CN102916594B - 供电设备 - Google Patents

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Abstract

公开了一种供电设备。该供电设备包括：第一磁芯；第二磁芯，其具有与第一磁芯的形状相同的形状；第一和第二磁芯之间的第三磁芯；第一线圈，其缠绕在第一和第三磁芯之一周围；以及第二线圈，其缠绕在第二和第三磁芯之一周围。

Description

供电设备
相关专利的交叉引用
本申请根据要求2011年8月4日提交的韩国专利申请第10-2011-0077639号的优先权，该专利申请的全部内容通过引用结合于此。
技术领域
本发明涉及供电设备。
背景技术
近来，电子产品具有了各种功能和卓越性能，并且已经朝向小尺寸和轻重量发展。为了实现具有小尺寸和轻重量的电子产品，必须减小安装在电子产品中的零件的尺寸或体积。
特别地，随着半导体集成电路的发展，可以在小尺寸和轻重量的情况下制备电路。然而，存在降低安装在电子产品中的电感器的体积的问题。在这点上，已经持续进行了学习和研究，以减小安装在电子产品中的电感器的尺寸和重量。
同时，响应于对于减少谐波和校正市电中的输入功率因数的需求，作为输入功率因数校正电路的PFC（功率因数校正）转换器已经被扩展地用于电子产品的供电设备。
此外，为了减小输入电流Iin的波动并且为了提高PFC转换器的效率，已经使用了采用两个单独电感器的交错（interleaved）PFC转换器（或者交错升压（boost）转换器）。
为此，根据相关技术，在用来制造耦合电感器的芯的中间磁路或侧向磁路中基本上需要有空气间隙。然而，为了形成该空气间隙，需要额外的剪切工作，所以可能增加制造成本并且可能难以管理该空气间隙。
发明内容
实施例提供了一种具有新结构的供电设备，其包括电感器、变压器和电感器-变压器。
实施例的技术目的可以不限于以上目的，并且根据以下描述，实施例的其他技术目的对于本领域普通技术人员会是明显的。
根据实施例的供电设备包括：第一磁芯；第二磁芯，其具有与第一磁芯的形状相同的形状；第一和第二磁芯之间的第三磁芯；第一线圈，其缠绕在第一和第三磁芯之一周围；以及第二线圈，其缠绕在第二和第三磁芯之一周围。
附图说明
图1a和1b是示出了根据实施例的、包括耦合电感器的供电设备的电路图；
图2a至18是示出了根据实施例的耦合电感器的视图；
图19是示出了根据实施例的、包括耦合变压器的供电设备的视图；
图20至23是示出了根据实施例的耦合变压器的视图；
图24是示出了根据实施例的、包括耦合电感器-变压器的供电设备的视图；
图25至29是示出了根据实施例的、包括耦合电感器-变压器的供电设备的视图；
图30是示出了根据实施例的耦合电感器、耦合变压器和耦合电感器-变压器的视图；并且
图31是示出了由根据实施例制造的耦合电感器得到的实验结果的视图。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细描述这些实施例，使得与本发明有关的本领域普通技术人员可以容易地实现这些实施例。然而，这些实施例可以具有各种修改而不受限制。
在以下说明中，当零件被称为其包括部件时，该零件可以不排除其他部件，而是可以进一步包括其他部件，除非上下文表明了其他情形。
为了方便或者清楚的目的，图中示出的每个层的厚度和尺寸可能是夸大的、省略的或示意性地示出的。此外，元件的尺寸没有完全地反映真实尺寸。在以下描述中，会在说明书各处将相似的附图标记分派给相似的部件。
图1a和1b是示出了根据实施例的、包括耦合电感器的供电设备的电路图。
如图1a中所示，包括电感器的供电设备100可以包括滤波器110、整流单元120和功率因数校正单元130。
在向其输入市电（85V至260V）的输入端处提供有滤波器110，以便减小传导性噪声。
为此，滤波器110可以包括在一对功率线处分别提供的线圈、以及在这些线圈的两端处并联连接到功率线的电容器。这些线圈可以是共模扼流线圈，并且同相地为每个芯提供两个绕组。
整流单元120连接到滤波器110的输出侧，以对市电的波进行整流。整流单元120是包括多个二极管的桥式二极管BD。
功率因数校正单元130通过对半导体开关S1和S2的操作来对电感器L1和L2中积累的能量进行充电/放电，以使得输入电压和电流同相。
功率因数校正单元130包括第一电感器L1、第二电感器L2、用于切换第一电感器L1的充电/放电操作的第一半导体开关S1、一切换第二电感器L2的充电/放电操作的第二开关S2、连接到第一电感器L1的第一二极管D1、连接到第二电感器L2的第二二极管D2、以及输出电容器（condenser）Co。附图标记RL表示电阻器。
同时，根据本实施例的供电设备不仅适用于如图1a中所示的AC（交流）输入电，也适用于如图1b中所示的DC（直流）输入电。
图1b是示出了根据另一实施例的供电设备100’的视图。供电设备100’可以是DC/DC转换器。
图1b中所示的供电设备100’包括具有与图1a中所示的供电设备100中所包括的功率因数校正单元130的结构相同的结构的功率因数校正单元，所以将省略对其细节的描述。
以下，将描述包括第一和第二电感器L1和L2的耦合电感器的结构。
根据本实施例的耦合电感器可以包括具有U、｜、U或者｜、H、｜的形状的芯。尽管可以独立地制备空气间隙，但是采用具有低的磁导率的间隙板或者芯（粉芯）来形成该空气间隙，而非剪切磁路来形成该空气间隙，从而减少了剪切过程所需的成本。
此外，耦合电感器的以上结构可以用于耦合变压器的结构以及其中将将电感器与变压器相集成的耦合电感器-变压器的结构。
图2a是示出了根据第一实施例的耦合电感器的视图。
参照图2a，耦合电感器200包括：第一磁芯210；第二磁芯220；第三磁芯230；第一线圈240，其缠绕在第一磁芯210周围；以及第二线圈250，其缠绕在第二磁芯220周围。
第一磁芯210具有“U”的形状。
