一种电感器及电子设备的制作方法

本申请涉及电器元件领域，尤其涉及一种电感器及电子设备。

背景技术：

电感器是电路中常用到的元器件之一。电感器在工作的过程中会产生一定的热量，尤其是对于功率电感器来说，电感器的电感绕组上流经的电流较大，产生的热量较多。如果热量长期在电感绕组的电感线圈附近聚集，不能有效散出，会对电感器的工作稳定性造成影响。现有的电感器一般采用灌封工艺，将电感绕组置于壳体中，内部灌上导热封装材料，通过导热封装材料将电感绕组产生的热量传递至壳体，再通过壳体将热量散出。现有方案中，一般采用同一种导热封装材料注入于壳体内。为了实现更好的散热效果，壳体内需要灌封导热性能较好的导热封装材料。一般来说，导热性能较好的导热封装材料的价格较高，使得电感器的制作成本较高。另一方面，散热性能较好的材料通常密度较大，导致系统的整体重量增加较多。

技术实现要素：

本申请提供一种具有较好的散热效果且制作成本较低、重量较轻的电感器。

第一方面，本申请提供一种电感器。该电感器包括电感绕组、外壳及导热封装材料，所述电感绕组设于所述外壳内，所述导热封装材料灌封于所述外壳内以填充所述电感绕组与所述外壳之间的空隙；所述导热封装材料包括第一封装层以及第二封装层，所述第一封装层的导热系数大于所述第二封装层的导热系数；所述外壳包括散热壁及封装壁，所述第一封装层相较于所述第二封装层靠近所述散热壁。

本申请中，由于外壳包括散热壁及封装壁，散热壁的散热效果较封装壁较好，使得电感绕组产生的热量大部分会通过散热壁散出，而经封装壁散出的热量较少。通过将靠近散热系数较大的散热壁的第一封装层采用较第二封装层的导热系数更好的材料，能够保证电感绕组产生的大部分热量能够快速的经导热效果好的第一封装层传输至外壳，从而能够在保证电感器具有较好的散热。而在外壳内远离散热壁的部分区域通过导热效果较差的第二封装层填充，能够减少导热封装材料的成本以及重量，即能够降低电感器的制作成本以及重量。

一些实施方式中，所述电感绕组包括磁芯以及缠绕于所述磁芯上的电感线圈，至少部分所述第一封装层填充于所述电感线圈与所述散热壁之间的空隙内。由于电感器产生热量的部分主要为电感绕组的电感线圈，将散热效率较高的第一封装层设于电感线圈与散热壁之间，能够使电感绕组产生的热量直接通过散热效率较高的第一封装层传输至散热壁，从而保证电感器能够有较高的散热效率。

一些实施方式中，所述电感绕组包括磁芯及电感线圈，所述磁芯包括绕线区，所述电感线圈缠绕于所述磁芯的绕线区，所述第一封装层包括第一封装区及第二封装区，所述第一封装区位于所述电感线圈与所述散热壁之间，所述第二封装区位于所述绕线区与所述散热壁之间，所述第一封装区的导热系数大于所述第二封装区的导热系数。一般来说，电感绕组产生热量的区域一般为电感线圈的位置，而磁芯的位置一般不会产生热量。本实施方式中，通过将对应于电感线圈位置的第一封装区采用较对应于磁芯位置的第二封装区的导热系数更大的导热封装材料，能够满足使电感器具有较高的导热效果的同时，进一步的降低电感器的制作成本及重量。

一些实施方式中，所述第一封装区包括第一子封装区及第二子封装区，所述电感线圈包括第一部分及第二部分，所述第一部分相较所述第二部分靠近所述绕线区，所述第一子封装区位于所述第一部分与所述散热壁之间，所述第二子封装区位于所述第二部分与所述散热壁之间，所述第一子封装区的导热系数大于所述第二子封装区的导热系数。一般来说，电感线圈靠近磁芯的绕线区的第一部分相较于远离磁芯的绕线区的第二部分的热量更加的难以散出，本实施方式中，将位于第一部分与散热壁之间的第一子封装区采用比位于第二部分与散热壁之间的第二子封装区的导热系数更高的导热封装材料，能够满足使电感器具有较高的导热效果的同时，进一步的降低电感器的制作成本及重量。

一些实施方式中，所述散热壁设有散热结构，所述散热结构用于散热，以使散热壁的散热效果较封装壁更好。或者，所述散热壁的散热系数大于所述封装壁的散热系数，以使散热壁的散热效果较封装壁的散热效果更好。

