CN114156065B - 电子元件及其高频绕组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子元件及其高频绕组，该高频绕组的至少一路输电线路为多层绞合线，所述多层绞合线包括层叠的至少两层线缆，每层线缆包括多个依次排布的线缆；所述多层绞合线中的任意一层线缆至少与其相邻的一层线缆绞合，沿任意垂直于所述输电线路长度方向的平面剖切所述多层绞合线得到的截面中包括沿第一方向层叠设置的多层线缆的截面，每层线缆的截面包括多个沿第二方向依次排布的多个线缆的截面，第一方向和第二方向垂直。该高频绕组的结构设计可以有效地减少漆膜变形磨损降低高频电阻。

Description

电子元件及其高频绕组

技术领域

本发明涉及电线电缆技术领域，更具体地说，涉及一种电子元件及其高频绕组。

背景技术

高频变压器或电感中，由于其高频磁场的存在，导线存在涡流损耗(趋肤效应与邻近效应)。为了减小涡流损耗，通常采用合适规格的铜箔或litz线绕制。目前广泛采用litz线绕制变压器或电感，但受litz线加工工艺的影响，压合过程中容易出现变形，各股绝缘导线内电流相差较大，导致高频变压器或电感的高频绕组的高频电阻较高。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种高频绕组，该高频绕组的结构设计可以有效地减少漆膜变形降低高频电阻，本发明的第二个目的是提供一种包括上述高频绕组的电子元件。

为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种高频绕组，该高频绕组的至少一路输电线路为多层绞合线，所述多层绞合线包括层叠的至少两层线缆，每层线缆包括多个依次排布的线缆；

所述多层绞合线中的任意一层线缆至少与其相邻的一层线缆绞合，沿任意垂直于所述输电线路长度方向的平面剖切所述多层绞合线得到的截面中包括沿第一方向层叠设置的多层线缆的截面，每层线缆的截面包括多个沿第二方向依次排布的多个线缆的截面，第一方向和第二方向垂直。

优选地，上述高频绕组中，所述多层线缆包含的线缆数量相等。

优选地，上述高频绕组中，所述线缆具体为N级绞合线组，N≥2。

优选地，上述高频绕组中，所述线缆的第一级绞合线组包括多根绝缘导线和内支撑，多根所述绝缘导线沿着所述内支撑的外表面周向排布。

优选地，上述高频绕组中，所述线缆第一级绞合线组包括多根绝缘导线和包裹所述多根绝缘导线的防护层。

优选地，上述高频绕组中，所述第一级绞合线组……第N-1级绞合线组和第N级绞合线组均整体为圆柱状。

优选地，上述高频绕组中，所述多层绞合线包括一个双层绞合线，或，所述多层绞合线包括层叠设置的多个双层绞合线。

优选地，上述高频绕组中，所述多层绞合线包括层叠设置的多个双层绞合线，多个双层绞合线内的电流通过至少一个共模磁环均匀电流。

优选地，上述高频绕组中，所述多层绞合线由一个双层绞合线至少一次弯折叠加形成。

优选地，上述高频绕组中，该高频绕组的至少一路输电线路内正常工作时电流为高频电流，所述高频电流频率大于1kHz。

一种电子元件，包括如上述中任一项所述的高频绕组。

优选地，上述电子元件中，所述电子元件为变压器，所述变压器包括至少两个绕组，其中至少有一个绕组采用上述任一项所述的高频绕组。

优选地，上述电子元件中，所述电子元件为电感，所述电感包括至少一个绕组，其中至少有一个绕组采用上述任一项所述的高频绕组。

本发明提供的高频绕组中，至少一路输电线路为多层绞合线，多层绞合线形状趋于方形，只需要轻度压方或不进行压方，便可以直接使用，与现有技术中对圆形绞合线压方相比，减少了压方过程对漆膜的损伤，减少了线缆因压方导致的变形，进而减少了高频绕组因变形导致的高频电阻较高的情况。

为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种电子元件，该电子元件包括上述任一种高频绕组。由于上述的高频绕组具有上述技术效果，具有该高频绕组的电子元件也应具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例提供的双层绞合线的示意图；

图2为本发明实施例提供的双层绞合线的截面图；

图3为本发明实施例提供的单根线缆的截面图；

图4为本发明实施例提供的双层绞合线的截面图；

图5为本发明另一实施例提供的双层绞合线的截面图；

图6a为本发明一实施例提供的多层绞合线的截面图；

图6b为本发明另一实施例提供的多层绞合线的截面图；

图7为本发明实施例提供的使用一个共模磁环均流的示意图；

图8为本发明实施例提供的使用两个共模磁环均流的示意图；

图9为本发明实施例提供的高频绕组的结构示意图；

图10本发明实施例提供的变压器的示意图；

图11为本发明实施例提供的电感的示意图。

在图1-11中：

1-线缆、1a-绝缘导线、1b-内支撑、1c-防护层、2-双层绞合线、3-多层绞合线、4-共模磁环、5-变压器、5a-副边绕组、5b-原边绕组、5c-磁芯、6-高频绕组、7-电感。

