CN204332636U - 一种磁性组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种磁性组件，应用在变压器或电感中，该磁性组件包括具有至少一个气隙的磁芯和盘绕在所述磁芯上的至少一个绕组，所述绕组内侧与所述磁芯之间具有一间隙以避开所述气隙且所述绕组以层叠的方式绕制在所述磁芯上；本实用新型中由于磁性组件的绕组避开了磁芯的气隙且绕组且磁芯之间具有一间隙使得涡流损耗能够降低到最低程度，并且绕组和磁芯之间的间隙与气隙形成了变压器或电感内部的风道，能够辅助变压器或电感进行散热，进一步降低发热量，从而解决了现有技术中绕组跨越气隙绕制导致产生较大的涡流损耗和严重的发热现象的技术问题，使用这种避开气隙并带散热功能的磁性组件的变压器自身集成谐振电感功能。

Description

一种磁性组件

技术领域

本实用新型涉及磁技术领域，尤其涉及一种可应用在变压器或电感中的磁性组件。

背景技术

磁性组件是变压器或电感中的重要部分，主要包括磁芯和绕组，主要实现能量储存、转换、电器隔离等功能，其体积和性能对整个变压器或电感产生至关重要的影响。传统拓扑与电路的电感或变压器的绕组，大都是通过漆包线、多股线或铜皮进行绕制，整个线包的绕制跨越了电感或变压器中间的连接处，在电感或变压器中间的连接处不存在气隙的情况下，这种绕制方式是没有问题的。

随着变压器功率密度越来越高，输出电路越来越大，铜损也越来越高，因此，散热是一个难以解决却急需解决的问题。同时，随着LLC拓扑的流行，越来越多的变压器或电感中需要设计气隙以满足相应电感量，而常规的绕组绕制方法中，由于绕组跨越了气隙，导致产生较大的涡流损耗和严重的发热现象。

实用新型内容

为了解决现有技术中绕组跨越气隙绕制导致产生较大的涡流损耗和严重的发热现象的技术问题，本实用新型提供一种新型的磁性组件。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：提供一种磁性组件，应用在变压器或电感中，所述磁性组件包括具有至少一个气隙的磁芯和盘绕在所述磁芯上的至少一个绕组，所述绕组内侧与所述磁芯之间具有一间隙以避开所述气隙且所述绕组以层叠的方式绕制在所述磁芯上。

在本实用新型中，所述磁芯包括相对设置的第一部件和第二部件，所述第一部件和第二部件设有至少三个相对的配合面，所述至少三个相对的配合面中，至少位于所述磁芯内部的配合面处设有所述气隙，所述气隙以及所述绕组内侧与所述磁芯之间的间隙共同形成了所述磁性组件内部的风道。

在本实用新型中，所述磁芯为对称磁芯，所述配合面位于所述对称磁芯的水平中心线上，所述绕组包括至少一第一绕组和至少一第二绕组，所述至少一第一绕组绕制在所述对称磁芯上位于所述气隙的一侧且第一绕组内侧与磁芯之间具有所述间隙，所述至少一第二绕组绕制在所述对称磁芯上位于所述气隙的另一侧。

在本实用新型中，所述第一绕组为铜皮线圈，所述第二绕组为PCB线圈，简化了绕组的生产工艺，减少了磁性组件制造过程中的人力成本，同时第二绕组的PCB线圈可以当作第一绕组的固定支架和引出线固定脚。

在本实用新型中，所述对称磁芯为EE型磁芯，所述第一部件和第二部件呈“E”形，所述“E”形的第一部件和第二部件两端的配合面相对，形成所述EE型磁芯的两个边柱，所述“E”形的第一部件和第二部件中间的配合面相对，形成所述EE型磁芯的中柱，所述气隙开设在所述中柱上，并将所述中柱分成分别位于所述气隙两侧的第一部分和第二部分，所述第一部分上缠绕有第一绕组且第一绕组向第二部分延伸并跨越气隙，所述第一绕组内侧与中心柱之间具有所述间隙，所述第二部分上缠绕有第二绕组。

在本实用新型中，所述对称磁芯为EE型磁芯，所述第一部件和第二部件呈“E”形，所述“E”形的第一部件和第二部件两端的配合面相对，形成所述EE型磁芯的两个边柱，所述“E”形的第一部件和第二部件中间的配合面相对，形成所述EE型磁芯的中柱，所述两个边柱和所述中柱上分别开设有所述气隙，所述至少一第一绕组和至少一第二绕组分别绕制在所述中柱上并分别位于所述中柱上气隙的两侧且第一绕组向第二绕组方向延伸并跨越气隙，所述第一绕组内侧与中心柱之间具有所述间隙。

