CN210956373U

CN210956373U - 一种磁件

Info

Publication number: CN210956373U
Application number: CN201921787668.XU
Authority: CN
Inventors: 董娜; 吴伟华; 刘卫星
Original assignee: United Automotive Electronic Systems Co Ltd
Current assignee: United Automotive Electronic Systems Co Ltd
Priority date: 2019-10-23
Filing date: 2019-10-23
Publication date: 2020-07-07
Anticipated expiration: 2029-10-23

Abstract

本实用新型提供一种磁件，所述磁件包括：磁芯、线圈以及散热单元，所述磁件包括绕组段；所述线圈围绕所述绕组段设置；以及散热单元，包括导热段与散热段，所述散热单元设置在所述线圈之磁场零位的位置且不闭合，所述导热段与所述磁芯和/或所述线圈相接触，所述散热段与所述导热段连接，用以散热。本实用新型通过设置散热单元，将散热单元的导热段设置于磁场零位的位置，所述散热段将热量传递出去从而进行散热，大大提高了磁件的散热能力，解决了现有磁件散热能力差的问题，并且帮助提高磁件的功率密度，进一步降低成本。

Description

一种磁件

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车电子技术领域，特别涉及一种磁件。

背景技术

在新能源汽车车载充电器(OBC)中，常用的电路拓扑通常有LLC,CLLC, Boost LLC等，电路如图1所示(图1a为LLC电路拓扑，图1b为CLLC电路拓扑，图1c为Boost LLC电路拓扑，在高压直流变换器(DCDC)中，通常用到的是移相全桥整流电路，电路如图2所示。这几种电路通常都需要一颗/多颗变压器T和一颗/多颗电感L，变压器和电感的磁件结构如图3所示，磁件通常由磁芯100，绕组和骨架构成。变压器T起到实现原边与副边之间能量传递和相互隔离的作用，而电感L起到能量存储和/或滤除输出电流纹波的作用。在汽车电子目前的应用中，由于功率，电压变比，绝缘耐压等限制，功率变压器和功率电感常用的磁芯是铁氧体，绕组常常是多股绞线或者三层绝缘线，而绕组往往会绕在一个塑胶件的骨架上，骨架起到支撑、绝缘和方便制成等作用。铁氧体的导热系数一般是10W/(m*K)左右，而绕组虽然是铜，但是由于绞线股与股之间的绝缘层和三层绝缘线外面绝缘皮的存在，绕组的导热系数也是大大低于纯铜的导热系数，而骨架的导热系数只有0.3W/(m*K)左右，是热的不良导体。汽车电子中的功率磁件常常利用灌导热胶密封在机壳里，这导致磁件散热非常困难。

随着市场对汽车电子功率密度要求的不断提高，磁件的散热变成一个突出的问题，在某种意义上，甚至可以说汽车电子磁性元件的散热问题是汽车电子最关键的问题。虽然汽车电子中的功率磁件常常利用灌导热胶密封在机壳里，但是由于变压器和电感的这些物质构成，往往使得磁件的散热困难，需要提出特别的散热手段来增强磁件的散热能力。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种磁件，以解决现有磁件散热能力差的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种磁件，其特征在于，包括：

磁芯，包括绕组段；线圈，围绕所述绕组段设置；以及散热单元，包括导热段与散热段，所述散热单元设置在所述线圈之磁场零位的位置且不闭合，所述导热段与所述磁芯相接触，所述散热段与所述导热段和/或所述线圈连接，用以散热。

可选的，所述磁芯无气隙，所述导热段沿所述绕组段的设置方向设置。

可选的，所述导热段设置在所述绕组段与所述线圈的间隙中，所述散热段伸出所述绕组段与所述线圈的间隙之外。

可选的，所述磁芯还包括与所述绕组段同方向设置的导磁段以及与所述导磁段成角度设置的连通段，所述导磁段设置于所述线圈之外，所述导磁段通过连通段与所述绕组段连接，所述导热段设置在所述导磁段与所述线圈的间隙中，所述散热段伸出所述导磁段与所述线圈的间隙之外。

可选的，所述磁芯无气隙，所述磁芯包括两个以上的子磁芯，所述导热段夹设于相邻的两个子磁芯之间。

可选的，所述磁芯还包括与所述绕组段同方向设置的导磁段以及与所述导磁段成角度设置的连通段，所述导磁段设置于所述线圈之外，所述导磁段通过连通段与所述绕组段连接，所述散热单元包覆于所述线圈和所述磁芯的外部，所述导热段与所述导磁段相接触。

