CN115398572A - 感应器组件和用于形成该感应器组件的方法 - Google Patents

Abstract

一种双线圈电感器组件包括内线圈组件和外线圈组件，内线圈组件包括内线圈以及第一端子和第二端子，外线圈组件包括外线圈以及第三端子和第四端子。内线圈包括内部金属箔和与内部金属箔盘旋地共同缠绕的内部电绝缘片。外线圈包括外部金属箔和与外部金属箔盘旋地共同缠绕的外部电绝缘片。内线圈设置在外线圈的外线圈空气芯内，使得外线圈周向地环绕内线圈。第一端子和第二端子分别在沿着内部金属箔间隔开的第一位置和第二位置处电连接到内部金属箔。第三端子和第四端子分别在沿着外部金属箔间隔开的第三位置和第四位置处电连接到外部金属箔。

Description

感应器组件和用于形成该感应器组件的方法

相关申请

本申请要求2020年3月11日提交的美国临时专利申请No.62/988,122的权益和优先权，并且是2018年8月28日提交的美国专利申请No.16/114,287的继续申请并且要求该美国专利申请的优先权，美国专利申请No.16/114,287要求2017年9月12日提交的美国临时专利申请No.62/557,289的权益和优先权，上述美国专利申请的公开内容通过引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及感应器组件，更具体地，涉及包括感应线圈的感应器组件及用于制造该感应器组件的方法。

背景技术

感应线圈用在AC电力网络中，用于功率因数校正、电压调节、减小di/dt，以及下游设备的保护。

发明内容

根据本发明的实施例，感应器组件包括线圈，该线圈包括盘旋地缠绕的金属箔。

在一些实施例中，线圈具有纵向线圈轴线和径向线圈厚度，金属箔的箔宽度基本上平行于线圈轴线延伸，以及箔宽度大于线圈厚度。

在一些实施例中，金属箔的箔厚度为在约0.5mm至1mm的范围内。

在一些实施例中，线圈包括与用金属箔盘旋地共同缠绕的电绝缘层。

在一些实施例中，电绝缘层的厚度为在约0.05mm至1mm的范围内。

在一些实施例中，箔宽度与箔厚度的比值在约170至500的范围内。

根据一些实施例，金属箔和电绝缘层在它们的宽度上彼此不结合。

在一些实施例中，线圈具有基本上圆柱形的外轮廓。

根据一些实施例，感应器组件包括环绕并接合线圈的电绝缘环氧树脂。

在一些实施例中，感应器组件还包括第二线圈，该第二线圈包括盘旋地缠绕的第二金属箔，并且环氧树脂环绕并接合第二线圈，并且设置在第一线圈和第二线圈之间。

根据一些实施例，感应器组件包括限定封闭腔室的外壳，其中线圈设置在腔室中。

在一些实施例中，感应器组件包括至少一个安装支架，该安装支架支撑外壳和线圈。

根据一些实施例，感应器组件包括端子汇流条，该端子汇流条电连接到金属箔上，并包括端子以及电绝缘热收缩管，该电绝缘热收缩管环绕端子汇流条的一部分。

在一些实施例中，线圈包括第二金属箔，该第二金属箔与第一金属箔盘旋地共同缠绕，以形成多层导体。

在一些实施例中，线圈包括与第一金属箔和第二金属箔盘旋地共同缠绕的电绝缘层。

根据一些实施例，第一金属箔和第二金属箔以及电绝缘层在它们的宽度上彼此不结合。

根据一些实施例，线圈具有线圈纵向轴线，线圈具有金属箔的最内侧绕组和金属箔的最外侧绕组，感应器组件包括第一端子汇流条，该第一端子汇流条连接到最内侧绕组上并从感应器组件的轴向端部向外突出，以及感应器组件包括第二端子汇流条，该第二端子汇流条连接到最外侧绕组上并从感应器组件的轴向端部向外突出。

根据本发明的实施例，多单元感应器系统包括第一感应器组件和第二感应器组件。第一感应器组件包括第一线圈，第一线圈包括盘旋地缠绕的第一金属箔。第二感应器组件包括第二线圈，第二线圈包括盘旋地缠绕的第二金属箔。第一线圈电连接到第二线圈上。

在一些实施例中，第一线圈具有第一线圈纵向轴线，并且第二线圈具有第二线圈纵向轴线。第一感应组件和第二感应器组件中的每一个均包括：第一端子汇流条和第二端子汇流条，该第一端子汇流条连接到其线圈上，并从感应器组件的轴向端部向外突出；该第二端子汇流条连接到其线圈上，并从感应器组件的轴向端部向外突出。第一感应器组件和第二感应器组件并排定位，第二感应器组件的第一端子汇流条电连接到第一感应器组件的第二端子汇流条上。

根据本发明的实施例，一种用于形成感应器组件的方法包括将金属箔盘旋地缠绕成线圈的形式。

在一些实施例中，该方法包括将电绝缘片和金属箔盘旋地共同缠绕。

根据一些实施例，在共同缠绕电绝缘片和金属箔的步骤期间，金属箔和电绝缘片彼此不结合。

根据一些实施例，一种双线圈电感器组件包括内线圈组件和外线圈组件。内线圈组件包括内线圈以及第一端子和第二端子。内线圈包括内部金属箔和与内部金属箔盘旋地共同缠绕的内部电绝缘片。外线圈组件包括外线圈以及第三端子和第四端子。外线圈包括外部金属箔和与外部金属箔盘旋地共同缠绕的外部电绝缘片。外线圈限定外线圈空气芯。内线圈设置在外线圈空气芯内，使得外线圈周向地围绕内线圈。第一端子在第一位置处电连接到内部金属箔，第二端子在第二位置处电连接到内部金属箔，并且第一位置和第二位置沿着内部金属箔间隔开。第三端子在第三位置处电连接到外部金属箔，第四端子在第四位置处电连接到外部金属箔，并且第三位置和第四位置沿着外部金属箔间隔开。

根据一些实施例，双线圈电感器组件包括：第一端子汇流条，包括第一端子并被固定到内部金属箔的最内侧绕组；第二端子汇流条，包括第二端子并被固定到内部金属箔的最外侧绕组；第三端子汇流条，包括第三端子并被固定到外部金属箔的最内侧绕组；第四端子汇流条，包括第四端子并被固定到外部金属箔的最外侧绕组。

在一些实施例中，双线圈电感器组件包括夹板和紧固件，该夹板和紧固件将第一端子汇流条和第二端子汇流条中的一个以与内部金属箔电接触的方式机械地固定。

在一些实施例中，内部金属箔和内部电绝缘片在它们的宽度上彼此不结合，并且外部金属箔和外部电绝缘片在它们的宽度上彼此不结合。

根据一些实施例，一种使用双线圈电感器组件的方法包括提供双线圈电感器组件，该双线圈电感器组件包括内线圈组件和外线圈组件。内线圈组件包括内线圈以及第一端子和第二端子。内线圈包括内部金属箔和与内部金属箔盘旋地共同缠绕的内部电绝缘片。外线圈组件包括外线圈以及第三端子和第四端子。外线圈包括外部金属箔和与外部金属箔盘旋地共同缠绕的外部电绝缘片。外线圈限定外线圈空气芯。内线圈设置在外线圈空气芯内，使得外线圈周向地围绕内线圈。第一端子在第一位置处电连接到内部金属箔，第二端子在第二位置处电连接到内部金属箔，并且第一位置和第二位置沿着内部金属箔间隔开。第三端子在第三位置处电连接到外部金属箔，第四端子在第四位置处电连接到外部金属箔，并且第三位置和第四位置沿着外部金属箔间隔开。该方法包括将双线圈电感器组件连接到AC电气系统的第一线和第二线，包括：将第一线的输入电连接到第一端子；将第一线的输出电连接到第二端子；将第二线的输入电连接到第三端子；以及将第二线的输出电连接到第四端子。

根据一些实施例，第一线是相线并且第二线是中性线。

根据一些实施例，第一线是第一相线并且第二线是第二相线。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的感应器组件的顶部立体图。

