CN211670088U - 全灌胶式磁性元件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种全灌胶式磁性元件，包括磁芯和至少一个线圈组件，所述线圈组件包括绕线和绝缘隔板，所述绕线带有自粘层，所述绝缘隔板包括至少一定位部，所述绕线在所述绝缘隔板的至少一侧绕制成扁平线圈；所述磁芯扣合后，其内部形成容置空间，所述线圈组件置于所述容置空间中，所述容置空间内除所述绕线和所述绝缘隔板外的空间填充满灌注胶。

Description

全灌胶式磁性元件

技术领域

本实用新型涉及一种磁性元件，尤其涉及一种大功率的全灌胶式磁性元件。

背景技术

一些大功率的磁性元件，如车用系统的变压器和电感器，通常工作在高频率大功率的环境下，在工作时需要非常好的导热途径把绕组及磁芯上的温升导出到水冷系统中。然而，现有的安胶及档墙隔离型变压器，其结构参见图1，磁芯1’内的线圈组件包含绕线骨架4’和绕组，由绕线5’绕制成的绕组由电气胶带3’包裹隔离，并由安胶2’来进行定位，缺点为：(1)绕组被胶布层层包裹，胶布导热较差；(2)绕组与绕线骨架、绕组与胶布间的间隙严重影响导热效果；(3)以安胶来保证耐压，但安胶不利于自动化生产。另一种现有的平面绕线型变压器，其结构参见图2，磁芯6’内的线圈组件包含绕线骨架8’、绕线9’沿绕线骨架8’绕制成的扁平线圈以及盖板7’，缺点为：(1)绕线被绕线骨架全包裹，而绕线骨架(通常由塑料制成)的导热性有局限；(2)线圈与绕线骨架之间的空间间隙严重影响了导热效果(空气的导热系数只有 0.02～0.03W/m*K)；(3)灌注胶无法渗入线圈与绕线骨架的细微间隙中。

由上，现有的变压器或电感器的做法是将绕线绕制在塑料制作的绕线骨架上，且初级线圈与次级线圈通常是以安胶及塑料隔离墙，或是胶布等方式确保电气绝缘，绕组本身还依赖胶布进行固定。因此，现有的变压器或电感器的主要缺点有：(1)多层绕组重叠，内层散热效果差，即使在后期灌注散热胶，也很难渗透进去；(2)采用多层胶布来进行绝缘及固定，一方面胶布是热的不良导体，另一方面胶布与绕线间的细微间隙更是不利于热量的传递；(3) 绕组与绕组间多采用安胶等保证安距和耐压，生产过程不能自动化。

因此，现有的变压器或电感器由于以上缺点，无法适应高频率大功率的工作环境。

实用新型内容

针对以上问题，本实用新型的主要目的在于提供一种全灌胶式磁性元件，可达成更好的绝缘及散热效果，且该磁性元件的全灌胶式结构可使产品不受外在环境的影响，尤其适用于大功率磁性元件。

为达成上述的目的，本实用新型的全灌胶式磁性元件，包括磁芯和至少一个线圈组件，所述线圈组件包括绕线和绝缘隔板，所述绕线带有自粘层，所述绝缘隔板包括至少一个定位部，所述绕线在所述绝缘隔板的至少一侧绕制成扁平线圈；所述磁芯扣合后，其内部形成容置空间，所述线圈组件置于所述容置空间中，所述容置空间内除所述绕线和所述绝缘隔板外的空间填充满灌注胶。

由于所述绕线带有自粘层，因此，所述绕线之间以及所述绕线与所述绝缘隔板之间可以由所述自粘层来粘结固定。所述绝缘隔板具有固定所述线圈组件和绝缘隔离多层所述扁平线圈的作用。

