CN111354543A - 磁性组件及电源模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种磁性组件及电源模块，涉及电力电子技术领域；本发明提供的磁性组件包括第一散热结构、沿横向方向延伸的磁芯和绕设在磁芯上的绕组结构；绕组结构至少包括沿横向方向相邻设置的第一绕组包和第二绕组包，第一绕组包与所述第二绕组包之间具有间隙，至少部分第一散热结构设置在间隙内，第一散热结构与第一绕组包、第二绕组包和磁芯热接触，使得第一散热结构能够同时帮助磁芯、第一绕组包和第二绕组包沿竖向方向和纵向方向散热，缩短了散热路径，减小了热阻，提高了磁性组件的散热效果。

Description

磁性组件及电源模块
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种磁性组件及电源模块。
背景技术
随着开关电源技术的不断发展，以及各种新能源发电、用电设备的持续开发，大功率的电源模块已成为明显的发展与需求方向；而且随着越来越大的功率需求，如何对电源模块中的磁性组件进行散热成为研究的热点。
磁性组件可以为变压器或电感，其通常包括磁芯和设置在磁芯上的多个绕组包，磁性组件内部产生的热主要来自磁芯和绕组包的发热。针对磁性组件产生的热常利用液冷散热腔体散热，具体地，把磁性组件放置在液冷散热腔体中，并灌入导热胶填充液冷散热腔体，使得导热胶部分或全部包裹磁性组件，从而利用导热胶将磁性组件产生的热导出到液冷散热腔体。
但是，由于导热胶的导热系数通常不高，约为0.5W/m.K～3.0W/m.K之间，导致磁性组件的散热能力较低；而且由于磁芯外围包裹有绕组包的骨架及线圈，而骨架的材质通常为电木，电木的导热系数仅为0.25W/m.K，且磁芯难以与导热胶直接接触，进一步导致了磁性组件的散热效果差。
发明内容
本发明实施例提供一种磁性组件及电源模块，用以解决磁性组件散热效果差的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种磁性组件，该磁性组件包括第一散热结构、沿横向方向延伸的磁芯和绕设在所述磁芯上的绕组结构；所述绕组结构至少包括沿所述横向方向相邻设置的第一绕组包和第二绕组包，所述第一绕组包与所述第二绕组包之间具有间隙，至少部分所述第一散热结构设置在所述间隙内，所述第一散热结构与所述第一绕组包、所述第二绕组包和所述磁芯热接触。
与现有技术相比，本发明实施例提供的磁性组件具有如下优点：
本发明实施例提供的其中一种磁性组件中，绕组结构至少包括沿横向方向相邻设置的第一绕组包和第二绕组包，第一绕组包与第二绕组包之间具有间隙，至少部分第一散热结构设置在间隙内，第一散热结构与第一绕组包、第二绕组包和磁芯热接触，使得第一散热结构能够同时帮助磁芯、第一绕组包和第二绕组包沿竖向方向和纵向方向散热，缩短了散热路径，减小了热阻，提高磁芯磁性组件的散热效果。
如上所述的磁性组件，所述第一散热结构包括导热部，所述导热部沿着竖向方向从所述磁芯的顶端延伸到所述磁芯的底端，所述导热部包覆至少部分所述磁芯。
如上所述的磁性组件，所述第一散热结构还包括与所述导热部相连的延伸部，所述延伸部沿着所述横向方向延伸，且所述延伸部与所述第一绕组包和/或所述第二绕组包的至少部分外表面热接触。
如上所述的磁性组件，所述第一散热结构包括导热系数大于或等于100W/m.K的金属材料。
如上所述的磁性组件，所述第一散热结构包括导热系数大于或等于20W/m.K的非金属材料。
如上所述的磁性组件，所述第一散热结构与所述第一绕组包、所述第二绕组包、所述磁芯之间通过第一导热胶热接触。
如上所述的磁性组件，所述磁芯包括两个U形磁芯结构，两个所述U形磁芯结构扣合在一起形成闭合磁路。
如上所述的磁性组件，还包括两个呈U或L形的第二散热结构，其中一个所述第二散热结构沿着所述横向方向插设在所述磁芯和所述第一绕组包之间，另外一个所述第二散热结构沿着所述横向方向插设在所述磁芯和所述第二绕组包之间。
如上所述的磁性组件，还包括两个呈T形或L形的第二散热结构，所述磁芯包括沿着竖向方向堆叠设置的第一子磁芯和第二子磁芯；其中一个所述第二散热结构沿着所述横向方向从所述磁芯的第一侧插入所述第一子磁芯和所述第二子磁芯之间，另外一个所述第二散热结构沿着所述横向方向从所述磁芯的第二侧插入所述第一子磁芯和所述第二子磁芯之间，所述磁芯的第一侧和第二侧相对设置。
如上所述的磁性组件，所述第二散热结构通过第二导热胶与所述磁芯的表面热接触。
如上所述的磁性组件，所述第二散热结构包括导热系数大于或等于100W/m.K的金属材料。
如上所述的磁性组件，所述第二散热结构包括导热系数大于或等于20W/m.K的非金属材料。
如上所述的磁性组件，所述磁性组件还包括套设在所述磁芯外周上的绕线骨架，所述绕组结构绕设在所述绕线骨架上。
如上所述的磁性组件，所述绕线骨架为一体结构，所述第一绕组包和所述第二绕组包均绕设在所述绕线骨架上，且所述绕线骨架在与所述间隙相对应的位置具有镂空结构；或者，所述绕线骨架包括分离的第一绕线骨架结构和第二绕线骨架结构，所述第一绕组包绕设在所述第一绕线骨架结构上，所述第二绕组包绕设在所述第二绕线骨架结构上，所述第一绕线骨架结构和所述第二绕线骨架结构之间具有一段距离，且所述第一绕线骨架结构和所述第二绕线骨架结构的相对面均具有镂空结构。
第二方面，本发明实施例还提供了另一种磁性组件，该磁性组件包括沿横向方向延伸的磁芯和绕设在所述磁芯上的绕组结构，所述磁芯包括沿着竖向方向堆叠设置的第一子磁芯和第二子磁芯；还包括呈T形或L形的第二散热结构，其中所述第二散热结构沿着所述横向方向插入所述第一子磁芯和所述第二子磁芯之间。
