[发明专利]一种高频变压器和电感的磁集成元件

说明书

本发明公开了一种高频变压器和电感的磁集成元件，包括：环型磁芯、上U型磁芯和下U型磁芯；其中，所述的上U型磁芯安装于环型磁芯侧面的上部，所述的下U型磁芯安装于环型磁芯侧面的下部，所述的上U型磁芯和下U型磁芯开口相对布置，所述的环型磁芯左端部和右端部分别绕制高频变压器的初级绕组和次级绕组。本发明在环型磁芯上方和下方设置一对U型磁芯，电感磁通将部分从一个U型磁芯流向另一个U型磁芯，从而减少电感磁通垂直穿过环型磁芯的磁通大小，降低磁芯涡流损耗尤其是高频涡流损耗，提高效率。整个磁集成元件仅需环型磁芯和一对U型磁芯，在环型磁芯上绕制初级绕组和次级绕组，无需电感绕组。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种高频变压器和电感的磁集成元件。

背景技术

变压器、电感器是电力电子变换器中广泛用到的基础磁元件。目前，行业内正致力于运用磁集成技术将多个不同磁元件集成在一起，从而缩小磁元件的尺寸、降低磁元件的损耗、减少磁元件的数量、降低磁元件的成本，最终提高电力电子变换器的功率密度。

中国专利申请CN101308724A公开了一种变压器和电感的磁集成结构，如图1所示，其具有“田”字型闭合磁芯，其中一个中心柱上缠绕变压器绕组，另一个中心柱上缠绕电感绕组。两中心柱上分别设有变压器间隙和电感间隙，变压器绕组产生的磁通和电感绕组产生的磁通在两者公共的磁芯上方向相反。该磁集成结构在空间位置上具有较好的稳定性，提高了电力电子变换器的功率密度。

需要说明的是，上述磁集成结构存在一定局限性。这是由于该磁集成结构增加了一只开口向上的E型磁芯，使得其整体上体积偏大。此外，该磁集成结构还增加了电感绕组，其制作也较为复杂，成本上也存在劣势。因此，亟需提供一种体积较小的、无需电感绕组的高频变压器和电感的磁集成元件。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于：提供一种体积较小的、无需电感绕组的高频变压器和电感的磁集成元件。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高频变压器和电感的磁集成元件，包括：环型磁芯、上U型磁芯和下U型磁芯；

其中，所述的上U型磁芯安装于环型磁芯侧面的上部，所述的下U型磁芯安装于环型磁芯侧面的下部，所述的上U型磁芯和下U型磁芯开口相对布置，所述的环型磁芯左端部和右端部分别绕制高频变压器的初级绕组和次级绕组。

优选地，所述的环型磁芯呈圆环柱形状，所述的环型磁芯侧面的上部穿过所述的上U型磁芯的U型桥洞，所述的环型磁芯侧面的下部穿过所述的下U型磁芯的U型桥洞；所述的上U型磁芯和所述的下U型磁芯均布置于环型磁芯的左右对称面上，所述的上U型磁芯的U型面和所述的下U型磁芯的U型面均垂直于所述的环型磁芯的环平面。

优选地，所述的环型磁芯的材质为磁各向异性材质，所述的环型磁芯的环向和轴向的磁导率高于其径向的磁导率。

优选地，所述的上U型磁芯和所述的下U型磁芯的材质均为磁各向同性材质。

优选地，所述的环型磁芯由沿其轴向排列的片状环型磁芯单元叠制而成，相邻片状环型磁芯单元之间用绝缘材料隔开。

优选地，所述的初级绕组和所述的次级绕组左右对称布置且各自在所述的环型磁芯上绕制所形成的扇形区的圆心角θ≥150°。

优选地，所述的上U型磁芯的U型桥洞的内底面距所述的环型磁芯的最短距离为a，所述的上U型磁芯的U型桥洞的内侧面距所述的环型磁芯的最短距离为b；

所述的下U型磁芯的U型桥洞的内底面距所述的环型磁芯的最短距离为a，所述的下U型磁芯的U型桥洞的内侧面距所述的环型磁芯的最短距离为b；

a大于b。