一种epq型磁芯及包含它的电感磁性元件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电感器设计技术领域，涉及一种磁芯及包含它的电感磁性元件。
【背景技术】
[0002] 电感器，其主要作用是对交流信号进行隔离、滤波，也就是阻交流通直流，阻高频 通低频。对于电源产品而言，次级整流后的输出电感能够达到滤波和抑制交流波纹的目的， 因此，电感器是电源产品中不可缺少的元件。
[0003] 传统的电感器，包括电源噪声滤波电感、PFC、Buck、输出滤波电感器等磁性元件一 般都为环形、EE、EI、ETD等形状。采用环形结构，优点在于整体为闭合磁回路，漏磁通相对较 小，磁密比较均匀，磁芯整体利用率较高，但其缺点在于绕线麻烦，往往需要人工操作，不能 很好的进行自动化生产；采用EE、El、ETD形状结构，优点在于加工简单，便于自动化生产， 但是容易导致漏磁、边缘磁通的产生。
[0004] 因此，有必要提供改进的技术方案，以克服现有技术中存在的技术问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种性能优越、加工简捷且电磁兼容特性极佳的磁芯及包 含它的电感磁性元件。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供了一种EPQ型磁芯，外框，呈直角四方筒状，包括两 组对面；绕线中柱，为一圆柱体，包括两个端面；所述绕线中柱安装于外框内部，形成日字 结构；所述外框的截面大于或略小于所述绕线中柱的端面。
[0007] 所述绕线中柱与外框采用同种磁性材料制造而成。优选地，所述绕线中柱与外框 一体成型。如此设计，可以使得磁芯获得更好的性能。
[0008] 所述绕线中柱与外框采用不同种磁性材料制造而成。如此设计的有益效果分为以 下两点：
[0009] -，当磁芯因受到特定条件影响时，磁芯采用不同材料复配结构，可以很好的突 破上述不利条件对磁芯的限制，从而扩大磁芯适用范围，规避单一材料所带来的某些缺点。 如当磁芯受到升温或DC偏置的影响时，可以更换采用单位耗损更小、DC偏置能力更强的材 料所制作的绕线中柱或是外框，以提高磁芯的总抗升温、抗DC偏置能力，与此同时仅进行 部分组件更换的目的还在于保留了原有材料所带来的优势；
[0010] 二，若磁芯整体替换，替换材料昂贵，增加成本。在工艺要求并不是非常苛刻的情 况下，仅仅替换磁芯中的某一组件，可以有效控制工件成本。
[0011]所述磁性材料包括HTC200 磁粉芯、FeSi、FeSiAl、FeSiNi、FeNi、FeNiMo、KAH、KAM、 KA、铁氧体、非晶、硅钢片。
[0012] 所述绕线中柱与外框粘结固定。技术常规，操作难度低。
[0013]所述外框的一组对面的内壁上设置有浅槽，所述浅槽形状与绕线中柱的端面形状 相一致；所述绕线中柱的端面嵌至于所述对应的浅槽中。方便更换其中组件。
[0014] 当所述绕线中柱与外框采用同种材料制造而成时，所述绕线中柱与外框一体成 型。如此设计，可以使得磁芯获得更好的性能。
[0015] 本发明还提供了一种电感磁性元件，包括发明所提供的EPQ型磁芯。
[0016] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0017] 磁密降低和磁外漏现象减少，屏蔽可靠性提高，磁芯整体利用率高；结构简单，易 于加工，绕线方便，适合于机械化生产，成本易于控制，应用范围广。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明的EPQ型磁芯的结构示意图。
[0019] 图2为绕线中柱的结构示意图。
[0020] 图3为带有浅槽的外框的结构示意图。
[0021] 图4为现有技术的环形磁芯结构示意图。
[0022] 图5为实施例1中的EPQ型磁芯的结构俯视图。
[0023] 图6为实施例1中的EPQ型磁芯的结构侧视图。 图7为实施例2中磁导率与频率特性曲线图。 图8为实施例2中DC-Bias特性曲线图。 图9为实施例2中损耗特性曲线图。 图10为实施例3中磁导率与频率特性曲线图。 图11为实施例3中DC-Bias特性曲线图。 图12为实施例3中损耗特性曲线图。
[0024] 其中，1、外框
[0025] 2、绕线中柱
[0026] 3、端面
[0027] 4、浅槽
【具体实施方式】
[0028]总体结构描述：参照图1、图2、图3，EPQ型磁芯呈直角四方筒状的外框1和固定在 外框1内的呈圆柱体结构的绕线中柱2,绕线中柱2的端面3略大于外框1的截面，绕线中 柱2插于外框1内部设置的浅槽4中，亦可以设计成一体成型或粘结成型。
[0029] 实施例1
[0030] 本实施例的内容是将本发明的EPQ型磁芯结构与一现有技术的环形磁芯结构作 对比。
