CN214377946U - 高耐压高功率密度耦合磁性元件 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种高耐压高功率密度耦合磁性元件，包括第一铁芯体、第一线圈、第二线圈以及至少一个第二铁芯体。第一铁芯体与至少一个第二铁芯体之间具有多个间隙。第一线圈与第一铁芯体以及第二铁芯体组合，以形成第一电感，第二线圈与第一铁芯体以及至少一个第二铁芯体组合，以形成第二电感，且第一电感与第二电感通过每一个间隙所形成的气隙，以起到所需要的电感量。由此，本申请的高耐压高功率密度耦合磁性元件通过上述技术方案，以起到高耐压、高功率密度的耦合磁性效果。

Description

高耐压高功率密度耦合磁性元件

技术领域

本申请涉及一种磁性元件，特别是涉及一种耦合式且具有高耐压、高功率密度的高耐压高功率密度耦合磁性元件。

背景技术

目前电子设备装置的发展趋势都是朝向高功率密度以及高效率的目标前进。对于电子设备装置而言，不可或缺的电源产品设计无时无刻无不在追求缩小体积来实现高功率密度。在电源产品中，如果所使用的电感体积比较大，电感相对所占的空间也会比较多，因此，许多设计者的目光都集中在如何对电感元件体积缩小化的工程上，并且，也花费了大量的精力和时间，以求起到更优化的解决办法。

传统的电感元件构成基本上都是分立，且以单体为主，极少部分是一体多个电感的结构应用。现有部分的双电感元件也都是简单的同一磁路多组线圈的耦合式双电感所组成。并且，现有的电感元件如果要起到具备高耐压特性，都必须牺牲自身的体积，或者通过繁杂的制作流程；也就是说，目前市面上具备高耐压特性的电感元件都存在着体积过大或制程繁杂的问题。

故，如何通过结构设计的改良，来克服上述的缺陷，已成为本领域所要解决的重要课题之一。

实用新型内容

本申请所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种高耐压高功率密度耦合磁性元件。为了解决上述的技术问题，本申请所采用的其中一技术方案是提供一种高耐压高功率密度耦合磁性元件，包括第一铁芯体、第一线圈、第二线圈以及至少一个第二铁芯体。第一铁芯体具有贯穿本体的容置空间。第一线圈能拆卸地设置在所述容置空间中，所述第一线圈具有第二容置空间。第二线圈能拆卸地位于所述第二容置空间中，所述第二线圈具有第三容置空间。至少一个第二铁芯体能拆卸地位于所述第三容置空间中。

其中，所述第一铁芯体与至少一个所述第二铁芯体之间具有多个间隙，所述第一线圈位于所述第一铁芯体与所述第二线圈之间，所述第二线圈位于所述第一线圈与至少一个所述第二铁芯体之间。其中，所述第一铁芯体、所述第一线圈与至少一个所述第二铁芯体组合，以形成第一电感，所述第一铁芯体、所述第二线圈与至少一个所述第二铁芯体组合，以形成第二电感，且所述第一电感与所述第二电感通过每一个间隙所形成的气隙，以起到所需要的电感量。

优选地，所述第一铁芯体具有对应于所述容置空间的第一内壁、第二内壁、第三内壁以及第四内壁，所述第一内壁与所述第二内壁相对设置，所述第三内壁与所述第四内壁相对设置；其中，所述第一内壁与至少一个所述第二铁芯体的第一表面之间具有所述第一间隙，所述第二内壁与至少一个所述第二铁芯体的第二表面之间具有所述第一间隙，所述第三内壁以及所述第四内壁与所述第一线圈直接接触。

优选地，所述容置空间为T形状，所述第一铁芯体的两侧通过所述容置空间而彼此连通；其中，所述第一线圈包括本体部、第一端部以及第二端部，所述本体部呈U形状且位于所述容置空间中，所述本体部的一端与所述第一端部垂直连接，所述本体部的另一端与所述第二端部垂直连接，且所述第一端部与所述第二端部位于所述容置空间中或部分外露于所述第一铁芯体的外部。