第三方面，本发明实施例还提供了再一种磁性组件，该磁性组件包括磁芯、绕组结构和散热环，所述绕组结构包括多个绕组包，至少一个所述绕组包用作变压器的原边绕组，至少一个所述绕组包用作所述变压器的副边绕组，所述磁芯包括沿横向方向延伸设置的绕线柱，所述多个绕组包和所述散热环套设在所述绕线柱上，每相邻的两个所述绕组包之间设置有至少一个所述散热环，所述散热环的内环面与所述绕线柱热接触，所述散热环与相邻的所述绕组包热接触。
与现有技术相比，本发明实施例提供的磁性组件具有如下优点：
本发明实施例提供的磁性组件包括磁芯和套设在磁芯的绕线柱上且间隔设置的绕组结构和散热环，通过利用散热环分别与磁芯和绕组结构热接触，缩短了散热路径，提高了散热效果，本发明实施例提供的磁性组件解决了磁性组件散热效果差的问题。
如上所述的磁性组件，所述多个绕组包包括第一绕组包、第二绕组包、第三绕组包和第四绕组包，所述散热环包括第一散热环、第二散热环和第三散热环，所述第一绕组包、所述第一散热环、所述第二绕组包、所述第二散热环、所述第三绕组包、所述第三散热环和所述第四绕组包在所述绕线柱上依次设置；其中，所述第二绕组包和所述第三绕组包串联或并联连接，所述第一绕组包和所述第四绕组包串联或并联连接；所述第二绕组包和所述第三绕组包用作所述变压器的副边绕组，所述第一绕组包和所述第四绕组包用作所述变压器的原边绕组，或者，所述第二绕组包和所述第三绕组包用作所述变压器的原边绕组，所述第一绕组包和所述第四绕组包用作所述变压器的副边绕组。
如上所述的磁性组件，所述散热环设置为闭合环状散热结构，所述闭合环状散热结构套设在所述绕线柱上，所述闭合环状散热结构的内环面与所述绕线柱的外周面热接触。
如上所述的磁性组件，以垂直于所述横向方向的竖直平面为截面，所述散热环的截面形状为圆环、椭圆环或跑道形。
如上所述的磁性组件，所述散热环包括两个弧状散热结构，两个所述弧状散热结构的内环面相对设置，并分别与所述绕线柱的外周面热接触。
如上所述的磁性组件，两个所述弧状散热结构的两端相对接。
如上所述的磁性组件，所述散热环设置为开口环状散热结构，所述开口环状散热结构套设在所述绕线柱上，所述开口环状散热结构的内环面与所述绕线柱的外周面热接触。
如上所述的磁性组件，所述散热环的材质为陶瓷，所述陶瓷的导热系数≥10W/m.K。
如上所述的磁性组件，所述散热环的外环面设置有延伸部，所述延伸部具有散热面。
如上所述的磁性组件，多个所述散热环的所述散热面位于同一平面内。
如上所述的磁性组件，所述散热环上设置有至少一个凹槽。
第四方面，本发明实施例提供了一种电源模块，该电源模块包括塑胶盖板、金属外壳以及上述第一至第三方面任一所述的磁性组件，所述金属外壳与所述塑胶盖板围成容纳腔，所述磁性组件设置在所述容纳腔内。
本发明实施例提供的电源模块具有与第一至第三方面任一所述的磁性组件相同的优点，在此不再赘述。
如上所述的电源模块，所述容纳腔内填充有第三导热胶，所述第三导热胶至少包覆部分所述磁性组件。
如上所述的电源模块，所述金属外壳的外侧或所述金属外壳的内部设置有散热导管，所述散热导管中具有冷媒，所述磁性组件产生的热通过所述第三导热胶及所述金属外壳传递至所述散热导管里的所述冷媒。
如上所述的电源模块，所述金属外壳的外侧设置有散热金属齿，所述磁性组件产生的热通过所述第三导热胶及所述金属外壳传递至所述散热金属齿。
如上所述的电源模块，所述电源模块为车载充电器。
除了上面所描述的本发明实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本发明实施例提供的磁性组件及电源模块所能够解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。
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，下面将对本发明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一部分实施例，这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念，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，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1A是现有的一种磁性组件的结构示意图；
图1B是现有的另一种磁性组件的结构示意图；
图2是本发明实施例一提供的一种磁性组件的拆分结构示意图；
图3是本发明实施例一提供的一种磁性组件的整体组装图；
图4是本发明实施例一提供的一种磁性组件的剖面示意图；
图5是本发明实施例一提供的一种磁性组件的应用电路图；
图6是本发明实施例三提供的一种磁性组件的拆分结构示意图；
图7是本发明实施例四提供的一种磁性组件的拆分结构示意图；
图8是本发明实施例四提供的一种磁性组件的整体组装图；
图9A是图7中散热环的结构示意图一；
图9B是图7中散热环的结构示意图二；
图9C是图7中散热环的结构示意图三；
图9D是图7中散热环的结构示意图四；
图9E是图7中散热环的结构示意图五；
图10是本发明实施例五提供的一种电源模块的拆分结构示意图；
图11是本发明实施例五提供的一种电源模块的整体结构示意图；
图12A是本发明实施例五提供的一种金属外壳的结构示意图；
图12B是本发明实施例五提供的金属外壳的A-A截面图；
图13是本发明实施例五提供的又一种金属外壳结构示意图；
