CN212010641U - 一种电感 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电感，包括磁芯、绕组，所述磁芯包括中间磁芯及连接于所述中间磁芯两侧的侧边磁芯，所述绕组缠绕于所述中间磁芯上，所述中间磁芯为铁氧体芯，所述侧边磁芯为铁粉芯。本实用新型在保证磁芯有良好的导磁性能的情况下，解决了传统技术中因磁损集中于磁芯的气隙和磁力线切割散热金属水道而导致的局部温度过高的问题。

Description

一种电感

技术领域

本实用新型涉及磁性元件技术领域，尤其涉及一种电感。

背景技术

车载充电机的电能传输系统的谐振网络中用到的电感为谐振电感，谐振电感的磁芯材质大多为铁氧体。为了防止磁饱和，通常会在磁芯上留有气隙。因此导致谐振电感的磁损集中于气隙部位，从而导致谐振电感的局部温度过高，不利于整个谐振电感的散热，并且气隙产生的磁力线也会切割水道，产生热量。另外，谐振电感通常在腔体灌注散热胶进行导热，不但会增大谐振电感的体积，导致功率密度降低，不利于集成小型化，而且其导热效果不佳，进一步的不利于整个谐振电感的散热。

因此，设计一种能够解决上述相关技术中散热问题的电感，是业界亟待解决的技术问题。

实用新型内容

为解决现有技术中电感不易散热的问题，本实用新型提出一种散热效果良好的电感。

一种电感，包括磁芯、绕组，所述磁芯包括中间磁芯及连接于所述中间磁芯两侧的侧边磁芯，所述绕组缠绕于所述中间磁芯上，所述中间磁芯为铁氧体芯，所述侧边磁芯为铁粉芯。

在一实施例中，所述中间磁芯呈工字形，包括用于缠绕所述绕组的中柱及连接于所述中柱两端的上边柱及下边柱；所述侧边磁芯呈一字形，所述侧边磁芯分别连接于所述上边柱及所述下边柱的两端。

在一实施例中，所述中间磁芯呈I字形，所述侧边磁芯呈C字形。

在一实施例中，所述中间磁芯及所述侧边磁芯的长度相同，所述中间磁芯、所述侧边磁芯及所述绕组的高度相同。

在一实施例中，还包括基板，其贴合安装于所述磁芯的底部。

在一实施例中，所述基板的长度大于所述磁芯底部的长度，所述基板的宽度大于所述磁芯底部的宽度。

在一实施例中，所述基板为陶瓷基板。

在一实施例中，所述陶瓷基板通过导热胶粘贴于所述磁芯的底部。

在一实施例中，还包括环氧板，其贴合安装于所述磁芯的顶部。

在一实施例中，所述电感为谐振电感。

本实用新型相比于现有技术，至少具有如下优点：

首先，通过将磁芯设为中间磁芯及侧边磁芯，并将中间磁芯设为铁氧体芯，侧边磁芯设为铁粉芯，在保证中间磁芯有良好的导磁性能的情况下，侧边磁芯不设有因防止磁饱和而开设的气隙，从而解决了因磁损集中于气隙和磁力线切割金属水道而导致的局部温度过高的问题。

其次，通过在磁芯及绕组的底部设有陶瓷基板，磁芯及绕组通过陶瓷基板散热，进一步地提升了磁芯及绕组的散热效果。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中电感的爆炸结构示意图；

图2为图1中电感的陶瓷基板贴合磁芯的半组装示意图；

图3为图1中电感的组装完整结构示意图；

图4为本实用新型另一实施例中的电感的爆炸结构示意图；

图5为图4中电感的陶瓷基片贴合磁芯的半组装示意图；

图6为本实用新型一实施例中电感磁力的仿真磁力线分布示意图。

附图标记说明：10、绕组；20、侧边磁芯；201、左侧的侧边磁芯；202、右边的侧边磁芯；30、中间磁芯；301、上边柱；302、中柱；303、下边柱； 40、基板；50、环氧板。

具体实施方式

为了进一步说明本实用新型的原理和结构，现结合附图对本实用新型的优选实施方式进行详细说明。

需要说明的是，尽管本实用新型可以容易地表现为不同形式的实施方式，但在附图中示出并且在本说明书中将详细说明的仅仅是其中一些具体实施方式，同时可以理解的是本说明书应视为是本实用新型原理的示范性说明，而并非旨在将本实用新型限制到在此所说明的那样。

由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本实用新型的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本实用新型的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。

