磁性元件的制作方法

1.本实用新型涉及电感器技术领域，尤其涉及一种磁性元件。


背景技术：

2.本部分的描述仅提供与本实用新型公开相关的背景信息，而不构成现有技术。
3.随着配电和“n 1”结构在数据中心的普及，更高功率密度的电池技术在汽车中的发展以及清洁能源的发展促进了居民的生活，dc-dc能源供应革命在全球范围内越来越流行。
4.dc-dc开关电源的两个突出特点是：高频提高功率密度，大电流适应配电技术发展和半导体莫尔极限挑战。另一方面，高频将导致更大的电磁干扰(electromagnetic interference，emi)问题，而大电流则将恶化组件的传导损耗。所有这些都给传统成分带来了新的挑战。
5.二维平面结构是磁性元件适应这种应用的一种流行解决方案，因为它具有更好的热散射特性和优化的损耗原理设计。这就是为什么平面变压器在车载充电器(on board charger，obc)，太阳能和电信二次转换中非常受欢迎的原因。但是，对于电磁干扰的抑制而言，磁性元件似乎仍然是研究如何实现性能、功率密度和成本之间平衡的巨大机会，这也是可以与之竞争的商机。
6.应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本实用新型的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的是提供一种磁性元件，解决了大额定电流的磁性元件体积大，且线圈绕组困难的问题。
8.本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：
9.本实用新型提供一种磁性元件，所述磁性元件包括：
10.磁芯本体，具有内通道；
11.第一线圈结构和第二线圈结构，绕设在所述磁芯本体的两侧，所述第一线圈结构和/或所述第二线圈结构通过首尾相连的多个线缆拼接件绕设形成。
12.在本实用新型的实施方式中，多个所述线缆拼接件包括多个开口线缆和多个导电连接件，各所述导电连接件连接在相邻的两个所述开口线缆之间。
13.在本实用新型的实施方式中，多个所述线缆拼接件包括首尾相连的多个开口线缆。
14.在本实用新型的实施方式中，所述开口线缆为u型开口线缆。
15.在本实用新型的实施方式中，所述导电连接件具有靠近所述磁芯本体的内通道的内端、以及靠近所述磁芯本体的外壁的外端，所述开口线缆包括能插入所述内通道的内插
入端、以及位于所述磁芯本体的外壁的外插入端，所述外插入端能与所述导电连接件的外端相接，所述内插入端能与所述导电连接件的内端相接。
16.在本实用新型的实施方式中，所述导电连接件的内端和其外端分别与两两相邻的所述开口线缆相接。
17.在本实用新型的实施方式中，所述导电连接件的端部形成有连接槽，所述开口线缆的端部插接焊接于所述导电连接件的连接槽内。
18.在本实用新型的实施方式中，所述导电连接件的横截面面积与所述开口线缆的横截面面积相等。
19.在本实用新型的实施方式中，所述开口线缆为漆包线缆。
20.在本实用新型的实施方式中，所述开口线缆的直径为1mm～5mm。
21.在本实用新型的实施方式中，所述磁性元件还包括底板，多个所述导电连接件连接在所述底板上，所述底板上开设有供所述第一线圈结构的端头和所述第二线圈结构的端头穿出的多个通孔。
22.本实用新型的特点及优点是：
23.一、本实用新型的磁性元件，通过首尾相接的多个线缆拼接件形成了绕设在磁性本体上的第一线圈结构和第二线圈结构，解决了当线圈通入大额定电流时，导致的磁性元件体积增大，且线圈绕组困难的问题。
24.二、本实用新型的磁性元件，相对两个“半”形铁心组装的可支持100a额定电流的磁芯来说，整体体积减少30％，整体重量减少至少20％，其结构更加紧凑，该磁性元件可适用于通信、电动汽车、太阳能等技术领域的所需的功率水平。
25.三、本实用新型的磁性元件，由于第一线圈结构和第二线圈结构在缠绕至磁芯本体的过程中，未对磁芯本体造成机械外力损伤，因此可以任意选择磁芯本体，提高了产品的设计灵活度。另外，开口线缆与导电连接件的连接方式采用高温焊接连接，可以获得更好的连接稳定性，且能适应恶劣的环境。
附图说明
26.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本实用新型的磁性元件的立体图。
28.图2为本实用新型的磁性元件的立体爆炸图。
29.图3为本实用新型的第一线圈结构和第二线圈结构的立体示意图。
30.图4为本实用新型的导电连接件的结构示意图。
31.图5为本实用新型的开口线缆的结构示意图。
32.附图标记说明：