在本实用新型的一些实施例中，所述绝缘隔板优选包括中部镂空的连接部，以及沿所述连接部的外侧向外延伸的若干齿部。

在本实用新型的一些实施例中，所述齿部优选包括至少一个定位齿作为所述定位部。

在本实用新型的一些实施例中，所述线圈组件优选还包括定位块，所述定位块上设有与所述定位部相适配的定位孔、定位滑槽或定位台阶。

在本实用新型的一些实施例中，所述定位块优选包括头部定位块和/或尾部定位块。

在本实用新型的一些实施例中，所述齿部优选包括至少一个导引齿部，所述导引齿部上设有导引孔，用于导引绕制所述扁平线圈时所形成的引线。

在本实用新型的一些实施例中，所述齿部优选包括至少一个支撑齿部，所述支撑齿部设置在所述连接部的中部。

在本实用新型的一些实施例中，所述导引孔的横截面优选为圆形、椭圆形、Ω形或大于180°扇形。

在本实用新型的一些实施例中，优选的是，所述绕线在所述绝缘隔板的两侧均绕制成扁平线圈。

在本实用新型的一些实施例中，所述绕线优选为带绝缘层的铜线、多股线或多层绝缘线。

在本实用新型的一些实施例中，优选的是，所述绝缘隔板由塑料或玻璃纤维板制成；所述灌注胶为导热硅胶。

在本实用新型的一些实施例中，该磁性元件优选为电感器或变压器。

在本实用新型的一些实施例中，优选的是，所述线圈组件包括第一绕组和第二绕组，所述第一绕组包括由第一绕线绕制形成于第一绝缘隔板两侧的扁平线圈，所述第二绕组包括由第二绕线绕制形成于第二绝缘隔板两侧的扁平线圈，所述第一绕组和第二绕组之间通过所述灌注胶隔离绝缘。

在本实用新型的一些实施例中，优选的是，所述第一绕组为原边绕组，所述第二绕组为副边绕组。

本实用新型的全灌胶式磁性元件的有益效果：

(1)每根绕线都与灌注胶，也可称作散热胶，直接接触，从最上层线圈至磁芯的最底面之间的路径上均与导热胶直接接触，易于散热。

(2)绕线、绝缘隔板与磁芯之间的空间除了灌注胶没有空间间隙或其他材质的物体存在，导热效果优异，具有更优的散热效率。

(3)由于灌注胶的绝缘强度比较高，因此，可以将灌注胶的厚度设计得很薄，一方面，使得磁性元件体积更小，另一方面，减少灌注胶的使用量，降低产品成本；并且灌注胶固化后类似于橡胶，有轻微的弹性，有利于缓解高温热膨胀的应力，能够降低磁芯裂碎的可能性。

(4)对比于其它磁性元件的结构，本全灌胶式磁性元件的结构使得灌注胶的添加可以一次性完成，使得灌注胶的添加有更高的效率，更容易实现生产的自动化。

(5)灌注胶将绕线、绝缘隔板与磁芯之间紧密结合，不易受外在环境的影响。

附图说明

图1为已知安胶及档墙隔离型变压器结构的剖面图。

图2为已知平面绕线型变压器结构的剖面图。

图3为本实用新型一实施例的全灌胶式磁性元件的外观图。

图4为图3的全灌胶式磁性元件的爆照图。

图5为图4的线包结构的爆照图。

图6为图5的线圈组件的爆照图。

图7为图3沿连接部(不包含中间镂空)最宽处所得的剖面图。

图8为图3沿连接部(不包含中间镂空)最窄处所得的剖面图。

图9为本实用新型的另一实施例的线圈组件的爆照图。

图10为本实用新型的又一实施例的线圈组件的爆照图。

图11为本实用新型的再一实施例的线圈组件的爆照图。

附图标记

[先前技术]

磁芯 1’、6’

安胶 2’

电气胶带 3’

绕线骨架 4’、8’

绕线 5’、9’

盖板 7’

[本实用新型]

