CN118335485A - 一种集成磁性元件及其线圈绕制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成磁性元件及其线圈绕制方法，包括：线圈骨架、多个绝缘材质的稳定支架以及设置在稳定支架上的稳定突起等。设置稳定支架，且稳定支架上设置有稳定突起，线圈绕制时漆包线沿着稳定突起之间的间隙绕制，使得线圈绕制均匀，并且在绕组震动的情况下，线圈依然能够保持稳定；每两层线圈层设置一组稳定支架，保证绕组线圈的稳定性的同时避免绕组的体积过大；稳定支架保证线圈绕组稳定性的同时，其所在的位置能够形成第一散热通道，提升线圈的散热性能；设置有中空结构的分隔部，其所在的位置能够形成第二散热通道，进一步的提升线圈的散热性能。

Description

一种集成磁性元件及其线圈绕制方法

技术领域

本发明涉及磁性元件技术领域，具体涉及一种集成磁性元件及其线圈绕制方法。

背景技术

几乎所有电源电路中，都离不开磁性元器件，磁性元件是电力电子技术最重要的组成部分之一。磁性元件在使用的过程中会有一定的损耗，绕组部分的损耗与绕组线圈的绕制情况息息相关。

绕组的线圈在绕制过程中最常见的问题是导线绕制不均匀、不平整，进而使得绕组所在的集成磁性元件在使用过程中容易出现质量问题。绕组不均匀、不平整说明导线线圈匝数有些地方多有些地方少，这样变压器散热就会不均匀，容易造成线圈匝数间的短路现象，使得电源开不了机。同时，绕组不均匀时，绕线出来后可能暂时不会出现松动的现象，但后期由于在使用过程中，变压器的震动或一些其他原因会造成导线的松动，就会造成变压器的电气性能不良的现象，甚至可能造成短路的不良后果。

而随着新能源汽车的蓬勃发展，新能源汽车上运用的磁性元件原来越多，且对于磁性元件的性能的要求越来越高。这就要求绕组的线圈绕制时的均匀性要有一定的保证，从而保证磁性元件的有效使用。同时，由于汽车的震动性较高，因此对于绕组的稳定性也有着比较高的要求，以避免绕组的导线出现松动的情况。

如现有的公开号为CN 113257532 A的一件中国发明专利申请，其公开了一种集成磁性元件及其线圈绕制方法，该集成磁性元件包括：电感骨架、电感线圈、变压器骨架、变压器线圈、第一变压器磁芯、第二变压器磁芯、电感磁芯、挡墙、定线槽。其通过开设有定线槽能够对线圈起到稳定作用，使得线圈绕制的均匀性有所提升。但是，定线槽仅能够对最内层的线圈起到稳定作用，在绕制多层线圈组成的绕组时，外层的线圈仍然可能会出现绕制不均匀的情况。且该结构的绕组在运用到震动比较强的恶劣环境下，如汽车上，无法保证绕组中层线圈、外层线圈的稳定性。

发明内容

本发明所解决的技术问题为：现有绕组线圈在震动比较强的恶劣环境下，如汽车上，无法保证绕组中层线圈、外层线圈的稳定性。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种集成磁性元件，包括：

线圈骨架，所述线圈骨架的外圆面上开设有定线槽，所述线圈骨架的两端分别固定设置有端部挡墙，所述端部挡墙上开设有通过缺口；

多个绝缘材质的稳定支架，所述稳定支架位于相邻的两个线圈层之间，所述稳定支架沿着所述线圈骨架的轴线方向布设，且所述稳定支架的长度与两端的所述端部挡墙之间的距离相对应；

