CN210805499U

CN210805499U - 磁集成器件

Info

Publication number: CN210805499U
Application number: CN201922027682.6U
Authority: CN
Inventors: 凌和平; 黄伟; 潘华; 骆孝龙; 刘建斌
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2019-11-21
Filing date: 2019-11-21
Publication date: 2020-06-19
Anticipated expiration: 2029-11-21

Abstract

本申请公开了一种磁集成器件，包括：第一磁芯柱，第一磁芯柱上具有第一绕组以形成第一电感；第二磁芯柱，第二磁芯柱上具有第二绕组以形成第二电感；第三磁芯柱，第三磁芯柱上具有第三绕组以形成变压器；公用磁芯，公用磁芯用于形成公用磁通回路；其中，第一电感、第二电感分别位于变压器两侧，且第一电感、第二电感和变压器水平排列于公用磁芯内以集成为一体。由此通过公用磁芯形成公用磁通回路，并配以合适绕向的绕组，使得第一电感磁通与第二电感磁通在公用磁芯上产生的磁通相互抵消，减小了公用磁芯的尺寸，减小了磁件体积，降低了公用磁芯的物料成本，且减小了公用磁芯的损耗，提升了功率密度，降低了磁件的损耗，提升了效率。

Description

磁集成器件

技术领域

本申请涉及电源领域，尤其涉及一种磁集成器件。

背景技术

在节能减排的大形势下，电动汽车越来越成为新能源汽车领域的中坚力量。而车载充电机和低压直流供电电源是电动汽车充电和供电所需的关键部件，实现双向功率变换的CLLC/CLLLC拓扑是行业研究和高效应用的主流拓扑电路，从电路功能上看，会使用电感、变压器等至少3个功率磁元件。

相关技术中，通常采用3个单独且分立的磁部件实现CLLC/CLLLC拓扑电路的功能，例如，两个谐振电感L1、L2和一个变压器Tx。但是，这种设计方案会存在功率密度低，效率低和成本高等缺点；即便有些利用变压器漏感实现谐振电感的功能，但漏感的感量精度难以控制，而且大的漏感会带来变压器绕组损耗的增加，从而降低电源的效率。

发明内容

本申请的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。

为此，本申请的一个目的在于提出一种具有高功率密度、高效率、低成本等特点的磁集成器件。

为达到上述目的，本申请一方面实施例提出的磁集成器件，包括：第一磁芯柱，所述第一磁芯柱上具有第一绕组以形成第一电感；第二磁芯柱，所述第二磁芯柱上具有第二绕组以形成第二电感；第三磁芯柱，所述第三磁芯柱上具有第三绕组以形成变压器；公用磁芯，所述公用磁芯用于形成公用磁通回路；其中，所述第一电感、所述第二电感分别位于所述变压器两侧，且所述第一电感、所述第二电感和所述变压器水平排列于所述公用磁芯内以集成为一体；其中，所述第一绕组的绕线方向与所述第二绕组的绕线方向均遵循安培定则，且所述第一绕组在所述公用磁芯上产生的磁通与所述第二绕组在所述公用磁芯上产生的磁通相互抵消。

本申请实施例的磁集成器件，通过在第一磁芯柱上绕制第一绕组以形成第一电感，并在第二磁芯柱上绕制第二绕组以形成第二电感，在第三磁芯柱上绕制第三绕组以形成变压器，变压器位于第一电感和第二电感之间，且第一电感、第二电感和变压器水平排列在公用磁芯内以集成为一体，其中，第一绕组的绕线方向与第二绕组的绕线方向均遵循安培定则，且第一绕组在公用磁芯上产生的磁通与第二绕组在公用磁芯上产生的磁通相互抵消。由此通过公用磁芯形成公用磁通回路，并配以合适绕向的绕组，使得第一电感磁通与第二电感磁通在公用磁芯上产生的磁通相互抵消，减小了公用磁芯的尺寸，减小了磁件体积，降低了公用磁芯的物料成本，且减小了公用磁芯的损耗，提升了功率密度，降低了磁件的损耗，提升了效率。

另外，根据本申请上述实施例的磁集成器件还可以具有如下附加的技术特征：

所述第三绕组包括至少两组线圈，以分别形成所述变压器的原边线圈和副边线圈；其中，所述第一绕组的圈数和所述第二绕组的圈数的比值，和，所述原边线圈的圈数与所述副边线圈的圈数的比值相同。

