CN114334406A - 磁集成结构和变换器 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种磁集成结构和变换器，实现了电感和变压器的集成，提高了磁集成结构的集成度。而且，通过电感和变压器共用磁柱组件，有效减小了磁集成结构的整体体积，进而提高了磁集成结构的功率密度。磁集成结构可以包括两个电感和变压器，电感可以包括磁柱组件和绕制于磁柱组件的线圈，变压器的线圈可以绕制于磁柱组件。

Description

磁集成结构和变换器

技术领域

本申请涉及直流供电技术领域，并且更具体地，涉及直流供电技术领域中的一种磁集成结构和变换器。

背景技术

随着的科技的飞速发展，新能源车已经实现广泛的普及。新能源车(如电动汽车(electric vehicle，EV))的长续航、节能、智能化等特点对车体的空间需求越来越大。

车载电源OBC(on board charger，OBC)是电动汽车的关键供能设备，其内部的直流变换器(direct current converter，DCC)需要随着车载电源向高功率密度、轻量小型化等方向发展，于是，直流变换器中磁集成结构(可以包括多个磁器件(如磁柱))的体积小型化及散热则面临着更严峻挑战。

因此，亟需一种体积小且集成度高磁集成结构。

发明内容

本申请提供了一种磁集成结构和变换器，大大减小了磁集成结构的体积，且提高了磁集成结构的集成度。

第一方面，本申请提供了一种磁集成结构，可以包括第一电感和第二电感。

其中，第一电感可以包括第一线圈和第一磁柱组件，第一线圈可以绕制于第一磁柱组件。第二电感可以包括第二线圈和第二磁柱组件，第二线圈可以绕制于第二磁柱组件。

示意性的，第一磁柱组件可以与第二磁柱组件层叠设置，且第一磁柱组件可以与第二磁柱组件耦合。

进一步地，磁集成结构还可以包括第三线圈。第三线圈可以绕制于第一磁柱组件，以构成变压器(即第三线圈可以与第一磁柱组件构成变压器)。

本申请提供的磁集成结构实现第一电感、第二电感和变压器的集成，提高了磁集成结构的集成度。而且，电感和变压器共用第一磁柱组件，有效减小了磁集成结构的整体体积，进而提高了磁集成结构的功率密度。

在一种可能的实现方式中，第一磁柱组件可以包括第一磁柱、第二磁柱、第三磁柱、第四磁柱、第五磁柱和第六磁柱。

示意性的，第一磁柱和第二磁柱可以平行设置，且第一磁柱的一端可以通过第三磁柱与第二磁柱的一端耦合，第一磁柱、第三磁柱和第二磁柱可以形成U形结构。

进一步地，第四磁柱、第五磁柱和第六磁柱三者之间可以相互平行设置于U形结构内侧，且第四磁柱、第五磁柱和第六磁柱均可以与第一磁柱垂直。

在一种可能的实现方式中，上述第一线圈可以和第三线圈串联。第一线圈可以绕制于第四磁柱和第五磁柱，第三线圈可以绕制于第六磁柱。

在一种可能的实现方式中，上述第二磁柱组件可以包括第七磁柱、第八磁柱和第九磁柱。

示意性的，第七磁柱与第一磁柱可以平行设置，第八磁柱一端可以与第一磁柱耦合(如粘接耦合)，第八磁柱另一端可以与第七磁柱耦合，第八磁柱与第一磁柱和第七磁柱均垂直。

可选地，上述第九磁柱可以位于第七磁柱与第一磁柱之间，第九磁柱的一端可以与第七磁柱耦合，第九磁柱的另一端可以与第一磁柱耦合，且第九磁柱与第八磁柱可以平行设置。

进一步地，第二线圈可以绕制于第八磁柱，第二线圈的绕制方向和匝数可以根据实际应用进行调整，本申请实施例不作限定。

针对第三磁柱和第六磁柱，在一种可能的实现方式中，第三磁柱和第六磁柱中至少一个磁柱与第一磁柱之间设有气隙第一气隙，分为以下三种情况：

情况一：仅有第三磁柱与第一磁柱之间设有第一气隙，第六磁柱与第一磁柱之间未设第一气隙。

情况二：仅有第六磁柱与第一磁柱之间设有第一气隙，第六磁柱与第一磁柱之间未设第一气隙。

情况三：第三磁柱与第一磁柱之间设有第一气隙，且第六磁柱与第一磁柱之间也设有第一气隙。

针对第三磁柱和第六磁柱，在另一种可能的实现方式中，第三磁柱和第六磁柱中至少一个磁柱与第二磁柱之间设有第二气隙，分为以下三种情况：

情况一：仅有第三磁柱与第二磁柱之间设有第二气隙，第六磁柱与第二磁柱之间未设第二气隙。

情况二：仅有第六磁柱与第二磁柱之间设有第二气隙，第六磁柱与第二磁柱之间未设第二气隙。

情况三：第三磁柱与第二磁柱之间设有第二气隙，且第六磁柱与第二磁柱之间也设有第二气隙。

针对第三磁柱和第六磁柱，在再一种可能的实现方式中，第三磁柱和第六磁柱中至少一个磁柱与第一磁柱之间设有第一气隙，且第三磁柱和第六磁柱中至少一个磁柱与第二磁柱之间设有第二气隙。

在又一种可能的实现方式中，第三磁柱可以包括至少两部分第三子磁柱。至少两部分第三子磁柱磁柱可以层叠设置，且至少两部分第三子磁柱磁柱中相邻两个第三子磁柱磁柱之间可以设有第三气隙。

