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具有电气可变特性的磁性部件制造技术

技术编号:35244726 阅读:35 留言:0更新日期:2022-10-19 09:51
磁性部件包括主磁芯、耦合到主磁芯的功率绕组、布置在主磁芯的磁通路径中并包括可饱和磁芯和耦合到可饱和磁芯的控制绕组的可变磁阻磁芯元件。控制绕组相对于功率绕组被隔离,并且被配置为选择性地使可饱和磁芯的一部分饱和。饱和。饱和。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有电气可变特性的磁性部件


[0001]本专利技术涉及具有可变磁特性的磁性部件。

技术介绍

[0002]在某些操作条件下,各种应用使用谐振功率转换器来实现高功率密度。需要高密度和调节功率转换的示例性应用包括高能激光器、防空和导弹防御雷达以及混合能量存储模块。其他航空航天应用和地面运输应用也可能需要高功率密度。某些操作条件可能限制功率转换器调节电压或同步开关频率的能力,使得在特定应用中使用用于控制转换器的功率密度的附加部件。
[0003]控制谐振功率转换器中的功率密度的先前尝试包括使用磁放大器来放大电信号。磁放大器的电感可以通过向控制绕组施加电流来动态调整。然而,使用磁放大器是不利的,因为在控制绕组上感应出高电压,并且需要大体积高电压隔离。因此,高感应电压导致电路中出现噪声并降低功率转换器的功率密度。

