直流磁势全抵消电感制造技术

本发明专利技术公开了一种用在直流系统滤波的直流磁势全抵消电感，其显著不同于其他直流电感的特点在于线圈中产生的直流磁势能够被基本抵消，其结构由几个部分组成，包括：线圈，磁芯结构，导磁体，永磁体，固定装置，气隙；该气隙的长度及形状可任意设置，以获得不同的电感特性。永磁体放置于电感结构外侧，与磁芯结构呈斜面接触，通过调节永磁体的初始磁势，使线圈电流的直流分量产生的磁通Φe与永磁体产生的磁通Φm方向相反，达到完全抵消直流磁势的目的。鉴于永磁体易碎，抗机械强度低的弱点，设置固定装置用于保护永磁体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种大电流直流电感器，详细地说，是一种在电感环形磁芯气隙中埋入永磁体的应用于直流网侧滤波的直流磁势全抵消电感。
技术介绍
在直流电网调速领域中，交流驱动器前端的直流传输线中，含有大量的谐波；直流电感作为一种无源滤波元件，可以有效的抑制直流侧传输线中的谐波频谱。由于直流网侧电流中，直流分量占据了很大的比例，当电流较大时，磁芯会出现严重的饱和现象，导致电感量下降，滤波作用很大程度上被削弱。完全饱和时，电感滤波作用完全消失。因此，传统的直流电感通过以下几种方式来抑制磁芯的饱和现象 (1)磁芯结构中开一定数量的气隙，通过调节气隙的截面积及长度来抑制磁环的过饱和，在大电流应用场合，磁芯气隙过大，漏磁现象严重，另外也不利于装配； (2)磁芯采用高饱和磁通材料，例如铁硅铝、高磁通、铁基非晶合金，在直流大电流场合，抑制效果有限； (3)增大磁芯截面积的方法，势必会加大电感的体积与重量，在装配空间及重量严格控制的场合，这种方式略显局限。专利技术专利文件CN10 1354949A公开了一种直流电感器，使用了永磁体并采用磁板结构来调节磁隙，并分流了一部分磁通，随着现有永磁体抗退磁能力的增强，这种加磁板结构的永磁体的装置形式略显复杂，在工程应用中显得笨拙。
技术实现思路
本专利技术针对现有直流电抗器抑制饱和磁通效果不明显，装置复杂的缺点，从直流电感器简单、易制造、适应不同电流水平的角度出发，提出了一种改进结构的直流磁势全抵消电感。为解决以上技术问题，本专利技术提出了以下技术方案一种直流磁势全抵消电感，其包括以下几个部分 线圈用在直流网侧传输线上，线圈可位于磁芯结构的任意位置上； 导磁体用于形成永磁体磁通路径； 磁芯结构磁芯结构中分布一定数量的离散气隙； 永磁体磁芯结构中埋入一定数量的永磁体,配合磁芯结构形成多个离散气隙；永磁体产生的磁势与线圈产生的直流磁势在磁芯结构磁路内方向相反； 固定装置固定装置紧贴在所述永磁体四周，用于保护永磁体抵抗其受到的机械冲击，固定装置位置随永磁体位置的变动而变动。进一步的，所述永磁体设置在所述磁芯结构两侧；所述永磁体与磁芯结构之间呈斜面接触。进一步的，所述磁芯结构气隙处的磁芯切口相对的切面呈上下互相对称的凹槽结构，所述凹槽结构用于放入相对应的永磁体，从而形成若干个气隙。进一步的，所述磁芯结构由U型磁芯与I型磁芯组合而成，所述永磁体放置于I型磁芯的左右两侧，固定装置用于保证I型磁芯与永磁体的相对位置，线圈位于U型磁芯左右磁柱上；所述永磁体与I型磁芯的气隙可调节，以获得不同的电感特性；线圈通电流时所产生的直流磁势在U型磁芯内应遵循相同的时钟方向。进一步的，所述磁芯结构由U型磁芯及I型磁芯组成，I型磁芯与U型磁芯之间分布有气隙；所述永磁体包括第一永磁体、第二永磁体，所述第一永磁体、第二永磁体的N级与S级均位于相邻的两个表面上；所述第一永磁体的N级与S级分别依次与U型磁芯及I型磁芯的内表面紧贴，第二永磁体的N级与S级分别依次与I型磁芯及U型磁芯内表面紧贴。