与第三磁柱类似，第六磁柱可以包括至少两部分第六子磁柱。至少两部分第六子磁柱可以层叠设置，且至少两部分第六子磁柱中相邻两个第六子磁柱之间可以设有第六气隙。

可选地，针对第四磁柱和第五磁柱，具有以下几种设置气隙的方式：

方式一：第四磁柱和第五磁柱与第一磁柱之间均设有第一气隙，且第四磁柱和第五磁柱与第二磁柱之间均未设第二气隙。

方式二：第四磁柱和第五磁柱与第一磁柱之间均未设第一气隙，且第四磁柱和第五磁柱与第二磁柱之间均设有第二气隙。

方式三：第四磁柱和第五磁柱与第一磁柱之间均设有第一气隙，且第四磁柱和第五磁柱与第二磁柱之间均设有第二气隙。

方式四：第四磁柱可以包括至少两部分第四子磁柱，至少两部分第四子磁柱层叠设置，且至少两部分第四子磁柱中相邻两个第四子磁柱之间设有第四气隙。与第四磁柱类似，第五磁柱可以包括至少两部分第五子磁柱，至少两部分第五子磁柱可以层叠设置，且至少两部分第五子磁柱中相邻两个第五子磁柱之间设有第五气隙。

进一步地，气隙的磁阻由气隙的宽度和磁柱的横截面积决定。为了使得第四磁柱的磁阻与第五磁柱的磁阻相等，第四气隙的数量与第五间隙两者的数量可以相等，两者的宽度也可以相等。而且，第四磁柱与第一磁柱平行的方向上的横截面积和第五磁柱在与第一磁柱平行的方向上的横截面积可以相等。

针对第八磁柱和第九磁柱，在一种可能的实现方式中，第八磁柱和第九磁柱中至少一个磁柱与第七磁柱之间设有第一气隙，分为以下三种情况：

情况一：仅有第八磁柱与第七磁柱之间设有第一气隙，第九磁柱与第七磁柱之间未设第一气隙。

情况二：仅有第九磁柱与第七磁柱之间设有第一气隙，第八磁柱与第七磁柱之间未设第一气隙。

情况三：第八磁柱与第七磁柱之间设有第一气隙，且第九磁柱与第七磁柱之间也设第一气隙。

针对第八磁柱和第九磁柱，在另一种可能的实现方式中，第八磁柱和第九磁柱中至少一个磁柱与第一磁柱之间设有第二气隙，分为以下三种情况：

情况一：仅有第八磁柱与第一磁柱之间设有第二气隙，第九磁柱与第一磁柱之间未设第二气隙。

情况二：仅有第九磁柱与第一磁柱之间设有第二气隙，第八磁柱与第一磁柱之间未设第二气隙。

情况三：第八磁柱与第一磁柱之间设有第二气隙，且第九磁柱与第一磁柱之间也设有第二气隙。

针对第八磁柱和第九磁柱，在再一种可能的实现方式中，第八磁柱和第九磁柱中至少一个磁柱与第七磁柱之间设有第一气隙，且第八磁柱和所述第九磁柱中至少一个磁柱与第一磁柱之间设有第二气隙。

在又一种可能的实现方式中，第八磁柱可以包括至少两部分第八子磁柱。至少两部分第八子磁柱磁柱层叠设置，且至少两部分第八子磁柱磁柱中相邻两个第八子磁柱磁柱之间设有第八气隙。

与第八磁柱类似，第九磁柱可以包括至少两部分第九子磁柱。至少两部分第九子磁柱磁柱可以层叠设置，且至少两部分第九子磁柱磁柱中相邻两个第九子磁柱磁柱之间设有第九气隙。

在一示例中，第一线圈可以采用印制电路板(printed circuit board，PCB)平面线圈(可以简称为PCB平面线圈)，还可以采用其他类型的线圈，本申请对此不作限定。

与第一线圈类似，第二线圈可以采用PCB平面线圈，或者采用绕线线圈(如铜片)。第三线圈也可以采用PCB平面线圈(第三线圈可以包括原边线圈和副边线圈)。当然，第二线圈和第三线圈还可以采用其他类型的线圈，本申请对此不作限定。

由于PCB平面绕组的加工精度高，寄生参数的一致性较好，所以本申请中的第一线圈和第三线圈能够进一步减小磁集成结构的体积，实现磁集成结构的轻量小型化。

在再一示例中，第一磁柱组件可以采用软磁铁氧体。也就是说，第一磁柱、第二磁柱、第三磁柱、第四磁柱、第五磁柱和第六磁柱均可以采用软磁铁氧体。当然，第一磁柱、第二磁柱、第三磁柱、第四磁柱、第五磁柱和第六磁柱还可以采用其他类型的材料，本申请对此不作限定。

在又一示例中，第二磁柱组件可以采用磁粉芯或者采用软磁铁氧体。也就是说，磁柱41、磁柱42、磁柱43均可以采用磁粉芯，或者均采用软磁铁氧体。当然，磁柱41、磁柱42、磁柱43还可以采用其他类型的材料，本申请实施例对此不作限定。

