CN219759350U - 磁性器件和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种磁性器件和电子设备，磁性器件包括外壳、磁芯骨架、线圈绕组、导热件以及导热胶，所述磁芯骨架设于所述外壳内，并设有磁芯中柱；所述线圈绕组绕设于所述磁芯中柱；所述导热件贴设于所述磁芯中柱的表面；所述导热胶填充于所述外壳内，并与所述导热件接触。本申请的技术方案，可以提高磁性器件的散热性能。

Description

磁性器件和电子设备

技术领域

本实用新型涉及磁性器件技术领域，特别涉及一种磁性器件和电子设备。

背景技术

变压器和电感等磁性器件一般包括磁芯和绕设于磁芯的线圈绕组，磁芯中存在磁场，且由于磁芯是铁磁材料，会产生磁滞损耗和涡流损耗等空载损耗，同时，线圈绕组中流过电流，且由于线圈存在电阻，也产生电阻损耗等负载损耗；其中，空载损耗和负载损耗都以热量的形式出现，从而导致线圈和铁芯都会发热，并且热量一般集中在磁芯中柱上，导致发热集中且磁芯中柱位于线圈绕组内部，散热较慢。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种磁性器件和电子设备，旨在提高磁性器件的散热性能。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种磁性器件，包括：

外壳；

磁芯骨架，所述磁芯骨架设于所述外壳内，并设有磁芯中柱；

线圈绕组，所述线圈绕组绕设于所述磁芯中柱；

导热件，所述导热件贴设于所述磁芯中柱的表面；以及

导热胶，所述导热胶填充于所述外壳内，并与所述导热件接触。

在本申请的一实施例中，所述导热件包括第一导热段和第二导热段，所述第一导热段贴设于所述磁芯中柱的表面，所述第二导热段自所述第一导热段沿所述磁芯中柱的径向向外延伸，所述导热胶与所述第二导热段接触。

在本申请的一实施例中，所述第一导热段包覆于所述磁芯中柱的外表面；

和/或，所述第二导热段沿所述磁芯中柱的周向环绕设置。

在本申请的一实施例中，所述磁芯骨架还包括两个磁芯底板和至少两个磁芯边柱，两个所述磁芯底板分别位于所述磁芯中柱的两端；

相邻的两个所述磁芯边柱沿所述磁芯骨架的周向间隔设置，所述磁芯边柱的一个端部与所述磁芯中柱的一个端部连接同一所述磁芯底板，所述第二导热段贴设于所述磁芯底板。

在本申请的一实施例中，所述磁芯骨架包括第一磁芯和第二磁芯，所述第一磁芯设有第一中柱，所述第二磁芯设有第二中柱，所述第一中柱和所述第二中柱对接形成所述磁芯中柱，所述线圈绕组绕设于所述第一中柱和所述第二中柱。

在本申请的一实施例中，所述导热件贴设于所述第一中柱和/或所述第二中柱。

在本申请的一实施例中，所述外壳设有冷媒通道，用于输送冷媒。

在本申请的一实施例中，所述磁性器件还包括绕组骨架，所述绕组骨架套设于所述磁芯中柱外侧；

所述线圈绕组绕设于所述绕组骨架外侧，至少部分所述导热件设于所述磁芯中柱和所述绕组骨架之间。

在本申请的一实施例中，所述导热件为石墨烯材质。

本申请还提出一种电子设备，所述电子设备包括前述任一项中所述的磁性器件，所述磁性器件包括：

外壳；

磁芯骨架，所述磁芯骨架设于所述外壳内，并设有磁芯中柱；

线圈绕组，所述线圈绕组绕设于所述磁芯中柱；

导热件，所述导热件贴设于所述磁芯中柱的表面；以及

导热胶，所述导热胶填充于所述外壳内，并与所述导热件接触。

本申请的技术方案，磁性器件包括外壳和收容在外壳中的磁芯骨架和线圈绕组，并在磁芯骨架的磁芯中柱的外表面贴设有导热件，外壳中还填充有导热胶，导热胶可以将磁芯和外壳粘连固定，以提高磁性器件整体结构稳定性。

