CN115602418A - 一种嵌入散热器的高频电感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种嵌入散热器的高频电感器，包括支撑横杆和电感线圈，其特征是：支撑横杆上设置有第一绕线筒、以及可活动的第二绕线筒和第三绕线筒，电感线圈顺次盘绕在第二绕线筒、第一绕线筒和第三绕线筒上，支撑横杆的下方设置有用于驱动第一绕线筒和第三绕线筒移动的驱动机构，驱动机构的下方设置有散热风扇，第一绕线筒与支撑横杆之间装有膜式温度传感器，该电感器还包括用于控制散热风扇和驱动机构的控制器，温度传感器与控制器连接。该电感器将电感线圈分为若干个区段，当电感线圈的温度过高时，调节电感线圈各个区段的间距，将电感线圈的中部区段和内部部位暴露在空气中，配合散热风扇的吹风，可以起到更好的散热效果。

Description

一种嵌入散热器的高频电感器

技术领域

本发明涉及电子电气技术领域，更具体地说，它涉及一种嵌入散热器的高频电感器。

背景技术

电感器是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件。电感器的结构类似于变压器，但只有一个绕组。电感器具有一定的电感，它只阻碍电流的变化。如果电感器在没有电流通过的状态下，电路接通时它将试图阻碍电流流过它；如果电感器在有电流通过的状态下，电路断开时它将试图维持电流不变。电感器又称扼流器、电抗器、动态电抗器。

高频电感器在工作时会产生大量的热量，若热量不能及时排出，容易造成电感器内部温度过高时，高温不仅会限制高频电感器功率表密度的提升，还会可能造成高频电感器受损。

目前市面上的高频电感器一般带有散热风扇，通过检测高频电感器的温度，在温度过高时启动散热风扇进行主动散热降温，散热风扇向高频电感器的导热壳体或电感线圈吹风，从而起到散热降温的作用。

但是高频电感器的热量主要由电感线圈产生，且电感线圈绕制得比较密实，线圈中部和内部的热量不容易散发，易造成局部高温，通过现有的散热降温方式很难对电感线圈中部和内部进行有效吹风降温，其散热效果有待提升。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种嵌入散热器的高频电感器。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种嵌入散热器的高频电感器，包括支撑横杆和电感线圈，在支撑横杆的两端对称地固定有两组侧部支撑架，所述支撑横杆上设置有第一绕线筒、第二绕线筒和第三绕线筒，其中第一绕线筒固定套设于支撑横杆上，所述第二绕线筒和第三绕线筒分别位于第一绕线筒的两侧，所述第二绕线筒和第三绕线筒活动套设于支撑横杆上，所述电感线圈顺次盘绕在第二绕线筒、第一绕线筒和第三绕线筒上，所述电感线圈的首端连接有第一接线端，电感线圈的尾端连接有第二接线端，所述电感线圈位于相邻绕线筒之间的线体留有长度余量，所述支撑横杆的下方设置有用于驱动第一绕线筒和第三绕线筒移动的驱动机构，所述驱动机构的下方设置有散热风扇，所述第一绕线筒与支撑横杆之间装有膜式温度传感器，该电感器还包括用于控制散热风扇和驱动机构的控制器，所述温度传感器与控制器的采样信号输入端连接。

作为优选方案：所述驱动机构包括驱动电机、丝杆和螺纹套，所述驱动电机的壳体通过上连接板与侧部支撑架连接固定，所述丝杆沿竖向设置，所述丝杆与驱动电机的输出轴同轴连接，所述丝杆上套设有螺纹套，所述螺纹套与丝杆螺纹配合，所述第一绕线筒和第三绕线筒的下部均固定有连接块，两组连接块分别通过两组连杆与螺纹套传动连接，两组连杆呈倒“八”字形。

作为优选方案：所述支撑横杆和侧部支撑架均为中空的结构，所述支撑横杆的内部与侧部支撑架的内部连通，所述支撑横杆和侧部支撑架的内部装有导热液，所述的绕线筒、支撑横杆和侧部支撑架均为导热材质。

