CN117198710A - 一种共模电感及其绕制方法、电源装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种共模电感及其绕制方法、电源装置，该共模电感包括：正极绕组和负极绕组；正极绕组包括串联的第一绕组和第二绕组，负极绕组包括串联的第三绕组和第四绕组；第一绕组和第三绕组分别绕制在左铁芯的内层和外层且第二绕组和第四绕组分别绕制在右铁芯的外层和内层，或，第一绕组和第三绕组分别绕制在左铁芯的外层和内层且第二绕组和第四绕组分别绕制在右铁芯的内层和外层。本发明通过调节内外层两个绕组的间距，可以控制内外绕组的耦合程度，间距越小，耦合得越好，共模电感的差模磁通将越小，差模感量将越小，从而可以有效地减小共模电感磁芯的差模损耗，提高了效率；同时，由于差模磁通小，从而有效地减小了共模电感的磁芯体积。
Description
技术领域
本发明涉及共模电感应用技术领域，具体涉及一种共模电感及其绕制方法、电源装置。
背景技术
传统的大功率共模电感，通常将共模电感的两个绕组分开绕制在铁芯上，如图1所示。
共模电感的其中一个绕组绕在左边的铁芯柱上，另外一个绕组绕制在右边的铁芯柱上。这种绕制方式的共模电感的差模感量大，原因是：由于两个绕组的距离远，从而使得共模电流Icm在左边的AB绕组中的产生的自感磁通（φs）中有一部分磁通（φLK）泄漏到空气中，剩余的磁通（φm）沿着铁芯进入到右边的CD绕组中，泄露到空气中的那部分磁通（Flk）形成差模感量，当差模电流流过共模电感时，差模电流与差模感量就会形成差模磁通，如果差模电流大，那么差模磁通大，大的差模磁通很容易导致共模电感的铁芯饱和，失去共模电感的作用。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种共模电感及其绕制方法、电源装置，能够有效解决现有技术中大功率电源系统中共模电感容易因差模磁通较大导致共模电感的铁芯饱和而失去共模电感的作用的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种共模电感，绕制在铁芯上，所述铁芯包括左铁芯和右铁芯，所述共模电感包括：正极绕组和负极绕组；所述正极绕组包括串联的第一绕组和第二绕组，所述负极绕组包括串联的第三绕组和第四绕组；
其中，所述第一绕组和第三绕组分别绕制在所述左铁芯的内层和外层且所述第二绕组和第四绕组分别绕制在所述右铁芯的外层和内层，或，所述第一绕组和第三绕组分别绕制在所述左铁芯的外层和内层且所述第二绕组和第四绕组分别绕制在所述右铁芯的内层和外层。
在可能的一些实施方式中，所述第一绕组和第三绕组的内外间距可调整，和/或，第二绕组和第四绕组的内外间距可调整。
在可能的一些实施方式中，第一绕组和第三绕组的内外调整的间距越小，和/或，第二绕组和第四绕组的内外调整的间距越小，所述共模电感的差模磁通越小，差模感量越小。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种上述共模电感的绕制方法，包括：
将第一绕组或第三绕组绕制在左铁芯的内层，绕完内层后，再将第三绕组或第一绕组绕制在左铁芯的外层；
将第四绕组或第二绕组绕制在右铁芯的内层，绕完内层后，再将第二绕组或第四绕组绕制在右铁芯的外层；
将所述第一绕组和第二绕组进行串联，形成完整的正极绕组，将所述第三绕组和第四绕组进行串联，形成完整的负极绕组。
在可能的一些实施方式中，包括：
将第一绕组绕制在左铁芯的内层，绕完内层后，再将第三绕组绕制在左铁芯的外层；
将第四绕组绕制在右铁芯的内层，绕完内层后，再将第二绕组绕制在右铁芯的外层；
将所述第一绕组和第二绕组进行串联，形成完整的正极绕组，将所述第三绕组和第四绕组进行串联，形成完整的负极绕组。
在可能的一些实施方式中，包括：
将第三绕组绕制在左铁芯的内层，绕完内层后，再将第一绕组绕制在左铁芯的外层；
将第二绕组绕制在右铁芯的内层，绕完内层后，再将第四绕组绕制在右铁芯的外层；
将所述第一绕组和第二绕组进行串联，形成完整的正极绕组，将所述第三绕组和第四绕组进行串联，形成完整的负极绕组。
在可能的一些实施方式中，包括：
调整第一绕组和第三绕组的内外间距，和/或，调整第二绕组和第四绕组的内外间距，以控制内外绕组的耦合程度。
在可能的一些实施方式中，包括：
