CN101401174A - 电感装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种环形电感装置，通过采用线轴缠绕技术或缠绕的磁性模型元件而高效制成。

Description

电感装置及其制造方法

相关申请交叉参考

本申请要求以2006年1月18日提交的名为“Electrical Core Coils andTransformers and Processes For Making Same”的美国临时专利申请60/759,577、2006年1月18日提交的名为“Inductive Devices and ProcessforMaking Same”的美国临时专利申请60/759,567、以及2006年1月18日提交的名为“Inductive Devices and Processfor Making Same”的美国临时专利申请60/759,566作为优先权，这些申请的全部内容各自引用在此作为参考。

技术领域

本发明总体涉及电气装置领域，更具体地涉及电感装置及其制造方法。

背景技术

常规电感装置，例如线圈和变压器已经广泛使用了一百多年。电感装置在许多技术领域具有应用，包括电力分配、电机和发电机、动力供给等。电力分配可以包括在分配系统中的多个点通过电感装置实现的变压，以将来自发电源的电力有效传送到终端用户。被构造用于低频用途例如电力分配的电感装置通常包含固体磁性材料。尽管已经对电感装置中采用的磁性材料做出改进，但这些改进通常一直是逐渐增加的。

常规变压器大体上被分为三种类型：层叠铁心、缠绕铁心、以及环形铁心。层叠铁心型变压器可能是最广泛使用的并包括磁性材料做的层叠薄片铁心，导电线圈缠绕在其周围。层叠铁心型变压器包括例如通常所称的“E”或“I”形铁心层叠装置。缠绕铁心型装置包括由薄轧件制成的铁心。缠绕铁心型变压器经常在电力分配应用中采用。环形铁心型变压器经常大多应用在实用电力分配通常所需的尺寸范围以下的场合。

环形铁心型变压器和电感器经常具有许多必要的操作特性，但往往比上述其它两种类型制造成本更大。而且，环形铁心型装置的固有问题涉及较大的合闸电流，这会对电感装置或相关电路产生破坏并使它们失效。合闸电流问题主要是因为缺少对常规环形铁心型装置进行磁隙控制。

常规电感装置构造过程经常包括采用手动操作，尤其涉及磁性材料的搬运以及使磁性材料与导电线圈相连。另一常见的局限涉及采用的几何结构干扰和破坏装置操作时存在的磁场。

层叠铁心型变压器和缠绕铁心型变压器在制造过程中经常需要大量的手工操作。常规环形铁心型装置还包括手动构造操作，这样即使借助于复杂的机械也使得它们制造昂贵。在一些常规装置中，导电绕组暴露在环境中，从而从常规单元到周围环境会产生电磁干扰以及磁通损失并且还使装置遭受外部电磁干扰。此外，常规装置设计因导体在它们周围具有非均匀布置的磁分量而使磁通图案表现失常。磁性材料的非均匀布置影响了磁阻并干扰了磁通通道，因而还影响了基频并引发了不希望出现的谐波活动。

发明内容

本发明提供了根据上述背景技术构思的电感装置及相关的制造方法。

总的来说，公开了电感装置及其制造方法。例如，本发明可以应用于具有以大体上环形形状构造的导电绕组部件的线圈、扼流圈、和/或变压器，其中导电绕组部件构成了装置实质的铁心。导线或窄带材料制成的磁性部件可以缠绕在导电铁心周围。导线或窄带(或它们的组合)制成的这些磁性部件可以得到缠绕以在导电铁心周围形成多重圆柱或张开的圆柱(也就是扇形部件)，同时导电部件引线以对磁性部件的干扰最小的方式从装置中引出。

根据本发明的另一方面，导电线圈以椭圆形构造得到缠绕以形成圆柱扇形线圈。多个这样的导电线圈以大体上的圆柱形形状被组装在一起以提供可与磁性导线或类似材料结合在一起的内“铁心”结构。所得到的结构可以应用于例如变压器和电动机定子。

根据本发明的另一方面，电感装置的磁性部件(多个磁性部件)可以由缠绕在心轴上的蛇形或其它导线形式构成，并且环形导电铁心可以缠绕在同一心轴上，因而使环形电感装置能够很容易地组装在简单的制造装置上。

本发明具有以下多个示例性的具体方案。

A.一种制成电感装置的方法，包括：提供基本上环形的导电绕组以及布置在导电绕组周围的线轴，将磁性材料连接在线轴上，以及通过使线轴绕导电绕组旋转而将磁性材料缠绕在线轴上，并由此缠绕在导电绕组周围。

B.一种电感装置，包括以大体上细长环形构造形成的导电线圈；以及在不穿过导电线圈的内开口的情况下沿细长方向布置在导电线圈周围并横断导电线圈的导电绕组方向缠绕的磁性部件。

