一种大功率磁性器件的制作方法

本实用新型涉及磁性电子元件
技术领域：
，具体涉及一种功率磁性器件。
背景技术：
：在磁性元器件领域，随着SiC、GaN等新材料的推出，整机小型化已经成为一种趋势，在大功率电源应用场合,磁性器件作为能量转换的装置，例如变压器或电感器等，器件的散热和转换效率等性能越来越受重视。另随着新能源汽车的推出，磁性器件的小型化，优异的散热性能和高效的能量转换也成为一个重要的研究课题。然而目前的磁性器件的设计并没有充分考虑因结构本身而产生的热对流所增加的损耗和热量。技术实现要素：本实用新型旨在从磁性器件本身的结构设计出发，通过结构的改进减少因结构本身带来的热对流所造成的损耗和热量增加的问题。一种大功率磁性器件，包括：绕线骨架，包括绕线柱体以及绕线柱体两端的两个支撑部，所述绕线柱体具有轴向中心通孔且柱体的柱面中部凸出；导线，均匀绕制于所述绕线柱体的柱面上；至少两个引出端子，固定于所述支撑部的支撑脚上，用于与导线线端连接；第一磁芯，中部具有一凸出柱体，两端分别具有凸台；第二磁芯，中部具有一凸出柱体，两端分别具有凸台；第一、第二磁芯分别卡入所述绕线柱体两端的支撑部，使得第一磁芯上端的凸台与第二磁芯上端的凸台于绕线柱体的上方抵接，同时第一磁芯下端的凸台与第二磁芯下端的凸台于绕线柱体的下方抵接；并且，第一磁芯的凸出柱体和第二磁芯的凸出柱体分别从所述绕线柱体的两端插入所述绕线柱体的中心通孔中，使得两个所述凸出柱体的端面之间形成气隙。优选地，所述绕线柱体的所述中心通孔的孔壁为锯齿状，包含多个凸起面和多个凹陷面。更优选地，所述凸起面和所述凹陷面均匀交替分布。优选地，各所述支撑部均具有分设于所述绕线柱体两侧的两个支撑脚。优选地，所述绕线柱体为圆柱体或棱柱体。本实用新型上述提出的大功率磁性器件，通过在绕线柱体的中心开轴向通孔，并基于两端的两个磁芯在通孔中部形成气隙，然后通过绕线柱体柱面中部的凸起设计增大绕制导线与气隙之间的距离(增大1～3倍)，减少磁性器件在工作过程中的涡流损耗。在优选的方案中，绕线柱体中心通孔的孔壁分布有多个凸起面和多个凹陷面，可以增大该磁性器件在工作中的对流换热，从而提高该磁性器件的散热速度。附图说明图1是本实用新型一具体实施例提供的大功率磁性器件的立体示意图；图2是图1所示的大功率磁性器件沿AA’线的剖视图；图3是图1所示的大功率磁性器件中绕线骨架示意图；图4是图3所示的绕线骨架的左视图；图5是图1所示的大功率磁性器件中磁芯的示意图；图6是本实用新型具体实施例中磁芯的磁场分布仿真图；图7是采用传统绕线骨架的大功率磁性器件的磁芯的磁场分布仿真图。具体实施方式下面对照附图并结合具体的实施方式对本实用新型作进一步说明。需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述和简化描述，并非指示或暗示所指的装置或部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。本实用新型的具体实施方式提出一种大功率磁性器件，参考图1至图5，该磁性器件包括绕线骨架1、导线2、引出端子和两个磁芯3、4：绕线骨架1，包括绕线柱体11以及绕线柱体两端的两个支撑部12a、12b，所述绕线柱体11具有轴向中心通孔且柱体的柱面中部凸出。其中，支撑部12a和12b具有相同的结构，上部为弧形部，下部为支撑脚。如图3所示，支撑部12a的下部为两个分设于绕线柱体两侧的支撑脚12a1、12a2，上部为分别与两个支撑脚12a1、12a2连接的两个弧形部；支撑部12b的下部为两个分设于绕线柱体两侧的支撑脚12b1、12b2，上部为分别与两个支撑脚12b1、12b2连接的两个弧形部。支撑脚上具有凹槽，用于容纳引出端子。导线2，均匀绕制于绕线柱体11的柱面上。导线例如是漆包铜线，可以单股绕制，也可以多股绕制，本实用新型不对此限定。绕制后的线端连接到引出端子上。