直流滤波电感器及其制作方法技术

本发明专利技术提供了一种直流滤波电感器及其制作方法。该直流滤波电感器包括磁芯、至少一第一绕组与至少一第二绕组，磁芯具有至少一气隙，第一绕组与第二绕组彼此并联且分别盘绕该磁芯，其中第一绕组的电感量与第一、第二绕组之互感的差值小于第二绕组的电感量与互感的差值，第一绕组的直流电阻大于该第二绕组的直流电阻，且第一绕组较该第二绕组靠近该气隙。采用本发明专利技术，将绕在相同磁柱上两个独立电感绕组并联构成，通过耦合实现绕组交、直流电流分离，可以降低绕组交流损耗，改善气隙附近的磁通分布，减小电磁干扰的影响。

DC filter inductor and manufacturing method thereof

The invention provides a DC filter inductor and a manufacturing method thereof. The DC filter inductor comprises a magnetic core, at least a first winding and at least a second winding, core has at least one air gap, the first winding and the second winding and the magnetic core coil in parallel with each other respectively, the difference between the inductance and the mutual inductance of the winding inductance difference between first and the first and second windings of less than second windings, DC resistance the first winding DC resistance is greater than the second winding, the first winding and the second winding is close to the air gap. The invention will be around the same magnetic column two independent inductor winding connected in parallel, separated by coupling the windings of AC and DC current, can reduce the AC losses of windings, improve the flux distribution near the air gap, reduce electromagnetic interference.

