【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电器装置，具体而言，涉及一种适用于航空多有源桥的多端口变压器。
技术介绍
1、多负载的新能源电驱系统、电推系统或充电系统中，通常将多个新能源储能元件通过独立的二端口dc/dc变换器接到直流母线上以直流的形式输出向负载供电。这种结构采用多个独立两端口dc/dc变换器组合，在每一个负载支路上分别进行电压或电流。优点是使用的二端口变换器结构简单，理论和实际应用技术成熟；缺点是变换器数量需要大于等于负载数量，导致系统功率密度低且体积重量大，成本较高，并且存在多级功率变换，效率较低、系统整体可靠性不高，而航空电系统一般的设计目标就是尽可能高的功率密度，体积要尽量小。
2、多端口变换器能很好的将多个独立变换器集成在一起，并且不需要直流母线来分别连接负载，可以大大的提高功率密度。现有的多端口变换器多为非平面结构，并且所有端口为完全对称设计，漏电感值尽量趋小，通过在对应端口串联外接电感来实现对不同电压等级的负载的对应。这些串联电感和传统变压器磁芯都会使系统的体积增大，功率密度降低。
技术实现思路
1、本专利技术解决的问题是：提供一种适用于航空多有源桥的多端口变压器，它可以配合最多四端口的多有源桥dc/dc变换器使用，该变压器可独立调节漏电感，能够将端口电感直接调节到对应端口指定的输入/输出电压需求标准而无需外接串联电感，同时，变压器整体体积大大缩小，且功率密度升高。
2、为解决上述问题，本专利技术提供一种适用于航空多有源桥的多端口变压器，包括磁芯结构和绕组结构
3、磁芯结构包括中柱、呈十字形结构的第一延伸柱、呈十字形结构的第二延伸柱以及四根侧柱；中柱的上下两端分别与第一延伸柱的中部以及第二延伸柱的中部固定连接；第一延伸柱的四个延伸端与第二延伸柱的四个延伸端在竖直方向上一一对应且两个对应的延伸端之间均固定连接有一侧柱以供形成四个闭合磁路；
4、绕组结构包括绕设在中柱上的至少两个第一绕组以及至少绕设在两根侧柱上用于作为接线端口的两个第二绕组。
5、本专利技术的有益效果为，四根侧柱上可以最多绕设四个用于作为接线端口的第二绕组从而实现四端口；四根侧柱相当于在中柱磁路基础上又提供了并联分路，这样可以把外接电感集成在变压器结构本身上，无需串联外接电感，且该结构很方便调节第一绕组和第二绕组之间的电感耦合系数，使得变压器漏电感变大，便于变压器集成电感，比如通过改变第一延伸柱和第二延伸柱四个方向的延伸长度、侧柱的长度以及第一绕组和第二绕组的匝数比例对电感耦合系数进行灵活调节，该结构的变压器使得整体体积大大缩小，功率密度升高。
6、进一步地，中柱的两端的端面呈四边形；中柱竖直方向的中部开设有沿横向延伸的气隙，气隙通过第一绕组每匝之间的间隙露出设置；中柱上还开设有贯穿竖直方向两端的四个条形贯穿孔，四个条形贯穿孔的长度方向均沿端面的对角线设置，且四个条形贯穿孔呈周向均匀分布。
7、上述设置的气隙和条形贯穿孔，可以便于灵活调整气隙以及条形贯穿孔的尺寸再进一步调节电感耦合系数，当四个条形贯穿孔分别与中柱横截面的两条对角线重合时，可以均衡第一延伸柱和第二延伸柱四个方向的磁阻，且能使得磁阻更小。
8、进一步地，四个条形贯穿孔互相连通形成x字形结构。
9、上述设置的四个条形贯穿孔互相连通时，可以进一步提供更大的电感耦合系数，且对漏电感的影响较小。
10、进一步地，每个条形贯穿孔均包括沿长度方向延伸的第一部和第二部，第一部位于第二部远离中柱中心线的一侧，第一部的宽度大于第二部的宽度。
11、上述设置使得第一延伸柱和第二延伸柱四个方向的磁阻能够产生显著的变化，进一步提供更大的电感耦合系数。
12、进一步地，第一绕组的匝数大于任意一个第二绕组的匝数。
13、上述设置，由于中柱是磁芯结构的主要部分，对电感耦合系数影响最大，所以第一绕组需要更多的匝数，通过磁路并联的方式使得磁通的主要部分分配在磁阻更小的中柱上，剩余的磁通分配在各第二绕组上。
14、进一步地，第二绕组为四个，每个第二绕组均分别绕设在四根侧柱上。
15、上述设置使得变压器可以完全配合四端口的多有源桥dc/dc变换器使用。
16、进一步地，每个第二绕组均绕设在对应的侧柱竖直方向的中部位置。
17、上述设置使得第二绕组与对应的侧柱之间形成几何对称。
18、进一步地，四根侧柱的横截面积均相等。
