折叠成型线圈及应用该线圈的功率电感、电感加工方法与流程

本发明涉及一种功率电感的相关加工工艺，具体而言，涉及一种折叠成型线圈及利用该线圈制作的超低电阻功率电感以及该电感的加工方法，属于电感加工技术领域。

背景技术：

电感是电子设备中最为常见的一种元器件，同时也是电路中的重要组件之一，被广泛地使用于各类电路中，可以达到滤波、储能、匹配、谐振之功用，特别是在现阶段的一些伺服器、服务器设备内部，设置有大量的电感器件。

随着近年来“云计算”以及“数字城市”等概念的提出，互联网、物联网技术开始受到广泛关注，各类硬件设备的更新迭代日益频繁、数据处理能力与日俱增，同时，人们传统认知中的一些大型设备，如伺服器、云端服务器等也开始向着集成化、小型化的趋势发展。在这样的发展趋势下，将设备内部的空间充分利用、使其内部各元件间的设置布局更为紧密，也就成为了一种必然的技术选择。电感作为其中一种装配数量较大、应用场景广泛的电路器件，如何对其结构、性能提出进一步地改进，使其能够更好地满足设备运行的需要，也就成为了业内的研究重点。

针对功率型电感器件，其性能方面的考量主要集中在高频、大电流、耐高温、低dcr（directivecurrentresistance，直流电阻）、低emi（electromagneticinterference，电磁干扰）等，特别是低dcr这一项指标，在目前各类设备的高频运行场景下显得尤为重要。

为了尽可能地降低电感器件dcr，各电感加工企业也做出了诸多尝试。一般而言，电感等效电阻的计算公式可以表示为r=ρ(l/s)，其中，r表示电阻值、ρ表示电阻率、s表示导线截面面积、l表示导线长度。由以上公式可知，在材质、工艺不变的条件下，如果想要降低电阻值r，那么提高导线截面面积s是一种可行的方式，换言之，就是在电感器件内使用更粗、横截面积更大的线圈。但是这样的应对方式又会带来另一个问题，即对于现有技术中弯折或绕卷成型的线圈而言，其横截面积更大就意味着其引脚的尺寸更大、更不利于被小型化应用。

对此，部分电感加工企业所采用的技术解决方案是，仍然选用横截面积更大的线圈，但针对线圈的引脚部分进行打扁处理、尽可能地减小线圈引脚部分的尺寸，进而使得电感器件成品具有更小的体积及更为规整的形状。但是在实际的处理过程中，由于电感器件较为精密，对于线圈引脚部分的打扁处理难度较大、成本较高、最终的处理效果也很难达到预期。

综上所述，针对上述技术问题，如何在现有技术的基础上，提出一种采用折叠方式成型的线圈及利用该线圈制作的超低电阻功率电感以及该电感的加工方法，既实现电感器件自身结构的集成化、小型化，同时进一步降低dcr、使其满足设备运行要求，这也就成为了目前本领域内技术人员所亟待解决的问题。

技术实现要素：

鉴于现有技术存在上述缺陷，本发明的目的是提出一种折叠成型线圈及利用该线圈制作的超低电阻功率电感以及该电感的加工方法，具体如下。

一种折叠成型线圈，所述折叠成型线圈由整块金属片材折叠成型，包括效用部分以及引脚部分，所述引脚部分连接于所述效用部分的两端；所述效用部分由三段连接段弯折形成、整体呈u型结构且所述连接段之间的转折位置曲折过渡，所述效用部分的等效圈数为3/4；在所述效用部分内、至少一段所述连接段侧向的边沿位置连接有折叠段，每段所述折叠段经至少一次折叠、紧密贴覆于与其相连接的所述连接段的外周侧。

优选地，所述折叠成型线圈由整块铜片折叠成型。

优选地，在所述效用部分内、至少一段所述连接段两侧的边沿位置均连接有所述折叠段，每段所述折叠段的宽度不大于与其相连接的所述连接段的宽度，两段所述折叠段分别经一次折叠、紧密贴覆于与其相连接的所述连接段的上下两侧端面。