【技术实现步骤摘要】
直流滤波电感器及其制作方法
本专利技术涉及一种电感器，尤其涉及一种直流滤波电感器及其制作方法。
技术介绍
在DC-DC开关功率变换场合，开关频率为几十kHz以上，滤波电感往往包含两部分，一为直流电流，另一部分为高频交流纹波电流。在AC-DC开关功率变换场合，如有源PFC电路，滤波电感的电流也分别为低频(＜400Hz)交流电流(相比于开关频率，可近视为直流)，另一部分为高频交流纹波电流。由于电感工作中既包含直流分量电流，又包含交流纹波电流，因此这类电感统称为“直流滤波电感器”。直流滤波电感的直流电流将会在磁路上形成大的直流磁势。对于铁氧体、硅钢片、非晶等高导磁材料构成的电感，需要在磁路上增加气隙磁阻来减小磁路的直流磁通，避免磁芯饱和。如图1所示，在结构上，对于单相电感，如一个EE型铁芯中柱绕有一个绕组L，中柱设置气隙；对于三相电感，三个铁芯柱上分别绕有三个绕组，这三个柱都分别设有气隙。电感绕组L通过电流会在铁芯内部及气隙上建立磁场，同时在绕组内部也会存在磁场，绕组内部的这部分磁场主要由两部分构成，分别为气隙扩散磁场Ha和旁路磁通构成的磁场Hb。因此，在高频交流电流激励下，绕组交流损耗包含两部分：气隙扩散磁通损耗和旁路磁通损耗。图1中采用多股细绞线(Litz线)来实现，可以减小绕组气隙扩散磁通损耗。但是由于绕组流过电流，因此即使采用Litz线，对于绕组内部的旁路磁通也基本没有影响，磁场Hb随着绕组与气隙之间的距离x增加而线性下降到0，Hb的分布与绕组的形状结构无关，Litz线绕组内部仍然有交流损耗。绕组损耗会带来绕组的温度上升，如果为了解决绕组散热问题，一般需要在绕组内部放置金属散热组件200，如图2所示。由于交流磁场Hb的存在，则金属散热组件200会被感应涡流，形成附加的损耗。由于绕组流过交流电流，会在磁路上形成交流磁势，而交流磁势大部分迭加在气隙两端。当气隙不被绕组包围，将会在电感的周边形成扩散的磁场，带来近磁场干扰，如图3所示的UU型电感，W1、W2为绕组，g1、g2为气隙。由此可见，上述现有的电感器，显然仍存在不便与缺陷，而有待加以进一步改进。为了解决上述问题，相关领域莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的方式被发展完成。因此，如何能进一步减小绕组损耗，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前相关领域亟需改进的目标。
技术实现思路
为了进一步减小绕组损耗，关键是减小绕组旁路磁通，据此，本专利技术的目的之一是在于，提供一种新的直流滤波电感器及其制作方法。依据本专利技术一实施例，提供了一种直流滤波电感器，包括磁芯、至少一第一绕组与至少一第二绕组，磁芯具有至少一气隙，第一绕组与第二绕组彼此并联且分别盘绕该磁芯，其中第一绕组的电感量与第一、第二绕组之互感的差值小于第二绕组的电感量与互感的差值，第一绕组的直流电阻大于第二绕组的直流电阻，且第一绕组较第二绕组靠近气隙。第一绕组的线径小于第二绕组的线径。第一、第二绕组分开盘绕磁芯。上述直流滤波电感器更包含一电感组件。电感组件与第一、第二绕组串联或并联。第一绕组可全部包围气隙或部分包围气隙。第一绕组的电感量与互感的差值小于第二绕组的电感量与互感的差值的1/3。第一绕组的电感量等于第一、第二绕组之互感。另一方面，在第一绕组的电感量小于第一、第二绕组之互感时，直流滤波电感器更包含一电感组件。电感组件串接第一绕组，第一绕组及电感组件并联于第二绕组，第一绕组的电感量加上电感组件的电感量与互感的差值小于第二绕组的电感量与互感的差值。第一绕组的电感量加上电感组件的电感量与互感的差值小于第二绕组的电感量与互感的差值的1/3。第一绕组串接电感组件后的直流电阻大于第二绕组的直流电阻。磁芯可为一EE型铁芯，EE型铁芯具有一中柱与两侧柱，中柱具有气隙，第一绕组于两侧柱之间围绕中柱，第二绕组于两侧柱之间围绕第一绕组。或者，磁芯可为一UU型铁芯，UU型铁芯具有两ㄈ字形磁柱，ㄈ字形磁柱中的一者的两末端与另一者的两末端分别以两个气隙相隔，第一绕组的数量为两个，分别包围两个气隙，以及第二绕组的数量为两个，分别围绕两ㄈ字形磁柱。或者，磁芯可为一EI型铁芯，EI型铁芯具有一E型铁芯部与一I型铁芯部，E型铁芯部具有三磁柱，三磁柱的第一端彼此相连而第二端均与I型铁芯部以气隙相隔，第一绕组的数量为三个，分别围绕三磁柱，以及第二绕组的数量为三个，分别围绕三磁柱。直流滤波电感器可更包含一第一电流检测组件。第一电流检测组件串连第一绕组，在使用上，第一电流检测组件用以检测第一绕组上的支路电流。直流滤波电感器可更包含一第二电流检测组件。第二电流检测组件串连第二绕组，在使用上，第二电流检测组件用以检测第二绕组上的支路电流。第一绕组为一第一导线或多股线，第二绕组为一第二导线或铜皮绕阻或PCB绕组，其中第一导线比第二导线细。依据本专利技术另一实施例，提供了一种直流滤波电感器，包括磁芯、至少一第一绕组与至少一第二绕组，第一绕组具有第一端和第二端，第二绕组具有第一端和第二端，其中第一绕组的第一端和第二端分别和第二绕组的第一端和第二端连接，第一绕组的电感量与该第一、第二绕组之互感的差值小于第二绕组的电感量与该互感的差值，第一绕组的直流电阻大于第二绕组的直流电阻。第一、第二绕组分开盘绕磁芯或并在一起盘绕磁芯。上述直流滤波电感器更包含一电感组件。电感组件与第一、第二绕组串联或并联。第一绕组的电感量与互感的差值小于第二绕组的电感量与互感的差值的1/3。第一绕组的电感量等于第一、第二绕组之互感。另一方面，在第一绕组的电感量小于第一、第二绕组之互感时，直流滤波电感器更包含一电感组件。电感组件串接第一绕组，第一绕组及电感组件并联于第二绕组，第一绕组的电感量加上电感组件的电感量与互感的差值小于第二绕组的电感量与互感的差值。第一绕组的电感量加上电感组件的电感量与互感的差值小于第二绕组的电感量与互感的差值的1/3。第一绕组串接电感组件后的直流电阻大于第二绕组的直流电阻。直流滤波电感器可更包含一第一电流检测组件。第一电流检测组件串连第一绕组，在使用上，第一电流检测组件用以检测第一绕组上的支路电流。直流滤波电感器可更包含一第二电流检测组件。第二电流检测组件串连第二绕组，在使用上，第二电流检测组件用以检测第二绕组上的支路电流。第一绕组为一第一导线或多股线，第二绕组为一第二导线或铜皮绕阻或PCB绕组，其中第一导线比第二导线细。依据本专利技术另一实施例，提供了一种直流滤波电感器的制作方法，包含下列步骤：提供一磁芯；利用至少一第一绕组与至少一第二绕组分别盘绕磁芯，并设计第一绕组的电感量与第一、第二绕组之互感的差值小于第二绕组的电感量与互感的差值，且该第一绕组的直流电阻大于该第二绕组的直流电阻；以及并联第一绕组与第二绕组。磁芯具有至少一气隙，且第一绕组较第二绕组靠近气隙。上述制作方法更包含：将第一绕组可全部包围气隙或部分包围气隙。第一绕组的第一端和第二端分别和第二绕组的第一端和第二端连接。上述利用第一绕组与第二绕组分别盘绕磁芯的步骤包含：将第一、第二绕组分开盘绕磁芯或并在一起盘绕磁芯。上述制作方法更包含：利用一电感组件串联或并联第一、第二绕组。上述设计第一绕组的电感量与第一、第二绕组之互感的差值小于第二绕组的电感量与互感的差值的步骤包含：设计第一绕组的电感量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流滤波电感器，其特征在于，所述直流滤波电感器包含：一磁芯，具有至少一气隙；以及至少一第一绕组与至少一第二绕组，彼此并联且分别盘绕该磁芯，其中该第一绕组为多股线，该第一绕组的电感量与该第一、第二绕组之互感的差值小于该第二绕组的电感量与该第一、第二绕组之互感的差值，该第一绕组的直流电阻大于该第二绕组的直流电阻，且该第一绕组较该第二绕组靠近该气隙,且该第一绕组的电感量与该互感的差值小于该第二绕组的电感量与该互感的差值的1/3，且该第一绕组的线径小于该第二绕组的线径。

