分数匝线圈绕组的制作方法
【技术领域】
[0001] 本文所述的实施例一般地涉及线圈的回路电压，并且更具体地涉及将单匝和多匝 线圈的回路电压提高至比线圈被耦合到的电源或开关可以产生或适应的电压值更大的每 匝电压值。
【背景技术】
[0002] 大量的应用要求单匝线圈。然而，有时候期望增加由电容器或其它电源提供给单 匝线圈的电压，以增加该单匝线圈的回路电压。增加所提供电压的需要通常是由于电容器 或关联开关的额定电压小于应用所需要的。增加电容器或开关的额定电压常常是成本高昂 的解决方案。
[0003] -个当前解决方案是要使用相反极性的电压向单匝线圈提供比电容器可以产生 或者开关可以适应的电压更大的每匝电压。然而，相反极性技术局限于将单匝线圈的回路 电压仅增加至电容器可产生的电压的两倍。
[0004] 因此，期望提供一种促进将线圈的回路电压增加至存储在电容器或其它电源中的 电压的任何期望倍数的系统和方法。
【发明内容】
[0005] 本文所述的实施例针对使用分数匝绕组来产生存储在线圈被连接到的电容器、电 容器组或其它电源中的电压的期望倍数电压作为围绕线圈的各匝的回路电压。更具体而 言，本文所述的实施例针对用于使用多个线圈段将单匝线圈或多匝线圈的回路电压倍增以 使得回路电压以等于线圈弧段的数目的因数被倍增的系统和方法。
[0006] 用于产生分数匝绕组的系统和方法包括将来自电容器的初始馈电线分离与电容 器中的电压的期望总倍数一样多的次数，并且将馈线施加到线圈的弧段或相应的分数匝。 例如，为了使回路电压加倍，可将电容器馈电线分离成两个馈电线并将它们施加到分开180 度的连接。在馈电线是同轴电缆的情况下，每个同轴馈线的中心导体返回到线圈的弧段或 相邻匝的同轴馈线的屏蔽层。因此，能够以与实际上线圈可被划分的次数相同多的倍数来 增加电压。
[0007] 在任何AC电路系统中可完全利用在本文中提供的针对感应式耦合系统的系统和 方法。
[0008] 在检查后续附图和详细描述时，示例性实施例的其它系统、方法、特征和优点对于 本领域技术人员而言将显而易见或将变得显而易见。
【附图说明】
[0009] 示例性实施例的细节(包括结构和操作）可部分地通过研究附图来收集，在所述附 图中相同的参考标号指代相同部分。附图中的部件不一定按比例，而是重点在于图示出本 发明的原理。此外，所有图示意图传达概念，其中，可示意性地而不是逐字地或精确地图示 出相对尺寸、形状及其它详细属性。
[0010] 图1是具有通过开关被耦合到包括单匝线圈的负载的电容器或电容器组的常规 电路的不意图。
[0011] 图2是具有通过开关被耦合到包括单匝线圈的负载的电容器或电容器组的电路 的示意图，所述单匝线圈具有在单匝线圈中产生回路电压的N个弧段，该回路电压是电容 器或电容器组中的存储电压的N倍。
[0012] 图3是具有通过具有一个或多个三位置开关机构的开关被耦合到包括单匝线圈 的负载的电容器或电容器组的电路的示意图，所述单匝线圈具有在单匝线圈中产生回路电 压的N个弧段，该回路电压是电容器或电容器组中的存储电压的N倍。
[0013] 图4是具有通过多个开关被耦合到包括单匝线圈的负载的电容器或电容器组的 电路的示意图，所述单匝线圈具有在单匝线圈中产生回路电压的N个弧段，该回路电压是 电容器或电容器组中的存储电压的N倍。
[0014] 图5是具有通过开关被耦合到包括多匝线圈（其中，M = 2)且具有N个弧段的负 载的电容器或电容器组的电路的示意图，所述N个弧段在多匝线圈中产生回路电压，该回 路电压是电容器或电容器组中的存储电压的N/M倍。
[0015] 图6是具有通过开关被耦合到包括多匝线圈（其中，M = 3)且具有N个弧段的负 载的电容器或电容器组的电路的示意图，所述N个弧段在多匝线圈中产生回路电压，该回 路电压是电容器或电容器组中的存储电压的N/M倍。
[0016] 图7是具有通过开关被耦合到包括多匝线圈（其中，M= 1.5)且具有N个弧段的 负载的电容器或电容器组的电路的示意图，所述N个弧段在多匝线圈中产生回路电压，该 回路电压是电容器或电容器组中的存储电压的N/M倍。
[0017] 图8是图7中的电路沿着8-8截取并示出磁场梯度的示意性截面图。