作为优选方案：所述第一绕线筒与支撑横杆以及第三绕线筒与支撑横杆之间涂抹有导热润滑脂。

作为优选方案：所述侧部支撑架的内外两面设置有多组散热翅片。

作为优选方案：所述驱动机构的下方设置有水平的环形架，所述环形架与侧部支撑架连接固定，所述散热风扇的壳体位于环形架内，所述散热风扇的叶片位于环形架的上方，所述散热风扇的壳体与环形架转动连接，所述散热风扇的叶片的两端分别固定有配重块和第一磁铁块，所述配重块和第一磁铁块的重量相等，且配置块与第一磁铁块对称分布在叶片的两端，所述第一磁铁块随叶片转动的路径上方设置有第二磁铁块，所述第二磁铁块通过连接件与螺纹套连接固定，所述第二磁铁块与第一磁铁块互相吸引。

作为优选方案：所述环形架的下方同轴设置有限位环，所述限位环与环形架连接固定，所述限位环的内径小于环形架的内径，所述散热风扇的壳体底部同轴固定有摆动杆，所述摆动杆向下伸入至限位环内。

作为优选方案：所述限位环的内壁上同轴固定有弹性的缓冲垫。

作为优选方案：所述控制器将温度传感器检测的温度值与预设的第一温度值和第二温度值进行比较，其中第二温度值大于第一温度值，当检测到的温度值小于第一温度值时，控制器控制散热风扇和驱动电机不动作；当检测到的温度值大于第一温度值且小于第二温度值时，控制器控制散热风扇启动；当检测到的温度大于第二温度值时，控制器控制驱动电机转动，此时驱动电机驱动第一绕线筒和第二绕线筒互相远离。

作为优选方案：还预设有第三温度值，所述第三温度值大于第二温度值，当检测到的温度值大于第三温度值时,所述控制器控制驱动电机周期性正反转，从而驱动螺纹套周期性升降。

与现有技术相比，本发明的优点是：

该电感器将电感线圈分为若干个区段，电感器工作时温度传感器能实时检测到电感线圈的温度，并将温度检测结果反馈至控制器，当电感线圈的温度过高时，控制器控制驱动机构来调节电感线圈各个区段的间距，将电感线圈的中部区段和内部部位暴露在空气中，有利于电感线圈的内部和中间部位散热，且配合散热风扇的吹风，可以起到更好的散热效果，使该高频电感器在产生高温时能够更快速散热降温。

附图说明

图1为本实施例中的高频电感器的整体结构示意图；

图2为图1中的A部放大图；

图3为图1中的B部放大图；

图4为本实施例中的控制原理图。

附图标记说明:1、支撑横杆；2、侧部支撑架；3、第一绕线筒； 4、第二绕线筒；5、第三绕线筒；6、电感线圈；7、第一接线端；8、第二接线端；9、导热液；10、上连接板；11、驱动电机；12、丝杆； 13、螺纹套；14、连接块；15、连杆；16、散热风扇；17、叶片；18、下连接板；19、环形架；20、转轴；21、固定杆；22、限位环；23、缓冲垫；24、摆动杆；25、配重块；26、第一磁铁块；27、连接件； 28、第二磁铁块。

具体实施方式

参照图1，一种嵌入散热器的高频电感器，包括支撑横杆1和电感线圈6，在支撑横杆1的两端对称地固定有两组侧部支撑架2，在支撑横杆1上设置有第一绕线筒3、第二绕线筒4和第三绕线筒5，其中第一绕线筒3固定套设于支撑横杆1上使其位置不能移动，第二绕线筒4和第三绕线筒5分别位于第一绕线筒3的两侧，第二绕线筒 4和第三绕线筒5活动套设于支撑横杆1上，使得第二绕线筒4和第三绕线筒5可以沿支撑横杆1的长度方向开会移动。

