CN101572155B - 电感耦合线圈及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种耦合系数高体积小的电感耦合线圈。该电感耦合线圈包括第一电感线圈和第二电感线圈，所述第一电感线圈和第二电感线圈分别由N1、N2匝构成，其特征在于，所述第一电感线圈和第二电感线圈的每匝为平面几何形状，所述第一电感线圈和第二电感圈的诸匝，分别采用可拆卸的连接器串联联接，分别属于第一电感线圈和第二电感线圈诸匝，相互间平行交错正对相间放置。

Description

电感耦合线圈及其制作方法

技术领域

本发明涉及电感耦合线圈元件，尤其涉及高耦合系数且体积小的电感耦合线圈元件。

现有技术

在工业领域和信息技术领域中，现有技术中的无源部件的空心电感耦合线圈元件，耦合系数小，为增加耦合系数，需要加铁磁介质磁芯，带有磁芯的电感耦合线圈不适合大功率应用场合，而且给散热带来困难。

发明内容

为克服现有技术中的不足，本发明的发明目的是提供一种高耦合系数且体积小的空心电感线圈元件及其制作方法。

本发明的一方面，提供了一种电感耦合线圈，其包括第一电感线圈和第二电感线圈，所述第一电感线圈和第二电感线圈分别由N1、N2匝构成，其特征在于，所述第一电感线圈和第二电感线圈的每匝为平面几何形状，所述第一电感线圈和第二电感圈的诸匝，分别采用可拆卸的连接器串联连接，分别属于第一电感线圈和第二电感线圈诸匝，相互间平行交错正对相间放置。

本发明的另一方面，还提供了一种电感耦合线圈的制作方法，其特征在于，该制作方法包括如下步骤：

1)将空心金属管材制成单匝平面线圈，或用平面金属板材冲压成单匝平面线圈，该平面线圈为平面几何形状；

2)将N1匝平面线圈平行放置，用连接器将该N1匝平面线圈串联连接起来，以制作成第一电感线圈；

3)将N2匝平面线圈平行放置，用连接器将该N2匝平面线圈串联连接起来，以制作成第二电感线圈；

4)将第一电感线圈和第二电感线圈平行交错正对相间放置，并固定在绝缘骨架上，以形成所述电感耦合线圈。

所述第一电感线圈的N1匝数和第二电感线圈的N2匝数取决于所需自感系数。所述平面几何形状为圆形、矩形和方形中的一种。

所述N1和N2可以相同，也可以不同，且N1和N2均为等于或者大于1的自然数。

所述金属管材选自下列管材中的一种：铜质管材、铜包钢管材和铜镀银管材；所述金属板选自下列板板中的一种：铜质板材，铝质板材和铜镀银板材。

本发明的电感耦合线圈达到的有益效果是：耦合系数高；便于控制机械加工制造过程的几何精度；便于实际应用场合的调试；避免原材料冗余；可自由选取交错相间隔的匝数；单个电感线圈的自谐振频率高；利于系统的稳定；节省空间。

附图说明

图1为本发明第一实施例的电感耦合线圈的示意图；

图2为本发明第一实施例的电感耦合线圈中的一匝线圈的示意图；

图3为本发明第二实施例的电感耦合线圈的示意图；

图4为本发明第二实施例的电感耦合线圈中的一匝线圈的示意图。

具体实施方式

实施例1

图1为本发明第一实施例的电感耦合线圈的示意图。图2为本发明第一实施例的电感耦合线圈中的一匝线圈的示意图。该电感耦合线圈包括第一电感线圈1和第二电感线圈2，所述第一电感线圈1和第二电感线圈2分别由N1、N2匝构成，N1、N2取决于所需自感系数，所述第一电感线圈1和第二电感线圈2的每匝为严格的平面几何形状，该实施例中，电感耦合线圈的每一匝线圈均为圆形。所述第一电感线圈1和第二电感线圈2的诸匝，分别采用可拆卸的连接器3串联连接，分别属于第一电感线圈1和第二电感线圈2的诸匝，相互间平行交错正对相间放置。所述第一电感线圈1的N1匝数和第二电感线圈2的N2匝数取决于所需自感系数。所述N1和所述N2为等于或者大于1的自然数，即，根据所需耦合系数大小，可一匝、两匝、多匝间隔交错放置。N1和N2可以相同也可以不相同。

