一種電感器，包括：長(zhǎng)的磁芯；被纏繞在所述芯周?chē)木€(xiàn)圈；以及隔離部件，其將所述線(xiàn)圈從所述芯分隔開(kāi)，以在所述線(xiàn)圈和所述芯之間提供冷卻劑通道。所述冷卻劑通道可以包括空氣通道，所述空氣通道基本上平行于所述芯的軸延伸、并且具有分別鄰近所述芯的第一端和第二端的第一開(kāi)口和第二開(kāi)口。所述線(xiàn)圈可以包括單獨(dú)絕緣的導(dǎo)線(xiàn)的捻束。可以將所述導(dǎo)線(xiàn)容納在耐通量的室中，即導(dǎo)電鋁結(jié)構(gòu)，其承受渦流而具有相對(duì)可接受的電阻損耗。（*該技術(shù)在2024年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及電磁裝置，尤其涉及電感器。
技術(shù)介紹
高功率變換器的應(yīng)用，例如基于PWM不間斷電源(UPS)，可能需要低電感/高電流電感器用于功率變換電路，例如整流器和逆變器。在這樣的應(yīng)用中，可能希望保持達(dá)到3倍均方根額定電流的有效電感。工作電流可能既包括50/60Hz的功率分量又包括高頻脈動(dòng)電流。常規(guī)的電感器設(shè)計(jì)包括閉合的磁通路和有隙的(分開(kāi)并散布的)芯設(shè)計(jì)。環(huán)形設(shè)計(jì)可能需要復(fù)雜的繞組設(shè)計(jì)，并且芯熱可能會(huì)殘留在這種復(fù)雜的繞組中。繞組熱還可能會(huì)增加芯的溫度，而在這種設(shè)計(jì)中難以保持內(nèi)繞組冷卻。有隙的EE/EI或UU/UI設(shè)計(jì)通常包括具有大空隙的大芯體。冷卻的困難常常驅(qū)使使用鐵氧體芯，由于更大的芯體積，這可能會(huì)導(dǎo)致成本昂貴。還可以使用開(kāi)放的磁通路(例如，空芯)。簡(jiǎn)單的空芯設(shè)計(jì)可能會(huì)占用大的體積以達(dá)到需要的電感，從而可導(dǎo)致高的線(xiàn)圈電阻和損耗。多層可擴(kuò)大表面趨膚和鄰近效應(yīng)損耗，并且可阻礙內(nèi)層的冷卻。損耗通常超出可接受的水平，并且返回的磁通路(通過(guò)周?chē)諝?可能會(huì)不利地影響附近的物品。逃逸的輻射場(chǎng)可能會(huì)提高EMI水平，而相鄰的敏感電子電路可能又會(huì)不利地響應(yīng)該EMI。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一些實(shí)施例，一種電感器，包括長(zhǎng)的磁芯。將線(xiàn)圈纏繞在所述芯周?chē)８綦x部件將所述線(xiàn)圈從所述芯分隔開(kāi)，以在所述線(xiàn)圈和所述芯之間提供冷卻劑通道。例如，所述冷卻劑通道可以包括空氣通道，所述空氣通道基本上平行于所述芯的軸延伸、并且具有分別鄰近所述芯的第一端和第二端的第一開(kāi)口和第二開(kāi)口。所述線(xiàn)圈可以包括單獨(dú)絕緣的導(dǎo)線(xiàn)的捻束，其可以減少表面趨膚和/或鄰近效應(yīng)損耗。可以將所述導(dǎo)線(xiàn)容納在耐通量(flux-tolerant)的室中，即導(dǎo)電鋁結(jié)構(gòu)，其承受渦流而具有相對(duì)可接受的電阻損耗。在本專(zhuān)利技術(shù)的一些實(shí)施例中，所述隔離部件包括線(xiàn)圈架，所述線(xiàn)圈架支撐其內(nèi)的磁芯；并且，所述線(xiàn)圈包括被纏繞在所述線(xiàn)圈架周?chē)木€(xiàn)圈，使得所述線(xiàn)圈架將所述線(xiàn)圈從所述磁芯分隔開(kāi)，以提供所述冷卻劑通道。所述線(xiàn)圈架可包括第一互鎖架和第二互鎖架，所述第一互鎖架和第二互鎖架被構(gòu)成為支撐二者之間的的所述磁芯。例如，所述磁芯可包括磁性材料(例如鐵氧體和/或粉狀鐵)的矩形棒，其中，所述第一架和第二架被構(gòu)成為與磁性材料的矩形棒的各個(gè)側(cè)面接合，并且將所述線(xiàn)圈繞所述第一架和所述第二架纏繞。