CN103219141B - 一种电感量可控的交流电感器 - Google Patents
一种电感量可控的交流电感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103219141B CN103219141B CN201310151872.3A CN201310151872A CN103219141B CN 103219141 B CN103219141 B CN 103219141B CN 201310151872 A CN201310151872 A CN 201310151872A CN 103219141 B CN103219141 B CN 103219141B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- inductance
- core
- coil
- varindor
- magnetic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 17
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 3
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 3
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 82
- 239000000411 inducer Substances 0.000 description 9
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 7
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 7
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 2
- 235000019082 Osmanthus Nutrition 0.000 description 1
- 241000333181 Osmanthus Species 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000012792 core layer Substances 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F29/00—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
- H01F29/14—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with variable magnetic bias
- H01F2029/143—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with variable magnetic bias with control winding for generating magnetic bias
Landscapes
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
Abstract
本发明涉及一种电感量可控的交流电感器，其特征在于包括：一电感磁芯，该电感磁芯由第一磁芯和第二磁芯叠成；所述电感磁芯设置有一沟槽；一控制线圈，设置于所述槽道内；以及电感线圈，该电感线圈缠绕在所述的电感磁芯上，且所述控制线圈和电感线圈在绕向上正交。本发明通过在控制线圈上施加不同的直流电流即可控制电感器的交流电感值，电感器磁芯利用率高，控制线圈所需要的直流激励较小，电感量控制效果明显。可广泛应用于开关电源，逆变电源等电力电子以及调谐电路等应用领域中。
Description
技术领域
本发明涉及电感器技术领域，特别是一种电感量可控的交流电感器。
背景技术
功率电感器是各种电气装置的重要元件。电感器主要分为直流电感器和交流电感器。直流电感器通过的电流中含有较大的直流分量和较小的交流纹波分量，主要起滤波作用，而交流电感器通过的电流中只有交流分量，主要起谐振电感的作用。当电感器设计制作完成后，电感量是基本确定的，或仅由磁芯材料本身的非线性特性确定。为了使得电气装置能达到更好的性能，需要电感器的电感量是可以通过电气方式控制改变的，即电感量可控的电感器。