此外，第二磁芯220也具有“U”的形状。在该情况下，第一磁芯210以“U”的形状来设置，而第二磁芯220对称于第一磁芯210来设置，同时将第三磁芯230置于第一磁芯210和第二磁芯220之间。
具体地，第一磁芯210包括：第一芯部211，其具有“｜”的形状；第二芯部212，其从第一芯部211的一端（图中的第一芯部的上端）垂直于第一芯部211的长度方向延伸；以及第三芯部213，其从第一芯部211的另一端（图中的第一芯部的下端）垂直于第一芯部211的长度方向延伸。
相似地，第二磁芯220包括：第一芯部221，其具有“｜”的形状；第二芯部222，其从第一芯部221的一端（图中的第一芯部的上端）垂直于第一芯部221的长度方向延伸；以及第三芯部223，其从第一芯部221的另一端（图中的第一芯部的下端）垂直于第一芯部221的长度方向延伸。
第三磁芯230具有“｜”的形状，并且被置于第一和第二磁芯210和220之间。
此外，根据第一实施例的耦合电感器200包括：第一线圈240，其缠绕在第一磁芯210周围；以及第二线圈250，其缠绕在第二磁芯220周围。
具体地，第一线圈240缠绕在第一磁芯210的第一芯部211周围。此时，第一线圈240若干次地缠绕在第一磁芯210的第一芯部211的中央部分周围。
此外，第二线圈250缠绕在第二磁芯220的第一芯部221周围。此时，第二线圈250若干次地缠绕在第二磁芯220的第一芯部221的中央部分周围。
同时，第一线圈240可以纵向地（lengthwise）沿着第一磁芯210来缠绕。优选地，如图2a中所示，第一线圈240可以纵向地沿着第一磁芯210的第一芯部211来缠绕。
以相同方式，第二线圈250可以纵向地沿着第二磁芯220来缠绕。优选地，如图2a中所示，第二线圈240可以纵向地沿着第二磁芯220的第一芯部221来缠绕。
此时，第一空气间隙（Ig）260形成在第一和第三磁芯210和230之间，并且第二空气间隙（Ig）270形成在第二和第三磁芯220和230之间。
第一磁芯210的第二芯部212的上表面与第三磁芯230的上表面对齐在同一平面上。此外，第一磁芯210的第三芯部213的下表面与第三磁芯230的下表面对齐在同一平面上。
作为结果，第一空气间隙260形成在第一磁芯210的第二芯部212的右边侧和第三磁芯230的左边侧之间。此外，第一空气间隙260形成在第一磁芯210的第三芯部213的右边侧和第三磁芯230的左边侧之间。根据第一实施例，第一空气间隙260可以分别形成在第一磁芯210的第二和第三芯部212和213的右边侧与第三磁芯230的左边侧之间。
以相同方式，第二磁芯220的第二芯部222的上表面与第三磁芯230的上表面对齐在同一平面上。此外，第二磁芯220的第三芯部223的下表面与第三磁芯230的下表面对齐在同一平面上。
作为结果，第二空气间隙270形成在第二磁芯220的第二芯部222的左边侧和第三磁芯230的右边侧之间。此外，第二空气间隙270形成在第二磁芯210的第三芯部223的左边侧和第三磁芯230的右边侧之间。根据第一实施例，第二空气间隙270可以分别形成在第二磁芯220的第二和第三芯部222和223的左边侧与第三磁芯230的右边侧之间。
具体地，根据第一实施例，通过将线圈缠绕在芯周围来将包括两个电感器的耦合电感器200制备为集成的耦合电感器。尽管有可能通过常规剪切过程来形成空气间隙，但是根据本实施例，在制造耦合电感器时，通过采用间隙板或者底部来简单地形成空气间隙，而不执行剪切过程。
同时，如图2b中所示，用于耦合电感器200的第一和第二线圈240和250的缠绕方案可以不同于图2a中所示的缠绕方案。
就是说，如图2b中所示，第一线圈240可以以与第一磁芯210的长度方向交叉的方向来缠绕在第一磁芯210周围，这不同于图2a。优选地，如图2b中所示，第一线圈240可以以与第一磁芯210的第一芯部211的长度方向交叉的方向来缠绕在第一磁芯210的第一芯部211周围。
以相同方式，第二线圈250可以以与第二磁芯220的长度方向交叉的方向来缠绕在第二磁芯220周围。优选地，如图2b中所示，第二线圈250可以以与第二磁芯220的第一芯部221的长度方向交叉的方向来缠绕在第二磁芯220的第一芯部221周围。
同时，如图2c中所示，耦合电感器200的第一线圈240可以包括：第一级线圈240a，其缠绕在第一磁芯210的第一芯部211周围；以及第二级线圈240b，其在串联连接到第一级线圈240a的同时缠绕在第三磁芯230周围。
此外，耦合电感器200的第二线圈250可以包括：第三级线圈250a，其缠绕在第二磁芯220的第一芯部221周围；以及第四级线圈250b，其在串联连接到第三级线圈250a的同时缠绕在第三磁芯230周围。
图3a是示出了根据第二实施例的耦合电感器的视图。
参照图3a，耦合电感器300包括：第一磁芯310；第二磁芯320；第三磁芯330；第一线圈340，其缠绕在第一磁芯310周围；以及第二线圈350，其缠绕在第二磁芯320周围。
第一磁芯310具有“U”的形状。
此外，第二磁芯320也具有“U”的形状。在该情况下，第一磁芯310以“U”的形状来设置，而第二磁芯320对称于第一磁芯310来设置，同时将第三磁芯330置于第一磁芯310和第二磁芯320之间。
具体地，第一磁芯310包括：第一芯部311，其具有“｜”的形状；第二芯部312，其从第一芯部311的一端（图中的第一芯部的上端）垂直于第一芯部311的长度方向延伸；以及第三芯部313，其从第一芯部311的另一端（图中的第一芯部的下端）垂直于第一芯部311的长度方向延伸。
相似地，第二磁芯320包括：第一芯部321，其具有“｜”的形状；第二芯部322，其从第一芯部321的一端（图中的第一芯部的上端）垂直于第一芯部321的长度方向延伸；以及第三芯部323，其从第一芯部321的另一端（图中的第一芯部的下端）垂直于第一芯部321的长度方向延伸。
第三磁芯330具有“｜”的形状，并且被置于第一和第二磁芯310和320之间。
