CN206726916U - 一种电感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种电感器，包括一中空结构的磁芯，所述磁芯内固定有一绕线柱，所述绕线柱上套设有一导磁隔板，所述导磁隔板将所述磁芯的内腔隔开为两腔室，位于一所述腔室内的所述绕线柱上缠绕有第一线圈，位于另一所述腔室内的所述绕线柱上缠绕有第二线圈，所述第一线圈和所述第二线圈在通电时产生方向相反的磁场。通过在磁芯的绕线柱上缠绕隔开的两线圈，两线圈通电时产生方向相反的磁场，利用磁通大部分相互抵消，来降低磁路中磁芯的磁通密度，从而实现器件小型化和大电流大功率的设计要求；通过磁路使用导磁隔板作为辅助磁路，缩短磁路长度，可提升电感器的电感值。

Description

一种电感器

技术领域

本实用新型涉及电子元件技术领域，具体的，本实用新型涉及一种电感器，尤其涉及一种高感值大电流电感器。

背景技术

电感器作为常用的电子元件之一，是实现储能、滤波、调谐等功能不可或缺的元件。电感器应用领域很广，如DC-DC升降压电感、共差模一体电感、多路输出集成电感等。为了更好为满足技术的发展需求，要求器件的小型化和具有更大大电流，特别是电感器的饱和电流。

众所周知，空心线圈的由于导磁介质为空气，空气不会饱和，故饱和电流很大，但是由于空气磁导率很小(相对磁导率为1)。因此，电感值很小，在某些应用场景，在既定的尺寸要求，要求电感器既要大的电感值，又要高饱和电流，这时空心线圈无法满足要求。电感器必须使用磁导率的高的软磁磁芯来实现大感值，但是由于无论是软磁铁氧体和金属软磁材料，均具有饱和现象。当有较大直流电流流过线圈时，产生的磁场会使软磁磁芯的磁通密度趋于饱和，软磁磁芯内可以转动储能磁畴变得很少导致磁导率变小，电感值变小，电感值过小会导致电路工作不正常。

传统的带有软磁磁性材料的电感器，为了增加饱和电流，实现的办法最常用的是采用在磁路中增加气隙，再选用具有高磁通密度(Bs)磁性材料，来提高饱和电流，在第一方法基础上增大磁路中的有效横截面积，该方法缺点是增大了电感器的体积。

现有的软磁材料，铁氧体的饱和磁通密度Bs范围是0.3-0.6T，金属软磁的Bs在1.0-1.8T。在材料的Bs无法更进一步提升的时候，而且为了满足要求器件小型化技术发张，如何确保具有电感大情况下实现提高电感器饱和电流，是现在急需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供的一种电感器，包括一中空结构的磁芯；所述磁芯内固定有一绕线柱；

