专利名称：抗饱和磁环的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种抗饱和磁环，详细地说，是一种应用于直流网侧滤波装置的磁芯。
背景技术：
应用于变频调速驱动器前端的滤波电感，由于网侧电流中直流分量比交流分量要大得多，为了使磁芯不致饱和，单独实用某种材质的磁芯要增大磁芯的截面积，导致滤波装置的体积庞大，磁芯利用率低。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种磁环抗直流偏置能力强、有效减小磁环的截面积和减小电流滤波装置体积、提高磁芯利用率的抗饱和磁环。本发明的技术方案是一种抗饱和磁环，它包括弧形的磁芯段、永磁体及磁隙；所 述的磁芯段至少有2个；每一个磁芯段的端部与相邻的磁芯段的端部之间至少有一个永磁体；所述的磁隙为磁芯段端面与永磁体侧面之间磁隙，和/或与相邻的另一个磁芯段之间构成的两磁芯段端面之间磁隙；磁芯段、永磁体及磁隙组成封闭的圆形的磁环，或橢圆形的磁环；每个永磁体在磁环中的磁势方向一致，即同为顺时针，或同为逆时针。进一步的技术方案是
所述的抗饱和磁环，其磁芯段与永磁体固定连接成一整体；所述固定连接为粘结，或支架连接，或绑带固定连接。所述的抗饱和磁环，其磁芯段的端部为平面，或为“凹”字形槽口，或为“凸”字形突台，或为“L”型切角。所述的抗饱和磁环，其磁芯段有2个，分别为A型第一磁芯段和A型第二磁芯段，2个磁芯段的端部均为平面；相邻的磁芯段的端部之间有一个长条形的永磁体，分别为A型第一永磁体和A型第二永磁体；磁隙为磁芯段端面与永磁体侧面之间磁隙，共有4段。所述的抗饱和磁环，其磁芯段有2个，分别为Aa型第一磁芯段和Aa型第二磁芯段，2个磁芯段的端部均为平面；磁芯段的相邻端部之间的永磁体为块形，有2组，分别为Aa型第一组永磁体和Aa型第二组永磁体；每组有若干个块形永磁体，每个块形永磁体之间有间距；所述的磁隙有2种，一种为磁芯段端面与永磁体侧面之间的磁隙，还有一种是块形永磁体之间的间距构成的两磁芯段端面之间磁隙。所述的抗饱和磁环，其磁芯段有4个，分别为B型第一磁芯段、B型第二磁芯段、B型第三磁芯段和B型第四磁芯段；4个磁芯段的端部均为“凹”字形槽口 ；4个磁芯段的端部之间的永磁体均为长条形，分别为B型第一永磁体、B型第二永磁体、B型第三永磁体和B型第四永磁体；该4个永磁体分别嵌入相邻的两磁芯段端部凹槽构成的长方形空腔中；所述的磁隙有两种一种为磁芯段端面与永磁体侧面之间磁隙，共有8段，还有一种为两磁芯段端面之间磁隙，共有8段。所述的抗饱和磁环，其磁芯段有2个，分别为C型第一磁芯段、C型第二磁芯段；2个磁芯段的端部均为“凸”字形突台；磁芯段的端部之间的永磁体为长条形，分别为C型第一永磁体、C型第二永磁体、C型第三永磁体和C型第四永磁体，该4个永磁体分别嵌入相邻的两磁芯段端部凸台两侧构成的长方形槽中；磁隙为两磁芯段端面之间磁隙，共有2段。所述的抗饱和磁环，其磁芯段有2个，分别为D型第一磁芯段和D型第二磁芯段，两个磁芯段的端部为平面；磁芯段的端部之间各均匀分布并有相同间隔和相同个数的块状永磁体，共有两组，分别为D型第一组永磁体和D型第二组永磁体；磁芯段与相邻的永磁体之间有导磁板，共4块磁隙为两磁芯段端面之间磁隙，共有4段。所述的抗饱和磁环，其磁芯段I有4个，分别为E型第一磁芯段、E型第二磁芯段、E型第三磁芯段和E型第四磁芯段；4个磁芯段的端部均为具有切角的“L”形，其中E型第一磁芯段与E型第二磁芯段所在的磁环为外圈磁环，E型第三磁芯段与E型第四磁芯段所在的磁环为内圈磁环，内圈磁环套在外圈磁环的内圈中；E型第一磁芯段与E型第二磁芯段端部靠内侧切角与E型第三磁芯段与E型第四磁芯段端部外切角构成方形空腔，该方形空腔有两个，分列嵌入一个永磁体，为E型第一永磁体和E型第二永磁体；E型第一磁芯段端面与E型第二磁芯段端面之间具有磁隙，该磁隙为两磁芯段端面之间磁隙；E型第三磁芯段 与第四磁芯段端部之间的磁隙为两磁芯段端面之间磁隙；
