[发明专利]一种用于电力电子变换器的低交流铜损平面磁件绕组

说明书

本发明公开一种用于电力电子变换器的带低交流铜损平面磁件绕组，包括磁芯和绕组；所述磁芯具有腔体，所述绕组为平面绕组片水平环绕形成，绕组设置在所述腔体内；所述绕组中平面绕组片设置多层，以最靠近零磁动势位置的层作为第1层绕组，随着绕组层远离零磁动势位置，绕组的层编号依次递增，若nm，则第n层绕组的匝数≥第m层绕组的匝数。本发明能够降低绕组间因邻近效应产生的损耗，从而降低磁件的交流铜损。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种用于电力电子变换器的平面磁件的低交流铜损的绕组。

背景技术

磁件是电力电子变换器的重要组成部分，几乎所有电源电路中，都需要用到磁件。平面磁件可以分为平面电感和平面变压器。近年来，随着PCB技术的不断发展和电力电子高频化和小型化趋势的不断深入，平面磁件凭借其成本低、可控、一致性好、体积小、能实现复杂结构等优势，被大量应用在中小功率的电力电子变换器中。

由于PCB绕组内部FR4等绝缘层的存在，平面磁件窗口利用率通常很低，这导致平面磁件的铜损，特别是平面电感的交流铜损，往往很大。一般而言，交流铜损的来源主要包括：集肤效应、邻近效应和边缘效应。目前，针对平面电感边缘效应的铜损的减小方法较多，例如：分布式气隙、准分布式气隙、正交气隙、气隙避让等。上述方法效果都比较好，使得边缘效应的铜损显著降低。然而，针对平面电感的集肤效应和邻近效应，目前并没有特别有效的交流铜损减小方法。虽然利兹线结构、变铜箔厚度、平面铜箔利兹线结构等方法同样能抑制集肤效应和邻近效应，但这些方法只适用于利兹线或铜箔绕组，在平面电感的PCB绕组中有比较大的局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于电力电子变换器的低交流铜损平面磁件绕组，解决平面磁件，特别是平面电感高交流铜损的问题，该方法具有减小交流铜损，减小PCB层数及加工成本，提高功率密度的优势。

为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案。

一种用于电力电子变换器的低交流铜损平面磁件绕组，包括磁芯和绕组；所述磁芯具有腔体，所述绕组为平面绕组片水平环绕形成，绕组设置在所述腔体内；

所述绕组中平面绕组片设置多层，以最靠近零磁动势位置的层作为第1层绕组，随着绕组层远离零磁动势位置，绕组的层编号依次递增，若nm，则第n层绕组的匝数≥第m层绕组的匝数。

作为本发明的进一步改进，所述绕组由直线段和圆弧段组成。

作为本发明的进一步改进，所述绕组中的任意一层，对于绕组沿直线段行进的部分，各匝宽度相同，均为w；

对于绕组沿圆弧行进的部分，各匝宽度不同；在某层中，若总匝数为n，整个绕组的内径为r₀，外径为r_n，则第k匝的内径为r_k-1，外径为r_k，1≤k≤n，且满足r_k＝r₀·(r_n/r₀)^k/n，0≤k≤n。

作为本发明的进一步改进，所述绕组全部设置在所述腔体内，或者所述绕组部分设置在所述腔体内。

作为本发明的进一步改进，所述绕组采用PCB工艺或厚膜工艺等制备而成。

作为本发明的进一步改进，所述磁芯包括上下两部分，上下两部分正反对扣安装在绕组上，绕组端部与绕组端子连接。

作为本发明的进一步改进，所述磁芯的形状为EE、EI、ER、EQ、RM、EL或ELT等。

作为本发明的进一步改进，所述平面绕组片为铜箔，铜箔水平环绕形成层状结构，每层铜箔之间设置玻璃纤维层或陶瓷层，所有铜箔外部再用绿油菲林、玻璃纤维层或陶瓷层制作绝缘层。

作为本发明的进一步改进，所述绕组水平环绕的形状为直线或半圆形弧道连接而成环形。