此外，根据第二实施例的耦合电感器300包括：第一线圈340，其缠绕在第一磁芯310周围；以及第二线圈350，其缠绕在第二磁芯320周围。
具体地，第一线圈340缠绕在第一磁芯310的第二芯部312周围。此时，第一线圈340若干次地缠绕在第一磁芯310的第二芯部312的中央部分周围。
此外，第二线圈350缠绕在第二磁芯320的第二芯部322周围。此时，第二线圈350若干次地缠绕在第二磁芯320的第二芯部322的中央部分周围。
此时，第一空气间隙（Ig）360形成在第一和第三磁芯310和330之间，并且第二空气间隙（Ig）370形成在第二和第三磁芯320和330之间。
就是说，根据第一实施例，线圈240和250缠绕在第一和第二磁芯210和220的第一芯部211和221周围，而根据第二实施例，线圈340和350缠绕在第一和第二磁芯310和320的第二芯部312和322周围。
同时，如图3b中所示，耦合电感器300的第一线圈340可以包括：第一级线圈340a，其缠绕在第一磁芯310的第二芯部312周围；以及第二级线圈340b，其在串联连接到第一级线圈340a的同时缠绕在第一磁芯310的第三芯部313周围。
此外，耦合电感器300的第二线圈350可以包括：第三级线圈350a，其缠绕在第二磁芯320的第二芯部332周围；以及第四级线圈350b，其在串联连接到第三级线圈350a的同时缠绕在第二磁芯320的第三芯部323周围。
图4是示出了根据第三实施例的耦合电感器的视图。
参照图4，根据第三实施例的耦合电感器400包括第一磁芯410、第二磁芯420、第三磁芯430、第一空气间隙460和第二空气间隙470，这些部件具有与第一实施例的部件相同的结构。
根据第一实施例的耦合电感器200，线圈缠绕在第一和第二磁芯的第一芯部周围，而根据第二实施例，线圈缠绕在第一和第二磁芯的第二芯部周围。
然而，根据第三实施例，第一线圈440缠绕在第一磁芯410的第三芯部413周围，而第二线圈450缠绕在第二磁芯420的第三芯部423周围。
此时，根据第一至第三实施例的第一磁芯210、310和410、第二磁芯220、320和420、以及第三磁芯230、330和430可以包括具有高磁导率的磁特性的铁芯。
图5是示出了根据第四实施例的耦合电感器的视图。
参照图5，耦合电感器500包括：第一磁芯510，其具有“U”的形状；第二磁芯520，其具有与第一磁芯510的形状相同的形状，并且与第一磁芯510对称地布置；以及第三磁芯530，其具有“｜”的形状，并且布置在第一和第二磁芯510和520之间。
此外，耦合电感器500包括：第一线圈540，其缠绕在第一磁芯510周围；以及第二线圈550，其缠绕在第二磁芯520周围。
尽管图示了第一线圈540缠绕在第一磁芯510的第二芯部周围并且第二线圈550缠绕在第二磁芯520的第二芯部周围，但这只是为了图示的目的。比如，如第一和第三实施例中所图示的，第一和第二线圈540和550可以分别缠绕在第一和第二磁芯的第一芯部或第三芯部周围。
根据第四实施例，不同于第一至第三实施例，空气间隙可以不形成在第一和第三磁芯510和530之间以及第二和第三磁芯520和530之间。
为此，根据第四实施例，通过使用相同材料来形成第一和第二磁芯510和520，并且通过使用不同于用于第一和第二磁芯510和520的材料的材料来形成第三磁芯530。
就是说，第一和第二磁芯510和520可以包括具有低的磁导率的粉芯，并且第三磁芯530可以包括具有高的磁导率的铁芯。
换言之，不在耦合电感器中形成空气间隙，并且通过使用不同磁材料来制备磁芯，所以可以减少由边缘通量导致的从第一和第二线圈540和550生成的涡流损耗。此外，因为在没有空气间隙的情况下制作了耦合电感器，所以可以省略诸如剪切过程的附加过程。
图6是示出了根据第五实施例的耦合电感器的视图。
参照图6，耦合电感器600包括第一磁芯610、第二磁芯620、第三磁芯630、第一线圈640和第二线圈650，这些部件具有与根据第四实施例的耦合电感器500的部件相同的形状。
尽管根据第四实施例的第一和第二磁芯510和520具有低磁导率的磁特性，但是根据第五实施例的第一和第二磁芯610和620具有高磁导率的磁特性。
因此，与第四实施例相反，第三磁芯630具有不同于第一和第二磁芯610和620的、低磁导率的磁特性。
图7是示出了根据第六实施例的耦合电感器的视图。
参照图7，耦合电感器700包括第一磁芯710、第二磁芯720、第三磁芯730、第一线圈740和第二线圈750，这些部件具有与根据第二实施例的耦合电感器300的部件相同的形状。
根据第二实施例，由于第一至第三磁芯310、320和330的结构，多个第一空气间隙360形成在第一和第三磁芯310和330之间，并且多个第二空气间隙370形成在第二和第三磁芯320和330之间。
然而，根据第六实施例，一个第三空气间隙760形成在第一和第三磁芯710和730之间，并且一个第四空气间隙770形成在第二和第三磁芯720和730之间。
为此，剪切第一磁芯710的第三芯部713的一端，使得第一磁芯710可以与第三磁芯730隔开，从而形成第三空气间隙760。此外，剪切第二磁芯720的第三芯部723的一端，使得第二磁芯720可以与第三磁芯730隔开。
此时，因为只有一个空气间隙形成在耦合电感器700的第一和第三磁芯710和730之间并且只有一个空气间隙形成在耦合电感器700的第二和第三磁芯720和730之间，所以第三和第四空气间隙760和770的宽度宽于第一和第二空气间隙360和370的宽度。
因而，在耦合电感器700中，第一磁芯710的第二芯部712长于第三芯部713，并且第二磁芯720的第二磁芯722长于第二芯部720的第三芯部723。
此外，第一线圈740可以缠绕在第一磁芯710的第一芯部711周围，并且第二线圈750可以缠绕在第二磁芯720的第一芯部721周围。
图8是示出了根据第七实施例的耦合电感器的视图。
参照图8，耦合电感器800包括第一磁芯810、第二磁芯820、第三磁芯830、第一线圈840和第二线圈850，这些部件具有与根据第六实施例的耦合电感器700的部件相同的形状。