请参阅图1-3，本实用新型提供一种电感，该电感可以为谐振电感，应用于车载充电机的电能传输系统的谐振网络中。该电感包括磁芯、绕组10、基板40及环氧板50。磁芯包括中间磁芯30及侧边磁芯20，中间磁芯30为铁氧芯体，侧边磁芯20为铁粉芯。侧边磁芯20位于中间磁芯30的两侧，绕组10缠绕于中间磁芯30上。传统技术中的磁芯多为铁氧体芯，为了防止磁饱和，会在磁芯上留有气隙。因此在通电过程中，电感的磁损会集中于气隙周边，从而导致气隙周边的绕组产生涡流，进而导致气隙周边的磁芯温升变大，局部温度过高，不利于整个电感的散热。并且气隙产生的磁力线会切割用于散热的金属水道，亦会导致绕组产生热量。本实用新型将中间磁芯30 设为铁氧体芯、将侧边磁芯20设为铁粉芯两个不同部分，通过中间的铁氧体芯保证有良好的导磁性能，通过侧边的铁粉芯避免了在磁芯上开设气隙而导致磁路集中产生的局部温度过高的问题，从而有益于电感更快速的散热。下面分别进行详细说明。

请参阅图1，中间磁芯30呈工字形，包括中柱302及上边柱301、下边柱303。上边柱301与下边柱303形状大小一致。中柱302的一端连接于上边柱301的中间，中柱302的另一端连接于下边柱303的中间，上边柱301 及下边柱303对称的位于中柱302的两端。中柱302的高度小于上边柱301、下边柱303的高度。

请参阅图2，绕组10缠绕于中柱302上，绕组10的高度齐平于上边柱 301、下边柱303的高度。

请参阅图1-2，侧边磁芯20呈一字形，即长方体形。侧边磁芯20有两个，两个侧边磁芯20的形状大小一致。两个侧边磁芯20完全对称的连接中间磁芯30的左右侧。侧边磁芯20对称的连接于中间磁芯30，有益于电感的均匀散热。具体地，左侧的侧边磁芯201通过粘接剂连接于上边柱301的及下边柱303的左侧，右侧的侧边磁芯202通过粘接剂连接于上边柱301及下边柱303的右侧。侧边磁芯20的长度与中间磁芯30的长度相等，侧边磁芯 20的高度与上边柱301、下边柱303及绕组10的高度相等，以使得侧边磁芯 20与上边柱301、下边柱303的连接处完全切合，形成完整磁路，避免漏磁。侧边磁芯20采用铁粉芯，铁粉芯具有均匀分布气隙的特性，因此不同于传统技术中需要在铁氧芯上特意的开设用于防止磁饱和的集中的气隙。

请参阅图6，铁粉芯上均匀分布的气隙非常细微且遍布于整个铁粉芯，因此可以使得绕组10产生的磁力线均匀的分布于侧边磁芯20上，从而使得绕组10产生的热量均匀分布于侧边磁芯20上，从而避免了电感上局部温度过高，有益于散热。

请参阅图4-5，在另一实施例中，中间磁芯30呈I字形，侧边磁芯20 呈C字形或[形。

请参阅图1-4，基板40为导热性能良好的导热板，基板40通过导热胶粘贴于磁芯的底部，导热胶起粘贴固定基板40的作用，由于导热胶的导热性能低于陶瓷基板40，因此导热胶的厚度不宜超过2mm。具体地，基板40贴合于上边柱301、下边柱303、侧边磁芯20及绕组10的底面。基板40的长度大于磁芯底部的长度，基板40的宽度大于磁芯底部的宽度。将基板40的面积设置的略大于磁芯的面积，有益于磁芯的散热。

在优选的实施例中，基板40采用陶瓷基板40。陶瓷基板40不仅导热性能好，易于散热。而且能够隔离电磁线，从而在将电感应用于设有散热金属水道的使用环境中或在将电感应用于电机的使用环境中时，陶瓷基板40能够隔离电感产生的电磁线切割散热金属水道或电机壳，避免产生更多的热量。在更优的实施例中，陶瓷基板40为氧化铝(AL2O3)陶瓷基板40。

请参阅图1、3-4，环氧板50贴合安装于磁芯的顶部。具体地，环氧板 50位于侧边磁芯20、上边柱301、下边柱303及绕组10的上面。环氧板50 用于将电感安装焊接于外界环境中，并用于隔离电磁、电压、电流，起绝缘安规的作用。环氧板50上设有两个线孔，用于引出绕组两端的绕线。