稳定突起，所述稳定突起固定设置在所述稳定支架上，且相邻的两个稳定突起之间的距离与漆包线的直径尺寸匹配。

作为本发明进一步的方案：多个所述稳定支架围绕所述线圈骨架的轴线均匀分布。

作为本发明进一步的方案：多个稳定支架的一端固定连接在套环上，所述套环的形状与所述线圈骨架的形状匹配，且所述套环上开设有安装缺口。

作为本发明进一步的方案：线圈层每绕制两层后，在线圈层的外侧设置一组稳定支架，后续的线圈绕制在该稳定支架的外部。

作为本发明进一步的方案：所述线圈骨架远离绕线时进线位置的一端固定设置有稳定台阶，所述稳定台阶与所述套环匹配。

作为本发明进一步的方案：所述稳定台阶与所述套环的接触位置设置有防滑结构。

作为本发明进一步的方案：所述防滑结构包括嵌合槽和嵌合块，所述嵌合槽开设在所述稳定台阶上，所述嵌合块固定设置在所述套环的内壁上。

作为本发明进一步的方案：所述稳定支架上固定设置有分隔部，且所述分隔部为中空结构。

作为本发明进一步的方案：所述端部挡墙上开设有若干排热通道。

本发明还提供一种集成磁性元件的线圈绕制方法，包括如下步骤：

S1：将线圈骨架固定在绕线位置，并向线圈骨架的一端输送一段预留长度的漆包线，作为绕线的起始端；

S2进行第一层线圈的绕制：漆包线穿过通过缺口进行第一层第一匝线圈的绕制，绕制时漆包线贴合起始端的端部挡墙；然后进行后续线圈的绕制，绕制时，第二匝线圈的漆包线贴合第一匝线圈的边缘绕制；重复绕线直至绕线至线圈骨架的另一个端部挡墙位置；

S3：进行第二层线圈的绕制，漆包线覆压在第一层线圈的最后一匝上，向第一层绕线方向的反方向进行绕线，直至第二层完成，漆包线的自由端移动至端部挡墙的外部位置；

S4：将稳定支架设置在第二层线圈的外侧，然后围绕在稳定支架的外部进行第二层、第四层线圈的绕制；

S5：重复步骤S4，直至获得指定层数的绕组产品，将线圈骨架拆卸下来，绕组结束。

根据本发明的一种集成磁性元件及其线圈绕制方法，至少具有如下技术效果之一：

（1）设置稳定支架，且稳定支架上设置有稳定突起，线圈绕制时漆包线沿着稳定突起之间的间隙绕制，使得线圈绕制均匀，并且在绕组震动的情况下，线圈依然能够保持稳定；

（2）每两层线圈层设置一组稳定支架，保证绕组线圈的稳定性的同时避免绕组的体积过大；

（3）稳定支架保证线圈绕组稳定性的同时，其所在的位置能够形成第一散热通道，提升线圈的散热性能；

（4）设置有中空结构的分隔部，其所在的位置能够形成第二散热通道，进一步的提升线圈的散热性能。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明现有线圈绕制的结构示意图；

图2是本发明一种实施例的结构示意图；

图3是本发明套环的结构示意图；

图4是本发明另一种实施例的结构示意图；

图5是本发明图4中A处局部放大的结构示意图。

图中：1、线圈骨架；2、端部挡墙；3、稳定支架；4、套环；5、稳定台阶；6、嵌合块；7、分隔部。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

请参阅图2-4所示，本发明为一种集成磁性元件，包括：线圈骨架1、多个绝缘材质的稳定支架3以及设置在稳定支架3上的稳定突起等。线圈骨架1的外圆面上开设有定线槽，线圈骨架1的两端分别固定设置有端部挡墙2，端部挡墙2上开设有通过缺口。稳定支架3位于相邻的两个线圈层之间，稳定支架3沿着线圈骨架1的轴线方向布设，且稳定支架3的长度与两端的端部挡墙2之间的距离相对应。稳定突起固定设置在稳定支架3上，且相邻的两个稳定突起之间的距离与漆包线的直径尺寸匹配。

线圈骨架1的外圆面上开设有定线槽，定线槽呈螺旋形分布且定线槽的尺寸与漆包线的尺寸匹配，以便第一层漆包线能够沿着定线槽绕制，使得定线槽对漆包线起到稳定作用。线圈骨架1的两端分别固定设置有端部挡墙2，设置有端部挡墙2用于在线圈绕组的两端形成定位和限定。端部挡墙2上开设有通过缺口用于线圈绕制时漆包线通过。

稳定支架3位于相邻的两个线圈层之间，稳定支架3沿着线圈骨架1的轴线方向布设，且稳定支架3的长度与两端的端部挡墙2之间的距离相对应；稳定突起固定设置在稳定支架3上，且相邻的两个稳定突起之间的距离与漆包线的直径尺寸匹配。通过在相邻线圈层之间设置带有稳定突起的稳定支架3，线圈绕线时沿着相邻的两个稳定突起之间的间隙绕线，有助于提升线圈绕线的均匀性，同时通过稳定突起增加线圈的稳定性，抑制绕组强烈震动的情况下漆包线沿着线圈骨架1轴线方向的窜动，保证绕组所在磁性元件的电气性能。多个稳定支架3围绕线圈骨架1的轴线均匀分布，即稳定支架3在已经绕制的线圈层外，沿着线圈骨架1的周向阵列分布，将稳定支架3均匀布设，使得稳定支架3之间的间隙相同，有助于提升其稳定性。同时，在稳定支架3所在的位置可以形成第一散热通道，充分保证绕组的散热性能。