[0031] 现有技术中的环形磁芯结构参照图4,外套与中柱采用同种铁硅铝材料。设计运用 条件，DC:5A，加载电感Li:400iiH，20%的纹波成份，f:50kHz。预算分析如下：现有技术中 的环形磁芯，采用小1. 18mm铜线，65TS绕线制作，加载5A后感量为411. 45yH，磁芯总损耗 (FeLoss+CuLoss) :2. 32W，占用空间体积：23. 7cm3,电感器主要成本为4. 50元。本实施例的 磁芯，用$1. 18mm铜线，53TS绕线制作，磁芯加载负载后性能如下：Li为418. 49iiH，磁芯 总损耗（FeLoss+CuLoss) :1. 73W，占用空间体积：21. 0cm3,电感器主要成本为4. 16元。参 照图 5、图6,具体尺寸如下：A:35mm、B:30mm、C:15mm、D:14mm、E:20mm、F:30mm、G:2. 5mm。 通过以上数据的分析对比，可以发现，本实施例的EPQ磁芯有着明显的性能和成本优势，并 且可以有效节省环境空间，可以做到节能和小型化的设计目的和理念，最后此种结果设计 可以采用自动化绕线，通过线圈套加磁芯的工艺方式制作电感器，从而节省加工时间，降低 劳动强度和生产成本。下表是现有环形磁芯与本实施例的EPQ磁芯的对比：
[0032]
[0033]表1
[0034] 实施例2
[0035] 如图7~9所示，本实施例的EPQ型磁芯在结构上与总体结构描述一致，在制作材 料方面，外框1与绕线中柱2的选材一致，均为铁硅铝60y，通过测试，图8和图9说明了其 具有相对较低的磁芯损耗和较高的DC偏置能力，尤其是DC偏置能力，在HDC为1000e时到 达了 60%以上，比同种材料的环形磁芯提高至少10个百分点，因此也表现了其应用在大功 率，特别是大电流条件下的显著优越性，可以有效的节约材料和使用空间，使设备更安全可 靠和小型化。
[0036]
[0037]
[0038]
[0039]
[0040]
[0041]
[0042]
[0043] 实施例3
[0044] 如图10~12所示，本实施例的EPQ型磁芯在结构上与总体结构描述一致，在制 作材料方面，外框1与绕线中柱2的选材不同，外框1为为铁硅铝60ii，绕线中柱2为铁镍 60y。通过测试，图11和图12说明了其具有相对较低的磁芯损耗和极高的DC偏置能力， 相对实施例2来讲，其DC能力有了较为明显的提高。例如HDC在位置1000e、1500e、2000e 时，实施例2的磁芯数据分别为61. 3%、44. 0%和31. 2%，而实施例2的磁芯数据分别为 70.6%、54. 3%和42. 7%，可以看出通过对中柱材料的更换，利用铁镍材料的优势，大幅度 改善和提升了复合磁芯实施例3磁芯的DC偏置能力，而且其损耗也有一定程度的下降，因 此复合配置的优点是非常显著的。
[0045]
[0046]
[0047]
[0048]
[0049]
[0050]
[0051]
[0052] 本实施例同时说明了在不同的使用环境需求下，可以对EPQ磁芯进行复合优化选 配，不仅仅局限在某一单种材料，可以通过对各种材料特性的对比、电气分析计算，利用材 料各自的性能优势，进行复合配置使用，从而开发和制造出性价比高又有竞争优势的电感 器产品。
[0053] 本实例也可以采用其它材质材料对EPQ磁芯的绕线中柱2或者外框1进行更换设 计，如HTC200 磁粉芯、FeSi、FeSiAl、FeSiNi、FeNi、FeNiMo、KAH、KAM、KA，铁氧体、非晶、硅 钢片，不局限于实施例材料，可以根据实情需要对不同材料进行优化整合。
[0054] 实施例4
[0055] 本实施例提供了一种包含有本发明提供的EPQ型磁芯的电感磁性元件。
【主权项】
1. 一种EPQ型磁芯，其特征在于，包括 外框（1)，呈直角四方筒状，包括两组对面； 绕线中柱（2)，为一圆柱体，包括两个端面（3); 所述绕线中柱（2)安装于外框（1)内部，形成日字结构； 所述外框（1)的截面大于或略小于所述绕线中柱（2)的端面（3)。2. 根据权利要求1所述的EPQ型磁芯，其特征在于：所述绕线中柱（2)与外框（1)采 用同种磁性材料制造而成。3. 根据权利要求1所述的EPQ型磁芯，其特征在于：所述绕线中柱（2)与外框（1)采 用不同种磁性材料制造而成。4. 根据权利要求2或3所述的EPQ型磁芯，其特征在于：所述磁性材料包括HTC200磁 粉芯、FeSi、FeSiAl、FeSiNi、FeNi、FeNiMo、KAH、KAM、KA、铁氧体、非晶、硅钢片。5. 根据权利要求2所述的EPQ型磁芯，其特征在于：所述绕线中柱⑵与外框⑴一 体成型。6. 根据权利要求1所述的EPQ型磁芯，其特征在于：所述绕线中柱（2)与外框（1)粘 结固定。7. 根据权利要求1所述的EPQ型磁芯，其特征在于：所述外框⑴的一组对面的内壁 上设置有浅槽（4)，所述浅槽（4)形状与绕线中柱（2)的端面（3)形状相一致；所述绕线中 柱（2)的端面（3)嵌至于所述对应的浅槽（4)中。8. -种电感磁性兀件，其特征在于，包括如权利要求1~7任意一项所述的EPQ型磁 -H- 〇
【专利摘要】本发明属于电感器设计技术领域，提供了一种EPQ型磁芯，包括外框(1)，呈直角四方筒状，包括两组对面；绕线中柱(2)，为一圆柱体，包括两个端面(3)；所述绕线中柱(2)安装于外框(1)内部，所述外框(1)的截面积大于等于所述绕线中柱(2)的端面(3)。与现有技术相比，本发明的有益效果为：磁密降低和磁外漏现象减少，屏蔽可靠性提高，磁芯整体利用率高；结构简单，易于加工，绕线方便，适合于机械化生产，成本易于控制，应用范围广。本发明还提供了一种电感磁性元件，包含本发明提供的EPQ型磁芯。
【IPC分类】H01F17/04, H01F27/24, H01F3/00, H01F1/147
【公开号】CN104979064
【申请号】CN201410138414
【发明人】柯昕, 庄景芳, 周水泉
【申请人】浙江科达磁电有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2014年4月8日