CN116978668A - 电感元件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电感元件及其制备方法，包括磁芯、绕组以及磁体，磁芯包括磁壳、磁板以及磁柱，磁壳与磁板连接，磁壳与磁板围设形成开口区，磁柱与磁板连接且位于开口区中，绕组套设于磁柱上，绕组远离磁板的一侧与磁体连接，以形成闭合磁路，磁板、磁壳以及磁柱为一体结构，所述磁体为一体结构，以提高电感元件的性能。

Description

电感元件及其制备方法

技术领域

本申请涉及电感技术领域，具体涉及一种电感元件及其制备方法。

背景技术

随着各类电子产品的更新换代，整机的方案设计需要从多个方面来考量，例如：节能环保，高效率，小体积，大功率等，其中，节能小型化的电子产品成为主流，同时也对电子产品内的电子元器件性能提出了更高的要求。

现有的电感元件通常为一体成型结构，这种结构易造成导体严重变形，并容易导致导体间的层间绝缘失效，从而导致元件的性能不佳。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种电感元件及其制备方法，以提高电感元件的性能。

本申请提供的一种电感元件，包括磁芯、绕组以及磁体，所述磁芯包括磁壳、磁板以及磁柱，所述磁壳与所述磁板连接，所述磁壳与所述磁板围设形成开口区，所述磁柱与所述磁板连接且位于所述开口区中，所述绕组套设于所述磁柱上，所述绕组远离所述磁板的一侧与所述磁体连接，以形成闭合磁路，所述磁壳、所述磁板以及所述磁柱为一体结构，所述磁体为一体结构。

其中，所述磁体包括底板以及与所述底板连接的磁环，所述磁环设置于所述绕组与所述磁壳之间，所述底板以及所述磁环为一体结构。

其中，所述磁环为中空状。

其中，所述绕组的导线的形变量为0-12％。

其中，所述磁芯的密度大于所述磁体的密度。

其中，所述磁芯的密度为所述磁体的密度的1.08倍以上。

其中，所述磁壳靠近所述磁体的一侧设置有凹槽，所述底板靠近所述磁芯的一侧设置有与所述凹槽对应设置的凹陷部，所述凹槽与所述凹陷部构成通孔，所述底板与所述磁环之间设置有与所述通孔贯通的连接孔，所述绕组的端部通过所述通孔以及所述连接孔向所述磁壳的外部延伸。

其中，还包括金属端子，所述金属端子设置于所述底板远离所述磁芯的一侧，所述金属端子与所述绕组的端部连接。

其中，所述金属端子通过粘结层与所述底板连接。

本申请还提供一种电感元件的制备方法，用于制备如上所述的电感元件，包括：

提供第一模具；

在所述第一模具中设置磁芯材料，并施加第一压力压制形成磁芯，所述磁芯包括磁壳、磁板以及磁柱，所述磁壳与所述磁板连接，所述磁壳与所述磁板围设形成开口区，所述磁柱与所述磁板连接且位于所述开口区中，所述第一压力≥800MPa；

去除所述第一模具；

将绕组套设于所述磁柱上；

提供第二模具；

将设置有所述绕组的所述磁芯置于所述第二模具中；

在所述第二模具中设置磁体材料，施加第二压力压制形成磁体，所述第二压力为500-700MPa，所述磁体包括底板以及与所述底板连接的磁环，所述磁环设置于所述绕组与所述磁壳之间；

去除所述第二模具。

本申请提供一种电感元件及其制备方法，包括磁芯、绕组以及磁体，磁芯包括磁壳、磁板以及磁柱，磁壳与磁板连接，磁壳与磁板围设形成开口区，磁柱与磁板连接且位于开口区中，绕组套设于磁柱上，绕组远离磁板的一侧与磁体连接，以形成闭合磁路，磁壳、磁板以及磁柱为一体结构，磁体为一体结构，以提高电感元件的性能。