所述第三磁芯柱上同所述第一磁芯柱相连接一侧的绕组的线材，与所述第一磁芯柱上绕组的线材一致。

所述第三磁芯柱上同所述第一磁芯柱相连接一侧的绕组，与所述第一磁芯柱上的绕组在同一个工序进行串联绕制。

所述第三磁芯柱上同所述第二磁芯柱相连接一侧的绕组的线材，与所述第二磁芯柱上绕组的线材一致。

所述第三磁芯柱上同所述第二磁芯柱相连接一侧的绕组，与所述第二磁芯柱上的绕组在同一个工序进行串联绕制。

所述公用磁芯包括：两个相互对称的盖板，每个所述盖板包括多个边柱，每个所述边柱的一端与所述盖板的对应边相接触，每个磁芯柱的一端与所述盖板的表面相接触，所述多个边柱和每个磁芯柱的朝向相同；其中，两个盖板上的每个磁芯柱可分别套入在对应的绕组内，以使所述两个盖板、所述第一电感、所述第二电感和所述变压器集成为一体。

所述边柱的个数至少能与所述两个盖板组成一个闭合磁通回路。

所述多个边柱在所述两个盖板上的放置位置方向，相对于所述第一磁芯柱、所述第二磁芯柱和所述第三磁芯柱的排列方向垂直。

所述公用磁芯具有至少一个引线槽，所述引线槽设置在所述公用磁芯的边柱上；其中，所述第一绕组的绕线头、所述第二绕组的绕线头和所述第三绕组的绕线头，通过所述引线槽穿出。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本申请一个实施例的磁集成器件的整体结构示意图；

图2是根据本申请实施例的磁集成器件的内部结构示意图；

图3是根据本申请实施例的磁集成器件的分体结构示意图。

附图标记：

10：磁集成器件；100：第一磁芯柱；101：第一绕组；L1：第一电感；200：第二磁芯柱；201：第二绕组；L2：第二电感；300：第三磁芯柱；301：第三绕组；Tx1：变压器；400：公用磁芯；40：盖板；401：边柱；4011：引线槽。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参考附图描述本申请实施例的磁集成器件。

参见图1至图3所示，该磁集成器件10可以包括：第一磁芯柱100、第二磁芯柱200、第三磁芯柱300和公用磁芯400。其中，第一磁芯柱100上具有第一绕组101以形成第一电感L1；第二磁芯柱200上具有第二绕组201以形成第二电感L2；第三磁芯柱300上具有第三绕组301以形成变压器Tx1。公用磁芯400可用于形成公用磁通回路。其中，在本申请中，第一电感L1、第二电感L2分别位于变压器Tx1两侧，且第一电感L1、第二电感L2和变压器Tx1水平排列于公用磁芯400内以集成为一体。可选地，第一磁芯柱100和第二磁芯柱200可为圆柱状；第三磁芯柱300可为椭圆柱。

也就是说，该磁集成器件10可包括三个磁芯柱，每个磁芯柱上具有绕组以对应形成第一电感、第二电感和变压器，即若从功能侧描述，则该磁集成器件可包括两个谐振电感(即第一电感L1和第二电感L2)和一个隔离变压器(即变压器Tx1)。可以理解，绕组即为缠绕在磁芯柱上的线圈，即第一磁芯柱上的第一绕组即为第一电感线圈，第二磁芯柱上的第二绕组即为第二电感线圈。其中，第三磁芯柱上的第三绕组可包括至少两组线圈，以分别形成变压器Tx1的原边线圈和副边线圈，第一电感L1和第二电感L2位于变压器Tx1两侧，分别与变压器Tx1的原边线圈和副边线圈相配合。

其中，这三个磁芯柱在水平方向上排列分布在公用磁芯400内，以使得第一电感L1、第二电感L2和变压器Tx1集成了一体，且第一电感L1和第二电感L2分别位于变压器Tx1的两侧(即变压器Tx1位于第一电感L1和第二电感L2之间)，并共同利用共用磁芯部分，通过公用磁芯400来形成公用磁通回路，以为各个磁芯柱上产生的磁通提供了一个闭合的磁路通道，以保证能够实现各器件在电路中应有的功能。

