CN112071581A - 磁性元件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁性元件，包括盖板和磁芯本体,所述磁芯本体包括第一边柱和第二边柱，以及连接在所述第一边柱和第二边柱之间的中柱，所述中柱上缠绕有绕组；所述盖板固定在所述第一边柱和第二边柱的上表面上。本发明实现了磁性元件的小尺寸化，降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及磁性组件领域，尤其涉及一种磁性元件。
背景技术
随着开关频率的提升，磁性元件的小型化已经成为业界的趋势，图1为现有的多路输出变压器的结构，磁性元件由磁芯101，SMD骨架102及线包103三部分组成。但SMD骨架会增加的磁性元件所占的面积，增加成本。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种小尺寸的变压器，以减小其生产成本。
根据本发明的第一方面，提出一种磁性元件，包括盖板和磁芯本体,所述磁芯本体包括第一边柱和第二边柱，以及连接在所述第一边柱和第二边柱之间的中柱，所述中柱上缠绕有绕组；所述盖板固定在所述第一边柱和第二边柱的上表面上。
优选地，所述磁芯本体为工字型。
优选地，所述绕组包括第一绕组和第二绕组，所述第一绕组绕制在所述中柱靠近所述第一边柱的第一部分，所述第二绕组绕制在所述中柱靠近所述第二边柱的第二部分。
优选地，所述磁芯本体还包括一凸台，所述凸台位于所述中柱上，将绕制在所述中柱上的第一绕组和第二绕组隔开。
优选地，通过改变所述凸台的形状，调节所述第一绕组和第二绕组之间的漏感。
优选地，所述凸台通过在所述中柱的一个表面或多个表面延伸形成。
优选地，所述凸台位于所述中柱远离所述盖板的下表面上。
优选地，所述凸台的侧表面不超出所述中柱的侧表面，所述中柱的侧表面与所述下表面连接。
优选地，所述凸台呈凹字型结构，包括位于所述中柱远离所述盖板的下表面上的第一部分和位于所述中柱侧表面上的第二部分，所述中柱的侧表面与所述下表面连接。
优选地，所述凸台呈方环结构，包括位于所述中柱远离所述盖板的下表面上的第一部分，位于所述中柱侧表面上的第二部分以及位于所述中柱靠近所述盖板的上表面上的第三部分。
优选地，所述凸台的侧表面不超出所述第一边柱和所述第二边柱的侧表面。
优选地，所述磁性元件的引脚位于第一边柱和第二边柱的底表面，所述第一边柱和第二边柱的上表面与所述底表面相对。
优选地，所述引脚包括第一类引脚和第二类引脚，所述第一类引脚位于所述第一边柱的底表面，所述第二类引脚位于所述第二边柱的底表面。
优选地，所述第一绕组的首端和尾端点焊在对应的第一类引脚上，所述第二绕组的首端和尾端点焊在对应的第二类引脚上。
优选地，设置所述引脚的数量不小于4个。
优选地，在所述中柱至少绕制2个绕组。
优选地，在所述盖板和所述磁芯的所述第一边柱和第二边柱之间留有气隙。
优选地，在所述盖板中留有气隙。
优选地，在所述盖板被设置为粉芯材料。
优选地，所述磁芯元件没有气隙。
优选地，当所述第一绕组和所述第二绕组的匝数不同时，所述磁性元件为变压器。
优选地，当所述第一绕组和所述第二绕组的匝数相同时，所述磁性元件为电感。
优选地，所述磁芯本体被设置为镍锌铁氧体。
优选地，所述盖板被设置为镍锌铁氧体或MnZn铁氧体。
优选地，所述引脚是通过在所述第一边柱和第二边柱的底表面电镀形成。
优选地，第一边柱和第二边柱的底表面具有刻蚀形成的凹部。
优选地，所述引脚是通过在所述凹部粘贴金属片形成。
本发明提供的磁性元件采用镍芯铁氧体作为磁芯，并在磁芯的底部形成引脚，是一种无骨架的磁性元件结构，实现了磁性元件的小尺寸化，降低了成本。另外，还可以根据需要设置多个引脚，实现多路输出。另外，通过在所述磁芯中柱上设置凸台以将原边绕组和副边绕组隔开，使得原边绕组和副边绕组之间产生漏感，所述漏感可作为谐振电感使用，帮助实现软开关，以减少电路中磁性元件的数量。
附图说明
图1为现有技术的磁性元件的结构图；
图2a和2b为根据本发明第一实施例的磁性元件的结构图；
图3a和3b为根据本发明第二实施例的磁性元件的结构图；
图4为根据本发明第三实施例的磁性元件的结构图；
