一种可调电感器、电源系统及无人机的制作方法

本公开实施例涉及电感器技术领域，尤其涉及一种可调电感器、电源系统及无人机。

背景技术：

电感器作为无人机电源分系统中的重要组成部分，是将电能转化为磁能而存储起来的元件，在工作时会产生磁场。相关技术中，无人机中通常采用多组固定电感器模式，而固定的电感参数无法消除系统单元滋生的较大的纹波电压，使得无人机电源分系统内信号容易受杂波干扰而发生信号紊乱和失真，特别是当无人机在高寒和高温地区飞行时，受环境和温度的影响，极易出现接收信号异常而无法正常工作的现象，此外，系统内较强的纹波电压会产生浪涌电压或电流，严重时还可导致设备损坏。

因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。

需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本公开的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

技术实现要素：

本公开实施例的目的在于提供一种可调电感器、电源系统及无人机，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种可调电感器，包括：

第一磁环，所述第一磁环的外表面设有沿周向延伸的第一环状凹槽，所述第一环状凹槽中缠绕第一线圈；

第二磁环，同轴设置于所述第一磁环的外部，并可绕所述第一磁环转动，所述第二磁环的内表面设有沿周向延伸的第二环状凹槽，所述第二环状凹槽中缠绕第二线圈；

其中，所述第一线圈和所述第二线圈的绕线方向相反。

本公开的一实施例中，所述第一磁环和所述第二磁环之间的间隙为0.3-0.5mm。

本公开的一实施例中，所述第一线圈的绕线方向为顺时针方向，所述第二线圈的绕线方向为逆时针方向。

本公开的一实施例中，所述第一线圈为tx线圈。

本公开的一实施例中，所述第二线圈为rx线圈。

本公开的一实施例中，所述第一环状凹槽的其中一个侧壁边沿上设有一缺口，用于容纳所述第一线圈的线头。

本公开的一实施例中，所述第二环状凹槽的其中一个侧壁边沿上设有一缺口，用于容纳所述第二线圈的线头。

本公开的一实施例中，所述第一磁环和所述第二磁环的材料为镍锌铁氧体磁性材料。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种电源系统，包括上述任一项实施例所述的可调电感器。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种无人机，包括上述实施例所述的电源系统。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本公开的实施例中，第二磁环同轴设置于第一磁环的外部，并可绕第一磁环转动，使得第一线圈和第二线圈都位于第二磁环的内部。使用时，将第一磁环固定在装置上作为定子，第二磁环则可依据系统设定的工作频率和电压同步旋转工作即为转子。一方面，内外配合的旋动设计达到了磁屏蔽效果，在一定程度上，减轻第一线圈和第二线圈工作时受外界电磁干扰的影响；另一方面，动、静两级线圈配对使用设计，伴随电源系统单元工作频率和电压的变化同步调整抑制纹波电压的输出参数，进而获得与系统匹配一致的电感参数，有效抑制系统单元(dc/dc转换)滋生的干扰较大的纹波电压，确保输出信号的稳定性和一致性，使系统单元在多变的环境下获得稳定的电压和电流，满足任意状态下电源输出信号的精准度要求，增加信号接收的灵敏度和精准度。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本公开示例性实施例中可调电感器的结构示意图；

图2示出本公开示例性实施例中未绕线的第一磁环结构示意图；

图3示出本公开示例性实施例中未绕线的第二磁环结构示意图；

图4示出本公开示例性实施例中绕线的第一磁环结构示意图；

图5示出本公开示例性实施例中绕线的第二磁环结构示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

此外，附图仅为本公开实施例的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。

本示例实施方式中首先提供了一种可调电感器。参考图1至图5中所示，该可调电感器可以包括第一磁环100以及第二磁环200。第一磁环100的外表面设有沿周向延伸的第一环状凹槽110，第一环状凹槽110中缠绕第一线圈111。第二磁环200同轴设置于第一磁环100的外部，并可绕第一磁环100转动，第二磁环200的内表面设有沿周向延伸的第二环状凹槽210，该第二环状凹槽210中缠绕第二线圈211。其中，第一线圈111和第二线圈211的绕线方向相反。