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是本申请提供的电感元件的立体结构示意图；

图2是本申请提供的电感元件的第一种爆炸结构示意图；

图3是本申请提供的电感元件的第二种爆炸结构示意图；

图4是图1中的磁芯的内部扫描电镜图；

图5是图1中的磁体的内部扫描电镜图；

图6是本申请提供的电感元件的制备方法的流程示意图。

附图标记：

10、电感元件；100、磁芯；110、磁壳；111、凹槽；120、磁板；130、磁柱；200、绕组；300、磁体；310、底板；320、磁环；330、连接孔；340、凹陷部；400、金属端子。

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。

本申请提供一种电感元件及其制备方法，包括磁芯、绕组以及磁体，磁芯包括磁壳、磁板以及磁柱，磁壳与磁板连接，磁壳与磁板围设形成开口区，磁柱与磁板连接且位于开口区中，绕组套设于磁柱上，绕组远离磁板的一侧与磁体连接，以形成闭合磁路，磁壳、磁板以及磁柱为一体结构，磁体为一体结构。

在本申请中，将磁壳、磁板以及磁柱设置为一体结构，磁体设置为一体结构，即将电感元件的磁芯以及磁体分开制备，使得在制备磁体前，因绕组放置在磁芯中，且磁芯已固化成型，使得在磁体压制的过程中，磁芯可以分散绕组受到的压力，从而降低绕组的形变量，并避免绕组间的层间绝缘失效，从而提高电感元件的耐压性能，进而保证了电感元件的性能。

请参考图1-图3，图1是本申请提供的电感元件的立体结构示意图；图2是本申请提供的电感元件的第一种爆炸结构示意图；图3是本申请提供的电感元件的第二种爆炸结构示意图。本申请提供一种电感元件10，包括磁芯100、绕组200、磁体300以及金属端子400。

磁芯100包括磁壳110、磁板120以及磁柱130，磁壳110与磁板120连接，磁壳110与磁板120围设形成开口区，磁柱130与磁板120连接且位于开口区中，磁壳110、磁板120以及磁柱130为一体结构。具体的，磁芯100的材料为磁性材料，自磁柱130朝向磁板120的方向上，磁柱130的投影面积小于磁板120的投影面积，且磁柱130的形状为圆形，同时磁柱130位于磁板120的中间区域，即磁柱130与磁壳110之间具有间隙；磁柱130远离磁板120的一端与磁壳110远离磁板120的一端平齐，磁壳110、磁板120以及磁柱130一次压制形成一体结构。

绕组200套设于磁柱130上。具体的，绕组200由导线缠绕形成，导线由导体外部包覆有绝缘材料形成。

磁体300包括底板310以及与底板310连接的磁环320，磁环320设置于绕组200与磁壳110之间，底板310以及磁环320为一体结构。具体的，磁体300的材料为磁性材料，自磁柱130朝向磁板120的方向上，磁环320的投影位于底板310的投影内，且磁环320与底板310的边缘具有一定的距离，磁环320为中空状，磁环320设置在绕组200与磁壳110之间，磁环320远离底板310的一端与磁壳110接触设置，磁壳110远离磁板120的一端与底板310接触设置，此时，绕组200设置在磁体300与磁芯100形成的闭合磁路中，底板310和磁环320为一次压制形成一体结构。

金属端子400设置于底板310远离磁芯100的一侧。具体的，底板310远离磁芯100的一端设置有卡槽，金属端子400通过粘结层设置于卡槽中。

现有技术中，电感元件通常使用磁粉压制成一体成型，因压制压力过大，容易导致置于磁粉中的绕组严重变形，且易导致绕组间的层间绝缘失效，从而导致电感元件的性能不佳。而在本申请中，将磁壳110、磁板120以及磁柱130设置为一体结构，磁体300设置为一体结构，使得在磁体300压制的过程中，因磁芯100已由磁性材料固化形成，设置有绕组200的磁芯100可以承担绕组200的导线受到的压力，从而可以降低绕组200的导线的形变量，即降低绕组200的形变量，并避免绕组200间的层间绝缘失效，从而提高电感元件10的耐压性能，进而保证了电感元件10的性能。

