CN207925253U - 具有良好散热性能的电感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有良好散热性能的电感器，包括两个结构相同的第一磁芯、第二磁芯和线圈绕组。第一磁芯和第二磁芯均为E型磁芯，第一磁芯中部设置有第一中柱，第二磁芯的中部设置有第二中柱，第一磁芯与第二磁芯对接形成闭合磁路。线圈绕组缠绕在第一中柱与第二中柱上。电感器还包括基座，基座粘连在第一磁芯和第二磁芯的下端面，基座的中间位置上设有一个由凸起形成的用于固定线圈绕组的矩形凹槽，基座在矩形凹槽的两个对角的位置还分别设置有第一通孔和第二通孔，线圈绕组的两个引脚分别从第一通孔和第二通孔引出，线圈绕组高出第一磁芯与第二磁芯的上端面。本实用新型电感器通过与其连接的电气元件或冷却系统散热，具有良好的散热效果。

Description

具有良好散热性能的电感器

技术领域

本实用新型涉及电感元件技术领域，具体涉及一种具有良好散热性能的电感器。

背景技术

随着电子电器技术的发展以及现代汽车对油耗、效能、环保、车载负载等方面的更高要求，48V系统得到更多应用。与传统的12V系统相比，48V系统可以有效改善电机的效率，在更好地为汽车用电器以及外接负载（如手机）提供电能量的同时有效提高了节油率。可见，48V技术将成为市场发展的趋势。直流-直流变换装置作为48V系统不可或缺的组成部分，能将48V电机或48V锂电池输出的电能转为12V，提供纯净的电流向负载电器供电，而直流-直流变换装置中较为关键的一环则是电感器（power inductor）。

电感器由于本身电流阻抗值及工作电流大的缘故，在长时间工作后会产生极大的发热量，导致电感器温度不断升高。若热量不能及时散发，经过长时间的热量累积，过高的温度会导致电感磁芯损耗增大，电感器无法达到它应有的低直流电阻，高饱和电流的电气特性。这样一来，48V系统输出的电压无法为更多的外接负载提供电能，甚至可能出现输出电压低于外接负载标准充电电压的情况。

目前48V系统中用得较多的一种电感器是如图1至图3所示的电感器1。电感器1包括两个同样结构的磁芯10，磁芯10上设有圆形中心柱11，线圈绕组12缠绕在圆形中心柱11上，并通过粘接胶贴在其中一个磁芯10的内侧表面上来达到固定线圈绕组12的目的。另外，线圈绕组12除了两个引脚120处于磁芯10的外部，其余的线圈绕组部分均被磁芯10包覆。可见，线圈绕组12产生的热量主要是通过与线圈绕组12相接触的磁芯10散发出去，该散热方式的散热效果有限，并且很可能由于温度的升高导致磁芯撑裂，从而损坏电感器。

因此，有必要设计一种具有良好散热性能的电感器，以保证电感器工作的稳定性。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种具有良好散热性能的电感器，以保证电感器工作的稳定性。

为实现上述目的，本实用新型提供的具有良好散热性能的电感器包括两个结构相同的第一磁芯、第二磁芯和线圈绕组。其中，第一磁芯和第二磁芯均为E型磁芯，第一磁芯中部设置有第一中柱，第二磁芯的中部设置有第二中柱，第一磁芯与第二磁芯对接形成闭合磁路。线圈绕组缠绕在第一中柱与第二中柱上。电感器还包括基座，基座粘连在第一磁芯和第二磁芯的下端面，基座的中间位置上设有一个由凸起形成的用于固定线圈绕组的矩形凹槽，基座在矩形凹槽的两个对角的位置还分别设置有第一通孔和第二通孔，线圈绕组的两个引脚分别从第一通孔和第二通孔中引出，并且在线圈绕组的高度方向上，线圈绕组高出所述第一磁芯与第二磁芯的上端面。

由上述方案可见，电感器增加了设置在磁芯下端面的基座，在基座的中间设置有用于固定线圈绕组的矩形凹槽，并且线圈绕组的两个引脚是从设置在矩形凹槽的两个对角位置上的第一通孔和第二通孔之中引出。由于矩形凹槽、第一通孔及第二通孔的定位作用，可以将线圈绕组固定在磁芯的中心柱的中间位置上，线圈绕组不会与磁芯的内侧表面发生接触。当其他电气元件或冷却系统安装在磁芯的上端面时，由于线圈绕组高出磁芯，线圈绕组所产生的热量将主要是通过与其连接的电气元件或冷却系统散发出去，既提高了电感器的散热效率，使电感器达到低直流电阻，高饱和电流的电气特性，又可有效避免磁芯在高温环境下发生开裂等现状，从而保障了电感器的使用寿命。

