CN109119225B - 电感及包括该电感的电源电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电感，其铝制壳体为圆柱体；所述壳体内部包括纵向重叠放置的多个磁环，在所述磁环的四周缠绕有漆包线；在所述壳体内浇注有环氧树脂，将所述多个磁环、漆包线浇注成一个整体；所述多个磁环包括铁硅铝材质材质的磁环和铁氧体材质的磁环，二者的配比大于3:1。对应的，还提供一种上述电感的制作方法以及包括该电感的电源电路。本申请电感具有高散热性，对应电源电路的稳定性很高。

Description

电感及包括该电感的电源电路

技术领域

本发明涉及核电保护技术领域，特别是一种电感、该电感的制造方法及包括该电感的电源电路。

背景技术

棒控系统（简称RGL）有两种主电源插件，分别为LC主电源插件和SG/MG主电源插件。这两种插件的功能是将260V交流三相交流电源转换为210V直流电源，最后以PWM的方式给LC线圈、SG线圈和MG线圈供电。

如图1所示为模拟不包括电感的主电源电路的原理示意图，主电源电路包括依次连接的电源、整流桥和滤波电容。

所述整流桥为包括由二极管U7~U12组成的三相整流桥。

滤波电容包括三个电容量为3300uF 的电容（C18~C20），以及一RC电路并联组成的电路。

电路中虽然连接了电感L3和L4，但为了模拟效果，电感L3和L4的电感值为0。

为了便于显示电路中的工作状态，在三相整流桥的二极管U7和U10、U8和U11及U9和U12之间，分别串接一电流表（图1中CXP5~XCP7），在电感L3和L4之间同样串接一电流表（图1中CXP8）。

还包括一示波器，其显示如图2所示，在没有电感的情况下，上电瞬间电流可以达到2000安培，这样大的瞬间电流，整个通路上面的所有器件都是无法承受的。

后续技术中，虽然在电路中适时的加入了电感，但由于电感的构造存在缺陷，导致电感的散热性较差，无法满足核电业务需求。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电感可以较好的提高其散热性能。

为实现上述目的，所述电感的铝制壳体为圆柱体；

所述壳体内部包括纵向重叠放置的多个磁环，在所述磁环的四周缠绕有漆包线；

在所述壳体内浇注有环氧树脂，将所述多个磁环、漆包线浇注成一个整体；

所述多个磁环包括铁硅铝材质的磁环和铁氧体材质的磁环，二者的配比大于3:1。

由上，将电感整体置为圆柱体的形状，这是便于扩大表面积，采用铝制外壳，一来满足散热需求，二来成本低廉，最终提高散热效果。在壳体内部采用散热性能较佳的环氧树脂将电感进行填充，可以更进一步的增加整个电感的散热性能。

当磁环全部采用铁硅铝作为磁环，电感内阻偏大，在控制棒驱动机构（CRDM）进行72步/分钟提插棒动作时候，电感最大发热功率比较严重，最大达到182W。且铁硅铝存在比较大的内阻，而电感体积有限，无法将热量很快散发出去。

而磁环采用比例至少为3:1的铁硅铝和铁氧体组成磁环，可以减少漆包线的绕制匝数而节省成本；并且在保证电感量不变的情况下，大大降低电感内阻的大小。电感最大发热功率为50W，可减少为原来的1/4。

其中，在所述壳体的底板上固定有一底座，所述底座的上表面固定所述多个磁环；

所述底座为非导电材质的底座。

由上，由于壳体和和磁环均属于金属，相互接触时会产生漏电现象，因此，在磁环与壳体内部底板之间的底座可以起到隔离的作用，避免漏电的发生。

其中，所述底座为镂空结构。

由上，通过镂空结构可以增加电感内磁环的通风效果，进一步提高散热性能。

其中，所述底座为环氧树脂材质的底座。

由上，采用散热性能较佳的环氧树脂贴合于磁环，可以进一步的提高磁环的散热性能。

对应提供一种上述电感的制造方法，包括步骤：

A、采用环氧树脂对壳体进行浇注，使浇注后的壳体成为桶型，且在浇注后的壳体的底部形成一定厚度的环氧树脂底座；

B、在所述环氧树脂底座上依次固定多个磁环；

C、在壳体内进行环氧树脂的二次浇注，以将壳体注满。

由上，将电感进行两次环氧树脂的浇注封装，第一次浇注使得在壳体形成环氧树脂底座，将磁环固定后，其底部充分与环氧树脂底座接触从而最大程度的进行散热。二次浇注时，再将环氧树脂全部注入，从而壳体内所有器件的各个部分均与二次浇注进来的环氧树脂贴合，也就使得电感的散热性能最高。