在本申请中，磁体300由底板310和磁环320构成，且磁环320设置于绕组200与磁壳110之间，因在磁体300在压制成型前，磁体材料可以填充在绕组200的线圈之间以及填充在磁壳110与绕组200之间，使得磁体300压制成型时，填充在绕组200的线圈之间以及填充在磁壳110与绕组200之间的磁体材料可以进一步起到分散绕组200的导线所受到的压力，即磁环320可以起到分散绕组200的导线所受到的压力，进一步降低绕组200的导线的形变量，并避免绕组200间的层间绝缘失效，从而提高电感元件10的耐压性能，进而保证了电感元件10的性能；另外，底板310和磁环320为一体结构，避免底板310与磁环320之间出现缝隙，进而提高电感元件10的密闭性。

在本申请中，磁环320呈中空状，即绕组200外侧均设置有磁环320，而不是仅在部分绕组200外侧设置有磁环320，以进一步分散绕组200的导线所受到的压力，进一步降低绕组200的导线的形变量，并避免绕组200间的层间绝缘失效，从而提高电感元件10的耐压性能，进而保证了电感元件10的性能。

在本申请中，电感元件10由磁芯100、绕组200以及磁体300构成，结构简单，且易于制备，从而可以缩短电感元件10的生产周期，进而降低生产成本。

在本申请中，将绕组200套设在磁柱130上，使得绕组200产生的热量可以经磁柱130导出至磁板120和磁体300上，使得电感元件10工作时，内部产生的热量可以尽快导出至电感元件10的外部，且磁柱130可以承受绕组200所受到的压力，从而进一步降低绕组200的形变量。

在本申请中，金属端子400通过粘结层与底板310连接，可以降低金属端子400出现脱落的风险。

在一实施例中，底板310远离磁芯100的一侧设置有卡槽，用于容纳金属端子400，以进一步降低金属端子400出现脱落的风险。

在一实施例中，绕组200的导线的形变量为0-12％。具体的，绕组200的导线的形变量可以为0％、2％、3.6％、6.4％、7.5％、8％、10％或12％等。

在本申请中，将绕组200的导线的形变量设置为0-12％，以进一步保证电感元件10的耐压性能，从而进一步保证了电感元件10的性能。

需要说明的是，形变量是指导线的原始直径与制备后导线的短轴直径差再除以导线的原始直径，导线的原始直径可以由从磁壳110延伸出外部的导线测得，制备后导线的短轴直径可以由位于磁芯100以及磁体400内的导线测得。

需要说明的是，形变量可通过X射线断层扫描术(X-ray Computed Tomography，X-ray CT)或晶相磨片测得。

在一实施例中，磁芯100的密度大于磁体300的密度，即磁芯100的致密度大于磁体300的致密度。

在本申请中，将磁芯100的密度设置为大于磁体300的密度，使得磁芯100具有比磁体300较高的致密度，进而使得电感元件10具有较高的耐压性能，进而提高电感元件10的耐压性能，与现有的电感元件10相比，本申请提供的电感元件10的耐压性能至少可以提高10％。

在一实施例中，磁芯100的密度为磁体300的密度的1.08倍以上。具体的，磁芯100的密度可以为磁体300的密度的1.08倍、1.10倍、1.13倍或1.23倍等。

在本申请中，将磁芯100的密度设置为磁体300的密度的1.08倍以上，以进一步使得磁芯100的致密度比磁体300的致密度高，从而进一步提高电感元件10的耐压性。

请参阅图4和图5，图4是图1中的磁芯100的内部扫描电镜图；图5是图1中的磁体300的内部扫描电镜图。

图4是磁柱130切开后在扫描电镜下的形貌，图5是底板310切开后在扫描电镜下的形貌，由此可知，磁芯100的密度设置为大于磁体300的密度，可以使得磁芯100具有比磁体300较高的致密度，从而提高电感元件10的性能。