磁芯 1

线包结构 2

容置空间 3

线圈组件 4A至4H

灌注胶 5

绝缘隔板 6

连接部 61

齿部 62

导引齿部 621

导引孔 6211

定位齿部 622

支撑齿部 623

扁平线圈 7

引线端子 8

绕线 9

第一绕线 9A

第二绕线 9B

头部定位块 10

尾部定位块 11

第一尾部定位块 12

第二尾部定位部 13

定位孔 1101

定位滑槽 1002、1102

定位台阶 1301

灌注模具 14

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件。

本实用新型可能会在各实施例中重复使用元件符号及/或字母。此重复的目的在于简化及厘清，且其自身并不规定所讨论的各实施例及/或配置之间的关系。

此外，本实用新型在各实施例中的空间相对术语，诸如“左侧”、“右侧”、“头部”、“尾部”等等在本文中用于简化描述，以描述如附图中所图标的一个元件或特征结构与另一元件或特征结构的关系。除了描绘图示的方位外，空间相对术语也包含元件在使用中或操作下的不同方位。此设备可以其他方式定向(旋转90度或处于其他方位上)，而本实用新型中使用的空间相对描述词可相应地进行解释。

本实用新型提供了一种全灌胶式磁性元件，如图3至图8，图3为本实用新型全灌胶式磁性元件的外观图，图4为本实用新型全灌胶式磁性元件的爆照图，图5为本实用新型线包结构的爆照图，图6为本实用新型线圈组件的爆照图。图7为图3沿连接部(不包含中间镂空)最宽处所得的剖面图。图8为图3沿连接部(不包含中间镂空)最窄处所得的剖面图。

参见图3至图8所示，本实用新型的全灌胶式磁性元件，该实施例以该磁性元件为变压器为例，在其他实施例中，磁性元件还可以为电感器，本实用新型不以此为限。该磁性元件包括磁芯1和两个线圈组件4A、4B，线圈组件4A 和4B均包括绕线9和绝缘隔板6，绕线9带有自粘层，绝缘隔板6包括至少一个定位部，绕线9在绝缘隔板6的两侧绕制成扁平线圈7。当然在一些其他实施例中，绕线9可以仅在绝缘隔板6的一侧绕制成扁平线圈7，在此不再赘述。所述磁芯1扣合后，其内部形成容置空间3，线圈组件4A和4B置于容置空间3中，容置空间3内除绕线9和绝缘隔板6外的空间填充满灌注胶5，也就是说，绕线9与绕线9之间的空间、绕线9与绝缘隔板6之间的空间、绕线 9与磁芯1之间的空间、绝缘隔板6与磁芯1之间的空间全部填充满灌注胶5。

在该实施例中，由于绕线9带有自粘层，因此，绕线9之间以及绕线9与绝缘隔板6之间可以由自粘层来粘结固定，形成扁平线圈7。由于扁平线圈7 通过自粘层固定在绝缘隔板6上，因此，绝缘隔板6具有固定以及绝缘隔离扁平线圈7的作用。

在该实施例中，由于绝缘隔板6上设有定位部。具体的，当两个线圈组件 4A、4B固定于绝缘隔板6上，进一步的，可以通过定位部将绝缘隔板6和两个线圈组件4A、4B放置固定在灌胶设备中，并且灌胶设备中的灌胶空间与该磁性元件的容置空间3相适配，通过定位部与灌胶设备固定定位后，即可向其中填充灌注胶5，从而形成线包结构2。将该线包结构2放入磁芯1形成的该容置空间3内，最终得到的磁性元件。其中，绕线9与绕线9之间的空间、绕线9与绝缘隔板6之间的空间、绕线9与磁芯1之间的空间、绝缘隔板6与磁芯1之间的空间全部填充满灌注胶5。

在另一实施例中，还可以将两个线圈组件4A、4B放置在磁芯1内的容置空间3中填充灌注胶5，直接得到该磁性元件。在又一实施例中，可以设置与磁芯1适配的灌胶外壳，然后将两个线圈组件4A、4B放置在由灌胶外壳与磁芯1一起形成的灌胶空间内，向其中填充满灌注胶后，再拆掉灌胶外壳就可以得到该磁性元件。

