CN104979087A - 一种可在高电压下工作无磁饱和现象的电感器 - Google Patents

Abstract

一种可在高电压下工作无磁饱和现象的电感器，属于电感器领域，解决高电压空心电感器体积大，避免了为减小体积而采用带磁芯的电感器产生的磁饱和及重量大的问题。包括多个单组骨架和多根绝缘导线。每组骨架包括两个隔离挡板和两个绕线台。隔离挡板分第一和第二隔离挡板。两个绕线台分别在第一和第二隔离挡板同侧。骨架为同心圆形结构。第一隔离挡板有穿线孔，每根绝缘导线穿过第一隔离挡板的穿线孔。在两个绕线台缠绕形成第一和第二绕组，其绕线方向在圆周上相反。多个单片骨架依次沿同轴线固定连接，相邻的第一和第二绕组电气连接。单片骨架为非磁性绝缘单片骨架。本电感器可在高电压工作的条件下工作，体积小，重量轻，高感量，分布电容极小。

Description

一种可在高电压下工作无磁饱和现象的电感器

技术领域

本发明属于电子信息领域，电气设备及电气工程类的电感器。应用于各种高压电路中。

背景技术

目前，高电压条件工作的空心电感器绕组，由于绝缘限制（容易产生高电压击穿），一般采用单层缠绕的方式。为了在高电压情况下工作并获得大电感量，采用增大绕组骨架体积方式（长度和粗细），这种方法限制了有体积要求的应用。在高电压应用的条件下，为了获得小体积电感，一般采用在带有磁芯的骨架上单层绕制的电感器，这种方法虽然可以减小电感器的体积，但性能存在磁滞损耗、易磁饱和、磁非线性及重量重等缺点。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的高电压下空心电感器体积大，带磁芯电感器磁饱和及重量大的问题，而提供的一种电感器。

本电感器成功地解决了高电压空心电感器体积大的问题，避免了为减小体积而采用带磁芯的电感器产生的磁饱和及重量大的问题。

采用的技术方案是：

一种可在高电压下工作无磁饱和现象的电感器，包括多个单组骨架和多根绝缘导线。

其技术要点在于：

每组骨架包括第一绕线台、第二绕线台、第一隔离挡板和第二隔离挡板。

第一绕线台在第一隔离挡板左侧，第二绕线台在第二隔离挡板左侧，即第一绕线台和第二绕线台分别在第一隔离挡板和第二隔离挡板同侧。

每个单组骨架为同心圆形结构。

每个单组骨架中心有一带螺纹的中孔用于配合固定各单组骨架机械连接。

每个单组骨架为非磁性绝缘材料制成，如尼龙骨架、有机玻璃骨架等。

绝缘导线是带有绝缘层的导线。

第一隔离挡板直径大于第二隔离挡板直径。

第一绕线台和第二绕线台直径相等，宽度相等。

在第一隔离挡板底部（两个直径相等的绕线台表面）有一略大于线径的穿线孔。穿线孔为斜孔，方便绝缘导线穿过。

每根绝缘导线穿过穿线孔，位于穿线孔两侧的绝缘导线的长度相等。穿过穿线孔的绝缘导线在两侧绕线台上沿伸出的方向缠绕，形成的绕向相反的第一绕组和第二绕组。

在第二隔离挡板两侧的绕组接头（相邻单组骨架的绕组）电气相连（压接或焊接）。

每个单组骨架有带螺纹的中孔。

每个单组骨架间的连接由带螺纹的中孔与非磁性绝缘螺杆旋转配合，两端用螺母锁紧。螺母也为非磁性绝缘材料制成。

全部单组骨架通过中孔螺纹机械配合与全部第一绕组和第二绕组电气连接形成一完整的电感器。

其优点在于：

为了解决现有的高电压下空心电感器体积大，带磁芯电感器磁饱和及重量大等问题，本电感器成功地解决了高电压空心电感器体积问题，避免了为减小体积而采用带磁芯的电感器产生的磁饱和及重量等的问题。解决了上述问题，具有体积小、无磁饱和现象及重量轻等特点。