在一实施例中，还包括金属端子400，金属端子400设置于底板310远离磁芯100的一侧，金属端子400与绕组200的端部连接。

在一实施例中，磁壳110靠近磁体300的一侧设置有凹槽111，底板310靠近磁芯100的一侧设置有与凹槽111对应设置的凹陷部340，凹槽111与凹陷部340构成通孔，底板310与磁环320之间设置有与通孔贯通的连接孔330，绕组200的端部通过通孔以及连接孔330向磁壳110的外部延伸，使得绕组200可以与金属端子400连接的同时，提元件的密闭性，从而保证了元件的性能。

请参阅图6，图6为本申请提供的电感元件的制备方法流程图。本申请还提供一种电感元件10的制备方法，用于制备本申请提供的电感元件10，所述方法包括：

B11、提供第一模具。

B12、在第一模具中设置磁芯材料，并施加第一压力压制形成磁芯，磁芯包括磁壳、磁板以及磁柱，磁壳与磁板连接，磁壳与磁板围设形成开口区，磁柱与磁板连接且位于开口区中，第一压力≥800MPa。

具体的，在第一模具中设置磁芯100材料，并施加第一压力压制形成磁壳110、磁板120以及磁柱130，磁壳110、磁板120以及磁柱130为一体结构，第一压力可以为800MPa、830MPa、860MPa、890MPa或950等。在本实施例中，以第一压力为830MPa为例进行说明。

B13、去除第一模具。

在一实施例中，在B13之后，还包括：

采用第一温度对磁芯100进行烧结处理，第一温度≥1300℃。

具体的，第一温度可以为1300℃、1350℃、1380℃、1410℃或1480℃等。在本实施例中，以第一温度为1350℃为例进行说明。

B14、将绕组套设于磁柱上。

具体的，绕组200由外部包覆有绝缘材料的导线绕制形成具有中空状的绕组200，将绕组200套设在磁柱130上。

B15、提供第二模具。

B16、将设置有绕组的磁芯置于第二模具中。

B17、在第二模具中设置磁体材料，施加第二压力压制形成磁体，第二压力为500-700MPa。

具体的，磁体材料设置在第二模具中，经第二压力磁体300，第二压力可以为500MPa、520MPa、550MPa、610MPa 670MPa或700MPa等。在本实施例中，以第二压力为600MPa为例进行说明。

在一实施例中，步骤B17中，包括：

将磁体材料设置在第二模具中，经第二压力形成底板310以及与底板310连接的磁环320，底板310以及磁环320为一体结构，磁环320设置于绕组200与磁壳110之间。

B18、去除第二模具。

在一实施例中，在B18之后，还包括：

在底板310远离磁芯100的一侧设置与绕组200的端部连接的金属端子400。具体的，金属端子400通过粘结层与底板310连接。

在一实施例中，在B18之后，还包括：

采用第二温度对磁体300进行烧结处理，第二温度为≥1300℃。具体的，第二温度可以为1300℃、1320℃、1350℃、1380℃、1410℃或1480℃等。在本实施例中，以第二温度为1320℃为例进行说明。

在本申请中，对磁体300进行烧结处理，以将磁体300中的塑胶以及空气等杂质去除，从而进一步提高磁体300的致密度，从而进一步提高了电感元件10的性能。

在本申请中，磁芯100先压制成型，再将绕组200设置于磁芯100内，将绕组200以及磁芯100放置于形成磁体300的模具中，因磁芯100已固化，使得在形成磁体300的过程中，磁芯100可以分散绕组200所受到的压力，从而降低绕组200的形变量，并降低绕组200间的层间绝缘层出现损坏的风险，从而保证了电感元件10的性能。