图14是本发明实施例六提供的一种电源模块的拆分结构示意图；
图15是本发明实施例六提供的一种电源模块的整体结构示意图；
图16是图15中电源模块B-B方向的截面图；
图17是图15中电源模块C-C方向的截面图。
附图标记说明：
10-磁性组件； 11-磁芯；
110-绕线柱； 111-第一子磁芯；
112-第二子磁芯； 12-绕组结构；
121-第一绕组包； 122-第二绕组包；
123-间隙； 124-第三绕组包；
125-第四绕组包； 13-第一散热结构；
131-导热部； 132-延伸部；
1321-第一部分； 1322-第二部分；
14-第二散热结构； 15-散热环；
151-弧状散热结构； 152-延伸部；
153-散热面； 154-凹槽；
20-电源模块； 21-塑胶盖板；
22-金属外壳； 3-散热导管；
4-散热金属齿。
具体实施方式
磁性组件如变压器和电感通常包括磁芯和绕组，磁性组件内部产生的热主要来自磁芯和绕组的发热，图1A和图1B分别示出了一种磁性组件(变压器结构)，参见图1A，该磁性组件10包括磁芯11，套设在磁芯11上的骨架，以及绕设在骨架上的绕组结构12，通常绕组结构12包括多层绕组，从磁芯11散发出的热需要依次经过磁芯与绕线骨架间的间隙、绕线骨架、多层绕组、绝缘胶带等再传给外部。参见图1B，该磁性组件10也包括磁芯11和绕组结构12，磁芯11包括绕线柱110，绕组结构12绕设在骨架上或直接绕设在绕线柱110上，与图1A示出的磁性组件10类似，从磁芯11散发出的热需要依次经过磁芯11、绕组结构12再传给外部。
由此可见，上述两种磁性组件中，磁芯11被绕组结构12包裹，散热能力较差，且由于传热路径较长，导致磁性组件整体的散热效果较差。为了解决磁性组件散热效果差的问题，本发明实施例在绕组结构12的任意相邻的绕组包之间设置散热结构，该散热结构分别与绕组包和磁芯热接触，由此该散热结构能够同时帮助磁芯、各绕组包沿竖向方向和纵向方向散热，缩短了散热路径，减小了热阻，增强了磁性组件的散热效果。
为了使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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的一部分实施例，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作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。
实施例一
图2是本发明实施例一提供的一种磁性组件的拆分结构示意图，图3是本发明实施例一提供的一种磁性组件的整体组装图，图4是本发明实施例一提供的一种磁性组件的剖面示意图。参见图2至图4，本实施例提供一种磁性组件10，该磁性组件10包括第一散热结构13、沿横向方向延伸的磁芯11和绕设在磁芯11上的绕组结构12。其中，该绕组结构12至少包括沿横向方向相邻设置的第一绕组包121和第二绕组包122，第一绕组包121与第二绕组包122之间具有间隙123，至少部分第一散热结构13设置在间隙123内，第一散热结构13与第一绕组包121、第二绕组包122和磁芯11热接触。
具体的，在本实施例中，横向方向指绕组结构12的绕设排布方向，即图2中的x方向；纵向方向指与横向方向水平垂直的方向，即图2中的y方向；竖向方向是指竖直垂直于横向方向和纵向方向的方向，即图2中的z方向。如图2所示，绕组结构12包括第一绕组包121和第二绕组包122，而且在第一绕组包121和第二绕组包122之间插入第一散热结构13，使得第一散热结构13与第一绕组包121、第二绕组包122以及磁芯11热接触，以实现第一散热结构13同时帮助第一绕组包121、第二绕组包122以及磁芯11沿竖向方向和纵向方向进行散热。此外，通过将绕组结构12分成两个绕组包，并在绕组包之间插入散热结构13，可以避免绕组结构12沿横向方向过长时引起的散热困难的问题，进而提高磁性组件的整体散热效果，其中，在本实施例中，第一散热结构13对磁性组件10整体的降温能力可达到15℃及以上。
在本实施例中，示出了多组磁性组件10独立设计，整体封装在一个塑胶盖板21上。还示出了绕组结构12包括第一绕组包121和第二绕组包122，应当理解的是，绕组结构12可分成多个相邻设置的绕组包，且相邻的两个绕组包之间可以具有间隙123，第一散热结构13可插入该间隙123内，并分别与相邻的两绕组包和磁芯11热接触。其中，为使第一散热结构13插入间隙123内，并与第一绕组包121、第二绕组包122和磁芯11热接触，第一散热结构13可以为片状的散热片，该间隙123可以从绕组结构12的表面直通到磁芯11的表面。应当理解的是，间隙123的具体深度以及宽度可根据绕组结构12以及磁芯11的具体设置方式以及第一散热结构13的大小等进行选择设定，能够将第一散热结构13设置在该间隙123内，并与绕组结构12和磁芯11热接触即可，在本实施例中不做限制。
可选地，第一散热结构13可通过第一导热胶，如导热系数约为1.6W/m.K，分别与第一绕组包121、第二绕组包122和磁芯11粘合以热接触。应当理解的是，热接触可以指直接接触，即相互贴合，也可以指通过导热胶或其他具有高导热系数的材料间接接触。例如本公开提供的磁性组件中，第一散热结构13可与第一绕组包121、第二绕组包122和磁芯11直接接触，或者，第一散热结构13也可通过导热胶或者其他具有高导热系数的材料与第一绕组包121、第二绕组包122和磁芯11间接接触。下文的热接触也可以代表相同或类似的含义，只要能有效帮助散热即可。
