Componente inductivo con núcleo magnético.

Componente inductivo con al menos una carcasa (1), en la que se alojan una o varias columnas denúcleo magnético y sobre la que está dispuesto al menos un arrollamiento (16),

presentando la carcasa (1)superficies de revestimiento interior que delimitan su espacio interior y en las que están dispuestos varios nervios oresaltos nervados o nopas (3; 3a; 4; 4a), que penetran radialmente en el espacio interior, o ranuras (89) con capasintermedias (78-80), estando subdividido el espacio interior mediante los nervios o resaltos nervados o nopas (3; 3a;4; 4a) o las ranuras (89) con capas intermedias (78-80) en varias cámaras (76) alineadas entre sí para alojar discosde núcleo o partes de núcleo (9; 31, 31) de la columna de núcleo magnético, caracterizado porque los discos denúcleo o partes de núcleo (9; 30, 31) se fijan de manera inmóvil mediante la masa de encapsulado vertida dentro delas cámaras (76), estando previsto un encapsulado de estructura interior, en el que el volumen diferencial entre lascámaras y el volumen de los discos o partes de núcleo están llenos de masa de encapsulado.

Componente inductivo con núcleo magnético.

Campo de la invención La invención se refiere a un componente inductivo con núcleo magnético, en particular bobinas de choque, transductores, transformadores, convertidores y componentes inductivos similares.

Estado de la técnica El estado de la técnica se representa, por ejemplo, en el documento EP1501106A1 del mismo solicitante. Esta solicitud muestra las nuevas tecnologías de ferrita y entrehierro, entre otros, en forma de las llamadas bobinas de choque sinusoidales que se usan fundamentalmente en la fotovoltaica.

Los cuerpos de bobina de estos componentes inductivos son casi siempre cilindros de paredes delgadas que soportan uno o varios arrollamientos de una bobina de choque, de un transductor o de un transformador.

Es conocida la fabricación del cuerpo de bobina o del cilindro de aislamiento, por ejemplo, mediante el procedimiento de moldeo por inyección o por extrusión, estando configurado mayormente el cuerpo de bobina como cilindro hueco, en el que se pueden insertar, por ejemplo, núcleos magnéticos. Sin embargo, son conocidos también los cuerpos de bobina arrollados que se moldean en forma de cilindros de aislamiento.

Es conocido además que los núcleos magnéticos para bobinas de choque se configuran, por ejemplo, en forma de columna, y están compuestos de uno o varios elementos de núcleo o discos de núcleo pegados entre sí y separados uno de otro mediante los llamados “entrehierros”, por ejemplo, en forma de capas intermedias fabricadas de material aislante. Hasta el momento, las columnas de núcleo de este tipo se construían, por ejemplo, a partir de discos de núcleo con entrehierros intercalados (que, como es sabido, no son entrehierros, sino capas intermedias de aislamiento) y se pegaban al mismo tiempo para insertarlas en el cuerpo de bobina o envolverlas como columna de núcleo con material aislante. La función de estos entrehierros es configurar las propiedades electromagnéticas de las bobinas de choque y optimizarlas de manera que se almacene la cantidad más alta posible de energía magnética en los entrehierros, manteniéndose pequeños, sin embargo, los campos de dispersión fuera de los entrehierros o de los lados interiores de los arrollamientos. Por la otra parte, “los espacios de entrehierro” sirven también para unir mecánicamente entre sí las partes de núcleo o discos individuales, en particular para puentear los llamados entrehierros con discos recubiertos de adhesivo.

Este procedimiento convencional para la fabricación de columnas de núcleo magnético a partir de muchos discos o partes de núcleo requiere mucho tiempo y es muy costoso. Además, no resulta fácil construir columnas de núcleo alineadas y pegarlas a la vez. Estas construcciones de columnas de núcleo se ven limitadas o al menos se dificultan debido a la tolerancia de los diámetros de discos y de los espesores, las tolerancias de los discos de entrehierro que no se pueden implementar realmente con la suficiente exactitud, la dosificación de la cantidad de adhesivo, los espesores de las capas, las diferentes viscosidades de los adhesivos debido a los tiempos de espera, diferentes temperaturas y humedades del aire. Todos estos factores y parámetros inestables desaparecen al usarse carcasas de semicasco de trama.

