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CN212136184U - 一种低损耗大功率共模电感 - Google Patents

一种低损耗大功率共模电感 Download PDF

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CN212136184U
CN212136184U CN202020396127.0U CN202020396127U CN212136184U CN 212136184 U CN212136184 U CN 212136184U CN 202020396127 U CN202020396127 U CN 202020396127U CN 212136184 U CN212136184 U CN 212136184U
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magnetic
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half body
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Inventor
唐琼
卢轩
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Shenzhen Codaca Electronic Co ltd
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Shenzhen Codaca Electronic Co ltd
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Abstract

本实用新型公开了一种低损耗大功率共模电感,采用由通过磁胶粘接固定的磁棒和磁芯外壳组成的磁芯,且磁棒和磁芯外壳的材料采用金属磁软粉芯材料和锰锌铁氧体材料的搭配组合,由于金属磁软粉芯材料相当于分布式气隙,能够将锰锌铁氧体材料的硬饱和特性改善成趋于软饱和性能,提升了电感的储能能力,以减少边缘磁通对第一线圈和第二线圈的辐射影响,降低了共模电感的总体损耗;并且,磁胶能够实现极低的磁场泄漏,增强共模电感的EMC抗干扰能力;因此,本实用新型在具有高饱和低损耗性能同时,其电感电流性能还能够趋于相对稳定。

Description

一种低损耗大功率共模电感
技术领域
本实用新型涉及共模电感,具体的说是一种低损耗大功率共模电感。
背景技术
目前大电流共模电感的设计通常采用铁氧体,铁粉芯,合金粉,磁粉芯或者纳米晶等材质来设计,随着电子产品的更新换代,更多的设计需求出现,导致很多传统电感设计并不能很好的达到设计需求,如大电流场合下共模电感设计。单一的磁芯材质设计往往具有很大的局限性,比如说锰锌铁氧体磁芯材料或非晶纳米晶材料,虽然具备高的导磁率,能够产生足够大的阻抗抑制杂波讯号,但是在大电流的情况下,很容易磁芯饱和,电感值迅速衰减,阻抗也随之急剧减小,从而失去原来预期的抑制效果。该类材料也可以通过中柱开局部气隙存储更多的能量,但是局部气隙过大就会造成边缘磁通辐射到线圈,在线圈内部产生涡流损耗。这种情况随着频率的提高会更加明显。单一的磁粉芯材质虽然温度系数以及软饱和性能都具有优势,但是导磁率低是该类磁芯的硬伤,电感值很难做大,因此也不具备高阻抗的特性优势,另外该类材料未饱和之前的电流特性曲线的变化斜率明显大于锰锌铁氧体。因此很多设计急需要有种囊括这两种性能为一体的大功率共模电感,即具有高饱和低损耗性能同时,电感电流性能又趋于相对稳定的设计。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种低损耗大功率共模电感,以解决现有共模电感的损耗性能和电感电流性能难以兼顾的问题。
