[发明专利]使用通量集中器结构的电感器系统

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求2012年12月21日提交的、题为“Inductor Systems Using Flux Concentrator Structures(使用通量集中器结构的电感器系统)”的临时申请序号61,745,245的权益，该临时申请在此通过引用整体并入本文中。

技术领域

本发明的主题涉及电磁装置，更具体地涉及电感器和类似的磁装置。

背景技术

高功率变换器应用如基于PWM的不间断电源(UPS)可能需要用于诸如整流器和逆变器的电力变换电路的低电感/高电流电感器。在这样的应用中，可能希望将有用电感维持在额定电流的3倍。工作电流可包括50/60Hz有功分量和高频纹波电流两者。

常规电感器设计包括闭式通量路径和有隙(分散式和分布式)磁芯设计。环面设计可能需要复杂的绕组设计，并且磁芯热会被截留在这种复杂绕组的内部。绕组热会进一步提高磁芯温度，并且在此类设计中难以保持绕组内层冷却。有隙EE/EI或UU/UI设计通常包括具有大气隙的大磁芯体积。冷却的难度通常迫使铁氧体磁芯的使用，所述铁氧体磁芯会由于更高的磁芯体积而昂贵。

通常还可使用开式通量路径(例如，空气磁芯)。简单的空气磁芯设计可占据大的体积以实现期望电感，这会导致高线圈电阻和损耗。多层会放大皮层和邻近效应损失并且会阻碍内层的冷却。损失通常超过可以接受的水平，并且返回通量路径(穿过周围的空气)会不利地影响附近的物品。脱离辐射场可以提升EMI水平，并且相邻的敏感电子电路会对这种EMI不利地作出响应。

Oughton等人的美国专利No.7,205,875描述了用于支持空气冷却并且可以以相对成本经济的方式制造的电力变换器和其它应用中的电感器结构。如图1和2所示，这种电感器可以包括被支承在绕线筒状框架11中的铁氧体磁芯，一个或多个线圈12缠绕在所述框架周围。绕线筒11将线圈与磁芯13间隔开以提供冷却剂通路，该冷却剂通路提供磁芯13与线圈12之间的空气流。

发明内容

一些实施例提供了一种装置，该装置包括长形磁芯、缠绕在磁芯周围的至少一个线圈和间隔件，该间隔件构造成将该至少一个线圈的内侧与磁芯分开以提供该至少一个线圈的内侧与磁芯之间的冷却剂通路。该装置还包括位于该至少一个线圈的外侧并且构造成将磁通量集中在该至少一个线圈的外侧的至少一个通量集中器。在一些实施例中，该至少一个通量集中器可以包括紧邻该至少一个线圈定位的至少一个磁性材料的质量体，例如至少一个磁性材料棒。在一些实施例中，该装置包括构造成支承磁芯、该至少一个线圈和该至少一个通量集中器主体的框架。在又一些实施例中，该至少一个通量集中器主体可以安装在封壳或机箱的至少一个壁上。

在一些实施例中，该磁芯可以包括第一磁性材料棒，该至少一个线圈可以缠绕在第一磁性材料棒的轴线周围并且该至少一个通量集中器主体可以包括定位成平行于第一矩形磁性材料棒的至少一个第二磁性材料棒。例如，第一棒可以包括第一铁氧体棒并且该至少一个第二棒可以包括至少一个第二铁氧体棒。在一些实施例中，第一棒和/或该至少一个第二棒可以呈矩形。在又一些实施例中，该至少一个通量集中器主体可以包括至少部分地环绕该至少一个线圈和磁性材料棒的至少一个弧形/弓形磁性材料外壳。

本发明的主题的又一些实施例提供了一种装置，该装置包括电感器、框架和至少一个线圈，所述电感器包括长形磁芯，所述框架构造成支承磁芯，所述线圈在框架周围缠绕成使得框架将至少一个线圈的内侧与磁芯分开以提供该至少一个线圈与磁芯之间的冷却剂通路。该装置还包括位于该至少一个线圈的外侧并且构造成将磁通量集中在该至少一个线圈的外侧的至少一个通量集中器。该至少一个通量集中器主体可由框架支承。

在一些实施例中，该至少一个通量集中器主体可包括定位在磁芯的相对侧的两个通量集中器主体。在一些实施例中，长形磁芯可以包括第一磁性材料棒，该至少一个线圈可以缠绕在第一棒的纵向轴线周围且该至少一个通量集中器主体可以包括定位成平行于第一磁性材料棒的至少一个第二磁性材料棒。在又一些实施例中，第一棒可以包括第一铁氧体棒且该至少一个第二棒可以包括第二铁氧体棒。第一棒和/或该至少一个第二棒可以呈矩形。在一些实施例中，该至少一个通量集中器主体可以包括至少部分地环绕该至少一个线圈和磁性材料棒的至少一个弧形磁性材料外壳。在一些实施例中，该至少一个通量集中器主体可安装在封壳或机箱的至少一个壁上。

附图说明

为了进一步理解本发明的主题而被包括并且结合在本申请中且构成本申请的一部分的附图示出了本发明的主题的某些实施例。在附图中：