[發(fā)明專利]一種灌封式電感及其制備方法與應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210689286.3
• 申請(qǐng)日: 2022-06-16
• 公開（公告）號(hào): CN115020068A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張?jiān)品?/a>;黎亞慶;劉志達(dá);張麗娜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市鉑科新材料股份有限公司;惠州鉑科實(shí)業(yè)有限公司;惠州鉑科磁材有限公司;成都市鉑科新材料技術(shù)有限責(zé)任公司;河源市鉑科新材料有限公司
• 主分類號(hào): H01F27/02
• 分類號(hào): H01F27/02;H01F27/22;H01F27/32;H01F41/00;H01F41/12
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 潘登

本發(fā)明提供一種灌封式電感及其制備方法與應(yīng)用，所述灌封式電感包括金屬結(jié)構(gòu)殼體和設(shè)置于所述金屬結(jié)構(gòu)殼體內(nèi)部的電感本體和灌封膠；所述金屬結(jié)構(gòu)殼體包括擠壓鋁殼；所述電感本體包括磁芯和設(shè)置于所述磁芯表面的繞組；所述繞組包括裸導(dǎo)線；所述灌封膠包括環(huán)氧樹脂和納米導(dǎo)熱粉體。所述制備方法包括以下步驟：(1)對(duì)金屬鋁進(jìn)行擠壓制得金屬結(jié)構(gòu)殼體；(2)將磁芯和繞組進(jìn)行組合制得電感本體；(3)將步驟(2)所得電感本體放置于步驟(1)所得金屬結(jié)構(gòu)殼體的內(nèi)部，注入灌封膠，固化處理后得到灌封式電感；其中，步驟(1)和步驟(2)不分先后順序。本發(fā)明提供的灌封式電感改善了散熱效果和電感性能的同時(shí)，簡化了電感結(jié)構(gòu)，降低了制造成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電感技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種灌封式電感，尤其涉及一種灌封式電感及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

電感是能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為磁能存儲(chǔ)起來的元件，是電源模塊中非常關(guān)鍵的元器件之一。電感元件一般由磁芯、繞組(銅線)、封裝材料等組成。在電感工作過程中，其中的磁芯和繞組會(huì)將部分電能轉(zhuǎn)換為熱能，從而產(chǎn)生能量損耗。在電源模塊運(yùn)行時(shí)，開關(guān)頻率越高、電流越大，則電感產(chǎn)生的熱量就越多。如果產(chǎn)生的熱能聚集于電感附近而不能順暢地向外側(cè)排出，則會(huì)導(dǎo)致電感溫度快速升高，進(jìn)而影響其正常穩(wěn)定工作，甚至出現(xiàn)燒機(jī)現(xiàn)象。

為了應(yīng)對(duì)這種現(xiàn)象，應(yīng)用于光伏、儲(chǔ)能逆變器等場景的電感通常會(huì)采用灌封工藝，即將繞好線圈(繞組)的磁芯放置于金屬結(jié)構(gòu)殼體中，然后使用導(dǎo)熱灌封膠將殼體中的空隙區(qū)域填滿，利用灌封膠將電感產(chǎn)生的熱量傳遞至金屬結(jié)構(gòu)殼體，再傳遞到外部空間。灌封膠和金屬結(jié)構(gòu)殼體除了起到散熱作用外，還承擔(dān)了固定及保護(hù)電感的功能：灌封膠將電感固定于金屬殼體內(nèi)部，減少震動(dòng)對(duì)電感的沖擊，防塵防水；金屬結(jié)構(gòu)殼體硬度高，作為保護(hù)外罩，防摔耐磨。

針對(duì)灌封膠和金屬結(jié)構(gòu)殼體，目前常用的灌封膠有硅樹脂等，熱導(dǎo)率在0.7-2.5W/(m·K)之間；常用的金屬結(jié)構(gòu)殼體一般為壓鑄鋁合金外殼，成分為鋁硅合金，熱導(dǎo)率在120-130W/(m·K)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于純鋁(室溫下熱導(dǎo)率為238W/(m·K))。為了進(jìn)一步改善灌封式電感的散熱效果，技術(shù)人員通常設(shè)計(jì)造型復(fù)雜的殼體以加大散熱面積。例如，在外部側(cè)面設(shè)置緊密的齒狀散熱結(jié)構(gòu)，且為了制作形狀復(fù)雜的鋁殼采用了壓鑄的方式。壓鑄的原理是將鋁合金完全熔化為液體，然后注入到三維的鋁外殼模具中，并保持一定的壓力，冷卻后打開模具，即得到一個(gè)具有特定形狀的壓鑄鋁合金外殼。然而，為了提高熔融金屬的流動(dòng)性，以充分填充造型復(fù)雜的模具內(nèi)部，需要在鋁中添加硅等元素。因此，壓鑄鋁合金外殼的優(yōu)點(diǎn)是可以達(dá)成復(fù)雜的外形設(shè)計(jì)；缺點(diǎn)是熱導(dǎo)率低(鋁硅合金的熱導(dǎo)率低于純鋁)和成本高(壓鑄模具費(fèi)用高，生產(chǎn)效率低)。

此外，隨著電力電子朝著小型化、高頻率、大電流的方向快速發(fā)展，電感在工作過程中產(chǎn)生的熱量將繼續(xù)增加，現(xiàn)有的灌封式電感無法更好地滿足行業(yè)內(nèi)愈加嚴(yán)苛的散熱需求。

CN 113241238A公開了一種灌封式電感，包括外殼、電感本體、散熱填充單元和灌封膠，所述外殼包括一個(gè)具有開口的空腔，所述電感本體設(shè)置于所述外殼的空腔內(nèi)，所述散熱填充單元包括至少一個(gè)散熱填充塊，所述至少一個(gè)散熱填充塊分別填充在所述電感本體與所述外殼的空腔之間的間隙位置處，所述灌封膠從所述空腔的開口處向所述空腔內(nèi)灌封以將所述空腔填充滿。

CN 102436913A公開了一種灌封式電感及其裝配工藝，所述灌封式電感包括表面上纏繞有銅線圈的骨架及保護(hù)罩，骨架設(shè)于保護(hù)罩內(nèi)部，且骨架與保護(hù)罩同心；在保護(hù)罩上設(shè)有用于銅線圈的銅線伸出的出線口；在保護(hù)罩內(nèi)骨架的兩端上分別設(shè)有母排，銅線圈的兩端分別卡在母排上；在保護(hù)罩的兩端上設(shè)有端蓋板，在端蓋板與母排之間設(shè)有壓板，壓板與母排相連接；在保護(hù)罩上設(shè)有絕緣柱銷；在保護(hù)罩與端蓋板接觸位置、絕緣柱銷與保護(hù)罩接觸位置、骨架與端蓋板之間以及骨架外表面與保護(hù)罩內(nèi)壁之間設(shè)有固化環(huán)氧樹脂層。

然而，上述灌封式電感均存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、裝配繁瑣、成本高昂等缺陷，難以大規(guī)模推廣應(yīng)用。