一种无骨架大电流电感论文和设计-唐琼

全文摘要

本实用新型公开了一种无骨架大电流电感，包括底座、两块U形磁芯以及线圈，两块所述U形磁芯的开口水平相对呈间隔安装在所述底座上，所述线圈置于两块所述U形磁芯的开口之间形成的空间内，所述大电流电感还包括方柱形的磁棒，所述磁棒套插于所述线圈内，磁棒的两端分别伸出所述线圈的上表面和下表面；所述磁棒相对U形磁芯开口的两个侧面上设有气隙垫片，所述磁棒伸出线圈两端的端侧面经所述气隙垫片与两块所述U形磁芯开口侧面贴接，形成磁路气隙。本实用新型能够形成均匀分布在磁芯边缘的多条磁路气隙，从而增强抗饱和能力。

主设计要求

1.一种无骨架大电流电感，包括底座、两块U形磁芯以及线圈，两块所述U形磁芯的开口水平相对呈间隔安装在所述底座上，所述线圈置于两块所述U形磁芯的开口之间形成的空间内，其特征在于，所述大电流电感还包括方柱形的磁棒，所述磁棒套插于所述线圈内，磁棒的两端分别伸出所述线圈的上表面和下表面；所述磁棒相对U形磁芯开口的两个侧面上设有气隙垫片，所述磁棒伸出线圈两端的端侧面经所述气隙垫片与两块所述U形磁芯开口侧面贴接，形成磁路气隙。

设计方案

2.根据权利要求1所述的无骨架大电流电感，其特征在于，所述底座的上表面设有用于支承所述线圈置于所述U形磁芯之间形成的空间中部的两块凸台，所述磁棒的底端置于两块凸台之间，经凸台卡位固定在底座上。

3.根据权利要求1所述的无骨架大电流电感，其特征在于，所述U形磁芯的外表面还设有磁芯扣件，所述磁芯扣件的两端设有用于连接基板的引脚以及用于卡扣所述U形磁芯底面的扣片。

4.根据权利要求3所述的无骨架大电流电感，其特征在于，所述底座的上表面开有与所述扣片对应的凹槽，所述底座的侧面开有与所述引脚对应的引脚槽，所述U形磁芯的外侧壁设有与所述磁芯扣件对应的卡槽。

5.根据权利要求1-4任一项权利要求所述的无骨架大电流电感，其特征在于，所述线圈为“回”字形扁平线圈，所述线圈的输入端和输出端均垂直于线圈切线方向竖直向下折弯，直接作为与基板相接的电极引脚。

6.根据权利要求5所述的无骨架大电流电感，其特征在于，所述底座一侧开有电极槽，所述电极引脚穿过所述电极槽引出。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及大电流电感的技术领域，特别是涉及一种无骨架大电流电感。

背景技术

目前，电感在日常的电子设备中应用广泛，为了承担更大的电流，电感的结构也越来越大，占用了大量的设备空间，随着SMT(表面贴装技术)的发展，出现了贴片功率电感，可以实现小型化，承载电流大，特别适用于狭窄的空间，尤其是在汽车、机械装备等高振动环境。

由于设计功率越大，对功率电感的磁饱和、损耗的要求也会越严格，功率电感的磁芯达到磁饱和时，导磁率降低，电感值迅速衰减，不仅会降低能量的转换效率，造成不必要的能源浪费，严重时，甚至导致电路崩溃，电流过载，烧毁其他元器件；为了防止磁饱和现象的发生，当前主流的电感生产厂家一般会采用开气隙的方法来避免磁饱和。如专利申请号201020577895.2大电流电感，该专利气隙为单路气隙，单路磁路气隙储能能力较差，磁芯容易饱和，单路磁路气隙位于线圈内部，该气隙附近产生的扩散磁通直接影响到线圈的“电-磁”转换，增加了无效填充的线圈数量，增加材料成本；对于同一目标感值，需要更多铜线绕线，增加了自身的铜损耗；单路磁路气隙一般比较大，磁场辐射线圈，会在线圈距离气隙最近的区域产生涡流，涡流效应明显，内部集中发热，缩短了器件寿命，产生了较大的电磁噪音。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种无骨架大电流电感，该大电流电感能够形成均匀分布在磁芯边缘的多条磁路气隙，从而增强抗饱和能力。

本实用新型的目的通过以下的技术方案来实现：

一种无骨架大电流电感，包括底座、两块U形磁芯以及线圈，两块所述U形磁芯的开口水平相对呈间隔安装在所述底座上，所述线圈置于两块所述U形磁芯的开口之间形成的空间内，所述大电流电感还包括方柱形的磁棒，所述磁棒套插于所述线圈内，磁棒的两端分别伸出所述线圈的上表面和下表面；所述磁棒相对U形磁芯开口的两个侧面上设有气隙垫片，所述磁棒伸出线圈两端的端侧面经所述气隙垫片与两块所述U形磁芯开口侧面贴接，形成磁路气隙。

在上述技术方案的基础上，本实用新型可以做如下改进：

本实用新型所述底座的上表面设有用于支承所述线圈置于所述U形磁芯之间形成的空间中部的两块凸台，所述磁棒的底端置于两块凸台之间，经凸台卡位固定在底座上，从而能够使磁棒准确置于线圈的中心，安装方便，明显减少扩散磁通对线圈的影响，降低功耗，提升效率。

