一种高温非耦合双功率电感及其制造方法与流程

    专利2022-07-08  109


    本发明涉及一种高温电感器件,具体而言,涉及一种高温非耦合双功率电感及其相对应的制造方法,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。

    伴随着近年来互联网、物联网等技术的不断发展,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朝向集成化、小型化的趋势发展。由于此类硬件设备运行时对稳定性方面的要求较高,因此在设计阶段,对于其外部尺寸、内部结构等方面的要求较为严格,不仅需要考虑对硬件设备内部空间的充分利用,而且还需要保证使用状态下硬件设备内部各元件能够长时间高效运行。

    也正因如此,对于这类硬件设备中所使用到的功率型电感的要求也愈发严苛,包括高频、大电流、耐高温、低dcr(directivecurrentresistance,直流电阻)、低emi((electromagneticinterference,电磁干扰)等,在诸如上述要求的束缚下,现有功率电感很难完全满足使用者的实际需求。再加之现阶段市面上常见的功率电感大多为单绕组、独立式的结构,整体结构较为松散且形状不规整,这样的结构会制约其在电路结构中的应用、影响电路的精简化。而且,无论这些功率电感的外部结构如何改变,其内部设置方式基本都保持一致,绝大多数功率电感的引脚都设置在其上下两侧端面上,这样一来,也会在一定程度上对电路整体的布局产生制约,可能会存在有无法安装电感的特殊应用情况。

    针对以上技术问题,目前也有一些业内研究者尝试改变功率电感的结构、将功率电感的引脚设置于其周向侧面。但由于电感器件的特殊性,改变引脚的设置方向也意味着改变其内部线圈等导体的设置方向,这样会使得功率电感在后续运行时所产生的磁场方向发生变化,从而很难保证在高度集成化、元件排布格外紧密的应用场景中不对设备内部其他元件的正常使用产生影响。

    综上所述,如何在现有技术的基础上,针对上述技术问题,提出一种全新的非耦合功率电感及其对应的制造方法,既实现电感器件自身的结构的集成化、新型化,同时保证其工作效率、避免其对设备内部其他元件的正常使用造成影响,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适用于伺服器及云端服务器部件等高精密度的应用场景中的高温非耦合双功率电感及其相对应的制造方法,具体如下。

    一种高温非耦合双功率电感,由电感磁体以及两个电感导体组合而成,所述电感磁体包括一块成型电感主体以及一块成型电感盖板,所述成型电感主体与所述成型电感盖板二者均为一体成型式结构且二者间配合固定,所述成型电感主体上开设有两个用于设置所述电感导体的导体固定槽,两个所述电感导体分别嵌设于两个所述导体固定槽内,两个所述电感导体上的连接引脚弯折贴合于所述电感磁体的周向侧面;所述电感磁体的外周侧还固定设置有两个用于将所述电感磁体与电路系统内接地线相连接的接地器件,两个所述接地器件上的接地引脚均弯折贴合于所述电感磁体的下端面。

    优选地,两个所述电感导体对称设置,所述电感导体由一块z字形的双头直角钣金件弯折形成,所述电感导体的两端部分分别与其中段部分相垂直,所述电感导体的中段部分作为电感效用部、两端部分作为一对连接引脚。

    优选地,两个所述接地器件对称设置,所述接地器件由一块矩形钣金件弯折形成,所述接地器件的一段与其另一端相垂直,所述接地器件的一段作为磁体连接段、另一段作为接地引脚。

    优选地,两个所述导体固定槽对称开设于所述成型电感主体的下端面,所述成型电感主体的外周侧设置有用于收容所述电感导体上连接引脚及所述接地器件上磁体连接段的台阶面;所述成型电感盖板的外周侧及下端面上均设置有用于收容所述接地器件上接地引脚的台阶面。

