CN116580937A - 磁性器件 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种磁性器件，包括磁芯结构、第一线圈和第二线圈，磁芯结构包括第一磁芯板、第二磁芯板、第一磁芯柱、第二磁芯柱和第一共用磁柱，第一磁芯柱、第二磁芯柱以及第一共用磁柱与第一磁芯板连接，第一磁芯柱和第二磁芯柱位于第一共用磁柱的相对两侧，第一线圈和第二线圈均由多根并联的导线缠绕形成，第一磁芯柱穿过第一线圈的中心通道，第二磁芯柱穿过第二线圈的中心通道，第二磁芯板与第一磁芯柱、第二磁芯柱以及第一共用磁柱紧密连接，以保证器件均流的同时，降低趋肤效应。

Description

磁性器件

技术领域

本申请涉及电磁技术领域，具体涉及一种磁性器件。

背景技术

随着科技的发展，磁性器件被广泛的应用在各个领域，相应的，对磁性器件的要求也越来越高。

磁性器件通常被应用在大功率器件产品中，但是，现有的磁性器件无法满足大功率器件产品的需求，如，需要保证均流的同时，又要降低趋肤效应带来的影响。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种磁性器件，以解决现有的磁性器件难以在保证均流的同时降低趋肤效应的问题。

本申请提供一种磁性器件，包括磁芯结构、第一线圈和第二线圈，所述磁芯结构包括第一磁芯板、第二磁芯板、第一磁芯柱、第二磁芯柱和第一共用磁柱，所述第一磁芯柱、所述第二磁芯柱以及所述第一共用磁柱与所述第一磁芯板连接，所述第一磁芯柱和所述第二磁芯柱位于所述第一共用磁柱的相对两侧，所述第一线圈和所述第二线圈均由多根并联的导线缠绕形成，所述第一磁芯柱穿过所述第一线圈的中心通道，所述第二磁芯柱穿过所述第二线圈的中心通道，所述第二磁芯板与所述第一磁芯柱、所述第二磁芯柱以及所述第一共用磁柱紧密连接。

其中，所述第一磁芯板与所述第一磁芯柱、所述第二磁芯柱以及所述第一共用磁柱为一体结构。

其中，在第一方向上，所述第一共用磁柱的宽度均大于或等于所述第一磁芯柱以及所述第二磁芯柱的宽度。

其中，每一所述导线的宽厚比小于或等于20。

其中，所述磁芯结构还包括第三磁芯柱、第四磁芯柱和第二共用磁柱，所述第三磁芯柱、所述第四磁芯柱和所述第二共用磁柱连接于所述第二磁芯板上，所述第三磁芯柱和所述第四磁芯柱设置于所述第二共用磁柱的相对两侧，所述第三磁芯柱穿过所述第一线圈的中心通道并与所述第一磁芯柱紧密连接，所述第四磁芯柱穿过所述第二线圈的中心通道并与所述第二磁芯柱紧密连接，所述第一共用磁柱与所述第二共用磁柱紧密连接。

其中，所述第一共用磁柱以及所述第二共用磁柱的材料的磁导率均大于或等于26。

其中，所述第一共用磁柱以及所述第二共用磁柱的材料均包括铁氧体、合金、非晶和纳米晶中的至少一种。

其中，所述第二磁芯板与所述第三磁芯、所述第四磁芯以及所述第二共用磁柱为一体结构。

其中，每一所述导线的厚度小于趋肤深度。

其中，所述磁芯结构还包括第三磁芯柱、第四磁芯柱和第二共用磁柱，所述第三磁芯柱和所述第四磁芯柱设置于所述第二共用磁柱的相对两侧，所述第三磁芯柱、所述第四磁芯柱和所述第二共用磁柱连接于所述第二磁芯板上，所述第三磁芯柱穿过所述第一线圈的中心通道并与所述第一磁芯柱之间具有气隙，所述第四磁芯柱穿过所述第二线圈的中心通道并与所述第二磁芯柱之间具有气隙，所述第一共用磁柱与所述第二共用磁柱紧密连接。

