磁性组件及具有该磁性组件的电源模块的制作方法

本实用新型涉及电源设备技术领域，特别是涉及一种磁性组件及具有该磁性组件的电源模块。

背景技术：

在风冷电源系统中，磁性组件的散热主要是从内到外层层散发，然后在表层通过强制吹风把热散走。但由于磁性组件被绕组、绝缘胶布、安规胶布、铁芯等严实包裹，且随着功率的增大，内部热量越来越难导出，会导致局部温度过高，严重的甚至有可能烧毁磁性组件。

目前风冷散热中，已经有较多的对热处理的方式，如增加带散热齿的散热片，以增大磁件的散热面积等，但是这样将显著增加磁件的体积和重量，非优化方案；或在绕组内部插入相应的导热片，以期把线圈的热传导到导热片再传到外侧，增强散热能力，此设计在低频工作情况下因涡流效应不明显可行，但在高频情况下，其散热片上额外增加的损耗将变得显著，会带来功率变换器效率的明显降低，同时影响组件内部寄生电容的变化，这可能引起严重的电磁干扰等。

技术实现要素：

基于此，有必要针对目前为解决磁性组件散热导致的体积等增加以及电磁干扰的问题，提供一种可以在体积不增加的同时保证散热效果的磁性组件及具有该磁性组件的电源模块。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种磁性组件，包括：

磁芯，包括至少一绕线柱；以及

绕组，绕设于所述绕线柱的外周；

其中，所述绕线柱的外壁开设沿轴向方向贯通的至少一第一凹槽，所述第一凹槽的内壁和与所述第一凹槽相对的所述绕组的内壁围设成供气流流通的风道。

在其中一个实施例中，所述磁性组件还包括用于缠绕所述绕组的绕线骨架，所述绕线骨架位于所述绕线柱与所述绕组之间。

在其中一个实施例中，所述绕线骨架具有镂空部，所述镂空部至少部分对应所述第一凹槽，使流过所述第一凹槽中的气流通过所述镂空部与所述绕组接触，以使所述气流同时帮助所述磁芯和所述绕组散热。

在其中一个实施例中，所述磁性组件还包括传热件，所述传热件设置于所述绕线骨架，并至少部分对应所述第一凹槽，所述传热件用于将所述绕组的热量散发至所述第一凹槽中。

在其中一个实施例中，所述传热件位于所述绕线骨架与所述绕组之间，或者，所述传热件位于所述绕线骨架与所述绕线柱之间。

在其中一个实施例中，所述绕线柱包括绕组安装部以及设置于所述绕组安装部两端的磁端板，所述第一凹槽设置于所述绕组安装部及所述磁端板并贯通其间；

所述第一凹槽的径向截面积为所述绕组安装部的径向截面积的5％～30％。

在其中一个实施例中，所述第一凹槽的数量为至少两个，至少两个所述第一凹槽均匀分布于所述绕线柱的外周，或者，至少两个所述第一凹槽均匀分布于所述绕线柱的外周的一定角度范围内。

在其中一个实施例中，所述第一凹槽的径向截面形状为半圆形、半椭圆形、方形、梯形或直线与弧线拼接形。

在其中一个实施例中，所述磁芯还包括与所述绕线柱围成闭合磁路的连接柱，所述连接柱的外壁上开设沿轴向方向贯通的至少一第二凹槽，所述第二凹槽用于供气流流通。

在其中一个实施例中，所述第二凹槽的数量为至少两个，至少两个所述第二凹槽均匀分布于所述连接柱的外周，或者，至少两个所述第二凹槽均匀分布于所述连接柱的外周的一定角度范围内。

