一種高頻功率扼流圈的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種高頻功率扼流圈，包括非晶微晶材料卷繞的中柱，中柱的外部套接有線圈，線圈的外部套接有非晶微晶材料卷繞的側柱，中柱、線圈、側柱的上方有非晶微晶材料卷繞的上蓋，中柱、線圈、側柱的下方有非晶微晶材料卷繞的底板，上蓋、側柱、線圈、中柱、底板之間灌封。本實用新型一種高頻功率扼流圈采用非晶微晶材料制造，通過改變傳統磁路走向的習慣思維，搭建一個閉合磁路，避免了材料的機加工切口操作，既能發揮該類材料Bs高的優勢，又能利用該類材料損耗低的優勢。本實用新型一種高頻功率扼流圈功率損耗小、頻率適應性好、體積小、重量輕、EMC特性好、可靠性高、成本低廉。
【專利說明】
一種高頻功率扼流圈
技術領域
[0001]本實用新型屬于磁性器件技術領域，具體涉及一種高頻功率扼流圈。
【背景技術】
[0002]高頻功率扼流圈的設計通常采用電磁學兩個基本定律，即電磁感應定律和安培定律，盡管產品結構千變萬化，無外乎線圈纏繞在一個閉合磁路中，形成一個電感，這個電感通過選擇適宜的磁性材料，在磁路中通過增加磁阻，確保在額定工作電流引起的偏磁情況下不會引起磁性材料飽和，從而保持在額定工作電流狀態下具有設計要求的電感量。
[0003]單就磁路結構、線圈結構而言，由于基于通用的電磁學原理，制造工藝條件所限，結構類型并不太多。
[0004]目前市場上高頻功率扼流圈的磁路線圈結構大多集中于以下三類:一類是環狀結構，磁芯采用金屬磁粉芯或開有氣隙非晶微晶環形磁芯，用漆包線或多股線等繞成線圈；第二類是組合結構，磁芯采用金屬磁粉芯、非晶微晶或鐵氧體方塊磁芯搭拼，形成磁路，線圈可以用各類線繞制而成或銅帶纏繞而成；第三類是罐型結構，磁芯采用一次成型的金屬磁粉芯或鐵氧體材料，線圈采用各類線繞制而成。
[0005]高頻功率扼流圈的主要指標無外乎兩個，一是功率密度，即單位體積可以轉換的能量，代表產品轉換能量的能力，產品具體指標表現為等同條件下(即等同產品體積、等同額定工作電流)電感量的大小，這個電感量是產品通過額定工作電流時表現出來的電感量;另一個是功率損耗，即扼流圈額定工作條件下的自身損耗大小，產品具體表現為等同條件下(即等同額定工作電流、等同電感量)的功耗，損耗影響電源的轉換效率(通常正常額定工作條件下逆變電源的功率損耗30%左右來自磁性元件)和本身的溫度升高(溫升)，功耗可以分為鐵損和銅損兩部分，鐵損指磁性材料產生的損耗，銅損指線圈產生的損耗。
[0006]高頻功率扼流圈的應用頻率不同，電感量通常變化不大，但功耗會有所變化，因此以下分析在未提及應用頻率的情況下默認為同一頻率條件。
[0007]磁性材料的飽和磁通密度(以下稱Bs)嚴重影響高頻功率扼流圈的功率密度。理論分析，當材料I的Bs是材料2的一半情況下，達到同等電感量材料I制造的扼流圈體積比材料2制造的扼流圈大2倍以上，同時在等同結構、等同圈數條件下線圈的長度是后者的2V2(1.414)倍，銅損自然也大(直流電阻與線圈長度成正比)。這正是目前行業中制造高頻功率扼流圈多采用硅鋼和鐵硅材料的主要原因，盡管這兩種材料帶來了較大的鐵損(見上表中的損耗因子比較)，但綜合成本優勢較大，鐵氧體材料盡管鐵損很小，但應用量并不大。
[0008]非晶微晶材料是一種具有一定寬度、厚度很小的帶狀磁性材料，硬度很大但韌性極低，通常卷繞成一定形狀應用，實際應用中只能通過卷繞的方式形成一定結構。非晶微晶材料同時具備Bs較高、功耗很低的特征，自然應該大量應用，但由于以下原因，應用量并不比鐵氧體材料大。
