一種epq型磁芯及包含它的電感磁性元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電感器設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種磁芯及包含它的電感磁性元件。
【背景技術(shù)】
[0002] 電感器，其主要作用是對(duì)交流信號(hào)進(jìn)行隔離、濾波，也就是阻交流通直流，阻高頻 通低頻。對(duì)于電源產(chǎn)品而言，次級(jí)整流后的輸出電感能夠達(dá)到濾波和抑制交流波紋的目的， 因此，電感器是電源產(chǎn)品中不可缺少的元件。
[0003] 傳統(tǒng)的電感器，包括電源噪聲濾波電感、PFC、Buck、輸出濾波電感器等磁性元件一 般都為環(huán)形、EE、EI、ETD等形狀。采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，優(yōu)點(diǎn)在于整體為閉合磁回路，漏磁通相對(duì)較 小，磁密比較均勻，磁芯整體利用率較高，但其缺點(diǎn)在于繞線麻煩，往往需要人工操作，不能 很好的進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)；采用EE、El、ETD形狀結(jié)構(gòu)，優(yōu)點(diǎn)在于加工簡(jiǎn)單，便于自動(dòng)化生產(chǎn)， 但是容易導(dǎo)致漏磁、邊緣磁通的產(chǎn)生。
[0004] 因此，有必要提供改進(jìn)的技術(shù)方案，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種性能優(yōu)越、加工簡(jiǎn)捷且電磁兼容特性極佳的磁芯及包 含它的電感磁性元件。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種EPQ型磁芯，外框，呈直角四方筒狀，包括兩 組對(duì)面；繞線中柱，為一圓柱體，包括兩個(gè)端面；所述繞線中柱安裝于外框內(nèi)部，形成日字 結(jié)構(gòu)；所述外框的截面大于或略小于所述繞線中柱的端面。
[0007] 所述繞線中柱與外框采用同種磁性材料制造而成。優(yōu)選地，所述繞線中柱與外框 一體成型。如此設(shè)計(jì)，可以使得磁芯獲得更好的性能。
[0008] 所述繞線中柱與外框采用不同種磁性材料制造而成。如此設(shè)計(jì)的有益效果分為以 下兩點(diǎn)：
[0009] -，當(dāng)磁芯因受到特定條件影響時(shí)，磁芯采用不同材料復(fù)配結(jié)構(gòu)，可以很好的突 破上述不利條件對(duì)磁芯的限制，從而擴(kuò)大磁芯適用范圍，規(guī)避單一材料所帶來(lái)的某些缺點(diǎn)。 如當(dāng)磁芯受到升溫或DC偏置的影響時(shí)，可以更換采用單位耗損更小、DC偏置能力更強(qiáng)的材 料所制作的繞線中柱或是外框，以提高磁芯的總抗升溫、抗DC偏置能力，與此同時(shí)僅進(jìn)行 部分組件更換的目的還在于保留了原有材料所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)；
[0010] 二，若磁芯整體替換，替換材料昂貴，增加成本。在工藝要求并不是非常苛刻的情 況下，僅僅替換磁芯中的某一組件，可以有效控制工件成本。
[0011]所述磁性材料包括HTC200 磁粉芯、FeSi、FeSiAl、FeSiNi、FeNi、FeNiMo、KAH、KAM、 KA、鐵氧體、非晶、硅鋼片。
[0012] 所述繞線中柱與外框粘結(jié)固定。技術(shù)常規(guī)，操作難度低。
[0013]所述外框的一組對(duì)面的內(nèi)壁上設(shè)置有淺槽，所述淺槽形狀與繞線中柱的端面形狀 相一致；所述繞線中柱的端面嵌至于所述對(duì)應(yīng)的淺槽中。方便更換其中組件。
[0014] 當(dāng)所述繞線中柱與外框采用同種材料制造而成時(shí)，所述繞線中柱與外框一體成 型。如此設(shè)計(jì)，可以使得磁芯獲得更好的性能。
[0015] 本發(fā)明還提供了一種電感磁性元件，包括發(fā)明所提供的EPQ型磁芯。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
[0017] 磁密降低和磁外漏現(xiàn)象減少，屏蔽可靠性提高，磁芯整體利用率高；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易 于加工，繞線方便，適合于機(jī)械化生產(chǎn)，成本易于控制，應(yīng)用范圍廣。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為本發(fā)明的EPQ型磁芯的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖2為繞線中柱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖3為帶有淺槽的外框的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖4為現(xiàn)有技術(shù)的環(huán)形磁芯結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖5為實(shí)施例1中的EPQ型磁芯的結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0023] 圖6為實(shí)施例1中的EPQ型磁芯的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。 