一种电感与变压器磁集成方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电感与变压器磁集成方法，属于电力电子技术领域，解决了现有技术中磁芯利用率很低，窗口面积占用较大，电感对主变压器的影响较大的问题。电感与变压器磁集成方法包括：提供上下对准的上部E型磁芯和下部E型磁芯，其中，上部E型磁芯的中柱、左支腿和右支腿与下部E型磁芯的中柱、左支腿和右支腿之间均具有气隙；将电感绕组绕制在左支腿上；以及将变压器的一次绕组和二次绕组绕制在中柱上，其中，通过调整气隙大小来调整中柱、左支腿和右支腿的磁阻。能够提高磁芯利用率，占用较小的窗口面积，以及降低电感对主变压器的影响。以及降低电感对主变压器的影响。以及降低电感对主变压器的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种电感与变压器磁集成方法和装置


[0001]本专利技术涉及电力电子
，尤其涉及一种电感与变压器磁集成 方法和装置。

技术介绍

[0002]随着电力电子技术的发展与创新，人们对于开关电源的小型化提出 越来越高的要求，小型化使开关电源进入更加广泛的应用领域。目前，为 了使开关电源向轻、小、薄的方向发展，学者们提出了很多手段。在磁性 材料方面有对铁氧体材料上进行科技创新以提高在高频率和较大磁通密 度(Bs)下获得高的磁性能，也有对于平面变压器的研究和磁集成技术的 研究，使电源中的磁性元件体积有效减小。
[0003]目前，对于含谐振电感的拓扑，其谐振电感的实现方式主要有两种： 1、利用变压器自身漏感实现，但这种方法往往难以精确设计电感感量， 且会给变压器带来额外损耗和温升。2、附加额外的电感作为谐振电感， 虽然易于控制电感量，却在电路中增加一个体积很大的谐振电感。因此需 要磁集成技术，使得电感的设计不仅可以精确控制电感量，也可以避免额 外占用过大的体积。现有的磁集成技术主要是通过磁解耦进行集成的，可 以概括为两种磁集成手段，一是低磁阻磁路解耦法，二是抵消耦合法。
[0004]图1的左侧图中示意为低磁阻磁路解耦的方式，当将两个电感集成 在E型磁芯上时，可以将两个电感绕制于E型磁芯的两侧边柱上，并且 在两侧边柱上开出较大的气隙，这时中间柱并未包含气隙，中间柱上的磁 阻较小，两侧则比较大，因此磁场会优先经过磁阻较低的地方，效果如同 并联电阻分流。此时两侧边柱上流过的对侧电感产生的磁场很小，基本可 以忽略，完成电感的磁集成。但是这种方法仍然不能完全的避免磁场的耦 合，即便低磁阻磁路磁阻再低，高磁阻磁路再高，仍然不能达到理想的无 穷大和无穷小的情况，因此耦合是难以避免的，会在电路工作时产生干扰。
[0005]图1的右侧图为抵消解耦的方式，当需要在E型磁芯上额外叠加一 个电感的时候，选择将电感绕组分为同匝数的两部分，分别绕制在E型 磁芯两侧的边柱上，方向相反，磁通抵消，两侧串联共同构成电感。但是 这种方式磁芯利用率很低，窗口面积占用较大，且很难保证两侧电感对称， 仍然不能完全避免耦合的问题。