在本实用新型中，所述磁芯为非对称磁芯，所述气隙形成在所述非对称磁芯内部的一侧，所述绕组缠绕在所述非对称磁芯内部的远离所述气隙的另一侧。

在本实用新型中，所述非对称磁芯为EI型磁芯，所述第一部件呈“I”形，所述第二部件呈“E”形，所述“I”形的第一部件和“E”形的第二部件两端的配合面相对，形成所述EI型磁芯的两个边柱，所述“I”形的第一部件和“E”形的第二部件中间的配合面相对，形成所述EI型磁芯的中柱，所述气隙开设在所述中柱靠近所述第一部件的一侧，所述绕组缠绕在所述中柱的远离所述气隙的另一侧。

在本实用新型中，所述绕组为铜皮，所述铜皮为带状、条状或平面状的其中一种。

在本实用新型中，所述绕组以两片铜皮并联叠加的方式绕制在所述磁芯上。

在本实用新型中，所述绕组的材料为铝、合金或铜的其中一种。

本实用新型通过采用上述技术方案获得以下有益技术效果：

由于磁性组件的绕组避开了磁芯的气隙并以层叠的方式绕制在磁芯上且绕组和磁芯之间具有一很大的间隙，因此，采用该磁性组件的变压器或电感的涡流损耗能够降低到最低程度，极大地提高了效率，减少发热量，且绕组层叠绕制，能够最大程度地利用磁芯的窗口面积。同时，由于绕组避开气隙周围绕制，绕组和磁芯之间的间隙与气隙形成了变压器或电感内部的风道，能够辅助变压器或电感进行散热，进一步降低发热量，从而解决了现有技术中绕组跨越气隙绕制导致产生较大的涡流损耗和严重的发热现象的技术问题，使用这种避开气隙并带散热功能的磁性组件的变压器甚至可以去除外面谐振电感，自身集成谐振电感功能。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中的磁性组件的结构示意图一；

图2为本实用新型一实施例中的磁性组件的结构示意图二；

图3为本实用新型一实施例中的磁性组件的正面结构示意图；

图4为图3的A-A剖面结构示意图；

图5为本实用新型一实施例中的磁性组件的侧面结构示意图；

图6为图5的B-B剖面结构示意图；

图7为本实用新型一实施例中的磁性组件的俯视结构示意图；

图8为图7的C-C剖面结构示意图；

图9为本实用新型另一实施例中的磁性组件的侧面结构示意图；

图10为图9的C-C剖面结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，以下结合附图及实施例，对本实用新型的技术方案进行进一步详细说明，显而易见地，下面描述仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些实施例获得其他的实施例。

为了解决现有技术中绕组跨越气隙绕制导致产生较大的涡流损耗和严重的发热现象的技术问题，本实用新型采用的主要技术方案为：将磁性组件的绕组避开磁芯的气隙并以层叠的方式绕制在磁芯上。

本实用新型涉及的磁性组件应用在变压器或电感中，磁性组件包括具有至少一个气隙的磁芯和盘绕在磁芯上的绕组，绕组内侧与磁芯之间具有一间隙以避开气隙且该绕组以层叠的方式绕制在磁芯上。本实用新型涉及的磁芯适用于多种形状，例如EE型、EI型、PQ型、PQI型、ER型等，绕组的形状及材质也有多种，例如条状或带状或平面状的铜皮，或者其他材质，也可以采用PCB线圈，下面将结合附图对本实用新型的不同实施方式作详细的描述。

实施例一

图1、图2所示为本实用新型实施例一涉及的磁性组件的立体结构示意图，参照图3和图6，从图中可以看出，本实施例涉及磁性组件包括具有一个气隙15的磁芯1和盘绕在磁芯1上的绕组2，参照图4，绕组2没有采用常规贴紧磁芯1绕设的结构形式，而是在绕组2和磁芯1之间设有很大的一间隙3，该间隙3的宽度与绕组2厚度相近或者更大；绕组2环绕并跨越气隙15并以层叠的方式绕制在磁芯1上。参照图5，磁芯1分为对称的两部分，分别为第一部件11和第二部件12，两部分沿着磁芯1中间的轴线对称设置，可见，本实施例中的磁芯为对称磁芯1。参照图6，气隙15形成在对称磁芯1的中间，绕组2包括至少一第一绕组21和至少一第二绕组22，第一绕组21和第二绕组22分别绕制在对称磁芯1的两侧，具体的，参照图3、图4和图8，第一绕组21从磁芯1上位于气隙15一侧开始并环绕并跨越气隙15设置且第一绕组21内侧与磁芯1之间具有一很大的间隙3，第二绕组22绕制在对称磁芯1上位于气隙15的另一侧。优选的，第一绕组21为铜皮绕组2，第二绕组22为PCB线圈。