具体实施方式

基于现有技术所述，Litz(Litzendraht，利兹线)线由多根独立绝缘的导体绞合或编织而成，理想的litz线中各股绝缘导线流过相同的电流，其具有很低的高频电阻。独立绝缘的导体一般为漆包铜线。

多股绝缘导线通过绞合或编织成litz线，为了达到理想的litz线效果，则其绞合或编织方式需要保证每根独立绝缘导线可能出现在litz线中的任何位置，每根独立绝缘导线的长度均相同，此时称为理想绞合或编织。对于总股数较少时，编织和绞合都可以达到比较好的效果。但是股数较多时，考虑工艺的复杂性，一般采用绞合的方式。

针对股数较多的litz线，一般有两种解决方案，一是采用同轴绞合，二是并线绞合。对于同轴绞合，以5以上基数进行绞合，结构上会分内外层，同一层的litz子线组在自己所在层位置不断互换，但不会换到其他层上，如此不利于降低高频电阻。并线绞合指先将n组线组并成线束，然后再按照正常的绞线方式进行绞合。

上述两种方式拓展了litz线的总股数规格，但是可以看出上述两种绞合方式，容易导致各股绝缘导线之间不均流，高频电阻较高，增加损耗。另外，上述各种绞合方式得到的绝缘导线绞线均类似于圆柱状，压方过程中易损坏绝缘导线的漆膜，易导致绝缘导线绞线变形导致高频电阻较高。

基于上述问题，本发明的第一个目的在于提供一种高频绕组，该高频绕组的结构设计可以有效地减少漆膜变形降低高频电阻，本发明的第二个目的是提供一种包括上述高频绕组的电子元件。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”和“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定方位、以特定的方位构成和操作，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1-11所示，本发明提供的高频绕组包括一路或多路输电线路。高频绕组的至少一路输电线路为多层绞合线3。多层绞合线3包括层叠的至少两层线缆1，每层线缆1包括多个依次排布的线缆1。

多层绞合线3中的任意一层线缆1至少与其相邻的一层线缆1绞合。即多层绞合线3中的任意一层线缆1与其相邻的一层线缆1绞合，或者，多层绞合线3中的任意一层线缆1与其相邻的两层线缆1绞合。具体地，多层绞合线3中的任意一层线缆1为预设线缆，预设线缆沿第一方向具有两层相邻的线缆1，且预设线缆相邻的两层线缆1分别为第一层线缆和第二层线缆，则该预设线缆、第一层线缆和第二层线缆均绞合，或者，预设线缆与第一层线缆绞合，或者预设线缆与第二层线缆绞合。若预设线缆沿第一方向具有一层相邻的线缆，且预设线缆相邻的一层线缆为第一层线缆，则预设线缆与第一层线缆绞合。

具体地，沿任意垂直于输电线路长度方向的平面剖切多层绞合线3得到的截面中包括沿第一方向层叠设置的多层线缆1的截面，每层线缆1的截面包括多个沿第二方向依次排布的多个线缆1的截面，第一方向和第二方向垂直。如图2、图6a和图6b所示，图2为双层绞合线2的截面图。图6a和图6b均为四层绞合线的截面图。

本发明提供的高频绕组中，至少一路输电线路为多层绞合线3，多层绞合线3形状趋于方形，只需要轻度压方或不进行压方，便可以直接使用，与现有技术中对圆形绞合线压方相比，减少了压方过程对漆膜的损伤，减少了线缆1因压方导致的变形，进而减少了高频绕组因变形导致的高频电阻较高的情况。

在一优选实施例中，多层线缆1包含的线缆1数量可以相等，如此使得多层绞合线3更接近理想绞合。当然，多层线缆1包含的线缆1数量也可以不相等，在此不作限定。

在一具体实施例中，线缆1具体为N级绞合线组，N≥2。具体地，N级绞合线组包括第一级绞合线组……第N级绞合线组，其中，第N级绞合线组包括多个第N-1级绞合线组。

第一级绞合线组包括多根绝缘导线1a，多根绝缘导线1a绞合或者平行设置以共同形成第一级绞合线组。第二级绞合线组包括多个第一级绞合线组。

当然，线缆1也可以仅为一级绞合线，在此不作限定。

在一具体实施例中，第一级绞合线组还包括内支撑1b，多根绝缘导线1a沿着内支撑1b的外表面周向排布。具体地，沿着垂直于内支撑1b轴线的平面剖切该第一级绞合线组得到的截面图中，多根绝缘导线1a的截面沿着内支撑1b的截面周向分布。优选地，多根绝缘导线1a的截面沿着内支撑1b的截面周向均匀分布，拓展了绞合的组数，同时满足理想绞合。

