专利名称：带有磁性耦合相的多相转换器的制作方法
带有磁性耦合相的多相转换器
现有技术本发明基于根据独立权利要求所述类型的多相转换器。这种多相转换器例如由WO2009/114873 Al已知。其中描述的DC/DC转换器包括具有非线性电感性电阻的线圈、开关系统以及输出滤波器。在此，相邻的相相互耦合。从EP 1145416 BI中已经公开了一种用于改变电能的换流器。于是，这里提出了，电感线圈大小可以通过使用耦合的电感而被减小。在此，耦合的电感线圈尺寸应当设计为，使得部分分支的负载电流相互补偿并且并不导致电感线圈的磁性负载。仅仅在单个部分分支之间的差电流于是导致磁场。本发明的任务是，提出一种多相转换器，其特色在于可容易制造以及进一步减小结构空间，尤其是由于耦合装置的较小的体积，以及能够容易地调节。该任务通过独立权利要求的特征来解决。发明优点
根据本发明的具有独立权利要求1所述特征的多相转换器相应地具有的优点是，通过有针对性地选择耦合装置的电感来影响和优化不同的方面。一方面，电感影响损耗功率并且由此也影响在耦合装置中的发热。电感的减小也减小了损耗功率。此外，较小的电感可以用作饱和保护。由此，具有较小电感的耦合装置以后在较高电流情况下才饱和，使得多相转换器在故障情况下还可以较长地在稳定的工作状态中工作。另一方面，高的电感减小了电流波纹，即电流的波动性。由此，可以借助对合适电感的选择来将损耗分布、饱和特性以及电流波动性最优化。在一个合乎目的的改进方案中设计的是，将一个相与基本上相移大致180°地激励的一个相耦合的耦合装置具有比另外的耦合装置至少之一更小的电感。由此，它们通常可以将更强地负荷的耦合装置在损耗方面减少，使得也实现了更小的发热。在一个合乎目的的改进方案中设计的是，设置有三个耦合装置，以便将所述相之一与三个另外的相磁性耦合，其中所述三个耦合装置的至少之一具有比两个另外的耦合装置更小的电感。由此，针对相实现了饱和保护，其积极地影响系统稳定性。合乎目的的是，应当针对所述优选六个相的每个设置具有较小电感的耦合装置。在一个合乎目的的改进方案中设计了，所述耦合装置设置有气隙。由此，可以特别简单地影响耦合装置的电感。否则如果在耦合装置的相同结构方式情况下设置了气隙，则电感相对于没有气隙的类型减小。这可以特别合乎目的地通过如下方式进行其中借助耦合装置的三个脚相对于两个外面的脚缩短，使得在那里形成气隙。在一个合乎目的的改进方案中设计了，通过一个相与另外的至少三个相的磁性耦合，将相的相互的干扰性影响最小化。要耦合的相在此选择为使得可以实现最优的补偿。这尤其是通过相反的电流轮廓进行。在此目的是，所述相磁性耦合，使得得到的磁场由于耦合的相而最小化。由此可以动用从结构空间来看小的耦合装置例如铁氧体芯用于耦合磁通量。通过相应的耦合，可以极大地减小磁场，使得相应的耦合装置例如铁氧体芯也可以用相应的方式在其质量方面被减小。在所提出的耦合情况下，所述相可以按照顺序地激励。在此，形成比较简单并且由此可容易调节的电流变化曲线。特别合乎目的的是，在带有六个相的布置情况下，一个相与两个分别相邻的相以及也与推移180度的相耦合。直接在前或者在后地被激励的相理解为相邻的相。在所提出的磁性耦合情况下，此外各相的彼此独立的激励是可能的。借助相应的多相转换器，也可以避免复杂的三维结构，并且替代地动用基本上二维的结构。通过设置耦合装置，其将至少一个相与至少三个另外的相磁性耦合，也可以提高故障可靠性，因为通过至少三次耦合，实现了所述相的更高的交联，使得相的故障还不会导致不可靠的工作状态。在一个合乎目的的改进方案中设计的是，将具有近似反相的电流变化曲线的这种相相互耦合。由此得到恒场的强的补偿，使得可以进一步减小磁性激励。作为另外的结果，耦合装置可以变得更小，或者可以省去气隙。 在一个合乎目的的改进方案中设计的是，第一相基本上具有平坦的U性的走向，而第二相具有基本上矩形的、平坦的走向。这样构建的相可以被耦合装置、优选市面上常见的铁氧体芯包围。由此，以非常简单的方式和方法通过动用矩阵形式的结构来实现至少三个相的所希望的耦合。在一个合乎目的的改进方案中设计的是，相构建为冲压格栅。这种类型的制造的特色是有利的制造成本。在六相系统情况下，在此三个相可以矩形地构建，而三个相U形地构建。