[發明專利]優化的絞合線

有效

• 申請號: 200910163966.6
• 申請日: 2009-05-31
• 公開（公告）號: CN101901641A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發明（設計）人: 阿圖羅·西爾瓦;尼爾·蓋爾
• 申請（專利權）人: 弗萊克斯電子有限責任公司
• 主分類號: H01B7/00
• 分類號: H01B7/00;H01B7/30;H01B13/00;H01F27/14;H01F27/28
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 王冉

技術領域

本發明涉及一種絞合線，更具體地說，涉及一種優化的絞合線。

背景技術

許多電子元件，例如整流器使用電線或電纜將電壓和/或電流從電路中的一點傳送到另一點。通常，這些電線由導電材料(例如銅)構成，該導電材料對電流具有一定的電阻，其能導致在電子元件中產生功率損耗(有時被稱作“銅耗”)。因此，希望減小導體功率損耗以提供更加高效的元件。

通常，DC(0赫茲)時導體的電阻取決于它的橫截面積。橫截面積較大的導體具有比橫截面積較小的導體更低的電阻。對于AC電流，已知的“集膚效應”現象使得電阻基本上隨著電流頻率的增加而增大。

集膚效應是AC電流在導體內部自我分配的一種趨勢，從而使得導體表面附近的電流密度(即每單位橫截面積上的電流)比中心部分的電流密度大的多。換句話說，電流傾向于在導體的“表面”流動。集膚效應是由于AC電流形成的渦流電流引起的。電流密度隨著自表面的深度的衰減通常以距離導體表面的距離來量化，在此基礎上電流密度衰減至其表面處值的l/e(或約37％)。該量度通常被稱作“集膚深度”。

對于低頻而言，集膚效應是可以忽略的。當AC電流的頻率高的足以使集膚深度比導體的直徑小時，集膚效應使得大多數導通發生在導體的表面。當頻率足夠高時，大導體的內部不再傳輸任何電流。例如在60Hz時，銅導線的集膚深度約為0.3英寸(8mm)。在60kHz時，銅的集膚深度約為0.01英寸(0.254mm)。在6MHz時，集膚深度約為0.001英寸(25.4μm)。可以理解是的，大于幾個集膚深度的導體在它們的內軸附近基本不傳導電流，從而使得材料無法有效利用。

當電流頻率相當高時，如幾千赫茲、幾兆赫茲或更大，可以使用一種被稱作束線或絞合線(來自德國鋼絞線，編織線)的電纜來減輕集膚效應。圖1所示為絞合線10的橫截面圖。絞合線10包括許多股按圖案(例如扭絞、編織或類似)編織在一起的絕緣線15，因此整個磁場在所有股上基本相等，并且總電流在他們之間均勻分配。此外，對于特殊應用而言，可將單股半徑選擇為小于集膚深度，這樣單股線就不再有集膚效應損耗。單股線通常包括外部絕緣層16以彼此之間電絕緣，從而使得一束中的各股在一起時不會短路。此外，整束股線15可包括一外部絕緣層25。

絞合線可以應用在高頻變壓器的線圈中，以通過減輕集膚效應和被稱作“鄰近效應”的另一現象來提高它們的效率，其中該鄰近效應是由多個導體之間磁場的相互作而產生的。可以選擇絞合線的編織方式或扭絞方式，從而使得單根電線之間在電纜的外側保持短的間距，以及在電纜的內側保持短的間距，這可以使絞合線的內部有助于提高電纜的傳導率。

不理想地是，標準的絞合線會減小有效的銅面積(相對于固體導線)，因為每個較小股電線的絕緣會消耗絞合線凈截面面積的一大部分。此外，彼此相鄰的尺寸相等的圓股線的封裝使得相對很大比例的橫截面積被空氣間隔占據。因此，與具有相同橫截面積的標準電線相比較，標準絞合線在該電線的橫截面積上會產生相對較小的銅耗。

發明內容

通過與系統、工具以及方法相結合，來對本發明的以下實施例及其方面進行描述和說明，這些系統、工具以及方法只是示例和說明而已，并不是對范圍的限制。在不同的實施例中，已經減小或消除了上面提到的一個或多個問題，并且其它的實施例旨在進行其它的改進。

根據第一個方面，提供一種可有效傳輸具有多個頻率分量的電流的傳導電纜。該傳導電纜包括多根股線，每股包括一內導體和一外部絕緣層，其中多股導線中的至少一股具有與多股導線的其它股不同的橫截面積。

根據第二個方面，披露了一種提供傳導電纜的方法。該方法包括提供第一組包括內部導體和外部絕緣層的一股或多股導線，該內部導體具有第一橫截面積，以及提供第二組包括內部導體和外部絕緣層的一股或多股導線，該內部導體具有不同于第一橫截面積的第二橫截面積。該方法還包括將第一組股線和第二組股線的端部耦接在一起以形成傳導電纜。此外，第一和第二橫截面積的尺寸可以有效地傳輸具有多個頻率分量的電流。

根據第三個方面，提供磁性元件。該磁性元件包括芯，以及圍繞該芯的至少一部分纏繞的傳導電纜。該傳導電纜包括多根股線，每股包括內導體和外部絕緣層，其中該多股中的至少一股具有不同于該多股中其它股的橫截面積。

除了上面描述的示例方面和實施例以外，還可參考附圖和分析以下描述來清楚地獲知其它的方面和實施例。

附圖說明

圖1示出了現有技術中絞合線的橫截視圖；

圖2示出了包括電感器的PFC升壓變換器電路的實例，其中電感器可包括優化絞合線；