CN204010998U - 一种磁性组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种应用于变压器或电感中的磁性组件，涉及磁技术领域。该磁性组件包括具有至少一个气隙的磁芯和盘绕在该磁芯上的至少一个绕组，绕组避开气隙并以重复叠加的方式绕制在磁芯上。由于绕组避开气隙周围绕制，且绕组重复叠加绕制，因此，因磁通引起的涡流损耗能够降低到最低程度，极大地提高了效率，减少发热量，最大程度地利用的磁芯的窗口面积，同时，气隙周围形成了变压器或电感内部的风道，能够辅助变压器或电感进行散热，进一步降低发热量，从而解决了现有技术中绕组跨越气隙绕制导致产生较大的涡流损耗和严重的发热现象的技术问题。

Description

一种磁性组件

技术领域

本实用新型涉及磁技术领域，尤其涉及一种可应用在变压器或电感中的磁性组件。

背景技术

磁性组件是变压器或电感中的重要部分，主要包括磁芯和绕组，主要实现能量储存、转换、电器隔离等功能，其体积和性能对整个变压器或电感产生至关重要的影响。传统拓扑与电路的电感或变压器的绕组，大都是通过漆包线、多股线或铜皮进行绕制，整个线包的绕制跨越了电感或变压器中间的连接处，在电感或变压器中间的连接处不存在气隙的情况下，这种绕制方式是没有问题的。

随着变压器功率密度越来越高，输出电路越来越大，铜损也越来越高，因此，散热是一个难以解决却急需解决的问题。同时，随着LLC拓扑的流行，越来越多的变压器或电感中需要设计气隙以满足相应电感量，而常规的绕组绕制方法中，由于绕组跨越了气隙，导致产生较大的涡流损耗和严重的发热现象。

实用新型内容

为了解决现有技术中绕组跨越气隙绕制导致产生较大的涡流损耗和严重的发热现象的技术问题，本实用新型提供一种新型的磁性组件。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：提供一种磁性组件，应用在变压器或电感中，所述磁性组件包括具有至少一个气隙的磁芯和盘绕在所述磁芯上的至少一个绕组，其特征在于，所述绕组避开所述气隙并以重复叠加的方式绕制在所述磁芯上。

进一步的，所述磁芯包括相对设置的第一部件和第二部件，所述第一部件和第二部件设有至少三个相对的配合面，所述至少三个相对的配合面中，至少位于所述磁芯内部的配合面处设有所述气隙，所述气隙周围形成了所述磁性组件内部的风道。

进一步的，所述磁芯为对称磁芯，所述配合面位于所述对称磁芯的中心线上，所述绕组包括至少一第一绕组和至少一第二绕组，所述至少一第一绕组绕制在所述对称磁芯上位于所述气隙的一侧，所述至少一第二绕组绕制在所述对称磁芯上位于所述气隙的另一侧。

进一步的，所述对称磁芯为EE型磁芯，所述第一部件和第二部件呈“E”形，所述“E”形的第一部件和第二部件两端的配合面相对，形成所述EE型磁芯的两个边柱，所述“E”形的第一部件和第二部件中间的配合面相对，形成所述EE型磁芯的中柱，所述气隙开设在所述中柱上，并将所述中柱分成分别位于所述气隙两侧的第一部分和第二部分，所述至少一第一绕组和至少一第二绕组分别绕制在所述中柱的第一部分和第二部分上。

进一步的，所述对称磁芯为EE型磁芯，所述第一部件和第二部件呈“E”形，所述“E”形的第一部件和第二部件两端的配合面相对，形成所述EE型磁芯的两个边柱，所述“E”形的第一部件和第二部件中间的配合面相对，形成所述EE型磁芯的中柱，所述两个边柱和所述中柱上分别开设有所述气隙，所述至少一第一绕组和至少一第二绕组分别绕制在所述中柱上并分别位于所述中柱上气隙的两侧。