基本上可以使用相同的几何形状，使得进一步有利于制造。在一个合乎目的的改进方案中设计的是，所述相是多层电路板的一部分。于是，要相互耦合的相可以在至少两个平面上相互电隔离地引入。电路板优选具有相应的凹处，相应的耦合装置的脚被引入凹处中用于相应相的磁性耦合。合乎目的的是，在电路板情况下所述相也可以多层地以相应的并联电路来实施。在一个合乎目的的改进方案中设计的是，一个相与另一个相耦合用于至少部分地补偿电流变化曲线的直流部分。在一个特别合乎目的的改进方案中设计的是，一个相与至少一个另外的相磁性耦合，其基本上譬如180°地相移地激励。由此得到了恒场的特别强的补偿，使得可以进一步减小磁性激励。作为另外的结果，耦合装置可以变得更小，或者可以省去气隙。通过相的这种类型的耦合，可以在几何上有利的矩阵布置中设置耦合装置。其特色在于简单的结构，使用更简单的耦合装置如平面铁氧体芯，以及小的空间延伸。此外，可以更小地设计滤波器。在一个合乎目的的改进方案中设计的是，开关装置至所述相顺序地激励，并且一个相与直接在前和/或在后地激励的至少一个另外的相磁性耦合。在一个特别合乎目的的改进方案中设计的是，一个相与其接通时刻或者关断时刻直接在前和/或在后的至少一个另外的相磁性耦合。在一个合乎目的的改进方案中设计的是，一个相与分别直接在前和/或在后地激励的至少两个另外的相磁性耦合。通过这些激励，得到比较简单的电流变化曲线，其由此也可以比较简单地调节。在一个合乎目的的改进方案中设计的是，设置有三个耦合装置，以便将所述相之一与另外的三个相磁性耦合。在一个特别合乎目的的改进方案中设计的是，恰好设置有六个相，其中耦合装置将六个相中的每个与所述六个相中的另外三个磁性耦合。在这种类型的耦合情况下，一方面保证了各相还可以彼此独立地被控制。此外，可以由于较强的相交联而提高了多相转换器的故障可靠性。在一个合乎目的的改进方案中设计的是，所述相在空间上基本上在平行的平面中延伸。在一个特别合乎目的的改进方案中设计的是，至少三个相在空间上在第一平面中延伸，并且至少三个另外的相在空间上在第二平面上延伸，该第二平面与第一平面平行并且间隔。这能够实现多相转换器的成本低廉的并且在制造技术上简单的构造，因为尤其是可以使用二维的相形式。在一个合乎目的的改进方案中为此设计的是，至少一个相U形地、矩形地和/或曲折形地构建。通过这些几何结构，可以借助仅仅两个相形、即U形和矩形和/或曲折形来进行优选六个相的全部耦合。通过在优选六个相的情况下动用仅仅两个不同的形状，提高了装置的直流部分比例，由此进一步降低了制造成本。在一个合乎目的的改进方案中设计的是，所述相构造为冲压格栅和/或构造为电路板的部分。这些类型的制造尤其是成本低廉的。在电路板中集成所述相的至少一部分时，可以在那里布置另外的电子部件如开关装置。在一个合乎目的的改进方案中设计的是，电路板包括至少两个、优选三个凹处，用于容纳耦合装置。这简化了耦合装置相对于电路板中集成的相的至少一部分的位置正确的布置。在一个合乎目的的改进方案中设计的是，矩形和/或曲折形地构建的相在角区域中具有至少一个倾斜部。在一个合乎目的的改进方案中设计的是，在所述相的至少之一在被耦合装置包围的区域之外的情况下，设置有叠合区域。通过所设计的措施，实现了相邻的耦合装置在空间上可以更为接近。这在结构空间减小中可以注意到。在一个合乎目的的改进方案中设计的是，至少两个要耦合的相至少部分地被耦合装置包围，其中要耦合的相优选能够用不同的电流方向来激励。优选的是，要耦合的相在被耦合装置包围的区域中至少部分近似平行地延伸。在一个特别合乎目的的改进方案中设计的是，耦合装置在第一区域中以及在第二区域中分别包围至少两个要磁性耦合的相。通过该选择的耦合的类型，可以使用标准部件例如平面铁氧体芯作为耦合装置。它们可以具有矩形的或者双矩形的横截面。在一个合乎目的的改进方案中设计的是，耦合装置矩阵形地布置。尤其是在耦合装置的矩形的外轮廓情况下，可以在所提出的耦合情况下在六个相的情况下将所需的新的耦合装置矩阵形的(3X3)并且由此节省位置地并且平面地布置。在一个合乎目的的改进方案中设计的是，耦合装置包括至少两个部分，其中所述部分之一具有U形、O形、I形或者E形横截面。通过这种结构，尤其是可以简单地将要耦合的相通过耦合装置来包围。在一个合乎目的的改进方案中设计的是，在两个部分之间设置有间隙，优选为气隙。通过这种方式和方法，可以特别简单地影响电感。在一个合乎目的的改进方案中设计的是，由多个、至少两个部分构成的耦合装置具有至少一个共同的部分，优选为金属板。由此，可以使得安装变得容易，因为全部的耦合装置可以仅仅在一个步骤中通过插上板来闭合。其他合乎目的的改进方案从其他从属权利要求以及从说明书中得出。
