一种降低寄生电容的多层电感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种降低寄生电容的多层电感器，属于电气设备及电气工程技术领域。
【背景技术】
[0002]SiC(碳化硅)功率器件与Si器件相比，有着优异的电气特性，在电力电子变换器中得到越来越广泛的应用。SiC器件的显著优势之一在于其开关速度较高，因此，采用SiC功率器件的电力电子变换器可以在更高的开关频率下工作。这就会使得变换器中电抗元件的体积和重量大幅减小，功率密度提高。
[0003]然而，较高的开关速度会产生很大的dv/dt和di/dt。当电感器作为变换器中的储能元件时，在SiC器件开关过程中，高dv/dt会与电感器的寄生电容相互作用，产生一个额外的电流，叠加在功率器件电流中，产生电流尖峰，增大电路损耗。同时，由于自谐振效应，当开关频率接近自谐振频率时，会加剧电感器与其自身寄生电容的振荡，使开关波形畸变，尖峰电流进一步增加，损耗进一步增大，甚至损坏功率器件。因此，在应用SiC器件制作高频电力电子变换器时，需要低寄生电容的电感器。
[0004]目前常用的电感器有:多层电感器(图2)，单层电感器(图1)。
[0005]多层电感器以图2所示的一般的双层电感器为例，其结构一般包括铁芯1、骨架2、内层绕组4和外层绕组5。其中，铁芯一般为铁氧体或硅钢片材料，骨架一般为电木材料，绕组一般为铜导线或铜箔片。一般的多层电感器的特点是绕组层数为两层甚至更多层，相邻层绕组电流方向相反，以抵消电流带来的电磁干扰。层与层紧密贴合，因此层间电容较大，电感器的寄生电容较高，在频率较高时对电路性能有着不利的影响。
[0006]如图1所示的一般的单层电感器，其结构一般包括铁芯1、骨架2和绕组3。其中，铁芯一般为铁氧体或娃钢片材料，骨架一般为电木材料，绕组一般为铜导线或铜箔片。一般的单层电感器的特点是绕组层数为一层，紧密绕在铁芯上。这样的单层电感器，由于只有一层，不存在绕组间的层间电容，因此其寄生电容相对较小。然而，由于单层电感器仅有一层绕组，当变换器中需要较大的感值的电感器时，若采用单个单层电感器，其体积势必较大，而采用多个电感器串联的方式，又增加了变换器的复杂程度和成本。
[0007]因此，应用SiC器件制作高频电力电子变换器时需要寻求一种能够降低寄生电容的多层电感器设计方法，提高电感器的高频性能。
【发明内容】
[0008]针对现有技术的不足，提供了一种降低寄生电容的多层电感器的设计方法，不仅感值较大，体积较小，而且寄生电容小，电感器的高频性能好，解决了一般多层电感器寄生电容大的问题。
[0009]本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案:一种降低寄生电容的多层电感器，包括铁芯、骨架、绕制于骨架上的多层绕组，每层绕组于骨架的四个折角处存在四个转折角，所述多层绕组四个转折角处的每两层绕组之间均设置有一个L形的垫片将绕组层隔开。
[0010]进一步的，所述垫片的材料包括但不限于PVC (聚氯乙烯)或者电木。
[0011]进一步的，所述垫片的长度等于骨架能够绕制绕组导线部分窗口的长度。
[0012]进一步的，所述垫片L形的两侧面的宽度相等，且为绕组导线直径的3?7倍。
[0013]进一步的，所述垫片的厚度为2-4_。能满足较低的寄生电容，体积又不会太大。
[0014]进一步的，所述骨架上设置有过线槽，所述垫片内外两侧面与绕组导线的接触线处开设有凹槽。方便导线绕制。
[0015]本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果:
[0016](I)电感器绕组层间采用垫片隔开，可有效增加绕组间距，减小层间电容。
[0017](2)仅在转折角处采用垫片，其余部分为空气绝缘，最大程度降低绝缘材料的介电常数，减小层间电容；具体的，由于空气的相对介电常数ε方1，其良好的绝缘性有效降低了电容极板间的绝缘介质的介电常数。即使是在垫片处，由于垫片材料采用PVC材质，其相对介电常数％为3，(垫片材料采用电木，其相对介电常数ε 1^为5.5)，也小于一般导线的绝缘表层的相对介电常数，因此有效降低了电感器的寄生电容。
[0018](3)降低寄生电容的方案简单，成本低。
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1是本发明的【背景技术】中单层电感器结构图。
[0021]图2是本发明的【背景技术】中多层电感器结构图(以双层电感器为例)。
[0022]图3是本发明电感器结构示意图。
[0023]图4是本发明铁芯结构示意图。
[0024]图5是本发明骨架结构示意图。
[0025]图6是本发明绕组结构示意图。
[0026]图7是本发明垫片结构示意图。
[0027]图8是本发明电感器组合方式。
[0028]图9是外层绕组和底层绕组局部放大图。
[0029]图10是绕组绕制方式示意图。
[0030]图中标号说明:a为垫片厚度，w为垫片宽度，I为垫片长度。
【具体实施方式】
[0031]下面详细描述本发明的实施方式，下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
[0032]本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。同时在描述本发明实施方式时对各部分器件材料的说明，不应认为限定了本发明中各部分材料的选择，而仅是为了方便阐述本发明的实施方式。
[0033]本领域的技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有本发明所属技术领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0034]为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
[0035]降低寄生电容的多层电感器，包括:铁芯、骨架、绕组及垫片