进一步的，所述磁芯为非对称磁芯，所述气隙形成在所述非对称磁芯内部的一侧，所述绕组缠绕在所述非对称磁芯内部的远离所述气隙的另一侧。

进一步的，所述非对称磁芯为EI型磁芯，所述第一部件呈“I”形，所述第二部件呈“E”形，所述“I”形的第一部件和“E”形的第二部件两端的配合面相对，形成所述EI型磁芯的两个边柱，所述“I”形的第一部件和“E”形的第二部件中间的配合面相对，形成所述EI型磁芯的中柱，所述气隙开设在所述中柱靠近所述第一部件的一侧，所述绕组缠绕在所述中柱的远离所述气隙的另一侧。

进一步的，所述绕组为铜皮，所述铜皮为带状、条状或平面状的其中一种。

进一步的，所述绕组以两片铜皮并联叠加的方式绕制在所述磁芯上。

进一步的，所述绕组的材料为铝、合金或铜其中的一种。

采用上述技术方案以后，本实用新型可以获得以下有益技术效果：由于磁性组件的绕组避开了磁芯的气隙并以重复叠加的方式绕制在磁芯上，因此，采用该磁性组件的变压器或电感的涡流损耗能够降低到最低程度，极大地提高了效率，减少发热量，且绕组重复叠加绕制，能够最大程度地利用磁芯的窗口面积。同时，由于绕组避开气隙周围绕制，气隙周围形成了变压器或电感内部的风道，能够辅助变压器或电感进行散热，进一步降低发热量，从而解决了现有技术中绕组跨越气隙绕制导致产生较大的涡流损耗和严重的发热现象的技术问题，使用这种避开气隙并带散热功能的磁性组件的变压器甚至可以去除外面谐振电感，自身集成谐振电感功能。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型实施例一涉及的磁性组件的平面结构示意图；

图2是本实用新型实施例一涉及的磁性组件的立体结构示意图；

图3是本实用新型实施例二涉及的磁性组件的平面结构示意图；

图4是本实用新型实施例二涉及的磁性组件的立体结构示意图；

图5是本实用新型实施例三涉及的磁性组件的平面结构示意图；

图6是本实用新型实施例三涉及的磁性组件的立体结构示意图；

图7是本实用新型实施例四涉及的磁性组件的平面结构示意图；

图8是本实用新型实施例四涉及的磁性组件的立体结构示意图；

图9是本实用新型实施例五涉及的磁性组件的平面结构示意图；

图10是本实用新型实施例五涉及的磁性组件的立体结构示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术中绕组跨越气隙绕制导致产生较大的涡流损耗和严重的发热现象的技术问题，本实用新型采用的主要技术方案为：将磁性组件的绕组避开磁芯的气隙并以重复叠加的方式绕制在磁芯上。

本实用新型涉及的磁性组件应用在变压器或电感中，磁性组件包括具有至少一个气隙的磁芯和盘绕在磁芯上的绕组，绕组避开气隙并以重复叠加的方式绕制在磁芯上。本实用新型涉及的磁芯适用于多种形状，例如EE型、EI型、PQ型、PQI型、ER型等，绕组的形状及材质也有多种，例如条状或带状或平面状的铜皮，或者其他材质，下面将结合附图对本实用新型的不同实施方式作详细的描述。

实施例一

图1所示为本实用新型实施例一涉及的磁性组件的平面结构示意图，从图中可以看出，本实施例涉及磁性组件1包括具有一个气隙15的磁芯和盘绕在磁芯上的绕组，绕组避开气隙15并以重复叠加的方式绕制在磁芯上。磁芯分为对称的两部分，分别为左侧的第一部件10和右侧的第二部件11，两部分沿着磁芯中间的轴线对称设置，可见，本实施例中的磁芯为对称磁芯。气隙15形成在对称磁芯的中间，绕组包括至少一第一绕组和至少一第二绕组，至少一第一绕组和至少一第二绕组分别绕制在对称磁芯的两侧，具体的，至少一第一绕组绕制在对称磁芯上位于气隙15的一侧，至少一第二绕组绕制在对称磁芯上位于气隙15的另一侧。