解决上述技术问题,本实用新型所采用的技术方案如下:
一种低损耗大功率共模电感,包括磁芯以及分别绕设在该磁芯上的第一线圈和第二线圈;
其特征在于:
所述磁芯由通过磁胶粘接固定的磁棒和磁芯外壳组成,以形成磁场回路;所述第一线圈和第二线圈以所述磁棒的中心横截面为对称面对称布置,以确保构成共模电感;其中,所述磁棒和磁芯外壳所采用的材料组合方式为以下两种方式之一:
方式一、所述磁棒由金属磁软粉芯材料制成,所述磁芯外壳由锰锌铁氧体材料制成;
方式二、所述磁棒由锰锌铁氧体材料制成,所述磁芯外壳由金属磁软粉芯材料制成。
其中,所述磁棒和磁芯外壳的大小和形状均也可以根据设计需要变化;所述第一线圈和第二线圈优选采用扁平线、方形漆包线,但也可以采用圆形漆包线、多股线以及利兹线等。
从而,由于金属磁软粉芯材料相当于分布式气隙,即多个均匀分布的小气隙,能够将锰锌铁氧体材料的硬饱和特性改善成趋于软饱和性能,提升了电感的储能能力,以减少边缘磁通对第一线圈和第二线圈的辐射影响,降低了共模电感的总体损耗;并且,磁胶能够实现极低的磁场泄漏,增强共模电感的EMC抗干扰能力;因此,本实用新型在具有高饱和低损耗性能同时,其电感电流性能还能够趋于相对稳定。
优选的:所述金属磁软粉芯材料由铁硅、铁硅铝、铁镍、铁镍钼中的任意一种材料制成。
其中,所述金属磁软粉芯材料采用不同的材料,可以实现不同的电气性能,例如:采用铁镍或铁硅材料,可以实现增加饱和电流;采用铁镍钼或铁硅铝材料,可以实现低损耗。另外,磁芯材料导磁率的高低不同,也能使电感值不同。
作为本实用新型的优选实施方式:所述的低损耗大功率共模电感还包括绝缘套筒,该绝缘套筒套在所述磁芯上,所述第一线圈和第二线圈绕设在所述绝缘套筒外;其中,所述绝缘套筒优选采用LCP、电木、工程塑料等绝缘材料制成。
从而,上述实施例一的低损耗大功率共模电感,主要适用于低频应用场景;而本实施例二则还可以适用于高频应用场景,通过所述绝缘套筒防止高压击穿,以适用于大电流并对电磁干扰要求严格的电路设计,可以应用于医疗设备,车载,军工等领域。
优选的:所述绝缘套筒的端面设有定位凸台,所述磁芯设有适配所述定位凸台的定位槽,使得:在所述绝缘套筒套在所述磁芯上时,所述定位凸台嵌入所述定位槽中,以固定所述绝缘套筒。
作为本实用新型的优选实施方式:所述磁芯外壳由第一磁芯外壳半体和第二磁芯外壳半体组成,所述第一磁芯外壳半体和第二磁芯外壳半体均为E字形构件,该E字形构件由底板、连接在该底板之中部的中柱、分别连接在该底板之两端的两根边柱构成;
所述磁棒通过磁胶粘接固定在所述第一磁芯外壳半体的中柱与所述第二磁芯外壳半体的中柱之间;所述第一线圈和第二线圈绕设在所述第一磁芯外壳半体的中柱、磁棒、第二磁芯外壳半体的中柱连接构成的磁芯中柱上,且该磁芯中柱上套设有第一绝缘垫圈和第二绝缘垫圈,所述第一绝缘垫圈位于所述第一磁芯外壳半体的底板与所述第一线圈之间,以实现该两者的隔离,防止高压击穿,所述第二绝缘垫圈位于所述第二磁芯外壳半体的底板与所述第二线圈之间,以实现该两者的隔离,防止高压击穿;所述第一磁芯外壳半体的两根边柱通过磁胶分别与所述第二磁芯外壳半体的两根边柱粘接固定。
其中,对于前述优选实施方式,所述第一线圈和第二线圈绕设在所述磁芯中柱上的方式为:所述绝缘套筒先套在所述磁芯中柱上,所述第一线圈和第二线圈再绕设在所述绝缘套筒外。