在该实施例中，参见图6所示，绝缘隔板6包括中部镂空的连接部61，以及沿连接部61的外侧向外延伸的若干齿部62。为了在填充灌注胶5的过程中，便于灌注胶5向绝缘隔板6与扁平线圈7之间的空隙以及绕线9与绕线9 之间的空隙流动，连接部61的中部镂空越大越好，连接部61(不包含镂空处) 越窄越好。因此，当绝缘隔板6的中部镂空越大，连接部61越窄，填充灌注胶5时，灌注胶5越容易填充满容置空间3。

但是当绝缘隔板6的中部镂空越大，连接部61越窄，绝缘隔板6对扁平线圈7的支撑和定位就越差，因此，在该实施例中，如图6所示，在连接部 61的周边设置有一些齿部62，便于上下层线圈之间的绝缘与散热；并且在填充灌注胶5时，连接部61上具有若干齿部62，使得绝缘隔板6有宽有窄，灌注胶5相对容易由窄处进入绕线9与连接部61的空隙中，并向两侧的空隙流动。

其中，图7为图3沿连接部(不包含中间镂空)最宽处所得的剖面图。图8为图3沿连接部(不包含中间镂空)最窄处所得的剖面图。具体的，参见图6，连接部61的中部还设有6个支撑齿部623，具体的，连接部61的两侧分别设置有三个支撑齿部623，两个最中间的支撑齿部623连线处即为连接部61最宽处，该齿部附近的连接部61的宽度大大下降，参考图7和图8所示，由于支撑齿部623的存在，使得连接部61两侧有宽有窄，所以支撑齿部 623的设置既不影响灌注胶5填充进绕线9与连接部61的空隙，填充满容置空间3，还能够增强连接部61对扁平线圈7的支撑和定位能力以及上下线圈的绝缘隔离。当然，在其他实施例中，支撑齿部623的个数还可以是1个、2 个、3个或更多个，本实用新型对支撑齿部623的个数、形状以及设置位置均不做限制。

在该实施例中，连接部61是首尾闭合的环形。当然，在本实用新型的另一些实施例中，连接部61也可以是不闭合的；在本实用新型的又一些实施例中，连接部61也是闭合的，但是其形状包括但不限于椭圆形、跑道形或长方形等。

由此，本实用新型的全灌胶式磁性元件的优势有：(1)每根绕线9都与导热胶/灌注胶5直接接触，从最上层扁平线圈7至磁芯1的最底面之间的路径上均与导热胶直接连通。(2)绕线9、绝缘隔板6与磁芯1之间的空间除了灌注胶5没有空间间隙或其他材质的物体存在，导热效果优异，具有更优的导热效率。(3)由于灌注胶5的绝缘强度比较高，因此，可以将灌注胶5的厚度设计得很薄，一方面，使得磁性元件体积更小；另一方面，减少灌注胶5 的使用量，降低产品成本；并且灌注胶固化后类似于橡胶，有轻微的弹性,有利于缓解高温热膨胀的应力，能够降低磁芯裂碎的可能性。(4)灌注胶5的填充可以一次性完成，对比于其它灌胶方式，有更高的效率，更容易实现生产的自动化。(5)灌注胶5将绕线9、绝缘隔板6与磁芯1之间紧密结合，不易受外在环境的影响。

在上述实施例中，两个线圈组件4A、4B分别为第一绕组和第二绕组，第一绕组包括由第一绕线9A绕制形成于第一绝缘隔板两侧的扁平线圈7，第二绕组包括由第二绕线9B绕制形成于第二绝缘隔板两侧的扁平线圈7，第一绕组和第二绕组之间通过灌注胶5隔离绝缘。其中，第一绕组为原边绕组，第二绕组为副边绕组。