具体的，本实施例中，第一部件11和第二部件12均具有与印刷体字母“E”相类似的形状，因此，本实施例中的对称磁芯1为EE型磁芯。每个部件具有三个配合面，第一部件11上的配合面与第二部件12上的配合面相对，本实施例中优选为两个部件的配合面相互平行相对，且配合面与构成条带的平面垂直以最小化铁芯损耗。参照图7、图8，第一部件11和第二部件12外侧的两对配合面相对并紧密接触，形成了磁芯1的两个边柱13，第一部件11和第二部件12中间的一对配合面相对，形成了磁芯1的中心柱14，中心柱14的中间设有磁芯1的气隙15，气隙15可以通过磨气隙或者垫气隙的方式开设。气隙15将中心柱14分为位于气隙15左右两侧的第一部分141和第二部分142，第一部分141上缠绕有第一绕组21且第一绕组21向第二部分142延伸并跨越气隙15，即第一绕组21环绕第一部分141的同时还环绕部分第二部分142，第二部分142上缠绕有第二绕组22。

图2所示为本实施例中涉及的磁性组件的立体结构图，从图中可以看出，本实施例的第一绕组21为平面状，第二绕组22为板状，第一绕组21优选为平面状的铜皮，铜皮层叠绕制在磁芯1上，具体地，参照图3、图6，平面状的铜皮以层叠的方式绕制在磁芯1的中心柱14第一部分141上且向第二部分142的方向延伸并遮蔽住中心柱14上的气隙15，即第一绕组21在包覆中心柱14第一部分141的同时还包覆中心柱14的第二部分142靠近气隙15的一部分，并且第一绕组21的铜皮最内侧与磁芯1之间具有一很大的间隙3，该间隙3的等于或者大于第一绕组21的线圈厚度，各层铜皮之间紧密接触，不留缝隙。第二绕组22采用PCB线圈，穿设在中心柱14的第二部分142的根部，第一绕组21和第二绕组22形成了磁性组件的线包，线包的形式可以是漆包线或绕包线，可混合铜线、漆包线或多股漆包线等混合线包方式。绕组2的引出线221以铜皮为主，也可以是辅助以铜线或多股线引出。采用铜皮线包和铜皮引出线221能够输出较大的电流，协助散热。本实施例中的绕组2采用铜皮绕制，能够最大程度的利用磁芯1的窗口面积，减小电流密度，减小变压器或电感的体积，降低铜损，因此，能够在很大程度上提高变压器或电感的效率，减少发热量。位于气隙15两边的中心柱14上分别绕制有第一绕组2116和第二绕组22，为了避免干扰和满足相应的安规要求，第一绕组2116和第二绕组22之间还设置有绝缘隔离件(图中未示出)，本实施例中绝缘隔离件优选为塑胶板，当然也可以是绝缘骨架或绝缘胶带等。

本实施例中，由于第一绕组21铜皮线圈内侧与磁芯1之间具有一很大的间隙3，避开了气隙15，因此，绕组2的磁感线不会绕过气隙15，因磁通引起的涡流损耗能够降低到最低程度，极大地提高了效率，减少发热量，且绕组2层叠绕制，能够最大程度地利用磁芯1的窗口面积。同时，第一绕组21铜皮线圈内侧与磁芯1之间的间隙3以及气隙15形成了变压器或电感内部的风道，能够辅助变压器或电感进行散热，进一步降低发热量，有利于磁性组件内部的辅助散热。