根据第六实施例的耦合电感器700，第四空气间隙770形成在第二磁芯720的第三芯部723和第三磁芯730之间。然而，根据第七实施例的耦合电感器800，第四空气间隙870形成在第二磁芯820的第二芯部822和第三磁芯之间。
换言之，根据第六实施例的耦合电感器700，第三和第四空气间隙760和770一起形成在耦合电感器700的下表面处。然而，根据第七实施例的耦合电感器800，第三和第四空气间隙860和870分别独立地形成在耦合电感器800的上下表面处。
因而，在根据第七实施例的耦合电感器800中，第二磁芯820的第三芯部823长于第二磁芯820的第二芯部822。
图9a是示出了根据第八实施例的耦合电感器的视图。
参照图9a，耦合电感器900包括第一磁芯910、第二磁芯920、第三磁芯930、第一线圈940、第二线圈950、第五空气间隙960和第六空气间隙970。
第一和第二磁芯910可以具有相同的“｜”的形状。
第三磁芯930形成在第一和第二磁芯910和920之间。第三磁芯930具有“H”的形状，不同于第一和第二磁芯910和920的形状。
具体地，第三磁芯930包括：第四芯部931，其具有“｜”的形状；第五芯部932，其从第四芯部931的一端（图中的第四芯部的上端）以相对于第四芯部931的长度方向的左方向来垂直延伸；第六芯部933，其从第四芯部931的一端以右方向垂直延伸；第七芯部934，其从第四芯部931的另一端（图中的第四芯部下端）以左方向垂直延伸；以及第八芯部935，其从第四芯部931的另一端以右方向垂直延伸。
此时，第一和第二磁芯910和920平行于第三磁芯930的第四芯部931。
此外，第一和第二磁芯910和920长于第三磁芯930的第四芯部931。
因而，第一磁芯910的右侧可以面朝第三磁芯930的第五芯部932和第七芯部934的左侧。此外，第二磁芯920的左侧可以面朝第三磁芯930的第六芯部933和第八芯部935的右侧。
因此，第五空气间隙960可以形成在第一磁芯910的右侧以及第三磁芯930的第五芯部932和第七芯部934的左侧当中。此外，第六空气间隙970可以形成在第二磁芯920的左侧以及第三磁芯930的第六芯部933和第八芯部935的右侧当中。
第一线圈940缠绕在第一磁芯910周围，并且第二线圈950缠绕在第二磁芯920周围。
此时，第一线圈940可以纵向地沿第一磁芯910来缠绕。此外，第二磁芯950可以纵向地沿第二磁芯920来缠绕。
同时，如图9b中所示，第一线圈940可以以与第一磁芯910的长度方向交叉的方向来缠绕在第一磁芯910周围。以相同方式，第二线圈950可以以与第二磁芯920的长度方向交叉的方向来缠绕在第二磁芯920周围。
进一步地，如图9c中所示，第一线圈940可以包括：第一级线圈940a，其缠绕在第一磁芯910周围；以及第二级线圈940b，其在串联连接到第一级线圈940a的同时缠绕在第三磁芯930的第四芯部931周围。
此外，第二线圈950可以包括：第三级线圈950a，其缠绕在第二磁芯920周围；以及第四级线圈950b，其在串联连接到第三级线圈950a的同时缠绕在第四芯部931周围。
图10a是示出了根据第九实施例的耦合电感器的视图。
参照图10a，耦合电感器1000包括第一磁芯1010、第二磁芯1020、第三磁芯1030、第五空气间隙1060和第六空气间隙1070，这些部件与根据第八实施例的耦合电感器900的部件相似。
根据第八实施例,第一线圈940缠绕在第一磁芯910周围,并且第二线圈950缠绕在第二磁芯920周围。然而，根据第九实施例，第一和第二线圈1040和1050缠绕在第三磁芯1030周围。
具体地，第一线圈1040缠绕在第三磁芯1030的第五芯部1032周围，并且第二线圈1050缠绕在第三磁芯1030的第六芯部1033周围。
同时，如图10b中所示，第一线圈1040可以包括：第一级线圈1040a，其缠绕在第三磁芯1030的第五芯部1032周围；以及第二级线圈1040b，其在串联连接到第一级线圈1040a的同时缠绕在第三磁芯1030的第七芯部1034周围。
此外，第二线圈1050可以包括：第三级线圈1050a，其缠绕在第三磁芯1030的第六芯部1033周围；以及第四级线圈1050b，其在串联连接到第三级线圈1050a的同时缠绕在第三磁芯1030的第八芯部1035周围。
图11是示出了根据第十实施例的耦合电感器的视图。
参照图11，耦合电感器1100包括第一磁芯1110、第二磁芯1120、第三磁芯1130、第五空气间隙1160和第六空气间隙1170，这些部件与根据第八和第九实施例的耦合电感器900和1000的部件相似。
根据第八实施例,第一线圈940缠绕在第一磁芯910周围,并且第二线圈950缠绕在第二磁芯920周围。然而，根据第十实施例，第一和第二线圈1140和1150缠绕在第三磁芯1130周围。
具体地，第一线圈1140缠绕在第三磁芯1130的第七芯部1134周围，并且第二线圈1150缠绕在第三磁芯1130的第八芯部1135周围。
图12是示出了根据第十一实施例的耦合电感器1200的视图。
参照图12，耦合电感器1200包括第一磁芯1210、第二磁芯1220、第三磁芯1230、第一线圈1240和第二线圈1250，这些部件与根据第八实施例的耦合电感器900的部件相似。
在第八实施例中包括第五和第六空气间隙960和970，但是根据第十一实施例的耦合电感器1200可以不包括任何空气间隙。
因而，第一磁芯1210与第三磁芯1230接触，并且第二磁芯1220与第三磁芯1230接触。
此外，通过使用相同材料来形成第一和第二磁芯1210和1220，并且通过使用不同于用于第一和第二磁芯1210和1220的材料的材料来形成第三磁芯1230。
就是说，第一和第二磁芯1210和1220可以包括具有低的磁导率的粉芯，并且第三磁芯1230可以包括具有高的磁导率的铁芯。
