CN210606936U - 抗高压及耐压的电感元件及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种抗高压及耐压的电感元件及电子设备。所述电感元件包括磁芯和电极；所述磁芯的表面包覆有一层高分子复合材料；所述磁芯具有中柱；在所述中柱上卷绕有扁平线圈；所述扁平线圈和所述中柱由磁性胶水层覆盖；所述磁芯的一部分暴露在外以与所述电极连接。所述电子设备包括所述电感元件。本申请可提升电感元件的耐压能力，以及可增强电感元件的抗高压击穿能力，从而延长电感元件的使用寿命。
Description
技术领域
本申请涉及电子元件技术领域，特别涉及一种抗高压及耐压的电感元件及电子设备。
背景技术
随着电子产品小型化和集成化，特别是可穿戴电子设备的发展趋势，薄型化、大电流、低DCR(Directive Current Resistance，直流电阻)和高频化的功率型电感成为电感行业领域的研究热点之一。
对于传统电感，在较大电流负载的作用下，电感的磁芯容易被高压击穿或应外部应力出现损伤，容易出现短路现象。
对于传统铁粉芯电感，组成成分主要为Fe、Si、Cr等金属成分，这样的磁体表面容易在潮湿的环境下与空气中的氧反应，会产生各种金属氧化物，从而导致磁体性能下降，造成电感性能无法保证预期效果。
传统电感磁芯中柱粗糙程度较大，在绕线时容易磨损铜线漆膜，在绕制过程中，由于磨损铜线间的相互挤压接触，容易造成电感元件短路现象。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本申请的发明构思及技术方案，其并不必然属于本申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
实用新型内容
本申请提出一种抗高压及耐压的电感元件及电子设备，可提升电感元件的耐压能力，以及可增强电感元件的抗高压击穿能力。
在第一方面，本申请提供一种抗高压及耐压的电感元件，包括磁芯和电极；
所述磁芯的表面包覆有一层高分子复合材料；
所述磁芯具有中柱；在所述中柱上卷绕有扁平线圈；
所述扁平线圈和所述中柱由磁性胶水层覆盖；
所述磁芯的一部分暴露在外以与所述电极连接。
在一些优选的实施方式中，所述磁芯的底部和侧面分别与两个所述电极连接；与所述磁芯的侧面连接的两个所述电极与所述扁平线圈连接；所述电极为金属化电极。
在一些优选的实施方式中，与所述磁芯的侧面连接的两个所述电极与所述扁平线圈的两个引出端连接。
在一些优选的实施方式中，所述中柱的横截面的形状包括正方形、长方形、椭圆形、圆形或跑道型。
在一些优选的实施方式中，所述磁芯还具有上叶和下叶，所述上叶和所述下叶分别与所述中柱的两端连接；所述磁芯的暴露在外的一部分位于所述下叶上。
在一些优选的实施方式中，所述高分子复合材料包覆在所述磁芯的表面的厚度约为5μm。
在一些优选的实施方式中，所述磁芯的整体形状的形式包括T型、棒型或工字型。
在一些优选的实施方式中，所述扁平线圈的扁平线的宽度方向垂直于所述中柱的轴向，且所述扁平线在所述中柱的轴向上层层叠置。
在一些优选的实施方式中，所述高分子复合材料的主要材料包括对二甲苯二聚体或环氧树脂。
在第二方面，本申请提供一种电子设备，包括上述电感元件。
与现有技术相比，本申请的有益效果有：
扁平线圈和磁芯的中柱由磁性胶水层覆盖，可使得涡流被抑制，可大大降低交流阻抗，可很好地提高电源回路的工作效率。磁芯的表面经高分子复合材料包覆后，可阻隔磁芯表面与空气直接接触，可保证磁芯的组成成分不被污染，可确保电感元件电性始终保持一致。磁芯的中柱经高分子复合材料包覆后，表面粗糙度降低；在制造的过程中，铜线损伤小，可避免电感元件因铜体接触而导致短路。如此，电感元件的耐压能力可得到极大提升，电感元件的抗高压击穿能力也可得到增强，可延长电感元件的使用寿命。
前述已经相当广泛地阐述了本申请的技术特征和技术优势，以便能够更好地理解本申请的详细描述。本申请的其它技术特征和优势将在下面进行描述。
附图说明
图1为本申请第一实施例的抗高压及耐压的电感元件的结构示意图；
图2为本申请第一实施例的磁芯的结构示意图；
图3示出本申请第一实施例的扁平线圈的结构；
图4为本申请第一实施例的带有包覆层的磁芯的结构示意图；
图5示出本申请第一实施例的磁芯的底部电极的结构。
具体实施方式
为了使本申请实施例所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合图1至图5及实施例，对本申请进行进一步详细说明。
