CN221175932U - 电感和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电感和电子设备，涉及电感结构设计技术领域，应用于电子设备中，电感包括磁芯体和线圈；磁芯体为对称结构，线圈缠绕在磁芯体上；线圈包括一个绕组，绕组包括多个绕组段，多个绕组段分布于磁芯体的两个绕线区，两个绕线区分别位于磁芯体的对称两侧，其中一个绕线区上缠绕的绕组段的数量大于另一个绕线区上缠绕的绕组段的数量；通过使磁芯体上两个绕线区缠绕的绕组段数量存在差异，构造了多个寄生电容，使得谐振点由单一频率变为多个谐振频率，有利于提升PFC电感的阻抗。

Description

电感和电子设备

技术领域

本申请涉及电感结构设计技术领域，特别涉及一种电感和电子设备。

背景技术

变压器和电感等电电感是开关电源等产品中实现高效率和小型化的核心单元器件，通常在开关电源等产品中使用环形电感(Power Factor CorrecTIon，PFC)，受PFC功能及效率的约束，PFC电感的圈数和磁芯无法做出较大的改变。

然而，目前FPC电感的阻抗较小，无法满足一些应用场景的需求。通过减小PFC电感的寄生电容，可以提升PFC电感的阻抗，但是这将会导致PFC电感的匝间变大，增大PFC电感的体积。同时，寄生电容的存在会导致高频谐振，需要配备更多类型的滤波器，增大了FPC电感使用的复杂程度。

实用新型内容

本申请提供一种电感和电子设备，通过在磁芯体上构造不对称的多段绕组段，构造多个寄生电容，使得谐振点由单一频率变为多个谐振频率，解决提升PFC电感的阻抗较难提升的问题。

第一方面，本申请提供一种电感，包括磁芯体和线圈，所述磁芯体为对称结构，所述线圈缠绕在所述磁芯体上；所述线圈包括一个绕组，所述绕组包括多个绕组段，多个所述绕组段分布于所述磁芯体的两个绕线区，两个所述绕线区分别位于所述磁芯体的对称两侧，其中一个所述绕线区上缠绕的所述绕组段的数量大于另一个所述绕线区上缠绕的所述绕组段的数量。

本申请采用结构为对称结构的磁芯体，并将线圈缠绕在该磁芯体上形成多个绕组段，在磁芯体对称的两侧设置两个绕线区，使多个绕组段分布于该两个绕线区，且其中一个绕线区上缠绕的绕组段的数量大于另一个绕线区上缠绕的绕组段的数量，使得两个绕线区内的绕组段形成了不对称分布的绕线结构，有利于构造多个寄生电容，使得谐振点由单一频率变为多个谐振频率，提升阻抗的相位，并且增加容抗。在不消除寄生电容的前提下，主动构造多个寄生电容，使高频谐振的多个谐振点互相平衡，避免了共模干扰的存在，有利于解决PFC电感产生的寄生电容对高频段的影响。

一种可能的实现方式中，任意一个所述绕组段整体位于其中一个所述绕线区内。

一种可能的实现方式中，相邻两个所述绕组段的导线为一根导线，所述导线包括位于相邻两个所述绕组段之间的连接段，所述连接段沿所述磁芯体的周向延伸。

一种可能的实现方式中，所述绕组段包括依次相邻的第一绕组段、第二绕组段和第三绕组段，所述第一绕组段的导线、所述第二绕组段的导线和所述第三绕组段的导线为一根导线，所述第一绕组段位于一个所述绕线区，所述第二绕组段和所述第三绕组段位于另一个所述绕线区。

一种可能的实现方式中，所述磁芯体的周向方向上，所述第二绕组段的延伸长度等于所述第三绕组段的延伸长度。

一种可能的实现方式中，所述第一绕组段、所述第二绕组段和所述第三绕组段均包括多个绕线层以形成多层环绕结构，所述第一绕组段、所述第二绕组段和所述第三绕组段的所述绕线层的层数相同。

一种可能的实现方式中，所述第一绕组段背向所述第二绕组段的一端具有第一引脚，所述第三绕组段背向所述第二绕组段的一端具有第二引脚。

一种可能的实现方式中，所述第一引脚和所述第二引脚分别位于所述磁芯体对称轴的两侧。

一种可能的实现方式中，所述磁芯体的形状为圆环，多个所述绕组段在所述圆环上间隔分布；或者，所述磁芯体的形状为矩形环，多个所述绕组段分布在所述矩形环其中一对相对的两边。

