磁性元件及电源装置的制作方法

文档序号:21624299发布日期:2020-07-29 02:30阅读:182来源:国知局
磁性元件及电源装置的制作方法

本申请实施例涉及变压器领域,尤其涉及一种磁性元件及电源装置。



背景技术:

随着车载充电电源(onboardcharger,obc)技术的不断发展,作为关键器件之一的磁性元件尤其是主变压器获得了越来越广泛的认知、研究与重视。

分槽式变压器因可以集成谐振电感,并且具有较优的电气性能和简单制程,以及较高的可靠性,成为变压器中的一种较好的结构。分槽式变压器包括磁芯和分开设置的绕组,通过将变压器的原边绕组和副边绕组分开设置,获得了变压器与谐振电感的集成、减小原副边之间的emi(electromagneticinterference)共模耦合电容、利于散热胶的填充与散热等一系列好处;同时,由于采用ur形磁芯还可使大部分绕组暴露在外,更有利于增强散热。因此,分槽式变压器在车载充电电源的应用中具有广阔的应用前景和优势。

然而,分槽式变压器在车载充电电源中的应用,通常需要将变压器本体设置于一散热槽中,该散热槽通常为铝、铝合金或铜等金属材质,并通过风冷或液冷等散热方式对该散热槽进行散热。当把分槽式变压器放置于该散热槽内时,往往由于散热槽与变压器外部漏磁的相互影响,一方面,极易导致分槽式变压器的漏感发生变化,即影响电源的电气参数稳定性,使电路的工作特性发生偏移或恶化,另一方面,外部漏磁还会导致散热槽内产生涡流损耗,使得车载充电电源的损耗增大,效率降低。



技术实现要素:

本申请旨在解决上述的各种问题,提供一种磁性元件及电源装置,使得磁性元件尤其是变压器的漏感等寄生参数较为稳定,且电源效率较高。

第一方面,本申请提供一种磁性元件,包括

第一磁芯和复数个绕组,第一磁芯具有一绕线区,复数个绕组间隔绕设在第一磁芯的绕线区。

壳体,壳体具有容纳腔,复数个绕组的至少部分被收容于容纳腔内。以及

第二磁芯,第二磁芯设置于容纳腔的腔壁与复数个绕组之间。

作为一种可选的实施方式,容纳腔具有开口,第一磁芯经由开口被收容在容纳腔内,第二磁芯位于与开口相对的腔壁一侧。

作为一种可选的实施方式,第一磁芯具有一非绕线区,非绕线区位于与绕线区相对的一侧。

作为一种可选的实施方式,复数个绕组中包括至少一原边绕组和至少一副边绕组,第二磁芯用于调节磁性元件的原边绕组和副边绕组之间的漏感。

作为一种可选的实施方式,第二磁芯对漏感的调节范围在0%-30%之间。

作为一种可选的实施方式,第二磁芯为板状件,且第二磁芯的板面方向与复数个绕组相对。

作为一种可选的实施方式,第二磁芯为平板状件或者与绕组的外轮廓形状相匹配。

作为一种可选的实施方式,第二磁芯与绕组的外轮廓形状相匹配,且第二磁芯包覆于绕组的外侧。

作为一种可选的实施方式,第二磁芯在绕组上的投影覆盖至少部分绕组。

作为一种可选的实施方式,第二磁芯在绕组上的投影覆盖绕组的25%以上。

作为一种可选的实施方式,第二磁芯的厚度在1mm-10mm之间。

作为一种可选的实施方式,第二磁芯上设置有凸出部,凸出部与相邻绕组之间的间隔一一对应设置,且凸出部至少部分伸入间隔。

作为一种可选的实施方式,凸出部伸入间隔的长度为0.5mm-10mm。

作为一种可选的实施方式,凸出部与第二磁芯是一体成型件。

作为一种可选的实施方式,磁性元件还包括绕线骨架,绕线骨架设置在第一磁芯上,且绕组通过绕线骨架绕设于第一磁芯;第二磁芯的朝向绕组的一侧设置有可与绕线骨架抵接的第一定位部。

