CN114078623A - 线圈部件以及搭载其的开关电源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及线圈部件以及搭载其的开关电源装置。线圈部件具备：第一磁芯，具有第一平板部；第二磁芯，具有第二平板部；绕组，具有空芯部；第一散热金属板，具有第一散热平面部以及第一热传导部；第二散热金属板，具有第二散热平面部以及第二热传导部，第一平板部和第二平板部的至少任一方具有中脚，中脚插通于绕组的空芯部，以第一平板部和第二平板部相对的方式第一磁芯和第二磁芯被组合，第一散热平面部和第一平板部以及第二散热平面部和第二平板部分别紧贴，第一热传导部和第二热传导部被连接。

Description

线圈部件以及搭载其的开关电源装置
技术领域
本发明涉及线圈部件以及搭载其的开关电源装置，特别是涉及具备散热结构的线圈部件以及搭载其的开关电源装置。
背景技术
在例如开关电源装置等的电源装置中不可避免地使用具有芯的线圈部件等的磁性元件。磁性元件的温度的上升是开关电源装置的设计时的重要关注点，且往往成为产品的性能提高的瓶颈。在线圈部件的使用时，由于自线圈产生的热(铜损)的影响或自芯产生的热(铁损)，芯的温度上升。这样，对于搭载于开关电源装置的线圈部件等的磁性元件来说，要求有效地对自线圈或芯产生的热进行散热而抑制磁性元件的温度上升。
因此，作为磁性部件，例如，在专利文献1中公开了自扁绕线圈3产生的热经由上部芯5以及下部芯7而散热的电感元件。在这样的电感元件中，自扁绕线圈3产生的热被蓄积于芯(上部芯5以及下部芯7)，如果芯上升至某一定的温度而变得过高，则芯的特性会劣化甚至饱和。由此，失去电感特性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-146530号公报
发明内容
本发明是有鉴于上述问题而完成的发明，其目的在于，提供能够以简单的结构抑制芯的温度上升的具备散热性高的散热结构的线圈部件以及搭载其的开关电源装置。
为了达成上述目的，本发明的一方式所涉及的线圈部件，其特征在于，具备：第一磁芯，具有第一平板部；第二磁芯，具有第二平板部；绕组，具有空芯部；第一散热金属板，具有第一散热平面部以及第一热传导部；以及第二散热金属板，具有第二散热平面部以及第二热传导部，所述第一平板部和所述第二平板部的至少任一方具有中脚，所述中脚插通于所述空芯部，以所述第一平板部和所述第二平板部相对的方式所述第一磁芯和所述第二磁芯被组合，所述第一散热平面部和所述第一平板部以及所述第二散热平面部和所述第二平板部分别紧贴，所述第一热传导部和所述第二热传导部被连接。
这样，在第一磁芯以及第二磁芯分别安装具有第一散热平面部以及第一热传导部的第一散热金属板以及具有第二散热平面部以及第二热传导部的第二散热金属板，将第一散热金属板的端部、即第一热传导部和第二散热金属板的端部、即第二热传导部连接，从而使第一散热金属板和第二散热金属板分别紧贴于第一磁芯和第二磁芯，由此将第一磁芯和第二磁芯的热向第一散热金属板和第二散热金属板散热。进一步，向第一散热金属板和第二散热金属板散热的热经由形成于第一散热金属板的第一热传导部和形成于第二散热金属板的第二热传导部的连接部分，而使第一散热金属板和第二散热金属板的温度差变小，其结果，第一磁芯和第二磁芯的温度差也变小。这样的散热结构能够完全消除因为磁芯的厚度的公差所导致的散热金属板和磁芯平面之间的间隙，且结构简单并且散热性高，因此，能够有效地抑制芯的温度上升。
另外，在本发明的一方式所涉及的线圈部件中，优选，所述第一热传导部和所述第二热传导部的至少任一方的热传导部具有切口部，另一方的热传导部与所述切口部被焊料连接。由此，能够使第一热传导部和第二热传导部之间的焊料连接容易。