对于前述优选实施方式,所述定位槽设置在所述第一磁芯外壳半体的底板和所述第二磁芯外壳半体的底板中的任意一者或两者上。
从而,本优选实施方式具有结构紧凑、屏蔽电磁干扰能力强的优点。
优选的:所述磁芯中柱上还套设有导热胶垫,该导热胶垫位于所述第一线圈与第二线圈之间,以将第一线圈与第二线圈产生的热量快速导出。
优选的:所述的低损耗大功率共模电感还包括底座;所述第二磁芯外壳半体的底板固定在所述底座上,所述第一线圈的两个引脚和所述第二线圈的两个引脚均通过所述底座上的出线孔引出。
与现有技术相比,本实用新型具有以下有益效果:
第一,本实用新型采用由通过磁胶粘接固定的磁棒和磁芯外壳组成的磁芯,且磁棒和磁芯外壳的材料采用金属磁软粉芯材料和锰锌铁氧体材料的搭配组合,由于金属磁软粉芯材料相当于分布式气隙,能够将锰锌铁氧体材料的硬饱和特性改善成趋于软饱和性能,提升了电感的储能能力,以减少边缘磁通对第一线圈和第二线圈的辐射影响,降低了共模电感的总体损耗;并且,磁胶能够实现极低的磁场泄漏,增强共模电感的EMC抗干扰能力;因此,本实用新型在具有高饱和低损耗性能同时,其电感电流性能还能够趋于相对稳定。
第二,本实用新型将第一线圈和第二线圈通过绝缘套筒绕设在磁芯上,能够防止高压击穿,以适用于大电流并对电磁干扰要求严格的电路设计,可以应用于医疗设备,车载,军工等领域。
第三,本实用新型采用由第一磁芯外壳半体和第二磁芯外壳半体组成的磁芯外壳,具有结构紧凑、屏蔽电磁干扰能力强的优点。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明:
图1为本实用新型的低损耗大功率共模电感的结构示意图;
图2为本实用新型的低损耗大功率共模电感的结构爆炸示意图;
图3为本实用新型中第一磁芯外壳半体、磁棒、绝缘套筒和第二磁芯外壳半体的装配示意图;
图4为本实用新型的低损耗大功率共模电感的剖视结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图对本实用新型进行详细说明,以帮助本领域的技术人员更好的理解本实用新型的实用新型构思,但本实用新型权利要求的保护范围不限于下述实施例,对本领域的技术人员来说,在不脱离本实用新型之实用新型构思的前提下,没有做出创造性劳动所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型的保护范围。
实施例一
如图1至图4所示,本实用新型公开的是一种低损耗大功率共模电感,包括磁芯以及分别绕设在该磁芯上的第一线圈1A和第二线圈1B;
所述磁芯由通过磁胶2粘接固定的磁棒3和磁芯外壳组成,以形成磁场回路;所述第一线圈1A和第二线圈1B以所述磁棒3的中心横截面3a为对称面对称布置,以确保构成共模电感;其中,所述磁棒3和磁芯外壳所采用的材料组合方式为以下两种方式之一:
方式一、所述磁棒3由金属磁软粉芯材料制成,所述磁芯外壳由锰锌铁氧体材料制成;
方式二、所述磁棒3由锰锌铁氧体材料制成,所述磁芯外壳由金属磁软粉芯材料制成。
其中,所述磁棒3和磁芯外壳的大小和形状均也可以根据设计需要变化;所述第一线圈1A和第二线圈1B优选采用扁平线、方形漆包线,但也可以采用圆形漆包线、多股线以及利兹线等。
从而,由于金属磁软粉芯材料相当于分布式气隙,即多个均匀分布的小气隙,能够将锰锌铁氧体材料的硬饱和特性改善成趋于软饱和性能,提升了电感的储能能力,以减少边缘磁通对第一线圈1A和第二线圈1B的辐射影响,降低了共模电感的总体损耗;并且,磁胶2能够实现极低的磁场泄漏,增强共模电感的EMC抗干扰能力;因此,本实用新型在具有高饱和低损耗性能同时,其电感电流性能还能够趋于相对稳定。