调整第一绕组和第三绕组的内外间距越小，和/或，调整第二绕组和第四绕组的内外间距越小，所述共模电感的差模磁通越小，差模感量越小。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种电源装置，包括上述的共模电感，所述共模电感绕制在铁芯上。
采用上述实施例的有益效果是：
本发明将共模电感的绕组拆分为两个1/2绕组串联，分别绕在左右铁芯上。对于正极绕组，其中一个1/2正极绕组绕在左铁芯的内层，剩余1/2正极绕组绕在右铁芯的外层，然后将左右铁芯上的两个1/2正极绕组串联形成一个完整的正极绕组。对于负极绕组，其中一个1/2负极绕组绕在左铁芯的外层，剩余1/2负极绕组绕在右铁芯的内层，然后将左右铁芯上的两个1/2负极绕组串联形成一个完整的负极绕组。进一步地，本发明通过调节内外层两个绕组的间距，可以控制内外绕组的耦合程度，间距越小，耦合得越好，共模电感的差模磁通将越小，差模感量将越小，从而可以有效地减小共模电感磁芯的差模损耗，提高了效率；同时，由于差模磁通小，从而有效地减小了共模电感的磁芯体积。特别适用于中大功率的电源系统，如光伏系统，电化学储能等中大功率电源系统。因此，本发明具有巨大的经济价值和广泛的前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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为现有技术中的常规的共模电感的结构示意图；
图2为本发明提供的共模电感一实施例的结构示意图；
图3为本发明提供的共模电感的绕制方法一实施例的流程示意图。
实施方式
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。
为了解决上述问题，本发明提供了一种共模电感及其绕制方法、电源装置，现进行详细说明。
在本发明的实施例中，提供了一种共模电感，可参阅图2，该共模电感绕制在铁芯上，所述铁芯包括左铁芯和右铁芯，所述共模电感包括正极绕组（即：A-B）和负极绕组（C-D）；所述正极绕组（A-B）包括串联的第一绕组（1/2绕组A1-A）和第二绕组（1/2绕组B1-B），所述负极绕组包括串联的第三绕组（1/2绕组C-C1）和第四绕组（1/2绕组D1-D）；
其中，所述第一绕组（1/2绕组A1-A）和第三绕组（1/2绕组C-C1）分别绕制在所述左铁芯的内层和外层且所述第二绕组（1/2绕组B1-B）和第四绕组（1/2绕组D1-D）分别绕制在所述右铁芯的外层和内层，或，所述第一绕组（1/2绕组A1-A）和第三绕组（1/2绕组C-C1）分别绕制在所述左铁芯的外层和内层且所述第二绕组（1/2绕组B1-B）和第四绕组（1/2绕组D1-D）分别绕制在所述右铁芯的内层和外层。
与现有技术相比，本发明通过将绕组内外交替绕制的共模电感的形式，具体将共模电感的绕组拆分为两个1/2绕组串联，分别绕在左右铁芯上。对于正极绕组，其中一个1/2正极绕组绕在左铁芯的内层，剩余1/2正极绕组绕在右铁芯的外层，然后将左右铁芯上的两个1/2正极绕组串联形成一个完整的正极绕组。对于负极绕组，其中一个1/2负极绕组绕在左铁芯的外层，剩余1/2负极绕组绕在右铁芯的内层，然后将左右铁芯上的两个1/2负极绕组串联形成一个完整的负极绕组。进一步地，本发明通过调节内外层两个绕组的间距，可以控制内外绕组的耦合程度，间距越小，耦合得越好，共模电感的差模磁通将越小，差模感量将越小，从而可以有效地减小共模电感磁芯的差模损耗，提高了效率；同时，由于差模磁通小，从而有效地减小了共模电感的磁芯体积。特别适用于中大功率的电源系统，如光伏系统，电化学储能等中大功率电源系统。因此，本发明具有巨大的经济价值和广泛的前景。
在可能的一些实施方式中，所述第一绕组和第三绕组的内外间距可调整，和/或，第二绕组和第四绕组的内外间距可调整。需要说明的是，通过调节内外层两个1/2绕组的间距，可以控制内外绕组的耦合程度，间距越小，耦合得越好。
在可能的一些实施方式中，第一绕组和第三绕组的内外调整的间距越小，和/或，第二绕组和第四绕组的内外调整的间距越小，所述共模电感的差模磁通越小，差模感量越小。具体地，通过调节内外层两个1/2绕组的间距，可以控制内外绕组的耦合程度，间距越小，耦合得越好，共模电感的差模磁通将越小，差模感量将越小，从而可以有效地减小共模电感磁芯的差模损耗，提高了效率；同时，由于差模磁通小，从而有效地减小了共模电感的磁芯体积。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种上述共模电感的绕制方法，具体可参阅图3，其具体包括如下步骤：
