[发明专利]一种功率电感及其绕制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子器件，尤其是涉及一种功率电感。本发明还涉及该功率电感的绕制方法。

背景技术

功率电感一般由磁芯(磁环)和导线组成，在电路中起滤波和振荡作用。目前，环形功率电感的常规绕制方法有3种，包括

方法一是选用多根线径相同的导线(漆包线)进行绕制；在方法一的绕制方式中，各导线规格相同，导线可采取在磁环上绕制两匝后回绕一匝的多匝绕制方式，也可采取中线分两侧的对称绕制方式，还可采取连续多层绕制的绕制方式；

方法二是选用多根线径相同的导线(漆包线)进行绕制；在方法二的绕制方式中，需先采用一根导线在磁环上绕制1层导线层，随后，不断采用另一根导线在已绕制的导线层的基础上进行绕制；

方法三是采用漆包铜扁线立绕结构，利用漆包铜扁线在磁环上进行绕制。

上述3中不同的绕制方法中，虽然方法一的制作工艺较为简单，但是，采用方法一生产功率电感时，工艺流程需要在制造管理上严格把关，以避免不同人员或设备上存在工艺偏差而导致所生产的功率电感的寄生电容不稳定，但这会导致员工劳动强度大，不利于自动化制造，漏磁影响范围大；采用方法二生产的功率电感，其寄生参数稳定，漏磁量影响范围少，也可实现自动化制造，但需要设计和计算出各一层绕制结构下各根线的排布，要求工艺制作的空间预留大，只针对设计上非常或较宽松的元件方案，不利于功率电感的小型化发展；而采用方法三生产的功率电感，其散热面积大，寄生参数稳定，但其设计前期的制作周期长，开模费用高，铜线的成本也比其他绕制方法高20％～30％。

因此，有必要研究一种新的功率电感和生产这种功率电感的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种寄生电容小、漏磁小、散热面积大、可自动化生产的功率电感以及生产这种功率电感的方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种功率电感，包括磁环，特别的，该磁环上设有若干个由单根导线绕制而成的导线层； 各导线层依次堆叠，且各导线的线径D_i由内之外呈递减趋势，i≥1；各导线的起始端相互并联，构成电感输入端；各导线的出口端相互并联，构成电感输出端；各导线的截面面积之和 满足n为导线层的层数，S_i为各导线的截面面积，S为导线的截面面积之和的校准值；各导线所绕制的匝数N_i＝N，N为导线所绕匝数的校准值。

上述各导线层依次堆叠，且各导线的线径D_i由内之外呈递减趋势是指第一层导线层绕制在磁环上，而第二层导线层则绕第一层导线层完成绕制，并依次类推；而绕制在磁环上的若干个导线层，最靠近磁环的导线层的线径最大，最远离磁环的导线层的线径最小。构成各导线层的导线的线径随远离磁环而逐渐缩小，呈递减趋势，以便位于外层的导线更易绕制在位于内层的导线上。

上述导线的截面面积之和的校准值是指绕制传统功率电感所使用的导线的截面面积之和，即采用方法一绕制功率电感所使用的导线的截面面积之和。

上述导线所绕匝数的校准值是指绕制传统功率电感时，导线所需绕制的匝数。

传统功率电感，一般采用多根线径相同的导线进行绕制，而本发明的功率电感，每根导线的绕制过程与现有电感的绕制要求相同，制作简单，生产便利。为获得与传统功率电感近似的性能参数，本功率电感的各导线的截面面积之和趋向接近校准值S，其误差在5％以内。通过利用不同线径的导线在磁环上分别绕制线圈，所得功率电感与对比功率电感相比，其电流密度可达到最高值，直流阻抗小，同时，电感寄生电容较小，可使功率电感的频响宽度相应增大，在多匝数大功率电感的批量生产中，可获得稳定一致的分布电容，性能优异。

为保证功率电感的散热效果，该磁环内应形成有散热孔，以便功率电感工作时，导线产生的热量能迅速散发至外界。

绕制各导线层的导线可以是单芯线，也可以是多股线。导线选用单芯线还是多股线并不会影响本功率电感的性能。

针对上述功率电感，本发明还研究了对应的绕制方法，其方案如下：

一种功率电感的绕制方法，特别的，包括以下步骤：

A、计算校准值：根据对比功率电感的参数，计算导线的截面面积之和的校准值S以及导线所绕匝数的校准值N；