另外还提供一种包含上述电感的电源电路，包括依次连接的电源、整流桥、电感电路和滤波电容电路。

由上，通过在电源电路中设置电感电路，使得上电瞬间电流降低到约250安培，降低为未设置电感电路时的十分之一，有效的保障了电源电路的用电安全。

其中，所述电感电路包括串联连接的第一电感和第二电感；

第一电感的输入端与整流桥的输出端串接，第一电感的输出端串接第一电感电阻R6；

第一电感电阻R6的输出端串接第一电容C11和第二电容C12后接地；

第三电容C13，与所述第一电容C11与第二电容C12所在电路并联连接；

第一电容C11与第二电容C12的非连接端的一端连接于第一电感电阻R6，另一端连接于第二电感的输入端；

第二电感的输出端串接第二电感电阻R5；

第二电感电阻R5的输出端串接第四电容C14和第五电容C15后接地；

第六电容C17，与所述第四电容C14与第五电容C15所在电路并联连接；

第四电容C14与第五电容C15的非连接端的一端连接于第二电感电阻R5，另一端连接于滤波电容电路。

由上，两电感对应的电容（第一电感对应的第一电容C11与第二电容C12，第二电感对应的第四电容C14与第五电容C15）用于过滤共模干扰；而第一电感对应的第三电容C13以及第二电感对应的第六电容C17用于过滤高频干扰。通过上述两级滤波机制，可以起到更好的滤波作用。

附图说明

图1为模拟不包括电感的主电源电路的原理示意图；

图2为基于图1电路连接的波形图；

图3为本申请主电源电路的原理示意图；

图4为基于图3电路连接的波形图；

图5为本申请电感结构示意图。

实施方式

下面参见图3~图5对本发明所述的电感、该电感的制造方法及包括该电感的电源电路进行详细说明。

如图3所示为包括本申请所述电感的应用于棒控系统的电源电路的原理示意图，与图1所示电路的区别在于，本申请电路中，包括串联连接的第一电感L3和第二电感L4，以及两电感的外围电路。其中，所述第一电感L3和第二电感L4的值相同，均为1.8mH。

两电感的外围电路也相同，以第一电感L3的外围电路为例进行说明，包括与第一电感L3串接的电感电阻R6，电感电阻R6的输出端串接第一电容C11和第二电容C12后接地。第一电容C11与第二电容C12的非连接端一端连接于前述电感电阻R6，另一端连接于第二电感L4的输入端。

另外，外围电路还包括与上述两电容并联连接的第三电容C13。其中，第一电容C11和第二电容C12用于过滤共模干扰，第三电容C13用于过滤高频干扰。通过上述两级滤波机制，可以起到更好的滤波作用。

图4所示为示波器基于图3所示实施例所检测出的波形图，主电路串联加入电感（1.8mH*2）之后，上电瞬间电流降低到约250安培，降低为原来的十分之一，由此主电路上面的器件都可以满足要求。1.8mH电感值是基于主电源电路上的器件决定的，电感值过小无法起到抑制瞬间电流的作用，过大的电流会损坏这条通路上面的器件，容易导致电流上升太慢，给后面的CRDM驱动线圈供电时间过长，从而影响CRDM驱动机构的动作。

所述第一电感L3和第二电感L4的结构相同，如图5所示为电感的结构示意图。

电感整体为圆柱体的形状，这是便于扩大表面积，从而提高散热。壳体503采用铝壳材质，基于铝的良好导热性进行整体散热。壳体503内部包括四块纵向重叠放置的磁环501，在所述磁环501的四周缠绕有漆包线502。在所述壳体503内浇注有环氧树脂进行填充，将磁环501、漆包线502和壳体503浇注成一个整体，由于环氧树脂是一种高效的导热材质，通过浇注以便于漆包线和铝壳充分接触达到散热的效果。本实施例中，磁环501采用铁硅铝材质。而具体使用中，磁环501的数量则根据实际电感值的要求设定，在此不进行限定。

电感顶部引出三个接线柱504，壳体503底部外侧设有固定螺栓505。

较佳的，本申请还包括第二实施例，磁环501采用一铁氧体替换一铁硅铝。即三块铁硅铝和一块铁氧体组成。上述目的在于，一方面可以减少漆包线的绕制匝数而节省成本，这是由于产生相同电感值的情况下，所需铁氧体的体积远小于铁硅铝的体积。更为重要的是，可以减少电感的发热功率。举例来说，采用4只铁硅铝电感内阻偏大，在控制棒驱动机构（CRDM）进行72步/分钟提插棒动作时候，电感瞬间发热比较严重。具体数据如下:

电感值为，电感的内阻为：/>。电感在正常工作的时候，流过电流最大值是45A，发热的最大功率/>。由于电感存在比较大的内阻，而电感体积有限，无法将热量很快散发出去。

磁环501采用3只铁硅铝和1只铁氧体进行叠装之后。即可以减少漆包线的绕制匝数而节省成本；并且在保证电感量不变的情况下，大大降低电感内阻的大小。最终，电感内阻由90.2mΩ减小到25mΩ。实际使用时，当电路所需的电感值发生变化时，满足铁硅铝与铁氧体的比例大于3:1。这是由于，虽然铁氧体可以减小体积、降低内阻，但其在大电流的时候容易磁饱和。因此铁氧体的数量也不宜过多，在满足电感量和内阻的前提下，可以尽量降低铁氧体的数量。基于此，满足铁硅铝与铁氧体的比例大于3:1。

电感在正常工作时候发热的最大功率是：，可见，发热功率减少为原来的1/4。

另外由于壳体503和铁氧体（或铁硅铝）均属于金属，相互接触时会产生漏电现象，因此，在磁环501与壳体503内部底板之间，还包括一起到隔离作用的实心的底座506，即，所述底座506一端固定于壳体503内底板上，磁环501固定在底座506的另一端。所述实心的底座506采用成本较低的塑料材质。

进一步的，所述底座506采用镂空结构，由此，在浇注时环氧树脂可以将底座506镂空处填满，使得环氧树脂与电感底部相接处，从而提高散热量。经过温度实测，电感底部温度相对未进行镂空处理之前，有了一定程度的减弱，提高了散热效果。

更进一步的，将所述底座506的材质改为环氧树脂，由此浇注后壳体503内通体均为环氧树脂，相较前两个实施例，大大提高了电感的散热。

另外，本申请还提出一种电感封装方法。包括以下两步骤：

步骤A、采用环氧树脂对壳体503进行浇注，使浇注后的壳体503成为桶型。且在浇注后的桶型的桶底形成2-3mm的环氧树脂底座。

步骤B、在环氧树脂底座上固定磁环501，通过壳体503底部外侧的固定螺栓505固定在环氧树脂底座上。

步骤C、在桶内进行环氧树脂的二次浇注，将壳体503注满。

由此，通过上述步骤，将电感进行两次环氧树脂的浇注封装，第一次浇注使得在壳体503形成环氧树脂底座，将磁环501固定后，其底部充分与环氧树脂底座接触从而最大程度的进行散热。二次浇注时，再将环氧树脂全部注入，从而壳体503内所有器件的各个部分均与二次浇注进来的环氧树脂贴合，也就使得电感的散热性能最高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种电感，其特征在于，所述电感的铝制壳体（503）为圆柱体；

所述壳体（503）内部包括纵向重叠放置的多个磁环（501），在所述磁环（501）的四周缠绕有漆包线（502）；

在所述壳体（503）内浇注有环氧树脂，将所述多个磁环（501）、漆包线（502）浇注成一个整体；

所述多个磁环（501）包括铁硅铝材质的磁环和铁氧体材质的磁环，二者的配比大于3:1；

在所述壳体（503）的底板上固定有一底座（506），所述底座（506）的上表面固定所述多个磁环（501）；所述底座（506）为非导电材质的底座（506）；所述底座（506）为镂空结构；所述底座（506）为环氧树脂材质的底座（506）；

所述电感的制造方法，包括步骤：

A、采用环氧树脂对壳体（503）进行浇注，使浇注后的壳体（503）成为桶型，且在浇注后的壳体（503）的底部形成一定厚度的环氧树脂底座；

B、在所述环氧树脂底座上依次固定多个磁环（501）；

C、在壳体（503）内进行环氧树脂的二次浇注，以将壳体（503）注满。

2.一种包含权利要求1所述电感的电源电路，其特征在于，包括依次连接的电源、整流桥、电感电路和滤波电容电路。

3.根据权利要求2所述的电源电路，其特征在于，所述电感电路包括串联连接的第一电感和第二电感；

第一电感的输入端与整流桥的输出端串接，第一电感的输出端串接第一电感电阻R6；

第一电感电阻R6的输出端串接第一电容C11和第二电容C12后接地；

第三电容C13，与所述第一电容C11与第二电容C12所在电路并联连接；

第一电容C11与第二电容C12的非连接端的一端连接于第一电感电阻R6，另一端连接于第二电感的输入端；

第二电感的输出端串接第二电感电阻R5；

第二电感电阻R5的输出端串接第四电容C14和第五电容C15后接地；

第六电容C17，与所述第四电容C14与第五电容C15所在电路并联连接；

第四电容C14与第五电容C15的非连接端的一端连接于第二电感电阻R5，另一端连接于滤波电容电路。