CN117153539A - 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，电感元件包括磁芯、胶体、绕组以及磁体，磁芯与胶体以及绕组连接，胶体包覆绕组，胶体远离磁芯的一侧设置有磁体，以使磁芯与磁体形成闭合磁路，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，但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，提高电感元件的性能。

本申请提供一种电感元件，包括磁芯、胶体、绕组以及磁体，所述磁芯与所述绕组以及所述胶体连接，所述胶体包覆所述绕组，所述胶体远离所述磁芯的一侧设置有所述磁体，以使所述磁芯与所述磁体形成闭合磁路。

其中，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，且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，所述胶体远离所述绕组的表面到所述绕组的表面的厚度为0.01-0.2mm。

其中，所述磁芯的密度大于所述磁体的密度，或者，所述绕组的导线的形变量为0-8％。

其中，所述胶体包括环氧树脂胶和硅胶中的至少一种。

其中，所述磁壳靠近所述磁体的一侧设置有卡槽，所述磁体设置有与所述卡槽相卡合的凸起。

其中，所述磁体还包括固定槽以及与所述凸起连接且围绕所述固定槽设置的凸块，所述凸起围绕所述凸块设置，所述磁柱卡合于所述固定槽中，所述胶体以及所述绕组与所述凸块接触设置。

其中，还包括金属端子，所述金属端子设置于所述磁体远离所述磁芯的一侧。

本申请还提供一种电感元件的制备方法，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，所述第一压力≥800MPa；

去除所述第一模具；

将绕组设置于所述磁芯上；

将胶体材料设置于所述绕组上，经固化处理形成包覆所述绕组的胶体；

提供第二模具；

将设置有所述绕组以及所述胶体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。

其中，在去除所述第一模具之后，在将绕组设置于所述磁芯上之前，还包括：

采用第一温度对所述磁芯进行烧结处理，所述第一温度≥1300℃。

本申请提供一种电感元件及其制备方法，电感元件包括磁芯、胶体、绕组以及磁体，磁芯与胶体以及绕组连接，胶体包覆绕组，胶体远离磁芯的一侧设置有磁体，以使磁芯与磁体形成闭合磁路，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中的电感元件沿AB线的截面结构示意图；

图5是图1中的磁芯的内部扫描电镜图；

图6是图1中的磁体的内部扫描电镜图；

图7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、卡槽；112、凹槽；120、磁板；130、磁柱；200、绕组；300、胶体；400、磁体；410、凸起；420、固定槽；430、凸块；440、凹陷部；500、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，电感元件包括磁芯、胶体、绕组以及磁体，磁芯与胶体以及绕组连接，胶体包覆绕组，胶体远离磁芯的一侧设置有磁体，以使磁芯与磁体形成闭合磁路。

在本申请中，通过在绕组的外部设置有胶体，以使得在电感元件形成的过程中，胶体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，进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4，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中的电感元件沿AB线的截面结构示意图。本申请提供一种电感元件10，电感元件10包括磁芯100、胶体300、绕组200、磁体400以及金属端子500。

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，且磁壳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130一次压制成型，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。

胶体300包覆绕组200。具体的，胶体300的材料为绝缘材料组成，胶体300中不含有磁粉，胶体300包覆绕组200，以使得绕组200被胶体300固定在磁柱130上，并且胶体300也填充于绕组200中相邻的导线之间。

磁芯100远离一侧设置有磁体400，磁体400为一体结构。具体的，磁体400由磁性材料构成，磁壳110、绕组200以及胶体300远离磁板120的一端与底板接触设置，此时，绕组200以及胶体300设置在磁体400和磁芯100形成的闭合磁路中，磁体400一体成型。

金属端子500设置于磁体400远离磁芯100的一侧，金属端子500与绕组200的两端连接。

现有技术中，电感元件10通常使用磁粉一次压制成一体结构，磁粉中设置有绕组200，因压制压力过大，容易导致磁粉中绕组200严重变形，且易导致绕组200间的层间绝缘失效，从而导致电感元件10的性能不佳。而在本申请中，通过在绕组200上设置胶体300，胶体300经固化之后，胶体300可以起到支撑作用，以使得胶体300可以分散绕组200在制备电感元件10的过程中所受到的压力，从而降低绕组200出现变形的风险以及降低绕组200间的层间绝缘层出现损坏的风险，从而提高了电感元件10的性能。

在本申请中，通过在磁芯100内设置胶体300，因胶体300的粘度小，使得即使灌注空间小，也不会使得固化后的胶体300内部产生空洞，而将线圈暴露，从而避免相邻线圈之间出现短路的问题，进而提高电感元件10的电感量，与现有的电感元件10相比，本申请的电感元件10的电感量至少可以提高8％。