C.一种电感装置，包括：具有基本上为环形的导电绕组；多个线轴，各自布置在导电绕组周围并在圆周上相互偏离；以及多个磁性部件，各自缠绕在多个线轴中的相应一个上，其中多个磁性部件中的至少一个包括多个分离的磁性子部件。

D.一种电感装置，包括：具有基本上为环形的导电绕组，布置在导电绕组周围的至少一个圆柱形磁性部件，以及布置在导电绕组周围的至少一个扇形磁性部件。

E.一种电感装置，包括：形成为大体上环形的导电部件，所述导电部件包括第一初级绕组、第二初级绕组、第一次级绕组、以及第二次级绕组，其中第一和第二次级绕组布置成相互靠近，并且第一初级绕组布置在环形的内圆周部分上，第二初级绕组布置在环形的外圆周部分上，以及至少部分地包围导电部件的磁性部件。

F.一种电感装置，包括：各自基本上为圆柱扇形形式的多个第一细长导电部件，以及各自基本上为圆柱扇形形式的多个第二细长导电部件，其中多个第一细长导电部件和多个第二细长导电部件被布置成基本上形成圆柱形。

G.一种制成电感装置的方法，包括以下步骤：(a)在成形件上缠绕磁性模型元件，该元件包括在与成形件上的模型元件的缠绕方向横断的交错方向上延伸的连续细长磁性材料；以及(b)在与所述交错方向横断的缠绕方向上将导电部件缠绕在成形件上。

H.一种根据以上段落G所述的方法制成的电感装置。

从以下结合附图做出的详细描述中将会更清楚地了解到本发明的以上和其它方面，以及其各种特征和优点。

附图说明

图1-3是用于对制造根据本发明的环形铁心型电感装置的方法进行说明的示意图；

图4示意性表示用于实施本发明方法的装置；

图5给出了用于说明本发明方法的变形的视图；

图6是用于说明本发明的其他变形的视图；

图7A-C表示将已完成的磁性部件固定在导电铁心上的示例性装置；

图8A给出了磁性部件具有张开的外表面的实施方式的视图；

图8B给出了示例性可拆除线轴的示意图；

图9给出了具有张开的磁性部件的实施方式的视图；

图10给出了具有张开的磁性部件和非张开的磁性部件的实施方式的视图；

图11给出了具有交错的张开的和非张开的磁性部件的实施方式的视图；

图12给出了包括直线部分以便于磁性部件缠绕的导电铁心的视图；

图13给出了环形导电铁心在其上已经缠绕环形磁性部件的实施方式的视图；

图14给出了环形导电铁心在其上已经缠绕各自为环形的两个磁性部件的实施方式的视图；

图15给出了环形导电铁心在其上已经缠绕各自为环形的多个磁性部件的实施方式的视图；

图16给出了导电铁心在其上已经缠绕并形成为扇形的多个磁性部件的实施方式的视图；

图17表示具有细长形状的示例性导电线圈的横截面图；

图18表示具有大体上圆柱扇形的细长导电线圈的透视图；

图19表示图18所示的线圈的顶视图和端视图；

图20给出了圆柱扇形区段被布置成形成大体上圆柱形结构的实施方式的端视图；

图21给出了圆柱扇形细长绕组区段被布置在相互接近的位置并具有导电引线连接件的实施方式的端视图；

图22给出了具有串联导电线圈的实施方式的端视图；

图23给出了具有多串联初级绕组和多串联次级绕组的变压器实施方式的端视图；

图24给出了具有多并联初级绕组和多并联次级绕组的变压器的端视图；

图25给出了包括细长导电线圈和圆柱扇形的细长导电线圈的变压器实施方式的端视图；

图26给出了具有布置在一起并且外侧缠绕磁性材料的多个细长导电线圈的实施方式的视图；

图27给出了在适当位置具有导电线圈区段并且转子布置在线圈组件中心使得转子由导电线圈组装件环绕的实施方式的视图；

图28给出了在本发明另一方法中采用的被形成为蛇形布置的示例性导线材料的示意图；

图29和30表示可以在本发明中采用的导线材料的另一形式；

图31给出了示例性绕组装置的示意图；

图32是已经被形成为适当的弧形以与具有大体上环形形式的导电线圈相一致的磁性材料部件的侧视图；

图33是根据本发明的最终示例性变压器的剖视图，其引线被示出引入和引出该装置，同时一部分磁性绕组被示出在环形成形件的内侧和外侧；

图34表示图33所示的装置的外观图；

图35表示图33所示的装置的另一外观图；

图36表示细长导电铁心由未穿过导电线圈铁心内开口的线轴包围的实施方式；

图37表示具有多个初级绕组和次级绕组的实施方式的横截面侧视图；以及

图38表示图37所示的装置的横截面顶视图。

具体实施方式

下文所述的实施方式代表本发明非限制性实例。在一些实例中，以夸张或放大的形式示出了某些特征以便于更清楚地了解特定实施方式。

图1-3是用于对制造根据本发明的环形铁心型电感装置的方法进行说明的示意图。具体地，制造电感装置的方法可以包括提供环形导电铁心12。环形导电铁心12可以包括导电引线14。电感装置可以被构造成用于电感器、扼流器、变压器或类似装置。导电铁心12可以由例如电线或电带制成。构成导电铁心12的导电材料优选涂敷有电绝缘材料。环形导电铁心12具有周围可以布置一个或多个磁性部件的形状，使得导电铁心至少部分地由磁性部件包围。