图5为根据本发明第四实施例的磁性元件的结构图；
图6为根据本发明第五实施例的磁性元件的截面图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的组成部分采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。为了简明起见，可以在一幅图中描述经过数个步骤后获得的结构。在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如每个组成部分的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。
本发明提供一种磁性元件，包括盖板和磁芯本体，所述磁芯本体包括第一边柱和第二边柱，以及连接在所述第一边柱和第二边柱之间的中柱，所述中柱上缠绕有绕组，所述盖板固定在所述第一边柱和第二边柱的上表面上。
具体地，图2a和2b所示为根据本发明第一实施例的磁性元件的结构图。所述磁性元件包括盖板201和磁芯本体202。所述磁芯本体202包括第一边柱211和第二边柱212，以及连接在所述第一边柱211和第二边柱212之间的中柱213。优选地，所述磁芯本体202为工字型结构，优选地，所述第一边柱211和所述第二边柱212可被设置为直四棱柱，所述中柱213可被设置为多棱柱或圆柱，在此不作限制。进一步地，在所述中柱上绕有绕组223，所述盖板201固定在所述第一边柱211和第二边柱212的上表面上。
在本实施例中，在所述盖板201和所述磁芯本体202的所述第一边柱211和第二边柱212之间留有气隙，此时，所述盖板可优选设置为镍锌铁氧体。通过在所述盖板201和所述磁芯本体202的所述第一边柱211和第二边柱212之间垫胶带或绝缘材料以形成所述气隙。当然，在其他实施例中，也可在所述盖板201中留有气隙，此时，所述盖板优选设置为粉芯材料，所述粉芯材料内部具有分布式气隙。所述粉芯材料可选为低磁导率(90u-9u)的材料，例如，金属粉芯，合金粉芯，铁粉芯等。具体所述磁性元件的气隙位置在本申请中并不做限制。另外，当所述磁性元件应用于低频区域(＜3MHZ)时，所述盖板可优选被设置为MnZn铁氧体，可有效降低磁性元件的损耗。在本实施例中，所述磁芯本体202被设置为镍锌铁氧体。
所述磁性元件的引脚位于所述第一边柱211和第二边柱212的底表面，所述第一边柱211和第二边柱212的上表面与所述底表面相对。所述引脚包括第一类引脚221和第二类引脚222，所述第一类引脚221位于所述第一边柱211的底表面，所述第二类引脚222位于所述第二边柱212的底表面。所述绕组223包括第一绕组和第二绕组，所述第一绕组绕制在所述中柱靠近所述第一边柱211的第一部分上，所述第二绕组绕制在所述中柱靠近所述第二边柱212的第二部分上。所述第一绕组的首端和尾端直接点焊在所述第一类引脚上，所述第二绕组的首端和尾端直接点焊在所述第二类引脚上。在本实施例中，所述磁性元件为变压器，所述第一绕组为原边绕组，所述第二绕组为副边绕组，所述第一类引脚为原边引脚，所述第二类引脚为副边引脚。
在本申请中，在所述中柱上至少绕制2个绕组，设置所述引脚的数量不小于4个。具体地，在本实施例中，所述引脚的个数为6个，其中原边引脚4个，副边引脚2个；所述绕组的个数为3个，其中原边绕组1个，副边绕组2个，所述原边绕组和副边绕组的匝数比为1:2。需要注意的是，所述引脚的数量和绕组的个数可根据实际的应用具体设置，在此不作任何限定。
在本实施例中，所述第一边柱211和第二边柱212的底表面具有刻蚀形成的凹部，所述引脚是通过在所述凹部粘贴金属片形成。当然，在其他实施例中，所述引脚也可通过在所述第一边柱211和第二边柱212的底表面电镀金属形成。其中，所述金属片和所述电镀金属都可优选为银材料。
本发明提供的磁性元件采用镍芯铁氧体作为磁芯，并在磁芯的底部形成引脚，是一种无骨架的磁性元件结构，实现了磁性元件的小尺寸化，降低了成本。另外，还可以根据需要设置多个引脚，实现多路输出。
图3a和3b所示为根据本发明第二实施例的磁性元件的结构图。本实施例与所述第一实施例的磁芯元件的区别在于所述磁芯本体302还包括一位于所述中柱303上的凸台321，其他结构都相同，在此不再赘述。
