[发明专利]电磁感应装置

说明书

本发明涉及一种电磁感应装置，设置有配备有散热装置的可变气隙。特别地，根据本发明的装置包括芯，可变气隙容纳在该芯中。所述气隙还包括第一铁磁板，旨在引导磁通量，该磁通量可以源自芯并且可以共同具有小于芯的饱和磁场的饱和磁场。根据本发明的可变气隙还包括形成散热装置并从第一板的侧向表面延伸的侧向突起。

技术领域

本发明涉及电子和电气领域。具体而言，本发明涉及一种磁感应器，该磁感应器具有可变感应，并且与现有技术中已知的装置相比，该磁感应器的磁损耗和热损耗降低。

有利的是，根据本发明的磁感应器在AC/DC或DC/DC电力转换器中实现，特别地在双有源桥(“DAB”)转换器中实现。

背景技术

磁感应器是本领域技术人员众所周知的装置，并在许多应用中实现。

通常，磁感应器包括由铁磁材料制成的芯，以及围绕芯的一段形成的绕组。芯也可以包括气隙。这个装置的特征在于称为磁化感应L的特征量，它取决于铁磁材料、芯的几何形状(及其气隙)以及绕组，特别是形成这个绕组的匝数。

一些应用，特别是电子转换器，对于标称工作可能需要高磁化感应值L，而对于一些工作点可能需要低磁化感应。

这特别地是所谓的LLC谐振转换器拓扑的情况。

事实上，LLC转换器的变压器的磁化感应在标称工作电压下应该较高，以便限制切换损耗并保证良好的效率，但是应该能够被大大降低，以便在输入电压下降时确保负载中输送的电力的连续性(参见在说明书末尾引用的文献[1]中所述的服务器电力供应系统必须在断电的情况下确保数据备份的情况)。

这个问题可以导致将这种类型的转换器的大小设计为具有低感应值来确保备用功能，从而损害效率。

对于DAB转换器拓扑，与变压器的磁化感应串联的所谓“串联”感应值决定了转换器的工作范围。

传输的电力与串联感应值L以及驱动器设置的输入和输出电压之间的相移成反比。

在某些情况下，串联感应功能可以由不同于变压器的部件实现。然而，在其他情况下，串联感应功能由同一变压器的漏感应来确保。

在这两种情况下，单串联感应值限制了工作范围，并且证明对于驱动DAB转换器来说不太灵活，如说明书结尾引用的文献[2]中所述。为了克服这些问题，可以考虑根据磁通量(并因此根据绕组中流动的电流I)实现具有磁化感应L或可变串联的磁感应器。更具体地，可能需要有一种磁感应器，其在低电流I下具有高磁化L或串联感应，而在高电流I下具有较低的磁化L或串联感应。

然而，磁感应器的尺寸通常被设计成在低于饱和电流I_sat的绕组中流动的电流I的范围内工作，因此，铁磁芯是不饱和的。

在这个领域中，只要电流I低于饱和电流I_sat，磁化感应L就保持与所述电流I无关。然而，一旦电流I超过饱和电流I_sat的值，就发生芯的磁饱和，并导致其磁导率迅速降低，从而磁化感应L迅速降低。

因此，只要在磁感应工作期间需要磁化感应L的可变性，就可以考虑不同的解决方案。通常，这些解决方案建议在铁磁材料完全饱和之前，将磁感应器的工作范围扩展到非线性模式。为此，因此可以考虑更低的磁导率和/或调整气隙的尺寸。

只要实现这两种解决方案中的任一者，在电流I的值高于饱和电流I_sat的情况下，整个芯都会均匀地发生饱和。

尽管如此，这些解决方案并不令人满意。

事实上，当感应器承受高频电流I(典型地高于10kHz)时，整个芯的饱和可能是感应器中以及集成该感应器的整个部件中显著的体积磁损耗的来源。

而且，这些损失会导致芯发热。