通过上述可调电感器，第二磁环200同轴设置于第一磁环100的外部，并可绕第一磁环100转动，使得第一线圈111和第二线圈211都位于第二磁环200的内部。使用时，将第一磁环100固定在装置上作为定子，第二磁环200则可依据系统设定的工作频率和电压同步旋转工作即为转子。一方面，内外配合的旋动设计达到了磁屏蔽效果，在一定程度上，减轻第一线圈111和第二线圈211工作时受外界电磁干扰的影响，另一方面，动、静两级线圈配对使用设计，伴随电源系统单元工作频率和电压的变化同步调整抑制纹波电压的输出参数，进而获得与系统匹配一致的电感参数，有效抑制系统单元(dc/dc转换)滋生的干扰较大的纹波电压，确保输出信号的稳定性和一致性，使系统单元在多变的环境下获得稳定的电压和电流，满足任意状态下电源输出信号的精准度要求，增加信号接收的灵敏度和精准度。

下面，将参考图1至图5对本示例实施方式中的上述可调电感器的各个部分进行更详细的说明。

在一个实施例中，第一磁环100和第二磁环200的材料均为镍锌铁氧体磁性材料。具体的，可选用宽温、宽频的镍锌铁氧体磁性材料制作第一磁环100和第二磁环200，使两个磁环的适用频率范围为5khz～20mhz，适用温度范围为-55℃～155℃，以使该可调电感器在宽频和宽温条件下工作参数更加稳定。加工时，为了使第一磁环100和第二磁环200的旋动配合更好，可采用内外圆磨削、端面平面磨削以及内外槽t型磨头的加工方式。此外，在实际的应用中，第一磁环100和第二磁环200的频率应相互匹配，即高频的第一磁环100相应配对高频的第二磁环200，而低频的第一磁环100相应配对低频的第二磁环200。

在一个实施例中，第一磁环100和第二磁环200之间的间隙为0.3-0.5mm，以使该可调电感器的磁屏蔽效果得到保证。此外，由于该可调电感器采用的是两极磁环的设计，在结构上要保证第一磁环100和第二磁环200间空气间隙内磁通分布的规律性，以便使激磁电压加到第一磁环100上时，通过电磁耦合，第二磁环200产生感应电势，并根据电压和频率变化产生适宜的电感参数。因此，该间隙范围既不能太小也不能太大。

在一个实施例中，第一线圈111的绕线方向为顺时针方向，第二线圈211的绕线方向为逆时针方向。具体的，该第一线圈为tx线圈，而第二线圈为rx线圈。其中，tx线圈为发射线圈，而rx线圈为接收线圈。当然，本公开对rx线圈和tx线圈的具体匝数以及线圈的直径并不做限制，可根据实际需求的频率及应用环境进行设定。

在一个实施例中，第一环状凹槽110的其中一个侧壁边沿上设有一缺口112，用于容纳第一线圈111的线头。如此，使得第一线圈111的线头不会影响第二磁环200绕着第一磁环100进行转动。

可选的，在一些实施例中，第二环状凹槽210的其中一个侧壁边沿上设有一缺口212，用于容纳第二线圈211的线头。同理，该缺口212也是为了避免第二线圈211的线头影响第二磁环200的转动。

分别选取两种尺寸一致，但参数不同的可调电感器进行温度试验的测试，具体的基本参数如下表所示：

温升试验：分别选取多个两种类型的可调电感器，在初级施加脉冲幅值为6.3v，脉冲宽度为0.5μs，脉冲重复频率为10khz，次级加100ω的负载后，测试温升。经测试，序号1的可调电感器的平均温升为19.8k，序号2的可调电感器的平均温升为20.1k，均小于40k，温升试验合格。

低温试验：分别选取多个两种类型的可调电感器，在温度为-55℃的条件下，保持24h，两个类型的可调电感器产品外观均无开裂，电气参数稳定稳(变化不超过5％)符合要求。

高温试验：分别选取多个两种类型的可调电感器，在温度为+155℃的条件下，保持96h，两个类型的可调电感器产品外观均无开裂，电气参数稳定稳(变化不超过5％)符合要求。

高低温冲击试验：分别选取多个两种类型的可调电感器，对产品进行-55℃/30min，高温155℃/30min，中间转换时间小于等于5min的5次温度冲击试验，两个类型的可调电感器产品外观无裂纹，产品电气性能(变化不超过5％)符合要求。

本示例实施方式中还提供了一种电源系统，该电源系统包括上述任一项实施例中的可调电感器，该电源系统在多变的环境下可获得稳定的电压和电流，满足任意状态下电源输出信号的精准度要求，增加了信号接收的灵敏度和精准度。

本示例实施方式中还提供了一种无人机，该无人机包括上述实施例中的电源系统。该无人机受非常态环境影响较小，特别是在高寒(-55℃)和高温(155℃)地区能够保持正常工作。

需要理解的是，上述描述中的术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本公开实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

在本公开实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。