本实用新型专利技术提供一种电感结构、PFC电路、逆变电路及车载充电机，该电感结构包括第一磁轭、第二磁轭、三个绕线磁柱、两个非绕线磁柱、中柱绕组和两个侧柱绕组。第一磁轭和第二磁轭于空间上彼此相对，且与第一方向平行。三个绕线磁柱分别连接于第一磁轭和第二磁轭之间，彼此间隔设置，且与第二方向平行。第一方向与第二方向彼此垂直。两个非绕线磁柱分别连接于第一磁轭和第二磁轭之间，彼此间隔设置，且与第二方向平行。两个非绕线磁柱分别位于绕线中柱和绕线侧柱之间。中柱绕组绕设于绕线中柱。两个侧柱绕组分别绕设于两个绕线侧柱。中柱绕组自电流流入端至电流流出端的绕线方向相反于两个侧柱绕组自电流流入端至电流流出端的绕线方向。线方向。线方向。
【技术实现步骤摘要】
电感结构、PFC电路、逆变电路及车载充电机
[0001]本技术涉及电力电子
，尤其涉及一种适用于单相和三相兼容的电感结构、PFC电路及车载充电机，以应对单三相兼容的应用环境，同时有效提高功率密度。
技术介绍
[0002]随着开关电源技术在各个应用领域的高速发展，越来越多的电源产品朝着更高效率、更高功率密度、更高可靠性和更低成本的方向发展。为了进一步提高功率密度，且严格控制整机电源各部分的体积与重量，其中磁性元件占据整机30％～40％的体积和重量，减小磁性元件的体积、重量对提高整机功率密度有着至关重要的作用。
[0003]通常对于较大功率的电源，尤其是车载充电机电源(OBC，On
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Board Charger)系统中以主功率部分为体积和重量的主体，主功率电路一般由功率因数校正电路(Power Factor Correction，PFC)和LLC谐振电路两级串联构成，其中体积和重量最大的两个磁性元件之一是PFC电感。
[0004]为符合绝缘与散热需求，传统电感结构多采用环形合金粉芯电感或铁氧体绕线式电感设计，但这两类电感结构均存在体积大、重量重的问题，并不利于提升功率密度。另外，传统三相全耦合集成式电感或三相解耦集成式电感的设计，则需通过大横截面面积的非绕线磁柱和磁轭来控制磁通峰值，无法进一步减小磁性元件的整体重量和体积，亦无法有效提高功率密度。
[0005]因此，如何发展一种适用于单相和三相兼容的电感结构，以应对单三相兼容的应用环境，同时有效提高功率密度，实为本领域急需面对的课题。
技术实现思路
[0006]本技术的目的在于提供一种适用于单相和三相兼容的电感结构，以应对单三相兼容的应用环境，同时有效提高功率密度。利用混合磁性材料和磁集成的方式构成磁性元件，实现在满足工况需求的前提下，有效减小磁性元件的体积和重量。其中绕线磁柱和非绕线磁柱分别以低磁导率高饱和材料和高磁导率低损耗材质构成，配合中柱绕组与两侧柱绕组反向的绕线方向设计，于三相模式或单相模式下操作电感结构时，非绕线磁柱和磁轭上的磁通峰值均得以控制，小于传统三相全耦合集成式电感或三相解耦集成式电感所设计者，故有助于减小非绕线磁柱的横截面面积，进而减小电感结构的整体重量和体积，以进一步提升功率密度。由于非绕线磁柱和磁轭部分是以例如锰锌铁氧体、非晶或纳米晶等高磁导率低损耗材质所构成，而绕线磁柱部分则是用例如合金粉芯等低磁导率高饱和材质所构成，因此绕线磁柱单位截面积能够承受的磁通量明显高于非绕线磁柱，所以绕线磁柱的截面积可以明显小于传统单一高磁导率低损耗低饱和材质加气隙的做法。另一方面，随着绕线柱截面积减小，其截面周长亦相对减小，进而缩小了绕组线包的内腔尺寸，在线径不改动的情况下，绕组线包的每圈长度减小，外尺寸和重量也得以减小，同时绕组线材可使用立绕扁线，适配绕线槽宽，可使绕组的铜截面在绕线窗口填充系数高达0.5以上，有助于缩小绕