其中，所述凸台321将绕制在所述中柱303上的第一绕组311和第二绕组312隔开。通过改变所述凸台321的形状，可以调节所述第一绕组311和第二绕组312之间的漏感。所述凸台321通过在所述中柱的一个表面或多个表面延伸形成。当然，所述凸台在所述中柱各个表面延伸的部分不超出所述第一边柱和所述第二边柱的上表面，下表面以及侧表面，在此，所述第一边柱和所述第二边柱的侧表面不包括与所述中柱连接的表面，以及与所述中柱连接的表面相对的表面。所述凸台321的体积越大，所述第一绕组311和第二绕组312之间的漏感越大。具体地，在本实施例中，所述凸台321呈凹字型结构，包括位于所述中柱303远离所述盖板301的下表面上的第一部分和位于所述中柱303侧表面上的第二部分，所述中柱303的侧表面和所述下表面连接，在此，所述中柱303的侧表面不包括其与第一边柱和第二边柱连接的表面。优选地，所述凸台321侧表面与所述第一边柱和所述第二边柱的侧表面齐平，所述凸台321的底表面与所述第一边柱和所述第二边柱的底表面齐平。
当所述磁性元件应用于某些电路拓扑，例如LLC电路，所述原边绕组311和副边绕组312之间的漏感还可作为谐振电感使用，帮助实现软开关，以减少电路中磁性元件的数量。本领域的技术人员可根据实际的应用和电路要求改变所述凸台的形状，以调节原边绕组311和副边绕组312之间的漏感。对于所述凸台的形状，在此并不做任何限制。
如图4所示，所述凸台322位于所述中柱303远离所述盖板301的下表面上。优选地，所述凸台322的侧表面不超出所述中柱303的侧表面，进一步地，所述凸台322的侧表面与所述中柱303的侧表面齐平。图4结构中的原边绕组和副边绕组之间的漏感小于图3结构中的原边绕组和副边绕组之间的漏感。
如图5所示，所述凸台323呈方环结构，包括位于所述中柱303远离所述盖板301的下表面上的第一部分，位于所述中柱303侧表面上的第二部分以及位于所述中柱303靠近所述盖板301的上表面上的第三部分，优选地，所述凸台323的侧表面与所述第一边柱和所述第二边柱的侧表面齐平，所述凸台323的底表面与所述第一边柱和所述第二边柱的底表面齐平，所述凸台323的上表面与所述第一边柱和所述第二边柱的上表面齐平。需要注意的是，在这种结构下，所述磁性元件的漏感会很大，所述磁性元件会成为一种耦合电感，可用于差共模集成输出电感。
图6所示为根据本发明第五实施例的磁性元件的截面图。本实施例与所述第二实施例的磁芯元件的区别在于绕组的匝数不同，其他结构都相同，在此不再赘述。
在本实施例中，所述第一绕组611和第二绕组612的匝数相同，即匝数比为1:1，所述磁性元件变为电感。当所述磁性元件为耦合电感时，在所盖板601和磁芯本体的第一边柱604和第二边柱605之间留有缝隙以形成所述磁性元件的气隙，所述耦合电感可用于双路并联。当所述第一绕组611和第二绕组612的绕向相同时，即所述第一绕组和所述第二绕组都为顺时针或逆时针绕制，所述磁性元件为正耦合电感；当所述第一绕组611和所述第二绕组612的绕向不同时，即所述第一绕组为顺时针或逆时针绕制，所述第二绕组为逆时针或顺时针绕制，所述磁性元件为负耦合电感。所述耦合电感的耦合系数可通过所述凸台603的尺寸调节，所述凸台的603的尺寸越大，所述耦合电感的耦合系数越大。
当所述磁性元件作为滤波电感时，优选地，所述磁性元件没有留气隙。通过设置所述第一绕组611和所述第二绕组612的绕向相同，所述滤波电感可主要抑制共模信号，同时也对差模信号有一定的抑制能力。且当所述盖板601为MnZn铁氧体，磁芯本体为NiZn铁氧体时，因为MnZn铁氧体不是绝缘的，其对低频损耗有抑制能力，所述NiZn铁氧体为绝缘体，其对高频损耗有抑制能力，所以所述滤波电感可以抑制高低频段的插入损耗，提高了滤波电感的滤波能力。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (27)
1.一种磁性元件，包括盖板和磁芯本体,
所述磁芯本体包括第一边柱和第二边柱，以及连接在所述第一边柱和第二边柱之间的中柱，所述中柱上缠绕有绕组；