本领域技术人员应该理解，披露的概念和具体实施例可以很容易地被使用作为基础用来修改或设计其它结构以完成本申请的相同目的。本领域技术人员也应该认识到，这种等同的构造并没有偏移本申请的精神和范围。被认为是本申请特点的新颖性特征，其结构和运作方法，以及进一步的目的和优点，从以下的描述并结合附图将被更好地理解。但是，应该深刻地认识到，提供的每个特征都仅是为了描述和说明，而不是意在限制本申请的定义。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接即可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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申请实施例和简化描述，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申请的限制。
第一实施例
参考图1，本实施例提供一种抗高压及耐压的电感元件，包括磁芯100和电极。
在本实施例中，磁芯100的整体形状也即外形是工字型的；参考图2，磁芯100包括下叶101、中柱102和上叶103；上叶103和下叶101分别与中柱102的两端连接，形成工字型的磁芯100；磁芯100是一体成型的结构。在其它实施例中，磁芯100的整体形状还可以是T型或棒型。
中柱102的横截面的形状可以根据实际需要来决定，具体可以是正方形、长方形、椭圆形、圆形或跑道型。
参考图4，磁芯100的表面包覆有一层高分子复合材料。该高分子复合材料为包覆层104。在本实施例中，高分子复合材料的主要材料包括对二甲苯二聚体或环氧树脂。
在本实施例中，包覆层104具有如下特征：表面包覆均匀致密、表面无孔洞，包覆后不存在表面裂纹、包覆层脱落、磁芯面崩缺、变形等缺陷；包覆层104不得有肉眼可见的包覆团、颗粒点等异物；包覆层104的厚度约为5μm，包覆厚度并不影响电感元件的生产和使用。
参考图3，磁芯100的中柱102上卷绕有扁平线圈106。由于包覆层104的存在，扁平线圈106是卷绕在包覆层104的表面上。
参考图1，扁平线圈106和磁芯100的中柱102由磁性胶水层108覆盖；也就是在磁芯100的上叶103和下叶102之间覆盖磁性胶水层108。在本实施例中，磁性胶水层108通过模塑成型或者以涂胶方式形成；磁性胶水层108包含磁粉颗粒、有机胶粘剂、润滑剂和固化剂。
在本实施例中，参考图1，电极包括底部电极105和侧面电极107。磁芯100的一部分暴露在外，以便与底部电极105和侧面电极107连接。由于磁芯100设置有包覆层104，可以通过激光、刻蚀等工艺脱除覆盖于磁芯100上的一部分包覆层104，从而使磁芯100的一部分具体是底部的一部分和侧面的一部分暴露在外，进而设置电极。在本实施例中，磁芯100的暴露在外的一部分位于下叶101上，具体是下叶101的外侧及底部的电极槽的至少一部分暴露在外；电极为金属化电极；如此，磁芯100的暴露在外的一部分就作为金属化电极面，用于进行金属化，从而形成金属化电极。金属化电极面应当没有包覆层或其他异物残留。金属化之后形成的金属化电极应当没有生锈现象。
在本实施例中，参考图5，底部电极105的数量为两个，且均为金属化电极。在底部电极105的内部形成有金属化层。
在本实施例中，侧面电极107的数量也为两个；参考图3，两个侧面电极107与扁平线圈106连接；具体的，参考图3，绕在磁芯100的中柱102上的扁平线圈106的两个引出端分别引到两个侧面电极107的侧面，这两个引出端通过点焊的方式固定于侧面电极107的侧面。
本实施例还提供一种电感元件的制作方法，包括步骤S1至步骤S3。
步骤S1、在磁芯100的表面形成包覆所有裸露表面的包覆层；通过但不限于刻蚀、激光等方式去除一部分包覆层，使磁芯100的一部分暴露在外；之后对磁芯100的暴露在外的一部分进行金属化，可通过溅射工艺实现金属化。
步骤S2、预制磁芯100并在磁芯100的中柱102上绕制扁平线圈106；将扁平线圈106的两个引出端分别连接到设置在磁芯100侧面的两个侧面电极107。
步骤S3、在磁芯100的上叶103和下叶102之间及扁平线圈106上覆盖磁性胶水层108，并使与扁平线圈106相连的侧面电极107暴露在磁性胶水层108之外。
在步骤S1中可采用一次压制成型工艺制得FeSiCr材料的磁芯100；磁芯100的参数如下：磁导率为40～150，饱和磁通为10000～15000mT。