优选地，所述容置空间为方形状，所述第一线圈包括本体部、第一端部以及第二端部，所述本体部呈U形状且位于所述容置空间中，所述本体部的两端分别与所述第一端部以及所述第二端部连接，且所述第一端部与所述第二端部外露于所述第一铁芯体的外部。

优选地，所述第一线圈与所述第一铁芯体绝缘连接，所述第一线圈与所述第二线圈绝缘连接，所述第二线圈与至少一个所述第二铁芯体绝缘连接。

优选地，所述高耐压高功率密度耦合磁性元件还包括多个垫片单元，每一个所述垫片单元能拆卸地设置于所对应的所述第一间隙中；其中，所述第一电感与所述第二电感通过每一个所述垫片单元的设置而控制所述第一铁芯体与至少一个所述第二铁芯体之间的气隙，以起到所需要的电感量。

优选地，至少一个所述第二铁芯体为多个；并且，相邻的两个所述第二铁芯体之间具有第二间隙，所述第二电感通过所述第二间隙所形成的气隙，以起到所需要的电感量。

优选地，所述第一线圈呈U形状或Ω形状，所述第二线圈呈C形状，且至少一个所述第二铁芯体呈凸字形。

本申请的其中一有益效果在于，本申请所提供的高耐压高功率密度耦合磁性元件，能通过“第一铁芯体具有贯穿本体的容置空间。第一线圈能拆卸地设置在所述容置空间中，所述第一线圈具有第二容置空间。第二线圈能拆卸地位于所述第二容置空间中，所述第二线圈具有第三容置空间。至少一个第二铁芯体能拆卸地位于所述第三容置空间中。其中，所述第一铁芯体与至少一个所述第二铁芯体之间具有多个第一间隙，所述第一线圈位于所述第一铁芯体与所述第二线圈之间，所述第二线圈位于所述第一线圈与至少一个所述第二铁芯体之间。其中，所述第一铁芯体、所述第一线圈与至少一个所述第二铁芯体组合，以形成第一电感，所述第一铁芯体、所述第二线圈与至少一个所述第二铁芯体组合，以形成第二电感，且所述第一电感与所述第二电感通过每一个所述第一间隙所形成的气隙，以起到所需要的电感量”的技术方案，以起到高耐压、高功率密度的耦合磁性效果。

为使能更进一步了解本申请的特征及技术内容，请参阅以下有关本申请的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本申请加以限制。

附图说明

图1为本申请第一实施例的高耐压高功率密度耦合磁性元件的立体示意图。

图2为本申请第一实施例的高耐压高功率密度耦合磁性元件的部分分解示意图。

图3为本申请第一实施例的高耐压高功率密度耦合磁性元件的分解示意图。

图4为本申请第一实施例的高耐压高功率密度耦合磁性元件的底视示意图。

图5为本申请第一实施例的高耐压高功率密度耦合磁性元件的前视示意图。

图6为本申请第二实施例的高耐压高功率密度耦合磁性元件的分解示意图。

图7为本申请第三实施例的高耐压高功率密度耦合磁性元件的前视示意图。

图8为本申请第四实施例的高耐压高功率密度耦合磁性元件的部分分解示意图。

图9为本申请第四实施例的高耐压高功率密度耦合磁性元件的立体示意图。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例来说明本申请所公开有关“高耐压高功率密度耦合磁性元件”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本申请的优点与效果。本申请可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本申请的构思下进行各种修改与变更。另外，本申请的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本申请的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本申请的保护范围。

应当可以理解的是，虽然本文中可能会使用到“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各种元件，但这些元件不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一元件与另一元件。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。

第一实施例

请参阅图1至图5，分别为本申请第一实施例的高耐压高功率密度耦合磁性元件的立体示意图、部分分解示意图、分解示意图、底视示意图以及前视示意图。如图所示，本申请第一实施例提供一种高耐压高功率密度耦合磁性元件Z，包括第一铁芯体1、第一线圈2、第二线圈3以及至少一个第二铁芯体4。

