具有用于通量消除的共用材料的电感器系统技术方案

用于通量消除的方法和装置包括第一和第二电感器，其中，第一电感器被配置为耦合到第一能量源，并且第二电感器被配置为耦合到第二能量源。在第一和第二电感器之间设置磁性材料层，其中，第一和第二电感器被配置为使得当用振荡电流驱动时，在磁性材料层中第一电感器产生的磁通量基本上由第二电感器产生的磁通量抵消。

Inductor System with Common Materials for Flux Elimination

Methods and devices for flux elimination include first and second inductors, wherein the first inductor is configured to be coupled to the first energy source, and the second inductor is configured to be coupled to the second energy source. A magnetic material layer is arranged between the first inductor and the second inductor, in which the first inductor and the second inductor are configured so that when driven by oscillating current, the magnetic flux generated by the first inductor in the magnetic material layer is substantially offset by the magnetic flux generated by the second inductor.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有用于通量消除的共用材料的电感器系统相关申请的交叉引用本申请要求享有于2016年8月8日提交的美国临时专利申请No.62/372,034的权益，其通过引用的方式并入本文。
技术介绍
出于各种原因，例如对信号滤波，电感器可用于各种电路中。高谐振的无线电力传输系统也可以包括形成阻抗匹配网络的一部分的电感器，用于传送和/或接收能量。也可能需要这些电感器来充分滤除系统的输入和/或输出电流中的谐波。对于高功率无线电力传输系统，例如，传输3kW或更大，电感器可以具有相对大的尺寸以实现期望的操作特性。为了保持阻抗平衡，将总电感分成期望值的一半的两个相等电感器，例如通过构建位于进出系统的每条AC线路上的两个独立的相同电感器。电力传输系统可以依赖于诸如整流器、AC(交流)到DC(直流)转换器、阻抗匹配电路和其他电力电子设备的电子电路来调节、监视、维持和/或修改用于向电子设备供电的电压和/或电流的特性。电力电子设备可以为具有动态输入阻抗特性的负载提供电力。阻抗匹配网络可以包括相对大尺寸的电感器，例如RF扼流圈电感器，以提供所需的滤波和操作特性。
技术实现思路
在实施例中，电感器系统包括相对于彼此定位的第一和第二电感器，以便共用一定量的磁性材料，例如铁氧体。在一个实施例中，平面铁氧体片被夹在第一和第二电感器之间。与具有单独的电感器/铁氧体布置的传统配置相比，由第一和第二电感器共用铁氧体材料可以减少铁氧体材料的总体积、重量和成本并减少磁损耗。在实施例中，电感器系统包括具有基本相同阻抗的第一和第二电感器，其中，相应的阻抗部分地由共用铁氧体限定，该共用铁氧体提供通量消除。如本领域普通技术人员将容易理解的，可能期望提供平衡电感器，其最小化体积，从而最小化重量和成本，并最大化效率，同时满足其他设计约束，例如电流/电压额定值、热管理等等。在实施例中，具有共用铁氧体的成对电感器封装减少了散热量并促进了有效的电路操作。应当理解，如本文所使用的，平衡或匹配的电感器不需要精确的阻抗匹配。而是，如本文所使用的，具有共用铁氧体的电感器系统在共用铁氧体层中需要一些通量消除。虽然本专利技术的示例性实施例主要结合夹在电感器之间的铁氧体层来示出和说明，但应理解，可以使用在工作频率下具有可接受的磁导率的任何合适的磁性材料来满足特定应用的需要。在实施例中，可以使用例如各向异性材料。在一个方面，一种系统包括：第一电感器，其由第一能量源产生的第一振荡电流驱动；第二电感器，其由第二能量源产生的第二振荡电流驱动，以及磁性材料层，其设置在第一电感器和第二电感器之间，其中，第一和第二电感器被配置为使得当每个电感器以其各自振荡电流驱动时，在磁性材料层中第一电感器产生的磁通量基本上由第二电感器产生的磁通量抵消。系统可包括以下特征中的一个或多个：第一和第二电感器分别设置在第一和第二E形芯中，磁性材料层结合第一和第二电感器确定在系统操作期间第一和第二电感器的各自电感，当通过第一和第二电感器中的每一个的振荡电流基本匹配时，来自第一和第二电感器的抵消的通量的净值在磁性材料层的一部分中基本为零，第一和第二电感器位于无线谐振功率发射器的源线圈下方，功率发射器形成充电平台的一部分，第一和第二电感器包括相应的平面绕组，和/或与其他电路部件共用磁性材料层。在另一方面，一种方法包括：在第一和第二电感器之间设置磁性材料层，其中，第一电感器电耦合到第一能量源，并且第二电感器电耦合到第二能量源；并且利用振荡电流驱动第一和第二电感器，使得第一电感器产生的第一磁通量由第二电感器产生的第二磁通量抵消，其中，磁性材料层结合第一和第二电感器确定在系统操作期间第一和第二电感器的各自电感。一种方法可以包括以下特征中的一个或多个：第一和第二电感器分别设置在第一和第二E形芯中，磁性材料层结合第一和第二电感器确定在系统操作期间第一和第二电感器的各自电感，当通过第一和第二电感器中的每一个的振荡电流基本匹配时，来自第一和第二电感器的抵消的通量的净值在磁性材料层的一部分中基本为零，第一和第二电感器位于无线谐振功率发射器的源线圈下方，功率发射器形成充电平台的一部分，第一和第二电感器包括相应的平面绕组，和/或与其他电路部件共用磁性材料层。