耦合電感的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種耦合電感，所述耦合電感包括第一磁芯及纏繞于所述第一磁芯的第一組線圈和第二組線圈，所述第一磁芯為框體磁芯，所述框體磁芯的一組對邊包括第一條邊和第二條邊，第一條邊包括第一部分、第二部分和第三部分，第二條邊也包括三部分，第一條邊的第二部分位于一、三部分之間，第二條邊的三部分分布與第一條邊一致，所述第一組線圈圍繞所述第一條邊的第一部分和所述第二條邊的第一部分進行纏繞，所述第二組線圈圍繞所述第一條邊的第三部分和所述第二條邊的第三部分進行纏繞，所述耦合電感還包括第二磁芯，所述第二磁芯設置于所述兩組線圈之間，所述第二磁芯與所述第一條邊的第二部分或第二條邊的第二部分之間形成氣隙。
【專利說明】耦合電感

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力電子領域，具體涉及一種耦合電感。

【背景技術】
[0002] 近幾年來，耦合電感在電力電子【技術領域】獲得了廣泛的應用。在電力電子變換器 中采用耦合電感不但能夠明顯提高電力電子變換器的動態(tài)性能和效率及提高輸出的開關 頻率，還可以減少輸出波紋電流、大幅度地降低電力電子變換器的體積和成本。
[0003] 如圖1所示，現(xiàn)有一種耦合電感，包括第一框體磁芯11、兩個第二框體磁芯12以及 兩個線圈13,第一框體磁芯11和每一個第二框體磁芯12分別包括兩個相對的磁柱和兩個 相對的磁軛，其中：兩個第二框體磁芯12分別位于第一框體磁芯11的兩側，每一個第二框 體磁芯12的一個磁柱121與第一框體磁芯11 一個磁柱111相鄰，且以第一框體磁芯11的 中心線對稱分布，每個線圈13將相鄰的兩個磁柱111和121纏繞在一起。
[0004] 然而，線圈13需要在第一框體磁芯11與第二框體磁芯12上同時纏繞，增加了線 圈的成本，再者，第二框體磁芯12需要向兩邊延伸，導致電感寬度較大，降低了電感功率密 度。


【發(fā)明內容】

[0005] 提供一種耦合電感，使用本發(fā)明提供的耦合電感可降低線圈的損耗以及降低成 本。
[0006] 第一方面，本發(fā)明提供了 一種稱合電感，所述稱合電感包括第一磁芯及纏繞于所 述第一磁芯的第一組線圈和第二組線圈，所述第一磁芯為框體磁芯，所述框體磁芯的一組 對邊包括第一條邊和第二條邊，所述第一條邊包括第一部分、第二部分和第三部分，所述第 二條邊也包括第一部分、第二部分以及第三部分，所述第一條邊的第二部分位于所述第一 條邊的第一部分和第三部分之間，所述第二條邊的第二部分位于所述第二條邊的第一部分 和第三部分之間，所述第一組線圈圍繞所述第一條邊的第一部分和所述第二條邊的第一部 分進行纏繞，所述第二組線圈圍繞所述第一條邊的第三部分和所述第二條邊的第三部分進 行纏繞，所述耦合電感還包括第二磁芯，所述第二磁芯設置于所述兩組線圈之間，所述第二 磁芯與所述第一條邊的第二部分或第二條邊的第二部分之間形成氣隙。
[0007] 結合第一方面，在第一方面的第一種可能的實施方式中，所述第一磁芯設有第一 端面，所述第二磁芯設有第二端面，所述第二磁芯的第二端面上至少有兩個臺階，所述臺階 具有臺階面，所述臺階面與所述第一端面之間形成氣隙，所述臺階面對應的氣隙之間具有 段差。
[0008] 結合第一方面的第一種可能的實施方式，在第一方面的第二種可能的實施方式 中，所述第一端面與所述第二端面二者之中的至少一個為多階面、凸面、凹面、斜面、多階內 凹面或多階外凸面的其中之一。
[0009] 結合第一方面或第一方面的第一種可能的實施方式或第一方面的第二種可能的 實施方式，在第一方面的第三種可能的實施方式中，所述氣隙為非線性氣隙。
[0010] 結合第一方面或第一方面的第一種可能的實施方式或第一方面的第二種可能的 實施方式或第一方面的第三種可能的實施方式，在第一方面的第四種可能的實施方式中， 所述第二磁芯到所述第一組線圈的距離與到所述第二組線圈的距離相等。
[0011] 結合第一方面或第一方面的第一種至第四種任一種可能的實施方式，在第一方面 的第五種可能的實施方式中，所述第二磁芯為塊狀磁芯或U型磁芯。