圖7為實(shí)施例2中磁導(dǎo)率與頻率特性曲線圖。 圖8為實(shí)施例2中DC-Bias特性曲線圖。 圖9為實(shí)施例2中損耗特性曲線圖。 圖10為實(shí)施例3中磁導(dǎo)率與頻率特性曲線圖。 圖11為實(shí)施例3中DC-Bias特性曲線圖。 圖12為實(shí)施例3中損耗特性曲線圖。
[0024] 其中，1、外框
[0025] 2、繞線中柱
[0026] 3、端面
[0027] 4、淺槽
【具體實(shí)施方式】
[0028]總體結(jié)構(gòu)描述：參照?qǐng)D1、圖2、圖3，EPQ型磁芯呈直角四方筒狀的外框1和固定在 外框1內(nèi)的呈圓柱體結(jié)構(gòu)的繞線中柱2,繞線中柱2的端面3略大于外框1的截面，繞線中 柱2插于外框1內(nèi)部設(shè)置的淺槽4中，亦可以設(shè)計(jì)成一體成型或粘結(jié)成型。
[0029] 實(shí)施例1
[0030] 本實(shí)施例的內(nèi)容是將本發(fā)明的EPQ型磁芯結(jié)構(gòu)與一現(xiàn)有技術(shù)的環(huán)形磁芯結(jié)構(gòu)作 對(duì)比。
[0031] 現(xiàn)有技術(shù)中的環(huán)形磁芯結(jié)構(gòu)參照?qǐng)D4,外套與中柱采用同種鐵硅鋁材料。設(shè)計(jì)運(yùn)用 條件，DC:5A，加載電感Li:400iiH，20%的紋波成份，f:50kHz。預(yù)算分析如下：現(xiàn)有技術(shù)中 的環(huán)形磁芯，采用小1. 18mm銅線，65TS繞線制作，加載5A后感量為411. 45yH，磁芯總損耗 (FeLoss+CuLoss) :2. 32W，占用空間體積：23. 7cm3,電感器主要成本為4. 50元。本實(shí)施例的 磁芯，用$1. 18mm銅線，53TS繞線制作，磁芯加載負(fù)載后性能如下：Li為418. 49iiH，磁芯 總損耗（FeLoss+CuLoss) :1. 73W，占用空間體積：21. 0cm3,電感器主要成本為4. 16元。參 照?qǐng)D 5、圖6,具體尺寸如下：A:35mm、B:30mm、C:15mm、D:14mm、E:20mm、F:30mm、G:2. 5mm。 通過(guò)以上數(shù)據(jù)的分析對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)，本實(shí)施例的EPQ磁芯有著明顯的性能和成本優(yōu)勢(shì)，并 且可以有效節(jié)省環(huán)境空間，可以做到節(jié)能和小型化的設(shè)計(jì)目的和理念，最后此種結(jié)果設(shè)計(jì) 可以采用自動(dòng)化繞線，通過(guò)線圈套加磁芯的工藝方式制作電感器，從而節(jié)省加工時(shí)間，降低 勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。下表是現(xiàn)有環(huán)形磁芯與本實(shí)施例的EPQ磁芯的對(duì)比：
[0032]
[0033]表1
[0034] 實(shí)施例2
[0035] 如圖7~9所示，本實(shí)施例的EPQ型磁芯在結(jié)構(gòu)上與總體結(jié)構(gòu)描述一致，在制作材 料方面，外框1與繞線中柱2的選材一致，均為鐵硅鋁60y，通過(guò)測(cè)試，圖8和圖9說(shuō)明了其 具有相對(duì)較低的磁芯損耗和較高的DC偏置能力，尤其是DC偏置能力，在HDC為1000e時(shí)到 達(dá)了 60%以上，比同種材料的環(huán)形磁芯提高至少10個(gè)百分點(diǎn)，因此也表現(xiàn)了其應(yīng)用在大功 率，特別是大電流條件下的顯著優(yōu)越性，可以有效的節(jié)約材料和使用空間，使設(shè)備更安全可 靠和小型化。
[0036]
[0037]
[0038]
[0039]
[0040]
[0041]
[0042]
[0043] 實(shí)施例3
[0044] 如圖10~12所示，本實(shí)施例的EPQ型磁芯在結(jié)構(gòu)上與總體結(jié)構(gòu)描述一致，在制 作材料方面，外框1與繞線中柱2的選材不同，外框1為為鐵硅鋁60ii，繞線中柱2為鐵鎳 60y。通過(guò)測(cè)試，圖11和圖12說(shuō)明了其具有相對(duì)較低的磁芯損耗和極高的DC偏置能力， 相對(duì)實(shí)施例2來(lái)講，其DC能力有了較為明顯的提高。例如HDC在位置1000e、1500e、2000e 時(shí)，實(shí)施例2的磁芯數(shù)據(jù)分別為61. 3%、44. 0%和31. 2%，而實(shí)施例2的磁芯數(shù)據(jù)分別為 70.6%、54. 3%和42. 7%，可以看出通過(guò)對(duì)中柱材料的更換，利用鐵鎳材料的優(yōu)勢(shì)，大幅度 改善和提升了復(fù)合磁芯實(shí)施例3磁芯的DC偏置能力，而且其損耗也有一定程度的下降，因 此復(fù)合配置的優(yōu)點(diǎn)是非常顯著的。