请参阅图3，在本发明的其中一个实施例中，多个稳定支架3的一端固定连接在套环4上，套环4的形状与线圈骨架1的形状匹配，且套环4上开设有安装缺口。套环4可以选用可以进行一定形变的材质，实际使用时，通过安装缺口处直接将套环4卡接套设在线圈的外部，无需其他结构辅助固定稳定支架3，加工操作简单。同时，将稳定支架3连接一体，有效提升所有稳定支架3的稳定性，避免在震动环境下窜动或者移位。

请参阅图2，在本发明的其中一个实施例中，稳定支架3设置过多会使得线圈的直径急剧增加，因此优选的，线圈层每绕制两层后，在线圈层的外侧设置一组稳定支架3，后续的线圈绕制在该稳定支架3的外部。即每两层线圈层外设置一组稳定支架3组成的稳定层。在本实施例的附图中，线圈层为四层，其中，第一层线圈在线圈骨架1上的定线槽的作用下保持稳定，第二层线圈层紧贴在第一层线圈层的外部。然后稳定支架3的内壁贴合第二层线圈层的外壁，进一步的提升第二层线圈层的稳定性，第三层的线圈层的漆包线在稳定支架3上的稳定突起的作用下保持稳定，第四层线圈层紧贴第三层线圈层，在外包装的作用下保持稳定。

请参阅图4-5，在本发明的其中一个实施例中，线圈骨架1远离绕线时进线位置的一端固定设置有稳定台阶5，稳定台阶5与套环4匹配。稳定台阶5与套环4的接触位置设置有防滑结构。通过设置有稳定台阶5给套环4提供附着位置，使得套环4能够有更稳定的着力点。同时，设置防滑结构增强其稳定性，避免其沿着线圈骨架1的周向窜动。防滑结构的具体结构不加限制。在本实施例中，作为示例，防滑结构包括嵌合槽和嵌合块6，嵌合槽开设在稳定台阶5上，嵌合块6固定设置在套环4的内壁上。通过嵌合块6、嵌合槽组成嵌合结构，使得套环4与稳定台阶5保持相对稳定，避免套环4以及稳定支架3沿着线圈骨架1的周向窜动。

请参阅图4，在本发明的其中一个实施例中，稳定支架3上固定设置有分隔部7，且分隔部7为中空结构，分隔部7沿线圈骨架1径向的尺寸与漆包线的直径的两倍匹配。使得分隔部7的外端能够位于第二层漆包线所在的线圈层位置。如此，稳定支架3所在的位置能够形成沿着线圈骨架1轴线方向的第一散热通道，分隔部7所在的位置能够形成沿着线圈骨架1径向的第二散热通道，充分保证线圈绕组的散热性能，避免绕组因为过热导致出现故障。同时，分隔部7将漆包线分隔开来，有助于提升漆包线绕制成的线圈的稳定性。更进一步的，端部挡墙2上开设有若干排热通道，即可以将端部挡墙2设置为镂空结构以提升散热性能。

本发明还提供一种集成磁性元件的线圈绕制方法，包括如下步骤：

S1：将线圈骨架1固定在绕线位置，并向线圈骨架1的一端输送一段预留长度的漆包线，作为绕线的起始端；

S2进行第一层线圈的绕制：漆包线穿过通过缺口进行第一层第一匝线圈的绕制，绕制时漆包线贴合起始端的端部挡墙2；然后进行后续线圈的绕制，绕制时，第二匝线圈的漆包线贴合第一匝线圈的边缘绕制；重复绕线直至绕线至线圈骨架1的另一个端部挡墙2位置；

S3：进行第二层线圈的绕制，漆包线覆压在第一层线圈的最后一匝上，向第一层绕线方向的反方向进行绕线，直至第二层完成，漆包线的自由端移动至端部挡墙2的外部位置；

S4：将稳定支架3设置在第二层线圈的外侧，然后围绕在稳定支架3的外部进行第二层、第四层线圈的绕制；

S5：重复步骤S4，直至获得指定层数的绕组产品，将线圈骨架1拆卸下来，绕组结束。

在本发明的其中一个实施例中，绕组导线绕制不紧凑、不均匀的情况下，仍然将其投入使用可能会导致最终的集成产品的质量不合格，进而导致生产成本的浪费，为了避免这一问题，为了保证能够在绕制的过程中就对导线的绕制质量有一定的把控，还设置有图像采集组件和处理器，图像采集组件用于采集绕组绕制过程中的图像信息，并将图像信息上传至图片库。处理器从图片库提取图像信息并进行分析处理，从而对绕组的线圈绕制情况有所掌控。图像采集组件可以采用高清摄像头，高清摄像头可以为多个，并且在线圈骨架1的不同角度分别设置，以便能够采集线圈绕组不同角度的图像信息并进行分析判断。

在本发明的其中一个实施例中，其中，线圈绕制过程中，图像采集组件采集线圈骨架1位置的图像信息，即已绕制线圈的图像信息，并传输至处理器，处理器对图像信息按照如下过程进行分析。

