1.一种全耦合磁性元件,包括至少两相电路,每相电路由若干耦合单元(1)连接形成,其特征在于:每两相电路至少通过1个耦合单元(1)直接耦合,并且该两相电路电流中各自的直流分量产生的磁场方向相反。
2.根据权利要求1所述的一种全耦合磁性元件,其特征在于:包括N行×(N-1)列矩阵排列的结构相同的耦合单元(1),矩阵记为:A=(aij)N×N-1,其中aij 是矩阵A的第i 行第j 列耦合单元(1),N是≥2的自然数,i=1,2,3,……N,j=1,2,3,……N-1,每个耦合单元(1)具有磁芯(2)、一个正向绕组线圈(3)和一个反向绕组线圈(4),两个绕组线圈绕制在磁芯(2)上或磁芯(2)包裹两个绕组线圈,两个绕组线圈匝数相同,且两个绕组线圈电流在磁芯(2)中产生的磁力线方向相反, N个输入端位于矩阵的同侧,N个输出端位于矩阵的另一侧,当p=1时,第1个输入端经过a11,a12,a13,……a1(N-1)的正向绕组线圈(3),再经过a2(N-1),a3(N-2),a4(N-3),……aN1的反向绕组线圈(4),串联到达第1个输出端成为一相,当p=2、3,4,……N-1,第p个输入端经过a1(p-1),a2(p-2),a3(p-3),……a(p-1)1的反向绕组线圈(4),再经过ap1,ap2,ap3,……ap(N-1)的正向绕组线圈(3),之后经过a(p+1)(N-1),a(p+2)(N-2),a(p+3)(N-3),……aNp的反向绕组线圈(4),串联到达第p个输出端成为一相,当p=N,第p个输入端经过a1(p-1),a2(p-2),a3(p-3),……a(p-1)1的反向绕组线圈(4),再经过ap1,ap2,ap3,……ap(N-1)的正向绕组线圈(3),串联到达第N个输出端成为一相。
3.根据权利要求2所述的一种全耦合磁性元件,其特征在于:所述正向绕组线圈(3)和反向绕组线圈(4)均缠绕在磁芯(2)上,二者均为螺线管型线圈,磁芯(2)为单层或多层叠加,其中多层叠加由多层磁芯材料与绝缘材料次序堆叠形成,磁芯(2)设置为开环或闭环。
4.根据权利要求3所述的一种全耦合磁性元件,其特征在于:所述的耦合单元(1)采用多层叠合集成,从下到上包括底层导线层(5)、磁芯层(6)、顶层导线层(7),相邻两层之间具有绝缘层(8),底层导线层(5)和顶层导线层(7)之间需要连通的地方在绝缘层(8)上开有若干通孔(9),通孔(9)内填埋导电材料,两层导线通过通孔(9)形成螺线型缠绕在磁芯层(6)上,并在每相的输入端至输出端形成导电通路。
5.根据权利要求4所述的一种全耦合磁性元件,其特征在于:所述的底层导线层(5)、磁芯层(6)和顶层导线层(7)采用导电材料微纳加工方法制作,绝缘层(8)采用绝缘材料微纳加工方法制作,所述的微纳加工方法包括光刻、电化学沉积、物理气相沉积、干法刻蚀或湿法刻蚀方法。
6.根据权利要求2所述的一种全耦合磁性元件,其特征在于:所述正向绕组线圈(3)和反向绕组线圈(4)均为直线型线圈,磁芯(2)为上下两层,磁芯(2)上下层包裹正向绕组线圈(3)和反向绕组线圈(4),磁芯(2)为单层或多层叠加,其中多层叠加由多层磁芯材料与绝缘材料次序堆叠形成,磁芯(2)设置为开环或闭环。
7.根据权利要求6所述的一种全耦合磁性元件,其特征在于:所述的耦合单元(1)采用多层叠合集成,从下到上包括底层磁芯(10)、下层导线层(11)和上层导线层(12),顶层磁芯(13),相邻两层之间具有绝缘层(8),下层导线层(11)和上层导线层(12)之间需要连通的地方开有通孔(9),通孔(9)内填埋导电材料,并在每相的输入端至输出端形成导电通路。
8.根据权利要求2所述的一种全耦合磁性元件,其特征在于:所述磁芯(2)为两个,每个磁芯(2)包括一个底层磁芯(10)和一个顶层磁芯(13),所述的正向绕组线圈(3)和反向绕组线圈(4)分别为螺旋型,两个磁芯(2)分别包裹正向绕组线圈(3)和反向绕组线圈(4),每个磁芯(2)的底层磁芯(10)和顶层磁芯(13)为单层或多层叠加,其中多层叠加由多层磁芯材料与绝缘材料次序堆叠形成,并设置为开环或闭环。
9.根据权利要求8所述的一种全耦合磁性元件,其特征在于:所述的耦合单元(1)采用多层叠合集成,从下到上包括底层磁芯(10)、下层导线层(11)、上层导线层(12)和顶层磁芯(13),相邻两层之间具有绝缘层(8),下层导线层(11)和上层导线层(12)之间需要连通的地方开有通孔(9),通孔(9)内填埋导电材料,每层导线层均是正向绕组线圈(3)和反向绕组线圈(4)螺旋交叉对称排布,正向绕组线圈(3)和反向绕组线圈(4)螺旋方向相反,下层导线层中的正、反向绕组线圈分别通过通孔(9)与上层导线层中的正、反向绕组线圈正向连接。
10.根据权利要求7或9所述的一种全耦合磁性元件,其特征在于:所述的底层磁芯(10)、下层导线层(11)、上层导线层(12)和顶层磁芯(13)采用导电材料微纳加工方法制作,绝缘层(8)采用绝缘材料微纳加工方法制作,所述的微纳加工方法包括光刻、电化学沉积、物理气相沉积、干法刻蚀或湿法刻蚀方法。