在本申请中，胶体300由绝缘材料构成，不含有磁胶，其导热能力优于磁胶，可以快速将电感元件10内部产生的热量导出至电感元件10的外部，同时，电感元件10的磁路不形成在胶体300中，进而保证了电感元件10的性能。

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400为一体结构，使得在磁体400压制的过程中，因磁芯100已形成，使得磁芯100可以进一步分散绕组200受到的压力，从而进一步降低绕组200出现变形的风险，并进一步避免绕组200间的层间绝缘失效，进而提高电感元件10的耐压性能，进而保证了电感元件10的性能，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15％；将磁壳110、磁板120以及磁柱130设置为一体结构，磁体400为一体结构，可以避免磁壳110、磁板120以及磁柱130之间的连接有间隙，从而提高了电感元件10的密闭性，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由绕组200以及胶体300设置在磁芯100与磁体400形成的密闭的空间内，该结构简单，且易于制备，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，与现有的电感元件10相比，本申请提供的电感元件10的体积至少可以减少3％。

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400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，进而保证了电感元件10的性能。

在一实施例中，胶体300包覆绕组200的厚度为0.01-0.2mm。具体的，胶体300包裹绕组200的厚度可以为0.01mm、0.03mm、0.05mm、0.1mm、0.15mm、0.18mm或0.2mm等。

在本申请中，将胶体300包覆绕组200的厚度为0.01-0.2mm，以使得胶体300可以分散更多绕组200在制备电感元件10的过程中所受到的压力，从而进一步降低绕组200出现变形的风险以及进一步降低绕组200间的层间绝缘层出现损坏的风险，从而进一步提高了电感元件10的性能。

在一实施例中，胶体300包括环氧树脂胶和硅胶中的至少一种，以使得胶体300可以分散更多绕组200在制备电感元件10的过程中所受到的压力，从而进一步降低绕组200出现变形的风险以及进一步降低绕组200间的层间绝缘层出现损坏的风险，从而进一步提高了电感元件10的性能。

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

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。

在本申请中，将绕组200的导线形变量设置为0-8％，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。

在一实施例中，磁芯100的密度大于磁体400的密度，即磁芯100的致密度大于磁体400的致密度。

在本申请中，将磁芯100的密度设置为大于磁体400的密度，使得磁芯100具有比磁体400较高的致密度，进而使得电感元件10具有较高的耐压性能以及屏蔽性能，进而提高电感元件10的耐压性能以及屏蔽性能。

在一实施例中，磁芯100的密度为磁体400的密度的1.08倍以上。具体的，磁芯100的密度可以为磁体400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400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400的致密度高，从而进一步提高电感元件10的耐压性能以及电感量。

请参阅图5和图6，图5是图1中的磁芯的内部扫描电镜图；图6是图1中的磁体的内部扫描电镜图。

图5是磁柱130切开后在扫描电镜下的形貌，图6是磁体400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400的密度，可以使得磁芯100有比磁体400较高的致密度，从而提高电感元件10的性能。

在一实施例中，磁壳110靠近磁体400的一侧设置有卡槽111，磁体400设置有与卡槽111相卡合的凸起410。具体的，磁壳110靠近磁体400的一侧设置有若干卡槽111，磁体400设置有与若干个卡槽111一一卡合的凸起410，卡槽111的数量可以设置2个、3个、4个、6个或8个等，在本实施例中，以卡槽111设置为4个为例进行说明。

在本申请中，通过在磁壳110上设置卡槽111，在磁体400上设置有与卡槽111相卡合的凸起410，使得磁体400与磁芯100可以通过卡合结构卡合，提高了磁体400与磁芯100连接的稳定性，同时进一步提高电感元件10的密闭性，避免出现电磁泄露的问题。

在一实施例中，磁体400还包括固定槽420以及与凸起410连接且围绕固定槽420设置的凸块430，凸起410围绕凸块430设置，磁柱130卡合于固定槽420中，胶体300以及绕组200与凸块430接触设置。具体的，自磁体400朝向磁芯100的方向上，凸块430的投影面积与磁柱130与磁壳110之间的间隙大小相同；磁柱130卡合于固定槽420中，胶体300以及绕组200与凸块430接触设置。

在本申请中，通过在磁体400上设置有与磁柱130相卡合的固定槽420，以使得磁柱130可以固定在磁体400上，以降低磁芯100与磁体400之间出现松动的风险，并形成密闭的空间，同时，在磁体400上设置有与磁柱130与磁壳110之间的间隙的面积相同的凸块430，使得磁体400可以与磁芯100较好的卡合，可以进一步提高电感元件10的密闭性，从而进一步提高了电感元件10的性能。

