[发明专利]用于MRI梯度功率放大器的高频大功率电感器

说明书

本发明公开了一种用于MRI梯度功率放大器的高频大功率电感器，包括功率铁氧体磁芯(4)、箔形导体绕组(2)和非晶铁芯(5)；若干块非晶铁芯(5)同轴且等间隔排列，形成非晶铁芯组件，相邻两块非晶铁芯(5)之间相互绝缘且留有铁芯气隙(52)；非晶铁芯组件设置在功率铁氧体磁芯(4)的气隙(3)内，箔形导体绕组(2)绕置在功率铁氧体磁芯(4)上并环绕在非晶铁芯组件的外部。本发明能显著减少高频磁芯线圈的散磁通，从而减小铜箔线圈导体的涡流损耗、周围电路电磁干扰和电路损耗，且不增大电感器的体积。

技术领域

本发明涉及一种梯度放大器的输出滤波电感，尤其涉及一种用于MRI梯度功率放大器的高频大功率电感器。

背景技术

梯度放大器是MRI(Magnetic Resonance Imaging，即磁共振成像)系统的核心部件之一，它负责给梯度线圈供电，使得梯度线圈在成像空间产生一个线性变化的梯度磁场，由此使成像区域内各处的磁场各不相同，实现磁场空间编码。为获得高质量的图像，要求梯度放大器能对电感负载提供精度高、变化快的电流脉冲。因此对梯度放大器的输出滤波电感提出非常高的要求，尤其对于这种高频、大电流高功率应用场合。由于功率铁氧体价格低廉，材质和磁芯规格齐全，高频性能好，且箔形(如铜箔、铝箔、铜包铝箔)导体绕组工艺简单，载流能力大，容易绕制且散热方便，功率铁氧体磁芯和箔形导体绕组组成的电感器是一个非常不错的选择。

请参见附图1，在现有技术的功率铁氧体1和箔形导体绕组2组成的高频、大功率电感器中，功率铁氧体1的饱和磁通密度低，为了减小电感器的体积，功率铁氧体1的气隙3比较大，气隙3越大，边缘磁通占端面磁通的比例越大，如附图2所示。

边缘磁通扩展的范围越大，可能引起气隙附近的铜箔线圈导体涡流，减少导体有效截面积，从而增加导体损耗，或引起导体局部过热。同时，散磁通还会引起周围电路的电磁干扰和电路损耗。为了减小边缘磁通的影响，现有技术的解决方案是：扩大箔形导体绕组与气隙之间的距离，但是这样也会导致电感器的体积增大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于MRI梯度功率放大器的高频大功率电感器，通过非晶铁芯将大气隙变成若干个小气隙，能显著减少高频磁芯线圈的散磁通，从而减小铜箔线圈导体的涡流损耗、周围电路电磁干扰和电路损耗，且不增大电感器的体积。

本发明是这样实现的：

一种用于MRI梯度功率放大器的高频大功率电感器，包括功率铁氧体磁芯、箔形导体绕组和非晶铁芯；若干块非晶铁芯同轴且等间隔排列，形成非晶铁芯组件，相邻两块非晶铁芯之间相互绝缘且留有铁芯气隙；非晶铁芯组件设置在功率铁氧体磁芯的气隙内，箔形导体绕组绕置在功率铁氧体磁芯上并环绕在非晶铁芯组件的外部。

所述的功率铁氧体磁芯位于气隙处的第一横截面的面积大于非晶铁芯的第二横截面的面积。

所述的第一横截面的面积S1至少为第二横截面的面积S2的4倍，即S1≥4*S2。

所述的非晶铁芯投影在第一横截面上的图形是与第一横截面同心设置的矩形结构，且该图形的四个边缘分别与第一横截面的四个边缘平行设置。

所述的铁芯气隙的长度小于3mm，即d＜3mm。

所述的非晶铁芯组件的长度方向垂直于主磁路磁通量横截面。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、本发明通过等间隔串联设置的若干块块状非晶铁芯，将功率铁氧体磁芯的大气隙分隔成若干个小气隙，通过减小气隙的尺寸，可有效减小高频、大功率电感的边缘磁通的影响。

2、本发明采用的非晶铁芯的横截面小于功率铁氧体磁芯的横截面，在不增加电感器体积的情况下，能保持箔形导体绕组与气隙之间具有足够的距离，从而大大减弱气隙附近的边缘磁通效应。

附图说明