以上为本实施例一的基本实施方式,可以在该基本实施方式的基础上做进一步的优化、改进和限定:
优选的:所述金属磁软粉芯材料由铁硅、铁硅铝、铁镍、铁镍钼中的任意一种材料制成。
其中,所述金属磁软粉芯材料采用不同的材料,可以实现不同的电气性能,例如:采用铁镍或铁硅材料,可以实现增加饱和电流;采用铁镍钼或铁硅铝材料,可以实现低损耗。另外,磁芯材料导磁率的高低不同,也能使电感值不同。
实施例二
在上述实施例一的基础上,本实施例二还采用了以下优选的结构:
所述的低损耗大功率共模电感还包括绝缘套筒4,该绝缘套筒4套在所述磁芯上,所述第一线圈1A和第二线圈1B绕设在所述绝缘套筒4外;其中,所述绝缘套筒4优选采用LCP、电木、工程塑料等绝缘材料制成。
从而,上述实施例一的低损耗大功率共模电感,主要适用于低频应用场景;而本实施例二则还可以适用于高频应用场景,通过所述绝缘套筒4防止高压击穿,以适用于大电流并对电磁干扰要求严格的电路设计,可以应用于医疗设备,车载,军工等领域。
以上为本实施例二的基本实施方式,可以在该基本实施方式的基础上做进一步的优化、改进和限定:
优选的:所述绝缘套筒4的端面设有定位凸台4-1,所述磁芯设有适配所述定位凸台4-1的定位槽5a,使得:在所述绝缘套筒4套在所述磁芯上时,所述定位凸台4-1嵌入所述定位槽5a中,以固定所述绝缘套筒4。
实施例三
在上述实施例一或实施例二的基础上,本实施例三还采用了以下优选的结构:
所述磁芯外壳由第一磁芯外壳半体5A和第二磁芯外壳半体5B组成,所述第一磁芯外壳半体5A和第二磁芯外壳半体5B均为E字形构件,该E字形构件由底板、连接在该底板之中部的中柱、分别连接在该底板之两端的两根边柱构成;
所述磁棒3通过磁胶2粘接固定在所述第一磁芯外壳半体5A的中柱5-2A与所述第二磁芯外壳半体5B的中柱5-2B之间;所述第一线圈1A和第二线圈1B绕设在所述第一磁芯外壳半体5A的中柱5-2A、磁棒3、第二磁芯外壳半体5B的中柱5-2B连接构成的磁芯中柱上,且该磁芯中柱上套设有第一绝缘垫圈6A和第二绝缘垫圈6B,所述第一绝缘垫圈6A位于所述第一磁芯外壳半体5A的底板5-1A与所述第一线圈1A之间,以实现该两者的隔离,防止高压击穿,所述第二绝缘垫圈6B位于所述第二磁芯外壳半体5B的底板5-1B与所述第二线圈1B之间,以实现该两者的隔离,防止高压击穿;所述第一磁芯外壳半体5A的两根边柱5-3A通过磁胶2分别与所述第二磁芯外壳半体5B的两根边柱5-3B粘接固定。
其中,对于上述实施例二,所述第一线圈1A和第二线圈1B绕设在所述磁芯中柱上的方式为:所述绝缘套筒4先套在所述磁芯中柱上,所述第一线圈1A和第二线圈1B再绕设在所述绝缘套筒4外。
对于上述实施例二,所述定位槽5a设置在所述第一磁芯外壳半体5A的底板5-1A和所述第二磁芯外壳半体5B的底板5-1B中的任意一者或两者上。
从而,本实施例三的低损耗大功率共模电感具有结构紧凑、屏蔽电磁干扰能力强的优点。
以上为本实施例三的基本实施方式,可以在该基本实施方式的基础上做进一步的优化、改进和限定:
优选的:所述磁芯中柱上还套设有导热胶垫7,该导热胶垫7位于所述第一线圈1A与第二线圈1B之间,以将第一线圈1A与第二线圈1B产生的热量快速导出。
优选的:所述的低损耗大功率共模电感还包括底座8;所述第二磁芯外壳半体5B的底板5-1B固定在所述底座8上,所述第一线圈1A的两个引脚和所述第二线圈1B的两个引脚均通过所述底座8上的出线孔8a引出。