进一步的，所述磁芯结构由E型磁芯及与E型磁芯相配置的I型磁芯组合而成，所述永磁体放置于E型磁芯的左右磁柱与I型磁柱之间，永磁体的放置位置可调节，所述线圈的位置位于E型磁芯中间磁柱或左右磁柱上。进一步的，所述磁芯结构由E型磁芯与I型磁芯组合而成，永磁体放置于I型磁芯的左右两侧，所述线圈包括第一线圈、第二线圈，第一线圈、第二线圈的位置分别依次位于E型磁芯的两个外侧磁柱上。进一步的，所述磁芯结构由E型磁芯与I型磁芯组合而成，永磁体放置于I型磁芯的左右两侧，所述线圈包括第一线圈、第二线圈，第一线圈、第二线圈缠绕在中间的磁芯上。进一步的，所述磁芯结构由两个E型磁芯组成，所述线圈缠绕在两个E型磁芯交接的中间支柱上，两个E型磁芯的中间磁柱表面均带有互相对称的凹槽结构，一定数量的所述永磁体放置于上下磁柱的凹槽内。对比现有技术，本专利技术的技术效果为在具有分布气隙的磁芯结构中埋入一定数量永磁体，使线圈产生的直流磁势与永磁体磁势方向相反，达到基本抵消直流磁势的目的。鉴于永磁材料易破碎，机械强度低的弱点，采用固定装置来保护永磁体。在主要的直流磁势被抵消外，磁环中的磁通主要为由交流谐波产生的磁势所贡献。由剩余交流谐波磁势引起的磁通很小，必然有理由将磁芯截面积减小，绕制线圈的长度减小，相应地，电感的体积与重量下降；应用在直流传输线(正母线或负母线)上，在保证滤波效果的基础之上，具有体积重量小、 绕组尺寸小，抗直流偏置能力强的优点。附图说明图1为本专利技术的第一优选实施例的结构示意 图2为本专利技术的改进的第二实施例的结构示意 图3为本专利技术的改进的第三实施例的结构示意 图4为本专利技术的改进的第四实施例的结构示意 图5为本专利技术的改进的第五实施例的结构示意 图6为本专利技术的改进的第六实施例的结构示意 图7为本专利技术的改进的第七实施例的结构示意 图8为本专利技术的改进的第八实施例的结构示意图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式进一步说明本专利技术。一种直流磁势全抵消电感，包括以下几个部分线圈用在直流网侧传输线上，线圈可位于磁芯结构的任意位置上；导磁体用于形成永磁体磁通路径；磁芯结构磁芯结构中分布一定数量的离散气隙；永磁体磁芯结构中埋入一定数量的永磁体，配合磁芯结构形成多个离散气隙；永磁体产生的磁势与线圈产生的直流磁势在磁芯结构磁路内方向相反；固定装置固定装置紧贴在所述永磁体四周，用于保护永磁体抵抗其受到的机械冲击，固定装置位置随永磁体位置的变动而变动。图1中，磁芯结构2a、2b的材料有多重选择，可以为铁心、硅钢片、铁氧体、磁粉心、非晶合金，或超微晶合金，具体材料选择可以依据应用场合电流大小及材料特性而定，本专利技术两个线圈la、线圈Ib位置灵活，可以位于磁芯结构的任意位置；线圈的数量不定，可在磁芯结构上绕制或者在特定的骨架上绕制后套入磁芯结构中。线圈的材料依应用场合的电流大小不同，可以为铜线或铜箔，铜线或铜箔的层与层之间加绝缘材料保证绝缘强度。永磁体包括永磁体4a、永磁体4b分别位于磁芯机构的两侧，所述永磁体4a、永磁体4b与磁芯结构2a、磁芯结构2b之间呈斜面接触，线圈la、线圈Ib产生的直流磁势与永磁体4a、永磁体4b产生的磁势在磁芯结构磁路内方向相反、大小相当，永磁体4a、永磁体4b安装，更换容易。