第二方面，本申请提供了一种变换器，可以包括上述第一方面及其可能的实现方式种的磁集成结构。

可选地，变换器可以为直流变换器，或者为其他类型的变换器，本申请对此不作限定。

应当理解的是，本申请的第二方面与本申请的第一方面的技术方案一致，各方面及对应的可行实施方式所取得的有益效果相似，不再赘述。

附图说明

图1是本申请实施例中磁集成结构A的结构示意图；

图2是本申请实施例中磁柱组件02的一种结构示意图；

图3是本申请实施例中磁柱组件02的一种结构示意图；

图4是本申请实施例中磁柱组件04的一种结构示意图；

图5是本申请实施例中磁柱组件04的一种结构示意图；

图6是本申请实施例中线圈01和线圈05的绕制方式示意图；

图7是本申请实施例中线圈01和线圈05的绕制方式示意图；

图8是本申请实施例中线圈01和线圈05的绕制方式示意图；

图9是本申请实施例中线圈01和线圈05的绕制方式示意图；

图10是本申请实施例中磁集成结构A的结构示意图；

图11是本申请实施例中磁集成结构A的结构示意图；

图12是本申请实施例中副边线圈52的结构示意图；

图13是本申请实施例中磁柱组件02和磁柱组件04的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请中的附图，对本申请中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作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。

本申请的说明书实施例和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元。方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

随着的科技的飞速发展，新能源车已经实现广泛的普及。电动汽车的长续航、节能、智能化等特点对车体的空间需求越来越大。车载电源是电动汽车的关键供能设备，其内部的直流变换器需要随着车载电源向高功率密度、轻量小型化等方向发展。

直流变换器可以包括磁集成结构，磁集成结构可以进一步包括多个磁柱。为了减小磁集成结构的体积，并提高磁集成结构的集成度，本申请实施例提供了一种磁集成结构A，如图1所示。磁集成结构A可以包括电感L1(即第一电感)和电感L2(即第二电感)。

示例性的，如图1所示，电感L1可以包括线圈01(即第一线圈)和磁柱组件02(即第一磁柱组件)，线圈01可以绕制于磁柱组件02。与电感L1类似，电感L2可以包括线圈03(即第二线圈)和磁柱组件04(即第二磁柱组件)，线圈03可以绕制于磁柱组件04。

如图1所示，上述的磁柱组件02与磁柱组件04可以层叠设置，且磁柱组件02与第二磁柱组件04耦合。

进一步地，继续参考图1，磁集成结构A除了包括上述的电感L1和电感L2，磁集成结构A还可以包括线圈05(即第三线圈，也可以认为是变压器线圈)，线圈05也可以绕制于磁柱组件02。于是，线圈05与磁柱组件02可以构成变压器T。

本申请实施例提供的磁集成结构实现电感L1、电感L2和变压器T的集成，提高了磁集成结构的集成度。而且，电感L1和变压器T共用磁柱组件02，有效减小了磁集成结构的整体体积，进而提高了磁集成结构的功率密度。

在一示例中，线圈01可以采用印制电路板(printed circuit board，PCB)平面线圈(可以简称为PCB平面线圈，本申请实施例以PCB平面线圈为例进行说明)，还可以采用其他类型的线圈，本申请实施例对此不作限定。

与线圈01类似，线圈05也可以采用PCB平面线圈(本申请实施例以PCB平面线圈为例进行说明，线圈05可以包括原边线圈(即图10和图11中的原边线圈51)和副边线圈(即图10和图11中的副边线圈52))，或者采用其他类型的线圈，本申请实施例对此不作限定。

由于PCB平面绕组的加工精度高，寄生参数的一致性较好，所以本申请实施例中的线圈01和线圈05能够进一步减小磁集成结构的体积，实现磁集成结构的轻量小型化。

在一种可能的实现方式中，如图2和图3(图3为磁柱组件02的剖面示意图)所示，磁柱组件02可以包括磁柱21(即第一磁柱)、磁柱22(即第二磁柱)、磁柱23(即第三磁柱)、磁柱24(即第四磁柱)、磁柱25(即第五磁柱)和磁柱26(即第六磁柱)。

示意性的，如图2所示，磁柱21和磁柱22可以平行设置，且磁柱21的一端可以通过磁柱23与磁柱24的一端耦合(如粘接耦合)，可以形成U形结构。也就是说，磁柱23可以将磁柱21的一端和磁柱24的一端耦合，于是，磁柱21、磁柱23和磁柱22可以形成U形结构。

在一示例中，磁柱21和磁柱22可以水平设置，且两者平行。磁柱23竖直设置于磁柱21和磁柱22之间，且磁柱23与磁柱21和磁柱23垂直。磁柱21的一端(如图2中磁柱21的左端)可以通过磁柱23与磁柱24的一端(如图2中磁柱24的左端)耦合(如粘接耦合)，也就是说，磁柱23的上端与磁柱21的左端耦合，磁柱23的下端与磁柱22的左端耦合。于是，通过磁柱23可以将磁柱21与磁柱22耦合，构成U形结构。

示意性的，如图2，磁柱24、磁柱25(图1中未体现)和磁柱26三者之间可以相互平行设置于上述U形结构的内侧，且磁柱24、磁柱25和磁柱26可以与磁柱21垂直。由于磁柱21与磁柱22平行，所以也可以认为磁柱24、磁柱25和磁柱26同时也磁柱22垂直。

可选地，磁柱21的厚度(即图2中磁柱21的上表面和磁柱21的下表面之间的距离)可以比磁柱22的厚度(即图2中磁柱22的上表面和磁柱22的下表面之间的距离)大。需要说明的是，磁柱21的厚度可以根据实际应用调整，本申请实施例对此不作限定。

在另一示例中，磁柱24、磁柱25和磁柱26可以竖直设置于上述U形结构的内侧(如图2中磁柱24、磁柱25和磁柱26所在的位置)，且三者平行。由于磁柱21和磁柱22平行且水平设置，所以磁柱24、磁柱25和磁柱26与磁柱21(也可以是磁柱22)垂直。

