CN114093617A - 一种大功率电感骨架及电感器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种大功率电感骨架及电感器，一种大功率电感骨架，包括：圆柱套筒、散热底座、磁芯支架；所述磁芯支架包括：第一磁芯支架和第二磁芯支架；所述圆柱套筒上下两端分别与所述第一磁芯支架和所述第二磁芯支架固定连接；所述散热底座设置在第一磁芯支架和第二磁芯支架远离所述圆柱套筒的一面。通过两个磁芯支架与圆柱套筒连接，使圆柱套筒上的热量分别传递到磁芯支架，并通过散热底座传递至散热器进行散热，增加散热效果，将大功率电感骨架应用于电感器中，可以使线圈绕组的产生的热量快速导出，增强了电感器的热稳定性。

Description

一种大功率电感骨架及电感器

技术领域

本发明涉及大功率开关电源磁性元件设计领域，特别涉及大功率电感骨架及电感器。

背景技术

随着电力电子技术的快速发展，大功率开关电源的应用也越来越广泛。在开关电源领域中，磁性元器件一直扮演着一个重要的角色，其性能的好坏将直接影响大功率开关电源的可靠稳定运行，而电感器的性能主要受热稳定性的影响。

在大功率应用场合下，电感器损耗包括磁芯损耗以及绕组损耗，磁芯损耗是磁芯在交变或脉动磁场而引起的功率损耗，以热的形式存在；而绕组损耗是指高频下线圈绕组的集肤效应以及线圈绕组间的临近效应引起的功率损耗，同样是以热的形式存在。并且在开关电源中，系统的工作频率往往较高甚至可达MHz级，磁芯损耗增大，并且随着频率的上升，线圈绕组受邻近效应和集肤效应的影响，使得损耗剧烈增加，而其产生的热量如果无法导出，热量不断积累，温度逐渐升高，将会影响电感器的热稳定性，进而损坏电感甚至使系统崩溃。因此，大功率电感器的散热效果成为了制约大功率电力电子发展的关键，但在现有技术中大功率电感骨架还一直存在散热效果不好，从而导致大功率电感器的散热能力差，电感器的热稳定性差的问题。

发明内容

本发明提供了一种大功率电感骨架，为了解决现有技术中大功率电感骨架散热效果不好的问题，提高大功率电感器的散热能力，增强电感器的热稳定性。

本发明实施例提供的一种大功率电感骨架，包括：圆柱套筒、散热底座、磁芯支架；所述磁芯支架包括：第一磁芯支架和第二磁芯支架；所述圆柱套筒上下两端分别与所述第一磁芯支架和所述第二磁芯支架固定连接；所述散热底座设置在所述第一磁芯支架和所述第二磁芯支架远离所述圆柱套筒的一面；

优选地，所述圆柱套筒外侧有螺旋式的凹槽；

优选地，所述圆柱套筒、所述散热底座、所述磁芯支架均为氧化铝陶瓷材料；

优选地，所述第一磁芯支架和第二磁芯支架分别设置有两个散热底座，所述两个散热底座对称设置；

本发明另一实施例提供的一种大功率电感器，包括：上述的大功率电感骨架、磁芯；所述磁芯包括磁芯底座、磁芯中柱、侧壁；所述磁芯底座设置在所述磁芯支架上，并且所述磁芯底座的形状与两个所述散热底座的侧面贴合；所述磁芯中柱穿过所述磁芯支架上的通孔位于所述圆柱套筒内；所述侧壁位于所述圆柱套筒外；

优选地，所述所述磁芯底座与所述散热底座高度相等；

优选地，所述大功率电感器还包括：散热器，所述散热器与所述散热底座通过导热硅脂连接；

优选地，所述磁芯底座与所述散热器通过导热硅脂连接；

优选地，所述磁芯为两个，两个所述磁芯分别设置在第一磁芯支架和第二磁芯支架上；

优选地，两个所述磁芯中柱的长度和两个所述中柱的长度均所述圆柱套筒的长度相同。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明实施例提供的一种大功率电感骨架，包括：圆柱套筒、散热底座、磁芯支架；所述磁芯支架包括：第一磁芯支架和第二磁芯支架；所述圆柱套筒固定设置在第一磁芯支架和第二磁芯支架之间；所述散热底座设置在第一磁芯支架和第二磁芯支架远离所述圆柱套筒的一面。通过两个磁芯支架与圆柱套筒连接，使圆柱套筒上的热量分别传递到磁芯支架，并通过散热底座传递至散热器进行散热，增加散热效果。