可选的，所述磁芯还包括与所述绕组段同方向设置的导磁段以及与所述导磁段成角度设置的连通段，所述导磁段设置于所述线圈之外，所述导磁段通过连通段与所述绕组段连接，所述导热段包覆于所述导磁段的外部并与所述导磁段接触。

可选的，所述导热段固定设置在所述磁芯和/或所述线圈上。

可选的，所述散热单元的相对磁导率为1。

可选的，所述散热单元的厚度在0.1mm～0.5mm之间。

综上所述，在本实用新型提供的磁件中，所述磁件包括：磁芯、线圈以及散热单元，所述磁件包括绕组段；所述线圈围绕所述绕组段设置；以及散热单元，包括导热段与散热段，所述散热单元设置在所述线圈之磁场零位的位置且不闭合，所述导热段与所述磁芯和/或所述线圈相接触，所述散热段与所述导热段连接，用以散热。本实用新型通过设置散热单元，将散热单元的导热段设置于磁场零位的位置，减少因感应电流而导致的损耗和发热，所述散热段将热量传递出去从而进行散热，大大提高了磁件的散热能力，解决了现有磁件散热能力差的问题，并且帮助提高磁件的功率密度，进一步降低成本。

附图说明

本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本实用新型，而不对本实用新型的范围构成任何限定。其中：

图1为一种电路拓扑图。

图2为一种移相全桥整流电路图。

图3为一种磁件的示意图。

图4为本实用新型实施例一提供的磁件的示意图。

图5为本实用新型实施例一提供的另外一种磁件的示意图。

图6为本实用新型实施例一提供的散热单元的示意图。

图7是本实用新型实施例二提供的磁件的示意图。

图8为本实用新型实施例三提供的一种磁件的示意图。

图9为本实用新型实施例三提供的另一种安装散热单元的磁件的示意图。

附图中：

100-磁芯，110-绕组段，120-导磁段，130-连通段，200-线圈，300-散热单元，310-导热段，320-散热段，400-绕组空间。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

如在本说明书所使用的单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，除非内容另外明确指出外。如在本说明书所使用的，术语“或”通常是以包括“和 /或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。术语“磁场零位”表示磁场为零或者磁场接近于零的位置。

本实用新型的核心思想在于提供一种磁件，通过在磁场为零的位置设置散热单元，从而大大增加磁件的散热效率，进而提高磁件的散热功率，降低成本。

在本实用新型提供的磁件中，所述磁件包括：磁芯、线圈以及散热单元，所述磁件包括绕组段；所述线圈围绕所述绕组段设置；以及散热单元，包括导热段与散热段，所述散热单元设置在所述线圈之磁场零位的位置且不闭合，所述导热段与所述磁芯和/或所述线圈相接触，所述散热段与所述导热段连接，用以散热。本实用新型通过设置散热单元，将散热单元的导热段设置于磁场零位的位置，所述散热段将热量传递出去从而进行散热，大大提高了磁件的散热能力，解决了现有磁件散热能力差的问题，并且帮助提高磁件的功率密度，进一步降低成本。

以下参考附图进行描述。

【实施例一】

请参考图4至图6，其中，图4为本实用新型实施例一提供的磁件的示意图。图5为本实用新型实施例一提供的另一种磁件的示意图。图6为本实用新型实施例一提供的散热单元的示意图。

如图4所示，本实施例一提供了一种磁件，包括：磁芯100、线圈200以及散热单元300，所示磁芯100包括绕组段110，所述绕组段110表示根据实际设计需要被线圈200缠绕的部分；所述线圈200围绕所述绕组段110设置；所述散热单元300，包括导热段310与散热段320，所述散热单元300设置在所述线圈200之磁场零位的位置且不闭合，具体的，所述不闭合表示所述散热单元300 不能形成电流回路而影响磁件本身的磁场和电场，保证所述散热单元300只进行导热和散热作用，不会因闭合而感应出电流，从而不产生或产生很少额外的损耗。所述导热段310与所述磁芯100相接触，或者，所述导热段310与所述线圈200相接触，或者，所述导热段310与所述磁芯100和所述线圈200相接触，所述散热段320与所述导热段310连接，用以散热，具体的，所述导热段310将所述磁芯100和/或所述线圈200的热量传递至导热段310，所述导热段310进而将热量传递至所述散热段320进行将热量散发出去。

在本实施例提供的磁件中，通过设置包含导热段310和散热段320的散热单元300，在所述线圈200之磁场零位的位置设置不闭合的散热单元300，将所述磁芯100和/或所述线圈200的热量通过所述散热单元300传递出来，大大提高了磁件的散热能力，解决了现有磁件散热能力差的问题。