在又一示例中，磁柱24和磁柱25在U形结构内侧的位置可以灵活设置，而且，可以满足磁柱24和磁柱23的距离与磁柱25和磁柱23的距离相等，磁柱24和磁柱26的距离与磁柱25和磁柱26的距离相等。

在再一示例中，磁柱组件02可以采用软磁铁氧体。也就是说，磁柱21、磁柱22、磁柱23、磁柱24、磁柱25和磁柱26均可以采用软磁铁氧体。当然，磁柱21、磁柱22、磁柱23、磁柱24、磁柱25和磁柱26还可以采用其他类型的材料，本申请实施例对此不作限定。

在一种可能的实现方式中，如图4和图5(图5为磁柱组件04的剖面示意图)所示，磁柱组件04可以包括磁柱41(即第七磁柱)、磁柱42(即第八磁柱)和磁柱43(即第九磁柱)。

示意性的，参考图4，磁柱41可以与磁柱21平行设置，磁柱42一端可以与磁柱21耦合(如粘接耦合)，磁柱42另一端可以与磁柱41耦合(如粘接耦合)，磁柱42可以与磁柱21和磁柱41均垂直(表明磁柱21与磁柱41平行)。

在一示例中，如图4所示，磁柱41可以水平设置。磁柱42可以竖直设置在磁柱41与磁柱21之间，且磁柱42与磁柱41和磁柱21垂直。磁柱42一端(如图4中磁柱42的下端)可以与磁柱21(可以是图2中磁柱21的左端)耦合，磁柱42另一端(如图4中磁柱42的上端)可以与磁柱41(可以是图4中磁柱41的左端)耦合。可以理解为，磁柱42与磁柱41构成L形结构。磁柱41可以通过磁柱42与磁柱21耦合，也可以形成U形结构。

示意性的，参考图4，磁柱43位于磁柱41与磁柱21之间，磁柱43的一端可以与磁柱41耦合(如粘接耦合)，磁柱43的另一端可以与磁柱21耦合(如粘接耦合)，且磁柱42可以与磁柱42可以平行设置。

在再一示例中，磁柱43可以竖直设置(与磁柱42平行)于磁柱41和磁柱21之间，且磁柱43可以位于L形结构的内侧(即图4中磁柱43所在位置)。磁柱43的一端(如图4中磁柱43的上端)可以与磁柱41(可以是图4中磁柱41的右端)耦合，磁柱43的另一端(如图4中磁柱43的下端)可以与磁柱21(可以是图2中磁柱21的右端)耦合。

在又一示例中，磁柱组件04可以采用磁粉芯或者采用软磁铁氧体。也就是说，磁柱41、磁柱42、磁柱43均可以采用磁粉芯，或者均采用软磁铁氧体。当然，磁柱41、磁柱42、磁柱43还可以采用其他类型的材料，本申请实施例对此不作限定。

可选地，如图6至图9所示，线圈01和线圈05两者可以串联。线圈01可以绕制于磁柱24(图6至图9中未示出)和磁柱25(图6至图9中未示出)，线圈05的原边线圈51可以绕制于磁柱26(图6至图9中未示出)。需要说明的是，线圈05的副边线圈(即图10和图11中的副边线圈52)也绕制于磁柱26上。

示意性的，本申请实施例以线圈01在磁柱24和磁柱25上绕制四圈且原边线圈51在磁柱26上绕制四圈为例进行说明。图6示出了线圈01在磁柱24(图6中未示出)和磁柱25(图6中未示出)上绕制第一圈且原边线圈51在磁柱26(图6中未示出)绕制第一圈的示意图，图7示出了线圈01在磁柱24(图7中未示出)和磁柱25(图7中未示出)上绕制第二圈且原边线圈51在磁柱26(图7中未示出)绕制第二圈的示意图，图8示出了线圈01在磁柱24(图8中未示出)和磁柱25(图8中未示出)上绕制第三圈且原边线圈51在磁柱26(图8中未示出)绕制第三圈的示意图，图9示出了线圈01在磁柱24(图9中未示出)和磁柱25(图9中未示出)上绕制第四圈且原边线圈51在磁柱26(图9中未示出)绕制第四圈的示意图。

需要说明的是，线圈01和原边线圈51可以不间断绕制，绕制方向和匝数需要满足磁柱24产生的磁通和磁柱25产生的磁通的大小相等且方向相反。

在一种可能的实现方式中，如图10和图11所示，线圈01的一端可以与图10中的引脚06(由于线圈01和线圈05(可以是线圈05的原边线圈51)两者可以串联，所以引脚06可以认为是线圈05的原边第一引脚)耦合，线圈01的另一端绕制于上述磁柱24和磁柱25(可以以图6至图9所示的方式绕制)。线圈01的另一端可以与线圈05的一端耦合(表明线圈01和线圈05串联)。线圈05的另一端可以绕制于磁柱26。线圈05的另一端与图10中的引脚07(由于线圈01和线圈05两者可以串联，所以引脚07可以认为是线圈05的原边第二引脚)耦合。

进一步地，参考图10和图11，线圈03可以绕制于磁柱43，线圈03的绕制方向和匝数可以根据实际应用进行调整，本申请实施例不作限定。

可以理解的，线圈03的一端32可以作为整个磁集成结构A的输出端，线圈03的另一端31可以与线圈05的副边线圈52耦合(可以理解为线圈03的另一端31(延长部分)作为副边线圈05的引脚)，实现线圈03与副边线圈52串联。