El próximo paso de trabajo costoso durante la fabricación convencional de componentes inductivos es integrar las columnas de núcleo en carcasas de cubeta convencionales y fabricar soportes mecánicos para las columnas de núcleo y los yugos. Finalmente, para el ajuste de la inductancia de componentes inductivos se deben usar, por lo general, dispositivos externos y medios auxiliares, lo que retarda y encarece los ciclos.

El documento EP0848391A1 divulga en este sentido una carcasa para la construcción de columnas de núcleo magnético, separadas por entrehierros, para componentes inductivos, que presenta superficies de revestimiento interiores que delimitan el espacio interior y en las que están dispuestos varios nervios o varios resaltos nervados que penetran radialmente en el espacio interior. El espacio interior se divide mediante los nervios o resaltos 55 nervados en varias cámaras alineadas entre sí para alojar discos de núcleo o partes de núcleo de la columna de núcleo magnético. Los discos de núcleo o partes de núcleo se encuentran sueltos en las cámaras y no están unidos mecánicamente entre sí. Esto da lugar a propiedades físicas no óptimas de los componentes inductivos, como mayores pérdidas eléctricas, mayor capacitancia eléctrica a tierra, problemas de corriente de fuga y una peor disipación del calor.

Presentación de la invención La invención tiene el objetivo de configurar un componente inductivo con núcleos magnéticos de manera que este componente o bobina de choque se pueda fabricar claramente de manera más fácil y económica que en los 5 procedimientos existentes hasta el momento, a pesar de la división del núcleo en múltiples partes.

El objetivo se consigue según la invención mediante un componente inductivo con las características de la reivindicación 1 y mediante un procedimiento para la fabricación de tal componente con las características de la reivindicación 8.

La configuración central para la construcción del componente inductivo es una carcasa con los llamados semicascos de trama o una regleta de trama o ranuras de trama y un encapsulado de trama. La carcasa forma cámaras para alojar discos de núcleo o partes de núcleo que forman conjuntamente el núcleo magnético. Mediante la combinación, por ejemplo, con una carcasa exterior correspondiente o una carcasa de cubeta novedosa, se pueden ensamblar

dos o más de estas carcasas para formar un componente inductivo complejo.

Las cámaras se forman mediante los nervios o los resaltos nervados o las nopas que están configurados en las superficies de revestimiento interiores de los semicascos de trama y que penetran radialmente en el espacio interior,

o mediante ranuras configuradas en la pared interior de los semicascos de trama con capas intermedias. Los nervios o los resaltos nervados o las nopas o las capas intermedias definen al menos parcialmente los entrehierros necesarios entre los discos de núcleo o partes de núcleo.

En las reivindicaciones secundarias se describen configuraciones ventajosas y otras características de la invención.

Para la construcción del componente inductivo se usan según la invención técnicas y conceptos nuevos. Los ejemplos de realización preferidos de la invención se ejecutan con el llamado encapsulado de estructura interior. Este encapsulado de estructura interior permite en diversos aspectos prescindir de los encapsulados de bobinas usuales hasta el momento o de los procedimientos de encapsulado parcial, con ventajas para la fabricación, mejores propiedades físicas de las bobinas de choque, mejores propiedades, tales como menores pérdidas eléctricas,

capacitancia eléctrica a tierra reducida, ausencia de problemas de corriente de fuga, mejor disipación del calor de los arrollamientos, ahorrándose adicionalmente también material y peso.

En el caso del encapsulado de estructura interior mencionado, el volumen diferencial entre las cámaras de los semicascos de trama y los discos de núcleo o partes de núcleo y también de los espacios intermedios entre los discos de núcleo exteriores, así como las carcasas exteriores y los yugos se rellena con masas de encapsulado adecuadas, por ejemplo, resinas muy fluidas, y también con masas de relleno estándar. A este respecto, se usan masas de encapsulado con bajo coeficiente de dilatación térmica. La entrada de las masas de encapsulado en las cavidades, que se van a rellenar, se puede apoyar mediante la evacuación de las cavidades.

El aspecto esencial de la innovación es, entre otros, que los volúmenes mínimos del espacio interior, mencionados antes, están configurados de manera continua, quedan sellados hacia el exterior, pero abiertos respecto a la atmósfera en la zona de entrada de la masa de encapsulado y están configurados con depósitos de relleno de pequeño volumen en el punto de abertura.

Las ventajas son evidentes. Además de minimizar la cantidad de material y los costes de fabricación, reducir la cantidad de masa de resina o relleno y garantizar ventajas físicas, esta técnica proporciona también ventajas respecto al volumen, al peso y a la disposición de las bobinas de choque sinusoidales en inversores y también en todas las demás aplicaciones.