另外，在本发明的一方式所涉及的线圈部件中，优选，所述第一散热平面部和所述第二散热平面部在俯视时分别为由4条以上的边形成的线对称的多边形，在所述第一散热平面部中，自从组合所述第一磁芯和所述第二磁芯而形成的间隙中的引出所述绕组的引出部的间隙侧的1条边的两端延伸的2条边形成有所述第一热传导部，在所述第二散热平面部中，自从所述间隙侧的1条边的两端延伸的2条边形成有所述第二热传导部。
另外，在本发明的一方式所涉及的线圈部件中，优选，所述第一散热平面部和所述第二散热平面部在俯视时分别为由10条以上的边形成的多边形，在所述第一散热平面部中，自除了组合所述第一磁芯和所述第二磁芯而形成的间隙中的引出所述绕组的引出部的间隙侧的2条边以外的至少2条边形成有所述第一热传导部，在所述第二散热平面部中，自除了所述间隙侧的2条边以外的至少2条边形成有所述第二热传导部。
另外，在本发明的一方式所涉及的线圈部件中，优选，所述第一散热金属板和所述第二散热金属板为相同形状。由此，能够利用1个类型的散热金属板而具有散热性高的散热结构。
本发明的一方式所涉及的开关电源装置，其特征在于，是具有散热构件的开关电源装置，搭载有上述的线圈部件，所述第一散热平面部或所述第二散热平面部与所述散热构件热性连接。这样，通过使第一散热金属板或第二散热金属板与散热构件热性连接而进行散热，因此，能够进一步有效地抑制芯的温度上升。
另外，在本发明的一方式所涉及的开关电源装置中，优选，所述散热构件是铝基板等的金属基板。
根据本发明，能够提供能够以简单的结构抑制芯的温度上升的具备散热性高的散热结构的线圈部件以及搭载其的开关电源装置。
附图说明
图1是表示本实施方式所涉及的线圈部件的大致结构的立体图。
图2是表示本实施方式所涉及的线圈部件和散热金属板的大致结构的分解立体图。
图3是表示本实施方式所涉及的线圈部件的芯、线圈、隔离物、散热金属板的大致结构的分解立体图。
图4是表示本实施方式所涉及的线圈部件的第一变形例的第一散热金属板以及第二散热金属板的大致结构的立体图。
图5是表示本实施方式所涉及的线圈部件的第二变形例的第一散热金属板以及第二散热金属板的大致结构的立体图。
图6是表示本实施方式所涉及的线圈部件的第三变形例的第一散热金属板以及第二散热金属板的大致结构的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的优选的实施方式进行详细的说明。在此，在附图的说明中，对相同或者相当的要素标记相同的符号，省略重复的说明。
本实施方式所涉及的开关电源装置具备散热构件和线圈部件1，线圈部件1被搭载于散热构件。
在本实施方式中，例如，将散热构件设为铝基板等的金属基板。由此，能够容易地构成散热构件。但是，散热构件并不限定于铝基板等的金属基板，只要是散热性良好的材料，也可以设为任意的材料的基板。
图1是表示本实施方式所涉及的线圈部件的大致结构的立体图。图2是表示本实施方式所涉及的线圈部件和散热金属板的大致结构的分解立体图。图3是表示本实施方式所涉及的线圈部件的芯、线圈、隔离物、散热金属板的大致结构的分解立体图。
如图1～图3所示，线圈部件1具备：第一磁芯11，具有具备中脚112的第一平板部111；第二磁芯12，具有第二平板部121；绕组13，具有空芯部131；第一散热金属板14，具有第一散热平面部141以及第一热传导部142；以及第二散热金属板15，具有第二散热平面部151以及第二热传导部152。线圈部件1作为一个磁性部件而适宜地使用。
尽管在图1～图3中没有表示，但中脚不仅形成于第一平板部111，而且也形成于第二平板部121。
另外，也可以设为中脚仅形成于第一平板部的结构或仅形成于第二平板部的结构。
另外，也可以设为线圈部件1的芯、即第一平板部和第二平板部的至少任一方具有中脚的结构。
如图1～图3所示，在第一平板部111和第二平板部121的两端分别形成有外脚。