本申请提供一种磁性器件，包括磁芯结构、第一线圈和第二线圈，磁芯结构包括第一磁芯板、第二磁芯板、第一磁芯柱、第二磁芯柱和第一共用磁柱，第一磁芯柱、第二磁芯柱以及第一共用磁柱与第一磁芯板连接，第一磁芯柱和第二磁芯柱位于第一共用磁柱的相对两侧，第一线圈和第二线圈均由多根并联的导线缠绕形成，第一磁芯柱穿过第一线圈的中心通道，第二磁芯柱穿过第二线圈的中心通道，第二磁芯板与第一磁芯柱、第二磁芯柱以及第一共用磁柱紧密连接，以保证器件均流的同时，降低趋肤效应。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请提供的一种磁性器件的结构示意图；

图2是本申请提供的一实施例磁性器件的爆炸结构示意图；

图3是图2中的磁芯结构的结构示意图；

图4是图2中的第一线圈的导线的结构示意图；

图5是本申请提供的一实施例磁性器件的仿真数据示意图。

附图标记：

10、磁性器件；100、磁芯结构；110、第一磁芯板；120、第二磁芯板；130、第一磁芯柱；140、第二磁芯柱；150、第三磁芯柱；160、第四磁芯柱；170、第一共用磁柱；180、第二共用磁柱；200、第一线圈；201、导线；300、第二线圈。

具体实施方式

下面结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域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。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。

本申请提供一种磁性器件，包括磁芯结构、第一线圈和第二线圈，磁芯结构包括第一磁芯板、第二磁芯板、第一磁芯柱、第二磁芯柱和第一共用磁柱，第一磁芯柱、第二磁芯柱以及第一共用磁柱与第一磁芯板连接，第一磁芯柱和第二磁芯柱位于第一共用磁柱的相对两侧，第一线圈和第二线圈均由多根层叠设置且并联的导线缠绕形成，第一磁芯柱穿过第一线圈的中心通道，第二磁芯柱穿过第二线圈的中心通道，第二磁芯板与第一磁芯柱、第二磁芯柱以及第一共用磁柱紧密连接。

在本申请中，通过由多根层叠设置且并联的导线绕制形成第一线圈以及第二线圈，降低了趋肤效应带来的损耗，同时避免导线之间出现不均流的问题，即保证器件均流的同时，降低趋肤效应；在第一磁芯柱和第二磁芯柱之间设置第一共用磁柱，使得可以将两个电感集成在一器件中，从而降低了器件的体积，并降低成本。

实施例1

请参考图1-图4，图1是本申请提供的磁性器件的结构示意图；图2是本申请提供的磁性器件的爆炸结构示意图；图3是图2中的磁芯结构的结构示意图，图4是图2中的第一线圈的导线的结构示意图。

本申请提供一种磁性器件10，包括磁芯结构100、第一线圈200和第二线圈300，磁芯结构100包括第一磁芯板110、第二磁芯板120、第一磁芯柱130、第二磁芯柱140、第一共用磁柱170、第三磁芯柱150、第四磁芯柱160和第二共用磁柱180，第一磁芯柱130、第二磁芯柱140以及第一共用磁柱170与第一磁芯板110连接，第一磁芯柱130和第二磁芯柱140位于第一共用磁柱170的相对两侧，第三磁芯柱150和第四磁芯柱160设置于第二共用磁柱180的相对两侧，第一线圈200和第二线圈300均由多根并联的导线201缠绕形成，第一磁芯柱130远离第一磁芯板110的一端从第一线圈200的中心通道中的一开口穿入，第三磁芯柱150远离第二磁芯板120的一端从第一线圈200的中心通道中的另一开口穿入，第一磁芯柱130和第三磁芯柱150在第一线圈200内紧密连接，第二磁芯柱140远离第一磁芯板110的一端从第二线圈300的中心通道中的一开口穿入，第四磁芯柱160远离第二磁芯板120的一端从第二线圈300的中心通道中的另一开口穿入，第二磁芯柱140和第四磁芯柱160在第二线圈300内紧密连接，第一共用磁柱与第二共用磁柱180紧密连接，即磁芯结构100从中间切开。

在本申请中，通过由多根层叠设置且并联的导线201绕制形成第一线圈200以及第二线圈300，降低了趋肤效应带来的损耗，同时避免导线201之间出现不均流的问题，即保证器件均流的同时，降低趋肤效应；此外，在第一磁芯柱130与第二磁芯柱140之间设置第一共用磁柱170，且在第三磁芯柱150与第四磁芯柱160之间设置第二共用磁柱180，保证了第一线圈200以及第二线圈300均流，并使得可以将两个电感集成在一器件中，从而降低了器件的体积，并降低成本。