图2是图1的感应器组件沿图1的线2-2截取的剖视图。

图3是图1的感应器组件的立体图，其中为了解释的目的，移除了感应器组件的壳体。

图4是图1的感应器组件的立体图，其中为了解释的目的，移除了感应器组件的壳体和灌封件(potting)。

图5是图1的感应器组件的立体图，其中为了解释的目的，移除了感应器组件的壳体、灌封件和线圈。

图6是形成图1的感应器组件的一部分的线圈组件的立体图。

图7是图6的线圈组件的侧视图。

图8是图6的线圈组件的端视图。

图9是图6的线圈组件的放大的局部剖视图。

图10是形成图6的线圈组件的部分的导体箔和绝缘片的局部立体图，其中为了解释的目的，导体箔和绝缘片被示出为扁平的。

图11是示出包括图1的感应器组件的两相AC电力系统的电气图。

图12是根据本发明的另外实施例的感应器组件的立体图。

图13是图12的感应器组件沿图12的线13-13截取的剖视图。

图14是示出包括图12的感应器组件的电力系统的电气图。

图15是根据本发明的另外实施例的感应器组件的立体图。

图16是图15的感应器组件沿图15的线16-16截取的剖视图。

图17是图15的感应器组件的立体图，其中为了解释的目的，移除了感应器组件的壳体。

图18是图15的感应器组件的立体图，其中为了解释的目的，移除了感应器组件的壳体、灌封件和线圈。

图19是形成图15的感应器组件的一部分的线圈组件的立体图。

图20是图19的线圈组件的分解立体图。

图21是图19的线圈组件的放大的局部端视图。

图22是图19的线圈组件的放大的局部端视图。

图23是图19的线圈组件的侧视图。

图24是包括多个图15的感应器组件的多单元感应器系统的立体图。

图25是包括多个图1的感应器组件的多单元感应器系统的示意图。

图26是图25的多单元感应器系统的示意图。

图27是根据本发明的另外实施例的感应器组件的立体图。

图28是图27的感应器组件沿图27的线28-28截取的剖视图。

图29是包括多个图27的感应器组件的多单元感应器系统的立体图。

图30是根据本发明的另外实施例的线圈组件的立体图。

图31是图30的线圈组件的分解立体图。

图32是图30的线圈组件的侧视图。

图33是图30的线圈组件的放大的局部端视图。

图34是图30的线圈组件的放大的局部端视图。

图35是根据另外实施例的双线圈电感器组件的俯视立体图。

图36是图35的双线圈电感器组件的反向俯视立体图。

图37是沿图36的线37-37截取的图35的双线圈电感器组件的剖视图。

图38是形成图35的双线圈电感器组件的一部分的线圈组件的分解立体图。

图39是图38的线圈组件的立体图。

图40是图38的线圈组件的反向立体图。

图41是图38的线圈组件的端视图。

图42至图44是沿图40的线42-42截取的图38的线圈组件的放大的局部剖视图。

图45是表示包括图35的双线圈电感器组件的AC电力系统的示意图。

图46是表示包括图35的双线圈电感器组件的另外AC电力系统的示意图。

图47是形成图38的线圈组件的多个部分的两个导体箔和两个电绝缘片的局部侧视图，其中为了解释的目的，导体箔和电绝缘片被展平地示出。

图48是形成图38的线圈组件的多个部分的两个导体箔和两个电绝缘片的局部立体图，其中为了解释的目的，导体箔和电绝缘片被展平地示出。

图49是根据另外实施例的双线圈电感器组件的俯视立体图。

图50是沿图49的线50-50截取的图49的双线圈电感器组件的剖视图。

图51是根据另外实施例的双线圈电感器组件的剖视图。

图52是形成图51的双线圈电感器组件的一部分的内线圈组件的放大的局部端视图。

图53是形成图51的双线圈电感器组件的一部分的外线圈组件的放大的局部端视图。

图54是图51的双线圈电感器组件的局部立体图。

具体实施方式

现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明，在该附图中示出了本发明的示例性实施例。在附图中，为了清楚起见，可夸大区域或特征的相对尺寸。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为限于这里阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了使本公开全面和完整，并且向本领域技术人员充分传达本发明的范围。

应当理解，尽管本文可以使用术语第一、第二等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分应当不受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一区域、层或部分区分开。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分。

为了便于描述，在这里可使用空间相对术语，例如“在下方”、“在下面”、“下部”，“在上方”、“上部”等来描述如图所示的一个元件或特征与另一个或多个元件或特征的关系。应当理解，空间相对术语旨在包含装置在使用或操作时除了图中所示的定向之外的不同定向。例如，如果图中的装置被翻转，则被描述为在其它元件或特征“下面”或“下方”的元件此时将被定向在其它元件或特征“上方”。因此，示例性术语“在下面”可包括上面和下面的定向。该装置可以其它的方向定向(旋转90°或在其它方向上)，并且相应地解释本文所使用的空间相对描述。

如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”或“该”旨在也包括复数形式，除非另有明确说明。应当进一步理解，术语“包括(includes)”，“包含(comprises)”，“包括(including)”和/或“包含(comprising)”当在本说明书中使用时是指存在所述特征、整体(integer)、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或添加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。应当理解，当一个元件被称为“连接”或“联接”到另一个元件时，它可以直接连接或联接到另一个元件，或者可以存在中间元件。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关联的所列项目的任意组合和所有组合。

除非另外定义，否则本文所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员之一通常理解的含义相同的含义。应当进一步理解，诸如在常用词典中定义的那些术语应被解释为具有与其在本说明书和相关领域的背景中的含义一致的含义，并且将不在理想化的或者过度正式的意义上来解释，除非在本文明确地这样定义。

典型的感应线圈设计使用导体，该导体使用清漆绝缘并绕线轴旋转。然而，因为负载电流需要导体的显著横截面，所以这种设计通常不能承受线圈的匝之间的显著瞬态过电压，并且尺寸会很大。在那种情况下，因为它具有圆形形状，所以导体的匝之间存在显著的空间损失。如果在线圈上安装绝缘盖以确保它能够承受非常高的瞬态过电压，那么整个线圈组件的尺寸将变得更大。此外，振动可能是一个问题，因为线圈的匝之间存在最小的接触，这允许一些可能的移动。

参照图1至图11，在这里示出了根据本发明的实施例的双线圈感应器组件100。感应器组件100具有纵向轴线L-L。

感应器组件100包括外壳110、一对轴向间隔开的支撑基座120、支撑轴122、电绝缘装配件124、一对衬套126、灌封件128、绝缘套管或绝缘管129、第一线圈组件131和第二线圈组件151。

基座120和轴122是金属(在一些实施例中是铝)。轴122在任一端部处由基座120支撑并附接在基座120上。

装配件124围绕轴122安装。装配件124可以由塑料或聚合物材料形成，例如介电强度在约30kV/mm至40kV/mm的范围内的聚醚砜。

线圈组件131、151(下面更详细地描述)安装在装配件124和轴122上。线圈组件131、151各包括一对端子汇流条140、142、160、162。

外壳110包括一对侧向相对的壳体114和一对轴向相对的端板112，壳体114和端板112紧固在一起以形成外壳110。外壳110限定内腔或腔室118，支撑轴122、装配件124、灌封件128、绝缘管129、第一线圈组件131和第二线圈组件151设置并容纳在该内腔或腔室118内。四个端子开口116限定在外壳110中并与腔室118连通。

外壳部件112、114可以由任意适合的材料形成。在一些实施例中，外壳部件112、114由电绝缘聚合物阻燃材料形成，例如SABIC的Noryl N190X，其介电强度为约19kV/mm。

四个绝缘管129中的每一个均环绕相应的端子汇流条140、142、160、162的长度，该端子汇流条140、142、160、162延伸穿过腔室118，穿过端子开口116，并且超出端子开口116规定的距离。管129可由任意适合的材料形成。在一些实施例中，管129由电绝缘聚合物材料形成。在一些实施例中，管129由电绝缘弹性材料形成。在一些实施例中，管129由电绝缘的可热收缩的聚合物(例如，弹性体)形成，该聚合物已经围绕相应的端子汇流条140、142、160、162热收缩。

灌封件128填充腔室118内的空隙空间，该空隙空间未被其它部件占据。灌封件128可由任意适合的材料形成。灌封件128是电绝缘的。在一些实施例中，灌封件128由具有至少18kV/mm的击穿电压的材料形成。在一些实施例中，灌封件128是环氧树脂或聚氨酯树脂。

每个衬套126均是环形的并且夹在或插在端板112和相邻的基座120之间并且安装在轴122上。衬套126可由任意适合的材料形成。在一些实施例中，衬套由弹性聚合物材料形成。在一些实施例中，衬套126由弹性体形成，并且在一些实施例中，由硅弹性体或橡胶形成。

线圈组件131包括多层线圈130、内端子汇流条140和外端子汇流条142。

线圈130是空气芯线圈。线圈130具有线圈轴线A-A和轴向相对的端部130A、130B。线圈130包括导电的导体片、带或箔132和电绝缘的绝缘带或片134。箔132和片134围绕轴线A-A盘旋地共同缠绕或卷绕以形成绕组136。绕组136从导体箔132的最内侧绕组136E在内侧通道138中逐渐延伸到线圈130的外径上的导体箔132的最外侧绕组136F。每个绕组136在前面的绕组136上径向叠加、堆叠或围绕前面的绕组136卷绕。

导体箔132具有相反的侧边缘132A，该侧边缘132A沿线圈轴线A-A轴向间隔开并且彼此基本上平行地延伸。导体箔132盘旋地缠绕，使得每个边缘132A基本上保持在从绕组136E到绕组136F的整个线圈130的单个侧向平面E-E(图7)中或附近。也就是说，导体箔132保持与其自身对齐并且盘旋地(spirally)而不是螺旋地(helically)缠绕。

根据一些实施例，线圈130包括从绕组136E到绕组136F的至少10匝或绕组，并且在一些实施例中，包括从约60匝到100匝。应当理解，在附图中，没有具体示出层132、134和线圈130、150的匝，或者在图8中仅部分示出。因此，附图中的层132、134的描绘可能不是关于匝的数量、层的厚度或层之间的间距来按比例绘制的。