还有E型第一磁芯段的内侧面及E型第二磁芯段的内侧面与E型第三磁芯段的外侧面及E型第四磁芯段的外侧面有磁隙，该磁隙为两磁芯段侧面之间磁隙。所述的抗饱和磁环，其磁芯段I材料选自铁氧体、或金属磁粉心、或微晶合金、或超微晶合金。本发明的原理和显著效果是在具有分布气隙的磁环结构中埋入一定数量永磁体，磁环未绕制线圈时，磁环基本处于饱和状态，当绕制线圈产生的直流磁势与永磁体磁势大小相当，方向相反时，磁环中的磁通由小分量的交流磁势所贡献，由于永磁体的磁势与线圈中产生的直流磁势大小相当，方向相反，将磁芯中的直流磁势分量削减，这样达到相同滤波效果的电感，磁芯的截面积就可以大幅减小，有效的减小装置体积，磁芯得到有效利用。磁环的饱和度低，可以有效减小磁环的截面积，提高了磁环的抗直流偏置能力。
下面结合附图和具体实施方式
进一步说明本发明，附图内容如下
图I所示为本发明的抗饱和磁环A型结构示意图，其中，磁芯段和永磁体各有2个。图2所示为本发明的抗饱和磁环Aa型结构示意图，其中，磁芯段有2个，永磁体有两组共有6个永磁体块。图3所示为本发明的抗饱和磁环B型结构示意图，其中，磁芯段和永磁体各有4个。图4所示为本发明的抗饱和磁环C型结构示意图，其中、磁芯段有2个，永磁体有4个。图5所示为本发明的抗饱和磁环D型结构示意图，其中，磁芯段有2个，永磁体有两组共有6个永磁体块，还有4个导磁板。图6所示为本发明的抗饱和磁环E型结构示意图，其中，磁芯段有两个大的，两个小的共4个，大的磁环套在小的磁环外环之外，并有间隙，构成双磁环；永磁体有2个，夹在大、小两磁环之间。
图中各附图标记名称为
I 一磁芯段；2 —永磁体；3 —磁隙；3. I 一磁芯段端面与永磁体侧面之间磁隙；3. 2 一两磁芯段端面之间磁隙；3. 3 一两磁芯段侧面之间磁隙；
Al. I — A型第一磁芯段；A1. 2 — A型第二磁芯段；A2. I — A型第一永磁体；A2. 2 — A型第二永磁体；
Aal. I-Aa型第一磁芯段;Aal. 2 — Aa型第二磁芯段；Aa2. I — Aa型第一组永磁体；Aa2. 2 - Aa型第二组永磁体；
BI. I - B型第一磁芯段；B1. 2 -B型第二磁芯段；B1. 3 — B型第三磁芯段；B1. 4 — B型第四磁芯段；B2. I - B型第一永磁体；B2. 2 - B型第二永磁体；B2. 3 一 B型第三永磁体；B2. 4— B型第四永磁体；Cl. I - C型第一磁芯段；C1. 2 - C型第二磁芯段；C2. I - C型第一永磁体；C2. 2 — C型第二永磁体；C2. 3 - C型第三永磁体；C2. 4 — C型第四永磁体；
Dl. I - D型第一磁芯段；D1. 2 -D型第二磁芯段；D2. I 一 D型第一组永磁体；D2. 2 一D型第二组永磁体；D3 —导磁板；
El. I - E型第一磁芯段；E1. 2 - E型第二磁芯段；E1. 3 — E型第三磁芯段；E1. 4 — E型第四磁芯段；E2. I - E型第一永磁体；E2. 2 - E型第二永磁体。
具体实施例方式结合附图和实施例对本发明作进一步地说明如下