另外，导热胶与导热件接触，使得磁芯中柱产生的热量可以经由导热件和导热胶传递至外壳进行散热，同时线圈绕组产生的热量也可以经由导热胶传递至外壳进行散热，避免热量累积在磁芯中柱和线圈绕组上导致磁性器件过热造成产品烧坏风险大的问题。也即本申请的技术方案，提高了磁性器件的散热效率，降低了安全隐患。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型磁性器件一实施例的结构图；

图2为图1中磁性器件的剖视图；

图3为图1中磁性器件移除导热胶的爆炸图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”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实用新型中的具体含义。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种磁性器件100。

请参照图1至图3，在本申请的一些实施例中，磁性器件100包括：

外壳10；

磁芯骨架30，磁芯骨架30设于外壳10内，并设有磁芯中柱35；

线圈绕组50，线圈绕组50绕设于磁芯中柱35；

导热件70，导热件70贴设于磁芯中柱35的表面；以及

导热胶80，导热胶80填充于外壳10内，并与导热件70接触。

本申请提出的磁性器件100，所指用电磁感应原理工作的器件，可以是变压器或电感等。磁性器件100包括作为安装基础的外壳10，外壳10内形成有安装空间，磁芯骨架30固定在安装空间内，并形成有磁芯中柱35，线圈绕组50缠绕在磁芯中柱35上，可以利用线圈绕组50产生磁场。可以理解的，由于磁性器件100中磁滞损耗和涡流损耗以及电阻损耗的存在，磁芯中柱35和线圈绕组50上均会存在发热现象，若不能将磁性器件100工作时产生的热量及时散出，便会增大产品的烧坏风险。而在一些实施例中，为了提高散热效率，便会控制磁性器件100的输入功率或增大磁性器件100的体积，导致磁性器件100的功率密度低。

本申请在磁性器件100中设置导热件70，导热件70贴设在磁芯中柱35表面且具有较好的导热性能，其中，导热件70所采用的材料可以是但不限于石墨烯、导热硅胶片等材质，在此不做限定。另外，容置空间中还填充有导热胶80，导热胶80可以是导热环氧胶、导热硅橡胶等材质，导热胶80灌封在容置空间中以填充磁芯骨架30和外壳10之间的间隙，并使得导热胶80与导热件70接触；如此设置，既可以通过导热胶80将磁芯骨架30粘接固定在容置空间中，避免磁芯骨架30和线圈绕组50等部件在容置空间中晃动影响使用安全性和性能稳定；同时，还可以将集中在磁芯中柱35的热量依次通过导热件70和导热胶80传递至外壳10，以及将线圈绕组50的热量通过导热胶80传递至外壳10进行散热，提高磁芯中柱35和线圈绕组50的散热效率，从而降低产品烧坏风险，也可以增大磁性器件100的输入功率，提高功率密度，在相同的功率密度下，也可以减少磁性器件100的体积。

在一些实施例中，外壳10采用散热性能较好的材质，例如铝、铝合金、铁或不锈钢等，也可以在外壳10上设置水冷结构或散热鳍片等散热结构以提高散热效率，在此不做具体限定。

因此，可以理解的，本申请的技术方案，磁性器件100包括外壳10和收容在外壳10中的磁芯骨架30和线圈绕组50，并在磁芯骨架30的磁芯中柱35的外表面贴设有导热件70，外壳10中还填充有导热胶80，导热胶80可以将磁芯和外壳10粘连固定，以提高磁性器件100整体结构稳定性；另外，导热胶80与导热件70接触，使得磁芯中柱35产生的热量可以经由导热件70和导热胶80传递至外壳10进行散热，同时线圈绕组50产生的热量也可以经由导热胶80传递至外壳10进行散热，避免热量累积在磁芯中柱35和线圈绕组50上导致磁性器件100过热造成产品烧坏风险大的问题。也即本申请的技术方案，提高了磁性器件100的散热效率，降低了安全隐患。

请参照图2，在本申请的一些实施例中，导热件70包括第一导热段71和第二导热段73，第一导热段71贴设于磁芯中柱35的表面，第二导热段73自第一导热段71沿磁芯中柱35的径向向外延伸，导热胶80与第二导热段73接触。

