DE19637211C2 - Einrichtung zur Abführung von Wärme von Ferritkernen induktiver Bauelemente - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ab­ führung von Wärme von Ferritkernen induktiver Bauelemente nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der EP 0 532 360 A1 ist es bekannt, im Bereich eines Ma­ gnetkerns und von Wicklungen eines Transformators ein elek­ trisch leitendes Medium vorzusehen, das eine Begrenzung bil­ det, in welcher der vom Magnetkern und den Wicklungen ausge­ hende magnetische Fluß gebündelt wird. Damit können Streuin­ duktivitäten von Transformatoren reduziert bzw. gesteuert werden. Das elektrisch leitende Medium kann beispielsweise in Form einer Metallschicht auf einen Magnetkern aufgebracht werden, wobei die Metallschicht zur Unterbindung eines elek­ trischen Kurzschlusses geschlitzt ist.

Aus der US 2 990 524 ist eine Einrichtung zur Abführung von Wärme von Kernen aus ferromagnetischem Material für induktive Bauelemente bekannt. Diese umfaßt mehrere, an den Kernen an­ liegende Schichten aus elektrisch und thermisch leitfähigem Material, über die die Kerne thermisch an eine Wärmesenke an­ koppelbar sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, metal­ lische Schichten der vorgenannten Art so zu gestalten, daß sie zur Abführung von Wärme von ferromagnetischen Kernen in­ duktiver Bauelemente geeignet sind.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs genann­ ten Art erfindungsgemäß gemäß den Maßnahmen des Patentan­ spruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteran­ sprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie­ len gemäß den Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Bau­ elementes mit einer Einrichtung zur Wärmeabführung; und

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Kerns aus fer­ romagnetischem Material mit einer zur Wärmeabführung geeigneten thermisch leitenden Schicht.

Gemäß Fig. 1 wird ein induktives Bauelement im Prinzip durch einen Kern 2 aus ferromagnetischem Material - in aller Regel ein Ferritkern- sowie eine auf diesem vorgesehene Wicklung 1 gebildet.

Zur Abführung von Wärme ist erfindungsgemäß auf dem Ferrit­ kern 2 eine Schicht 4 aus elektrisch und thermisch leitfähi­ gem Material vorgesehen, die an eine Wärmesenke in Form eines Kühlkörpers 3 angekoppelt ist. Der Wärmefluß ist schematisch durch Pfeillinien 5 angedeutet.

Um die Induzierung von elektrischen Strömen in der elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht 4 zu verhindern, ist sie mit Unterbrechungen versehen, so daß sich keine geschlossenen elektrischen Stromwege bilden können. Derartige Unterbrechun­ gen sind in Fig. 1 nicht dargestellt, aber aus der im fol­ genden noch zu erläuternden Ausführungsform nach Fig. 2 er­ sichtlich.

Elektrisch und thermisch leitfähige Schichten der vorstehend erläuterten Art können z. B. galvanisch auf einen Ferritkern aufgebracht werden, wobei speziell zunächst chemisch- galvanisch eine dünne Schicht von einigen µm Dicke aufge­ bracht und danach eine elektrisch-galvanische Schichtverdic­ kung erfolgt. Zur Abscheidung der Schichten auf ferritische Werkstoffe werden die chemischen Eigenschaften der Lösungsbä­ der, insbesondere der pH-Wert, auf das Material abgestimmt. Ziel ist es dabei, daß ferritische Material in seinen elek­ tromagnetischen und mechanischen Eigenschaften nicht zu be­ einträchtigen.

Wie oben bereits erläutert, sind zur Unterbindung der Indu­ zierung von elektrischen Strömen in der elektrisch und ther­ misch leitfähigen Schicht Unterbrechungen vorgesehen, die z. B. durch Schleifen der Polflächen von Ferritkernen, durch Be­ drucken mit ätzresistenten Masken und anschließendes Ätzen oder durch Laserschneiden hergestellt werden können. Derarti­ ge partiell beschichtete Kerne besitzen den Vorteil, daß ge­ ringe elektrische und thermische Übergangswiderstände zwi­ schen Bauelement und Schicht erreicht werden.

Mittels derartiger Schichten ist eine optimale thermische An­ kopplung, beispielsweise durch Löten, an Wärmesenken, wie et­ wa den Kühlkörper 3 nach Fig. 1 realisierbar. Entscheidend ist dabei die weit höhere Leitfähigkeit von Metallen, z. B. von Kupfer oder Silber, gegenüber ferritischen Werkstoffen. Es sind Unterschiede der thermischen Leitfähigkeit um einen Faktor von 100 erreichbar. Die elektrisch und thermisch leit­ fähige Schicht 4 stellt näherungsweise eine Isotherme dar, so daß der Temperaturgradient im Kerninneren in Richtung der Kernoberfläche höher als bei einem unbeschichteten Kern ist. Der Wärmefluß erfolgt daher im wesentlichen entlang der elek­ trisch und thermisch leitfähigen Schicht in Richtung Kühlkör­ per statt über das thermisch schlecht leitende ferritische Material bei einem unbeschichteten Kern.

Eine mögliche Ausführungsform einer unterbrochenen elektrisch und thermisch leitfähigen Schicht entsprechend der Schicht 4 nach Fig. 1 ist in Fig. 2 für einen E-Ferritkern 10 darge­ stellt, bei dem auf vorgegebenen Oberflächenbereichen eine thermisch und elektrisch leitfähige Schicht 11 vorgesehen ist.

Claims (4)

1. Einrichtung zur Abführung von Wärme von Kernen (2; 10) aus ferromagnetischem Material für induktive Bauelemente mit ei­ ner unmittelbar auf dem Kern (2; 10) aufgebrachten Schicht (4; 11) aus elektrisch und thermisch leitfähigem Material, über die der Kern (2; 10) thermisch an eine Wärmesenke (3) ankoppelbar ist, welche Schicht (4; 11) als Metallschicht mit Unterbrechungen zur Vermeidung einer Induzierung von elektri­ schen Strömen in geschlossenen elektrisch leitenden Pfaden ausgebildet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht (4; 11) aus Kupfer besteht.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht (4; 11) aus Silber besteht.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmesenke als Kühlkörper (3) ausgebildet ist.