优选地，在所述效用部分内、至少一段所述连接段一侧的边沿位置连接有所述折叠段，所述折叠段的宽度为与其相连接的所述连接段的宽度的数倍，所述折叠段经数次z字型折叠、紧密贴覆于与其相连接的所述连接段的一侧端面。

优选地，在所述效用部分内、至少一段所述连接段一侧的边沿位置连接有所述折叠段，所述折叠段的宽度为与其相连接的所述连接段的宽度的数倍，所述折叠段围绕与其相连接的所述连接段、经数次绕卷折叠、紧密贴覆于与其相连接的所述连接段的外周侧。

一种功率电感，使用如上所述的折叠成型线圈制作而成，所述功率电感为卧式结构，包括一块电感磁体以及至少一个设置于所述电感磁体内部的折叠成型线圈；所述折叠成型线圈的效用部分包括相连接的第一连接段、第二连接段及第三连接段，其中，所述第一连接段与所述第二连接段、所述第二连接段与所述第三连接段相互垂直，所述第一连接段与所述第三连接段二者平行且均与所述折叠成型线圈的引脚部分相连接，所述第二连接段埋覆于所述电感磁体内部，所述第二连接段的两侧边沿位置分别连接有第一折叠段及第二折叠段，所述第一折叠段与所述第二折叠段二者的宽度均不大于所述第二连接段的宽度，所述第一折叠段与所述第二折叠段二者分别经一次折叠、紧密贴覆于所述第二连接段的上下两侧端面；所述第一连接段、所述第三连接段及所述引脚部分穿出于所述电感磁体的两侧并经弯折、紧密贴覆于所述电感磁体的同侧外表面，贴覆有两段所述引脚部分一侧的所述电感磁体的外表面还设置有一斜面过渡的台阶面，所述台阶面设置于两段所述引脚部分之间且其高度不大于所述引脚部分的厚度。

又一种功率电感，使用如上所述的折叠成型线圈制作而成，所述功率电感为立式结构，包括一块电感磁体以及至少一个设置于所述电感磁体内部的折叠成型线圈；所述折叠成型线圈的效用部分埋覆于所述电感磁体内部，所述效用部分包括相连接的第一连接段、第二连接段及第三连接段，其中，所述第一连接段与所述第二连接段、所述第二连接段与所述第三连接段相互垂直，所述第一连接段与所述第三连接段二者平行且均与所述折叠成型线圈的引脚部分相连接，所述第一连接段的两侧边沿位置分别连接有第一折叠段及第二折叠段、所述第一折叠段与所述第二折叠段二者的宽度均不大于所述第一连接段的宽度，所述第一折叠段与所述第二折叠段二者分别经一次折叠、紧密贴覆于所述第一连接段的左右两侧端面，所述第二连接段的两侧边沿位置分别连接有第三折叠段及第四折叠段、所述第三折叠段与所述第四折叠段二者的宽度均不大于所述第二连接段的宽度，所述第三折叠段与所述第四折叠段二者分别经一次折叠、紧密贴覆于与所述第二连接段的上下两侧端面，所述第三连接段的两侧边沿位置分别连接有第五折叠段及第六折叠段、所述第五折叠段与所述第六折叠段二者的宽度均不大于所述第三连接段的宽度，所述第五折叠段与所述第六折叠段二者分别经一次折叠、紧密贴覆于与所述第三连接段的左右两侧端面；所述引脚部分穿出于所述电感磁体的一侧并经弯折、紧密贴覆于所述电感磁体的同侧外表面，贴覆有两段所述引脚部分一侧的所述电感磁体的外表面还设置有一斜面过渡的台阶面，所述台阶面设置于两段所述引脚部分之间且其高度不大于所述引脚部分的厚度。