导体箔132可由任意适合的导电材料形成。在一些实施例中，导体箔132由金属形成。在一些实施例中，导体箔132由铜或铝形成。

绝缘片134可由任意适合的电绝缘材料形成。在一些实施例中，绝缘片134由聚合物材料形成。在一些实施例中，绝缘片134由聚酯膜形成。在一些实施例中，绝缘片134由具有至少4kV/mm的击穿电压的材料形成，并且在一些实施例中，在约13kV/mm至20kV/mm的范围内。

线圈130通常是管状的。在一些实施例中，线圈130的外轮廓基本上是圆柱形的并且在侧向横截面上基本上是圆形的。

线圈130具有厚度CT(图7)、长度CL(图7；与线圈轴线L-L平行)和外径CD(图8)。厚度CT是在与线圈轴线A-A正交的侧向平面N-N(图7)中从最内侧导体绕组136E到最外侧导体绕组136F的径向距离。

根据一些实施例，线圈130通常为圆柱形，其长度CL大于其外径CD。根据一些实施例，CL/CD比为至少0.2，并且在一些实施例中，在约0.3至1.5的范围内。

图9至图10是平放的导体箔132和绝缘片134(例如，在卷绕成线圈130之前)的局部视图。导体箔132具有厚度MT、长度ML和宽度MW。绝缘片134具有厚度IT、长度IL和宽度IW。

根据一些实施例，导体箔宽度MW大于线圈外径CD。在一些实施例中，MW/CD比为至少0.2，并且在一些实施例中，在约0.4至1.5的范围内。

根据一些实施例，导体箔宽度MW大于线圈厚度CT。在一些实施例中，MW/CT比为至少0.5，并且在一些实施例中，在约2至3的范围内。

根据一些实施例，厚度MT在约0.1mm至2mm的范围内，并且在一些实施例中，在约0.5mm至1mm的范围内。根据一些实施例，长度ML在约1m至40m的范围内。根据一些实施例，宽度MW在约0.5cm至30cm的范围内。

根据一些实施例，厚度IT在约0.05至1mm的范围内。根据一些实施例，长度IL在约1m至40m的范围内。根据一些实施例，宽度IW在约0.5cm至30cm的范围内。

根据一些实施例，MW/MT比为至少2.5，并且在一些实施例中，在约170至500的范围内。

根据一些实施例，IW/IT比为至少2.5，并且在一些实施例中，在约1000至4000的范围内。

根据一些实施例，绝缘片134的边缘部分134G轴向向外延伸超过导体箔132的相邻边缘距离IO(图7)。在一些实施例中，距离IO为至少1mm，并且在一些实施例中，距离IO在约3mm至10mm的范围内。

根据一些实施例，线圈130通过以下方法形成。导体箔132分别形成为离散的带(tape)、条(strip)、片或箔。绝缘片134单独地分别形成为离散的带、条、片或箔。然后将预成形箔132和预成形片134配合、层压或层叠在一起并盘旋地共同缠绕成线圈结构，以形成线圈130。在一些实施例中，层132、134围绕圆柱形心轴共同缠绕，形成或支撑。在一些实施例中，层132、134围绕装配件124共同缠绕。

在一些实施例中，箔132和片134在缠绕成线圈之前沿其长度彼此不结合。也就是说，箔132和片134松散地共同缠绕并且彼此不结合或不层压直到线圈130形成。在一些实施例中，箔132和片134在完成的线圈130中除了在线圈130的端部处通过灌封件128结合之外彼此不结合。因此，在这种情况下，箔132和片134在它们的宽度上彼此不结合。在一些实施例中，箔132和片134紧密地缠绕，使得将导体箔132的绕组之间的空气间隙最小化或消除。

端子汇流条140、142可由任意适合的导电材料形成。在一些实施例中，端子汇流条140、142由金属形成。在一些实施例中，端子汇流条140、142由铜或镀锡铜形成。

内端子汇流条140(图2)包括通过连接器腿140B连接的接触腿140A和端子腿T1。接触腿140A通过螺钉5、螺母6和夹持构件或夹板141(图8)以与导体箔132的最内侧绕组136E机械接触和电接触的形式固定。导体箔绕组136E插在或夹在接触腿140A和夹板141之间。螺钉5穿过绕组136E并由螺母6固定，使得接触腿140A和夹板141压缩地夹紧在接触腿140A和夹板141之间的绕组136E上。端子腿T1通过开口116延伸到外壳110外部。

外端子汇流条142(图2)包括通过连接器腿142B连接的接触腿142A和端子腿T2。接触腿142A通过螺钉5、螺母6和夹板141(图5)以与导体箔132的最外侧绕组136F机械接触和电接触的方式固定。绕组136F通过螺钉5(该螺钉5穿过绕组136F)和螺母6以与上述用于接触腿140A、螺钉5、螺母6和夹板141相同的方式夹紧在接触腿142A和夹板141之间。端子腿T2通过开口116延伸到外壳110外部。

线圈组件151以与线圈组件131相同的方式构造，并且包括多层线圈150、内端子汇流条160和外端子汇流条162，该多层线圈150、内端子汇流条160和外端子汇流条162对应于线圈130、内端子汇流条140和外端子汇流条142。线圈150具有线圈轴线B-B。

内端子汇流条160的端子腿T3通过螺钉5、螺母6和夹板141以与上述用于接触腿l40A、螺钉5、螺母6和夹板141的相同的方式与线圈150的导体箔的最内侧绕组156E机械接触和电接触地固定。端子腿T3通过开口116延伸到外壳110外部。

外端子汇流条162的端子腿T4通过螺钉5、螺母6和夹板141以与上述用于接触腿140A、螺钉5、螺母6和夹板141的相同方式与线圈150的导体箔的最外侧绕组156F机械接触和电接触地固定。端子腿T4通过开口116延伸到外壳110外部。

因此，根据一些实施例，线圈130、150使用非常薄(例如，从0.2mm直到1.5mm)并且非常宽(例如，从30mm直到200mm)的金属箔或导体。然后，将这种呈箔形式的导体围绕塑料圆柱体(例如，装配件124)缠绕。在箔的匝之间使用薄的绝缘片，该薄的绝缘片将在线圈的匝之间提供充分的绝缘(例如，从5kV直到20kV)。汇流条连接到导体箔的内侧绕组和外侧绕组上，并从外壳突出。汇流条使用热收缩的电绝缘套管进一步地电绝缘。热收缩套管可防止汇流条和线圈的其余部分之间的闪络。线圈被覆盖在塑料外壳内，然后用环氧树脂灌封，以在线圈的两个轴向端部处的导体箔的匝之间提供电绝缘。此外，灌封件防止湿气渗入线圈内侧，这可能会降低线圈的绝缘性或使所用的绝缘体的绝缘性能老化。此外，灌封件还将使线圈在振动的情况下更稳定，并且还提高了线圈的两个输出之间的绝缘。

根据方法实施例，感应器组件100是用于两相AC电力系统7中的两相线圈，如图11中的图所示。线L1的输入连接到端子T2上，并且线L1的输出连接到端子T1上。线L2的输入连接到端子T3上，并且线L2的输出连接到端子T4上。在一些实施例中，AC电力系统具有约650Vrms的电压L1-L2和约100A的负载电流。断路器可设置在感应器组件100的输入端子T2、T3和电源之间。感应器组件100的输出端子T3、T4可连接至配电板上。

在线中的浪涌电流(高di/dt)的情况下，绝缘管129将隔离被覆盖的端子汇流条，并从而防止连接到该线上的线圈与另一线圈的端子汇流条之间的闪络。例如，在图3中可以看出，汇流条140的连接腿140B沿线圈150的长度延伸。当浪涌电流施加到线圈150上时，端子汇流条140上的管129可防止从线圈150到汇流条140的连接腿140B上的闪络。

灌封件128(例如，环氧树脂)覆盖线圈130、150的端部，并从而稳定线圈130、150以及增加在每个线圈130、150内的导体箔(例如，导体箔)的匝之间的电绝缘。灌封件128还提高了两个线圈130、150的相邻端部之间的电绝缘。灌封件128进一步提高了线圈130、150和汇流条140、142、160、162之间的电绝缘。

外侧塑料外壳110可消耗振动并为线圈130、150提供环境保护。外壳110还增加了针对线圈130、150的电绝缘。坚固的安装支架或基座120和支撑轴122能确保感应器组件100能够承受振动。

衬套126可用于容忍感应器组件100中的制造公差，从而减少振动。衬套126还可用于阻尼或吸收施加到感应器组件100上的力(例如，振动)。衬套126还可弹性地并暂时地容忍由线圈130、150的加热引起的感应器组件100的膨胀。

灌封件还可容忍感应器组件100中的制造公差，从而减少振动。

因为螺钉5或其它紧固件和夹板141用于将汇流条140、142、160、162固定到最内侧绕组136E、156E和最外侧绕组136F、156F上，所以不必使用可熔化薄的线圈导体箔的焊接(welding)或软焊(soldering)技术。

图12至图14示出了根据本发明的另外实施例的感应器组件200。感应器组件200与感应器组件100类似地构造，但仅包括单个线圈组件231。线圈组件231包括线圈230和端子汇流条240、242，线圈组件131、线圈230和端子汇流条240、242对应于线圈组件131、线圈130和端子汇流条140、142，并以与用于线圈组件131、线圈130和端子汇流条140、142所描述的相同的方式构造。端子汇流条240、242具有对应于感应器组件100的端子腿T1和T2的端子腿T1和T2。