作为一种可选的实施方式,绕线骨架上设置有和第一定位部匹配连接的第二定位部。

作为一种可选的实施方式,第一定位部为凸起,第二定位部为可供凸起伸入的卡槽;或者第一定位部为卡槽,第二定位部为可伸入卡槽内的凸起。

作为一种可选的实施方式,第二磁芯的角部具有定位缺口;容纳腔的腔壁具有与定位缺口的形状相互匹配的定位凸起。

作为一种可选的实施方式,第二磁芯和绕组之间的间距在0mm-20mm之间。

作为一种可选的实施方式,第二磁芯的材质为铁氧体、磁粉芯材或者非晶导磁材等。

作为一种可选的实施方式,壳体的材质为铝、铝合金或者铜。

作为一种可选的实施方式,容纳腔内填充有散热胶,散热胶分别包裹第一磁芯、第二磁芯和复数个绕组的至少部分结构。

作为一种可选的实施方式,散热胶浸没第二磁芯。

作为一种可选的实施方式,第二磁芯上设置有至少一通孔,绕线区暴露于通孔内,散热胶通过通孔与至少部分绕组或第一磁芯相接触。

作为一种可选的实施方式,磁性元件还包括盖板,盖板盖设在容纳腔的开口上。

作为一种可选的实施方式,壳体的内部设置有供冷媒流通的通道。

第二方面,本申请提供一种电源装置,包括如上所述的磁性元件。

作为一种可选的实施方式,电源装置用于车载充电机。

本申请提供的磁性元件及应用其的电源装置,磁性元件具体可以包括第一磁芯、复数个绕组、壳体和第二磁芯,第一磁芯具有一绕线区,复数个绕组间隔绕设在第一磁芯的绕线区中;壳体具有容纳腔,复数个绕组的至少部分被收容于容纳腔内;第二磁芯设置于容纳腔的腔壁与复数个绕组之间。这样通过第二磁芯的调节,磁性元件的漏感能够被灵活设计并保持稳定,从而保证磁性元件以及整个电源装置的可靠工作;同时,由于第二磁芯能够对绕组的外部漏磁进行引导,从而减少了因涡流效应在容纳腔壁产生的损耗,提高了电源效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施例,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。

图1是现有的一种分槽式变压器本体的结构示意图;

图2是图1中的分槽式变压器本体与金属散热槽的组装示意图;

图3是本申请实施例提供的一种磁性元件的外形示意图;

图4a是图3中的磁性元件的一种内部结构示意图;

图4b是图3中的磁性元件的第二种内部结构示意图;

图5是图4中的磁性元件的a-a截面的截面示意图;

图6是图4中的磁性元件的磁通路径的示意图;

图7是本申请实施例提供的磁性元件中第二磁芯在绕组上的投影范围示意图;

图8是图3中的磁性元件的第三种内部结构示意图;

图9是图8中的磁性元件的a-a截面的截面示意图;

图10是图3中的磁性元件的第四种内部结构示意图;

图11是图3中的磁性元件的第五种内部结构示意图;

图12是本申请实施例提供的磁性元件中第二磁芯和绕线骨架的连接结构示意图。

附图标记说明:

1-第一磁芯;2、40-绕组;3-壳体;4-第二磁芯;5-盖板;6-绕线骨架;

10-分槽式变压器本体;20-金属散热槽;30-磁芯;31-容纳腔;32-冷媒通道;41-凸出部;42-定位缺口;43-第一定位部;44-通孔;61-分隔部;62-第二定位部;

200-磁性元件;301-槽体;302-隔槽;311-开口;312-底壁;313-定位凸起;21、401-原边绕组;22、402-副边绕组;

1a-绕线区;1b-非绕线区;2a-间隔;l-主磁通路径;l-弱磁通路径。

具体实施方式

首先,本领域技术人员应当理解的是,这些实施方式仅仅用于解释本申请的技术原理,并非旨在限制本申请的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整,以便适应具体的应用场合。

其次,需要说明的是,在本申请的描述中,术语“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系,这仅仅是为了便于描述,而不是指示或暗示所述装置或构件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。

此外,还需要说明的是,在本申请的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个构件内部的连通。对于本领域技术人员而言,可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。

随着科技的不断进步,新能源车辆得到了越来越广泛的应用,相应的,为了保证新能源车辆的续航能力,需要采用车载充电电源等电源装置对其进行充电。其中,磁性元件尤其是主变压器作为车载充电电源中的重要器件,可以实现电压转换,从而输出与车载高压电池相适应的电压。而为了缩短充电时间,车载充电电源需要有较大的功率,目前已达到11kw或22kw的设计需求。相应的,为了适应越来越大的车载充电电源功率,对磁性元件的性能要求也越来越高,即至少需要稳定的各种电气参数和较低的损耗。