在一实施例中，磁壳110靠近磁体400的一侧具有凹槽112，磁体400靠近磁芯100的一侧具有与凹槽112对应设置的凹陷部440，凹槽112与凹陷部440构成通孔，绕组200的两端通过通孔与金属端子500连接，以便于绕组200与金属端子500连接，同时保证电感元件10的密闭性。

在一实施例中，磁体400远离磁芯100的一侧设置有卡槽111，用于容纳金属端子500，以进一步降低金属端子500出现脱落的风险。

请参阅图7，图7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，用于制备本申请所提供的电感元件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，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芯100，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。

在一实施例中，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。

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、将绕组设置于磁芯上。

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设置于磁芯100上。

在一实施例中，将由导线缠绕形成的绕组200套设在磁柱130上。

B15、将胶体材料设置于绕组上，经固化处理形成包覆绕组的胶体。

在一实施例中，具体的，将胶体材料设置于开口区上的绕组200，经过固化形成胶体300。

B16、提供第二模具。

B17、将设置有绕组以及胶体的磁芯置于第二模具中。

B18、在第二模具中设置磁体材料，施加第二压力压制形成磁体400，第二压力为500-700MPa。

具体的，磁体400材料在第二模具中经第二压力形成磁体400，磁体400为一体结构，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。

B19、去除第二模具。

在一实施例中，在B19之后，还包括：

在磁体400远离磁芯100的一侧设置有与绕组200的端部连接的金属端子500。具体的，金属端子500通过粘结层与磁体400连接。

在一实施例中，在B19之后，还包括：

采用第二温度对磁体400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400进行烧结处理，以将磁体400中的塑胶以及空气等杂质去除，从而进一步提高磁体400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400的模具中，因磁芯100已固化，使得在形成磁体400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，通过在制备磁体400之前，在绕组200的外部设置胶体300，形成的胶体300包覆绕组300，使得胶体300经固化之后，可以起到支撑作用，以使得胶体300可以分散绕组200在制备电感元件10的过程中所受到的压力，从而降低绕组200出现变形的风险以及降低绕组200间的层间绝缘层出现损坏的风险，从而提高了电感元件10的性能。

在本申请中，通过在磁芯100内灌注胶体300材料以形成胶体300，因胶体300的流动性大，使得即使灌注空间小，也不会使得固化后的胶体300内部产生空洞，避免线圈被空洞暴露，从而避免相邻线圈之间出现短路的问题，进而提高电感元件10的电感量以及屏蔽性能，进而提高了电感元件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400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400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400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400的密度，即形成的磁芯100的致密度大于磁体400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由绕组200以及胶体300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，将绕组200放置在磁芯100内，再向磁芯100内灌注胶体300，胶体300固化之后，将磁芯100、绕组200以及胶体300放置在形成磁体400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、胶体、绕组以及磁体，所述磁芯与所述绕组以及所述胶体连接，所述胶体包覆所述绕组，所述胶体远离所述磁芯的一侧设置有所述磁体，以使所述磁芯与所述磁体形成闭合磁路。

2.根据权利要求1所述的电感元件，其特征在于，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，且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。

3.根据权利要求1所述的电感元件，其特征在于，所述胶体远离所述绕组的表面到所述绕组的表面的厚度为0.01-0.2mm。

4.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，或者，所述绕组的导线的形变量为0-8％。

5.根据权利要求1所述的电感元件，其特征在于，所述胶体包括环氧树脂胶和硅胶中的至少一种。

6.根据权利要求1-5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卡槽，所述磁体设置有与所述卡槽相卡合的凸起。

7.根据权利要求6所述的电感元件，其特征在于，所述磁体还包括固定槽以及与所述凸起连接且围绕所述固定槽设置的凸块，所述凸起围绕所述凸块设置，所述磁柱卡合于所述固定槽中，所述胶体以及所述绕组与所述凸块接触设置。

8.根据权利要求1-5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磁体远离所述磁芯的一侧。

9.一种电感元件的制备方法，其特征在于，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，所述第一压力≥800MPa；

去除所述第一模具；

将绕组设置于所述磁芯上；

将胶体材料设置于所述绕组上，经固化处理形成包覆所述绕组的胶体；

提供第二模具；

将设置有所述绕组以及所述胶体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。

10.根据权利要求9所述的电感元件的制备方法，其特征在于，在去除所述第一模具之后，在将绕组设置于所述磁芯上之前，还包括：

采用第一温度对所述磁芯进行烧结处理，所述第一温度≥1300℃。