[0012] 結合第一方面或第一方面的第一種至第五種任一種可能的實施方式，在第一方面 的第六種實施方式中，所述第二磁芯采用內部含有氣隙的磁性材料制成。
[0013] 結合第一方面或第一方面的第一種至第六種任一種可能的實施方式，在第一方面 的第七種可能的實施方式中，所述第二磁芯采用鐵硅金屬磁粉芯或鐵硅鋁金屬磁粉芯制 成。
[0014] 結合第一方面或第一方面的第一種至第七種任一種可能的實施方式，在第一方面 的第八種可能的實施方式中，所述第一磁芯采用硅鋼片、或鐵氧體、或非晶合金、或微晶合 金制成。
[0015] 結合第一方面或第一方面的第一種至第八種任一種可能的實施方式，在第一方面 的第九種可能的實施方式中，所述第一磁芯可采用內部無氣隙的磁性材料制成。
[0016] 從上可知，本發(fā)明提供的耦合電感包括第一磁芯及纏繞于所述第一磁芯的兩組線 圈，由于只需在一個鐵心上繞制減小了線圈繞線長度，降低線圈損耗的同時大幅降低線圈 的成本；所述耦合電感還包括第二磁芯，且所述第二磁芯設置與兩組線圈之間，通過調整第 一磁芯與所述第二磁芯之間的氣隙距離，即可實現(xiàn)高性能耦合電感。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的 附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領 域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附 圖。
[0018] 圖1是現(xiàn)有技術中的一種耦合電感的結構示意圖；
[0019] 圖2本發(fā)明的第一實施方式提供的一種耦合電感的示意圖；
[0020] 圖3是圖2的耦合電感的俯視圖；
[0021] 圖4是圖2的耦合電感的側視圖；
[0022] 圖5是本發(fā)明的第二實施方式提供的耦合電感的示意圖；
[0023] 圖6是對圖5中的耦合電感的第二磁芯的結構示意圖；
[0024] 圖7是本發(fā)明的第三實施方式提供的耦合電感的第二磁芯的結構示意圖；
[0025] 圖8至圖12是本發(fā)明的耦合電感的其他實施例中的第一端面或第二端面的結構 示意圖。

【具體實施方式】
[0026] 下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0027] 請參閱圖2至圖4,本發(fā)明第一實施方式提供一種耦合電感20,所述耦合電感20 包括第一磁芯21及纏繞于所述第一磁芯21的第一組線圈和第二組線圈，所述第一磁芯21 為框體磁芯，所述框體磁芯的一組對邊包括第一條邊和第二條邊，所述第一條邊包括第一 部分、第二部分和第三部分，所述第二條邊也包括第一部分、第二部分以及第三部分，所述 第一條邊的第二部分位于所述第一條邊的第一部分和第三部分之間，所述第二條邊的第二 部分位于所述第二條邊的第一部分和第三部分之間，所述第一組線圈圍繞所述第一條邊的 第一部分和所述第二條邊的第一部分進行纏繞，所述第二組線圈圍繞所述第一條邊的第三 部分和所述第二條邊的第三部分進行纏繞，所述耦合電感還包括第二磁芯22,所述第二磁 芯22設置于所述兩組線圈之間，所述第二磁芯22與所述第一條邊的第二部分或第二條邊 的第二部分之間形成氣隙。
[0028] 可以理解的是，所述每組線圈繞設的匝數(shù)及纏繞方向可自行設置，在此不再贅述。
[0029] 可選的，所述第一磁芯21設有第一端面211，所述第二磁芯22設有第二端面221， 所述第二磁芯22的第二端面221上至少有兩個臺階，所述臺階具有臺階面，所述臺階面與 所述第一端面211之間形成氣隙，所述臺階面對應的氣隙之間具有段差。
[0030] 在本實施例中，所述第一磁芯21采用中部開設有貫通的孔部210的框體磁芯。所 述第一磁芯21具有兩個設置于第一磁芯21相對兩側的第一端面211，所述孔部210的開口 開設于兩個第一端面211。
[0031] 可以理解的是，本發(fā)明所述第一磁芯21可由四個I型磁芯組合構成，或者由兩個 U型磁芯組合構成，或者由一個U型磁芯和一個I型磁芯組合構成，或者由若干個塊狀磁芯 組合構成等；每個第一磁芯21的形狀可以為直角矩形，也可以為圓角矩形，也可以為其它 類矩形形狀。
