[发明专利]用于高频率应用的感应器

说明书

技术领域

本发明涉及电感应器，尤其是用于高功率、高频率应用的感应器的领域。

背景技术

感应器被应用于多种应用中。本申请描述了一种尤其适合于高功率、高频率应用(例如采用高频率DC-DC开关模式的功率变换器)的感应器。根据本发明的感应器组件在其它应用(例如变压器)中也是有用的。

WO 02/101909中描述了复杂DC-DC功率变换器的示例。图1是如WO 02/101909中描述的DC-DC功率变换器的最基本元件的通用电路图。该功率变换器适合于在高功率应用(例如电车中的功率变换)中使用。在使用中，使用具有可变传号-空号比率的脉宽调制(PMW)驱动信号，使开关S1和S2从不都被接通而是被驱动成一个断开而另一个接通。可见，对于第一阶，当S2接通时，通过感应器L的电流线性增加，当S1接通时，其线性减少，从而电流波形具有含DC分量的不对称锯齿轮廓。输入和输出之间的电压比率简单地由S2被接通的时间与总周期时间的比率确定。然后通过由感应器L和电容器C2形成的无源电路(其用作为针对谐振以上频率进行动作的低通滤波器)对该锯齿电流信号进行滤波，以给出输出端B能够接受的低的电压波动。有利的是，开关工作于最高的实际频率，以使得滤波部件L和C2的大小和成本最小化。

因此，图1中的感应器L必须操作在高频率(例如100kHz)和高功率(1kW至10kW)。理想地，感应器引入系统的损耗应当最小，并且应当体积小、质量轻并且成本低。

发明内容

现在参照在独立权利要求中定义的本发明中的各个方面。在从属权利要求中阐述有利的特征。

附图说明

图1示出双向下转换器的基本元件。

图2是根据现有技术的典型感应器绕组的截面；

图3示出通过缠绕导体带形成的感应器；

图4示出根据本发明用于形成感应器的铜带；

图5示出图1所示的感应器内的电压和电流波形；

图6示出根据本发明的在感应器中使用的线轴的示例；

图7示出内部线圈容性耦合；

图8示出图4所示的导体带，以及在缠绕之前平坦放置的根据本发明的用于形成感应器的其它元件；

图9示出包括根据本发明的感应器的基本双向下转换器；

图10示出包括有根据本发明的感应器的开关模式转换器的另一示例；其中屏蔽经由电阻接地

图11示出用于制造根据本发明的感应器组件的机器；

图12示出用在根据本发明的感应器组件中的导体带的内端；

图13a-图13c示出用在根据本发明的感应器组件中的线轴；

图14a和图14b示出示例的包括空气隙的芯；

图15a-图15d示出根据本发明的感应器，其中示出的不同端接布置。

图16示出包括外部罩的根据本发明的感应器；

图17示出用在根据本发明的感应器组件中的替换绕组布置；

图18示出在图17所示的绕组中用作导电屏蔽的垫圈；

图19示出用于如图20所示的方形绕组的芯组件；

图20示出具有方形拓扑的替换绕组；

图21示出用于具有方形拓扑的替换绕组的片；

图22示出用于具有方形拓扑的替换绕组的另一种片；

图23示出被弯曲超出45度并被挤压的铜带的变形；

图24示出可以被焊接的图23的弯曲的区域；

图25示出用于形成具有方形截面的带状线圈的片材材料图案；

图26示出用于形成具有三角形截面的带状线圈的片材材料图案；

图27示出用于形成具有五边形截面的带状线圈的片材材料图案；

图28示出具有三角形截面的磁芯；

图29示出具有五边形截面的磁芯；

图30示出在圆柱壳体中的完整线圈组件；

图31示出用于接地屏蔽的直接连接的等效电路；以及

图32示出用于接地屏蔽的电容连接的等效电路。

具体实施方式

图1示出如WO 02/101909中描述的DC-DC转换器的元件的基本通用电路图。如描述的那样，图1所示的电路包括通过高频率、高功率信号的感应器L。对感应器的需求有多种，基本需求是感应器是成本低、体积小和效率高。