换言之，不在耦合电感器中形成空气间隙，并且通过使用不同磁材料来制备磁芯，所以可以减少由边缘通量导致的从第一和第二线圈1240和1250生成的涡流损耗。此外，因为在没有空气间隙的情况下制作了耦合电感器，所以可以省略诸如剪切过程的附加过程。
图13是示出了根据第十二实施例的耦合电感器的视图。
参照图13，耦合电感器1300包括第一磁芯1310、第二磁芯1320、第三磁芯1330、第一线圈1340和第二线圈1350，这些部件具有与根据第十一实施例的耦合电感器1200的部件相同的形状。
尽管根据第十一实施例的第一和第二磁芯1210和1220具有低磁导率的磁特性，但是根据第十二实施例的第一和第二磁芯1310和1320具有高磁导率的磁特性。
因此，与第十一实施例相反，第三磁芯1330具有不同于第一和第二磁芯1310和1320的、低磁导率的磁特性。
图14是示出了根据第十三实施例的耦合电感器的视图。
参照图14，耦合电感器1400包括第一磁芯1410、第二磁芯1420、第三磁芯1430、第一线圈1440和第二线圈1450，这些部件具有与根据第八实施例的耦合电感器900的部件相同的形状。
根据第八实施例，由于第一至第三磁芯910、920和930的结构，多个第五空气间隙960形成在第一和第三磁芯910和930之间，并且多个第六空气间隙970形成在第二和第三磁芯920和930之间。
然而，根据第十三实施例，一个第五空气间隙1460形成在第一和第三磁芯1410和1430之间，并且一个第六空气间隙1470形成在第二和第三磁芯1420和1430之间。
为此，剪切第三磁芯1430的第五芯部1432的一端，使得第三磁芯1430可以与第一磁芯1410隔开，从而形成第五空气间隙1460。此外，剪切第三磁芯1430的第六芯部1433的一端，使得第三磁芯1430可以与第二磁芯1420隔开，从而形成第六空气间隙1470。
此时，因为只有一个空气间隙形成在耦合电感器1400的第一和第三磁芯1410和1430之间并且只有一个空气间隙形成在耦合电感器1400的第二和第三磁芯1420和1430之间，所以第五和第六空气间隙1460和1470的宽度宽于根据第八实施例的第五和第六空气间隙960和970的宽度。
因而，在耦合电感器1400中，第三磁芯1430的第五芯部1432短于第七芯部1434，并且第三磁芯1430的第八芯部1435长于第六芯部1433。
此外，第一线圈1440可以缠绕在第一磁芯1410周围，并且第二线圈1450可以缠绕在第二磁芯1420周围。
图15是示出了根据第十四实施例的耦合电感器的视图。
参照图15，耦合电感器1500包括第一磁芯1510、第二磁芯1520、第三磁芯1530、第一线圈1540和第二线圈1550，这些部件具有与根据第十三实施例的耦合电感器1400的部件相同的形状。
根据第十三实施例的耦合电感器1400，第六空气间隙1470形成在第三磁芯1430的第六芯部1433和第二磁芯1420之间。然而，根据第十四实施例的耦合电感器1500，第六空气间隙1570形成在第三磁芯1530的第八芯部1535和第二磁芯之间。
换言之，根据第十三实施例的耦合电感器1400，第五和第六空气间隙1460和1470一起形成在耦合电感器1400的上表面处。然而，根据第十四实施例的耦合电感器1500，第五和第六空气间隙150和1570分别独立地形成在耦合电感器1500的上下表面处。
因而，在根据第十四实施例的耦合电感器1500中，第三磁芯1530的第六芯部1533长于第三磁芯1530的第八芯部1535。
图16是示出了根据第十五实施例的耦合电感器的视图。
参照图16，耦合电感器1600包括第一磁芯1610、第二磁芯1620，第三磁芯1630、第一线圈1640、第二线圈1650、第五空气间隙1660和第六空气间隙1670，这些部件相似于根据第八实施例的耦合电感器900的部件。
第一和第二磁芯1610和1620可以具有相同的“｜”的形状。
第三磁芯1630形成在第一和第二磁芯1610和1620之间.第三磁芯具有“H”的形状，不同于第一和第二磁芯1610和1620的形状。
根据第十五实施例，不同于第八实施例，第一和第二磁芯1610和1620可以具有与第三磁芯1630的第四芯部1631的长度相同的长度。
因而，第一磁芯1610的上表面面朝第三磁芯1630的第五芯部1632的下表面，并且第一磁芯1610的下表面面朝第三磁芯1630的第七芯部1634的上表面。此外，第二磁芯1620的上表面面朝第三磁芯1630的第六芯部1633的下表面，并且第二磁芯1620的下表面面朝第三磁芯1630的第八芯部1635的上表面。
作为结果，一个第五空气间隙1660形成在第一磁芯1610的上表面和第三磁芯1630的第五芯部1632的下表面之间，并且另一个第五空气间隙1660形成在第一磁芯1610的下表面和第三磁芯1630的第七芯部1634的上表面之间。此外，一个第六空气间隙1670形成在第二磁芯1620的上表面和第三磁芯1630的第六芯部1633的下表面之间，并且另一个第六空气间隙1670形成在第二磁芯1620的下表面和第三磁芯1630的第八芯部1635的上表面之间。
第一线圈1640缠绕在第一磁芯1610周围，并且第二线圈1650缠绕在第二磁芯1620周围。
图17是示出了根据第十六实施例的耦合电感器的视图。
参照图17，耦合电感器1700包括第一磁芯1710、第二磁芯1720、第三磁芯1730、第五空气间隙1760和第六空气间隙1770，这些部件相似于根据第十五实施例的耦合电感器1600的部件。
第一和第二线圈1740和1750缠绕在第三磁芯1730周围。
具体地，第一线圈1740缠绕在第三磁芯1730的第五芯部1732周围，并且第二线圈1750缠绕在第三磁芯1730的第六芯部1733周围。
图18是示出了根据第十七实施例的耦合电感器的视图。
参照图18，耦合电感器1800包括第一磁芯1810、第二磁芯1820、第三磁芯1830、第五空气间隙1860和第六空气间隙1870，这些部件相似于根据第十五实施例的耦合电感器1600的部件。