导电引线14可以被用于使电感装置与另一电装置、系统或电路相连。从导电铁心延伸的引线的数量取决于多个因素，例如构成导电铁心部件的独立绕组或线圈的数量、和/或独立绕组在导电铁心部件内连接的方式。同时，根据具体应用的要求按照需要选定引线的布置。

如图2所示，制造电感装置的方法继续提供布置在导电线圈周围的线轴16。线轴16足够松动地绕导电铁心12装配，使得线轴16可以很容易地绕导电铁心12旋转，从而使磁性部件能够绕导电铁心12缠绕。可以在导电铁心12的外表面上和/或线轴16的内表面上施加润滑剂例如聚四氟乙烯、硅或其它适当的润滑剂以降低线轴16与导电铁心12之间的摩擦并由此降低或防止因旋转对任意部件造成摩擦损坏。润滑剂可以是电绝缘体。

线轴16可以由塑料、纤维加强塑料或其它适当的材料制成。线轴16可以被制成在以后可拆除和/或可重新使用，或者其可以成为电感装置的永久部分。线轴16可以被形成为不具有肩部的圆柱，或者是如图所示具有肩部的圆柱。如果被缠绕在线轴上的磁性材料断裂，磁性材料会简单地重新附着在线轴上并且可以继续缠绕。同时，可以在线轴16上缠绕多个磁性子部件。磁性材料可以包括单股绞合线、多股绞合线、单条带、多条带、或它们的组合。

图3表示具有导线或条带磁性材料20的供线卷轴18的单线缠绕布置。供线卷轴18提供用于缠绕在线轴16上的磁性材料20。可以手动、自动或通过它们的组合完成将磁性材料20缠绕在线轴16上。

实际上，磁性材料20的端部可以连接在线轴16上。线轴16随后绕导电铁心12旋转。当线轴16绕导电铁心12旋转时，磁性材料20可以从供线卷轴18被供给到线轴16上并由此绕导电铁心10形成缠绕的磁性部件。

图3表示开始将单导线缠绕在线轴16上，作为例如缠绕在导电铁心12上的第一磁性材料扇形区段。尽管示出了单个供线卷轴18携带单个磁性导线20，但应该认识到供线卷轴可以携带多个导线或条带。为了提高磁性部件的密度，磁性导线可以包括具有不同形状和/或不同尺寸的导线。例如，磁性导线可以包括例如圆周比在5:1到6:1之间的两个不同尺寸的圆导线。磁性导线可以包括具有不同横截面形状、尺寸、和/或横截面积的导线。应该认识到可以利用多个导线或多个绞合线根据上述方法构造电感装置，并且这种应用可以需要线轴16更少的旋转并由此有助于提高制造过程的效率。

图4给出了具有接合线轴并将磁性介质缠绕在导电线圈上的动力源的实施方式的示意图。具体地，除了上述元件之外，图4还示出了线轴旋转器22。线轴旋转器22包括驱动器24(例如速度控制电动机)以及连接在驱动器24的旋转驱动轴上的线轴驱动轮26。在所示形式中，线轴驱动轮26与线轴16的端部凸缘摩擦接合并使线轴16绕导电铁心12旋转。当通过线轴驱动轮26使线轴16旋转时，在旋转之前已经连接在线轴16上的磁性材料20因而缠绕在线轴16上并由此绕导电铁心12缠绕。磁性材料20可以通过任何适当的装置例如粘结剂、胶带、紧固件等连接在线轴16上。当磁性材料20缠绕在线轴16上时，磁性材料20从供线卷轴18上解卷。供线卷轴可以响应磁性材料20的解卷而自由旋转，或者其可以在动力下旋转。为了便于与线轴端中凸缘的接合，线轴驱动轮可以具有弹性接合线轴凸缘的弹性(例如橡胶)外表面。

图5给出了表示将第二磁性部件缠绕在导电线圈上的视图。具体地，除了上述元件，还示出了第二线轴28。图5表示构造过程的继续，具有已经缠绕在第一线轴16上的一个完成的磁性部件、以及将要缠绕在第二线轴28上的第二磁性部件。第二磁性部件可以通过与上述相同的方式得到缠绕。