另外，也可以设为仅在第一平板部111和第二平板部121的任一方的两端形成有外脚的结构。
还有，第一磁芯11以及第二磁芯12由铁氧体等的磁性材料构成。
第一磁芯11的中脚112插通于位于绕组13的大致中央的空芯部131，以第一平板部111和第二平板部121相对的方式第一磁芯11和第二磁芯12被组合(尽管没有图示，但第二磁芯12的中脚也插通于空芯部131)。由此，成为绕组13分别经由隔离物16、17而被第一磁芯11和第二磁芯12夹持的结构。在此，隔离物16、17作为用于绝缘的隔离物和/或用于吸收芯或绕组的尺寸公差的隔离物而发挥功能。
绕组13具备2个引出部132。这些2个引出部132从绕组13的端部经由组合第一磁芯11和第二磁芯12而由第一平板部111、第二平板部121和外脚形成的间隙而被引出到外部。
第一散热平面部141和第一平板部111紧贴，第二散热平面部151和第二平板部121紧贴，从而使第一散热平面部141和第一平板部111热性连接，使第二散热平面部151和第二平板部121热性连接。由此，能够容易地将第一磁芯11中生成的热传导至第一散热金属板14并且将第二磁芯12中生成的热传导至第二散热金属板15。还有，为了将磁芯中生成的热效率良好地传导至散热金属板，优选第一散热金属板14以及第二散热金属板15分别由金属等散热性良好的材料构成。
另外，也可以设为第一散热平面部141和第一平板部111以在第一散热平面部141和第一平板部111之间填充高导热性硅酮树脂或其他高导热性材料的方式进行紧贴，第二散热平面部151和第二平板部121以在第二散热平面部151和第二平板部121之间填充高导热性硅酮树脂或其他高导热性材料的方式进行紧贴的结构。
第一热传导部142和第二热传导部152被相互连接。具体来说，第一热传导部142的内表面和第二热传导部152的外表面相互接触。
在本实施方式中，第一热传导部142和第二热传导部152遍及宽度方向整体而接触，但是，也可以设为宽度方向上的一部分相互接触的结构。
另外，也可以设为第一热传导部142的外表面和第二热传导部152的内表面相互接触的结构。
另外，也可以设为第一散热平面部141和第二散热平面部151分别具有多个热传导部，至少1个的第一热传导部142的内表面和1个第二热传导部152的外表面相互接触，至少另1个的第一热传导部142的外表面和另1个第二热传导部152的内表面相互接触的结构。
这样，在第一磁芯以及第二磁芯分别安装具有第一散热平面部以及第一热传导部的第一散热金属板以及具有第二散热平面部以及第二热传导部的第二散热金属板，将第一散热金属板的端部、即第一热传导部和第二散热金属板的端部、即第二热传导部连接，从而使第一散热金属板和第二散热金属板分别紧贴于第一磁芯和第二磁芯，由此将第一磁芯和第二磁芯的热向第一散热金属板和第二散热金属板散热。进一步，向第一散热金属板和第二散热金属板散热的热经由形成于第一散热金属板的第一热传导部和形成于第二散热金属板的第二热传导部的连接部分，而使第一散热金属板和第二散热金属板的温度差变小，其结果，第一磁芯和第二磁芯的温度差也变小。这样的散热结构能够完全消除因为磁芯的厚度的公差所导致的散热金属板和磁芯平面之间的间隙，且结构简单并且散热性高，因此，能够有效地抑制芯的温度上升。
再有，在本实施方式中，第一热传导部142具有大致U字形的切口部143，第二热传导部152具有大致U字形的切口部153，第一热传导部142的内表面和第二热传导部152的外表面相互接触，第二热传导部152与切口部143被焊料连接。由此，使第一热传导部和第二热传导部之间的焊料连接容易。
另外，在第一热传导部142的外表面和第二热传导部152的内表面相互接触的结构中，第一热传导部142与切口部153被焊料连接。
