一种高效集成型高频磁性元件的制作方法

1.本发明涉及磁性元件技术领域，具体为一种高效集成型高频磁性元件。


背景技术：

2.磁性元件通常由绕组和磁芯构成，它是储能、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，目前开关电源通常所用磁性材料是铁氧体，在工作过程中材料的功率损耗分解来看，包含了磁滞损耗、涡流损耗及其他损耗，这些损耗与变压器工作频率基本成正比关系。而电感、变压器的功率密度又与工作频率成正比，要想缩小开关电源的体积，或者说提高开关电源的功率密度就要提高其转换工作频率。
3.公开号为cn115057696a的一种应用于电感和变压器的新型磁性材料的制备方法，该方法制备的磁性材料具有较大的晶界电阻率，降低高频条件下的涡流损耗，调整其特性曲线二峰温度点，从而达到降低高温高频条件下功率损耗的目的，在100-10 00khz频率范围下有着较低的功率损，提高开关电源的功率密度，也就是缩小开关电源体积的目的。
4.现有技术中，磁性元件在工作时会因损耗大，同时不容易散热而温度升高，较高的温度会导致磁芯的磁力下降，影响元件的正常运行。


技术实现要素：

5.解决的技术问题
6.针对现有技术的不足，本发明提供了一种高效集成型高频磁性元件，解决了磁性元件在工作时会因损耗大，同时不容易散热而温度升高，较高的温度会导致磁芯的磁力下降，影响元件的正常运行的问题。
7.技术方案
8.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种高效集成型高频磁性元件，包括支架，所述支架的表面对称设置有两个容纳管，两个所述容纳管的表面分别绕制有初级绕组和次级绕组，所述支架的表面还连接有两个主磁芯，所述主磁芯的绕组磁珠分别与两个容纳管的内壁活动连接，所述支架上位于两个容纳管的之间位置还设置有漏磁芯；
9.所述支架的表面设置有底部开口的散热壳，所述散热壳的内侧壁与主磁芯的表面活动连接，所述散热壳的四周均设置有散热翅片；
10.所述支架固定连接在防护壳内侧壁的底部，所述防护壳的顶部固定连接有封闭板，所述支架的表面固定连接有与初级绕组和次级绕组连接的引脚，所述引脚贯穿防护壳的底部。
11.进一步地，所述支架的表面固定连接有温度传感器，所述散热壳安装在支架上后，其内壁表面与支架的边沿位置之间形成散热通道，所述散热通道与温度传感器相对应；
12.所述防护壳表面的左侧和右侧均开设有进风孔，所述防护壳表面的前侧和后侧均
开设有出风孔，所述出风孔的内部连接有排风机，所述进风孔的形状为腰形，均匀阵列设置有若干个，所述防护壳内壁对应进风孔的位置固定连接有滤棉。
13.进一步地，所述散热壳的表面固定连接有封闭环，所述封闭环的内壁与散热壳的外壁之间构成风道，所述散热翅片的表面开设有若干个用于通风的弧形槽，所述封闭环靠近进风孔的位置开设有若干个通风槽，所述封闭环对应出风孔的位置开设有若干个排风槽；
14.所述防护壳对应出风孔的位置处固定连接有橡胶环，所述橡胶环的表面与封闭环的表面活动连接，用于防止漏风。
15.进一步地，所述散热壳四个外壁的中部位置内凹，与所述封闭环构成容风腔，其余位置构成快速导风腔。
16.进一步地，所述散热壳顶部表面靠近通风槽和排风槽的位置处均开设有导风槽，所述散热壳顶部表面固定连接有双金属片，所述双金属片的表面与盖板的表面活动连接，所述盖板的表面与封闭环的内侧壁和散热壳的顶部表面活动贴合。
17.进一步地，所述散热壳的顶部开设有插孔，所述盖板的底部表面固定连接有插杆，所述插杆的表面与插孔的内侧壁活动连接。
18.进一步地，所述支架的表面固定连接有定位杆，所述定位杆的表面与插孔的内侧壁活动连接。
19.进一步地，所述盖板的底部固定连接有插板，所述插板的一端活动贯穿散热壳并与连接板通过螺钉固定连接，所述连接板的表面固定连接有两个第一导热枕，所述第一导热枕与容纳管的位置一一对应，所述连接板的表面与散热壳的表面活动连接；
20.所述散热壳内侧壁的顶部固定连接有两个第二导热枕，所述第二导热枕与容纳管一一对应，两个所述第二导热枕分别与初级绕组和次级绕组活动连接；