圆形电感耦合线圈的制作方法，包括如下步骤：

1)将空心金属管材绕制成平面线圈，该平面线圈为圆形。该步骤包括如下步骤：

a)根据线圈承载电流，选取线圈金属管材及该金属管材的截面直径，该金属管材可选铜质管材、铜包钢管材和铜镀银管材等中的一种。

b)根据电感线圈自感系数及电感线圈将要占用的空间尺寸，计算单匝线圈直径，进一步计算单匝线圈所用金属管材的长度，而后截取金属材料；

c)将金属管材两头分别压制成连接平面，并在连接平面上打孔。

d)将没有压制成平面的金属管材绕制成圆形线圈，并使所压制成的连接平面相对，该线圈为一匝圆形平面电感线圈。

2)将N1匝平面线圈平行放置，用连接器将该N1匝平面线圈的连接平面处串联连接起来，以制作成第一圆形电感线圈。详细地，用螺钉将第一个连接器的第一端与第一个单匝圆形平面线圈的第一端的连接平面通过所打的孔连接起来，用螺钉将该第一个连接器的第二端与第二个单匝圆形平面线圈的第一端的连接平面连接起来；用螺钉将第二个连接器的第一端与第一个单匝圆形平面线圈的第二端的连接平面通过所打的孔连接起来，用螺钉将该第二个连接器的第二端与第三个单匝圆形平面线圈的第二端的连接平面通过所打的孔连接起来，如此重复，用连接器将N1个单匝圆形平面线圈连接起来以形成串联连接的第一圆形电感线圈。

3)将N2匝平面线圈平行放置，用连接器将该N2匝平面线圈在连接平面处串联连接起来，以制作成第二圆形电感线圈。第二圆形电感线圈的制作方法同制作第一圆形电感线圈。

4)将第一圆形电感线圈和第二圆形电感线圈平行交错正对相间放置，并固定在绝缘骨架上，以形成所述电感耦合线圈。详细地，在第一圆形电感线圈和第二圆形电感线圈的每匝平面线圈上，以120°中心角三等分圆周，在三等分的圆周上打孔，该孔用于穿过螺钉以将线圈与绝缘骨架的固定。而后将第一圆形电感线圈的诸匝和第二圆形电感线圈的诸匝平行交错正对相间放置，用螺钉将平行交错放置的第一圆形电感线圈和第二圆形电感线圈通过所打的孔固定在绝缘骨架上，以形成圆形电感耦合线圈。

所述第一电感线圈的匝数N1和第二电感线圈的匝数N2取决于所需自感系数。所述N1和所述N2为等于或者大于1的自然数。N1和N2可以相同，也可以不同。根据预期耦合系数(也可以根据调试过程)，确定单匝电感线圈的相间个数。

实施例2

图3为本发明第二实施例的电感耦合线圈示意图。图4为本发明第二实施例的电感耦合线圈中的一匝线圈的示意图。本发明第二实施例所提供的电感耦合线圈除线圈横截面为矩形外，其连接方式和放置方式同实施例1。

矩形电感耦合线圈的制作方法，包括如下步骤：

1)将空心金属管材绕制成平面线圈，该平面线圈为矩形。该步骤包括如下步骤：

a)根据线圈承载电流，选取线圈金属管材及该金属管材的截面直径，该管材可选铜质管材、铜包钢管材和铜镀银管材等中的一种。

b)根据电感线圈自感系数及电感线圈将要占用的空间尺寸，计算单匝线圈计长、宽，而后截取金属管材，每匝矩形电感线圈包括两根长度相同的第一边管材和第三边管材，两根长度相同的第二边管材和第四边管材，第一边管材和第三边管材的长度比第二边管材和第四边管材的长度长。

c)将第四边管材从中间截断，将截断后的第四边管材的中间一段压制成连接平面，并在连接平面上打孔。

d)用四个90°管装弯头，把截取的第一到第四边金属管材焊接制成单匝矩形平面电感线圈，并使在第四边管材中间所压制成的连接平面相对，该线圈为一匝矩形平面电感线圈。

2)将N1匝平面线圈平行放置，用连接器将该N1匝平面线圈的连接平面处串联连接起来，以制作成第一矩形电感线圈。详细地，用螺钉将第一个连接器的第一端与第一个单匝矩形平面线圈的第一端的连接平面通过所打的孔连接起来，用螺钉将该第一个连接器的第二端与第二个单匝矩形平面线圈的第一端的连接平面连接起来；用螺钉将第二个连接器的第一端与第一个单匝矩形平面线圈的第二端的连接平面通过所打的孔连接起来，用螺钉将该第二个连接器的第二端与第三个单匝矩形平面线圈的第二端的连接平面通过所打的孔连接起来，如此重复，用连接器将N1个矩形单匝矩形平面线圈串联连接起来以形成串联连接的第一矩形电感线圈；