还有，在本实施方式中，将在第一热传导部和第二热传导部的双方设置有切口部作为一个例子进行了说明，但是，也可以是第一热传导部和第二热传导部的任一方的热传导部具有切口部，另一方的热传导部与该切口部被焊料连接。另外，切口部的形状不限定于大致U字形，也可以是例如大致半圆形、一侧开口的矩形、大致V字形等的各种形状。
在本实施方式中，第一散热平面部141和第二散热平面部151在俯视时分别由以10条边形成的十边形构成。即，第一散热平面部141和第二散热平面部151分别包含10条边。然而，第一散热平面部141和第二散热平面部151的形状不限定于此，也可以将第一散热平面部141和第二散热平面部151在俯视时分别设为由11条以上的边形成的多边形。
在第一散热平面部141的10条边中，自以从组合第一磁芯和第二磁芯而形成的间隙中的引出绕组13的引出部132的间隙侧的2条边L1、L2的、分别与2条边L1、L2的接点相反侧的端部L1a、L2a延伸的方式形成的边L3、L4，分别形成有2个第一热传导部142。同样的，在第二散热平面部151的10条边中，自以从组合第一磁芯和第二磁芯而形成的间隙中的引出绕组13的引出部132的间隙侧的2条边L5、L6的、分别与2条边L5、L6的接点相反侧的端部L5a、L6a延伸的方式形成的边L7、L8，分别形成有2个第二热传导部152。即，第一热传导部142自第一散热平面部141的10条边中的边L3、L4向相对于第一散热平面部141大致垂直方向延伸(在图1中，以向上方向延伸的方式描绘)。第二热传导部152自第二散热平面部151的10条边中的边L7、L8向相对于第二散热平面部151大致垂直方向延伸(在图1中，以向下方向延伸的方式描绘)。这样，在线圈部件1中，第一热传导部142和第二热传导部152以相互重叠的方式紧贴。再有，第一热传导部142自第一散热平面部141中与组合第一磁芯和第二磁芯而形成的间隙中的引出绕组13的引出部132的间隙侧的边相邻的边形成，第二热传导部152自第二散热平面部151中与组合第一磁芯和第二磁芯而形成的间隙中的引出绕组13的引出部132的间隙侧的边相邻的边形成，因此，绕组13的引出部132不会被第一热传导部142和第二热传导部152妨碍而被引出。
还有，只要是第一热传导部142和第二热传导部152能够以相互重叠的方式紧贴的结构，第一热传导部142也可以自第一散热平面部141的10条边中除了组合第一磁芯和第二磁芯而形成的间隙中的引出绕组13的引出部132的间隙侧的2条边L1、L2的8条边中的任意2条以上的边形成。同样的，第二热传导部152也可以自第二散热平面部151的10条边中除了组合第一磁芯和第二磁芯而形成的间隙中的引出绕组13的引出部132的间隙侧的2条边L5、L6的8条边中的任意2条以上的边形成。
在本实施方式中，第一散热金属板14和第二散热金属板15为相同的形状。但是，并不限定于此，只要是能够在线圈部件1中使自第一散热平面部141的边延伸的第一热传导部142和自第二散热平面部151的边延伸的第二热传导部152相互面接触，则第一散热金属板14和第二散热金属板15也可以是不同的形状。
在本实施方式中，第一散热平面部141与散热构件热性连接。但是，并不限定于此，也可以是第二散热平面部151与散热构件热性连接。这样，使第一散热平面部141或第二散热平面部151与散热构件热性连接而进行散热，因此，能够进一步抑制磁芯的温度上升。
另外，可以设为将第一散热平面部141或第二散热平面部151通过高导热性材料连接于金属基板等的散热构件的结构，也可以设为将第一散热平面部141或第二散热平面部151直接地焊接于金属基板等的散热构件的结构。
图4是表示本实施方式所涉及的线圈部件的第一变形例的第一散热金属板以及第二散热金属板的大致结构的立体图。如图4所示，本变形例所涉及的第一散热金属板14A具备第一热传导部142A，第二散热金属板15A具备第二热传导部152A。