在其中一个实施例中，所述第二凹槽的径向截面形状为半圆形、半椭圆形、方形、梯形或直线与弧线拼接形。

一种电源模块，包括风扇以及如上述任一技术特征所述的磁性组件，所述风扇位于所述磁性组件的端部。

在其中一个实施例中，所述磁性组件的数量为至少两个，至少两个所述磁性组件沿轴向方向排列，且各所述磁性组件的第一凹槽对应设置以形成一致的第一贯通通风道。

在其中一个实施例中，各所述磁性组件的第二凹槽也沿轴向方向对应设置以形成一致的第二贯通通风道。

采用上述技术方案后，本实用新型至少具有如下技术效果：

本实用新型的磁性组件及具有该磁性组件的电源模块，在磁芯的绕线柱的外壁开设沿轴向方向贯通的第一凹槽，并且，该第一凹槽的内壁与绕组的内壁之间围设成供气流流通的通道。外界的气流在第一凹槽中流动时会带走绕组内部与磁芯内部的热量，使得绕组既可以通过外部进行散热也可以通过内部进行散热，保证绕组与磁芯的散热效果，降低绕组与磁芯的温度，即降低了磁性组件的整体温度，进而保证电源模块的可靠、高效运行。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例中磁性组件的立体图；

图2为图1所示的磁性组件中磁芯的立体图；

图3为图1所示的磁性组件中绕线骨架的立体图；

图4为图1所示的磁性组件的爆炸图；

图5为图1所示的磁性组件的轴向剖视图；

图6为本实用新型第二实施例中磁性组件的立体图；

图7为图6所示的磁性组件中磁芯的立体图；

图8为图6所示的磁性组件的爆炸图；

图9为本实用新型第三实施例中磁性组件的立体图；

图10为图9所示的磁性组件中磁芯的立体图；

图11为本实用新型第四实施例中磁性组件的立体图；

图12为图11所示的磁性组件中磁芯的立体图；

图13为图11所示的磁性组件的爆炸图；

图14为本实用新型第五实施例中磁性组件的立体图；

图15为图14所示的磁性组件中磁芯的立体图；

图16为图14所示的磁性组件的爆炸图；

图17为本实用新型第六实施例中至少两个磁性组件轴向排列的立体图。

其中：

100-磁性组件；

110-磁芯；

111-绕线柱；

1111-第一凹槽；

1112-绕组安装部；

1113-磁端板；

112-连接柱；

1121-第二凹槽；

120-绕组；

130-绕线骨架；

131-镂空部。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本实用新型的磁性组件及具有该磁性组件的电源模块进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参见图1、图6、图9、图11、图14，本实用新型提供一种磁性组件100。该磁性组件100主要应用于各种开关电源中，如本实用新型中的电源模块，当然，磁性组件100还可应用于电力设备中。本实用新型的磁性组件100可以通过内部进行散热，降低磁性组件100内部的温度，从而降低了磁性组件100的整体温度，进而保证电源模块的可靠、高效运行。

参见图1和图2，在一实施例中，磁性组件100包括磁芯110以及绕组120。磁芯110包括至少一绕线柱111。绕组120绕设于绕线柱111的外周。其中，绕线柱111的外壁开设沿轴向方向贯通的至少一第一凹槽1111，第一凹槽1111的内壁和与第一凹槽1111相对的绕组120的内壁围设成供气流流通的风道。绕组120的截面呈中空状，绕组120可以套设于绕线柱111。并且，由于绕线柱111被绕组120包裹之后，绕线柱111的热量及其与绕组120接触位置的热量无法散发，可能会导致磁性组件100局部温度过高，严重时会烧毁磁性组件100。因此，本实用新型的磁性组件100在绕线柱111上开设至少一个第一凹槽1111。第一凹槽1111沿绕线柱111的轴向方向贯通绕线柱111，并且，第一凹槽1111位于绕线柱111的外周。第一凹槽1111的内壁与相对的绕组120的内壁围设成风道，该风道用于供气流流通。值得说明的是，这里的轴向方向是指绕线柱111长度的延伸方向，与径向方向垂直，如图2所示。

第一凹槽1111的内壁能够散发绕线柱111工作时产生的热量，绕组120的内壁也会散发绕组120工作时产生的热量。并且，该热量会进入到风道中，气流沿轴向方向从绕线柱111的一端向另一端流动时，气流会流经风道，与绕组120的内壁及第一凹槽1111的内壁进行热交换，带走绕组120散发的热量以及绕线柱111散发的热量，同时，绕组120的热量还可以通过绕组120的外表面进行散发。这样，气流沿着轴向方向持续流动时，可以持续对绕线柱111及绕组120的内部进行散热，以降低绕组120与磁芯110的温度，保证绕组120与磁芯110的散热效果。

