一种磁性元件、开关装置及电气设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种磁性元件、开关装置及电气设备，以实现磁性元件的小体积、高效率、低干扰。所述磁性元件包括上磁轭、下磁轭，以及连接所述上磁轭和下磁轭的至少两个主磁芯和至少一个副磁芯。本发明专利技术提供的磁性元件，通过增加副磁芯的方式提供了较大的电感，实现了电感的集成，实现了以较小的空间达到较优的技术性能的设计；并且由于增加的副磁芯为漏磁提供了路径，可以减少泄露到空气中的磁通，从而降低了漏磁造成的干扰。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电气设备
，特别是涉及一种磁性元件、开关装置及电气设备。
技术介绍
随着高功率密度、高效率电源的发展要求，多态开关技术被广泛关注。如图1a所示，在多态开关的原有设计方案中，多路电感交错并联；如图1b所示，在之后的改进方案中，采用一个耦合电感和一个输出电感来替代图1a中多路交错并联的电感。多态开关采用图1b所示的技术方案，耦合电感中共模分量在铁芯上产生的磁通互相抵消，铁损主要由差模分量引起，从而可以使用低损耗材质的磁芯；由于流经输出电感主要为基波电流，而高频电流分量很小，因此输出电感可以选用偏置能力较好、低频损耗较低的材料。采用图1b的设计方案，由于采用了两个独立的磁性元件，占用空间比较大，绕组上产生的损耗也比较大。
技术实现思路
本专利技术提供了一种磁性元件、开关装置及电气设备，以实现磁性元件的小体积、高效率、低干扰。本专利技术实施例所提供的磁性元件，包括上磁轭、下磁轭，以及连接所述上磁轭和下磁轭的至少两个主磁芯和至少一个副磁芯。可选的，所述主磁芯可选择的类型包括铁氧体主磁芯、非晶主磁芯和纳米晶主磁芯；所述磁轭可选择的类型包括铁氧体磁轭、非晶磁轭和纳米晶磁轭；所述副磁芯可选择的类型包括粉芯副磁芯、硅钢片副磁芯和铁氧体副磁芯。优选的，所述主磁芯为铁氧体主磁芯，所述磁轭为铁氧体磁轭，所述副磁芯为粉芯副磁芯。优选的，所述至少两个主磁芯位于所述上磁轭和下磁轭之间；可选的，所述至少一个副磁芯位于所述上磁轭和下磁轭之间，或者所述至少一个副磁芯位于所述上磁轭和下磁轭的侧边。优选的，所述主磁芯为柱状主磁芯，可选的，可选的截面形状包括圆形、椭圆形、方形和轨道形。可选的，所述副磁芯可选择的类型包括板状副磁芯和柱状副磁芯，所述柱状副磁芯的可选的截面形状包括圆形、椭圆形、方形和轨道形。可选的，每个所述主磁芯绕有上绕线部和下绕线部，所述至少两个主磁芯按照设定次序排列，上一序位主磁芯的上绕线部和下一序位主磁芯的下绕线部的磁通迭加时的电流流入端连接，末序位主磁芯的上绕线部和首序位主磁芯的下绕线部的磁通迭加时的电流流入端连接；或者，每个所述主磁芯绕有内绕线部和外绕线部，所述至少两个主磁芯按照设定次序排列，上一序位主磁芯的内绕线部和下一序位主磁芯的外绕线部的磁通迭加时的电流流入端连接，末序位主磁芯的内绕线部和首序位主磁芯的外绕线部的磁通迭加时的电流流入端连接。本专利技术实施例提供的磁性元件，通过增加副磁芯的方式提供了较大的电感，实现了电感的集成，从而可以实现在较小的空间达到技术性能较优的设计；并且由于增加的副磁芯为漏磁提供了路径，可以减少泄露到空气中的磁通，从而降低了漏磁造成的干扰。因此，相比现有技术，本专利技术实施例提供的磁性元件可以实现磁性元件的小体积、高效率、低干扰。本专利技术实施例提供了一种开关装置，该开关装置包括前述任一技术方案所述的磁性元件。本专利技术实施例提供的开关装置采用前述实施例中的磁性元件，相比现有技术，本专利技术实施例提供的开关装置相应地具有磁性元件小体积、高效率、低干扰的技术特点。本专利技术实施例还提供了一种电气设备，该电气设备包括前述开关装置。本专利技术实施例提供的电气设备采用前述实施例中的开关装置，也相应地具有磁性元件小体积、高效率、低干扰的技术特点。附图说明图1a为现有一种开关装置中的电路结构示意图；图1b为现有另一种开关装置中的电路结构示意图；图2a为本专利技术第一实施例中磁性元件的磁芯结构的立体示意图；图2b为图2a所示磁芯结构的侧视图；图3为本专利技术第二实施例中磁性元件的磁芯结构示意图；图4为本专利技术第三实施例中磁性元件的磁芯结构示意图；图5为本专利技术第四实施例中磁性元件的磁芯结构示意图；图6为本专利技术第五实施例中磁性元件的磁芯结构示意图；图7为本专利技术第六实施例中磁性元件的磁芯结构示意图；图8为本专利技术第七实施例中磁性元件的磁芯结构示意图；图9为本专利技术第八实施例中磁性元件的磁芯结构示意图；图10a为本专利技术第九实施例中磁性元件的磁芯结构的立体示意图；图10b为图10a所示磁芯结构的俯视图；图11为本专利技术第十实施例中磁性元件的磁芯结构示意图；图12为本专利技术第十一实施例中磁性元件的磁芯结构示意图；图13为本专利技术第十二实施例中磁性元件的磁芯结构示意图；图14a为本专利技术第十三实施例中磁性元件的磁芯结构示意图；图14b为本专利技术第十四实施例中磁性元件的磁芯结构示意图；图15a为本专利技术第十五实施例中磁性元件的磁芯结构示意图；图15b为本专利技术第十六实施例中磁性元件的磁芯结构示意图；图16a为本专利技术实施例中交错绕制绕组结构示意图；图16b为图16a中的交错绕制绕组结构的电气连接图；图17a为本专利技术实施例中单独绕制绕组结构示意图；图17b为图17a中的单独绕制绕组结构的电气连接图。