[0018] 图9是具有通过开关被耦合到包括分数匝线圈（其中，M < 1)且具有N个弧段的 负载的电容器或电容器组的电路的示意图。
[0019] 应注意的是，出于说明性目的，遍及各图用相同的参考标号来一般地表示类似结 构或功能的元件。还应注意的是，附图仅仅意图促进优选实施例的描述。
【具体实施方式】
[0020] 可单独地或结合其它特征和教导利用下面公开的每个附加特征和教导，以产生促 进将单匝和多匝线圈的回路电压增加至存储在线圈被连接到的电容器、电容器组或其它电 源中的电压的任何期望倍数的系统和方法。现在将参考附图来进一步详细地描述本发明的 典型示例，所述示例单独和组合地利用这些附加特征和教导中的许多个。本详细描述仅仅 意图教导本领域技术人员用于实施本教导的优选方面的进一步的细节，且并不意图限制本 发明的范围。因此，在以下详细描述中公开的特征和步骤的组合在最广泛意义上可能并不 是实施本发明所必需的，而是替代性地被教导仅来具体描述本教导的典型示例。
[0021] 此外，可以通过并非具体或明确枚举的方式将从属权利要求和典型示例的各种特 征进行组合以便提供本教导的附加有用实施例。另外，应明确注意的是，出于原始公开的目 的以及出于独立于实施例和/或权利要求中的特征的组成对要求保护的主题进行限制的 目的，意图相互单独且独立地公开在本说明书和/或权利要求中公开的所有特征。还应明 确地注意到，出于原始公开的目的以及出于限制要求保护的主题的目的，实体组的所有值 范围或指示公开了每个可能的中间值或中间实体。
[0022] 本文所述的实施例针对使用多个线圈段将完全有效的单匝线圈的回路电压倍增， 以将回路电压以等于线圈弧段的数目的因数来倍增。本文描述的其它实施例针对使用多 个线圈段将多匝线圈的回路电压倍增，以将该回路电压以等于线圈弧段的数目的因数来倍 增。
[0023] 转到图1，描绘了具有包括单匝线圈12的负载的常规电路10。单匝线圈(诸如图 1中所描绘的单匝线圈）可用于大量应用。
[0024] 如图1中所描绘的那样，单匝线圈12包括输入端11和输出端13,并通过开关30 被耦合到电容器或电容器组20,其具有能够将存储在电容器20中的电荷或电压递送到负 载（即单匝线圈12)的额定值。诸如例如同轴电缆、带状线等传输线40包括被耦合到线圈 12的输入端11的馈电部件42F和被耦合到线圈12的输出端13的返回部件42R。
[0025] 在操作中，将双位或双态开关机构32闭合，以将存储在电容器20中的电压传送到 线圈12。如上所述，单匝线圈12的回路电压局限于开关30或电容器20的额定电压。
[0026] 本文所述的实施例针对使用分数匝绕组来产生存储在线圈被连接到的电容器、电 容器组或其它电源中的电压的期望倍数电压作为围绕单匝或多匝线圈的回路电压。用于产 生分数匝绕组的系统和方法包括将来自电容器的初始馈电线分离与电容器中的电压的期 望总倍数一样多的次数，并且将馈线施加到线圈的弧段或相应的分数匝。例如，为了使回路 电压加倍，将电容器馈电线分离成两个馈线，并且将它们施加到分开180度的连接。在馈电 线是同轴电缆的情况下，每个同轴馈线的中心导体返回到单匝线圈的弧段或相邻匝的同轴 馈线的屏蔽层。因此，能够以与实际上匝线圈可被划分的次数相同多的倍数来增加电压。原 则上，可以更频繁地划分较大线圈。同样地，划分的最大数目与正和负线圈终端之间的最小 击穿长度和连接的有限尺寸有关。
[0027] 还应注意的是，随着由于电路电感和传输线电阻均降低导致从电容器或电容器组 吸取更大的电流，传送至单匝线圈的功率有利地增加。
[0028] 转到图2,示出了具有包括单匝线圈110的负载的电路100的优选实施例，所述单 匝线圈110包括分数匝绕组112、115和118。虽然仅出于示例性目的被描绘为具有三个电 气相异的分数匝绕组段或弧段112、115和118,但是具有分数匝绕组的单匝线圈优选地将 具有两个或更多电气相异的弧段，其中，可以将单匝线圈划分成切合实际的那样多的弧段。 如所描绘的那样，弧段是方位上对称的，但能够是方位上不对称的，即具有不同的弧长。
[0029] 单匝线圈110通过开关130被耦合到电容器、电容器组或其它电源120 (电容器)。 开关130