具体的，本实施例中，第一部件10和第二部件11均具有与印刷体字母“E”相类似的形状，因此，本实施例中的对称磁芯为EE型磁芯。每个部件具有三个配合面，第一部件10上的配合面与第二部件11上的配合面相对，本实施例中优选为两个部件的配合面相互平行相对，且配合面与构成条带的平面垂直以最小化铁芯损耗。第一部件10和第二部件11外侧的两对配合面相对并紧密接触，形成了磁芯的两个边柱12，第一部件10和第二部件11中间的一对配合面相对，形成了磁芯的中柱13，中柱13的中间设有磁芯的气隙15，气隙15可以通过磨气隙的方式开设。气隙15将中柱13分为位于气隙15左右两侧的第一部分和第二部分，第一部分上缠绕有第一绕组16，第二部分上缠绕有第二绕组17，因此第一绕组16和第二绕组17均避开了气隙15绕制。

图2所示为本实施例中涉及的磁性组件的立体结构图，从图中可以看出，本实施例的绕组为平面状，优选为平面状的铜皮，铜皮重复叠加绕制在磁芯上，具体地，平面状的铜皮以重复叠加的方式绕制在磁芯的中柱13上，各层铜皮之间紧密接触，不留缝隙。绕组形成了磁性组件的线包，线包的形式可以是漆包线或绕包线，可混合铜线、漆包线或多股漆包线等混合线包方式。绕组的引出线以铜皮为主，也可以是辅助以铜线或多股线引出。采用铜皮线包和铜皮引出线能够输出较大的电流，协助散热。本实施例中的绕组采用铜皮绕制，能够最大程度的利用磁芯的窗口面积，减小电流密度，减小变压器或电感的体积，降低铜损，因此，能够在很大程度上提高变压器或电感的效率，减少发热量。位于气隙15两边的中柱13上分别绕制有第一绕组16和第二绕组17，为了避免干扰和满足相应的安规要求，两个绕组之间还设置有绝缘隔离件(图中未示出)，本实施例中绝缘隔离件优选为塑胶板，当然也可以是绝缘骨架或绝缘胶带等。

本实施例中，由于两个绕组16，17避开气隙15绕制，因此，绕组的磁感线不会绕过气隙15，因磁通引起的涡流损耗能够降低到最低程度，极大地提高了效率，减少发热量，且绕组重复叠加绕制，能够最大程度地利用磁芯的窗口面积。同时，气隙周围形成了变压器或电感内部的风道，能够辅助变压器或电感进行散热，进一步降低发热量。

实施例二

图3所示为本实用新型实施例二涉及的磁性组件的平面结构示意图，从图中可以看出，本实施例涉及磁性组件2包括具有三个气隙25的磁芯和盘绕在磁芯上的绕组，绕组避开气隙25并以重复叠加的方式绕制在磁芯上。磁芯分为对称的两部分，分别为左侧的第一部件20和右侧的第二部件21，两部分沿着磁芯中间的轴线对称设置，可见，本实施例中的磁芯同样为对称磁芯。气隙25形成在对称磁芯的中间，绕组包括至少一第一绕组和至少一第二绕组，至少一第一绕组和至少一第二绕组分别绕制在对称磁芯的两侧。

本实施例与实施例一的区别在于，对称磁芯设有三个气隙25。具体的，本实施例中，第一部件20和第二部件21均具有与印刷体字母“E”相类似的形状，因此，本实施例中的对称磁芯同样为EE型磁芯。每个部件具有三个配合面，第一部件20上的配合面与第二部件21上的配合面相对，本实施例中优选为两个部件的配合面相互平行相对，且配合面与构成条带的平面垂直以最小化铁芯损耗。第一部件20和第二部件21外侧的两对配合面相对，形成了磁芯的两个边柱22，第一部件20和第二部件21中间的一对配合面相对，形成了磁芯的中柱23。两个边柱22和中柱23的中间均设有一气隙25，本实施例中，气隙25可以通过垫气隙的方式开设，即在第一部件20和第二部件21的三个配合面相对的位置分别***间隔件(图中未示出)，以在磁路中的部件之间设置间隙25，间隙25为公知的空气间隙。间隔件优选为不传导的非磁性材料构成，该材料具有足够的热阻以避免发生劣化或变形，间隔件优选为陶瓷和聚合材料、塑料等材料组成。本实施例中，绕组缠绕在中柱23上，中柱23上的气隙25将中柱23分为位于气隙25左右两侧的第一部分和第二部分，第一部分上缠绕有第一绕组26，第二部分上缠绕有第二绕组27，因此第一绕组26和第二绕组27均避开了边柱22和中柱23上的气隙25绕制。