目前,一种常用的磁性元件是分槽式变压器。图1是现有的一种分槽式变压器本体的结构示意图。分槽式变压器本体10主要包括磁芯30和绕组40,磁芯30上会设有多个相互独立的槽体301,从而形成分槽结构,并将绕组40设置在分槽结构内部。在图1所示的实施例中,绕组40中包括两个原边绕组401和两个副边绕组402,且原边绕组401和副边绕组402对应设置。在其他实施例中,原边绕组和副边绕组也可以对调,即401为副边绕组,402为原边绕组,本发明并不以此为限。原边绕组401和副边绕组402设置在不同的槽体301中,且相邻两个绕组40之间设置有隔槽302,这样绕组40中的原边绕组401和副边绕组402之间具有间隔。在实现集成谐振电感的同时,更有利于绕组40的散热,并减小了原边绕组401和副边绕组402之间的寄生电容等,有利于优化抗电磁干扰性能(electromagneticinterference,emi)。

图2是图1中的分槽式变压器本体与金属散热槽的组装示意图。如图2所示,在设计时,需要将分槽式变压器本体10灌封在金属散热槽20中,并通过金属散热槽20对分槽式变压器本体10进行散热,如图2所示。然而,金属散热槽20通常会造成绕组40形成的外部漏磁场发生变化,从而产生以下问题:一方面,金属散热槽20会减小分槽式变压器10的漏感大小(大约减小5%-15%),即造成分槽式变压器10的漏感较未灌封在金属散热槽20之前产生大幅下降(即漏感跌落),从而影响到分槽式变压器的漏感和/或其它电气参数的稳定性,严重时甚至会干扰到电路的正常工作;另一方面,外部漏磁场还会在金属散热槽20中产生涡流,从而造成损耗,降低分槽式变压器以及整个电源装置的效率。

为此,本申请提出一种具有弱磁调节磁支路的磁性元件及应用其的电源装置,具有稳定的电气参数,且损耗较小,电源效率较高。

图3是本申请实施例提供的一种磁性元件的外形示意图。图4a是图3中的磁性元件的一种内部结构示意图,图4b是图3中的磁性元件的第二种内部结构示意图。图5是图4中的磁性元件的a-a截面的截面示意图。图6是与图5中的a-a截面垂直的另一截面示意图,也是图4中的磁性元件的磁通路径示意图。如图3至图6所示,本申请提供的磁性元件200,具体可以包括以下主要组成部分:

第一磁芯1和复数个绕组2,第一磁芯1具有一绕线区1a,复数个绕组2间隔绕设在第一磁芯1的绕线区1a。

壳体3,壳体3具有容纳腔31,复数个绕组2的至少部分被收容于容纳腔31内。

以及第二磁芯4,第二磁芯4设置于容纳腔31的腔壁与复数个绕组2之间。

如图3至图6所示,其中,示例性的,第一磁芯1可以呈一闭合环状结构,以在第一磁芯1的内部形成闭合的主磁通路径l,而绕组2即可绕设在第一磁芯1的其中一侧。本实施例中,第一磁芯1可以为铁氧体,或者是其它能够导磁的材料。此外,第一磁芯1也可以具有其它结构和形式,此处对第一磁芯1的具体形状不加以限制。

绕组2可以通过缠绕等方式绕设在第一磁芯1上,具体的,可以是绕组2绕设在第一磁芯1的其中一侧。此时,第一磁芯1的绕设有绕组2的部分即构成第一磁芯1的绕线区1a,而第一磁芯1的未绕设有绕组2的部分则构成第一磁芯1的非绕线区1b,此时,第一磁芯1的非绕线区1b位于与绕线区1a相对的一侧。可以理解的是,此时绕组2的一部分位于第一磁芯1的内部,而绕组2的另一部分则位于第一磁芯1的外侧。而此时,绕组2的位于第一磁芯1内部的部分会具有内部漏磁,而绕组2的位于第一磁芯1外侧的部分会形成外部漏磁。

其中,绕组2为复数个,而不同绕组2之间间隔设置。该复数个绕组2中包括有原边绕组21和副边绕组22。可选的,原边绕组21和副边绕组22可以一一对应设置。本实施例中,复数个绕组2中的原边绕组21和副边绕组22均可以为两个,如图6所示,但不以此为限。

这样,第一磁芯1以及绕设在第一磁芯1上的绕组2即可共同构成磁性元件200的主要功能结构,并利用第一磁芯1和绕组2共同完成电能的转化。其中,在本实施例中,磁性元件200具体可以为变压器,并实现原边绕组21和副边绕组22之间的电压隔离和转换。