一种功率电感的加工方法，用于加工如上所述的功率电感，包括如下步骤：

s1、取整块金属片材，进行折叠作业，得到折叠成型线圈；

s2、将绝缘粉末、粘接剂、润滑剂及固化剂混合搅拌，得到包覆粉末；

s3、设置与待成型器件形状一致的加工模具，将至少一个所述折叠成型线圈放置于所述加工模具内，向所述加工模具内注入经过预热的所述包覆粉末，使所述折叠成型线圈的效用部分埋没于所述包覆粉末内、引脚部分突出于所述包覆粉末，随后进行压制作业使所述折叠成型线圈与所述包覆粉末成为一体后脱模，得到电感加工中间件；

s4、对所述电感加工中间件进行烘烤固化加工，得到电感半成品；

s5、对所述电感半成品外周侧突出的所述折叠成型线圈的引脚部分进行折叠，使所述引脚部分紧密贴覆于电感磁体的外周侧，最终得到功率电感成品。

优选地，在s2中，所述绝缘粉末包括铁系粉末、铁硅系粉末、铁硅铬系粉末、铁硅铝系粉末以及非晶系粉末中的任意一种或多种的组合；所述粘接剂包括为环氧树脂、硅树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺、聚苯硫醚以及蜜胺树脂中的任意一种或多种的组合；所述润滑剂包括硬脂酸、硬脂酸铝、硬脂酸镁、硬脂酸钙以及硬脂酸锌中的任意一种或多种的组合；

在s3中，所述包覆粉末的预热温度为50℃~80℃、预热时长为3sec~5sec，所述压制加工为热压成型，热压成型过程中的温度条件为80℃~180℃、压力条件为6t/cm²~8t/cm²、时长为10sec~60sec；

在s4中，所述烘烤固化的温度为60℃~200℃、时长为5h~8h。

又一种功率电感的加工方法，用于加工如上所述的功率电感，包括如下步骤：

s1、取整块金属片材，进行折叠作业，得到折叠成型线圈；

s2、将绝缘粉末、粘接剂、润滑剂及固化剂混合搅拌，得到包覆粉末；

s3、设置与待成型器件形状一致的加工模具，将至少一个所述折叠成型线圈放置于所述加工模具内，将所述包覆粉末投入所述加工模具内，使所述折叠成型线圈的效用部分埋没于所述包覆粉末内、引脚部分突出于所述包覆粉末，随后进行压制作业使所述折叠成型线圈与所述包覆粉末成为一体后脱模，得到电感加工中间件；

s4、将所述电感加工中间件放入高温烧结炉中进行高温烧结，高温烧结过程中向所述高温烧结炉内通入氮气保护，得到电感半成品；

s5、对所述电感半成品外周侧突出的所述折叠成型线圈的引脚部分进行折叠，使所述引脚部分紧密贴覆于电感磁体的外周侧，最终得到功率电感成品。

优选地，在s2中，所述绝缘粉末包括铁硅铬系粉末、铁硅铝系粉末以及铁镍系粉末中的任意一种或多种的组合；所述粘接剂为硅树脂中的任意一种或多种的组合；所述润滑剂包括硬脂酸、硬脂酸铝、硬脂酸镁、硬脂酸钙以及硬脂酸锌中的任意一种或多种的组合；

在s3中，所述压制加工为冷压成型；

在s4中，所述高温烧结的温度为700℃~1000℃。

与现有技术相比，本发明的优点主要体现在以下几个方面：

本发明中的线圈由金属材料折叠成型而成，制作过程快速、难度低，适合大规模应用。而且，折叠成型后的线圈，根据其折叠次数的不同，其效用部分的厚度可调且成倍于其引脚部分的厚度，既提高了电感器件可以承受的最大电流、大幅降低了dcr、提升了使用稳定性，又使得电感器件内部的线圈结构更为精简、为电感器件的加工及其小型化应用提供了便利。

同时，本发明中的功率电感结构并不局限，可以根据实际的应用场景选用立式结构或卧式结构，加之其内部线圈引脚部分的厚度较薄，使得电感器件整体的体积和占用空间可以被压缩、其在各种电路结构内的设置灵活性也得到了保证。

此外，本发明中所揭示的电感加工方法技术成熟、工艺难度低，且实现方式多样，适于大规模、自动化的生产。电感内部线圈由整块金属材料制作，电感加工过程中可以直接对带有线圈的半成品进行高温烧结处理，不仅进一步简化了加工流程，而且经过高温烧结处理后的电感器件成品，在其感值方面有明显提升、普遍可提高20%左右，使用效果优异。