电感线圈6顺次盘绕在第二绕线筒4、第一绕线筒3和第三绕线筒5上，电感线圈6的首端连接有第一接线端7，电感线圈6的尾端连接有第二接线端8，电感线圈6位于相邻绕线筒之间的线体留有长度余量，以保证第一绕线筒3和第二绕线筒4可以自由移动，在支撑横杆1的下方设置有用于驱动第一绕线筒3和第三绕线筒5移动的驱动机构。

电感线圈6表面涂有绝缘漆，以起到绝缘的作用。

本实施例中的驱动机构包括驱动电机11、丝杆12和螺纹套13，驱动电机11的壳体通过上连接板10与侧部支撑架2连接固定，丝杆 12沿竖向设置，丝杆12与驱动电机11的输出轴同轴连接，在丝杆 12上套设有螺纹套13，螺纹套13与丝杆12螺纹配合，在第一绕线筒3和第三绕线筒5的下部均固定有连接块14，两组连接块14分别通过两组连杆15与螺纹套13传动连接，两组连杆15呈倒“八”字形。

当驱动电机11带动丝杆12正向转动时会驱动螺纹套13上升，进而驱动两组连杆15驱动第一绕线筒3和第二绕线筒4互相远离，从而使三组绕线筒之间的距离增大；当驱动电机11带动丝杆12反向转动时会驱动螺纹套13下降，进而驱动第一绕线筒3和第二绕线筒 4互相靠近，从而使三组绕线筒之间的距离减小。

在驱动机构的下方设置有散热风扇16，散热风扇16通过下连接板18与侧部支撑架2连接固定。

参照图2，在第一绕线筒3与支撑横杆1之间装有膜式温度传感器，该电感器还包括用于控制散热风扇16和驱动电机11的控制器，温度传感器与控制器的采样信号输入端连接，控制器的控制信号输出端与散热风扇16和驱动电机11连接。

该电感器的工作原理为：当电感线圈6通电产生热量使其温度升高后，温度传感器能实时检测到电感线圈6的温度，并将温度检测结果反馈至控制器，控制器将检测的温度值与预设的第一温度值和第二温度值进行比较，其中第二温度值大于第一温度值。当检测到的温度值小于第一温度值时，控制器不会向散热风扇16和驱动电机11发送控制信号，此时散热风扇16和驱动电机11不会动作；当检测到的温度值大于第一温度值且小于第二温度值时，控制器控制散热风扇16 启动，而驱动电机11不动作；当检测到的温度大于第二温度值时，控制器控制驱动电机11转动，此时驱动电机11驱动第一绕线筒3和第二绕线筒4互相远离，从而增大相邻绕线筒的间距，更大的间距有利于电感线圈6的内部和中间部位散热，且配合散热风扇16的吹风，可以起到更好的散热效果，使该高频电感器在产生高温时能够更快速散热降温。

当检测的温度回落至第一温度值与第二温度值之间时，控制器控制驱动电机11反向转动，从而驱动第一绕线筒3和第三绕线筒5互相靠近直至复位；当检测的温度回落至第一温度值以下时，控制器控制散热风扇16停止运行。

如图1所示，本实施例中的支撑横杆1和侧部支撑架2均为中空的结构，支撑横杆1的内部与侧部支撑架2的内部连通，并在支撑横杆1和侧部支撑架2的内部装有导热液9。绕线筒、支撑横杆1和侧部支撑架2均为导热材质，电感线圈6工作产生的热量经过绕线筒传导至支撑横杆1，再由支撑横杆1传导至导热液9，导热液9将热量传导至侧部支撑架2，导热液9具有较高导热系数，这样就能使电感线圈6的热量能迅速传导至支撑横杠和两组侧部支撑架2，大大提高散热面积，即大大提高散热效率，避免电感线圈6中部和内部积累过多的热量而产生高温。

