CN105118622A - 一种电磁元件、电感线圈、变压器以及开关电源 - Google Patents

一种电磁元件、电感线圈、变压器以及开关电源 Download PDF

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Abstract

本发明实施公开了一种电磁元件、电感线圈、变压器以及开关电源，所述电磁元件包括：外框，所述外框包括：相对设置的第一边以及第二边；设置在所述外框内的中柱，所述中柱上缠绕有导线；其中，所述中柱包括：第一端以及第二端；所述第一端与所述第一边之间具有第一气隙；所述第二端与所述第二边之间具有第二气隙。所述电磁元件将中柱与边框的气隙分为两部分，设置在所述中柱的两端，便于散热，降低了功耗。

Description

一种电磁元件、电感线圈、变压器以及开关电源
技术领域
本发明涉及开关电源技术领域，更具体的说，涉及一种电磁元件、电感线圈、变压器以及开关电源。
背景技术
电磁元件被广泛的应用到各种集成电路中，构成开关电源的变压器以及电感线圈的重要元件，其性能的好坏决定了开关电源的损耗以及转换效率。
参考图1，图1为现有技术中常见的一种电磁元件的结构示意图，包括：两个相对的电磁单元11。所述电磁单元11为“E”字形，两相对的分支12上缠绕有导线13。中间的分支12短于两边的分支15，从而在两个中间分支12之间形成气隙14。所述气隙14用于电磁元件的电感量以及保护特性。
现有结构的电磁元件气隙位于元件的中心位置，不便于散热，导致损耗较大。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种电磁元件、电感线圈、变压器以及开关电源，通过改变气隙位置，便于散热，降低了功耗。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种电磁元件，用于开关电源，该电磁元件包括：
外框，所述外框包括：相对设置的第一边以及第二边；
设置在所述外框内的中柱，所述中柱上缠绕有导线；
其中，所述中柱包括：第一端以及第二端；所述第一端与所述第一边之间具有第一气隙；所述第二端与所述第二边之间具有第二气隙。
优选的，在上述电磁元件中，所述中柱的磁导率大于所述边框的磁导率。
优选的，在上述电磁元件中，所述中柱的磁导率大于7000高斯，所述边框的磁导率小于7000高斯。
优选的，在上述电磁元件中，所述中柱由第一材料以及第二材料制备而成；所述第一材料的磁导率与所述第二材料的磁导率不同。
优选的，在上述电磁元件中，所述第一材料以及所述第二材料按照设定的比例均匀混合后一体成型为所述中柱。
优选的，在上述电磁元件中，所述中柱包括：由所述第一材料制备的第一部分，以及，由所述第二材料制备的第二部分；
其中，所述第一部分以及所述第二部分在所述中柱延伸方向上相对设置，或在垂直于所述中柱延伸的方向上相对设置。
优选的，在上述电磁元件中，所述中柱包括：多个交替分布的第一材料层以及第二材料层；
其中，所述第一材料层与所述第二材料层在平行于所述中柱延伸方向上相对设置，或在垂直于所述中柱延伸方向上相对设置。
优选的，在上述电磁元件中，所述第一材料为铁硅铝，所述第二材料为镍锌铁氧体。
优选的，在上述电磁元件中，所述边框为一体成型结构。
本发明还提供了一种变压器，该变压器包括上述任一项所述的电磁元件。
本发明还提供了一种电感线圈，该电感线圈包括上述任一项所述的电磁元件。
本发明还提供了一种开关电源，该开关电源包括：上述变压器和/或上述的电感线圈。
通过上述描述可知，本发明提供的电磁元件包括：外框，所述外框包括：相对设置的第一边以及第二边；设置在所述外框内的中柱，所述中柱上缠绕有导线；其中，所述中柱包括：第一端以及第二端；所述第一端与所述第一边之间具有第一气隙；所述第二端与所述第二边之间具有第二气隙。