在本申请中，通过设置磁壳110、磁板120以及磁柱130经第一压力压制成一体结构，且第一压力设置为大于且等于800MPa，磁体300经第二压力压制成型，且将第二压力设置为500-700MPa，以使得形成的磁芯100的致密度大于磁体300的致密度，进而使得磁芯100可以分散更多绕组200所受到的压力，从而进一步降低绕组200的形变量，并进一步降低绕组200间的层间绝缘层出现损坏的风险，从而保证了电感元件10的性能；因磁芯100经第一压力压制成一体结构，第一压力设置为大于且等于800MPa，同时，磁体300经第二压力压制成型，第二压力设置为500-700MPa，以使得形成的磁芯100的密度大于磁体300的密度，即形成的磁芯100的致密度大于磁体300的致密度，进而提高了电感元件10的密闭性以及电感量，从而进一步提高电感元件10的性能。

在本申请中，电感元件10的绕组200设置在磁芯100与磁体400形成的密闭的空间内，结构简单；先制备电感元件10的磁芯100，然后将磁芯100以及绕组200放置在形成磁体300的模具中，固化后取出，即可得到电感元件10，即本申请提供的电感元件10易于制备，进而可以缩短电感元件10的生产周期，进而降低生产成本，同时减少电感元件10的整体体积。

在本申请中，磁芯100压制成型之后，采用第一温度对磁芯100进行烧结处理，以将磁芯100中的塑胶以及空气等杂质去除，从而进一步提高磁芯100的致密度，从而进一步提高了电感元件10的性能。

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)

1.一种电感元件，其特征在于，包括磁芯、绕组以及磁体，所述磁芯包括磁壳、磁板以及磁柱，所述磁壳与所述磁板连接，所述磁壳与所述磁板围设形成开口区，所述磁柱与所述磁板连接且位于所述开口区中，所述绕组套设于所述磁柱上，所述绕组远离所述磁板的一侧与所述磁体连接，以形成闭合磁路，所述磁壳、所述磁板以及所述磁柱为一体结构，所述磁体为一体结构。

2.根据权利要求1所述的电感元件，其特征在于，所述磁体包括底板以及与所述底板连接的磁环，所述磁环设置于所述绕组与所述磁壳之间，所述底板以及所述磁环为一体结构。

3.根据权利要求2所述的电感元件，其特征在于，所述磁环为中空状。

4.根据权利要求1所述的电感元件，其特征在于，所述绕组的导线的形变量为0-12％。

5.根据权利要求1所述的电感元件，其特征在于，所述磁芯的密度大于所述磁体的密度。

6.根据权利要求3所述的电感元件，其特征在于，所述磁芯的密度为所述磁体的密度的1.08倍以上。

7.根据权利要求2-6任一项所述的电感元件，其特征在于，所述磁壳靠近所述磁体的一侧设置有凹槽，所述底板靠近所述磁芯的一侧设置有与所述凹槽对应设置的凹陷部，所述凹槽与所述凹陷部构成通孔，所述底板与所述磁环之间设置有与所述通孔贯通的连接孔，所述绕组的端部通过所述通孔以及所述连接孔向所述磁壳的外部延伸。

8.根据权利要求2-6任一项所述的电感元件，其特征在于，还包括金属端子，所述金属端子设置于所述底板远离所述磁芯的一侧，所述金属端子与所述绕组的端部连接。

9.根据权利要求8所述的电感元件，其特征在于，所述金属端子通过粘结层与所述底板连接。

10.一种电感元件的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1至9中任一项所述的电感元件，包括：

提供第一模具；

在所述第一模具中设置磁芯材料，并施加第一压力压制形成磁芯，所述磁芯包括磁壳、磁板以及磁柱，所述磁壳与所述磁板连接，所述磁壳与所述磁板围设形成开口区，所述磁柱与所述磁板连接且位于所述开口区中，所述第一压力≥800MPa；

去除所述第一模具；

将绕组套设于所述磁柱上；

提供第二模具；

将设置有所述绕组的所述磁芯置于所述第二模具中；

在所述第二模具中设置磁体材料，施加第二压力压制形成磁体，所述第二压力为500-700MPa；

去除所述第二模具。