如图14中示意性地示出的，感应器组件200可串联连接到电力系统9的保护接地(PE)上，其线之间的电压为650Vrms，并且负载电流为100A。根据相关标准，感应器组件200的额定电流可以为实际线电流的一半(即，约50A)。感应器组件200的输出T1连接到配电板内侧的PE端子上。

根据本发明的一些实施例，如本文所述的感应器组件具有约100A的特定负载电流额定值，可以在正常低电压(LV)应用(高达1000Vac)下操作，能够维持非常高的瞬态过电压事件，该瞬态过电压事件可能在横跨其端部(在100kV的范围内)产生，能够满足极端振动条件，能够安装在外部环境中，基本上降低故障引发火灾的风险或将故障引发火灾的风险最小化，占地面积和尺寸小(例如，小于43000cm³)，并且重量相对轻(例如，小于25kg)。

图15至24示出了根据本发明的另外实施例的双线圈感应器组件300。感应器组件300与感应器组件100类似地构造，但被配置成使得端子腿T1、T2从感应器组件300的一个轴向端部302A延伸，并且端子腿T3、T4从感应器组件300的相对轴向端部302B延伸。

除了所示出的和所讨论的之外，感应器组件300还包括分别对应于部件110、120、122、124、126、128、129、131和151的外壳组件310、一对轴向间隔开的支撑基座320、支撑轴322、电绝缘装配件324、一对衬套326、灌封件328、绝缘套管或绝缘管329、第一线圈组件331和第二线圈组件351。

外壳组件310包括一对轴向相对的圆柱形杯状壳体314和一对轴向相对的端板312A和312B。每个壳体314限定腔室318以容纳组件331、351中的相应一个和灌封件328。两个端子开口316在每个端板312中限定并与相邻的腔室318连通。电绝缘的分隔衬套315插在壳体314的相邻的内端部之间。分隔衬套315可由如上所述的用于衬套126的材料形成。

除了在其端子汇流条340、342、360、362的构造之外，线圈组件331、351以与线圈组件131、151相同的方式构造。参照图21，端子汇流条340连接到线圈330的最内侧绕组336E上，并具有延伸穿过端板312A中的开口316的端子腿T1。参照图22，端子汇流条342连接到线圈330的最外侧绕组336F上，并具有延伸穿过端板312A中的另一个开口316的端子腿T2。端子汇流条360连接到线圈350的最内侧绕组上，并具有延伸穿过端板312B中的开口316的端子腿T3。端子汇流条362连接到线圈350的最外侧绕组上，并具有延伸穿过端板312B中的另一个开口316的端子腿T4。每个端子腿T1、T2、T3、T4被绝缘管329覆盖，该绝缘管329延伸穿过相应的开口316。每个端子腿T1、T2、T3、T4还可以被绝缘管329内的内绝缘管327覆盖。绝缘管327可以由与所述的用于绝缘管129的材料相同的材料形成。

图19至图23更详细地示出了线圈组件331。线圈组件351以与线圈组件331相同的方式构造。如图19至图23所示，线圈330包括箔332、绝缘片334、夹板341和紧固件5、6，该箔332、绝缘片334、夹板341和紧固件5、6分别对应于线圈组件131的部件132、134、141、5和6，并以与线圈组件131的部件132、134、141、5和6相同的方式组装。箔332的最内侧绕组336E的端部通过夹板341A和紧固件5、6以与端子汇流条340电接触的方式机械地固定。汇流条340、夹板341A和绕组336E可以被接收在所示出的装配件324的槽中。箔332的最外侧绕组336F的端部通过夹板341和紧固件5、6以与端子汇流条342电接触的方式机械地固定。

从图16中可以理解，双线圈感应器组件300具有纵向轴线L-L，线圈330具有线圈轴线A-A，并且线圈350具有线圈轴线B-B。线圈轴线A-A、B-B与轴线L-L基本上平行，并且在一些实施例中，与轴线L-L基本上同轴。在一些实施例中，线圈轴线A-A、B-B基本上彼此平行。端子腿T1、T2、T3、T4各自沿轴线L-L的方向从感应器组件300的端部302A、302B轴向延伸或突出。在一些实施例中、端子腿T1、T2、T3、T4各自沿与轴线L-L基本上平行的轴线延伸。

因此，线圈330的输入端子T1和输出端子T2从单元300的同一端部302A延伸。线圈350的输入端子T3和输出端子T4从单元300的同一相对端部302B延伸。因为不存在从一个线圈330、350延伸穿过另一个线圈330、350的端子汇流条，所以这种结构可使线圈330、350能够更好地彼此绝缘。

感应器组件300的端子构造还允许能够组装多单元感应器系统301，例如如图24和图26所示出的。系统301包括以相对紧凑的并排布置的多个(如所示出的，四个)双线圈感应器组件300A-300D(每个如针对组件300所描述的那样构造)。感应器组件300A-300D的感应线圈330通过连接导体7(例如，金属线缆)连接到线L1上并且彼此串联连接。感应器组件300A-300D的感应线圈350通过连接导体7(例如，金属线缆)连接到线L2上并且彼此串联连接。

在系统301中，感应器组件300A-300D的纵向轴线L-L彼此非同轴地延伸。也就是说，感应器组件300A-300D的相应的纵向轴线L-L基本上彼此平行地延伸(如所示出的)，但是彼此侧向地移位，或者可以彼此横向地延伸。

系统301的构造避免了感应器组件100A-100D的同轴构造，例如如图25的感应器系统101中所示出的，其中共用中心金属柱122’支撑多个感应器组件100A-100D的每个线圈130、150。在系统101中，系统101的介质耐压(dielectric withstand voltage)可以受到每个端子T1、T2、T3、T4和相邻基座120之间的距离D1的限制。在雷击或其它浪涌事件的情况下，由于高di/dt在线圈端子上的感应电压将导致闪络；结果，电流可以从端子T1-T4闪络到相邻的基座120，并且电流可从基座120通过中心金属柱122’传导到电路的高压HV侧，从而在下游的感应器组件100A-100D的线圈130、150的周围短路。也就是说，因为电路的端部LV、HV之间的电压电势由中心金属柱122’桥接，所以降低了系统101的总介质耐压。

相比之下并且参照图26，在系统301中，由于来自高di/di，从端子T1、T2、T3、T4跨过距离D2到相邻的基座320的所感应的雷电冲击电压，所以来自雷电浪涌或其它浪涌事件的电流可能仍然闪络。然而，为了使电流传导到下一个感应器组件300B-300D，所以电流必须在从第一感应器组件300A的基座320到感应器组件300B的基座320的距离D3上闪络。可以选取相邻的感应器组件300A-300D的基座320之间的距离，以在感应器组件300A-300D之间以及针对整个系统301提供升高的和足够的介质耐压。这样，实现了感应器组件300A-300D之间的大量的电绝缘。结果，整个系统301从LV侧到HV侧的总雷电冲击过电压得以保持。例如，如果每个感应器组件300A-300D的雷电冲击击穿电压是100kV，那么系统301的总雷电冲击击穿电压将是400kV。这可以在每个感应器组件300A-300D中保持导电金属支撑轴322的同时完成。金属支撑轴322可以是理想的，以提供改进的强度、导热性、抗热损坏性(例如熔化)，以及制造中的容易性和灵活性。

分隔衬套315可使线圈组件331、351彼此电绝缘。分隔衬套315可用于容忍感应器组件300中的制造公差，从而减小振动。分隔衬套315还可以用于阻尼或吸收施加到感应器组件300上的力(例如，振动)。分隔衬套315还可弹性地且临时地容忍由线圈330、350的加热引起的感应器组件300的膨胀。

图27至图29示出了根据本发明的另外实施例的感应器组件400。感应器组件400与感应器组件300类似地构造，但仅包括单个线圈组件431。对应于线圈组件131、线圈130和端子汇流条140、142，线圈组件431包括线圈430和端子汇流条440、442，并且以与针对线圈组件131、线圈130和端子汇流条140、142所描述的相同方式构造。端子汇流条440、442具有对应于感应器组件300的端子腿T1和T2的端子腿T1和T2。

感应器组件400具有纵向轴线L-L，并且线圈430具有线圈轴线A-A。线圈轴线A-A基本上与轴线L-L平行，并且在一些实施例中，基本上与轴线L-L同轴。端子腿T1、T2各自沿轴线L-L的方向从感应器组件400的端部410A轴向延伸或突出。在一些实施例中，端子腿T1、T2各自沿与轴线L-L基本上平行的轴线延伸。因此，线圈430的输入端子T1和输出端子T2从单元400的相同端部402B延伸，如上面关于感应器组件300所讨论的。

多个感应器组件300可组装成多单元感应器系统401，例如如图29所示。系统401包括以相对紧凑的并排布置的多个(如所示出的，四个)感应器组件400A-400D(每个如针对组件400所描述的那样构造)。感应器组件400A-400D的感应线圈430通过连接导体7(例如，金属线缆)连接到线L1上并且彼此串联连接。