此时，第一线圈1840缠绕在第三磁芯1830的第七芯部1834周围，并且第二线圈1850缠绕在第三磁芯1830的第八芯部1835周围。
图19是示出了根据实施例的供电设备的视图。
参照图19，供电设备1900包括第一变压器和第二变压器。
第一变压器包括第一级线圈部1910和第二级线圈部1920。此外，第二变压器也包括第一级线圈部1930和第二级线圈部1940。在该情况下，第一级线圈1910和1930可以包括多个线圈。
以下，将描述包括第一和第二变压器的耦合变压器的结构。
耦合变压器的结构可以与上述耦合电感器的结构相同。然而，尽管在耦合电感器中缠绕有第一和第二线圈，但是在耦合变压器中代替第一线圈缠绕而缠绕有多个第一级线圈和一个第二级线圈，代替第二线圈而缠绕有多个第一级线圈和一个第二级线圈。
因此，下面将描述根据各种实施例当中的一个示例性实施例的耦合变压器的结构，并且在用于耦合变压器的结构的描述中可以省略的、耦合电感器的结构会适用于耦合变压器的结构。
图20a是示出了根据第一实施例的耦合变压器的视图。
参照图20a，耦合变压器2000包括第一磁芯2010、第二磁芯2020、第三磁芯2030、第一空气间隙2060和第二空气间隙2070，这些部件与图2中所示的耦合电感器200的部件相同。
然而，尽管在耦合电感器200中，电感器线圈240和250缠绕在第一和第二磁芯210和220周围，但是在耦合变压器2000中，变压器线圈2040和2050缠绕在第一和第二磁芯2010和2020周围。
具体地，包括第一级和第二级线圈2041和2042的第一变压器线圈2040缠绕在第一磁芯2010周围，并且包括第一级和第二级线圈2051和2052的第二变压器线圈2050缠绕在第二磁芯2020周围。
此时，第一变压器线圈2040可以纵向地沿着第一磁芯2010来缠绕。以相同方式，第二变压器线圈2050可以纵向地沿着第二磁芯2020来缠绕。
同时，如图20b中所示，第一变压器线圈2040可以以与第一磁芯2010的长度方向交叉的方向来缠绕在第一磁芯2010周围。以相同方式，第二变压器线圈2050可以以与第二磁芯2020的长度方向交叉的方向来缠绕在第二磁芯2020周围。
图21a是示出了根据第二实施例的耦合变压器的视图。
参照图21a，耦合变压器2100包括第一磁芯2110、第二磁芯2120、第三磁芯2130、第一空气间隙2160和第二空气间隙2170，这些部件与图20a中所示的耦合变压器2000的部件相同。
第一变压器线圈2140缠绕在位于第一磁芯2110的上部的第二芯部2112周围，并且第二变压器线圈2150缠绕在位于第二磁芯2120的上部的第二芯部2122周围。
同时，如图21b中所示，第一变压器线圈2140可以包括：第一级变压器线圈2140a，其缠绕在第一磁芯2110的第二芯部2112周围；以及第二级变压器线圈2140b，其缠绕在第一磁芯2110的第三芯部2113周围，并且串联连接到第一级变压器线圈2140a。
以相同方式，第二变压器线圈2150可以包括：第三级变压器线圈2150a，其缠绕在第二磁芯2120的第二芯部2122周围；以及第四级变压器线圈2150b，其缠绕在第二磁芯2120的第三芯部2123周围，并且串联连接到第三级变压器线圈2150a。
图22a是示出了根据第三实施例的耦合变压器的视图。
参照图22a，耦合变压器2200包括第一磁芯2210、第二磁芯2220、第三磁芯2230、第五空气间隙2260和第六空气间隙2270，这些部件与图9a中所示的耦合电感器900的部件相同。
然而，尽管在耦合电感器900中，电感器线圈940和950缠绕在第一和第二磁芯910和920周围，但是在耦合变压器2200中，变压器线圈2240和2250缠绕在第一和第二磁芯2210和2220周围。
具体地，包括第一级和第二级线圈2241和2242的第一变压器线圈2240缠绕在第一磁芯2210周围，并且包括第一级和第二级线圈2251和2252的第二变压器线圈2250缠绕在第二磁芯2220周围。
此时，第一变压器线圈2240可以纵向地沿着第一磁芯2210来缠绕。以相同方式，第二变压器线圈2250可以纵向地沿着第二磁芯2220来缠绕。
同时，如图22b中所示，第一变压器线圈2240可以以与第一磁芯2210的长度方向交叉的方向来缠绕在第一磁芯2210周围。以相同方式，第二变压器线圈2250可以以与第二磁芯2220的长度方向交叉的方向来缠绕在第二磁芯2220周围。
图23a是示出了根据第四实施例的耦合变压器的视图。
参照图23a，耦合变压器2300包括第一磁芯2310、第二磁芯2320、第三磁芯2330、第五空气间隙2360和第六空气间隙2370，这些部件与根据第三实施例的耦合变压器2200的部件相同。
不同于其中第一和第二变压器线圈2240和2250分别缠绕在第一和第二磁芯2210和2220周围的第三实施例，在第四实施例中，第一和第二变压器线圈2340和2350缠绕在第三磁芯2330周围。
具体地，第一变压器线圈2340缠绕在位于第三磁芯2330的左上部的第五芯部2332周围，并且第二变压器线圈2350缠绕在位于第三磁芯2330的右上部的第六芯部2333周围。
同时，如图23b中所示，第一变压器线圈2340可以包括：第一级变压器线圈2340a，其缠绕在第三磁芯2330的第五芯部2332周围；以及第二级变压器线圈2340b，其缠绕在第三磁芯2330的第七芯部2334周围，并且串联连接到第一级变压器线圈2340a。
以相同方式，第二变压器线圈2350可以包括：第三级变压器线圈2350a，其缠绕在第三磁芯2330的第六芯部2333周围；以及第四级变压器线圈2350b，其缠绕在第三磁芯2330的第八芯部2335周围，并且串联连接到第三级变压器线圈2250a。
图24是示出了根据实施例的供电设备的视图。
参照图24，供电设备2400包括电感器2410和变压器2420。变压器2420包括第一级和第二级线圈。
以下，将描述包括电感器2410和变压器2420的耦合电感器-变压器。