在本申请的一个实施例中，如图3所示，公用磁芯400可包括：两个相互对称的盖板40。其中，每个盖板40可包括多个边柱401，每个边柱401的一端与盖板40的对应边相接触，每个磁芯柱的一端与盖板40的表面相接触，多个边柱401和每个磁芯柱的朝向相同；其中，两个盖板40上的每个磁芯柱可分别套入在对应的绕组内，以使两个盖板40、第一电感L1、第二电感L2和变压器Tx1集成为一体。其中，边柱401的个数至少能与两个盖板组成一个闭合磁通回路，例如，两个盖板上下设置为例，则至少有盖板左右两侧的边柱，或者至少有盖板前后两侧的边柱，以与上下盖板形成连接的闭合磁通回路。

举例而言，如图3所示，两个平行的盖板40可分别为长方形，边柱401的个数为4个。其中，每个边柱401的一端与盖板40的对应边相接触，每个磁芯柱的一端与盖板40的表面相接触，每个边柱401与每个磁芯柱的朝向相同，两个盖板40上的三个磁芯柱可分别套入在对应的绕组内，以使公用磁芯形成一个立体的长方体，使得公用磁芯与第一电感、第二电感和变压器集成为一体。例如，两个盖板、四个边柱和三个磁芯柱可通过嵌入或粘接或一体成形的方式成为一体，以使所述第一电感、所述第二电感、所述变压器集成为一体。

需要说明的是，上述上下两个盖板上的边柱也是对称设置的，并且三个绕组线圈套合在对应磁芯柱上，上下两个盖板盖合，上下盖板的边柱相互接触，以使得上盖板和下盖板与边柱连接以形成闭合的磁通回路；另外，三个磁芯柱的高度低于边柱的高度，当上下盖板盖合时，边柱相互接触以形成闭合的磁通回路，上下相对的磁芯柱不接触，以提升磁芯柱的抗饱和能力。

在本申请的实施例中，多个边柱在两个盖板上的放置位置方向，相对于第一磁芯柱、第二磁芯柱和第三磁芯柱的排列方向垂直。例如，以两个盖板上下设置为例，上下两个盖板上的边柱在对应盖板上的放置位置的方向，应相对于不同磁芯柱排列方向垂直，这样，有利于做到不同绕组内的励磁磁通会在整个上下横梁上进行抵消，因为横梁的厚度尺寸可以明显减小，降低磁芯/磁件的高度。

在本申请的实施例中，如图3所示，公用磁芯上具有至少一个引线槽4011，引线槽4011设置在在公用磁芯400的边柱上；其中，第一绕组的绕线头、第二绕组的绕线头和第三绕组的绕线头，通过引线槽4011穿出。优选地，公用磁芯具有两个引线槽，以使得变压器Tx1的原边线圈和副边线圈的绕线头可以分别从不同的引线槽中引出，以提升电器安全性能。

在本申请的实施例中，第一绕组101的绕线方向与第二绕组201的绕线方向均遵循安培定则，且第一绕组101在公用磁芯400上产生的磁通与第二绕组201在公用磁芯400上产生的磁通相互抵消。也就是说，第一磁芯柱100上的绕组101和第二磁芯柱200上的绕组201在绕法上需均遵循安培定则，第一磁芯柱100上的绕组101的绕线方向与第二磁芯柱200上的绕组201的绕线方向相反，以使得第一磁芯柱100上绕组101在公用磁芯400上产生的磁通与第二磁芯柱200上绕组201在公用磁芯400上产生的磁通相互抵消，提升公用磁芯的抗饱和能力，降低了磁件的损耗，提升了效率。

在本申请的实施例中，第一磁芯柱100上的第一绕组圈数与第二磁芯柱200上的第二绕组圈数的比值，和，第三磁芯柱300上同第一磁芯柱100相连接一侧的绕组圈数与第三磁芯柱300上同第二磁芯柱200相连接一侧的绕组圈数的比值相同。例如，第一电感与变压器的原边线圈相配合，第二电感与变压器的副边线圈相配合，即，第一电感线圈的圈数与第二电感线圈的圈数的比值，和，变压器原边线圈的圈数与变压器副边线圈的圈数的比值相同。也就是说，在设计上使第一磁芯柱上的绕组圈数与第二磁芯柱上的绕组圈数的比值，和，第三磁芯柱上同第一磁芯柱相连接一侧的绕组圈数与第三磁芯柱上同第二磁芯柱相连接一侧的绕组圈数的比值相同。由此，可以使得第一电感和第二电感在公用磁通回路中产生的磁通完全抵消，减小了公用磁芯中导磁柱的尺寸，减小了磁件体积，降低了公用磁芯的物料成本，且减小了公用磁芯的损耗，提升了功率密度，降低了磁件的损耗，提升了效率。