于是，线圈03的另一端31可以作为副边线圈25的电流通流路径和导热路径(即线圈03的另一端31作为电感L2(包括线圈03、磁柱41、磁柱42、和磁柱43)与变压器T(包括磁柱21、磁柱22、磁柱23和磁柱26)的公共散热器)，无需为磁集成结构设置额外的散热组件，提高了磁集成结构的散热能力，减小了磁集成结构的体积，提高了磁集成结构的集成度。

更进一步地，继续参考图10和图11，副边线圈52可以与引脚08(如铜片)和引脚09(如铜片)连接。于是，引脚08可以认为是变压器(变压器可以包括图10和图11中的线圈05(包括原边线圈51和副边线圈52)和磁柱26)的副边第一引脚，引脚09可以认为是变压器的副边第二引脚，线圈03的另一端31可以认为是变压器的抽头。

需要说明的是，还可以根据磁集成结构的实际组装方式将磁集成结构直接与变换器(包括磁集成结构)的线路连接(也就是说，无需设置引脚08和引脚09)。

可选地，线圈03可以采用PCB平面线圈，或者采用绕线线圈。当然，线圈03还可以采用其他类型的线圈，本申请实施例对此不作限定。本申请实施例以线圈03采用铜片(为绕线线圈的一种)为例进行说明。

在一示例中，仍然参考图10和图11，为了增大变压器(变压器可以包括图10和图11中的线圈05(包括原边线圈51和副边线圈52)和磁柱26)的通流能力，本申请实施例提供的磁集成结构还可以包括辅助组件10和辅助组件11。

示意性的，辅助组件10可以紧贴线圈05(可以是线圈05的原边线圈51)的下表面，辅助组件11可以紧贴线圈05(可以是线圈05的原边线圈51)的上表面。通过辅助组件10和辅助组件11不仅可以将线圈05(包括原边线圈51和副边线圈52)固定，还有助于线圈05的散热。

进一步地，辅助组件10和辅助组件11可以采用与副边线圈52大小相同(即形状、厚度都相同)的铜片。于是，与副边线圈52类似，辅助组件10和辅助组件11可以与引脚08连接，辅助组件10和辅助组件11也可以与引脚09连接。

如图10所示，针对线圈01，磁柱24、磁柱21、磁柱25(图5未示出)和磁柱22可以构成闭合磁通回路(magnetic path，MP)1。与线圈01类似，针对线圈05(即变压器线圈)，磁柱26、磁柱21、磁柱23和磁柱22可以构成闭合磁通回路MP2。

在一示例中，电感L1(可以包括线圈01、磁柱21、磁柱22、磁柱24和磁柱25)对变压器T(可以包括磁柱21、磁柱22、磁柱23和磁柱26)的影响回路可以包括闭合磁通回路MP3和闭合磁通回路MP4。

其中，闭合磁通回路MP3可以包括磁柱21、磁柱22、磁柱23、磁柱24和磁柱26。闭合磁通回路MP4可以包括磁柱21、磁柱22、磁柱23、磁柱25和磁柱26。

于是，在线圈01中有电流通过的情况下，磁柱24会产生磁通(用Φ₁表示)，磁通Φ₁依次通过磁柱21、磁柱26(在通过磁柱26的同时，还通过磁柱23)和磁柱22，回到磁柱24。同理，在线圈05中有电流通过的情况下，磁柱25会产生磁通(用Φ₂表示)，磁通Φ₂依次通过磁柱22、磁柱26(在通过磁柱26的同时，还通过磁柱23)和磁柱21，回到磁柱25。

可以理解的，由于磁通Φ₁和磁通Φ₂的大小相等，且方向相反。于是，针对磁柱21、磁柱22和磁柱23来说，通过磁柱21的磁通Φ₁和磁通Φ₂相互抵消，通过磁柱22的磁通Φ₁和磁通Φ₂相互抵消，通过磁柱23的磁通Φ₁和磁通Φ₂相互抵消，且通过磁柱26的磁通Φ₁和磁通Φ₂相互抵消。

可以看出，线圈01对线圈05没有影响，也就是实现了电感L1与变压器T的解耦。

在另一示例中，变压器(包括磁柱21、磁柱22、磁柱23和磁柱26)对电感L1(包括线圈01、磁柱21、磁柱22、磁柱24和磁柱25)的影响回路可以包括闭合磁通回路MP5和闭合磁通回路MP6。

其中，闭合磁通回路MP5可以包括磁柱21、磁柱22、磁柱24和磁柱26。闭合磁通回路MP6可以包括磁柱21、磁柱22、磁柱25和磁柱26。

示意性的，在线圈05中有电流通过的情况下，磁柱26会产生磁通(用Φ₃表示)。磁通Φ₃的方向可以与磁通Φ₁的方向相同，也可以不同。本申请以磁通Φ₃的方向可以与磁通Φ₁的方向相反(也就是磁通Φ₃与磁通Φ₂的方向相同)为例进行说明。

进一步地，磁通Φ₃可以依次通过磁柱22、磁柱24(在通过磁柱24的同时，还通过磁柱25)和磁柱21，回到磁柱26。磁通Φ₃通过磁柱24的方向和磁通Φ₃通过磁柱25的方向相同，但因磁柱24的固有磁通和磁柱25的固有磁通大小相等且方向相反，因此，磁通Φ₃中通过磁柱24的磁通和通过磁柱25的磁通对磁通24的固有磁通和磁通25的固有磁通作用相反(如使磁柱25的磁通加强且使磁柱24的磁通削弱)。于是，磁通Φ₃对磁柱24和磁柱25的总磁通影响相互抵消。