最后，本发明也为同领域内的其他相关方案提供了参考依据，可以以此进行拓展延伸，将此类结构、工艺运用于其他电感器件的技术方案中，具有十分广阔的应用前景。

以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。

附图说明

图1为本发明实施例1中所述折叠成型线圈的半折叠状态示意图；

图2为本发明实施例1中所述折叠成型线圈的折叠状态示意图；

图3为本发明实施例1中所述功率电感的整体结构示意图；

图4为本发明实施例2中所述折叠成型线圈的半折叠状态示意图；

图5为本发明实施例2中所述折叠成型线圈的折叠状态示意图；

图6为本发明实施例2中所述功率电感的整体结构示意图。

其中：1、效用部分；11、连接段；111、第一连接段；112、第二连接段；113、第三连接段；12、折叠段；121、第一折叠段；122、第二折叠段；123、第三折叠段；124、第四折叠段；125、第五折叠段；126、第六折叠段；

2、引脚部分；3、电感磁体；31、台阶面。

具体实施方式

本发明提出了一种折叠成型线圈及利用该线圈制作的超低电阻功率电感以及该电感的加工方法，具体方案如下。

一种折叠成型线圈，由整块金属片材折叠成型，在本方案中优选为铜片。所述的折叠成型线圈，包括效用部分1以及引脚部分2，所述引脚部分2连接于所述效用部分1的两端；所述效用部分1由三段连接段11弯折形成、整体呈u型结构且所述连接段11之间的转折位置曲折过渡，所述效用部分1的等效圈数为3/4；在所述效用部分1内、至少一段所述连接段11侧向的边沿位置连接有折叠段12，每段所述折叠段12经至少一次折叠、紧密贴覆于与其相连接的所述连接段11的外周侧。

本方案中的核心就在于通过折叠增加所述折叠成型线圈中所述效用部分1的厚度，使得线圈横截面积增大、实现超低dcr的效果，而基于上述思路，所述折叠段12的折叠方式也可以有多种，以下便提出几种常见方案。

其一，在所述效用部分1内、至少一段所述连接段11两侧的边沿位置均连接有所述折叠段12，每段所述折叠段12的宽度不大于与其相连接的所述连接段11的宽度，两段所述折叠段12分别经一次折叠、紧密贴覆于与其相连接的所述连接段11的上下两侧端面。

其二，在所述效用部分1内、至少一段所述连接段11一侧的边沿位置连接有所述折叠段12，所述折叠段12的宽度为与其相连接的所述连接段11的宽度的数倍，所述折叠段12经数次z字型折叠、紧密贴覆于与其相连接的所述连接段11的一侧端面。

其三，在所述效用部分1内、至少一段所述连接段11一侧的边沿位置连接有所述折叠段12，所述折叠段12的宽度为与其相连接的所述连接段11的宽度的数倍，所述折叠段12围绕与其相连接的所述连接段11、经数次绕卷折叠、紧密贴覆于与其相连接的所述连接段11的外周侧。

上述三种折叠方式均能够达到使所述效用部分1厚度增加的目的，实际应用时，使用者可以根据使用需要选择以上三种折叠方式中的任意一种。

本发明中的线圈由金属材料折叠成型而成，制作过程快速、难度低，适合大规模应用。而且，折叠成型后的线圈，根据其折叠次数的不同，其效用部分的厚度可调且成倍于其引脚部分的厚度，既提高了电感器件可以承受的最大电流、大幅降低了dcr、提升了使用稳定性，又使得电感器件内部的线圈结构更为精简、为电感器件的加工及其小型化应用提供了便利。

