电流补偿式扼流圈、滤波器、高压车载电网以及机动车的制作方法

本发明涉及一种用于过滤在机动车的高压车载电网的两个高压部件之间传输的干扰信号的电流补偿式扼流圈，该电流补偿式扼流圈具有包围内部开口的环形的磁芯和至少两个用于电连接所述两个高压部件的汇流排，其中，所述汇流排在轴向上被引导通过磁芯的内部开口并且在形成气隙的情况下在内部开口中彼此间隔开地设置。本发明还涉及一种滤波器、一种高压车载电网以及一种机动车。

背景技术：

在当前的情况中兴趣在于用于能电动驱动的机动车(例如电动车辆或混合动力车辆)的高压车载电网的emv(电磁兼容性)滤波器。这种滤波器例如可以包括电流补偿式扼流圈或共模扼流圈(cmc)，其可被用于衰减在高压车载电网的两个高压部件之间传输的干扰信号。这种电流补偿式扼流圈例如可以具有环形的磁芯、尤其是环形芯，该磁芯插在汇流排上以用于电连接高压部件。

在图1a至图1d中分别示出根据现有技术的电流补偿式扼流圈1的横截面。根据图1a和图1b的扼流圈1具有带有圆环形横截面的磁芯2，并且根据图1c和图1d的扼流圈1具有带有卵形环形横截面的磁芯2。在磁芯2的沿轴向方向(进入到图平面中)延伸的内部开口3中设置有汇流排4，其中，根据图1a和图1d的汇流排4分别具有圆形的横截面并且根据图1b和图1c的汇流排4分别具有矩形的横截面。

由于汇流排4的矩形或圆形横截面，内部开口3的体积、即内部容积的利用率不是最佳的。尤其是，在磁芯2的朝向内部开口3的内侧5与汇流排4的朝向磁芯2内侧5的外侧6的区域之间产生大的距离。由此得到扼流圈1的相对低的电感，该电感能够通过延长磁芯在轴向方向上的深度来提高。然而，这与提高的材料需求以及因此提高的成本、提高的结构空间需求以及提高的重量相关联。

技术实现要素：

本发明的任务是，提供一种成本有利的、节省材料的、节省结构空间和节省重量的、用于能电动驱动的机动车的高压车载电网的电流补偿式扼流圈。

按照本发明，所述任务通过具有根据相应的独立权利要求特征的一种电流补偿式扼流圈、一种滤波器、一种高压车载电网以及一种机动车来解决。本发明的有利的实施形式是从属权利要求、说明书以及附图的主题。

按照本发明的电流补偿式扼流圈用于过滤在机动车的高压车载电网的两个高压部件之间传输的干扰信号。所述扼流圈具有包围内部开口的环形磁芯和用于电连接所述两个高压部件的至少两个汇流排。所述至少两个汇流排在轴向上被引导通过磁芯的内部开口并且在形成气隙的情况下在所述内部开口中彼此间隔开地设置。此外，磁芯的朝向内部开口的内侧以及汇流排外侧的朝向磁芯内侧的区域具有彼此对应的形状。

该电流补偿式扼流圈例如可以设置在以牵引电池和换流器形式的或以换流器和电驱动机形式的两个高压部件之间的电流传输路径中。所述扼流圈设计用于至少衰减通过该电流传输路径传输的干扰信号。为此，所述两个高压部件至少间接地通过该扼流圈的汇流排相互电连接，其中，该扼流圈具有与该电流传输路径的多个相相对应的多个汇流排。

在汇流排上插套有环形的磁芯或环形芯，使得汇流排沿轴向区段被磁芯包围。环形的磁芯尤其是可理解为圆环形磁芯或卵形环形磁芯。在此，汇流排外侧的至少一个第一区域朝向磁芯的内侧，并且汇流排外侧的至少一个第二区域朝向气隙并且因此朝向相邻的汇流排。所述气隙用于使汇流排彼此电绝缘并且例如也可以至少部分地用电绝缘材料填充。现在，汇流排成形为使得外侧的朝向磁芯的第一区域与磁芯内侧的轮廓相对应。因此，在横截面中观察，汇流排横截面的外周区段的线形状遵循磁芯横截面的内周的线形状。换句话说，汇流排横截面的外周区段和磁芯横截面的内周基本上彼此平行地定向。因此，汇流排横截面与磁芯横截面的形状或者与内部开口的受磁芯横截面影响的形状相匹配。因此，汇流排横截面和磁芯横截面具有彼此匹配的形状。汇流排的朝向磁芯的外侧例如能够全表面地贴靠到磁芯的内侧上或者以小尺寸的气隙与磁芯的内侧间隔开地设置。

通过汇流排和磁芯的彼此匹配的横截面形状可以优化地利用磁芯的内部容积，其方式为内部开口最大地用汇流排来填充。因此，可以制造如下扼流圈，该扼流圈的内部容积的唯一的未被利用的区域由汇流排之间的必要的气隙形成。因此，可提供如下的扼流圈，该扼流圈的电感能够以少的材料费用、小的结构空间需求、小的重量和低的成本调设到高的值。