线窗口并提升整体结构密度。由于绕线窗口小于传统设计，所以形成绕线窗口的绕线磁柱和非绕线磁柱的总长度也得以缩小，有助于进一步缩小磁性元件的整体尺寸。换言之，本案利用中柱绕组与两侧柱绕组反向的绕线方向设计，采用混合铁芯材质架构绕线磁柱和非绕线磁柱，并以立绕扁线线圈架构等措施，共同作用形成的电感结构，整体重量和体积得到大幅缩小，有效提升功率密度，强化产品的竞争力。
[0007]为达前述目的，本案提供一种电感结构，包括第一磁轭、第二磁轭、三个绕线磁柱、两个非绕线磁柱、中柱绕组以及两个侧柱绕组。第一磁轭和第二磁轭，于空间上彼此相对，且与一第一方向平行。三个绕线磁柱，分别连接于第一磁轭和第二磁轭之间，彼此间隔设置，且与第二方向平行，其中三个绕线磁柱包括绕线中柱、第一绕线侧柱以及第二绕线侧柱，绕线中柱是位于第一绕线侧柱和第二绕线侧柱之间，第一方向与第二方向彼此垂直。两个非绕线磁柱分别连接于第一磁轭和第二磁轭之间，彼此间隔设置，且与第二方向平行，其中两个非绕线磁柱分别位于绕线中柱和第一绕线侧柱之间和绕线中柱和第二绕线侧柱之间。中柱绕组绕设于绕线中柱。两个侧柱绕组分别绕设于第一绕线侧柱和第二绕线侧柱，其中中柱绕组自电流流入端至电流流出端的绕线方向相反于两个侧柱绕组自电流流入端至电流流出端的绕线方向。
[0008]于一实施例中，第一磁轭、第二磁轭、两个非绕线磁柱具有第一磁导率，绕线中柱、第一绕线侧柱和第二绕线侧柱具有第二磁导率，第一磁导率大于第二磁导率。
[0009]于一实施例中，第一磁轭、第二磁轭、两个非绕线磁柱的相对磁导率大于500；绕线中柱、第一绕线侧柱和第二绕线侧柱的相对磁导率小于200。
[0010]于一实施例中，第一磁轭、第二磁轭、两个非绕线磁柱由一锰锌铁氧体、一非晶带材或一纳米晶带材材质所构成；绕线中柱、第一绕线侧柱和第二绕线侧柱由一合金粉芯所构成。
[0011]于一实施例中，两个非绕线磁柱分别具有第一横截面面积，绕线中柱、第一绕线侧柱和第二绕线侧柱分别具有第二横截面面积，第二横截面面积小于或等于第一横截面面积。
[0012]于一实施例中，中柱绕组和两个侧柱绕组由一立绕漆包扁线、一单芯漆包线或一利兹线所构成。
[0013]于一实施例中，当电感结构于一三相模式下操作时，中柱绕组和两个侧柱绕组中的工频交流电相差相位角120度，且绕线中柱的磁通方向相反于第一绕线侧柱和第二绕线侧柱的磁通方向。
[0014]于一实施例中，绕线中柱的磁通幅值等于每一绕线侧柱的磁通幅值，其中绕线中柱的磁通幅值等于每一非绕线磁柱中的磁通幅值。
[0015]于一实施例中，当电感结构于一单相模式下操作时，中柱绕组和两个侧柱绕组中的工频交流电流的相位角相同，且绕线中柱的磁通方向相反于第一绕线侧柱和第二绕线侧柱的磁通方向。
[0016]于一实施例中，绕线中柱的磁通幅值等于每一绕线侧柱的磁通幅值，且绕线中柱的磁通幅值等于每一非绕线磁柱中的磁通幅值的两倍。
[0017]于一实施例中，两个非绕线磁柱的一端连接至该第一磁轭及/或该第二磁轭，且一体成型。