下面对侧边磁芯采用铁粉芯的有益效果进行举例说明。

传统技术中的电感全部采用铁氧体作为磁芯，需要在铁氧体上留气隙，假设侧边磁芯20上单面设有2个气隙，双面设有4个气隙。假设电感磁损为 A，则每个气隙的磁损接近A/4。假设侧边磁芯20单面的面积为S，双面为 2S，气隙处的面积为s，S/s＞10。则气隙处的单位面积热损为A/4s。本实用新型实施例中的侧边磁芯20采用铁粉芯，在相同磁损为A的条件下，热量通过整个侧边磁芯20散热，则单位面积热损为A/2S。即，局部热损可以减小最少5倍。

下面对在磁芯底部贴合陶瓷基板40的有益效果进行举例说明。

请参阅图2-3、5，电感底部设有陶瓷基板40，陶瓷基板40十分平整，可以很好的贴合在散热金属水道上。陶瓷基板40直接贴合散热金属水道使其热阻十分的小，可以有效的散去电感的热量。陶瓷基板40为氧化铝(AL2O3) 陶瓷，其导热系数一般在25～30W/m.K。传统技术采用导热胶进行传热，一般导热性能比较好的导热胶的导热系数为1～2W/m.K。因此相比而言，采用陶瓷基板40能更好的对电感进行散热。

导热系数和热阻的关系见下式：

上式中：R—导热体的热阻，单位为：℃/W；

d—导热体的厚度，单位为：mm；

S—导热体的导热面积，单位为：㎡；

K—导热体的导热系数，单位为：W/m.K。

在一对比实施例中，陶瓷基板40的长*宽为：50mm*30mm，面积S＝0.0015 ㎡，导热胶的面积与陶瓷基板40的面积相同。陶瓷基板40的厚度d＝1mm，散热胶的厚度为d＝2mm，陶瓷基板40的导热系数K＝30W/m.K，导热胶的导热系数取2W/m.K。依据上式可以计算得到陶瓷基板40和导热胶的热阻如下：

R₁—陶瓷基板40的热阻；

R₂—导热胶的热阻。

谐振电感的磁芯损耗为40W，则依据下式计算得到陶瓷基板40和导热胶的散热温差：

T₁＝P×R＝40×0.022＝0.88℃

T₂＝P×R＝40×0.67＝26.8℃

T₁—陶瓷基板40的散热温差；

T₂—导热胶的散热温差。

由此可见，在该实施例中，采用陶瓷基板40散热相比于传统采用导热胶散热，其磁芯上的温升能降低26.8-0.88＝25.92℃。

本实用新型相比于现有技术，至少具有如下优点：

首先，通过将磁芯设为中间磁芯30及侧边磁芯20，并将中间磁芯30设为铁氧体芯，侧边磁芯20设为铁粉芯，在保证中间磁芯30有良好的导磁性能的情况下，侧边磁芯20不设有因防止磁饱和而开设的气隙，从而解决了因磁损集中于气隙和磁力线切割金属水道而导致的局部温度过高的问题。

其次，通过在磁芯及绕组10的底部设有陶瓷基板40，磁芯及绕组10通过陶瓷基板40散热，进一步地提升了磁芯及绕组10的散热效果。

以上仅为本实用新型的较佳可行实施方式，并非限制本实用新型的保护范围，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种电感，包括磁芯、绕组，所述磁芯包括中间磁芯及连接切合于所述中间磁芯两侧的侧边磁芯，所述绕组缠绕于所述中间磁芯上，其特征是，所述中间磁芯为铁氧体芯，所述侧边磁芯为铁粉芯。

2.如权利要求1所述的电感，其特征是，所述中间磁芯呈工字形，包括用于缠绕所述绕组的中柱及连接于所述中柱两端的上边柱及下边柱；所述侧边磁芯呈一字形，所述侧边磁芯分别连接于所述上边柱及所述下边柱的两端。

3.如权利要求1所述的电感，其特征是，所述中间磁芯呈I字形，所述侧边磁芯呈C字形。

4.如权利要求2或3所述的电感，其特征是，所述中间磁芯及所述侧边磁芯的长度相同，所述中间磁芯、所述侧边磁芯及所述绕组的高度相同。

5.如权利要求4所述的电感，其特征是，还包括基板，其贴合安装于所述磁芯的底部。

6.如权利要求5所述的电感，其特征是，所述基板的长度大于所述磁芯底部的长度，所述基板的宽度大于所述磁芯底部的宽度。

7.如权利要求6所述的电感，其特征是，所述基板为陶瓷基板。

8.如权利要求7所述的电感，其特征是，所述陶瓷基板通过导热胶粘贴于所述磁芯的底部。

9.如权利要求1所述的电感，其特征是，还包括环氧板，其贴合安装于所述磁芯的顶部。

10.如权利要求1所述的电感，其特征是，所述电感为谐振电感。

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