CN206649979U - 一种磁性元件和电力变换装置 - Google Patents

Abstract

一种磁性元件和电力变换装置，所述磁性元件包括：导磁体，所述导磁体具有底部，所述底部的正面设置有第一突出部；第一绕组组件，套接于所述第一突出部；第一导磁体盖板，所述第一导磁体盖板面向所述导磁体的所述底部的正面设置，以形成容置所述第一绕组组件的第一空腔，所述第一导磁体盖板具有至少一个气隙。采用本实用新型方案可以降低磁性元件对处于同一印制电路板上的其他器件的电磁干扰，并具有薄型化的优点。

Description

一种磁性元件和电力变换装置

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，特别涉及一种磁性元件和电力变换装置。

背景技术

磁性元件通常由绕组(也称线圈)和导磁体(也称磁芯)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，主要可以包括变压器和电感两大类。几乎所有电源电路中，都离不开磁性元件，磁性元件是电力电子技术最重要的组成部分之一。导磁体一般会在其结构中的交合处留有缝隙，该缝隙称为气隙。气隙的设置可以增加磁阻，减小磁导率，使绕组的电磁特性较少地依赖于磁芯材料的起始磁导率。气隙可以避免磁性元件在交流大信号或直流偏置下的磁饱和现象。气隙的设置与绕组在导磁体上的设置方式无关。然而，在气隙降低磁导率的同时，要求绕组的圈数较多，相应的铜损也会增加，所以需要适当地设置气隙的大小。

在现有技术中，专利文献CN102077307A公开了一种磁性元件，所述磁性元件为变压器，其结构示意图可以参见图1。如图1所示，所述磁性元件可以包括绕组组件6和芯组件5。其中，所述芯组件5可以包括由如铁氧体之类的磁性材料制成的两个芯5a和5b，所述芯5a和5b的截面大体上呈E形状；所述绕组组件6包括四层基板，每一层基板内印制、蚀刻有线圈，各个基板层叠地***芯5a和5b彼此组合后形成的腔体内。所述芯5a和5b之间留有气隙，所述气隙设置于所述基板的两侧。

虽然所述磁性元件采用了芯组件5包围绕组组件6的结构，可以提高空间利用率，然而，所述磁性元件在工作时产生的漏磁将经由气隙漏出，所述磁性元件的气隙集中位于线圈所在的基板的侧面，而且，当所述磁性元件安装于印制电路板(Printed CircuitBoard，简称PCB)上时，所述磁性元件的侧面同时也安装有其他器件，此时，上述漏磁会对其他器件产生电磁干扰，尤其是遇到对噪声敏感的精密仪器时，造成的影响更为严重。此外，为了在所述芯5a和5b的结合处留有足够大的气隙，可能导致所述磁性元件整体的厚度过厚。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是如何降低磁性元件对处于同一印制电路板上的其他器件的电磁干扰，并使得所述磁性元件薄型化。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种磁性元件，所述磁性元件包括：导磁体，所述导磁体具有底部，所述底部的正面设置有第一突出部；第一绕组组件，套接于所述第一突出部；第一导磁体盖板，所述第一导磁体盖板面向所述导磁体的所述底部的正面设置，以形成容置所述第一绕组组件的第一空腔，所述第一导磁体盖板具有至少一个气隙。

可选地，所述导磁体包括：从所述导磁体的底部的正面伸出的第一支撑部和第二支撑部，所述第一支撑部和第二支撑部相对设置，所述第一导磁体盖板装配于所述第一支撑部和第二支撑部上。

可选地，所述第一导磁体盖板的两端分别与所述第一支撑部和第二支撑部相抵。

可选地，所述第一导磁体盖板与所述第一突出部相抵。

可选地，所述第一导磁体盖板由多个盖板子部件拼接形成，相邻的盖板子部件之间形成所述气隙。

可选地，所述底部的背面设置有第二突出部；所述磁性元件还包括：第二绕组组件，套接于所述第二突出部；第二导磁体盖板，所述第二导磁体盖板面向所述导磁体的底部的背面设置，以形成容置所述第二绕组组件的第二空腔，所述第二导磁体盖板具有至少一个气隙。