一些实施方式中，所述散热结构包括间隔设置的多个散热齿，多个所述散热齿凸设于所述散热壁。通过在散热壁设置散热齿，能够增加散热壁，从而提高散热效率。

一些实施方式中，所述散热壁包括朝向所述外壳内部的内表面以及背离所述外壳内部的外表面，所述散热齿凸设于所述内表面和/或所述外表面。通过将散热齿凸设于内表面，能够增加散热壁与导热封装材料的接触面积，从而提高导热封装材料中传输的热量传输至散热壁上的效率。将散热齿凸设于外表面，能够增加散热壁与外界进行热交换的接触面积，从而提高散热壁的散热效率，进而提高电感器的散热效率。

一些实施方式中，所述散热结构包括风冷管，所述风冷管设于所述散热壁，且位于所述散热壁远离所述外壳内部的一侧。通过设置风冷管，从而能够提高散热壁与外界的热交换效率，进而提高电感器的散热效率。

所述风冷管包括相对设置的进风口及出风口，所述进风口处设置有风扇，以增加风冷管内冷却气体的流动速度，增强风冷管的散热效果。

一些实施方式中，所述散热材料包括导热硅胶、导热硅脂、导热石英砂或者混合导热材料中的一种或者几种。

一些实施方式中，所述外壳为金属外壳，使得外壳能够具有较好的散热效果。一些实施方式中，金属的外壳还能够屏蔽外界的电磁干扰，使得电感器有更好的工作环境。一些实施方式中，外壳为金属铝壳。

一些实施方式中，所述电感线圈为扁平的铜线绕制。电感器的效率相同的情况下，电感线圈的铜线的体积相同，相较于采用圆形的铜丝来说，采用扁平的铜线绕制效率较高，制作方式也更为简单。并且，同样体积的扁平的铜线相对于铜丝来说发热较少，从而减少电感器产生的热量。

第二方面，本申请还提供一种电子设备。电子设备包括上述的电感器。由于电感器具有良好的散热效果，因而包括该电感器的电子设备不会因为电感器的散热问题而影响使用。并且，本申请的电感器的制作成本较低、重量较轻，因而包括该电感器的电子设备的制作成本也较低、重量也可以更轻。

附图说明

图1为本申请一些实施方式的电感器的截面示意图；

图2为本申请一些实施方式的电感绕组的原理示意图；

图3为本申请一些实施方式的电感绕组的结构示意图；

图4为本申请另一些实施方式的电感器的截面示意图；

图5为本申请另一实施方式的电感器的截面示意图；

图6为本申请另一实施方式的电感器的截面示意图；

图7为本申请另一实施方式的电感器的截面示意图。

具体实施方式

下面结合本申请实施方式中的附图对本申请的实施方式进行具体描述。

本申请提供一种电感器。电感器为电路中常用的元器件，能够应用于逆变器、变压器等设备中，用于将电能转化为磁能存储起来在适当的时候又能释放出去再转化成电能，即实现电磁转换的作用，实现允许直流电通过并阻碍交流电的作用，或者避免流经电感器的电流突变。

请参阅图1，图1所示为本申请一些实施方式的电感器100的截面示意图。本实施方式中，电感器100包括电感绕组10、外壳20及导热封装材料30。所述电感绕组10设于所述外壳20内，所述导热封装材料30灌封于所述外壳20内以填充所述电感绕组10与所述外壳20之间的空隙。具体的，制作电感器100时，先将电感绕组10设置于外壳20内，再在外壳20内灌封导热封装材料30，使得导热封装材料30填充电感绕组10与外壳20之间的空隙以及电感绕组10内的空隙。导热封装材料30具有导热作用，能够将电感绕组10产生的热量传输至外壳20的各个表面，热量传输至外壳20的各个表面后再经过外壳20的表面散出。其中，外壳20各个表面的热量可以经过风冷、水冷等各种冷却方式散出，从而实现电感器100的散热。通过将电感器100的热量传输至外壳20，再通过外壳20进行与外界的热交换实现电感器100的散热。本申请中，导热封装材料30可以为导热硅胶、导热硅脂、导热石英砂或者其它类型的导热材料中的一种或者几种。优选的，导热封装材料30选为导热硅胶，导热硅胶灌封于所述外壳20内后可以凝固，从而能够保持电感绕组10在外壳20内的定位稳定。

本实施方式中，在真空条件下将导热封装材料30灌封于外壳20内，或者在将导热封装材料30灌封于外壳20内以后再对外壳20内进行抽真空，从而能够减少或排除导热封装材料30灌装于外壳20内时可能产生的气泡，避免气泡对导热封装材料30的导热效果产生影响。