而为了对第一磁芯1和绕设在第一磁芯1上的绕组2进行封装和散热,磁性元件200还包括有壳体3,壳体3的容纳腔31可以收容绕组2的至少部分结构,同时为磁性元件200提供一定的导热和散热效果。其中,壳体3可以由铝、铝合金或者铜等金属材料制成。

此外,作为一种可选的方式,磁性元件200还可以包括盖板5,盖板5盖设在容纳腔31的开口311上。此时,壳体3和盖板5共同将绕组2和第一磁芯1收容在容纳腔31的内部。

当至少部分绕组2被收容在壳体3的容纳腔31内部时,由前述可知,壳体3会对绕组2形成的外部漏磁产生影响,具体的,根据第一磁芯1和绕组2与容纳腔31的相对位置和距离的不同,对外部漏磁的影响程度也不同,因此,漏感的大小也会发生不同程度的改变。因而,本申请在磁性元件200内还设置有第二磁芯4,第二磁芯4为弱磁调节磁支路,即主要为外部漏磁提供弱磁通路径l。具体的,第二磁芯4设置在绕组2和容纳腔31的腔壁之间,第二磁芯4为绕组2的外部漏磁提供弱磁通路径l,从而可对整个磁性元件200的漏感以及其它寄生参数进行调节,并稳定这些具体的参数尤其是漏感,亦即稳定电路工作时所需要的谐振电感值。这样通过第二磁芯4的调节,磁性元件200的漏感能够保持稳定,从而保证磁性元件200以及整个电源装置的可靠工作;同时,由于第二磁芯4能够对绕组2的外部漏磁进行引导,从而也显著减小了容纳腔31上的损耗,提高了电源效率。

具体的,构成第二磁芯4的材质可以为铁氧体、磁粉芯材或者非晶导磁材等,此外,第二磁芯4也可以由其它本领域技术人员熟知的磁性材料构成,此处对第二磁芯4的磁性材料的具体材质不加以限制。

其中,第二磁芯4能够适当的调节并稳定磁性元件的漏感,例如作为一种可选的情况,第二磁芯4对磁性元件200的漏感的调节范围在0%-30%之间,也就是说,相较于未设置第二磁芯4的磁性元件200而言,在容纳腔31内部设置有第二磁芯4的磁性元件的漏感可以在未设置第二磁芯4的磁性元件的漏感的基础上进行+0%-+30%之间的调节,也即设置有第二磁芯4的磁性元件的漏感大小为未设置第二磁芯4的磁性元件的漏感的100%-130%之间,调节好后并稳定其值。

为了让容纳腔31内部的第二磁芯4起到较好的调节磁性元件的外部漏磁,以及稳定漏感的效果,第二磁芯4需要和容纳腔31内的绕组2具有适当的距离。可选的,第二磁芯4和绕组2之间的间距在0mm-20mm之间。这样第二磁芯4能够对绕组2的外部漏磁形成较好的调节效果,进而较为显著的调节和稳定磁性元件200的漏感。其中,需要说明的是,第二磁芯4和绕组2之间的最小间距为0mm时,即为第二磁芯4贴附在绕组2的外侧。

因此,本申请中的磁性元件200,通过在壳体3的容纳腔31内部设置第二磁芯4,让第二磁芯4为绕组2的外部漏磁提供弱磁通路径l,从而对磁性元件200的漏感等寄生参数进行调节和维持其稳定,保证了磁性元件200和整个电源装置的电气特性和可靠工作。

以下对磁性元件200的具体结构以及各种可能的实现方式进行详细介绍。

作为一种可选的方式,如图5所示,壳体3的容纳腔31具有开口311,第一磁芯1经由开口311被收容在容纳腔31内,第二磁芯4位于与开口311相对的腔壁一侧。

此时,由于第一磁芯1通过开口311被收容在容纳腔31之中,相应的,部分或者全部的绕组2也会位于容纳腔31内部,而第二磁芯4位于与开口311相对的腔壁一侧,即容纳腔31的底部区域。此时,第二磁芯4会和绕组2位于第一磁芯1外侧的部分相对设置。从而在绕组2的外侧为绕组2的外部漏磁提供弱磁通路径,使磁性元件200的漏感得到调节并维持其稳定。

第二磁芯4为绕组2外部漏磁提供弱磁通路径,从而调节磁性元件200的漏感。为了让第二磁芯4具有更好的调节效果,作为一种可选的实施方式,第二磁芯4可以为板状件,且第二磁芯4的板面方向与绕组2相对,如图4a所示。