由于需要保证第一绕线筒3和第三绕线筒5能够在支撑横杆1 上滑动，所以第一绕线筒3和第二绕线筒4与支撑横杆1之间势必会有一定的缝隙，缝隙会减小第一绕线筒3和第二绕线筒4与支撑横杆 1的接触面积，从而会影响到第一绕线筒3和第三绕线筒5与支撑横杆1的导热效率。为解决该问题，本实施例中在第一绕线筒3与支撑横杆1以及第三绕线筒5与支撑横杆1之间涂抹有导热润滑脂，导热润滑脂能填充缝隙，提高第一绕线筒3和第三绕线筒5之间的导热效率并能起到润滑的作用，使第一绕线筒3和第三绕线筒5更容易滑行。

为进一步增大散热面积，还在侧部支撑架2的内外两面设置有多组散热翅片。

参照图2和图3，本实施例中，在驱动机构的下方设置有水平的环形架19，环形架19的外侧部与下连接板18的一端连接固定，下连接板18的另一端与侧部支撑架2连接固定，散热风扇16的壳体位于环形架19内，散热风扇16的叶片17位于环形架19的上方，散热风扇16的壳体通过转轴20与环形架19转动连接，如此使得散热风扇16能够在一定范围内摆动。

在散热风扇16的叶片17的两端分别固定有配重块25和第一磁铁块26，配重块25和第一磁铁块26的重量相等，且配置块与第一磁铁块26对称分布在叶片17的两端。在第一磁铁块26随叶片17转动的路径上方设置有第二磁铁块28，第二磁铁块28通过连接件27 与螺纹套13连接固定。第二磁铁块28与第一磁铁块26互相吸引。

当叶片17转动时，第一磁铁块26循环交替靠近和远离第二磁铁块28，磁力的作用会使叶片17发生摆动。由于叶片17转速较高，第一磁铁块26与第二磁铁块28之间的磁吸力会使叶片17靠近第二磁铁块28的一端保持上翘，即散热风扇16整体摆动并保持一定角度。

因此还可以预设第三温度值，第三温度值大于第二温度值，当检测到的温度值大于第三温度值时，控制器控制驱动电机11周期性正反转，从而驱动螺纹套13周期性升降。在叶片17高速转动时，当第二磁铁块28随螺纹套13周期性升降时，磁力的周期性变化将会使散热风扇16整体发生周期性往复摆动，从而使吹出的风的方向能够周期性变化，保证电感线圈6各处都能被有效吹风，使电感线圈6更均匀散热降温，达到更好更高效的散热效果。

为了对散热风扇16的摆动幅度进行限制，避免叶片17碰撞到其他部位，本实施例中还在环形架19的下方同轴设置有限位环22，限位环22通过固定杆21与环形架19连接固定，限位环22的内径小于环形架19的内径。在散热风扇16的壳体底部同轴固定有摆动杆24，摆动杆24向下伸入至限位环22内。

在散热风扇16发生摆动的过程中，当摆动杆24与限位环22的内壁接触时，限位环22能阻止散热风扇16继续发生更大摆动，从而能起到限制散热风扇16摆幅的作用，避免叶片17与其他部位碰撞。

考虑到摆动杆24与限位环22接触时会发出声响产生噪音，本实施例中还在限位环22的内壁上同轴固定有弹性的缓冲垫23，摆动杆 24与缓冲垫23接触，从而不会发出噪音。