在另一方面，一种系统包括：第一电感器，其由第一振荡电流驱动；第二电感器，其由第二振荡电流驱动，并与第一电感器基本上去耦；以及磁性材料层，其设置在第一电感器和第二电感器之间；其中，当用第一和第二电感器各自的振荡电流驱动该第一和第二电感器时，在磁性材料层中第一电感器产生的磁通量基本上由第二电感器产生的磁通量抵消。系统可以包括以下特征中的一个或多个：第一和第二电感器分别设置在第一和第二E形芯中，当通过第一和第二电感器中的每一个的振荡电流基本匹配时，来自第一和第二电感器的抵消的通量的净值在磁性材料层的一部分中基本为零，和/或磁性材料层结合第一和第二电感器确定在系统操作期间第一和第二电感器的各自电感。附图说明从以下附图说明中可以更充分地理解本专利技术的前述特征以及本专利技术本身，其中：图1是可以具有带有通量消除的电感器的无线能量传输系统的示意图；图2是具有带有通量消除的电感器的无线能量传输系统的电路实施方式的示意图；图3是可以具有带有共用铁氧体层的电感器的功率接收器和功率发射器的示意图；图4A是耦合到铁氧体层的芯的图形表示，该铁氧体层可以形成具有通量消除的电感器系统的一部分；图4B是具有带有用于通量消除的铁氧体层的第一和第二电感器的电感器系统的图形表示；图5A是具有相同阻抗的单独电感器的示意图；图5B是压在一起的理想单独电感器的示意图；图5C是具有用于通量消除的共用铁氧体层的第一和第二电感器的示意图；图6是示出对于共用铁氧体电感器系统的温度信息的红外图；图7是具有多个通量消除的共用铁氧体电感器系统的示意图；图8是无线功率发射器的示意图，该无线功率发射器具有位于一个或多个平面磁性材料片上的谐振器线圈；图9是具有交错整流器的无线功率接收器的电路实施方式的示意图；图10A是具有交错整流器的无线功率接收器的电路实施方式的示意图；图10B是平衡电感器的示意图，其形成图10A的无线功率接收器的一部分，具有通量消除；以及图10C是具有处于与图7具有某种相似性的配置中的交错整流器的无线功率接收器的示意图。具体实施方式本公开内容提供了用于诸如无线电力传输系统的系统的实施例，该系统具有电感器系统，该电感器系统具有共用一部分磁性材料(例如铁氧体)的两个或多个电感器，使得当用振荡电流驱动时，两个或多个电感器的相应绕组被配置为在磁性材料层中提供基本上的磁通量消除。例如，由于第一和第二电感器的相互通量抵消，电感器系统可能需要相对薄的铁氧体层。如下面更充分地描述的，铁氧体层中的通量消除可以有助于第一和第二电感器的相应电感值和/或阻抗。即，第一和第二电感器需要彼此和共用的铁氧体以实现期望的操作特性。在实施例中，基本上的磁通量消除可以意味着平均地，共用磁性材料中出现的大于75％、80％、90％、96％、95％或99％的磁通量被相反的磁通量抵消。在实施例中，通量消除可以发生在共用磁性材料的部分中。换言之，通量消除可以在共用磁性材料的整个体积内不均匀地或不一致地发生。例如，可以在共用磁性材料的体积中心附近基本上消除磁通量，而在共用磁性材料的体积的边本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，包括：第一电感器，其由第一能量源产生的第一振荡电流驱动；第二电感器，其由第二能量源产生的第二振荡电流驱动；以及磁性材料层，其设置在所述第一电感器和所述第二电感器之间，其中，所述第一电感器和所述第二电感器被配置为使得当每个电感器以其各自振荡电流驱动时，在所述磁性材料层中所述第一电感器产生的磁通量基本上由所述第二电感器产生的磁通量抵消。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.08 US 62/372,0341.一种系统，包括：第一电感器，其由第一能量源产生的第一振荡电流驱动；第二电感器，其由第二能量源产生的第二振荡电流驱动；以及磁性材料层，其设置在所述第一电感器和所述第二电感器之间，其中，所述第一电感器和所述第二电感器被配置为使得当每个电感器以其各自振荡电流驱动时，在所述磁性材料层中所述第一电感器产生的磁通量基本上由所述第二电感器产生的磁通量抵消。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一电感器和所述第二电感器分别设置在第一E形芯和第二E形芯中。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述磁性材料层结合所述第一电感器和所述第二电感器确定在所述系统的操作期间第一电感器和第二电感器的各自电感。4.根据权利要求1所述的系统，其中，当通过所述第一电感器和所述第二电感器中的每一个的振荡电流基本匹配时，来自所述第一电感器和所述第二电感器的所抵消的通量的净值在所述磁性材料层的一部分中基本为零。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一电感器和所述第二电感器耦合到无线谐振功率发射器的源线圈。6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述功率发射器形成充电平台的一部分。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一电感器和所述第二电感器包括各自的平面绕组。8.根据权利要求1所述的系统，其中，与其他电路部件共用所述磁性材料层。9.一种方法，包括：在第一电感器和第二电感器之间设置磁性材料层，其中，所述第一电感器电耦合到第一能量源，并且所述第二电感器电耦合到第二能量源；以及利用振荡电流驱动所述第一电感器和所述第二电感器，使得所述第一电感器产生的第一磁通量由所述第二电感器产生的第二磁通量抵消，其中，所述磁性材料层结合所述第一电感器和所述第二电感器确定在系统操作期间第一电感器和第二电感器的各自电感。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·莱斯托夸，
申请(专利权)人：韦特里西提公司，
类型：发明
国别省市：美国,US