[0045]
[0046]
[0047]
[0048]
[0049]
[0050]
[0051]
[0052] 本實(shí)施例同時(shí)說(shuō)明了在不同的使用環(huán)境需求下，可以對(duì)EPQ磁芯進(jìn)行復(fù)合優(yōu)化選 配，不僅僅局限在某一單種材料，可以通過(guò)對(duì)各種材料特性的對(duì)比、電氣分析計(jì)算，利用材 料各自的性能優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行復(fù)合配置使用，從而開(kāi)發(fā)和制造出性價(jià)比高又有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的電感 器產(chǎn)品。
[0053] 本實(shí)例也可以采用其它材質(zhì)材料對(duì)EPQ磁芯的繞線中柱2或者外框1進(jìn)行更換設(shè) 計(jì)，如HTC200 磁粉芯、FeSi、FeSiAl、FeSiNi、FeNi、FeNiMo、KAH、KAM、KA，鐵氧體、非晶、硅 鋼片，不局限于實(shí)施例材料，可以根據(jù)實(shí)情需要對(duì)不同材料進(jìn)行優(yōu)化整合。
[0054] 實(shí)施例4
[0055] 本實(shí)施例提供了一種包含有本發(fā)明提供的EPQ型磁芯的電感磁性元件。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種EPQ型磁芯，其特征在于，包括 外框（1)，呈直角四方筒狀，包括兩組對(duì)面； 繞線中柱（2)，為一圓柱體，包括兩個(gè)端面（3); 所述繞線中柱（2)安裝于外框（1)內(nèi)部，形成日字結(jié)構(gòu)； 所述外框（1)的截面大于或略小于所述繞線中柱（2)的端面（3)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的EPQ型磁芯，其特征在于：所述繞線中柱（2)與外框（1)采 用同種磁性材料制造而成。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的EPQ型磁芯，其特征在于：所述繞線中柱（2)與外框（1)采 用不同種磁性材料制造而成。4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的EPQ型磁芯，其特征在于：所述磁性材料包括HTC200磁 粉芯、FeSi、FeSiAl、FeSiNi、FeNi、FeNiMo、KAH、KAM、KA、鐵氧體、非晶、硅鋼片。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的EPQ型磁芯，其特征在于：所述繞線中柱⑵與外框⑴一 體成型。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的EPQ型磁芯，其特征在于：所述繞線中柱（2)與外框（1)粘 結(jié)固定。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的EPQ型磁芯，其特征在于：所述外框⑴的一組對(duì)面的內(nèi)壁 上設(shè)置有淺槽（4)，所述淺槽（4)形狀與繞線中柱（2)的端面（3)形狀相一致；所述繞線中 柱（2)的端面（3)嵌至于所述對(duì)應(yīng)的淺槽（4)中。8. -種電感磁性兀件，其特征在于，包括如權(quán)利要求1~7任意一項(xiàng)所述的EPQ型磁 -H- 〇
【專利摘要】本發(fā)明屬于電感器設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種EPQ型磁芯，包括外框(1)，呈直角四方筒狀，包括兩組對(duì)面；繞線中柱(2)，為一圓柱體，包括兩個(gè)端面(3)；所述繞線中柱(2)安裝于外框(1)內(nèi)部，所述外框(1)的截面積大于等于所述繞線中柱(2)的端面(3)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：磁密降低和磁外漏現(xiàn)象減少，屏蔽可靠性提高，磁芯整體利用率高；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工，繞線方便，適合于機(jī)械化生產(chǎn)，成本易于控制，應(yīng)用范圍廣。本發(fā)明還提供了一種電感磁性元件，包含本發(fā)明提供的EPQ型磁芯。
【IPC分類】H01F17/04, H01F27/24, H01F3/00, H01F1/147
【公開(kāi)號(hào)】CN104979064
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410138414
【發(fā)明人】柯昕, 莊景芳, 周水泉
【申請(qǐng)人】浙江科達(dá)磁電有限公司
【公開(kāi)日】2015年10月14日
【申請(qǐng)日】2014年4月8日