CN108288533B - 磁性元件、变换器以及电感 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种磁性元件、一种变换器以及一种电感，磁性元件包括：磁芯，包括第一至第三绕线窗口，其中第一绕线窗口和第二绕线窗口之间具有第一共用磁柱，第二绕线窗口和第三绕线窗口之间具有第二共用磁柱；以及绕组，包括第一至第三绕组，其中第一绕组绕设在第一绕线窗口上，第二绕组绕设在第二绕线窗口上，第三绕组绕设在第三绕线窗口上，其中，绕线窗口和绕组被配置为当在第一绕组至第三绕组中通过相同的电流时，在形成第一绕线窗口和第二绕线窗口的磁芯单元中分别产生的磁通在第一共用磁柱上相加，在形成第二绕线窗口和第三绕线窗口的磁芯单元中分别产生的磁通在第二共用磁柱上相加。

Description

磁性元件、变换器以及电感
技术领域
本公开涉及一种磁性元件、一种变换器以及一种电感，更具体地，涉及一种具有高功率密度的磁性元件、变换器以及电感。
背景技术
通常，磁性元件在电源系统的整体体积和重量中占据很大的比例，因此如何减小磁性元件的体积和重量成为提高电源系统(例如三相LLC谐振变换器)功率密度的一个重要研究课题。
然而在传统三相LLC谐振变换器中，三个谐振电感和三个变压器各自使用独立的磁芯且形成独立的封闭磁路，如此将使电源系统的整体体积与重量增加，且电源系统的制造成本增加。此外，电路工作时，每一个变换器的磁性元件的磁芯将会对应产生较大磁损，因此在三相LLC谐振变换器的多个磁性元件各自使用独立的磁芯及形成独立的封闭磁路下，将会导致传统电源系统具有较大磁损的问题存在。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开的各方面提供了一种具有高功率密度的磁性元件、变换器以及电感。本公开的各方面还提供了一种能够具有更小磁芯体积的磁性元件、变换器以及电感。
根据本公开的一方面，一种磁性元件，包括：磁芯，包括第一绕线窗口、第二绕线窗口和第三绕线窗口，其中第一绕线窗口和第二绕线窗口之间具有第一共用磁柱，第二绕线窗口和第三绕线窗口之间具有第二共用磁柱；以及绕组，包括第一绕组、第二绕组和第三绕组，其中所述第一绕组绕设在所述第一绕线窗口上，所述第二绕组绕设在所述第二绕线窗口上，所述第三绕组绕设在所述第三绕线窗口上，其中，所述绕线窗口和所述绕组被配置为当在所述第一绕组至所述第三绕组中通过相同的电流时，在形成所述第一绕线窗口和所述第二绕线窗口的磁芯单元中分别产生的磁通在所述第一共用磁柱上相加，在形成所述第二绕线窗口和所述第三绕线窗口的磁芯单元中分别产生的磁通在所述第二共用磁柱上相加。
在一个实施例中，所述绕线窗口和所述绕组被配置为当在所述第一绕组至所述第三绕组中通过相同的电流时，在形成第一绕线窗口的磁芯单元中产生的磁通与在形成第二绕线窗口中的磁芯单元产生的磁通是反方向的，且在形成第二绕线窗口的磁芯单元中产生的磁通与在形成第三绕线窗口的磁芯单元中产生的磁通是反方向的。
在一个实施例中，所述绕线窗口和所述绕组被配置为当在所述第一绕组至所述第三绕组中通过相同的电流时，在形成第一绕线窗口的磁芯单元中产生的磁通与在形成第三绕线窗口的磁芯单元中产生的磁通是同方向的。
在一个实施例中，所述绕线窗口和所述绕组被配置为当在所述第一绕组至所述第三绕组中通过相同的电流时，第一共用磁柱上的磁通的方向与第二共用磁柱上的磁通的方向相反。
在一个实施例中，所述第一绕组至所述第三绕组的匝数相同。
在一个实施例中，所述第一绕组至所述第三绕组分别具有至少一个子绕组，所述至少一个子绕组分别缠绕在形成所述第一绕线窗口至所述第三绕线窗口的磁芯单元上的相同或不同的磁柱上，其中当所述绕组中通过相同的电流时，缠绕在同一个绕线窗口上的所述至少一个子绕组在所述同一个绕线窗口的磁芯单元中产生的磁通回路具有相同的方向。
在一个实施例中，所述磁芯包括第一U形磁芯单元、第二U形磁芯单元和第三U形磁芯单元和第一I形磁芯单元，其中，所述第一U形磁芯单元与第二U形磁芯单元的底部构成所述第一绕线窗口，所述第二U形磁芯单元与第三U形磁芯单元的底部构成所述第二绕线窗口，所述第三U形磁芯单元与所述第一I形磁芯单元构成所述第三绕线窗口，所述第二U形磁芯单元的底部构成所述第一共用磁柱，所述第三U形磁芯单元的底部构成所述第二共用磁柱。
在一个实施例中，所述第一绕组至所述第三绕组分别设置在所述第一U形磁芯单元至所述第三U形磁芯单元的侧柱上。
在一个实施例中，所述磁芯包括第一U形磁芯单元、第二U形磁芯单元、第一工形磁芯单元和第二工形磁芯单元，其中，所述第一U形磁芯单元与所述第一工形磁芯单元构成所述第一绕线窗口，第一工形磁芯单元与第二工形磁芯单元构成第二绕线窗口，第二U形磁芯单元与所述第二工形磁芯单元构成所述第三绕线窗口，所述第一工形磁芯单元的中心柱构成所述第一共用磁柱，所述第二工形磁芯单元的中心柱构成所述第二共用磁柱。
在一个实施例中，所述第一绕组至所述第三绕组分别设置在所述第一U形磁芯单元和第二U形磁芯单元的侧柱上以及所述第一工形磁芯单元至第二工形磁芯单元的侧柱上。
在一个实施例中，所述第一U形磁芯单元与所述第一工形磁芯单元的侧柱间包括一第一气隙，所述第一绕组绕设在所述第一U形磁芯单元与所述第一工形磁芯单元的侧柱上，并且覆盖所述第一气隙；所述第一工形磁芯单元与所述第二工形磁芯单元的侧柱间包括一第二气隙，所述第二绕组绕设在所述第一工形磁芯单元与所述第二工形磁芯单元的侧柱上，并且覆盖所述第二气隙。所述第二工形磁芯单元与所述第二U形磁芯单元的侧柱间包括一第三气隙，所述第三绕组绕设在所述第二工形磁芯单元与所述第二U形磁芯单元的侧柱上，并且覆盖所述第三气隙。