可选地，第一散热结构13的成型材质可以是导热系数大于或等于100W/m.K的金属材料。优选的，第一散热结构13的成型材质为铜、铝或铝合金等。
可选地，第一散热结构13的成型材质也可以是导热系数大于或等于20W/m.K的非金属材料。优选的，第一散热结构13的成型材质为导热陶瓷。
可选地，第一散热结构13包括导热部131，导热部131沿着竖向方向从磁芯11的顶端延伸到磁芯11的底端，导热部131包覆至少部分磁芯11。如图2至图4所示，导热部131为沿着竖向方向分布的散热片，该散热片从磁芯11的顶端竖直延伸到磁芯11的底端，与磁芯11、第一绕组包121和第二绕组包122之间具有较大的接触面积，有助于帮助磁芯11、第一绕组包121和第二绕组包122沿竖向方向进行散热。此外，导热部131热接触第一绕组包121和第二绕组包122的相对面，且沿纵向方向从磁芯11的表面延伸到绕组结构12的外部，有助于帮助磁芯11、第一绕组包121和第二绕组包122沿纵向方向进行散热。
可选地，第一散热结构13还包括与导热部131相连的延伸部132，延伸部132沿着横向方向延伸，且延伸部132与第一绕组包121和/或第二绕组包122的至少部分外表面热接触。如图2至图4所示，第一散热结构13包括相互连接并且相互垂直的延伸部132和导热部131，延伸部132与第一绕组包121、第二绕组包122的外表面热接触，可更好的将第一绕组包121和第二绕组包122产生的热散出去；同时，延伸部132可便于与之相连的导热部131的散热，进一步提高散热效果。
应当理解的是，延伸部132可以仅与第一绕组包121的外表面热接触，或者延伸部132也可以仅与第二绕组包122的外表面热接触，或者延伸部132可即与第一绕组包121外表面热接触，还与第二绕组包122的外表面热接触。本实施例示出了延伸部132与第一绕组包121和第二绕组包122热接触的其中一种实施方式，具体的，如图2所示，延伸部132可包括相连的第一部分1321和第二部分1322，其中，第一部分1321与第一绕组包121热接触，第二部分1322与第二绕组包122热接触。此外，在图3的视角下，延伸部132热接触在绕组结构12上侧面。在其它实施例中，延伸部132还可以热接触绕组结构12的前侧面和/或后侧面等。
可选地，磁芯11可以包括两个U形磁芯结构，两个U形磁芯结构扣合在一起形成闭合的磁路。值得说明的是，在其它实施方式中，也可以是其它形状的磁芯结构形成闭合磁路。例如，磁芯11也可以包括UI、UIU、E、PQ形磁芯结构等。
可选地，为便于将绕组结构12绕设在磁芯11上，如图2所示，该磁性组件10还包括套设在磁芯11外周上的绕线骨架，绕组结构12绕设在绕线骨架上，从而使绕组结构12可方便安装在磁芯11上。
其中，由于第一绕组包121和第二绕组包122之间具有间隙123，第一散热结构13设置在该间隙123中，而第一绕组包121和磁芯11之间及第二绕组包122和磁芯11之间设置有绕线骨架。为实现第一散热结构13与磁芯11热接触，在一种实施方式中，该绕线骨架为一体结构，第一绕组包121和第二绕组包122均绕设在绕线骨架上，且绕线骨架在与间隙123相对应的位置具有镂空结构，第一散热结构13插入间隙123内时，由于镂空结构的设置，第一散热结构13就能够通过第一导热胶实现与磁芯11热接触，以进行散热。其中，绕线骨架在与间隙123相对应的位置均具有镂空结构，以增大第一散热结构13与磁芯11的接触面积，提升对磁芯11的散热效果，同时也增加与绕组的接触面积以增强对绕组结构12的散热。
在另一种实施方式中，该绕线骨架包括分离的第一绕线骨架结构和第二绕线骨架结构，第一绕组包121绕设在第一绕线骨架结构上，第二绕组包122绕设在第二绕线骨架结构上，且第一绕线骨架结构和第二绕线骨架结构之间具有一段距离即形成间隙123，第一散热结构13插入间隙123内时即插入第一绕线骨架结构和第二绕线骨架结构之间，从而与磁芯11热接触，并且第一绕线骨架结构和第二绕线骨架结构的相对面均具有镂空结构，提升对磁芯11和绕组包12的散热效果。
图4示出了在磁性组件11的第一散热结构13处沿纵向方向的剖面图，第一导热部131深入磁件内部并至少包覆部分磁芯11。图5是本发明实施例一提供的一种磁性组件的应用电路图，该电路可以是LLC或Boost LC等。单向变换器以LLC为例，功率流从左到右流动，输入电压典型值为400V或800V，输出电压为270～480V或更宽范围。双向变换器以Boost LC为例，功率流可双向流动，一侧电压典型值为400V或800V，另一侧电压为270～480V或更宽范围。其中，该磁性组件包括变换器谐振腔(包含Cr1,(Cr2),Lr,Tx)中的Lr和Tx，或者该磁性组件也可仅为其中的变压器Tx或仅为谐振电感Lr。当磁性组件包括变压器时，变压器的绕组结构可以是沿磁芯从内向外径向布置，如第一层绕组作为原边绕组，第二层绕组作为副边绕组等。也可以是沿磁芯绕线柱轴向(横向方向)布置，如图2所示，第一绕组包作为原边绕组，第二绕组包作为副边绕组，命名为方式1；或把原副边匝数均分，如第一绕组包包括一半原边绕组和一半副边绕组，第二绕组包包括另一半原边绕组和另一半副边绕组，如此每个绕组包的安匝是自平衡的，从而使得相邻绕组包之间磁场强度近似为0，命名为方式2。当绕组结构为径向布置时，第一散热结构可以为金属散热片，也可以为陶瓷等非导电非导磁片等；当绕组结构为轴向布置时，第一散热结构可以为陶瓷等非导电非导磁片，如是方式2的绕组布置，第一散热结构可以为金属散热片等。此变压器绕组包可以被分成三部分等更多份，且绕组布置方式类似于上述方式1、方式2或其它。当磁性组件包括谐振电感时，谐振电感的绕组结构被分成多个绕组包时，磁芯上可设置分布气隙，且当采用金属散热片时，绕组包之间的间隙不可放置在气隙附近；当采用陶瓷等非导电非导磁的散热结构时，绕组包之间的间隙与气隙的相对位置可不受限。其中，绕组结构可以单层或多层布置，不做具体限制。