实施例二

图9、图10，所示为本实用新型实施例二涉及的磁性组件的平面结构示意图，从图中可以看出，本实施例涉及磁性组件2包括具有三个气隙15的磁芯1和盘绕在磁芯1上的绕组2，绕组2避开气隙15并以层叠的方式绕制在磁芯1上。磁芯1分为对称的两部分，分别为第一部件11和第二部件12，两部分沿着磁芯1中间的轴线对称设置，可见，本实施例中的磁芯同样为对称磁芯1。气隙15形成在对称磁芯1的中间，绕组2包括至少一第一绕组21和至少一第二绕组22，至少一第一绕组21和至少一第二绕组22分别绕制在对称磁芯1的两侧，具体的，，参照图8，第一绕组21从磁芯1上位于气隙15一侧开始并环绕气隙15设置且第一绕组21气隙15另一侧延伸并跨越气隙15第一绕组21内侧与磁芯1之间具有一很大的间隙3，第二绕组22绕制在对称磁芯1上位于气隙15的另一侧。优选的，第一绕组21为铜皮绕组2，第二绕组22为PCB线圈。

本实施例与实施例一的区别在于，参照图10，对称磁芯1设有三个气隙15。具体的，本实施例中，第一部件11和第二部件12均具有与印刷体字母“E”相类似的形状，因此，本实施例中的对称磁芯1同样为EE型磁芯1。每个部件具有三个配合面，第一部件11上的配合面与第二部件12上的配合面相对，本实施例中优选为两个部件的配合面相互平行相对，且配合面与构成条带的平面垂直以最小化铁芯损耗。第一部件11和第二部件12外侧的两对配合面相对，形成了磁芯1的两个边柱13，第一部件11和第二部件12中间的一对配合面相对，形成了磁芯1的中心柱14。两个边柱13和中心柱14的中间均设有一气隙15，本实施例中，气隙15可以通过垫气隙的方式开设，即在第一部件11和第二部件12的三个配合面相对的位置分别插入间隔件(图中未示出)，以在磁路中的各部件之间设置气隙15。间隔件优选为不传导的非磁性材料构成，该材料具有足够的热阻以避免发生劣化或变形，间隔件优选为陶瓷和聚合材料、塑料等材料组成。本实施例中，绕组2缠绕在中心柱14上，中心柱14上的气隙15将中心柱14分为位于气隙15左右两侧的第一部分141和第二部分142，第一部分141上缠绕有第一绕组21且第一绕组21向第二部分142延伸并跨越气隙15，第二部分142上缠绕有第二绕组22。

图2所示为本实施例中涉及的磁性组件的立体结构图，从图中可以看出，本实施例的绕组2为平面状，优选为平面状的铜皮，铜皮层叠绕制在磁芯1上，具体地，平面状的铜皮以层叠的方式绕制在磁芯1的中心柱14第一部分141上且向第二部分142的方向延伸并遮蔽住中心柱14上的气隙15，即第一绕组21在包覆中心柱14第一部分141的同时还包覆部分中心柱14的第二部分142，并且最内侧铜皮与磁芯1之间具有一很大的间隙3，该间隙3的等于或者大于第一绕组21的线圈厚度，各层铜皮之间紧密接触，不留缝隙。本实施例中的绕组2与实施例一相同，因此，这里不再赘述。

本实施例中，由于第一绕组21铜皮线圈内侧与磁芯1之间具有一很大的间隙3，避开了气隙15，因此，绕组2的磁感线不会绕过气隙15，因磁通引起的涡流损耗能够降低到最低程度，极大地提高了效率，减少发热量，且绕组2层叠绕制，能够最大程度地利用磁芯1的窗口面积。同时，间隙3和气隙15形成了变压器或电感内部的风道，能够辅助变压器或电感进行散热，进一步降低发热量。

本领域技术人员应理解，以上仅仅是本实用新型的部分实施例，还可以在以上实施例的基础上作很多变形。例如，绕组的形式并不限定为以上实施例中提到的平面状或条状，也可以是带状或其他合适的形式，只要能够实现绕组可避开磁芯的气隙，并以层叠的方式绕制在磁芯上即可；以上实施例中，每个部件上的绕组均设置了一个，也可以设置为多个并联或串联的方式，各个绕组避开磁芯的气隙层叠绕制即可；磁芯并不限定为以上实施例中提到的形状，对称磁芯还可以是ER型磁芯，非对称磁芯还可以是PQ型、PQI型等，磁芯的两个部件的配合面也并不限定为三个，可以根据磁芯的形状设置为多于三个；绕组的材质并不限定为铜，还可以是铝、合金或其他良好导体的材质。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种磁性组件，应用在变压器或电感中，其特征在于：包括具有至少一个气隙(15)的磁芯(1)和缠绕在所述磁芯(1)上的至少一个绕组(2)，所述绕组(2)内侧与所述磁芯(1)之间具有一间隙(3)以避开所述气隙(15)且所述绕组(2)以层叠的方式绕制在所述磁芯(1)上。