在一个实施例中，所述磁芯包括第一E形磁芯单元、第二E形磁芯单元和第三E形磁芯单元和第一I形磁芯单元，其中，所述第一E形磁芯单元与第二E形磁芯单元的底部构成所述第一绕线窗口，所述第二E形磁芯单元与第三E形磁芯单元的底部构成所述第二绕线窗口，所述第三E形磁芯单元与所述第一I形磁芯单元构成所述第三绕线窗口，所述第二E形磁芯单元的底部构成所述第一共用磁柱，所述第三E形磁芯单元的底部构成所述第二共用磁柱。
在一个实施例中，所述第一绕组至所述第三绕组分别设置在所述第一E形磁芯单元至所述第三E形磁芯单元的中柱上。
在一个实施例中，所述绕线窗口和所述绕组被配置为当在所述第一绕组至所述第三绕组中通过相同的电流时，在所述第一共用磁柱和所述第二共用磁柱上产生的磁通的幅值与在形成第一绕线窗口的磁芯单元、在形成第二绕线窗口中的磁芯单元以及在形成第三绕线窗口的磁芯单元中产生的磁通的幅值相同。
在一个实施例中，所述共用磁柱上无气隙。
根据本公开的一方面，一种磁性元件，包括：磁芯，包括第一绕线窗口至第M绕线窗口，所述第一绕线窗口至所述第M绕线窗口中相邻的两个绕线窗口之间具有共用磁柱；绕组，包括第一绕组至第N绕组，第一绕组至第N绕组中的每一绕组分别与所述第一绕线窗口至所述第M绕线窗口中的之一对应，并绕设在其中；其中，所述绕线窗口和所述绕组被配置为当在所述第一绕组至所述第N绕组中通过相同的电流时，在形成所述第一绕线窗口至第M绕线窗口中相邻的两个绕线窗口的磁芯单元中分别产生的磁通在所述共用磁柱上相加，其中M、N是大于或等于2的正整数。
在一个实施例中，所述绕线窗口和所述绕组被配置为当在所述第一绕组至所述第N绕组中通过相同的电流时，在形成相邻绕线窗口的磁芯单元中产生的磁通是反方向的。
在一个实施例中，所述第一绕组至所述第N绕组分别具有至少一个子绕组，所述至少一个子绕组分别缠绕在形成所述第一绕线窗口至所述第M绕线窗口的磁芯单元上的相同或不同的磁柱上，其中当所述绕组中通过相同的电流时，缠绕在同一个绕线窗口上的所述至少一个子绕组在形成所述同一个绕线窗口的磁芯中产生的磁通回路具有相同的方向。
在一个实施例中，所述磁芯包括第一U形磁芯单元至第M U形磁芯单元和第一I形磁芯单元，其中，第i U形磁芯单元与第(i+1)U形磁芯单元的底部构成第i绕线窗口，第M U形磁芯单元与所述第一I形磁芯单元构成第M绕线窗口，所述第(i+1)U形磁芯单元的底部构成所述共用磁柱，其中i是大于或等于1且小于M的正整数，其中所述第一绕组至所述第N绕组分别设置在所述第一U形磁芯单元至所述第M U形磁芯单元的侧柱上。
在一个实施例中，所述磁芯包括第一U形磁芯单元、第二U形磁芯单元、第一工形磁芯单元至第(M-1)工形磁芯单元，其中，所述第一U形磁芯单元与所述第一工形磁芯单元构成所述第一绕线窗口，第i工形磁芯单元与第(i+1)工形磁芯单元构成第(i+1)绕线窗口，第二U形磁芯单元与所述(M-1)工形磁芯单元构成所述第M绕线窗口，所述工形磁芯单元的中心柱构成所述共用磁柱，其中i是大于或等于2且小于(M-1)的正整数，其中所述第一绕组至所述第N绕组分别设置在所述第一U形磁芯单元和第二U形磁芯单元的侧柱上以及所述第第一工形磁芯单元至第(M-1)工形磁芯单元的侧柱上。
在一个实施例中，所述磁芯包括第一E形磁芯单元至第M E形磁芯单元和第一I形磁芯单元，其中，第i E形磁芯单元与第(i+1)E形磁芯单元的底部构成第i绕线窗口，第M E形磁芯单元与所述第一I形磁芯单元构成第M绕线窗口，所述第(i+1)E形磁芯单元的底部构成所述共用磁柱，其中i是大于或等于1且小于M的正整数，其中所述第一绕组至所述第N绕组分别设置在所述第一E形磁芯单元至所述第M E形磁芯单元的中柱上。
根据本公开的一方面，一种三相LLC谐振变换器，包括根据本发明前述方面的磁性元件，其中：所述第一绕组至所述第三绕组分别构成一三相变压器的原边绕组；以及所述三相变压器还包括第一副边绕组至第三副边绕组，所述第一副边绕组至所述第三副边绕组分别缠绕在与所述第一绕组至所述第三绕组相同的磁柱上。
在一个实施例中，所述第一绕组至所述第三绕组中的每个分别与一谐振电容连接。
在一个实施例中，所述第一绕组至所述第三N绕组的工作电流彼此错相大约120。
在一个实施例中，所述工作电流包括正弦波、方波、三角波或脉冲波交流电中的至少一种。
根据本公开的一方面，一种三相电感包括根据前述方面的磁性元件。
在一个实施例中，所述第一绕组至所述第三绕组的工作电流彼此错相大约120°。
在一个实施例中，所述第一绕组至所述第三绕组中的每个分别与一谐振电容连接。
根据本公开，磁性元件，包括：磁芯，包括第一绕线窗口、第二绕线窗口和第三绕线窗口，其中第一绕线窗口和第二绕线窗口之间具有第一共用磁柱，第二绕线窗口和第三绕线窗口之间具有第二共用磁柱；以及绕组，包括第一绕组、第二绕组和第三绕组，其中所述第一绕组绕设在所述第一绕线窗口上，所述第二绕组绕设在所述第二绕线窗口上，所述第三绕组绕设在所述第三绕线窗口上，其中，所述绕线窗口和所述绕组被配置为当在所述第一绕组至所述第三绕组中通过相同的电流时，在形成所述第一绕线窗口和所述第二绕线窗口的磁芯单元中分别产生的磁通在所述第一共用磁柱上相加，在形成所述第二绕线窗口和所述第三绕线窗口的磁芯单元中分别产生的磁通在所述第二共用磁柱上相加，从而有利于减小共用磁柱中的磁通，使得磁性元件可以具有更小的磁芯体积。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
本节提供本公开中描述的技术的各种实现或示例的概述，并不是所公开技术的全部范围或所有特征的全面公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示意性地示出了根据本发明一个实施例的磁性元件的示意图；