请参阅图2，图2所示为电感绕组10的原理示意图。电感绕组10为电感器100的主要发热部件。电感器100包括磁芯11及电感线圈12。磁芯11包括绕线区，电感线圈12缠绕于磁芯11的绕线区上。本实施方式中，磁芯11包括相对设置的第一部分111及第二部分112，以及连接于第一部分111与第二部分112之间的第三部分113以及第四部分114，且第三部分113与第四部分114相对设置。线圈缠绕于第三部分113及第四部分114上，即本实施方式的磁芯11的第三部分113及第四部分114为绕线区。所述磁芯11上的线圈为金属线缠绕形成，用于传输电流。本实施方式中，线圈为金属铜线缠绕得到。当电感线圈12中通过直流电流时，其周围只呈现固定的磁力线，不随时间而变化；可是当电感线圈12中通入交流电流时，电感线圈12会产生电感，从而阻止交流电路中电流变化。磁芯11为磁粉芯或者铁氧体等磁性材料制成，能够把磁场更紧密的约束在电感元件周围，因而增大了电感线圈12产生的电感。本实施方式中，缠绕于第三部分113及第四部分114上的线圈首尾相连，电流能够经缠绕于第三部分113上的线圈传输至缠绕于第四部分114上的线圈。并且，缠绕于第三部分113上的线圈的缠绕方向与缠绕于第四部分114上的线圈的缠绕方向相反，即电流在缠绕于第三部分113上的线圈的流动方向与缠绕于第四部分114上的线圈的流动方向相反(如图中线圈上箭头所示)，从而两个线圈产生的磁通能够相互叠加，从而增加电感器100的电感量。其中，电感器100产生的磁通的方向如图中位于磁芯11上的箭头所示。

缠绕形成电感线圈12的金属线的截面可以为各种形状。例如，可以为细的圆形的金属丝或者扁平状的金属线。请参阅图3，图3所示为本申请一种实施方式的电感绕组10的结构示意图。本实施方式中，所述电感线圈12为扁平的铜线绕制。电感器100的效率相同的情况下，电感线圈12的铜线的体积相同，相较于采用圆形的铜丝来说，采用扁平的铜线绕制效率较高，制作方式也更为简单。并且，同样体积的扁平的铜线相对于铜丝来说发热较少，从而减少电感器100产生的热量。

请重新参阅图1，一些实施方式中，外壳20为金属材料制成。金属材料具有较好的导热性，且具有较高的强度，能够快速的将热量散出的同时，还能够对设于其内部的电感绕组10有较好的保护效果。一些实施方式中，金属的外壳20还具有电磁屏蔽作用，能够屏蔽外界的电磁干扰，使得电感器100有更好的工作环境。本实施方式中，外壳20为金属铝壳，金属铝的导热系数较高，能够快速的进行热量传导，从而能够高效的将电感器100产生的热量散出。

外壳20包括散热壁21及封装壁22，散热壁21与封装壁22围成收容腔，电感绕组10及导热封装材料30均收容于外壳20的收容腔内。具体的，本实施方式中，外壳20为长方体的壳体，包括一个散热壁21以及五个封装壁22，散热壁21构成电感100的底部支撑件、散热壁21与封装壁22连接形成长方体状的壳体。可以理解的是，本申请的其它实施方式中，散热壁21也可以为多个，即散热壁21可以为两个或者两个以上。或者，一些实施方式中，外壳20也可以为圆筒状、棱柱状等其它各种形状的壳体。

散热壁21的散热效果相对于封装壁22的效果来说更好，经过散热壁21散出的热量相较于封装壁22散出的热量更多。一些实施方式中，电感器100散出的热量大部分经散热壁21散出。本申请实施方式中，在散热壁21上设置散热结构，从而使得散热壁21上的热量能够尽快的散出，以使得散热壁21散出的热量能够相较于封装壁22散出的热量更多。本实施方式中，散热结构为凸设于散热壁21上的多个间隔设置的散热齿23。通过在散热壁21设置散热齿23，能够增加散热壁21与外界进行热交换的接触面积，从而提高散热效率。具体的，散热壁21包括朝向所述外壳20内部的内表面211以及背离所述外壳20内部的外表面212，所述散热齿23凸设于所述内表面211和/或所述外表面212，即散热齿23可以凸设于内表面211，或者凸设于外表面212，或者内表面211及外表面212均凸设有散热齿23。本实施方式中，散热齿23凸设于外表面212，能够增加散热壁21与外界进行热交换的接触面积，从而提高外壳20的散热效率，进而提高电感器100的散热效率。请参阅图4，图4所示为本申请另一实施方式的电感器100的截面示意图。本实施方式中，散热壁21的内表面211及外表面212均凸设有散热齿23。通过将散热齿23凸设于内表面211，能够增加散热壁21与导热封装材料30的接触面积，从而提高导热封装材料30中传输的热量传输至散热壁21上的效率；将散热齿23凸设于外表面212，增加散热壁21与外界进行热交换的接触面积，从而提高散热壁21的散热效率，进而提高电感器100的散热效率。因此，本实施方式中，散热齿23能够将电感绕组10产生的热量快速的传输并散出，从而提高电感器100的散热效率。

