[实用新型]具有定向传热通道的磁性元件结构

说明书

本实用新型提供了一种具有定向传热通道的磁性元件结构。磁性元件结构包括电感，导热绝缘材料以及散热冷板。电感包括彼此相对的一第一侧以及一第二侧，第二侧具有一齿状表面。导热绝缘材料位于电感的第二侧，且导热绝缘材料包括彼此相对的一第一表面以及一第二表面，其中第一表面与齿状表面热接触。散热冷板具有一散热面，散热面热耦合至导热绝缘材料的第二表面，构成由电感的该第二侧经第一表面与第二表面指向散热冷板的定向传热通道。

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，具体而言，尤其涉及一种具有定向传热通道的磁性元件结构。

背景技术

随着开关电源技术在各个应用领域的高速发展，越来越多的电源产品朝着更高效率(Higher efficiency)，更高功率密度(Higher power density),更高可靠性(Higherreliability)和更低成本(lower cost)的方向发展。为了提高功率密度，会严格控制整机各部分的体积与重量，其中轻便高效的散热结构的设计是实现高功率密度和轻重量的重要条件。

通常对于较大功率的电源，尤其是车载充电机(OnBoard Charger，OBC)系统中主功率部分的磁性元件，因其发热量较大，尤其是铁损(Core Loss)可能所占比重较大，会造成明显的发热，同时因磁性元件对外部有较高的安规绝缘需求，一般会在整颗磁性元件的外部采用包覆绝缘胶布或塑胶外壳的方式作为绝缘层，这种绝缘处理方式会明显阻碍磁性元件散热，为弥补其散热性能，往往需要大幅增加磁性元件的散热面积，如在整机外壳上增设较大的金属壳体来靠近磁性元件，甚至包裹在其四周，这种传统做法往往体积大、重量重、对器件的布局影响明显，已经难以满足在越来越高功率密度下的散热和重量要求。

传统针对磁性元件尤其是电感的散热和绝缘处理方式于电感外部包裹多层高温胶布或塑胶壳体，然而包覆的绝缘胶布或塑胶壳体都是热的不良导体，热阻高，而且会遮蔽电感与机壳，热量需穿透热阻较高的绝缘层才能将热量传导到外部，要依靠整颗磁件各方向的表面共同向外部传热，依此来控制整颗磁件的温度，内部电感和外部散热结构温差较大。

另外，机壳冷板为提供更好的散热效果一般会做成槽状，底部和四周墙体全面贴近电感外表面，装机时需要在槽中灌胶、装入电感后再固化，这样散热结构其缺点是体积大，重量大，装机流程复杂，成本高。而且这种传统散热方式随整机的功率越来越大，已经难以满足其散热需求，不能将电感的温度稳定控制在较适宜的范围内。

因此，如何发展一种具有定向传热通道的磁性元件结构，针对电感的绝缘和散热困难的问题，构建一个既满足安规绝缘需求，又可以高效散热、轻重量、小体积的散热结构，且针对散热冷板所在的位置，构造具指向性的高效定向传热通道，大幅提高在这个方向上的传热能力，同时满足应用环境中电感的绝缘需求，实为本领域极需面对的课题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有定向传热通道的磁性元件结构，针对磁性元件尤其是电感的绝缘和散热困难的问题，构建一个既满足安规绝缘需求，又可以高效散热、轻重量、小体积的散热结构，且针对散热冷板所在的位置，构造具指向性的高效定向传热通道，大幅提高在这个方向上的传热能力，同时满足应用环境中电感的绝缘需求。其中定向传热通道借由电感、导热绝缘材料以及散热冷板的堆叠顺序排列，形成垂直堆栈的组合结构，以提高电感的散热效率，同时简化装配制造过程并降低成本。