所述电磁元件将中柱与边框的气隙分为两部分，设置在所述中柱的两端，便于散热，降低了功耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术中常见的一种电磁元件的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种电磁元件的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种中柱的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的另一种中柱的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的又一种中柱的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的又一种中柱的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的又一种中柱的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
电磁元件通常设置有气隙，所述气隙用于调节电感量和饱和特性。在气隙处，由于导线切割磁力线会产生涡流，造成发热。图1所示传统电磁元件是由两个相对的“E”字形电磁单元11构成。这样会导致气隙位于电磁元件的中心位置，发热集中，且不便于散热，进而导致损耗较大。
为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种电磁元件，该电磁元件通过改变气隙位置，便于散热，降低了功耗。
参考图2，图2为本申请实施例提供的一种电磁元件的结构示意图，该电磁元件包括：外框20，所述外框20包括：相对设置的第一边21以及第二边22；设置在所述外框20内的中柱26，所述中柱26上缠绕有导线25。
其中，所述中柱26包括：第一端A以及第二端B；所述第一端A与所述第一边21之间具有第一气隙23；所述第二端B与所述第二边22之间具有第二气隙24。
可见，图2所示电磁元件中，中柱26与边框20之间的气隙包括：第一气隙23以及第二气隙24。相对于现有技术将一个气隙设置在电磁元件的中心位置，本申请实施例设置第一气隙23以及第二气隙24两个气隙结构，使得发热位置分散，不改变气隙结构的总宽度，两个气隙均小于传统的一个气隙宽度，使得涡流发热量减小，损耗减小；且两个气隙均靠近电磁元件的外围，更容易散热，降低了热损耗，从而降低了电磁元件的功耗。因此，本申请实施例所述电磁元件，发热量低，散热快，损耗小，进而具有较大的转换效率。
传统的电磁元件中，中柱与边框为一体结构，如果中柱与边框均采用高磁导率的材料，虽然可以降低损耗，但是将会使得成本大大提升。
在本申请实施例所述电磁元件中，边框20与中柱26为两个分离的部件，故边框20与中柱26可以采用具有不同磁导率的材料制备。可选的，所述中柱26的磁导率大于所述边框20的磁导率。这样，边框20采用磁导率较低的材料制备，可以降低成本，中柱26采用磁导率较高的材料制备，可以降低损耗，提高转换效率。且由于本申请实施例所述电磁元件中边框20与中柱26为分离结构，便于中柱26上缠绕导线25。在安装组合该电磁元件时，可以先在中柱26上缠绕好导线25后，将缠绕有导线25的中柱26安装在边框20内，提高了工作效率。
所述边框20为一体成型结构。相对于传统的电磁元件，需要两个部件相对设置形成所述边框实施方式，本申请实施例所述实施方式使得电磁元件的结构更加稳固，便于组装以及生产。
所述中柱26的磁导率大于7000高斯，所述边框20的磁导率小于7000高斯。此时，电磁元件具有较低的损耗以及成本，同时具有较高的转换效率。
可选的，所述中柱26由第一材料以及第二材料制备而成；所述第一材料的磁导率与所述第二材料的磁导率不同。由所述第一材料以及所述第二材料制备的中柱26的平均磁导率大于所述边框20的磁导率。
所述中柱26的结构可以如图3-图7所示。
参考图3，图3为本申请实施例提供的一种中柱的结构示意图，图3所示中柱261中，所述第一材料以及所述第二材料按照设定的比例均匀混合后一体成型为所述中柱261。此时，中柱261的形状可以为圆柱结构或是棱柱结构。
参考图4，图4为本申请实施例提供的另一种中柱的结构示意图，图4所示中柱262包括：由所述第一材料制备的第一部分262a，以及，由所述第二材料制备的第二部分262b。其中，所述第一部分262a以及所述第二部分262b在所述中柱262延伸方向上相对设置。
