一种耐电流低铁损的组合式电感的制作方法

1.本实用新型涉及一种电感结构，具体而言，涉及一种可提升耐电流性能、降低铁损的组合式电感结构，属于电感加工技术领域。


背景技术：

2.电感是电子设备中最为常见的一种元器件，同时也是电路中的重要组件之一，被广泛地使用于各类电路中，具有滤波、储能、匹配、谐振等作用。在一些类似于dc/dc升压降压电路等特殊电路中，电感则是仅次于ic的核心元器件，可以说，电感结构的优劣将直接影响电感效能及其应用效果。
3.随着近年来科学技术水平的整体提高，各种硬件设备的更新迭代日益频繁，而作为各硬件设备的基础元件之一，电感自身的材料、构造也在不断发生变化，以满足诸如高频、耐高温、低dcr、低emi等各项要求。
4.根据加工工艺的不同，常见的电感大致分为组合式与一体成型式两类，但无论是哪类电感，在现有技术条件下，一颗电感内的磁芯部分基本都只会使用一种磁性材料加工制成。受到磁性材料本身特性及粒度分布的限制，最终电感成品的耐电流性能十分有限、铁损较高，电感的整体效能有待提高。针对这一问题，业内的技术人员开始尝试将不同的磁性材料进行组合、以实现电感成品效能的提升，但在目前已有的诸多尝试中，尚未能有一种方案可以达到预期效果。
5.综上所述，基于上述行业现状，如何在各类现有技术的基础上、提出一种全新的、可提升耐电流性能、降低铁损的组合式电感结构，既达到预期的使用效果，又尽可能地避免对电感加工效率的影响，这也就成为了目前本领域内技术人员所亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.鉴于现有技术存在上述缺陷，本实用新型的目的是提出一种可提升耐电流性能、降低铁损的组合式电感结构，具体如下。
7.一种耐电流低铁损的组合式电感，由磁芯部分及导体部分粘接组合而成，所述磁芯部分包括一块合金材料的磁芯外罩以及一块锰锌材料的磁芯中柱，所述磁芯外罩整体一体成型且其上开设有用于容纳所述导体部分的导体收纳槽，所述导体收纳槽的底端涂覆有用于实现所述磁芯外罩与所述导体部分二者粘接的胶水层，在所述磁芯外罩与所述导体部分二者的结合状态下，所述导体收纳槽内部的剩余空间均由所述磁芯中柱完成填充且所述磁芯中柱与所述导体部分二者粘接固定。
8.优选地，所述磁芯外罩为由铁系粉末、铁硅系粉末、铁硅铬系粉末、铁硅铝系粉末、非晶系粉末及纳米晶系粉末中的一种或多种压制成型的磁芯。
9.优选地，所述磁芯外罩整体为立方体结构，所述磁芯外罩的上端面开设有所述导体收纳槽，所述导体收纳槽为非贯通式结构且所述导体收纳槽上方槽口的两侧位置处均开设有引脚引出槽口。
10.优选地，所述导体部分经弯折形成有效用部及引脚部，所述引脚部位于所述效用部的两侧，所述导体部分的效用部嵌设于所述导体收纳槽内部并结束所述导体收纳槽内的胶水层粘接固定，所述导体部分的引脚部通过所述引脚引出槽口外露于所述磁芯外罩的上端面。
11.优选地，所述磁芯中柱为锰锌铁氧体材料的片状磁芯。
12.优选地，所述磁芯中柱嵌设于所述导体部分的效用部与所述导体收纳槽内部所共同形成的空腔内，所述磁芯中柱靠近所述导体收纳槽槽口的一端对称设置有两个倒角斜面，所述倒角斜面与所述导体部分的效用部之间的空隙填覆有胶水，所述磁芯中柱与所述导体部分二者借助胶水实现粘接固定。
13.优选地，在所述磁芯部分与所述导体部分的整体组合状态下，所述磁芯外罩与所述磁芯中柱二者的上端面共面、共同构成所述磁芯部分的上端面，所述导体部分引脚部的上端面高于所述磁芯部分的上端面。
14.本实用新型的优点主要体现在以下几个方面：
15.本实用新型的一种耐电流低铁损的组合式电感，通过对两种不同的磁性材料的应用，使得电感成品同时兼具合金材料的耐电流特性以及锰锌材料的低铁损特性。经实验可以获知，本实用新型的组合式电感相较于常规电感，耐电流性能上升、铁损降低、整体效能显著提高。
