直流电压转换成具有其他电压水平的直流电压。这种功率转换器也可以被构造为具有所耦合的电感的多相转换器。所耦合的多相转换器包括多个相，其中每个相通过电流流经的导体引导，所述多个相通过磁性耦合装置相互耦合。但是通过每个相产生的、由磁性耦合引起的电流波纹可能影响多相转换器的运行，因此各个导体的片段应该彼此适当地布置，以便例如避免电磁兼容性的缺点。

出版物WO2012/028558 A1描述了一种多相转换器，其中相的干扰性相互影响通过将至少六个相中的一个相与至少三个其他相磁性反向地耦合被最小化并且磁通量的大部分被补偿。待耦合的相在此被选择为使得可以实现最佳的补偿。这通过相的反向电流分布图来实现。在此情况下目的是，磁性地耦合所述相，使得结果得到的磁场由于耦合的相被最小化。在此，使用铁氧体磁芯用于耦合磁通量，以便从材料的高磁导率得到好处。在这里所建议的耦合情况下，相可以按顺序和彼此无关地被操控。

发明内容

以此为背景提出具有独立权利要求的特征的耦合设备和多相转换器。本发明的其他构型从从属权利要求和说明书中得出。

在构型中，用于例如被构造为四相转换器的多相转换器的紧凑构建的耦合设备包括四个具有所耦合的电感的相。在此情况下，耦合设备具有四个被构造为磁芯的耦合模块，其中对于每个耦合模块分别至少两个相在一个层面中彼此耦合。通常，两个耦合模块可以在一个层面中并排布置。在位于或布置于之下的层面中，两个旋转90°的耦合模块可以并排布置。在一个层面中，至少两个相中的每一个分别与至少一个其他相耦合。如果错开地操控相，则在通常无尽的顺序——第一相-第二相-第三相-第四相-第一相-第二相等——情况下例如得出每个相至作为前任者的在其之前的相以及至作为后继者在其之后的相的耦合。

与相的数目无关地，多相转换器的每个电子耦合模块平整地或平坦地来构造并且包括至少一个构造为线圈磁芯和/或铁氧体磁芯的组件。这种组件可以具有至少一个用于提供通孔的磨光的槽。一般来说，耦合模块包括多个组件，其中通孔可以分别通过第一组件的槽和第二组件被包围。在此，耦合模块的两个相邻的通孔可以分别通过例如被构造为空隙的缝隙相互连接。在缝隙中在对于每个流经的相无特别的机械耗费的情况下可以定义漏磁通量。由此，对于多相转换器可以实现优化的EMV性能和从而实现优化的电磁兼容性。

此外可以规定，对于每个相，对于所述相设置的导体环的两个线匝和从而两个片段被引导通过耦合模块，由此得出相的磁通量的通过电压时间积分、例如电压时间面积引起的耦合模块的减小的磁性调制（Aussteuerung）以及非常小的磁芯损耗。一般地，不需要使耦合模块冷却。用于相的每个导体环具有金属导线，所述金属导线用绝缘材料包覆。在每个导体环上施加对于相设置的电压。此外，对于相设置的电流流过每个导体环。

例如包括两个这种通孔的耦合模块的每个通孔此外可以具有大的线圈窗，其中可选地可以将具有大截面的铜件引入到所述线圈窗中，由此可以实现在小于1mOhm至几个mOhm的范围中的绕组电阻。

此外，多相转换器的至少一个主路径对于每个相包括导体环的两个片段或线匝，其中每个相沿着至少一个主路径由耦合模块的可高渗透的材料包围，使得沿着至少一个主路径不设置空隙或相比于漏磁路径仅设置非常小的空隙作为缝隙，所述空隙具有小的宽度。由此可以以仅两个线匝实现在典型10μH至50μH范围中的电感。

多相转换器可以被构造为低压转换器并且被使用在汽车领域中，其中可以实现高功率和效率。用于提供相的导体环可以是由铜制成的导线，所述导线具有低电阻，由此四相转换器的效率被提高。导线此外可以用塑料或漆覆套。四相转换器此外具有小的静止损耗和由此在较小负载情况下具有高效率。通过所设置的相耦合，可以实现高动态性。被构造为四相转换器的多相转换器的通常四个相的漏磁通量可以通过确定在两个相邻通孔之间的缝隙的尺寸简单地调节，由此可以使电子兼容性与负载要求匹配。此外，导体环是短的，因为每个相直接在那里被引出该相又被引入的耦合模块。由此相可以直接利用电容器和/或经由电容器连接到开关单元上，这有益于电磁兼容性。

因此在构型中可以提供四相转换器和从而提供四相的多相转换器，其中四个相的电感经由四个耦合模块耦合。利用四相转换器实现耦合概念，该耦合概念适用于高功率转换器和针对汽车领域中的要求被设计。