实施例I :本实施例为本发明的一个基本的实施例。如图所示，一种抗饱和磁环，它包括弧形的磁芯段I、永磁体2及磁隙3 ;所述的磁芯段I至少有2个；每一个磁芯段的端部与相邻的磁芯段的端部之间至少有一个永磁体2 ;所述的磁隙3为磁芯段端面与永磁体侧面之间磁隙3. 1，和/或与相邻的另一个磁芯段之间构成的两磁芯段端面之间磁隙3. 2 ;磁芯段I、永磁体2及磁隙3组成封闭的圆形的磁环，或橢圆形的磁环；每个永磁体2在磁环中的磁势方向一致，即同为顺时针，或同为逆时针，使各永磁体在磁环环路内产生方向一致的磁通，线圈直流电流分量的磁势方向与永磁体磁势相反，使直流网侧滤波时，能有效抵消线圈中的直流磁势。实施例2 :是在实施例I基础上进一步的实施例。所述的磁芯段I与永磁体2固定连接成一整体；所述固定连接为粘结，或支架连接，或绑带固定连接。所述的磁芯段I与永磁体2连接所构成的整体磁环在绕线前其磁环磁路为饱和状态，对铁硅材料磁环来说，饱和度为小于I. 6T，饱和度依实际使用磁性材料而有所不同。所述的磁芯段I的端部为平面，或为“凹”字形槽口，或为“凸”字形突台，或为“L”型切角。所述的磁芯段I材料选自铁氧体、或金属磁粉心、或微晶合金、或超微晶合金。实施例3 :如图I所示，是一个优选的实施例。与实施例I不同的是所述的磁芯段I有2个，分别为A型第一磁芯段Al. I和A型第二磁芯段Al. 2，2个磁芯段的端部均为平面；相邻的磁芯段的端部之间有一个长条形的永磁体2，分别为A型第一永磁体A2. I和A型第二永磁体A2. 2 ;磁隙3为磁芯段端面与永磁体侧面之间磁隙3. 1，共有4段。实施例4 :如图2所示，是又一个优选的实施例。与实施例I不同的是所述的磁芯段I有2个，分别为Aa型第一磁芯段Aal. I和Aa型第二磁芯段Aal. 2，2个磁芯段的端部均为平面；磁芯段的相邻端部之间的永磁体2为块形，有2组，分别为Aa型第一组永磁体Aa2. I和Aa型第二组永磁体Aa2. 2 ;每组有若干个块形永磁体2，每个块形永磁体2之间有间距，如图2所示，是每组有3个块形永磁体2的实施例；所述的磁隙3有2种，一种为磁芯段端面与永磁体侧面之间的磁隙3. 1，还有一种是块形永磁体2之间的间距构成的两磁芯段端面之间磁隙3. 2。块形永磁体2可配置奇数个或偶数个，形成多段气隙，其要求是多段磁芯段要可靠连接，同时保证足够的气隙长度。多段磁芯段的对接处的气隙长度要适当，以便减小磁芯的边缘漏磁效应。实施例5 :如图3所示，是又一个优选的实施例。与实施例I不同的是所述的磁芯段I有4个，分别为B型第一磁芯段BI. 1、B型第二磁芯段BI. 2、B型第三磁芯段BI. 3和B型第四磁芯段BI. 4 ；4个磁芯段的端部均为“凹”字形槽口 ；4个磁芯段的端部之间的永磁体2均为长条形，分别为B型第一永磁体B2. UB型第二永磁体B2. 2、B型第三永磁体B2. 3和B型第四永磁体B2. 4 ;该4个永磁体2分别嵌入相邻的两磁芯段端部凹槽构成的长方形 空腔中；所述的磁隙3有两种一种为磁芯段端面与永磁体侧面之间磁隙3. 1，共有8段，还有一种为两磁芯段端面之间磁隙3. 2，共有8段。本实施例的永磁体位于整个磁环的内部，增强了永磁体抗机械冲击的能力。例如方形凹槽，其目的在于使形成的气隙能获得指定的电感特性。实施例6 :如图4所示，是又一个优选的实施例。与实施例I不同的是所述的磁芯段I有2个，分别为C型第一磁芯段Cl. I、C型第二磁芯段Cl. 2 ;2个磁芯段的端部均为“凸”字形突台；磁芯段的端部之间的永磁体2为长条形，分别为C型第一永磁体C2. UC型第二永磁体C2. 2、C型第三永磁体C2. 3和C型第四永磁体C2. 4,该4个永磁体2分别嵌入相邻的两磁芯段端部凸台两侧构成的长方形槽中；磁隙3为两磁芯段端面之间磁隙3. 2，共有2段。实施例7 :如图5所示，是又一个优选的实施例。与实施例I不同的是所述的抗饱和磁环，其磁芯段I有2个，分别为D型第一磁芯段Dl. I和D型第二磁芯段Dl. 2，两个磁芯段的端部为平面；磁芯段的端部之间各均匀分布并有相同间隔和相同个数的块状永磁体2，共有两组，分别为D型第一组永磁体D2. I和D型第二组永磁体D2. 2 ;磁芯段I与相邻的永磁体2之间有导磁板D3，共4块磁隙3为两磁芯段端面之间磁隙3. 2，共有4段。