可选地，所述导磁体还包括：从所述导磁体的底部的背面伸出的第三支撑部和第四支撑部，所述第三支撑部和第四支撑部相对设置，所述第二导磁体盖板装配于所述第三支撑部和第四支撑部上。

可选地，所述第二导磁体盖板的两端分别与所述第三支撑部和第四支撑部相抵。

可选地，所述第二导磁体盖板与所述第二突出部相抵。

可选地，所述第二导磁体盖板由多个盖板子部件拼接形成，相邻的盖板子部件之间形成所述气隙。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例还提供一种电力变换装置，所述电力变换装置包括：

印制电路板，所述印制电路板具有元件安装面；上述磁性元件，安装于所述元件安装面，所述导磁体的底部的正面平行于所述印制电路板的元件安装面。

与现有技术相比，本实用新型实施例的技术方案具有以下有益效果：

本实用新型实施例的磁性元件可以包括：导磁体，所述导磁体具有底部，所述底部的正面设置有第一突出部；第一绕组组件，套接于所述第一突出部；第一导磁体盖板，所述第一导磁体盖板面向所述导磁体的所述底部的正面设置，以形成容置所述第一绕组组件的第一空腔，所述第一导磁体盖板具有至少一个气隙。在本实施例中，由于所述第一绕组组件套接于所述第一突出部，而且所述第一导磁体盖板面向所述导磁体的所述底部的正面设置，因此，所述第一导磁体盖板上的气隙可以是面向所述第一绕组组件所在的平面的。而且，当所述磁性元件装配于印制电路板的元件安装面时，所述导磁体的底部的正面平行于所述印制电路板的元件安装面，相比于现有技术方案中气隙设置于绕组组件所在基板的侧面，本实用新型实施例的磁性元件可以很大程度上降低磁性元件对处于同一印制电路板上的其他器件的电磁干扰，此外，由于气隙面向所述第一绕组组件所在的平面，而非其侧面，有利于所述磁性元件的薄型化。

进一步而言，所述第一导磁体盖板可以由多个盖板子部件拼接形成，相邻的盖板子部件之间形成所述气隙，那么，在所述第一导磁体盖板的尺寸被确定的前提下，可以通过调整所述盖板子部件的大小和数量，调节所述第一导磁体盖板的气隙的总大小，并与所述导磁体一起共同确定所述磁性元件的总磁阻。此外，所述第一导磁体盖板上设置的多个气隙可以分散所述磁性元件在工作时产生的漏磁，也即分散漏磁对其周边器件的干扰效应。

进一步而言，所述底部的背面还设置有第二突出部，所述磁性元件还可以包括：套接于所述第二突出部的第二绕组组件以及第二导磁体盖板。其中，所述导磁体、第一导磁体盖板和第二导磁体盖板形成的第一空腔和第二空腔可以分别容置所述第一绕组组件和第二绕组组件，以构成两个磁性元件，例如可以分别为变压器和电感，采用该方案可以有效地提高磁性元件的空间利用率。

附图说明

图1是现有技术中的一种磁性元件的结构示意图。

图2是本实用新型第一实施例的导磁体的结构示意图。

图3是本实用新型第一实施例的第一导磁体盖板的结构示意图。

图4是本实用新型第二实施例的导磁体的结构示意图。

图5是图4所示的导磁体的侧视图。

具体实施方式

如背景技术部分所述，现有技术中的一种磁性元件产生的漏磁经由线圈所在的基板的侧面漏出时，会对处于同一印制电路板(PCB)上的其他器件产生电磁干扰。此外，为了预留足够大的气隙，可能导致所述磁性元件整体的厚度过厚。