本电感器可以在高电压工作的条件下工作，并拥有高感量的同时分布电容极小，近似于理想电感。

由于骨架为非磁性绝缘材料，不存在磁饱和的现象。骨架采用绝缘材料如：有机玻璃、尼龙等，重量和体积大大减小。

将穿有导线的骨架连接形成一体。此电感器能在高电压电路中工作，可被广泛应用于高压脉冲发生器、等离子体设备、重复脉冲的大功率激光器、受控核聚变高功率雷达、强流带电粒子束的产生及强脉冲电磁辐射等领域。

附图说明

图1为本发明中单组骨架的左视图。

    图2为本发明中单组骨架的主视图。

图3为本发明中单组骨架的右视图。

图4为本发明中单组骨架上两个绕组的绝缘导线缠绕的方向示意图（显示局部）。

图5为本发明电感器的结构示意图。（图上为示意的画出一段，两端还可以继续安装单组骨架）。

图6为穿线孔的轴线和单组骨架的轴线的夹角的结构示意图（单组骨架的俯视图）。

具体实施方式

一种可在高电压下工作无磁饱和现象的电感器，包括多个单组骨架和多根绝缘导线。

单组骨架为片状同心圆形结构（见图1）。

每个单组骨架包括第一绕线台1、第二绕线台3、第一隔离挡板2和第二隔离挡板4。

单组骨架左端为第一绕线台1。

第一绕线台1右端设有第一隔离挡板2。

第二隔离挡板4位于第一隔离挡板2右端。

第一隔离挡板2与第二隔离挡板4间开设有第二绕线台3。

第一绕线台1、第一隔离挡板2、第二绕线台3和第二隔离挡板4均为片状圆形，为同轴线设置的片状的一体同心圆形结构。

每个单组骨架有轴向的带螺纹的中孔6。

每个单组骨架数量与绝缘导线的数量相等。

每根绝缘导线分别穿过每个单组骨架的第一隔离挡板2上的穿线孔5，每根绝缘导线位于所在的单组骨架的穿线孔5两端的绝缘导线的长度相等。

穿线孔5与单组骨架的轴线斜向设置，方便穿线，为图6所示。

多个单组骨架的中孔6通过螺杆10旋紧固定连接（如图5所示），每个单组骨架的第一绕线台1均朝向同一方向。

相邻的两组单组骨架中，位于左侧的单组骨架的第二隔离挡板4和位于右侧的单组骨架第一隔离挡板2之间的第一绕线台1外表面成为一个第一绕线槽。位于右侧的单组骨架的穿线孔5左侧的绝缘导线绕设在第一绕线台1上，即上述的第一绕线槽内。形成径向多匝第一绕组12。第一绕组12在竖直平面上成螺旋线型设置。（如图1所示）。

相邻的两组单组骨架中，位于右侧的单组骨架的第一隔离挡板2和第二隔离挡板4之间的第二绕线台3外表面形成的第二绕线槽。

位于右侧的单组骨架的穿线孔5右侧的绝缘导线绕设在第二绕线台3上，即上述的第二绕线槽内。形成径向多匝第二绕组13。第二绕组13在竖直平面上成螺旋线型设置。

第一绕组12和第二绕组13绕线方向相反。在第一绕线台1上和第二绕线台3上形成的两个绕向相反的绕组。如图4箭头指示为绝缘导线的缠绕方向。

每个位于左侧的单组骨架的第二绕组13均和位于右侧单组骨架的第一绕组12电气连接，可采用焊接的方式，形成导线连接处8，即将相邻的第一绕组12和第二绕组13电气连接，形成一个完整的绕组，并依次完成全部单组骨架之间的机械连接和电气连接。见图5。