本实施例中，导热件70包括贴设在磁芯中柱35表面的第一导热段71和自第一导热段71沿磁芯中柱35的径向向外延伸的第二导热段73，第一导热段71和第二导热段73均具有较好的导热性能，可以是一体成型也可以是分体式成型且相互连接，可以采用相同材料也可以采用不同材料，使得第二导热段73向外延伸以充分与导热胶80接触，提高导热效率，使得线圈绕组50的热量可以快速地通过导热件70和导热胶80传递至外壳10进行散热，提高磁芯中柱35和线圈绕组50的散热效率。

请参照图2，在本申请的一些实施例中，第一导热段71包覆于磁芯中柱35的外表面。

可以理解的，本申请利用导热件70将磁芯中柱35的热量传递至导热胶80和外壳10，以使磁芯中柱35快速散热。本实施例中，使得第一导热段71包覆在磁芯中柱35的外表面，如此设置，增大了导热件70与磁芯中柱35的接触面积和导热面积，使得磁芯中柱35的热量可以快速传递至导热件70，同时，使得磁芯中柱35各个位置均与导热件70接触，以将磁芯中柱35各个位置的热量快速导出，避免部分位置未与导热件70接触导致该处热量积累造成磁芯中柱35局部过热。

请参照图3，在本申请的一些实施例中，第二导热段73沿磁芯中柱35的周向环绕设置。

可以理解的，前述实施例的技术方案中，使得第一导热段71沿磁芯中柱35的周向环绕设置，以将磁芯中柱35的热量均匀快速导出。本实施例中，第二导热段73沿磁芯中柱35的周向环绕设置，如此设置，即增大了第二导热段73的导热面积，使得第二导热段73可以快速地将热量传递至导热胶80；也可以使得磁芯中柱35传递至第一导热段71热量均匀的传递至第二导热段73，从而增大了磁芯中柱35的导热和散热效率。

请参照图3，在本申请的一些实施例中，磁芯骨架30还包括两个磁芯底板37和至少两个磁芯边柱39，两个磁芯底板37分别位于磁芯中柱35的两端；

相邻的两个磁芯边柱39沿磁芯骨架30的周向间隔设置，磁芯边柱39的一个端部与磁芯中柱35的一个端部连接同一磁芯底板37，第二导热段73贴设于磁芯底板37。

本实施例中，磁芯骨架30包括两个磁芯底板37和至少两个磁芯边柱39，每一磁芯边柱39与磁芯中柱35并排设置，且磁芯中柱35和磁芯边柱39的端部均与磁芯底板37连接，从而使得磁芯中柱35、每一磁芯边柱39以及两个磁芯底板37围合形成一闭合的磁路，可以将磁场约束在一定的空间内加以运用，同时提高磁路的磁导率和降低磁芯中柱35内的涡流损耗，从而减少磁芯中柱35产生的热量。另外，第二导热段73贴设置磁芯底板37的内侧表面，提高了第二导热段73与磁芯骨架30之间的连接强度，提高了第二导热段73的位置稳定性；而磁芯骨架30中相邻的两个磁芯边柱39之间间隔设置，从而使得至少部分第二导热段73从两个磁芯边柱39之间的间隙显露，也可以使得导热胶80灌注至磁芯骨架30内侧，以使导热件70可以与导热胶80接触进行导热，并且增大了磁芯骨架30和外壳10之间的连接强度。

请参照图3，在本申请的一些实施例中，磁芯骨架30包括第一磁芯31和第二磁芯33，第一磁芯31设有第一中柱351，第二磁芯33设有第二中柱353，第一中柱351和第二中柱353对接形成磁芯中柱35，线圈绕组50绕设于第一中柱351和第二中柱353。

本实施例中，磁芯骨架30由相互对接的第一磁芯31和第二磁芯33组成，第一磁芯31和第二磁芯33可分别采用片状导磁材料叠合而成，或者由相应的材料直接加工而成。并且，第一磁芯31和第二磁芯33为两个对称结构，第一磁芯31上设置有第一中柱351，第二磁芯33设置有第二中柱353，当第一磁芯31和第二磁芯33对接时，第一中柱351和第二中柱353沿轴向对接形成前述磁芯中柱35；通过将磁芯骨架30设置成对接式结构，可以提高线圈绕组50绕设的便捷性。