针对以上技术问题，本实用新型提出一种至少包括有导磁体、第一绕组组件和第一导磁体盖板的磁性元件，该磁性元件可以降低磁性元件对处于同一印制电路板上的其他器件的电磁干扰，并具有薄型化的优点。

为使本实用新型的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

第一实施例

一并参见图2和图3，本实用新型第一实施例的磁性元件可以包括导磁体100、第一绕组组件(图中未示出)和第一导磁体盖板200。

其中，所述导磁体100具有底部101，所述底部101的正面101-A设置有第一突出部102；所述第一绕组组件套接于所述第一突出部102。

所述第一导磁体盖板200面向所述导磁体100的所述底部101的正面101-A设置，以形成容置所述第一绕组组件的第一空腔(图中未标示)，所述第一导磁体盖板200具有至少一个气隙(图中未标示)，例如，图3所示出的第一导磁体盖板200具有六个气隙。

在本实施例中，所述磁性元件可以为变压器(Transformer)或者电感(Inductor)。所述导磁体100由磁性材料制成，例如可以是铁氧体或铁氧体混合物，其中，锰-锌铁氧体和镍-锌铁氧体是两种典型的导磁体材料，所述导磁体100可以作为所述变压器或者电感的磁芯，优选地，所述导磁体100具有高磁导率和高磁通密度的特点。

所述第一绕组组件可以是常规的绕组组件，具体地，所述第一绕组组件可以是线圈，也可以是印制、蚀刻有线圈的PCB，本实施例不进行特殊限制。

所述导磁体100的底部101具有正面101-A和背面(图中未标示)。可选地，所述第一突出部102可以与所述导磁体100的底部101的正面101-A一体成型，使得所述第一突出部102可以作为所述变压器或者电感的磁芯。其中，所述第一绕组组件可以设置有空槽，所述第一绕组组件通过所述空槽套接于所述第一突出部102。在实际实施中，所述第一绕组组件的部分或者全部设置于所述第一空腔内。

所述第一导磁体盖板200的材料可以与所述导磁体100一致，例如，也同样可以为铁氧体或者铁氧体混合物，但不限于此，在本实施例中，只要所述第一导磁体盖板200上的气隙能够产生磁阻，减小磁导率，也即在所述第一导磁体盖板200的结构中存在缝隙，可以使得所述磁性元件在工作时避免产生磁饱和即可。

在具体实施中，所述第一导磁体盖板200可以由多个盖板子部件拼接形成，可参见图3中的盖板子部件201、202、203、204、205、206和207，其中，相邻的盖板子部件之间形成所述气隙。

进一步而言，在所述第一导磁体盖板200的尺寸被确定的前提下，可以通过调整所述盖板子部件的大小和数量，调节所述第一导磁体盖板200的气隙的总大小(也即气隙的总面积)，并通过所述导磁体100和第一导磁体盖板200上的气隙共同确定所述磁性元件的总磁阻，以调节所述磁性元件的电感量。此外，所述第一导磁体盖板200上设置的多个气隙可以分散所述磁性元件在工作时产生的漏磁，也即分散漏磁对其周边器件的干扰效应。

在具体实施中，可以在每一盖板子部件与其他盖板子部件的接口处设置卡槽，使得各个盖板子部件可拆卸，那么，可以在需要变更所述磁性元件的总磁阻时，将其中的若干盖板子部件拆下，更换为面积更大或者更小的若干盖板子部件，以获取更多或者更少的气隙。例如，将一个较宽的盖板子部件更换为几个较窄的盖板子部件，再通过卡接等方式拼接在一起。

如背景部分所述，在具体实施中，需要适当地配置所述气隙的数量的大小，使得既能避免磁性元件在交流大信号或直流偏置下的磁饱和现象，又能兼顾所述气隙导致的铜损。

需要说明的是，本实施例并不限定所述导磁体100与所述第一导磁体盖板200的形状和装配方式。在具体实施中，所述第一导磁体盖板200的至少部分面向所述导磁体的底部101的正面101-A而设置。

