一種全對稱可消除直流偏磁集成磁件的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出一種全對稱可消除直流偏磁集成磁件，包括呈“壬”字形狀的中央鐵芯和固定在中央鐵芯兩側(cè)的側(cè)部鐵芯，所述中央鐵芯和側(cè)部鐵芯固定構(gòu)成不閉合的“田”字型繞組結(jié)構(gòu)，所述“田”字型繞組結(jié)構(gòu)四角分別留有空隙，其中部的十字形繞組臂上分別繞組有線圈，且相鄰的線圈繞組方向相反。
【專利說明】一種全對稱可消除直流偏磁集成磁件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于耦合電感器技術(shù)設(shè)備領(lǐng)域，尤其是涉及一種全對稱可消除直流偏磁集成磁件。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，電壓調(diào)整模塊(VRM)為了可以增大輸出電流和功率、減小開關(guān)器件的電壓和電流應(yīng)力，通常采用多相交錯并聯(lián)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；而應(yīng)用多相交錯并聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的雙向開關(guān)電源也被廣泛應(yīng)用到電動汽車、混合動力車、UPS、航空電源、可再生能源發(fā)電及超導(dǎo)儲能等需要能量雙向流動的場合。
[0003]利用PWM控制的多相交錯并聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在滿載工作模態(tài)下可實現(xiàn)上述開關(guān)電源高效率的工作。但當(dāng)開關(guān)電源處于輕載工作模態(tài)時，電路的損耗雖有減小，由于其輸入功率減小更多，導(dǎo)致電源效率降低。因此，在輕載工作模態(tài)時，可采用通道控制，通過減少工作的通道數(shù)來減小電源損耗。儲能電感器作為VRM和雙向開關(guān)電源的重要部件，其集成化設(shè)計是極具挑戰(zhàn)性的工作，尤其在遇到輕載模態(tài)需要改變通道數(shù)時，集成磁件的對稱性和磁通飽和等因素的要求成為設(shè)計集成磁件的一大難題。
[0004]同時，現(xiàn)有的集成磁件大部分存在直流偏磁，不利于磁芯體積的減小和損耗的降低，嚴(yán)重影響磁件的載流能力，降低集成磁件鐵芯的利用率。
實用新型內(nèi)容
[0005]為了克服上述直流偏磁和改變通道數(shù)時集成磁件對稱性的問題，本實用新型提出一種全對稱可消除直流偏磁集成磁件
[0006]一種全對稱可消除直流偏磁集成磁件，包括呈“壬”字形狀的中央鐵芯和固定在中央鐵芯兩側(cè)的側(cè)部鐵芯，所述中央鐵芯和側(cè)部鐵芯固定構(gòu)成不閉合的“田”字型繞組結(jié)構(gòu)，所述“田”字型繞組結(jié)構(gòu)四角分別留有空隙，其中部的十字形繞組臂上分別繞組有線圈，且相鄰的線圈繞組方向相反。
[0007]所述中央鐵芯包括四個相互拼合在一起的U型鐵芯，所述U形鐵芯對稱排列構(gòu)成“壬”字形狀的中央鐵芯。
[0008]本實用新型的磁件結(jié)構(gòu)，磁路氣隙和線圈長度最小，降低了磁通損耗和線圈銅耗，減小磁件體積，并且有效地解決了集成磁件的對稱性問題。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:本實用新型既可應(yīng)用于交錯并聯(lián)電壓調(diào)整模塊的電感集成，也可廣泛應(yīng)用于各種雙向運(yùn)行的交錯并聯(lián)開關(guān)電源的電感集成。有效地實現(xiàn)了開關(guān)電源的集成化、小型化、平面化和高效率。本實用新型實現(xiàn)了四相耦合電感的對稱性，由于四相電感兩兩反向耦合，使集成磁件直流偏磁為零，防止鐵芯飽和，提高了鐵芯的利用率。又由于線圈繞組距離氣隙較遠(yuǎn)，因此顯著減小了由擴(kuò)散磁通與旁路磁通引起的磁通損耗和電磁干擾。通過實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的全對稱，本實用新型集成磁件應(yīng)用在輕載模態(tài)的四相相交錯并聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時，當(dāng)為了提高輕載效率，將四通道切換到二通道工作時，可直接切斷一、四相的繞組電流，或者切斷二、三相的繞組電流，而不會影響切相后的變換器工作。因為切相后的兩相集成磁件結(jié)構(gòu)依然是對稱的，仍然可消除直流偏磁，避免了切相后鐵芯磁通飽和。
[0010]本實用新型集成磁件氣隙的數(shù)量比傳統(tǒng)耦合電感器增加一倍，而每個磁路氣隙的長度減小一半，所以磁路的磁壓分布更加均勻。通過改變氣隙長度，可實現(xiàn)對集成磁件耦合度的調(diào)節(jié)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型的一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖中，1、中央鐵芯；11、U形鐵芯；2、側(cè)部鐵芯；3、繞組臂；4、繞組線圈。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步說明。
