CN212750581U - 一种导线架及应用该导线架的立式耦合电感 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了导线架及应用该导线架的立式耦合电感，所加工的立式耦合电感一体成型，包括一块电感磁体以及至少一组埋设于电感磁体内部的电感导体，每组电感导体均包括两根独立设置的耦合导线，多根耦合导线间平行设置且其所在的平面均垂直于电感磁体的上端面，耦合导线的两端部均高出于电感磁体的上端面。本实用新型的导线架结构精简、使用效果优异，由其所加工的耦合电感为立式、一体成型式的结构，生产工艺简单、可实现自动化生产，电感整体具有高频、无噪音、超大电流、绝缘程度高等诸多优点。

Description

一种导线架及应用该导线架的立式耦合电感

技术领域

本实用新型涉及一种耦合电感器件，具体而言，涉及一种导线架及应用该导线架的立式耦合电感，属于电感加工技术领域。

背景技术

电感是电子设备中最为常见的一种元器件，同时也是电路中的重要组件之一，被广泛地使用于各类电路中，可以达到滤波、储能、匹配、谐振之功用。

一般而言，常见的电感大多为组合式的结构，由线圈、磁芯中柱及外壳三部分组成，在这类电感的组装过程中，需要先将线圈套设于磁芯中柱上，随后将磁芯中柱放入外壳内，再通过焊接或粘接的方式将各部分组合在一起，最终完成电感的组装。

伴随着近年来计算机通信技术的不断发展，各类硬件设备的更新迭代日益频繁。以服务器整机的制造加工为例，对其中所使用到的功率型电感的要求也愈发严苛，包括高频、低DCR（直流电阻）、大电流、低EMI（电磁干扰）、高可靠性等，在诸如上述的要求下，现有电感的各项缺陷开始逐渐显现。

首先，现有技术中的功率型电感器件大多为卧式结构，这样的结构对于空间的占用率过高，在电子器件小型化、集约化的发展趋势下，过大的体积和过高的空间占用率严重制约了电路的整体布局、影响了电路的精简化设计。

其次，由于现有电感器件为组合式的设计且整体结构较为繁复，在加工过程中，对于器内部线圈的点焊加工很容易出现虚焊、漏焊的情况，从而大大增加了接触电阻的可能，不仅会导致电感器件的可靠性降低，而且还会使得器件整体的直流电阻变大。

再次，同样是由于现有电感器件的组合式结构，在其实际使用过程中，通入大电流时，在高频率环境下，极易出现内部元件的抖动问题，进而产生严重的噪音。

正是由于现有技术存在上述缺陷，目前也出现了几种改进后的大电流功率电感的生产工艺，但是这些工艺实际应用阶段仍然存在着制作难度大、生产成本高、不便于自动化生产等诸多问题。

综上所述，如何在各类现有技术的基础上，提出一种全新的立式耦合电感及其对应的生产工艺，既可以保证其应用的可靠性、又可以进一步简化器件的生产工艺，这也就成为了目前本领域内技术人员所亟待解决的问题。

实用新型内容

鉴于现有技术存在上述缺陷，本实用新型的目的是提出一种一体成型式、高可靠性的立式耦合电感，具体如下。

一种导线架，用于等效替代电感器件中的线圈，所述导线架整体一体成型，所述导线架包括两段效用部以及两段连接部，两段所述效用部对称设置且两段所述效用部的同侧均借助一段所述连接部实现连接，两段所述连接部平行设置且二者整体均处于同一平面内，两段所述效用部平行设置且二者整体所在的平面均分别与两段所述连接部所在的平面相垂直，两段所述效用部及两段所述连接部共同围成一个闭合的异型环状结构，所述导线架的截面呈矩形或圆形。

优选地，所述效用部及所述连接部的整体均呈U型结构，所述U型结构的转折位置平滑过渡或曲折过渡。

优选地，所述效用部上U型结构的转折位置曲折过渡，每段所述效用部均包括两段效用部垂直段及一段效用部水平段，所述效用部水平段的两端分别与一段所述效用部垂直段的一端相连接，每段所述效用部垂直段的另一端均分别与一段所述连接部的一端相连接。

优选地，所述导线架为铜片导线架，所述导线架的截面形状为矩形。

一种立式耦合电感，使用如上所述的导线架制作而成，其包括一块电感磁体以及至少一组埋设于所述电感磁体内部的电感导体，所述电感磁体与所述电感导体一体成型，每组所述电感导体均包括两根独立设置的耦合导线，多根所述耦合导线间平行设置且其所在的平面均垂直于所述电感磁体的上端面，所述耦合导线的两端部均高出于所述电感磁体的上端面；每根所述耦合导线的等效圈数小于1，所述电感磁体的相对磁导率为10~120。