此时,第二磁芯4会面向绕组2设置,且在面向绕组2的方向上,第二磁芯4能够具有较大的覆盖面积,而在其它方向上(例如是第二磁芯4的厚度方向),第二磁芯4会具有相对较小的尺寸。这样,第二磁芯4能够具有较小的体积和质量,同时达到较好的漏感调节效果。

可选的,第二磁芯4为板状件时,第二磁芯4的厚度可以设置为1mm-10mm之间。

具体的,第二磁芯4为板状件时,可以具有多种不同的具体形状。而作为其中一种可选的第二磁芯结构,第二磁芯4可以为平板状件。

此时,第二磁芯4的板面方向可以和容纳腔31的内壁保持相互平行。示例性的,容纳腔31可以为方形腔体,而第二磁芯4的板面方向即可和容纳腔31的底壁312保持平行,并置于绕组2和容纳腔31的底壁312之间。

此时,第二磁芯4可以具有多种不同的板面形状。例如,第二磁芯4的板面形状可以和绕组2在第二磁芯4上的投影形状相互匹配,从而对绕组2实现较好的漏感调节效果,同时减小第二磁芯4在自身板面方向上的整体尺寸。

示例性的,第二磁芯4在绕组2的轴向上的长度可以和绕组2在该方向上的尺寸相等或相近,且第二磁芯4在垂直于绕组2轴向的方向上的宽度,也与绕组2在该方向上的尺寸相等或相近。这样第二磁芯4的形状和大小会和绕组2的形状与大小相匹配,在实现漏感调节的同时,第二磁芯4具有较小的尺寸。

而在另一种方式中,可以让第二磁芯4的板面形状与容纳腔31的形状相互匹配,这样第二磁芯4可以对绕组2形成较大的覆盖面积,使磁性元件200具有较好的漏感调节效果。

上述两种方式中,第二磁芯4的板面在垂直于板面方向上的投影,整体可以形成与绕组2或者是容纳腔31的腔体大致相似的形状,从而使其对绕组2具有较好的覆盖能力,从而实现较好的漏感调节和稳定效果。

其中,可选的,第二磁芯4在绕组2上的投影可以覆盖至少部分绕组2。这样,绕组2在面向第二磁芯4的一侧的局部结构,或者是全部绕组2可以得到第二磁芯4的覆盖,从而调整及稳定磁性元件200的漏感。

图7是本申请实施例提供的磁性元件中第二磁芯在绕组上的投影范围示意图。如图7所示,在一种可选的方式中,第二磁芯4在绕组2上的投影覆盖绕组2的范围,即第二磁芯4与绕组2各自在垂直于第二磁芯4的板面方向上的投影面积的比例可以大于一预设值。具体的,第二磁芯4的在绕组2上的投影占整个绕组2的投影面积的比例可以大于25%(例如在25%-100%之间等),从而保证第二磁芯4对漏感的调节效果。图7中,第二磁芯4在绕组2上的投影范围可以完全覆盖整个绕组2。

此外,第二磁芯4为板状件时,除了平板形状外,还可为其它不同的形状及形式。在另一种第二磁芯4的结构中,第二磁芯4的形状可以与绕组2的外轮廓形状相匹配。

图8是图3中的磁性元件的第三种内部结构示意图。图9是图8中的磁性元件的a-a截面的截面示意图。如图8和图9所示,具体的,磁性元件200中的绕组2绕设在第一磁芯1上,因而绕组2的外轮廓大致会形成一个凸包形状,示例性的,绕组2可以为圆角长方体凸包,或者为圆柱形或椭圆柱形凸包等。其中,绕组2的外轮廓可以呈圆弧形。相应的,第二磁芯4的形状也可以为圆弧形,且第二磁芯4的凹凸方向和绕组2的凹凸方向保持一致。

以图8和图9中的结构为例,绕组2的面向容纳腔31的外轮廓,大致呈向外凸出的圆弧形状,相应的,第二磁芯4也会呈圆弧状,且第二磁芯4的延伸方向和绕组2的轴线方向近似相互平行。

和前一种第二磁芯4的结构类似,当第二磁芯4呈圆弧状时,第二磁芯4的板面形状可以和绕组2在第二磁芯4上的投影形状相互匹配,从而在绕组2外侧形成较为全面的覆盖,以达到较好的漏感调节和稳定效果。其中,第二磁芯4可能具有的具体板面形状和前一种第二磁芯4的结构类似,此处不再赘述。