[0018]于一实施例中，两个以上的电感结构沿一第三方向排列，每一第一磁轭沿第三方向彼此齐平且一体成型，及/或每一第二磁轭沿第三方向彼此齐平且一体成型，其中第三方向垂直于第一方向，且垂直于第二方向。
[0019]于一实施例中，两个非绕线磁柱均包括上端部以及下端部，两个非绕线磁柱的上端部连接至第一磁轭且一体成型构成，两个非绕线磁柱的下端部连接至第二磁轭且一体成型构成。
[0020]于一实施例中，电感结构应用于一功率因数校正电路，各绕组的电流流入端电连接电源，用于接收所述电源输出的电流。
[0021]另一方面，本案提供一种PFC电路，该PFC电路包括上述实施例中的电感结构。
[0022]又一方面，本案提供一种逆变电路，该逆变电路包括上述实施例中的电感结构。
[0023]再一方面，本案提供一种车载充电机，该车载充电机包括上述实施例中的PFC电路和/或上述实施例中的逆变本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电感结构，其特征在于，包括：一第一磁轭和一第二磁轭，于空间上彼此相对，且与一第一方向平行；三个绕线磁柱，分别连接于该第一磁轭和该第二磁轭之间，彼此间隔设置，且与一第二方向平行，其中该三个绕线磁柱包括一绕线中柱、一第一绕线侧柱以及一第二绕线侧柱，该绕线中柱是位于该第一绕线侧柱和该第二绕线侧柱之间，该第一方向与该第二方向彼此垂直；两个非绕线磁柱，分别连接于该第一磁轭和该第二磁轭之间，彼此间隔设置，且与该第二方向平行，其中该两个非绕线磁柱分别位于该绕线中柱和该第一绕线侧柱之间和该绕线中柱和该第二绕线侧柱之间；一中柱绕组，绕设于该绕线中柱；以及两个侧柱绕组，分别绕设于该第一绕线侧柱和该第二绕线侧柱，其中该中柱绕组自电流流入端至电流流出端的绕线方向相反于该两个侧柱绕组自电流流入端至电流流出端的绕线方向。2.如权利要求1所述的电感结构，其特征在于，该第一磁轭、该第二磁轭、该两个非绕线磁柱具有一第一磁导率，该绕线中柱、该第一绕线侧柱和该第二绕线侧柱具有一第二磁导率，该第一磁导率大于该第二磁导率。3.如权利要求1所述的电感结构，其特征在于，该第一磁轭、该第二磁轭、该两个非绕线磁柱的相对磁导率大于500；该绕线中柱、该第一绕线侧柱和该第二绕线侧柱的相对磁导率小于200。4.如权利要求1所述的电感结构，其特征在于，该第一磁轭、该第二磁轭、该两个非绕线磁柱由一锰锌铁氧体、一非晶带材或一纳米晶带材材质所构成；该绕线中柱、该第一绕线侧柱和该第二绕线侧柱由一合金粉芯所构成。5.如权利要求1所述的电感结构，其特征在于，该两个非绕线磁柱分别具有一第一横截面面积，该绕线中柱、该第一绕线侧柱和该第二绕线侧柱分别具有一第二横截面面积，该第二横截面面积小于或等于该第一横截面面积。6.如权利要求1所述的电感结构，其特征在于，该中柱绕组和该两个侧柱绕组由一立绕漆包扁线、一单芯漆包线或一利兹线所构成。7.如权利要求1所述的电感结构，其特征在于，当该电感结构于一三相模式下操作时，该中柱绕组和该两个侧柱绕组中...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯博译，杨海军，
申请(专利权)人：台达电子企业管理上海有限公司，
类型：新型
国别省市：
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