在系统401中，感应器组件400A-400D的纵向轴线L-L彼此非同轴地延伸。也就是说，感应器组件400A-400D的相应纵向轴线L-L基本上彼此平行地延伸(如所示出的)，但是彼此侧向地移位，或者可以彼此横向地延伸。因此，该构造可以提供上面关于感应器组件300所讨论的优点。

参照图31至图34，其中示出了根据另外实施例的线圈组件531。线圈组件531可用于代替线圈组件131、151、231、331、351、431中的任意一个。除了以下方面，线圈组件531以与线圈组件331相同的方式构造和操作。

线圈组件331包括如下所述的线圈530，该线圈530与线圈330不同。线圈组件531还包括端子汇流条540、542、夹板341和紧固件5、6，分别对应于线圈组件331的部件340、342、341、5和6，并以与线圈组件331的部件340、342、341、5和6相同的方式组装。

线圈530包括对应于箔332和绝缘片334的第一箔532和绝缘片534。线圈530还包括第二导体或箔533。第一箔532和第二箔533共同形成多层电导体537。箔532、533可以由与上述箔132相同的材料和相同的尺寸形成。

第一箔532、第二箔533和绝缘片534围绕线圈轴线A-A盘旋地共同缠绕或卷绕以形成绕组536，第二箔533插在或夹在第一箔532和绝缘片534之间。绕组536从多层导体537的最内侧绕组536E(即，导体箔532、533)逐渐延伸到线圈530的外径上的多层导体537的最外侧绕组536F(即，导体箔532、533)。每个绕组536径向叠加、堆叠在前面的绕组上或围绕前面的绕组536卷绕。箔532、533实际上可以紧密地缠绕以彼此面对面地电接触。

每个导体箔532、533具有相反的侧边缘，该侧边缘沿线圈轴线A-A轴向间隔开并且基本上彼此平行地延伸。导体箔532、533盘旋地缠绕，使得每个侧边缘基本上保持在从绕组536E到绕组536F的整个线圈530中的单个侧向平面(即，对应于图7的平面E-E)中或附近。也就是说，多层导体537和导体箔532、533保持与它们自身对齐并且盘旋地(spirally)而不是螺旋地(helically)缠绕。在一些实施例中，导体箔532、533基本上是共同延伸的。

多层导体的最内侧绕组536E的端部(即，箔532和箔533的端部)通过夹板541A和紧固件5、6以与端子汇流条540电接触的方式机械地固定。如所示出的，汇流条540、夹板541A和绕组536E可被接收在装配件524中的槽中，如所示出的。多层导体的最外侧绕组536F的端部(即，箔532和箔533的端部)通过夹板541和紧固件5、6以与端子汇流条542电接触的方式机械地固定。

与箔132相比，多层导体537具有增加的横截面积，并从而为相同长度的导体提供较小的电阻。结果，线圈530(以及由此装入线圈组件531的感应器组件)可以被额定为更大的电流强度和功率。

例如，对于每条线L1、L2，两相感应器组件300可以被额定为100A(通过L1和L2的负载电流)。PE感应器组件400可以被额定为50A(即，线感应器的额定值的一半)。在那种情况下，感应器组件300、400的线圈均使用单个导体箔。

与感应器组件300、400的单个导体箔相比，多层导体537的平行的叠加的导体箔532、533使线圈导体的横截面积加倍。结果，用于每条线L1、L2的两相感应器组件可以被额定为150A，该两相感应器组件装入线圈组件531中，并且装入线圈组件531的PE感应器组件可以被额定为75A。

在一些实施例中，箔532、箔533和绝缘片534在缠绕成线圈之前彼此沿其长度不结合。也就是说，箔532、533和片534松散地共同缠绕并且彼此不结合或不层压直到形成线圈530之后。在一些实施例中，除了在线圈530的端部处的灌封件528之外，箔532、533和绝缘片534在完成后的线圈130中彼此不结合。在这种情况下，层532、533、534在它们的宽度上彼此不粘合。在一些实施例中，箔532、533和片534紧密地缠绕，使得导体箔532、533的绕组之间的空气间隙最小化或消除。

多层导体537提供用于线圈导体的优于使用单个较厚的箔(例如，两个0.8mm的箔522、533而不是单个1.6mm的箔132)的多个优点，因为单个较厚的箔可能太厚而不能有效地制成线匝(即，在线圈的匝之间不产生间隙等)。与线圈130的直径相比，线圈530的外径可以适度地增加，同时保持相同的线圈长度。另一方面，如果通过使用相同厚度的箔132(例如，0.8mm)增加导体横截面但是使箔132的宽度加倍，那么线圈占地面积的长度方面将基本上是两倍，这可能需要感应器组件具有不期望的占地面积。

参照图35至图48，图中示出了根据本发明的实施例的组合双线圈电感器组件600。电感器组件600与电感器组件100和300类似地构造，但是被配置为使得两个独立的线圈630和650被共同缠绕并集成到单个线圈组件631中。

参照图35至图37，除了所示出的和所讨论的之外，感应器组件600还包括分别对应于部件110、120、122、124、126、128和129的外壳组件610、一对轴向地间隔开的支撑底座620、支撑轴622、电绝缘装配件624、一对套管626、灌封件628和绝缘套管或绝缘管629。电感器组件600包括：从电感器组件600的一个轴向端部602A延伸的端子腿T1、T2，以及从电感器组件600的相反的轴向端部602B延伸的端子腿T3、T4。如上所述，双线圈组件631被容纳在外壳组件610中。

参照图38至图41，线圈组件631包括第一线圈630和第二线圈650，它们被组合以形成如下所述的组合线圈639。线圈组件631还包括分别对应于线圈组件331的部件340、342、360、362、341、5和6的端子汇流条640、642、660、662、夹板641和紧固件5、6(图42至图44)。

组合线圈639包括第一箔632、第二箔652、第一绝缘片634和第二绝缘片654。当如下所述和如图所示地盘旋地缠绕时，第一箔632形成第一线圈630。当如下所述和如图所示地盘旋地缠绕时，第二箔652形成第二线圈650。

可以以与针对箔132描述的方式相同的方式构造和形成箔632、652。箔632具有内端632A(图38和图42)和相反的外端632B(图38和图43)。箔652具有内端652A(图38和图42)和相反的外端652B(图40和图44)。可以以与针对绝缘片134描述的方式相同的方式构造和形成绝缘片634、654。

第一箔632、第二箔652、第一绝缘片634和第二绝缘片654围绕线圈轴线A-A盘旋地共同缠绕或卷绕以形成绕组636，其中，绝缘片634、654插在第一箔632和第二箔652之间或夹在第一箔632和第二箔652之间。绕组636在组合线圈639的外径上从箔632、652的最内侧绕组636E连续地或逐渐地延伸到箔632、652的最外侧绕组636F。每个绕组636均径向地叠加、堆叠在前面的绕组636上或围绕前面的绕组636卷绕。箔632、652和绝缘片634、654可以彼此面对面接触地进行紧密缠绕。也就是说，虽然每个绝缘片634、654在所述绝缘片634、654的任一侧与金属箔632、652面对面接触，但是金属箔632、652彼此不面对面接触。如本文所讨论的，箔632、652彼此不电接触，而是电磁耦合。

图47是在缠绕以形成组合线圈639之前被示出为展平的导体箔632、652和绝缘片634、654的局部侧视图。图48是在缠绕以形成组合线圈639之前被示出为展平的导体箔632、652和绝缘片634、654的分解的局部立体图。

如图42-图44、图47和图48所示，箔632、652和绝缘片634、654交错，使得箔632、652利用绝缘片634、654沿每个箔632、652的整个长度而彼此电绝缘。

每个导体箔632、652均具有相反的侧边缘，该侧边缘沿线圈轴线A-A轴向地间隔开并且基本上彼此平行地延伸。导体箔632、652盘旋地缠绕，使得每个侧边缘基本上保持在从绕组636E到绕组636F的整个线圈639中的单个侧向平面(即，对应于图7的平面E-E)中或附近。也就是说，导体箔632、652保持与它们自身对齐并且盘旋地而不是螺旋旋地缠绕。在一些实施例中，导体箔632、652各自从最内侧绕组636E的外表面完全延伸到最外侧绕组636F。

在一些实施例中，箔632、652和绝缘片634、654在缠绕成线圈之前沿其长度彼此不结合。也就是说，箔632、652和绝缘片634、654松散地共同缠绕并且彼此不结合或不层压直到组合线圈639形成。在一些实施例中，箔632、652和绝缘片634、654在完成的组合线圈639中除了通过在组合线圈639的端部处通过灌封件628结合之外彼此不结合。在这种情况下，层632、652、634、654在它们的宽度上彼此不结合。在一些实施例中，箔632、652和绝缘片634、654紧密地缠绕，使得导体箔632、652和绝缘片634、654的绕组之间的空气间隙最小化或消除，同时增强了电磁耦合。

如图37和图42所示，端子腿T1在第一位置处电连接到导体箔632。在一些实施例中并且如图所示，第一位置邻近(即，处于或靠近)箔632的内端632A。更具体地，导体箔632的最内侧绕组636E的端部通过夹板641和紧固件5、6以与端子汇流条640电接触的方式机械地固定。如图所示，汇流条640、夹板641和导体箔632可以被容纳于装配件624中的槽中。