33.1、磁芯本体；11、内通道；2、第一线圈结构；3、第二线圈结构；4、线缆拼接件；41、开口线缆；411、内插入端；412、外插入端；42、导电连接件；421、第一连接部；4211、第一连接孔；422、第二连接部；4221、第二连接孔；423、弧形过渡部；5、底板；51、通孔。
具体实施方式
34.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
35.需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的另一个元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中另一个元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
36.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
37.现有技术中，对于小于或等于50a的额定电流，缠绕在磁芯上的导线可以由单根或几根平行导线形成，导线的缠绕方式可通过手动或机械工具直接缠绕在磁芯上，并且磁芯可以抵抗导线的相应应力。
38.但是，对于超过60a，例如100a、150a、200a或更大的额定电流，导线的横截面面积将增大至大于10mm2，这对于单线绕制的导线缠绕方式而言是不可行的，原因在于：一方面现有的缠绕工具无法提供较大的缠绕动力，另一方面缠绕空间受限。除此之外，致命的因素是这种缠绕方式还会破坏磁芯或对磁芯产生很大的内应力，特别是对高磁导率的磁芯来说更为敏感，有可能导致磁性能下降甚至消失。如果采用手动操作进行缠绕，如何将线径为3.0mm或更高线径的导线缠绕在磁芯上，也存在困难。
39.现有方法中可使用多个小规格导线并联绕组的方式解决该问题，但是此过程只能通过手动操作实现，并且双绞线将比单根导线更加昂贵且更粗，此外还会导致频率性能下降并产生高电感下降的问题。
40.现有方法中，还可采用两个“半”形铁心(切割非晶铁心)组装成一个扁平铁芯以获得一个可支持100a额定电流的磁芯。以此来解决铁芯与线圈之间的相互影响问题。但是，此种结构的磁性元件仍然存在致命的问题，即两个“半”形铁芯在组装后，二者之间形成了气隙，而为弥补这一缺陷，需要牺牲例如铁芯尺寸、重量和/或成本等许多因素，才能达到维持同样频率性能的目的。
41.基于上述问题，如图1所示，本实用新型提供了一种磁性元件，所述磁性元件包括磁芯本体1、第一线圈结构2和第二线圈结构3，其中：磁芯本体1具有内通道11；第一线圈结构2和第二线圈结构3绕设在所述磁芯本体1的两侧，所述第一线圈结构2和/或所述第二线圈结构3具有首尾相连的多个线缆拼接件4。
42.本实用新型的磁性元件，通过首尾相接的多个线缆拼接件4形成了绕设在磁芯本体1上的第一线圈结构2和/或第二线圈结构3，解决了在需要向线圈通入大额定电流的情况下，需增大磁性元件体积，且线圈绕组困难的问题。
43.具体的，该磁芯本体1为环形铁芯，该环形铁芯一体成型；该第一线圈结构2和第二线圈结构3分别设置在环形铁芯的两侧，且二者的线圈绕设方向相反。在本实用新型中，该
第一线圈结构2和第二线圈结构3相同，二者均是由首尾相连的多个线缆拼接件4组成；当然，在其它的实施例中，该第一线圈结构2和第二线圈结构3也可不同，例如，第一线圈结构2可为由首尾相连的多个线缆拼接件4组成，而第二线圈结构3可由单根线缆绕设在磁芯本体1上形成，反之亦然，在此不做限制。
44.在本实用新型的一可行实施方式中，如图2和图3所示，多个线缆拼接件4包括多个开口线缆41和多个导电连接件42，各导电连接件42连接在相邻的两个开口线缆41之间。
45.具体的，导电连接件42例如可为金属冲压形成的扁平条状的连接件，其例如为电镀铜连接件；如图4所示，该导电连接件42具有第一连接部421和第二连接部422，该第一连接部421和第二连接部422之间通过弧形过渡部423相接，通过设置弧形过渡部423，可使第一连接部421和第二连接部422形成一定的夹角θ，以便相邻设置的两个开口线缆41能够呈一定角度的绕设在磁芯本体1上，提高了各开口线缆41与磁芯本体1连接位置的灵活性且更利于调整各开口线缆41的相对位置，以使开口线缆41绕设的更加紧密且不会导致各开口线缆41之间相互干涉的问题。当然，在其他的实施例中，导电连接件42也可不设置弧形过渡部423，其例如可为长条状，在此不做限制。