另外，需要说明的是，第一磁芯31和第二磁芯33之间可以通过胶水粘接，也可以是通过导热件70缠绕在第一中柱351和第二中柱353以连接第一磁芯31和第二磁芯33，还可以通过插接或任意两种或两种以上的连接方式连接固定，在此不做具体限定。

在一些实施例中，磁芯骨架30上还包括磁芯边柱39，此时，第一磁芯31可以设置有至少两个第一边柱391，并在第二磁芯33设置对应数量的第二边柱393，当第一磁芯31和第二磁芯33对接时，每一第一边柱391与一第二边柱393对接形成一磁芯边柱39。

在本申请的一些实施例中，导热件70贴设于第一中柱351和/或第二中柱353。

可以理解的，前述实施例的技术方案中，磁芯骨架30包括相互对接的第一磁芯31和第二磁芯33。本实施例中，可以仅在第一中柱351和第二中柱353的其中之一的表面贴设导热件70；也可以是设置分体式的两个导热件70，其中一导热件70贴设于第一磁芯31，另一导热件70贴设于第二磁芯33，如此设置，可以分别在第一磁芯31和第二磁芯33上分别设置导热件70之后再拼接形成磁芯骨架30，提高组装便捷性；或者，可以是使得导热件70同时贴设在第一磁芯31和第二磁芯33上，例如使得导热件70包覆第一中柱351和第二中柱353，从而即可以利用导热件70导热，也可以利用导热件70提高第一磁芯31和第二磁芯33之间的连接强度，提高磁性器件100的结构稳定性。

在本申请的一些实施例中，外壳10设有冷媒通道，用于输送冷媒。

本申请的技术方案，利用导热件70将磁芯中柱35的热量传递至导热胶80和外壳10，以使磁芯中柱35快速散热。本实施例中，在外壳10上设置冷媒通道，冷媒通道可以是开设在外壳10的壳壁中，也可以是贴设在外壳10的外表面；冷媒通道的设置，可以用于输送冷水或其他冷媒，用于形成水冷散热结构，从而使得线圈绕组50和磁芯中柱35传递至外壳10的热量可以被流动的冷媒快速带走，提高磁性器件100的散热效率。

其中，冷媒通道可以是环绕外壳10设置，也可以是设置交错的多个冷媒通道，具体结构依据实际需求设置即可，在此不做限定。

请参照图1至图3，在本申请的一些实施例中，磁性器件100还包括绕组骨架90，绕组骨架90套设于磁芯中柱35外侧；

线圈绕组50绕设于绕组骨架90外侧，至少部分导热件70设于磁芯中柱35和绕组骨架90之间。

本实施例中，磁性器件100还包括绕组骨架90，绕组骨架90形成筒状结构，使得绕组骨架90套设磁芯中柱35上，用于绕设线圈绕组50；此时，可以将线圈绕组50先绕设在绕组骨架90上再将绕组骨架90套设在磁芯中柱35上，从而使得磁芯骨架30和线圈绕组50可以同时在不同产线组装完成后装配，提高磁性器件100的装配便捷性。

本实施例中，绕组骨架90和磁芯骨架30之间可以通过导热胶80粘接固定，绕组骨架90可以是陶瓷材料，具有较好的导热性能，可以将线圈绕组50的热量快速传递至导热胶80。

在本申请的一些实施例中，导热件70为石墨烯材质。

本实施例中，导热件70为石墨烯材质，并在石墨烯导热材料上设置背胶以将导热件70贴设在磁芯中柱35上，石墨烯具有非常好的热传导性能。纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK，是目前为止导热系数最高的碳材料，高于单壁碳纳米管(3500W/mK)和多壁碳纳米管(3000W/mK)。当它作为载体时，导热系数也可达600W/mK。另外，石墨烯强度高，还具有很好的韧性，可以弯曲，便于将导热件70缠绕包覆在磁芯中柱35上，且不易断裂损坏，使得导热件70性能稳定并具有较长的使用寿命。

本申请还提出一种电子设备，电子设备包括前述任一项中的磁性器件100，磁性器件100包括外壳10、磁芯骨架30、线圈绕组50、导热件70以及导热胶80，磁芯骨架30设于外壳10内，并设有磁芯中柱35；线圈绕组50绕设于磁芯中柱35；导热件70贴设于磁芯中柱35的表面；导热胶80填充于外壳10内，并与导热件70接触。