第二方面，本申请提供一种电子设备，包括电路板和上述任一项所述的电感，所述电感和所述电路板电连接。

本申请通过磁芯体和线圈直接定位连接，并且将直接定位连接在磁芯体上的部分线圈直接形成引脚部，和/或在部分线圈处直接定位连接引脚部，仅由必要的磁芯体和线圈通过胶粘等直接定位连接的方式来组成电感，并在线圈处直接形成引脚部或直接定位连接引脚部，将引脚部固定并定位在磁芯体同一侧的外表面上，不必通过骨架或底板等辅助机构来定位引脚，结构设计更加简便，产品体积有效降低，单位体积的线圈占比增大，有效提高了电感的功率密度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图进行说明。

图1是本申请实施方式提供的第一种电感的结构示意图；

图2是本申请实施方式提供的第二种电感的结构示意图；

图3是本申请实施方式提供的第三种电感的结构示意图；

图4是本申请实施方式提供的第四种电感的结构示意图；

图5是本申请实施方式提供的电感的共模噪声和差模噪声实测波形图；

图6是现有技术中电感的共模噪声和差模噪声实测波形图。

具体实施方式

下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的相同的字段，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

为方便理解，下面先对本申请实施例所涉及的英文简写和有关技术术语进行解释和描述。

本申请提供一种电感的具体实施方式，应用于电子设备中，设置在所述电子设备的输入电源和用电设备之间的功率变换电路中，用于对所述输入电源进行电压变换后向所述用电设备供电，和/或用于对所述输入电源的电压进行滤波调节后向所述用电设备供电。

具体地，参阅图1所示，本实施方式提供的电感包括磁芯体20和线圈10，磁芯体20为对称结构，磁性体的形状包括非封闭式的对称形状和封闭式的对称环形，非封闭式的对称形状包括柱形、“匚”字形等，封闭式的对称环形包括圆环、椭圆环、多边环等，多边环包括矩形环、五边环等。本实施例以圆环形的磁芯体20为例。

磁芯体20可以为导磁性材料制成，也可直接由磁性材料制成，例如铁磁芯、镍锌铁磁芯和锰锌磁芯等。

导线在磁芯体20上缠绕一周形成单个线圈10，导线形成多个线圈10缠绕在磁芯体20上，连续缠绕磁芯体20的多个线圈10形成一个绕组，磁芯体20上的线圈10包括至少一个绕组。该绕组包括多个绕组段11，绕组段11的匝数为绕组段11中线圈10的数量，单个绕组段11的匝数为2匝以上。任意两个绕组段11的匝数可以相同，也可以不同，本申请对此不做限制。

在磁芯体20的周向方向上的单位长度内绕组段11具有的匝数为绕组段11的线圈10密度，任意两个绕组段11的线圈10密度可以相同，也可以不同，本申请对此不做限制。

单个磁芯体20上的多个绕组段11的导线的缠绕方向相同，即多个绕组段11的导线均由内向外缠绕磁芯体20；或者，多个绕组段11的导线均由外向内缠绕磁芯体20，以使多个绕组段11产生方向相同的磁场，构成共轭电感。

磁芯体20包括两个绕线区，两个绕线区分别位于磁芯体20的对称两侧，多个绕组段11分布于磁芯体20的两个绕线区，且单个绕线区上至少缠绕一个绕组段11。磁芯体20的两个绕线区可以在磁芯体20对称轴的两侧对称设置，也可以在磁芯体20对称轴的两侧不对称设置，本申请对此不做限定。

其中一个绕线区上缠绕的绕组段11的数量大于另一个绕线区上缠绕的绕组段11的数量，以使磁芯体20的两个绕线区存在数量不对等的绕组段11，一个绕线区内的绕组段11和另一个绕线区内的绕组段11不对称分布。

采用一个绕线区内的绕组段11和另一个绕线区内的绕组段11不对称分布的绕线结构，有利于构造多个寄生电容，使得谐振点由单一频率变为多个谐振频率，提升阻抗的相位，并且增加容抗。在不消除寄生电容的前提下，主动构造多个寄生电容，使高频谐振的多个谐振点互相平衡，避免了共模干扰的存在，有利于解决PFC电感产生的寄生电容对高频段的影响。

