CN220963001U - 线圈和磁性元件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种线圈和磁性元件；其中，该线圈包括线圈主体及引出线；线圈主体及引出线由单体导线构成；引出线位于单体导线的端部；引出线包括螺旋结构部分，线圈主体通过引出线与指定的连接装置连接，以固定线圈；线圈主体在通过线圈主体的磁通量改变时，产生感应电动势。该方式中，通过线圈的引出线中的螺旋结构部分减小了线圈在使用及制造过程受到的应力，减小了线圈主体产生的形变，从而提高了线圈的使用寿命及应力承受能力。

Description

线圈和磁性元件

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其是涉及一种线圈和磁性元件。

背景技术

在高压、大电流的应用场景中，为确保给主功率器件供电的电源中磁性元件有足够的绝缘距离以及线圈定位，通常将磁性元件中的线圈浇注在一些化学用剂中，如环氧树脂。线圈通常需要与外电路进行电器连接，可以在绕组的两端设置引出线，并通过连接装置与其他电路元件进行连接固定。

例如可以将引出线通过内嵌螺母进行固定，然而在安装与内嵌螺母匹配的螺丝过程中，常常会出现扭矩应力过大，导致内嵌螺母与线圈出线的连接产生断裂的情况。除此之外，环氧树脂在浇注和固化过程中对线圈的引出线产生较大的应力，迫使出线发生扭曲或者弯折，使得线圈偏心，从而导致线圈之间绝缘距离不够，最终也会导致线圈或者整个变压器的报废，进一步使得线圈的良品率降低，成本增加。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种线圈和磁性元件，以通过线圈的引出线中的螺旋结构部分减小线圈在使用及制造过程受到的应力，减小线圈主体产生的形变，从而提高线圈的使用寿命及应力承受能力。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种线圈，该线圈包括线圈主体及引出线；线圈主体及引出线由单体导线构成；引出线位于单体导线的端部；引出线包括螺旋结构部分，线圈主体通过引出线与指定的连接装置连接，以固定线圈；线圈主体在通过线圈主体的磁通量改变时，产生感应电动势。

进一步地，上述线圈主体由单体导线以螺旋方式缠绕构成；螺旋结构部分由单体导线以螺旋方式缠绕构成。

进一步地，上述引出线包括依次连接的引出部分、螺旋结构部分及连接部分；引出部分与线圈主体连接，连接部分与连接装置连接。

进一步地，上述线圈主体的中轴线方向与螺旋结构部分的中轴线方向平行。

进一步地，上述线圈主体的中轴线方向与螺旋结构部分的中轴线方向垂直。

进一步地，上述线圈主体的绕线方向与螺旋结构部分的绕线方向相同；线圈处于电磁感应电路中时，线圈主体及螺旋结构部分产生的磁通量方向相同。

进一步地，上述线圈主体的绕线方向与螺旋结构部分的绕线方向相反；线圈处于电磁感应电路中时，线圈主体及螺旋结构部分产生的磁通量方向相反。

进一步地，上述引出线包括第一引出线及第二引出线；第一引出线由单体导线的第一端以螺旋方式缠绕构成，第二引出线由单体导线的第二端以螺旋方式缠绕构成。

进一步地，上述线圈主体通过环氧树脂进行浇注。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种磁性元件，该磁性元件包括上述线圈及磁芯；磁芯设置于线圈的中轴线位置。

进一步地，磁性元件包括变压器或电感。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

上述线圈和磁性元件，该线圈包括线圈主体及引出线；线圈主体及引出线由单体导线构成；引出线位于单体导线的端部；引出线包括螺旋结构部分，线圈主体通过引出线与指定的连接装置连接，以固定线圈；线圈主体在通过线圈主体的磁通量改变时，产生感应电动势。