可选地，绕组120可采用铜导线、铝导线或者其它导体制成。并且，为了确保绕组120表面的绝缘性，绕制形成绕组120的绕线的外表面设置(例如包裹)有绝缘层。又可选地，该绝缘层可以为绝缘薄膜(例如聚酯/聚酰亚胺绝缘层)。可选地，绕线柱111的径向截面形状可以为圆形、椭圆形或多边形等等。

采用上述实施例的磁性组件100后，外界的气流在第一凹槽1111中流动时会带走绕组120内部与磁芯110内部的热量，使得绕组120既可以通过外部进行散热也可以通过内部进行散热，保证绕组120与磁芯110的散热效果，降低绕组120与磁芯110的温度，即降低了磁性组件100的整体温度，进而保证电源模块的可靠、高效运行。

在一实施例中，磁性组件100还包括用于缠绕绕组120的绕线骨架130，绕线骨架130位于绕线柱111与绕组120之间。也就是说，绕组120间接安装于绕线柱111，即绕线柱111与绕组120之间存在绕线骨架130，通过绕线骨架130将绕组120支撑于绕线柱111上。当然，在本实用新型的其他实施方式中，绕组120也可直接安装于绕线柱111。

可选地，绕线骨架130可以为整体骨架，整体骨架安装于绕线柱111，用于缠绕绕组120。当然，绕线骨架130也可以为至少两部分骨架，至少两部分骨架对合安装于绕线柱111，用于缠绕绕组120。

参见图1和图3，在一实施例中，绕线骨架130具有镂空部131，镂空部131至少部分对应第一凹槽1111，使流过第一凹槽1111中的气流通过镂空部131与绕组120接触，以帮助磁芯110和绕组120散热。也就是说，镂空部131可以部分对应第一凹槽1111，也可以全部对应第一凹槽1111。此时，绕组120的内壁都可通过镂空部131对应第一凹槽1111，这样，第一凹槽1111中的气流可以通过镂空部131与绕组120的内壁接触，以降低绕组120的温度。并且，绕线骨架130也可起到部分传热的作用，绕组120的热量可以通过绕线柱111传递至第一凹槽1111中，气流流经第一凹槽1111时，可以将绕线骨架130传递的热量带走，进一步降低绕组120的温度。

示例性地，镂空部131完全对应第一凹槽1111。可选地，镂空部131可以为贯通设置的通孔，该通孔连通绕组120与绕线柱111。又可选地，通孔的形状可以为圆形、椭圆形、多边形、曲线型、直线与曲线相拼接的形状等等。并且，镂空部131的数量为多个，多个镂空部131沿绕线柱111的轴向方向排布。这样可以保证绕组120与第一凹槽1111的接触面积，保证散热效果。当然，在本实用新型的其他实施方式中，镂空部131也可以为一个，此时，一个镂空部131沿轴向方向的长度与第一凹槽1111沿轴向方向的长度相适配。

在一实施例中，磁性组件100还包括传热件，传热件设置于绕线骨架130，并至少部分对应第一凹槽1111，传热件用于将绕组120的热量散发至第一凹槽1111中。传热件可以部分对应第一凹槽1111，也可以全部对应第一凹槽1111。这样，绕组120内壁的热量可以通过传热件散发至第一凹槽1111中，气流流经风道时，可以带走传热件散发至第一凹槽1111的热量，以降低传热件的温度，进而降低绕组120的温度。示例性地，传热件包括但不限于导热片、导热胶等等，还可以为其他能够起到传递热量的部件。

在一实施例中，传热件位于绕线骨架130与绕组120之间，或者，传热件位于绕线骨架130与绕线柱111之间。传热件位于绕线骨架130与绕组120之间时，绕组120内壁的热量可以通过传热件传递至绕线骨架130，并通过绕线骨架130将热量散发至第一凹槽1111中。传热件位于绕线骨架130与绕线柱111之间时，绕组120内壁的热量可以通过绕线骨架130传递至传热件，并通过传热件将热量散发至第一凹槽1111中。