[0032] 所述第二磁芯22為塊狀的I型磁芯，在本實施例中，所述耦合電感20共設有兩個 第二磁芯22。在本實施例中，所述兩個第二磁芯22分別設置于所述第一磁芯21的兩側，并 與所述第一磁芯21之間留有氣隙25,用于防止磁芯處于飽和狀態(tài)。所述第二磁芯22設置 于纏繞在所述第一磁芯21上的兩組線圈之間。
[0033] 在本實施例中，所述第二磁芯22設有第二端面221。所述第一磁芯21的第一端面 211與第二磁芯22的第二端面221形成氣隙25。所述第一磁芯21與第二磁芯22可采用 膠水粘接或者骨架安裝等方式相互固定連接，且所述第一磁芯21與第二磁芯22不是緊密 接觸。此外，所述第一磁芯21與第二磁芯22之間的氣隙25的間距大小可根據(jù)需要進行調 節(jié)。可以理解的是，所述第二磁芯22也可以是U型或塊狀磁芯，也可以是他形狀的磁芯，只 需保證其上可設置第二端面221，且該第一端面221對應第一磁芯21的第一端面211設置 即可。
[0034] 可選的，第二磁芯22到所述第一組線圈的距離與到所述第二組線圈的距離相等。
[0035] 其中，第一磁芯21與第二磁芯22可通過膠水或者鐵箍等進行固定。
[0036] 其中，第二磁芯22與兩組線圈不接觸。
[0037] 在本發(fā)明的耦合電感20中，所述第一磁芯21可采用內部不含有氣隙的磁性材料 制成，如硅鋼片、鐵氧體、非晶合金或微晶合金等。所述第二磁芯22可采用內部含有氣隙的 磁性材料制成，具體地可采用鐵硅金屬磁粉芯、或鐵硅鋁金屬磁粉芯等?？梢岳斫獾氖牵?他內部含有氣隙的磁性材料也可以作為該耦合電感20的第二磁芯22的材料。
[0038] 如圖5及圖6所示，其是本發(fā)明的第二實施例，本實施例中的耦合電感30與第一 實施例中的稱合電感20大致相同。本實施例中的稱合電感30同樣包括第一磁芯31及第 二磁芯32,所述第一磁芯31設有第一端面311，所述第二磁芯32設有第二端面321。本實 施例中的稱合電感30與第一實施例的稱合電感20的不同之處在于：
[0039] 本實施例中，所述第二磁芯32的第二端面321包括第一臺階面3211及第二臺階 面3212,所述第一臺階面3211與第二臺階面3212之間具有高度差。當?shù)诙判?2相對于 所述第一磁芯31固定連接時，所述第一臺階面3211與所述第一端面311之間形成第一氣 隙351，所述第二臺階面3212與所述第一端面311之間形成第二氣隙352。本實施例中，第 一臺階面3211與第二臺階面3212相互平行，可以理解的是，所述第一臺階面3211與第二 臺階面3212可設置為具有不同傾斜角度的斜面，而且所述第一臺階面3211與第二臺階面 3212所在平面可平行，也可相交。
[0040] 所述第一氣隙351與第二氣隙352相連通，且所述第一氣隙351與第二氣隙352 之間具有段差。所述第一臺階面3211與所述第一端面311之間的垂直間距大于所述第二 臺階面3212與所述第一端面311之間的垂直間距，即所述第一氣隙351的間隙大小大于第 二氣隙352的間隙大小。兩個第二磁芯32的第一臺階面3211相對設置，兩個第二磁芯32 的第二臺階面3212相對設置。可以理解的是，所述第一磁芯31與第二磁芯32之間可設置 多個相連的氣隙，且多個氣隙的間隙大小不同。
[0041] 當實際使用時，當流經(jīng)線圈的電流較小時，磁通主要經(jīng)過間隙較小的第二氣隙 352,從而提供較小磁阻回路來產(chǎn)生較高的電感量需求。當電流量持續(xù)增大，并最終使第二 氣隙352的磁通密度達到飽和時，磁通會選擇間隙較大的第一氣隙351，從而提供較大磁阻 回路來產(chǎn)生并維持較低的電感量，使耦合電感30不會因為第二氣隙352磁飽和而失去作 用。在本實施例中，所述耦合電感30設置具有段差的多個氣隙，從而可以工作于較大的工 作電流條件下?？梢岳斫獾氖牵龅诙嗣?21上可設置兩個或兩個以上的臺階面，各個 臺階面可呈階梯型排布，也可交錯排布。