【技术特征摘要】
1.一种直流滤波电感器，其特征在于，所述直流滤波电感器包含：一磁芯，具有至少一气隙；以及至少一第一绕组与至少一第二绕组，彼此并联且分别盘绕该磁芯，其中该第一绕组为多股线，该第一绕组的电感量与该第一、第二绕组之互感的差值小于该第二绕组的电感量与该第一、第二绕组之互感的差值，该第一绕组的直流电阻大于该第二绕组的直流电阻，且该第一绕组较该第二绕组靠近该气隙,且该第一绕组的电感量与该互感的差值小于该第二绕组的电感量与该互感的差值的1/3，且该第一绕组的线径小于该第二绕组的线径。2.如权利要求1所述的直流滤波电感器，其特征在于，该第一、第二绕组分开盘绕该磁芯。3.如权利要求1所述的直流滤波电感器，其特征在于，所述直流滤波电感器更包含：一电感组件，与该第一、第二绕组串联或并联。4.如权利要求1所述的直流滤波电感器，其特征在于，该第一绕组可全部包围该气隙或部分包围该气隙。5.如权利要求1所述的直流滤波电感器，其特征在于，该第一绕组的电感量等于该第一、第二绕组之互感。6.如权利要求1所述的直流滤波电感器，其特征在于，在该第一绕组的电感量小于该第一、第二绕组之互感时，所述直流滤波电感器更包含：一电感组件，串接该第一绕组，其中该第一绕组及该电感组件并联于该第二绕组，该第一绕组的电感量加上该电感组件的电感量与该互感的差值小于该第二绕组的电感量与该互感的差值。7.如权利要求6所述的直流滤波电感器，其特征在于，该第一绕组的电感量加上该电感组件的电感量与该互感的差值小于该第二绕组的电感量与该互感的差值的1/3。8.如权利要求6所述的直流滤波电感器，其特征在于，该第一绕组串接该电感组件后的直流电阻大于该第二绕组的直流电阻。9.如权利要求1所述的直流滤波电感器，其特征在于，该磁芯为一EE型铁芯，该EE型铁芯具有一中柱与两侧柱，该中柱具有该气隙，该第一绕组于该两侧柱之间围绕该中柱，该第二绕组于该两侧柱之间围绕该第一绕组。10.如权利要求1所述的直流滤波电感器，其特征在于，该磁芯为一UU型铁芯，该UU型铁芯具有两匚字形磁柱，该匚字形磁柱中之一者的两末端与另一者的两末端分别以两个该气隙相隔，该第一绕组的数量为两个，分别包围两个该气隙，以及该第二绕组的数量为两个，分别围绕该两匚字形磁柱。11.如权利要求1所述的直流滤波电感器，其特征在于，该磁芯为一EI型铁芯，该EI型铁芯具有一E型铁芯部与一I型铁芯部，该E型铁芯部具有三磁柱，该三磁柱的第一端彼此相连而第二端均与I型铁芯部以该气隙相隔，该第一绕组的数量为三个，分别围绕该三磁柱，以及该第二绕组的数量为三个，分别围绕该三磁柱。12.如权利要求1所述的直流滤波电感器，其特征在于，所述直流滤波电感器更包含：一第一电流检测组件，串连该第一绕组，用以检测该第一绕组上的支路电流。13.如权利要求12所述的直流滤波电感器，其特征在于，所述直流滤波电感器更包含：一第二电流检测组件，串连该第二绕组，用以检测该第二绕组上的支路电流。14.如权利要求1所述的直流滤波电感器，其特征在于，第二绕组为铜皮绕组或PCB绕组。15.一种直流滤波电感器，其特征在于，所述直流滤波电感器包含：一磁芯；以及至少一第一绕组，具有第一端和第二端；至少一第二绕组，具有第一端和第二端，其中第一绕组的第一端和第二端分别和第二绕组的第一端和第二端连接；其中，该第一绕组为多股线，第一绕组的电感量与该第一、第二绕组之互感的差值小于第二绕组的电感量与该第一、第二绕组之互感的差值，且该第一绕组的直流电阻大于该第二绕组的直流电阻,且该第一绕组的电感量与该互感的差值小于该第二绕组的电感量与该互感的差值的1/3，且该第一绕组的线径小于该第二绕组的线径。16.如权利要求15所述的直流滤波电感器，其特征在于，该第一、第二绕组分开盘...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢增艺，
申请(专利权)人：台达电子企业管理上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31