21.所述连接板的表面开设有若干个通槽。
22.进一步地，所述防护壳对应进风孔的外壁上通过固定板固定连接有第一防撞板，所述第一防撞板包括直形部和两个弧形部，两个所述弧形部分别固定连接在直形部的两侧，所述防护壳对应排风机的位置通过延伸管固定连接有第二防撞板。
23.进一步地，所述延伸管的表面固定连接有支撑板，所述支撑板的两侧分别与第二防撞板和防护壳的表面固定连接。
24.有益效果
25.本发明具有以下有益效果：
26.(1)、该高效集成型高频磁性元件，通过设置封闭环，排风机，进风孔，散热壳和封闭壳，散热壳可以将初级绕组和次级绕组产生的热量吸收，从而将热量散失到防护壳的内部，并且散热壳上的散热翅片可以增大散热的面积，进一步增强散热，从而可以通过被动散热将热量散失，保证磁性元件工作在合适的温度范围内，封闭环固定连接在散热壳的表面，从而形成风道，外部空气通过通风槽进入到风道的内部，风道包括容风腔和快速导风腔，保证空气可以更好的吸收热量，并且减少空气的流动时间，便于快速将热量散失，同时双金属片也可以在热量达到一定温度时，主动使盖板与散热壳之间形成腔室，进一步增大散热效果，解决了磁性元件在工作时会因损耗大，同时不容易散热而温度升高，较高的温度会导致磁芯的磁力下降，影响元件的正常运行。
27.(2)、该高效集成型高频磁性元件，通过设置第一防撞板，第二防撞板，通过第一防撞板和第二防撞板可以增强防护壳的结构强度，从而可以防止防护壳容易受到损坏，保证内部的散热壳完好，进而对磁性元件进行保护。
28.当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
29.图1为本发明整体结构示意图；
30.图2为本发明防护壳内部结构示意图；
31.图3为本发明出风孔处结构示意图；
32.图4为本发明散热通道处结构示意图；
33.图5为本发明双金属片处结构示意图；
34.图6为本发明散热壳内部结构示意图；
35.图7为本发明主磁芯处结构示意图；
36.图8为本发明第一导热枕处结构示意图；
37.图9为本发明第二导热枕处结构示意图。
38.图中，1、支架；2、容纳管；3、初级绕组；4、次级绕组；5、主磁芯；6、散热壳；7、散热翅片；8、防护壳；9、支撑板；10、引脚；11、温度传感器；12、散热通道；13、进风孔；14、出风孔；15、排风机；16、滤棉；17、封闭环；18、弧形槽；19、通风槽；20、排风槽；21、橡胶环；22、双金属片；23、导风槽；24、盖板；25、插孔；26、插杆；27、定位杆；28、插板；29、连接板；30、第一导热枕；31、第二导热枕；32、通槽；33、第一防撞板；3301、直形部；3302、弧形部；34、延伸管；35、第二防撞板。
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。
40.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件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发明的限制。
41.请参阅图1-图9，本发明实施例提供一种技术方案：一种高效集成型高频磁性元件，包括支架1，支架1的表面对称设置有两个容纳管2，两个容纳管2的表面分别绕制有初级绕组3和次级绕组4，支架1的表面还连接有两个主磁芯5，主磁芯5的绕组磁珠分别与两个容纳管2的内壁活动连接，支架1上位于两个容纳管2的之间位置还设置有漏磁芯；
42.支架1的表面设置有底部开口的散热壳6，散热壳6的内侧壁与主磁芯5的表面活动连接，散热壳6的四周均设置有散热翅片7；
43.支架1固定连接在防护壳8内侧壁的底部，防护壳8的顶部固定连接有封闭板，支架1的表面固定连接有与初级绕组3和次级绕组4连接的引脚10，引脚10贯穿防护壳8的底部。
44.具体地，支架1的表面固定连接有温度传感器11，散热壳6安装在支架1上后，其内壁表面与支架1的边沿位置之间形成散热通道12，散热通道12与温度传感器11相对应；
