用于高频和高功率应用的电感器制造技术

技术编号:20882934 阅读:29 留言:0更新日期:2019-04-17 13:23
本发明专利技术涉及一种用于高频和高功率应用的电感器(10)。电感器(10)包括至少一个导线导体(20)和线圈区(30)。由至少一个导线导体构成的绕组包括被缠绕在线圈区的周围以形成以沿着环面形状的轴向方向延伸的轴线为中心的大致环面形状的至少一个导线导体。在线圈区的外部范围处,由至少一个导线导体构成的外部绕组位于基本上与轴线相距第一径向距离的位置处。在线圈区的内部范围处,由至少一个导线导体构成的内部绕组分别位于基本上与轴线相距第二径向距离的位置处以及基本上与轴线相距第三径向距离的位置处。当由至少一个导体构成的内部绕组处于第二径向距离处时,由至少一个导体构成的下一个内部绕组处于第三径向距离处。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于高频和高功率应用的电感器
本专利技术涉及用于高频和高功率应用的电感器、高功率发生器、用于产生X射线的设备和用于产生X射线的方法以及计算机程序单元和计算机可读介质。
技术介绍
现代发电机必须以高功率和高频运行。例如,X射线发生器必须输送介于30kW至120kW之间的峰值功率,并且功率逆变器在约20至100kHz的高频下工作。为了使损耗最小化,同样已知的是使用谐振逆变器。这些电路至少需要谐振电感器和电容器。总系统电感由任何高压变压器和附加谐振电感器所固有的杂散电感所限定。存在变压器提供完整电感的已知设计。(这种变压器在DE102014202531A1中予以描述)。这些解决方案的缺点在于它们与相对高的杂散场相关联,这些杂散场可能在相邻部件(例如印刷电路板和金属外壳)中产生涡流。EP1414051A1描述了一种用于制造线圈装置的方法,该方法包括用于制造空气芯线圈的步骤以及用于将空气芯线圈固定到芯的周边的步骤。在用于制造空气芯线圈的步骤中,制造一种空气芯线圈,其中沿卷绕轴线方向布置的多个单元卷绕部件中的每一个具有一个或多个匝,并且在卷绕轴线的方向上相邻的单元卷绕部件具有不同的内圆周长度。US1656933A涉及一种制造环形线圈的方法,在这种线圈中,绕组形成于线圈的内圆周处,而在线圈的单层的外圆周处形成双层。
技术实现思路
具有用于在高频下产生高功率的改进技术将会是有利的,该技术具有一般用途,包括用于X射线源的技术。利用独立权利要求所述的主题实现了本专利技术的目的,其中其它实施例被结合在从属权利要求中。应当注意,本专利技术的下述方面也适用于高频和高功率应用所使用的电感器、高功率发生器、用于产生X射线的设备、用于产生X射线的方法及计算机程序单元和计算机可读介质。在第一方面,提供了一种用于高频和高功率应用的电感器,包括:-至少一个导线导体;和-线圈区。由至少一个导线导体构成的绕组包括缠绕在线圈区周围以形成大致环面形状的至少一个导线导体,该环面形状以沿着该环面形状的轴向方向延伸的轴线为中心。在线圈区的外部范围处,由至少一个导线导体构成的外部绕组位于基本上与轴线相距第一径向距离的位置处。在线圈区的内部范围处,由至少一个导线导体构成的内部绕组分别位于基本上与轴线相距第二径向距离的位置处和基本上与轴线相距第三径向距离的位置处。当由至少一个导体构成的内部绕组处于第二径向距离处时,由至少一个导体构成的下一个内部绕组处于第三径向距离处。换言之,使用双绕组方案,其中代替使用围绕磁芯的单匝,改为使用两匝。换句话说,在该环形的内侧上,线圈彼此叠置,而在该环形的外侧上,这些匝彼此相邻。因此,环形形状在其周围具有同样呈环形形状的双绕组(或实际上是三绕组),其中,在线圈区的外部范围上,绕组彼此相邻,而在线圈区的内部范围上,绕组彼此叠置,其中,两个转向部彼此叠置,用于双绕组方案,并且三个绕组彼此叠置,用于三绕组方案。换句话说,提供了一种用于高频率、高功率和低噪声应用的电感器,其中,提供了线圈的高品质因数。