被证实有利的是，磁芯的内侧由电绝缘材料制成，并且汇流排的外侧的朝向磁芯内侧的区域设置成全表面地贴靠在磁芯的内侧上。磁芯例如可以由薄的、彼此绝缘的铁板或由以塑料浇铸的纳米颗粒构成，其中，内侧构造成电绝缘的。因此，汇流排能够通过贴靠在磁芯的内侧上在最大利用容积的情况下设置在磁芯的内部开口中。

优选地，磁芯的内侧至少部分地具有凹形形状并且汇流排外侧的朝向磁芯的凹形成形的内侧的区域具有凸形形状。磁芯的凹形成形的内侧和汇流排外侧的凸形成形的区域尤其是具有相同的曲率半径。因此，磁芯的内侧和汇流排外侧的区域例如能够彼此贴靠地设置。

根据第一实施形式，磁芯为了形成凹形成形的内侧而具有圆形地包围内部开口的圆环形横截面。在此可以规定，该扼流圈具有恰好两个汇流排，这些汇流排为了形成外侧的凸形成形的区域而具有圆形部段形横截面并且这些汇流排在形成条形气隙的情况下设置在内部开口中。因此，环形磁芯在此构造成圆形的环形磁芯或圆环形磁芯。汇流排的圆形部段形横截面由圆弧和弦来限定。在此，圆弧对应于汇流排外侧的朝向磁芯内侧的第一区域，该第一区域例如可以贴靠在磁芯的内侧上。所述弦对应于汇流排外侧的朝向气隙的第二区域。所述两个相对置的圆形部段形汇流排横截面以及气隙形成一个圆。

在此可以规定，该扼流圈具有三个汇流排，这些汇流排为了形成外侧的凸形成形的区域而具有扇形横截面并且这些汇流排在形成星形气隙的情况下设置在内部开口中。因此，圆形的内部开口可以被划分成三个扇形，其中，在每个扇形中分别设置有一个带有扇形或饼形横截面的汇流排。在此，汇流排的横截面积小于扇形的面积，从而这些汇流排在形成星形的、y形的气隙的情况下彼此间隔开地设置。

根据第二实施形式，磁芯为了形成凹形成形的内侧而具有卵形地包围内部开口的卵形环形横截面，该卵形环形横截面具有两个相对置的圆弧区段和两个相对置的直线区段。因此，环形的磁芯在此构造成卵形的环形磁芯或卵形环形磁芯。磁芯横截面的内周具有卵形的形状，其中，圆弧区段通过直线区段相互连接。换句话说，内周具有椭圆的形状，该椭圆的形状沿椭圆主轴展平或者未弯曲。

在此可以规定，该扼流圈具有恰好两个汇流排，这些汇流排为了形成外侧的凸形成形的区域而具有圆形部段形横截面区域并且这些汇流排在形成条形气隙的情况下设置在磁芯内侧的圆弧区段上。圆形部段形横截面区域例如也可以构造成半圆形的。例如，汇流排可以根据直线区段的长度具有圆形部段形横截面或具有由圆形部段形区域和矩形区域构成的横截面。在第一种情况下，汇流排外侧的朝向气隙的区域设置在磁芯内侧的圆弧区段与直线区段之间的过渡部上，并且在第二种情况下，汇流排外侧的朝向气隙的区域设置在直线区段的区域内。

也可以规定，该扼流圈具有三个汇流排，这些汇流排沿直线区段在形成两个条形气隙的情况下彼此间隔开地设置，其中，两个位于外部的汇流排为了形成外侧的凸形成形的区域而具有圆形部段形横截面区域，并且位于内部的汇流排具有矩形横截面。两个位于外部的汇流排因此部分地倒圆，从而它们可以配合精确地设置在圆弧区段的区域中。中间的、位于内部的汇流排设置在直线区段的区域内并且为了设置在直线区段上而具有外侧的直的、未弯曲的区域。

本发明还涉及一种用于能电动驱动的机动车的高压车载电网的滤波器，该滤波器具有至少一个按照本发明的电流补偿式扼流圈。该滤波器设计用于至少衰减在所述高压部件之间的信号传输路径中的干扰信号。

本发明还涉及一种用于能电动驱动的机动车的高压车载电网，该高压车载电网具有至少两个高压部件以及按照本发明的滤波器，其中，所述两个高压部件通过扼流圈的汇流排彼此电连接。高压部件例如可以是机动车的电驱动单元的部件。高压部件例如可以是牵引电池、换流器和/或驱动机。

按照本发明的机动车包括按照本发明的高压车载电网。机动车尤其是构造成电动车辆或混合动力车辆。

关于按照本发明的电流补偿式扼流圈所设定的实施形式及其优点相应地适用于按照本发明的滤波器、适用于按照本发明的高压车载电网以及适用于按照本发明的机动车。

本发明的其它特征由权利要求、附图和附图说明得出。上文在说明中所述的特征和特征组合以及下文在附图说明中所述的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅能应用于各自给出的组合当中，而且也能够应用于其它的组合中或者单独应用。

