CN110060851A - 一种一体成形线圈电感 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体成形线圈电感，包括磁芯、线圈和气隙板；所述磁芯和气隙板两两相对设立，形成回形结构；所述线圈套设于其中一侧磁芯上，为一体成形铜带冲压弯折而成的矩形方管结构。本发明提供了一种一体成形线圈电感，不需要增加电感体积即可承载大电流，并满足电感的电感量、直流电阻、耐压等电气技术指标和散热性能要求。

Description

一种一体成形线圈电感

技术领域

本发明属于电感器技术领域，具体涉及一种一体成形线圈电感。

背景技术

电感器是一种能够把电能转化为磁能存储起来的元件，结构类似于变压器，但只有一个绕组。电感器一般由骨架、绕组、屏蔽罩、封装材料、磁芯或铁芯等组成。

一般大电流电感器为了保证能承载较大额定的电流，往往通过采用较大截面积的漆包圆铜线或扁平铜线来作为电感的线圈，较大截面积的漆包圆铜线或扁平铜线不仅加工绕制困难，而且使电感占用体积增大，但高密度率电源中一般不允许过大体积的电感，因此，采用较大截面积漆包圆铜线或扁平铜线作为线圈的电感普遍存在由于受体积的限制而不能完成电感产品的制作的问题。而且漆包圆铜线或扁平铜线的线圈，一般包括导体和绝缘层两部，由裸线经退火软化后，再经过多次涂漆、烘焙而成，生产过程较为复杂。

另外，现有的采用漆包圆铜线或扁平铜线所制成大电流电感器中，由于漆包圆铜线或扁平铜线在生产的过程中既对包覆于裸线表面的绝缘层有较高的耐热要求，所以由漆包圆铜线或扁平铜线制成的电感器往往具有较好的耐热性能，故电感器中往往不存在针对散热问题的设计。

发明内容

为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种一体成形线圈电感，不需要增加电感体积即可承载大电流，并满足电感的电感量、直流电阻、耐压等电气技术指标和散热性能要求。

本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：

本发明提供的一体成形线圈电感，包括磁芯、线圈和气隙板；所述磁芯和气隙板两两相对设立，形成回形结构；所述线圈套设于其中一侧磁芯上，为一体成形铜带冲压弯折而成的矩形方管结构。

进一步地，所述一体成形铜带为连续阶梯结构，包括延伸部、过渡部和折弯部，所述延伸部和过渡部依次顺序排布，所述折弯部设于所述延伸部和过渡部之间。

进一步地，所述一体成形铜带沿折弯部连接所述延伸部和过渡部的两端弯折，形成矩形方管结构。

进一步地，所述过渡部为L形结构，所述L形结构底边宽度为侧边宽度的2.01-2.1倍，且过渡部侧边的长度与所述延伸部的长度一致，为磁芯宽度的1.1-1.5倍。

进一步地，所述折弯部的长度为磁芯厚度的1.1-1.5倍。

进一步地，所述一体成形铜带的两端为延伸部或过渡部，且所述延伸部或过渡部末端均设有电极引脚。

进一步地，所述一体成形铜带表面电镀有钯镍合金层、镍金属层或铜金属层，且所述钯镍合金层、镍金属层或铜金属层的厚度为0.5-5mm。

进一步地，所述一体成形铜带表面涂覆有耐磨涂层，所述耐磨涂层的厚度为1-10mm；耐磨涂层的组分及组分质量份数分别为：

丙烯酸树脂 40-68份

硅酸钠 15-35份

碳化硅 15-30份

聚乙烯蜡 8-20份

纳米氧化锌 6-18份

碳粉 4-15份

羟乙基纤维素 5-12份

去离子水 50-100份。

进一步地，所述气隙板的高度为所述冲压铜带厚度的1.5-3倍。

进一步地，所述气隙板为设有散热孔的环氧树脂板，所述散热孔的体积为所述气隙板整体体积的1/3-1/2。

本发明具有以下优点：

本发明提供了一种一体成形线圈电感，不需要增加电感体积即可承载大电流，并满足电感的电感量、直流电阻、耐压等电气技术指标和散热性能要求。

附图说明

图1为本发明中一体成形线圈电感的整体结构示意图；

图2为本发明中一体成形线圈电感的剖面结构示意图；

图3为本发明中一体成形线圈的成型结构示意图；

图4为本发明中一体成形线圈的展开结构示意图。

附图标记说明如下：

100、磁芯；200、线圈；210、延伸部；220、过渡部；230、折弯部；240、电极引脚；300、气隙板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。