磁芯100的表面采用硅树脂有机粘结剂；使用配制好的高分子复合材料通过模塑工艺在磁芯100的表面形成包覆层104，其中，成型压力为100～300MPa；然后通过150℃/1H烘烤使包覆层104中的有机成分固化。
在步骤S2中卷绕扁平线圈106时，参考图3，使得扁平线的宽度方向垂直于磁芯100的中柱102的轴向，且使扁平线在中柱102的轴向上层层叠置，从而形成扁平线圈106。
步骤S3包括：配制磁性胶水料，磁性胶水料包含磁粉颗粒、有机胶粘剂、润滑剂和固化剂等。磁粉为经钝化和绝缘处理的FeSiCr金属软磁粉；在本实施例中，FeSiCr金属软磁粉的粒径D50为30μm。磁性胶水料的磁粉的固含量在80～97wt％之间。有机胶粘剂可采用环氧树脂，含量在3～20wt％之间。固化剂可采用氨基树脂。使用配制好的磁性胶水料通过点胶或抹胶工艺在扁平线圈106的外围形成磁性胶水层108，然后经过120℃/1H烘烤使磁性胶水层108中的有机成分固化。当然，磁性胶水层108还可以采用其它磁性胶水层。
根据上述可知，扁平线圈106和磁芯100的中柱102由磁性胶水层108覆盖，这样的结构不存在传统意义上的单一气隙，可使得涡流被抑制，可大大降低交流阻抗，可很好地提高电源回路的工作效率。另外，和普通功率电感相比：本实施例的电感元件电流特性好、具备较好的EMI抑制能力、占用空间少和便于小型化，可替代现有套筒(Sleeve)闭磁路结构功率电感。采用磁芯胶水层结构，还可简化制作工艺，便于自动化大批量生产。由于磁性胶水层108的粘接，可使得本实施例的电感元件能承受较大的落下冲击。
对于传统铁粉芯电感，组成成分主要为Fe、Si、Cr等金属成分，磁芯100的表面容易在潮湿的环境下与空气中的氧反应，产生各种金属氧化物，从而导致磁芯100的性能下降，造成电感性能无法保证。磁芯100的表面经包覆后，可阻隔磁芯100的表面与空气直接接触，可保证磁芯100的组成成分不被污染，可确保电感元件电性始终保持一致。传统电感的磁芯的中柱粗糙程度较大，在绕线时容易磨损铜线漆膜；在绕制过程中，由于磨损铜线间的相互挤压接触，会造成电感元件短路现象。磁芯100的中柱102经包覆后，表面粗糙度降低；在制造的过程中，铜线损伤小，可避免电感元件因铜体接触而导致短路。磁芯100的表面经包覆后，电感元件的耐压能力可得到极大提升，特别是提高电感元件在大功率负载下的耐压性能，电感元件的抗高压击穿能力也可得到增强。
第二实施例
本实施例提供一种电子设备。该电子设备包括上述抗高压及耐压的电感元件。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种抗高压及耐压的电感元件，其特征在于：包括磁芯和电极；
所述磁芯的表面包覆有一层高分子复合材料；
所述磁芯具有中柱；在所述中柱上卷绕有扁平线圈；
所述扁平线圈和所述中柱由磁性胶水层覆盖；
所述磁芯的一部分暴露在外以与所述电极连接。
2.根据权利要求1所述的电感元件，其特征在于：所述磁芯的底部和侧面分别与两个所述电极连接；与所述磁芯的侧面连接的两个所述电极与所述扁平线圈连接；所述电极为金属化电极。
3.根据权利要求2所述的电感元件，其特征在于：与所述磁芯的侧面连接的两个所述电极与所述扁平线圈的两个引出端连接。
4.根据权利要求1所述的电感元件，其特征在于：所述中柱的横截面的形状包括正方形、长方形、椭圆形、圆形或跑道型。
5.根据权利要求1所述的电感元件，其特征在于：所述磁芯还具有上叶和下叶，所述上叶和所述下叶分别与所述中柱的两端连接；所述磁芯的暴露在外的一部分位于所述下叶上。
6.根据权利要求1所述的电感元件，其特征在于：所述高分子复合材料包覆在所述磁芯的表面的厚度为5μm。
7.根据权利要求1所述的电感元件，其特征在于：所述磁芯的整体形状的形式包括T型、棒型或工字型。
8.根据权利要求1所述的电感元件，其特征在于：所述扁平线圈的扁平线的宽度方向垂直于所述中柱的轴向，且所述扁平线在所述中柱的轴向上层层叠置。
9.根据权利要求1所述的电感元件，其特征在于：所述高分子复合材料的主要材料包括对二甲苯二聚体或环氧树脂。
10.一种电子设备，其特征在于：包括根据权利要求1至9任一项所述电感元件。
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|---|---|---|---|---|
| CN112966405A (zh) * | 2021-01-26 | 2021-06-15 | 深圳顺络电子股份有限公司 | 一种nr型功率电感及基于有限元仿真的优化设计方法 |
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