CN213583411U - 电感单元、平衡电感及高频逆变器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及平衡电感，为解决现有技术中输出平衡电感绕制方法复杂，绕制易出错，导致难以商业化推广，以及难以达到设计需求的技术问题，提供一种电感单元、平衡电感及高频逆变器，电感单元包括两根绝缘线和两个磁环，每个磁环由以磁环圆心为原点的平面直角坐标系划分为四个象限；两个磁环中，任一个磁环位于第一象限和第四象限的部分、另一个磁环位于第二象限和第三象限的部分共同盘绕一根绝缘线。平衡电感包括固定件以及至少一个电感单元，每个所述电感单元的磁环之间通过固定件连接为一个整体。逆变器包括桥臂单元和谐振单元，桥臂单元和谐振单元之间通过平衡电感相连。

Description

电感单元、平衡电感及高频逆变器

技术领域

本实用新型涉及平衡电感及其制备方法，具体涉及一种电感单元、平衡电感及高频逆变器。

背景技术

随着新能源技术革新，大功率无线充电日趋主流化，逆变器是很多无线充电系统不可或缺的一部分。随着使用中充电功率的增大，逆变器需要采用多桥臂拓扑结构，多桥臂的并联输出需要平衡电感进行均流。

然而，由于输出平衡电感为特殊参数器件，大功率的平衡电感更加特殊，在现有技术中，其绕制方法复杂，制成后体积较大，且极易发生绕制错误，达不到设计需求，因此，难以商业化推广，也难以达到设计需求。

实用新型内容

本实用新型为解决现有技术中输出平衡电感绕制方法复杂、体积较大，绕制易出错，导致难以商业化推广，以及难以达到设计需求的技术问题，提供一种电感单元、平衡电感及高频逆变器。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种电感单元，其特殊之处在于，包括两根绝缘线和两个磁环；

两个所述磁环相对设置；

每个所述磁环由以磁环圆心为原点的平面直角坐标系划分为四个象限；两个所述磁环中，任一个磁环位于第一象限和第四象限的部分、另一个磁环位于第二象限和第三象限的部分共同盘绕一根绝缘线；

每个所述磁环上，一根绝缘线盘绕部分的两端和另一根绝缘线盘绕部分的两端均留有间隙。

进一步地，还包括电压测试装置和盘绕在磁环上的检测线圈；

所述检测线圈位于每个所述磁环上两根绝缘线盘绕部分之间的间隙处，检测线圈两端与电压测试装置相连。

进一步地，所述绝缘线为多股绝缘线。

本实用新型还提供了一种平衡电感，其特殊之处在于，包括固定件以及至少一个如上所述电感单元；

每个所述电感单元的磁环均相互平行设置；各所述磁环之间通过固定件连接为一个整体。

进一步地，所述固定件包括第一固定组件和第二固定组件；

所述第一固定组件和第二固定组件，分别位于每个磁环上两根绝缘线盘绕部分两端之间的间隙处。

进一步地，所述第一固定组件包括相互扣合的第一固定上盖和第一固定下盖；

所述第一固定下盖朝向第一固定上盖的表面上，沿其延伸方向设有与磁环数量相等的第一容槽；

所述第一固定上盖朝向第一固定下盖的表面上，沿其延伸方向设有与磁环数量相等的第二容槽；第一固定上盖上每个第二容槽上方均设置有一个接头孔，用于安装接头并与绝缘线端部相接；

所述第一容槽和第二容槽相对应设置，且第一容槽和第二容槽共同形成的容腔与磁环的环宽和厚度相适配；

各所述磁环上，两根绝缘线盘绕部分两端之间的一处间隙位于第一容槽和第二容槽共同形成的容腔内。

进一步地，所述第二固定组件包括相互扣合的第二固定上盖和第二固定下盖；

所述第二固定上盖朝向第二固定下盖的表面上，沿其延伸方向设有与磁环数量相等的第三容槽；

所述第二固定下盖朝向第二固定上盖的表面上，沿其延伸方向设有与磁环数量相等的第四容槽；

所述第一容槽、第二容槽、第三容槽和第四容槽均相对应设置，且第三容槽和第四容槽共同形成的容腔与磁环的环宽和厚度相适配；

各所述磁环上，两根绝缘线盘绕部分两端之间的一处间隙位于第三容槽和第四容槽共同形成的容腔内。

另外，本实用新型还提供了一种高频逆变器，包括桥臂单元和谐振单元，其特殊之处在于，所述桥臂单元和谐振单元之间通过如上所述平衡电感相连。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型电感单元，在以两个绕线的磁环为一组形成一个电感单元，每个电感单元仅需两条线绕制，无多余接线，结构形式简单，易于推广使用。