如图37和图43所示，端子腿T2在沿着箔632的长度与第一位置间隔开的第二位置处电连接到导体箔632。在一些实施例中并且如图所示，第二位置邻近(即，处于或靠近)箔632的外端632B。更具体地，箔632的最外侧绕组636F的端部通过夹板641和紧固件5、6以与端子汇流条642电接触的方式机械地固定。

如图37和图42所示，端子腿T3在第一位置处电连接到导体箔652。在一些实施例中并且如图所示，第一位置邻近(即，处于或靠近)箔652的内端652A。更具体地，导体箔652的最内侧绕组636E的端部通过夹板641和紧固件5、6以与端子汇流条660电接触的方式机械地固定。如图所示，汇流条660、夹板641和导体箔652可以被容纳于装配件624中的槽中。

如图37和44中所示，端子腿T4在沿着箔652的长度与第一位置间隔开的第二位置处电连接到导体箔652。在一些实施例中并且如图所示，第二位置邻近(即，处于或靠近)箔652的外端652B。更具体地，箔652的最外侧绕组636F的端部通过夹板641和紧固件5、6以与端子汇流条662电接触的方式机械地固定。

汇流条640用作通向箔632的内端632A的引线或端子(T1)。汇流条642用作通向箔632的外端632B的引线或端子(T2)。端子T1、T2与箔632之间的电连接位置沿箔632的长度间隔开，并且被线圈630的匝分开。

汇流条660用作通向箔652的内端652A的引线或端子(T3)。汇流条662用作通向箔652的外端652B的引线或端子(T4)。端子T3、T4与箔652之间的电连接位置沿箔652的长度间隔开，并且被线圈650的匝分开。

双线圈电感器组件600可以用来代替电感器组件100和300。根据方法实施例，电感器组件600被用于包括相线L1和中性线N的AC电力系统11中，如图45中的示意图所示。线L1的输入连接到电感器组件600的端子T1，并且线L1的输出连接到电感器组件600的端子T2。中性线N的输入连接到电感器组件600的端子T3，并且中性线N的输出连接到电感器组件600的端子T4。在一些实施例中，AC电力系统具有约650Vrms的电压L1-N和约100A的负载电流。可以在电感器组件600的输入端子T1、T3和电源之间设置断路器。电感器组件600的输出端子T2、T4可以连接到配电板。

根据其他实施例，电感器组件600被用在如图46中的示意图所示的两相AC电力系统12中。线L1的输入连接到电感器组件600的端子T1，并且线L1的输出连接到电感器组件600的端子T2。线L2的输入连接到电感器组件600的端子T3，并且线L2的输出连接到电感器组件600的端子T4。在一些实施例中，AC电力系统具有约650Vrms的电压L1-L2和约100A的负载电流。可以在电感器组件600的输入端子T2、T3和电源之间设置断路器。电感器组件600的输出端子T1、T4可以连接到配电板。

将明白的是，线圈630和650被有效地插入到彼此中。例如，与电感器组件300相比，这种构造可以减小电感器组件600的尺寸、重量和成本。

这种结构还可以提高电感器组件的抗振能力。

线圈630和650相互电磁耦合。通过如上所述的共同缠绕的线圈630、650(即，将导体箔632和652盘旋地拧在一起)，增加了线圈630、650之间的互感和感应电磁耦合。这使得组合线圈639能够使用具有较低的单独电感值的单独线圈630、650来实现较大的电感值。结果，例如，与电感器组件300相比，对于相同的总电感值而言，线圈630、650可以形成为具有更少的匝数并且组合线圈639的尺寸和重量可以更小。

例如，在一些实施例中，相对于用于电感器组件300的线圈330和350之间的电感耦合系数约为0.13，线圈630和650之间的电感耦合系数约为0.9。结果，电感器组件600可以包括各自具有约500μH的单独电感值的线圈630、650，以便在线L1或线N上实现约900μH的有效总电感。

组合双电感器组件(例如，电感器组件600)的实施例可以沿每条线(L1、L2或N)提供约400kV的非常高的电压绝缘水平并且在两条线之间(例如，在L1和N之间或者在L1和L2之间)提供约30kV的非常高的电压绝缘水平。

在替代实施例中，导体箔632、652中的任一者(即，一者或两者)可以被一对面对面电接触的箔代替，如上文针对多层导体537描述的那样。

参照图49和图50，图中示出了根据本发明的另外实施例的组合双线圈电感器组件700。除了以下讨论的之外，以与双线圈电感器组件600相同的方式构造电感器组件700并且可以以与双线圈电感器组件600相同的方式使用电感器组件700。

双线圈电感器组件700包括以与线圈组件631基本相同的方式构造的线圈组件731。双线圈电感器组件700还包括对应于端子汇流条640、642、660和662的端子汇流条740、742、760和762。

端子汇流条740、742、760和762形成端子T1、T2、T3和T4。端子汇流条740、742、760和762以与针对端子汇流条640、642、660和662描述的方式相同的方式分别连接到第一线圈730(对应于线圈630)的最内侧绕组736E、第一线圈730的最外侧绕组736F、第二线圈750(对应于线圈650)的最内侧绕组736E和第二线圈750的最外侧绕组736F。

双线圈电感器组件700与双线圈电感器组件600的不同之处在于，端子腿T1和T3从线圈组件631的一端突出，并且端子腿T2和T4从线圈组件631的相反端突出。因此，线圈730、750中的每一个在线圈组件731的每一端都具有其端子腿T1、T4、T3、T4中的一个。

参照图51至图54，图中示出了根据本发明的另外实施例的组合双线圈电感器组件800。除了以下讨论的之外，以与双线圈电感器组件600相同的方式构造电感器组件800并且可以以与双线圈电感器组件600相同的方式使用电感器组件800。

组合双线圈电感器组件800包括内线圈830和外线圈850，该内线圈830和外线圈850被组合或径向地堆叠以形成组合线圈组件839。线圈830和850不像在双线圈电感器组件600中那样共同缠绕。

感应器组件800包括外壳810、一对轴向地间隔开的支撑基座820、支撑轴822、电绝缘装配件824、灌封件828、绝缘套管或绝缘管829、第一或内线圈组件831、第二或外线圈组件851和线圈间电绝缘层870。例如，可以以与外壳110、支撑底座120、支撑轴122、电绝缘装配件124、灌封件128和绝缘套管或绝缘管129相同的方式构造外壳810、支撑底座820、支撑轴822、灌封件828和绝缘套管或绝缘管829。图54中未示出灌封件828。

内线圈组件831包括多层线圈830、内端子汇流条840和外端子汇流条842。以与线圈组件131、内线圈130、内端子汇流条140和外端子汇流条142(图6至图10)基本相同的方式构造内线圈组件831、内线圈830、内端子汇流条840和外端子汇流条842。

内线圈830是空气芯线圈。参照图52，内线圈830包括导电导体片、带或箔832(对应于箔132)和电绝缘的绝缘带或片834(对应于绝缘片134)。如针对线圈130所描述的，箔832和片834围绕线圈轴线A-A盘旋地共同缠绕或卷绕以形成绕组836。

内端子汇流条840包括接触腿840A和端子腿T1。接触腿840A通过如上文针对线圈130描述的夹持构件或夹板841和紧固件而被固定为与导体箔832的最内侧绕组836E机械接触和电接触。端子腿T1通过开口延伸出外壳810。

外端子汇流条842包括接触腿842A和端子腿T2。接触腿842A通过如上文针对线圈130描述的夹持构件或夹板841和紧固件而被固定为与导体箔832的最外侧绕组836F机械接触和电接触。端子腿T2通过开口延伸出外壳810。

外线圈组件851包括多层线圈850、内端子汇流条860和外端子汇流条862。以与线圈组件131、内线圈130、内端子汇流条140和外端子汇流条142(图6至图10)基本相同的方式构造内线圈组件851、内线圈850、内端子汇流条860和外端子汇流条862。

外线圈850是空气芯线圈。参照图52，外线圈850包括导电导体片、带或箔852(对应于箔132)和电绝缘的绝缘带或片854(对应于绝缘片134)。如针对线圈130所描述的，箔852和片854围绕线圈轴线A-A盘旋地共同缠绕或卷绕以形成绕组856。

内端子汇流条860包括接触腿860A和端子腿T3。接触腿860A通过如上文针对线圈130描述的夹持构件或夹板841和紧固件而被固定为与导体箔852的最内侧绕组856E机械接触和电接触。端子腿T3通过开口延伸出外壳810。

外端子汇流条862包括接触腿862A和端子腿T4。接触腿862A通过如上文针对线圈130描述的夹持构件或夹板841和紧固件而被固定为与导体箔852的最外侧绕组856F机械接触和电接触。端子腿T4通过开口延伸出外壳810。

绝缘层870可以是管状的。绝缘层870限定内腔或通道870B。每个端子腿T1、T2、T3、T4均被绝缘管829覆盖，绝缘管829延伸穿过外壳810的相应的开口。可以如针对绝缘管129所描述的那样构造绝缘管829。