本实用新型所述U形磁芯的外表面还设有磁芯扣件，所述磁芯扣件的两端设有用于连接基板的引脚以及用于卡扣所述U形磁芯底面的扣片，从而能够提高大电流电感的牢固性。

本实用新型所述底座的上表面开有与所述扣片对应的凹槽，所述底座的侧面开有与所述引脚对应的引脚槽，所述U形磁芯的外侧壁设有与所述磁芯扣件对应的卡槽。

本实用新型所述线圈为“回”字形扁平线圈，所述线圈的输入端和输出端均垂直于线圈切线方向竖直向下折弯，直接作为与基板相接的电极引脚，从而减少线圈的趋肤效应，适用于高电流和高功耗的环境。

本实用新型所述底座一侧开有电极槽，所述电极引脚穿过所述电极槽引出。

与现有技术相比，本实用新型技术具有以下优点：

(1)本实用新型所述的无骨架大电流电感采用方柱形的磁棒，磁棒的侧壁上设有气隙垫片，磁棒伸出线圈两端的端侧面经气隙垫片与两块U形磁芯开口侧面贴接，形成多条磁路气隙，各条磁路气隙均匀分布在磁芯边缘，避免大电流电感局部集中发热，而且，增强磁路气隙的储能能力，磁芯不易饱和；

(2)本实用新型所述的无骨架大电流电感的底座上设有两块凸台，磁棒经凸台卡位固定在底座上，并准确将磁棒置于线圈的中心，不但安装方便，而且明显减少扩散磁通对线圈的影响，从而降低功耗，提升效率；

(3)本实用新型所述的无骨架大电流电感的线圈采用“回”字形扁平线圈，在高频情况下，相对于圆形导线，“回”字形扁平线圈的趋肤效应更小，有利于应用于大电流和高功耗的环境；

(4)本实用新型所述的无骨架大电流电感的线圈直接绕制在方柱形的磁棒上，能够最大化利用方柱形的磁棒有效的绕线窗口面积，不但有利于散热，而且对于同一目标感值，无需通过增加绕线以提高性能，降低自身的铜阻和铜损，从而降低制造成本；

(5)本实用新型所述的无骨架大电流电感采用方柱形磁棒，容易夹紧，避免产生松动，提高大电流电感的可靠性；

(6)本实用新型所述的无骨架大电流电感设有磁芯扣件，磁芯扣件的两端设有引脚，通过增加引脚能够提高大电流电感与基板的焊接牢固性，避免松动或脱落。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明

图1为本实用新型无骨架大电流电感的组合状态示意图；

图2为本实用新型无骨架大电流电感的结构爆炸示意图；

附图上的标记：1-底座、2-U形磁芯、3-线圈、4-磁棒、5-凸台、6-气隙垫片、7-磁芯扣件、8-引脚、9-扣片、10-凹槽、11-引脚槽、12-卡槽、13-电极引脚、14-电极槽。。

具体实施方式

如图1～2，本实施例的一种无骨架大电流电感，包括底座1、两块U形磁芯2以及线圈3，两块U形磁芯2的开口水平相对呈间隔安装在底座1上，线圈3置于两块U形磁芯2的开口之间形成的空间内，还包括方柱形的磁棒4，磁棒4套插于线圈3内，磁棒4的两端分别伸出线圈3的上表面和下表面；磁棒4相对U形磁芯2开口的两个侧面上粘贴有气隙垫片6，磁棒4伸出线圈3两端的端侧面经气隙垫片6与两块U形磁芯2开口侧面贴接，形成磁路气隙，各条磁路气隙均匀分布在磁芯的边缘，避免大电流电感局部集中发热，增强磁路气隙的储能能力；因此，本实施例中的无骨架大电流电感能够增强抗饱和能力。

本实施例中的底座1的上表面设有用于支承线圈3置于U形磁芯2之间形成的空间中部的两块凸台5，磁棒4的底端置于两块凸台5，经凸台5卡位固定在底座1上，从而使磁棒4准确置于线圈3的中心，不但方便安装，而且明显减少扩散磁通对线圈的影响，降低功耗，提升效率。

本实施例中的U形磁芯2的外表面还设有磁芯扣件7，磁芯扣件7为钣金件，磁芯扣件7的两端设有用于连接基板的引脚8以及用于卡扣U形磁芯2底面的扣片9，通过增加引脚8能够提高大电流电感与基板的焊接牢固性，避免松动或脱落，从而能够提高大电流电感的可靠性。

本实施例中的底座1的上表面开有与扣片9对应的凹槽10，底座1的侧面开有与引脚8对应的引脚槽11，U形磁芯2的外侧壁设有与磁芯扣件7对应的卡槽12。

本实施例中的线圈3为“回”字形扁平线圈，在高频情况下，相对于圆形导线，“回”字形扁平线圈的趋肤效应更小，有利于应用于高电流和高功耗的环境；线圈3直接绕制在方柱形的磁棒4上，能够最大化利用方柱形的磁棒有效的绕线窗口面积，不但有利于散热，而且对于同一目标感值，无需通过增加绕线以提高性能，降低自身的铜阻和铜损，降低制造成本；而线圈3的输入端和输出端均垂直于线圈3切线方向竖直向下折弯，直接作为与基板相接的电极引脚13。

本实施例中的底座1一侧开有电极槽14，电极引脚13穿过电极槽14引出与基板连接。

本实用新型的上述实施例并不是对本实用新型保护范围的限定，本实用新型的实施方式不限于此，凡此种种根据本实用新型的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，对本实用新型上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本实用新型的保护范围之内。

设计图

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主设计要求

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