对于电感量可控的直流电感器，一类现有技术方案是通过控制电感器磁芯的直流偏磁大小利用磁芯材料的非线性特性来改变磁芯材料的相对增量磁导率，从而改变增量电感量。请参见图1，图中可以通过控制偏磁线圈直流电流的大小来调节增量电感量，但这时电感线圈和偏磁线圈存在磁耦合，电感线圈的交流电流会在偏磁线圈上感应出交流电动势，增加了偏磁电源的负担。另一类技术方案如公开号为CN 1301390A的专利，其通过采用两个电感线圈的串联或并联，使两个电感线圈产生的交流磁通在偏磁线圈上抵消，从而避免了电感线圈与偏磁线圈的耦合。以上两类方案只是适合于直流电感器来调节增量电感量，而不适用于交流电感器来调节交流(幅值)电感量，因为这时交流电感线圈产生的交流磁通在正、负半周上是分别与偏磁直流磁通是相同增加或相反减少的，从而使得交流磁通的正、负半周不对称。
公开号为：CN102306533A的专利，该专利提出的可调电感器方案使用电感量控制螺栓来调节磁芯气隙的大小来改变电感器的感量。由于使用机械机构来进行感量的调节，使得其感量在实际电路应用运行中难以实现快速实时控制。
此外，桂皞，朱忠尼，张秉公，等.一种可调电抗器控制特性的研究[J].空军雷达学院学报，2007，21(4)：289-291；以及牟宪民，王建赜，魏晓霞，等.新型正交铁心可控电抗器[J].中国电机工程学报，2008，28(21)：57-62；公开了一种典型正交铁心可调交流电感器，在结构上使得电感线圈与电感量控制线圈的磁路在空间上相互正交，从而使得两者磁通是相互正交的，通过改变控制线圈上直流电流的大小来改变电感磁芯的非线性工作点，从而改变电感量。该方案由于电感交流磁通与偏磁直流磁通是正交的，不仅两者没有磁耦合，而且可以解决现有技术中交流电感量正、负半周不对称的问题。但偏磁控制磁芯磁路和电感磁芯磁路是分别的，磁芯利用率低，体积大，而且电感量控制范围比较小。
同向前,薛钧义.电子式连续可调电抗器的控制特性[J].电力自动化设备，2005，25(1)：25-27.该文献中可调交流电感器的控制线圈和电感线圈在空间上是相互正交的，两者没有磁耦合。虽然两个线圈共享磁芯，结构紧凑，但在结构上，其电感线圈的磁芯磁路是开放的，电感量较小，同时电感量可调范围也较小。
综上所述，现有技术的交流电感器虽然电感线圈和控制线圈是没有磁耦合的，也能实现交流电感量正、负半周的对称，但普遍存在磁芯利用率低、体积相对较大、电感量相对较小、电感量变化范围小的缺点。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种电感量可控的交流电感器。
本发明采用以下方案实现：一种电感量可控的交流电感器，其特征在于包括：一电感磁芯，该电感磁芯由第一磁芯和第二磁芯叠成；所述电感磁芯设置有一沟槽；一控制线圈，设置于所述沟槽内；以及电感线圈，该电感线圈缠绕在所述的电感磁芯上，且所述控制线圈和电感线圈在绕制方向上正交。
在本发明一实施例中，所述的第一、二磁芯是环形磁芯。
在本发明一实施例中，所述的沟槽具有一出口，用以引出所述控制线圈的末端。
在本发明一实施例中，所述的沟槽具有第一出口和第二出口，该第一、二出口用于引出控制线圈的出线端。
在本发明一实施例中，所述的第一、二磁芯分别开设有一气隙，该气隙位于交流电感器的磁路上，并用于调整交流电感器的等效磁导率。
在本发明一实施例中，所述控制线圈为单匝铜箔构成的控制线圈。
在本发明一实施例中，所述的控制线圈和电感线圈位置对调。
在本发明一实施例中，所述的第一、二磁芯是EE形磁芯。
在本发明一实施例中，所述电感磁芯采用磁粉芯、硅钢片、非晶或铁氧体磁性材料构成。
本发明通过在控制线圈上施加很小的直流激励即可控制电感器的交流电感值，几乎没有额外的电感器体积要求，电感量控制部分所需要的附加成本低，磁芯利用率高。控制线圈所需要的直流激励值小，电感量控制效果明显，其电感量控制范围远大于现有的可调电感器。该交流电感器可广泛应用于在开关电源，逆变电源等电力电子应用领域以及调谐电路等应用领域中。
附图说明
图1为现有的电感器结构示意图。
图2为本发明实施例一的交流电感器结构示意图。
图3为图2结构的四分之一分割示意图。
图4为本发明电感量随控制线圈电流值的变化曲线示意图。
图5为本发明实施例二的交流电感器结构示意图。
图6为本发明实施例三的交流电感器结构示意图。
图7为本发明实施例四的交流电感器结构示意图。
图8为本发明实施例五的交流电感器结构示意图。
图9为本发明实施例六的交流电感器结构示意图。
图10为本发明实施例七的交流电感器结构示意图。
附图标记说明：
41为磁芯；42为电感线圈；43为偏磁线圈；45为沟槽；
1为环形磁芯；2为开槽环形磁芯；3为控制线圈；4为电感线圈；5为控制线圈电流产生的磁通；6为电感线圈电流产生的磁通；7为电感线圈电流方向；8为控制线圈电流方向；9为电感线圈；10为环形磁芯；11为单匝铜箔构成的控制线圈；12为开槽环形磁芯；13为沟槽出口；14为电感线圈；15为带气隙的环形磁芯；16为单匝铜箔构成的控制线圈；17为带气隙的开槽环形磁芯；18为沟槽出口；19为开槽磁芯；20控制线圈；21为开槽磁芯；22为电感线圈；24为电感线圈；25为EE形磁芯；26为开槽EE形磁芯；27为控制线圈；28为开槽环形磁芯；29为控制线圈；30为环形磁芯；31为电感线圈；32为开槽磁芯；33为控制线圈；34为开槽磁芯；35为电感线圈。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
