CN109346288A - 一种片式磁心以及使用该磁心的片式变压器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种片式磁心，由磁体、磁片组合而成。磁体包括中柱和自中柱两端面垂直向外延伸形成的两个宽度不一致的第一叶片和第二叶片；第一叶片底部和第二叶片的底部设置有引脚端子，每个引脚端子上分别设置了贴片焊接面和引线焊接面，每个引脚端子上贴焊接片面与引线焊接面为不等高的阶梯设置，贴片焊接面高于引线焊接面。这种阶梯设置保证了磁心在后端贴片时的平整度和共面度。第一叶片与第二叶片宽度的不同，能很容易就区分出初级和次级，便于实现机器绕制绕线，节省人工成本，提高劳动生产率。

Description

一种片式磁心以及使用该磁心的片式变压器

技术领域

本发明涉及一种运用于微功率电源模块中的片式磁心以及使用该磁心做成的片式变压器。

背景技术

目前行业中常用的一种片式绕线电感磁心，其独特小型化结构，能够快速实现自动批量生产，运用领域也得到不断的开发和探索，行业内的技术人员不断尝试欲将片式绕线电感磁心运用到高频微功率电源模块中作为功率变压器使用(参考申请号为201811040234.3的专利文献)。但是作为功率变压器，存在如下技术瓶颈和工艺难题：

使用片式磁心做成的变压器作为功率级隔离器件，需要进行初次级的识别和区分，而现有片式电感无法满足变压器的需求。

由于绕组引线焊接在H磁芯的边腿底面，该底面又为后续在PCB贴片的回流焊焊接功能面，引线焊接的质量及平整度会直接影响贴片安装的共面度。

针对不同的电路拓扑，初次级绕组的结构、圈数、绕组个数也不相同，现有片式电感磁心无法做到多种电路运用的兼容设计。

发明内容

鉴于以上问题，本发明的目的提供一种用于微功率电源模块中制造简单、小巧可靠的片式磁心。

为实现上述目的，本发明所述的一种片式磁心，主要由磁体、磁片组合而成。

所述磁体为H型结构，包括中柱和自中柱两端面垂直向外延伸形成的两个宽度不一致的第一叶片和第二叶片；第一叶片底部和第二叶片的底部设置有引脚端子，第一叶片的引脚端子之间以及第二叶片的引脚端子之间分别设有凹槽，每个引脚端子上分别设置了贴片焊接面和引线焊接面，每个引脚端子上的贴片焊接面、引线焊接面、以及贴片焊接面与引线焊接面之间均有金属镀层，实现贴片焊接面与引线焊接面的电气连接；第一叶片与第二叶片之间的中柱空间为变压器的绕线区域；

所述磁片为I型结构，磁片的长度和宽度分别与磁体的长度和宽度相等。

优选的，第一叶片的宽度大于第二叶片的宽度，且第一叶片上设置有两个以上的端子，第二叶片上设置有两个端子。

优选的，第一叶片上的各端子的贴片焊接面与引线焊接面水平横向排列，且中间端子水平纵向的宽度大于两边的端子的水平纵向宽度；第二叶片上的贴片焊接面与引线焊接面水平纵向排列。

优选的，每个引脚端子上贴焊接片面与引线焊接面为不等高的阶梯设置，贴片焊接面高于引线焊接面。

优选的，磁体由具有高导磁率、高电阻率的软磁铁氧体加工而成。

优选的，磁片的一端上设置有一个缺口。

优选的，磁片由具有高导磁率的软磁铁氧体材料加工而成。

本发明的另一个目的是提供一种片式变压器，应用了上述片式磁心。

本发明还提供一种使用该磁心做成的片式变压器。优选的，该片式变压器由前述磁体、磁片，以及不同绕法的线圈组成。因其体积小、需极性区分、多绕组、不同圈比的绕制结构，故片式变压器优先的采用自动化设备进行绕制加工。