本发明还揭示了使用如上所述的折叠成型线圈制作而成的功率电感，此处提供两个具体实施例。

实施例1

如图1~图3所示，一种功率电感，使用如上所述的折叠成型线圈制作而成，所述功率电感为卧式结构，包括一块电感磁体3以及至少一个设置于所述电感磁体3内部的折叠成型线圈。所述折叠成型线圈的效用部分1包括相连接的第一连接段111、第二连接段112及第三连接段113。其中，所述第一连接段111与所述第二连接段112、所述第二连接段112与所述第三连接段113相互垂直，所述第一连接段111与所述第三连接段113二者平行且均与所述折叠成型线圈的引脚部分2相连接，所述第二连接段112埋覆于所述电感磁体3内部，所述第二连接段112的两侧边沿位置分别连接有第一折叠段121及第二折叠段122，所述第一折叠段121与所述第二折叠段122二者的宽度均不大于所述第二连接段112的宽度，所述第一折叠段121与所述第二折叠段122二者分别经一次折叠、紧密贴覆于所述第二连接段112的上下两侧端面。所述第一连接段111、所述第三连接段113及所述引脚部分2穿出于所述电感磁体3的两侧并经弯折、紧密贴覆于所述电感磁体3的同侧外表面，贴覆有两段所述引脚部分2一侧的所述电感磁体3的外表面还设置有一斜面过渡的台阶面31，所述台阶面31设置于两段所述引脚部分2之间且其高度不大于所述引脚部分2的厚度。

实施例2

如图4~图6所示，一种功率电感，同样使用如上所述的折叠成型线圈制作而成，所述功率电感为立式结构，包括一块电感磁体3以及至少一个设置于所述电感磁体3内部的折叠成型线圈。所述折叠成型线圈的效用部分1埋覆于所述电感磁体3内部，所述效用部分1包括相连接的第一连接段111、第二连接段112及第三连接段113。其中，所述第一连接段111与所述第二连接段112、所述第二连接段112与所述第三连接段113相互垂直，所述第一连接段111与所述第三连接段113二者平行且均与所述折叠成型线圈的引脚部分2相连接，所述第一连接段111的两侧边沿位置分别连接有第一折叠段121及第二折叠段122、所述第一折叠段121与所述第二折叠段122二者的宽度均不大于所述第一连接段111的宽度，所述第一折叠段121与所述第二折叠段122二者分别经一次折叠、紧密贴覆于所述第一连接段111的左右两侧端面，所述第二连接段112的两侧边沿位置分别连接有第三折叠段123及第四折叠段124、所述第三折叠段123与所述第四折叠段124二者的宽度均不大于所述第二连接段112的宽度，所述第三折叠段123与所述第四折叠段124二者分别经一次折叠、紧密贴覆于与所述第二连接段112的上下两侧端面，所述第三连接段113的两侧边沿位置分别连接有第五折叠段125及第六折叠段126、所述第五折叠段125与所述第六折叠段126二者的宽度均不大于所述第三连接段113的宽度，所述第五折叠段125与所述第六折叠段126二者分别经一次折叠、紧密贴覆于与所述第三连接段113的左右两侧端面。所述引脚部分2穿出于所述电感磁体3的一侧并经弯折、紧密贴覆于所述电感磁体3的同侧外表面，贴覆有两段所述引脚部分2一侧的所述电感磁体3的外表面还设置有一斜面过渡的台阶面31，所述台阶面31设置于两段所述引脚部分2之间且其高度不大于所述引脚部分2的厚度。

由上述方案可以看出，本发明中的功率电感电阻超低且结构并不局限，可以根据实际的应用场景选用立式结构或卧式结构，加之其内部线圈引脚部分的厚度较薄，使得电感器件整体的体积和占用空间可以被压缩、其在各种电路结构内的设置灵活性也得到了保证。