参见图1和图2，在一实施例中，绕线柱111包括绕组安装部1112以及设置于绕组安装部1112两端的磁端板1113，第一凹槽1111设于绕组安装部1112及磁端板1113并贯通其间。绕组安装部1112用于绕设绕组120，磁端板1113位于绕组安装部1112的两端，可以限制绕组120的安装位置，使得绕组120可靠的安装于绕线柱111。进一步地，第一凹槽1111的径向截面积为绕组安装部1112的径向截面积的5％～30％。这样，可以保证第一凹槽1111的内壁面积，以增加绕线柱111的散热面积，进而保证绕线柱111的散热效果，降低绕线柱111的温度。

在一实施例中，第一凹槽1111的数量为至少两个，至少两个第一凹槽1111均匀分布于绕线柱111的外周，或者，至少两个第一凹槽1111均匀分布于绕线柱111的外周的一定角度范围内。也就是说，至少两个第一凹槽1111可以均匀分布于绕线柱111的外周，当然，也可以非均匀分布于绕线柱111的外周。当然，在本实用新型的其他实施方式中，第一凹槽1111的数量也可以只有一个。

在一实施例中，第一凹槽1111的径向截面形状为半圆形、半椭圆形、方形、梯形或直线与弧线拼接形等等。可以理解的，这里的径向截面形状则是指第一凹槽1111沿绕线柱111径向方向的截面形状，第一凹槽1111的径向截面形状原则上不受限制，只要能够便于气流流动即可。本实施例中，第一凹槽1111的径向截面形状为半圆形。当然，在本实用新型的其他实施方式中，第一凹槽1111的径向截面形状也可为多边形等等。

在一实施例中，磁芯110还包括与绕线柱111围成闭合磁路的连接柱112。连接柱112设置于绕组安装部1112的外周。

如图1至图5所示，在本实用新型的第一实施例中，磁芯110包括绕线柱111以及连接柱112，绕线柱111位于中部区域，连接柱112对称设置于绕线柱111的两侧，并与绕线柱111的磁端板1113连接。绕组120缠绕于绕线骨架130上，并通过绕线骨架130安装于绕线柱111上。绕线柱111具有两个对称设置的第一凹槽1111，绕线骨架130具有与两个第一凹槽1111对应的镂空部131。这样，外界中的气流(例如，风扇吹风等)会通过贯通的风道将绕线柱111以及绕组120内部的热量带走，形成热交换以降低绕线柱111与绕组120的温度，进而降低磁性组件100的温度。图3显示绕线骨架130对应第一凹槽1111处具有镂空部131；图2显示绕线柱111上开设两个第一凹槽1111；图4显示磁性组件100的分解示意图；图1显示气流从绕线柱111一端的两个第一凹槽1111的开口处流入风道中；图5为磁性组件100的轴向剖视图，从图5中可知，气流在第一凹槽1111中流动时，分别与第一凹槽1111的内壁以及通过镂空部131与绕组120的内壁接触，以降低绕线柱111及绕组120的温度。第一凹槽1111的作用在于通过对磁芯110形状的微小调整，显著增大了绕线柱111与散热气流的接触面积从而大为增强了对磁芯110的散热效果，尤其是对绕线柱111的散热效果。

如图6至图8所示，在本实用新型的第二实施例中，磁芯110的形状为u形，绕组120缠绕于u形底部边上，在u形底部的外表面开设第一凹槽1111，并与绕组120的内壁配合形成风道。并且，u形的磁芯110的数量为两个，两个磁芯110相对设置，缠绕绕组120后形成磁性组件100，如图6所示。

如图9和图10所示，在本实用新型的第三实施例中，磁芯110的结构除了多开设两条第一凹槽1111外，其余结构与第二实施例完全相同。本实施例中，第一凹槽1111位于u形底部边和侧边上，并对应绕组120的内壁。此时，一个磁芯110上的三个第一凹槽1111呈270°设置。这样，可以进一步增加绕线柱111的散热面积，以及增加绕组120内壁的散热面积，进一步提高散热效果。

