Interdisziplinär zu marktreifen Induktivitäten

中频和高频范围的电感器和变压器提供了动态的开发领域。近年来,新材料和新技术实现了该领域的持续创新。凭借强大的专家团队,BLOCK现在希望更早地参与其客户的开发过程,从而持续缩短新组件开发的上市时间。

  2 kHz至40 kHz的中频变压器和100 kHz至400 kHz的高频扼流圈的开发中,小型化、能效、高开关频率和增加的功率密度处于中心地位。这些目标也对热管理和材料技术提出了特殊挑战。随着用于中高频电感器的BLOCK共创中心(简称BLOCK C3)的建立,公司希望加快开关电源、新电池充电系统或扼流圈、变压器和滤波器等用于确保电网稳定性的各个电气元件的开发过程。一个空间和组织上互相交织的跨学科专家团队将在BLOCK C3开发中心与客户密切合作,以缩短从第一个技术规范到功能原型的路径。

中高频范围的进展

近年来,对于基于高频开关操作的用于现代变频器系统的扼流圈、变压器和用于稳定网络的滤波器的要求不断增加。如今,需要特别紧凑、轻便同时功能强大的产品。通过例如创新的缠绕技术和新的设计方法,在BLOCK实现了相应的前提条件。

在中频变压器或电流补偿扼流圈中使用高磁导率铁氧体磁芯或切割或未切割纳米晶体磁芯可实现替代的冷却和绕组方案。该发展使电感元件的尺寸明显减小,从而在未来可以实现紧凑且结实的电感器。

凭借Future-Winding技术,BLOCK在感应绕组产品的性能优化方面树立了新的标准。这种低电容直立绕组技术可以实现更好的散热、高电流密度、精确适应核心几何形状和可控的场分布。这些优化将促使产品成本降低、建造体积减少和重量减轻。

研究和制造技术相结合——变频器和电力电子的最佳实践

这些技术成就是密集开发活动的结果。BLOCK自大约十年前就一直在推进公司在绕组产品方面的基础研究。在这里与大学和研究机构开展了富有成效的合作。现在,这些能力将与公司的生产联系起来,以加快知识的传递。专家团队可以直接获得所有可以想到的原料例如绕组线、多股绞合线、高频绞线以及板材和芯材,以便能够制造个性化的绕组产品。绕线机、电子产品生产、具有自身模具开发的注塑成型生产、通过冲压、折弯、倒棱和切割的钣金加工、用于制造复杂塑料结构的3D打印以及用于从固体材料快速生产工件的数控铣床等等实现了最佳的制造深度。由于客户订单的高度个性化,部分工作是在单件流程中进行的,其中一名员工监督电感器直到完成制造。

挑战:系统设计

BLOCK C3开发中心将自己视为创意工场,在创新周期的早期阶段就伴随所有合作伙伴和客户以及大学和研究机构,并为他们开发新方案提供支持。这样就扩大了中频变压器和高频电感器的专业知识和创新,并实现了研发任务的整体处理。BLOCK中高频电感器部门经理克里斯蒂安·克利希认为敏捷团队的空间和专业交织具有巨大的协同效应:“我们希望在电气设计、机械设计、原型制造和生产之间尽可能缩短路径,以便尽快为客户提供成熟的产品在他的项目中进行进一步测试。由于我们的制造深度,我们可以通过最佳迭代循环在短时间内快速提供原型供测试,从而在从开始到成熟批量生产的新能源供应方案中伴随其中”,克利希说。

挑战:系统设计

BLOCK C3的原型明确针对在早期和实验开发阶段需要适合其项目的高频扼流圈、滤波器或变压器的客户。为此,费尔登的专家传统上处于最佳调整状态,因为用于机械和设备制造、铁路和驱动技术或可再生能源的批量产品组合中就有超过80%是根据客户情况专门制造的。

如果一个开发人员为他的新项目开发了一个方案——例如用于供电——则他可以直接从C3团队的实施经验中受益。小型化和能效的可能性应尽可能早地注意,同样也应尽早注意的还有散热、材料成本、产品后期组装的干扰和整体结构。在此早期阶段并非所有参数都已确定,因此可以随时调整。

迭代阶段合理地排列

然后进行合理测试,检测当前方案是否可以满足所需的公差、尺寸或功率损耗。通过原型制造的灵活性和快速以及功率损耗的模拟和产品的预期加热,克利希及其团队获得了更多认识,可以进行初始成本计算并向客户提供有关例如电路、安装空间或热管理等方面的调整建议。

在下一轮中将进行真正的实施。C3团队为客户创建详细的3D图纸和项目数字数据。在该数字孪生的基础上生产第一批样品,客户可以在其应用中进行测试并通过测量进行广泛测试。在此基础上,如有必要可以再次调整产品并针对实际使用条件进行优化。因此无需进一步的步骤就可以过渡到BLOCK批量生产。

针对实践的基础研究

通过BLOCK C3共创中心,该公司促进了电子技术研发中跨机构、跨学科的知识转移。内部基础研究的知识可以直接转移到即将批量生产成熟的实际可行方案,而工业公司和研究机构的开发人员通过BLOCK团队的经验和支持可以更快地获得更好的项目解决方案。BLOCK/C3的目标是,为所有项目参与者创造双赢伙伴关系局面。