De esta manera, las columnas de núcleo y los espacios intermedios de pegado entre las carcasas exteriores y los yugos se rellenan de resina adhesiva de encapsulado,... [Seguir leyendo]

1. Componente inductivo con al menos una carcasa (1) , en la que se alojan una o varias columnas de núcleo magnético y sobre la que está dispuesto al menos un arrollamiento (16) , presentando la carcasa (1) 5 superficies de revestimiento interior que delimitan su espacio interior y en las que están dispuestos varios nervios o resaltos nervados o nopas (3; 3a; 4; 4a) , que penetran radialmente en el espacio interior, o ranuras (89) con capas intermedias (78-80) , estando subdividido el espacio interior mediante los nervios o resaltos nervados o nopas (3; 3a; 4; 4a) o las ranuras (89) con capas intermedias (78-80) en varias cámaras (76) alineadas entre sí para alojar discos de núcleo o partes de núcleo (9; 31, 31) de la columna de núcleo magnético, caracterizado porque los discos de núcleo o partes de núcleo (9; 30, 31) se fijan de manera inmóvil mediante la masa de encapsulado vertida dentro de las cámaras (76) , estando previsto un encapsulado de estructura interior, en el que el volumen diferencial entre las cámaras y el volumen de los discos o partes de núcleo están llenos de masa de encapsulado.

2. Componente inductivo según la reivindicación 1, caracterizado porque cada disco de núcleo o parte de núcleo (9; 30, 31) está separado de un disco de núcleo o parte de núcleo contiguo mediante al menos un nervio o resalto nervado o nopas (3; 3a; 4; 4a) o una ranura (89) con capa intermedia (78-80) , y este nervio o resalto nervado (3; 3a; 4; 4a) o la capa intermedia fabrica o configura una parte de un entrehierro predefinido entre las partes de núcleo contiguas (9; 30, 31) .

3. Componente inductivo según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el espesor de los nervios o los resaltos nervados o las nopas (3; 3a; 4; 4a) o las capas intermedias (78-80) es menor preferentemente que el espesor de los entrehierros predefinidos entre discos de núcleo o partes de núcleo (9, 30, 31) .

4. Componente inductivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque están presentes tanto nervios o resaltos nervados rígidos (3, 3a) como nervios o nopas (4, 4a) que se pueden doblar adicionalmente en dirección axial y son también flexibles axialmente.

5. Componente inductivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las cámaras individuales (76) están unidas entre sí mediante al menos dos entalladuras o canales (2) que discurren por la pared de la carcasa (1) en dirección axial.

6. Componente inductivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque en los extremos de la carcasa (1) están previstos dispositivos y ranuras (5) para fijar carcasas exteriores (10) . 35

7. Componente inductivo según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque las carcasas exteriores (10) presentan alojamientos circulares y destalonados para las ranuras (5) de la carcasa (1) .

8. Procedimiento para la fabricación de un componente inductivo según una o varias de las

reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los espacios interiores, unidos de manera continua, de componentes ensamblados, que comprenden una carcasa (1) ensamblada a partir de semicascos de trama, una primera carcasa exterior (10) , yugos (17) , columnas de núcleo y una segunda carcasa exterior, se moldean con encapsulados de resina o masas de encapsulado, mediante los que se fijan eléctrica y mecánicamente los circuitos magnéticos compuestos de los discos de núcleo o partes de núcleo (9, 30, 31) , los yugos (17) , la carcasa envolvente (1) , las 45 carcasas exteriores (10) y uniones de puente (19) y se configuran de manera no ajustable durante la vida útil del componente inductivo.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque las resinas de relleno o las masas de encapsulado para un encapsulado de estructura interior están introducidas a través de canales repartidos por 50 separado desde ajustes de sujeción respectivos de las columnas de núcleo hasta los lados interiores de la carcasa (1) y el diámetro exterior de los discos de núcleo (9) , atravesando puntos de paso de resina, y porque el encapsulado interior se realiza en dependencia de la posición desde una carcasa exterior (10) , pasando por las columnas de núcleo, hasta la otra carcasa exterior (10) y los yugos (17) como encapsulado de estructura interior de bobina de choque.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 8 ó 9, caracterizado porque el encapsulado de estructura interior del componente está inyectado o encapsulado dentro de un encapsulado de estructura interior o columnas de núcleo de estructura interior o está dividido en encapsulados parciales adaptivos de columnas de núcleo individualmente o con encapsulado de yugo.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque las uniones de contacto del arrollamiento se encapsulan simultáneamente con el encapsulado de estructura interior en depresiones separadas de las carcasas exteriores (10) .