本实施例提供一种电感量可控的交流电感器，其特征在于包括：一电感磁芯，该电感磁芯由第一磁芯和第二磁芯叠成；所述电感磁芯设置有一沟槽45；该沟槽45可以设置在第一磁芯的表面或第二磁芯的表面；或者第一、二磁芯的相对面，该第一、二磁芯层叠后形成；一控制线圈，设置于所述沟槽内；以及电感线圈，该电感线圈缠绕在所述的电感磁芯上，且所述控制线圈和电感线圈在绕制方向上正交。请参见图2，图2是本发明实施例一的交流电感器结构示意图，图中，所述的第一磁芯和第二磁芯是环形的，为了便于描述区别该第一、二磁芯，下面将第一磁芯用成开槽环形磁芯表示，第二磁芯用环形磁芯表示。请继续参见图2，图中，端口e与f为可调交流电感器的电感线圈出线端，端口c与d为电感量控制线圈的出线端。下述的其它电感器案例的端口定义相同。其中电感磁芯由两个环形磁芯1和开槽环形磁芯2叠成，电感量控制线圈3置于电感磁芯内部，即设于所述开槽环形磁芯2的沟槽45内。电感线圈4电流产生的磁通是沿着磁环圆周流通的,而控制线圈3产生的磁通是在磁环横截面上围绕控制线圈形成闭合回路的，因此两者总是正交的。
图3是图2结构的四分之一分割示意图，电感线圈与控制线圈的电流方向如图3中的实心箭头所示，电感线圈与控制线圈电流产生的磁通方向如图3中的虚线箭头所示。控制线圈3与电感线圈4在绕制方向上是正交的，从而使得控制线圈产生的磁通5与电感线圈产生的磁通6在整个磁芯上都是相互正交的，两者没有磁耦合，且磁芯磁路基本可以是闭合的。从图3可知，控制线圈的等效磁芯截面要远大于电感线圈的等效磁芯截面，因此，只需在电感量控制线圈上施加较小的偏磁电流即可改变整个磁芯的偏磁程度和磁导率，从而在较大范围内控制可调电感器的电感量，如图4所示。同时，电感量调节所所需要的控制线圈的损耗也大为减少。
请参见图5，图5为本发明实施例二的交流电感器结构示意图。本实施例与前述实施例一不同的特点在于，其控制线圈使用单匝导体构成，该导体可以是铜箔等；这样开槽环形磁芯的沟槽只需要很浅即可。根据设计需求的不同，如电感量控制范围的不同，可以设置不同的沟槽出口位置，从而调节控制线圈电流引起磁芯偏磁的磁芯范围大小，进而调节电感量大小和控制灵敏度。本实施例中，所述的沟槽具有第一出口和第二出口，所述第一、二出口相互成八字形排列，该第一、二出口用于引出控制线圈的出线端。
请参见图6，图6为本发明实施例三的交流电感器结构示意图。该实施例与图5中的实施例二不同的特点在于磁芯上开有气隙。在磁芯上设置合理的气隙，可以使得交流电感在重载时不至于饱和，其气隙并不设置在电感量控制线圈的磁路上，因此，电感量控制线圈仍然只需要施加较小的直流激励即可控制磁芯的饱和程度。在本实施例中，该气隙将所述第一、二出口对称分开；但其位置并不限定于此，其可根据需要设置磁芯上。
请参见图7，图7为本发明实施例四的交流电感器结构示意图，该控制线圈20的沟槽45开在EE型磁芯的中柱上。
请参见图8，图8为本发明实施例五的交流电感器结构示意图。图中，所述的第一、二磁芯是EE形磁芯，所述控制线圈放置与上述实施例一样是设置在磁芯体中。
请参见图9，图9为本发明实施例六的交流电感器结构示意图。本实施实施例与实施例一的区别在于其控制线圈与电感线圈位置进行了对调。该实施例适用于需要电感值很大，而负载交流电流较小的场合，且该方案中的可调电感器几乎没有对外的辐射磁场。
请参见图10，图10为本发明实施例七的交流电感器结构示意图。与图8中的实施例不同的是，其中柱开有气隙。
值得一提的是，以上环形磁芯或其他形状的磁路可以采用磁粉芯、硅钢片、非晶、铁氧体等磁性材料，可以构成闭合的磁路，也可以根据需要在磁路上设置一定的空气隙。
本发明揭示的一种电感量可控的交流电感器，其优点在于，电感磁通与偏磁控制磁通正交，两者没有磁耦合，且电感磁通和偏磁控制磁通共享几乎全部磁芯，磁芯利用率高，体积紧凑。控制线圈所需要的直流激励值小，对交流电感器的电感量控制效果明显，远大于现有的可调电感器。可广泛应用于在开关电源，逆变电源等电力电子应用领域以及调谐电路等应用领域中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种电感量可控的交流电感器，其特征在于包括：一电感磁芯，该电感磁芯由第一磁芯和第二磁芯叠成；所述电感磁芯设置有一沟槽；一控制线圈，设置于所述沟槽内；以及电感线圈，该电感线圈缠绕在所述的电感磁芯上，且所述控制线圈和电感线圈在绕制方向上正交。
2.根据权利要求1所述的电感量可控的交流电感器，其特征在于：所述的第一、二磁芯是环形磁芯。
3.根据权利要求2所述的电感量可控的交流电感器，其特征在于：所述的沟槽具有一出口，用以引出所述控制线圈的出线端。