附图标记：1-主磁芯；2-磁轭；3-副磁芯；4-A柱上绕线部；5-B柱上绕线部；6-C柱上绕线部；7-A柱下绕线部；8-B柱下绕线部；9-C柱下绕线部。具体实施方式为了实现磁性元件的小体积、高效率、低干扰，本专利技术实施例提供了一种磁性元件、开关装置及电气设备。在本专利技术实施例技术方案中，磁性元件包括上磁轭、下磁轭，以及连接上磁轭和下磁轭的至少两个主磁芯和至少一个副磁芯。应用本专利技术实施例提供的磁性元件，通过增加副磁芯的方式提供了较大的电感，实现了电感的集成，可以实现在最小的空间达到技术性能最优的设计；并且由于增加的副磁芯为漏磁提供了路径，可以减少泄露到空气中的磁通，从而降低了漏磁造成的干扰。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本专利技术作进一步详细说明。如图2a中所示，本专利技术实施例提供的一种磁性元件，包括上磁轭和下磁轭，即图2a中磁轭2，以及连接上磁轭和下磁轭的三个主磁芯1和一个副磁芯3。在图2a中，主磁芯数量为三个，副磁芯数量为一个，但是在实际应用中并不局限于此，如果多态开关为三态开关，则磁性元件包括两个主磁芯，如果多态开关为N(N>＝3)态开关，则磁性元件包括N-1个主磁芯。副芯柱数量不限，主要根据磁性元件空间结构的需要设置。在本专利技术实施例中，主磁芯可以为铁氧体主磁芯、非晶主磁芯或纳米晶主磁芯；磁轭可以为铁氧体磁轭、非晶磁轭或纳米晶磁轭；副磁芯可以为粉芯副磁芯、硅钢片副磁芯或铁氧体副磁芯。主磁芯、上磁轭和下磁轭为较高导磁率、低损耗磁材，采用高磁导率的磁材可以提高绕组间的耦合系数，副磁芯为主磁芯的漏磁提供通路，选用的是工频损耗低、饱和磁密高的磁材，这样可以提供较大的输出电感，在较小的截面积抵抗较大的电流，实现较小的体积，降低漏磁的干扰。在本专利技术的一个优选实施例中，主磁芯为铁氧体主磁芯，磁轭为铁氧体磁轭，副磁芯为粉芯副磁芯。当开关频率为10KHz以上时，主磁芯选用铁氧体材料损耗较低。当开关频率为10KHz及低于10KHz时，主磁芯和磁轭材质优选非晶、纳米晶材料。主磁芯、副磁芯必须通过磁轭形成闭环磁路，实现较大的共模电感量，主磁芯副磁芯共轭还可以节省材料。在本专利技术的实施例中，主磁芯位于上磁轭和下磁轭之间，副磁芯位于上磁轭和下磁轭之间或者上磁轭和下磁轭的侧边。如图3所示，三个主磁芯1位于上磁轭和下磁轭之间；三个副磁芯3位于上磁轭和下磁轭的侧边。如图12所示，三个主磁芯1位于上磁轭和下磁轭之间；两个副磁芯位于上磁轭和下磁轭之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁性元件，其特征在于，包括上磁轭、下磁轭，以及连接所述上磁轭和下磁轭的至少两个主磁芯和至少一个副磁芯。

【技术特征摘要】
1.一种磁性元件，其特征在于，包括上磁轭、下磁轭，以及连接所述上磁轭和下磁轭的至少两个主磁芯和至少一个副磁芯。2.如权利要求1所述的一种磁性元件，其特征在于，所述主磁芯可选择的类型包括铁氧体主磁芯、非晶主磁芯和纳米晶主磁芯；所述磁轭可选择的类型包括铁氧体磁轭、非晶磁轭和纳米晶磁轭；所述副磁芯可选择的类型包括粉芯副磁芯、硅钢片副磁芯和铁氧体副磁芯。3.如权利要求2所述的一种磁性元件，其特征在于，所述主磁芯为铁氧体主磁芯，所述磁轭为铁氧体磁轭，所述副磁芯为粉芯副磁芯。4.如权利要求1所述的一种磁性元件，其特征在于，所述至少两个主磁芯位于所述上磁轭和下磁轭之间；所述至少一个副磁芯位于所述上磁轭和下磁轭之间，或者所述至少一个副磁芯位于所述上磁轭和下磁轭的侧边。5.如权利要求1所述的一种磁性元件，其特征在于，所述主磁芯为柱状主磁芯，可选的截面形状包括圆形、椭圆形、方形和轨道形。6.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：位云峰，是亚明，武志贤，朱勇，毛云鹤，
申请(专利权)人：艾默生网络能源有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44