S301、将第一绕组或第三绕组绕制在左铁芯的内层，绕完内层后，再将第三绕组或第一绕组绕制在左铁芯的外层；
S302、将第四绕组或第二绕组绕制在右铁芯的内层，绕完内层后，再将第二绕组或第四绕组绕制在右铁芯的外层；
S303、将所述第一绕组和第二绕组进行串联，形成完整的正极绕组，将所述第三绕组和第四绕组进行串联，形成完整的负极绕组。
需要说明的是，通过采取内外交替绕制的共模电感的形式，具体将共模电感的绕组拆分为两个1/2绕组串联，分别绕在左右铁芯上。对于正极绕组，其中一个1/2正极绕组绕在左铁芯的内层，剩余1/2正极绕组绕在右铁芯的外层，然后将左右铁芯上的两个1/2正极绕组串联形成一个完整的正极绕组。对于负极绕组，其中一个1/2负极绕组绕在左铁芯的外层，剩余1/2负极绕组绕在右铁芯的内层，然后将左右铁芯上的两个1/2负极绕组串联形成一个完整的负极绕组。进一步地，本发明通过调节内外层两个绕组的间距，可以控制内外绕组的耦合程度，间距越小，耦合得越好，共模电感的差模磁通将越小，差模感量将越小，从而可以有效地减小共模电感磁芯的差模损耗，提高了效率；同时，由于差模磁通小，从而有效地减小了共模电感的磁芯体积。特别适用于中大功率的电源系统，如光伏系统，电化学储能等中大功率电源系统。因此，本发明具有巨大的经济价值和广泛的前景。
在具体的实施方式中，可以采取两种不同的结构绕组，以下具体阐述。
第一种绕组构成的方法包括：
左铁芯的绕组构成：将正极绕组A-B的1/2绕组A-A1（第一绕组）绕制在左铁芯的内层，绕完内层后，再将负极绕组C-D的1/2绕组C-C1（第三绕组）绕制在左铁芯的外层，即C-C1绕组绕在外层；即，左铁芯的绕组由2个1/2绕组组成，其中，内层的1/2绕组是正极的A-A1绕组，外层的1/2绕组是负极的C-C1绕组；
右铁芯的绕组构成：将负极绕组C-D的1/2绕组D1-D（第四绕组）绕制在右铁芯的内层，绕完内层的D1-D绕组后，再将正极绕组A-B的1/2绕组B1-B（第二绕组）绕制在右铁芯的外层；即，右铁芯的绕组由2个1/2绕组组成，其中，内层的1/2绕组是负极的D1-D绕组，外层的1/2绕组是正极的B1-B绕组。
然后，将左铁芯内层的1/2正极绕组与右铁芯外层的1/2正极绕组串联，形成完整的正极绕组；将左铁芯的外层1/2负极绕组与右铁芯内层的1/2负极绕组串联，形成完整的负极绕组。
通过调节内外两个1/2绕组的间距，可以控制内外绕组的耦合程度，间距越小，耦合得越好，共模电感的差模磁通将越小，差模感量将越小，从而可以有效地减小共模电感磁芯的差模损耗，提高了效率；同时，由于差模磁通小，从而有效地减小了共模电感的磁芯体积。
第二种绕组构成的方法包括：
左铁芯的绕组构成：将负极绕组C-D的1/2绕组C-C1（第三绕组）绕制在左铁芯的内层，绕完内层后，再将正极绕组A-B的1/2绕组A-A1（第一绕组）绕制在左铁芯的外层；即，左铁芯的绕组由2个1/2绕组组成，其中，内层的1/2绕组是负极的C-C1绕组，外层的1/2绕组是正极的A-A1绕组。
右铁芯的绕组构成：将正极绕组A-B的1/2绕组A1-A（第二绕组）绕制在右铁芯的内层，绕完内层后，再将负极绕组C-D的1/2绕组C1-C（第四绕组）绕制在右铁芯的外层；即右铁芯的绕组由2个1/2绕组组成，其中，内层的1/2绕组是正极的A1-A绕组，外层的1/2绕组是负极的C1-C绕组。
然后，将绕在左铁芯外层的1/2正极绕组与绕在右铁芯内层的1/2正极绕组串联，形成完整的正极绕组；将左铁芯内层的1/2负极绕组与右铁芯外层的1/2负极绕组串联，形成完整的负极绕组。
通过调节内外层两个1/2绕组的间距，可以控制内外绕组的耦合程度，间距越小，耦合得越好，共模电感的差模磁通将越小，差模感量将越小，从而可以有效地减小共模电感磁芯的差模损耗，提高了效率；同时，由于差模磁通小，从而有效地减小了共模电感的磁芯体积。
在可能的一些实施方式中，所述第一绕组和第三绕组的内外间距可调整，和/或，第二绕组和第四绕组的内外间距可调整。需要说明的是，通过调节内外层两个1/2绕组的间距，可以控制内外绕组的耦合程度，间距越小，耦合得越好。