参考图5，图5为本申请实施例提供的又一种中柱的结构示意图，图5所示中柱263包括：由所述第一材料制备的第一部分263a，以及，由所述第二材料制备的第二部分263b。其中，所述第一部分263a以及所述第二部分263在垂直于所述中柱263延伸的方向上相对设置。
参考图6，图6为本申请实施例提供的又一种中柱的结构示意图，图6所示中柱264包括：多个交替分布的第一材料层264a以及第二材料层264b。其中，所述第一材料层264a与所述第二材料层264b在平行于所述中柱264延伸方向上相对设置。
参考图7，图7为本申请实施例提供的又一种中柱的结构示意图，图7所示中柱265包括：多个交替分布的第一材料层265a以及第二材料层265b。其中，所述第一材料层265a与所述第二材料层265b在在垂直于所述中柱265延伸方向上相对设置。
在图3-图7所示实施方式中，所述第一材料为铁硅铝(Sendust)，所述第二材料为镍锌铁氧体(Frrite)。本申请实施例中，中柱采用铁硅铝与镍锌铁氧体两种材料制备而成，这样既有镍锌铁氧体低损耗的特性，又有铁硅铝高磁导率的特性，使得电磁元件具有较好的耐饱和特性以及耐高温特性。第一材料与第二材料的比重可以根据需要设定。
通过上述描述可知，本申请实施例所述的电磁元件具有较好的散热性能，且损耗较小，具有较好的耐饱和特性以及耐高温特性，制作成本低。
本申请实施例还提供了一种变压器，该变压器包括上述电磁元件，因此所述变压器具有较好的散热性能，且损耗较小，具有较好的耐饱和特性以及耐高温特性，制作成本低。
本申请实施例还提供了一种电感线圈，该电感线圈包括上述电磁元件，因此所述电感线圈具有较好的散热性能，且损耗较小，具有较好的耐饱和特性以及耐高温特性，制作成本低。
本申请实施例还提供了一种开关电源，该开关电源包括上述变压器和/或上述电感线圈。因此所述开关电源具有较好的散热性能，且损耗较小，具有较好的耐饱和特性以及耐高温特性，制作成本低。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种电磁元件，用于开关电源，其特征在于，包括：
外框，所述外框包括：相对设置的第一边以及第二边；
设置在所述外框内的中柱，所述中柱上缠绕有导线；
其中，所述中柱包括：第一端以及第二端；所述第一端与所述第一边之间具有第一气隙；所述第二端与所述第二边之间具有第二气隙。
2.根据权利要求1所述的电磁元件，其特征在于，所述中柱的磁导率大于所述边框的磁导率。
3.根据权利要求2所述的电磁元件，其特征在于，所述中柱的磁导率大于7000高斯，所述边框的磁导率小于7000高斯。
4.根据权利要求1所述的电磁元件，其特征在于，所述中柱由第一材料以及第二材料制备而成；所述第一材料的磁导率与所述第二材料的磁导率不同。
5.根据权利要求4所述的电磁元件，其特征在于，所述第一材料以及所述第二材料按照设定的比例均匀混合后一体成型为所述中柱。
6.根据权利要求4所述的电磁元件，其特征在于，所述中柱包括：由所述第一材料制备的第一部分，以及，由所述第二材料制备的第二部分；
其中，所述第一部分以及所述第二部分在所述中柱延伸方向上相对设置，或在垂直于所述中柱延伸的方向上相对设置。
7.根据权利要求4所述的电磁元件，其特征在于，所述中柱包括：多个交替分布的第一材料层以及第二材料层；
其中，所述第一材料层与所述第二材料层在平行于所述中柱延伸方向上相对设置，或在垂直于所述中柱延伸方向上相对设置。
8.根据权利要求4所述的电磁元件，其特征在于，所述第一材料为铁硅铝，所述第二材料为镍锌铁氧体。
9.根据权利要求1-8任一项所述的电磁元件，其特征在于，所述边框为一体成型结构。
10.一种变压器，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的电磁元件。
11.一种电感线圈，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的电磁元件。
12.一种开关电源，其特征在于，包括：如权利要求10所述的变压器和/或权利要求11所述的电感线圈。
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