2.本实用新型中电感单元的磁环上还盘绕有检测线圈，配合电压测试装置，能够用于检测平衡电感的输出特性，判断每个磁环上两根绝缘线上的电流对冲是否超出预期。

3.本实用新型中绝缘线可以是多股绝缘线，使得不产生趋肤效应。

4.本实用新型平衡电感，通过固定件将至少一个电感单元进行固定，适用于多并联输出的使用情况，结构简单，经验证工作效果优越；平衡电感集成度较高，体积小，方便安装操作；作为核心部件的电感单元具备上述所有优势。

5.本实用新型平衡电感采用的固定件通过卡扣方式实现固定连接，安装、拆卸和维修方便；接头孔与容槽对应设置，便于接线，在接线时能够避免误接线，另外，绝缘线也便于安装固定。

6.本实用新型高频逆变器，桥臂单元和谐振单元之间通过本实用新型的平衡电感连接，能将桥臂单元输出的高脉冲能量并联输出，起到对桥臂单元各路输出平衡电流的作用，在相邻两半桥臂输出电流不对等时，起到电感作用，限制其中一路电流，避免其电流过大。

附图说明

图1为本实用新型电感单元实施例的示意图；

图2为本实用新型平衡电感实施例的爆炸图(未示出磁环上盘绕的绝缘线)；

图3为本实用新型平衡电感实施例的示意图(未示出磁环上盘绕的绝缘线)；

图4为本实用新型高频逆变器实施例的部分电路连接示意图。

其中，1-绝缘线、2-磁环、3-检测线圈、4-固定件、401-第一固定组件、4011-第一固定上盖、4012-第一固定下盖、4013-第一容槽、4014-第二容槽、4015-接头孔、402-第二固定组件、4021-第二固定上盖、4022-第二固定下盖、4023-第三容槽、4024-第四容槽、5-电感单元。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的实施例和附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例并非对本实用新型的限制。

本实用新型基于现有平衡电感绕制复杂，不易推广使用的问题，提出一种适用于大功率无线充电逆变器的输出平衡电感，其中的电感单元制备方法简单，采用该输出平衡电感的高频逆变器性能优越。

如图1，是本实用新型电感单元5的一个实施例，包括两根绝缘线1和两个磁环2，两个所述磁环2相互平行，相对设置，为了清楚说明电感单元5上两根绝缘线1的具体设置方式，将每个磁环2由以磁环2圆心为原点的平面直角坐标系划分为四个象限，在空间上对磁环的各区域进行划分仅是为了准确说明两根绝缘线1的绕制方式，并不限制本实用新型中磁环2的结构。两个磁环2中，其中，第一个磁环2位于第一象限和第四象限的部分，和第二个磁环2位于第二象限和第三象限的部分共同盘绕一根绝缘线1，第一个磁环2位于第二象限和第三象限的部分，和第二个磁环2位于第一象限和第四象限的部分共同盘绕一根绝缘线1，两根绝缘线1相错设置，绝缘线可以采用多股绝缘线，无趋肤效应。另外，在每个磁环2上，一根绝缘线1盘绕部分的两端和另一根绝缘线1盘绕部分的两端均留有间隙，即在每个磁环2上均留有两处间隙，绝缘线1的盘绕圈数和盘绕密度，以及磁环1的尺寸和材质选择均可根据实际使用需要进行选择和调整，不做限制。还可以在电感单元5的每个磁环2上绕制一部分检测线圈3，检测线圈3位于每个磁环2上两根绝缘线1盘绕部分之间的间隙处，可以在两个间隙中的任一个间隙处，检测线圈3两端与电压测试装置相连，电压测试装置可以采用相应的运算放大器电路实现，磁环2上两根绝缘线1上电流不一样大时，就会产生对冲，使磁环2被磁化产生电压，电压测试装置可测试电压的大小，也可同时检测电压的方向，通过方向判断电压正负，通过电压值的大小与预设值的比较，判断发生的电流对冲是否已超出预期。检测线圈3在电感单元5用于平衡电感时检测平衡电感的输出特性，还可以将检测线圈3的输出连接至控制端，用于控制桥臂的开通，防止某一路输出电路不稳定，使其他桥臂过负载，通过此种方法，可以快速切断其他回路，防止其他回路的损坏。检测线圈3的设置是一种优选方式，在本实用新型的其他实施例中，也可以绕制检测线圈3。

上述电感单元5的具体制备方法为：将两个磁环2相对放置，取一根绝缘线1，沿第一个磁环2位于第一象限和第四象限的部分盘绕，再连续沿第二个磁环2位于第二象限和第三象限的部分盘绕；再取一根绝缘线1，沿第一个磁环2位于第二象限和第三象限的部分盘绕，再连续沿第二个磁环2位于第一象限和第四象限的部分盘绕；盘绕完成后，将两根绝缘线1的两端留出，得到一个电感单元5，两根绝缘线1留出的两端用于后续接线备用。