优选地，所述电感磁体由绝缘粉末、粘接剂、润滑剂及固化剂压铸组合而成；所述绝缘粉末包括铁系粉末、铁硅系粉末、铁硅铬系粉末、铁硅铝系粉末以及非晶系粉末中的任意一种或多种的组合；所述粘接剂包括为环氧树脂、硅树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺、聚苯硫醚以及蜜胺树脂中的任意一种或多种的组合；所述润滑剂包括硬脂酸、硬脂酸铝、硬脂酸镁、硬脂酸钙以及硬脂酸锌中的任意一种或多种的组合。

优选地，每根所述耦合导线均包括一段效用部及连接于所述效用部两端的连接引脚，所述效用部整体呈U型结构，所述U型结构的转折位置曲折过渡，每段所述效用部均包括两段效用部垂直段及一段效用部水平段，所述效用部水平段的两端分别与一段所述效用部垂直段的一端相连接，每段所述效用部垂直段的另一端均分别与一个连接引脚相连接，每个所述连接引脚的上端部均高出于所述电感磁体的上端面。

优选地，每根所述耦合导线的等效圈数为3/4，所述电感磁体的相对磁导率为30。

与现有技术相比，本实用新型的优点主要体现在以下几个方面：

本实用新型中所使用的导线架可通过简单的金属压铸加工而获得，加工过程快速、加工难度低，适合大规模应用。而且，在本实用新型的耦合电感中，通过使用导线架替代传统线圈的方式，简化了磁体内部的导线结构，使得导线设置极为精简，提高了电感器件可以承受的最大电流、保证了其绝缘性能、提升了电感器件使用的稳定性。

同时，本实用新型中的耦合电感采用立式结构，区别于现有技术中的卧式结构，缩小了器件整体的体积和占用空间，使得其在各种电路结构内的设置灵活性得到了保证。而且，在本实用新型的耦合电感中，设置有至少一组耦合导线及多个连接引脚，这也就使得电感器件的设置灵活性进一步提高，使用者可以根据实际的使用需要，选择将耦合导线以串联、并联或多组设置的方式接入相应的电路结构中，最大限度上扩大了本实用新型的应用场景。

此外，本实用新型中所揭示的电感加工方法技术成熟、工艺难度低，仅需要在器件一体成型后将多余部分切除即可完成全部加工，适于自动化的生产。而且，因为本实用新型的电感整体结构为一体成型，因此在使用时并不会出现因内部器件抖动而产生的噪音问题，使用效果优异。

最后，本实用新型也为同领域内的其他相关方案提供了参考依据，可以以此进行拓展延伸，将此类结构运用于其他电感器件的技术方案中，具有十分广阔的应用前景。

以下便结合实施例附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步的详述，以使本实用新型技术方案更易于理解、掌握。

附图说明

图1为本实用新型中导线架的结构示意图；

图2为本实用新型中电感半成品的结构示意图；

图3为本实用新型中立式耦合电感成品的结构示意图；

其中：1、效用部；11、效用部垂直段；12、效用部水平段；2、连接部；21、连接引脚；3、电感磁体；4、耦合导线。

具体实施方式

本实用新型提出了一种一体成型式、高可靠性的立式耦合电感具体如下。

如图1所示，一种导线架，用于等效替代电感器件中的线圈，所述导线架整体结构一体成型、由两段效用部1以及两段连接部2组成，两段所述效用部1对称设置且两段所述效用部1的同侧均借助一段所述连接部2实现连接。

两段所述连接部2平行设置且二者整体均处于同一平面内，两段所述效用部1平行设置且二者整体所在的平面均分别与两段所述连接部2所在的平面相垂直。

两段所述效用部1及两段所述连接部2共同围成一个闭合的异型环状结构，所述导线架的截面呈矩形或圆形、相对应的，就是金属导线为圆导线或扁导线。在本实施例中，所述导线架为铜片导线架，所述导线架的截面形状为矩形。

所述效用部1及所述连接部2在结构方面类似，二者整体均呈U型结构，所述U型结构的转折位置可以是平滑过渡或曲折过渡。

在本实施例中，所述效用部1上U型结构的转折位置曲折过渡，每段所述效用部1均包括两段效用部垂直段11及一段效用部水平段12，所述效用部水平段12的两端分别与一段所述效用部垂直段11的一端相连接，每段所述效用部垂直段11的另一端均分别与一段所述连接部2的一端相连接。