本实施例中提供的一体成形线圈电感如附图1-2所示，包括磁芯100、线圈200和气隙板300。磁芯和气隙板两两相对设立，形成回形结构，作为电感的基础骨架；线圈套设于其中一侧磁芯上，为一体成形铜带冲压弯折而成的矩形方管结构，如图3所示，作为线圈主体的一体冲压成形铜带相比现有技术中的漆包圆铜线或扁平铜线而言，不仅原料加工简单易得，而且在制备线圈的过程中，冲压成型的铜带线圈比通过治具缠绕成型的铜线线圈效率更高，可有效的提高电感整体的生产效率。为提升电感的散热性能，优选气隙板为设有散热孔的环氧树脂板，且为了进一步优化结构，气隙板的高度为冲压铜带厚度的1.5-3倍，散热孔的体积为气隙板整体体积的1/3-1/2。

一体成形铜带为连续阶梯结构，如图4所示，包括延伸部210、过渡部220和折弯部230，延伸部和过渡部依次顺序排布，折弯部设于延伸部和过渡部之间；一体成形铜带沿折弯部连接延伸部和过渡部的两端弯折，形成矩形方管结构，且为优化结构，折弯部的长度为磁芯厚度的1.1-1.5倍。过渡部为L形结构，为进一步优化结构，L形结构底边宽度为侧边宽度的2.01-2.1倍，且过渡部侧边的长度与延伸部的长度一致，为磁芯宽度的1.1-1.5倍。一体成形铜带的两端为延伸部或过渡部，且延伸部或过渡部末端均设有电极引脚240。

一体成形铜带表面电镀有钯镍合金层、镍金属层或铜金属层，且钯镍合金层、镍金属层或铜金属层的厚度为0.5-5mm。钯镍合金层可有效的改善导电接触阻抗，增进信号传输，同时提高铜带线圈的耐磨性；镍金属层可有效的增进铜带线圈的抗蚀能力及耐磨能力；铜金属层为较大粒度的铜粒子，可有效的增进电镀层的附着能力及抗蚀能力。

一体成形铜带表面涂覆有耐磨涂层，耐磨涂层的厚度为1-10mm。耐磨涂层采用碳化硅和聚乙烯蜡作为主要的耐磨组分，纳米氧化锌和碳粉作为主要的抗静电剂，添加到以丙烯酸树脂为主要载体的混合水溶液中，再加入羟乙基纤维素和硅酸钠调节成膜属性，即可制得所需的耐磨涂料，再将耐磨涂料均匀的涂覆于一体成形铜带表面即可制得表面带耐磨涂层的一体成形铜带。

本实施例中耐磨涂层的具体实施例如下：

实施例1

步骤一：将4份碳粉、15份碳化硅和6份纳米氧化锌混合研磨至平均粒径为0.2μm，然后置于1500℃的高温炉中煅烧6h，煅烧结束后冷却至室温，得到耐磨混合料；

步骤二：将40份丙烯酸树脂、8份聚乙烯蜡、5份羟乙基纤维素、15份硅酸钠、50份去离子水和步骤一中所制得的耐磨混合料加入高速搅拌机中，在1800转/分钟的转速下，搅拌20min混合均匀后，得到耐磨涂料；

步骤三：将步骤二中所制得的耐磨涂料均匀涂覆于一体成形铜带表面，干燥后即得表面带耐磨涂层的一体成形铜带。

实施例2

步骤一：将8份碳粉、18份碳化硅和10份纳米氧化锌混合研磨至平均粒径为0.3μm，然后置于1800℃的高温炉中煅烧6h，煅烧结束后冷却至室温，得到耐磨混合料；

步骤二：将50份丙烯酸树脂、10份聚乙烯蜡、8份羟乙基纤维素、20份硅酸钠、65份去离子水和步骤一中所制得的耐磨混合料加入高速搅拌机中，在2000转/分钟的转速下，搅拌25min混合均匀后，得到耐磨涂料；

步骤三：将步骤二中所制得的耐磨涂料均匀涂覆于一体成形铜带表面，干燥后即得表面带耐磨涂层的一体成形铜带。

实施例3

步骤一：将12份碳粉、25份碳化硅和15份纳米氧化锌混合研磨至平均粒径为0.4μm，然后置于1800℃的高温炉中煅烧8h，煅烧结束后冷却至室温，得到耐磨混合料；

步骤二：将60份丙烯酸树脂、15份聚乙烯蜡、10份羟乙基纤维素、28份硅酸钠、80份去离子水和步骤一中所制得的耐磨混合料加入高速搅拌机中，在2000转/分钟的转速下，搅拌30min混合均匀后，得到耐磨涂料；