在每个线轴已经按照要求缠绕磁性材料之后，可以将磁性材料从磁性材料供线装置上断开，并且组合而成的缠绕的磁性部件以及线轴通过适当装置例如粘结剂、胶带或绝缘包装材料固定在导电铁心上的适当位置。可以继续进行将线轴缠绕到所需程度并随后移动以给下一线轴缠绕磁性材料的构造过程直至导电铁心留有很小或没有多余的用于另一线轴的空间(也就是导电铁心基本上由线轴/磁性缠绕部件包围或环绕)或者直至为了实现预期的操作特性在适当位置存在足够的磁性材料。

图6表示同时在导电铁心上缠绕从多个供线卷轴或从单个共用的供线卷轴拉出的多个长度的磁性材料的两个装置。具体地，供给多个用于缠绕在线轴(或导电铁心)上的导线或条带的第一装置可以包括各自供给单导线或条带的多个线管30，32，34。供给多条用于缠绕在线轴(或导电铁心)上的导线或条带的第二装置可以包括供给多个导线或条带以缠绕在线轴(或导电铁心)上的单个供线卷轴36。

图7A-C表示用于将已完成的磁性部件固定在环形导电铁心上的几项示例性技术。具体地，图7A给出了导电铁心12(以截面图示出)具有绕其布置的线轴16以及在导电铁心12的外表面与线轴16的内表面之间布置的隔离件38的示意图。多个这样的隔离件优选紧密地装配在线轴16与导电铁心12之间，由此将线轴固定在适当位置，从而将其保持在导电铁心周围的适当位置。

图7B给出了导电铁心12具有绕其布置的线轴16以及在导电铁心12的外表面与线轴16的内表面之间布置并单独缠绕的磁性材料40的示意图。单独缠绕的磁性材料40可以包括导线、条带、片材或类似材料。同时，磁性材料40可以与缠绕在线轴16上的磁性材料相同或不同。磁性材料40可以起到楔或“垫片”的作用以将线轴16保持在导电铁心12周围的适当位置。例如，磁性材料40可以缠绕在导电铁心12上并且随后线轴16可以沿导电铁心并在磁性材料40上滑动。

图7C给出了导电铁心12具有绕其布置的线轴16以及在导电铁心12的外表面与线轴16的内表面之间布置的粘结剂42的示意图。粘结剂42可以被用于将线轴16固定在导电铁心12周围的适当位置。粘结剂42可以是非磁性粘结剂或者可以是由浸渍了磁性材料例如磁性粉末或颗粒的粘结剂材料构成的磁性粘结剂。

图8A给出了具有张开的磁性部件44的实施方式的视图。张开的磁性部件44向导电铁心12的外直径圆周表面46的方向向外张开。磁性部件44在缠绕过程中(通过相对于线轴引导磁性材料)或在缠绕之后可以被形成为张开的部件。可以手动、自动或通过它们的组合实现张开。

通过使磁性部件张开大体上成扇形，如图8A所示，环形导电铁心的外部分可以得到更宽的封盖，由此提供更大的磁效率并提高磁屏蔽。

图8B给出了示例性可拆除线轴的示意图。具体地，可拆除线轴48包括在连接内侧端部54的接合处相互分离的第一部分50和第二部分52。第一部分50和第二部分52可以通过将互锁元件搭扣在一起、通过施加粘结剂、通过采用紧固件、或者任何其它适当的方式得到连接以形成上述接合。同时，第一部分50和第二部分52各自包括使第一部分50和第二部分52各自分成相应两半的纵向连接件56。通过将每个部分50和52的两半组装在铁心周围并随后将部分50和52在部分54处连接在一起而将线轴安装在导电铁心上。可以通过这一过程的反向执行拆下线轴。

图9给出了具有环形导电铁心并具有引线14的实施方式的视图，所述导电铁心具有各自环绕导电铁心12的五个张开的磁性扇形部件。多个第一磁性部件44以及一个或多个第二磁性部件58(示出了一个)布置在导电铁心12周围并在圆周上相互偏离。磁性部件44和58以相同或不同方式形成。例如，可以通过按如上所述将磁性材料缠绕在线轴上并张开来形成磁性部件44，并且磁性部件58可以在夹具上被形成为扇形，随后得到切割，从夹具上取下并布置在导电铁心周围以在子午平面上提供间隙，这一点如在此引入作为参考的国际专利申请公开No.WO2005/086186所述。

图10给出了具有张开的磁性部件和非张开的磁性部件的实施方式的视图。具体地，图10的电感装置包括五个张开的磁性部件60和两个非张开的或圆柱形磁性部件62，所有磁性部件都通过上述技术进行缠绕。张开的磁性部件大体上具有扇形形状。在张开的磁性部件已经缠绕之后，非张开的磁性部件62可以很容易地被缠绕在导电铁心12上，从而在已经形成扇形部件60之后适应导电铁心上可用空间的减小。