此外,容易理解的是,和第二磁芯4呈平板状的结构类似,当第二磁芯4的形状与绕组2外轮廓形状相匹配时,第二磁芯4在绕组2上的投影同样在绕组2的投影面积中占据预设比例。具体的,此时,第二磁芯4在绕组2上的投影占整个绕组2的投影面积比例,设定大于25%(如可以在25%-100%之间),以保证第二磁芯4具有较好的漏感调节效果。

当第二磁芯4与绕组2的外轮廓形状相匹配时,第二磁芯4可以包覆于绕组2的外侧。具体的,如图8所示,绕组2的外轮廓以及第二磁芯4均可以呈圆弧状,因此,第二磁芯4可以围设并包裹于绕组2外侧,也就是说,绕组2周向上的多个不同方向外侧均设置有第二磁芯4。

此时,和第二磁芯4为平板状结构的实施方式相比,第二磁芯4包裹在绕组2外侧的方式,第二磁芯4不仅设置在绕组2的正对容纳腔31的底壁312的一侧,也会至少部分包覆于绕组2的侧方,即绕组2和容纳腔31的部分侧方腔壁相对的一侧。相应的,绕组2的位于容纳腔31内的大部分结构均会被第二磁芯4所包裹和围绕,第二磁芯4对绕组2能够形成较大的包覆范围,提高漏感等参数调节的效果。

在容纳腔31腔壁和绕组2之间设置第二磁芯4时,可以通过限位结构或者限位件,让第二磁芯4和绕组2之间,或者是让第二磁芯4和容纳腔31之间具有确定的相对位置,从而使得磁性元件的漏感更加稳定。其中,用于定位的限位结构或者限位件可以具有多种不同的形状和类型。例如,可以在第二磁芯4或者是容纳腔31的腔壁上设置限位结构,以对第二磁芯4进行定位。

在其中一种可选的结构中,由于磁性元件200中的绕组2呈分槽式设置,也就是说,复数个绕组2中相邻绕组2之间具有间隔,因而可以利用不同绕组2之间的间隔,对第二磁芯4进行限位。图10是图3中的磁性元件的第四种内部结构示意图。如图10所示,具体的,第二磁芯4上可以设置有凸出部41,该凸出部41与相邻绕组2之间的间隔2a一一对应设置,且凸出部41至少部分伸入间隔2a之中。

此时,一方面,凸出部41可以和绕组2之间进行定位,从而让第二磁芯4相对于绕组2具有确定的位置;另一方面,凸出部41自身处于第二磁芯4之上,因而凸出部41的伸入相邻绕组2之间间隔2a的部分,也可以对绕组2进一步起到一定的磁性参数调节效果,即凸出部41可以实现和第二磁芯4的本体类似的漏感调节作用。这样让第二磁芯4上设置凸出部41,从而能够进一步增加和稳定磁性元件200的漏感,减少甚至避免漏感跌落。

此时,第二磁芯4整体仍可以为板状结构,例如是平板状,或者是呈和绕组外轮廓相匹配的形状。而凸出部41可以凸出于第二磁芯4的板面,并部分或者全部伸入至相邻绕组2之间的间隔2a之中。此时,凸出部41的侧壁即可和各绕组2的端面之间相互抵靠,从而利用绕组2对第二磁芯4进行定位。示例性的,图10所示的磁性元件结构中,第二磁芯4呈平板状,且凸出部41位于第二磁芯4的面向绕组2的一侧。而当第二磁芯4呈和绕组2外轮廓匹配的形状时,例如是圆弧形时,凸出部41可以位于第二磁芯4的凹面,具体如图11所示。

凸出部41可以具有多种不同结构和形状。示例性的,凸出部41可以为平板状凸起、柱状凸起或者肋状结构等。凸出部41的形状和尺寸与相邻绕组2之间的间隔2a的宽度相互匹配,以便于凸出部41伸入间隔2a之中,并得到绕组2的定位。本实施例中,凸出部41为肋状凸起,且凸出部41的厚度与间隔2a的宽度相互匹配,从而可以装入相邻绕组2之间的间隔2a之中。其中,凸出部41的朝向绕组2一侧的边缘可以具有与绕组2的间隔2a的形状相匹配的圆弧状轮廓。

其中,凸出部41所伸入相邻绕组2的间隔2a之中的长度可以控制在一定范围内。可选的,凸出部41伸入间隔2a的长度可以在0.5mm-10mm之间。这样绕组2能够对凸出部41提供足够可靠的定位效果,并且在一定范围内起到增加和稳定磁性元件200的漏感的作用。