可以理解的是，一些实施方式中，散热壁21的内表面211可以为和/或外表面212为凹凸不平的表面，如锯齿状表面、波浪形表面。散热壁21的内表面211为凹凸不平的表面，能够增加散热壁21与导热封装材料30的接触面积，使得导热封装材料30传输的热量快速的传输至散热壁21；散热壁21的外表面212为凹凸不平的表面，能够提高散热壁21与外界的进行热交换的接触面积，保证传输至散热壁21的热量快速的散出。

本申请的其它一些实施方式中，外壳20的散热壁21可以为散热系数大于封装壁22的散热系数大的材料制成，以使散热壁21的散热效果相对于封装壁22的效果来说更好，经过散热壁21散出的热量相较于封装壁22散出的热量更多。

请参阅图5，图5所示为本申请另一实施方式的电感器100的截面示意图。本实施方式的电感器100与图1所示电感器100的差别在于：散热结构还包括风冷管24，风冷管24设在所述散热壁21的外表面212上。作为一种可选的实现方式，风冷管24设置为管状结构，包括相对设置的进风口241及出风口242。冷却风从进风口241进风，在风冷管24中流动并与散热壁21进行热交换后从出风口242出风。一些实施方式中，进风口241设置有风扇25，以增加风冷管24中空气的流动效率，从而增强风冷管24中的空气与散热壁21发生热交换的效率，进而提高电感器100的散热效率。一些实施方式中，出风口242设置有负压风扇，用于快速的抽出风冷管24内的空气，进一步的促进风冷管24中空气的流动。本实施方式中，凸设于散热壁21上的散热齿23位于风冷管24内，通过散热齿23增加散热壁21与风冷管24内空气的接触面积，提高电感器100的散热效率。散热齿23与风冷管24的内壁之间有间隙，或者一些实施方式中，散热齿23上设有开孔，从而保证风冷管24内的空气能够更快速的流动。可以理解的是，本申请的其它一些实施方式中，散热结构可以仅包括风冷管24而没有散热齿23。或者，一些实施方式中，风冷管24也可以用水冷管替代，水冷管包括相对设置的进水口及出水口，冷却液体从水冷管的进水口流入，在水冷管中流动并与散热壁21进行热交换后从出水口流出，从而提高散热壁21的散热效率。

请重新参阅图1，本实施方式中，所述导热封装材料30包括第一封装层31以及第二封装层32，所述第一封装层31的导热系数大于所述第二封装层32的导热系数，所述第一封装层31相较于所述第二封装层32靠近所述散热壁21。一般来说，导热封装材料30的散热系数越高，其成本越高，且重量一般也会更大。例如，导热硅胶是指在硅橡胶的基础上添加了特定的导电填充物所形成的一类硅胶。对于导热硅胶类的导热封装材料30来说，普通的导热硅胶添加的导电填充物为三氧化二铝等，高导热硅胶添加的导电填充物是氮化硼等导热物质，其制作成本相较于普通导热硅胶来说更高，且重量相对于普通导热硅胶来说更大。本申请中，由于外壳20包括散热壁21及封装壁22，散热壁21的散热效果较封装壁22较好，使得电感绕组10产生的热量大部分会通过散热壁21散出，而经封装壁22散出的热量较少。通过将靠近散热系数较大的散热壁21的第一封装层31采用较第二封装层32的导热系数更好的材料，能够保证电感绕组10产生的大部分热量能够快速的经导热效果好的第一封装层31传输至外壳，从而能够在保证电感器100具有较好的散热。而在外壳20内远离散热壁21的部分区域通过导热效果较差的第二封装层32填充，能够减少导热封装材料30的成本以及重量，即能够降低电感器100的制作成本以及重量。可以理解的是，本申请其它的一些实施方式中，导热封装材料30还可以包括更多的封装层，例如，还可以包括第三封装层、第四封装层。不同的封装层的导热系数可以不同，满足电感器100具有较好的导热效果的同时减少导热封装材料30的成本以及重量。

