CN106920648A - 一种多相耦合电感器 - Google Patents

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Abstract

一种多相耦合电感器，由两片铁芯和多相线圈组成；其特征在于每片铁芯都是由传统“E”字形铁芯的一个中间磁柱和两个外侧磁柱之间增加两个磁柱而构成，所增加的两个磁柱的高度低于所述传统“E”字形铁芯的三个磁柱的高度；所述多相线圈分别绕在所增加的两个磁柱上；在所述两片铁芯的对应磁柱之间有气隙。本发明的有益效果是：将该种多相耦合电感器用于交错并联开关电源中，可以提高各相电感参数的对称度，简化铁芯的耦合结构，减小铁芯损耗，减小线圈长度，节约铜材，减小线圈的铜损耗，降低电源的输出电流和电压纹波，减小电源的输出滤波电容，减小电磁干扰，提高电源的效率和响应速度。

Description

一种多相耦合电感器
技术领域
本发明涉及一种电感器，尤其是用于多相交错并联开关电源的一种多相耦合电感器。
技术背景
近年来，为各种用电设备提供电能的开关电源正朝着低电压、大电流、体积小、重量轻、效率高、薄型化和集成化方向发展，包括为计算机的中央处理器(Central Processing Unit，CPU)和数字信号处理器(Digital SignalProcessing，DSP)等高精度、高速度微处理器提供精密电源的电压调整模块，以及近年来兴起的广泛应用于电动汽车、混合动力车、不间断电源、电能质量调节电源、航空电源、可再生能源发电及超导储能等需要能量双向流动场合的双向开关电源，这些开关电源通过采用多相交错并联的拓扑结构，可以增大输出电流和功率、减小开关器件的容量，但其中各相储能电感器的集成化设计却是一件困难而具有挑战性的工作，严重制约了交错并联开关电源减小体积、提高效率和动态响应速度等目标的实现。
目前，公知的耦合电感器由铁芯和线圈构成，线圈绕在铁芯的磁柱上。现有的多相耦合电感器存在着各相电感参数的对称度较低、铁芯的耦合结构复杂、线圈的长度较长、线圈的铜损耗较大等技术不足。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种各相电感参数的对称度较高、铁芯的耦合结构简单、线圈长度最小、节约铜材、线圈铜损耗和铁芯损耗尽量减小、而且实施方便的多相耦合电感器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种多相耦合电感器，由两片铁芯和多相线圈组成；其特征在于每片铁芯都是由传统“E”字形铁芯的三个磁柱之间增加两个磁柱而构成，所增加的两个磁柱的高度低于所述传统“E”字形铁芯的三个磁柱的高度；所述多相线圈分别绕在所增加的两个磁柱上；在所述两片铁芯的对应磁柱之间有气隙；所增加的两个磁柱的前表面及与该前表面平行的截面呈矩形、正方形、五边形、六边形、七边形、八边形、九边形、十边形、圆形、半圆形、椭圆形、矩形和圆形的组合形、矩形和半圆形的组合形、矩形和椭圆形的组合形；所述铁芯可以采用铁氧体、硅钢片、铁硅、金属磁粉芯、非晶、超微晶或其他铁磁性材料，所述线圈可以采用外包绝缘层的圆柱形、矩形截面、梯形截面或薄片形的铜、铝、银或其他金属材料。
本发明的有益效果是：用于多相交错并联开关电源中各相电感器的磁耦合集成，可以提高各相电感参数的对称度，简化铁芯的耦合结构，减小铁芯损耗，减小线圈长度，节约铜材，减小线圈的铜损耗，降低电源的输出电流和电压纹波，减小电源的输出滤波电容，减小电磁干扰，提高电源的效率和响应速度。
以下结合附图以实施例作具体说明。