可以看出，线圈05对线圈01没有影响，同样实现了电感L1与变压器T的解耦。

需要说明的是，由于磁柱21无气隙，与磁柱22、磁柱23、磁柱26、磁柱23的气隙(可以为磁柱23与磁柱21之间的第一气隙、磁柱23与磁柱22之间的第二气隙或者磁柱23内部的第三气隙)以及磁柱26的气隙(可以为磁柱26与磁柱21之间的第一气隙、磁柱26与磁柱22之间的第二气隙或者磁柱26内部的第六气隙)构成的磁通回路相比，磁柱43产生的磁通Φ₄分流至磁柱21的磁通小，可以实现电感L2与变压器T的解耦。

从图10和图11可以看出，本申请实施例通过扁平化设计降低了磁集成结构的高度，进而能够有效减小磁集成结构与其他器件(如变换器(包括磁集成结构)中的电阻、电容等)的高度差，便于高度方向上空间的充分应利用，进而减小变换器的体积，提高变换器的功率。

示例性的，如图12所示，副边线圈52可以设置通孔12、通孔13、通孔14和通孔15。

在一示例中，磁柱26可以穿过通孔12。于是，通孔12的形状需要和磁柱26的横截面(即与副边线圈52垂直的方向上的横截面)的形状相同。

在另一示例中，上述的引脚08可以穿过通孔13。于是，通孔13的形状需要和引脚08的横截面(即与副边线圈52平行的方向上的横截面)的形状相同。

在又一示例中，上述变压器的抽头(即线圈03的另一端31)可以穿过通孔14。于是，通孔14的形状需要和变压器的抽头的横截面(即与副边线圈52平行的方向上的横截面)的形状相同。

在再一示例中，上述的引脚09可以穿过通孔15。于是，通孔19的形状需要和引脚09的横截面(即与副边线圈52平行的方向上的横截面)的形状相同。

可选地，本申请实施例中通孔12为圆角矩形，通孔13、通孔14和通孔15的形状可以都为矩形。

在一种可能的实现方式中，磁柱23和磁柱26中至少一个磁柱与磁柱21之间设有气隙(即第一气隙)。分为以下三种情况：

情况一：仅有磁柱23与磁柱21之间设有气隙，磁柱26与磁柱21之间未设气隙。

情况二：仅有磁柱26与磁柱21之间设有气隙，磁柱23与磁柱21之间未设气隙。

情况三：磁柱23与磁柱21之间设有气隙，且磁柱26与磁柱21之间也设有气隙。

本申请实施例以磁柱23和磁柱26两者与磁柱21之间分别设有气隙为例进行说明。如图13所示，磁柱23与磁柱21之间设有气隙G(gap)11(即磁柱23与磁柱21之间的第一气隙)，磁柱26与磁柱21之间设有气隙G12(即磁柱26与磁柱21之间的第一气隙)。

在另一种可能的实现方式中，磁柱23和磁柱26中至少一个磁柱与磁柱22之间设有气隙(即第二气隙)。分为以下三种情况：

情况一：仅有磁柱23与磁柱22之间设有气隙，磁柱26与磁柱22之间未设气隙。

情况二：仅有磁柱26与磁柱22之间设有气隙，磁柱23与磁柱22之间未设气隙。

情况三：磁柱23与磁柱22之间设有气隙，且磁柱26与磁柱22之间也设有气隙。

本申请实施例以磁柱23和磁柱26两者与磁柱22之间分别设有气隙为例进行说明。如图13所示，磁柱23与磁柱22之间设有气隙G21(即磁柱23与磁柱22之间的第二气隙)，磁柱26与磁柱22之间设有气隙G22(即磁柱26与磁柱22之间的第二气隙)。

在再一种可能的实现方式中，如图13所示，磁柱23可以包括子磁柱231和子磁柱232。子磁柱231和子磁柱232可以层叠设置，且子磁柱231和子磁柱232之间可以设有气隙G3(即第三气隙)。

需要说明的是，本申请实施例以磁柱23包括子磁柱231和子磁柱232为例进行说明。当然，当磁柱23可以包括两部分以上(即至少两部分子磁柱)的子磁柱。磁柱23中两部分以上的子磁柱中相邻两个子磁柱磁柱之间分别设有气隙(即第三气隙)。

与磁柱23类似，磁柱26也可以分为子磁柱261和子磁柱262，如图13所示。子磁柱261和子磁柱262可以层叠设置，且子磁柱261和子磁柱262之间可以设有气隙G6(即第六气隙)。

需要说明的是，本申请实施例以磁柱26包括子磁柱261和子磁柱262为例进行说明。当然，当磁柱26可以包括两部分以上(即至少两部分子磁柱)的子磁柱。磁柱26中两部分以上的子磁柱中相邻两个子磁柱磁柱之间分别设有气隙(即第六气隙)。

与磁柱23类似，如图13所示，磁柱24与磁柱21之间可以设有气隙G13(即第一气隙)，且磁柱25与磁柱21之间可以设有气隙G14(即磁柱25与磁柱21之间的第一气隙)。

在一示例中，如图13所示，磁柱24与磁柱22之间可以设有气隙G23(即第二气隙)，且磁柱25与磁柱22之间可以设有气隙G24(即磁柱25与磁柱22之间的第二气隙)。

在另一示例中，如图13所示，磁柱24和与磁柱21之间设有气隙G13(即磁柱24和与磁柱21之间的第一气隙)，且磁柱25与磁柱22之间设有G24(即磁柱25与磁柱22之间的第二气隙)。

在再一示例中，如图13所示，磁柱24与磁柱22之间设有G23(即磁柱24与磁柱22之间的第二气隙)，且磁柱25和与磁柱21之间设有气隙G14(即磁柱25和与磁柱21之间的第一气隙)。