步骤三：将步骤二中所制得的耐磨涂料均匀涂覆于一体成形铜带表面，干燥后即得表面带耐磨涂层的一体成形铜带。

实施例4

步骤一：将15份碳粉、30份碳化硅和18份纳米氧化锌混合研磨至平均粒径为0.5μm，然后置于1800℃的高温炉中煅烧10h，煅烧结束后冷却至室温，得到耐磨混合料；

步骤二：将68份丙烯酸树脂、20份聚乙烯蜡、12份羟乙基纤维素、35份硅酸钠、100份去离子水和步骤一中所制得的耐磨混合料加入高速搅拌机中，在2000转/分钟的转速下，搅拌30min混合均匀后，得到耐磨涂料；

步骤三：将步骤二中所制得的耐磨涂料均匀涂覆于一体成形铜带表面，干燥后即得表面带耐磨涂层的一体成形铜带。

耐磨涂层的性能测试

采用砂纸分别对未涂覆涂层的铜带和实施例1-4中所制得的铜带进行打磨操作1分钟，然后观察铜带表面的磨损程度，实验结果如下：

从以上的实验结果可以看出，本实施例的耐磨涂层具有明显的耐磨效果。

本实施例的线圈为一体成形冲压铜带冲压弯折而成的矩形方管结构，在同等的占用体积下，一体成型冲压铜带的截面积大于漆包圆铜线或扁平铜线缠绕而成的整体的截面积，可有效的增大线圈的过电流能力，从而可在有限的体积内，增大电感的过电流能力，满足电感的电感量、直流电阻、耐压等各项电气技术指标。冲压铜带为连续阶梯结构的长条带，包括延伸部、过渡部和折弯部，折弯部设于延伸部和过渡部之间，只需冲压、固定模成型折弯部与延伸部和过渡部连接的两端，即可形成所需的矩形方管结构；然后在形成的矩形方管结构表面电镀钯镍合金层、镍金属层或铜金属层，或者在形成的矩形方管结构表面涂覆耐磨涂层即可制成本实施例中所需的线圈；最后将所制作的线圈套设于其中一侧磁芯上，即可完成本实施例中的小体积大电流电感。

从上述实施例的方案可以看出，本发明提供了一种一体成形线圈电感，不需要增加电感体积即可承载大电流，并满足电感的电感量、直流电阻、耐压等电气技术指标和散热性能要求。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种一体成形线圈电感，其特征在于：包括磁芯、线圈和气隙板；

所述磁芯和气隙板两两相对设立，形成回形结构；

所述线圈套设于其中一侧磁芯上，为一体成形铜带冲压弯折而成的矩形方管结构。

2.如权利要求1所述一体成形线圈电感，其特征在于：所述一体成形铜带为连续阶梯结构，包括延伸部、过渡部和折弯部，所述延伸部和过渡部依次顺序排布，所述折弯部设于所述延伸部和过渡部之间。

3.如权利要求2所述一体成形线圈电感，其特征在于：所述一体成形铜带沿折弯部连接所述延伸部和过渡部的两端弯折，形成矩形方管结构。

4.如权利要求2所述一体成形线圈电感，其特征在于：所述过渡部为L形结构，所述L形结构底边宽度为侧边宽度的2.01-2.1倍，且过渡部侧边的长度与所述延伸部的长度一致，为磁芯宽度的1.1-1.5倍。

5.如权利要求2所述一体成形线圈电感，其特征在于：所述折弯部的长度为磁芯厚度的1.1-1.5倍。

6.如权利要求2所述一体成形线圈电感，其特征在于：所述一体成形铜带的两端为延伸部或过渡部，且所述延伸部或过渡部末端均设有电极引脚。

7.如权利要求1所述一体成形线圈电感，其特征在于：所述一体成形铜带表面电镀有钯镍合金层、镍金属层或铜金属层，且所述钯镍合金层、镍金属层或铜金属层的厚度为0.5-5mm。

8.如权利要求1所述一体成形线圈电感，其特征在于：所述一体成形铜带表面涂覆有耐磨涂层，所述耐磨涂层的厚度为1-10mm；耐磨涂层的组分及组分质量份数分别为：

丙烯酸树脂 40-68份

硅酸钠 15-35份

碳化硅 15-30份

聚乙烯蜡 8-20份

纳米氧化锌 6-18份

碳粉 4-15份

羟乙基纤维素 5-12份

去离子水 50-100份。

9.如权利要求1所述一体成形线圈电感，其特征在于：所述气隙板的高度为所述冲压铜带厚度的1.5-3倍。

10.如权利要求1所述一体成形线圈电感，其特征在于：所述气隙板为设有散热孔的环氧树脂板，所述散热孔的体积为所述气隙板整体体积的1/3-1/2。