技术实现思路

[0006]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种电感与变压器磁集成 方法和装置，用以解决现有磁芯利用率很低，窗口面积占用较大，电感对 主变压器的影响较大的问题。
[0007]一方面，本专利技术实施例提供了一种电感与变压器磁集成方法，包括： 提供上下对准的上部E型磁芯和下部E型磁芯，其中，所述上部E型磁 芯的中柱、左支腿和右支腿与所述下部E型磁芯的中柱、左支腿和右支 腿之间均具有气隙；将电感绕组绕制在所述左支腿上；以及将变压器的一 次绕组和二次绕组绕制在所述中柱上，其中，通过调整气隙大小来调整所 述中柱、所述左支腿和所述右支腿的磁阻。
[0008]上述技术方案的有益效果如下：通过调整所述中柱、所述左支腿和所 述右支腿的
磁阻能够降低电感对主变压器的影响。
[0009]基于上述方法的进一步改进，将变压器的一次绕组和二次绕组绕制 在所述中柱上进一步包括将所述一次绕组绕制在所述下部E型磁芯的中 柱上，以及所述二次绕组绕制在所述上部E型磁芯的中柱上。
[0010]基于上述方法的进一步改进，所述一次绕组的同名端远离所述二次 绕组的同名端。
[0011]基于上述方法的进一步改进，通过以下公式计算所述磁阻：R＝lg/u0A
c
， 其中，lg为气隙长度，u0为真空磁导率，以及A
c
为中柱或支腿的横截面 积。
[0012]基于上述方法的进一步改进，通过调整气隙大小来调整所述中柱、所 述左支腿和所述右支腿的磁阻进一步包括：通过调整气隙大小将所述左 支腿的磁阻和所述右支腿的磁阻设置为所述中柱的磁阻的两倍。
[0013]基于上述方法的进一步改进，通过以下公式计算所述一次绕组和所 述二次绕组、所述电感绕组与所述二次绕组、以及所述电感绕组与所述一 次绕组的耦合系数：
[0014][0015]其中，Lp、Ls、Lr分别为所述一次绕组、所述二次绕组和所述电感 绕组的电感，P表示原边，S表示副边，M表示自感或互感，L表示电感 量，k表示耦合系数，R1、R2分别为所述左支腿和所述右支腿的磁阻，以 及R3为所述中柱的磁阻。
[0016]另一方面，本专利技术实施例提供了一种电感与变压器磁集成装置，包括： 上部E型磁芯和下部E型磁芯，上下对准，其中，所述上部E型磁芯的 中柱、左支腿和右支腿与所述下部E型磁芯的中柱、左支腿和右支腿之 间均具有气隙；电感绕组，绕制在所述左支腿上；以及变压器的一次绕组 和二次绕组，绕制在所述中柱上，其中，通过调整气隙大小来调整所述中 柱、所述左支腿和所述右支腿的磁阻。
[0017]基于上述装置的进一步改进，通过调整气隙大小来调整所述中柱、所 述左支腿和所述右支腿的磁阻进一步包括：通过调整气隙大小将所述左 支腿的磁阻和所述右支腿的磁阻设置为所述中柱的磁阻的两倍。
[0018]基于上述装置的进一步改进，所述一次绕组的同名端远离所述二次 绕组的同名端。
[0019]基于上述装置的进一步改进，基于以下公式调整所述中柱、所述左支 腿和所述右支腿的磁阻：R＝lg/u0A
c
，其中，lg为气隙长度，u0为真空磁 导率，以及A
c
为中柱或支腿的横截面积。
[0020]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0021]1、无需改变磁芯结构，而是直接利用标准磁芯；
[0022]2、磁芯利用率高，减小窗口占用面积；以及
[0023]3、降低电感对主变压器的影响。
[0024]本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选 组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部 分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术 的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现 和获得。
附图说明
[0025]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制， 在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0026]图1为现有的低磁阻磁路解耦和抵消解耦的方法；
[0027]图2为根据本专利技术实施例的电感与变压器磁集成方法；
[0028]图3为根据本专利技术实施例的升压移相全桥的变换器结构；以及
[0029]图4为根据本专利技术实施例的磁性元件集成的部分的结构和耦合系数 示意图。
[0030]附图标记：
[0031]402-上部E型磁芯；404-下部E型磁芯；406-电感绕组；408-二次 绕组；以及410-一次绕组
具体实施方式
[0032]下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申 请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限 定本专利技术的范围。
[0033]本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电感与变压器磁集成方法，其特征在于，包括：提供上下对准的上部E型磁芯和下部E型磁芯，其中，所述上部E型磁芯的中柱、左支腿和右支腿与所述下部E型磁芯的中柱、左支腿和右支腿之间均具有气隙；将电感绕组绕制在所述左支腿上；以及将变压器的一次绕组和二次绕组绕制在所述中柱上，其中，通过调整气隙大小来调整所述中柱、所述左支腿和所述右支腿的磁阻。2.根据权利要求1所述的电感与变压器磁集成方法，其特征在于，将变压器的一次绕组和二次绕组绕制在所述中柱上进一步包括将所述一次绕组绕制在所述下部E型磁芯的中柱上，以及所述二次绕组绕制在所述上部E型磁芯的中柱上。3.根据权利要求1所述的电感与变压器磁集成方法，其特征在于，所述一次绕组的同名端远离所述二次绕组的同名端。4.根据权利要求1所述的电感与变压器磁集成方法，其特征在于，基于以下公式调整所述中柱、所述左支腿和所述右支腿的磁阻：R＝lg/u0A
c
，其中，lg为气隙长度，u0为真空磁导率，以及A
c
为中柱或支腿的横截面积。5.根据权利要求4所述的电感与变压器磁集成方法，其特征在于，通过调整气隙大小来调整所述中柱、所述左支腿和所述右支腿的磁阻进一步包括：通过调整气隙大小将所述左支腿的磁阻和所述右支腿的磁阻设置为所述中柱的磁阻的两倍。6.根据权利要求5所述的电感与变压器磁集成方法，其特征在于，通过以下公式计算所述一次绕组和...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘博禹，张雪玲，赵哲，郭鑫，张斌，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：