因此,能够实现与低损耗相关联的高能量存储能力。以这种方式,可以减少杂散场。以这种方式,提供了在需要紧密电磁兼容性和/或用于高性能应用的情况下的适用性。此外,电感器在高频率和高功率下不会经历高损耗。由于以下因素,导致电感线圈不会出现高交流损耗:1)可以使用利兹导线,这使由于皮肤和邻近效应造成的损耗最小化;2)可以计算该芯的优化横截面,3)杂散场被通过绕组方案减小,因此减少了由金属外壳中的涡流引起的杂散场所引起的损耗。因此,可以减少金属外壳中的涡流损耗和相邻电子设备(例如印刷电路板)中的干扰。换句话说,任何使用电感器的电路都可以利用具有双(实际上是三)绕组方案的电感器,并且在该电路中,可以减少杂散场并改善电磁兼容性和高性能。在一个示例中,在线圈区的内部范围处,由至少一个导线导体构成的绕组被形成为成对的绕组。从轴线延伸穿过一对绕组的第一绕组的径向线也基本上延伸穿过这对绕组的第二绕组。换言之,内部绕组可被精确地叠置。在一个示例中,第一径向距离基本上是第二径向距离和第三径向距离的平均值的两倍。以这种方式,线圈区的内侧上的导线可彼此接触,而在这些导线之间没有间隙,并且同样,线圈区的外侧上的导线可以彼此接触,而在这些导线之间没有间隙。换句话说,绕组方案接近或形成围绕该芯(线圈区)的铜屏蔽(或铜层)。以这种方式,磁通量被限于芯内。当在该屏蔽中存在较小的间隙时,即在绕组之间具有的较少且较小的间隙时,该屏蔽在防止漏磁的方面是更为有效的。如果不将内部绕组精确地叠置,则将需要比以其它方式所需要的内部半径更大的内部半径,并且外部半径将会并不是内部半径的N倍。那么将会存在比在该环形的外部半径上所需的间隙更多的间隙,并且由绕组所形成的屏蔽会是无效的。以这种方式,可以减少杂散场。在第一方面,线圈区包括空气间隙,并且其中,由至少一个导线导体构成的绕组包括被穿过该空气间隙带回的由至少一个导线导体构成的至少一个绕组。换言之,提供补偿绕组,其被穿过线圈绕组的中心带回。以这种方式,可以减少由于绕组是螺旋形的而非一系列圆所产生的杂散场。换句话说,在空气间隙中沿着磁轴线在与主缠绕相反的方向上设置一个绕组,并且以这种方式,补偿由芯上的缠绕方向所产生的一部分场。在一个示例中,前者被定位在该空气间隙内。前者具有至少一个支撑件。至少一个支撑件被配置成使得被穿过该空气间隙带回的由至少一个导线导体构成的至少一个绕组由该至少一个支撑件支撑。在一个示例中,至少一个导体包括第一导线导体和第二导线导体。绕组由第一导线导体和第二导线导体形成。换言之,代替使用具有两匝的单根导线,使用两根导线来实现双绕组(或者两根导线以实现三绕组,其中,一根导线是双股的,或者三根导线实现了三绕组)。以这种方式,线圈的自谐振被增强。两个线圈绕组的方向使得它们彼此协助以产生磁通量。一般而言:所有线圈绕组(或子线圈绕组)和所有子线圈的电连接的方向使得它们彼此协助以产生所需的磁通量。换句话说,提供两个完整的线圈,它们都在线圈区的周围形成环面,其可包括空气间隙或者就是空气间隙。在一个示例中,由至少一个导线导体构成的绕组被形成为成对的绕组。第一对绕组包括位于第二径向距离处的第一导线导体和位于第三径向距离处的第二导线导体。与第一对绕组相邻的一对绕组包括位于第三径向距离处的第一导线导体和位于第二径向距离处的第二导线导体。换言之,当使用两根导线而非一根导线时,两根导线交替进行,这是因为如果一根导线在一个转向部上、在该环形的内侧上位于另一根导线的顶部上,则它在下一转向期间在该环形的内侧上位于底部上。该交替方案不必严格地发生在每个转向部之后。相反,在每个第二或第三转向部之后乃至在不止第三转向部之后,可以在该环形的内侧上将一根导线交替施加在另一导线的顶部上。然而,在这种情况下,提供交替方案,以使每根导线每次都与另一根导线放置在同一位置(内部半径处—该环形的内侧的—底部或顶部位置)。利用适当的交替绕组方案,这可被扩展到不止2根电线。