專利名稱：集成電抗模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用在DC/DC諧振變換器中的集成電抗模塊，尤其涉及能夠安全并且無火花連接電器裝置的非接觸能量傳遞電路。
背景技術(shù)：
感應(yīng)的非接觸能量傳遞系統(tǒng)特別適合于例如礦井、燃料供應(yīng)站及化學(xué)實(shí)驗(yàn)室等氣體或粉塵點(diǎn)火危害出現(xiàn)的環(huán)境以及例如植入或旋轉(zhuǎn)部件等無法實(shí)現(xiàn)直接連接的那些環(huán)境。當(dāng)前的DC/DC諧振變換器包括多個感應(yīng)元件，根據(jù)所應(yīng)用的諧振電路，這些感應(yīng)元件能夠另外地被磁性耦合或磁性非耦合。圓柱形的感應(yīng)元件不適于安裝表面區(qū)域的最佳、利用。在使用多個感應(yīng)元件時，應(yīng)該增加感應(yīng)元件之間的距離以避免不希望的耦合。在該種情況下，有利地使用集成感應(yīng)元件。通過US專利No. 7，598，839知道的現(xiàn)有技術(shù)的感應(yīng)模塊包括N個感應(yīng)器和N+1個鐵心元件。各個磁性元件具有用于放置繞組的空腔。這些磁性元件以這樣的方式堆疊前一磁性元件的背面靠近隨后的磁性元件的磁性電路。US專利No. 7，525，406描述的結(jié)構(gòu)包括多個耦合及非耦合感應(yīng)元件以及由附近的磁性元件構(gòu)成的至少一個封閉的磁性電路，其具有沿著X軸和垂直于X軸的Y軸的用于電流導(dǎo)體的貫穿槽。沿著相同軸設(shè)置的電流導(dǎo)體提供互電感，然而在互相垂直的電流導(dǎo)體之間不存在耦合。通過US專利No. 7，242，275，已知一種不受到控制電路和受控電感之間的高電壓的影響的可變感應(yīng)元件。該可變電感包括以字母“E”的形狀形成的、具有三個鐵心柱(包括中心鐵心柱和兩個外部鐵心柱)的兩個可滲透磁性材料的鐵心。圍繞著第一鐵心的中心鐵心柱纏繞主繞組，圍繞著第二鐵心的外部鐵心柱纏繞控制繞組。通過介電絕緣隔板將鐵心柱分離。可選擇使用附加的磁通導(dǎo)體。所描述的可變感應(yīng)元件被用于電壓變換器諧振電路中。前述示例說明了集成電抗元件的實(shí)施例和受控電抗元件的實(shí)施例。這些部件可用于典型的DC/DC諧振變換器設(shè)備。然而，前述集成電抗元件不完全適于在用于提供非接觸能量傳遞的諧振變換器中為了分隔接收器而使用。例如，通過波蘭專利申請No.P-381975已知一種非接觸能量傳遞電路。該電路包括在其發(fā)送器部分中的多個電抗元件以及在可移動接收器部分中的包括一個磁性元件的一個感應(yīng)元件。為了所述可拆開并且非接觸的能量轉(zhuǎn)換器，可取的是開發(fā)一種能夠包括所有的基本感應(yīng)功率元件的特定的集成電抗模塊。該模塊還應(yīng)該保證以開磁路可靠的操作，通過封閉的或部分封閉的磁路最佳地將能量傳遞到接收器，并允許校正由感應(yīng)接收元件的接近造成的諧振頻率改變。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的集成電抗模塊具有在公共磁性元件中設(shè)置并通過是磁性元件的必須部分的磁通導(dǎo)體互相磁隔離并分離的集成電抗元件的繞組。特定地設(shè)計磁性元件以將由所述電抗元件產(chǎn)生的磁場線進(jìn)行聚集。


在附圖的示例性實(shí)施例中示出本發(fā)明的目的，其中圖I示出集成電抗模塊和電抗接收元件的示圖，圖2示出使用了圖I所示的集成模塊的電抗元件的應(yīng)用電路的示例，圖3示出簡化版本的集成電抗模塊，及圖4示出根據(jù)圖3的簡化的電抗模塊的推薦的應(yīng)用電路。
具體實(shí)施方式