在本申请的实施例中，第三磁芯柱300上同第一磁芯柱100相连接一侧的绕组线圈的线材，与第一磁芯柱100上绕组的线圈线材一致。其中，第三磁芯柱300上同第一磁芯柱100相连接一侧的绕组，与第一磁芯柱100上的绕组在同一个工序进行串联绕制。也就是说，第三磁芯柱300上同第一磁芯柱100相连接一侧的绕组的线材与第一磁芯柱100上绕组的线材保持一致，在生产流程中对应的第一磁芯柱100上绕组和第三磁芯柱300可以在同一个工序进行串联绕制。这样可以从生产制造环节降低了磁件的成本。

在本申请的实施例中，第三磁芯柱300上同第二磁芯柱200相连接一侧的绕组线圈的线材，与第二磁芯柱200上绕组线圈的线材一致。其中，第三磁芯柱300上同第二磁芯柱200相连接一侧的绕组，与第二磁芯柱200上的绕组在同一个工序进行串联绕制。也就是说，第三磁芯柱300上同第二磁芯柱200相连接一侧的绕组的线材与第二磁芯柱200上绕组的线材保持一致，在生产流程中对应的第二磁芯柱200上绕组和第三磁芯柱300可以在同一个工序进行串联绕制。这样可以从生产制造环节降低了磁件的成本。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种磁集成器件，其特征在于，包括：

第一磁芯柱，所述第一磁芯柱上具有第一绕组以形成第一电感；

第二磁芯柱，所述第二磁芯柱上具有第二绕组以形成第二电感；

第三磁芯柱，所述第三磁芯柱上具有第三绕组以形成变压器；

公用磁芯，所述公用磁芯用于形成公用磁通回路；其中，所述第一电感、所述第二电感分别位于所述变压器两侧，且所述第一电感、所述第二电感和所述变压器水平排列于所述公用磁芯内以集成为一体；

其中，所述第一绕组的绕线方向与所述第二绕组的绕线方向均遵循安培定则，且所述第一绕组在所述公用磁芯上产生的磁通与所述第二绕组在所述公用磁芯上产生的磁通相互抵消。

2.根据权利要求1所述的磁集成器件，其特征在于，所述第三绕组包括至少两组线圈，以分别形成所述变压器的原边线圈和副边线圈；其中，所述第一绕组的圈数和所述第二绕组的圈数的比值，和，所述原边线圈的圈数与所述副边线圈的圈数的比值相同。

3.根据权利要求1所述的磁集成器件，其特征在于，所述第三磁芯柱上同所述第一磁芯柱相连接一侧的绕组的线材，与所述第一磁芯柱上绕组的线材一致。

4.根据权利要求3所述的磁集成器件，其特征在于，所述第三磁芯柱上同所述第一磁芯柱相连接一侧的绕组，与所述第一磁芯柱上的绕组在同一个工序进行串联绕制。

5.根据权利要求1所述的磁集成器件，其特征在于，所述第三磁芯柱上同所述第二磁芯柱相连接一侧的绕组的线材，与所述第二磁芯柱上绕组的线材一致。

6.根据权利要求5所述的磁集成器件，其特征在于，所述第三磁芯柱上同所述第二磁芯柱相连接一侧的绕组，与所述第二磁芯柱上的绕组在同一个工序进行串联绕制。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的磁集成器件，其特征在于，所述公用磁芯包括：

两个相互对称的盖板，每个所述盖板包括多个边柱，每个所述边柱的一端与所述盖板的对应边相接触，每个磁芯柱的一端与所述盖板的表面相接触，所述多个边柱和每个磁芯柱的朝向相同；其中，两个盖板上的每个磁芯柱可分别套入在对应的绕组内，以使所述两个盖板、所述第一电感、所述第二电感和所述变压器集成为一体。

8.根据权利要求7所述的磁集成器件，其特征在于，所述边柱的个数至少能与所述两个盖板组成一个闭合磁通回路。

9.根据权利要求8所述的磁集成器件，其特征在于，所述多个边柱在所述两个盖板上的放置位置方向，相对于所述第一磁芯柱、所述第二磁芯柱和所述第三磁芯柱的排列方向垂直。

10.根据权利要求7所述的磁集成器件，其特征在于，所述公用磁芯具有至少一个引线槽，所述引线槽设置在所述公用磁芯的边柱上；其中，所述第一绕组的绕线头、所述第二绕组的绕线头和所述第三绕组的绕线头，通过所述引线槽穿出。