一个优选的方案是，线圈绕组高出第一磁芯与第二磁芯的上端面1毫米至1.5毫米。

一个优选的方案是，线圈绕组所采用的线圈为扁平线圈。

由上述的方案可知，扁平线圈具有更好地散热效果，使得电感器具有更好的散热效果。

一个优选的方案是，第一中柱与第二中柱均为带有圆形倒角的方形中柱，线圈绕组为方形线圈绕组。

由上述的方案可知，相对于圆形线圈绕组，方形线圈绕组与设置磁芯上端面的电气元件或冷却系统具有更大的接触面积，从而加大电感器的散热效率。

一个优选的方案是，线圈绕组与矩形凹槽之间还铺设一层胶水，线圈绕组通过胶水粘连在矩形凹槽中。

由上述的方案可知，线圈绕组通过胶水的粘连作用，可更牢固地安装在中柱的中间位置，保证线圈绕组不会与磁芯的内侧表面接触，避免线圈绕组发热对磁芯造成损坏。

更具体的一个方案是，在矩形凹槽内的两端还设置有由凸起形成的第一容胶槽和第二容胶槽。第一容胶槽与第二容胶槽均低于矩形凹槽。

由上述方案可见，在矩形凹槽中设置两个低于其的容胶槽，线圈绕组安装到矩形凹槽之中后，若铺设在矩形凹槽的胶水过多，胶水可溢出并进入第一容胶槽与第二容胶槽之中，从而有效避免胶水进入磁芯内的容纳腔之中。

再具体的一个方案是，基座在第一容胶槽的一侧还设有第一开槽，基座在第二容胶槽的一侧设有第二开槽。矩形凹槽在第一开槽以及第二开槽的一侧均设有溢胶口。

由上述方案可见，当第一容胶槽和第二容胶槽内的胶水过多时，胶水可从矩形凹槽两端的溢胶口溢出，并通过第一开槽和第二开槽流出到电感器外。

附图说明

图1是现有技术的电感器第一视角的结构图。

图2是现有技术的电感器第二视角的结构图。

图3是图2沿A-A面的剖视图。

图4是本实用新型具有良好散热性能的电感器第一视角的结构图。

图5是本实用新型具有良好散热性能的电感器第二视角的结构图。

图6是本实用新型具有良好散热性能的电感器第三视角的结构图。

图7是图6沿B-B面的剖视图。

图8是本实用新型具有良好散热性能的电感器的结构分解图。

图9是本实用新型具有良好散热性能的电感器的基座的结构图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。为了更好地说明本实施例，附图某些附件会有省略、放大或者缩小；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

具体实施方式

本实用新型实施例主要是对汽车的48V系统中所运用的48V直流转直流功率电感器（48V DC/DC power inductor）进行举例说明，但不用以限制本发明。本实施例中的电感器的设计方案也可以运用到其他系统或其他参数规格的电感器之中。

参见图4至图9，本实用新型提供的电感器包括两个结构相同的第一磁芯2、第二磁芯3和线圈绕组4。其中，第一磁芯2和第二磁芯3均为E型磁芯。第一磁芯2中部设置有第一中柱21，第一磁芯2的两侧设有第一边柱22。同样的，第二磁芯3的中部设置有第二中柱31，第二磁芯3的两侧设有第二边柱32。第一磁芯2与第二磁芯3通过胶水粘连对接形成闭合磁路，两个磁芯的边柱与中柱之间则形成放置线圈绕组4的容纳腔，线圈绕组4缠绕在第一中柱21与第二中柱22上。电感器还包括基座5，基座5利用胶水粘连在第一磁芯2和第二磁芯3的下端面，基座5的中间位置上设有一个由凸起形成的用于固定线圈绕组的矩形凹槽51，基座5在矩形凹槽51的两个对角的位置还分别设置有第一通孔501和第二通孔502，线圈绕组4的引脚41和引脚42分别从第一通孔501和第二通孔502中引出。