该方式中，通过线圈的引出线中的螺旋结构部分减小了线圈在使用及制造过程受到的应力，减小了线圈主体产生的形变，从而提高了线圈的使用寿命及应力承受能力。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为相关技术中线圈与嵌体螺母、紧固螺丝的连接示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种线圈的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种线圈的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的线圈与嵌体螺母、紧固螺丝的连接示意图；

图5为本实用新型实施例提供的另一种线圈的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种采用平绕线圈出线方式的线圈示意图；

图7为本实用新型实施例提供的一种采用立绕线圈出线方式的线圈示意图；

图8为本实用新型实施例提供的一种电感示意图；

图9为本实用新型实施例提供的一种包含线圈的变压器示意图。

图标：10-线圈本体；20-引出线；31-嵌件螺母；32-紧固螺丝；201-螺旋结构部分；30-连接装置；202-引出部分；203-连接部分；21-第一引出线；22-第二引出线。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做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。

在高压、大变流器的应用场景中，为确保给主功率器件供电的电源中磁性元件有足够的绝缘距离以及线圈定位，因此要将线圈浇注在环氧树脂中。由于环氧树脂在浇注过程中对线圈存在一定的冲击，所以线圈要采用刚性结构，以此来保证有足够的强度来应对冲击，以及树脂固化过程中对线圈产应的应力。

因为线圈需要全部被浇注在环氧树脂里，所以为了引出线圈的出线与外电路进行电气连接时，要保证引出位置电场尽可能不产生畸变，因此需要将线圈的出线用内嵌螺母(也称为“嵌件螺母”)进行引出。常用的线圈出线与内嵌螺母的连接方式如图1所示，引出线20的一端与线圈本体10的连接，另一端与嵌件螺母31连接，嵌件螺母31与紧固螺丝32进行螺纹连接，从而可以将线圈进行固定，或者将线圈与其他外电路元件进行连接。

在安装螺丝过程中，如果扭矩应力过大，就会存在内嵌螺母与线圈出线的连接产生断裂的风险，情况严重甚至会导致整个线圈的报废。除此之外，环氧树脂在浇注和固化过程中对线圈出线产生较大的应力，迫使出线发生扭曲或者弯折，使得线圈偏心，从而导致线圈之间绝缘距离不够，最终也会导致线圈或者整个变压器的报废，进一步使得线圈的良品率降低，成本增加。

基于上述问题，本实用新型实施例提供的一种线圈和磁性元件，该技术可以应用于各种磁性元件中，进而应用于电子电力系统中。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种线圈进行详细介绍。如图2所示，该线圈包括线圈主体10及引出线20；引出线包括螺旋结构部分201，线圈主体10通过引出线20与指定的连接装置30连接，以固定该线圈。基于电磁感应原理，线圈主体在通过线圈主体的磁通量改变时，会产生感应电动势。

线圈通常指呈环形的导线绕组，最常见的线圈应用有：马达、电感、变压器和环形天线等。电路中的线圈是指电感器，是指导线一根一根绕起来，导线彼此互相绝缘形成的绝缘管。而绝缘管可以是空心的，也可以包含铁芯或磁粉芯，简称电感。电感又可分为固定电感和可变电感，固定电感线圈简称电感或线圈。

如上所述，在对线圈主体进行浇注时，通常会采用环氧树脂进行浇注。环氧树脂在浇注过程中对线圈存在一定的冲击，在树脂固化的过程中还会产生应力。当在线圈中采用螺旋结构部分时，由于螺旋结构部分具有旋转对称性的结构，具有较高的刚度和强度。螺旋结构的旋转对称性使得它能够均匀地分布载荷，从而减小了结构的应力集中程度，提高了结构的承载能力，从而使整个线圈的抗应力能力更强，能够更好的起到线圈定位作用。

上述线圈主体及引出线通常是一体的，可以通过一根单体导线构成。引出线通常位于单体导线的端部。其中，线圈主体由单体导线以螺旋方式缠绕构成，通常是由单体导体的中间部分按照指定绕线方向缠绕而成。螺旋结构部分也由单体导线以螺旋方式缠绕构成，通常是由单体导体的靠近端点的部分缠绕而成。