本发明另一实施例提供的一种大功率电感器，包括：上述的大功率电感骨架、磁芯；所述磁芯包括磁芯底座、磁芯中柱、侧壁；所述磁芯底座放置设置在所述磁芯支架上，并且所述磁芯底座的形状与两个所述散热底座的侧面贴合；所述磁芯中柱穿过所述磁芯支架上的通孔位于所述圆柱套筒内；所述侧壁位于所述圆柱套筒外。通过使用上述大功率电感器，将线圈绕组的产生的热量导出，增强了电感器的热稳定性，磁芯与散热底座、磁芯支架接触则进一步加快了磁芯支架的热量传递，加快了电感器的散热，进一步增强了电感器的热稳定性。

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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例中提供的一种大功率电感骨架的结构示意图；

图2为本发明另一实施例中提供的一种大功率电感器整体结构示意图；

图3为本发明另一实施例中提供的一种PQ50/50磁芯结构示意图；

图4为本发明另一实施例中提供的大功率电感器整体结构侧视图；

图5为本发明另一实施例中提供的一种带绕线的大功率电感骨架垂直剖面图；

图6为本发明另一实施例中提供的大功率电感器散热路径示意图。

图中，1为圆柱套筒，2为散热底座，3为磁芯支架，31为第一磁芯支架，32为第二磁芯支架，4为磁芯，41为磁芯底座，42为磁芯中柱，43为侧壁，5为线圈绕组，6为散热器，7为导热硅脂。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。“第一”、“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“固定”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

为了便于理解，请参阅图1，图1为本申请的一种大功率电感骨架的结构示意图。

请参阅图1，一种大功率电感骨架，包括：圆柱套筒1、散热底座2、磁芯支架3；其中磁芯支架3包括：第一磁芯支架31和第二磁芯支架32；所述圆柱套筒1上下两端分别与所述第一磁芯支架31和所述第二磁芯支架32固定连接；所述散热底座设置在第一磁芯支架31和第二磁芯支架32远离所述圆柱套筒的一面。通过两个磁芯支架与圆柱套筒连接，使圆柱套筒上的热量分别传递到磁芯支架，并通过散热底座传递至散热器进行散热，增加散热效果。

进一步，圆柱套筒1外侧设有螺旋式的凹槽，便于线圈绕线，也可以增大导线与套筒的接触面积，使线圈绕组的热量尽快通过圆柱套筒1传递至散热底座，增强散热能力。

进一步，目前市面上线圈骨架材料一般常用塑胶(电胶木)，或塑料(尼龙)，这些材料仅能保证线圈骨架与线圈或铜皮之间的电气绝缘，其骨架本身并不能传导热量，这就致使热量不断积累，温度升高，损坏变压器进而使系统崩溃，这种现象在大功率应用场合更加显著。

进一步，为了解决上述难题，本发明另一实施例提供的大功率电感骨架，圆柱套筒1、散热底座2、磁芯支架3均采用新型的导热氧化铝陶瓷材料。氧化铝陶瓷材料具有很高的导热系数，与传统的尼龙相比导热性能更好；耐热特性好，可以承受2000℃的极热；绝缘性能高于普通绝缘塑胶和塑料；热膨胀系数与介电常数均较低；其材质机械强度高，在严酷的条件下仍能工作；并且氧化铝陶瓷材料具有高绝缘电阻、耐高温，高导热率，并且是非金属，在磁场中不会产生涡流。使用氧化铝陶瓷材料制作成的大功率电感骨架，是对以前塑胶骨架的一次革新，通过氧化铝骨架将功率电感器产生的热量通过骨架快速传导到外部散热器，可以帮助电感散热降温，减小损耗提高系统的散热能力，进而改善系统的热稳定性。进一步，氧化铝材料可制成粉末状，易加工，方便产品小型化、高频化、模块化设计且结构简单紧凑。