    优选地,所述成型电感主体的下端面与所述成型电感盖板的上端面粘合固定、共同形成一个完整的所述电感磁体,所述电感导体的电感效用部嵌合固定于所述导体固定槽内,所述电感导体的连接引脚借助所述成型电感主体及所述成型电感盖板上所设置的台阶面、贴合固定于所述电感磁体的外周侧,所述接地器件与所述电感磁体的外周侧粘合固定,所述接地器件的磁体连接段借助所述成型电感主体及所述成型电感盖板上所设置的台阶面、贴合固定于所述电感磁体的外周侧,所述接地器件的接地引脚借助所述成型电感盖板下端面上所设置的台阶面、贴合固定于所述电感磁体的下端面。

    优选地,在所述电感磁体、所述电感导体以及所述接地器件的组合状态下,所述电感导体上连接引脚的外侧端面均分别与其所在的电感磁体的外周侧共面,所述接地器件上磁体连接段的外侧端面均分别内凹于其所在的电感磁体的外周侧端面,所述接地器件上接地引脚的外侧端面均分别外凸于其所在的电感磁体的下端面。

    优选地,在所述电感磁体与所述电感导体的组合状态下,两个所述电感导体间的耦合系数小于0.2。

    一种高温非耦合双功率电感的制造方法,用于加工如上所述的高温非耦合双功率电感,包括如下步骤:

    s1、电感磁体加工,将绝缘粉末、粘接剂、润滑剂及固化剂按比例搅拌,混合造粒形成电感磁体颗粒料,通过模具使所述电感磁体颗粒料成型,模压成型后经高温烧结得到成型电感主体及成型电感盖板;

    s2、电感导体及接地器件加工,选择基材,分别经冷压钣金、弯折成形后得到电感导体及接地器件;

    s3、电感器件组合加工,将所述电感导体嵌设于所述成型电感主体内部,将所述成型电感主体与所述成型电感盖板粘合固定、得到内部装配有所述电感导体的电感磁体,再将所述接地器件粘接固定于所述电感磁体外周侧、组合得到电感器件成品。

    优选地,在s1中,所述绝缘粉末为铁系粉末、铁硅系粉末、铁硅铬系粉末、铁硅铝系粉末、非晶系粉末及纳米晶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;所述润滑剂为硬脂酸、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。

    优选地,在s1中,在700℃~1000℃的温度条件下进行高温烧结,且在高温烧结过程中,持续向高温烧结炉内通入n2保护。

    与现有技术相比,本发明的优点主要体现在以下几个方面:

    本发明的一种高温非耦合双功率电感,通过零件的拼接组合,将两个电感导体以相对、横卧的方式集成于一个整体的电感器件中,使得电感器件的成品体积和占用空间减小,适用于各类电路结构中。本发明中两个电感导体间非耦合且这两个电感导体的连接引脚成对设置于电感器件的周向侧面,在电感器件的使用过程中,操作者可以根据实际的应用场景选择对其中的电感导体独立或配合使用,从而显著地提升了电感器件在设置和使用过程中的灵活性、拓宽了本发明的应用场景。

    同时,本发明的一种高温非耦合双功率电感,考虑到内部电感导体设置方向的改变所可能导致的后续影响,通过设置一对接地引脚的方式使整个电感器件与外部电路内的接地线相连通,不仅保证了使用场景中其他元件的正常运行不受影响,而且提升了电感器件的抗震动性能,也使得电感器件运行时可耐受的电压更低、电流更大、电路适配性更高。

    与本发明中电感器件相对应的,本发明的一种高温非耦合双功率电感的加工方法,工艺流程逻辑清晰,器件装配形式明确,不仅使得最终所加工的电感器件具有良好的使用效果,而且也充分考虑到了相关技术的发展水平、兼顾了产品制造的工艺难度,进而提升了加工效率,为后续的规模化生产提供了条件。

    此外,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,将此类结构和方法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为本发明中成型电感主体的结构示意图;

    图2为本发明组合状态下的整体结构示意图;