图4所示为本实施例中涉及的磁性组件的立体结构图，从图中可以看出，本实施例的绕组为平面状，优选为平面状的铜皮，铜皮重复叠加绕制在磁芯上，具体地，平面状的铜皮以重复叠加的方式绕制在磁芯的中柱23上，各层铜皮之间紧密接触，不留缝隙。本实施例中的绕组与实施例一相同，因此，这里不再赘述。

本实施例中，由于两个绕组26，27避开磁芯的三个气隙绕制，因此，绕组的磁感线不会绕过气隙，因磁通引起的涡流损耗能够降低到最低程度，极大地提高了效率，减少发热量，且绕组重复叠加绕制，能够最大程度地利用磁芯的窗口面积。同时，气隙周围形成了变压器或电感内部的风道，能够辅助变压器或电感进行散热，进一步降低发热量。

实施例三

如图5所示为本实用新型实施例三涉及的磁性组件的平面结构示意图，从图中可以看出，本实施例涉及磁性组件3包括具有一个气隙35的磁芯和盘绕在磁芯上的绕组，绕组避开气隙35并以重复叠加的方式绕制在磁芯上。磁芯分为对称的两部分，分别为左侧的第一部件30和右侧的第二部件31，两部分沿着磁芯中间的轴线对称设置，可见，本实施例中的磁芯同样为对称磁芯。气隙35形成在对称磁芯的中间，绕组包括至少一第一绕组和至少一第二绕组，至少一第一绕组和至少一第二绕组分别绕制在对称磁芯的两侧。本实施例中，磁芯同样为EE型磁芯，磁芯的结构与实施例一相同，包括第一部件30和第二部件31，每个部件具有三个配合面。三个配合面相对分别形成了磁芯的两个边柱32和中柱33，两个边柱32相对并相互接触，中柱33的中间设有磁芯的气隙35，气隙35同样可以通过磨气隙的方式开设。气隙35将中柱33分为位于气隙35左右两侧的第一部分和第二部分，第一部分上缠绕有第一绕组36，第二部分上缠绕有第二绕组37，因此第一绕组36和第二绕组37均避开了气隙35绕制。由于本实施例中磁芯同实施例一相同，这里对磁芯的结构不在赘述。

图6所示为本实施例中涉及的磁性组件的立体结构图，从图中可以看出，本实施例的绕组为条状，优选为铜丝，铜丝重复叠加绕制在磁芯上，具体地，条状的铜丝以重复叠加的方式绕制在磁芯的中柱33上，各条铜丝之间紧密接触，使得磁芯的窗口面积得到最大程度的利用，减小电流密度，减小变压器或电感的体积，降低铜损，因此，能够在很大程度上提高变压器或电感的效率，减少发热量。绕组形成了磁性组件的线包，线包的形式可以是漆包线或绕包线，可混合铜线、漆包线或多股漆包线等混合线包方式。绕组的引出线以铜丝为主，也可以是辅助以铜线或多股线引出。气隙35两边的中柱33上分别绕制有第一绕组36和第二绕组37，为了避免干扰和满足相应的安规要求，两个绕组之间同样还设置有绝缘隔离件(图中未示出)，本实施例中绝缘隔离件优选为塑胶板，当然也可以是绝缘骨架或绝缘胶带等。

本实施例中，由于两个绕组36，37避开气隙35绕制，因此，绕组的磁感线不会绕过气隙35，因磁通引起的涡流损耗能够降低到最低程度，极大地提高了效率，减少发热量，且绕组重复叠加绕制，能够最大程度地利用磁芯的窗口面积。同时，气隙周围形成了变压器或电感内部的风道，能够辅助变压器或电感进行散热，进一步降低发热量。