进一步，第一磁芯支架31和所述第二磁芯支架32上分别设置有两个散热底座2，两个散热底座3对称设置，避免当磁芯放置在磁芯支架上时，影响圆柱套筒的散热效果。

请参阅图2-5，本发明另一实施例中提供的一种大功率电感器，一种大功率电感器，包括：上述的大功率电感骨架、磁芯4、线圈绕组5。在本实施例中磁芯4为PQ50/50磁芯，磁芯4包括磁芯底座41、磁芯中柱42、侧壁43；磁芯底座41设置在磁芯支架上，并且所述磁芯底座41的形状与两个散热底座2的侧面贴合；磁芯中柱42穿过磁芯支架上2的通孔位于所述圆柱套筒内；侧壁43位于所述圆柱套筒1外。线圈绕组5缠绕在圆柱套筒1上，通过使用上述大功率电感骨架，将线圈绕组5的产生的热量导出，增强了电感器的热稳定性；磁芯与散热底座的侧面接触，避免了当磁芯放置在磁芯支架上时，影响圆柱套筒的散热效果，而磁芯放置在磁芯支架上，则加快了磁芯支架的热量传递，加快了电感器的散热，进一步增强了电感器的热稳定性。

进一步，磁芯底座41与散热底座3高度相等，一方面是便于磁芯底座41与散热底座3均能接触到散热器，另一方面是便于两个磁芯对称放置在磁芯支架上时，不易移动。

进一步，磁芯4为两个，两个磁芯4分别设置在第一磁芯支架31和所述第二磁芯支架32上，便于安装和拆卸，两个磁芯4的侧壁43相对应，形成闭合磁性回路。

进一步，两个磁芯中柱42的长度和两个侧壁的长度均等于所述圆柱套筒的长度。

进一步，请参阅图6，大功率电感器上还安装有散热器，磁芯底座41、散热底座2分别与散热器6通过导热硅脂接触连接，导热硅脂的导热系数为5.0W/(m·K)。通过导热硅脂磁芯底座41、散热底座2可以与散热器6充分接触，进一步增加了散热效果。

一种大功率电感器散热路径如下：

(1)线圈绕组产生的热量通过套筒传导到散热底座，散热底座再借助高导热系数的导热硅脂与散热器接触进行散热；

(2)磁芯损耗产生的热量则直接通过导热硅脂与散热器接触进行散热。

大功率电感电感器中的热量，借助套筒或高导热绝缘胶通过直接或间接的将电感产生的热传导至散热底盘，再与散热器接触进行散热，加快了电感器的散热，增强了电感器的热稳定性。

以上对本发明所提供的一种大功率电感骨架及电感器进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种大功率电感骨架，其特征在于，包括：圆柱套筒、散热底座、磁芯支架；

所述磁芯支架包括：第一磁芯支架和第二磁芯支架；

所述圆柱套筒上下两端分别与所述第一磁芯支架和所述第二磁芯支架固定连接；

所述散热底座设置在所述第一磁芯支架和所述第二磁芯支架远离所述圆柱套筒的一面。

2.根据权利要求1所述大功率电感骨架，其特征在于，所述圆柱套筒外侧设有螺旋式的凹槽。

3.根据权利要求1所述大功率电感骨架，其特征在于，所述圆柱套筒、所述散热底座、所述磁芯支架均为氧化铝陶瓷材料。

4.根据权利要求1所述大功率电感骨架，其特征在于，所述第一磁芯支架和所述第二磁芯支架分别设置有两个散热底座，两个所述的散热底座对称设置。

5.一种大功率电感器，其特征在于，包括：权利要求1至4中任一项所述的大功率电感骨架、磁芯；

所述磁芯包括磁芯底座、磁芯中柱、侧壁；

所述磁芯底座设置在所述磁芯支架上，并且所述磁芯底座与两个所述散热底座的内侧面贴合；

所述磁芯中柱穿过所述磁芯支架上的通孔、并位于所述圆柱套筒内；

所述侧壁位于所述圆柱套筒外。

6.根据权利要求5所述大功率电感器，其特征在于，所述磁芯底座与所述散热底座的高度相等。

7.根据权利要求5所述大功率电感器，其特征在于，所述磁芯的数量为两个，两个所述磁芯分别设置在所述第一磁芯支架和所述第二磁芯支架上。

8.根据权利要求7所述大功率电感器，其特征在于，两个所述磁芯中柱的长度和两个所述侧壁的长度均与所述圆柱套筒的长度相同。

9.根据权利要求5所述大功率电感器，其特征在于，还包括：散热器，所述散热器与所述散热底座通过导热硅脂连接。

10.根据权利要求9所述大功率电感器，其特征在于，所述磁芯底座与所述散热器通过导热硅脂连接。

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