一种集成电感器，包括具有变压器绕组（L1）和共振电感器（L2）的多绕组电感器。所述变压器绕组（L1）的磁路的部分（1）、（2）被集成到共振电感器（L2）的至少两部分（L2A）、（L2B）的磁路中，以便形成所述多绕组电感器（L1）和至少两部分（L2A）、（L2B）共振电感器（L2）的磁路的公共部分，其中所述多绕组电感器的变压器绕组（L1）被缠绕在柱（11）周围，所述柱（11）具有至少一个空气间隙（G），调整所述空气间隙（G）的宽度，使得由所述至少两部分（L2A）、（L2B）共振电感器（L2）产生的磁电感不超过由所述多绕组电感器的变压器绕组（L1）产生的磁电感的25%。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】说明书
本专利技术涉及在确保铁磁芯的最小损耗的共振能量转换系统中使用的集成电感器以及用于减小集成电感器中的损耗的方法。
技术介绍
尽管共振能量转换系统具有一些优点，例如正弦电流、软切换能力、宽操作频率范围等，但其取代基于硬切换的传统方案的速度较缓慢。原因在于，在共振电路中，峰电流值在实质上超过了最大负载电流。因此，电容器和电感器两者的电抗元件应被设计为存储相对较大量的能量。这个问题可以通过增加电抗元件的重量和尺寸来解决。但是，这样的方法在经济上并不可行，因为其需要额外的开销并导致较高的价格。另一个不好的影响在于能量效率的降低，因为共振能量转换系统中的电感元件的尺寸的增加会导致绕组中相当大量的损耗，特别是在IOOkHz以上的频率时。而且，增加铁磁芯尺寸并保持磁通量密度的rms值恒定是导致损耗随芯体积线性增加的原因。近来，由于电价增高且法规措施着重于限制用电量及其合理使用，因此能量效率变为影响所提方案的潜在成功的重要参数。美国专利N0.5，886，516提出了一种用于串联共振转换器中的操作的集成多绕组磁元件，其中在单个的“UU”间隙的磁芯上，设置了隔离变压器的两个绕组和构成共振电路的两个电感元件的两个额外的绕组。该组件构成了包括三个电感、两个电容和隔离变压器的共振电路。根据美国专利N0.5，726，615已知的集成磁装置包括三个铁磁壶形芯，其中的两个铁磁壶形芯具有中央芯柱，所述中央芯柱携带在这些柱周围设置的两个扁平绕组。这两个电感元件构成变压器。第三个铁磁壶形芯具有较短的中央芯柱，在所述中央芯柱周围放置有扁平绕组。邻近变压器的扁平外表面的第三芯条允许形成第三电感元件。第三电感元件通过空气间隙部分磁耦接到另一个绕组，所述第三电感元件被定相为使得磁感应的方向与未间隙的磁路中的磁感应的方向相同。美国专利N0.7，525，406提出了这样一种结构，所述结构包括多个耦合和未耦合的电感元件和至少一个闭合的磁路，所述磁路包括相互相邻的磁元件，所述磁元件具有用于在X轴和垂直的Y轴上的电流导体的沟槽。沿着同一个轴布置的电流导体显现了互感，但相互正交轴之间的电流导体并未显现互感。波兰专利申请N0.393133提出了一种用于增加由集成电感器传输的功率的方法，其特征在于:将集成电感器的绕组彼此相对正交地放置，并且选择电感元件值，使得通过传输主磁通量的主磁路的至少一部分来传输辅助磁路的磁通量，同时两个磁电感矢量彼此相对正交地取向，并且在时间上变化的两个磁电感矢量在时间域中相对于彼此偏移。在文献“ IMHz-1kW LLC Resonant Converter with IntegratedMagnetics , Zhang, Yanjun Xu, Dehong Mino, Kazuaki Sasagawa, Kiyoaki, Applied PowerElectronics Conference, APEC2007-Twenty Second Annual IEEE, Feb.25 2007-MarchI2007，pp.955-961中，描述了一种集成磁模块,其中磁电感补偿的区域被限制到一小部分的磁芯体积。此外，在该元件中，存在如下问题:相对于变压器电感值的大共振电感值；并且存在如下的相对较大的影响:增加来自磁路的空气间隙的处于磁场中的铜绕组的电阻。在文献 “Planar Integrated Magnetics Design in Wide Input RangeDC-DC Converter for Fuel Cell Application，，，Ziwei Ouyang, Zhe Zhang, OleC.Thomsen, Michael A.E.Andersen, Ole Poulsen, Thomas Bjorkluild, Energy ConversionCongress and Exposition(ECCE)，2010IEEE: 12-16S印t.2010, pp.4611-4618 中，还描述了一种集成磁模块，在所述集成磁模块中，磁电感补偿的区域被限制到小部分的磁芯体积。在该方案中，出现所谓的热点，其中总计由集成磁路的电感元件产生的磁电感矢量。上述示例说明了要在共振DC/DC转换器中使用的集成电抗。但是，所述集成电抗并不完全使用多绕组电感器作为共振能量转换系统中的输出变压器，并且因此共振电路的电感元件中的热损耗的减小。因此，期望开发出这样的集成电抗元件，其特征在于其共振电路电感元件中的热损耗减小，并且适合于在共振DC/DC转换器中使用。