[发明专利]一种环形磁性电力装置

说明书

本文公开了一种环形磁性电力装置，提出的环形磁性电力装置包括：环形磁芯(1)，其包括第一部分磁芯(10)和第二部分磁芯(20)，它们部分重叠且面向对方，第一和第二部分磁芯(10，20)被两个平行的气隙(50)分成第一和第二中央磁芯部分(11，21)、第一和第二左侧磁芯部分(13，23)以及第一和第二右侧磁芯部分(14，24)；环形电力装置还包括至少一个导电内部线圈(30)，其被包括在环形磁芯(1)的环形凹槽(5)内；并且独立的左和右导电外部线圈(43，44)分别缠绕在第一和第二左侧磁芯部分(13，23)以及第一和第二右侧磁芯部分(14，24)的周围。

技术领域

本发明涉及一种集成的环形磁性电力装置，其包括贯穿有内部通道的中空环形磁芯，缠绕在所述中空环形磁芯周围的两个独立的外部线圈，其提供两个独立的电感器，和缠绕在中空环形磁芯的内部通道的周围的一个或多个内部线圈，其提供了例如电力变压器。

一个或多个内部线圈被完全封闭在中空环形磁芯内，从而实现了更好的性能和紧凑的结构，并且因为磁场保持限制在涉及的内部通道内，所以显著地减少电感泄漏。

本发明的目的还是为了提供一个尺寸非常小的平面变压器，其在层间、特别是绕组间具有大的绝缘容量，从而提供了它们可以被经济地制造的进一步的可能性。该平面变压器将放置在引用的内部通道内。

该磁性电力装置特别适于用作例如电力领域中的电力变压器或电感器，适用于操作高功率电气设备，尤其可用于当今增长十分快速的混合动力和电动车辆(HEVs)领域。新型电动汽车需要越来越多的电力电子设备，不仅适用于具有速度和转矩控制的电动机电源，还适用于高压(HV)电池充电器和稳定的车载连续低压(LV)电源。在一个实施例中，提出的磁性电源被设计用于电动车辆中的HV电池与HV组件之间的互联盒。

本发明的中空环形磁性电力装置响应磁性装置上的新容积效率的概念，在W/cm³方面提供了非常高的性能。

根据本说明书应该理解，涉及的诸如平行、垂直、相切等几何位置允许从该术语限定的理论位置偏离高达±5°的偏差。

背景技术

美国专利文献US 4210859公开了一种电感设备，其包括磁芯和绕组，所述绕组用于所述磁芯内的所有点产生两个(见图1到图3)基本正交的磁场。在图1中示出典型的罐芯(pot core)。所述芯可由铁氧体、磁性铁钢或一些其它铁磁材料制成，包括外部柱形罐壁30、中心柱32和罐盖34。在罐壁30与中心柱32之间形成环形空间40。在该空间中布置有线轴(未示出)，其支撑由适当尺寸的电线构成的一个或多个线圈。由于柱孔36和盖孔38可以被认为是环形线圈(toroid)的中心孔，因而可以为罐芯提供额外的绕组，所述绕组沿一个方向穿过中心孔并且围绕罐壁30的外侧返回。这样的绕组是A型绕组，因为它没有被罐芯材料完全封闭。

该引用的文献没有描述如何在环形磁芯周围包括多个外部绕组，以防止由所述外部绕组产生的磁场之间的干扰。

在提交本申请时，尚未公布的同一申请人的欧洲专利申请文献EP16002354(图5)和EP17382450公开了一种紧凑的磁性电力装置，其具有环形罐状磁芯，其内部壳体内缠绕有线圈。

同一申请人的欧洲专利申请文献EP17382450描述了在环形磁芯的相对部分中的沿外部缠绕在磁芯周围的两个线圈，环形磁芯的内部通道中具有分隔壁(参见图7中的附图标记5)，从而减少了缠绕在磁芯周围的两个外部线圈之间的磁干扰。但是，在一个外部线圈所缠绕的部分与另一个外部线圈所缠绕的另一部分之间没有磁芯中断的情况下，将产生磁干扰，并且效率降低。

同一申请人的两篇引用文献均未描述如何在环形磁芯周围包括多个外部绕组，以防止由所述多个外部绕组产生的磁场之间的干扰。

文献ES2197830描述了一种尺寸非常小的平面变压器，其在多个层之间具有大的绝缘容量，所述多个层由叠置的多层印制电路板绕组和铜绕组制成，多个层之间有绝缘层。