图2示意性地示出了当图1所示的磁性元件通电时各个线圈产生的磁通以及共用磁柱中的磁通；
图3示意性地示出了根据本发明一个实施例的磁性元件的示意图；
图4示意性地示出了根据本发明一个实施例的磁性元件的示意图；
图5示意性地示出了根据本发明一个实施例的磁性元件的示意图；
图6示意性地示出了根据本发明一个实施例的三相LLC谐振变换器的示意图。
图7示意性地示出了根据本发明一个实施例的三相变压器的示意图；以及
图8示意性地示出了根据本发明一个实施例的三相变压器的示意图。
具体实施方式
在下文中将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施例使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免使本公开的各方面变得模糊。
此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
在本示例实施例中，首先提供了一种磁性元件，参照图1，所述磁性元件100包括：磁芯110，包括第一绕线窗口A、第二绕线窗口B和第三绕线窗口C，其中第一绕线窗口A和第二绕线窗口B之间具有第一共用磁柱111，第二绕线窗口B和第三绕线窗口C之间具有第二共用磁柱112；以及绕组120，包括第一绕组121、第二绕组122和第三绕组123，其中所述第一绕组121绕设在所述第一绕线窗口A上，所述第二绕组绕122设在所述第二绕线窗口B上，所述第三绕组123绕设在所述第三绕线窗口C上。
在本实施例中，参见图1，还示出了当第一绕组121至第三绕组123分别通有电流iA、iB和iC时在磁芯110中的分别形成第一绕线窗口A、第二绕线窗口B和第三绕线窗口C的磁芯单元中产生的磁通ΦA、ΦB和ΦC。如图1所示，当在所述第一绕组121至所述第三绕组123中通过相同的电流时，在形成第一绕线窗口A和第二绕线窗口B的磁芯单元中分别产生的磁通ΦA和ΦB在所述第一共用磁柱111上相加，在形成第二绕线窗口B和第三绕线窗口C的磁芯单元中分别产生的磁通ΦB和ΦC在所述第二共用磁柱112上相加。
更具体地说，参见图1，在形成第一绕线窗口A的磁芯单元中产生的磁通ΦA与在形成第二绕线窗口B中的磁芯单元产生的磁通ΦB是反方向的，且在形成第二绕线窗口B的磁芯单元中产生的磁通ΦB与在形成第三绕线窗口C的磁芯单元中产生的磁通ΦC是反方向的。另外，在形成第一绕线窗口A的磁芯单元中产生的磁通ΦA与在形成第三绕线窗口C的磁芯单元中产生的磁通ΦC是同方向的。例如如图1所示，磁通ΦA沿顺时针方向，磁通ΦB沿逆时针方向，磁通ΦC沿顺时针方向。
另外，在本实施例中，第一共用磁柱111上的磁通的方向与第二共用磁柱112上的磁通的方向相反。例如，参见图1，第一共用磁柱111上的磁通沿向下的方向，第二共用磁柱112上的磁通的方向沿向上的方向。
在本实施例中，第一共用磁柱111和第二共用磁柱112分别被与之相邻的绕线窗口共用，因此优选地第一共用磁柱111和第二共用磁柱112具有较低的磁阻。在一个实施例中，可以通过使第一共用磁柱111和第二共用磁柱112上不设置气隙来降低第一共用磁柱111和第二共用磁柱112的磁阻。
在本实施例中，术语“相同的电流”可以表示电流的方向相同，例如同为正电流或同为负电流。在其它实施例中，相同的电流也可以表示电流的大小和相位均相同。另外，本领域技术人员应当理解，虽然在本实施例中使用术语“相同的电流”来限定磁芯110和绕组120的设置方式，然而在磁性元件的工作过程中，各个绕组中通入的电流不限于上述相同的电流，而是可以根据实际需要来进行设置。换言之，例如如图1中所示的磁通是在iA、iB和iC是相同的电流的情况下在磁芯中产生的磁通，而实际工作过程中，磁通可能随着工作电流iA、iB和iC的变化而实时地改变。
在本实施例中，第一绕组121、第二绕组122和第三绕组123的匝数可以彼此相同。在第一绕组121、第二绕组122和第三绕组123的匝数相同的情况下，当在第一绕组121、第二绕组122和第三绕组123中通过的电流iA、iB和iC是相同的电流时，相应地产生的磁通ΦA、ΦB和ΦC也彼此相同。
例如，图2示意性地示出了当图1所示的磁性元件通电时各个线圈产生的磁通ΦA、ΦB和ΦC以及共用磁柱中的磁通Φ1和Φ2。如图2所示，当iA、iB和iC分别是错相120°的正弦电流时，相应地产生的磁通ΦA、ΦB和ΦC也满足正弦变化规律。在这种情况下，由于在第一共用磁柱111和第二共用磁柱112上由两个绕组产生的磁通是相加关系，因此在第一共用磁柱111和第二共用磁柱112上的磁通Φ1和Φ2也满足正弦变化规律，并且由于各个磁通之间彼此错相120°，所以磁通Φ1和Φ2的幅值与磁通ΦA、ΦB和ΦC的幅值相同。
在本实施例中，由于在共用磁柱上的磁通彼此相加，所以共用磁柱上的磁通的幅值与各个绕线窗口中的磁通的幅值相同，因而有利于降低共用磁柱上通过的磁通，从而避免了共用磁柱体积的增加及共用磁柱上损耗的增加，有利于实现更小体积的磁性元件。
图3示意性地示出了根据本发明一个实施例的磁性元件的示意图。图3中示出的实施例与前述图1中示出的实施例具有基本相似的结构，因此将省略重复部分的描述。
在本实施例中，所述第一绕组121至所述第三绕组123分别具有至少一个子绕组，所述至少一个子绕组分别缠绕在形成所述第一绕线窗口A至所述第三绕线窗口C的磁芯单元上的相同或不同的磁柱上，其中当所述绕组中通过相同的电流时，缠绕在同一个绕线窗口上的所述至少一个子绕组在所述同一个绕线窗口的磁芯单元中产生的磁通回路具有相同的方向。