所述第一导磁体盖板200的截面可以为一字型，而所述导磁体100的截面呈U型，U型的导磁体100具有敞开的开口，第一导磁体盖板200可以装配于所述开口，以形成所述第一空腔。进一步而言，所述导磁体100可以包括从所述导磁体100的底部101的正面101-A伸出的第一支撑部103和第二支撑部104，所述第一支撑部103和第二支撑部104相对设置，所述第一导磁体盖板200装配于所述第一支撑部103和第二支撑部104上。所述第一支撑部103和第二支撑部104可以与所述导磁体100一体成型，但不限于此，例如二者也可以采用可拆卸装配方式进行装配。

在一变化例中，所述第一导磁体盖板200的截面可以为U型，而所述导磁体100的截面为一字型。U型的第一导磁体盖板200可以具有敞开的开口，导磁体100可以装配于所述开口，以形成所述第一空腔。

需要说明的是，所述导磁体100还可以包括其他的支撑部，用于辅助所述导磁体100与所述第一导磁体盖板200的机械装配。而本实施例仅以包括相对设置的所述第一支撑部103和第二支撑部104为例进行说明。

在具体实施中，所述第一导磁体盖板200的两端分别与所述第一支撑部103和第二支撑部104相抵。例如，可以在所述第一支撑部103和第二支撑部104上分别设置卡槽，所述第一导磁体盖板200的两端分别卡接于所述卡槽。再例如，可以通过所述第一导磁体盖板可以与所述第一突出部102相抵的方式直接与所述导磁体100装配。

可以理解的是，在本实施例中，由于所述第一绕组组件套接于所述第一突出部102，而且所述第一导磁体盖板200面向所述导磁体100的所述底部101的正面101-A设置，因此，所述第一导磁体盖板200上的气隙可以是面向所述第一绕组组件所在的平面的，而且，当所述磁性元件装配于印制电路板的元件安装面时，所述导磁体100的底部101的正面101-A平行于所述印制电路板的元件安装面，因此，相比于现有技术方案中气隙设置于绕组组件所在基板的侧面，本实用新型实施例的磁性元件可以很大程度上降低磁性元件对处于同一印制电路板上的其他器件的电磁干扰，此外，由于气隙面向所述第一绕组组件所在的平面，而非其侧面，有利于所述磁性元件的薄型化。

第二实施例

一并参见图4和图5，其中，图5是图4中的导磁体300沿A方向来看的侧视图。本实用新型第二实施例的磁性元件可以包括：导磁体300、第一绕组组件(图中未示出)、第一导磁体盖板200、第二绕组组件(图未示)和第二导磁体盖板(图未示)。

其中，所述导磁体300具有底部101，所述底部101的正面101-A设置有第一突出部102，所述底部101的背面101-B设置有第二突出部105；所述第一绕组组件套接于所述第一突出部102，所述第二绕组组件套接于所述第二突出部105。

所述第一导磁体盖板200面向所述导磁体300的所述底部101的正面101-A设置，以形成容置所述第一绕组组件的第一空腔(图中未标示)，所述第一导磁体盖板200具有至少一个气隙；所述第二导磁体盖板面向所述导磁体300的底部101的背面100-B设置，以形成容置所述第二绕组组件的第二空腔(图中未标示)，所述第二导磁体盖板具有至少一个气隙。

关于本实施例中的导磁体300、第一绕组组件和第一导磁体盖板200的更多信息请参见前述实施例的相关描述，此处不再赘述。

在具体实施中，所述第二导磁体盖板的结构和特性可以和所述第一导磁体盖板200相同，所述第二绕组组件的结构和特性可以和所述第一绕组组件相同，但均不限于此。

作为一个非限制性的例子，在具体实施中，所述第二导磁体盖板可以由多个盖板子部件拼接形成，相邻的盖板子部件之间形成所述气隙。

作为一个非限制性的例子，所述导磁体300还可以包括：从所述导磁体300的底部101的背面101-B伸出的第三支撑部106和第四支撑部107，所述第三支撑部106和第四支撑部107相对设置，所述第二导磁体盖板装配于所述第三支撑部106和第四支撑部107上。