图11给出了具有交错的张开的磁性扇形部件和非张开的磁性扇形部件的实施方式的视图。具体地，图11表示张开的磁性材料扇形部件60和非张开的磁性部件62的交错布置。张开和/或非张开磁性部件在环带圆周空间上的间隙根据所需特性可以非常小或相当大。例如，可以采用较大间隙便于冷却磁性部件和导电铁心。

图12给出了导电铁心具有直线部分64的视图。直线部分64足够长以使布置在直线部分64周围的线轴可以很容易地绕导电铁心12旋转，由此便于磁性材料的缠绕。一旦已经缠绕磁性部件，其就可以远离直线部分64并沿导电铁心的长度滑动以便为将缠绕在直线部分的另一磁性部件留出空间。

可以在导电铁心12的缠绕过程中或在导电铁心12缠绕之后形成直线部分64，并且其可以是永久的或暂时的。对于暂时的直线部分来说，该直线部分可以在完成磁性部件在其上的缠绕之后恢复到圆形。

图13给出了环形导电铁心在其上已经缠绕环形磁性部件的实施方式的视图。具体地，图13所示的电感装置包括导电铁心12、与导电铁心相连的引线14、以及以上述方式缠绕在导电铁心12周围的磁性部件66。导电线圈的内孔基本上由磁性部件66填充。

图14给出了环形导电铁心在其上已经以上述方式缠绕各自为环形的两个磁性部件66的实施方式的视图。图14所示的电感装置包括导电铁心12(具有未示出的引线)以及各自缠绕在导电铁心12周围的两个磁性部件66。两个磁性部件66布置在导电铁心12周围大体上相对的侧部。

图15给出了环形导电铁心在其上已经如在前所述缠绕各自为环形的多个磁性部件66的实施方式的视图。图15所示的电感装置包括导电铁心12(具有未示出的引线)以及缠绕在导电铁心12周围的多个(3个或更多，在此为7个)磁性部件66。各自布置在导电铁心12周围的磁性部件66在圆周上相互偏离。

图16给出了导电铁心12具有布置在其周围的多个磁性部件66的实施方式的视图。这多个磁性部件在圆周上相互偏离，并通过如上所述利用线轴缠绕在导电铁心12上而形成。缠绕的磁性部件通过以下情形提供有效的磁隙(具体为，分布间隙)，即缠绕符合非圆路径而磁通量是圆形的并由此在它们横断圆形磁通路径时被迫在缠绕的连续圈之间“跳动”。

图17是具有以大体上细长的环形构造形成的导电线圈76以及与导电线圈相连的引线70的示例性电感装置68的侧视图。导电线圈76沿由箭头72表示的伸长方向伸长为细长。电感装置68还包括在与导电线圈76的导电缠绕方向横断的缠绕方向上以不穿过导电线圈76的内开口74的方式缠绕在导电线圈76的周围。可选择地，可以在内开口74内布置另外的磁性材料例如导线、条带、粉末，磁性粘结剂或类似材料。

图18表示具有大体上圆柱扇形形式的细长导电线圈。具体地，圆柱扇形78的导电部件包括具有扇形端部82和细长侧面84的导电绕组80。导电绕组80通过导电引线86得到连接。可以通过将电导线缠绕在夹具上来形成圆柱扇形82。在圆柱扇形78的成形过程中或之后采用粘结剂材料粘结电导线以保持所需形状。同时，可以采用带或其它粘结材料将圆柱扇形78固定成其得到缠绕后的构造。

应该认识到导线、条带、粉末材料或类似形式的磁性材料布置在由作为连续部件或片段部件的导电铁心78的环路形成的内部区域内。

图19表示图18所示的线圈的顶视图和端视图。具体地，圆柱扇形78的导电部件包括具有扇形端部82和细长侧面84的导电绕组80。导电绕组80通过导电引线86得到连接。导电部件78的扇形构造使多个圆柱扇形导电部件可以被布置成形成总体的圆柱形结构。

图20给出了圆柱扇形部件被布置成形成大体上圆柱形结构的实施方式的端视图。在图20中，电感装置88包括各自为基本上圆柱扇形形式的多个细长导电部件78。多个细长导电部件78被布置成形成基本上的圆柱形结构。相邻部件之间的空间可以填充绝缘粘结剂或填充材料以确保得到组装的部件的结构完整性。尽管这些部件被示出相互间隔，但这种间隔布置并不是严格上必须的，只要部件的相邻侧面不发生电接触。为此，可以在部件之间布置任何适当的绝缘材料，或者绕组可以涂敷绝缘材料。同时，导线、窄条带、粉末材料或类似形式的磁性材料可以被安装在由圆柱扇形(或楔)在中间相交的部分限定的装置的中心区域上。