由于可以增加导线的数量以进行匝绕(使用两根并行的导线绕一匝在能量方面可被视为与使用一根导线绕两匝相当),因此可以增加子线圈的数量或线圈段的数量以形成完整的线圈。因此,两个半部线圈可以被串联或并联连接并共用一个共同的芯(例如空气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于高频和高功率应用的电感器(10),所述高频和高功率应用包括用于产生X射线,所述电感器包括:‑至少一个导线导体(20);‑线圈区(30);其中,由所述至少一个导线导体构成的绕组包括被缠绕在所述线圈区的周围以形成大致环面形状的所述至少一个导线导体,所述环面形状以沿着所述环面形状的轴向方向延伸的轴线为中心;其中,在所述线圈区的外部范围处,由所述至少一个导线导体构成的外部绕组位于基本上与所述轴线相距第一径向距离的位置处;其中,在所述线圈区的内部范围处,由所述至少一个导线导体构成的内部绕组分别位于基本上与所述轴线相距第二径向距离的位置处和基本上与所述轴线相距第三径向距离的位置处,当由所述至少一个导体构成的内部绕组处于所述第二径向距离处时,由所述至少一个导体构成的下一个内部绕组处于所述第三径向距离处;以及其中,所述线圈区包括空气间隙,并且由所述至少一个导线导体(20)构成的绕组包括被穿过所述空气间隙带回的由所述至少一个导线导体构成的至少一个绕组(50)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.08 EP 16197706.11.一种用于高频和高功率应用的电感器(10),所述高频和高功率应用包括用于产生X射线,所述电感器包括:-至少一个导线导体(20);-线圈区(30);其中,由所述至少一个导线导体构成的绕组包括被缠绕在所述线圈区的周围以形成大致环面形状的所述至少一个导线导体,所述环面形状以沿着所述环面形状的轴向方向延伸的轴线为中心;其中,在所述线圈区的外部范围处,由所述至少一个导线导体构成的外部绕组位于基本上与所述轴线相距第一径向距离的位置处;其中,在所述线圈区的内部范围处,由所述至少一个导线导体构成的内部绕组分别位于基本上与所述轴线相距第二径向距离的位置处和基本上与所述轴线相距第三径向距离的位置处,当由所述至少一个导体构成的内部绕组处于所述第二径向距离处时,由所述至少一个导体构成的下一个内部绕组处于所述第三径向距离处;以及其中,所述线圈区包括空气间隙,并且由所述至少一个导线导体(20)构成的绕组包括被穿过所述空气间隙带回的由所述至少一个导线导体构成的至少一个绕组(50)。2.根据权利要求1所述的电感器,其中,在所述线圈区(30)的内部范围处,由所述至少一个导线导体(20)构成的绕组被形成为成对的绕组(40),从所述轴线延伸穿过一对绕组的第一绕组(40a)的径向线也基本上延伸穿过所述一对绕组的第二绕组(40a)。3.根据权利要求1-2中的任一项所述的电感器,其中,所述第一径向距离基本上是所述第二径向距离和所述第三径向距离的平均值的两倍。4.根据权利要求1所述的电感器,其中,线圈架被定位在所述空气间隙(30)内,所述线圈架具有至少一个支撑件,并且所述至少一个支撑件被配置成使得被穿过所述空气间隙带回的由所述至少一个导线导体(20)构成的至少一个绕组(50)由所述至少一个支撑件支撑。5.根据权利要求1-4中的任一项所述的电感器,其中,所述至少一个导体(20)包括第一导线导体(22)和第二导线导体(24),并且所述绕组由所述第一导线导体和所述第二导线导体形成。6.根据权利要求5所述的电感器,其中,由所述至少一个导线导体(20)构成的绕组被形成为成对...

【专利技术属性】
技术研发人员:T·F·萨特尔O·沃伊沃德J·拉德万C·W·沃勒腾森
申请(专利权)人:皇家飞利浦有限公司
类型:发明
国别省市:荷兰,NL

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1