集成電抗模塊的製作方法
2023-05-27 05:22:41 2
專利名稱：集成電抗模塊的製作方法
技術領域：
本發明涉及用在DC/DC諧振變換器中的集成電抗模塊，尤其涉及能夠安全並且無火花連接電器裝置的非接觸能量傳遞電路。
背景技術：
感應的非接觸能量傳遞系統特別適合於例如礦井、燃料供應站及化學實驗室等氣體或粉塵點火危害出現的環境以及例如植入或旋轉部件等無法實現直接連接的那些環境。當前的DC/DC諧振變換器包括多個感應元件，根據所應用的諧振電路，這些感應元件能夠另外地被磁性耦合或磁性非耦合。圓柱形的感應元件不適於安裝表面區域的最佳、利用。在使用多個感應元件時，應該增加感應元件之間的距離以避免不希望的耦合。在該種情況下，有利地使用集成感應元件。通過US專利No. 7，598，839知道的現有技術的感應模塊包括N個感應器和N+1個鐵心元件。各個磁性元件具有用於放置繞組的空腔。這些磁性元件以這樣的方式堆疊前一磁性元件的背面靠近隨後的磁性元件的磁性電路。US專利No. 7，525，406描述的結構包括多個耦合及非耦合感應元件以及由附近的磁性元件構成的至少一個封閉的磁性電路，其具有沿著X軸和垂直於X軸的Y軸的用於電流導體的貫穿槽。沿著相同軸設置的電流導體提供互電感，然而在互相垂直的電流導體之間不存在耦合。通過US專利No. 7，242，275，已知一種不受到控制電路和受控電感之間的高電壓的影響的可變感應元件。該可變電感包括以字母「E」的形狀形成的、具有三個鐵心柱(包括中心鐵心柱和兩個外部鐵心柱)的兩個可滲透磁性材料的鐵心。圍繞著第一鐵心的中心鐵心柱纏繞主繞組，圍繞著第二鐵心的外部鐵心柱纏繞控制繞組。通過介電絕緣隔板將鐵心柱分離。可選擇使用附加的磁通導體。所描述的可變感應元件被用於電壓變換器諧振電路中。前述示例說明了集成電抗元件的實施例和受控電抗元件的實施例。這些部件可用於典型的DC/DC諧振變換器設備。然而，前述集成電抗元件不完全適於在用於提供非接觸能量傳遞的諧振變換器中為了分隔接收器而使用。例如，通過波蘭專利申請No.P-381975已知一種非接觸能量傳遞電路。該電路包括在其發送器部分中的多個電抗元件以及在可移動接收器部分中的包括一個磁性元件的一個感應元件。為了所述可拆開並且非接觸的能量轉換器，可取的是開發一種能夠包括所有的基本感應功率元件的特定的集成電抗模塊。該模塊還應該保證以開磁路可靠的操作，通過封閉的或部分封閉的磁路最佳地將能量傳遞到接收器，並允許校正由感應接收元件的接近造成的諧振頻率改變。
發明內容
根據本發明的集成電抗模塊具有在公共磁性元件中設置並通過是磁性元件的必須部分的磁通導體互相磁隔離並分離的集成電抗元件的繞組。特定地設計磁性元件以將由所述電抗元件產生的磁場線進行聚集。
在附圖的示例性實施例中示出本發明的目的，其中圖I示出集成電抗模塊和電抗接收元件的示圖，圖2示出使用了圖I所示的集成模塊的電抗元件的應用電路的示例，圖3示出簡化版本的集成電抗模塊，及圖4示出根據圖3的簡化的電抗模塊的推薦的應用電路。
具體實施方式