一种可能的实施方式中，任意一个绕组段11整体位于其中一个绕线区内，避免单个绕组段11部分存在于一个绕线区，而另一部分存在于另一个绕线区。

参阅图2所示，以磁芯体20对称轴的两侧分别为一个绕线区和另一个绕线区，电感包括第一绕组段111、第二绕组段112和第三绕组段113，第一绕组段111整体位于一个绕线区，第二绕组段112整体和第三绕组段113整体均位于另一个绕线区，以使其中一个绕线区内的绕组段11数量小于另一个绕线区内的绕组段11数量。

一种可能的实施方式中，多个绕组段11在磁芯体20的周向上的延伸长度均相同，且绕组段11的总数量为偶数，在磁芯体20任意对称轴的两侧，多个绕组段11均不对称分布。避免当磁芯体20存在多个对称轴时，在其中一个对称轴的两侧，其中一侧的绕组段11数量和另一侧的绕组段11数量相同，无法满足两个绕线区存在数量不对等绕组段11的绕线结构。

参阅图4所示，电感包括第一绕组段111、第二绕组段112、第三绕组段113和第四绕组段114，第一绕组段111至第四绕组段114在磁芯体20的周向上的延伸长度均相同，且电感包括共四个绕组段11，绕组段11的总数量为偶数。以磁芯体20对称轴的两侧分别为一个绕线区和另一个绕线区，第一绕组段111整体位于一个绕线区，第二绕组段112整体、第三绕组段113整体和第四绕组段114整体均位于另一个绕线区，以使其中一个绕线区内的绕组段11数量小于另一个绕线区内的绕组段11数量，且第一绕组段111至第四绕组段114在磁芯体20上不对称分布。

一种可能的实施方式中，至少部分相邻两个绕组段11的导线为一根导线，导线包括位于相邻两个绕组段11之间的连接段12，连接段12沿磁芯体20的周向方向延伸，且导线的连接段12不缠绕磁芯体20，以使相邻的两个绕组段11在磁芯体20的周向方向上具有间隔距离。

连接段12作为相邻两个绕组段11之间的分隔区域，使得一根导线能够缠绕形成多个相邻的绕组段11。导线可以包括多个连接段12，在磁芯体20的周向方向上，多个连接段12的长度可以相同，也可以不同，本申请对此不做限制。

参阅图1所示，电感包括依次相邻的第一绕组段111、第二绕组段112和第三绕组段113，第一绕组段111的导线、第二绕组段112的导线和第三绕组段113的导线为同一根导线，第一绕组段111和第二绕组段112之间具有第一连接段121，第二绕组段112和第三绕组段113之间具有第二连接段122，第一连接段121和第二连接段122均沿磁芯体20的周向方向延伸，且导线在第一连接段121和第二连接段122处均不缠绕磁芯体20。

第一绕组段111背向第二绕组段112的一端具有第一引脚131，第三绕组段113背向第二绕组段112的一端具有第二引脚132，两个引脚13均用于与电路板电连接。

一种可能的实施方式中，至少部分相邻两个绕组段11中，两个绕组段11均包括单个绕线层。

参阅图1所示，电感包括依次相邻的第一绕组段111、第二绕组段112和第三绕组段113，第一绕组段111至第三绕组段113均包括单个绕线层以形成单层环绕结构。

一种可能的实施方式中，至少部分相邻两个绕组段11中，一个绕组段11的绕线层为单层，另一个绕组段11的绕线层为多层。

参阅图2所示，电感包括依次相邻的第一绕组段111、第二绕组段112和第三绕组段113，第一绕组段111包括单个绕线层以形成单层环绕结构，第二绕组段112和第三绕组段113均包括多个绕线层以形成多层环绕结构。

一种可能的实施方式中，至少部分相邻两个绕组段11中，两个绕组段11均包括多个绕线层，两个绕组段11的绕线层的层数可以相同，也可以不同。

参阅图3所示，电感包括依次相邻的第一绕组段111、第二绕组段112和第三绕组段113，第一绕组段111至第三绕组段113均包括多个绕线层以形成多层环绕结构，且第一绕组段111的绕线层的层数、第二绕组段112的绕线层的层数和第三绕组段113的绕线层的层数相同。