在相关技术中，如图1所示，引出线为直直的一段导线。为了不改变引出线与线圈主体的连接形状以及引出线与连接装置的连接形状，可以在引出线中保留与线圈主体连接的直线部分，称之为引出部分；同时保留与连接装置连接的直线部分，称之为连接部分；而在引出部分和连接部分之间设置螺旋结构部分。如图3所示，线圈中包括依次连接的引出部分202、螺旋结构部分201及连接部分203。其中，引出部分与线圈主体连接，连接部分与连接装置连接。当连接装置包括嵌件螺母及紧固螺丝时，线圈与连接装置的连接示意图如图4所示。

螺旋结构部分的螺旋线形状也使得引出线具有较好的抗扭性能，能够有效地抵抗扭矩的作用。在扭转紧固螺丝以将其以螺纹连接的方式与嵌件螺母连接的过程中，螺旋结构部分会抵抗扭矩的作用，很好的起到缓冲作用，缓解螺丝紧固过程中带来的扭矩应力，从而使整个线圈不会在上述过程中轻易损坏，延长了线圈的寿命。

为了将线圈接入电路回路，通常在线圈主体的两端分别设置第一引出线及第二引出线。其中，第一引出线由单体导线的第一端以螺旋方式缠绕构成，第二引出线由单体导线的第二端以螺旋方式缠绕构成。如图5所示，线圈主体10的两端分别与第一引出线21及第二引出线22连接。此外，针对接入长度可调节的线圈，还可以为其设置第三引出线，具体可以根据需求设置，在此不进行限制。

上述线圈中，该线圈包括线圈主体及引出线；线圈主体及引出线由单体导线构成；引出线位于单体导线的端部；引出线包括螺旋结构部分，线圈主体通过引出线与指定的连接装置连接，以固定线圈；线圈主体在通过线圈主体的磁通量改变时，产生感应电动势。该方式中，通过线圈的引出线中的螺旋结构部分减小了线圈在使用及制造过程受到的应力，减小了线圈主体产生的形变，从而提高了线圈的使用寿命及应力承受能力。

在一具体实施例中，螺旋结构部分的中轴线方向可以与线圈主体的中轴线方向设置为平行的，如图6所示，该方式也称为平绕线圈出线。由于制造精度等问题，线圈主体具有漏磁通量。其中，漏感值通常用于评价线圈的漏磁通量。在实际应用过程中，由于漏磁通量的存在，线圈主体产生的感应磁通量可能会小于或大于预设的感应磁通量。引出线的螺旋结构部分的螺旋方向与线圈本体螺旋方向可根据实际电路所需漏感值选择相同或是相反，即起到了增强线圈装模的强度的作用，又起到了调节电气参数的作用。

当线圈主体的绕线方向与螺旋结构部分的绕线方向相同，例如线圈主体沿着逆时针缠绕，螺旋结构部分也沿着逆时针缠绕时，线圈处于电磁感应电路中，线圈主体及螺旋结构部分产生的磁通量方向相同，从而减小线圈的漏感值，提高线圈的使用精度。

此外，还可以将线圈主体的绕线方向与螺旋结构部分的绕线方向设置为相反的，例如线圈主体沿着逆时针缠绕，螺旋结构部分沿着顺时针缠绕。当线圈主体产生的磁通量大于预设的磁通量时，可以通过螺旋结构部分产生的反向的磁通量进行一部分的抵消，从而使整个线圈产生的线圈处于电磁感应电路中时，线圈主体及螺旋结构部分产生的磁通量方向相反。

上述出线方式不仅降低了线圈装模过程产生的扭矩应力，有利于提高产品的良品率，还可以螺旋结构引入新的漏感，有利于对线圈参数的设计进行调节，有机会减小线圈的体积，增大系统的功率密度。