首先，配合图1至图4所示，本申请的第一铁芯体1具有贯穿本体的容置空间10，第一铁芯体1可为铁氧体或软磁性的材料。在本实施例中，第一铁芯体1的外型以方形作为示例，但不以此为限。其中，容置空间10可为T形状，且第一铁芯体1的两侧可通过容置空间10而彼此连通。进一步来说，第一铁芯体1具有对应于容置空间10的第一内壁11、第二内壁12、第三内壁13以及第四内壁14，第一内壁11与第二内壁12相对设置，第三内壁13与第四内壁14相对设置。

接着，配合图1至图4所示，第一线圈2能拆卸地设置在第一铁芯体1的容置空间10中，且第一线圈2具有第二容置空间20。进一步来说，第一线圈2包括本体部21、第一端部22以及第二端部23，本体部21呈U形状且位于容置空间10中，本体部21的一端与第一端部22垂直连接，本体部21的另一端与第二端部23垂直连接；也就是说，第一线圈2可呈Ω形状，且第一线圈2可通过本体部21围绕出第二容置空间20。在第一线圈2位于容置空间10中时，第一端部22与第二端部23可完全位于容置空间10中(如图1、图2所示)、或者部分外露于第一铁芯体1的外部(如图5所示)。并且，第一线圈2可为扁平线圈，但不以此为限，第一线圈2也可以是经过冲压的铜片而制成，或使用其它类型的导电体材料所制作而成。

接下来，配合图2至图4所示，第二线圈3能拆卸地位于第一线圈2的第二容置空间20中，即第二线圈3可被第一线圈2部分包覆。第二线圈3可呈C形状，但不以为限。第二线圈3可具有一第三容置空间30。并且，第二线圈3可为扁平线圈，但不以此为限，第二线圈3也可以是经过冲压的铜片而制成，或使用其它类型的导电体材料所制作而成。

接着，配合图2至图4所示，第二铁芯体4能拆卸地位于第二线圈3的第三容置空间30中，即第二铁芯体4可被第二线圈3部分包覆。第二铁芯体4可为铁氧体或软磁性的材料。在本实施例中，第二铁芯体4的外型以凸字形作为示例，但不以此为限，第二铁芯体4的外形可配合第二线圈3的造型而改变。

进一步来说，配合图1至图4所示，第一铁芯体1可与第一线圈2以及第二铁芯体4组合，并形成第一电感，并且，第一铁芯体1可与第二线圈3以及第二铁芯体4组合，以形成第二电感；其中，在本实施例中，第二铁芯体4是以一个作为示例，但不以此为限。接着，第二线圈3可与第二铁芯体4可容置于第一线圈2的第二容置空间20中(同时也是容置于第一铁芯体1的容置空间10中)；即，第一线圈2位于第一铁芯体1与第二线圈3之间，第二线圈3位于第一线圈2与第二铁芯体4之间。由于第一铁芯体1的容置空间10大小是大于第二铁芯体4的大小，因此，第一铁芯体1的第一内壁11与第二铁芯体4的一第一表面41之间可形成第一间隙G1，第一铁芯体1的第二内壁12可与第二铁芯体4的一第二表面42之间可形成第一间隙G1；也就是说，第一铁芯体1与第二铁芯体4之间具有多个第一间隙G1。其中，高耐压高功率密度耦合磁性元件Z可通过多个第一间隙G1中容纳气体(例如一般空气，但不以为限)，以于第一铁芯体1与第二铁芯体4之间形成气隙(air gap)。而第一铁芯体1的第三内壁13以及第四内壁14可与第一线圈2的本体部21直接接触。

值得一提的是，本申请在其他优选的实施方式中，第一线圈2与第二线圈3可以是绝缘连接、绝缘接触。或者，更进一步的，本申请的高耐压高功率密度耦合磁性元件Z也可以是第一铁芯体1、第一线圈2、第二线圈3以及第二铁芯体4彼此绝缘连接、绝缘接触。从而可实现超高耐压的磁性元件结构。