46.在本实施例中，该导电连接件42与开口线缆41的两端部之间通过插接并焊接的方式相连。具体的，在导电连接件42的两端分别设有开孔，例如包括开设在第一连接部421上的第一连接孔4211和开设在第二连接部422上的第二连接孔4221，开口线缆41的一端可插入一个导电连接件42的第一连接孔4211和/或第二连接孔4221内，而该开口线缆41的另一端可插入另一导电连接件42的第二连接孔4221和/或第一连接孔4211内。当开口线缆41的端部插入对应的开孔后，通过焊接的方式将二者连接在一起，在本实用新型中，焊接温度可为350℃或高于350℃，焊接的方式可为压焊、电弧焊或超声波焊接等，在此不做限制。
47.可选的，第一连接孔4211和第二连接孔4221可为设置在导电连接件42上的通孔，或者，该第一连接孔4211和第二连接孔4221可为设置在导电连接件42上的连接槽，只要能使开口线缆41的端部嵌入导电连接件42内的任何结构均可。
48.在本实用新型中，该导电连接件42的横截面面积与开口线缆41的横截面面积相等，以保证流过开口线缆41和导电连接件42的电流稳定性。
49.在本实用新型中，该导电连接件42具有靠近磁芯本体1的内通道11的内端、以及靠近磁芯本体1的外壁的外端，如图5所示，该开口线缆41包括能插入内通道11的内插入端411、以及位于磁芯本体1的外壁的外插入端412，该外插入端412能与导电连接件42的外端相接，该内插入端411能与导电连接件42的内端相接。
50.该导电连接件42的内端例如可为设有第一连接孔4211的端部，该导电连接件42的外端例如可为设有第二连接孔4221的端部，一个导电连接件42的两端分别与相邻的两个开口线缆41相接，从而形成绕设在磁芯本体1上的线圈结构。
51.在本实用新型的另一可行实施方式中，多个线缆拼接件4包括首尾相连的多个开口线缆41。具体的，多个开口线缆41例如可从磁芯本体1的上下两侧对插连接，或者多个开口线缆41例如可从磁芯本体1的内外两侧对插连接，亦或者，多个开口线缆41可从磁芯本体1的任一方向侧对插连接等，只要能保证多个开口线缆41以首尾连接的方式绕设在磁芯本体1上形成线圈结构即可。
52.在上述两种实施方式中，所述的开口线缆41可为u型开口线缆，采用该形状可以更
好的与磁芯本体1的外轮廓匹配，节省空间；另外，该开口线缆41可采用漆包线缆，这样可以节省费用，降低成本，在采用漆包线缆时，仅需在漆包线缆的端部镀上端子，即可实现与导电连接件42或另外的开口线缆41电连接的目的。在本实施例中，该开口线缆41的直径为1mm～5mm。
53.根据本实用新型的一个实施方式，该磁性元件还包括底板5，多个导电连接件42连接在底板5上，如图2所示，该底板5上开设有供第一线圈结构2的端头和第二线圈结构3的端头穿出的多个通孔51，以便第一线圈结构2的端头和第二线圈结构3的端头能够与外部的电器元件电连接。
54.另外，在本实用新型中，在第一线圈结构2和第二线圈结构3由多个开口线缆41和多个导电连接件42形成的结构中，在组装第一线圈结构2和第二线圈结构3的过程中，可将多个导电连接件42通过粘接的方式固定在底板5上，然后将磁芯本体1放置在多个导电连接件42上，之后通过定位夹具将各开口线缆41依次组装至磁芯本体1上并对应插设在导电连接件42上，最后将连接部位进行高温焊接即可。
55.本实用新型的磁性元件，相对两个“半”形铁心组装的可支持100a额定电流的磁芯来说，整体体积减少30％，整体重量减少至少20％，其结构更加紧凑，该磁性元件可适用于通信、电动汽车、太阳能等技术领域的所需的功率水平。
56.另外，由于第一线圈结构2和第二线圈结构3在缠绕至磁芯本体1的过程中，未对磁芯本体1造成机械外力损伤，因此可以任意选择磁芯本体1，提高了产品的设计灵活度。
57.再有，开口线缆41与导电连接件42的连接方式采用高温焊接连接，可以获得更好的连接稳定性，且能适应恶劣的环境。
58.本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。
59.除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。
60.披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由
…
构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。
61.多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件
或步骤。
62.应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的实用新型主题的一部分。