CN104332276A - 多层立绕式电感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多层立绕式电感器，包括相对设置的上轭磁芯和下轭磁芯，组装于该上轭磁芯和该下轭磁芯之间的第一中柱磁芯和第二中柱磁芯，以及分别绕设于该第一中柱磁芯和该第二中柱磁芯上的第一线圈绕组和第二线圈绕组，其中该第一线圈绕组和该第二线圈绕组分别是由扁平铝电磁线进行至少二层立绕而成。

Description

多层立绕式电感器

技术领域

本发明涉及一种电感器，尤其是涉及一种多层立绕式电感器。

背景技术

小型UPS、空调机的PFC电感，因其量产规模巨大，对成本的要求非常苛刻，常常采用铁粉芯、铁硅材料等的圆环形磁芯，并采用圆铜线进行绕制生产。

图1示出已知的一体圆环形电感器的结构。这样的电感器，需要用圆铜线进行多层绕制，导线的线径较粗，绕制时磁环内孔的绕组占积率高，难以实现自动化生产，一般均采用手工绕制，产品的品质控制困难。另外，由于多层圆线叠层绕制，使得电感绕组内产生较大的寄生电容容量，在高频大功率驱动时，电感的电流波形高频毛刺严重，加大了电源产品的EMI(electromagneticinterference，电磁干扰)的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多层立绕式电感器，其导线可以自动绕制，且可减小绕组内的滤波电容，进而改善电路的EMC(Electro MagneticCompatibility，电磁兼容性)效果。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种多层立绕式电感器，包括相对设置的上轭磁芯和下轭磁芯，组装于该上轭磁芯和该下轭磁芯之间的第一中柱磁芯和第二中柱磁芯，以及分别绕设于该第一中柱磁芯和该第二中柱磁芯上的第一线圈绕组和第二线圈绕组，其中该第一线圈绕组和该第二线圈绕组分别是由扁平铝电磁线进行至少二层立绕而成。

在本发明的一实施例中，该第一中柱磁芯与该上轭磁芯和该下轭磁芯之间紧密配合。

在本发明的一实施例中，该第二中柱磁芯与该上轭磁芯和该下轭磁芯之间紧密配合。

在本发明的一实施例中，该第一中柱磁芯与该上轭磁芯和该下轭磁芯之间分别具有气隙。

在本发明的一实施例中，该第二中柱磁芯与该上轭磁芯和该下轭磁芯之间分别具有气隙。

在本发明的一实施例中，该上轭磁芯、该下轭磁芯、该第一中柱磁芯和该第二中柱磁芯为相同的磁性材料。

在本发明的一实施例中，该上轭磁芯、该下轭磁芯、该第一中柱磁芯和该第二中柱磁芯中至少一个磁芯的磁性材料与其他磁芯的磁性材料不同。

在本发明的一实施例中，该上轭磁芯、该下轭磁芯、该第一中柱磁芯和该第二中柱磁芯组成方环形结构。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，采用组合式的磁芯结构，使得第一中柱磁芯和第二中柱磁芯可先行绕制线圈，适合于自动化生产，减低人工成本，改善产品品质。同时绕组导线采用扁平式铝电磁线进行立绕绕制，与圆环圆导线多层叠绕相比，还能改善线圈的寄生电容容量，从而改善电路的EMC兼容性；此外，由于铝导线的采用，有可以大幅降低元件的材料成本。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1示出已知的一体圆环形电感器结构。

图2示出本发明一实施例的多层立绕式电感器结构。

图3示出本发明一实施例的电感器的单个绕组结构。

具体实施方式

图2示出本发明一实施例的多层立绕式电感器结构。参考图2所示，本实施例的多层立绕式电感器20，包括上轭磁芯21和下轭磁芯22、第一中柱磁芯23和第二中柱磁芯24以及第一线圈绕组25和第二线圈绕组26。上轭磁芯21和下轭磁芯22相对设置，二者可以大体上平行。第一中柱磁芯23和第二中柱磁芯24组装于上轭磁芯21和下轭磁芯22之间，二者也可以大体上平行。也就是说，第一中柱磁芯23和第二中柱磁芯24与上轭磁芯21和下轭磁芯22不是一体成型，而是组合而成。举例来说，可以通过粘接或者装配组合形成。通过组合，上轭磁芯21、下轭磁芯22、第一中柱磁芯23和第二中柱磁芯24形成闭合的磁通路。第一线圈绕组25绕设于第一中柱磁芯23，第二线圈绕组26绕设于第二中柱磁芯24。因此本实施例的电感器是由左右两个绕组线圈串联而成。

在本实施例中，第一线圈绕组25是由扁平铝电磁线25a进行至少二层立绕而成。同样的，第二线圈绕组26也由扁平铝电磁线26a进行至少二层立绕而成。图3示出本发明一实施例的电感器的单个绕组结构。参考图3所示，扁平铝电磁线25a(26a)以其窄边绕制在中柱磁芯23(24)上，而且绕制至少两层。扁平铝电磁线25a(26a)的横截面形状基本上呈矩形。直观上看，扁平铝电磁线25a(26a)是以其较窄的边接触中柱磁芯23(24)，从而立在中柱磁芯23(24)的外圆周面上。