实施例二
参见图2至图4，在实施例一的基础上，在本实施例中，该磁性组件10还包括两个呈U形(也可以是L形，未图示)的第二散热结构14，其中一个第二散热结构14沿着横向方向插设在磁芯11和第一绕组包121之间；具体的，其中一个第二散热结构14的开口朝向磁芯11，并沿着横向的方向插入磁芯11和第一绕组包121之间，换句话说，其中一个U形第二散热结构14开口端插入磁芯11的内部，并设置在磁芯11和第一绕组包121之间。另外一个第二散热结构14沿着横向方向插设在磁芯11和第二绕组包122之间；即其中另一个U形第二散热结构14插入磁芯11的内部，并设置在磁芯11和第二绕组包122之间。U形第二散热结构14可帮助位于绕组结构12内的磁芯11进行散热，磁芯11产生的热沿横向方向通过第二散热结构14就可以便利的从被绕组结构12包围的磁芯11中部传导到磁芯11的两侧表面，提高了对磁芯11的散热效果。
可选地，第二散热结构14可通过第二导热胶热接触磁芯11的表面，以使第二散热结构14与磁芯11热接触。具体的，U形的第二散热结构14可与磁芯11的结构相同，U形的第二散热结构14可通过第二导热胶热接触U形的磁芯11表面以实现散热。例如，可在U形磁芯结构的表面涂一层第二导热胶，将U形第二散热结构14粘贴在磁芯11上。应当理解的是，第二散热结构14也可通过其他的方式与磁芯11热接触。
可选地，第二散热结构14的成型材质可以是导热系数大于或等于100W/m.K的金属材料。优选的，第二散热结构14的成型材质为铜、铝或铝合金等。
可选地，第二散热结构14的成型材质也可以是导热系数大于或等于20W/m.K的非金属材料。优选的，第二散热结构14的成型材质为导热陶瓷。另外，应当理解的是，第二散热结构14的形状还可以是除U形之外的其他形状，能够插入磁芯11与绕组结构12之间并部分热接触磁芯的外表面即可，如前所说的L形等。
本实施例提供的一种磁性组件10，通过包括两个U形的第二散热结构14，并使其中一个第二散热结构14沿着横向方向插设在磁芯11和第一绕组包121之间，另外一个第二散热结构14沿着横向方向插设在磁芯11和第二绕组包122之间，磁芯11产生的热沿横向方向通过第二散热结构14就可以便利的从被绕组结构包围的磁芯11中部传导到磁芯11的两侧表面，进一步提高了对磁芯11的散热效果。再结合实施例一，磁性组件10可同时实现沿横向方向、竖向方向和纵向方向的散热。
实施例三
图6是本发明实施例三提供的一种磁性组件的拆分结构示意图，在实施例一的基础上，在本实施例中，该磁性组件10还包括两个呈T形(或L形，未图示)的第二散热结构14，磁芯11包括沿着竖向方向堆叠设置的第一子磁芯111和第二子磁芯112。具体的，如图6所示，磁芯11沿着竖向方向被分为上下堆叠设置的第一子磁芯111和第二子磁芯112，第二散热结构14呈T形。其中一个第二散热结构14沿着横向方向从磁芯11的第一侧插入第一子磁芯111和第二子磁芯112之间。具体的，T形的第二散热结构14从磁芯11的左侧插入磁芯11的内侧，并位于第一子磁芯111和第二子磁芯112之间，即其中一个T形的第二散热结构14一端插入磁芯11的内部，并设置在第一子磁芯111和第二子磁芯112之间。另外一个第二散热结构14沿着横向方向从磁芯11的第二侧插入第一子磁芯111和第二子磁芯112之间，磁芯11的第一侧和第二侧相对设置。具体的，另一个T形的第二散热结构14从磁芯11的右侧插入磁芯11的内侧，并位于第一子磁芯111和第二子磁芯112之间，即其中另一个T形的第二散热结构14的一端插入磁芯11的内部，并设置在第一子磁芯111和第二子磁芯112之间。T形的第二散热结构14可帮助位于绕组结构12内的磁芯11进行散热，磁芯11内部产生的热沿横向方向通过第二散热结构14就可以便利的从被绕组结构12包围的磁芯11内部传导到磁芯11的两侧表面，提高了对磁芯11的散热效果。
可选地，T形的第二散热结构14可通过第二导热胶热接触第一子磁芯111和第二子磁芯112的表面，以使第二散热结构与磁芯热接触。具体的，在本实施例中，如图6所示，该磁芯11包括两个U形的磁芯结构，将两个磁芯结构分别沿竖向分开，形成两个竖向重叠的第一子磁芯111和第二子磁芯112，可在第一子磁芯111和第二子磁芯112相对的两表面上涂一层第二导热胶，将T形的第二散热结构14粘贴在第一子磁芯111和第二子磁芯112之间。应当理解的是，第二散热结构14也可通过其他的方式与磁芯11热接触。
可选地，第二散热结构14的成型材质可以是导热系数较高的金属材料，优选的，第二散热结构14的成型材质为铜或铝。
可选地，第二散热结构14的成型材质也可以是导热系数较高的非金属材料，优选的，第二散热结构14的成型材质为导热系数大于等于20W/m.K的陶瓷。另外，应当理解的是，第二散热结构14的形状还可以是除T形之外的其他形状，如L形等，能够插入磁芯11的内部即可。
本实施例提供的一种磁性组件，通过包括两个T形的第二散热结构14，并使磁芯11包括竖向方向重叠的第一子磁芯111和第二子磁芯112，第二散热结构14沿横向方向插入第一子磁芯111和第二子磁芯112之间。即T形的第二散热结构14沿横向方向插入磁芯11的内部，并设置在第一子磁芯111和第二子磁芯112之间，磁芯11内部产生的热沿横向方向通过第二散热结构14就可以便利的从被绕组结构包围的磁芯11内部传导到磁芯11的外侧表面，进一步提高了对磁芯11的散热效果。再结合实施例一，磁性组件10可同时实现沿横向方向、竖向方向和纵向方向的散热。