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的另一些實(shí)施例，一種電感器包括長(zhǎng)的磁芯；線(xiàn)圈架，所述線(xiàn)圈架保持其內(nèi)的磁芯；以及線(xiàn)圈，所述線(xiàn)圈包括被纏繞在所述線(xiàn)圈架周?chē)亩嗳?dǎo)線(xiàn)。所述線(xiàn)圈架定位所述線(xiàn)圈的導(dǎo)線(xiàn)，使得在所述線(xiàn)圈和所述芯之間提供冷卻劑通道。所述冷卻劑通道可包括空氣通道，所述空氣通道基本上平行于所述芯的軸延伸、并且具有分別鄰近所述芯的第一端和第二端的第一開(kāi)口和第二開(kāi)口。在本專(zhuān)利技術(shù)的另一些實(shí)施例中，一種電感器包括長(zhǎng)的磁性材料棒；線(xiàn)圈架，所述線(xiàn)圈架被構(gòu)成為保持其內(nèi)的磁性材料棒；以及線(xiàn)圈，所述線(xiàn)圈包括單獨(dú)絕緣的導(dǎo)線(xiàn)捻束，其被以多圈纏繞在所述線(xiàn)圈架周?chē)Ｋ鼍€(xiàn)圈架定位所述線(xiàn)圈的導(dǎo)線(xiàn)，使得在所述磁性材料棒和所述線(xiàn)圈之間提供冷卻劑通道。所述冷卻劑通道可包括空氣通道，所述空氣通道基本上平行于所述磁性材料棒的軸延伸、并且具有分別鄰近所述磁性材料棒的第一端和第二端的第一開(kāi)口和第二開(kāi)口。本專(zhuān)利技術(shù)的一些實(shí)施例的可能優(yōu)點(diǎn)包括降低的芯成本和更低的繞組成本和/或損耗。在芯和線(xiàn)圈之間提供冷卻劑通道可提供更好的冷卻，并可減少芯和線(xiàn)圈之間的熱耦合。使用導(dǎo)線(xiàn)的捻束可減少趨膚和鄰近效應(yīng)損耗。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一些實(shí)施例的電感器可以被最佳地配對(duì)，以減少遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度并提高凈電感量。附圖說(shuō)明圖1示出根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一些實(shí)施例的電感器；圖2示出可與圖1所示的電感器一起使用的導(dǎo)線(xiàn)捻束；圖3-5分別是根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的另一些實(shí)施例的電感器的透視圖、端視圖和分解圖；圖6是示出根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)另一些實(shí)施例的安裝在置于UPS功率變換器模塊中的耐通量室中的電感器的透視圖；圖7和圖8示出了根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一些實(shí)施例的電感器的示例性模擬磁通量分布。具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參考附圖來(lái)描述本專(zhuān)利技術(shù)的具體示例性的實(shí)施例。然而，本專(zhuān)利技術(shù)可以以多種不同的形式實(shí)施，并且不應(yīng)認(rèn)為受限于本文所闡述的實(shí)施例；而是，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，提供這些實(shí)施例，使得本公開(kāi)的內(nèi)容是完整的、徹底的，并且全面地表達(dá)本專(zhuān)利技術(shù)的范圍。在附圖中，相同的標(biāo)號(hào)表示相同的元件。應(yīng)該明白，當(dāng)一元件被稱(chēng)為“連接”或“耦合”到另一元件時(shí)，該元件可以直接連接或耦合到另一元件，或者可以存在中間元件。在本專(zhuān)利技術(shù)的一些實(shí)施例中，電感器包括磁性材料芯，所述磁性材料例如鐵氧體或粉狀鐵。以螺線(xiàn)管結(jié)構(gòu)將線(xiàn)圈纏繞在芯上，并且與芯間隔一定的間隙，該間隙足以允許例如空氣的冷卻劑沿芯的長(zhǎng)度循環(huán)。