16.此外，本实用新型采用组合式的结构，电感中的磁芯部分由不同材质的两部分粘接组合而成，与现有的组合式电感结构相近，且其中的磁芯部分、导体部分均可以通过预先单独加工而获得，对于电感加工的工艺影响甚微，最大限度地保证了电感整体的生产效率。
17.最后，本实用新型也为同领域内的其他相关方案提供了参考依据，可以以此进行拓展延伸，将此类结构与选材思路运用于其他电感器件的技术方案中，具有十分广阔的应用前景。
18.以下便结合实施例附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步的详述，以使本实用新型技术方案更易于理解、掌握。
附图说明
19.图1为本实用新型组合状态下的结构示意图；
20.图2为本实用新型拆解状态下的结构示意图；
21.图3为本实用新型与对照例的饱和电流对比试验的结果曲线图；
22.图4为本实用新型与对照例的效能对比试验的结果曲线图。
23.其中：1、磁芯外罩；11、导体收纳槽；12、引脚引出槽口；2、磁芯中柱；3、导体部分。
具体实施方式
24.本实用新型提出了一种可提升耐电流性能、降低铁损的组合式电感结构，具体如下。
25.如图1~图2所示，一种耐电流低铁损的组合式电感，由磁芯部分及导体部分3粘接组合而成，所述磁芯部分包括一块合金材料的磁芯外罩1以及一块锰锌材料的磁芯中柱2，所述磁芯外罩1整体一体成型且其上开设有用于容纳所述导体部分3的导体收纳槽11，所述
导体收纳槽11的底端涂覆有用于实现所述磁芯外罩1与所述导体部分3二者粘接的胶水层，在所述磁芯外罩1与所述导体部分3二者的结合状态下，所述导体收纳槽11内部的剩余空间均由所述磁芯中柱2完成填充且所述磁芯中柱2与所述导体部分3二者粘接固定。
26.具体而言，所述磁芯外罩1中所使用的合金材料为由铁系粉末、铁硅系粉末、铁硅铬系粉末、铁硅铝系粉末、非晶系粉末及纳米晶系粉末中的一种或多种。为了实现所述磁芯外罩1成型，在其压制成型过程中还按比例添加有粘接剂、润滑剂及固化剂等，具体成分及比例需要依据加工需要进一步确定。
27.成型的所述磁芯外罩1整体为立方体结构，所述磁芯外罩1的上端面开设有所述导体收纳槽11，所述导体收纳槽11为非贯通式且所述导体收纳槽11上方槽口的两侧位置处均开设有引脚引出槽口12。
28.所述导体收纳槽11的整体形状与所述导体部分3的整体形状匹配对应，所述导体部分3经弯折形成有效用部及引脚部，所述引脚部位于所述效用部的两侧，所述导体部分3的效用部嵌设于所述导体收纳槽11内部并结束所述导体收纳槽11内的胶水层粘接固定，所述导体部分3的引脚部通过所述引脚引出槽口12外露于所述磁芯外罩1的上端面。
29.在所述磁芯部分与所述导体部分3的整体组合状态下，所述磁芯外罩1与所述磁芯中柱2二者的上端面共面、共同构成所述磁芯部分的上端面，所述导体部分3引脚部的上端面高于所述磁芯部分的上端面。
30.本方案的重点在于所述磁芯外罩1与所述磁芯中柱2二者的不同材质，与前述所述磁芯外罩1的材质不同，本方案中的所述磁芯中柱2为锰锌铁氧体材料的片状磁芯。
31.所述磁芯中柱2嵌设于所述导体部分3的效用部与所述导体收纳槽11内部所共同形成的空腔内，所述磁芯中柱2靠近所述导体收纳槽11槽口的一端对称设置有两个倒角斜面，所述倒角斜面与所述导体部分3的效用部之间的空隙填覆有胶水，所述磁芯中柱2与所述导体部分3二者借助胶水实现粘接固定。
32.除上述结构外，在实际的结构设置时，使用者还可以根据实际使用需要对以上各部分的结构进行微调，例如使所述导体部分3的效用部与所述导体收纳槽11及所述磁芯中柱2二者分别保持间隙配合、使其与二者间形成气隙空间，进而减小磁导率、使所述导体部分3的特性较少地依赖于材料的起始磁导率，并避免在交流大信号或直流偏置下的磁饱和现象、更好地控制电感量。