可选地，本实施例还提供另一种磁性组件，如图6所示，该磁性组件包括沿横向方向延伸的磁芯11和绕设在磁芯上的绕组结构12，磁芯11包括沿着竖向方向堆叠设置的第一子磁芯111和第二子磁芯112。该磁性组件还包括呈T形或L形的第二散热结构14，其中第二散热结构14沿着横向方向插入第一子磁芯111和第二子磁芯112之间。第二散热结构14可有效帮助磁芯11散热。
实施例四
图7是本发明实施例四提供的一种磁性组件的拆分结构示意图，图8是本发明实施例四提供的磁性组件的整体组装图；在本实施例中，磁性组件包括磁芯11、绕组结构和散热环，绕组结构和散热环分别套设在磁芯11上。
具体地，参见图7，磁芯11包括沿横向方向延伸设置的绕线柱110，在本实施例中，磁芯11包括相对接的左右两部分，磁芯11包括背部和连接在背部上并沿横向方向延伸的绕线柱110，在本实施例中，绕线柱110可以设置为圆柱状，但不以此为限。
套设在上述绕线柱110上的绕组结构12包括多个绕组包，每个绕组包可以包括骨架和绕设在骨架上的线圈，也可以仅包括线圈而不含骨架。每个绕组包可以是由漆包线、三层绝缘线、自粘线、膜包线或多股Litz线等绕制而成。需要说明的是，本实施例中至少一个绕组包用作变压器的原边绕组，至少一个绕组包用作变压器的副边绕组。
本实施例中，多个绕组包沿绕线柱110的轴向依次间隔设置，每相邻的两个绕组包之间设置有至少一个散热环15，相邻的两个绕组包之间可以设置有一个散热环15，也可以设置有多个散热环15，示例性地，如图8所示，散热环15的两侧面分别与与其相邻的绕组包热接触，散热环15的内环面与绕线柱110热接触，热接触可以是直接接触，即相互贴合，也可以是通过导热胶或其他具有高导热系数的材料间接接触。本实施例中散热环15的设置使得磁芯11发出的热可以快速导出，提高了散热性能。
在一个具体的实施例中，如图8所示，绕组包设置有四个，分别为第一绕组包121、第二绕组包122、第三绕组包124和第四绕组包125，散热环15设置有三个，分别为第一散热环、第二散热环和第三散热环，第一绕组包121、第一散热环、第二绕组包122、第二散热环、第三绕组包124、第三散热环和第四绕组包125在绕线柱110上依次设置。
在上述实施方式的基础上，示例性地，第二绕组包122和第三绕组包124作为变压器的副边绕组，第一绕组包121和第四绕组包125作为变压器的原边绕组，或者还可以是第二绕组包122和第三绕组包124作为变压器的原边绕组，第一绕组包121和第四绕组包125作为变压器的副边绕组，在此基础上，第二绕组包122和第三绕组124包串联或并联连接，第一绕组包121和第四绕组包125串联或并联连接，
进一步地，本实施例中散热环15的材质为陶瓷，该陶瓷的导热系数≥10W/m.K。本实施例中散热环15的形状的设置方式有多种：
在一种可能实现的方式中，如图9A所示，散热环15设置为闭合环状散热结构。当本实施例中的闭合环状散热结构套设在绕线柱110上时，闭合环状散热结构的内环面与绕线柱110的外周面热接触，即可以是直接贴合，也可以是通过导热胶等材料间接连接，需要说明的是，闭合环状散热结构的内环面与绕线柱110之间可以存在一定间隙，例如，该间隙小于或等于2mm，可以理解的，上述间隙还可以用导热胶填充。
进一步地，当散热环15设置为闭合环状散热结构时，以垂直于横向方向的竖直平面为截面，闭合环状散热结构的截面形状为圆环或椭圆环或跑道形，此外，也可以设置为与绕线柱110相匹配的其他形状，本实施例在此不作具体限定。
在另一种可能实现的方式中，如图9B所示，散热环15包括两个对接设置的弧状散热结构151，且两个弧状散热结构151的内环面相对设置，两个内环面分别与绕线柱110的外周面热接触。需要说明的是，两个弧状散热结构151的结构可以相同，也可以不同，具体地，两个弧状散热结构151可以分别设置为劣弧，两个弧状散热结构的两端之间分别存在间隙；如图9C所示，两个弧状散热结构也可以分别设置为半圆弧，两个弧状散热结构的两端相对接并连接，连接方式可以为粘接或卡接等。
在另一种可能实现的方式中，散热环15设置为开口环状散热结构，本实施例中，如图9D所示，开口环状散热结构的形状可以设置为U形，此外，也可以设置为开设有一个间隙的圆环形；开口环状散热结构套设在绕线柱110上，开口环状散热结构的内环面与绕线柱110的外周面热接触，即可以是直接贴合，也可以是通过导热胶等材料间接连接。
进一步地，散热环15的外环面还可以设置有延伸部152，延伸部152具有散热面153，用于进一步提高散热效果，如图9E所示，散热环15外表面凸出设置有延伸部152，且该延伸部152上具有散热面153，散热面153用于在后续磁性组件放入金属外壳后，与金属外壳的内壁贴合，从而提高散热效果。需要说明的是，多个散热环15的散热面153位于同一平面内，以保证放入金属外壳后的平整度。
进一步地，在上述实施方式的基础上，如图9E所示，散热环15上设置有凹槽154，凹槽154的数量可以为一个，也可以为多个。需要说明的是，凹槽154可以作为出线槽以用于出线，也可以用于灌注导热胶以进一步提高散热效果。
实施例五