线圈间电绝缘层870可以由任何合适的材料形成，并且可以呈任何合适的形式。在一些实施例中，线圈间电绝缘层870是或包括电绝缘材料管状层或电绝缘材料构件。在一些实施例中，线圈间电绝缘层870是或包括盘旋地缠绕或卷绕的电绝缘材料片或电绝缘材料网。绝缘层870可以由组合以形成管状结构的多个刚性绝缘构件形成。在一些实施例中并且如图51和图54所示，绝缘层870包括单个管状构件。在一些实施例中，一个或多个轴向地延伸的通道870A(图54)被限定在绝缘层870中并且共形地接收汇流条842、860。

内线圈组件830围绕绝缘装配件824安装或者安装在绝缘装配件824上，使得装配件824延伸穿过线圈830的内部通道或空气芯838。外线圈850又围绕内线圈830安装或者安装在内线圈830附近。线圈间电绝缘层870径向地设置在线圈组件831、851之间，以防止相应的线圈的导电部件(即，箔和汇流条)之间的电接触。内线圈830设置在绝缘层870的内腔870B中。

可以通过围绕装配件824缠绕箔832和绝缘层834(以形成线圈830)、将线圈间电绝缘层870安装在线圈830上方、以及围绕线圈间电绝缘层870缠绕箔852和绝缘层854来形成双线圈电感器组件800。箔832和箔852各自围绕轴线A-A卷绕，并且在一些实施例中同心地卷绕。

外线圈850周向地围绕内线圈830。也就是说，外线圈850径向地叠加在内线圈830上，并且内线圈830设置在外线圈850的内通道或空气芯858中。外线圈850和内线圈830彼此电绝缘。内箔832不像在双线圈电感器组件700中那样与外箔854盘旋地共同缠绕。箔852的最内侧绕组856E定位成径向地向外超出箔832的最外侧绕组836F。箔832、852的端部由相应的汇流条840、842、860和862端接，该汇流条840、842、860和862提供相应的端子T1、T2、T3和T4以形成外部连接部。

在一些实施例中，内线圈830和外线圈850是同心的。

如上所述，在一些实施例中，如上文关于线圈组件131和线圈130所描述的那样构造线圈组件831、851和线圈830、850(包括部件、布置、材料、尺寸和组装方法)。

尽管示出了独立的绝缘层870以在线圈组件831、851的导电部件之间提供电绝缘，但是在其他实施例中，线圈830、850之一的绝缘层834、854可以延伸以完全环绕线圈组件831的外表面卷绕以使线圈组件831与线圈组件851电绝缘。

在替代实施例中，导体箔832、852中的任一者(即，一者或两者)可以被一对面对面接触的箔代替，如上文针对多层导体537描述的那样。

双线圈电感器组件800可用于代替电感器组件600。根据方法实施例，电感器组件800被用于包括相线L1和中性线N的AC电力系统11中，如图45中的示意图所示。线L1的输入连接到双线圈电感器组件800的端子T1，并且线L1的输出连接到双线圈电感器组件800的端子T2。中性线N的输入连接到双线圈电感器组件800的端子T3，并且中性线N的输出连接到双线圈电感器组件800的端子T4。在一些实施例中，AC电力系统具有约650Vrms的电压L1-N和约100A的负载电流。可以在电感器组件800的输入端子T1、T3和电源之间设置断路器。电感器组件800的输出端子T2、T4可以连接到配电板。

根据其他实施例，电感器组件800被用在如图46中的示意图所示的两相AC电力系统12中。线L1的输入连接到双线圈电感器组件800的端子T1，并且线L1的输出连接到双线圈电感器组件800的端子T2。线L2的输入连接到双线圈电感器组件800的端子T3，并且线L2的输出连接到双线圈电感器组件800的端子T4。在一些实施例中，AC电力系统具有约650Vrms的电压L1-L2和约100A的负载电流。可以在电感器组件800的输入端子T2、T3和电源之间设置断路器。电感器组件800的输出端子T1、T4可以连接到配电板。

通过如上所述地用线圈850围绕线圈830，增加了线圈830、850之间的互感和电感耦合。这使得组合线圈组件839能够使用具有较低的单独电感值的单独线圈830、850来实现较大的电感值。结果，例如，与电感器组件300相比，对于相同的总电感值，线圈830、850可以形成为具有更少的匝数并且组合线圈839的尺寸和重量可以更小。如上文关于电感器组件600所讨论的，线圈830和850之间的电感耦合系数用于在线L1或线N上提供比通过单独的线圈830、850所能实现的有效总电感更大的有效总电感。组合双电感器组件(例如，电感器组件800)的实施例还可以沿每条线(L1、L2或N)提供约400kV的非常高的电压绝缘水平并且在两条线之间(例如，在L1和N之间或者在L1和L2之间)提供约30kV的非常高的电压绝缘水平。

虽然电感器组件800的布置还将提供改进的电感耦合(例如，约0.6的电感耦合)，但是它通常不会像电感器组件600所提供的电感耦合那样大。

与双线圈电感器组件600相比，包括所描述的线圈设计中的线圈的双线圈电感器组件(例如，双线圈电感器组件800)可以有利地提供更低的电容。这种设计的双线圈电感器组件还将线L导体和中性线N导体分开，从而降低或消除L线和中性线之间短路的风险。

虽然如本文所示并且根据一些实施例的电感器组件是空气芯(无铁芯)线圈，但是根据其他实施例，每个电感器组件均可以是铁磁芯(例如，铁芯、叠片芯、铁氧体芯、动力铁芯、锰锌铁氧体、钼坡莫合金粉芯、镍锌铁氧体芯、铁硅铝芯、硅钢芯或纳米晶芯)。

上述是对本发明的说明，而不应解释为对其进行限制。尽管已经描述了本发明的一些示例性实施例，但是本领域技术人员将容易理解，在实质上不脱离本发明的教导和优点的情况下，可以对示例性实施例进行许多修改。因此，所有这些修改旨在包括在权利要求中限定的本发明的范围内。本发明由以下权利要求限定，权利要求的等同物包括在其中。

Claims (31)

1.一种双线圈电感器组件，包括：

线圈组件，包括：

第一金属箔；

第一电绝缘片；

第二金属箔；

第二电绝缘片；以及

第一端子、第二端子、第三端子和第四端子；

其中：

所述第一金属箔、所述第一电绝缘片、所述第二金属箔和所述第二电绝缘片均盘旋地共同缠绕，以形成组合线圈；

盘旋地缠绕的第一金属箔形成第一线圈；

盘旋地缠绕的第二金属箔形成第二线圈；

所述第一电绝缘片和所述第二电绝缘片被夹在所述第一金属箔和所述第二金属箔之间，使得所述第一金属箔和所述第二金属箔利用所述第一电绝缘片和所述第二电绝缘片而彼此电绝缘；

所述第一端子在第一位置处电连接到所述第一金属箔，所述第二端子在第二位置处电连接到所述第一金属箔，并且所述第一位置和所述第二位置沿着所述第一金属箔间隔开；并且

所述第三端子在第三位置处电连接到所述第二金属箔，所述第四端子在第四位置处电连接到所述第二金属箔，并且所述第三位置和所述第四位置沿着所述第二金属箔间隔开。

2.如权利要求1所述的双线圈电感器组件，其中：

所述第一金属箔具有相反的第一端和第二端；

所述第二金属箔具有相反的第一端和第二端；

在邻近所述第一金属箔的第一端处，所述第一端子电连接到所述第一金属箔；

在邻近所述第一金属箔的第二端处，所述第二端子电连接到所述第一金属箔；

在邻近所述第二金属箔的第一端处，所述第三端子电连接到所述第二金属箔；

在邻近所述第二金属箔的第二端处，所述第四端子电连接到所述第二金属箔。

3.如权利要求1所述的双线圈电感器组件，其中：

所述组合线圈具有线圈轴线，所述第一金属箔和所述第二金属箔以及所述第一电绝缘片和所述第二电绝缘片围绕所述线圈轴线缠绕；并且

所述第一端子、所述第二端子、所述第三端子和所述第四端子分别是第一端子腿、第二端子腿、第三端子腿和第四端子腿，第一端子腿、第二端子腿、第三端子腿和第四端子腿从所述组合线圈向外突出以实现所述双线圈组件和电线之间的电连接。

4.如权利要求3所述的双线圈电感器组件，其中，所述第一端子腿、所述第二端子腿、所述第三端子腿和所述第四端子腿中的每一个均从所述组合线圈的轴向端部向外突出。

5.如权利要求1所述的双线圈电感器组件，其中，所述双线圈电感器组件包括：

第一端子汇流条，包括所述第一端子并被固定到所述第一金属箔的最内侧绕组；

第二端子汇流条，包括所述第二端子并被固定到所述第一金属箔的最外侧绕组；

第三端子汇流条，包括所述第三端子并被固定到所述第二金属箔的最内侧绕组；和

第四端子汇流条，包括所述第四端子并被固定到所述第二金属箔的最外侧绕组。

6.如权利要求5所述的双线圈电感器组件，包括：

围绕所述第一端子汇流条的一部分的第一电绝缘聚合物管；

围绕所述第二端子汇流条的一部分的第二电绝缘聚合物管；

围绕所述第三端子汇流条的一部分的第三电绝缘聚合物管；和

围绕所述第四端子汇流条的一部分的第四电绝缘聚合物管。

7.如权利要求5所述的双线圈电感器组件，包括夹板和紧固件，所述夹板和紧固件将所述第一端子汇流条和所述第二端子汇流条中的一个以与所述第一金属箔电接触的方式机械地固定。