4.根据权利要求2所述的电感量可控的交流电感器，其特征在于：所述的沟槽具有第一出口和第二出口，该第一、二出口用于引出控制线圈的出线端。
5.根据权利要求4所述的电感量可控的交流电感器，其特征在于：所述的第一、二磁芯开设有气隙，该气隙位于电感线圈产生的磁通磁路上，并用于调整交流电感器的电感量。
6.根据权利要求4所述的电感量可控的交流电感器，其特征在于：所述控制线圈为单匝导体构成。
7.根据权利要求2所述的电感量可控的交流电感器，其特征在于：所述的控制线圈和电感线圈位置对调。
8.根据权利要求1所述的电感量可控的交流电感器，其特征在于：所述的第一、二磁芯是EE形磁芯。
9.根据权利要求1至8任一项所述的电感量可控的交流电感器，其特征在于：所述电感磁芯采用磁粉芯、硅钢片、非晶或铁氧体磁性材料构成。
10.根据权利要求1至8任一项所述的电感量可控的交流电感器，其特征在于：第一磁芯与第二磁芯以及控制线圈为一体成型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310151872.3A CN103219141B (zh) | 2013-04-27 | 2013-04-27 | 一种电感量可控的交流电感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310151872.3A CN103219141B (zh) | 2013-04-27 | 2013-04-27 | 一种电感量可控的交流电感器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103219141A CN103219141A (zh) | 2013-07-24 |
| CN103219141B true CN103219141B (zh) | 2016-08-10 |
Family
ID=48816841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310151872.3A Expired - Fee Related CN103219141B (zh) | 2013-04-27 | 2013-04-27 | 一种电感量可控的交流电感器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103219141B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106026414B (zh) * | 2016-08-01 | 2018-05-18 | 福建工程学院 | 无线电能传输的耦合线圈磁场动态调整方法及装置 |
| CN106373749A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-02-01 | 长兴捷普电子有限公司 | 一种电感量可控的交流电感器 |
| EP3428937A1 (en) * | 2017-07-11 | 2019-01-16 | Premo, S.A. | Hollow toroidal magnetic power unit |
| CN108447658A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-08-24 | 北京金科华业测控技术有限公司 | 一种电感器、分频器及音箱 |
| CN110517860A (zh) * | 2019-09-30 | 2019-11-29 | 梁镇海 | 一种组合式电感器及组装方法 |
| CN110828096B (zh) * | 2019-11-08 | 2021-04-02 | 安徽昭田电子科技有限公司 | 一种防干扰软磁铁氧体磁芯及其生产方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4210859A (en) * | 1978-04-18 | 1980-07-01 | Technion Research & Development Foundation Ltd. | Inductive device having orthogonal windings |
| US5770982A (en) * | 1996-10-29 | 1998-06-23 | Sematech, Inc. | Self isolating high frequency saturable reactor |
| CN1868008A (zh) * | 2003-10-14 | 2006-11-22 | 马格技术公司 | 可控制电感器 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3439692B2 (ja) * | 1999-05-21 | 2003-08-25 | 東北電力株式会社 | 磁束制御形電磁機器 |