得益于组合式磁芯而非一体式磁芯，在本发明的一实施例中，可以在磁芯的合适位置设置非导磁的气隙。例如，第一中柱磁芯23与上轭磁芯21和下轭磁芯22之间可以分别具有气隙。又如，第一中柱磁芯23内部也可以设置气隙。同样的，第二中柱磁芯24与上轭磁芯21和下轭磁芯22之间可以分别具有气隙。第二中柱磁芯24内部也可以设置气隙。当然，第一中柱磁芯23与上轭磁芯21和下轭磁芯22之间可以紧密配合，第二中柱磁芯24与上轭磁芯21和下轭磁芯22之间也可以紧密配合，不设置气隙。

同样得益于组合式磁芯而非一体式磁芯，磁芯的不同部分可以灵活选择磁芯材料。举例来说，上轭磁芯21、下轭磁芯22、第一中柱磁芯23和第二中柱磁芯24可以为相同的磁性材料。又如，上轭磁芯21、下轭磁芯22、第一中柱磁芯23和第二中柱磁芯24中，至少一个磁芯的磁性材料与其他磁芯的磁性材料不同。通过采用不同磁性材料的磁芯混合组合，可以在各种情况下使电感元件设计达到最优化。

在一实施例中，上轭磁芯21、下轭磁芯22、第一中柱磁芯23和第二中柱磁芯24可以组成方环形结构。方环形结构相比已知的圆环形结构，可以避免圆弧的影响所造成的空间浪费，有利于提升电源设计的空间利用率。

本发明实施例的一个特点是，采用组合式的磁芯结构，使得第一中柱磁芯23和第二中柱磁芯24可先行绕制线圈，适合于自动化生产，减低人工成本，改善产品品质。组合式的磁芯结构的其他好处包括，使得磁芯的磁性材料的选取更加灵活，便于根据设计需要引入必要的气隙成分，有利于磁性材料材质品种的简约、改善材料的通用性；此外，可以灵活调整电感的高度，避免了圆环形电感的尺寸限制，拓展设计应用面。

本发明实施例的另一个特点是，绕组导线采用扁平式铝电磁线进行立绕绕制，从而降低高频趋肤效应和邻近效应的影响，减低电感的高频交流损耗，提高铝导线设计时的可用电流密度，减小外形尺寸；同时扁平线立绕的采用，与圆环圆导线多层叠绕相比，还能改善线圈的寄生电容容量，从而改善电路的EMC兼容性；再者多层立绕的结构，使得有限的中柱磁芯长度上能够绕成所需的足够的匝数，有利于电感的高密度设计。

此外，本发明的实施例采用左右绕组线包的结构，可以使得铝电磁线和空气直接接触的导线表面积大，有利于改善线包散热，减低线包的温升。

再者，本发明实施例的电感器整体的方形设计，避免了圆环形电感PCB装配上因为圆弧的影响所造成的空间浪费，有利于提升电源设计的空间利用率。

在本发明的各实施例中，左右绕组可以按照其流入电流时所产生的磁通的相同方向进行连接，形成单一的电感；或者左右绕组也可以按照其流入电流时所产生的磁通的相同方向进行外部的连接使用，形成具有4端子的双耦合电感。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (8)

1.一种多层立绕式电感器，包括相对设置的上轭磁芯和下轭磁芯，组装于该上轭磁芯和该下轭磁芯之间的第一中柱磁芯和第二中柱磁芯，以及分别绕设于该第一中柱磁芯和该第二中柱磁芯上的第一线圈绕组和第二线圈绕组，其中该第一线圈绕组和该第二线圈绕组分别是由扁平铝电磁线进行至少二层立绕而成。

2.如权利要求1所述的多层立绕式电感器，其特征在于，该第一中柱磁芯与该上轭磁芯和该下轭磁芯之间紧密配合。

3.如权利要求1所述的多层立绕式电感器，其特征在于，该第二中柱磁芯与该上轭磁芯和该下轭磁芯之间紧密配合。

4.如权利要求1所述的多层立绕式电感器，其特征在于，该第一中柱磁芯与该上轭磁芯和该下轭磁芯之间分别具有气隙。

5.如权利要求1所述的多层立绕式电感器，其特征在于，该第二中柱磁芯与该上轭磁芯和该下轭磁芯之间分别具有气隙。

6.如权利要求1所述的多层立绕式电感器，其特征在于，该上轭磁芯、该下轭磁芯、该第一中柱磁芯和该第二中柱磁芯为相同的磁性材料。

7.如权利要求1所述的多层立绕式电感器，其特征在于，该上轭磁芯、该下轭磁芯、该第一中柱磁芯和该第二中柱磁芯中至少一个磁芯的磁性材料与其他磁芯的磁性材料不同。

8.如权利要求1所述的多层立绕式电感器，其特征在于，该上轭磁芯、该下轭磁芯、该第一中柱磁芯和该第二中柱磁芯组成方环形结构。