45.防护壳8表面的左侧和右侧均开设有进风孔13，防护壳8表面的前侧和后侧均开设有出风孔14，出风孔14的内部连接有排风机15，进风孔13的形状为腰形，均匀阵列设置有若干个，防护壳8内壁对应进风孔13的位置固定连接有滤棉16。
46.本实施方案中，支架1上的温度传感器11可以实时检测散热通道12处的温度，从而可以更贴近现实的检测散热壳6内部的温度，从而可以及时启动排风机15，对散热壳6进行主动散热，保证初级绕组3和次级绕组4工作在合适的温度范围，进风孔13设置为若干个可以使进入到防护壳8内部的空气进行分流，从而可以使冷风均匀的吹向散热壳6和封闭环17，保证散热的均匀性。
47.具体地，散热壳6的表面固定连接有封闭环17，封闭环17的内壁与散热壳6的外壁之间构成风道，散热翅片7的表面开设有若干个用于通风的弧形槽18，封闭环17靠近进风孔13的位置开设有若干个通风槽19，封闭环17对应出风孔14的位置开设有若干个排风槽20；
48.防护壳8对应出风孔14的位置处固定连接有橡胶环21，橡胶环21的表面与封闭环17的表面活动连接，用于防止漏风。
49.本实施方案中，封闭环17固定连接在散热壳6的表面，使散热壳6与封闭环17之间构成一个风道，在排风机15的作用下空气进入到风道的内部，在扇热翅片的作用下降速，从而可以使空气的滞留时间增长，使热量可以更好的传导给空气，通风槽19可以在一定程度上加快空气的流通，防止热量在风道的内部大量散失到散热壳6的外部，将支架1和散热壳6安装到防护壳8的内部后，橡胶环21会与防护壳8的表面紧密贴合，从而可以防止气体露出，保证热气全部通过排风机15排出。
50.具体地，散热壳6四个外壁的中部位置内凹，与封闭环17构成容风腔，其余位置构成快速导风腔。
51.本实施方案中，散热壳6外壁的中部位置内凹，与封闭环17构成容风腔，可以使较多的空气进入到风道的内部，从而可以使空气吸收更多的热量，并在在散热壳6与封闭环17的边角处的风道截面小于容风腔的截面，形成快速导风腔，可以使气体经过这一部分的风道时快速流通，从而可以防止热量散失到防护壳8的内部，保证热量快速进入到靠近排风机15处的容风腔的内部，从而防止热量散失严重。
52.具体地，散热壳6顶部表面靠近通风槽19和排风槽20的位置处均开设有导风槽23，散热壳6顶部表面固定连接有双金属片22，双金属片22的表面与盖板24的表面活动连接，盖板24的表面与封闭环17的内侧壁和散热壳6的顶部表面活动贴合。
53.本实施方案中，当散热壳6上的温度持续上升时，双金属片22被加热而发生形变，从而可以使盖板24向上运动，从而可以使盖板24与封闭环17以及散热壳6之间构成一个腔室，通过导风槽23可以使空气进入到腔室的内部，从而可以对散热壳6的顶部表面也进行散热，增加散热面积，从而可以更快将热量导出防护壳8。
54.具体地，散热壳6的顶部开设有插孔25，盖板24的底部表面固定连接有插杆26，插杆26的表面与插孔25的内侧壁活动连接。
55.本实施方案中，插杆26的表面与插孔25的内侧壁活动连接，可以在盖板24向上运动时起到导向和限位的作用，防止盖板24倾斜。
56.具体地，支架1的表面固定连接有定位杆27，定位杆27的表面与插孔25的内侧壁活动连接。
57.本实施方案中，通过定位杆27可以对支架1与插孔25连接，从而可以将散热壳6安装在支架1上，便于进行拆装。
58.具体地，盖板24的底部固定连接有插板28，插板28的一端活动贯穿散热壳6并与连接板29通过螺钉固定连接，连接板29的表面固定连接有两个第一导热枕30，第一导热枕30与容纳管2的位置一一对应，连接板29的表面与散热壳6的表面活动连接；
59.散热壳6内侧壁的顶部固定连接有两个第二导热枕31，第二导热枕31与容纳管2一一对应，两个第二导热枕31分别与初级绕组3和次级绕组4活动连接；
60.所述连接板29的表面开设有若干个通槽32。