图10是本实施例五提供的一种电源模块的拆分结构示意图，图11是本实施例五提供的一种电源模块的整体结构示意图。如图10和图11所示，本实施例提供一种电源模块20，包括塑胶盖板21、金属外壳22以及上述实施例一至实施例三中任一提供的磁性组件10，金属外壳22与塑胶盖板21围成容纳腔，磁性组件10设置在容纳腔内。
可选地，该电源模块20可以为车载充电器。
可选地，在容纳腔内还填充有第三散热胶，且第三散热胶至少包覆部分该磁性组件10。磁性组件10产生的热可通过第三导热胶传导到金属外壳以进行散热。
磁性组件10产生的热通过第三导热胶传导到金属外壳后，再往外部进行散热的方式有多种。图12A是本实施例提供的一种图提供的一种金属外壳的结构示意图，图12B是本实施例提供的金属外壳的A-A截面图，具体的，在一种实施方式中，在金属外壳的外侧或者是金属外壳的内部可设置散热导管，具体的，散热导管可以设置在金属外壳的外侧壁上，或者金属外壳本身具有一定的壁厚，在金属外壳的腔壁内部形成有腔室，在该腔室内设置有散热导管，如图12A-图12B所示，散热导管可以是圆形，也可以是方形、梯形等各种形状，可以布置在腔壁任意位置。散热导管中具有冷媒，磁性组件10产生的热通过第三导热胶及金属外壳传递至散热导管里的冷媒，从而与冷媒进行热交换，实现对磁性组件10的散热。应当理解的是，散热导管内的冷媒可以是液体，如水等。
在另一种实施方式中，可在金属外壳的外侧设置散热金属齿4，图13是本实施例提供的又一种金属外壳结构示意图。如图13所示，磁性组件10产生的热通过第三导热胶及金属外壳传递至散热金属齿4，通过散热金属齿4进行散热，进而实现对磁性组件10的散热。
在一种实施例中，本发明实施例还提供一种电源模块，其中该电源模块包括磁性组件10，如图6所示，该磁性组件10包括沿横向方向延伸的磁芯11和绕设在磁芯上的绕组结构12，磁芯11包括沿着竖向方向堆叠设置的第一子磁芯111和第二子磁芯112。还包括呈T形的第二散热结构14，其中第二散热结构14沿着横向方向插入第一子磁芯111和第二子磁芯112之间。在其它实施例中，第二散热结构14还可以为L形。
本实施例提供一种电源模块20，通过包括磁性组件10，该磁性组件10包括第一散热结构13、沿横向方向延伸的磁芯11和绕设在磁芯11上的绕组结构12，并使该绕组结构12至少包括沿横向方向相邻设置的第一绕组包121和第二绕组包122，第一绕组包121与第二绕组包122之间具有间隙123，至少部分第一散热结构13设置在间隙123内，第一散热结构13与第一绕组包121、第二绕组包122和磁芯11热接触，第一散热结构13能够帮助磁芯11、第一绕组包121和第二绕组包122沿竖向方向和纵向方向进行散热，提高了磁性组件10的散热效果。
实施例六
图14是本实施例六提供的一种电源模块的拆分结构示意图，图15是本实施例六提供的一种电源模块的整体结构示意图；图16是图15中电源模块B-B方向的截面图；图17是图15中电源模块C-C方向的截面图。如图14和图15、图17所示，本实施例提供一种电源模块20，包括塑胶盖板21、金属外壳22以及上述实施例四中的磁性组件10，金属外壳22与塑胶盖板21围成容纳腔，磁性组件10设置在容纳腔内。本实施例提供的电源模块中塑胶盖板21和金属外壳22与实施例五中相同，在此不再赘述。
需要说明的是，当实施例四提供的磁性组件10中，散热环15上设置有延伸部152时，延伸部152上的散热面153位于延伸部152背离塑胶盖板21的一侧，如图14和图16所示，延伸部152与金属外壳22的内底面相贴合，使得散热面153与金属外壳22相贴合，磁芯或绕组包散发的热量可以经过该散热面153直接导入金属外壳22中，通过金属外壳22传递至散热导管3里的冷媒，从而与冷媒进行热交换，实现对磁性组件10的散热，提高了散热效果。
本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例所描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式相互结合。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (31)

1.一种磁性组件，其特征在于，包括：第一散热结构、沿横向方向延伸的磁芯和绕设在所述磁芯上的绕组结构；
所述绕组结构至少包括沿所述横向方向相邻设置的第一绕组包和第二绕组包，所述第一绕组包与所述第二绕组包之间具有间隙，至少部分所述第一散热结构设置在所述间隙内，所述第一散热结构与所述第一绕组包、所述第二绕组包和所述磁芯热接触。
2.根据权利要求1所述的磁性组件，其特征在于，所述第一散热结构包括导热部，所述导热部沿着竖向方向从所述磁芯的顶端延伸到所述磁芯的底端，所述导热部包覆至少部分所述磁芯。
3.根据权利要求2所述的磁性组件，其特征在于，所述第一散热结构还包括与所述导热部相连的延伸部，所述延伸部沿着所述横向方向延伸，且所述延伸部与所述第一绕组包和/或所述第二绕组包的至少部分外表面热接触。
4.根据权利要求1-3任一所述的磁性组件，其特征在于，所述第一散热结构包括导热系数大于或等于100W/m.K的金属材料。
5.根据权利要求1-3任一所述的磁性组件，其特征在于，所述第一散热结构包括导热系数大于或等于20W/m.K的非金属材料。
6.根据权利要求1所述的磁性组件，其特征在于，所述第一散热结构与所述第一绕组包、所述第二绕组包、所述磁芯之间通过第一导热胶热接触。
7.根据权利要求1所述的磁性组件，其特征在于，所述磁芯包括两个U形磁芯结构，两个所述U形磁芯结构扣合在一起形成闭合磁路。