优选的，本发明所述磁心的磁体，得益于叶片的不同宽度的设计，能够在自动上料的同时通过结构的差异可以清楚的区分并定位出磁体的初次级方向。再通过自动绕线装置，将电磁线分别绕制在磁体中柱上，并将线圈的引线分别焊接在各端子的焊接面上。再将磁片有缺口的方向对应于初次级设计定义与磁体顶部进行粘接固定。再经过烘烤、绝缘处理、电气测试等系列工艺工序，制作成运用于微功率电源模块中的片式变压器。

附图说明

图1本发明片式磁心的立体示意图。

图2为本发明所述片式磁心的磁体示意图；

图3为本发明所述片式磁心的磁体底部视角的示意图；

图4为本发明所述片式磁心的磁片示意图；

图5为本发明片式变压器的组装示意图；

图6为本发明片式变压器的第一种运用电路图；

图7为本发明片式变压器的第二种运用电路图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1—磁体；2—磁片；10—中柱；11、12—叶片；110、120—磁体端面；1150、1151、123—凹槽；1111、1121、1131、1211、1221—引线焊接面；111、112、113、121、122—贴片焊接面；21—缺口。

具体实施方式

对于本行业的专业技术人员来讲，本发明所涉及到的组件，在制造加工过程中，依靠不同的机械设备和工夹具及工艺实施方法，能够在结构和加工方面上借鉴参考并衍生出各种变化，其皆不脱离本发明的范围。且其中的说明及图示在本质上是为了便于通俗理解而进行一般性阐述之用，而非是对本发明的限制。

如图1，本发明所述的一种片式磁心，主要由磁体1、磁片2组合而成。

所述磁体1为H型结构，其特征如图2所示，包括中柱10和自中柱两端面垂直向外延伸形成的两个宽度不一致的第一叶片11和第二叶片12，其中第一叶片11的宽度要大于第二叶片12的宽度，第一叶片11的长度和高度分别与第二叶片12的长度和高度相等。一方面有利于磁心绕制时的夹持加工，另一方面也有利于从结构上就能直观的实现初次级的区分。

如图3，叶片11底部设置有3个等高的端子，各端子之间设有凹槽1150、1151，端子上设置了贴片焊接面111、112、113，以及与贴片焊接面111、112、113横向排列的引线焊接面1111、1121、1131；叶片12底部设置有2个等高的端子，端子之间设有凹槽123，端子上设置了贴片焊接面121、122，以及与贴片焊接面121、122纵向排列的引线焊接面1211、1221；每个引线焊接面要低于贴片焊接面，并且5个贴片焊接面共面。焊接面和贴片面的分离设计，主要是解决现有技术中，线圈引线点焊后引起各贴片面的高度不均一，本发明通过两个不同功能面的高低差设计，其优势在于可保证磁心在后端贴片时的平整度和共面度。

贴片面作为磁心器件与PCB的电气连接面，而焊接面是作为线圈磁心的电气连接面，因此，本发明在处理贴片面与焊接面之间的电气连接，主要是通过在各端子的贴片面与焊接面的表面及两者相结合面有通过镀层、金属蚀刻等方式形成金属涂层，将贴片面与焊接面能够有机连接在一起，实现线圈到磁芯到PCB的有效接通。

如图4所述，所述磁片2为“I”型结构，其特征在于磁片2等长于磁体1，磁片2的宽度等于叶片11及12的长度；磁片2的一端上设置有一个缺口21，其目的主要在于组装后的初次级区分。

磁体1、磁片2由高导磁率的软磁铁氧体加工而成，在实际运用中根据电路的性质也有不同的定义。作为片式变压器，通常磁体1选用铁氧体要求具有高磁导率，但本身作为隔离器件又期望具有高电阻率的材料，因此本发明优选的采用了镍锌铁氧体。

如图5所示，叶片11的上表面为磁体端面110，叶片12的上表面为磁体端面120，110与120共面。当磁体与磁片组装时，由于两者间的组装间隙，可能会导致磁心整体的电感量下降，因此根据需求，可以将磁体端面110、120进行镜面研磨处理，减小间隙，从能提升磁心感量。