所述绕线柱上套设有一导磁隔板，所述导磁隔板将所述磁芯的内腔隔开为两腔室；

位于一所述腔室内的所述绕线柱上缠绕有第一线圈；位于另一所述腔室内的所述绕线柱上缠绕有第二线圈；

所述第一线圈和所述第二线圈在通电时产生方向相反的磁场。

优选的，所述磁芯包括相对设置的第一E型磁芯和第二E型磁芯；

所述第一E型磁芯的第一中柱和所述第二E型磁芯的第二中柱均和所述导磁隔板固定连接；

所述第一中柱上缠绕有所述第一线圈，所述第二中柱上缠绕有所述第二线圈。

优选的，所述导磁隔板呈方体状；所述导磁隔板的中部开设有一连接通孔；所述第一中柱和所述第二中柱的形状均与所述连接通孔的形状相匹配；

所述第一中柱、所述第二中柱均伸入所述连接通孔内，且和所述连接通孔固定连接。

优选的，所述第一中柱的伸入所述连接通孔内的一端，和所述第二中柱的伸入所述连接通孔内的一端之间设有气隙。

优选的，所述第一中柱为圆柱型、方型、跑道型中的一种；所述第二中柱为圆柱型、方型、跑道型中的一种。

优选的，所述第一线圈电连接所述第二线圈；

所述第一线圈设有两接线端，包括第一起线端和第一尾线端；

所述第二线圈设有两接线端，包括第二起线端和第二尾线端；

所述第一线圈和所述第二线圈的缠绕方向相同；所述第一起线端和所述第二起线端接通，或所述第一尾线端和所述第二尾线端接通。

优选的，所述第一线圈不电连接所述第二线圈；

所述第一线圈和所述第二线圈的线圈匝数相同。

优选的，所述第一E型磁芯和所述第二E型磁芯可拆卸固定连接；

所述第一E型磁芯还包括两边柱；所述第二E型磁芯还包括两边柱；

所述第一E型磁芯的两边柱分别和所述第二E型磁芯的两边柱可拆卸固定连接。

优选的，所述磁芯包括相对设置的第一侧壁和第二侧壁；

所述第一侧壁上缠绕有第三线圈；所述第二侧壁上缠绕有第四线圈；

所述第三线圈和所述第四线圈电连接；

所述第三线圈和所述第四线圈在通电时产生方向相反的磁场。

从以上技术方案可以看出，本实用新型实施例具有以下优点：通过在磁芯的绕线柱上缠绕隔开的两线圈，两线圈通电时产生方向相反的磁场，利用磁通大部分相互抵消，来降低磁路中磁芯的磁通密度，以提升额定电流，同等体积下能够设计的电感值更大的电感器，从而实现器件小型化和大电流大功率的设计要求；通过磁路使用导磁隔板作为辅助磁路，缩短磁路长度，可提升电感器的电感值。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种电感器的结构图。

图2为本实用新型实施例提供的一种电感器的爆炸图。

图3为本实用新型实施例提供的一种电感器通电时的磁感应线分布图。

图4为本实用新型实施例提供的另一种电感器的结构图。

图中：10、磁芯；11、第一E型磁芯；111、第一中柱；12、第二E型磁芯；121、第二中柱；13、导磁隔板；131、连接通孔；21、第一线圈；211、第一起线端；212、第一尾线端；22、第二线圈；221、第二起线端；222、第二尾线端；23、第三线圈；24、第四线圈；25、第五线圈；30、磁感线。

具体实施方式

为使得本实用新型的实用新型目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

请参阅图1，本实用新型实施例提供的一种电感器，包括一中空结构的磁芯10；磁芯10内设有一绕线柱(图1中未示出)。

所述绕线柱上套设有一导磁隔板13，导磁隔板13将磁芯10的内腔隔开为上、下两层腔室；优选的，导磁隔板13的相对的两端部分别和磁芯10的两相对的侧壁固定连接。

请继续参考图2，图2为图1的一种可选实施方式的组成示意图。

具体的，磁芯10可由相对设置的第一E型磁芯11和第二E型磁芯12对接而成；第一E型磁芯11的中柱(第一中柱111)和所述第二E型磁芯的中柱(第一中柱121)均和导磁隔板13连接。

位于上层所述腔室内的第一中柱111上缠绕有第一线圈21，位于下层所述腔室内的第二中柱121上缠绕有第二线圈22。

第一线圈21和第二线圈22在通电时产生方向相反的磁场。

如图1所示，第一线圈21设有一起线端和一尾线端，第二线圈22设有设有一起线端和一尾线端；为便于描述，定义第一线圈21的起线端和尾线端分别为第一起线端211和第一尾线端212；定义第二线圈22的起线端和尾线端分别为第二起线端221和第二尾线端222。

作为一较优的实施方式，第一线圈21电连接第二线圈22，第一线圈21和第二线圈22的缠绕方向相同，第一线圈21和第二线圈22的尾线端(或者起线端)在同一侧实现接通，如图1所示。不连接两端(第一线圈21和第二线圈22的起线端)作为电气输入端。当电流流入线圈时(第一线圈21和第二线圈22的起线端接入直流电源的两电极)，即第一线圈21和第二线圈22产生方向相反的磁场。第一线圈21和第二线圈22的线圈缠绕方向可以相同，也可以不同，当第一线圈21和第二线圈22的缠绕方向相反时，第一线圈21的尾线端和第二线圈22的起线端接通或者第一线圈21的起线端和第二线圈22尾线端接通，也可使第一线圈21和第二线圈22通电时产生方向相反的磁场。