在一具体实施例中，可以将线圈主体的中轴线方向与螺旋结构部分的中轴线方向设置为垂直的，该方式也称为立绕线圈出线，如图7所示。此时，引出线的螺旋结构部分的旋转方向是与磁场方向垂直的，不会产生磁通量，不会对线圈主体的漏感值产生影响。在实际应用过程中，如果仅需要减少线圈在制造及使用过程中的应力，而不需要引出线的螺旋结构部分产生磁通量，可以采用立绕线圈出线的方式。

上述出线结构应用范围广泛，平绕线圈、立绕线圈、变压器、电感的出线均可运用螺旋结构。如图8所示，在电感中采用螺旋出线同样有定位作用，在此不做赘述。对于电感而言，螺旋出线相当于空心电感，对电感自身特性影响不大。

对应于上述线圈的实施例，本实施例还提供了一种磁性元件，该磁性元件包括上述线圈及磁芯；磁芯通常设置于线圈的中轴线位置。

磁性元件是储能、能量转换及电气隔离所必备的电力电子器件，主要包括变压器和电感器两大类。几乎所有电源电路中，都离不开磁性元器件，磁性元件是电力电子技术最重要的组成部分之一。

如图9所示，以变压器为例，说明了引出线具有螺旋结构部分的线圈在磁性元件中的应用方式。图9中的回型磁芯上设置了一个平绕线圈出线方式出现的线圈以及一个立绕线圈出线方式出线的线圈。

本实用新型实施例提供的磁性元件，与上述实施例提供的线圈具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的变流器的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种线圈，其特征在于，所述线圈包括线圈主体及引出线；

所述线圈主体及所述引出线由单体导线构成；所述引出线位于所述单体导线的端部；所述引出线包括螺旋结构部分，所述线圈主体通过所述引出线与指定的连接装置连接，以固定所述线圈；

所述线圈主体在通过所述线圈主体的磁通量改变时，产生感应电动势。

2.根据权利要求1所述的线圈，其特征在于，所述线圈主体由所述单体导线以螺旋方式缠绕构成；所述螺旋结构部分由所述单体导线以螺旋方式缠绕构成。

3.根据权利要求2所述的线圈，其特征在于，所述引出线包括依次连接的引出部分、螺旋结构部分及连接部分；所述引出部分与所述线圈主体连接，所述连接部分与所述连接装置连接。

4.根据权利要求2所述的线圈，其特征在于，所述线圈主体的中轴线方向与所述螺旋结构部分的中轴线方向平行。

5.根据权利要求2所述的线圈，其特征在于，所述线圈主体的中轴线方向与所述螺旋结构部分的中轴线方向垂直。

6.根据权利要求4所述的线圈，其特征在于，所述线圈主体的绕线方向与所述螺旋结构部分的绕线方向相同；所述线圈处于电磁感应电路中时，所述线圈主体及所述螺旋结构部分产生的磁通量方向相同。

7.根据权利要求4所述的线圈，其特征在于，所述线圈主体的绕线方向与所述螺旋结构部分的绕线方向相反；所述线圈处于电磁感应电路中时，所述线圈主体及所述螺旋结构部分产生的磁通量方向相反。

8.根据权利要求2所述的线圈，其特征在于，所述引出线包括第一引出线及第二引出线；所述第一引出线由所述单体导线的第一端以螺旋方式缠绕构成，所述第二引出线由所述单体导线的第二端以螺旋方式缠绕构成。

9.根据权利要求1所述的线圈，其特征在于，所述线圈主体通过环氧树脂进行浇注。

10.一种磁性元件，其特征在于，所述磁性元件包括如权利要求1-9任一项所述的线圈及磁芯；所述磁芯设置于所述线圈的中轴线位置。

11.根据权利要求10所述的磁性元件，其特征在于，所述磁性元件包括变压器或电感。