针对以上两种超低电阻的功率电感，本发明还提出了两种相对应的加工方法。其一，一种功率电感的加工方法，采用的是一体成型烘烤的加工工艺，这种方式可以取代现有加工过程中的高温组合，所获得的电感成品的电感值与常规产品相近似。方法具体包括如下步骤：

s1、取整块金属片材，进行折叠作业，得到折叠成型线圈；

s2、将绝缘粉末、粘接剂、润滑剂及固化剂混合搅拌，得到包覆粉末；

s3、设置与待成型器件形状一致的加工模具，将至少一个所述折叠成型线圈放置于所述加工模具内，向所述加工模具内注入经过预热的所述包覆粉末，使所述折叠成型线圈的效用部分1埋没于所述包覆粉末内、引脚部分2突出于所述包覆粉末，随后进行压制作业使所述折叠成型线圈与所述包覆粉末成为一体后脱模，得到电感加工中间件；

s4、对所述电感加工中间件进行烘烤固化加工，得到电感半成品；

s5、对所述电感半成品外周侧突出的所述折叠成型线圈的引脚部分2进行折叠，使所述引脚部分2紧密贴覆于电感磁体3的外周侧，最终得到功率电感成品。

在这一方法中，需要补充说明的是，在s2中，所述绝缘粉末包括铁系粉末、铁硅系粉末、铁硅铬系粉末、铁硅铝系粉末以及非晶系粉末中的任意一种或多种的组合；所述粘接剂包括为环氧树脂、硅树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺、聚苯硫醚以及蜜胺树脂中的任意一种或多种的组合；所述润滑剂包括硬脂酸、硬脂酸铝、硬脂酸镁、硬脂酸钙以及硬脂酸锌中的任意一种或多种的组合；在s3中，所述包覆粉末的预热温度为50℃~80℃、预热时长为3sec~5sec，所述压制加工为热压成型，热压成型过程中的温度条件为80℃~180℃、压力条件为6t/cm²~8t/cm²、时长为10sec~60sec；在s4中，所述烘烤固化的温度为60℃~200℃、时长为5h~8h。

其二，一种功率电感的加工方法，采用的是高温烧结的加工工艺，与现有技术中的高温烧结不同，由于本发明中的线圈部分由整块金属片材铜片折叠而成，因此可以将线圈一起投入高温烧结炉内进行烧结，这样操作所获得的电感成品的电感值会有显著地提升，经过实验验证，电感值会普遍提升20%左右。方法具体包括如下步骤：

s1、取整块金属片材，进行折叠作业，得到折叠成型线圈；

s2、将绝缘粉末、粘接剂、润滑剂及固化剂混合搅拌，得到包覆粉末；

s3、设置与待成型器件形状一致的加工模具，将至少一个所述折叠成型线圈放置于所述加工模具内，将所述包覆粉末投入所述加工模具内，使所述折叠成型线圈的效用部分1埋没于所述包覆粉末内、引脚部分2突出于所述包覆粉末，随后进行压制作业使所述折叠成型线圈与所述包覆粉末成为一体后脱模，得到电感加工中间件；

s4、将所述电感加工中间件放入高温烧结炉中进行高温烧结，高温烧结过程中向所述高温烧结炉内通入氮气保护，得到电感半成品；

s5、对所述电感半成品外周侧突出的所述折叠成型线圈的引脚部分2进行折叠，使所述引脚部分2紧密贴覆于电感磁体3的外周侧，最终得到功率电感成品。

在这一方法中，需要补充说明的是，在s2中，所述绝缘粉末包括铁硅铬系粉末、铁硅铝系粉末以及铁镍系粉末中的任意一种或多种的组合；所述粘接剂为硅树脂中的任意一种或多种的组合；所述润滑剂包括硬脂酸、硬脂酸铝、硬脂酸镁、硬脂酸钙以及硬脂酸锌中的任意一种或多种的组合；在s3中，所述压制加工为冷压成型；在s4中，所述高温烧结的温度为700℃~1000℃。

综上所述，本发明中所揭示的电感加工方法技术成熟、工艺难度低，且实现方式多样，适于大规模、自动化的生产。电感内部线圈由整块金属材料制作，电感加工过程中可以直接对带有线圈的半成品进行高温烧结处理，不仅进一步简化了加工流程，而且经过高温烧结处理后的电感器件成品，在其感值方面有明显提升、普遍可提高20%左右，使用效果优异。

最后，本发明也为同领域内的其他相关方案提供了参考依据，可以以此进行拓展延伸，将此类结构运用于其他电感器件的技术方案中，具有十分广阔的应用前景。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。