在本申请中，磁芯结构100从中间切开，使得制备第二磁芯板120、第三磁芯柱150、第四磁芯柱160以及第二共用磁柱180时，可以使用制备第一磁芯板110、第一磁芯柱130、第二磁芯柱140以及第一共用磁柱170的模具与，简化了制备工艺，并降低成本。

在本申请中，采用多根层叠设置且并联的导线201绕制形成第一线圈200和第二线圈300，增加了第一线圈200以及第二线圈300表面的散热面积，减少发热。

在本申请中，因第一线圈200以及第二线圈300均由多根层叠设置且并联的绕制形成，使得第一线圈200以及第二线圈300具有较低的应力且应力分布均匀。

趋肤效应是指：当导体中有交流电或者交变电磁场时，导体内部的电流分布不均匀，电流集中在导体的“皮肤”部分，也就是说电流集中在导体外表的薄层，越靠近导体表面，电流密度越大，导体内部实际上电流较小。结果使导体的电阻增加，使它的损耗功率也增加。

在一实施例中，导线201为扁平线。

在一实施例中，第一磁芯板110与第一磁芯柱130、第二磁芯柱140以及第一共用磁柱170为一体结构。

在申请中，将第一磁芯板110与第一磁芯柱130、第二磁芯柱140以及第一共用磁柱170设置为一体结构，使得第一磁芯柱130、第二磁芯柱140以及第一共用磁柱170与第一磁芯板110之间可以无缝连接，没有多余的焊点，从而提高了磁芯器件的可靠性。

在一实施例中，在第一方向y上，第一共用磁柱170的宽度均大于或等于第一磁芯柱130以及第二磁芯柱140的宽度，第二共用磁柱180的宽度均大于或等于第三磁芯柱150以及第四磁芯柱160的宽度。

在本申请中，在第一方向y上，将第一共用磁柱170的宽度设置为均大于或等于第一磁芯柱130以及第二磁芯柱140的宽度，第二共用磁柱180的宽度设置为均大于或等于第三磁芯柱150以及第四磁芯柱160的宽度，使得第一共用磁柱170和第二共用磁柱180起到分流的作用。

在一实施例中，每一导线201的宽厚比小于或等于20。具体的，每一导线201的宽厚比可以为5、8、10、15、18或20等。

在本申请中，将每一导线201的宽厚比设置为小于或等于20，避免线圈绕制过程中，导线201拉伸造成绝缘膜破损的问题，从而避免线圈出现短路的问题。

在一实施例中，第一线圈200和第二线圈300由多根层叠设置且并联的导线201呈螺旋状缠绕形成，且构成螺旋状的叠圈之间具有间隙，使得线圈具有较低的应力且应力均匀的同时，间隙可以提供一定的形变空间，有效防止第一线圈200和第二线圈300应力造成第一磁芯、第二磁芯、第三磁芯以及第四磁芯出现开裂的问题，从而保证了磁性器件10的性能。

在一实施例中，第一共用磁柱170以及第二共用磁柱180的材料的磁导率均大于或等于26。具体的，第一共用磁柱170以及第二共用磁柱180的材料的磁导率可以为26、28、32、38或50等。

在本申请中，将第一共用磁柱170以及第二共用磁柱180的材料的磁导率均设置为大于或等于26，以保证磁芯器件的电感性能。

在一实施例中，第一共用磁柱170以及第二共用磁柱180的材料均包括铁氧体、合金、非晶和纳米晶中的至少一种，以保证磁芯器件的电感性能。

在一实施例中，第二磁芯板120与第三磁芯、第四磁芯以及第二共用磁柱180为一体结构，使得第二磁芯板120、第三磁芯、第四磁芯以及第二共用磁柱180之间可以无缝连接，没有多余的焊点，从而提高了磁芯器件的可靠性。

在一实施例中，每一导线201的厚度小于趋肤深度，以降低第一线圈200以第二线圈300涡流损耗以及避免导线201之间出现不均流的问题，同时保证信号的高保真度和宽带传输。

实施例2

需要说明会的是，实施例2与实施例1的不同之处在于：磁芯结构100包括第一磁芯板110、第二磁芯板120、第一磁芯柱130、第二磁芯柱140和第一共用磁柱170，第一磁芯柱130、第二磁芯柱140以及第一共用磁柱170与第一磁芯板110连接，第一磁芯柱130穿过第一线圈200的中心通道，第二磁芯柱140穿过第二线圈300的中心通道，第二磁芯板120与第一磁芯柱130、第二磁芯柱140以及第一共用磁柱170紧密连接，即磁芯结构100不从中间切开。其它与实施例1相同，此处不在赘述。