沿着垂直于内支撑1b轴线的平面剖切该第一级绞合线组得到的截面图中，内支撑1b的截面可以为圆形、正多边形等，或者说内支撑1b的截面为中心对称图形。

该实施例中在多根绝缘导线1a的中间设置内支撑1b，可以使多根绝缘导线1a分布更均匀，防止出现导线内陷或相互挤压严重的情况。

进一步地，第一绞合线组的多根绝缘导线1a相对于所述内支撑1b沿螺旋线延伸，即第一绞合线组的多根绝缘导线1a在内支撑1b外侧绞合。如图8所示，具体地，第一绞合线组的多根绝缘导线1a可以在内支撑1b外侧单层绞合，便于实现理想绞合。

或者，第一绞合线组的多根绝缘导线1a均平行于内支撑1b的轴线设置，该实施例中第一绞合线组的多根绝缘导线1a的延伸方向与内支撑1b的延伸方向相同。

为了防止内支撑1b短路，内支撑1b可以为绝缘件，即内支撑1b的材质可以为绝缘材质。当然，内支撑1b也可以为金属件且内支撑1b的两端绝缘处理，防止内支撑1b有电流流过，导致高频电阻增大。

考虑到多个第一绞合线组之间可以绞合，支撑物的硬度不易过大，具体材质不做限定。

如图3所示，另一实施例中，第一绞合线组还包括包裹多根绝缘导线1a的防护层1c。防护层1c可以保护多根绝缘导线1a，防止在后续绞合或压方过程中损坏多根绝缘导线1a的漆膜。增加防护层1c后，可以减弱后几级绞合过程中的挤压摩擦，压方时也可以提供缓冲，同时也可以减小针孔短路的概率。

上述实施例中，防护层1c的材质可以为尼龙或聚酯纤维。当然，根据实际情况，防护层1c还可以为其它材质，在此不作限定。

第N级绞合线组包括多个第N-1级绞合线组，多个第N-1级绞合线组绞合。当然，同一第N-1级绞合线组1的多个第N-2级绞合线组也可以相对平行设置，在此不作限定。

在一具体实施例中，N＝1。线缆1包括多层第一级绞合线组，每层线缆1包括多个依次排布的第一级绞合线组。具体地，若需要800股绝缘导线1a的绞合，该发明可实现5*5*32的绞合方式。

另一具体实施例中，图4和图5分别为两实施例提供的两层线缆1绞合后的截面图。图4为第一级绞合线组包含防护层1c的示意图。图5为第一级绞合线组包含内支撑1b和防护层1c的示意图。

为了便于多层线缆1层叠，第一级绞合线组……第N-1级绞合线组和第N级绞合线组均整体为圆柱状。当然，任一级绞合线组也可以为方形或其它形状，在此不作限定。

多层绞合线3包括一个双层绞合线2，或者多层绞合线3包括层叠设置的多个双层绞合线2。具体地，如图2所示，当多层绞合线3包括一个双层绞合线2时，多层绞合线3仅包括两层线缆1，且两层线缆1绞合。当多层绞合线3包括层叠设置的多个双层绞合线2时，多层绞合线3包括偶数层线缆1且线缆1的层数大于等于4。层叠设置的多个双层绞合线2中，任意相邻的两个双层绞合线2仅沿第一方向层叠，并无绞合关系。

如图2所示，双层绞合线2包括两层线缆1，每层线缆1包括多个依次排布的线缆1且多层线缆1包含的线缆1数量相等，两层线缆1绞合，沿任意垂直于线缆1长度方向的平面剖切双层绞合线2得到的截面中包括沿第一方向层叠设置的两层线缆1的截面，每层线缆1的截面包括多个沿第二方向依次排布的多个线缆1的截面，第一方向和第二方向垂直。

另一实施例中，多层绞合线3包括层叠设置的多个双层绞合线2时，多层绞合线3包括偶数层线缆1且线缆1的层数大于等于4。该实施例中为了使多个双层绞合线2内的电流更加均匀，多个双层绞合线2内的电流通过至少一个共模磁环4均匀电流。如图7所示，双层绞合线2为两个时，两个双层绞合线2相向穿过同一共模磁环4以均匀电流。如图8所示，双层绞合线2为三个时，需要两个共模磁环4，任意两个双层绞合线2相向穿过同一共模磁环4以均匀电流。