因此，本申请的高耐压高功率密度耦合磁性元件Z通过将第一铁芯体1与第一线圈2以及第二铁芯体4所形成的第一电感，以及第一铁芯体1与第二线圈3以及第二铁芯体4所形成的第二电感而组合成一整体装置，并且，利用多个第一间隙G1所形成的气隙，以起到第一电感与第二电感可为相同的电感量或是能够为相异的电感量。也就是说，本申请的高耐压高功率密度耦合磁性元件Z可通过将第一铁芯体1与第二铁芯体4间隔开来，即以间隔来做为气隙，以不同的间隔距离来形成所需要的电感值，进而使第一电感与第二电感可通过多个第一间隙G1所形成的气隙，以起到所需要的电感量。

值得注意的是，每一个第一间隙G1的大小可由制造商或用户依据实际需求而弹性的调整；也就是说，透过改变第一间隙G1的大小，可控制第一铁芯体1与第二铁芯体4之间的气隙，进而控制第一电感与第二电感的电感量。

据此，本申请的高耐压高功率密度耦合磁性元件Z通过上述的技术方案，一方面可以实现两个电感元件呈一体化，有效地减少用户在使用印刷电路板组装(PCBA)上的元件或器件的数量；另一方面，也能实现最大限度地节约了整体体积与空间，有利于提高电源产品的功率密度，并有利于产品的小型化，改善现有技术之缺失。

然而，上述所举的例子只是其中一个可行的实施例而并非用以限定本申请。

第二实施例

请参阅图6，为本申请第二实施例的高耐压高功率密度耦合磁性元件的分解示意图，并请一并参阅图1至图5。如图所示，本实施例的高耐压高功率密度耦合磁性元件Z与上述第一实施例的高耐压高功率密度耦合磁性元件Z大致相似，在此不再赘述。本实施例与上述各实施例的不同之处在于，在本实施例中，高耐压高功率密度耦合磁性元件Z还可包括多个垫片单元5，每一个垫片单元5能拆卸地设置于所对应的第一间隙G1中；其中，第一电感与第二电感通过每一个垫片单元5的设置而控制第一铁芯体1与第二铁芯体4之间的气隙，以起到所需要的电感量。

举例来说，配合图4及图6所示，本申请的高耐压高功率密度耦合磁性元件Z可在每一个第一间隙G1中设置垫片单元5，以作为第一电感与第二电感中的气隙之用；其中，垫片单元5可为使用非铁磁性材料所制作的片状体，非铁磁性材料可包括有麦拉片、牛皮纸片、塑料片、玻璃片或由不同的非铁磁性材料混合而成。因此，第一电感与第二电感可通过多个垫片单元5的设置而控制第一铁芯体1与第二铁芯体4之间的气隙，以到达所需要的电感量。

然而，上述所举的例子只是其中一个可行的实施例而并非用以限定本申请。

第三实施例

请参阅图7，为本申请第三实施例的高耐压高功率密度耦合磁性元件的前视示意图，并请一并参阅图1至图6。如图所示，本实施例的高耐压高功率密度耦合磁性元件Z与上述第一实施例的高耐压高功率密度耦合磁性元件Z大致相似，在此不再赘述。本实施例与上述实施例的不同之处在于，在本实施例中，容置空间10可为方形状，并且，第一线圈2可包括本体部21、第一端部22以及第二端部23，本体部21呈U形状且位于容置空间10中，本体部21的两端分别与第一端部22以及第二端部23连接，且第一端部22与第二端部23外露于第一铁芯体1的外部。

举例来说，配合图7所示，第一线圈2可呈U形状，并且，在第一线圈2与第一铁芯体1相互结合后，第一线圈2的第一端部22与第二端部23外露于第一铁芯体1的外部，以作为导电引脚。因此，在本申请的高耐压高功率密度耦合磁性元件Z要与基板(于图中未绘示)结合时，高耐压高功率密度耦合磁性元件Z可通过第一端部22以及第二端部23插设于基板上，而稳固地设置在基板上。