在附图中示出了多个实施例，并且其在下面进一步被描述。其中
图1示出了一种电路装置； 图2示出了相的相应f禹合的示意 图3示出了不同的相和耦合装置的空间布置；
图4示出了通过带有两个耦合的相的耦合装置的截面；
图5示出了根据图3的实施例的相的两个典型扩展方案；
图6示出了带有七个相的另一实施例；
图7示出了在根据图1的实施例中的激励和电流变化曲线；
图8示出了第一相11和第四相14的时间上的电流变化曲线以及其下示出了两个电流的差；
图9示出了三个相的耦合的原理上的可能性；
图10示出了带有叠合的相的一个可替选的实施例，并且下面示出了所属的俯视 图11示出了带有倾斜的曲折形的相的另一可替选的实施例；
图12示出了带有气隙的耦合装置的可替选的实施例；以及 图13示出了带有电路板的根据图3的实施例的一种可能的实现。多相转换器10的结构根据图1在电路技术上被示出。这里示例性地描述的多相转换器10由六个相11至16构成。所述相11至16的每个可以单独地通过相应的开关装置21至26来激励，分别由高压侧开关和低压侧开关构成。所述相11至16的每个电流由于与三个另外的相的磁性耦合而流过三个电感Lxx，其实现相应的耦合装置31至39。第一耦合装置31将第一相11与第二相12磁性耦合，使得对于第一相11得到电感L12，对于第二相12得到电感L21。第六稱合装置36将第一相11与第六相16磁性稱合,使得对于第一相11得到电感L16，对于第六相16得到电感L61。第七耦合装置37将第一相11与第四相14磁性耦合，使得对于第一相11得到电感L14，对于第六相16得到电感L41。第二耦合装置32将第二相12与第三相13磁性耦合，使得对于第二相12得到电感L23，对于第三相13得到电感L32。第九稱合装置39将第二相12与第五相15磁性稱合,使得对于第二相12得到电感L25，对于第五相15得到电感L52。第三耦合装置33将第三相13与第四相14磁性耦合，使得对于第三相13得到电感L34，对于第四相14得到电感L43。第八耦合装置38将第三相13与第六相16磁性耦合，使得对于第三相13得到电感L36，对于第六相16得到电感L63。第四耦合装置34将第四相14与第五相15磁性耦合，使得对于第四相14得到电感L45,对于第五相15得到电感L54。第五稱合装置35将第五相15与第六相16磁性率禹合，使得对于第五相15得到电感L56,对于第六相16得到电感L65。输入电流Ie分布到六个相11至16上。在输入端连接有电容器作为相对于地的滤波装置。相11至16的输出端在共同的总和点上引导到一起，并且借助并未具体示出的作为相对于地的滤波装置的电容器来连接。在共同的输出侧的总和点上于是有输出电流IA。分别相互耦合的电感Lxx相对于彼此以不同的绕组方向来取向，如通过图1中的相应的点所表明的那样。在图2中系统地示出了六个相11至16如何通过相应的耦合装置31至39来相互耦合。如已经结合图1所描述的那样，相邻的相相互耦合，以及附加地偏移180度的相相互奉禹合。在时间上直接在如或者在后地激励的相、即其接通时刻在时间上直接在如或者在后的相理解为相邻的相。在该实施例中，相11至16的名称选择为使得相11至16对应于编号来相继地激励，也即以如下顺序(说明对应于相的参考标记):11 — 12 — 13 — 14 — 15 —16- 11等等，分别相移60度或者T/6(360度/相的数目)，其中T是激励周期的周期持续时间。该顺序也在图2和图7中示出。也就是说，对于不同的相11至16的起始时刻分别相移60度或者分别时移Τ/6。在图7中将相应的相在持续时间Τ/6之后又被关断(PWM比例1/6)。根据所希望的电压比例，关断可以根据所希望的PWM信号(相对于周期持续时间Τ，在0% (持续时间一关断，Te=O)和100% (持续时间一接通，Te=T)之间)更早或者更迟进行，直到持续时间一接通Te。