[发明专利]具有用于通量消除的共用材料的电感器系统及用于通量消除的方法

说明书

用于通量消除的方法和装置包括第一和第二电感器，其中，第一电感器被配置为耦合到第一能量源，并且第二电感器被配置为耦合到第二能量源。在第一和第二电感器之间设置磁性材料层，其中，第一和第二电感器被配置为使得当用振荡电流驱动时，在磁性材料层中第一电感器产生的磁通量基本上由第二电感器产生的磁通量抵消。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2016年8月8日提交的美国临时专利申请No.62/372,034的权益，其通过引用的方式并入本文。

背景技术

出于各种原因，例如对信号滤波，电感器可用于各种电路中。高谐振的无线电力传输系统也可以包括形成阻抗匹配网络的一部分的电感器，用于传送和/或接收能量。也可能需要这些电感器来充分滤除系统的输入和/或输出电流中的谐波。对于高功率无线电力传输系统，例如，传输3kW或更大，电感器可以具有相对大的尺寸以实现期望的操作特性。为了保持阻抗平衡，将总电感分成期望值的一半的两个相等电感器，例如通过构建位于进出系统的每条AC线路上的两个独立的相同电感器。

电力传输系统可以依赖于诸如整流器、AC(交流)到DC(直流)转换器、阻抗匹配电路和其他电力电子设备的电子电路来调节、监视、维持和/或修改用于向电子设备供电的电压和/或电流的特性。电力电子设备可以为具有动态输入阻抗特性的负载提供电力。阻抗匹配网络可以包括相对大尺寸的电感器，例如RF扼流圈电感器，以提供所需的滤波和操作特性。

发明内容

在实施例中，电感器系统包括相对于彼此定位的第一和第二电感器，以便共用一定量的磁性材料，例如铁氧体。在一个实施例中，平面铁氧体片被夹在第一和第二电感器之间。与具有单独的电感器/铁氧体布置的传统配置相比，由第一和第二电感器共用铁氧体材料可以减少铁氧体材料的总体积、重量和成本并减少磁损耗。在实施例中，电感器系统包括具有基本相同阻抗的第一和第二电感器，其中，相应的阻抗部分地由共用铁氧体限定，该共用铁氧体提供通量消除。

如本领域普通技术人员将容易理解的，可能期望提供平衡电感器，其最小化体积，从而最小化重量和成本，并最大化效率，同时满足其他设计约束，例如电流/电压额定值、热管理等等。在实施例中，具有共用铁氧体的成对电感器封装减少了散热量并促进了有效的电路操作。应当理解，如本文所使用的，平衡或匹配的电感器不需要精确的阻抗匹配。而是，如本文所使用的，具有共用铁氧体的电感器系统在共用铁氧体层中需要一些通量消除。

虽然本发明的示例性实施例主要结合夹在电感器之间的铁氧体层来示出和说明，但应理解，可以使用在工作频率下具有可接受的磁导率的任何合适的磁性材料来满足特定应用的需要。在实施例中，可以使用例如各向异性材料。

在一个方面，一种具有用于通量消除的共用材料的电感器系统包括：第一电感器，其由第一能量源产生的第一振荡电流驱动；第二电感器，其由第二能量源产生的第二振荡电流驱动，以及磁性材料层，其设置在第一电感器和第二电感器之间，其中，第一和第二电感器被配置为使得当每个电感器以其各自振荡电流驱动时，在磁性材料层中第一电感器产生的90％以上的磁通量由第二电感器产生的磁通量抵消，而且在磁性材料层中第二电感器产生的90％以上的磁通量由第一电感器产生的磁通量抵消。

电感器系统可包括以下特征中的一个或多个：第一和第二电感器分别设置在第一和第二E形芯中，磁性材料层结合第一和第二电感器确定在系统操作期间第一和第二电感器的各自电感，当通过第一和第二电感器中的每一个的振荡电流基本匹配时，来自第一和第二电感器的抵消的通量的净值在磁性材料层的一部分中基本为零，第一和第二电感器位于无线谐振功率发射器的源线圈下方，功率发射器形成充电平台的一部分，第一和第二电感器包括相应的平面绕组，和/或与其他电路部件共用磁性材料层。