一种多相耦合电感

本发明涉及磁元件领域，尤其涉及一种多相耦合电感。

背景技术：

1、现代信息社会对算力的需求迅速增加，数据中心各机柜机架上低压大电流的点负载设备运行电流已可达上千安培。低压点负载变换器中，常规的分立电感器受工作磁密限制，体积较大，其体积占据了整个系统的70％以上，制约了系统功率密度的提升；多相耦合电感通过错相工作提高了电感等效工作频率，减小了输出纹波，同时能够提高瞬态输出响应，更适合于该场景的应用。

2、但是，常见的耦合电感存在以下问题或限制：与分立电感器一样，要求功率流在水平方向进行传输，受到线路板走线阻抗、布线空间等诸多限制，两侧与中间的电感耦合差异大；仍需要考虑磁密饱和效应，而增大气隙将相应地减小感值。

3、另一方面，普通的垂直供电结构对磁芯结构要求高，较为复杂，制造装配难度大容易出现相间不均衡的情况。

技术实现思路

1、为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

2、一种多相耦合电感，包括磁性组件、主电流绕组、地回路绕组；

3、所述两个磁性组件上下对正设置；所述磁性组件包括作为一个主体的磁柱体；所述磁柱体上开设有槽道，所述槽道磁柱体分隔出n个均匀周部的磁板；所述主电流绕组数量也为n，主电流绕组包括第一路径以及设置在第一路径两端的两条第二路径；所述第一路径横向设置在横向设置在磁柱体开设的槽道上，实现竖直方向上的功率传输；所述第二路径竖直设置在磁柱体开设的槽道上并在磁柱体中产生竖直方向上的磁通；第二路径还设置有用于连接外部电路的焊接面端子；

4、所述地回路绕组数量与磁柱体数量相同，设置在磁性组件外围区域为电流提供返回路径。

5、作为本发明的优选，所述多相耦合电感磁板内部工作磁通密度为水平方向，磁住体内部工作磁通密度为竖直方向，相互之间可以构建磁通抵消回路。

6、作为本发明的优选，所述多相耦合电感磁板槽道深度小于等于磁板中心到齿口边缘的长度的一半，以保证各相电感之间有足够的耦合强度。

7、作为本发明的优选，主电流绕组厚度取值根据选定工作频率的趋肤深度的两倍进行确定。

8、作为本发明的优选，提供给地回路绕组使用的主磁性组件外围区域大于等于地回路绕组截面积。

9、作为本发明的优选，所述多相耦合电感的材料为高频软磁材料。

10、作为本发明的优选，所述主电流绕组、地回路铜绕组的材料均为铜。

11、作为本发明的优选，所述多相耦合电感中各磁柱体之间设置有气隙，控制磁通密度不发生饱和。

12、本发明还提供了一种上述的多相耦合电感在激励电路中的应用。

13、本发明的有益效果如下：

14、1.相对于传统的平面立体结构，垂直电感将功率流拓展至三维空间，有益于创建紧凑、高效和大电流输出电源电路。

15、2.多相耦合使得直流磁通相互抵消，工作占空比和相数匹配使得交流磁通抵消，进而可以避免大电流应用下带来的大工作磁通密度饱和问题，减小磁件体积和损耗。

16、3.磁通抵消技术可以最小化气隙结构，可以使用一体化成型技术进行电感制造，提高电感一致性。

技术特征：

1.一种多相耦合电感，包括两个磁性组件(11)、主电流绕组(12)、地回路绕组(13)；

2.根据权利要求1所述的多相耦合电感，其特征在于，所述多相耦合电感磁板内部工作磁通密度为水平方向，磁住体(113)内部工作磁通密度为竖直方向，相互之间构建磁通抵消回路。

3.根据权利要求1所述的多相耦合电感，其特征在于，所述多相耦合电感磁板槽道深度小于等于磁板中心到齿口边缘的长度的一半，以保证各相电感之间有足够的耦合强度。

4.根据权利要求1所述的多相耦合电感，其特征在于，主电流绕组厚度取值根据选定工作频率的趋肤深度两倍进行确定。

5.根据权利要求1所述的多相耦合电感，其特征在于，提供给地回路绕组使用的主磁性组件外围区域大于等于地回路绕组截面积。

6.根据权利要求1所述的多相耦合电感，其特征在于，所述多相耦合电感的材料为高频软磁材料。

7.根据权利要求1所述的多相耦合电感，其特征在于，所述主电流绕组、地回路铜绕组的材料均为铜。

8.根据权利要求1所述的多相耦合电感，其特征在于，其特征在于，所述多相耦合电感中各磁柱体之间设置有气隙，控制磁通密度不发生饱和。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的多相耦合电感在激励电路中的应用。

技术总结
本发明公开了一种多相耦合电感，包括磁性组件、主电流绕组和地回路绕组。多相耦合的设计使得直流磁通相互抵消，工作占空比和相数匹配使得交流磁通抵消，进而可以避免大电流应用下带来的大工作磁通密度饱和问题，减小磁件体积和电流损耗；相对于传统的平面立体结构，垂直电感将功率流拓展至三维空间，有益于创建紧凑、高效和大电流输出电源电路。

技术研发人员：李武华,杜禹侃,任晟道,李楚衫,屈万园
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15