由此可见，线圈绕组4缠绕在第一中柱21与第二中柱31上，与此同时，线圈绕组4的下端置于基座5的矩形凹槽51之中，并且线圈绕组4的引脚41和引脚42分别从第一通孔501和第二通孔502中引出。这样一来，线圈绕组4可以固定设置在第一中柱21与第二中柱31上，即第一磁芯2以及第二磁芯3的中柱与边柱所形成的容纳腔中，并且线圈绕组4不会接触到第一磁芯2或者第二磁芯3的内侧表面。

再参见图5和图7，在本实用新型实施例中，在线圈绕组4的高度方向上，线圈绕组4高出第一磁芯2与第二磁芯3的上端面，高出部分的高度设置为1毫米至1.5毫米。线圈绕组4高出第一磁芯2与第二磁芯3的上端面的实现方式，可以是通过将第一中柱21和第二中柱31的位置上移来实现，也可以是通过增大第一中柱21与第二中柱31的尺寸来实现等等，在这里不再一一赘述。本实用新型电感器使用时的安装方向是如图5所示的方向，即基座5固定在相关的基板上（如电路板），而第一磁芯2与第二磁芯3的上端面连接安装其他的电气元件或冷却系统。

可见，由于线圈绕组4高于第一磁芯2与第二磁芯3的上端面，因此线圈绕组4将会与连接的电气元件或冷却系统接触，这样一来，线圈绕组4的发热量主要通过与其连接的电气元件或冷却系统散发出去，只有很小一部分的热量甚至是没有热量是通过磁芯散发出去。这样既加快了线圈绕组4（电感器）的散热效率，使电感器达到低直流电阻，高饱和电流的电气特性，也有效避免磁芯在高温环境下因发热而出现撑裂等现象，延长了电感器的使用寿命。

再参见图7与图8，为了进一步增加电感器的散热效果，线圈绕组4采用扁平线圈绕组，并且第一中柱21与第二中柱31均设计为带有圆形倒角的方形中柱。如图8所示，第一中柱21位带有四个圆形倒角210的方形中柱，第二中柱31为同样的带有四个圆形倒角310的方形中柱。对应的，线圈绕组4设计为方形线圈绕组。

可见，相对于圆形的线圈绕组，对于线圈绕组4高出第一磁芯2和第二磁芯3上端面的部分，方形线圈绕组与连接设置磁芯上端面的电气元件或冷却系统具有更大的接触面积，从而进一步了加大电感器的散热效率。

由前述可知，线圈绕组4主要是由第一中柱21、第二中柱31、矩形凹槽51以及第一通孔501、第二通孔502共同作用来固定。为了进一步固定线圈绕组4，避免线圈绕组4与第一磁芯2或者第二磁芯3的内侧表面接触，将线圈绕组安装进矩形凹槽51之前，先在矩形凹槽中铺设一层胶水，这样线圈绕组4通过胶水粘连在矩形凹槽51中。通过胶水的粘连作用，线圈绕组4可更牢固地安装在中柱的中间位置，保证线圈绕组4不会与第一磁芯2或第二磁芯3的内侧表面接触，避免线圈绕组4发热对磁芯造成损坏。

参见图9，矩形凹槽51由相互平行设置的第一凸起511和第二凸起512，相互平行设置的第三凸起513和第四凸起514围成，并且第一凸起511、第二凸起512、第三凸起513以及第四凸起514等高。在开始铺设时，若铺设在矩形凹槽51中的胶水过多，在将线圈绕组4安装在矩形凹槽51中后，线圈绕组4会将胶水挤出到矩形凹槽51外，这样一来，磁芯的容纳腔内就会出现大量胶水，不仅影响电感器后续的安装工艺，也有可能影响到电感器的性能。本实施例中，由于第一中柱21与第二中柱31均设计为带有圆形倒角的方形中柱，线圈绕组4对应设计为方形线圈绕组，并且方形线圈绕组在折弯处也是应是倒圆角的设计，这样线圈绕组4才能恰好缠绕在第一中柱21与第二中柱31上。因此，方形线圈绕组的下端并不会完全贴在矩形凹槽51的表面，此时方形线圈绕组的折弯处（即倒圆角处）不与矩形凹槽51的表面接触，即方形线圈绕组只与矩形凹槽的中间部分的表面接触。