然而，上述所举的例子只是其中一个可行的实施例而并非用以限定本申请。

第四实施例

请参阅图8及图9，分别为本申请第四实施例的高耐压高功率密度耦合磁性元件的部分分解示意图以及立体示意图，并请一并参阅图1至图7。如图所示，本实施例的高耐压高功率密度耦合磁性元件Z与上述各实施例的高耐压高功率密度耦合磁性元件Z大致相似，在此不再赘述。本实施例与上述各实施例的不同之处在于，在本实施例中，第二铁芯体4可为多个；并且，相邻的两个第二铁芯体4之间具有第二间隙G2，第二电感通过第二间隙G2所形成的气隙，以起到所需要的电感量。

举例来说，配合图8所示，本申请的第二线圈3的第三容置空间30中可设置多个第二铁芯体4，在本实施例中是以两个第二铁芯体4作为示例，但不以此为限。并且，第二间隙G2中也可利用设置垫片单元5而作为气隙(如第二实施例所述)。因此，第二电感可通过第二间隙G2或垫片单元5在第二间隙G2中所形成的气隙，以到达所需要的电感量。

此外，配合图9所示，本申请的高耐压高功率密度耦合磁性元件Z还可于第一铁芯体1的顶部设置遮盖单元6，遮盖单元6可为板件结构，可供制造商或用户印制文字或数字。

然而，上述所举的例子只是其中一个可行的实施例而并非用以限定本申请。

实施例的有益效果

本申请的其中一有益效果在于，本申请所提供的高耐压高功率密度耦合磁性元件Z，能通过“第一铁芯体1具有贯穿本体的容置空间10。第一线圈2能拆卸地设置在容置空间10中，第一线圈2具有第二容置空间20。第二线圈3能拆卸地位于第二容置空间20中，第二线圈3具有第三容置空间30。至少一个第二铁芯体4能拆卸地位于第三容置空间30中。其中，第一铁芯体1与至少一个第二铁芯体4之间具有多个第一间隙G1，第一线圈2位于第一铁芯体1与第二线圈3之间，第二线圈3位于第一线圈2与至少一个第二铁芯体4之间。其中，第一铁芯体1与第一线圈2以及至少一个第二铁芯体4组合，以形成第一电感，第一铁芯体1与第二线圈3以及至少一个第二铁芯体4组合，以形成第二电感，且第一电感与第二电感通过每一个第一间隙G1所形成的气隙，以起到所需要的电感量”的技术方案，以起到高耐压、高功率密度的耦合磁性效果。

进一步来说，本申请的高耐压高功率密度耦合磁性元件Z通过上述的技术方案，来实现一种耦合式双高耐压高功率密度耦合磁性元件。本申请的高耐压高功率密度耦合磁性元件Z通过合理的磁路设计来实现两个电感之间具有极高的耦合系数，并可相互影响。并且，本申请的高耐压高功率密度耦合磁性元件Z还可利用设置具有绝缘漆或绝缘膜的第一线圈2与第二线圈3，配合第一铁芯体1与第二铁芯体4之间具有多个气隙的设计，而实现了高耐压的功效。而且，第二电感可容置在第一铁芯体1的内部，从而可节省了整体元件的体积和空间，以及提高功率密度。也就是说，通过本申请的高耐压高功率密度耦合磁性元件的架构，不仅是改善了现有市场上的耐高压且高功率密度磁性元件的技术瓶颈，且在同时具备有简化架构、轻巧化耦合磁性元件组成的条件下，还能有效地降低整体制作成本，极具有技术上及成本上的竞争力。

更进一步来说，本申请的第一铁芯体1与第一线圈2以及至少一个第二铁芯体4所形成的第一电感，以及第一铁芯体1与第二线圈3以及第二铁芯体4所形成的第二电感，可利用第一间隙G1的设置以及第一间隙G1透过空气或设置垫片单元5做为气隙，而控制第一铁芯体1与第二铁芯体4之间的气隙，以到达所需要的电感量，进而完成所述的非耦合式双电感。因此，本申请的高耐压高功率密度耦合磁性元件Z一方面可以实现两个电感元件呈一体化，有效地减少用户在使用印刷电路板组装(PCBA)上的元件或器件的数量；另一方面，也能实现最大限度地节约了整体体积与空间，有利于提高电源产品的功率密度，并有利于产品的小型化，进而改善现有技术的缺失。