19、上述设置使得四根侧柱磁通平衡，也使得变压器有效地控制电流和电压。
20、进一步地，中柱的横截面积为四根侧柱的横截面积之和。
21、上述设置进一步使得磁通平衡，使得变压器有效地控制电流和电压。
22、进一步地，绕组结构均采用t1铜材料制成；磁芯结构由高频铁氧体材料制成。
23、上述设置的t1铜具有优良的导电，导热，耐腐蚀和加工性能，高频铁氧体可以实现大功率传输。
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1.一种适用于航空电系统多有源桥的多端口变压器，包括磁芯结构和绕组结构，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的一种适用于航空电系统多有源桥的多端口变压器，其特征在于，所述中柱(1)的两端的端面呈四边形；所述中柱(1)竖直方向的中部开设有沿横向延伸的气隙(12)，所述气隙(12)通过所述第一绕组(11)每匝之间的间隙露出设置；所述中柱(1)上还开设有贯穿竖直方向两端的四个条形贯穿孔(13)，所述四个条形贯穿孔(13)的长度方向均沿所述端面的对角线设置，且四个条形贯穿孔(13)呈周向均匀分布。
3.根据权利要求2所述的一种适用于航空电系统多有源桥的多端口变压器，其特征在于，四个所述条形贯穿孔(13)互相连通形成X字形结构。
4.根据权利要求3所述的一种适用于航空电系统多有源桥的多端口变压器，其特征在于，每个所述条形贯穿孔(13)均包括沿长度方向延伸的第一部(131)和第二部(132)，所述第一部(131)位于所述第二部(132)远离所述中柱(1)中心线的一侧，所述第一部(131)的宽度大于所述第二部(132)的宽度。
5.根据权利要求1
6.根据权利要求5所述的一种适用于航空电系统多有源桥的多端口变压器，其特征在于，所述第一绕组(11)和所述第二绕组(41)均为四个，每个所述第二绕组(41)均分别绕设在四根所述侧柱(4)上。
7.根据权利要求6所述的一种适用于航空电系统多有源桥的多端口变压器，其特征在于，每个所述第二绕组(41)均绕设在对应的所述侧柱(4)竖直方向的中部位置。
8.根据权利要求6或7所述的一种适用于航空电系统多有源桥的多端口变压器，其特征在于，四根所述侧柱(4)的横截面积均相等。
9.根据权利要求8所述的一种适用于航空电系统多有源桥的多端口变压器，其特征在于，所述中柱(1)的横截面积为四根所述侧柱(4)的横截面积之和。
10.根据权利要求1、2、3、4、6、7或9所述的一种适用于航空电系统多有源桥的多端口变压器，其特征在于，所述绕组结构均采用T1铜材料制成；所述磁芯结构由高频铁氧体材料制成。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于航空电系统多有源桥的多端口变压器，包括磁芯结构和绕组结构，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的一种适用于航空电系统多有源桥的多端口变压器，其特征在于，所述中柱(1)的两端的端面呈四边形；所述中柱(1)竖直方向的中部开设有沿横向延伸的气隙(12)，所述气隙(12)通过所述第一绕组(11)每匝之间的间隙露出设置；所述中柱(1)上还开设有贯穿竖直方向两端的四个条形贯穿孔(13)，所述四个条形贯穿孔(13)的长度方向均沿所述端面的对角线设置，且四个条形贯穿孔(13)呈周向均匀分布。
3.根据权利要求2所述的一种适用于航空电系统多有源桥的多端口变压器，其特征在于，四个所述条形贯穿孔(13)互相连通形成x字形结构。
4.根据权利要求3所述的一种适用于航空电系统多有源桥的多端口变压器，其特征在于，每个所述条形贯穿孔(13)均包括沿长度方向延伸的第一部(131)和第二部(132)，所述第一部(131)位于所述第二部(132)远离所述中柱(1)中心线的一侧，所述第一部(131)的宽度大于所述第二部(132)的宽度。
5.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡逸聪，顾春阳，李静，张何，
申请(专利权)人：宁波诺丁汉大学，
类型：发明
国别省市：
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