多组骨架间的连接由带螺纹的中孔6与螺杆10旋转配合，两端用尼龙螺母11锁紧。所述的螺杆10为非磁性绝缘螺杆，例如塑料螺杆。

导线连接处8外做绝缘处理形成绝缘层（如采用聚四氟乙烯套管），如图5所示形成电感器。

最左侧的单组骨架的第一隔离挡板2上的穿线孔5穿出左侧的绝缘导线，作为电感第一外接导线7。

最右侧的单组骨架的第一隔离挡板2上的穿线孔5穿出右侧的绝缘导线，作为电感第二外接导线9。

单组骨架为非磁性绝缘材料制成。如有机玻璃骨架。

本实施中：

绝缘线外径为0.98mm（铜线直径为0.8mm）。

第一绕组12和第二绕组13的匝数均为9。

第一绕线台1和第二绕线台2的直径均为5.0mm，宽度为1.0mm。

第一隔离挡板2的直径为76mm，厚度为1.0mm。

第二隔离挡板4的直径为68mm，厚度为1.0mm。

轴向单组骨架的片数为41。

十次测量所得的平均值为7.76mH（100KHz），分布电容450FF（110MHz）所用测试设备为Agilent精密阻抗分析仪4294A。

电感器的绕组的直流电阻值为：4.2欧姆。

实施例2

实施例2与实施例1基本相同，其不同之处在于：

第二绕组13和第一绕组12电气连接，可采用压接的方式。

Claims (9)

1.一种可在高电压下工作无磁饱和现象的电感器，包括多个单组骨架和多根绝缘导线；其特征在于：

每个单组骨架包括第一绕线台（1）、第二绕线台（3）、第一隔离挡板（2）和第二隔离挡板（4）；

每根绝缘导线的一端在对应的单组骨架的第一绕线台（1）上绕设成径向多匝第一绕组（12）；

每根绝缘导线的另一端在对应的单组骨架的第二绕线台（3）上绕设成径向多匝第二绕组（13）；

第一绕组（12）和第二绕组（13）的绕线方向相反；

第一绕组（12）和第二绕组（13）之间有第一隔离挡板（2）；

多个单组骨架依次固定连接，相邻的单组骨架以第一绕组（12）和第二绕组（13）相邻设置，通过第二隔离挡板（4）隔离，并且相邻的第一绕组（12）和第二绕组（13）端头电气连接；

单组骨架为非磁性绝缘材料制成；

每根绝缘导线均穿过对应的每组骨架的第一隔离挡板（2）的穿线孔（5）。

2.根据权利要求1所述的一种可在高电压下工作无磁饱和现象的电感器，其特征在于: 所述的第一绕线台（1）、第二绕线台（3）、第一隔离挡板（2）和第二隔离挡板（4）为同轴线设置的片状同心圆形结构。

3.根据权利要求2所述的一种可在高电压下工作无磁饱和现象的电感器，其特征在于:第一隔离挡板（2）的直径大于第二隔离挡板（4）的直径。

4.根据权利要求2所述的一种可在高电压下工作无磁饱和现象的电感器，其特征在于:第一绕线台（1）和第二绕线台（3）的直径相等，第一绕线台（1）和第二绕线台（3）的宽度相等。

5.根据权利要求2所述的一种可在高电压下工作无磁饱和现象的电感器，其特征在于: 穿线孔（5）在第一隔离挡板（2）底部。

6.根据权利要求5所述的一种可在高电压下工作无磁饱和现象的电感器，其特征在于:穿线孔（5）的轴线与单组骨架的轴线倾斜设置。

7.根据权利要求1所述的一种可在高电压下工作无磁饱和现象的电感器，其特征在于:每根绝缘导线位于对应的穿线孔（5）两侧的长度相等。

8.根据权利要求1所述的一种可在高电压下工作无磁饱和现象的电感器，其特征在于:第一绕组（12）和第二绕组（13）匝数相等。

9.根据权利要求1所述的一种可在高电压下工作无磁饱和现象的电感器，其特征在于:每个单组骨架有带螺纹的中孔（6）；多个单组骨架间的中孔（6）通过螺杆（10）和螺母（11）固定连接；

所述的螺杆（10）为非磁性绝缘螺杆；螺母（11）为非磁性绝缘螺母。