耦合电感器-变压器的结构可以与上述耦合电感器的结构相同。然而，尽管在耦合电感器中缠绕有第一和第二线圈，但是在耦合电感器-变压器中代替第二线圈而缠绕有包括多个第一级线圈和一个第二级线圈的变压器线圈。
在以下描述中，将省略已经参照耦合电感器描述过的结构和元件以避免赘述。
因此，下面将描述根据各种实施例当中的一个示例性实施例的耦合电感器-变压器的结构，并且在用于耦合电感器-变压器的结构的描述中可以省略的、耦合电感器的结构会适用于耦合电感器-变压器的结构。
图25a是示出了根据第一实施例的耦合电感器-变压器的视图。
参照图25a，耦合电感器-变压器2500包括第一磁芯2510、第二磁芯2520、第三磁芯2530、第一空气间隙2560和第二空气间隙2570，这些部件与图2中所示的耦合电感器200的部件相同。
然而，尽管在耦合电感器200中，电感器线圈240和250缠绕在第一和第二磁芯210和220周围，但是在耦合电感器-变压器2500中，变压器线圈2550缠绕在第二磁芯2520周围。
具体地，电感器线圈2540缠绕在第一磁芯2510周围，并且包括第一级和第二级线圈2551和2552的变压器线圈2550缠绕在第二磁芯2520周围。
此时，电感器线圈2540可以纵向地沿着第一磁芯2510来缠绕。以相同方式，变压器线圈2550可以纵向地沿着第二磁芯2520来缠绕。
同时，如图25b中所示，电感器线圈2540可以以与第一磁芯2510的长度方向交叉的方向来缠绕在第一磁芯2510周围。以相同方式，变压器线圈2550可以以与第二磁芯2520的长度方向交叉的方向来缠绕在第二磁芯2520周围。
图26是示出了根据第二实施例的耦合电感器-变压器的视图。
参照图26，耦合电感器-变压器2600包括第一磁芯2610、第二磁芯2620、第三磁芯2630、第一空气间隙2660和第二空气间隙2670，这些部件与图25中所示的耦合变压器2500的部件相同。
电感器线圈2640缠绕在位于第一磁芯2610的下部的第三芯部2613周围，并且第二变压器线圈2650缠绕在位于第二磁芯2620的下部的第三芯部2633周围。
图27a是示出了根据第三实施例的耦合电感器-变压器的视图。
参照图27a，耦合电感器-变压器2700包括第一磁芯2710、第二磁芯2720、第三磁芯2730、第一空气间隙2760和第二空气间隙2770，这些部件与图9a中所示的耦合电感器900的部件相同。
然而，尽管在耦合电感器900中，电感器线圈940和950缠绕在第一和第二磁芯910和920周围，但是在耦合电感器-变压器2700中，电感器线圈2740缠绕在第一磁芯2710周围，并且变压器线圈2750缠绕在第二磁芯2720周围。
此时，电感器线圈2740可以纵向地沿着第一磁芯2710来缠绕。以相同方式，变压器线圈2750可以纵向地沿着第二磁芯2720来缠绕。
同时，如图27b中所示，电感器线圈2740可以以与第一磁芯2710的长度方向交叉的方向来缠绕在第一磁芯2710周围。以相同方式，变压器线圈2750可以以与第二磁芯2720的长度方向交叉的方向来缠绕在第二磁芯2720周围。
图28是示出了根据第四实施例的耦合电感器-变压器的视图。
参照图28，耦合电感器-变压器2800包括第一磁芯2810、第二磁芯2820、第三磁芯2830、第五空气间隙2860和第六空气间隙2870，这些部件与根据第三实施例的耦合电感器-变压器2700的部件相同。
然而，尽管在第三实施例中，电感器线圈2740和变压器线圈2750缠绕在第一和第二磁芯2710和2720周围，但是在第四实施例中，电感器线圈2840和变压器线圈2850缠绕在第三磁芯2830周围。
具体地，电感器线圈2840缠绕在位于第三磁芯2830的左上部的第五芯部2832周围，并且变压器线圈2850缠绕在位于第三磁芯2830的右上部的第六芯部2833周围。
图29是示出了根据第五实施例的耦合电感器-变压器的视图。
参照图29，耦合电感器-变压器2900包括第一磁芯2910、第二磁芯2920、第三磁芯2930、第五空气间隙2960和第六空气间隙2970，这些部件与根据第四实施例的电感器-变压器2800的部件相同。
然而，电感器线圈2940缠绕在位于第三磁芯2930的左下部的第七芯部2934周围，并且变压器线圈2950缠绕在位于第三磁芯2930的右下部的第八芯部2935周围。
图30是示出了根据另一实施例的耦合电感器、耦合变压器和耦合电感器-变压器的视图。
参照图30，耦合电感器、耦合变压器和耦合电感器-变压器中的每个可以包括第一磁芯3010、第二磁芯3020、第三磁芯3030、第四磁芯3040、第五磁芯3050、缠绕在第一磁芯3010周围的第一线圈3060、缠绕在第二磁芯3020周围的第二线圈3070、缠绕在第三磁芯3030周围的第三线圈3080、以及缠绕在第四磁芯3040周围的第四线圈3090。
在该情况下，第一至第四线圈3060、3070、3080和3090中的全部可以是电感器线圈或者变压器线圈。除此之外，第一和第三线圈3060和3080可以是电感器线圈，并且第二和第四线圈3070和3090可以是变压器线圈。
就是说，在图中示出的耦合电感器、耦合变压器和耦合电感器-变压器中，磁芯以两个方向（关于中央磁路的左右方向）来设置，并且线圈缠绕在具有以上配置的磁芯周围。
除此之外，在关于中央磁路的左右方向之外，磁芯可以以前后方向来设置，所以实施例可以应用于4交错升压转换器或者4交错反激（flyback）转换器，其中芯以四个方向来设置并且线圈缠绕在这些芯周围。
如果磁芯以四个方向来设置，则对应于中央磁路的第五磁芯3050可能具有大的损耗，因为第五磁芯3050具有高的磁通量变化。处于该原因，第五磁芯3050必须具有其他芯的两倍的尺寸。
同时，如果第五磁芯3050具有低磁导率的特性，则饱和磁通量密度高，所以可以采用具有与位于第五磁芯3050两侧的芯的截面积相同的截面积的第五磁芯3050。具体地，如果第五磁芯3050具有低磁导率的特性，则磁通量变化低，并且实现了恒定的磁通量，所以降低了芯损耗，并且由于空气间隙的分布使边缘通量分散（distribute），从而最小化了由于涡流引起的铜损。