所述连接部2的具体形状对于本实用新型的实际应用并无过多的影响，在本方案中，同样的，所述连接部2上U型结构的转折位置曲折过渡。此处的优选方案是在所述连接部2与所述效用部1二者的连接位置处，所述连接部2的该段区域相平行。

本实用新型中所使用的导线架可通过简单的金属压铸加工而获得，加工过程快速、加工难度低，适合大规模应用。而且，在本实用新型的耦合电感中，通过使用导线架替代传统线圈的方式，简化了磁体内部的导线结构，使得导线设置极为精简，提高了电感器件可以承受的最大电流、保证了其绝缘性能、提升了电感器件使用的稳定性。

如图3所示，一种立式耦合电感，使用如上所述的导线架制作而成，包括一块电感磁体3以及至少一组埋设于所述电感磁体3内部的电感导体，所述电感磁体3与所述电感导体一体成型。

此处需要说明的是，若设置有多组所述电感导体，则多组所述电感导体间平行设置，整体呈阵列状排布。在本实施例中，所述电感磁体3内部仅设置有一组电感导体。

每组所述电感导体均包括两根独立设置的耦合导线4，多根所述耦合导线4间平行设置且其所在的平面均垂直于所述电感磁体3的上端面，所述耦合导线4的两端部均高出于所述电感磁体3的上端面。此处高于端面的结构设置是为了保证最终的立式耦合电感成品能够更好的被焊接于电路中，此处的结构设置存在业内的通用标准，在此不做赘述。

在实际的应用过程中，电感内部的耦合导线4可以并联、串联或以其他使用者所需要的方式进行连接，每组所述电感导体内的所述耦合导线4可以接入同一电路也可以接入不同电路，整体的连接方式多样。

每根所述耦合导线4的等效圈数小于1，所述电感磁体3的相对磁导率为10~120；在本实施例中，每根所述耦合导线4的等效圈数为3/4，所述电感磁体3的相对磁导率为30。

所述电感磁体3由绝缘粉末、粘接剂、润滑剂及固化剂压铸组合而成，进一步而言：

所述绝缘粉末包括铁系粉末、铁硅系粉末、铁硅铬系粉末、铁硅铝系粉末以及非晶系粉末中的任意一种或多种的组合；

所述粘接剂包括为环氧树脂、硅树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺、聚苯硫醚以及蜜胺树脂中的任意一种或多种的组合；

所述润滑剂包括硬脂酸、硬脂酸铝、硬脂酸镁、硬脂酸钙以及硬脂酸锌中的任意一种或多种的组合。

由于是由所述导线架加工而成，因此每根所述耦合导线同样包括一段效用部1及连接于所述效用部1两端的连接引脚21，所述效用部1整体呈U型结构，所述U型结构的转折位置曲折过渡，每段所述效用部1均包括两段效用部垂直段11及一段效用部水平段12，所述效用部水平段12的两端分别与一段所述效用部垂直段11的一端相连接，每段所述效用部垂直段11的另一端均分别与一个连接引脚21相连接，每个所述连接引脚21的上端部均高出于所述电感磁体3的上端面。

本实用新型中的耦合电感采用立式结构，区别于现有技术中的卧式结构，缩小了器件整体的体积和占用空间，使得其在各种电路结构内的设置灵活性得到了保证。而且，在本实用新型的耦合电感中，设置有至少一组耦合导线及多个连接引脚，这也就使得电感器件的设置灵活性进一步提高，使用者可以根据实际的使用需要，选择将耦合导线以串联、并联或多组设置的方式接入相应的电路结构中，最大限度上扩大了本实用新型的应用场景。

以下简述如上所述的立式耦合电感的加工方法，使用如上所述的导线架，包括如下步骤：

S1、将绝缘粉末、粘接剂、润滑剂及固化剂按比例混合得到压制用磁粉。此处的混合比例可以根据实际的应用和使用需要进一步调整、各类器件间的具体配比不尽相同，此处也非本实用新型的保护重点，因此不做赘述。

S2、设置金属材质或塑料材质的加工模具，将至少一个导线架放置于所述加工模具内，向所述加工模具内注入经过预热的所述压制用磁粉，使所述导线架上效用部1完全埋没于所述压制用磁粉内、所述导线架上连接部2的侧向及上端面突出于所述压制用磁粉，随后压制加工使所述导线架与所述压制用磁粉成为一体后脱模，得到电感加工中间件。