更具体地，参见图3，第一绕组包括第一子绕组121a和第二子绕组121b。第一子绕组121a和第二子绕组121b分别缠绕在第一绕线窗口A的两个不同磁柱上。如图3所示，当第一子绕组121a和第二子绕组121b分别通入相同的电流(例如电流iA)时，其在绕线窗口A的磁芯单元中产生的磁通回路ΦA具有相同的方向(例如均为顺时针方向)。相似地，第二绕组和第三绕组也具有类似的构造，再次将省略重复的描述。
在本实施例中，参见图3，磁芯110可以包括第一U形磁芯单元11、第二U形磁芯单元12和第三U形磁芯单元13和第一I形磁芯单元21，其中，所述第一U形磁芯单元11与第二U形磁芯单元12的底部构成所述第一绕线窗口A，所述第二U形磁芯单元12与第三U形磁芯单元13的底部构成所述第二绕线窗口B，所述第三U形磁芯单元13与所述第一I形磁芯单元21构成所述第三绕线窗口C，所述第二U形磁芯单元12的底部构成所述第一共用磁柱111，所述第三U形磁芯单元13的底部构成所述第二共用磁柱112。
在本实施例中，第一绕组至第三绕组分别设置在第一U形磁芯单元11至第三U形磁芯单元13的侧柱上。然而本公开不限于此，第一绕组至第三绕组也可以按照其他方式设置在对应的绕线窗口上。
图3的实施例中示出了利用U形磁芯单元和I形磁芯单元来构成磁芯110的示例，然而本公开不限于此。具体地说，构成磁芯110的磁芯单元的形状不限于附图中示出的具体形状，而是可以由具有类似形状的磁芯单元来构成。另外，磁芯单元的形状也不限于附图中示出的U形形状或I形形状，基于示出的U形磁芯单元和I形磁芯单元的变形也可以被视为U形磁芯单元和I形磁芯单元。例如，虽然附图中示出了U形磁芯单元的两条侧柱与底部之间形成彼此基本垂直的直角拐角，然而本公开不限于此，U形磁芯单元的两条侧柱与底部之间也可以形成圆滑的过渡，从而使该U形磁芯单元具有类似C字形的形状。
图4示意性地示出了根据本发明一个实施例的磁性元件的示意图。图4中示出的实施例与前述图1中示出的实施例具有基本相似的结构，因此将省略重复部分的描述。
在本实施例中，参见图4，磁芯110可以包括第一U形磁芯单元11、第二U形磁芯单元12、第一工形磁芯单元31和第二工形磁芯单元32，其中，所述第一U形磁芯单元11与所述第一工形磁芯单元31构成所述第一绕线窗口A，第一工形磁芯单元31与第二工形磁芯单元32构成第二绕线窗口B，第二U形磁芯单元12与所述第二工形磁芯单元32构成所述第三绕线窗口C，所述第一工形磁芯单元31的中心柱构成所述第一共用磁柱111，所述第二工形磁芯单元32的中心柱构成所述第二共用磁柱112。
在本实施例中，所述第一绕组至所述第三绕组分别设置在所述第一U形磁芯单元11和第二U形磁芯单元12的侧柱上以及所述第一工形磁芯单元31至第二工形磁芯单元32的侧柱上。
根据本实施例，形成所述第一绕线窗口A的磁芯单元至形成所述第三绕线窗口C的磁芯单元分别具有气隙，所述第一绕组至所述第三绕组分别覆盖所述气隙。具体地说，参见图4，第一绕组(包括两个子绕组)绕设在形成第一绕线窗口A的第一U形磁芯单元11与第一工形磁芯单元31的侧柱上，其中第一U形磁芯单元11与第一工形磁芯单元31的侧柱彼此相对并且彼此分开一定的间隙，从而形成气隙，并且第一绕组被形成为覆盖所述气隙。第二绕组(包括两个子绕组)绕设在形成第二绕线窗口B的第一工形磁芯单元31与第二工形磁芯单元32的侧柱上，其中第一工形磁芯单元31与第二工形磁芯单元32的侧柱彼此相对并且彼此分开一定的间隙，从而形成气隙，并且第二绕组被形成为覆盖所述气隙。第三绕组(包括两个子绕组)绕设在形成第三绕线窗口C的第二工形磁芯单元32与第二U形磁芯单元12的侧柱上，其中第二工形磁芯单元32与第二U形磁芯单元12的侧柱彼此相对并且彼此分开一定的间隙，从而形成气隙，并且第三绕组被形成为覆盖所述气隙。在这种情况下，由于绕组覆盖气隙，因此能够防止在气隙处产生的漏磁。因此有利于避免磁场的外部泄露，能够提高电源系统的可靠性。
图4的实施例中示出了利用U形磁芯单元和工形磁芯单元来构成磁芯110的示例，然而本公开不限于此。具体地说，构成磁芯110的磁芯单元的形状不限于附图中示出的具体形状，而是可以由具有类似形状的磁芯单元来构成。另外，磁芯单元的形状也不限于附图中示出的U形形状或工形形状，基于示出的U形磁芯单元和工形磁芯单元的变形也可以被视为U形磁芯单元和工形磁芯单元。例如，虽然附图中示出了U形磁芯单元的两条侧柱与底部之间形成彼此基本垂直的直角拐角，然而本公开不限于此，U形磁芯单元的两条侧柱与底部之间也可以形成圆滑的过渡，从而使该U形磁芯单元具有类似C字形的形状。另外，虽然附图中示出的工形磁芯单元的侧柱与中柱彼此基本垂直并且两条侧柱的长度基本相同，然而本公开不限于此，工形磁芯单元的侧柱与中柱之间也可以具有圆滑的过渡，并且两条侧柱的长度也可以彼此不同。例如，更具体地说，工形磁芯单元中的一条侧柱可以具有较短的长度，即，具有类似小写的h的形状。此外，还应当理解的是，在本实施例中，可以适当地延长工形磁芯单元的侧柱的长度并相应地适当缩短U形磁芯单元的侧柱，从而使U形磁芯单元具有类似于前述实施例中的I形磁芯单元的形状。
图5示意性地示出了根据本发明一个实施例的磁性元件的示意图。图5中示出的实施例与前述图1中示出的实施例具有基本相似的结构，因此将省略重复部分的描述。
在本实施例中，参见图5，磁芯110可以包括第一E形磁芯单元41、第二E形磁芯单元41和第三E形磁芯单元43和第一I形磁芯单元21，其中，所述第一E形磁芯单元41与第二E形磁芯单元42的底部构成所述第一绕线窗口A，所述第二E形磁芯单元42与第三E形磁芯单元43的底部构成所述第二绕线窗口B，所述第三E形磁芯单元43与所述第一I形磁芯单元21构成所述第三绕线窗口C，所述第二E形磁芯单元42的底部构成所述第一共用磁柱111，所述第三E形磁芯单元43的底部构成所述第二共用磁柱112。