優(yōu)選使用導(dǎo)線(xiàn)束纏繞該線(xiàn)圈，所述導(dǎo)線(xiàn)束包括被捻在一起成螺旋形繩的單獨(dú)絕緣的股線(xiàn)，即沒(méi)有在常規(guī)的Litz線(xiàn)中存在的復(fù)合捻線(xiàn)。線(xiàn)圈優(yōu)選限于一層或兩層，使得每層線(xiàn)圈可直接暴露于冷卻劑。可以將導(dǎo)線(xiàn)容納在耐通量室中，例如可減少由于電感器產(chǎn)生的渦流而引起的歐姆放熱的導(dǎo)電鋁外殼。圖1示出根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一些實(shí)施例的電感器100。電感器包括由磁性材料構(gòu)成的長(zhǎng)芯110，該芯110周?chē)p繞有線(xiàn)圈120。通過(guò)一個(gè)或多個(gè)隔離部件130將線(xiàn)圈120從芯110隔開(kāi)，從而限定芯110和線(xiàn)圈120之間的冷卻劑通道140。在該圖示的實(shí)施例中，冷卻劑通道140基本上平行于芯的縱軸105，并且具有第一開(kāi)口140a和第二開(kāi)口140b，所述的第一開(kāi)口140a和第二開(kāi)口140b分別靠近芯110的第一端110a和第二端110b。除了其它的以外，這種結(jié)構(gòu)可提供對(duì)芯110和線(xiàn)圈120的有效冷卻。如圖2所示，可使用單獨(dú)絕緣的導(dǎo)線(xiàn)122的捻束來(lái)纏繞線(xiàn)圈120。這種導(dǎo)線(xiàn)122可按例如簡(jiǎn)單的螺旋方式捻在一起。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的各種實(shí)施例，芯、線(xiàn)圈和隔離部件結(jié)構(gòu)每個(gè)都可采用各種不同的物理結(jié)構(gòu)。例如，導(dǎo)線(xiàn)可具有圓柱形、矩形、橢圓體形或其它形式的芯。隔離部件可具有不同于圖1所示的棒形的多種其它不同形狀中的任何形狀。例如，如圖3-5所示，隔離部件可包括線(xiàn)圈架結(jié)構(gòu)，該線(xiàn)圈架結(jié)構(gòu)保持磁芯，并提供這樣的框架，所述框架在其上可以使線(xiàn)圈與芯隔開(kāi)地支撐所述線(xiàn)圈，以提供沿圖1所示的線(xiàn)的冷卻劑通道。這種線(xiàn)圈架結(jié)構(gòu)還可有利于安裝。圖3-5示出根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的另一些實(shí)施例的電感器300。電感器300包括由磁性材料(例如，鐵氧體、粉狀鐵等)以矩形棒310的形式構(gòu)成的芯，在該芯周?chē)p繞有線(xiàn)圈320，該線(xiàn)圈320包括串聯(lián)的第一重疊線(xiàn)圈320a和第二重疊線(xiàn)圈320b。線(xiàn)圈320由線(xiàn)圈架330支撐，該線(xiàn)圈架包括互鎖的第一塑料架330a和第二塑料架330b，其被構(gòu)成為分別與棒310的第一側(cè)和第二側(cè)接合，使得將棒310保持在線(xiàn)圈架330中。線(xiàn)圈架330使線(xiàn)圈320與棒310隔開(kāi)，從而在棒310和線(xiàn)圈320的側(cè)面之間提供冷卻劑(例如，空氣)通道340。參考圖5中的分解圖，線(xiàn)圈320的層320a、320b被絕緣套筒350分隔開(kāi)，并且棒310由第一部件310a和第二部件310b形成。所述架330a、330b中的每個(gè)都包括由肋334限定的接收部分332，所述肋334被構(gòu)成為接合棒310的邊緣。所述架330a、330b還包括安裝腳336，以提供對(duì)電感器300的安裝，所述安裝腳被構(gòu)成為接合片狀金屬板或類(lèi)似表面中的狹縫。在具有圖3-5所示的結(jié)構(gòu)的示例本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種電感器，包括：長(zhǎng)的磁芯；被纏繞在所述芯周?chē)木€(xiàn)圈；以及隔離部件，其將所述線(xiàn)圈從所述芯分隔開(kāi)，以在所述線(xiàn)圈和所述芯之間提供冷卻劑通道。