| NO317045B1 (no) * | 2000-05-24 | 2004-07-26 | Magtech As | Magnetisk pavirkbar strom- eller spenningsregulerende anordning |
-
2013
- 2013-04-27 CN CN201310151872.3A patent/CN103219141B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4210859A (en) * | 1978-04-18 | 1980-07-01 | Technion Research & Development Foundation Ltd. | Inductive device having orthogonal windings |
| US5770982A (en) * | 1996-10-29 | 1998-06-23 | Sematech, Inc. | Self isolating high frequency saturable reactor |
| CN1868008A (zh) * | 2003-10-14 | 2006-11-22 | 马格技术公司 | 可控制电感器 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 基于直流激磁的半铁心可调电抗器;蒋正荣;《电力系统自动化》;20070310;第31卷(第5期);第76-79页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103219141A (zh) | 2013-07-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103219141B (zh) | 一种电感量可控的交流电感器 | |
| US10170231B2 (en) | Choke and choke core | |
| US20130088090A1 (en) | Wireless power transfer magnetic couplers | |
| CN104885169A (zh) | 电抗器、转换器及电力转换装置 | |
| US10734848B2 (en) | Fixtures and methods for forming aligned magnetic cores | |
| EP3427366A1 (en) | Bi-plane wireless power transmission pad | |
| CN110494947A (zh) | 断路器 | |
| CN103943330A (zh) | 混合磁路的三相耦合电感器 | |
| CN103765535A (zh) | 电抗器及电气设备 | |
| TW201440092A (zh) | 電感器芯 | |
| US9672974B2 (en) | Magnetic component and power transfer device | |
| JP7030652B2 (ja) | 駆動回路および磁気粒子イメージング装置 | |
| CN105719784A (zh) | 一种目字形磁集成耦合电感器 | |
| US20220108823A1 (en) | Inductor | |
| US20190148994A1 (en) | Fixtures and methods for forming aligned magnetic cores | |
| CN102810383B (zh) | 一种可控电抗器 | |
| CN210743711U (zh) | 共模电感结构 | |
| CN209357573U (zh) | 三相电抗器的电感平衡磁芯及三相电抗器 | |
| CN105679520B (zh) | 耦合电感、磁体和多电平逆变器 | |
| CN107787515B (zh) | 转换器装置以及用于电压调节器的线圈机构 | |
| KR101392768B1 (ko) | 코어의 국부적 자속포화현상을 이용한 자기저항이나 자기인덕턴스의 가변장치 및 가변시스템 | |
| CN103413646B (zh) | 基于电压控制的可调电感 | |
| CN202887904U (zh) | 电感装置 | |
| CN109326420B (zh) | 三相电抗器的电感平衡磁芯及三相电抗器 | |
| CN102368419A (zh) | 一种用于差模线圈磁心 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160810 |