    图3为本发明拆解状态下的装配结构示意图。

    其中:1、成型电感主体;11、导体固定槽;2、成型电感盖板;3、电感导体;4、接地器件。

    具体实施方式

    本发明提出了一种适用于伺服器及云端服务器部件等高精密度的应用场景中的高温非耦合双功率电感及其相对应的制造方法,具体方案如下。

    如图1~图3所示,一种高温非耦合双功率电感,由电感磁体以及两个电感导体3组合而成,所述电感磁体包括一块成型电感主体1以及一块成型电感盖板2,所述成型电感主体1与所述成型电感盖板2二者均为一体成型式结构且二者间配合固定,所述成型电感主体1上开设有两个用于设置所述电感导体3的导体固定槽11,两个所述电感导体3分别嵌设于两个所述导体固定槽11内,两个所述电感导体3上的连接引脚弯折贴合于所述电感磁体的周向侧面;所述电感磁体的外周侧还固定设置有两个用于将所述电感磁体与电路系统内接地线相连接的接地器件4,两个所述接地器件4上的接地引脚均弯折贴合于所述电感磁体的下端面。

    进一步而言,两个所述电感导体3对称设置,所述电感导体3由一块z字形的双头直角钣金件弯折形成,所述电感导体3的两端部分分别与其中段部分相垂直,所述电感导体3的中段部分作为电感效用部、两端部分作为一对连接引脚。

    相对应地,两个所述接地器件4对称设置,所述接地器件4由一块矩形钣金件弯折形成,所述接地器件4的一段与其另一端相垂直,所述接地器件4的一段作为磁体连接段、另一段作为接地引脚。

    两个所述导体固定槽11对称开设于所述成型电感主体1的下端面,所述成型电感主体1的外周侧设置有用于收容所述电感导体3上连接引脚及所述接地器件4上磁体连接段的台阶面;所述成型电感盖板2的外周侧及下端面上均设置有用于收容所述接地器件4上接地引脚的台阶面。

    所述成型电感主体1的下端面与所述成型电感盖板2的上端面粘合固定、共同形成一个完整的所述电感磁体,所述电感导体3的电感效用部嵌合固定于所述导体固定槽11内,所述电感导体3的连接引脚借助所述成型电感主体1及所述成型电感盖板2上所设置的台阶面、贴合固定于所述电感磁体的外周侧,所述接地器件4与所述电感磁体的外周侧粘合固定,所述接地器件4的磁体连接段借助所述成型电感主体1及所述成型电感盖板2上所设置的台阶面、贴合固定于所述电感磁体的外周侧,所述接地器件4的接地引脚借助所述成型电感盖板2下端面上所设置的台阶面、贴合固定于所述电感磁体的下端面。

    需要说明的是,在所述电感磁体、所述电感导体3以及所述接地器件4的组合状态下,所述电感导体3上连接引脚的外侧端面均分别与其所在的电感磁体的外周侧共面,所述接地器件4上磁体连接段的外侧端面均分别内凹于其所在的电感磁体的外周侧端面,所述接地器件4上接地引脚的外侧端面均分别外凸于其所在的电感磁体的下端面。

    考虑到本发明方案中的非耦合特性,需要强调的是,在所述电感磁体与所述电感导体3的组合状态下,两个所述电感导体3间的耦合系数k小于0.2。

    以下对耦合系数k的计算方式进行描述,将一个所述电感导体3的两个连接引脚分别标记为第一引脚及第二引脚,将另一个所述电感导体3的两个连接引脚分别标记为第三引脚及第四引脚。

    测试第一引脚和第二引脚,保持第三引脚和第四引脚间断开,记录此时电感器件的电感值、记为l1;再测试第一引脚和第二引脚,同时连接第三引脚和第四引脚、形成短路,记录此时电感器件的电感值、记为l2。

    两个所述电感导体3间的耦合系数k的计算公式为

    由上述方案可以看出,本发明的一种高温非耦合双功率电感,通过零件的拼接组合,将两个电感导体以相对、横卧的方式集成于一个整体的电感器件中,使得电感器件的成品体积和占用空间减小,适用于各类电路结构中。本发明中两个电感导体间非耦合且这两个电感导体的连接引脚成对设置于电感器件的周向侧面,在电感器件的使用过程中,操作者可以根据实际的应用场景选择对其中的电感导体独立或配合使用,从而显著地提升了电感器件在设置和使用过程中的灵活性、拓宽了本发明的应用场景。