基于上述电感单元5，本实用新型提出了一种平衡电感，包括固定件4和3个上述的电感单元5，实际使用时，电感单元5的数量不限，根据应用的使用需要进行选择，各电感单元5的所有磁环2均相互平行设置，各磁环2之间通过固定件4连接为一个整体，形成一个完整的平衡电感。如图2和图3所示，以本实用新型一个实施例中的固定件结构为例，详细说明本实用新型平衡电感的具体连接结构，固定件4包括第一固定组件401和第二固定组件402，第一固定组件401包括第一固定上盖4011和第一固定下盖4012，第二固定组件402包括第二固定上盖4021和第二固定下盖4022，第一固定上盖4011和第一固定下盖4012相互扣合、第二固定上盖4021和第二固定下盖4022也相互扣合，通过扣合的方式对各磁环2进行固定，第一固定上盖4011和第一固定下盖4012扣合处、第二固定上盖4021和第二固定下盖4022扣合处，分别位于各磁环2上两根绝缘线1之间的两处间隙处，不影响绝缘线1的盘绕。

其中，第一固定下盖4012朝向第一固定上盖4011的表面上，沿其延伸方向设有6个第一容槽4013，第一固定上盖4011朝向第一固定下盖4012的表面上，沿其延伸方向设有6个第二容槽4014；第一固定上盖4011上每个第二容槽4014上方均设置有一个接头孔4015，用于安装接头并与绝缘线1端部相接，接头孔4015结构形式，与计划使用的接头形状相适配，根据接头的形状进行调整，能将接头安装在第一固定组件401上即可。第一容槽4013和第二容槽4014相对应设置，且第一容槽4013和第二容槽4014共同形成的容腔与磁环2的环宽相适配。第二固定上盖4021朝向第二固定下盖4022的表面上，沿其延伸方向设有6个第三容槽4023，第二固定下盖4022朝向第二固定上盖4021的表面上，沿其延伸方向设有6个第四容槽4024，第一容槽4013、第二容槽4014、第三容槽4023和第四容槽4024均相对应设置，使磁环2被固定时，保持竖直状态，也便于在安装时，使各磁环2保持相互平行放置，第三容槽4023和第四容槽4024共同形成的容腔与磁环2的环宽相适配。此处仅是本实用新型固定各磁环2的一个实施例，在实际使用时，也可采用其他的固定方式，本实施例中卡扣的固定方式，便于拆装，方便后续维护更换。第二固定下盖4022上还可以开设固定螺丝孔，方便将平衡电感通过固定螺丝固定在机箱上。

平衡电感制备时，将6个电感单元5的磁环2分别置于第一容槽4013和第二容槽4014共同形成的容腔，和第三容槽4023和第四容槽4024共同形成的容腔内，分别扣合第一固定上盖4011和第一固定下盖4012，扣合第二固定上盖4021和第二固定下盖4022，将各磁环2连接为一个整体；取一根绝缘线1，从第一固定上盖4011上的接头孔4015穿入，沿第一个磁环2位于第一象限和第四象限的部分盘绕，再连续沿第二个磁环2位于第二象限和第三象限的部分盘绕，然后使该绝缘线1从第二个接头孔4015处穿出，将该绝缘线1的两端分别焊接固定在两个接头孔4015处，再取一根绝缘线1，沿第一个磁环2位于第二象限和第三象限的部分盘绕，再连续沿第二个磁环2位于第一象限和第四象限的部分盘绕，同样，盘绕完成后，将该绝缘线1的两端留出置于接头孔4015处，即完成一个电感单元5的绕制，依照同样的方法，再完成每个电感单元5中两个磁环2的绝缘线1盘绕。最后，在每个接头孔4015处安装接头，将留出的线与接头连接，完成平衡电感的制备。若磁环2上需要设置检测线圈3，可在每个磁环2上缠绕检测线圈3，检测线圈3的缠绕位置位于磁环2上两根绝缘线1之间两处间隙的任一处，检测线圈3的缠绕圈数和间隙可根据实际需要进行调整。

该平衡电感的制备方法简单，每个电感单元5只需要绕制两根绝缘线1，绕制后形成的平衡电感集成度较高，体积小，方便安装操作，同时，节约安装体积。接头孔4015的设置也便于接头的安装和绝缘线1的固定。再者，平衡电感中各电感单元5的中空设计，便于平衡电感工作过程中进行散热。