所述盖板固定在所述第一边柱和第二边柱的上表面上。
2.根据权利要求1所述的磁性元件，其中，所述磁芯本体为工字型。
3.根据权利要求1所述的磁性元件，其中，所述绕组包括第一绕组和第二绕组，所述第一绕组绕制在所述中柱靠近所述第一边柱的第一部分，所述第二绕组绕制在所述中柱靠近所述第二边柱的第二部分。
4.根据权利要求3所述的磁性元件，其中，所述磁芯本体还包括一凸台，所述凸台位于所述中柱上，将绕制在所述中柱上的第一绕组和第二绕组隔开。
5.根据权利要求4所述的磁性元件，其中，通过改变所述凸台的形状，调节所述第一绕组和第二绕组之间的漏感。
6.根据权利要求4所述的磁性元件，其中，所述凸台通过在所述中柱的一个表面或多个表面延伸形成。
7.根据权利要求4所述的磁性元件，其中，所述凸台位于所述中柱远离所述盖板的下表面上。
8.根据权利要求7所述的磁性元件，其中，所述凸台的侧表面不超出所述中柱的侧表面，所述中柱的侧表面与所述下表面连接。
9.根据权利要求4所述的磁性元件，其中，所述凸台呈凹字型结构，包括位于所述中柱远离所述盖板的下表面上的第一部分和位于所述中柱侧表面上的第二部分，所述中柱的侧表面与所述下表面连接。
10.根据权利要求4所述的磁性元件，其中，所述凸台呈方环结构，包括位于所述中柱远离所述盖板的下表面上的第一部分，位于所述中柱侧表面上的第二部分以及位于所述中柱靠近所述盖板的上表面上的第三部分。
11.根据权利要求9或10所述的磁性元件，其中，所述凸台的侧表面不超出所述第一边柱和所述第二边柱的侧表面。
12.根据权利要求3所述的磁性元件，其中，所述磁性元件的引脚位于第一边柱和第二边柱的底表面，所述第一边柱和第二边柱的上表面与所述底表面相对。
13.根据权利要求12所述的磁性元件，其中，所述引脚包括第一类引脚和第二类引脚，所述第一类引脚位于所述第一边柱的底表面，所述第二类引脚位于所述第二边柱的底表面。
14.根据权利要求13所述的磁性元件，其中，所述第一绕组的首端和尾端点焊在对应的第一类引脚上，所述第二绕组的首端和尾端点焊在对应的第二类引脚上。
15.根据权利要求12所述的磁性元件，其中，设置所述引脚的数量不小于4个。
16.根据权利要求1所述的磁性元件，其中，在所述中柱至少绕制2个绕组。
17.根据权利要求1所述的磁性元件，其中，在所述盖板和所述磁芯的所述第一边柱和第二边柱之间留有气隙。
18.根据权利要求1所述的磁性元件，其中，在所述盖板中留有气隙。
19.根据权利要求18所述的磁性元件，其中，在所述盖板被设置为粉芯材料。
20.根据权利要求1所述的磁性元件，其中，所述磁芯元件没有气隙。
21.根据权利要求4所述的磁性元件，当所述第一绕组和所述第二绕组的匝数不同时，所述磁性元件为变压器。
22.根据权利要求4所述的磁性元件，当所述第一绕组和所述第二绕组的匝数相同时，所述磁性元件为电感。
23.根据权利要求1所述的磁性元件，其中，所述磁芯本体被设置为镍锌铁氧体。
24.根据权利要求1所述的磁性元件，其中，所述盖板被设置为镍锌铁氧体或MnZn铁氧体。
25.根据权利要求12所述的磁性元件，其中，所述引脚是通过在所述第一边柱和第二边柱的底表面电镀形成。
26.根据权利要求12所述的磁性元件，其中，第一边柱和第二边柱的底表面具有刻蚀形成的凹部。
27.根据权利要求26所述的磁性元件，其中，所述引脚是通过在所述凹部粘贴金属片形成。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113314296A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-08-27 | 深圳莱福德科技股份有限公司 | 一种差共模电感器 |
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2020
- 2020-08-27 CN CN202010879370.2A patent/CN112071581A/zh active Pending
Cited By (1)
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