在又一示例中，如图13所示，磁柱24可以包括子磁柱241和子磁柱242。子磁柱241和子磁柱242可以层叠设置，且子磁柱241和子磁柱242之间可以设有气隙G4(即第四气隙)。

需要说明的是，本申请实施例以磁柱24包括子磁柱241和子磁柱242为例进行说明。当然，当磁柱24可以包括两部分以上(即至少两部分子磁柱)的子磁柱。磁柱24中两部分以上的子磁柱中相邻两个子磁柱磁柱之间分别设有气隙(如气隙G4，即第四气隙)。

与磁柱24类似，如图13所示，磁柱25也可以分为子磁柱251和子磁柱252，如图13所示。子磁柱251和子磁柱252可以层叠设置，且子磁柱51和子磁柱252之间可以设有气隙G5(即第五气隙)。

需要说明的是，本申请实施例以磁柱25包括子磁柱251和子磁柱252为例进行说明。当然，当磁柱25可以包括两部分以上(即至少两部分子磁柱)的子磁柱。磁柱25中两部分以上的子磁柱中相邻两个子磁柱磁柱之间分别设有气隙(如气隙G5，即第五气隙)。

还需要说明的是，上述几种示例可以组合。

例如，磁柱24和与磁柱21之间设有气隙G13，且磁柱25中子磁柱251和子磁柱252之间设有气隙G5。

又例如，磁柱25和与磁柱22之间设有气隙G24，且磁柱24中子磁柱241和子磁柱242之间设有气隙G4。

进一步地，气隙G4的宽度(即子磁柱241和子磁柱242之间的距离)和气隙G5的宽度(即子磁柱251和子磁柱252之间的距离)可以根据实际应用进行调整。但是由于气隙的磁阻由气隙的宽度和磁柱的横截面积决定，为了使得磁柱24的磁阻与磁柱25的磁阻相等，气隙G4的数量与气隙G5的数量可以相等，气隙G4的宽度与气隙G5的宽度相等，且磁柱24与磁柱21平行的方向(即图13中磁柱24的水平方向)上的横截面积可以和磁柱25在与磁柱21平行的方向上(即图13中磁柱25的水平方向)的横截面积相等。

需要说明的是，也可以综合调整磁柱24的横截面积、磁柱25的横截面积、磁柱24与磁柱23的距离、磁柱24与磁柱26的距离、磁柱25与磁柱23的距离、磁柱25与磁柱26的距离、气隙G4的宽度和气隙G5的宽度，使得闭合磁通回路MP3的磁阻和闭合磁通回路MP4的磁阻相等，闭合磁通回路MP5的磁阻和闭合磁通回路MP6的磁阻相等。

在一种可能的实现方式中，磁柱42和磁柱43中至少一个磁柱与磁柱41之间设有气隙(即第一气隙)。分为以下三种情况：

情况一：仅有磁柱42与磁柱41之间设有气隙，磁柱43与磁柱41之间未设气隙。

情况二：仅有磁柱43与磁柱41之间设有气隙，磁柱42与磁柱41之间未设气隙。

情况三：磁柱42与磁柱41之间设有气隙，且磁柱43与磁柱21之间也设有气隙。

本申请实施例以磁柱42和磁柱43两者与磁柱241之间分别设有气隙为例进行说明。如图13所示，磁柱42与磁柱241之间设有气隙G15(即磁柱42与磁柱41之间的第一气隙)，磁柱43与磁柱241之间设有气隙G16(即磁柱43与磁柱41之间的第一气隙)。

在另一种可能的实现方式中，磁柱42和磁柱43中至少一个磁柱与磁柱21之间设有气隙(即第二气隙)。分为以下三种情况：

情况一：仅有磁柱42与磁柱21之间设有气隙，磁柱43与磁柱21之间未设气隙。

情况二：仅有磁柱43与磁柱21之间设有气隙，磁柱42与磁柱21之间未设气隙。

情况三：磁柱42与磁柱21之间设有气隙，且磁柱43与磁柱21之间也设有气隙。

本申请实施例以磁柱42和磁柱43两者与磁柱21之间分别设有气隙为例进行说明。如图13所示，磁柱42与磁柱21之间设有气隙G25(即磁柱42与磁柱21之间的第二气隙)，磁柱43与磁柱21之间设有气隙G26(即磁柱43与磁柱21之间的第二气隙)。

在再一种可能的实现方式中，如图13所示，磁柱42可以包括子磁柱421和子磁柱422。子磁柱421和子磁柱422可以层叠设置，且子磁柱421和子磁柱422之间可以设有气隙G8(即第八气隙)。

需要说明的是，本申请实施例以磁柱42包括子磁柱421和子磁柱422为例进行说明。当然，当磁柱42可以包括两部分以上(即至少两部分子磁柱)的子磁柱。磁柱42中两部分以上的子磁柱中相邻两个子磁柱磁柱之间分别设有气隙(即第八气隙)。

与磁柱42类似，磁柱43也可以分为子磁柱431和子磁柱432，如图13所示。子磁柱431和子磁柱432可以层叠设置，且子磁柱431和子磁柱432之间可以设有气隙G9(即第九气隙)。

需要说明的是，本申请实施例以磁柱43包括子磁柱431和子磁柱432为例进行说明。当然，当磁柱43可以包括两部分以上(即至少两部分子磁柱)的子磁柱。磁柱43中两部分以上的子磁柱中相邻两个子磁柱磁柱之间分别设有气隙(即第九气隙)。