实施例四

图7所示本实用新型实施例四涉及的磁性组件的平面结构示意图，从图中可以看出，本实施例涉及磁性组件4包括具有一个气隙45的磁芯和盘绕在磁芯上的绕组，绕组避开气隙45并以重复叠加的方式绕制在磁芯上。磁芯分为对称的两部分，分别为左侧的第一部件40和右侧的第二部件41，两部分沿着磁芯中间的轴线对称设置，可见，本实施例中的磁芯为同样对称磁芯。气隙45形成在对称磁芯的中间，绕组包括至少一第一绕组和至少一第二绕组，至少一第一绕组和至少一第二绕组分别绕制在对称磁芯的两侧。本实施例中，磁芯同样为EE型磁芯，磁芯的结构与实施例一相同，包括第一部件40和第二部件41，每个部件具有三个配合面。三个配合面相对分别形成了磁芯的两个边柱42和中柱43，两个边柱42相对并相互接触，中柱43的中间设有磁芯的气隙45，气隙45同样可以通过磨气隙的方式开设。气隙45将中柱43分为位于气隙45左右两侧的第一部分和第二部分，第一部分上缠绕有第一绕组46，第二部分上缠绕有第二绕组47，因此第一绕组46和第二绕组47均避开了气隙45绕制。由于本实施例中磁芯同实施例一相同，这里对磁芯的结构不在赘述。

图8所示为本实施例中涉及的磁性组件的立体结构图，从图中可以看出，本实施例的绕组同样为平面状的铜皮，与实施例一不同的是，本实施例中的绕组为两层铜皮并联绕制，并联的铜皮重复叠加绕制在磁芯上，具体地，两层铜皮以重复叠加的方式绕制在磁芯的中柱43上，图8中示出的各层铜皮之间的缝隙为放大后的效果，方便观察，实际上，各层铜皮之间为紧密接触的状态或留有细小的缝隙。绕组形成了磁性组件的线包，线包的形式可以是漆包线或绕包线，可混合铜线、漆包线或多股漆包线等混合线包方式。绕组的引出线以铜皮为主，也可以是辅助以铜线或多股线引出。本实施例中的绕组采用两层铜皮并联绕制，能够加强磁性组件4原副边的耦合性，另外，为了避免干扰和满足相应的安规要求，两个绕组之间还设置有绝缘隔离件(图中未示出)，本实施例中绝缘隔离件优选为塑胶板，当然也可以是绝缘骨架或绝缘胶带等。

本实施例中，由于两个绕组避开气隙绕制，因此，绕组的磁感线不会绕过气隙，因磁通引起的涡流损耗能够降低到最低程度，极大地提高了效率，减少发热量，且绕组重复叠加绕制，能够最大程度地利用磁芯的窗口面积。同时，气隙周围形成了变压器或电感内部的风道，能够辅助变压器或电感进行散热，进一步降低发热量。

实施例五

图9所示为本实用新型实施例五涉及的磁性组件的平面结构示意图，从图中可以看出，本实施例涉及磁性组件5包括具有一个气隙55的磁芯和盘绕在磁芯上的绕组，绕组避开气隙55并以重复叠加的方式绕制在磁芯上。磁芯分为对称的两部分，分别为左侧的第一部件50和右侧的第二部件51。本实施例中，第一部件50具有与印刷体字母“I”相类似的形状，第二部件51具有与印刷体字母“E”相类似的形状，因此，本实施例中的磁芯为非对称磁芯，该非对称磁芯为EI型磁芯。第一部件50上的竖直配合面与第二部件51上的三个配合面相对，其中第二部件51上的两个配合面与第一部件50的竖直配合面紧密接触，形成了磁芯的两个边柱52，另一个配合面与第一部件50的竖直配合面相对，但不接触，形成了磁芯的中柱53，中柱53的靠近第一部件50的一侧设有气隙55，气隙55可以通过磨气隙的方式开设。本实施例中的磁性部件5仅设置有第一绕组56，第一绕组56缠绕在中柱53远离气隙55的一侧，第一绕组56避开了气隙15绕制。

图10所示为本实施例中涉及的磁性组件的立体结构图，从图中可以看出，本实施例的绕组同样为平面状的铜皮，与实施例一相同，因此，这里不再赘述。

本实施例中，由于绕组56避开气隙55绕制，因此，绕组56的磁感线不会绕过气隙55，因磁通引起的涡流损耗能够降低到最低程度，极大地提高了效率，减少发热量，且绕组重复叠加绕制，能够最大程度地利用磁芯的窗口面积。同时，气隙周围形成了变压器或电感内部的风道，能够辅助变压器或电感进行散热，进一步降低发热量。