图31是示出了由根据实施例制造的耦合电感器得到的实验结果的视图。
通过使用能够根据控制操作波形来控制操作的控制面板和一个根据实施例的耦合电感器，在400W的负载和90V的AC和220V的AC的市电输入电压的条件下，进行该实验。图31中示出了电流波形Is1和Is2、端电压波形Vs1和Vs2、输入电压Vac和电流波形。
在考虑了实验结果时，根据实施例的耦合电感器是适用的。
尽管实施例已经参照的其大量说明性实施例进行了描述，但是应该理解，本领域普通技术人员可以得出会落入本公开的原理的精神和范围内的、众多的其他修改和实施例，更特别地，在本公开、图以及所附权利要求的范围内，在对象组合设置的部件部分和/或设置中的各种变化和修改是有可能的。在部件部分和/或设置中的变化和修改之外，可替选的用途（use）对于本领域普通技术人员也会是显然的。

Claims (13)

1.一种供电设备，其包括：
第一磁芯；
第二磁芯，其具有与所述第一磁芯的形状相同的形状；
所述第一和第二磁芯之间的第三磁芯；
第一线圈，其缠绕在所述第一和第三磁芯之一周围；以及
第二线圈，其缠绕在所述第二和第三磁芯之一周围，
其中，所述第一和第二磁芯中的每个包括：
第一芯部；
第二芯部，其从所述第一芯部的一端垂直于所述第一芯部的长度方向延伸；以及
第三芯部，其从所述第一芯部的相对端垂直于所述第一芯部的长度方向延伸，并且
其中，所述第三磁芯平行于所述第一和第二磁芯的所述第一芯部，
其中，所述第一磁芯的所述第二芯部的右侧直接连接到所述第三磁芯的左侧，
其中，所述第一磁芯的所述第三芯部的右侧与所述第三磁芯的左侧由第一空气间隙彼此隔开，所述第一空气间隙形成在所述第一磁芯的所述第三芯部的右侧与所述第三磁芯的左侧之间，
其中，所述第二磁芯的所述第二芯部的左侧与所述第三磁芯的右侧由第二空气间隙彼此隔开，所述第二空气间隙形成在所述第二磁芯的所述第二芯部的左侧与所述第三磁芯的右侧之间，并且
其中，所述第二磁芯的所述第三芯部的左侧直接连接到所述第三磁芯的右侧。
2.根据权利要求1所述的供电设备，其中，所述第一磁芯具有“U”的形状，
所述第二磁芯关于所述第三磁芯与所述第一磁芯对称，并且
所述第三磁芯具有“|”的形状。
3.根据权利要求1所述的供电设备，其中，所述第一线圈缠绕在所述第一磁芯的所述第一至第三芯部之一周围，并且
所述第二线圈缠绕在所述第二磁芯的芯部之一周围，该芯部与所述第一磁芯的、其周围缠绕有所述第一线圈的芯部对称。
4.根据权利要求3所述的供电设备，其中，所述第一线圈纵向地沿所述第一磁芯的所述第一芯部来缠绕，或者以与所述第一磁芯的所述第一芯部的长度方向交叉的方向来缠绕，并且
所述第二线圈纵向地沿所述第二磁芯的所述第一芯部来缠绕，或者以与所述第二磁芯的所述第一芯部的长度方向交叉的方向来缠绕。
5.根据权利要求4所述的供电设备，其中，所述第一线圈包括分别布置在多个区域上的多个第一线圈，同时所述多个第一线圈彼此串联连接，并且
所述第二线圈包括分别布置在多个区域上的多个第二线圈，同时所述多个第二线圈彼此串联连接。
6.根据权利要求1所述的供电设备，其中，所述第一和第二线圈是电感器线圈，并且
所述供电设备包括耦合电感器。
7.根据权利要求1所述的供电设备，其中，所述第一线圈是包括第一级线圈和第二级线圈的第一变压器线圈，
所述第二线圈是包括第一级线圈和第二级线圈的第二变压器线圈，并且
所述供电设备包括耦合变压器。
8.根据权利要求1所述的供电设备，其中，所述第一线圈是电感器线圈，
所述第二线圈是包括第一级线圈和第二级线圈的变压器线圈，并且
所述供电设备包括其中将电感器与变压器相集成的耦合电感器-变压器。
9.一种供电设备，包括：
第一磁芯；
第二磁芯，其具有与所述第一磁芯的形状相同的形状；
所述第一和第二磁芯之间的第三磁芯；
第一线圈，其缠绕在所述第一和第三磁芯之一周围；以及
第二线圈，其缠绕在所述第二和第三磁芯之一周围，
其中，所述第三磁芯包括：
第四芯部；
第五芯部，其从所述第四芯部的一端以左方向垂直延伸；
第六芯部，其从所述第四芯部的一端以右方向垂直延伸；
第七芯部，其从所述第四芯部的相对端以左方向垂直延伸；以及
第八芯部，其从所述第四芯部的相对端以右方向垂直延伸；并且
所述第一和第二磁芯平行于所述第三磁芯的所述第四芯部，
其中，所述第三磁芯的所述第五芯部的左侧与所述第一磁芯的右侧由第三空气间隙彼此隔开，所述第三空气间隙形成在所述第三磁芯的所述第五芯部的左侧与所述第一磁芯的右侧之间，
其中，所述第三磁芯的所述第七芯部的左侧直接连接到所述第一磁芯的右侧，
其中，所述第三磁芯的所述第六芯部的右侧直接连接到所述第二磁芯的左侧，并且
其中，所述第三磁芯的所述第八芯部的右侧与所述第二磁芯的左侧由第四空气间隙彼此隔开，所述第四空气间隙形成在所述第三磁芯的所述第八芯部的右侧与所述第二磁芯的左侧之间。
10.根据权利要求9所述的供电设备，其中，所述第一和第二磁芯具有“|”的形状，并且
所述第三磁芯具有“H”的形状。
11.根据权利要求9所述的供电设备，其中，所述第一线圈纵向地沿所述第一磁芯来缠绕，或者以与所述第一磁芯的长度方向交叉的方向来缠绕，并且
所述第二线圈纵向地沿所述第二磁芯来缠绕，或者以与所述第二磁芯的长度方向交叉的方向来缠绕。
12.根据权利要求9所述的供电设备，其中，所述第一线圈缠绕在所述第五和第六芯部之一周围，并且
所述第二线圈缠绕在所述第六和第八芯部之一周围，该芯部与其周围缠绕有所述第一线圈的芯部对称。
13.根据权利要求12所述的供电设备，其中，所述第一线圈包括分别布置在多个区域上的多个第一线圈，同时所述多个第一线圈彼此串联连接，并且
所述第二线圈包括分别布置在多个区域上的多个第二线圈，同时所述多个第二线圈彼此串联连接。
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