示例性實(shí)施例I圖I所示的集成電抗模塊ZMR包括位于磁性元件EM上并通過磁通導(dǎo)體SM互相分隔的電抗元件U、L2> M。該種模塊可應(yīng)用到用于便攜式采礦設(shè)備的電池的非接觸充電的設(shè)備。如圖2所示，用于便攜式采礦設(shè)備的非接觸充電的設(shè)備包括與集成電抗模塊的電抗元件U、L2>L3和輔助電抗元件Q、C2, C3, C4, C5連接的電流開關(guān)豇、M裝置。電抗元件Li與電抗元件￡1連接構(gòu)成主諧振電路，其中保存了整個電路的電能的主要部分。磁性元件EM提供磁場線的聚集。通過設(shè)置了磁性接收元件EMQ的電抗接收元件M能夠接收來自相鄰的磁性元件EM的磁場能量。通過絕緣隔板I將磁性元件EM和EMQ隔開。當(dāng)使電抗接收元件M靠近時，穿過其終端感應(yīng)出交變電壓，在整流之后將該交變電壓應(yīng)用到便攜式采礦設(shè)備的電池。電抗元件B、U確保開關(guān)E1、堊的最佳換向條件。二極管￡1、迪限制主諧振電路中的電壓和電流的最大數(shù)值，從而當(dāng)出現(xiàn)操作條件的快速改變時確保暫態(tài)中的可靠操作。與電抗元件Li集成的電抗元件U和m能夠校正主諧振電路的自諧振頻率。根據(jù)本發(fā)明的集成電抗模塊ZMS允許將能量傳遞到能量接收器中包括的電抗元件Li。由于三個電抗功率元件全部都被包括在單個磁性元件厘中的事實(shí)，因此包括該諧振電路的結(jié)構(gòu)是緊湊的，并且電抗元件之間的連接被包括在該模塊內(nèi)。該集成電抗元件的整體結(jié)構(gòu)允許依賴于離電抗接收元件的距離進(jìn)行諧振頻率校正的“參數(shù)”校正。如果換向電路在所設(shè)置的頻率下工作則該種校正是特別有利的。然后，在通過使電抗接收元件M靠近來連接負(fù)載的情況下，主諧振電路的自諧振頻率將被調(diào)整到更高的頻率。由于對電抗接收元件M設(shè)置了磁性元件EMQ，因此其靠近集成電抗模塊ZMS改變了其它電抗元件L2、L3的電抗，并且因此，它們的電抗將增加。由于電抗元件L2、L3都與主諧振電路連接，因此可以部分校正主諧振電路的自諧振頻率。該特性允許在不需要輸出參數(shù)控制的復(fù)雜系統(tǒng)的情況下構(gòu)造簡單并且高可靠性的變換器。示例性實(shí)施例II圖3示出的簡化版本的集成電抗模塊ZMR可應(yīng)用到用于礦燈的電池的非接觸充電的設(shè)備。該模塊包括位于磁性元件EM上并通過磁通導(dǎo)體望互相分隔的電抗元件Li、
如圖4所示，用于礦燈的電池的非接觸充電的設(shè)備包括與集成電抗模塊的電抗元件Li、U和輔助電抗元件￡1、C2> C3> C4> C5連接的電流開關(guān)Ki、K2裝置。與電抗元件Q連接的電抗元件Li構(gòu)成主諧振電路，其中保存了整個電路的電能的主要部分。磁性元件EM提供磁通的聚集。通過設(shè)置了磁性接收元件_的電抗接收元件M能夠接收來自相鄰的磁性元件EM的磁場能量。通過絕緣隔板I將磁性元件EM和EMO隔開。作為靠近電抗接收元件M的結(jié)果，穿過其終端感 應(yīng)出交變電壓，在整流之后將該交變電壓應(yīng)用到礦燈的電池。
權(quán)利要求
1.一種集成電抗模塊，所述集成電抗模塊包括磁性鐵心和多個電抗元件的繞組，其特征在于，所述集成電抗模塊具有電抗元件(Li)、(L2)…(LN)中的至少兩個繞組，所述電抗元件(U)、(L2)…(M)位于公共磁性元件(EM)中并且通過磁通導(dǎo)體(型)互相分隔，所述磁通導(dǎo)體(SM)構(gòu)成磁性元件(EM)的必須部分，所述磁性元件(EM)用于將由電抗元件(Li)、(L2)…(M)產(chǎn)生的磁場線進(jìn)行聚集。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種集成電抗模塊，所述集成電抗模塊包括磁性鐵心和多個電抗元件的繞組。集成電抗模塊具有電抗元件(L1)、(L2)…(LN)中的至少兩個繞組，電抗元件(L1)、(L2)…(LN)位于公共磁性元件(EM)中并且通過磁通導(dǎo)體(SM)互相分隔，磁通導(dǎo)體(SM)構(gòu)成磁性元件(EM)的必須部分，磁性元件(EM)用于將由電抗元件(L1)、(L2)…(LN)產(chǎn)生的磁場線進(jìn)行聚集。
文檔編號H01F38/14GK102741952SQ201080056717
公開日2012年10月17日 申請日期2010年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者切扎里·沃雷克, 羅伯特·馬斯蘭卡 申請人:科技大學(xué)