在本实施例中，参见图5，第一绕组至第三绕组分别设置在第一E形磁芯单元41至所述第三E形磁芯单元43的中柱上。然而本公开不限于此，第一绕组至第三绕组也可以设置在各个绕线窗口的其它磁柱上。
另外，与前述实施例类似，在本实施例中，E形磁芯单元与I形磁芯单元的实际形状也不限于附图中示出的具体形状。
在前述实施例中，每个磁性元件具有3个绕线窗口，然而本公开不限于此，在本公开的其它实施例中，可以基于前述实施例中的磁芯单元的结构进行扩展，从而获得具有多个绕线窗口的磁性元件。
更具体地说，在本公开的一个实施例中，一种磁性元件包括：磁芯，包括第一绕线窗口至第M绕线窗口，所述第一绕线窗口至所述第M绕线窗口中相邻的两个绕线窗口之间具有共用磁柱；绕组，包括第一绕组至第N绕组，第一绕组至第N绕组中的每一绕组分别与所述第一绕线窗口至所述第M绕线窗口中的之一对应，并绕设在其中。其中，所述绕线窗口和所述绕组被配置为当在所述第一绕组至所述第N绕组中通过相同的电流时，在形成所述第一绕线窗口至第M绕线窗口中相邻的两个绕线窗口的磁芯单元中分别产生的磁通在所述共用磁柱上相加，其中M、N是大于或等于2的正整数。
在一个实施例中，所述绕线窗口和所述绕组被配置为当在所述第一绕组至所述第N绕组中通过相同的电流时，在形成相邻绕线窗口的磁芯单元中产生的磁通是反方向的。
在一个实施例中，所述第一绕组至所述第N绕组分别具有至少一个子绕组，所述至少一个子绕组分别缠绕在形成所述第一绕线窗口至所述第M绕线窗口的磁芯单元上的相同或不同的磁柱上，其中当所述绕组中通过相同的电流时，缠绕在同一个绕线窗口上的所述至少一个子绕组在形成所述同一个绕线窗口的磁芯中产生的磁通回路具有相同的方向。
在一个实施例中，所述磁芯包括第一U形磁芯单元至第M U形磁芯单元和第一I形磁芯单元，其中，第i U形磁芯单元与第(i+1)U形磁芯单元的底部构成第i绕线窗口，第M U形磁芯单元与所述第一I形磁芯单元构成第M绕线窗口，所述第(i+1)U形磁芯单元的底部构成所述共用磁柱，其中i是大于或等于1且小于M的正整数，其中所述第一绕组至所述第N绕组分别设置在所述第一U形磁芯单元至所述第M U形磁芯单元的侧柱上。
在一个实施例中，所述磁芯包括第一U形磁芯单元、第二U形磁芯单元、第一工形磁芯单元至第(M-1)工形磁芯单元，其中，所述第一U形磁芯单元与所述第一工形磁芯单元构成所述第一绕线窗口，第i工形磁芯单元与第(i+1)工形磁芯单元构成第(i+1)绕线窗口，第二U形磁芯单元与所述(M-1)工形磁芯单元构成所述第M绕线窗口，所述工形磁芯单元的中心柱构成所述共用磁柱，其中i是大于或等于2且小于(M-1)的正整数，其中所述第一绕组至所述第N绕组分别设置在所述第一U形磁芯单元和第二U形磁芯单元的侧柱上以及所述第第一工形磁芯单元至第(M-1)工形磁芯单元的侧柱上。
在一个实施例中，所述磁芯包括第一E形磁芯单元至第M E形磁芯单元和第一I形磁芯单元，其中，第i E形磁芯单元与第(i+1)E形磁芯单元的底部构成第i绕线窗口，第M E形磁芯单元与所述第一I形磁芯单元构成第M绕线窗口，所述第(i+1)E形磁芯单元的底部构成所述共用磁柱，其中i是大于或等于1且小于M的正整数，其中所述第一绕组至所述第N绕组分别设置在所述第一E形磁芯单元至所述第M E形磁芯单元的中柱上。
与前述实施例类似，在这些实施例中，U形磁芯单元、I形磁芯单元、工形磁芯单元以及E形磁芯单元的实际形状不限于本公开的前述实施例中示出的具体形状，而是可以包含相应的变型。
图6示意性地示出了根据本发明一个实施例的三相LLC谐振变换器的示意图。在本发明的一个实施例中，图6所示的LLC谐振变换器中可以包括三相变压器(将在下文中参照图7和图8详细描述)。
参照图6，根据本发明的三相LLC谐振变换器可以包括三个谐振电感LA、LB、LC和三个变压器TA、TB、TC，其中，谐振电感以及变压器均可包含在如本发明实施例所述的磁性元件。
应当注意的是，图6中仅仅是示意性地示出LLC谐振变换器的一种拓补结构，然而本领域技术人员应当理解的是，在不超出本公开的范围的情况下，可以该LLC谐振变换器也可以应用其它的拓补结构。
图7示意性地示出了根据本发明一个实施例的三相变压器的示意图。参见图7，该三相变压器包括根据本发明前述实施例所述的磁性元件110。
根据本实施例，磁性元件110的第一绕组121、第二绕组122和第三绕组123分别构成一三相变压器的原边绕组(例如图7中所示的NA、NB和NC)，并且该三相变压器还包括第一副边绕组Na、第二副边绕组Nb和第三副边绕组Nc，所述第一副边绕组Na、第二副边绕组Nb和第三副边绕组Nc分别缠绕在与第一绕组121、第二绕组122和第三绕组123相同的磁柱上。其中，当图7中所示的三相变压器应用于如图6所示的LLC谐振变换器时，第一绕组121、第二绕组122和第三绕组123中的每个分别与对应的谐振电容连接。更具体地说，第一绕组121(原边绕组NA)与第一副边绕组Na共同构成的变压器TA可以与第一谐振电容串联连接，第二绕组122(原边绕组NB)与第二副边绕组Nb共同构成的变压器TB可以与第二谐振电容串联连接，第三绕组123(原边绕组NC)与第三副边绕组Nc共同构成的变压器TC可以与第三谐振电容串联连接。应当理解的是，本公开的各实施例不限制三相LLC谐振变换器中的绕组与谐振电容的具体连接方式，根据三相LLC谐振变换器具体拓补结构，第一绕组121、第二绕组122和第三绕组123中的每个可以分别与对应的谐振电容串联连接或并联连接。