其中,凸出部41的数量可以为一个或多个。当凸出部41为多个时,凸出部41的数量可以和绕组2之间的间隔2a的数量保持一致,且凸出部41和相邻绕组2之间的间隔2a一一对应,不同凸出部41分别伸入对应的间隔2a之中,并分别得到绕组2的定位。这样可以通过位于第二磁芯4不同位置的多个凸出部41,分别对第二磁芯4的不同部位进行定位,从而有利于维持第二磁芯4在容纳腔31中的空间姿态。

在第二磁芯4上设置凸出部41时,作为一种可选的方式,可以让凸出部41与第二磁芯4为一体成型。这样便于让凸出部41实现与第二磁芯4相似的漏感调节作用,同时第二磁芯4的结构较为简单,便于加工和制造。

而对第二磁芯4进行定位和固定时,还可以利用容纳腔31对第二磁芯4进行定位。其中,具体可以通过容纳腔31的腔壁形状来定位第二磁芯4。

可选的,如图4所示,此时第二磁芯4的角部具有定位缺口42;而容纳腔31的腔壁具有与定位缺口42的形状相互匹配的定位凸起313。

具体的,以容纳腔31为四方形腔体为例进行说明,第二磁芯4的四个角部均具有定位缺口42,而容纳腔31的腔壁中,与定位缺口42位置对应的地方具有定位凸起313,定位凸起313和定位缺口42的形状相互匹配,从而可让第二磁芯4得到容纳腔31腔壁的定位。

其中,容纳腔31的定位凸起313可以沿容纳腔31的深度方向延伸,从而形成凸柱形式。这样第二磁芯4能够顺利的放入容纳腔31的内部,而不会和定位凸起313发生干涉。

如图10和图11所示,磁性元件200中还可以包括绕线骨架6,绕线骨架6设置在第一磁芯1上,且绕组2通过绕线骨架6绕设于第一磁芯1上。

具体的,绕线骨架6可以包括有多个沿绕组2周向间隔排列的分隔部61,绕组2绕设在绕线骨架6上,并通过分隔部61实现相邻绕组2之间的间隔。而为了让第二磁芯4和绕组2保持相对定位,第二磁芯4以及绕线骨架6上可以设置能够相对固定的结构。图12是本申请实施例提供的磁性元件中第二磁芯和绕线骨架的连接结构示意图。如图10至图12所示,作为一种可选的结构,第二磁芯4的朝向绕组2的一侧设置有可与绕线骨架6抵接的第一定位部43。通过第一定位部43抵接于绕线骨架6上,可以控制第二磁芯4与绕组2的相对位置和相对距离,并实现第二磁芯4相对于绕组2的定位和固定,进而使得磁性元件200的漏感相对更加稳定。其中,第一定位部43可以为多种不同的形式和结构。示例性的,第一定位部43可以为凸起、支撑柱等不同形状,且利用凸起或支撑柱的顶端与绕线骨架6抵接。此外,第一定位部43也可以用来实现绕组2和第二磁芯4的相对定位。可选的,绕线骨架6上设置有和第一定位部43匹配连接的第二定位部62。通过第一定位部43和第二定位部62的匹配连接,能够将第二磁芯4定位至绕线骨架6上。

其中,第一定位部43和第二定位部62可以具有互补的形状,从而实现两者之间的匹配连接。本实施例中,作为可选的一种方式,第一定位部43为凸起,第二定位部62为可供凸起伸入的卡槽。此时,第一定位部43可以插入或伸入第二定位部62内部,从而实现两者之间的连接。

或者,作为另一种可选的方式,也可以是让第一定位部43为卡槽,第二定位部62为可伸入卡槽内的凸起,从而实现第一定位部43和第二定位部62的匹配连接。本申请中,对于第一定位部43和第二定位部62的具体形状以及连接方式不加以限制。

此外,为了让磁性元件的内部部件能够有效的进行散热,作为一种可选的方式,可以在容纳腔内填充有散热胶(图中未示出),散热胶分别包裹第一磁芯1、第二磁芯4和绕组2的至少部分结构。在磁性元件200工作时,绕组2、第一磁芯1以及第二磁芯4上所产生的热量,可以通过散热胶的热传导作用传递至壳体3上,从而实现散热。

其中,散热胶可以完全填满容纳腔31内部的空间,也可以仅填充容纳腔31的部分空间,且散热胶仅包裹第一磁芯1、第二磁芯4以及绕组2的一部分结构。

其中,散热胶凝固后,自身会形成固态的胶体,因而在进行热量传导的同时,散热胶还对第二磁芯4等容纳腔31内的部件具有一定的固定和辅助定位作用。

其中,作为一种可选的方式,当利用散热胶对第二磁芯4进行固定时,为了保证散热胶能够固定第二磁芯4,散热胶会浸没第二磁芯4。这样第二磁芯4的各部位均得到散热胶的支撑和固定,从而让第二磁芯4相对于绕组2保持相对固定,同时散热胶也能够对第二磁芯4具有较好的散热效果。