61.本实施方案中，在初始状态下，两个第一导热枕30均不与初级绕组3和次级绕组4接触，但是第二导热枕31会与初级绕组3和次级绕组4接触，便于将热量传递给散热壳6的顶部，进而便于将热量传递给双金属片22，当双金属片22弯曲使盖板24向上运动时，可以使第一导热枕30与初级绕组3和次级绕组4连接，从而可以将热量直接传递给第一导热枕30，同时当第一导热枕30与初级绕组3和次级绕组4接触后，可以通过连接板29对盖板24进行限位，防止盖板24上升距离过大；
62.同时连接板29的表面开设有通槽32，可以便于散热壳6内部的热量直接导入到腔室的内部，从而可以通过气体将热量带出，便于进行快速散热。
63.具体地，防护壳8对应进风孔13的外壁上通过固定板固定连接有第一防撞板33，第一防撞板33包括直形部3301和两个弧形部3302，两个弧形部3302分别固定连接在直形部3301的两侧，防护壳8对应排风机15的位置通过延伸管34固定连接有第二防撞板35。
64.本实施方案中，第一防撞板33通过固定板固定连接在防护壳8的表面，固定板与进风孔13交替设置，第一防撞板33包括直形部3301和弧形部3302，弧形部3302可以防止直角刮伤，配合第二防撞板35对防护壳8进行保护，进而可以防止收到严重冲击，对防护壳8造成破坏。
65.具体地，延伸管34的表面固定连接有支撑板9，支撑板9的两侧分别与第二防撞板35和防护壳8的表面固定连接。
66.本实施方案中，支撑板9设置为若干个，均匀分布在延伸管34的两侧，可以对第二防撞板35进行支撑。
67.将主磁芯5和漏磁芯安装在支架1上后，在容纳管2的表面分别绕制初级绕组3和次级绕组4，之后将散热壳6上的插孔25与支架1上的定位杆27对应，通过定位杆27和插孔25将散热壳6安装在支架1上，安装后，散热壳6的内壁与支架1之间构成散热通道12，初级绕组3和次级绕组4产生的热量可以通过散热通道12排出，被温度传感器11检测，随后将盖板24盖合在散热壳6的顶部，使插杆26插入到插孔25的内部，同时使连接板29穿过散热壳6的顶部，之后通过螺丝将连接板29固定在连接板29端部，连接板29的表面与散热壳6的内侧壁贴合，紧接着将支架1固定在防护壳8的内部，使引脚10穿过防护壳8，最后通过封闭板进行封装，使用时，可以通过引脚10将元件焊接在电路板上。
68.主磁芯5和漏磁芯可以使用cn115057696a公开的磁性材料，通过改进铁氧体材料的配方并改进烧结工艺，改善材料的技术指标，实现降低材料的功率损耗，进而可以提高开
关电源的工作频率，使磁性元件的工作效率提高，实现提高开关电源的功率密度，也就是缩小开关电源体积的目的，当然，也可以使用其他的磁性材料，比如铁氧体磁芯、坡莫合金磁芯、非晶合金磁芯、超微晶合金磁芯、铁粉磁芯、铁硅铝磁芯或铁硅磁芯等。
69.由于绕组具有一定的电阻，其内部通入电流后，会产生一定的热量，如果不对热量进行处理，将会对主磁芯5和漏磁芯造成影响，这是因为主磁芯5和漏磁芯的磁性会在热量的作用下而发生变化，当热量达到一定程度时，主磁芯5和漏磁芯的磁性将会消失。
70.散热壳6使用铝合金材料，具有较好的导热性，初级绕组3和次级绕组4产生的热量会通过空气传导给散热壳6，被散热壳6吸收后，通过其表面上的散热翅片7散失到防护壳8与散热壳6之间的空间中，通过空气的热传导将热量传递给防护壳8，再通过防护壳8将热量散失，从而可以实现磁性元件的被动散热；
71.散热壳6与支架1之间构成的散热通道12可以将热量直接排出，减少热传递的过程，使热量直接通过空气传递给防护壳8，从而可以缩短散热的时间，以免大量的热聚集在散热壳6的内部，同时支架1对应散热通道12的位置固定连接有温度传感器11，可以实时检测温度，以便于及时了解温度的变化情况。
72.在控制程序中可以设定温度阈值，当温度传感器11检测到散热通道12处的温度到达阈值并保持一定的时间后，启动排风机15，进行主动散热；
73.两个排风机15将封闭环17与散热壳6之后构成的风道中的空气抽出，从而使风道内部形成负压，在其内部负压的作用下，防护壳8与散热壳6之间的其他会通过封闭环17上的若干个通风槽19进入到风道的内部，使散热壳6与防护壳8之间还没有散失的热量吸入到风道的内部，并最后通过排风机15排出，负压环境会使外部环境中的冷空气通过防护壳8上的进风孔13进入到防护壳8的内部，从而可以使冷空气对散热壳6上的热量进行吸收，并最后进入到风道的内部；