根据本实施例，当三相LLC谐振变换器工作时，第一绕组121、第二绕组122和第三绕组123可以分别通过彼此错相的工作电流。更具体地说，第一绕组121、第二绕组122和第三绕组123中通过的工作电流彼此错相大约120°。
根据本公开，第一绕组121、第二绕组122和第三绕组123中通过的工作电流可以是周期变化的电流，例如正弦波、方波、三角波或脉冲波交流电中的至少一种。然而本公开不限于此，根据具体应用，其它波形的电流也可以用作第一绕组121、第二绕组122和第三绕组123的工作电流。
图8示意性地示出了根据本发明一个实施例的三相变压器的示意图。参见图8，该三相变压器包括根据本发明前述实施例所述的磁性元件110。
图8中示出的实施例与图7中示出的实施例基本相同，其区别主要在于图8中采用了与图5中所示的磁性元件110相似的磁性元件。其余特征的具体描述可以参见前述参照图7描述的实施例，因此在这里将不再赘述。
根据本公开的前述实施例，例如参见附图1以及图3-5，该磁性元件还可以被配置为一三相电感。
根据本实施例，当三相电感工作时，第一绕组121、第二绕组122和第三绕组123可以分别通过彼此错相的工作电流。更具体地说，第一绕组121、第二绕组122和第三绕组123中通过的工作电流彼此错相大约120°。
根据本公开，第一绕组121、第二绕组122和第三绕组123中通过的工作电流可以是周期变化的电流，例如正弦波、方波、三角波或脉冲波交流电中的至少一种。然而本公开不限于此，根据具体应用，其它波形的电流也可以用作第一绕组121、第二绕组122和第三绕组123的工作电流。
根据本公开，磁性元件包括：磁芯，包括第一绕线窗口、第二绕线窗口和第三绕线窗口，其中第一绕线窗口和第二绕线窗口之间具有第一共用磁柱，第二绕线窗口和第三绕线窗口之间具有第二共用磁柱；以及绕组，包括第一绕组、第二绕组和第三绕组，其中所述第一绕组绕设在所述第一绕线窗口上，所述第二绕组绕设在所述第二绕线窗口上，所述第三绕组绕设在所述第三绕线窗口上，其中，所述绕线窗口和所述绕组被配置为当在所述第一绕组至所述第三绕组中通过相同的电流时，在形成所述第一绕线窗口和所述第二绕线窗口的磁芯单元中分别产生的磁通在所述第一共用磁柱上相加，在形成所述第二绕线窗口和所述第三绕线窗口的磁芯单元中分别产生的磁通在所述第二共用磁柱上相加，从而有利于减小共用磁柱中的磁通，使得磁性元件可以具有更小的磁芯体积。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施例。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (28)

1.一种磁性元件，包括：
磁芯，包括第一绕线窗口、第二绕线窗口和第三绕线窗口，其中第一绕线窗口和第二绕线窗口之间具有第一共用磁柱，第二绕线窗口和第三绕线窗口之间具有第二共用磁柱；以及
绕组，包括第一绕组、第二绕组和第三绕组，其中所述第一绕组绕设在所述第一绕线窗口上，所述第二绕组绕设在所述第二绕线窗口上，所述第三绕组绕设在所述第三绕线窗口上，
其中，所述绕线窗口和所述绕组被配置为当在所述第一绕组至所述第三绕组中通过大小和相位相同的电流时，在形成所述第一绕线窗口和所述第二绕线窗口的磁芯单元中分别产生的磁通在所述第一共用磁柱上相加，在形成所述第二绕线窗口和所述第三绕线窗口的磁芯单元中分别产生的磁通在所述第二共用磁柱上相加。
2.根据权利要求1所述的磁性元件，其中所述绕线窗口和所述绕组被配置为当在所述第一绕组至所述第三绕组中通过大小和相位相同的电流时，在形成第一绕线窗口的磁芯单元中产生的磁通与在形成第二绕线窗口中的磁芯单元产生的磁通是反方向的，且在形成第二绕线窗口的磁芯单元中产生的磁通与在形成第三绕线窗口的磁芯单元中产生的磁通是反方向的。
3.根据权利要求1所述的磁性元件，其中所述绕线窗口和所述绕组被配置为当在所述第一绕组至所述第三绕组中通过大小和相位相同的电流时，在形成第一绕线窗口的磁芯单元中产生的磁通与在形成第三绕线窗口的磁芯单元中产生的磁通是同方向的。
4.根据权利要求1所述的磁性元件，其中所述绕线窗口和所述绕组被配置为当在所述第一绕组至所述第三绕组中通过大小和相位相同的电流时，第一共用磁柱上的磁通的方向与第二共用磁柱上的磁通的方向相反。
5.根据权利要求1所述的磁性元件，其中所述第一绕组至所述第三绕组的匝数相同。
6.根据权利要求1所述的磁性元件，其中所述第一绕组至所述第三绕组分别具有至少一个子绕组，所述至少一个子绕组分别缠绕在形成所述第一绕线窗口至所述第三绕线窗口的磁芯单元上的相同或不同的磁柱上，其中当所述绕组中通过大小和相位相同的电流时，缠绕在同一个绕线窗口上的所述至少一个子绕组在所述同一个绕线窗口的磁芯单元中产生的磁通回路具有相同的方向。
7.根据权利要求1所述的磁性元件，其中所述磁芯包括第一U形磁芯单元、第二U形磁芯单元和第三U形磁芯单元和第一I形磁芯单元，其中，所述第一U形磁芯单元的开口与第二U形磁芯单元的底部相邻使得所述第一U形磁芯单元与第二U形磁芯单元的底部构成所述第一绕线窗口，所述第二U形磁芯单元的开口与第三U形磁芯单元的底部相邻使得所述第二U形磁芯单元与第三U形磁芯单元的底部构成所述第二绕线窗口，所述第三U形磁芯单元的开口与所述第一I形磁芯单元的一侧相邻使得所述第三U形磁芯单元与所述第一I形磁芯单元构成所述第三绕线窗口，所述第二U形磁芯单元的底部构成所述第一共用磁柱，所述第三U形磁芯单元的底部构成所述第二共用磁柱。
8.根据权利要求7所述的磁性元件，其中所述第一绕组至所述第三绕组分别设置在所述第一U形磁芯单元至所述第三U形磁芯单元的侧柱上。