技术实现思路

[0004]根据本申请的谐振功率转换器包括使用可变磁阻磁芯元件(VRCE)来改变功率转换器的磁性部件的磁特性。与饱和磁性部件的整个磁芯的磁放大器相比,VRCE包括至少一个控制绕组,该控制绕组局部饱和VRCE的可饱和磁芯的一部分,以改变VRCE的磁阻。控制绕组被定向在可饱和磁芯内,使得控制绕组相对于主磁芯的功率绕组被隔离。该定向防止来自功率绕组的磁通穿过控制绕组,并且消除了控制绕组上的感应电压。因此,与使用需要大体积高电压隔离的磁放大器相比,谐振转换器的整体尺寸减小了。
[0005]另一个优点是,与使用磁放大器相比,VRCE或多个VRCE可以布置在磁芯的不同部分中,以更精确地控制磁部件的磁特性。因此,与使用不能同时实现所有这些优点的磁放大器相比,具有带VRCE的磁部件的谐振功率转换器能够同时实现高功率密度、电压调节和频率同步。
[0006]根据本专利技术的一个方面,磁性部件包括主磁芯、耦合到主磁芯的功率绕组、以及布置在主磁芯的磁通路径中的可变磁阻磁芯元件。
[0007]根据本专利技术的一个方面,磁性部件包括主磁芯、耦合到主磁芯的功率绕组以及布置在主磁芯的磁通路径中的可变磁阻磁芯元件,该可变磁阻磁芯元件包括可饱和磁芯和耦合到可饱和磁芯的控制绕组,控制绕组相对于功率绕组被隔离并且被配置为选择性地饱和可饱和磁芯的一部分。
[0008]根据本概述任何段落的实施例,控制绕组包括至少一匝。
[0009]根据本概述任何段落的实施例,当电流施加到控制绕组时,可变磁阻磁芯元件限定了人造气隙。
[0010]根据本概述任何段落的实施例,在主磁芯和至少一个可变磁阻磁芯元件之间限定了气隙。
[0011]根据本概述任何段落的实施例,功率绕组包括耦合到主磁芯的第一部分的初级功率绕组和耦合到主磁芯的第二部分的次级功率绕组。
[0012]根据本概述任何段落的实施例,可变磁阻磁芯元件包括耦合在第一部分和第二部分之间的第一可变磁阻磁芯和耦合到第二部分的第二可变磁阻磁芯。
[0013]根据本概述任何段落的实施例,控制绕组被配置成接收DC电压。
[0014]根据本概述任何段落的实施例,控制绕组被配置成接收AC电压。
[0015]根据本概述任何段落的实施例,可变磁阻磁芯元件包括一个以上的控制绕组。
[0016]根据本概述任何段落的实施例,多个可变磁阻磁芯元件被布置在主磁芯周围的不同位置。
[0017]根据本专利技术的另一方面,谐振功率转换器包括具有主磁芯和耦合到主磁芯的功率绕组的磁性部件,以及布置在主磁芯的磁通路径中并包括可饱和磁芯和耦合到可饱和磁芯的控制绕组的可变磁阻磁芯元件,其中控制绕组相对于功率绕组被隔离并被配置为选择性地饱和可饱和磁芯的一部分。
[0018]根据本概述任何段落的实施例,控制绕组包括至少一匝。
[0019]根据本概述任何段落的实施例,当电流施加到控制绕组时,可变磁阻磁芯元件限定了人造气隙。
[0020]根据本概述任何段落的实施例,在主磁芯和至少一个可变磁阻磁芯元件之间限定了气隙。
[0021]根据本概述任何段落的实施例,功率绕组包括耦合到主磁芯的第一部分的初级功率绕组和耦合到主磁芯的第二部分的次级功率绕组。
[0022]根据本概述任何段落的实施例,可变磁阻磁芯元件包括耦合在第一部分和第二部分之间的第一可变磁阻磁芯和耦合到第二部分的第二可变磁阻磁芯。
[0023]根据本概述任何段落的实施例,控制绕组被配置成接收DC或AC电压。
[0024]根据本专利技术的又一方面,一种改变具有主磁芯和耦合到主磁芯的功率绕组的磁性部件的磁特性的方法包括:在主磁芯的磁通路径中布置可变磁阻磁芯元件,将可变磁阻磁芯元件的控制绕组与功率绕组隔离,以及使用控制绕组局部饱和可变磁阻芯元件的可饱和磁芯的部分。
[0025]根据本概述任何段落的实施例,该方法包括通过向控制绕组施加电压以在可变磁阻磁芯元件中形成至少一个人造气隙来增加可变磁阻磁芯元件的磁阻。
[0026]根据本概述任何段落的实施例,该方法包括使用主磁芯中的气隙将磁通从控制绕组限制到可变磁阻磁芯元件。
[0027]为了实现前述和相关的目的,本专利技术包括在下文中充分描述并在权利要求中特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了本专利技术的某些说明性实施例。然而,这些实施例仅指示了可以采用本专利技术原理的各种方式中的几种。当结合附图考虑时,本专利技术的其他目的、优点和新颖特征将从本专利技术的以下详细描述中变得显而易见。
附图说明
[0028]不一定按比例绘制的附图示出了本专利技术的各个方面。
[0029]图1示出了包括可变磁阻磁芯元件(VRCE)的磁性部件。
[0030]图2示出了图1的VRCE的前透视图。
[0031]图3示出了图2的VRCE的前视图。
[0032]图4示出了图2的VRCE的侧视图。
[0033]图5是示出了图1的VRCE的磁通和施加到VRCE的控制绕组的控制电流之间的关系的曲线图。
[0034]图6是示出图1的VRCE的磁导率和控制电流之间的关系的曲线图。
[0035]图7是示出图1的VRCE的磁阻和控制电流之间的关系的曲线图。
[0036]图8示出了图1的VRCE的有限元模拟。
[0037]图9示出了当仅激励VRCE的控制绕组时,图1的磁性部件的VRCE和主磁芯中的磁通线。
[0038]图10示出了当仅激励磁性部件的功率绕组时,图1的磁性部件的VRCE和主磁芯中的磁通线。
[0039]图11是示出当图1的主磁芯具有零间隙或0.1毫米间隙时电感和控制电流之间的关系的曲线图。
[0040]图12是示出当图1的主磁芯具有零间隙或0.1毫米间隙时电感变化和控制电流之间的关系的曲线图。
[0041]图13示出了图1的磁性部件的磁路。
[0042]图14示出了图1的磁性部件的电路。
[0043]图15示出了具有初级和次级功率绕组以及耦合在绕组之间的单个VRCE的另一示例性磁性部件。
[0044]图16示出了图15的磁性部件的磁路。本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种磁性部件,包括:主磁芯;功率绕组,其耦合到所述主磁芯;和可变磁阻磁芯元件,其布置在所述主磁芯的磁通路径中,并且包括可饱和磁芯和耦合到所述可饱和磁芯的控制绕组,其中所述控制绕组相对于所述功率绕组隔离,并且被配置为选择性地使所述可饱和磁芯的一部分饱和。2.根据权利要求1所述的磁性部件,其中,所述控制绕组包括至少一匝。3.根据前述权利要求中任一项所述的磁性部件,其中,当电流施加到所述控制绕组时,所述可变磁阻磁芯元件限定了人造气隙。4.根据前述权利要求中任一项所述的磁性部件,还包括限定在所述主磁芯和至少一个可变磁阻磁芯元件之间的气隙。5.根据前述权利要求中任一项所述的磁性部件,其中,所述功率绕组包括耦合到所述主磁芯的第一部分的初级功率绕组和耦合到所述主磁芯的第二部分的次级功率绕组。6.根据权利要求5所述的磁性部件,其中,所述可变磁阻磁芯元件包括耦合在所述第一部分和所述第二部分之间的第一可变磁阻磁芯和耦合到所述第二部分的第二可变磁阻磁芯。7.根据前述权利要求中任一项所述的磁性部件,其中,所述控制绕组被配置成接收DC电压。8.根据权利要求1

6中任一项所述的磁性部件,其中,所述控制绕组被配置成接收AC电压。9.根据前述权利要求中任一项所述的磁性部件,其中,所述可变磁阻磁芯元件包括一个以上的控制绕组。10.根据前述权利要求中任一项所述的磁性部件,还包括多个可变磁阻磁芯元件,所述可变磁阻磁芯元件布置在所述主磁芯周围的不同位置。11.一种谐振功率转换器,包括:磁性部件,具有主磁芯和耦合到所述主磁芯的功率绕组;和可变磁阻磁芯元件,其布置在所述主磁芯的磁通路径中,并且包括可饱和磁芯和耦合到所述可饱和磁芯的控制绕组,其中所述控...

【专利技术属性】
技术研发人员:B
申请(专利权)人:雷神公司
类型:发明
国别省市:

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