图21给出了布置在相互接近位置并具有导电引线连接件86的类似圆柱扇形细长绕组片段78的实施方式的端视图。

实际上，导电部件78可以通过适用于本实施方式预想用途的多种方式例如单独、串联、并联或成组布置的方式得到连接。图22表示导电部件78串联的布置。图23给出了具有各自包括以串联构造连接的一组圆柱扇形导电绕组部件的初级和次级变压器布置的端视图。具体地，变压器94包括与构成初级的一组串联连接的细长导电部件99相连的输入引线96、以及与构成次级的一组串联连接的细长导电部件97相连的输出引线98。第一和第二细长导电部件97，99各自基本上为圆柱扇形形式，并且细长导电部件共同被布置成形成基本上圆柱形。

在操作中，提供给初级引线96的电能通过初级导电线圈99与次级导电线圈97之间的电感耦合得到变压并经由引线98输出。

图24给出了变压器具有各自包括以串联构造连接的一组圆柱扇形导电绕组部件的初级和次级布置的端视图。具体地，变压器100包括与构成初级的一组并联连接的细长导电部件103相连的输入引线102、以及与构成次级的一组并联连接的细长导电部件105相连的输出引线104。第一和第二细长导电部件103，105各自基本上为圆柱扇形形式，并且细长导电部件共同布置成形成基本上圆柱形。

图25给出了组合了圆柱扇形线圈110和细长环形线圈112的另一变压器布置的端视图。线圈110和112分布与图18和17所示的导电线圈类似。

图26给出了外侧包套有磁性材料的圆柱形布置的导电线圈部件(如图20-25任意所示)的实施方式的视图。磁性部件120可以由磁性导线、磁性条带或其它适当的磁性材料构成。磁性导线或条带材料优选横断圆柱形铁心118的导电绕组进行缠绕。圆柱形铁心通过导电引线124(图中仅示出了其中的两个)与电路相连。应该认识到引线的数量可以根据实施方式的预想用途以及其它因素例如装置内导电绕组的数量而改变。

磁性部件120起到了包容在圆柱形铁心118内产生的磁通量并沿圆柱形铁心118周围的路径引导磁通的作用。通过外磁性部件和圆柱形铁心118内的空气(或者如果需要是磁性材料)提供圆柱形铁心的各个线圈之间的电感耦合。

图27给出了导电线圈部件具有布置在组装的线圈部件中心的转子以使转子由导电线圈组装件环绕的实施方式的视图。具体地，电动机126包括定子线圈128和转子130。定子线圈128可以包括电感装置68、圆柱扇形区段78、或二者的组合。转子可以表现为轴的形式，具有沿其长度或用于提供与定子的相互电磁作用以影响转子旋转的任何其它适当长度形成的凹槽。当然，本领域技术人员很容易理解的是，还可以提供发电机的作用。其它实施方式可以提供线性动作。

得到组装的定子线圈128可以在外侧包套磁性材料，例如导线或条带材料。同时，定子线圈128可以采用填充材料、夹具、陶瓷或其它适当的非金属材料制成的管等固定在一起。

图28给出了由被形成为蛇形布置的磁性导线构成的磁性模型元件132的示意图。这种模型元件以及一个或多个环形导电部件可以通过共同的形式缠绕在同一方向上，由此便于环形电感装置的制造，该环形电感装置具有作为装置磁性部件的磁性模型元件。磁性模型元件132被形成为使得连续的细长磁性材料136的相邻长度134在与模型元件的纵向138横断的交错方向上延伸。连续的材料可以由磁性导线或其它细长磁性材料例如磁性条带材料构成，并且可以通过例如粘结剂材料保持适当形状，使得模型元件大体上变为具有横断于“条带”纵向延伸的长度134的条带状材料。

图29-30表示由磁性导线形成模型元件的另一技术。具体地，磁性导线的螺旋形线圈140首先沿成形方向142形成。接着线圈140被压平，并且可选择地得到纵向压缩以由磁性材料144制成基本上平的元件，其中形成该元件的材料的相邻部分基本上横断于成形方向142而延伸。与元件132相同，元件144可以通过粘结剂材料或任何其它适当的方法保持成适当形状。

图31给出了示例性电感装置缠绕机构149的示意图。机构149包括心轴150、磁性材料成形装置(由箭头151示意性示出)、具有电机154和轴156的缠绕装置152、供线轨道158、以及从供线卷轴供给的磁性材料160。磁性材料160由按图28-30所示形成的磁性模型元件构成。

为了形成磁性部件，磁性材料160连接在心轴150上并且操作缠绕机构152使心轴150旋转以将磁性材料160缠绕在心轴上。磁性条带随着其被缠绕在心轴150上而纵向前进，其相邻部分134或类似部分横断于缠绕方向而延伸。心轴150的表面可以与最终环形电感装置的所需环形的内表面相对应而成为如图所示的凹面形式。