优选的，所述磁芯100无气隙，所述导热段310沿所述绕组段110的设置方向设置，更优选的，所述导热段310设置在所述绕组段110与所述线圈200的间隙中，所述散热段(图4中未示出)伸出所述绕组段110与所述线圈200的间隙之外，使得散热段暴露在空气中使之散热，所述散热段不会对磁芯或线圈的磁场产生影响。其中，所述无气隙表示在平行于磁感方向没有空气间隔而不影响磁通量的空隙。

较佳的，如图4所示，所述磁芯100还包括与所述绕组段110同方向设置的导磁段120以及与所述导磁段120成角度设置的连通段130，因此，所述磁芯包括绕组段110、导磁段120以及连通段130，所述导磁段120设置于所述线圈 200之外，所述导磁段120通过连通段130与所述绕组段110连接。在本实施例一的磁件中，包括一段绕组段110与两段导磁段120，所述一段绕组段110的两端分别通过连通段130与两个导磁段120连通，每个导磁段120的两端通过连通段与同一个绕组段110连通。较佳的，所述连通段130的形状为直线型，所述连通段130与所述绕组段110和所述导磁段120通过90°夹角进行连接。当然，在其他的实施例中，连通段120的形状可以是弯曲的形状，例如通过半圆形的两端将所述导磁段120与所述绕组段110连通，其连情况可以根据实际需求进行改变，只要将导磁段120与绕组段110进行连通，其连接角度和形状不做限制。此时，所述导热段310设置在所述导磁段120与所述线圈200的间隙中，也就是说，所述导热段310处于线圈之外与导磁段120之内(如图4中最左侧与最右侧的导热段)，所述散热段320伸出所述导磁段120与所述线圈200的间隙之外。

如图5所示，本实施例一提供了另外一种磁件，所述磁芯100无气隙，所述磁件包含两个绕组段110，两个所述绕组段110的两端通过两个连通段130连接，形成封闭的磁芯。作为优选，所述导热段310分别设置在每个绕组段110与线圈200的间隙中，所述散热段伸出所述绕组段110与所述线圈200的间隙之外。由此可知，导热段310需要围绕每个绕组段110设置。所述导热段310围绕每个绕组段110设置时，可以有多种情况，可设置一个或多个导热段。当设置一个导热段310时，导热段310围绕绕组段110设置，且导热段310保持不闭合。当设置多个导热段310时，多个导热段310保持一定间隔的不连续的围绕每个绕组段设110置，保证多个导热段110不闭合。

在现有技术中，所述变压器还包括骨架和多股绞线，变压器的磁件处于变压器的机壳中，现有的散热技术是在机壳中灌入散热胶帮助磁件散热，但是由于骨架和线圈200的存在，导致被线圈200包覆的磁芯100部分散热困难。本实施例中的磁件具体为一种变压器，这种变压器常常用于Boost LC或移相全桥的电路。由于所述磁芯100没有气隙，即磁芯100不受气隙的影响，因而沿绕组段 110的设置方向平行于磁通方向，所述绕组段110的设置方向是指围绕绕组段 110周向一圈的区域，此处的磁场强度H为零。在所述线圈200围绕所述绕组段110设置时，所述绕组段110与所述线圈200的间隙平行于磁通方向，所述导热段310设置在绕组段110与线圈200的间隙中，此时导热段310与磁场互不影响。较佳的，所述散热单元的相对磁导率为1，具体的，所述导热段310的材料为导热良好的金属铜或铝，根据式1和式2可知(如下文)，在所述绕组段 110与线圈200的间隙之中设置导热段310，此时导热段310处的无电流的铜损耗为0。为了使导热段310可以进行散热，将所述散热段(图4中未示出)伸出所述绕组段110与所述线圈200的间隙之外。因为金属的导热系数往往大于 100W/(m*K)甚至高达300W/(m*K)，远远大于骨架、磁芯100和线圈200的导热系数，因而***的散热单元300能够极大的增强磁件的导热能力而不产生任何的额外损耗。较佳的，所述导热段310固定设置在所述磁芯100上，或者所述导热段310固定设置在所述线圈200上，或者所述导热段310固定设置在所述磁芯100与所述线圈200上。更佳的，所述导热段310与所述磁芯100和所述线圈200通过绝缘胶粘接，所述导热段310与所述磁芯100或所述线圈200通过绝缘胶粘接。更优选的，本实施例中采用的绝缘胶为导热胶。更优选地，所述散热单元的厚度在0.1mm～0.5mm之间。