74.在外部的空气进入到风道的内部后，会先通过通风槽19进入到容风腔内，如图6所示，散热壳6四个外壁的中部位置内凹，使封闭环17与散热壳6之间的空间变大，从而可以使靠近通风槽19位置的风道内部的容风量增大，进而可以使空气吸收更多的热量，同时空气在流通的过程中会被散热翅片7阻挡，可以通过散热翅片7上开设的弧形槽18通过，导致风速降低，从而可以使空气有更多的时间与热量接触，完成热传递，快速导风腔位于封闭环17与散热壳6的四个边角处，该处风道的截面较小，在排风机15排风量稳定的情况下，靠近通风槽19位置处的容风腔中的热风会被大量吸走，在经过快速导风腔处时，由于截面变小，会使热风的流速变大，从而可以更快的进入到靠近排风机15处的容风腔，从而减少热风的流动时间，减少在流通过程中的热量损失，将更多的热量通过排风机15排出；
75.当热风进入到靠近排风机15处的容风腔的内部时，在散热翅片7的作用下，风速再次降低，除了进一步吸收热量之外，也可以防止在排风机15的作用下，排出出风孔14的热风的风速过大，对周围的元件造成影响，在出风孔14与排风槽20之间设置橡胶环21，可以防止空气直接被排风机15排出，使进入到防护壳8中的空气只经过风道，从而对散热壳6进行散热，及时将初级绕组3和次级绕组4产生的热量散失，保证元件的正常运行。
76.初级绕组3和次级绕组4产生的热量会经过散热壳6的顶部向外热辐射，因此双金属片22会被加热，当其表面的温度达到一定温度后，会向上发生弯曲，从而会使盖板24向上运动，插杆26会对盖板24起到导向的作用，在双金属片22的作用下，盖板24与散热壳6的顶
部之间产生间隙，形成一个腔室，这个腔室具有进口和出口，当腔室形成后，排风机15将会通过靠近排风槽20处的导风槽23将腔室中的空气抽出，从而使腔室内部形成负压，进而可以通过靠近通风槽19处的导风槽23将风道中的空气吸入，在散热翅片7的作用下，进入到靠近通风槽19处的容风腔中的空气的流速降低，便于气体从导风槽23进入到腔室的内部，从而可以使进入到腔室中的气体对散热壳6的顶部进行降温散失，对散热壳6进行多方位散热，从而保证元件工作在稳定的温度范围内，保证主磁芯5和漏磁芯的磁性，进而保证元件的高频性能；
77.在盖板24上升的过程中，会带来插板28向上同步运动，从而可以使插板28带动连接板29运动，进而使两个第一导热枕30分别与初级绕组3和次级绕组4连接，从而可以将热量直接传递给第一导热枕30，第一导热枕30将热量传递给连接板29和插板28，从而可以将热量传递到散热壳6的外部，或者通过固定板传递给盖板24，同时散热壳6内侧壁顶部固定的两个第二导热枕31直接与初级绕组3和次级绕组4连接，可以将热量直接传递给散热壳6，进而传导到腔室内部，通过流动的气体将热量带走，进一步增强散热效果，保证磁性元件的正常工作；
78.另外的，插板28的表面开设有若干个通槽32，当盖板24使插板28向上运动后，通槽32使腔室与散热壳6的内部连通，从而可以使散热壳6中的热量直接导入到腔室的内部，并在流通的空气的作用下，热量直接被排风机15排出，从而可以进一步减少散热的流程，达到快速散热的效果。
79.综上，通过设置封闭环17，散热壳6以及封闭环17与散热壳6之间后成的风道，可以通过主动散热和被动散热的方式将初级绕组3和次级绕组4产生的热量散失，进而可以保证元件工作在合适的温度范围内，提高元件的工作效率，在温度传感器11的检测下，可以及时调整排风机15的功率，从而可以通过加快排风速度加快散热，防止主磁芯5和漏磁芯受热膨胀而断裂。
80.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
81.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。