9.根据权利要求1所述的磁性元件，其中所述磁芯包括第一U形磁芯单元、第二U形磁芯单元、第一工形磁芯单元和第二工形磁芯单元，其中，所述第一U形磁芯单元与所述第一工形磁芯单元构成所述第一绕线窗口，第一工形磁芯单元与第二工形磁芯单元构成第二绕线窗口，第二U形磁芯单元与所述第二工形磁芯单元构成所述第三绕线窗口，所述第一工形磁芯单元的中心柱构成所述第一共用磁柱，所述第二工形磁芯单元的中心柱构成所述第二共用磁柱。
10.根据权利要求9所述的磁性元件，其中所述第一绕组至所述第三绕组分别设置在所述第一U形磁芯单元和第二U形磁芯单元的侧柱上以及所述第一工形磁芯单元至第二工形磁芯单元的侧柱上。
11.根据权利要求10所述的磁性元件，其中所述第一U形磁芯单元与所述第一工形磁芯单元的侧柱间包括一第一气隙，所述第一绕组绕设在所述第一U形磁芯单元与所述第一工形磁芯单元的侧柱上，并且覆盖所述第一气隙；所述第一工形磁芯单元与所述第二工形磁芯单元的侧柱间包括一第二气隙，所述第二绕组绕设在所述第一工形磁芯单元与所述第二工形磁芯单元的侧柱上，并且覆盖所述第二气隙；所述第二工形磁芯单元与所述第二U形磁芯单元的侧柱间包括一第三气隙，所述第三绕组绕设在所述第二工形磁芯单元与所述第二U形磁芯单元的侧柱上，并且覆盖所述第三气隙。
12.根据权利要求1所述的磁性元件，其中所述磁芯包括第一E形磁芯单元、第二E形磁芯单元和第三E形磁芯单元和第一I形磁芯单元，其中，所述第一E形磁芯单元的开口与第二E形磁芯单元的底部相邻使得所述第一E形磁芯单元与第二E形磁芯单元的底部构成所述第一绕线窗口，所述第二E形磁芯单元的开口与第三E形磁芯单元的底部相邻使得所述第二E形磁芯单元与第三E形磁芯单元的底部构成所述第二绕线窗口，所述第三E形磁芯单元的开口与所述第一I形磁芯单元的一侧相邻使得所述第三E形磁芯单元与所述第一I形磁芯单元构成所述第三绕线窗口，所述第二E形磁芯单元的底部构成所述第一共用磁柱，所述第三E形磁芯单元的底部构成所述第二共用磁柱，其中任一E形磁芯单元的底部为E形状的最长垂直边。
13.根据权利要求12所述的磁性元件，其中所述第一绕组至所述第三绕组分别设置在所述第一E形磁芯单元至所述第三E形磁芯单元的中柱上。
14.根据权利要求1所述的磁性元件，其中所述绕线窗口和所述绕组被配置为当在所述第一绕组至所述第三绕组中通过大小和相位相同的电流时，在所述第一共用磁柱和所述第二共用磁柱上产生的磁通的幅值与在形成第一绕线窗口的磁芯单元、在形成第二绕线窗口中的磁芯单元以及在形成第三绕线窗口的磁芯单元中产生的磁通的幅值相同。
15.根据权利要求1所述的磁性元件，其中所述共用磁柱上无气隙。
16.一种磁性元件，包括：
磁芯，包括第一绕线窗口至第M绕线窗口，所述第一绕线窗口至所述第M绕线窗口中相邻的两个绕线窗口之间具有共用磁柱；
绕组，包括第一绕组至第N绕组，第一绕组至第N绕组中的每一绕组分别与所述第一绕线窗口至所述第M绕线窗口中的之一对应，并绕设在其中；其中，所述绕线窗口和所述绕组被配置为当在所述第一绕组至所述第N绕组中通过大小和相位相同的电流时，在形成所述第一绕线窗口至第M绕线窗口中相邻的两个绕线窗口的磁芯单元中分别产生的磁通在所述共用磁柱上相加，其中M、N是大于或等于2的正整数。
17.根据权利要求16所述的磁性元件，其中所述绕线窗口和所述绕组被配置为当在所述第一绕组至所述第N绕组中通过大小和相位相同的电流时，在形成相邻绕线窗口的磁芯单元中产生的磁通是反方向的。
18.根据权利要求16所述的磁性元件，其中所述第一绕组至所述第N绕组分别具有至少一个子绕组，所述至少一个子绕组分别缠绕在形成所述第一绕线窗口至所述第M绕线窗口的磁芯单元上的相同或不同的磁柱上，其中当所述绕组中通过大小和相位相同的电流时，缠绕在同一个绕线窗口上的所述至少一个子绕组在形成所述同一个绕线窗口的磁芯中产生的磁通回路具有相同的方向。
19.根据权利要求16所述的磁性元件，其中所述磁芯包括第一U形磁芯单元至第M U形磁芯单元和第一I形磁芯单元，其中，第i U形磁芯单元的开口与第(i+1)U形磁芯单元的底部相邻使得第i U形磁芯单元与第(i+1)U形磁芯单元的底部构成第i绕线窗口，所述第M U形磁芯单元的开口与所述第一I形磁芯单元的一侧相邻使得第M U形磁芯单元与所述第一I形磁芯单元构成第M绕线窗口，所述第(i+1)U形磁芯单元的底部构成所述共用磁柱，其中i是大于或等于1且小于M的正整数，其中所述第一绕组至所述第N绕组分别设置在所述第一U形磁芯单元至所述第M U形磁芯单元的侧柱上。
20.根据权利要求16所述的磁性元件，其中所述磁芯包括第一U形磁芯单元、第二U形磁芯单元、第一工形磁芯单元至第(M-1)工形磁芯单元，其中，所述第一U形磁芯单元与所述第一工形磁芯单元构成所述第一绕线窗口，第i工形磁芯单元与第(i+1)工形磁芯单元构成第(i+1)绕线窗口，第二U形磁芯单元与所述(M-1)工形磁芯单元构成所述第M绕线窗口，所述工形磁芯单元的中心柱构成所述共用磁柱，其中i是大于或等于2且小于(M-1)的正整数，其中所述第一绕组至所述第N绕组分别设置在所述第一U形磁芯单元和第二U形磁芯单元的侧柱上以及所述第一工形磁芯单元至第(M-1)工形磁芯单元的侧柱上。
21.根据权利要求16所述的磁性元件，其中所述磁芯包括第一E形磁芯单元至第M E形磁芯单元和第一I形磁芯单元，其中，第i E形磁芯单元的开口与第(i+1)E形磁芯单元的底部相邻使得第i E形磁芯单元与第(i+1)E形磁芯单元的底部构成第i绕线窗口，所述第M E形磁芯单元的开口与所述第一I形磁芯单元的一侧相邻使得第M E形磁芯单元与所述第一I形磁芯单元构成第M绕线窗口，所述第(i+1)E形磁芯单元的底部构成所述共用磁柱，其中i是大于或等于1且小于M的正整数，其中所述第一绕组至所述第N绕组分别设置在所述第一E形磁芯单元至所述第M E形磁芯单元的中柱上，其中任一E形磁芯单元的底部为E形状的最长垂直边。