在图3中现在示意性示出了图2中所示的方案的矩阵式空间结构。在此，耦合装置31至39优选构建为平面的线圈芯，例如铁氧体芯，其分别具有两个空腔。在耦合装置31至39的这些空腔中分别包围两个要耦合的相的两个导体或者相区段，它们在这些区段中具有不同的电流方向，如通过箭头所表明的那样。还参照图5，可以看出相11至16的两个几何形状或者相11至16的汇流排或者导体。第一相11、第三相13以及第五相15 U形地构建。这三个相11、13、15优选全部在相同平面中延伸。在另一与此间隔的并且平行的平面中(在根据图3的实施例中在上方)延伸第二、第四和第六相12、14、16。第二、第四和第六相12、14、16矩形或者曲折形构建。它们在此布置为，使得在不同的电流方向情况下，其连同相应要耦合的相U形相11、13、15被包围在相应的耦合装置31至39中。参照图4中的截面图，在图3中示出的耦合示例性地借助第一相11和第二相12来阐述。第一耦合装置31由E形的第一部分44和板状的第二部分43构成，它们形成线圈芯。第一部分44的具有E形横截面的脚长度都相同，使得其可以通过板状(I形横截面)的第二部分43没有气隙地封闭。第一相11的优选带状的区段分别引入耦合装置31的下部区域中。第一项11的所示的区段在 相同的平面中，于是相互是平面的。电流方向对应于根据图3的通过箭头表明的电流方向。在第一耦合装置31的分别在其上的区域中，现在有第二相12，优选同样带状地构建。在第一耦合装置31的另外的侧上，在其另外的空腔中第一和第二相11、12在分别相对于另外的空腔中的电流方向相反的电流方向上进行。这在第一耦合装置31的情况中通过如下方式进行第一相11以及第二相12在第一耦合装置11的上部端侧上在180度弯曲中又通过另外的空腔向回引导。被第一耦合装置31包围的第二相12的两个区段在相同平面中于是平面地构建。第一相11的平面和第二相12的平面至少在第一耦合装置31的内部区域中相互平行并且间隔地构建。通过第一耦合装置31，现在第一相11和第二相12相互磁性耦合。通过所表明的反向平行的电流引导，实现了将所得到的磁场保持为尽可能小，使得耦合装置31的大小可以被最小化。此外，在第一相11和第二相12之间分别设置有绝缘物45，用于将两个相11、12相互电分离，以及分别与耦合装置31电分离。同样地，第二相12通过第二耦合装置32与第三相13耦合。此外，第二相12借助第九耦合装置39与第五相15耦合。另外的相应的耦合可以从图3中得出，并且不再特别地进行描述。根据图6的实施例与根据图3的实施例的区别仅仅在于，还设置有另外的第七相17。该第七相17通过第十耦合装置40与第一相11、借助第十一耦合装置41与第三相13、以及借助第十二耦合装置42与第五相15分别磁性耦合。该实施例要表明的是，也可以使用具有不同于η=6的其他相数目的多相系统，而在保持合适的矩阵形状的、基本上二维的布置的情况下并不放弃最小三次耦合的原则性方案。根据图7的图示出了针对相应的相11至16的相应的开关装置21至26的激励信号52的时间变化曲线以及在相11至16中的电流变化。开关装置21至26相继对所属的相11至16分别在周期持续时间T的六分之一上例如通过PWM信号来馈流，并且接着在空转中。由此得到的各相11至16的电流变化曲线在其下示例性地示出。激励信号52的周期持续时间T例如在O. Olms的数量级中。对于不同相11至16的起始时刻，分别相移60度或者在时间上偏移T/6。第二相12借助第二开关装置22的相应的激励信号52的起始时刻在t=0处，并且在1/6T之后又(根据所希望的PWM比例)来关断。与第二相12相邻的第三相13的起始时刻在T/6处，第四相14的起始时刻在2T/6处，等等。虽然在图7中相应的相在T/6之后又被关断(PWM比例1/6)。然而根据所希望的电压比例，关断可以更早或者更迟地进行，直到持续时间一接通，根据所希望的PWM信号(在0% (持续时间一关断)和100% (持续时间一接通)之间)。也就是说，当所希望的电压比例要求时，在确定的时刻也可以同时对多个相11至16馈流。然而起始时刻在时间上是偏移的。图8示出了第一相11和第四相14的时间上的电流变化曲线以及其下示出了两个电流的差Ires。