因此，在矩形凹槽51中还设置与第三凸起513平行的第五凸起515，与第四凸起514平行的第六凸起516，并且第五凸起515和第六凸起516均低于第一凸起511。这样一来，第三凸起513和第五凸起515形成设置在矩形凹槽51中的第一容胶槽521，第四凸起514与第六凸起516形成设置在矩形凹槽51中的第二容胶槽522，并且第一容胶槽521和第二容胶槽522的高度均低于矩形凹槽51，第一容胶槽521与第二容胶槽522也之间形成一个凹槽。可见，将胶水铺设在矩形凹槽51中，只需将胶水铺设在第一容胶槽521与第二容胶槽522之间的凹槽中，然后装入线圈绕组4。若开始时铺设的胶水过多，则胶水溢出到第一容胶槽521和第二容胶槽522之中。

进一步的，基座5在位于第一容胶槽521的一侧的位置上还设有第一开槽531，基座5在位于第二容胶槽522的一侧的位置上设有第二开槽532。第三凸起513上设有若干个溢胶口510，同样，第四凸起514上也设有若干个溢胶口510。可见，若第一容胶槽521以及第二容胶槽522不足以容纳全部胶水，则多余的胶水将通过溢胶口510，并通过第一开槽531和第二开槽532流到电感器外。在本实施例中，基座5是利用模具制造的，因此基座5上在制造时设有第一挂钩541和第二挂钩542，第一挂钩541设置在第三凸起513的侧边，第二挂钩542设置第四凸起514的侧边。因此，第一挂钩541与第三凸起513之间设有用于将胶水引流到第一开槽531上的引流口543，第二挂钩542与第四凸起514之间设有用于将胶水引流到第二开槽532上的引流口544。当然，若基座5是采用其他的生产制造工艺制作，则胶水可直接通过溢胶口510流到第一开槽531或第二开槽532中。

综上所述，48V系统运用本实施例所描述的48V直流转直流功率电感器（48V DC/DCpower inductor），可以实现低直流电阻，高饱和电流的电气特征，理论上的电流峰值可达50A至60A，从而为更多的车载负载提供电能以及为外接设备（如手机等）提供充电服务。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本发明。在以上说明的基础上，本实用新型还可以做出其他不同形式的变动或者改进。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.具有良好散热性能的电感器，包括两个结构相同的第一磁芯、第二磁芯和线圈绕组，所述第一磁芯和所述第二磁芯均为E型磁芯，所述第一磁芯中部设置有第一中柱，第二磁芯的中部设置有第二中柱，所述第一磁芯与所述第二磁芯对接形成闭合磁路，所述线圈绕组缠绕在所述第一中柱与所述第二中柱上，其特征在于：

所述电感器还包括基座，所述基座粘连在所述第一磁芯和所述第二磁芯的下端面；所述基座的中间位置上设有一个由凸起形成的用于固定所述线圈绕组的矩形凹槽，所述基座在所述矩形凹槽的两个对角的位置还分别设置有第一通孔和第二通孔，所述线圈绕组的两个引脚分别从所述第一通孔和第二通孔中引出，并且在所述线圈绕组的高度方向上，所述线圈绕组高出所述第一磁芯与第二磁芯的上端面。

2.根据权利要求1所述的具有良好散热性能的电感器，其特征在于：

所述线圈绕组高出所述第一磁芯与第二磁芯的上端面1毫米至1.5毫米。

3.根据权利要求2所述的具有良好散热性能的电感器，其特征在于：

所述线圈绕组所采用的线圈为扁平线圈。

4.根据权利要求1至3任一项所述的具有良好散热性能的电感器，其特征在于：

所述第一中柱与所述第二中柱均为带有圆形倒角的方形中柱，所述线圈绕组为方形线圈绕组。

5.根据权利要求4所述的具有良好散热性能的电感器，其特征在于：

所述线圈绕组与矩形凹槽之间还铺设一层胶水，所述线圈绕组通过胶水粘连在所述矩形凹槽中。

6.根据权利要求5所述的具有良好散热性能的电感器，其特征在于：

所述矩形凹槽内的两端还设置有由凸起形成的第一容胶槽和第二容胶槽；所述第一容胶槽与所述第二容胶槽均低于所述矩形凹槽。

7.根据权利要求6所述的具有良好散热性能的电感器，其特征在于：

所述基座在位于所述第一容胶槽一侧的位置设有第一开槽，所述基座在位于所述第二容胶槽一侧的位置设有第二开槽；所述矩形凹槽在所述第一开槽以及所述第二开槽的一侧均设有溢胶口。