8.如权利要求1所述的双线圈电感器组件，其中，所述第一金属箔和所述第二金属箔以及所述第一电绝缘片和所述第二电绝缘片在它们的宽度上彼此不结合。

9.如权利要求1所述的双线圈电感器组件，其中，所述第一金属箔和所述第二金属箔各自的箔厚度在约0.5mm至1mm的范围内。

10.如权利要求1所述的双线圈电感器组件，其中，所述第一电绝缘片和所述第二电绝缘片各自的厚度在约0.05至1mm的范围内。

11.如权利要求1所述的双线圈电感器组件，其中，所述第一金属箔和所述第二金属箔各自具有箔厚度和箔宽度，并且所述第一金属箔和所述第二金属箔中的每一个的所述箔宽度与所述箔厚度的比值在约170至500的范围内。

12.如权利要求1所述的双线圈电感器组件，其中，所述组合线圈具有大致圆柱形的外轮廓。

13.如权利要求1所述的双线圈电感器组件，包括环绕并接合所述组合线圈的电绝缘环氧树脂。

14.如权利要求1所述的双线圈电感器组件，包括限定封闭腔室的外壳，其中，所述组合线圈设置在所述腔室中。

15.如权利要求14所述的双线圈电感器组件，包括至少一个安装支架，所述安装支架支撑所述外壳和所述组合线圈。

16.如权利要求1所述的双线圈电感器组件，其中，所述第一线圈包括第三金属箔，所述第三金属箔以与所述第一金属箔面对面电接触的方式盘旋地共同缠绕，以形成多层导体。

17.如权利要求16所述的双线圈电感器组件，其中，所述第一金属箔、所述第二金属箔和所述第三金属箔以及所述第一电绝缘片和所述第二电绝缘片在它们的宽度上彼此不结合。

18.如权利要求16所述的双线圈电感器组件，其中，所述第二线圈包括第四金属箔，所述第四金属箔以与所述第二金属箔面对面电接触的方式盘旋地共同缠绕，以形成第二多层导体。

19.一种用于形成双线圈电感器组件的方法，所述方法包括：

提供第一金属箔、第一电绝缘片、第二金属箔和第二电绝缘片；和

使所述第一金属箔、所述第一电绝缘片、所述第二金属箔和所述第二电绝缘片盘旋地共同缠绕，以形成组合线圈，其中：

盘旋地缠绕的第一金属箔形成第一线圈；

盘旋地缠绕的第二金属箔形成第二线圈；并且

所述第一电绝缘片和第二电绝缘片被夹在所述第一金属箔和所述第二金属箔之间，使得所述第一金属箔和所述第二金属箔利用所述第一电绝缘片和所述第二电绝缘片而彼此电绝缘；

在第一位置处将第一端子电连接到所述第一金属箔；

在第二位置处将第二端子电连接到所述第一金属箔，所述第二位置沿着所述第一金属箔与所述第一位置间隔开；

在第三位置处将第三端子电连接到所述第二金属箔；以及

在第四位置处将第四端子电连接到所述第二金属箔，所述第四位置沿着所述第二金属箔与所述第三位置间隔开。

20.如权利要求19所述的方法，其中：

所述第一金属箔具有相反的第一端和第二端；

所述第二金属箔具有相反的第一端和第二端；

所述第一位置邻近所述第一金属箔的第一端；

所述第二位置邻近所述第一金属箔的第二端；

所述第三位置邻近所述第二金属箔的第一端；

所述第四位置邻近所述第二金属箔的第二端。

21.如权利要求19所述的方法，其中，在将所述第一金属箔、所述第一电绝缘片、所述第二金属箔和所述第二电绝缘片共同缠绕的步骤期间，所述第一金属箔和所述第二金属箔以及所述第一电绝缘片和所述第二电绝缘片在它们的宽度上彼此不结合。

22.一种使用双线圈电感器组件的方法，所述方法包括：

提供双线圈电感器组件，所述双线圈电感器组件包括：

线圈组件，包括：

第一金属箔，所述第一金属箔具有相反的第一端和第二端；

第一电绝缘片；

第二金属箔，所述第二金属箔具有相反的第一端和第二端；

第二电绝缘片；以及

第一端子、第二端子、第三端子和第四端子；

其中：

所述第一金属箔、所述第一电绝缘片、所述第二金属箔和所述第二电绝缘片均盘旋地共同缠绕，以形成组合线圈；

盘旋地缠绕的第一金属箔形成第一线圈；

盘旋地缠绕的第二金属箔形成第二线圈；并且

所述第一电绝缘片和所述第二电绝缘片被夹在所述第一金属箔和所述第二金属箔之间，使得所述第一金属箔和所述第二金属箔利用所述第一电绝缘片和所述第二电绝缘片而彼此电绝缘；

所述第一端子在第一位置处电连接到所述第一金属箔，所述第二端子在第二位置处电连接到所述第一金属箔，并且所述第一位置和所述第二位置沿着所述第一金属箔间隔开；并且

所述第三端子在第三位置处电连接到所述第一金属箔，所述第四端子在第四位置处电连接到所述第二金属箔，并且所述第三位置和所述第四位置沿着所述第二金属箔间隔开；

将所述双线圈电感器组件连接到AC电气系统的第一线和第二线，包括：

将所述第一线的输入电连接到所述第一端子；

将所述第一线的输出电连接到所述第二端子；

将所述第二线的输入电连接到所述第三端子；和

将所述第二线的输出电连接到所述第四端子。

23.如权利要求22所述的方法，其中，所述第一线是相线并且所述第二线是中性线。

24.如权利要求22所述的方法，其中，所述第一线是第一相线并且所述第二线是第二相线。

25.一种双线圈电感器组件，包括：

内线圈组件，包括：

内线圈，包括：

内部金属箔；和

与所述内部金属箔盘旋地共同缠绕的内部电绝缘片；以及

第一端子和第二端子；

外线圈组件，包括：

外线圈，包括：

外部金属箔；和

与所述外部金属箔盘旋地共同缠绕的外部电绝缘片；以及

第三端子和第四端子；

其中：

所述外线圈限定外线圈空气芯；

所述内线圈设置在所述外线圈空气芯内，使得所述外线圈周向地环绕所述内线圈；

所述第一端子在第一位置处电连接到所述内部金属箔，所述第二端子在第二位置处电连接到所述内部金属箔，并且所述第一位置和所述第二位置沿着所述内部金属箔间隔开；并且

所述第三端子在第三位置处电连接到所述外部金属箔，所述第四端子在第四位置处电连接到所述外部金属箔，并且所述第三位置和所述第四位置沿着所述外部金属箔间隔开。

26.如权利要求25所述的双线圈电感器组件，其中，所述双线圈电感器组件包括：

第一端子汇流条，包括所述第一端子并被固定到所述内部金属箔的最内侧绕组；

第二端子汇流条，包括所述第二端子并被固定到所述内部金属箔的最外侧绕组；

第三端子汇流条，包括所述第三端子并被固定到所述外部金属箔的最内侧绕组；和

第四端子汇流条，包括所述第四端子并被固定到所述外部金属箔的最外侧绕组。

27.如权利要求26所述的双线圈电感器组件，包括夹板和紧固件，所述夹板和紧固件将所述第一端子汇流条和所述第二端子汇流条中的一个以与所述内部金属箔电接触的方式机械地固定。

28.如权利要求25所述的双线圈电感器组件，其中：

所述内部金属箔和所述内部电绝缘片在它们的宽度上彼此不结合；并且

所述外部金属箔和所述外部电绝缘片在它们的宽度上彼此不结合。

29.一种使用双线圈电感器组件的方法，所述方法包括：

提供双线圈电感器组件，所述双线圈电感器组件包括：

内线圈组件，包括：

内线圈，包括：

内部金属箔；和

与所述内部金属箔盘旋地共同缠绕的内部电绝缘片；以及

第一端子和第二端子；

外线圈组件，包括：

外线圈，包括：

外部金属箔；和

与所述外部金属箔盘旋地共同缠绕的外部电绝缘片；以及第三端子和第四端子；

其中：

所述外线圈限定外线圈空气芯；

所述内线圈设置在所述外线圈空气芯内，使得所述外线圈周向地环绕所述内线圈；

所述第一端子在第一位置处电连接到所述内部金属箔，所述第二端子在第二位置处电连接到所述内部金属箔，并且所述第一位置和所述第二位置沿着所述内部金属箔间隔开；并且

所述第三端子在第三位置处电连接到所述外部金属箔，所述第四端子在第四位置处电连接到所述外部金属箔，并且所述第三位置和所述第四位置沿着所述外部金属箔间隔开；

将所述双线圈电感器组件连接到AC电气系统的第一线和第二线，包括：

将所述第一线的输入电连接到所述第一端子；

将所述第一线的输出电连接到所述第二端子；

将所述第二线的输入电连接到所述第三端子；和

将所述第二线的输出电连接到所述第四端子。

30.如权利要求29所述的方法，其中，所述第一线是相线并且所述第二线是中性线。

31.如权利要求29所述的方法，其中，所述第一线是第一相线并且所述第二线是第二相线。

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