在此可以看到的是，相对于第一相11，第四相14的电流变化曲线通过直流部分的在很大程度上相反来表征。恒场大部分消除，如图8的下面的曲线Ires中可以得出的那样。因此，第一相11 (除了与相邻的相12、16的耦合之外)与第四相的耦合是特别有利的。图9示出了三个相11、14、16的另外的原则上的耦合可能性。在此，第一相11和相反地馈流的第六相16通过将这两个导体区段围绕的第六耦合装置36’来包围。第一相11和相反地馈流的第四相14通过第七耦合装置37’来包围。耦合装置36’、37’具有O形或者矩形的横截面。根据图10的实施例相对于图3的实施例的区别在于，一旦其从耦合装置31至39的内部引出时，相11至16的汇流排的端部在通过箭头表明的叠合区域60中被叠合。由此，在图10中分别带有附图标记39、35 ;35、34 ;32、38 ;38、33的耦合装置可以更接近地靠拢。在此，相应的相11至16的曲折形的汇流排也可以在侧边上向上弯曲。由此，曲折部也可以推移到彼此中，如在俯视图中在左侧草图中示出的那样。但是第三相13和第五相15的U形冲压格栅于是必须在不同平面中延伸，例如通过相应的弯曲来进行。在根据图11的实施例中，曲折形延伸的相12、14、16在角上设置有倾斜区域62，使得优选形成直的区段，以便将相邻的相12、16在这些倾斜区域62中平行地以小的相互距离来引导。由此，耦合装置32、38或者39、35同样可以更窄地推移到一起。根据图12的实施例不同于根据图4的实施例在于，E形的第一部分44的中间的脚具有朝向第二部分43方向的气隙64。根据图13的实施例公开了根据图3的实施例的一种可能的实现形式。在电路板70中集成有第一相11、第三相13和第五相15,它们基本上与图5 —致地U形延伸。在电路板70的表面上设置有曲折形的相12、14、16。电路板70具有多个矩形的凹处72。三个凹处72分别针对耦合装置31至42的三个脚的几何结构来协调。对于第二耦合装置32’，具有E形横截面的第一部分44的三个脚已经从下方穿插通过三个凹处72，并且向上突出于电路板平面。第二相12的曲折部围绕中间的脚引导，用于与在电路板70中的U形的第三相13磁性耦合。耦合装置31的磁性圈通过插上第二部分43而封闭。这示例性地针对第一耦合装置31来示出，其中板状的第二部分43已经插到第一部分44的三个脚上。实施例的描述
所描述的实施例如下面进一步阐述的那样来工作。高功率而没有特别的隔离要求的多相转换器10或者DC/DC转换器可以优选以多相布置来实现。由此,例如大小为300A的大的输入电流Ie以分别为50A的大小分布到不同的六个相11至16上。通过各电流随后叠加为输出电流Ia，可以实现较小的交流电部分。于是，根据图1的相应的输入滤波器或者输出滤波器(例如作为电容器绘出)可以相应小地失灵。相11至16的激励顺序地进行，也就是说相继地进行，使得接通时刻分别相移60度(或者时间上相移T/6)(在所描述的六相系统中)，如在图7中已经进一步示出的那样。根据所希望的电压比例，相应的相11至16以不同的持续时间来馈流。开关装置21至26的相应的高压侧开关为此闭合。当开关装置21至26的相应的低压侧开关闭合时，相11至16并未被馈流。可替选地，如下的相11至16也可以视为相邻其关断时刻直接在前或者在后。于是，相应的接通点根据所希望的PWM信号可变地选择。现在分别将相11与至少三个另外的相12、14、16相互磁性耦合，更确切地说，以如下方式进行使得各相的直流部分分别通过其他相尽可能强地补偿。由此，得到的磁场减小，使得耦合装置31至39或者磁性回路的布局仅仅还主要必须针对由交流部分产生的磁场来进行。由此，耦合装置31至39可以如例如线圈芯那样相应地小地设计尺寸，这导致明显节省耦合材料、质量和成本。尤其是结构空间可以由此被强烈地减小。除了两个关于激励(接通时刻或者关断时刻)而相邻的相之外，现在优选选出要耦合的第三相，使得将相的干扰性的相互影响最小化。该选择进行为，使得实现直流部分的最优的补偿。在此得出的是，除了相邻的相(在六个相的情况下接通时刻的+/-60度相移，对于第一相11相邻的相由此是第二相12和第六相16),具有180度相偏移的相(对于第一相11，这为第四相14)是特别合适的，因为在那里得到直流部分的非常高的消除。