[0014]結(jié)合圖1，本實用新型的一種實施方式。一種全對稱可消除直流偏磁集成磁件，包括呈“壬”字形狀的中央鐵芯I和固定在中央鐵芯兩側(cè)的側(cè)部鐵芯2，所述中央鐵芯和側(cè)部鐵芯固定構(gòu)成不閉合的“田”字型繞組結(jié)構(gòu)，所述“田”字型繞組結(jié)構(gòu)四角分別留有空隙，其中部的十字形繞組臂3上分別繞組有線圈4，且相鄰的線圈繞組方向相反。本實施例中，所述中央鐵芯包括四個相互拼合在一起的U型鐵芯11，所述U形鐵芯對稱排列構(gòu)成“壬”字形狀的中央鐵芯。
[0015]本實施中，四個U形鐵芯對稱固定在一起構(gòu)成中央鐵芯，同時構(gòu)成了繞組線圈纏繞的十字形繞組臂，側(cè)部鐵芯固定在兩側(cè)的繞組臂頂端構(gòu)成整個磁件結(jié)構(gòu)。
[0016]本實用新型在考慮磁軛磁阻與集成磁件對稱性要求之后，設(shè)定所述四個“U”字形鐵芯的中柱與橫軛的長度皆相等，兩個側(cè)部鐵芯的寬度與所述四個“U”字形鐵芯的寬度皆相等。由于反向耦合可以提高變換器的動態(tài)響應(yīng)性能，因此本集成磁件的四個線圈繞組需要兩兩反向耦合，從而達(dá)到消除直流偏磁的目的。在所述開口向左的兩個“U”字形鐵芯緊貼的橫軛上纏繞所述四相線圈中的第一相；在所述居下的兩個“U”字形鐵芯緊貼的中柱上纏繞所述四相線圈中的第二相；在所述居上的兩個“U”字形鐵芯緊貼的中柱上纏繞所述四相線圈的第三相；在所述開口向右的兩個“U”字形鐵芯緊貼的橫軛上纏繞所述四相線圈中的第四相；四相線圈的匝數(shù)相等，兩兩按反向耦合方式繞制。在所述的左右兩側(cè)四個“U”字形鐵芯的外側(cè)橫軛設(shè)置四個磁路氣隙，通過改變所述四個“U”字形鐵芯外側(cè)橫軛的長度，可以調(diào)整所述磁路氣隙的長度，從而調(diào)整所述全對稱可消除直流偏磁集成磁件的耦合系數(shù)，滿足漏感量要求。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:本實用新型既可應(yīng)用于交錯并聯(lián)電壓調(diào)整模塊的電感集成，也可廣泛應(yīng)用于各種雙向運(yùn)行的交錯并聯(lián)開關(guān)電源的電感集成。有效地實現(xiàn)了開關(guān)電源的集成化、小型化、平面化和高效率。本實用新型實現(xiàn)了四相耦合電感的對稱性，由于四相電感兩兩反向耦合，使集成磁件直流偏磁為零，防止鐵芯飽和，提高了鐵芯的利用率。又由于線圈繞組距離氣隙較遠(yuǎn)，因此顯著減小了由擴(kuò)散磁通與旁路磁通引起的磁通損耗和電磁干擾。通過實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的全對稱，本實用新型集成磁件應(yīng)用在輕載模態(tài)的四相相交錯并聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時，當(dāng)為了提高輕載效率，將四通道切換到二通道工作時，可直接切斷一、四相的繞組電流，或者切斷二、三相的繞組電流，而不會影響切相后的變換器工作。因為切相后的兩相集成磁件結(jié)構(gòu)依然是對稱的，仍然可消除直流偏磁，避免了切相后鐵芯磁通飽和。
[0018]本實用新型集成磁件氣隙的數(shù)量比傳統(tǒng)耦合電感器增加一倍，而每個磁路氣隙的長度減小一半，所以磁路的磁壓分布更加均勻。通過改變氣隙長度，可實現(xiàn)對集成磁件耦合度的調(diào)節(jié)。
[0019]以上所述，為本實用新型的較佳實施案例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實用新型技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種全對稱可消除直流偏磁集成磁件，其特征在于，包括呈“壬”字形狀的中央鐵芯(I)和固定在中央鐵芯兩側(cè)的側(cè)部鐵芯(2)，所述中央鐵芯和側(cè)部鐵芯固定構(gòu)成不閉合的“田”字型繞組結(jié)構(gòu)，所述“田”字型繞組結(jié)構(gòu)四角分別留有空隙，其中部的十字形繞組臂(3)上分別繞組有線圈(4)且相鄰的線圈繞組方向相反。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全對稱可消除直流偏磁集成磁件，其特征在于，所述中央鐵芯包括四個相互拼合在一起的U形鐵芯(11)，所述U形鐵芯對稱排列構(gòu)成“壬”字形狀的中央鐵芯。
【文檔編號】H01F27/30GK203406125SQ201320354522
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月20日
【發(fā)明者】葉菁源, 楊玉崗, 周潔, 李濤, 馬杰, 孫曉東 申請人:葉菁源