[0009]采用非晶微晶材料制造高頻功率扼流圈，目前行業內將磁芯制成三種形狀形成閉合磁路:卷繞成環狀磁芯開切口(須直接在磁芯上線繞)、卷繞成⑶型切割成兩部分(可以線繞或銅帶繞制好線圈后墊氣隙組裝)、卷繞后切割成方塊型通過搭拼形成磁路(可以線繞或銅帶繞制好線圈后墊氣隙拼裝)。以上三種方式都需要對非晶微晶材料進行機加工切口，但事實上經過機加工切口后的非晶微晶材料的功率損耗會增加I個數量級左右，即接近甚至超過金屬磁粉芯的損耗水平，其原因究竟源于切口部分引起的渦流損耗增加還是應力增加所致，業內尚無明確機理定論，但截至目前尚未發現十分有效的解決辦法。于是業內大多放棄了非晶微晶材料而采用金屬磁粉芯材料，甚至在業內形成了寧可采用Bs很低的鐵氧體材料也不愿意采用非晶微晶材料制造高頻功率扼流圈的共識。
【實用新型內容】
[0010]本實用新型的目的是提供一種高頻功率扼流圈，解決了現有扼流圈的損耗大的問題。
[0011]本實用新型所采用的技術方案是，一種高頻功率扼流圈，包括非晶微晶材料卷繞的中柱，中柱的外部套接有線圈，線圈的外部套接有非晶微晶材料卷繞的側柱，中柱、線圈、側柱的上方有非晶微晶材料卷繞的上蓋，中柱、線圈、側柱的下方有非晶微晶材料卷繞的底板，上蓋、側柱、線圈、中柱、底板之間灌封。
[0012]本實用新型的特點還在于:
[0013]側柱為若干個磁環相疊而成，磁環之間有氣隙，側柱的外側的形狀與中間的孔形狀相一致，均為圓形、橢圓形、四角均倒了圓角的環狀正方體中的任意一種或帶有過渡弧形的其它形狀。
[0014]側柱外緊靠側柱設置有筒狀外殼，底板設置在外殼的內部的底部，外殼、底板和上蓋的形狀與側柱的外側的形狀相一致。
[0015]線圈的形狀與側柱的中間的孔的形狀相一致。
[0016]中柱為若干個餅狀物相疊而成，餅狀物之間有氣隙，中柱的形狀與線圈中間的孔的形狀相一致。
[0017]本實用新型的有益效果是:本實用新型一種高頻功率扼流圈采用非晶微晶材料制造，通過改變傳統磁路走向的習慣思維，搭建一個閉合磁路，避免了材料的機加工切口操作，既能發揮該類材料Bs高的優勢，又能利用該類材料損耗低的優勢。本實用新型一種高頻功率扼流圈功率損耗小、頻率適應性好、體積小、重量輕、EMC特性好、可靠性高、成本低廉。
【附圖說明】

[0018]圖1是本實用新型一種尚頻功率扼流圈的結構不意圖；
[0019]圖2是本實用新型一種高頻功率扼流圈中的側柱的結構示意圖一；
[0020 ]圖3是本實用新型一種高頻功率扼流圈中的側柱的結構示意圖二；
[0021 ]圖4是本實用新型一種高頻功率扼流圈中的側柱的結構示意圖三。
[0022]圖中，1.上蓋，2.線圈，3.中柱，4.側柱，5.底板，6.外殼。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行詳細說明。
[0024]本實用新型一種高頻功率扼流圈，結構如圖1所示，包括筒狀鋁質外殼6，外殼6內部的底部設置有圓餅狀底板5，底板5由非晶微晶帶材卷繞而成;外殼6內部緊靠外殼6設置有環狀側柱4，側柱4由非晶微晶帶材卷繞而成;側柱4內設置有線圈2，線圈2內設置有中柱3，中柱3由非晶微晶帶材卷繞而成。側柱4、線圈2、中柱3均位于底板5的上方。側柱4、線圈2、中柱3的上方還設置有環狀的上蓋I，上蓋I由非晶微晶帶材卷繞而成，上蓋I上的內孔用于出線，上蓋1、偵啦4、線圈2、中柱3、底板5、外殼6之間用灌封膠灌注。
[0025]中柱3、側柱4受限于材料制造工藝條件，由若干個餅狀、環狀磁芯相疊而成。中柱3餅狀磁芯之間及側柱4的磁環之間均有氣隙，可以由適當材料填充，分散氣隙可以達到減小扼流圈局域損耗的目的。