因为第二磁芯4位于容纳腔31和绕组2之间,当第二磁芯4和绕组2表面贴合时,第二磁芯4可能会包裹住绕组2的较大面积的表面,此时,绕组2的被包裹住的部分,需要通过第二磁芯4的热传导,才能和容纳腔31内部的散热胶实现传热。可选的,第二磁芯4上设置有至少一通孔44,绕组2或第一磁芯1的至少部分暴露于通孔44内,而散热胶可以通过通孔44与至少部分绕组2或至少部分第一磁芯1相接触,如图4b所示。这样通过在第二磁芯4上设置通孔44,以便于散热胶注入,从而可以将绕组2或第一磁芯1的至少部分更多的暴露在散热胶中,增强绕组2或第一磁芯1与散热胶之间的散热。

其中,第二磁芯4上可以设置多个通孔44,且这些通孔44可以在第二磁芯4上均匀排布,从而让绕组2或第一磁芯1的不同部位均和散热胶实现接触。其中,通孔44的数量和大小可根据实际需要而自由设置。

此外,为了提高磁性元件200的整体散热能力,除了在容纳腔31中设置散热胶外,还可以在壳体3等部件上设置散热结构。如图5和图9所示,可以在壳体3的内部设置供冷媒流通的冷媒通道32,并向冷媒通道32中通入冷媒,从而利用冷媒提高壳体3的传热能力和效率,加强散热效果。利用冷媒,能够有效将壳体3上的热量传导至磁性元件200之外,从而为磁性元件200进行散热。此外,也可以将冷媒替换为导热能力更强的介质,并利用传热介质的流动来提高壳体3的散热效果。

具体的,磁性元件200的外部还可以设置有制冷装置(图中未示出),并利用制冷装置来实现冷媒的换热与流动,制冷装置可以与磁性元件200集成设置,也可以和磁性元件200相互分离,并独立设置在磁性元件200外部。

具体的,为了让壳体3中不同部位均能够和冷媒实现换热,壳体3内部的冷媒通道32可以为多个,且多个冷媒通道32分布在壳体内的不同部位,这样一方面能提高冷媒和壳体3之间的导热速度,另一方面壳体3各部位散热较为均匀,避免了出现磁性元件200局部过热的情况。

本实施例中,磁性元件具体可以包括第一磁芯、复数个绕组、壳体和第二磁芯,第一磁芯具有一绕线区,复数个绕组间隔绕设在第一磁芯的绕线区中;壳体具有容纳腔,复数个绕组的至少部分被收容于容纳腔内;第二磁芯设置于容纳腔的腔壁与复数个绕组之间。这样通过第二磁芯的调节(弱磁支路调节),磁性元件的漏感能够被灵活调节并能够保持稳定,从而保证磁性元件以及整个电源装置的可靠工作;同时,由于第二磁芯能够对绕组的外部漏磁进行引导,从而减少了因容纳腔而产生的损耗,提高电源效率。

本申请还提供一种电源装置,该电源装置中包括有前述实施例中的磁性元件,磁性元件能够为电源装置实现升压、降压等电压变换和安规隔离功能。其中,磁性元件的具体结构、功能和工作原理已在前述实施例中进行了详细介绍,此处不再赘述。

具体的,电源装置可以应用于车载充电机(onboardchargermodule,obcm)上。这样电源装置能够为车辆本体的车载高压电池或者是车载设备提供电力,保障车辆以及车载设备的正常运作。

本实施例中,电源装置中包括有磁性元件,磁性元件具体可以包括第一磁芯、复数个绕组、壳体和第二磁芯,第一磁芯具有一绕线区,复数个绕组间隔绕设在第一磁芯的绕线区中;壳体具有容纳腔,复数个绕组的至少部分被收容于容纳腔内;第二磁芯设置于容纳腔的腔壁与复数个绕组之间。这样通过第二磁芯的调节,磁性元件的漏感能够保持稳定,从而保证磁性元件以及整个电源装置的可靠工作;同时,由于第二磁芯能够对绕组的外部漏磁进行引导,从而减少了因容纳腔而产生的损耗,提高了电源装置的工作效率。

最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1