在将所需长度的磁性元件160缠绕在心轴150上之后，可以在心轴上现有的磁性材料之上缠绕一圈或多圈电导线以形成环形导电铁心。最后，在导电绕组(多个绕组)上缠绕一层或多层磁性材料160。当另一磁性材料缠绕在心轴150周围时，磁性材料成形装置151使磁性材料成形以包围心轴上的下层材料并与其相一致。成形装置151可以是被构造成按压前进的磁性材料以与心轴上的下层材料的外表面相一致的简单手动工具，或者它们可以是自动控制的成形工具，例如计算机控制的成形辊子装置。将会认识到还可以在缠绕导电铁心之前执行第一磁性材料缠绕步骤的过程中采用成形工具。图32是表示已经被成形为弧形形式以与大体上环形形式的导电线圈相一致的磁性模型元件162的示意图。

根据另一方法，磁性模型元件可以在其从导线线管上被供给到心轴150时“迅速(on the fly)”形成。

图33是通过结合图31所述的技术形成的环形变压器165的示意性剖视图。变压器165包括由内和外磁性模型元件构成的磁性部件166，如上所述，所述磁性模型元件缠绕在心轴上并被成形为与同样缠绕在心轴上的中间导电铁心相一致。引线170和172与导电铁心168的绕组相连。图34是从侧面看的变压器的示意图。图35是相应的平面示意图。

图36表示采用线轴164布置在细长导电铁心166周围以将磁性材料缠绕在铁心外横截面尺寸的周围。导电铁心166在伸长方向168伸长为细长，并可以包括一个或多个导电绕组。磁性材料(例如导线)170在与铁心的伸长方向168横断(也就是与线轴内的导电铁心导线的纵向横断)的缠绕方向172上缠绕在线轴164上。由细长导电铁心166的内表面限定出区域174。如图36所示，铁心166的整个外横截面尺寸容纳在线轴164内(线轴164不穿过内铁心开口的区域174)，由此所得到的缠绕结构与图17所示类似。如结合之前的实施方式所述那样，线轴可以作为最终装置的部件得到保留或者可以被拆除。

图37和38表示具有强电流的示例性电感装置的两个视图，该装置在中心两侧具有高压元件。特别地，具有环形形状178的电感装置176包括第一初级绕组180、第二初级绕组182、第一次级绕组184、第二次级绕组186、以及引线188。

第一和第二次级绕组(184和186)相互靠近布置并位于圆环中心。第一初级绕组180布置在该环形的内圆周部分上并且第二初级绕组182布置在该环形的外圆周部分上。电感装置176还可以包括缠绕在由初级和次级绕组构成的组合铁心周围的磁性部件187。备选地，磁性部件可以通过结合图1-12所述的方式利用线轴被缠绕在导电铁心上。

尽管已经结合多个实施方式对本发明进行了描述，但本领域技术人员将会显而易见的是在不脱离本发明原理和精神的情况下可以做出许多备选、改变和变形。

Claims (49)

1.一种制成电感装置的方法，包括：

提供基本上环形的导电绕组以及围绕导电绕组布置的线轴；

将磁性材料连接在线轴上；以及

通过使线轴绕导电绕组旋转而将磁性材料缠绕在线轴上，并由此缠绕在导电绕组周围。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线轴穿过由导电绕组的内表面限定的开口。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线轴不穿过由导电绕组的内表面限定的开口。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述将磁性材料缠绕在线轴上的步骤包括导引磁性材料以制成在平面图中为扇形的磁性部件。

5.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，还包括提供具有直线部分的导电绕组并且线轴绕导电绕组的该直线部分旋转。

6.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，由卷轴提供所述磁性材料。

7.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，由多个卷轴提供所述磁性材料。

8.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，当完成磁性材料的缠绕时，线轴保留在导电绕组周围的适当位置。

9.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，当完成磁性材料的缠绕时，从导电绕组上拆除线轴。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，在拆除线轴之后，磁性材料在外表面处被张开以形成在平面图上大体上的扇形。

11.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，通过连接在一起的单独部件构成所述线轴，以在导电绕组周围形成线轴。

12.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述磁性材料包括单股导线。

13.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述磁性材料包括多股导线。

14.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述磁性材料包括单个条带。

15.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述磁性材料包括多个条带。

16.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，缠绕步骤包括将多个分离的磁性子部件缠绕在线轴上。

17.一种电感装置，包括：

基本环形的导电绕组；

多个线轴，各自布置在导电绕组周围并在圆周上相互偏离；以及

多个磁性部件，各自缠绕在多个线轴中的相应一个上，其中多个磁性部件中的至少一个包括多个分离的磁性子部件。

18.如权利要求17所述的电感装置，其特征在于，所述磁性材料包括单股导线。

19.如权利要求17所述的电感装置，其特征在于，所述磁性材料包括多股导线。

20.如权利要求17所述的电感装置，其特征在于，所述磁性材料包括单个条带。

21.如权利要求17所述的电感装置，其特征在于，所述磁性材料包括多个条带。

22.一种电感装置，包括：

基本环形的导电绕组；

布置在导电绕组周围的至少一个圆柱形磁性部件；以及

布置在导电绕组周围的至少一个扇形磁性部件。

23.如权利要求22所述的电感装置，其特征在于，所述至少一个扇形磁性部件包括在子午面上的间隙。

24.如权利要求22所述的电感装置，其特征在于，所述至少一个扇形磁性部件包括多个扇形磁性部件，并且所述至少一个圆柱形磁性部件包括各自布置在至少一对相邻扇形磁性部件之间的多个圆柱形磁性部件。