图5是表示本实施方式所涉及的线圈部件的第二变形例的第一散热金属板以及第二散热金属板的大致结构的立体图。如图5所示，本变形例所涉及的第一散热金属板14B具备第一热传导部142B，第二散热金属板15B具备第二热传导部152B。
图6是表示本实施方式所涉及的线圈部件的第三变形例的第一散热金属板以及第二散热金属板的大致结构的立体图。如图6所示，本变形例所涉及的第一散热金属板14C具备第一热传导部142C，第二散热金属板15C具备第二热传导部152C。
以上，对本发明的优选的实施方式进行了说明，但是，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变更和修改。例如，在上述的实施方式中，将第一散热平面部141和第二散热平面部151在俯视时分别设为由10条边形成的十边形，但是，第一散热平面部和第二散热平面部在俯视时也可以分别是由4条以上的边形成的线对称的多边形。在此情况下，在第一散热平面部的4条以上的边中，自从组合第一磁芯和第二磁芯而形成的间隙中的至少引出绕组的引出部的间隙侧的1条边的两端延伸的2条边形成有第一热传导部，在第二散热平面部的4条以上的边中，自从组合第一磁芯和第二磁芯而形成的间隙中的至少引出绕组的引出部的间隙侧的1条边的两端延伸的2条边形成有第二热传导部。
另外，本发明作为线圈部件以及搭载其的开关电源装置适宜地使用，但是，也可以作为线圈部件以外的磁性部件以及搭载该磁性部件的装置来使用。

Claims (7)

1.一种线圈部件，其特征在于，
具备：
第一磁芯，具有第一平板部；
第二磁芯，具有第二平板部；
绕组，具有空芯部；
第一散热金属板，具有第一散热平面部以及第一热传导部；以及
第二散热金属板，具有第二散热平面部以及第二热传导部，
所述第一平板部和所述第二平板部的至少任一方具有中脚，所述中脚插通于所述空芯部，以所述第一平板部和所述第二平板部相对的方式所述第一磁芯和所述第二磁芯被组合，所述第一散热平面部和所述第一平板部以及所述第二散热平面部和所述第二平板部分别紧贴，所述第一热传导部和所述第二热传导部被连接。
2.如权利要求1所述的线圈部件，其特征在于，
所述第一热传导部和所述第二热传导部的至少任一方的热传导部具有切口部，另一方的热传导部与所述切口部被焊料连接。
3.如权利要求1或2所述的线圈部件，其特征在于，
所述第一散热平面部和所述第二散热平面部在俯视时分别为由4条以上的边形成的线对称的多边形，在所述第一散热平面部中，自从组合所述第一磁芯和所述第二磁芯而形成的间隙中的引出所述绕组的引出部的间隙侧的1条边的两端延伸的2条边形成有所述第一热传导部，在所述第二散热平面部中，自从所述间隙侧的1条边的两端延伸的2条边形成有所述第二热传导部。
4.如权利要求1或2所述的线圈部件，其特征在于，
所述第一散热平面部和所述第二散热平面部在俯视时分别为由10条以上的边形成的多边形，在所述第一散热平面部中，自除了组合所述第一磁芯和所述第二磁芯而形成的间隙中的引出所述绕组的引出部的间隙侧的2条边以外的至少2条边形成有所述第一热传导部，在所述第二散热平面部中，自除了所述间隙侧的2条边以外的至少2条边形成有所述第二热传导部。
5.如权利要求1～4中任一项所述的线圈部件，其特征在于，
所述第一散热金属板和所述第二散热金属板为相同形状。
6.一种开关电源装置，其特征在于，
是具有散热构件的开关电源装置，
搭载有权利要求1～5中任一项所述的线圈部件，
所述第一散热平面部或所述第二散热平面部与所述有散热构件热性连接。
7.如权利要求6所述的开关电源装置，其特征在于，
所述散热构件是铝基板。
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