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque hay puntos de encapsulado y porque a partir de los puntos de encapsulado existen espacios vacios y configuraciones entre yugos (17) y carcasa exterior (10) , en los que la masa de encapsulado se puede distribuir sin dificultad y después de endurecerse une de manera estable las columnas de núcleo, la carcasa exterior (10) y los yugos (17) .

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado porque en las carcasas exteriores (10) existen superficies de encapsulado y en las mismas están previstas configuraciones de unión por resina, por ejemplo, superficies de nopas precisas fabricadas mediante la técnica de inyección entre yugos (17) y carcasas exteriores (10) , en las que se acumula la masa de encapsulado que, tras endurecerse, une por arrastre de fuerza las columnas de núcleo, la carcasa exterior y los yugos.

14. Procedimiento según una de las configuraciones 8 a 13, caracterizado porque en las carcasas exteriores (10) están presentes superficies de encapsulado transversales y en las mismas están previstas configuraciones de unión por resina, entrelazadas mediante la técnica de colada, entre los yugos (17) y las carcasas exteriores (10) , que están situadas aproximadamente en el centro entre las columnas de núcleo, la carcasa exterior

(10) , los yugos (17) y superficies de base posicionadas en las esquinas exteriores y sus taladros de fijación.

15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado porque además de las superficies de encapsulado transversales de las carcasas exteriores (10) con las configuraciones de unión por resina, entrelazadas mediante la técnica de colada, entre los yugos y las carcasas exteriores están dispuestas adicionalmente superficies de apoyo que posibilitan el apilado simple y múltiple de varios componentes inductivos.

16. Componente inductivo según las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las cámaras individuales (76) están unidas entre sí mediante al menos dos entalladuras o canales (2) semicirculares o aproximadamente semicirculares o trapezoidales que discurren en dirección axial en la pared de la carcasa (1) y

porque estas columnas de núcleo con arrollamiento, cableado y conexiones están dispuestas en una carcasa de cubeta de plástico (73) .

17. Componente inductivo según la reivindicación 16, caracterizado porque la carcasa de cubeta de plástico (73) está adaptada estrechamente a los contornos exteriores de los componentes inductivos y contiene zonas huecas y zonas sobresalientes y porque la carcasa (1) con discos de núcleo y arrollamiento está alojada en zonas sobresalientes integradas.

18. Componente inductivo según una de las reivindicaciones 16 ó 17, caracterizado porque la carcasa de cubeta de plástico (73) contiene adicionalmente depresiones abiertas y salientes que separan los puntos de 40 soldadura directa o indirecta y los puentes de cableado respecto al arrollamiento y a los yugos.

19. Componente inductivo según una de las reivindicaciones 16 a 18, caracterizado porque la carcasa de cubeta de plástico (73) contiene, además de las zonas sobresalientes integradas, depresiones abiertas y salientes que separan los puntos de soldadura directa o indirecta y los puentes de cableado, por una parte, respecto 45 al arrollamiento y, por la otra parte, respecto a los yugos, y contiene también zonas huecas que, por lo demás, vacían el volumen de resina acumulado.

20. Componente inductivo según una de las reivindicaciones 16 a 19, caracterizado porque la carcasa de cubeta de plástico (73) tiene, de manera análoga a las carcasas exteriores, ajustes de tornillo en los lados 50 frontales, estando cubiertos los ajustes de tornillo con ayuda de una técnica de potencial mediante manguitos tubulares que se conectan a los ejes roscados.

21. Componente inductivo según una de las reivindicaciones 16 a 20, caracterizado porque la carcasa de cubeta de plástico (73) con los componentes inductivos insertados está encapsulada de tal manera que el nivel

de resina se puede extender ligeramente por encima del eje central hasta sumergirse por encima de las columnas de núcleo y porque sólo partes de los arrollamientos sobresalen del encapsulado.

22. Componente inductivo según las reivindicaciones 16 a 21, caracterizado porque están previstos yugos (40) que presentan fundamentalmente en la parte central entre las columnas de núcleo la sección transversal completa calculada, también sobredimensionada, y porque la anchura y el espesor de la sección transversal del yugo están reducidos por pasos o en una estructura trapezoidal y en la zona de puentes y conexiones existen entalladuras en el yugo.