25.一种电感装置，包括：

形成为大体上环形的导电部件，所述导电部件包括第一初级绕组、第二初级绕组、第一次级绕组、以及第二次级绕组，其中第一和第二次级绕组布置成相互靠近，并且第一初级绕组布置在该环形的内圆周部分上，第二初级绕组布置在该环形的外圆周部分上；以及

至少部分地包围所述导电部件的磁性部件。

26.如权利要求25所述的电感装置，其特征在于，所述第一次级绕组和第二次级绕组各自由条带材料制成。

27.如权利要求26所述的电感装置，其特征在于，所述条带材料包括铝。

28.一种电感装置，包括；

以大体上细长环形构造形成的导电线圈；以及

沿伸长方向并横断于导电绕组方向布置在导电线圈周围的磁性部件，所述磁性部件至少部分地包围导电线圈。

29.如权利要求28所述的电感装置，其特征在于，还包括布置在由导电线圈的内表面限定的区域上的磁性材料。

30.如权利要求28所述的电感装置，其特征在于，所述磁性部件包括磁性导线或条带材料。

31.一种电感装置，包括：

各自基本上为圆柱扇形形式的多个第一细长导电部件；以及

各自基本上为圆柱扇形形式的多个第二细长导电部件，其中所述多个第一细长导电部件和所述多个第二细长导电部件被布置成形成基本上圆柱形。

32.如权利要求31所述的电感装置，其特征在于，所述多个第一细长导电部件和所述多个第二细长导电部件交错布置。

33.如权利要求31所述的电感装置，其特征在于，还包括沿伸长方向形成在该基本上圆柱形的周围的磁性元件，该磁性元件形成在与第一和第二细长导电部件的缠绕方向横断的方向上。

34.如权利要求31所述的电感装置，其特征在于，所述多个第一细长导电部件每个都串联连接以形成初级导电元件，并且所述多个第二细长导电部件每个都串联连接以形成次级导电元件。

35.如权利要求31所述的电感装置，其特征在于，所述多个第一细长导电部件中的每个以及所述多个第二细长导电部件中的每个串联在一起，以形成单个导电元件。

36.如权利要求31所述的电感装置，其特征在于，所述多个第一细长导电部件中的每个以及所述多个第二细长导电部件中的每个在由每个相应导电线圈的内表面限定的区域上没有磁性材料。

37.如权利要求31所述的电感装置，其特征在于，所述多个第一细长导电部件中的至少一个或者所述多个第二细长导电部件中的至少一个包括布置在由相应导电线圈的内表面限定的区域上的磁性材料。

38.如权利要求31所述的电感装置，其特征在于，所述电感装置包括电动机，该电动机包括：

转子；以及

布置在转子周围并由所述多个第一细长导电部件和所述多个第二细长导电部件形成的定子，定子沿圆柱的伸长方向具有至少部分地包围圆柱的磁性部件。

39.如权利要求38所述的电感装置，其特征在于，所述电动机是单相电动机。

40.如权利要求38所述的电感装置，其特征在于，所述电动机是多相电动机。

41.如权利要求38所述的电感装置，其特征在于，所述磁性部件包括磁性导线或条带材料。

42.一种制成电感装置的方法，包括以下步骤：

(a)在成形件上缠绕磁性模型元件，该磁性模型元件包括在与成形件上的模型元件的缠绕方向相横断的交错方向上延伸的连续细长磁性材料；以及

(b)在与所述交错方向相横断的缠绕方向上将导电部件缠绕在成形件上。

43.如权利要求42所述的方法，其特征在于，所述磁性模型元件包括蛇形磁性导线。

44.如权利要求42所述的方法，其特征在于，所述磁性模型元件包括平直磁性导线线圈。

45.如权利要求42所述的方法，其特征在于，在步骤(a)之后执行步骤(b)，并且还包括以下步骤：

(c)将另一所述磁性模型元件在导电部件上方缠绕到成形件上。

46.如权利要求42所述的方法，其特征在于，在步骤(a)之前执行步骤(b)。

47.如权利要求43或44所述的方法，其特征在于，在步骤(a)之前形成所述磁性模型元件。

48.如权利要求43或44所述的方法，其特征在于，在步骤(a)的执行过程中形成所述磁性模型元件。

49.一种通过权利要求42-48中任一项所述的方法制成的电感装置。

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