引出端子的数量至少两个，引出端子可通过支撑脚上的凹槽固定于支撑脚上。在如图1所示的实施例中，具有六个引出端子，其中支撑脚12a1和12b1上均分别固定有两个引出端子，支撑脚12a2和12b2上各固定有一个引出端子。引出端子的数量和分布可以根据实际需求来设置，并且所设置的引出端子也并非会全部用到。如图5所示，第一磁芯3，中部具有一凸出柱体31，两端分别具有凸台32、33；第二磁芯4，中部具有一凸出柱体41，两端分别具有凸台42、43。在本发明图示的实施例中，第一磁芯3和第二磁芯4具有相同的结构；在另一些实施例中，两者的结构不一定要完全相同。第一磁芯3、第二磁芯4分别卡入绕线柱体11两端的支撑部12a、12b，使得第一磁芯上端的凸台32与第二磁芯上端的凸台42于绕线柱体的上方抵接，同时第一磁芯下端的凸台33与第二磁芯下端的凸台43于绕线柱体的下方抵接；并且，第一磁芯的凸出柱体31和第二磁芯的凸出柱体41分别从所述绕线柱体的两端插入所述绕线柱体的中心通孔中，使得两个所述凸出柱体的端面之间形成气隙5。由于绕线柱体11的中部柱面是凸出的设计，因此绕制于凸出柱面上的这部分线圈与气隙5之间的距离得以增大，参见图2，从而可以减少磁性器件工作过程中的涡流损耗。磁芯中部的凸出柱体在插入绕线柱体的中心通孔之前预先涂上胶水，以方便磁芯和绕线骨架之间的固定连接。更进一步地，磁芯的侧边具有与所述支撑部的弧形部相适应的弧形凹口，参见图5，磁芯卡入支撑部时，其两侧的弧形凹口分别抵接所述支撑部的两个弧形部。在另一些实施例中，绕线柱体11的中心通孔的孔壁设计为凹凸面交替分布的锯齿状，参见图3和图4，这样设计能增大所述磁性器件在工作时的对流换热，增大散热速度，提高工作稳定性。更优选的是，多个凸起面111和多个凹陷面112均匀交替分布，这样更有利于散热。绕线柱体11的外形可以是圆柱体，也可以是棱柱体，只要保证柱体的中部柱面是凸出的即可。另外，磁芯的凸出柱体31/41的形状与绕线柱体11的中心通孔中凸起面所限定的形状相适应，比如，当中心通孔孔壁的凸起面所限定的形状为圆形(图3和图4所示实施例)，则磁芯的凸出柱体也相应为圆柱体。本实用新型通过仿真软件对本实用新型的磁性器件及对比的磁性器件进行了磁芯的磁场分布仿真，以验证本实用新型的有益效果。构建本实用新型前述提供的磁性器件的仿真模型，利用磁场仿真软件进行磁场分布仿真，得到如图6所示的磁芯磁场分布仿真图；构建对比的磁性器件仿真模型，主要区别在于对比模型的绕线柱体的柱面是平整的，不具有凸出柱面设计，对对比的仿真模型进行磁场分布仿真，得到如图7所示的磁芯磁场分布仿真图。可以看出，本实用新型的磁芯磁场分布更加均匀，整体磁场利用率更高。通过对本实用新型前述提供的大功率磁性器件和采用传统绕线骨架后的大功率磁性器件分别进行不同频率下的涡流损耗仿真，对应得到表1所示的两种大功率磁性器件的涡流损耗情况。表1频率本实用新型的磁性器件对比的磁性器件100kHz14.13621031w40.54507119w200kHz18.50255736w55.43828984w300kHz21.25950552w66.13658340w400kHz23.22507036w74.39943967w从上面的仿真对比可以看出，本实用新型提供的大功率磁性器件通过绕线骨架的改进设计，能够减少工作过程中的涡流损耗。另外，由于本实用新型的绕线柱体的中心通孔孔壁具有很多凹凸面交错排列，在相同绕线柱体尺寸下具有更大的散热面积，因此在使用过程中，与传统绕线柱体的器件相比，相同频率下器件的整体温度会更低。以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属
技术领域：
的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型的保护范围。当前第1页1 2 3