附图说明
图1是一种两相耦合电感器的三维结构图。
图2是图1的一种两相耦合电感器的其中一片铁芯的三维结构图。
图3是图1的实施例二的一种两相耦合电感器的三维结构图。
图4是图1的实施例三的一种三相耦合电感器的三维结构图。
图5是图4的实施例四的一种三相耦合电感器的三维结构图。
图6是图1的实施例五的一种单相电感器的三维结构图。
图7是图6的实施例六的一种两相耦合电感器的三维结构图。
图8是图1的实施例七的一种单相电感器的三维结构图。
图9是图8的实施例八的一种两相耦合电感器的三维结构图。
图中，1-在传统“E”字形铁芯的三个磁柱之间增加两个磁柱而构成的新铁芯；2-线圈；3-两片铁芯1的对应磁柱之间的气隙；4-铁芯1的磁轭；5-构成铁芯1的传统“E”字形铁芯的中间磁柱；6-构成铁芯1的传统“E”字形铁芯的两侧磁柱；7-在中间磁柱5和两侧磁柱6之间增加的两个长方体磁柱；8-长方体磁柱7的前表面；9-图3中去掉铁芯1上的所有磁柱后形成的“I”字形铁芯；10-图7、9中两个并排放置的单相电感器之间的间隙。
具体实施方式
实施例一：
参照附图1和2，一种两相耦合电感器，由两片铁芯1和两相线圈2组成；其特征在于每片铁芯1都是由传统“E”字形铁芯的中间磁柱5和两侧磁柱6之间增加两个磁柱7而构成，所增加的两个磁柱7的高度低于所述传统“E”字形铁芯的三个磁柱5、6的高度；所述两相线圈2分别绕在所增加的两个磁柱7上；所述两片铁芯1的对应磁柱5、6、7之间有气隙3；所述磁柱7的前表面8及与前表面8平行的截面呈矩形；所述铁芯1可以采用铁氧体、硅钢片、铁硅、金属磁粉芯、非晶、超微晶或其他铁磁性材料，所述线圈2可以采用外包绝缘层的圆柱形、矩形截面、梯形截面或薄片形的铜、铝、银或其他金属材料。
实施例二：
参照附图3，一种两相耦合电感器，将实施例一中的其中一片铁芯1的所有磁柱5、6、7去掉，形成“I”字形铁芯9。
实施例三：
参照附图4，一种三相耦合电感器，在实施例一中的铁芯1上增加一个磁柱中间5和一个磁柱7，在所增加的磁柱7上绕制第三相线圈3；依此类推，可以形成四相、五相、六相乃至三十六相的多相耦合电感器。
实施例四：
参照附图5，一种三相耦合电感器，将实施例三中的其中一片铁芯1的所有磁柱5、6、7去掉，形成“I”字形铁芯9；依此类推，可以形成四相、五相、六相乃至三十六相的多相耦合电感器。
实施例五：
参照附图6，一种单相电感器，去掉实施例一中的磁柱5，去掉实施例一中的一个磁柱7及绕在该磁柱7上的一相线圈2。
实施例六：
参照附图7，一种两相耦合电感器，将实施例五中的两个单相电感器并排放置在同一个平面上，在所述两个单相电感器之间有间隙10；依此类推，可以形成三相、四相、五相、六相乃至三十六相的多相耦合电感器；依此类推，将实施例一、三、五中的一个或多个两相耦合电感器、三相耦合电感器和单相电感器并排放置在同一个平面上，在所放置的各个电感器之间有气隙10，可以形成三相、四相、五相、六相乃至三十六相的多相耦合电感器。
实施例七：
参照附图8，一种单相电感器，将实施例五中的其中一片铁芯1的所有磁柱6、7去掉，形成“I”字形铁芯9。
实施例八：
参照附图9，一种两相耦合电感器，将实施例七中的两个单相电感器并排放置在同一个平面上，在所述两个单相电感器之间有间隙10；依此类推，可以形成三相、四相、五相、六相乃至三十六相的多相耦合电感器；依此类推，将实施例二、四、七中的一个或多个两相耦合电感器、三相耦合电感器和单相电感器并排放置在同一个平面上，在所放置的各个电感器之间有气隙10，可以形成三相、四相、五相、六相乃至三十六相的多相耦合电感器。