22.一种三相LLC谐振变换器，包括根据权利要求1至15中任一项所述的磁性元件，其中：
所述第一绕组至所述第三绕组分别构成一三相变压器的原边绕组；以及
所述三相变压器还包括第一副边绕组至第三副边绕组，所述第一副边绕组至所述第三副边绕组分别缠绕在与所述第一绕组至所述第三绕组相同的磁柱上。
23.根据权利要求22所述的三相LLC谐振变换器，其中所述第一绕组至所述第三绕组中的每个分别与一谐振电容连接。
24.根据权利要求22所述的三相LLC谐振变换器，其中所述第一绕组至所述第三绕组的工作电流彼此错相120°。
25.根据权利要求24所述的三相LLC谐振变换器，其中所述工作电流包括正弦波、方波、三角波或脉冲波交流电中的至少一种。
26.一种三相电感，包括根据权利要求1至15中任一项所述的磁性元件。
27.根据权利要求26所述的三相电感，其中所述第一绕组至所述第三绕组的工作电流彼此错相120°。
28.根据权利要求26所述的三相电感，其中所述第一绕组至所述第三绕组中的每个分别与一谐振电容连接。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108809079B (zh) * 2017-05-05 2019-11-05 台达电子企业管理（上海）有限公司 功率变换器、电感元件以及电感切除控制方法
US11901113B2 (en) 2019-01-07 2024-02-13 Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. Inversely coupled inductor and power supply module
CN110460242B (zh) 2019-09-12 2020-11-10 台达电子企业管理（上海）有限公司 双向隔离型谐振变换器
CN113782320A (zh) * 2021-09-22 2021-12-10 台达电子企业管理（上海）有限公司 功率变换电路

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0714716A (ja) * 1993-06-22 1995-01-17 Taiyo Yuden Co Ltd 積層セラミック磁性部品とその製造方法
JP2002252127A (ja) * 2001-02-23 2002-09-06 Densei Lambda Kk ノイズフィルタ
CN204808997U (zh) * 2015-07-09 2015-11-25 台达电子企业管理（上海）有限公司 磁性组件及其适用的电源系统
CN106057401A (zh) * 2015-04-10 2016-10-26 台达电子工业股份有限公司 磁性元件及其磁芯

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4939375Y2 (zh) * 1971-03-30 1974-10-29
DE19934767A1 (de) * 1999-07-23 2001-01-25 Philips Corp Intellectual Pty Magnetisches Bauelement
JP2001230134A (ja) * 2000-02-16 2001-08-24 Denki Keiki Kk 外鉄型リアクトル及び外鉄型リアクトル用鉄心の組立方法
US7898379B1 (en) * 2002-12-13 2011-03-01 Volterra Semiconductor Corporation Method for making magnetic components with N-phase coupling, and related inductor structures
JP2013093921A (ja) * 2011-10-24 2013-05-16 Toyota Central R&D Labs Inc ２相コンバータ用リアクトル及び２相コンバータ
JP5983637B2 (ja) * 2014-01-10 2016-09-06 株式会社デンソー トランス装置
EP3401935B1 (en) * 2017-05-08 2020-12-02 Delta Electronics (Thailand) Public Co., Ltd. Integrated magnetic component and power converter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0714716A (ja) * 1993-06-22 1995-01-17 Taiyo Yuden Co Ltd 積層セラミック磁性部品とその製造方法
JP2002252127A (ja) * 2001-02-23 2002-09-06 Densei Lambda Kk ノイズフィルタ
CN106057401A (zh) * 2015-04-10 2016-10-26 台达电子工业股份有限公司 磁性元件及其磁芯
CN204808997U (zh) * 2015-07-09 2015-11-25 台达电子企业管理（上海）有限公司 磁性组件及其适用的电源系统

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