[0026]側柱4的形狀可以為圓形(如圖2所示)、橢圓形(如圖3所示)、四角均倒了圓角的環狀正方體(如圖4所示)或帶有過渡弧形的其它形狀。上蓋1、中柱3、底板5的形狀與側柱4的形狀相一致。
[0027]線圈2為由銅帶或導線繞制而成，線圈2的形狀與側柱4的中間的孔的形狀相一致。
[0028]外殼6可以是鋁質材料，外殼6的形狀與側柱4的外側結構形狀相一致。
[0029]本實用新型一種高頻功率扼流圈的特點:
[0030]①功率損耗小
[0031]本產品與目前市場應用的金屬磁粉芯為基體的同類產品比較，磁性材料本身的鐵損大約為10-30%，同時扼流圈的局域損耗也會大幅下降。綜合各因素，本實用新型產品整體損耗比金屬磁粉芯為基體的同類產品下降30-40%。
[0032]②頻率適應性好
[0033]本產品若采用鐵基非晶材料，在1-1OOkHz范圍內與其它同類產品相比具有更好的適應性，即隨著頻率提高，損耗優勢益發明顯。同時隨著SiC和GaN等更先進的半導體器件帶來逆變頻率的進一步提升，只需采用微晶材料或非鐵基材料(已經出現)即可輕松實現配套。
[0034]③體積小、重量輕，更適宜于配套于車載電源中。
[0035]④EMC特性好
[0036]基于產品封閉式磁路結構，產品電磁干擾和抗干擾能力優于傳統產品。
[0037]⑤可靠性高
[0038]由于具有灌封結構，無論電氣安全性能還是產品壽命都優于傳統產品。
[0039]⑥成本低廉
[0040]本實用新型產品所用非晶微晶材料價格低廉，制造工藝簡單易行。
【主權項】
1.一種高頻功率扼流圈，其特征在于，包括非晶微晶材料卷繞的中柱(3)，中柱(3)的外部套接有線圈(2)，線圈(2)的外部套接有非晶微晶材料卷繞的側柱(4)，中柱(3)、線圈(2)、側柱(4)的上方有非晶微晶材料卷繞的上蓋(I)，中柱(3)、線圈(2)、側柱(4)的下方有非晶微晶材料卷繞的底板(5)，上蓋(1)、側柱(4)、線圈(2)、中柱(3)、底板(5)之間灌封。2.根據權利要求1所述一種高頻功率扼流圈，其特征在于，所述側柱(4)為若干個磁環相疊而成，磁環之間有氣隙，所述側柱(4)的外側的形狀與中間的孔形狀相一致，均為圓形、橢圓形、四角均倒了圓角的環狀正方體中的任意一種或帶有過渡弧形的其它形狀。3.根據權利要求2所述一種高頻功率扼流圈，其特征在于，所述側柱(4)外緊靠側柱(4)設置有筒狀外殼(6)，所述底板(5)設置在外殼(6)的內部的底部，外殼(6)、底板(5)和上蓋(I)的形狀與側柱(4)的外側的形狀相一致。4.根據權利要求2所述的一種高頻功率扼流圈，其特征在于，所述線圈(2)的形狀與所述側柱(4)的中間的孔的形狀相一致。5.根據權利要求4所述的一種高頻功率扼流圈，其特征在于，所述中柱(3)為若干個餅狀物相疊而成，餅狀物之間有氣隙，所述中柱(3)的形狀與所述線圈(2)中間的孔的形狀相一致。
【文檔編號】H01F3/14GK205692646SQ201620429000
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年5月12日 公開號201620429000.8, CN 201620429000, CN 205692646 U, CN 205692646U, CN-U-205692646, CN201620429000, CN201620429000.8, CN205692646 U, CN205692646U
【發明人】郭立功
【申請人】延安璟達電子科技有限公司