3)将N2匝平面线圈平行放置，用连接器将该N2匝平面线圈在连接平面处串联连接起来，以制作成第二矩形电感线圈。第二矩形电感线圈的制作方法同制作第一矩形电感线圈。

4)将第一矩形电感线圈和第二矩形电感线圈平行交错正对相间放置，并固定在绝缘骨架上，以形成所述矩形电感耦合线圈。详细地，在第一矩形电感线圈和第二矩形电感线圈的每匝平面线圈的第一边和第三边的中间，打孔，该孔用于用螺钉将线圈与绝缘骨架固定。而后将第一矩形电感线圈的诸匝和第二矩形电感线圈的诸匝平行交错正对相间放置，用螺钉将平行交错放置的第一矩形电感线圈和第二矫形电感线圈通过所打的孔固定在绝缘骨架上，以形成矩形电感耦合线圈。

所述第一电感线圈的匝数N1和第二电感线圈的匝数N2取决于所需自感系数。所述N1和所述N2为等于或者大于1的自然数。N1和N2可以相同也可以不相同，根据预期耦合系数(也可以根据调试过程)，确定单匝电感项圈的相间个数。

本发明提供的电感耦合线圈中的每匝平面线圈，除了是圆形，矩形外，还可以是方形的，或者是其它任意形状。

制作本发明提供的电感耦合线圈的金属材料，可选地，还可以是金属管材，将金属板材冲压成平面线圈，该金属板材可选自铜质板材、铝质板材和铜镀银板材等中的一种。

本发明提供的电感耦合线圈通过几乎全部的磁通铰链，减少漏磁通，增大两个线圈之间的耦合程度。迄今为止，本发明所提供的电感耦合线圈为能够达到最紧耦合程度的互感耦合方式。由于没有螺距倾斜，每匝均为平面结构，便于控制机械加工制造过程的几何精度。匝间采用活动联接方式，可根据所需电感线圈的自感系数，随意增减匝数，因而便于实际应用场合的调试，避免原材料冗余。匝间采用活动联接方式，可根据所需电感线圈之间的耦合系数，自由选取交错相间隔的匝数。两个电感线圈平行交错相间放置，增强了每个线圈自身的匝间屏蔽作用，等效地降低了单个线圈的分布电容，使单个电感线圈的自谐振频率提高，利于构成系统的稳定。两个线圈合二为一，节省空间。

另外，匝间具有螺距倾斜的两个整体电感线圈，匝间平行交错正对相间放置，亦应达到相同的有益效果。

虽然本发明是通过上述附图示出的实施例进行解释的。但本领域的技术人员应该理解，本发明并不限于这些实施例，而是覆盖了不脱离本发明的精神的各种变化或者变型。因而，本发明的范围由所附权利要求书及其等效物限定。

Claims (10)

1.一种电感耦合线圈，其包括第一电感线圈和第二电感线圈，所述第一电感线圈和第二电感线圈分别由N1、N2匝构成，其特征在于，所述第一电感线圈和第二电感线圈的每匝为平面几何形状且均由空心金属管材绕制或由平面金属板材冲压而成，所述第一电感线圈和第二电感圈的诸匝，分别采用可拆卸的连接器串联联接，分别属于第一电感线圈和第二电感线圈诸匝，相互间平行交错正对相间放置。

2.根据权利要求1所述的电感耦合线圈，其特征在于，所述第一电感线圈的N1匝数和第二电感线圈的N2匝数取决于所需自感系数。

3.根据权利要求1所述的电感耦合线圈，其特征在于，所述平面几何形状为圆形和矩形中的一种。

4.根据权利要求1所述的电感耦合线圈，其特征在于，所述N1和N2可以相同，也可以不同，且N1和N2均为等于或者大于1的自然数。

5.一种权利要求1所述的电感耦合线圈的制作方法，其特征在于，该制作方法包括如下步骤：

1)将空心金属管材制成单匝平面线圈，或用平面金属板材冲压成单匝平面线圈，该平面线圈为平面几何形状；

2)将N1匝平面线圈平行放置，用连接器将该N1匝平面线圈串联连接起来，以制作成第一电感线圈；

3)将N2匝平面线圈平行放置，用连接器将该N2匝平面线圈串联连接起来，以制作成第二电感线圈；

4)将第一电感线圈和第二电感线圈平行交错正对相间放置，并固定在绝缘骨架上，以形成所述电感耦合线圈。

6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述第一电感线圈的匝数N1和第二电感线圈的匝数N2取决于所需自感系数。

7.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述N1和N2可以相同，也可以不同，且N1和N2均为等于或者大于1的自然数。

8.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述平面几何形状为圆形和矩形中的一种。

9.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述金属管材选自下列金属材中的一种：铜质管材、铜包钢管材和铜镀银管材。

10.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述金属板材选自下列金属板材中的一种：铜质板材，铝质板材和铜镀银板材。

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