一種罐型磁芯單體及包含它的罐型磁芯的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種罐型磁芯單體及包含它的罐型磁芯，屬于電感器設(shè)計(jì)【技術(shù)領(lǐng)域】，提供了罐型磁芯單體，包括帶有中心孔的圓形底板、設(shè)置在圓形底板上呈C型開口圓環(huán)狀的罐壁、設(shè)置在底板上的中心孔處的中空繞線柱；所述中空繞線柱與所述罐壁形成環(huán)狀空隙；位于所述罐壁開口處對應(yīng)的圓形底板上設(shè)有出線槽；所述底板與罐壁組成外框。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果為：磁芯表面升溫慢，使用壽命長，并且結(jié)構(gòu)簡單，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。本實(shí)用新型還提供了一種罐型磁芯，包含兩個(gè)罐型磁芯單體，所述兩個(gè)罐型磁芯單體呈底板朝外、開口同向疊置結(jié)構(gòu)。
【專利說明】一種罐型磁芯單體及包含它的罐型磁芯

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電感器設(shè)計(jì)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種罐型磁芯單體及包含它的罐型磁
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【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的電抗器、電感器、變壓器等磁性元件一般都為環(huán)形、EE、E1、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、EI, ETD形狀結(jié)構(gòu)，優(yōu)點(diǎn)在于加工簡單，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。
[0003]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)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種能電磁兼容、性能優(yōu)越的磁芯磁性元件。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種罐型磁芯單體，包括帶有中心孔的圓形底板、設(shè)置在圓形底板上呈C型開口圓環(huán)狀的罐壁、設(shè)置在底板上的中心孔處的中空繞線柱；所述中空繞線柱與所述罐壁形成環(huán)狀空隙；位于所述罐壁開口處對應(yīng)的圓形底板上設(shè)有出線槽；所述底板與罐壁組成外框；
[0006]在材料選擇方面，包括以下三種結(jié)構(gòu):
[0007]第一種，所述中空繞線柱與外框?yàn)橥N磁性材料制成。
[0008]第二種，所述中空繞線柱與外框?yàn)椴煌N磁性材料制造而成。
[0009]第三種.所述外框?yàn)閱我淮判圆牧辖Y(jié)構(gòu)，所述中空繞線柱為單一磁性材料結(jié)構(gòu)或多種磁性材料復(fù)合結(jié)構(gòu)。
[0010]其中，所述外框所用磁性材料包括HTC200磁粉芯、FeS1、FeSiAl、FeSiN1、FeN1、FeNiMo、KAH、KAM ;所述中空繞線柱所用材料包括HTC200磁粉芯、FeS1、FeSiAl、FeSiN1、FeN1、FeNiMo、KAH、KAM、鐵氧體、非晶、硅鋼片。
[0011]第一種結(jié)構(gòu)，如此設(shè)計(jì)可以獲得較高的DC-Bias特性，從而在一定的前提下，可以降低制作成本，其中包括銅線成本和材料成本，并且可以使其更加小型化，提高空間利用效率。
[0012]第二種結(jié)構(gòu)，使得結(jié)構(gòu)更加靈活機(jī)動(dòng)，這樣的方式方法更加靈活機(jī)動(dòng)，在損耗較大、溫升較高的情況下，可以改變中空繞線柱和外框材料，優(yōu)先改變中空繞線柱是比較合理的，因?yàn)樵谥锌绽@線柱為繞線部位，散熱面積和空間較小，因此可以采用單位損耗較小的材料進(jìn)行合理配置。
[0013]第三種結(jié)構(gòu)，較第二種結(jié)構(gòu)更為靈活，通過將中空繞線柱進(jìn)一步細(xì)化，形成多種材料復(fù)合結(jié)構(gòu)，可以更有效地平衡成本的控制與工作效果的優(yōu)化。
[0014]本實(shí)用新型還提供了一種罐型磁芯，包含兩個(gè)罐型磁芯單體，所述兩個(gè)罐型磁芯單體呈底板朝外、開口同向疊置結(jié)構(gòu)。
[0015]優(yōu)選地，位于兩個(gè)罐型磁芯單體之間設(shè)置有加高層。在大功率電抗、電感器件應(yīng)用時(shí)，通過的電流是相當(dāng)大的，同時(shí)高頻交變損耗同樣變大，這樣需保證一定設(shè)計(jì)感量時(shí)，就要考慮改變磁路結(jié)構(gòu)、繞線匝數(shù)等條件，加高磁芯可以增加le，在權(quán)衡設(shè)計(jì)條件下，是可以降低H值的，從而來提升加載感量?？臻g位置增加，損耗帶來的溫升可以通過散熱面積的增加來得到部分緩解。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果為:
[0017]磁芯表面升溫慢，使用壽命長，并且結(jié)構(gòu)簡單，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。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型的罐型磁芯單體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為本實(shí)用新型的罐型磁芯的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3為帶有加高層的罐型磁芯的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖4為中空繞線柱部分為復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的罐型磁芯的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]其中，1、中空繞線柱
[0023]2、罐壁
[0024]3、環(huán)狀空隙
[0025]4、出線槽
[0026]5、底板
[0027]6、加高層

【具體實(shí)施方式】
[0028]參照圖1，本實(shí)用新型提供的罐型磁芯單體包括帶有中心孔的圓形底板、設(shè)置在圓形底板上呈C型開口圓環(huán)狀的罐壁、設(shè)置在底板上的中心孔處的中空繞線柱；中空繞線柱與罐壁形成環(huán)狀空隙；位于罐壁開口處對應(yīng)的圓形底板上設(shè)有出線槽；底板與罐壁組成外框。
[0029]參照圖2，本實(shí)用新型提供的罐型磁芯為呈底板朝外、開口同向疊置結(jié)構(gòu)的兩個(gè)罐型磁芯單體構(gòu)成的罐體。
[0030]參照圖3，本實(shí)用新型提供的另一種罐型磁芯結(jié)構(gòu)，位于兩個(gè)罐型磁芯單體之間設(shè)直有加聞層。
[0031]實(shí)施例1
[0032]參照圖2，罐型磁芯的外框和中空繞線柱為一種材料NF60 (FeSiSeries)，其經(jīng)過測試表現(xiàn)的具體性能如表1:
[0033]





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[0039]表3為DC-Bias特性曲線
[0040]以上部分對實(shí)施例1中罐型磁芯的電氣特性進(jìn)行了描述表2和表3說明了其具有相對較低的磁芯損耗特性和極高的DC偏置能力。尤其是DC-Bias上面，在HDC為2000e時(shí)，DC偏置能力在65%以上，此性能在金屬磁粉芯中是為數(shù)不多的，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。本實(shí)施例中罐型磁芯也可以使用其它材質(zhì)來制作，如HTC200磁粉芯、FeSiAl、FeSiN1、FeN1、FeNiMo, KAH, KAM 等，不局限于 NF60 (FeSiSeries)材料，不同材料會(huì)有不同的電磁特性，可以按照特定要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作性價(jià)比高的產(chǎn)品。
[0041]實(shí)施例2
[0042]參照圖4，罐型磁芯的外框采用NF60 (FeSiSeries)材料，中空繞線柱則由NF60 (FeSiSeries)和S60 (FeSiAlSeries)兩種材料復(fù)合組成,其經(jīng)過測試表現(xiàn)的具體性能如表4:
[0043]
I 試驗(yàn)項(xiàng)目測試條件I
￠5纏繞絞合 16mm2/23Ts159μΗ
II OkHz/1 ￥
DC:Bias繞..絞.....介..........16mm2/23Ts.........................................................................................................................91%.....................................................................................................................1 OkHz/1V
II roC=50A(63.60e)
I 鐵心撕毛 [ 5kHz/500GsI L5mW/cm3
[0044]表4
[0045]表格列出了實(shí)施例2的罐型磁芯的一些磁性能特征數(shù)據(jù)，電感量、DC加載特性、磁芯損耗等，下面的特性曲線對本實(shí)施例的罐型磁芯和單一材質(zhì)實(shí)施例1的罐型磁芯的鐵心損耗和DC-Bias進(jìn)行了比對:

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[0047]表5為損耗特性比對曲線
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[0049]表6為DC-Bias特性比對曲線