本申请实施例还提供了一种变换器，可以包括上述的磁集成结构。

在一种可能的实现方式中，上述变换器可以为直流变换器。当然，变换器还可以为其他类型的变换器，本申请实施例对此不作限定。

本申请实施例提供的变换器包括扁平化的磁集成结构，磁集成结构与变换器中电阻、电容等器件的高度差较小，有利于变换器在高度方向上空间的充分应利用，变换器的体积较小，进而实现变换器的功率密度的提高。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的结构、系统和装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的结构实施例仅仅是示意性的，例如，所述组件的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个组件可以结合或者可以集成到另一个结构或装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或组件的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

1.一种磁集成结构，其特征在于，包括第一电感和第二电感；

所述第一电感包括第一线圈和第一磁柱组件，所述第一线圈绕制于所述第一磁柱组件；

所述第二电感包括第二线圈和第二磁柱组件，所述第二线圈绕制于所述第二磁柱组件；

所述第一磁柱组件与所述第二磁柱组件层叠设置，且所述第一磁柱组件与所述第二磁柱组件耦合；

所述磁集成结构还包括第三线圈，所述第三线圈绕制于所述第一磁柱组件，以构成变压器。

2.根据权利要求1所述的磁集成结构，其特征在于，所述第一磁柱组件包括第一磁柱、第二磁柱、第三磁柱、第四磁柱、第五磁柱和第六磁柱；

所述第一磁柱和所述第二磁柱平行设置，且所述第一磁柱的一端通过所述第三磁柱与所述第二磁柱的一端耦合，形成U形结构；

所述第四磁柱、所述第五磁柱和所述第六磁柱三者之间相互平行设置于所述U形结构内侧，且所述第四磁柱、所述第五磁柱和所述第六磁柱均与所述第一磁柱垂直。

3.根据权利要求2所述的磁集成结构，其特征在于，所述第一线圈和所述第三线圈串联；

所述第一线圈绕制于所述第四磁柱和所述第五磁柱，所述第三线圈绕制于所述第六磁柱。

4.根据权利要求2或3所述的磁集成结构，其特征在于，所述第二磁柱组件包括第七磁柱、第八磁柱和第九磁柱；

所述第七磁柱与所述第一磁柱平行设置，所述第八磁柱一端与所述第一磁柱耦合，所述第八磁柱另一端与所述第七磁柱耦合，所述第八磁柱与所述第一磁柱和所述第七磁柱均垂直；

所述第九磁柱位于所述第七磁柱与所述第一磁柱之间，所述第九磁柱的一端与所述第七磁柱耦合，所述第九磁柱的另一端与所述第一磁柱耦合，且所述第九磁柱与所述第八磁柱平行设置。

5.根据权利要求4所述的磁集成结构，其特征在于，所述第二线圈绕制于所述第八磁柱。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的磁集成结构，其特征在于，所述第三磁柱包括至少两部分第三子磁柱，所述至少两部分第三子磁柱磁柱层叠设置，且所述至少两部分第三子磁柱磁柱中相邻两个第三子磁柱磁柱之间设有第三气隙。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的磁集成结构，其特征在于，所述第六磁柱包括至少两部分第六子磁柱，所述至少两部分第六子磁柱层叠设置，且所述至少两部分第六子磁柱中相邻两个第六子磁柱之间设有第六气隙。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的磁集成结构，其特征在于，所述第四磁柱和所述第五磁柱与所述第一磁柱之间均设有第一气隙。

9.根据权利要求2至7中任一项所述的磁集成结构，其特征在于，所述第四磁柱和所述第五磁柱与所述第二磁柱之间均设有第二气隙。

10.根据权利要求2至7中任一项所述的磁集成结构，其特征在于，所述第四磁柱与所述第一磁柱之间设有第一气隙，且所述第五磁柱与所述第二磁柱之间设有第二气隙。

11.根据权利要求2至7中任一项所述的磁集成结构，其特征在于，所述第五磁柱与所述第一磁柱之间设有第一气隙，且所述第四磁柱与所述第二磁柱之间设有第二气隙。

12.根据权利要求2至11中任一项所述的磁集成结构，其特征在于，所述第四磁柱包括至少两部分第四子磁柱，所述至少两部分第四子磁柱层叠设置，且所述至少两部分第四子磁柱中相邻两个第四子磁柱之间设有第四气隙；

所述第五磁柱包括至少两部分第五子磁柱，所述至少两部分第五子磁柱层叠设置，且所述至少两部分第五子磁柱中相邻两个第五子磁柱之间设有第五气隙。

13.根据权利要求12所述的磁集成结构，其特征在于，所述第四气隙的数量与所述第五间隙的数量相等，且所述第四气隙的宽度与所述第五气隙的宽度相等；

所述第四磁柱与所述第一磁柱平行的方向上的横截面积和所述第五磁柱在与所述第一磁柱平行的方向上的横截面积相等。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的磁集成结构，其特征在于，所述第一线圈和所述第三线圈均采用印制电路板平面线圈。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的磁集成结构，其特征在于，所述第二线圈采用印制电路板平面线圈或者绕线线圈。

16.根据权利要求15所述的磁集成结构，其特征在于，所述绕线线圈为铜片。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的磁集成结构，其特征在于，所述第一磁柱组件采用软磁铁氧体。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的磁集成结构，其特征在于，所述第二磁柱组件采用磁粉芯或者软磁铁氧体。

19.一种变换器，其特征在于，包括如权利要求1至18中任一项所述的磁集成结构。

20.根据权利要求19所述的变换器，其特征在于，所述变换器为直流变换器。

Images