式1

式2

根据1D DOWELL模型来计算金属的损耗，如图6所示，金属长度方向沿垂直纸面方向延伸，d是金属的厚度，w是铜片的宽度，金属两侧的磁场分别是H1和H2。式1是趋肤效应产生的单位长度的铜的损耗长，式2是邻近效应产生的单位度的损耗，式中，σ是指金属的电导率；Δ是指趋肤深度，有

其中f为频率，μ为导体磁导率；ν＝d/Δ。通过以上式1与式2可以计算出散热单元300的的铜损耗，从而可以理论上对铜损耗的情况进行分析。

【实施例二】

请参考图7，图7是本实用新型实施例二提供的磁件的示意图。图7a是包括两个子磁芯的磁件的示意图。图7b是在包括两个子磁芯中增加散热单元的磁芯的示意图。

本实施例二的磁件与实施例一中相同部分不再叙述，以下仅针对不同点进行描述。

如图7(为显示清晰，未示出绕组)所示，在本实施例二提供的一种磁件中，所述磁芯100无气隙，所述磁芯100包括两个以上的子磁芯，所述导热段310夹设于相邻的两个子磁芯之间。所述磁件100为一种变压器，常常用于Boost LC 或移相全桥的电路。现有变压器中，磁芯100被绕组和骨架包裹，难以接触到散热胶，磁芯100的散热存在困难。由于磁芯100无气隙，所以可以将磁芯100沿着磁通方向进行分割形成子磁芯，由于磁场H被磁芯短路，所以磁芯100拼接处磁场为零，因而在磁芯100拼接处***散热单元300，并将散热单元300向外延伸，并且所述散热单元300的相对磁导率为1，因此不会造成损耗，只会极大程度上增强磁芯100的散热能力。所述散热单元300为导热良好的金属，例如铜或者铝。

所述子磁芯包括绕组空间400，所述绕组空间400即为放置绕组的空间。当所述导热段310夹设于相邻两个子磁芯之间时，避开绕组空间400设置且贴合设置于所述磁芯100上。优选地，所述磁芯100包括两个子磁芯，所述导热段 310夹设于两个子磁芯之间，并且避开绕组空间400设置。所述散热段320伸出相邻的两个子磁芯之外，用以散热。此处，两个所述子磁芯沿垂直于绕组段110 的设置方向并列排布，但在其他实施例中，由于磁芯100拼接处的磁场为零，只要两个所述子磁芯可以相互拼接，并且在拼接处可以置入导热段310，形成一个磁芯100即可。当然，所述子磁芯的个数不限于两个，多个子磁芯相互拼接，在拼接处置入导热段310均可，由此，导热段310也可以为多个。优选地，所述导热段310固定设置在所述磁芯上。更佳的，所述导热段310与所述磁芯100通过绝缘胶粘接。

【实施例三】

请参考图8至图9，图8为本实用新型实施例三提供的一种磁件的示意图。图9为本实用新型实施例三提供的另一种安装散热单元的磁件的示意图。

本实施例三的磁件与实施例一中相同部分不再叙述，以下仅针对不同点进行描述。

如图8所示，在本实施例三提供的一种磁件中，所述磁芯100还包括与所述绕组段110同方向设置的导磁段120以及与所述导磁段120成角度设置的连通段130，所述导磁段120设置于所述线圈200之外，所述导磁段120通过连通段130与所述绕组段110连接，所述散热单元300包覆于所述线圈200和所述磁芯100的外部，所述导热段310与所述导磁段120相接触。所述散热单元300 围绕线圈200与导磁段120的外部设置，保证散热单元300不闭合即可。

本实施例中的磁件的绕线柱上有气隙，磁件可能是一个LLC,CLLC变压器或者是电感。在线圈200与磁芯100的外部，贴有导热良好的散热单元300，所述散热单元300为金属铜或者铝，所述散热单元300的相对磁导率ur＝1。同时，可以将散热单元300向外延伸的散热段320进行进一步的散热，如靠近冷板或风扇等散热器，这样可以很快将热量导走。此时虽然绕线柱有气隙，但气隙已经被绕组包住，磁场强度也无法切割到表面的导热段310，导热段310附近磁场H 也为0，因而不会产生任何额外的损耗。此磁件更适合用在没有用散热胶灌封在机壳中的磁件上。

