CN203910398U - 一种磁芯及包含它的电感磁性元件 - Google Patents

一种磁芯及包含它的电感磁性元件 Download PDF

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柯昕
庄景芳
周水泉
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Zhejiang east east Keda magnetoelectric Co., Ltd.
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ZHEJIANG KEDA MAGNETOELECTRICITY CO Ltd
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Abstract

本实用新型属于电感器设计技术领域,提供了一种EPQ型磁芯,包括外框(1),呈直角四方筒状,包括两组对面;绕线中柱(2),为一圆柱体,包括两个端面(3);所述绕线中柱(2)安装于外框(1)内部,所述外框(1)的截面积大于等于所述绕线中柱(2)的端面(3)。与现有技术相比,本实用新型的有益效果为:磁密降低和磁外漏现象减少,屏蔽可靠性提高,磁芯整体利用率高;结构简单,易于加工,绕线方便,适合于机械化生产,成本易于控制,应用范围广。本实用新型还提供了一种电感磁性元件,包含本实用新型提供的EPQ型磁芯。

Description

一种磁芯及包含它的电感磁性元件
技术领域
[0001] 本实用新型属于电感器设计技术领域,涉及一种磁芯及包含它的电感磁性元件。
背景技术
[0002] 电感器,其主要作用是对交流信号进行隔离、滤波,也就是阻交流通直流,阻高频 通低频。对于电源产品而言,次级整流后的输出电感能够达到滤波和抑制交流波纹的目的, 因此,电感器是电源产品中不可缺少的元件。
[0003] 传统的电感器,包括电源噪声滤波电感、PFC、Buck、输出滤波电感器等磁性元件一 般都为环形、EE、EI、ETD等形状。采用环形结构,优点在于整体为闭合磁回路,漏磁通相对较 小,磁密比较均匀,磁芯整体利用率较高,但其缺点在于绕线麻烦,往往需要人工操作,不能 很好的进行自动化生产;采用EE、El、ETD形状结构,优点在于加工简单,便于自动化生产, 但是容易导致漏磁、边缘磁通的产生。
[0004] 因此,有必要提供改进的技术方案,以克服现有技术中存在的技术问题。
发明内容
[0005] 本实用新型的目的在于提供一种性能优越、加工简捷且电磁兼容特性极佳的磁芯 及包含它的电感磁性元件。
[0006] 为实现上述目的,本实用新型提供了一种磁芯,包括外框,呈直角四方筒状,包括 两组对面;绕线中柱,为一圆柱体,包括两个端面;所述绕线中柱安装于外框内部,所述外 框的截面积大于等于所述绕线中柱的端面。
[0007] 所述绕线中柱与外框采用同种材料制造而成。优选地,所述绕线中柱与外框一体 成型。
[0008] 所述绕线中柱与外框采用不同种材料制造而成。如此设计的有益效果分为以下两 占 ·
[0009] -,当磁芯因受到特定条件影响时,磁芯采用不同材料复配结构,可以很好的突破 上述不利条件对磁芯的限制,从而扩大磁芯适用范围,规避单一材料所带来的某些缺点。如 当磁芯受到升温或DC偏置的影响时,可以更换采用单位耗损更小、DC偏置能力更强的材料 所制作的绕线中柱或是外框,以提高磁芯的总抗升温、抗DC偏置能力,与此同时仅进行部 分组件更换的目的还在于保留了原有材料所带来的优势;
[0010] 二,若磁芯整体替换,替换材料昂贵,增加成本。在工艺要求并不是非常苛刻的情 况下,仅仅替换磁芯中的某一组件,可以有效控制工件成本。
[0011] 所述绕线中柱和外框采用磁粉芯材料或软磁材料制作而成;所述磁粉芯材料包括 HTC200 磁粉芯、FeSi、FeSiAl、FeSiNi、FeNi、FeNiMo、KAH、KAM、KA,所述软磁材料包括铁氧 体、非晶、硅钢片。
[0012] 所述外框的一组对面的内壁上设置有浅槽,所述浅槽形状与绕线中柱的端面形状 相一致;所述绕线中柱的端面嵌至于所述对应的浅槽中。方便更换其中组件。
[0013] 本实用新型还提供了一种电感磁性元件,包括发明所提供的磁芯。
[0014] 与现有技术相比,本实用新型的有益效果为:
[0015] 磁密降低和磁外漏现象减少,屏蔽可靠性提高,磁芯整体利用率高;结构简单,易 于加工,绕线方便,适合于机械化生产,成本易于控制,应用范围广。
附图说明
[0016] 图1为本实用新型的磁芯的结构示意图。
[0017] 图2为绕线中柱的结构示意图。
[0018] 图3为带有浅槽的外框的结构示意图。
[0019] 图4为现有技术的环形磁芯结构示意图。
[0020] 图5为实施例1中的磁芯的结构俯视图。
[0021] 图6为实施例1中的磁芯的结构侧视图。
[0022] 图7为实施例2中磁导率与频率特性曲线图。
[0023] 图8为实施例2中DC-Bias特性曲线图。
[0024] 图9为实施例2中损耗特性曲线图。
[0025] 图10为实施例3中磁导率与频率特性曲线图。
[0026] 图11为实施例3中DC-Bias特性曲线图。
[0027] 图12为实施例3中损耗特性曲线图。
[0028] 其中,1、外框
[0029] 2、绕线中柱
[0030] 3、端面
[0031] 4、浅槽
具体实施方式
[0032] 总体结构描述:参照图1、图2、图3,磁芯呈直角四方筒状的外框1和固定在外框1 内的呈圆柱体结构的绕线中柱2,绕线中柱2的端面3小于外框1的截面,绕线中柱2插于 外框1内部设置的浅槽4中,亦可以设计成一体成型或粘结成型。
[0033] 实施例1
[0034] 本实施例的内容是将本实用新型的磁芯结构与一现有技术的环形磁芯结构作对 比。
[0035] 现有技术中的环形磁芯结构参照图4,外套与中柱采用同种铁硅铝材料。设计运 用条件,DC: 5A,加载电感Li: 400 μ H,20 %的纹波成份,f :50kHz。预算分析如下:现有技术 中的环形磁芯,采用Φ 1. 18mm铜线,65TS绕线制作,加载5A后感量为411. 45 μ H,磁芯总损 耗(Fe Loss+Cu Loss) :2. 32W,占用空间体积:23. 7cm3,电感器主要成本为4. 50元。本实施 例的磁芯,用Φ1. 18mm铜线,53TS绕线制作,磁芯加载负载后性能如下:Li为418. 49 μ H, 磁芯总损耗(Fe Loss+Cu Loss) :1. 73W,占用空间体积:21. 0cm3,电感器主要成本为4. 16 兀。参照图 5、图 6,具体尺寸如下:A :35mm、B :30mm、C :15mm、D :14mm、E :20mm、F :30mm、G : 2. 5mm。通过以上数据的分析对比,可以发现,本实施例的磁芯有着明显的性能和成本优势, 并且可以有效节省环境空间,可以做到节能和小型化的设计目的和理念,最后此种结果设 计可以采用自动化绕线,通过线圈套加磁芯的工艺方式制作电感器,从而节省加工时间,降 低劳动强度和生产成本。下表是现有环形磁芯与本实施例的磁芯的对比:
[0036] 设计方式 |加载电感Μ(μΗ) |磁芯总损耗P(W) |占用空间V(cm3) |电感器主要成本(RMB:元) KS106060A(2pcs 叠加)_411· 45 2. 32 23.70 4. 50 S3530EPQ-E20 ~418.49 T. 73 21.00 4.16 A 值 _7·04 ~0.59 -2.70 -0.34 A % |l.71 |-25·43 |-11.39 |-7· 56
[0037] 表 1
[0038] 实施例2
[0039] 如图7〜9所示,本实施例的磁芯在结构上与总体结构描述一致,在制作材料方 面,外框1与绕线中柱2的选材一致,均为铁硅铝60 μ,通过测试,图8和图9说明了其具 有相对较低的磁芯损耗和较高的DC偏置能力,尤其是DC偏置能力,在HDC为1000e时到 达了 60%以上,比同种材料的环形磁芯提高至少10个百分点,因此也表现了其应用在大功 率,特别是大电流条件下的显著优越性,可以有效的节约材料和使用空间,使设备更安全可 靠和小型化。
[0040] 实施例3
[0041] 如图10〜12所示,本实施例的磁芯在结构上与总体结构描述一致,在制作材料方 面,外框1与绕线中柱2的选材不同,外框1为为铁硅铝60 μ,绕线中柱2为铁镍60 μ。通 过测试,图11和图12说明了其具有相对较低的磁芯损耗和极高的DC偏置能力,相对实施 例2来讲,其DC能力有了较为明显的提高。例如HDC在位置1000 e、1500e、2000e时,实施 例2的磁芯数据分别为61. 3%、44. 0%和31. 2%,而实施例2的磁芯数据分别为70. 6%、 54. 3%和42. 7%,可以看出通过对中柱材料的更换,利用铁镍材料的优势,大幅度改善和提 升了复合磁芯实施例3磁芯的DC偏置能力,而且其损耗也有一定程度的下降,因此复合配 置的优点是非常显著的。
[0042] 本实施例同时说明了在不同的使用环境需求下,可以对磁芯进行复合优化选配, 不仅仅局限在某一单种材料,可以通过对各种材料特性的对比、电气分析计算,利用材料各 自的性能优势,进行复合配置使用,从而开发和制造出性价比高又有竞争优势的电感器产 品。
[0043] 本实例也可以采用其它材质材料对磁芯的绕线中柱2或者外框1进行更换设计, 如HTC200磁粉芯、?65丨、?65丨41165丨附、?6附46附]«〇、1^!1、1^1、1^,铁氧体、非晶、硅钢片, 不局限于实施例材料,可以根据实情需要对不同材料进行优化整合。
[0044] 实施例4
[0045] 本实施例提供了一种包含有本实用新型提供的磁芯的电感磁性元件。