本实用新型的平衡电感尤其适用于大功率的无线充电逆变器，如图4所示，是使用本实用新型平衡电感的逆变器的一个实施例，该逆变器中，采用6桥臂作为桥臂单元，桥臂单元与谐振单元之间通过包含3个电感单元5的平衡电感连接。桥臂单元中桥臂的设置数量和平衡电感中电感单元的数量，可根据功率进行调整，每个桥臂中的半桥电路包括两个交替导通的摩斯管，摩斯管采用MOS或MOSFET，6个桥臂同时输出高速脉冲能量，用于驱动后端的LC串联网络，中间用于连接的包含6个磁环的平衡电感，能将6路高速脉冲能量并联输出，起到平衡各路电流的作用，以第二个磁环2为例，第二个磁环2中，两部分线圈上经过的电流分别为第一个半桥电路中两个摩斯管导通后的电流，以及第二个半桥电路中两个摩斯管导通后的电流，当电流方向形成对冲，两桥臂输出电流不对等时，该第二个磁环2就会起到电感的作用，限制某一路电流的过大。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非对本实用新型保护范围的限制，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种电感单元，其特征在于：包括两根绝缘线(1)和两个磁环(2)；

两个所述磁环(2)相对设置；

每个所述磁环(2)由以磁环(2)圆心为原点的平面直角坐标系划分为四个象限；两个所述磁环(2)中，任一个磁环(2)位于第一象限和第四象限的部分、另一个磁环(2)位于第二象限和第三象限的部分共同盘绕一根绝缘线(1)；

每个所述磁环(2)上，一根绝缘线(1)盘绕部分的两端和另一根绝缘线(1)盘绕部分的两端均留有间隙。

2.如权利要求1所述一种电感单元，其特征在于：还包括电压测试装置和盘绕在磁环(2)上的检测线圈(3)；

所述检测线圈(3)位于每个所述磁环(2)上两根绝缘线(1)盘绕部分之间的间隙处，检测线圈(3)两端与电压测试装置相连。

3.如权利要求1或2所述一种电感单元，其特征在于：所述绝缘线(1)为多股绝缘线。

4.一种平衡电感，其特征在于，包括固定件(4)以及至少一个如权利要求1至3任一所述电感单元(5)；

每个所述电感单元(5)的磁环(2)均相互平行设置；各所述磁环(2)之间通过固定件(4)连接为一个整体。

5.如权利要求4所述一种平衡电感，其特征在于：所述固定件(4)包括第一固定组件(401)和第二固定组件(402)；

所述第一固定组件(401)和第二固定组件(402)，分别位于每个磁环(2)上两根绝缘线(1)盘绕部分两端之间的间隙处。

6.如权利要求5所述一种平衡电感，其特征在于：所述第一固定组件(401)包括相互扣合的第一固定上盖(4011)和第一固定下盖(4012)；

所述第一固定下盖(4012)朝向第一固定上盖(4011)的表面上，沿其延伸方向设有与磁环(2)数量相等的第一容槽(4013)；

所述第一固定上盖(4011)朝向第一固定下盖(4012)的表面上，沿其延伸方向设有与磁环(2)数量相等的第二容槽(4014)；第一固定上盖(4011)上每个第二容槽(4014)上方均设置有一个接头孔(4015)，用于安装接头并与绝缘线(1)端部相接；

所述第一容槽(4013)和第二容槽(4014)相对应设置，且第一容槽(4013)和第二容槽(4014)共同形成的容腔与磁环(2)的环宽和厚度相适配；

各所述磁环(2)上，两根绝缘线(1)盘绕部分两端之间的一处间隙位于第一容槽(4013)和第二容槽(4014)共同形成的容腔内。

7.如权利要求6所述一种平衡电感，其特征在于：所述第二固定组件(402)包括相互扣合的第二固定上盖(4021)和第二固定下盖(4022)；

所述第二固定上盖(4021)朝向第二固定下盖(4022)的表面上，沿其延伸方向设有与磁环(2)数量相等的第三容槽(4023)；

所述第二固定下盖(4022)朝向第二固定上盖(4021)的表面上，沿其延伸方向设有与磁环(2)数量相等的第四容槽(4024)；

所述第一容槽(4013)、第二容槽(4014)、第三容槽(4023)和第四容槽(4024)均相对应设置，且第三容槽(4023)和第四容槽(4024)共同形成的容腔与磁环(2)的环宽和厚度相适配；

各所述磁环(2)上，两根绝缘线(1)盘绕部分两端之间的一处间隙位于第三容槽(4023)和第四容槽(4024)共同形成的容腔内。

8.一种高频逆变器，包括桥臂单元和谐振单元，其特征在于：所述桥臂单元和谐振单元之间通过如权利要求4-7任一所述平衡电感相连。

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