本领域技术人员应理解，以上仅仅是本实用新型的部分实施例，还可以在以上实施例的基础上作很多变形。例如，绕组的形式并不限定为以上实施例中提到的平面状或条状，也可以是带状或其他合适的形式，只要能够实现绕组可避开磁芯的气隙，并以重复叠加的方式绕制在磁芯上即可；以上实施例中，每个部件上的绕组均设置了一个，也可以设置为多个并联或串联的方式，各个绕组避开磁芯的气隙重复叠加绕制即可；磁芯并不限定为以上实施例中提到的形状，对称磁芯还可以是ER型磁芯，非对称磁芯还可以是PQ型、PQI型等，磁芯的两个部件的配合面也并不限定为三个，可以根据磁芯的形状设置为多于三个；绕组的材质并不限定为铜，还可以是铝、合金或其他良好导体的材质。

本领域技术人员应理解，以上仅为本实用新型最优的实施例，可以根据上述说明加以改进或变换，在没有做出创造性劳动的前提下做出的改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种磁性组件，应用在变压器或电感中，所述磁性组件包括具有至少一个气隙的磁芯和盘绕在所述磁芯上的至少一个绕组，其特征在于，所述绕组避开所述气隙并以重复叠加的方式绕制在所述磁芯上。

2.如权利要求1所述的磁性组件，其特征在于，所述磁芯包括相对设置的第一部件和第二部件，所述第一部件和第二部件设有至少三个相对的配合面，所述至少三个相对的配合面中，至少位于所述磁芯内部的配合面处设有所述气隙，所述气隙周围形成了所述磁性组件内部的风道。

3.如权利要求2所述的磁性组件，其特征在于，所述磁芯为对称磁芯，所述配合面位于所述对称磁芯的中心线上，所述绕组包括至少一第一绕组和至少一第二绕组，所述至少一第一绕组绕制在所述对称磁芯上位于所述气隙的一侧，所述至少一第二绕组绕制在所述对称磁芯上位于所述气隙的另一侧。

4.如权利要求3所述的磁性组件，其特征在于，所述对称磁芯为EE型磁芯，所述第一部件和第二部件呈“E”形，所述“E”形的第一部件和第二部件两端的配合面相对，形成所述EE型磁芯的两个边柱，所述“E”形的第一部件和第二部件中间的配合面相对，形成所述EE型磁芯的中柱，所述气隙开设在所述中柱上，并将所述中柱分成分别位于所述气隙两侧的第一部分和第二部分，所述至少一第一绕组和至少一第二绕组分别绕制在所述中柱的第一部分和第二部分上。

5.如权利要求3所述的磁性组件，其特征在于，所述对称磁芯为EE型磁芯，所述第一部件和第二部件呈“E”形，所述“E”形的第一部件和第二部件两端的配合面相对，形成所述EE型磁芯的两个边柱，所述“E”形的第一部件和第二部件中间的配合面相对，形成所述EE型磁芯的中柱，所述两个边柱和所述中柱上分别开设有所述气隙，所述至少一第一绕组和至少一第二绕组分别绕制在所述中柱上并分别位于所述中柱上气隙的两侧。

6.如权利要求2所述的磁性组件，其特征在于，所述磁芯为非对称磁芯，所述气隙形成在所述非对称磁芯内部的一侧，所述绕组缠绕在所述非对称磁芯内部的远离所述气隙的另一侧。

7.如权利要求6所述的磁性组件，其特征在于，所述非对称磁芯为EI型磁芯，所述第一部件呈“I”形，所述第二部件呈“E”形，所述“I”形的第一部件和“E”形的第二部件两端的配合面相对，形成所述EI型磁芯的两个边柱，所述“I”形的第一部件和“E”形的第二部件中间的配合面相对，形成所述EI型磁芯的中柱，所述气隙开设在所述中柱靠近所述第一部件的一侧，所述绕组缠绕在所述中柱的远离所述气隙的另一侧。

8.如权利要求1所述的磁性组件，其特征在于，所述绕组为铜皮，所述铜皮为带状、条状或平面状的其中一种。

9.如权利要求1所述的磁性组件，其特征在于，所述绕组以两片铜皮并联叠加的方式绕制在所述磁芯上。

10.如权利要求1所述的磁性组件，其特征在于，所述绕组的材料为铝、合金或铜其中的一种。