Claims (7)

1. 一种磁芯,其特征在于,包括 外框(1),呈直角四方筒状,包括两组对面; 绕线中柱(2),为一圆柱体,包括两个端面(3); 所述绕线中柱(2)安装于外框(1)内部,所述外框(1)的截面积大于等于所述绕线中 柱⑵的端面(3)。
2. 根据权利要求1所述的磁芯,其特征在于:所述绕线中柱(2)与外框(1)采用同种 材料制造而成。
3. 根据权利要求1所述的磁芯,其特征在于:所述绕线中柱(2)与外框(1)采用不同 种材料制造而成。
4. 根据权利要求2所述的磁芯,其特征在于:所述绕线中柱⑵与外框⑴一体成型。
5. 根据权利要求1或2或3所述的磁芯,其特征在于:所述绕线中柱(2)与外框(1)粘 结固定。
6. 根据权利要求1或2或3所述的磁芯,其特征在于:所述外框(1)的一组对面的内 壁上设置有浅槽(4),所述浅槽(4)形状与绕线中柱(2)的端面(3)形状相一致;所述绕线 中柱(2)的端面(3)嵌至于所述对应的浅槽(4)中。
7. -种电感磁性兀件,其特征在于,包括如权利要求1〜6任意一项所述的磁芯。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111933407A (zh) * 2020-06-29 2020-11-13 海宁市康明电子有限公司 低温升微散热流道磁芯

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