【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】US 2003-6-26 60/482,806;US 2004-5-14 10/846,2441.一種電感器，包括長(zhǎng)的磁芯；被纏繞在所述芯周?chē)木€(xiàn)圈；以及隔離部件，其將所述線(xiàn)圈從所述芯分隔開(kāi)，以在所述線(xiàn)圈和所述芯之間提供冷卻劑通道。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感器，其中所述冷卻劑通道包括空氣通道，所述空氣通道基本上平行于所述芯的軸延伸、并且具有分別鄰近所述芯的第一端和第二端的第一開(kāi)口和第二開(kāi)口。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感器其中所述隔離部件包括線(xiàn)圈架，所述線(xiàn)圈架支撐其內(nèi)的所述磁芯；以及其中所述線(xiàn)圈包括被纏繞在所述線(xiàn)圈架周?chē)木€(xiàn)圈，使得所述線(xiàn)圈架將所述線(xiàn)圈從所述磁芯分隔開(kāi)，以提供所述冷卻劑通道。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電感器，其中所述線(xiàn)圈架包括第一互鎖架和第二互鎖架，所述第一互鎖架和第二互鎖架被構(gòu)成為支撐其之間的所述磁芯。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電感器，其中所述磁芯包括磁性材料的矩形棒，其中所述第一架和第二架被構(gòu)成為與所述磁性材料的矩形棒的各個(gè)側(cè)面接合，并且其中所述線(xiàn)圈被纏繞在所述第一架和所述第二架周?chē)?.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電感器，其中所述線(xiàn)圈在所述線(xiàn)圈架上僅包括一層或兩層線(xiàn)圈。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電感器，其中所述線(xiàn)圈包括第一線(xiàn)圈，其被纏繞在所述線(xiàn)圈架周?chē)灰约暗诙€(xiàn)圈，其被纏繞在所述第一線(xiàn)圈周?chē)⑶遗c所述第一線(xiàn)圈串聯(lián)地電耦合。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電感器，還包括被置于所述第一線(xiàn)圈和所述第二線(xiàn)圈之間的絕緣套筒。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電感器，其中所述第一線(xiàn)圈與所述冷卻劑通道直接相鄰。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感器，其中所述線(xiàn)圈包括一束單獨(dú)絕緣的導(dǎo)線(xiàn)，所述導(dǎo)線(xiàn)被捻成基本螺旋形的形式。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感器，其中所述線(xiàn)圈包括僅一層或兩層線(xiàn)圈。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感器，其中所述線(xiàn)圈包括第一線(xiàn)圈，其最靠近所述磁芯；以及第二線(xiàn)圈，其被纏繞在所述第一線(xiàn)圈周?chē)⑶遗c所述第一線(xiàn)...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：GW小奧頓，LW曾，LV萊納姆，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：伊頓動(dòng)力品質(zhì)公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：US[美國(guó)]
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