在S2中，所述压制用磁粉的预热温度为50℃~100℃、预热时长为1min~3min，所述压制加工为冷压加工或热压加工，压制时，在600MPa~2000MPa的压力下保压30s~60s。

S3、对所述电感加工中间件进行热处理加工，所述热处理加工的温度为80℃~1000℃、时长为30min~360min，进而得到如图2所示的电感半成品。

S4、将所述电感半成品两侧、所述连接部2的侧向部分切除，使每个所述导线架断裂形成两根独立埋设于电感磁体3内部的耦合导线4且所述耦合导线4的两端部均高出于所述电感磁体3的上端面，最终得到立式耦合电感成品。

本实用新型中所揭示的电感加工方法技术成熟、工艺难度低，仅需要在器件一体成型后将多余部分切除即可完成全部加工，适于自动化的生产。而且，因为本实用新型的电感整体结构为一体成型，因此在使用时并不会出现因内部器件抖动而产生的噪音问题，使用效果优异。

最后，本实用新型也为同领域内的其他相关方案提供了参考依据，可以以此进行拓展延伸，将此类结构运用于其他电感器件的技术方案中，具有十分广阔的应用前景。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种导线架，用于等效替代电感器件中的线圈，其特征在于：所述导线架整体一体成型，所述导线架包括两段效用部（1）以及两段连接部（2），两段所述效用部（1）对称设置且两段所述效用部（1）的同侧均借助一段所述连接部（2）实现连接，两段所述连接部（2）平行设置且二者整体均处于同一平面内，两段所述效用部（1）平行设置且二者整体所在的平面均分别与两段所述连接部（2）所在的平面相垂直，两段所述效用部（1）及两段所述连接部（2）共同围成一个闭合的异型环状结构，所述导线架的截面呈矩形或圆形。

2.根据权利要求1所述的导线架，其特征在于：所述效用部（1）及所述连接部（2）的整体均呈U型结构，所述U型结构的转折位置平滑过渡或曲折过渡。

3.根据权利要求2所述的导线架，其特征在于：所述效用部（1）上U型结构的转折位置曲折过渡，每段所述效用部（1）均包括两段效用部垂直段（11）及一段效用部水平段（12），所述效用部水平段（12）的两端分别与一段所述效用部垂直段（11）的一端相连接，每段所述效用部垂直段（11）的另一端均分别与一段所述连接部（2）的一端相连接。

4.根据权利要求1所述的导线架，其特征在于：所述导线架为铜片导线架，所述导线架的截面形状为矩形。

5.一种立式耦合电感，使用如权利要求3所述的导线架制作而成，其特征在于：包括一块电感磁体（3）以及至少一组埋设于所述电感磁体（3）内部的电感导体，所述电感磁体（3）与所述电感导体一体成型，每组所述电感导体均包括两根独立设置的耦合导线（4），多根所述耦合导线（4）间平行设置且其所在的平面均垂直于所述电感磁体（3）的上端面，所述耦合导线（4）的两端部均高出于所述电感磁体（3）的上端面；每根所述耦合导线（4）的等效圈数小于1，所述电感磁体（3）的相对磁导率为10~120。

6.根据权利要求5所述的立式耦合电感，其特征在于：所述电感磁体（3）由绝缘粉末、粘接剂、润滑剂及固化剂压铸组合而成；所述绝缘粉末包括铁系粉末、铁硅系粉末、铁硅铬系粉末、铁硅铝系粉末以及非晶系粉末中的任意一种或多种的组合；所述粘接剂包括为环氧树脂、硅树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺、聚苯硫醚以及蜜胺树脂中的任意一种或多种的组合；所述润滑剂包括硬脂酸、硬脂酸铝、硬脂酸镁、硬脂酸钙以及硬脂酸锌中的任意一种或多种的组合。

7.根据权利要求5所述的立式耦合电感，其特征在于：每根所述耦合导线均包括一段效用部（1）及连接于所述效用部（1）两端的连接引脚（21），所述效用部（1）整体呈U型结构，所述U型结构的转折位置曲折过渡，每段所述效用部垂直段（11）的另一端均分别与一个连接引脚（21）相连接，每个所述连接引脚（21）的上端部均高出于所述电感磁体（3）的上端面。

8.根据权利要求5所述的立式耦合电感，其特征在于：每根所述耦合导线（4）的等效圈数为3/4，所述电感磁体（3）的相对磁导率为30。

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