一種降低寄生電容的多層電感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開(kāi)了一種降低寄生電容的多層電感器，屬于電氣設(shè)備及電氣工程技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]SiC(碳化硅)功率器件與Si器件相比，有著優(yōu)異的電氣特性，在電力電子變換器中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。SiC器件的顯著優(yōu)勢(shì)之一在于其開(kāi)關(guān)速度較高，因此，采用SiC功率器件的電力電子變換器可以在更高的開(kāi)關(guān)頻率下工作。這就會(huì)使得變換器中電抗元件的體積和重量大幅減小，功率密度提高。
[0003]然而，較高的開(kāi)關(guān)速度會(huì)產(chǎn)生很大的dv/dt和di/dt。當(dāng)電感器作為變換器中的儲(chǔ)能元件時(shí)，在SiC器件開(kāi)關(guān)過(guò)程中，高dv/dt會(huì)與電感器的寄生電容相互作用，產(chǎn)生一個(gè)額外的電流，疊加在功率器件電流中，產(chǎn)生電流尖峰，增大電路損耗。同時(shí)，由于自諧振效應(yīng)，當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率接近自諧振頻率時(shí)，會(huì)加劇電感器與其自身寄生電容的振蕩，使開(kāi)關(guān)波形畸變，尖峰電流進(jìn)一步增加，損耗進(jìn)一步增大，甚至損壞功率器件。因此，在應(yīng)用SiC器件制作高頻電力電子變換器時(shí)，需要低寄生電容的電感器。
[0004]目前常用的電感器有:多層電感器(圖2)，單層電感器(圖1)。
[0005]多層電感器以圖2所示的一般的雙層電感器為例，其結(jié)構(gòu)一般包括鐵芯1、骨架2、內(nèi)層繞組4和外層繞組5。其中，鐵芯一般為鐵氧體或硅鋼片材料，骨架一般為電木材料，繞組一般為銅導(dǎo)線或銅箔片。一般的多層電感器的特點(diǎn)是繞組層數(shù)為兩層甚至更多層，相鄰層繞組電流方向相反，以抵消電流帶來(lái)的電磁干擾。層與層緊密貼合，因此層間電容較大，電感器的寄生電容較高，在頻率較高時(shí)對(duì)電路性能有著不利的影響。
[0006]如圖1所示的一般的單層電感器，其結(jié)構(gòu)一般包括鐵芯1、骨架2和繞組3。其中，鐵芯一般為鐵氧體或娃鋼片材料，骨架一般為電木材料，繞組一般為銅導(dǎo)線或銅箔片。一般的單層電感器的特點(diǎn)是繞組層數(shù)為一層，緊密繞在鐵芯上。這樣的單層電感器，由于只有一層，不存在繞組間的層間電容，因此其寄生電容相對(duì)較小。然而，由于單層電感器僅有一層繞組，當(dāng)變換器中需要較大的感值的電感器時(shí)，若采用單個(gè)單層電感器，其體積勢(shì)必較大，而采用多個(gè)電感器串聯(lián)的方式，又增加了變換器的復(fù)雜程度和成本。
[0007]因此，應(yīng)用SiC器件制作高頻電力電子變換器時(shí)需要尋求一種能夠降低寄生電容的多層電感器設(shè)計(jì)方法，提高電感器的高頻性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種降低寄生電容的多層電感器的設(shè)計(jì)方法，不僅感值較大，體積較小，而且寄生電容小，電感器的高頻性能好，解決了一般多層電感器寄生電容大的問(wèn)題。
[0009]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案:一種降低寄生電容的多層電感器，包括鐵芯、骨架、繞制于骨架上的多層繞組，每層繞組于骨架的四個(gè)折角處存在四個(gè)轉(zhuǎn)折角，所述多層繞組四個(gè)轉(zhuǎn)折角處的每?jī)蓪永@組之間均設(shè)置有一個(gè)L形的墊片將繞組層隔開(kāi)。
[0010]進(jìn)一步的，所述墊片的材料包括但不限于PVC (聚氯乙烯)或者電木。
[0011]進(jìn)一步的，所述墊片的長(zhǎng)度等于骨架能夠繞制繞組導(dǎo)線部分窗口的長(zhǎng)度。
[0012]進(jìn)一步的，所述墊片L形的兩側(cè)面的寬度相等，且為繞組導(dǎo)線直徑的3?7倍。
[0013]進(jìn)一步的，所述墊片的厚度為2-4_。能滿足較低的寄生電容，體積又不會(huì)太大。
[0014]進(jìn)一步的，所述骨架上設(shè)置有過(guò)線槽，所述墊片內(nèi)外兩側(cè)面與繞組導(dǎo)線的接觸線處開(kāi)設(shè)有凹槽。方便導(dǎo)線繞制。
[0015]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果:
[0016](I)電感器繞組層間采用墊片隔開(kāi)，可有效增加繞組間距，減小層間電容。
[0017](2)僅在轉(zhuǎn)折角處采用墊片，其余部分為空氣絕緣，最大程度降低絕緣材料的介電常數(shù)，減小層間電容；具體的，由于空氣的相對(duì)介電常數(shù)ε方1，其良好的絕緣性有效降低了電容極板間的絕緣介質(zhì)的介電常數(shù)。即使是在墊片處，由于墊片材料采用PVC材質(zhì)，其相對(duì)介電常數(shù)％為3，(墊片材料采用電木，其相對(duì)介電常數(shù)ε 1^為5.5)，也小于一般導(dǎo)線的絕緣表層的相對(duì)介電常數(shù)，因此有效降低了電感器的寄生電容。
[0018](3)降低寄生電容的方案簡(jiǎn)單，成本低。
【附圖說(shuō)明】
[0019]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1是本發(fā)明的【背景技術(shù)】中單層電感器結(jié)構(gòu)圖。
[0021]圖2是本發(fā)明的【背景技術(shù)】中多層電感器結(jié)構(gòu)圖(以雙層電感器為例)。
[0022]圖3是本發(fā)明電感器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖4是本發(fā)明鐵芯結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖5是本發(fā)明骨架結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖6是本發(fā)明繞組結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖7是本發(fā)明墊片結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖8是本發(fā)明電感器組合方式。
[0028]圖9是外層繞組和底層繞組局部放大圖。
[0029]圖10是繞組繞制方式示意圖。
[0030]圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明:a為墊片厚度，w為墊片寬度，I為墊片長(zhǎng)度。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0032]本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”、“所述”和“該”也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，本發(fā)明的說(shuō)明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組合。這里使用的措辭“和/或”包括一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)的任一單元和全部組合。同時(shí)在描述本發(fā)明實(shí)施方式時(shí)對(duì)各部分器件材料的說(shuō)明，不應(yīng)認(rèn)為限定了本發(fā)明中各部分材料的選擇，而僅是為了方便闡述本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0033]本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語(yǔ)應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過(guò)于正式的含義來(lái)解釋。
[0034]為便于對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的理解，下面將結(jié)合附圖以幾個(gè)具體實(shí)施例為例做進(jìn)一步的解釋說(shuō)明，且各個(gè)實(shí)施例并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。
[0035]降低寄生電容的多層電感器，包括:鐵芯、骨架、繞組及墊片