线圈通电后，电流流过两线圈，第一线圈21和第二线圈22中的电流方向相反，那么产生的磁场方向相反，利用磁通大部分相互抵消，大大提高了饱和电流；导磁隔板13在磁路使用作为辅助磁路，以缩短磁路长度，提升电感值。

请参考图3，根据电磁学原理，HL＝NI，磁场强度H＝NI/L，其中N为线圈匝数，I为加载的电流大小，L为磁路长度。电流大小一定，圈数N越多产生的磁场强度越大。两个线圈的匝数N相同，产生的磁场强度相同，对消效果最好，对应交流电流信号产生的信号也会应对消削弱，饱和电流增大，但相应电感值会有所下降。当两个线圈的匝数N不相同时，圈数少的产生的磁场小，抵消效果减弱，同样交流电信号产生磁场对消也会减弱，调整两个线圈的圈数，即可设计出符合需求的具有高电感值同时，也具有相应的饱和电流。

如图2所示，具体的，导磁隔板13呈方体状；导磁隔板13的中部开设有一连接通孔131；第一中柱111和第二中柱121的形状均与连接通孔131的形状相匹配；可选的，第一中柱111的形状可为圆柱型、方型、跑道型等；第二中柱121的形状可为圆柱型、方型、跑道型等。

第一中柱111、第二中柱121均伸入连接通孔131内，且和连接通孔131固定连接。可选的，连接通孔131为一螺纹孔，第一中柱111、第二中柱121的末端设有和连接通孔131匹配的外螺纹，第一中柱111、第二中柱121均和连接通孔131螺纹连接。

优选的，第一中柱111和第二中柱121之间留有气隙，即，第一中柱111的伸入连接通孔131内的一端，和第二中柱121的伸入连接通孔131内的一端之间设有气隙。

当本实施例的电感器作为共差模一体电感器时，第一线圈21不电连接第二线圈22，第一线圈21和第二线圈22的匝数相同，利用磁通大部分相互抵消，大大提高了饱和电流，对应允许差模信号通过，可作为大电流共差模一体电感应用。当作为一个单一电感器时，第一线圈21电连接第二线圈22，即如图1所示结构，仅有两个电气连接端，根据实际应用，匝数可以相同也可以不相同。

优选的，第一E型磁芯11和第二E型磁芯12可拆卸固定连接。

具体的，第一E型磁芯11还包括两边柱；所述第二E型磁芯还包括两边柱；第一E型磁芯11的两边柱分别和第二E型磁芯12的两边柱可拆卸固定连接。

根据实验验证，上实施例中，第一线圈21不电连接第二线圈22，第一线圈21加载直流电流，第二线圈22不加载电流。从电磁仿真结果看，第一线圈21所在磁芯10的中柱已经是严重饱和，磁通密度超过了1T。

继续验证，第一线圈21不电连接第二线圈22，第一线圈21和第二线圈22分别加入方向相反的直流电，以产生相反的磁场，磁场抵消削弱磁通密度，从仿真结果中可以得知，磁芯10的中柱的磁通密度急剧减小。

利用电流在两个线圈产生的磁场方向相反，在大直流电流产生的磁通抵消，极大削弱了磁体中的场强度，使磁体感应的磁通密度变小，大大提升饱和电流，实际测试结果显示，当电感值下降20％，饱和电流可提升3倍以上。如采用传统的原理来设计，使用的材料相同，磁芯磁路中平均横截面积要提升3倍以上，才可以达到几乎相同的效果。

请参考图4，线圈的缠绕位置还可以使磁芯10的相对设置的两侧壁，为便于描述，定义其为第一侧壁和第二侧壁。

所述第一侧壁上缠绕有第三线圈23；所述第二侧壁上缠绕有第四线圈24；

第三线圈23和第四线圈24电连接；图4中，接线端1和接线端3电连接，接线端2和接线端4为输入电流，第三线圈23和第四线圈24在通电时产生方向相反的磁场。也能实现磁场抵消的效果。