    同时,本发明的一种高温非耦合双功率电感,考虑到内部电感导体设置方向的改变所可能导致的后续影响,通过设置一对接地引脚的方式使整个电感器件与外部电路内的接地线相连通,不仅保证了使用场景中其他元件的正常运行不受影响,而且提升了电感器件的抗震动性能,也使得电感器件运行时可耐受的电压更低、电流更大、电路适配性更高。

    一种高温非耦合双功率电感的制造方法,用于加工如上所述的高温非耦合双功率电感,包括如下步骤:

    s1、电感磁体加工,将绝缘粉末、粘接剂、润滑剂及固化剂按比例搅拌,混合造粒形成电感磁体颗粒料,通过模具使所述电感磁体颗粒料成型,模压成型后经高温烧结得到成型电感主体1及成型电感盖板2。

    在这一步骤中,所述绝缘粉末为铁系粉末、铁硅系粉末、铁硅铬系粉末、铁硅铝系粉末、非晶系粉末及纳米晶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;所述润滑剂为硬脂酸、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。

    此外,需要补充的是,所述高温烧结在700℃~100℃的温度条件下进行,且为了保证最终的成品效果,在高温烧结过程中,需要持续向高温烧结炉内通入n2保护。

    s2、电感导体及接地器件加工,选择基材,分别经冷压钣金、弯折成形后得到电感导体3及接地器件4。

    s3、电感器件组合加工,将所述电感导体3嵌设于所述成型电感主体1内部,将所述成型电感主体1与所述成型电感盖板2粘合固定、得到内部装配有所述电感导体3的电感磁体,再将所述接地器件4粘接固定于所述电感磁体外周侧、组合得到电感器件成品。

    与本发明中电感器件相对应的,本发明的一种高温非耦合双功率电感的加工方法,工艺流程逻辑清晰,器件装配形式明确,不仅使得最终所加工的电感器件具有良好的使用效果,而且也充分考虑到了相关技术的发展水平、兼顾了产品制造的工艺难度,进而提升了加工效率,为后续的规模化生产提供了条件。

    此外,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,将此类结构和方法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。

    最后,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。


    技术特征:

    1.一种高温非耦合双功率电感,其特征在于:由电感磁体以及两个电感导体(3)组合而成,所述电感磁体包括一块成型电感主体(1)以及一块成型电感盖板(2),所述成型电感主体(1)与所述成型电感盖板(2)二者均为一体成型式结构且二者间配合固定,所述成型电感主体(1)上开设有两个用于设置所述电感导体(3)的导体固定槽(11),两个所述电感导体(3)分别嵌设于两个所述导体固定槽(11)内,两个所述电感导体(3)上的连接引脚弯折贴合于所述电感磁体的周向侧面;所述电感磁体的外周侧还固定设置有两个用于将所述电感磁体与电路系统内接地线相连接的接地器件(4),两个所述接地器件(4)上的接地引脚均弯折贴合于所述电感磁体的下端面。

    2.根据权利要求1所述的一种高温非耦合双功率电感,其特征在于:两个所述电感导体(3)对称设置,所述电感导体(3)由一块z字形的双头直角钣金件弯折形成,所述电感导体(3)的两端部分分别与其中段部分相垂直,所述电感导体(3)的中段部分作为电感效用部、两端部分作为一对连接引脚。

    3.根据权利要求2所述的一种高温非耦合双功率电感,其特征在于:两个所述接地器件(4)对称设置,所述接地器件(4)由一块矩形钣金件弯折形成,所述接地器件(4)的一段与其另一端相垂直,所述接地器件(4)的一段作为磁体连接段、另一段作为接地引脚。

    4.根据权利要求3所述的一种高温非耦合双功率电感,其特征在于:两个所述导体固定槽(11)对称开设于所述成型电感主体(1)的下端面,所述成型电感主体(1)的外周侧设置有用于收容所述电感导体(3)上连接引脚及所述接地器件(4)上磁体连接段的台阶面;所述成型电感盖板(2)的外周侧及下端面上均设置有用于收容所述接地器件(4)上接地引脚的台阶面。