固定装置5a、固定装置5b要求具有较好的硬度，且为非磁性材料，如使用过程中磁芯的温度较高，固定装置的材料应具有较好的温度稳定性。电感中存在若干个气隙，例如气隙6a、气隙6b，使导磁材料得到更好的利用。如图2所示，一种可调节永磁体的数量及更容易安置永磁体的带凹槽的磁芯结构，磁芯结构22的切口处具有上、下互相对称的凹槽形状，可以根据需要设置凹槽的数量，相应地，气隙25a、气隙25b、气隙25c的数量也相应随之改变。图中所不的永磁体位于磁芯材料的内部，安全系数提升。此外，由于凹槽数量较多，可以控制永磁体的数量来适应各个电流应用场合的工况。图3为本专利技术的改进的第三实施例的结构示意图，磁芯结构由U型磁芯34及I型磁芯35组成，I型磁芯的长度略小于U型磁芯的左右磁柱的距离，在I型磁芯的两侧紧贴U型磁芯放置两个永磁体32a、32b，永磁体的尺寸可根据电流应用场合适当调整，长度可延伸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流磁势全抵消电感，其特征在于：其包括以下几个部分：线圈：用在直流网侧传输线上，线圈可位于磁芯结构的任意位置上；导磁体：用于形成永磁体磁通路径；磁芯结构：磁芯结构中分布一定数量的离散气隙；永磁体：磁芯结构中埋入一定数量的永磁体，配合磁芯结构形成多个离散气隙；永磁体产生的磁势与线圈产生的直流磁势在磁芯结构磁路内方向相反；固定装置：固定装置紧贴在所述永磁体四周，用于保护永磁体抵抗其受到的机械冲击，固定装置位置随永磁体位置的变动而变动。

【技术特征摘要】
1.一种直流磁势全抵消电感，其特征在于其包括以下几个部分 线圈用在直流网侧传输线上，线圈可位于磁芯结构的任意位置上； 导磁体用于形成永磁体磁通路径； 磁芯结构磁芯结构中分布一定数量的离散气隙； 永磁体磁芯结构中埋入一定数量的永磁体,配合磁芯结构形成多个离散气隙；永磁体产生的磁势与线圈产生的直流磁势在磁芯结构磁路内方向相反； 固定装置固定装置紧贴在所述永磁体四周，用于保护永磁体抵抗其受到的机械冲击，固定装置位置随永磁体位置的变动而变动。2.根据权利要求1所述的直流磁势全抵消电感，其特征在于所述永磁体(4a、4b)设置在所述磁芯结构(2a、2b)两侧；所述永磁体(4a、4b)与磁芯结构(2a、2b)之间呈斜面接触。3.根据权利I任一项所述的直流磁势全抵消电感，其特征在于所述磁芯结构(22)气隙处的磁芯切口相对的切面呈上下互相对称的凹槽结构，所述凹槽结构用于放入相对应的永磁体(24a、24b ),从而形成若干个气隙(25a、25b、25c )。4.根据权利I所述的直流磁势全抵消电感，其特征在于所述磁芯结构由U型磁芯(34)与I型磁芯组合而成,所述永磁体放置于I型磁芯的左右两侧，固定装置(36a、36b)用于保证I型磁芯与永磁体的相对位置，线圈(31a、31b)位于U型磁芯左右磁柱上；所述永磁体与I型磁芯的气隙可调节，以获得不同的电感特性；线圈(31a、31b)通电流时所产生的直流磁势在U型磁芯内应遵循相同的时钟方向。5.根据权利I所述的直流磁势全抵消电感，其特征在于所述磁芯结构由U型磁芯(42)及I型磁芯组成，I型磁芯与U型磁芯之间分布有气隙(...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵红林，刘帮，高跃，刘念洲，张新民，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一二研究所，
类型：发明
国别省市：