磁芯10(包括导磁隔板13)为软磁材质磁芯。其中，软磁包括金属软磁和非金属软磁。金属软磁包括铁粉芯、铁硅铝粉芯、铁硅磁粉芯、高磁通量粉芯(High Flux)、坡莫合金粉芯(MPP)或者硅钢片、坡莫合金、非晶及纳米晶合金。常见的非金属软磁包括NiZn铁氧体磁芯、MnZn铁氧体，NiMnZn铁氧体等软磁铁氧体。因此，磁芯材质根据具体情况进行选用，均在保护范围内。

本实施例提供的电感器，通过在磁芯的绕线柱上缠绕隔开的两线圈，两线圈通电时产生方向相反的磁场，利用磁通大部分相互抵消，来降低磁路中磁芯的磁通密度，以提升额定电流，同等体积下能够设计的电感值更大的电感器，从而实现器件小型化和大电流大功率的设计要求；通过磁路使用导磁隔板作为辅助磁路，缩短磁路长度，可提升电感器的电感值。

以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种电感器，其特征在于，包括一中空结构的磁芯；所述磁芯内固定有一绕线柱；

所述绕线柱上套设有一导磁隔板，所述导磁隔板将所述磁芯的内腔隔开为两腔室；

位于一所述腔室内的所述绕线柱上缠绕有第一线圈；位于另一所述腔室内的所述绕线柱上缠绕有第二线圈；

所述第一线圈和所述第二线圈在通电时产生方向相反的磁场。

2.根据权利要求1所述的电感器，其特征在于，所述磁芯包括相对设置的第一E型磁芯和第二E型磁芯；

所述第一E型磁芯的第一中柱和所述第二E型磁芯的第二中柱均和所述导磁隔板固定连接；

所述第一中柱上缠绕有所述第一线圈，所述第二中柱上缠绕有所述第二线圈。

3.根据权利要求2所述的电感器，其特征在于，所述导磁隔板呈方体状；所述导磁隔板的中部开设有一连接通孔；所述第一中柱和所述第二中柱的形状均与所述连接通孔的形状相匹配；

所述第一中柱、所述第二中柱均伸入所述连接通孔内，且和所述连接通孔固定连接。

4.根据权利要求3所述的电感器，其特征在于，所述第一中柱的伸入所述连接通孔内的一端，和所述第二中柱的伸入所述连接通孔内的一端之间设有气隙。

5.根据权利要求2所述的电感器，其特征在于，所述第一中柱为圆柱型、方型、跑道型中的一种；所述第二中柱为圆柱型、方型、跑道型中的一种。

6.根据权利要求1所述的电感器，其特征在于，所述第一线圈电连接所述第二线圈；

所述第一线圈设有两接线端，包括第一起线端和第一尾线端；

所述第二线圈设有两接线端，包括第二起线端和第二尾线端；

所述第一线圈和所述第二线圈的缠绕方向相同；所述第一起线端和所述第二起线端接通，或所述第一尾线端和所述第二尾线端接通。

7.根据权利要求1所述的电感器，其特征在于，所述第一线圈不电连接所述第二线圈；

所述第一线圈和所述第二线圈的线圈匝数相同。

8.根据权利要求2所述的电感器，其特征在于，所述第一E型磁芯和所述第二E型磁芯可拆卸固定连接；

所述第一E型磁芯还包括两边柱；所述第二E型磁芯还包括两边柱；

所述第一E型磁芯的两边柱分别和所述第二E型磁芯的两边柱可拆卸固定连接。

9.根据权利要求1所述的电感器，其特征在于，所述磁芯包括相对设置的第一侧壁和第二侧壁；

所述第一侧壁上缠绕有第三线圈；所述第二侧壁上缠绕有第四线圈；

所述第三线圈和所述第四线圈电连接；

所述第三线圈和所述第四线圈在通电时产生方向相反的磁场。