Claims (9)

1.一种多相耦合电感器，由两片铁芯和多相线圈组成；其特征在于每片铁芯都是由传统“E”字形铁芯的一个中间磁柱和两个外侧磁柱之间增加两个磁柱而构成，所增加的两个磁柱的高度低于所述传统“E”字形铁芯的三个磁柱的高度；所述多相线圈分别绕在所增加的两个磁柱上；在所述两片铁芯的对应磁柱之间有气隙；所增加的两个磁柱的形状为正方体、长方体、圆柱体、半圆柱体、椭圆柱体、长方体与半圆柱体的组合体、或横截面为五边形、六边形、七边形、八边形、九边形、十边形的立方体；所述铁芯可以采用铁氧体、硅钢片、铁硅、金属磁粉芯、非晶、超微晶或其他铁磁性材料，所述线圈可以采用外包绝缘层的圆柱形、矩形截面、梯形截面或薄片形的铜、铝、银或其他金属材料；所说的“多相”指的是三十六相以内的正整数相。
2.根据权利要求1所述的一种多相耦合电感器，其特征在于：耦合电感器的相数为两相；每片铁芯都是由传统“E”字形铁芯的中间磁柱和两侧磁柱之间增加两个长方体磁柱而构成，所增加的两个长方体磁柱的高度低于所述传统“E”字形铁芯的三个磁柱的高度；所述两相线圈分别绕在所增加的两个长方体磁柱上。
3.根据权利要求2所述的一种两相耦合电感器，其特征在于：将其中一片铁芯1的所有磁柱去掉，形成“I”字形铁芯。
4.根据权利要求2所述的一种三相耦合电感器，其特征在于：在每片铁芯上各增加一个中间磁柱，在所增加的中间磁柱和一个外侧磁柱之间再增加一个长方体磁柱，在所增加的长方体磁柱上绕制第三相线圈；依此类推，可以形成四相、五相、六相乃至三十六相的多相耦合电感器。
5.根据权利要求4所述的一种三相耦合电感器，其特征在于：将其中一片铁芯的所有磁柱去掉，形成“I”字形铁芯；依此类推，可以形成四相、五相、六相乃至三十六相的多相耦合电感器。
6.根据权利要求2所述的一种单相电感器，其特征在于：将两片铁芯的中间磁柱和绕制其中一相绕组的长方体磁柱和该相绕组去掉。
7.根据权利要求6所述的一种两相耦合电感器，其特征在于：将两个单相电感器并排放置在同一个平面上，在所述两个单相电感器之间有间隙；依此类推，可以形成三相、四相、五相、六相乃至三十六相的多相耦合电感器；依此类推，将权利要求2、4、6所述的一个或多个两相耦合电感器、三相耦合电感器和单相电感器并排放置在同一个平面上，在所放置的各个电感器之间有间隙，可以形成三相、四相、五相、六相乃至三十六相的多相耦合电感器。
8.根据权利要求6所述的一种单相电感器，其特征在于：将其中一片铁芯的所有磁柱去掉，形成“I”字形铁芯。
9.根据权利要求8所述的一种两相耦合电感器，其特征在于：将两个单相电感器并排放置在同一个平面上，在所述两个单相电感器之间有间隙；依此类推，可以形成三相、四相、五相、六相乃至三十六相的多相耦合电感器；依此类推，将权利要求3、5、8中的一个或多个两相耦合电感器、三相耦合电感器和单相电感器并排放置在同一个平面上，在所放置的各个电感器之间有间隙，可以形成三相、四相、五相、六相乃至三十六相的多相耦合电感器。
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