本发明还提供一种使用该磁心做成的片式变压器。优选的，该片式变压器由前述磁体1、磁片2，以及不同绕法的线圈组成。因其体积小、需极性区分、多绕组、不同圈比的绕制结构，故片式变压器优先的采用自动化设备进行绕制加工。

本发明所述磁心的磁体1，得益于叶片11、12的不同宽度的设计，能够在自动上料的同时通过结构的差异可以清楚的区分并定位出磁体的初次级方向。再通过自动绕线装置，将电磁线分别绕制在磁体中柱10上，并将线圈的引线分别焊接在各端子的焊接面(1111、1121、1131、1211、1221)上。再将磁片2有缺口的方向对应于初次级设计定义与磁体顶部进行粘接固定。再经过烘烤、绝缘处理、电气测试等系列工艺工序，制作成运用于微功率电源模块中的片式变压器。

在实际运用中，本发明所述磁心做成的片式变压器，能有利于在不同电路拓扑下的兼容使用。如图6所示，当运用于推挽、半桥等电路中，初级需要两个绕组，次级需要一个绕组的情况下，初级绕组Np1、Np2分别焊接到磁体1的端子1111、1131上面，两绕组的中心抽头共同焊接到端子1121上，次级绕组Ns分别焊接到端子1211,1221上；如图7所示，当运用在正激，全桥等双路输出电路中，初级需要1个绕组，次级需要两组个绕组的情况下，初级绕组Np焊接到端子1211、1221上，次级绕组Ns1、Ns2的输出端分别焊接到端子1111、1131上，而Ns1、Ns2的公共端焊接到端子1211上。这样能活多变的绕线结构配置方式，大大的增强了磁心在多种电路运用中的的兼容性。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种片式磁心，其特征在于：由磁体和磁片组成；所述磁体为H型结构，包括中柱和自中柱两端面垂直向外延伸形成的两个宽度不一致的第一叶片和第二叶片；所述的第一叶片底部和第二叶片底部设置有引脚端子，第一叶片的引脚端子之间以及第二叶片的引脚端子之间分别设有凹槽，每个引脚端子上分别设置了贴片焊接面和引线焊接面，每个引脚端子上的贴片焊接面、引线焊接面、以及贴片焊接面与引线焊接面之间均有金属镀层，实现贴片焊接面与引线焊接面的电气连接；第一叶片与第二叶片之间的中柱空间为变压器的绕线区域；

所述磁片为I型结构，磁片的长度和宽度分别与磁体的长度和宽度相等。

2.根据权利要求1所述的一种片式磁心，其特征在于：所述的第一叶片的宽度大于所述的第二叶片的宽度，且第一叶片上设置有两个以上的端子，第二叶片上设置有两个端子。

3.根据权利要求2所述的一种片式磁心，其特征在于：第一叶片上的各端子的贴片焊接面与引线焊接面水平横向排列，且中间端子水平纵向的宽度大于两边的端子的水平纵向宽度；第二叶片上的贴片焊接面与引线焊接面水平纵向排列。

4.根据权利要求3所述的一种片式磁心，其特征在于：同一个引脚端子上贴焊接片面与引线焊接面为不等高的阶梯设置，贴片焊接面高于引线焊接面。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种片式磁心，其特征在于：磁体由具有高导磁率、高电阻率的软磁铁氧体加工而成。

6.根据权利要求5所述的一种片式磁心，其特征在于：磁片的一端上设置有一个缺口。

7.根据权利要求6所述的一种片式磁心，其特征在于：磁片由具有高导磁率的软磁铁氧体材料加工而成。

8.一种片式变压器，其特征在于：应用了权利要求1至权利要求4、权利要求6、权利要求7任意一项所述的片式磁心。

9.一种片式变压器，其特征在于：应用了权利要求5所述的片式磁心。