本实施例在两段磁芯段的开口接触处各增加两个平行的导磁板D3，该导磁板D3之间放置的永磁体块的个数可以根据需要调节，于是永磁体块间即形成一定数量气隙，从而实现磁环抗饱和偏置能力的逐级调节。实施例8 :如图6所示，是又一个优选的实施例。与实施例I不同的是所述的磁芯段I有4个，分别为E型第一磁芯段El. UE型第二磁芯段El. 2、E型第三磁芯段El. 3和E型第四磁芯段El. 4 ；4个磁芯段的端部均为具有切角的“L”形，其中E型第一磁芯段El. I与E型第二磁芯段El. 2所在的磁环为外圈磁环，E型第三磁芯段El. 3与E型第四磁芯段El. 4所在的磁环为内圈磁环，内圈磁环套在外圈磁环的内圈中；E型第一磁芯段El. I与E型第二磁芯段El. 2端部靠内侧切角与E型第三磁芯段El. 3与E型第四磁芯段El. 4端部外切角构成方形空腔，该方形空腔有两个，分列嵌入一个永磁体2,为E型第一永磁体E2. I和E型第二永磁体E2. 2 ；E型第一磁芯段El. I端面与E型第二磁芯段El. 2端面之间具有磁隙3，该磁隙3为两磁芯段端面之间磁隙3. 2 ；E型第三磁芯段El. 3与第四磁芯段El. 4端部之间的磁隙3为两磁芯段端面之间磁隙3. 2 ；
还有E型第一磁芯段El. I的内侧面及E型第二磁芯段El. 2的内侧面与E型第三磁芯段El. 3的外侧面及E型第四磁芯段El. 4的外侧面有磁隙3，该磁隙3为两磁芯段侧面之间磁隙3. 3。本实施例优点在于在有限的空间内，通过形成双环结构来增加磁路的长度，特别适宜用于大电流偏置场合。本发明权利要求保护范围不限于上述实施例。·
权利要求
1.一种抗饱和磁环，其特征在于，它包括弧形的磁芯段(I)、永磁体(2)及磁隙(3);所述的磁芯段(I)至少有2个；每一个磁芯段的端部与相邻的磁芯段的端部之间至少有一个永磁体(2);所述的磁隙(3)为磁芯段端面与永磁体侧面之间磁隙(3. 1)，和/或与相邻的另一个磁芯段之间构成的两磁芯段端面之间磁隙(3. 2);磁芯段(I)、永磁体(2)及磁隙(3)组成封闭的圆形的磁环，或橢圆形的磁环；每个永磁体(2 )在磁环中的磁势方向一致，即同为顺时针，或同为逆时针。
2.根据权利要求I所述的抗饱和磁环，其特征在于磁芯段(I)与永磁体(2)固定连接成一整体；所述固定连接为粘结，或支架连接，或绑带固定连接。
3.根据权利要求I所述的抗饱和磁环，其特征在于磁芯段(I)的端部为平面，或为“凹”字形槽口，或为“凸”字形突台，或为“L”型切角。
4.根据权利要求I所述的抗饱和磁环，其特征在于磁芯段(I)有2个，分别为A型第一磁芯段(Al. I)和A型第二磁芯段(A1.2)，2个磁芯段的端部均为平面；相邻的磁芯段的端部之间有一个长条形的永磁体(2)，分别为A型第一永磁体(A2. I)和A型第二永磁体(A2. 2);磁隙(3)为磁芯段端面与永磁体侧面之间磁隙(3. 1)，共有4段。
5.根据权利要求I所述的抗饱和磁环，其特征在于磁芯段(I)有2个，分别为Aa型第一磁芯段(Aal. I)和Aa型第二磁芯段(Aal. 2)，2个磁芯段的端部均为平面；磁芯段的相邻端部之间的永磁体(2)为块形，有2组，分别为Aa型第一组永磁体(Aa2. I)和Aa型第二组永磁体(Aa2. 2);每组有若干个块形永磁体(2)，每个块形永磁体(2)之间有间距；所述的磁隙(3)有2种，一种为磁芯段端面与永磁体侧面之间的磁隙(3. 1)，还有一种是块形永磁体(2)之间的间距构成的两磁芯段端面之间磁隙(3. 2)。
6.根据权利要求I所述的抗饱和磁环，其特征在于磁芯段(I)有4个，分别为B型第一磁芯段(BI. I),B型第二磁芯段(BI. 2)、B型第三磁芯段(BI. 3)和B型第四磁芯段(BI. 4)；4个磁芯段的端部均为“凹”字形槽口 ；4个磁芯段的端部之间的永磁体(2)均为长条形，分别为B型第一永磁体(B2. I)、B型第二永磁体(B2. 2)、B型第三永磁体(B2. 3)和B型第四永磁体(B2. 4);该4个永磁体(2)分别嵌入相邻的两磁芯段端部凹槽构成的长方形空腔中；所述的磁隙(3)有两种一种为磁芯段端面与永磁体侧面之间磁隙(3. 1)，共有8段，还有一种为两磁芯段端面之间磁隙(3. 2)，共有8段。