图8示出了第一相11和第四相14的时间上的电流变化曲线，以及其下示出了两个电流的差Ires。在此可以看到的是，相对于第一相11，第四相14的电流变化通过直流部分的很大程度上的相反来表征。因此，第一相11与第四相14的相应的另外的磁性耦合是适合的。通过耦合的相11、14的两个电流相反地在第七耦合装置37中流过。针对耦合装置37的磁化得到的电流Ires在此仅仅通过电流的差Ires来消除。恒场大部分消除。减小的直流部分对于I禹合装置31至39的几何结构而言可以积极地看到，其现在可以用较小的体积来实现。在六个相11至16的情况下，在图1至图3中所示的耦合证明为特别合适的。磁性耦合
原则上，两个相可以磁性耦合，其方式是两个相以反向平行的电流引导通过矩形或者环形的耦合装置31至41来引导。重要的是，耦合装置31至41能够构建磁性回路。这在基本上闭合的结构中是可能的，其也可以包括气隙。此外，耦合装置31至41由具有合适导磁性的弓I导磁场的材料构成。图9示出了三个相11、14、16的原则上的耦合可能性。在此，第一相11和相反地馈流的第六相16通过将这两个导体区段围绕的第六耦合装置36’来包围。第一相11和相反地馈流的第四相14通过第七耦合装置37’包围。在该耦合可能性情况下，分别将两个相11、16 ;11、14的半个绕组相互耦合。耦合装置36’、37’例如可以由具有U形和I形横截面的部分组成，或者由U形横截面的两个部分相应地组成。然而如结合图3和图4所示的那样，在使用分别带有完整绕组的具有E形和I形横截面或者E形和E形横截面的耦合装置情况下，几何结构上特别有利的布置是可能的。图3所基于的耦合方案可以示例性地借助图4来阐述。重要的是，要耦合的相(根据图4其为第一相11和第二相12)借助相反的电流来激励。各相应的磁场基本上关于其直流部分消除，使得主要仅仅还有交流部分贡献于磁场产生。因此，相应的耦合装置31至41可以更小，或者可以省去气隙。根据图3的实施例的一种可能的实现方案可以由电路板70构成，如图13所示，九个耦合装置31至39 (在此优选为平面芯)嵌入到其中。作为可能的实施例，在该电路板70上可以集成所有的开关装置21至26，其分别由高压侧MOSFET或者低压侧MOSFET构成。用于第一相11、第三相13和第五相15的绕组也可以集成到该电路板70中。第二相12、第四相14和第六相16的其他绕组可以通过成本更为低廉的铜冲压格栅来实现。可替选地，也可以将第二相12、第四相14和第六相16的其他绕组集成在电路板70中。其中所有绕组以铜轨或者电路板形式来实施的实现方式同样是可能的。根据图3的结构的另一优点是，相11至16由于所有耦合装置31至39的短的路径以及没有交叉的简单的结构。耦合装置的结构
耦合装置31至41是电感性耦合的装置例如变压器的铁芯或铁氧体芯，在其上要耦合的相11至16产生磁场。耦合装置31至42闭合两个耦合的相11至16的磁性回路。耦合装置31至38的材料的选择以及磁导率的选择对于耦合而言并不具有如此大的作用。如果不使用气隙，则磁性回路的磁导率增大，由此线圈的电感变大。由此，电流增大更为平缓并且电流形状更接近于理想的直流电流。曲线形状越接近于直流电流，则得到的在两个相之间的电流差越小，其(相反地)通过作为耦合装置31至42的芯引导。由此，减小了用于滤波的开销。在另一方面，没有气隙的系统对于相11至16之间的不同的电流非常灵敏地反应。虽然该系统在较小的电流误差情况下易于进入饱和，然而其由于多次耦合而始终还是相当稳定的。原则上，可以选择具有不同尺寸的气隙，以便将损耗均匀地分布到耦合装置31至42上。具有较小电感L的耦合装置31至42原则上也具有较小的损耗功率。为了得到高的导磁率(没有气隙一 > 小的电流波纹)和高的鲁棒性(具有气隙一 >大的电流波纹)之间的良好折衷，可以设置不同的气隙。通过这种方式，也可以影响耦合装置31至42的损耗功率，使得所希望的标准(例如损耗功率的均匀分布)得到满足。在根据图3的实施例中，将对角线之一中的耦合装置(耦合装置31、38、34或者37、38、39)设置有气隙。