一些实施方式中，至少部分所述第一封装层31填充于所述电感线圈12与所述散热壁21之间的空隙内。其中，电感线圈12与散热壁21之间的空隙是指电感线圈12距离散热壁21最近的表面与至散热壁21之间的空间。由于电感器100产生热量的部分主要为电感绕组10的电感线圈12，将第一封装层31设于电感线圈12与散热壁21之间，电感绕组10产生的热量能够直接通过第一封装层31传输至散热壁21。由于第一封装层31具有较高的散热效率，电感绕组10产生的热量即能够高效的传输至外壳20，从而保证电感器100能够有较高的散热效率。

一些实施方式的电感器100中，电感绕组10的线圈11为主要产生热量的结构，而磁芯12产生的热量较少，因此，线圈11对应位置的导热封装材料的导热系数可以相较于磁芯12对应位置的导热封装材料的导热系数可以更高，从而将电感绕组10产生的热量尽快的导出的同时，进一步的减少电感器100的制作成本及电感器100的重量。例如，请参阅图6，图6为本申请的另一些实施方式的电感器100的截面示意图。本实施方式与图1所示实施方式的差别在于：第一封装层31包括第一封装区311及第二封装区312，其中，第一封装区311位于电感线圈12与散热壁21之间，第二封装区312位于磁芯11的绕线区与散热壁21之间。换句话说，第一封装区311在散热壁21上的正投影覆盖电感线圈12在散热壁21上的正投影，第二封装区312在散热壁21上的正投影覆盖磁芯11的绕线区在散热壁21上的正投影。本实施方式中，所述第一封装区311的导热系数大于所述第二封装区312的导热系数，即第二封装区312的导热封装材料30可以采用导热系数小于第二封装区312的导热封装材料30。本实施方式中，通过将对应于电感线圈12位置的第一封装区311采用较对应于磁芯11位置的第二封装区312的导热系数更大的导热封装材料30，即对应于电感绕组10不同位置对应使用不同的导热封装材料30，能够满足使电感器100具有较高的导热效果的同时，进一步的降低电感器100的制作成本及重量。

可以理解的是，本申请的其它一些实施方式的电感器100中，电感绕组10的磁芯11产生的热量比线圈11产生的热量更多。该实施方式中，线圈11对应位置的导热封装材料的导热系数相较于磁芯12对应位置的导热封装材料的导热系数更低，从而能够实现将电感绕组10产生的热量尽快的导出的同时，进一步的减少电感器100的制作成本及电感器100的重量。

请参阅图7，图7所示为本申请的另一些实施方式的电感器100的结构示意图。本实施方式与图6所示实施方式的差别在于：第一封装区311包括第一子封装区3111及第二子封装区3112，第一子封装区3111的导热系数大于第二子封装区3112的导热系数，即第二子封装区3112采用的导热封装材料30的导热系数小于第一子封装区3111采用的导热封装材料30的导热系数。电感线圈12包括第一部分121及第二部分122，所述第一部分121相较所述第二部分122靠近所述磁芯11的绕线区。需要说明的是，第一部分121及第二部分122为方便描述而划分出的两个部分，并非为实际存在的两个结构。所述第一子封装区3111位于所述第一部分121与所述散热壁21之间，所述第二子封装区3112位于所述第二部分122与所述散热壁21之间。一般来说，电感线圈12靠近磁芯11的绕线区的第一部分121相较于远离磁芯11的绕线区的第二部分122的热量更加的难以散出，本实施方式中，将位于第一部分121与散热壁21之间的第一子封装区3111采用比位于第二部分122与散热壁21之间的第二子封装区3112的导热系数更高的导热封装材料，使得电感线圈12的各个位置的热量均能够较快的导出的同时，不需要全部采用相同的高导热系数的导热封装材料30，即能够满足使电感器100具有较高的导热效果的同时，进一步的降低电感器100的制作成本及重量。

本申请中，在外壳20内的不同位置灌封不同导热系数的导热封装材料30，能够将外壳20内的电感绕组10产生的热量快速的传输至外壳20上，从而保证电感器100能够高效的散热的同时，减少导热封装材料30的成本以及重量，降低电感器100的制作成本以及重量。

本申请还提供一种电子设备。电子设备包括电感器100。具体的，电子设备可以为逆变器、变压器等电子设备。由于电感器具有良好的散热效果，因而包括该电感器的电子设备不会因为电感器的散热问题而影响使用。并且，本申请的电感器的制作成本较低、重量较轻，因而包括该电感器的电子设备的制作成本也较低、重量也可以更轻。

需要说明的是，以上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内；在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。