在可能的一些实施方式中，第一绕组和第三绕组的内外调整的间距越小，和/或，第二绕组和第四绕组的内外调整的间距越小，所述共模电感的差模磁通越小，差模感量越小。具体地，通过调节内外层两个1/2绕组的间距，可以控制内外绕组的耦合程度，间距越小，耦合得越好，共模电感的差模磁通将越小，差模感量将越小，从而可以有效地减小共模电感磁芯的差模损耗，提高了效率；同时，由于差模磁通小，从而有效地减小了共模电感的磁芯体积。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种电源装置，包括上述的共模电感，所述共模电感绕制在铁芯上。需要说明的是，电源装置优选为大功率电源系统，其除了包括共模电感及铁芯以外，还包括其他跟电源装置相关的器件，如电源接口等，在此不赘述。
进一步的，上述实施例提供的绕制方式的共模电感具有很小的差模感量，从而有效地减小了差模感量与差模电流产生的差模磁通，从而减小了共模电感磁芯的差模损耗，提高了效率；同时，由于差模磁通小，从而有效的减小了共模电感的磁芯体积，特别适用于中大功率的电源系统（即电源装置），如光伏系统，电化学储能等中大功率电源系统，因此，该技术具有巨大的经济价值和广泛的前景。
以上对本发明所提供的共模电感及其绕制方法、电源装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种共模电感，绕制在铁芯上，所述铁芯包括左铁芯和右铁芯，其特征在于，所述共模电感包括：正极绕组和负极绕组；所述正极绕组包括串联的第一绕组和第二绕组，所述负极绕组包括串联的第三绕组和第四绕组；
其中，所述第一绕组和第三绕组分别绕制在所述左铁芯的内层和外层且所述第二绕组和第四绕组分别绕制在所述右铁芯的外层和内层，或，所述第一绕组和第三绕组分别绕制在所述左铁芯的外层和内层且所述第二绕组和第四绕组分别绕制在所述右铁芯的内层和外层。
2.根据权利要求1所述的共模电感，其特征在于，所述第一绕组和第三绕组的内外间距可调整，和/或，第二绕组和第四绕组的内外间距可调整。
3.根据权利要求2所述的共模电感，其特征在于，第一绕组和第三绕组的内外调整的间距越小，和/或，第二绕组和第四绕组的内外调整的间距越小，所述共模电感的差模磁通越小，差模感量越小。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的共模电感的绕制方法，其特征在于，包括：
将第一绕组或第三绕组绕制在左铁芯的内层，绕完内层后，再将第三绕组或第一绕组绕制在左铁芯的外层；
将第四绕组或第二绕组绕制在右铁芯的内层，绕完内层后，再将第二绕组或第四绕组绕制在右铁芯的外层；
将所述第一绕组和第二绕组进行串联，形成完整的正极绕组，将所述第三绕组和第四绕组进行串联，形成完整的负极绕组。
5.根据权利要求4所述的绕制方法，其特征在于，包括：
将第一绕组绕制在左铁芯的内层，绕完内层后，再将第三绕组绕制在左铁芯的外层；
将第四绕组绕制在右铁芯的内层，绕完内层后，再将第二绕组绕制在右铁芯的外层；
将所述第一绕组和第二绕组进行串联，形成完整的正极绕组，将所述第三绕组和第四绕组进行串联，形成完整的负极绕组。
6.根据权利要求4所述的绕制方法，其特征在于，包括：
将第三绕组绕制在左铁芯的内层，绕完内层后，再将第一绕组绕制在左铁芯的外层；
将第二绕组绕制在右铁芯的内层，绕完内层后，再将第四绕组绕制在右铁芯的外层；
将所述第一绕组和第二绕组进行串联，形成完整的正极绕组，将所述第三绕组和第四绕组进行串联，形成完整的负极绕组。
7.根据权利要求4-6任一项所述的绕制方法，其特征在于，包括：
调整第一绕组和第三绕组的内外间距，和/或，调整第二绕组和第四绕组的内外间距，以控制内外绕组的耦合程度。
8.根据权利要求7所述的绕制方法，其特征在于，包括：
调整第一绕组和第三绕组的内外间距越小，和/或，调整第二绕组和第四绕组的内外间距越小，所述共模电感的差模磁通越小，差模感量越小。
9.一种电源装置，其特征在于，包括如权利要求1-3任一项所述的共模电感，所述共模电感绕制在铁芯上。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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