本实施例还提供一种磁件，如图9所示，所述磁芯100还包括与所述绕组段110同方向设置的导磁段120以及与所述导磁段120成角度设置的连通段130，所述导磁段120设置于所述线圈200之外，所述导磁段120通过连通段130与所述绕组段110连接，所述导热段310包覆于所述导磁段120的外部并与所述导磁段120接触。所述导热段310围绕所述导磁段120和所述绕组段110设置，保证散热单元300不闭合。所述磁件100绕线柱上有或者没有气隙，绕组绕在绕线柱上。所述磁件100虽然大部分灌封在导热胶里面，但是部分磁芯无法接触到导热胶，因而将散热单元300设置在磁芯100外侧可以起到将磁芯100均热的作用。

在实际使用的过程中，所述散热单元300可以同时包覆设置在线圈200与磁芯100的外部和导磁段120和绕组段110的外部，也可以根据实际选择设置。

当然，在上述实施例一至实施例三中，所述散热单元300的设置方式可以相互组合，比如，将散热单元300设置在所述绕组段110与线圈200的间隙之中，同时在所述导磁段120和绕组段110的外部也设置散热单元300，增加散热的速度和散热效率。再比如，将磁芯100分为两个或多个子磁芯，在子磁芯的拼接处设置散热单元300，同时在绕组段110与线圈200的间隙中设置散热单元 300，或者在导磁段120与线圈200的间隙中设置散热单元300，然后再在所述线圈200和磁芯100的外部设置散热单元300。总之，在散热单元300的设置过程中，可以将这三种实施例散热单元300的设置方式按照实际情况和实际需要进行相互组合，达到共同散热，增加散热效率的目的。此外，本实用新型适用的电路不限于上述提到的电路拓扑，只要可以使用本实用新型的技术方案设置的电路拓扑均在保护范围内。

综上所述，在本实用新型提供的磁件中，所述磁件包括：磁芯、线圈以及散热单元，所述磁件包括绕组段；所述线圈围绕所述绕组段设置；以及散热单元，包括导热段与散热段，所述散热单元设置在所述线圈之磁场零位的位置且不闭合，所述导热段与所述磁芯和/或所述线圈相接触，所述散热段与所述导热段连接，用以散热。本实用新型通过设置散热单元，将散热单元的导热段设置于磁场零位的位置，所述散热段将热量传递出去从而进行散热，大大提高了磁件的散热能力，解决了现有磁件散热能力差的问题，并且帮助提高磁件的功率密度，进一步降低成本。

需要说明的是，本说明书中每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可，此外，各个实施例之间不同的部分也可互相组合使用，本实用新型对此不作限定。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims

1.一种磁件，其特征在于，包括：

磁芯，包括绕组段；

线圈，围绕所述绕组段设置；以及

散热单元，包括导热段与散热段，所述散热单元设置在所述线圈之磁场零位的位置且不闭合，所述导热段与所述磁芯和/或所述线圈相接触，所述散热段与所述导热段连接，用以散热。

2.根据权利要求1所述的磁件，其特征在于，所述磁芯无气隙，所述导热段沿所述绕组段的设置方向设置。

3.根据权利要求2所述的磁件，其特征在于，所述导热段设置在所述绕组段与所述线圈的间隙中，所述散热段伸出所述绕组段与所述线圈的间隙之外。

4.根据权利要求2所述的磁件，其特征在于，所述磁芯还包括与所述绕组段同方向设置的导磁段以及与所述导磁段成角度设置的连通段，所述导磁段设置于所述线圈之外，所述导磁段通过连通段与所述绕组段连接，所述导热段设置在所述导磁段与所述线圈的间隙中，所述散热段伸出所述导磁段与所述线圈的间隙之外。

5.根据权利要求1所述的磁件，其特征在于，所述磁芯无气隙，所述磁芯包括两个以上的子磁芯，所述导热段夹设于相邻的两个子磁芯之间。

6.根据权利要求1所述的磁件，其特征在于，所述磁芯还包括与所述绕组段同方向设置的导磁段以及与所述导磁段成角度设置的连通段，所述导磁段设置于所述线圈之外，所述导磁段通过连通段与所述绕组段连接，所述散热单元包覆于所述线圈和所述磁芯的外部，所述导热段与所述导磁段相接触。

7.根据权利要求1所述的磁件，其特征在于，所述磁芯还包括与所述绕组段同方向设置的导磁段以及与所述导磁段成角度设置的连通段，所述导磁段设置于所述线圈之外，所述导磁段通过连通段与所述绕组段连接，所述导热段包覆于所述导磁段的外部并与所述导磁段接触。

8.根据权利要求1所述的磁件，其特征在于，所述导热段固定设置在所述磁芯和/或所述线圈上。

9.根据权利要求1所述的磁件，其特征在于，所述散热单元的相对磁导率为1。

10.根据权利要求1所述的磁件，其特征在于，所述散热单元的厚度在0.1mm～0.5mm之间。