在本实用新型的一些实施例中，线圈组件的个数还可以为1个、3个、4 个或更多个，本实用新型不对线圈组件的个数进行限制。

进一步的，在该实施例中，若干齿部中包括至少一个导引齿部621，导引齿部621可以位于连接部61的头部。当然，在一些其他实施例中，导引齿部 621可以设置在连接部61的尾部。在另一些其他实施例中，导引齿部621可以同时位于连接部61的头部和尾部。当具有两个线圈组件时，在一些实施例中，如图5所示，线圈组件4A和4B可以头尾交错放置，使得不同线圈组件中的导引齿部621位于不同侧；在另一些实施例中，如图9所示，线圈组件 4A和4B头对头交叠放置，使得不同线圈组件中的导引齿部621位于同一侧。本实用新型对引导齿部621的数量、形状以及设置位置均不做限定。

在本实用新型的另一实施例中，参见图9所示，该磁性元件含有两个上下堆叠的线圈组件4C、4D，上方的线圈组件4C的绝缘隔板6的连接部61的头部设有4个导引齿部621，每个导引齿部621上设有一个圆形的导引孔6211，用于导引绕制扁平线圈时所形成的引线端子8。下方的线圈组件4D结构与上方线圈组件4C的结构类似，不在赘述。具体的，上方的绝缘隔板6上的4个导引齿部621中的其中两个用于引导线圈组件4C本身的两个引线端子8，另外两个用于引导下层的线圈组件4D的引线端子8，本实用新型不以此为限。

其中，绝缘隔板6的最外侧的两个导引齿部621向外侧延伸出凸起，这两个导引齿部621也可以称作头部定位齿部，连接部61的尾部设有一个定位齿部622。对应的，该磁性元件还包括头部定位块10和尾部定位块11，头部定位块10上设有与头部定位齿部的凸起相适配的定位滑槽1002，尾部定位块11 上设有与定位齿部622相适配的定位孔1101。

在本实用新型的又一实施例中，参见图10所示，该磁性元件含有两个上下堆叠的线圈组件4E、4F，上方的线圈组件4E的绝缘隔板6的连接部61的头部设有4个导引齿部621，每个导引齿部621上设有一个圆形的导引孔6211，用于导引绕制扁平线圈7时所形成的引线端子8，连接部61的尾部设有一个定位齿部622；下方的线圈组件4F的结构与上方的线圈组件4E的结构类似，不在赘述。对应的，该磁性元件还包括头部定位块10和尾部定位块11，头部定位块10内设有与上述导引齿部621相适配的定位滑槽1002，尾部定位块11 上也设有与定位齿部622相适配的定位滑槽1102。本实用新型对头部定位块 10和尾部定位块11的形状不做限定。

在上述实施例中，在灌封完成后，定位块10、11可以同灌注模具一起拆除；当然，在其他实施例中，定位部10、11也可以不拆除，作为线包结构的一部分，套合在磁件上，最终形成磁性元件。

在本实用新型的再一实施例中，参见图11所示，该磁性元件含有两个上下堆叠的线圈组件4G、4H，上方的线圈组件4G的绝缘隔板6的连接部61的头部设有4个导引齿部621，每个导引齿部621上设有一个圆形的导引孔6211，用于导引绕制扁平线圈7时所形成的引线端子8，连接部61的尾部设有一个定位齿部622；下方的线圈组件4H结构与线圈组件4G的结构类似，不在赘述。对应的，该磁性元件包括第一尾部定位块12，灌注模具14上设有与第一尾部定位块12相适配的第二尾部定位部13，第二尾部定位部13上设有与定位齿部622相适配的定位台阶1301，灌注模具14的另一侧(图上未显示)还可以设置与导引齿部621相匹配的定位孔，通过灌注模具14和第一尾部定位块12使得该线圈组件固定于灌注模具14中，便于后续填充灌注胶。

在上述实施例中，第二尾部定位部13与灌注模具14一体成型，当然，在其他实施例中，第二尾部定位部13还可以与第一尾部定位块12同属于该磁性元件。

在上述实施例中，导引孔6211的横截面为圆形，当然，在一些其他实施例中，导引孔6211的形状还可以是但不限于椭圆形、Ω形或大于180°扇形，其中优选′Ω形或大于180°扇形，以方便引线8的取放。