本实用新型不局限于上述具体实施方式,根据上述内容,按照本领域的普通技术知识和惯用手段,在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下,本实用新型还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更,均落在本实用新型的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种低损耗大功率共模电感,包括磁芯以及分别绕设在该磁芯上的第一线圈(1A)和第二线圈(1B);
其特征在于:
所述磁芯由通过磁胶(2)粘接固定的磁棒(3)和磁芯外壳组成,所述第一线圈(1A)和第二线圈(1B)以所述磁棒(3)的中心横截面(3a)为对称面对称布置;其中,所述磁棒(3)和磁芯外壳所采用的材料组合方式为以下两种方式之一:
方式一、所述磁棒(3)由金属磁软粉芯材料制成,所述磁芯外壳由锰锌铁氧体材料制成;
方式二、所述磁棒(3)由锰锌铁氧体材料制成,所述磁芯外壳由金属磁软粉芯材料制成。
2.根据权利要求1所述的低损耗大功率共模电感,其特征在于:所述金属磁软粉芯材料由铁硅、铁硅铝、铁镍、铁镍钼中的任意一种材料制成。
3.根据权利要求1所述的低损耗大功率共模电感,其特征在于:所述的低损耗大功率共模电感还包括绝缘套筒(4),该绝缘套筒(4)套在所述磁芯上,所述第一线圈(1A)和第二线圈(1B)绕设在所述绝缘套筒(4)外。
4.根据权利要求3所述的低损耗大功率共模电感,其特征在于:所述绝缘套筒(4)的端面设有定位凸台(4-1),所述磁芯设有适配所述定位凸台(4-1)的定位槽(5a),使得:在所述绝缘套筒(4)套在所述磁芯上时,所述定位凸台(4-1)嵌入所述定位槽(5a)中。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的低损耗大功率共模电感,其特征在于:所述磁芯外壳由第一磁芯外壳半体(5A)和第二磁芯外壳半体(5B)组成,所述第一磁芯外壳半体(5A)和第二磁芯外壳半体(5B)均为E字形构件,该E字形构件由底板、连接在该底板之中部的中柱、分别连接在该底板之两端的两根边柱构成;
所述磁棒(3)通过磁胶(2)粘接固定在所述第一磁芯外壳半体(5A)的中柱(5-2A)与所述第二磁芯外壳半体(5B)的中柱(5-2B)之间;所述第一线圈(1A)和第二线圈(1B)绕设在所述第一磁芯外壳半体(5A)的中柱(5-2A)、磁棒(3)、第二磁芯外壳半体(5B)的中柱(5-2B)连接构成的磁芯中柱上,且该磁芯中柱上套设有第一绝缘垫圈(6A)和第二绝缘垫圈(6B),所述第一绝缘垫圈(6A)位于所述第一磁芯外壳半体(5A)的底板(5-1A)与所述第一线圈(1A)之间,所述第二绝缘垫圈(6B)位于所述第二磁芯外壳半体(5B)的底板(5-1B)与所述第二线圈(1B)之间;所述第一磁芯外壳半体(5A)的两根边柱(5-3A)通过磁胶(2)分别与所述第二磁芯外壳半体(5B)的两根边柱(5-3B)粘接固定。
6.根据权利要求5所述的低损耗大功率共模电感,其特征在于:所述磁芯中柱上还套设有导热胶垫(7),该导热胶垫(7)位于所述第一线圈(1A)与第二线圈(1B)之间。
7.根据权利要求5所述的低损耗大功率共模电感,其特征在于:所述的低损耗大功率共模电感还包括底座(8);所述第二磁芯外壳半体(5B)的底板(5-1B)固定在所述底座(8)上,所述第一线圈(1A)的两个引脚和所述第二线圈(1B)的两个引脚均通过所述底座(8)上的出线孔(8a)引出。
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