在本申请中，将磁芯结构100设置为由第一磁芯板110、第二磁芯板120、第一磁芯柱130、第二磁芯柱140和第一共用磁柱170构成，以在保证器件均流的同时，降低趋肤效应的基础上，组装方便，从而缩短磁性器件10的生产周期。

在一实施例中，第一磁芯柱130以及第二磁芯柱140均与第二磁芯板120之间具有间隙，即第一磁芯柱130以及第二磁芯柱140均不与第二磁芯板120接触，以在保证器件均流的同时，降低趋肤效应的基础上，提高磁性器件10的偏置性能，并增加磁饱和电流，减少剩磁，从而提高了磁性器件10的性能。

实施例3

实施例3与实施例1的不同之处在于：第三磁芯柱150穿过第一线圈200的中心通道并与第一磁芯柱130之间具有气隙，第四磁芯柱160穿过第二线圈300的中心通道并与第二磁芯柱140之间具有气隙，即第一磁芯柱130与第三磁芯柱150不接触，第二磁芯柱140与第四磁芯柱160不接触。其它与实施例1相同，此处不在赘述。

在本申请中，将第一磁芯柱130与第三磁芯柱150设置为不接触，第二磁芯柱140与第四磁芯柱160不接触，以在保证器件均流的同时，降低趋肤效应的基础上，提高磁性器件10的偏置性能，并增加磁饱和电流，减少剩磁，从而提高了磁性器件10的性能。

实施例4

实施例4与实施例1的不同之处在于：磁芯结构100还可以包括第五磁芯柱、第六磁芯柱、第三共用磁柱和第四共用磁柱等。第三共用磁柱以及第五磁芯柱与第一磁芯板110连接，第一磁芯柱130、第二磁芯柱140、第一共用磁柱170、第三共用磁柱以及第五磁芯柱与第一磁芯板110为一体结构。第三共用磁柱位于第一磁芯柱130或第二磁芯柱140背离第一共用磁柱170的一侧，第五磁芯柱位于第三共用磁柱背离第一共用磁柱170的一侧。第四共用磁柱以及第六磁芯柱与第二磁芯板120连接，第三磁芯柱150、第四磁芯柱160、第二共用磁柱180、第四共用磁柱以及第六磁芯柱与第二磁芯板120为一体结构。第四共用磁柱位于第三磁芯柱150或第四磁芯柱160背离第二共用磁柱180的一侧，第六磁芯柱位于第四共用磁柱背离第二共用磁柱180的一侧。

可选的，磁芯结构100还包括第七磁芯柱、第八磁芯柱、第五共用磁柱和第六共用磁柱等，第七磁芯柱、第八磁芯柱、第五共用磁柱或第六共用磁柱的设置方式如上所述，此处不在赘述。

在本申请中，将磁芯结构100设置为还包括第五磁芯柱、第六磁芯柱、第三共用磁柱、第四共用磁柱、第三磁芯板和第四磁芯板，使得可以将多个电感集成在磁性器件10中，从而进一步保证了磁性器件10的性能。

请参阅图5，图5是本申请提供的磁性器件的仿真数据示意图。由图5可知，本申请的磁芯器件采用多根层叠设置且并联的导线201绕制形成第一线圈200以及第二线圈300，并在第一磁芯柱130与第二磁芯柱140之间设置第一共用磁柱170，使得第一线圈200以及第二线圈300的最大温度从151℃降低至108℃，甚至更低。

因此，通过由多根层叠设置且并联的导线201绕制形成第一线圈200以及第二线圈300，降低了趋肤效应带来的损耗，同时避免导线201之间出现不均流的问题，即保证磁性器件10均流的同时，降低趋肤效应；此外，在第一磁芯柱130与第二磁芯柱140之间设置第一共用磁柱170，且在第三磁芯柱150与第四磁芯柱160之间设置第二共用磁柱180，保证了第一线圈200以及第二线圈300均流，并使得可以将两个电感集成在一器件中，从而降低了器件的体积，并降低成本。