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于一种集成电感器，包括具有变压器绕组和共振电感器的多绕组电感器，其中所述变压器绕组的磁路的部分被集成到共振电感器的至少两部分的磁路中，以便形成所述多绕组电感器和至少两部分共振电感器的磁路的公共部分，其中所述多绕组电感器的变压器绕组被缠绕在柱周围，所述柱具有至少一个空气间隙，调整所述空气间隙的宽度，使得由所述至少两部分共振电感器产生的磁电感不超过由所述多绕组电感器的变压器绕组产生的磁电感的25%。优选地，所述多绕组电感器的变压器绕组被以单层缠绕在所述柱的周围。优选地，所述多绕组电感器的变压器线圈是在所述柱周围缠绕的倾斜绕组。优选地，其上被缠绕了所述多绕组电感器的变压器绕组的所述柱在其末端包括两个空气间隙。优选地，所述集成电感器包括磁芯条，所述磁芯条构成具有平行的柱的磁路，所述平行的柱与轭磁连接，并且所述多绕组电感器的变压器绕组被缠绕在与其上缠绕有所述共振电感器的绕组的柱平行的柱上。优选地，所述集成电感器还包括与所述轭平行的柱以及所述共振电感器的其他绕组，其中所述其他绕组被缠绕在所述柱的周围。优选地，所述集成电感器包括在具有所述变压器绕组的柱周围沿周向布置的磁芯条，其中所述共振电感器的绕组被缠绕在所述磁芯条上。本专利技术的另一个目的在于一种包括根据本专利技术的集成电感器的共振电源，其中所述多绕组电感器用作输出变压器，并且所述电感元件通过所述共振电感器与晶体管开关串行连接。本专利技术还涉及一种用于减小集成电感器中的损耗的方法，所述集成电感器包括具有变压器绕组和共振电感器的多绕组电感器，其中所述变压器绕组的磁路的部分被集成到所述共振电感器的至少两部分的磁路中，以便形成所述多绕组电感器和至少两部分共振电感器的磁路的公共部分，其中，所述多绕组电感器的变压器绕组被缠绕在柱周围，所述柱具有至少一个空气间隙，调整所述空气间隙的宽度，使得由所述至少两部分共振电感器产生的磁电感不超过由所述多绕组电感器的变压器绕组产生的磁电感的25%。【附图说明】通过关于附图的示例性实施例来示出本专利技术，在附图中:图1示出了根据第一实施例的基于集成电感器ZER的具有质量因素限制器的多共振电源的半桥结构。图2示出了集成电感器的第一实施例，其中由也用作输出变压器的多绕组电感器产生的可变磁电感和由共振电感器产生的可变磁电感被取向为相对于彼此平行，使得所得到的两个磁电感的时间可变矢量获取其最小值。图3示出了根据第一实施例的集成电感器中的磁电感分布的示例性仿真，其中在共振电感器中流动的电流L2=L2A+L2B等于0个任意单位，而LI线圈中流动的电流等于0.67个任意单位。磁芯的中央柱集成了空气本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种集成电感器，包括具有变压器绕组（L1）和共振电感器（L2）的多绕组电感器，其特征在于，所述变压器绕组（L1）的磁路的部分（1）、（2）被集成到所述共振电感器（L2）的至少两部分（L2A）、（L2B）的磁路中，以便形成所述多绕组电感器（L1）和至少两部分（L2A）、（L2B）共振电感器（L2）的磁路的公共部分，其中所述多绕组电感器的变压器绕组（L1）被缠绕在柱（11）周围，所述柱（11）具有至少一个空气间隙（G），调整所述空气间隙（G）的宽度，使得由所述至少两部分（L2A）、（L2B）共振电感器（L2）产生的磁电感不超过由所述多绕组电感器的变压器绕组（L1）产生的磁电感的25%。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.03.23 PL 3943161.一种集成电感器，包括具有变压器绕组(LI)和共振电感器(L2)的多绕组电感器，其特征在于，所述变压器绕组(LI)的磁路的部分(I)、(2)被集成到所述共振电感器(L2)的至少两部分(L2A)、(L2B)的磁路中，以便形成所述多绕组电感器(LI)和至少两部分(L2A)、(L2B)共振电感器(L2)的磁路的公共部分，其中所述多绕组电感器的变压器绕组(LI)被缠绕在柱(11)周围，所述柱(11)具有至少一个空气间隙(G)，调整所述空气间隙(G)的宽度，使得由所述至少两部分(L2A)、(L2B)共振电感器(L2)产生的磁电感不超过由所述多绕组电感器的变压器绕组(LI)产生的磁电感的25%。2.如权利要求1所述的集成电感器，其特征在于，所述多绕组电感器的变压器绕组(LI)被以单层缠绕在所述柱(11)的周围。3.如权利要求2所述的集成电感器，其特征在于，所述多绕组电感器的变压器绕组(LI)是在所述柱(11)周围缠绕的倾斜绕组。4.如上述任一权利要求所述的集成电感器，其特征在于，被缠绕了所述多绕组电感器的变压器绕组(LI)的所述柱(11)在其末端包括两个空气间隙(G1)。5.如上述任一权利要求所述的集成电感器，其特征在于，所述集成电感器包括磁芯条，所述磁芯条构成具有平行的柱(11-15)的磁路，所述平行的柱(11-15)与轭(21、22)磁连接，并且所述多绕组电感器的变压器绕组(LI)被缠绕在与在其上缠绕有所述共振电感器的绕组(L2A)、(L2B)的...
【专利技术属性】
技术研发人员：切扎里·沃雷克，斯瓦沃米尔·利根扎，
申请(专利权)人：克拉科夫大学，
类型：
国别省市：
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