在上述实施例中，绕线9在绝缘隔板6的两侧均绕制成扁平线圈7。当然，在其他实施例中，绕线9还可以仅在绝缘隔板6的一侧绕制成扁平线圈7。

在上述实施例中，绕线9为多股线，由于多股线比较柔软，因此，将多股线绕制成的扁平线圈7固定在绝缘隔板6上更为困难。当然，在其他实施例中，绕线9还可以是带绝缘层的铜线或多层绝缘线。

在上述实施例中，绝缘隔板6由玻璃纤维板制成，当然，在其他实施例中，绝缘隔板6还可以由塑料制成；在上述实施例中，灌注胶5为导热硅胶，导热硅胶的优势有：(1)导热硅胶制成的线包结构具有更加优异的导热效果；(2) 导热硅胶的绝缘强度比较高，因此，可以将灌注胶的厚度设计得很薄，一方面，使得磁性元件体积更小；另一方面，减少灌注胶的使用量，降低产品成本；并且灌注胶固化后类似于橡胶，有轻微的弹性，有利于缓解高温热膨胀的应力，能够降低磁芯裂碎的可能性；(3)导热硅胶制成的线包结构具有更好的屏蔽外在环境影响的作用。

应该注意的是，上述较佳实施例仅用于说明本实用新型，但本实用新型不限于所述实施例，在本实用新型的构思范围内，由本领域普通技术人员所进行变化和修饰，皆属于本实用新型的保护范围。

Claims (14)

1.全灌胶式磁性元件，包括磁芯和至少一个线圈组件，其特征在于，

所述线圈组件包括绕线和绝缘隔板，所述绕线带有自粘层，所述绝缘隔板包括至少一个定位部，所述绕线在所述绝缘隔板的至少一侧绕制成扁平线圈；

所述磁芯扣合后，其内部形成容置空间，所述线圈组件置于所述容置空间中，所述容置空间内除所述绕线和所述绝缘隔板外的空间填充满灌注胶。

2.如权利要求1所述的磁性元件，其特征在于，所述绝缘隔板包括中部镂空的连接部，以及沿所述连接部的外侧向外延伸的若干齿部。

3.如权利要求2所述的磁性元件，其特征在于，所述齿部包括至少一个定位齿作为所述定位部。

4.如权利要求1或3所述的磁性元件，其特征在于，所述磁性元件还包括定位块，所述定位块上设有与所述定位部相适配的定位孔、定位滑槽或定位台阶。

5.如权利要求4所述的磁性元件，其特征在于，所述定位块包括头部定位块和/或尾部定位块。

6.如权利要求2所述的磁性元件，其特征在于，所述齿部包括至少一个导引齿部，所述导引齿部上设有导引孔。

7.如权利要求2所述的磁性元件，其特征在于，所述齿部包括至少一个支撑齿部，所述支撑齿部设置在所述连接部的中部。

8.如权利要求6所述的磁性元件，其特征在于，所述导引孔的横截面为圆形、椭圆形、Ω形或大于180°扇形。

9.如权利要求1所述的磁性元件，其特征在于，所述绕线在所述绝缘隔板的两侧均绕制成扁平线圈。

10.如权利要求1所述的磁性元件，其特征在于，所述绕线为带绝缘层的铜线、多股线或多层绝缘线。

11.如权利要求1所述的磁性元件，其特征在于，所述绝缘隔板由塑料或玻璃纤维板制成；所述灌注胶为导热硅胶。

12.如权利要求1所述的磁性元件，其特征在于，该磁性元件为电感器或变压器。

13.如权利要求12所述的磁性元件，其特征在于，所述线圈组件包括第一绕组和第二绕组，所述第一绕组包括由第一绕线绕制形成于第一绝缘隔板两侧的扁平线圈，所述第二绕组包括由第二绕线绕制形成于第二绝缘隔板两侧的扁平线圈，所述第一绕组和第二绕组之间通过所述灌注胶隔离绝缘。

14.如权利要求13所述的磁性元件，其特征在于，所述第一绕组为原边绕组，所述第二绕组为副边绕组。

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