[发明专利]优化的绞合线

说明书

技术领域

本发明涉及一种绞合线，更具体地说，涉及一种优化的绞合线。

背景技术

许多电子元件，例如整流器使用电线或电缆将电压和/或电流从电路中的一点传送到另一点。通常，这些电线由导电材料(例如铜)构成，该导电材料对电流具有一定的电阻，其能导致在电子元件中产生功率损耗(有时被称作“铜耗”)。因此，希望减小导体功率损耗以提供更加高效的元件。

通常，DC(0赫兹)时导体的电阻取决于它的横截面积。横截面积较大的导体具有比横截面积较小的导体更低的电阻。对于AC电流，已知的“集肤效应”现象使得电阻基本上随着电流频率的增加而增大。

集肤效应是AC电流在导体内部自我分配的一种趋势，从而使得导体表面附近的电流密度(即每单位横截面积上的电流)比中心部分的电流密度大的多。换句话说，电流倾向于在导体的“表面”流动。集肤效应是由于AC电流形成的涡流电流引起的。电流密度随着自表面的深度的衰减通常以距离导体表面的距离来量化，在此基础上电流密度衰减至其表面处值的l/e(或约37％)。该量度通常被称作“集肤深度”。

对于低频而言，集肤效应是可以忽略的。当AC电流的频率高的足以使集肤深度比导体的直径小时，集肤效应使得大多数导通发生在导体的表面。当频率足够高时，大导体的内部不再传输任何电流。例如在60Hz时，铜导线的集肤深度约为0.3英寸(8mm)。在60kHz时，铜的集肤深度约为0.01英寸(0.254mm)。在6MHz时，集肤深度约为0.001英寸(25.4μm)。可以理解是的，大于几个集肤深度的导体在它们的内轴附近基本不传导电流，从而使得材料无法有效利用。

当电流频率相当高时，如几千赫兹、几兆赫兹或更大，可以使用一种被称作束线或绞合线(来自德国钢绞线，编织线)的电缆来减轻集肤效应。图1所示为绞合线10的横截面图。绞合线10包括许多股按图案(例如扭绞、编织或类似)编织在一起的绝缘线15，因此整个磁场在所有股上基本相等，并且总电流在他们之间均匀分配。此外，对于特殊应用而言，可将单股半径选择为小于集肤深度，这样单股线就不再有集肤效应损耗。单股线通常包括外部绝缘层16以彼此之间电绝缘，从而使得一束中的各股在一起时不会短路。此外，整束股线15可包括一外部绝缘层25。

绞合线可以应用在高频变压器的线圈中，以通过减轻集肤效应和被称作“邻近效应”的另一现象来提高它们的效率，其中该邻近效应是由多个导体之间磁场的相互作而产生的。可以选择绞合线的编织方式或扭绞方式，从而使得单根电线之间在电缆的外侧保持短的间距，以及在电缆的内侧保持短的间距，这可以使绞合线的内部有助于提高电缆的传导率。

不理想地是，标准的绞合线会减小有效的铜面积(相对于固体导线)，因为每个较小股电线的绝缘会消耗绞合线净截面面积的一大部分。此外，彼此相邻的尺寸相等的圆股线的封装使得相对很大比例的横截面积被空气间隔占据。因此，与具有相同横截面积的标准电线相比较，标准绞合线在该电线的横截面积上会产生相对较小的铜耗。

发明内容

通过与系统、工具以及方法相结合，来对本发明的以下实施例及其方面进行描述和说明，这些系统、工具以及方法只是示例和说明而已，并不是对范围的限制。在不同的实施例中，已经减小或消除了上面提到的一个或多个问题，并且其它的实施例旨在进行其它的改进。

根据第一个方面，提供一种可有效传输具有多个频率分量的电流的传导电缆。该传导电缆包括多根股线，每股包括一内导体和一外部绝缘层，其中多股导线中的至少一股具有与多股导线的其它股不同的横截面积。

根据第二个方面，披露了一种提供传导电缆的方法。该方法包括提供第一组包括内部导体和外部绝缘层的一股或多股导线，该内部导体具有第一横截面积，以及提供第二组包括内部导体和外部绝缘层的一股或多股导线，该内部导体具有不同于第一横截面积的第二横截面积。该方法还包括将第一组股线和第二组股线的端部耦接在一起以形成传导电缆。此外，第一和第二横截面积的尺寸可以有效地传输具有多个频率分量的电流。

根据第三个方面，提供磁性元件。该磁性元件包括芯，以及围绕该芯的至少一部分缠绕的传导电缆。该传导电缆包括多根股线，每股包括内导体和外部绝缘层，其中该多股中的至少一股具有不同于该多股中其它股的横截面积。

除了上面描述的示例方面和实施例以外，还可参考附图和分析以下描述来清楚地获知其它的方面和实施例。

附图说明

图1示出了现有技术中绞合线的横截视图；

图2示出了包括电感器的PFC升压变换器电路的实例，其中电感器可包括优化绞合线；