将正在绕制的线圈定义为标记物，即已经绕制线圈的最后一圈或者正在绕制的一匝线圈，将其定义为标记物对其进行分析。

当正在绕制的线圈为每层的第一匝时，则将挡墙定义为参照物；当正在绕制的线圈不是第一匝时，则将上一标记物定义为新的参照物。即如果正在绕制的线圈为第一圈时，则将挡墙作为参照物，分析第一匝线圈与挡墙之间的间隙和贴合情况。如果正在绕制的线圈不是第一匝，则将已经刚绕制的线圈作为参照物，分析正在绕制的线圈与上一线圈之间的间隙和贴合情况。

判断标记物是否贴合参照物的侧面、标记物与参照物之间的间隙是否符合预设值范围，否，则向控制中心发出反馈信号，如果标记物贴合参照物的侧面，或者两者之间的间隙较小，说明绕线比较紧凑，则绕制动作继续进行，无需发出信号。如果通过图像信息判断后发现标记物未贴合参照物，或者两者之间的间隙较大，则说明导线绕制质量出现异常，则向控制中心发出反馈信号，由工作人员进行分析处理。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的权利要求涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种集成磁性元件，包括线圈骨架（1），所述线圈骨架（1）的外圆面上开设有定线槽，所述线圈骨架（1）的两端分别固定设置有端部挡墙（2），所述端部挡墙（2）上开设有通过缺口；其特征在于，还包括：

多个绝缘材质的稳定支架（3），所述稳定支架（3）位于相邻的两个线圈层之间，所述稳定支架（3）沿着所述线圈骨架（1）的轴线方向布设，且所述稳定支架（3）的长度与两端的所述端部挡墙（2）之间的距离相对应；

稳定突起，所述稳定突起固定设置在所述稳定支架（3）上，且相邻的两个稳定突起之间的距离与漆包线的直径尺寸匹配。

2.根据权利要求1所述的一种集成磁性元件,其特征在于，多个所述稳定支架（3）围绕所述线圈骨架（1）的轴线均匀分布。

3.根据权利要求2所述的一种集成磁性元件,其特征在于，多个稳定支架（3）的一端固定连接在套环（4）上，所述套环（4）的形状与所述线圈骨架（1）的形状匹配，且所述套环（4）上开设有安装缺口。

4.根据权利要求3所述的一种集成磁性元件,其特征在于，线圈层每绕制两层后，在线圈层的外侧设置一组稳定支架（3），后续的线圈绕制在该稳定支架（3）的外部。

5.根据权利要求4所述的一种集成磁性元件,其特征在于，所述线圈骨架（1）远离绕线时进线位置的一端固定设置有稳定台阶（5），所述稳定台阶（5）与所述套环（4）匹配。

6.根据权利要求5所述的一种集成磁性元件,其特征在于，所述稳定台阶（5）与所述套环（4）的接触位置设置有防滑结构。

7.根据权利要求6所述的一种集成磁性元件,其特征在于，所述防滑结构包括嵌合槽和嵌合块（6），所述嵌合槽开设在所述稳定台阶（5）上，所述嵌合块（6）固定设置在所述套环（4）的内壁上。

8.根据权利要求7所述的一种集成磁性元件,其特征在于，所述稳定支架（3）上固定设置有分隔部（7），且所述分隔部（7）为中空结构。

9.根据权利要求8所述的一种集成磁性元件,其特征在于，所述端部挡墙（2）上开设有若干排热通道。

10.一种如权利要求1至9任一所述的集成磁性元件的线圈绕制方法,其特征在于，包括如下步骤：

S1：将线圈骨架（1）固定在绕线位置，并向线圈骨架（1）的一端输送一段预留长度的漆包线，作为绕线的起始端；

S2进行第一层线圈的绕制：漆包线穿过通过缺口进行第一层第一匝线圈的绕制，绕制时漆包线贴合起始端的端部挡墙（2）；然后进行后续线圈的绕制，绕制时，第二匝线圈的漆包线贴合第一匝线圈的边缘绕制；重复绕线直至绕线至线圈骨架（1）的另一个端部挡墙（2）位置；

S3：进行第二层线圈的绕制，漆包线覆压在第一层线圈的最后一匝上，向第一层绕线方向的反方向进行绕线，直至第二层完成，漆包线的自由端移动至端部挡墙（2）的外部位置；

S4：将稳定支架（3）设置在第二层线圈的外侧，然后围绕在稳定支架（3）的外部进行第二层、第四层线圈的绕制；

S5：重复步骤S4，直至获得指定层数的绕组产品，将线圈骨架（1）拆卸下来，绕组结束。