7.根据权利要求I所述的抗饱和磁环，其特征在于磁芯段(I)有2个，分别为C型第一磁芯段(Cl. 1)、C型第二磁芯段(Cl. 2);2个磁芯段的端部均为“凸”字形突台；磁芯段的端部之间的永磁体(2)为长条形，分别为C型第一永磁体(C2. 1)、C型第二永磁体(C2. 2)、C型第三永磁体(C2. 3 )和C型第四永磁体(C2. 4 )，该4个永磁体(2 )分别嵌入相邻的两磁芯段端部凸台两侧构成的长方形槽中；磁隙(3)为两磁芯段端面之间磁隙(3. 2)，共有2段。
8.根据权利要求I所述的抗饱和磁环，其特征在于磁芯段(I)有2个，分别为D型第一磁芯段(D1. I)和D型第二磁芯段(D1. 2)，两个磁芯段的端部为平面；磁芯段的端部之间各均匀分布并有相同间隔和相同个数的块状永磁体(2)，共有两组，分别为D型第一组永磁体(D2. I)和D型第二组永磁体(D2. 2 );磁芯段(I)与相邻的永磁体(2 )之间有导磁板(D3 )，共4块磁隙(3)为两磁芯段端面之间磁隙(3. 2)，共有4段。
9.根据权利要求I所述的抗饱和磁环，其特征在于磁芯段(I)有4个，分别为E型第一磁芯段(El. 1)、E型第二磁芯段(El. 2)、E型第三磁芯段(El. 3)和E型第四磁芯段(E1. 4)；4个磁芯段的端部均为具有切角的“L”形，其中E型第一磁芯段(E1. I)与E型第二磁芯段(E1. 2)所在的磁环为外圈磁环，E型第三磁芯段(E1. 3)与E型第四磁芯段(E1. 4)所在的磁环为内圈磁环，内圈磁环套在外圈磁环的内圈中；E型第一磁芯段(E1. I)与E型第二磁芯段(E1. 2)端部靠内侧切角与E型第三磁芯段(E1. 3)与E型第四磁芯段(E1. 4)端部外切角构成方形空腔，该方形空腔有两个，分列嵌入一个永磁体(2),为E型第一永磁体(E2. I)和E型第二永磁体(E2. 2)；E型第一磁芯段(El. I)端面与E型第二磁芯段(E1. 2)端面之间具有磁隙(3)，该磁隙(3)为两磁芯段端面之间磁隙(3. 2) ;E型第三磁芯段(E1.3)与第四磁芯段(E1. 4)端部之间的磁隙(3)为两磁芯段端面之间磁隙(3. 2)； 还有E型第一磁芯段(E1. I)的内侧面及E型第二磁芯段(E1. 2)的内侧面与E型第三磁芯段(E1.3)的外侧面及E型第四磁芯段(E1. 4)的外侧面有磁隙(3)，该磁隙(3)为两磁芯段侧面之间磁隙(3. 3)。
10.根据权利要求I所述的抗饱和磁环，其特征在于磁芯段(I)材料选自铁氧体、或金 属磁粉心、或微晶合金、或超微晶合金。
全文摘要
本发明涉及一种抗饱和磁环，详细地说，是一种应用于直流网侧滤波装置的磁芯，它包括弧形的磁芯段、永磁体及磁隙；所述的磁芯段至少有2个；每一个磁芯段的端部与相邻的磁芯段的端部之间至少有一个永磁体；所述的磁隙为磁芯段端面与永磁体侧面之间磁隙，和/或与相邻的另一个磁芯段之间构成的两磁芯段端面之间磁隙；磁芯段、永磁体及磁隙组成封闭的圆形的磁环，或橢圆形的磁环；每个永磁体在磁环中的磁势方向一致，即同为顺时针，或同为逆时针。本发明的优点是能有效减小滤波装置体积、磁芯得到有效利用、磁环的饱和度低、可以有效减小磁环的截面积，提高了磁环的抗直流偏置能力。
文档编号H01F27/24GK102945733SQ20121049047
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日
发明者赵红林, 张新民, 高跃 申请人:中国船舶重工集团公司第七一二研究所