另一具体实施例中，多层绞合线3由一个双层绞合线2至少一次弯折叠加形成。双层绞合线2沿着整体长度方向分为多段，双层绞合线2弯折叠加后，多段层叠设置。具体地，双层绞合线2中的任一根线缆1，经过绞合有机会出现在多段中的任何位置。

优选地，高频绕组6的至少一路输电线路内正常工作时电流为高频电流，高频电流频率大于1kHz。当然，高频绕组6的输电线路内电流可以根据实际情况自行设定，在此不作限定。

基于上述实施例中提供的高频绕组6，本发明还提供了一种电子元件，该电子元件包括上述实施例中任意一种高频绕组6。由于该电子元件采用了上述实施例中的高频绕组6，所以该电子元件的有益效果请参考上述实施例。

具体地，电子元件可以为变压器5、变压器5包括至少两个绕组，其中至少有一个绕组采用上述任一实施例的高频绕组6。如图10所示，具体地，变压器5包括副边绕组5a、原边绕组5b和磁芯5c，副边绕组5a包括多个绕组，副边绕组5a的多个绕组中可以一个或多个采用上述任一实施例的高频绕组6。原边绕组5b包括多个绕组，原边绕组5b的多个绕组中可以一个或多个采用上述任一实施例的高频绕组6。当然，副边绕组5a和原边绕组5b包括的高频绕组6的数量可以根据实际情况自行设定，在此不作限定。

此外，电子元件也可以为电感7，电感7包括至少一个绕组，其中至少有一个绕组采用上述任一实施例的高频绕组6。

对于采用上述任一实施例提供的高频绕组6的变压器5或电感7，当各项参数一致时，功率密度更高。

当然，电子元件还可以为电子变换器或其它器件，在此不作限定。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种高频绕组，其特征在于，该高频绕组的至少一路输电线路为多层绞合线（3），所述多层绞合线（3）包括层叠的至少两层线缆（1），每层线缆（1）包括多个依次排布的线缆（1）；

所述多层绞合线（3）中的任意一层线缆（1）至少与其相邻的一层线缆（1）绞合，沿任意垂直于所述输电线路长度方向的平面剖切所述多层绞合线（3）得到的截面中包括沿第一方向层叠设置的多层线缆（1）的截面，每层线缆（1）的截面包括多个沿第二方向依次排布的多个线缆（1）的截面，第一方向和第二方向垂直；

所述线缆（1）具体为N级绞合线组， N≥2，且所述线缆（1）的第一级绞合线组包括多根绝缘导线（1a）和内支撑（1b），多根所述绝缘导线（1a）沿着所述内支撑（1b）的外表面周向排布。

2.根据权利要求1所述的高频绕组，其特征在于，每层线缆（1）所包含的线缆（1）数量相等。

3.根据权利要求1所述的高频绕组，其特征在于，所述线缆（1）第一级绞合线组包括多根绝缘导线（1a）和包裹所述多根绝缘导线（1a）的防护层（1c）。

4.根据权利要求1所述的高频绕组，其特征在于，所述第一级绞合线组……第N-1级绞合线组和第N级绞合线组均整体为圆柱状。

5.根据权利要求1所述的高频绕组，其特征在于，所述多层绞合线（3）包括一个双层绞合线（2），或，所述多层绞合线（3）包括层叠设置的多个双层绞合线（2）。

6.根据权利要求1所述的高频绕组，其特征在于，所述多层绞合线（3）包括层叠设置的多个双层绞合线（2），多个双层绞合线（2）内的电流通过至少一个共模磁环（4）均匀电流。

7.根据权利要求1所述的高频绕组，其特征在于，所述多层绞合线（3）由一个双层绞合线（2）至少一次弯折叠加形成。

8.根据权利要求1所述的高频绕组，其特征在于，该高频绕组的至少一路输电线路内正常工作时电流为高频电流，所述高频电流频率大于1kHz。

9.一种电子元件，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的高频绕组。

10.根据权利要求9所述的电子元件，其特征在于，所述电子元件为变压器（5），所述变压器（5）包括至少两个绕组，其中至少有一个绕组采用权利要求1-8任一项所述的高频绕组。

11.根据权利要求9所述的电子元件，其特征在于，所述电子元件为电感（7），所述电感（7）包括至少一个绕组，其中至少有一个绕组采用权利要求1-8任一项所述的高频绕组。