由此，借助带有气隙(其导致更高的电流波纹)的仅仅三个耦合装置31、38、34或者37、38,39在所有相11至16上得到防止饱和的高的保护性以及与之关联的针对不受控的电流增大的保护。在相11至16之间的大的非对称性情况下或者即使在多个相11至16故障情况下，仅仅单个耦合装置31至42进入饱和，然而在给定的电流情况下并非一个相的所有耦合装置31至42如此。另一变形方案是，耦合装置31至42在构建在带有不同气隙的结构内。由于180度相移的激励而被加载以较大的提高的磁化(如其在根据图1 一 3的实施例中通过第一相11与第四相14通过第七耦合装置37的耦合；第二相12与第五相15通过第九耦合装置39的耦合；第三相13与第六相16通过第八耦合装置38的耦合而形成的那样)的耦合装置(在根据图1 一 3的实施例中这为具有附图标记37、38、39的耦合装置)例如可以通过在其负载中设置气隙或者匹配来减少。这减小了整体芯损耗。此外可能的是，在矩阵方案中在每行/列中设置具有较大气隙或者间隙的耦合装置31至42。由此，该设置有气隙的耦合装置31至42在较大电流情况下才饱和，使得在故障情况下得到进一步改进的稳定性。出于稳定的原因，有利的是，每个相11至16通过至少一个耦合装置31至42来引导，其通过设置较小的电感L而比该相中的其他耦合装置31至42更迟地进入饱和，这可以通过设置气隙来实现。在根据图12的实施例中示出了设置有气隙64的耦合装置31的一个例子。为此，E形的第一部分44的中间的脚相对于外部的脚略微缩短地构建，使得形成朝向第二部分43方向的气隙64。可替选地可以设置的是，E形的第一部分44的脚相同大小地实施，然而在脚的端部和第二部分43之间例如通过非磁性膜来设置气隙。对于本领域技术人员而言，如何可以实现相应的耦合装置31至42的所希望的电感L是常见的，例如通过在合适位置设置合适的气隙。相的结构
在制造技术上特别有利的是，如在图5中在俯视图中所示的那样，使用相11至16的仅仅两种几何形状。一种基本形状在此具有U形走向，并且在相同的平面中。第二基本形状基本上为矩形或者曲折形，同样在相同的平面中。所示的区段可以作为带状导体以冲压格栅的形式或者以相应的印制导线的集成在电路板中。如结合图3和图6所描述的那样，将U形的相11、13、15相对彼此布置，使得其在第一平面上。相应地，矩形或者曲折形的相12、
14、16、17也布置为使得其在第二平面上。这两个平面平行并且相互间隔地布置，使得分别要耦合的相区段可以通过耦合装置31至42来围绕。原则上，相形状的可替选的扩展方案也是可能的，而并未脱离优选平面结构的基本思想。尤其是一定的适配是可能的，以便进一步减小整个装置的位置需求。在图10和图11中示意性地示出了相应的变形方案。通过相11至17的几何结构的相应的构型，要实现的是，耦合装置31至42可以更近地布置在分别相邻的耦合装置31至42上。这例如可以根据图10的实施例通过如下方式实现相11至16的汇流排的端部叠合到通过箭头表面的叠合区域60中。一旦耦合的相区域(被耦合装置31至42围绕的区域)离开耦合装置31至42，则方向相对于在耦合装置31至42内的改变。由此，在图10中带有附图标记39、35 ;35、34 ;32、38 ;38、33的耦合装置可以更接近地靠拢。这通过如下方式实现第二相12和第五相15的相区段在端侧上叠合确定的角度，例如45°。第五相15和第六相16的区段在进入第五耦合装置35之前同样叠合45°，使得避免了与第二相12的接触。由此，第九耦合装置39和第五耦合装置35可以以比当相区段没有叠合地引出的情况更小的相互距离来布置。在此，相应的相11至16的曲折形的汇流排也可以在侧面上向上弯曲。由此，曲折部也可以推移到彼此中，如在右侧的简图中以俯视图示出的那样。第三相13和第五相15的U形的冲压格栅于是必须布置在不同平面中，例如通过相应的弯曲来实现。