本实施例中的缓冲垫23为多孔的海绵，其具有良好的缓冲和降噪能力。

参照图4，本实施例中的控制器包括主控模块，还包括与主控模块连接的电机驱动模块、风扇驱动模块、通信模块以及电源模块。电机驱动模块的输出端与驱动电机11连接，用以控制驱动电机11；风扇驱动模块的输出端与散热风扇16连接，用以控制散热风扇16；通信模块用于控制器与上位机或后台服务器通信，实现对电感器温度的远程监控；温度传感器的输出端与主控模块的采样端连接电源模块用于供电。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种嵌入散热器的高频电感器，包括支撑横杆和电感线圈，在支撑横杆的两端对称地固定有两组侧部支撑架，其特征是：所述支撑横杆上设置有第一绕线筒、第二绕线筒和第三绕线筒，其中第一绕线筒固定套设于支撑横杆上，所述第二绕线筒和第三绕线筒分别位于第一绕线筒的两侧，所述第二绕线筒和第三绕线筒活动套设于支撑横杆上，所述电感线圈顺次盘绕在第二绕线筒、第一绕线筒和第三绕线筒上，所述电感线圈的首端连接有第一接线端，电感线圈的尾端连接有第二接线端，所述电感线圈位于相邻绕线筒之间的线体留有长度余量，所述支撑横杆的下方设置有用于驱动第一绕线筒和第三绕线筒移动的驱动机构，所述驱动机构的下方设置有散热风扇，所述第一绕线筒与支撑横杆之间装有膜式温度传感器，该电感器还包括用于控制散热风扇和驱动机构的控制器，所述温度传感器与控制器的采样信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的嵌入散热器的高频电感器，其特征是：所述驱动机构包括驱动电机、丝杆和螺纹套，所述驱动电机的壳体通过上连接板与侧部支撑架连接固定，所述丝杆沿竖向设置，所述丝杆与驱动电机的输出轴同轴连接，所述丝杆上套设有螺纹套，所述螺纹套与丝杆螺纹配合，所述第一绕线筒和第三绕线筒的下部均固定有连接块，两组连接块分别通过两组连杆与螺纹套传动连接，两组连杆呈倒“八”字形。

3.根据权利要求1所述的嵌入散热器的高频电感器，其特征是：所述支撑横杆和侧部支撑架均为中空的结构，所述支撑横杆的内部与侧部支撑架的内部连通，所述支撑横杆和侧部支撑架的内部装有导热液，所述的绕线筒、支撑横杆和侧部支撑架均为导热材质。

4.根据权利要求1所述的嵌入散热器的高频电感器，其特征是：所述第一绕线筒与支撑横杆以及第三绕线筒与支撑横杆之间涂抹有导热润滑脂。

5.根据权利要求1所述的嵌入散热器的高频电感器，其特征是：所述侧部支撑架的内外两面设置有多组散热翅片。

6.根据权利要求2所述的嵌入散热器的高频电感器，其特征是：所述驱动机构的下方设置有水平的环形架，所述环形架与侧部支撑架连接固定，所述散热风扇的壳体位于环形架内，所述散热风扇的叶片位于环形架的上方，所述散热风扇的壳体与环形架转动连接，所述散热风扇的叶片的两端分别固定有配重块和第一磁铁块，所述配重块和第一磁铁块的重量相等，且配置块与第一磁铁块对称分布在叶片的两端，所述第一磁铁块随叶片转动的路径上方设置有第二磁铁块，所述第二磁铁块通过连接件与螺纹套连接固定，所述第二磁铁块与第一磁铁块互相吸引。

7.根据权利要求1所述的嵌入散热器的高频电感器，其特征是：所述环形架的下方同轴设置有限位环，所述限位环与环形架连接固定，所述限位环的内径小于环形架的内径，所述散热风扇的壳体底部同轴固定有摆动杆，所述摆动杆向下伸入至限位环内。

8.根据权利要求1所述的嵌入散热器的高频电感器，其特征是：所述限位环的内壁上同轴固定有弹性的缓冲垫。

9.根据权利要求6所述的嵌入散热器的高频电感器，其特征是：所述控制器将温度传感器检测的温度值与预设的第一温度值和第二温度值进行比较，其中第二温度值大于第一温度值，当检测到的温度值小于第一温度值时，控制器控制散热风扇和驱动电机不动作；当检测到的温度值大于第一温度值且小于第二温度值时，控制器控制散热风扇启动；当检测到的温度大于第二温度值时，控制器控制驱动电机转动，此时驱动电机驱动第一绕线筒和第二绕线筒互相远离。

10.根据权利要求9所述的嵌入散热器的高频电感器，其特征是：还预设有第三温度值，所述第三温度值大于第二温度值，当检测到的温度值大于第三温度值时,所述控制器控制驱动电机周期性正反转，从而驱动螺纹套周期性升降。

Images