以上所公开的内容仅为本申请的优选可行实施例，并非因此局限本申请的权利要求书的保护范围，所以凡是运用本申请说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本申请的权利要求书的保护范围内。

Claims (8)

1.一种高耐压高功率密度耦合磁性元件，其特征在于，包括：

第一铁芯体，所述第一铁芯体具有贯穿本体的容置空间；

第一线圈，所述第一线圈能拆卸地设置在所述容置空间中，所述第一线圈具有第二容置空间；

第二线圈，所述第二线圈能拆卸地位于所述第二容置空间中，所述第二线圈具有第三容置空间；以及

至少一个第二铁芯体，至少一个所述第二铁芯体能拆卸地位于所述第三容置空间中；

其中，所述第一铁芯体与至少一个所述第二铁芯体之间具有多个第一间隙，所述第一线圈位于所述第一铁芯体与所述第二线圈之间，所述第二线圈位于所述第一线圈与至少一个所述第二铁芯体之间；

其中，所述第一铁芯体、所述第一线圈与至少一个所述第二铁芯体组合，以形成第一电感，所述第一铁芯体、所述第二线圈与至少一个所述第二铁芯体组合，以形成第二电感，且所述第一电感与所述第二电感通过每一所述第一间隙所形成的气隙，以起到所需要的电感量。

2.根据权利要求1所述的高耐压高功率密度耦合磁性元件，其特征在于，所述第一铁芯体具有对应于所述容置空间的第一内壁、第二内壁、第三内壁以及第四内壁，所述第一内壁与所述第二内壁相对设置，所述第三内壁与所述第四内壁相对设置；其中，所述第一内壁与至少一个所述第二铁芯体的第一表面之间具有所述第一间隙，所述第二内壁与至少一个所述第二铁芯体的第二表面之间具有所述第一间隙，所述第三内壁以及所述第四内壁与所述第一线圈直接接触。

3.根据权利要求1所述的高耐压高功率密度耦合磁性元件，其特征在于，所述容置空间为T形状，所述第一铁芯体的两侧通过所述容置空间而彼此连通；其中，所述第一线圈包括本体部、第一端部以及第二端部，所述本体部呈U形状且位于所述容置空间中，所述本体部的一端与所述第一端部垂直连接，所述本体部的另一端与所述第二端部垂直连接，且所述第一端部与所述第二端部位于所述容置空间中或部分外露于所述第一铁芯体的外部。

4.根据权利要求1所述的高耐压高功率密度耦合磁性元件，其特征在于，所述容置空间为方形状，所述第一线圈包括本体部、第一端部以及第二端部，所述本体部呈U形状且位于所述容置空间中，所述本体部的两端分别与所述第一端部以及所述第二端部连接，且所述第一端部与所述第二端部外露于所述第一铁芯体的外部。

5.根据权利要求1所述的高耐压高功率密度耦合磁性元件，其特征在于，所述第一线圈与所述第一铁芯体绝缘连接，所述第一线圈与所述第二线圈绝缘连接，所述第二线圈与至少一个所述第二铁芯体绝缘连接。

6.根据权利要求1所述的高耐压高功率密度耦合磁性元件，其特征在于，所述高耐压高功率密度耦合磁性元件还包括多个垫片单元，每一个所述垫片单元能拆卸地设置于所对应的所述第一间隙中；其中，所述第一电感与所述第二电感通过每一个所述垫片单元的设置而控制所述第一铁芯体与至少一个所述第二铁芯体之间的气隙，以起到所需要的电感量。

7.根据权利要求1所述的高耐压高功率密度耦合磁性元件，其特征在于，至少一个所述第二铁芯体为多个；并且，相邻的两个所述第二铁芯体之间具有第二间隙，所述第二电感通过所述第二间隙所形成的气隙，以起到所需要的电感量。

8.根据权利要求1所述的高耐压高功率密度耦合磁性元件，其特征在于，所述第一线圈呈U形状或Ω形状，所述第二线圈呈C形状，且至少一个所述第二铁芯体呈凸字形。

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