本申请提供一种磁性器件10，通过由多根层叠设置且并联的导线201绕制形成第一线圈200以及第二线圈300，降低了趋肤效应带来的损耗，同时避免导线201之间出现不均流的问题；在第一磁芯柱130与第二磁芯柱140之间设置第一共用磁柱170，且在第三磁芯柱150与第四磁芯柱160之间设置第二共用磁柱180，保证了第一线圈200以及第二线圈300均流，并使得可以将两个电感集成在一器件中，从而降低了器件的体积，并降低成本；磁芯结构100从中间切开，使得制备第二磁芯板120、第三磁芯柱150、第四磁芯柱160以及第二共用磁柱180时，可以使用制备第一磁芯板110、第一磁芯柱130、第二磁芯柱140以及第一共用磁柱170的模具与，简化了制备工艺，并降低成本；采用多根层叠设置且并联的导线201绕制形成第一线圈200和第二线圈300，增加了第一线圈200以及第二线圈300表面的散热面积，减少发热。因第一线圈200以及第二线圈300均由多根层叠设置且并联的绕制形成，使得第一线圈200以及第二线圈300具有较低的应力且应力分布均匀。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种磁性器件，其特征在于，包括磁芯结构、第一线圈和第二线圈，所述磁芯结构包括第一磁芯板、第二磁芯板、第一磁芯柱、第二磁芯柱和第一共用磁柱，所述第一磁芯柱、所述第二磁芯柱以及所述第一共用磁柱与所述第一磁芯板连接，所述第一磁芯柱和所述第二磁芯柱位于所述第一共用磁柱的相对两侧，所述第一线圈和所述第二线圈均由多根层叠设置且并联的导线缠绕形成，所述第一磁芯柱穿过所述第一线圈的中心通道，所述第二磁芯柱穿过所述第二线圈的中心通道，所述第二磁芯板与所述第一磁芯柱、所述第二磁芯柱以及所述第一共用磁柱紧密连接。

2.根据权利要求1所述的磁性器件，其特征在于，所述第一磁芯板与所述第一磁芯柱、所述第二磁芯柱以及所述第一共用磁柱为一体结构。

3.根据权利要求1所述的磁性器件，其特征在于，在第一方向上，所述第一共用磁柱的宽度均大于或等于所述第一磁芯柱以及所述第二磁芯柱的宽度。

4.根据权利要求1所述的磁性器件，其特征在于，每一所述导线的宽厚比小于或等于20。

5.根据权利要求1-4任一项所述的磁性器件，其特征在于，所述磁芯结构还包括第三磁芯柱、第四磁芯柱和第二共用磁柱，所述第三磁芯柱、所述第四磁芯柱和所述第二共用磁柱连接于所述第二磁芯板上，所述第三磁芯柱和所述第四磁芯柱设置于所述第二共用磁柱的相对两侧，所述第三磁芯柱穿过所述第一线圈的中心通道并与所述第一磁芯柱紧密连接，所述第四磁芯柱穿过所述第二线圈的中心通道并与所述第二磁芯柱紧密连接，所述第一共用磁柱与所述第二共用磁柱紧密连接。

6.根据权利要求5所述的磁性器件，其特征在于，所述第一共用磁柱以及所述第二共用磁柱的材料的磁导率均大于或等于26。

7.根据权利要求5所述的磁性器件，其特征在于，所述第一共用磁柱以及所述第二共用磁柱的材料均包括铁氧体、合金、非晶和纳米晶中的至少一种。

8.根据权利要求5所述的磁性器件，其特征在于，所述第二磁芯板与所述第三磁芯、所述第四磁芯以及所述第二共用磁柱为一体结构。

9.根据权利要求1-4任一项所述的磁性器件，其特征在于，每一所述导线的厚度小于趋肤深度。

10.根据权利要求1-4任一项所述的磁性器件，其特征在于，所述磁芯结构还包括第三磁芯柱、第四磁芯柱和第二共用磁柱，所述第三磁芯柱和所述第四磁芯柱设置于所述第二共用磁柱的相对两侧，所述第三磁芯柱、所述第四磁芯柱和所述第二共用磁柱连接于所述第二磁芯板上，所述第三磁芯柱穿过所述第一线圈的中心通道并与所述第一磁芯柱之间具有气隙，所述第四磁芯柱穿过所述第二线圈的中心通道并与所述第二磁芯柱之间具有气隙，所述第一共用磁柱与所述第二共用磁柱紧密连接。