绕组段11的绕线层数量仅对绕组段11的磁通量产生影响，对绕组段11构造的寄生电容几乎没有影响，在保持磁芯体20的两个绕线区存在数量不对等的绕组段11的前提下，可以根据实际需求对绕组段11设置合适数量的绕线层。

一种可能的实施方式中，绕组段11包括多个绕线层，在磁芯体20的周向方向上，属于同一绕组段11的相邻两个绕线层的长度可以相同，也可以不同。

参阅图3所示，电感包括第二绕组段112和第三绕组段113，第二绕组段112和第三绕组段113均包括多个绕线层，在磁芯体20的周向方向上，第二绕组段112的多个绕线层的长度均相同，第三绕组段113最外侧的绕线层的长度小于内侧的多个绕线层的长度，第三绕组段113靠近内侧的多个绕线层的长度相同。

在磁芯体20的周向方向上，绕组段11的延伸长度仅对绕组段11的磁通量产生影响，对绕组段11构造的寄生电容几乎没有影响，在保持磁芯体20的两个绕线区存在数量不对等的绕组段11的前提下，可以根据实际需求对绕组段11设置合适的延伸长度。

一种可能的实施方式中，请参阅图3，电感包括依次相邻的第一绕组段111、第二绕组段112和第三绕组段113，以磁芯体20对称轴的两侧分别为一个绕线区和另一个绕线区，第一绕组段11整体位于一个绕线区，第二绕组段112整体和第三绕组段113整体均位于另一个绕线区。

在磁芯体20的周向方向上，第二绕组段112的延伸长度和第三绕组段113的延伸长度均小于第一绕组段111的延伸长度，第二绕组段112的延伸长度和第三绕组段113的延伸长度的总长小于或者等于第一绕组段111的延伸长度。

使得第一绕组段111整体位于磁芯体20对称轴的一侧，第二绕组段112整体和第三绕组段113整体位于磁芯体20对称轴的另一侧，两个绕线区在磁芯体20上的分布区域更加均匀，且多个绕组段11在磁芯体20上的分布更加均匀，有利于简化多个绕组段11的绕线过程，可以采用自动化装置对导线进行绕制。

第一绕组段111单独位于一个绕线区，可以通过调整第一绕组段111的匝数(圈数)分配，进而调整整个电感的谐振频率以及高频阻抗。

一种可能的实施方式中，请参阅图3，在磁芯体20的周向方向上，第二绕组段112的延伸长度等于第三绕组段113的延伸长度。

使得第二绕组段112和第三绕组段113在单个绕线区内均匀分布，简化单个绕线区内多个绕组段11的绕线过程。

一种可能的实施方式中，请参阅图3，第一绕组段111的导线、第二绕组段112的导线和第三绕组段113的导线为一根导线。

第一绕组段111背向第二绕组段112的一端具有第一引脚131，第三绕组段113背向第二绕组段112的一端具有第二引脚132，第一引脚131和第二引脚132分别位于磁芯体20对称轴的两侧。

第一绕组段111、第二绕组段112和第三绕组段113通过第一引脚131和第二引脚132与电路板电连接，第一引脚131和第一绕组段111位于同一绕线区，第二引脚132和第二绕组段112、第三绕组段113位于同一绕线区，第一引脚131和第二引脚132之间具有间隔距离。

一种可能的实施方式中，请参阅图3，第一绕组段111的绕线层的数量、第二绕组段112的绕线层的数量和第三绕组段113的绕线层的数量相同，且均为三层。

一种可能的实施方式中，请参阅图1，磁芯体20的形状为圆环，多个绕组段11在圆环上间隔分布。

或者，磁芯体20的形状为矩形环，矩形环包括四边，且四边两两相对设置，多个绕组段11分布在矩形环其中一对相对的两边上，另一对相对的两边上未设置绕组段11，磁芯体20上的两个绕线区可以间隔设置。

本申请还提供一种电子设备的具体实施方式，请参阅图3，该电子设备包括电路板和上述任一实施方式所述的电感，电感和电路板电连接。具体的，电感的线圈10包括引脚13，引脚13和电路板电连接，以使电感通电产生磁场。