在根据图11的实施例中，曲折形延伸的相12、14、16在曲线上或者角上设置有倾斜区域62，使得优选形成直的区段，以便将相邻的相12、16在这些倾斜区域62中平行地以小的相互距离来引导。由此，耦合装置32、38或者39、35同样可以更窄地推移到一起。然而，相邻的相(根据图11例如为相区段12、16)可以设置在相同平面上。其他可能的实施形式扩展到带有多于六个相的装置，例如带有图6中所示的示例性矩阵形式中的布置的七个相。八个相也是可能的，其分布在4乘4的耦合装置上。然而重要的是，相的数目允许独立的激励。将耦合装置31至39的单个芯进一步磁性耦合为大的整体芯可以导致进一步的节省，其中例如针对九个耦合装置31至39的所有子部件设置有唯一的盖板43。所描述的多相转换器10尤其是适于使用在机动车车载电网中，其中尤其是动态的负载要求的重要性是次要的。尤其是对于这种比较缓慢的系统，所描述的结构是合适的。
权利要求
1.一种多相转换器，包括多个电气相(11至16)，其能够分别通过开关装置(21至26)来激励，其中设置有耦合装置(31，36，37)，其将至少一个第一相(11)与至少两个另外的相(12，14，16)磁性耦合，其特征在于，设置有至少两个耦合装置(31，36，37)，以便将所述相之一(11)与至少两个另外的相(12，14，16)磁性耦合，其中两个耦合装置的至少之一(37)具有比其他耦合装置(31，36)更小的电感。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，设置有耦合装置(31至39)，其将所述相(11至16)的每个与至少两个另外的相(11至16)磁性耦合，其中在每个相(11至16)中的至少一个耦合装置(31，34，38)具有比用于该相(11至16)的另外的耦合装置(32，33，35，36，37，39)的电感更小的电感。
3.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，电感选择为使得能够实现饱和保护。
4.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，耦合装置(31至39)的电感选择为使得在耦合装置(31至39)中出现至少类似的损耗功率。
5.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，将一个相(11)与基本上相移大致180°地激励的一个相(14)耦合的耦合装置(37)具有比另外的耦合装置(31，36)至少之一更小的电感。
6.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，开关装置(21至26)将所述相(11至16)顺序地激励，并且一个相(11)与直接在前和/或在后地激励的至少一个另外的相(12,16)磁性I禹合。
7.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，设置有至少三个耦合装置(31，36,37),以便将所述相之一(11)与另外的至少三个相(12，14，16)磁性耦合。
8.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，设置有恰好六个相(11至16)，其中耦合装置(31至39)将六个相(11至16)的每个与所述六个相(11至16)的另外三个磁性耦合。
9.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，耦合装置(37)设置有气隙(62)用于影响电感。
10.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，耦合装置(31)包括至少两个部分(43，44)，其中在两个部分(43，44)之间设置有间隙(64)，优选为气隙，用于影响电感。
全文摘要
一种多相转换器，包括多个电气相(11至16)，其能够分别通过开关装置(21至26)来激励，其中设置有耦合装置(31，36，37)，其将至少一个第一相(11)与至少两个另外的相(12，14，16)磁性耦合，其特征在于，设置有至少两个耦合装置(31，36，37)，以便将所述相之一(11)与至少两个另外的相(12，14，16)磁性耦合，其中两个耦合装置的至少之一(37)具有比其他耦合装置(31，36)更小的电感。
文档编号H02M3/158GK103069703SQ201180042411
公开日2013年4月24日 申请日期2011年8月25日 优先权日2010年9月3日
发明者N.德雷泽, M.辛策尔 申请人:罗伯特·博世有限公司