    5.根据权利要求4所述的一种高温非耦合双功率电感,其特征在于:所述成型电感主体(1)的下端面与所述成型电感盖板(2)的上端面粘合固定、共同形成一个完整的所述电感磁体,所述电感导体(3)的电感效用部嵌合固定于所述导体固定槽(11)内,所述电感导体(3)的连接引脚借助所述成型电感主体(1)及所述成型电感盖板(2)上所设置的台阶面、贴合固定于所述电感磁体的外周侧,所述接地器件(4)与所述电感磁体的外周侧粘合固定,所述接地器件(4)的磁体连接段借助所述成型电感主体(1)及所述成型电感盖板(2)上所设置的台阶面、贴合固定于所述电感磁体的外周侧,所述接地器件(4)的接地引脚借助所述成型电感盖板(2)下端面上所设置的台阶面、贴合固定于所述电感磁体的下端面。

    6.根据权利要求5所述的一种高温非耦合双功率电感,其特征在于:在所述电感磁体、所述电感导体(3)以及所述接地器件(4)的组合状态下,所述电感导体(3)上连接引脚的外侧端面均分别与其所在的电感磁体的外周侧共面,所述接地器件(4)上磁体连接段的外侧端面均分别内凹于其所在的电感磁体的外周侧端面,所述接地器件(4)上接地引脚的外侧端面均分别外凸于其所在的电感磁体的下端面。

    7.根据权利要求1所述的一种高温非耦合双功率电感,其特征在于:在所述电感磁体与所述电感导体(3)的组合状态下,两个所述电感导体(3)间的耦合系数小于0.2。

    8.一种高温非耦合双功率电感的制造方法,用于加工如权利要求1~7任一所述的高温非耦合双功率电感,其特征在于,包括如下步骤:

    s1、电感磁体加工,将绝缘粉末、粘接剂、润滑剂及固化剂按比例搅拌,混合造粒形成电感磁体颗粒料,通过模具使所述电感磁体颗粒料成型,模压成型后经高温烧结得到成型电感主体(1)及成型电感盖板(2);

    s2、电感导体及接地器件加工,选择基材,分别经冷压钣金、弯折成形后得到电感导体(3)及接地器件(4);

    s3、电感器件组合加工,将所述电感导体(3)嵌设于所述成型电感主体(1)内部,将所述成型电感主体(1)与所述成型电感盖板(2)粘合固定、得到内部装配有所述电感导体(3)的电感磁体,再将所述接地器件(4)粘接固定于所述电感磁体外周侧、组合得到电感器件成品。

    9.根据权利要求8所述的一种高温非耦合双功率电感的制造方法,其特征在于;在s1中,所述绝缘粉末为铁系粉末、铁硅系粉末、铁硅铬系粉末、铁硅铝系粉末、非晶系粉末及纳米晶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;所述润滑剂为硬脂酸、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。

    10.根据权利要求8所述的一种高温非耦合双功率电感的制造方法,其特征在于,在s1中:在700℃~1000℃的温度条件下进行高温烧结,且在高温烧结过程中,持续向高温烧结炉内通入n2保护。

    技术总结
    本发明揭示了一种高温非耦合双功率电感及其制造方法,电感由电感磁体以及两个电感导体组合而成,电感磁体内开设有两个导体固定槽,两个电感导体分别嵌设于两个导体固定槽内,两个电感导体上的连接引脚弯折贴合于电感磁体的周向侧面;电感磁体的外周侧还固定设置有两个接地器件,两个接地器件上的接地引脚均弯折贴合于电感磁体的下端面。本发明的一种高温非耦合双功率电感,成品体积和占用空间减小,适用于各类电路结构中,电感器件在设置和使用过程中的灵活性强、应用场景丰富。

    技术研发人员:饶金火;林伙利
    受保护的技术使用者:三积瑞科技(苏州)有限公司
    技术研发日:2020.12.07
    技术公布日:2021.03.12

    转载请注明原文地址:https://wp.8miu.com/read-13702.html

    最新回复(0)