如图11至图13所示，在本实用新型的第四实施例中，磁芯110的形状为u形，两个绕组120分别缠绕于u形的两个侧边上，在u形侧边的外表面开设第一凹槽1111，并与绕组120的内壁配合形成风道。并且，u形的磁芯110的数量为两个，两个磁芯110的侧边对应连接，且两个绕组120缠绕于对应连接后的侧边，如图11所示。当然，第一凹槽还可以进一步形成于u形磁芯侧边的上下两侧面上(未图示)，类似于图10，不赘述。

如图14至图16所示，在本实用新型的第五实施例中，连接柱112的外壁上开设沿轴向方向贯通的至少一第二凹槽1121，第二凹槽1121用于供气流流通。至少一个第二凹槽1121设置于连接柱112的外表面，并且第二凹槽1121的槽底贯通设置，使得绕组120对应第二凹槽1121处的外壁可以通过第二凹槽1121露出。这样，外界的气流流经第二凹槽1121时，气流可以与第二凹槽1121中的绕组120的外壁形成热交换，以进一步降低绕组120的温度，保证绕组120的散热效果。

在一实施例中，第二凹槽1121的数量为至少两个，至少两个第二凹槽1121均匀分布于连接柱112的外周。可以理解的，至少两个第二凹槽1121可以对称布置在两个连接柱112，当然，至少两个第二凹槽1121也可以非均匀分布。在本实用新型的其他实施方式中，第二凹槽1121的数量也可以只有一个。

在一实施例中，第二凹槽1121的径向截面形状为半圆形、半椭圆形、方形、梯形或直线与弧线拼接形。可以理解的，这里的径向截面形状则是指第二凹槽1121沿连接柱112径向方向的截面形状，第二凹槽1121的径向截面形状原则上不受限制，只要能够便于气流流动即可。本实施例中，第二凹槽1121的径向截面形状为半圆形。当然，在本实用新型的其他实施方式中，第二凹槽1121的径向截面形状也可为多边形等等。

如图14至图16所示，在本实用新型的第五实施例中，磁芯110的结构与第一实施例中完全相同，只是在连接柱112上开设两个第二凹槽1121。设置第二凹槽1121后，可以增加磁性组件100的散热通道数量，以帮助绕组120进一步散热。

参见图1、图6、图9、图11、图14及图17，本实用新型还提供一种电源模块，包括风扇(未示出)以及上述任一实施例中的磁性组件100，风扇位于磁性组件100的端部。风扇可以设置于磁性组件100的至少一端，用于加速磁性组件100中第一凹槽1111和/或第二凹槽1121中气流的流动速度，保证散热效果。本实用新型的电源模块采用上述实施例的磁性组件100后，可以降低磁性组件100的温度，进而降低电源模块的温度，保证电源模块工作的可靠性、高效性。且可只采用一个风扇，就可实现对包括多个磁性组件100的风冷散热。

在一实施例中，磁性组件100的数量为至少两个，至少两个磁性组件100沿轴向方向排列，且各磁性组件100的第一凹槽1111对应设置以形成一致的第一贯通通风道。电源模块中可以采用至少两个磁性组件100来实现电源的所需功能，此时磁性组件100沿轴向方向排列，至少两个磁性组件100的第一凹槽1111是一并贯通的，以形成一致的第一贯通通风道。这样，远离风扇的磁性元件也可以通过第一贯通通风道实现良好的热交换，以降低磁性组件100的温度。如图17所示，在本实用新型的第六实施例中，磁性组件100的数量为至少两个，并沿轴向方向排列。

在一实施例中，各磁性组件100的第二凹槽1121也沿轴向方向对应设置以形成一致的第二贯通通风道。第二贯通通风道可以增加至少两个磁性组件100的散热风道的数量，这样，远离风扇的磁性元件还可以通过第二贯通通风道进一步地实现良好的热交换，以进一步降低磁性组件100的温度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书的记载范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。