在具体实施中，所述第二导磁体盖板的两端可以分别与所述第三支撑部106和第四支撑部107相抵。

在具体实施中，所述第二导磁体盖板可以与所述第二突出部105相抵。

关于本实用新型第二实施例的更多信息请进一步地参见前文关于本实用新型第一实施例的相关描述，此处不再一一赘述。

在本实用新型第二实施例中，所述导磁体300、第一导磁体盖板200和第二导磁体盖板形成的第一空腔和第二空腔可以分别容置所述第一绕组组件和第二绕组组件，以构成两个磁性元件，例如，分别为变压器和电感，相比于本实用新型第一实施例的方案，可以有效地提高磁性元件的空间利用率。

本实用新型实施例还公开了一种电力变换装置，所述电力变换装置可以包括印制电路板以及前述第一或第二实施例中的磁性元件。其中，所述印制电路板具有元件安装面，所述元件安装面上适于安装器件；上述磁性元件安装于所述元件安装面，所述导磁体的底部的正面平行于所述印制电路板的元件安装面。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (11)

1.一种磁性元件，其特征在于，包括：

导磁体，所述导磁体具有底部，所述底部的正面设置有第一突出部；

第一绕组组件，套接于所述第一突出部；

第一导磁体盖板，所述第一导磁体盖板面向所述导磁体的所述底部的正面设置，以形成容置所述第一绕组组件的第一空腔，所述第一导磁体盖板具有至少一个气隙。

2.根据权利要求1所述的磁性元件，其特征在于，所述导磁体包括：

从所述导磁体的底部的正面伸出的第一支撑部和第二支撑部，所述第一支撑部和第二支撑部相对设置，所述第一导磁体盖板装配于所述第一支撑部和第二支撑部上。

3.根据权利要求2所述的磁性元件，其特征在于，所述第一导磁体盖板的两端分别与所述第一支撑部和第二支撑部相抵。

4.根据权利要求2或3所述的磁性元件，其特征在于，所述第一导磁体盖板与所述第一突出部相抵。

5.根据权利要求1所述的磁性元件，其特征在于，所述第一导磁体盖板由多个盖板子部件拼接形成，相邻的盖板子部件之间形成所述气隙。

6.根据权利要求1、2、3或5所述的磁性元件，其特征在于，所述底部的背面设置有第二突出部；所述磁性元件还包括：

第二绕组组件，套接于所述第二突出部；

第二导磁体盖板，所述第二导磁体盖板面向所述导磁体的底部的背面设置，以形成容置所述第二绕组组件的第二空腔，所述第二导磁体盖板具有至少一个气隙。

7.根据权利要求6所述的磁性元件，其特征在于，所述导磁体还包括：

从所述导磁体的底部的背面伸出的第三支撑部和第四支撑部，所述第三支撑部和第四支撑部相对设置，所述第二导磁体盖板装配于所述第三支撑部和第四支撑部上。

8.根据权利要求7所述的磁性元件，其特征在于，所述第二导磁体盖板的两端分别与所述第三支撑部和第四支撑部相抵。

9.根据权利要求7所述的磁性元件，其特征在于，所述第二导磁体盖板与所述第二突出部相抵。

10.根据权利要求6所述的磁性元件，其特征在于，所述第二导磁体盖板由多个盖板子部件拼接形成，相邻的盖板子部件之间形成所述气隙。

11.一种电力变换装置，其特征在于，包括：

印制电路板，所述印制电路板具有元件安装面；

权利要求1至10中任一项所述的磁性元件，安装于所述元件安装面，所述导磁体的底部的正面平行于所述印制电路板的元件安装面。