附图说明

现在根据一种优选的实施例以及参考附图详细阐述本发明。

附图中：

图1a至1d示出根据现有技术的电流补偿式扼流圈的示意性横截面示图；

图2示出按照本发明的高压车载电网的一种实施形式的示意性示图，以及

图3a至图3c示出按照本发明的电流补偿式扼流圈的实施形式的示意性横截面示图。

具体实施方式

在附图中，相同的以及功能相同的元件设有相同的附图标记。

图2示出用于在此未示出的能电动驱动的机动车的高压车载电网7。高压车载电网7具有两个彼此电连接的高压部件8、9。高压部件8例如可以是能电动驱动的机动车的牵引电池并且高压部件9例如可以是机动车的换流器。高压部件8、9通过滤波器10彼此电耦合，该滤波器设计用于至少衰减在高压部件8、9之间传输的干扰信号。滤波器10具有至少一个电流补偿式扼流圈11。

在图3a至图3c中示出按照本发明的电流补偿式扼流圈11的不同实施形式的横截面示图。扼流圈11具有磁芯12，该磁芯在轴向方向上(进入到图平面中)被挤出。在磁芯12的内部开口13的内部设置有汇流排14，这些汇流排也在轴向方向上延伸。在此，沿轴向方向，汇流排14的区段由磁芯12包围。因此，磁芯12插到汇流排14上。磁芯12的朝向内部开口13的内侧15以及汇流排14外侧16的朝向磁芯12内侧15的第一区域16a具有彼此对应的形状。磁芯12的内侧15例如可以由电绝缘材料构成，使得汇流排14的外侧16的第一区域16a在此全表面地贴靠在磁芯12的内侧15上。

汇流排14的外侧16的第二区域16b朝向汇流排14之间的气隙17或者说电绝缘区域。在此，磁芯12的内侧15至少部分凹形地成形，而汇流排14的第一区域16a与此适配地至少部分凹形地成形。

在根据图3a的扼流圈11的实施形式中，磁芯12具有圆环形横截面18，从而内部开口13构造成圆形的。此外，根据图3a的扼流圈11具有三个汇流排14，这些汇流排具有扇形的横截面19。外侧16的凸形成形的第一区域16a和磁芯12的凹形成形的内侧15在此具有相同的曲率半径，使得汇流排的第一区域16a可以全表面地贴靠到磁芯12的内侧15上。在此，汇流排14的三个扇形横截面19尤其是具有相同大小的面积。在汇流排14的扇形横截面19之间的气隙17构造成星形的。在电感相同的情况下，根据图3b的这种扼流圈11的材料量大约比根据图1b的扼流圈1(其中汇流排4具有矩形横截面)的材料量小2.5倍。因此，根据图1b的扼流圈1的磁芯2在轴向方向上的深度必须大约大2.5倍，以便设定与根据图3a的扼流圈11相同的电感。

在根据图3b的扼流圈11的实施形式中，磁芯12具有卵形横截面20，该横截面具有两个相对置的圆弧区段21和两个相对置的直线区段22。由此，内部开口15卵形地构造。根据图3b的扼流圈11也具有三个汇流排14，其中，两个外部汇流排14设置在圆弧区段21的区域中并且中间汇流排14设置在直线区段22的区域中。两个外部汇流排14分别具有一个圆形部段形横截面区域23和一个矩形横截面区域24，其中，通过圆形部段形横截面区域23构成汇流排14的外侧16的第一区域16a的凸形成形的形状。中间汇流排14具有矩形横截面25。中间汇流排14的外侧16的第一区域16a因此具有朝向直线区段22的直的边缘。内部开口13的容积在此比根据图1c的扼流圈1(其中汇流排4具有矩形横截面)的内部开口3的内部容积明显更多地被充分利用。

在根据图3c的扼流圈11的实施形式中，磁芯12也具有卵形环形的横截面20，然而直线区段22比根据图3b的扼流圈11的直线区段22短。根据图3c的扼流圈11具有两个汇流排14，这些汇流排为了形成凸形形状而具有圆形部段形横截面26。在此，圆形部段形横截面26在磁芯12的圆弧区段21的区域中并且在形成条形气隙17的情况下彼此间隔开地设置。

附图标记列表

1扼流圈

2磁芯

3内部开口

4汇流排

5内侧

6外侧

7高压车载电网

8、9高压部件

10滤波器

11扼流圈

12磁芯

13内部开口

14汇流排

15内侧

16外侧

16a、16b外侧的区域

17气隙

18圆环形横截面

19扇形横截面

20卵形环形横截面

21圆弧区段

22直线区段

23圆形部段形横截面区域

24矩形横截面区域

25矩形横截面

26圆形部段形横截面