8.根据权利要求1所述的磁性组件，其特征在于，还包括两个呈U或L形的第二散热结构，其中一个所述第二散热结构沿着所述横向方向插设在所述磁芯和所述第一绕组包之间，另外一个所述第二散热结构沿着所述横向方向插设在所述磁芯和所述第二绕组包之间。
9.根据权利要求1所述的磁性组件，其特征在于，还包括两个呈T形或L形的第二散热结构，所述磁芯包括沿着竖向方向堆叠设置的第一子磁芯和第二子磁芯；
其中一个所述第二散热结构沿着所述横向方向从所述磁芯的第一侧插入所述第一子磁芯和所述第二子磁芯之间，另外一个所述第二散热结构沿着所述横向方向从所述磁芯的第二侧插入所述第一子磁芯和所述第二子磁芯之间，所述磁芯的第一侧和第二侧相对设置。
10.根据权利要求8或9所述的磁性组件，其特征在于，所述第二散热结构通过第二导热胶与所述磁芯的表面热接触。
11.根据权利要求8或9所述的磁性组件，其特征在于，所述第二散热结构包括导热系数大于或等于100W/m.K的金属材料。
12.根据权利要求8或9所述的磁性组件，其特征在于，所述第二散热结构包括导热系数大于或等于20W/m.K的非金属材料。
13.根据权利要求1-3、6-9中任一所述的磁性组件，其特征在于，所述磁性组件还包括套设在所述磁芯外周上的绕线骨架，所述绕组结构绕设在所述绕线骨架上。
14.根据权利要求13所述的磁性组件，其特征在于，所述绕线骨架为一体结构，所述第一绕组包和所述第二绕组包均绕设在所述绕线骨架上，且所述绕线骨架在与所述间隙相对应的位置具有镂空结构；或者，
所述绕线骨架包括分离的第一绕线骨架结构和第二绕线骨架结构，所述第一绕组包绕设在所述第一绕线骨架结构上，所述第二绕组包绕设在所述第二绕线骨架结构上，所述第一绕线骨架结构和所述第二绕线骨架结构之间具有一段距离，且所述第一绕线骨架结构和所述第二绕线骨架结构的相对面均具有镂空结构。
15.一种磁性组件，其特征在于，包括：沿横向方向延伸的磁芯和绕设在所述磁芯上的绕组结构，所述磁芯包括沿着竖向方向堆叠设置的第一子磁芯和第二子磁芯；
还包括呈T形或L形的第二散热结构，其中所述第二散热结构沿着所述横向方向插入所述第一子磁芯和所述第二子磁芯之间。
16.一种磁性组件，其特征在于，包括磁芯、绕组结构和散热环，所述绕组结构包括多个绕组包，至少一个所述绕组包用作变压器的原边绕组，至少一个所述绕组包用作所述变压器的副边绕组，所述磁芯包括沿横向方向延伸设置的绕线柱，所述多个绕组包和所述散热环套设在所述绕线柱上，每相邻的两个所述绕组包之间设置有至少一个所述散热环，所述散热环的内环面与所述绕线柱热接触，所述散热环与相邻的所述绕组包热接触。
17.根据权利要求16所述的磁性组件，其特征在于，所述多个绕组包包括第一绕组包、第二绕组包、第三绕组包和第四绕组包，所述散热环包括第一散热环、第二散热环和第三散热环，所述第一绕组包、所述第一散热环、所述第二绕组包、所述第二散热环、所述第三绕组包、所述第三散热环和所述第四绕组包在所述绕线柱上依次设置；
其中，所述第二绕组包和所述第三绕组包串联或并联连接，所述第一绕组包和所述第四绕组包串联或并联连接；
所述第二绕组包和所述第三绕组包用作所述变压器的副边绕组，所述第一绕组包和所述第四绕组包用作所述变压器的原边绕组，或者，所述第二绕组包和所述第三绕组包用作所述变压器的原边绕组，所述第一绕组包和所述第四绕组包用作所述变压器的副边绕组。
18.根据权利要求16所述的磁性组件，其特征在于，所述散热环设置为闭合环状散热结构，所述闭合环状散热结构套设在所述绕线柱上，所述闭合环状散热结构的内环面与所述绕线柱的外周面热接触。
19.根据权利要求18所述的磁性组件，其特征在于，以垂直于所述横向方向的竖直平面为截面，所述散热环的截面形状为圆环、椭圆环或跑道形。
20.根据权利要求16所述的磁性组件，其特征在于，所述散热环包括两个弧状散热结构，两个所述弧状散热结构的内环面相对设置，并分别与所述绕线柱的外周面热接触。
21.根据权利要求20所述的磁性组件，其特征在于，两个所述弧状散热结构的两端相对接。
22.根据权利要求16所述的磁性组件，其特征在于，所述散热环设置为开口环状散热结构，所述开口环状散热结构套设在所述绕线柱上，所述开口环状散热结构的内环面与所述绕线柱的外周面热接触。
23.根据权利要求16-22任一项所述的磁性组件，其特征在于，所述散热环的材质为陶瓷，所述陶瓷的导热系数≥10W/m.K。
24.根据权利要求23所述的磁性组件，其特征在于，所述散热环的外环面设置有延伸部，所述延伸部具有散热面。
25.根据权利要求24所述的磁性组件，其特征在于，多个所述散热环的所述散热面位于同一平面内。
26.根据权利要求16所述的磁性组件，其特征在于，所述散热环上设置有至少一个凹槽。
27.一种电源模块，其特征在于，包括塑胶盖板、金属外壳以及上述权利要求1-26中任一所述的磁性组件，所述金属外壳与所述塑胶盖板围成容纳腔，所述磁性组件设置在所述容纳腔内。
28.根据权利要求27所述的电源模块，其特征在于，所述容纳腔内填充有第三导热胶，所述第三导热胶至少包覆部分所述磁性组件。
29.根据权利要求28所述的电源模块，其特征在于，所述金属外壳的外侧或所述金属外壳的内部设置有散热导管，所述散热导管中具有冷媒，所述磁性组件产生的热通过所述第三导热胶及所述金属外壳传递至所述散热导管里的所述冷媒。
30.根据权利要求28所述的电源模块，其特征在于，所述金属外壳的外侧设置有散热金属齿，所述磁性组件产生的热通过所述第三导热胶及所述金属外壳传递至所述散热金属齿。
31.根据权利要求27所述的电源模块，其特征在于，所述电源模块为车载充电器。
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