本申请还提出一种电子设备，该电子设备包括前述任一实施例中的磁性器件100，磁性器件100可以是但不限于变压器或者电感，本申请提出的电子设备，可以是但不限于充电器、车载充电器以及电动汽车等，例如可以用于电动汽车的充电电路中。具体的，其中磁性器件100包括外壳10、磁芯骨架30、线圈绕组50、导热件70以及导热胶80，磁芯骨架30设于外壳10内，并设有磁芯中柱35；线圈绕组50绕设于磁芯中柱35；导热件70贴设于磁芯中柱35的表面；导热胶80填充于外壳10内，并与导热件70接触。

本申请在磁性器件100中设置导热件70，导热件70贴设在磁芯中柱35表面且具有较好的导热性能，其中，导热件70所采用的材料可以是但不限于石墨烯、导热硅胶片等材质，在此不做限定。另外，容置空间中还填充有导热胶80，导热胶80可以是导热环氧胶、导热硅橡胶等材质，导热胶80灌封在容置空间中以填充磁芯骨架30和外壳10之间的间隙，并使得导热胶80与导热件70接触；如此设置，既可以通过导热胶80将磁芯骨架30粘接固定在容置空间中，避免磁芯骨架30和线圈绕组50等部件在容置空间中晃动影响使用安全性和性能稳定；同时，还可以将集中在磁芯中柱35的热量依次通过导热件70和导热胶80传递至外壳10，以及将线圈绕组50的热量通过导热胶80传递至外壳10进行散热，提高磁芯中柱35和线圈绕组50的散热效率，从而降低了产品烧坏风险，也可以增大磁性器件100的输入功率，提高了功率密度，在相同的功率密度下，也可以减少磁性器件100的体积。

由于本申请提出的电子设备采用了上述实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种磁性器件，其特征在于，包括：

外壳；

磁芯骨架，所述磁芯骨架设于所述外壳内，并设有磁芯中柱；

线圈绕组，所述线圈绕组绕设于所述磁芯中柱；

导热件，所述导热件贴设于所述磁芯中柱的表面；以及

导热胶，所述导热胶填充于所述外壳内，并与所述导热件接触。

2.如权利要求1所述的磁性器件，其特征在于，所述导热件包括第一导热段和第二导热段，所述第一导热段贴设于所述磁芯中柱的表面，所述第二导热段自所述第一导热段沿所述磁芯中柱的径向向外延伸，所述导热胶与所述第二导热段接触。

3.如权利要求2所述的磁性器件，其特征在于，所述第一导热段包覆于所述磁芯中柱的外表面；

和/或，所述第二导热段沿所述磁芯中柱的周向环绕设置。

4.如权利要求2所述的磁性器件，其特征在于，所述磁芯骨架还包括两个磁芯底板和至少两个磁芯边柱，两个所述磁芯底板分别位于所述磁芯中柱的两端；

相邻的两个所述磁芯边柱沿所述磁芯骨架的周向间隔设置，所述磁芯边柱的一个端部与所述磁芯中柱的一个端部连接同一所述磁芯底板，所述第二导热段贴设于所述磁芯底板。

5.如权利要求1所述的磁性器件，其特征在于，所述磁芯骨架包括第一磁芯和第二磁芯，所述第一磁芯设有第一中柱，所述第二磁芯设有第二中柱，所述第一中柱和所述第二中柱对接形成所述磁芯中柱，所述线圈绕组绕设于所述第一中柱和所述第二中柱。

6.如权利要求5所述的磁性器件，其特征在于，所述导热件贴设于所述第一中柱和/或所述第二中柱。

7.如权利要求1所述的磁性器件，其特征在于，所述外壳设有冷媒通道，用于输送冷媒。

8.如权利要求1所述的磁性器件，其特征在于，所述磁性器件还包括绕组骨架，所述绕组骨架套设于所述磁芯中柱外侧；

所述线圈绕组绕设于所述绕组骨架外侧，至少部分所述导热件设于所述磁芯中柱和所述绕组骨架之间。

9.如权利要求1至8中任一项所述的磁性器件，其特征在于，所述导热件为石墨烯材质。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项中所述的磁性器件。