可以理解的是，本实施例中的电子设备具有上述实施例中的电感，因此，本实施例中的电子设备具有上述实施例中的电感所有的技术效果，由于上述实施例中已经对电感的技术效果进行了充分说明，此处不再赘述。

以下通过具体实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。

实施例1

本实施例提供一种电感，该电感包括两个绕线区，两个绕线区分别位于电感的磁芯体20的对称两侧，且其中一个绕线区上缠绕的绕组段11的数量为1，另一个绕线区上缠绕的绕组段11的数量为2。

对比例1

本对比例提供的电感，与实施例1提供的电感的区别在于：其中一个绕线区上缠绕的绕组段11的数量为2，另一个绕线区上缠绕的绕组段11的数量为2。

为说明上述实施方式的技术效果，进行了如下测试：

(1)采用不同的缠绕方式将导线缠绕再磁芯体20上，分别得到实施例1中的电感和对比例1中的电感。

(2)将实施例1中的电感和对比例1中的电感分别与检测仪器连接，分别得到实施例1中的电感和对比例1中的电感的共模噪声和差模噪声实测波形图。

测试后的结果如图5和图6所示，从实施例1中的电感和对比例1中的电感的测试结果可以看出，在赫兹频率为15M时，实施例1的电感的第一波形A和第二波形B均位于峰值，且实施例1的电感的准峰值和第一波形A具有第一间隔距离，实施例1的电感的平均值和第二波形B具有第二间隔距离；在赫兹频率为25M时，对比例1的电感的第三波形C和第四波形D均位于峰值，且对比例1的电感的准峰值和第三波形C具有第三间隔距离，对比例1的电感的平均值和第四波形D具有第四间隔距离；第一间隔距离大于第三间隔距离，第二间隔距离大于第四间隔距离，即实施例1的电感的滤波效果更好。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电感，其特征在于，包括磁芯体和线圈，所述磁芯体为对称结构，所述线圈缠绕在所述磁芯体上；

所述线圈包括一个绕组，所述绕组包括多个绕组段，多个所述绕组段分布于所述磁芯体的两个绕线区，两个所述绕线区分别位于所述磁芯体的对称两侧，其中一个所述绕线区上缠绕的所述绕组段的数量大于另一个所述绕线区上缠绕的所述绕组段的数量。

2.根据权利要求1所述的电感，其特征在于，任意一个所述绕组段整体位于其中一个所述绕线区内。

3.根据权利要求1或2所述的电感，其特征在于，相邻两个所述绕组段的导线为一根导线，所述导线包括位于相邻两个所述绕组段之间的连接段，所述连接段沿所述磁芯体的周向延伸。

4.根据权利要求1或2所述的电感，其特征在于，所述绕组段包括依次相邻的第一绕组段、第二绕组段和第三绕组段，所述第一绕组段的导线、所述第二绕组段的导线和所述第三绕组段的导线为一根导线，所述第一绕组段位于一个所述绕线区，所述第二绕组段和所述第三绕组段位于另一个所述绕线区。

5.根据权利要求4所述的电感，其特征在于，在所述磁芯体的周向方向上，所述第二绕组段的延伸长度等于所述第三绕组段的延伸长度。

6.根据权利要求4所述的电感，其特征在于，所述第一绕组段、所述第二绕组段和所述第三绕组段均包括多个绕线层以形成多层环绕结构，所述第一绕组段、所述第二绕组段和所述第三绕组段的所述绕线层的层数相同。

7.根据权利要求4所述的电感，其特征在于，所述第一绕组段背向所述第二绕组段的一端具有第一引脚，所述第三绕组段背向所述第二绕组段的一端具有第二引脚。

8.根据权利要求7所述的电感，其特征在于，所述第一引脚和所述第二引脚分别位于所述磁芯体对称轴的两侧。

9.根据权利要求1、2、5至8任一项所述的电感，其特征在于，所述磁芯体的形状为圆环，多个所述绕组段在所述圆环上间隔分布；或者，所述磁芯体的形状为矩形环，多个所述绕组段分布在所述矩形环其中一对相对的两边。

10.一种电子设备，其特征在于，包括电路板和权利要求1至9任一项所述的电感，所述电感和所述电路板电连接。