2.如权利要求1所述的一种磁性组件，其特征在于：所述磁芯(1)包括相对设置的第一部件(11)和第二部件(12)，所述第一部件(11)和第二部件(12)设有至少三个相对的配合面，所述至少三个相对的配合面中，至少位于所述磁芯(1)内部的配合面处设有所述气隙(15)，所述气隙(15)以及间隙(3)共同形成所述磁性组件内部的风道。

3.如权利要求1所述的一种磁性组件，其特征在于：所述磁芯(1)为对称磁芯，所述配合面位于所述磁芯(1)的中心线上，所述绕组(2)包括至少一第一绕组(21)和至少一第二绕组(22)，所述至少一第一绕组(21)绕制在所述对称磁芯(1)上位于所述气隙(15)的一侧且第一绕组(21)内侧与磁芯(1)之间具有所述间隙(3)，所述至少一第二绕组(22)绕制在所述对称磁芯(1)上位于所述气隙(15)的另一侧。

4.如权利要求1所述的一种磁性组件，其特征在于：所述对称磁芯(1)为EE型磁芯，所述第一部件(11)和第二部件(12)呈“E”形，所述“E”形的第一部件(11)和第二部件(12)两端的配合面相对，形成所述磁芯(1)的两个边柱(13)，所述“E”形的第一部件(11)和第二部件(12)中间的配合面相对，形成所述EE型磁芯(1)的中心柱(14)，所述气隙(15)开设在所述中心柱(14)上，并将所述中心柱(14)分成分别位于所述气隙(15)两侧的第一部分(141)和第二部分(142)，所述第一部分(141)上缠绕有第一绕组(21)且第一绕组(21)向第二部分(142)延伸并跨越气隙(15)，所述第一绕组(21)内侧与中心柱(14)之间具有所述间隙(3)，所述第二部分(142)上缠绕有第二绕组(22)。

5.如权利要求1所述的一种磁性组件，其特征在于：所述对称磁芯(1)为EE型磁芯，所述第一部件(11)和第二部件(12)呈“E”形，所述“E”形的第一部件(11)和第二部件(12)两端的配合面相对，形成所述磁芯(1)的两个边柱(13)，所述“E”形的第一部件(11)和第二部件(12)中间的配合面相对，形成所述磁芯(1)的中心柱(14)，所述两个边柱(13)和所述中心柱(14)上分别开设有所述气隙(15)，所述至少一第一绕组(21)和至少一第二绕组(22)分别绕制在所述中心柱(14)上并分别位于所述中心柱(14)上气隙(15)的两侧且第一绕组(21)向第二绕组(22)方向延伸并跨越气隙(15)，所述第一绕组(21)内侧与中心柱(14)之间具有所述间隙(3)。

6.如权利要求3-5任一项所述的一种磁性组件，其特征在于：所述第一绕组(21)为铜皮线圈，所述第二绕组(22)为PCB线圈。

7.如权利要求1所述的一种磁性组件，其特征在于：所述磁芯(1)为非对称磁芯，所述气隙(15)形成在所述磁芯(1)内部的一侧，所述绕组(2)缠绕在所述磁芯(1)内部的远离所述气隙(15)的另一侧。

8.如权利要求7所述的一种磁性组件，其特征在于：所述非对称磁芯(1)为EI型磁芯，所述第一部件(11)呈“I”形，所述第二部件(12)呈“E”形，所述“I”形的第一部件(11)和“E”形的第二部件(12)两端的配合面相对，形成所述磁芯(1)的两个边柱(13)，所述“I”形的第一部件(11)和“E”形的第二部件(12)中间的配合面相对，形成所述磁芯(1)的中心柱(14)，所述气隙(15)开设在所述中心柱(14)靠近所述第一部件(11)的一侧，所述绕组(2)缠绕在所述中心柱(14)的远离所述气隙(15)的另一侧。

9.如权利要求1所述的一种磁性组件，其特征在于：所述绕组(2)为铜皮，所述铜皮为带状、条状或平面状的其中一种。

10.如权利要求1所述的一种磁性组件，其特征在于：所述绕组(2)的材料为铝、合金或铜的其中一种。