示例性實施例I圖I所示的集成電抗模塊ZMR包括位於磁性元件EM上並通過磁通導體SM互相分隔的電抗元件U、L2> M。該種模塊可應用到用於可攜式採礦設備的電池的非接觸充電的設備。如圖2所示，用於可攜式採礦設備的非接觸充電的設備包括與集成電抗模塊的電抗元件U、L2>L3和輔助電抗元件Q、C2, C3, C4, C5連接的電流開關豇、M裝置。電抗元件Li與電抗元件￡1連接構成主諧振電路，其中保存了整個電路的電能的主要部分。磁性元件EM提供磁場線的聚集。通過設置了磁性接收元件EMQ的電抗接收元件M能夠接收來自相鄰的磁性元件EM的磁場能量。通過絕緣隔板I將磁性元件EM和EMQ隔開。當使電抗接收元件M靠近時，穿過其終端感應出交變電壓，在整流之後將該交變電壓應用到可攜式採礦設備的電池。電抗元件B、U確保開關E1、堊的最佳換向條件。二極體￡1、迪限制主諧振電路中的電壓和電流的最大數值，從而當出現操作條件的快速改變時確保暫態中的可靠操作。與電抗元件Li集成的電抗元件U和m能夠校正主諧振電路的自諧振頻率。根據本發明的集成電抗模塊ZMS允許將能量傳遞到能量接收器中包括的電抗元件Li。由於三個電抗功率元件全部都被包括在單個磁性元件釐中的事實，因此包括該諧振電路的結構是緊湊的，並且電抗元件之間的連接被包括在該模塊內。該集成電抗元件的整體結構允許依賴於離電抗接收元件的距離進行諧振頻率校正的「參數」校正。如果換向電路在所設置的頻率下工作則該種校正是特別有利的。然後，在通過使電抗接收元件M靠近來連接負載的情況下，主諧振電路的自諧振頻率將被調整到更高的頻率。由於對電抗接收元件M設置了磁性元件EMQ，因此其靠近集成電抗模塊ZMS改變了其它電抗元件L2、L3的電抗，並且因此，它們的電抗將增加。由於電抗元件L2、L3都與主諧振電路連接，因此可以部分校正主諧振電路的自諧振頻率。該特性允許在不需要輸出參數控制的複雜系統的情況下構造簡單並且高可靠性的變換器。示例性實施例II圖3示出的簡化版本的集成電抗模塊ZMR可應用到用於礦燈的電池的非接觸充電的設備。該模塊包括位於磁性元件EM上並通過磁通導體望互相分隔的電抗元件Li、
如圖4所示，用於礦燈的電池的非接觸充電的設備包括與集成電抗模塊的電抗元件Li、U和輔助電抗元件￡1、C2> C3> C4> C5連接的電流開關Ki、K2裝置。與電抗元件Q連接的電抗元件Li構成主諧振電路，其中保存了整個電路的電能的主要部分。磁性元件EM提供磁通的聚集。通過設置了磁性接收元件_的電抗接收元件M能夠接收來自相鄰的磁性元件EM的磁場能量。通過絕緣隔板I將磁性元件EM和EMO隔開。作為靠近電抗接收元件M的結果，穿過其終端感 應出交變電壓，在整流之後將該交變電壓應用到礦燈的電池。
權利要求
1.一種集成電抗模塊，所述集成電抗模塊包括磁性鐵心和多個電抗元件的繞組，其特徵在於，所述集成電抗模塊具有電抗元件(Li)、(L2)…(LN)中的至少兩個繞組，所述電抗元件(U)、(L2)…(M)位於公共磁性元件(EM)中並且通過磁通導體(型)互相分隔，所述磁通導體(SM)構成磁性元件(EM)的必須部分，所述磁性元件(EM)用於將由電抗元件(Li)、(L2)…(M)產生的磁場線進行聚集。
全文摘要
本發明涉及一種集成電抗模塊，所述集成電抗模塊包括磁性鐵心和多個電抗元件的繞組。集成電抗模塊具有電抗元件(L1)、(L2)…(LN)中的至少兩個繞組，電抗元件(L1)、(L2)…(LN)位於公共磁性元件(EM)中並且通過磁通導體(SM)互相分隔，磁通導體(SM)構成磁性元件(EM)的必須部分，磁性元件(EM)用於將由電抗元件(L1)、(L2)…(LN)產生的磁場線進行聚集。
文檔編號H01F38/14GK102741952SQ201080056717
公開日2012年10月17日 申請日期2010年12月13日 優先權日2009年12月14日
發明者切扎裡·沃雷克, 羅伯特·馬斯蘭卡 申請人:科技大學