[0042] 如圖7所示，其是本發(fā)明的第三實施例，本實施例與第二實施例整體大致相同，不 同之處在于，在本實施例中：所述第二磁芯42的第二臺階面4212形成于所述第一臺階面 4211的中部，設置于第一臺階面4211兩側的第二臺階面4212相對于所述第一臺階面4211 對稱且位于同一平面內。
[0043] 可以理解的是，本發(fā)明的耦合電感所設置的氣隙可設置為非線性氣隙。所述第一 端面與所述第二端面二者之中的至少一個可為非線性面。如圖8至圖12所示，在本發(fā)明的 其他實施例中，所述第二磁芯的第二端面也可根據(jù)實際需求采用其他形狀的非線性面，如 凸面51、凹面52、斜面53、多階內凹面54或多階外凸面55?？梢岳斫獾氖?，對應所述第二 磁芯的第二端面設置的第一磁芯的第一端面也可設置為上述各類非線性面。
[0044] 綜上所述，本發(fā)明的耦合電感采用框體磁芯配合塊狀磁芯以形成耦合電感，所述 框體磁芯具有較小的截面面積，因此可減少纏繞于其上的繞線長度，且在降低線圈損耗的 同時大幅降低線圈的成本；此外，第二磁芯采用塊狀磁芯，成本較低；再者，通過設置氣隙 距離來調整耦合電感的耦合系數(shù)，從而實現(xiàn)所需的耦合電感性能。并且，由于本發(fā)明將第二 磁芯設置于兩組線圈之間，從而可減少耦合電感寬度尺寸、提升單位面積內的功率密度。
[0045] 以上所揭露的僅為本發(fā)明一種實施例而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權利范 圍，本領域普通技術人員可以理解實現(xiàn)上述實施例的全部或部分流程，并依本發(fā)明權利要 求所作的等同變化，仍屬于發(fā)明所涵蓋的范圍。
【權利要求】
1. 一種耦合電感，其特征在于，所述耦合電感包括第一磁芯及纏繞于所述第一磁芯的 第一組線圈和第二組線圈，所述第一磁芯為框體磁芯，所述框體磁芯的一組對邊包括第一 條邊和第二條邊，所述第一條邊包括第一部分、第二部分和第三部分，所述第二條邊也包括 第一部分、第二部分以及第三部分，所述第一條邊的第二部分位于所述第一條邊的第一部 分和第三部分之間，所述第二條邊的第二部分位于所述第二條邊的第一部分和第三部分之 間，所述第一組線圈圍繞所述第一條邊的第一部分和所述第二條邊的第一部分進行纏繞， 所述第二組線圈圍繞所述第一條邊的第三部分和所述第二條邊的第三部分進行纏繞，所述 耦合電感還包括第二磁芯，所述第二磁芯設置于所述兩組線圈之間，所述第二磁芯與所述 第一條邊的第二部分或第二條邊的第二部分之間形成氣隙。
2. 如權利要求1所述的耦合電感，其特征在于：所述第一磁芯設有第一端面，所述第二 磁芯設有第二端面，所述第二磁芯的第二端面上至少有兩個臺階，所述臺階具有臺階面，所 述臺階面與所述第一端面之間形成氣隙，所述臺階面對應的氣隙之間具有段差。
3. 如權利要求2所述的耦合電感，其特征在于：所述第一端面與所述第二端面二者之 中的至少一個為多階面、凸面、凹面、斜面、多階內凹面或多階外凸面的其中之一。
4. 如權利要求1至3任一所述的耦合電感，其特征在于：所述氣隙為非線性氣隙。
5. 如權利要求1至4任一項所述的耦合電感，其特征在于，所述第二磁芯到所述第一組 線圈的距離與到所述第二組線圈的距離相等。
6. 如權利要求1至5中任一項所述的耦合電感，其特征在于：所述第二磁芯為塊狀磁 芯或U型磁芯。
7. 如權利要求1至6中任一項所述的耦合電感，其特征在于：所述第二磁芯采用內部 含有氣隙的磁性材料制成。
8. 如權利要求1至7中任一項所述的耦合電感，其特征在于：所述第二磁芯采用鐵硅 金屬磁粉芯或鐵硅鋁金屬磁粉芯制成。
9. 如權利要求1至8中任一項所述的耦合電感，其特征在于：所述第一磁芯采用硅鋼 片、或鐵氧體、或非晶合金、或微晶合金制成。
10. 如權利要求1至9中任一項所述的耦合電感，其特征在于：所述第一磁芯可采用內 部無氣隙的磁性材料制成。
【文檔編號】H01F27/30GK104064338SQ201410269893
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月17日 優(yōu)先權日:2014年6月17日
【發(fā)明者】葉飛, 石磊, 傅電波 申請人:華為技術有限公司