33.以下简述如上所述的一种耐电流低铁损的组合式电感的加工方法，包括如下步骤：
34.s1、磁芯加工，将绝缘粉末、粘接剂、润滑剂及固化剂按比例搅拌，混合造粒形成磁芯颗粒料，通过模具使所述磁芯颗粒料成型，经高温烧结后得到磁芯外罩1；将锰锌铁氧体材料加工成片状的磁芯中柱2。
35.此处所述绝缘粉末包括铁系粉末、铁硅系粉末、铁硅铬系粉末、铁硅铝系粉末、非晶系粉末及纳米晶系粉末中的任意一种或多种的组合；所述粘接剂为硅树脂中的任意一种或多种的组合；所述粘接剂优选为高温硅酮树脂；所述润滑剂包括硬脂酸、硬脂酸铝、硬脂酸镁、硬脂酸钙以及硬脂酸锌中的任意一种或多种的组合。
36.为了进一步细化操作过程，所述磁芯外罩1部分的加工过程具体如下：
37.s11、将绝缘粉末、粘接剂、润滑剂及固化剂按比例搅拌，所述粘接剂的添加量为
0.5%~10%，混合造粒形成电感磁体颗粒料；
38.s12、设置与待成型部件形状一致的加工模具，将所述磁芯颗粒料投入所述加工模具内模压成型，得到所述磁芯外罩1的半成品；
39.s13、将所述磁芯外罩1的半成品放入高温烧结炉内，在70℃~120℃的温度条件下进行高温烧结；高温烧结过程中，向高温烧结炉内通入n2保护，最终得到所述磁芯外罩1。
40.此处需要补充说明的是，经过高温烧结加工后的所述磁芯外罩1不仅整体强度更为可靠、材质性能的稳定性更高、可承受大电流及高温环境，而且经过高温烧结后，所述磁芯外罩1内部的树脂部分被抽取，在所述磁芯外罩1的内部会形成无数个致密的间隙，这些间隙同样可以起到气隙的作用，进一步实现对电感整体磁路和阻值的调整。
41.s2、导体加工，选择导体基材，经冷压成型、弯折成形后得到导体部分3成品。
42.此处所述导体部分3基材的选择范围包括fesicr、fesial、fesi、feni、ni
‑
zn、fesibcr以及fe基合金中的任意一种或多种。
43.s3、电感加工，将所述磁芯外罩1、所述导体部分3以及所述磁芯中柱2三者按序叠合拼接，注胶、粘接组合得到电感成品。
44.为了验证上述方案所得到的一种耐电流低铁损的组合式电感的效果，研究者进行了两组测试，测试中所选用的对照例为结构与本方案中的结构相同、区别仅在于其中磁芯部分的材质全部由同一种合金材料制作而成的电感。
45.饱和电流对比试验的结果表格如表1所示、结果曲线如图3所示，由结果可以看出，相较于对照例，本实用新型的方案在饱和电流逐渐提高的情况下，电压值有着显著的降低，耐电流性能提升显著。
46.表1
[0047][0048]
效能对比试验的结果表格如表2所示、结果曲线如图4所示，由结果可以看出，在一致且限定的实验环境中，无论两个电感内的工作电流如何变化，本实用新型的效能均显著高于对照例。
[0049]
表2
[0050][0051]
综上所述，本实用新型的一种耐电流低铁损的组合式电感，通过对两种不同的磁性材料的应用，使得电感成品同时兼具合金材料的耐电流特性以及锰锌材料的低铁损特性。经实验可以获知，本实用新型的组合式电感相较于常规电感，耐电流性能上升、铁损降低、整体效能显著提高。
[0052]
此外，本实用新型采用组合式的结构，电感中的磁芯部分由不同材质的两部分粘
接组合而成，与现有的组合式电感结构相近，且其中的磁芯部分、导体部分均可以通过预先单独加工而获得，对于电感加工的工艺影响甚微，最大限度地保证了电感整体的生产效率。
[0053]
最后，本实用新型也为同领域内的其他相关方案提供了参考依据，可以以此进行拓展延伸，将此类结构与选材思路运用于其他电感器件的技术方案中，具有十分广阔的应用前景。
[0054]
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0055]
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。