[0050]本實(shí)例對磁罐磁芯的中空繞線柱進(jìn)行改進(jìn)，變換為復(fù)合配置，采用了 FeSiAl (S60)和FeSi (NF60)進(jìn)行組合搭配，分別利用了鐵硅鋁材料的低損耗特性和鐵硅材料的高DC偏置特性，是較為合理和恰當(dāng)?shù)摹Ｔ谝恍┨囟夹g(shù)場合，可以做到損耗和DC-Bias的兩者兼顧，可以很好的降低產(chǎn)品溫升，并且更加有利于設(shè)備的小型集成化。
[0051]實(shí)施例3
[0052]參照圖2，本實(shí)施例的罐型磁芯外框采用NF60 (FeSiSeries)材料，中空繞線柱則采用S60 (FeSiAlSeries)材料，其主要優(yōu)點(diǎn)是損耗在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上明顯減小，且材料成本會(huì)有所下降。設(shè)計(jì)輸入電氣條件:Irms/35A，L1:125μΗ，開關(guān)頻率:5kHz，litzl0mm2/23Ts逆變輸出濾波電感器，在此條件條件下，利用PC，實(shí)施例1的罐型磁芯和實(shí)施例2的罐型磁芯設(shè)計(jì)其實(shí)都可以滿足加載感量需要，綜合評估后，優(yōu)先考慮了本實(shí)施例的罐型磁芯，下表為使用頻率5kHz，不同交流磁密度情況下的損耗對數(shù)曲線:
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[0054]表7為損耗特性曲線
[0055]設(shè)為20%的高頻紋波成份，按照Λ BNA=Li Δ I進(jìn)行分析推算，通過對比可以知道兩者在工作點(diǎn)位置的Pcv會(huì)有很大差別，本實(shí)施例的罐型磁芯較前者下降了約43%，因此此種設(shè)計(jì)方式可以使得磁芯整體損耗和溫升會(huì)有明顯下降和改善，提高了整機(jī)使用效率。
[0056]本實(shí)例說明在不同的使用環(huán)境下，對罐型磁芯可以進(jìn)行復(fù)合優(yōu)化選配，不僅僅局限在某一單種材料，可以通過各種材料特性的對比、電氣分析計(jì)算，進(jìn)行復(fù)合配置使用，從而使得電路達(dá)到最佳的運(yùn)行狀態(tài)，做到物廉價(jià)美。
[0057]實(shí)施例4
[0058]參照圖3，本實(shí)施例的罐型磁芯外框和中空繞線柱材料均為NF60 (FeSiSeries)，進(jìn)行疊加加高設(shè)計(jì)，由加高層和標(biāo)準(zhǔn)整體配合結(jié)構(gòu)組成，設(shè)計(jì)輸入電氣條件為IDC:60A、L1:395 μ H濾波電感器，采用PC10Series，很顯然實(shí)施例1中的罐型磁芯已經(jīng)滿足不了實(shí)際要求，因?yàn)閮?nèi)部空間不夠，多匝的銅線難以纏繞進(jìn)去，因此本實(shí)施例采用了相當(dāng)于將實(shí)施例I中的罐型磁芯加高設(shè)計(jì)，繞線采用:litzl6mm2/50TS，分析計(jì)算:L0=AL*N2/1000=510 μ H，H=0.4*3.14*N*I/le=109.40e,在此磁場條件下DC偏置百分比約為85.0%，計(jì)算加載感量Li=L0*0.85=433.5 μ H，加載后計(jì)算感量是大于電氣設(shè)計(jì)輸入感量條件395 μ H，因此滿足設(shè)計(jì)要求。
[0059]以上實(shí)施例中設(shè)計(jì)到的磁性材料還可以采用其他如HTC200磁粉芯、FeSiAl,FeSiN1、FeN1、FeNiMo、KAH、KAM 等材料。
【權(quán)利要求】
1.一種罐型磁芯單體，其特征在于，包括帶有中心孔的圓形底板(5)、設(shè)置在圓形底板(5)上呈C型開口圓環(huán)狀的罐壁(2)、設(shè)置在底板(5)上的中心孔處的中空繞線柱(I);所述中空繞線柱(I)與所述罐壁(2)形成環(huán)狀空隙(3);位于所述罐壁(2)開口處對應(yīng)的圓形底板(5)上設(shè)有出線槽(4);所述底板(5)與罐壁(2)組成外框。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的罐型磁芯單體，其特征在于:所述中空繞線柱(I)與外框?yàn)橥N磁性材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的罐型磁芯單體，其特征在于:所述中空繞線柱(I)與外框?yàn)椴煌N磁性材料制造而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的罐型磁芯單體，其特征在于:所述外框?yàn)閱我淮判圆牧辖Y(jié)構(gòu)，所述中空繞線柱(I)為單一磁性材料結(jié)構(gòu)或多種磁性材料復(fù)合結(jié)構(gòu)。
5.一種包含權(quán)利要求1?4中任意一項(xiàng)所述的一種罐型磁芯單體的罐型磁芯，其特征在于:包含兩個(gè)罐型磁芯單體，所述兩個(gè)罐型磁芯單體呈底板(5)朝外、開口同向疊置結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的罐型磁芯，其特征在于:位于兩個(gè)罐型磁芯單體之間設(shè)置有力口高層⑶。
【文檔編號】H01F27/24GK203966760SQ201420167645
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月8日
【發(fā)明者】柯昕, 莊景芳, 周水泉 申請人:浙江科達(dá)磁電有限公司