CN221946924U - 一种obc车载pfc升压电感及水冷装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种OBC车载PFC升压电感及水冷装置，属于车载电源系统技术领域，包括散热板，所述散热板一侧设置有水冷装置，另一侧设置有电感组件；电感组件包括磁芯、套设在所述磁芯上的线圈、和用于将所述磁芯固定在所述散热板上的预制骨架；所述线圈、所述磁芯与所述预制骨架之间通过胶水固化进行固定，所述线圈在所述磁芯上缠绕并向上延伸出连接端。本实用新型的有益效果是：采用预制骨架对线圈和电感进行固定，线圈与磁芯之间采用胶水连接，实现了免灌封，结构设计简单，便于大规模生产，可降低成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及车载电源系统技术领域，具体而言，涉及一种OBC车载PFC升压电感及水冷装置。
背景技术
车载电源系统的多合一集成化成为行业趋势，通过车载电源系统的集成，大功率、小型化、集成化、智能化、高性价比成为车载电源产品的发展方向。降本、高度集成化和耐久度这些每一个都是技术壁垒，对车载电感器的材料及电感散热设计都是一个较大的挑战。
升压电感模块为了实现超充站的储能功能，需要考虑在逆变模式时，会遇到更高的电流冲击，即需要提高电感的高饱和能力。同时，为了提高充电站的经济效益，对升压电感模块的效率提升也有更高要求，需要适合更高频率更小损耗的磁芯材料。此外超充站也有向水冷散热发展的趋势，升压电感模块设计上也需要考虑电感器和水冷系统的一体化集成，进一步降低成本。
传统灌封式一体电感生产成本高，由于作为灌封用的磁胶要兼备高绝缘、高导热性能、高流动性的要求，对材料的要求极高会增加电感的制备成本，且结构复杂不利于大批量自动化生产。汽车高潮湿的应用环境会对电感的可靠性造成较大的影响。如公告号为CN215868906U的实用新型专利公开了一种水冷式电感器，包括壳体，设有多个侧板，多个侧板依次连接，并围合形成安装槽；磁芯，套设有线圈，并安装于安装槽；线圈依次缠绕磁芯，并延伸出两连接端，两连接端沿水平方向贯穿同一侧板，并处于同一平面；导热硅胶，沿着安装槽的开口灌封于安装槽，并覆盖磁芯、所述线圈，且与壳体相齐平。其同样存在对导热硅胶要求高、制造成本高、结构复杂且不利于大批量自动化生产的问题。
有鉴于此，本发明人针对这一需求展开深入研究，遂有本案产生。
实用新型内容
为克服现有技术中灌封式一体电感生产成本高、结构复杂且不利于大批量自动化生产等的问题，本实用新型提供了一种OBC车载PFC升压电感及水冷装置，包括散热板，所述散热板一侧设置有水冷装置，另一侧设置有电感组件；
电感组件包括磁芯、套设在所述磁芯上的线圈、和用于将所述磁芯固定在所述散热板上的预制骨架；所述线圈、所述磁芯与所述预制骨架之间通过胶水固化进行固定，所述线圈在所述磁芯上缠绕并向上延伸出连接端。
采用预制骨架对线圈和电感进行固定，线圈采用扁铜线圈，其与磁芯之间采用胶水连接，实现了免灌封，结构设计简单，便于大规模生产，可降低成本。
优选地，所述磁芯的材质为铁硅粉、铁硅铝粉或羰基铁粉，所述磁芯与所述线圈之间设置有氮化铝陶瓷片。这里的磁芯材质可以是低损耗的铁硅粉、铁硅铝粉和羰基铁粉，还可以是由这几种粉所压制形成的磁芯；磁芯材质优选为低损耗的铁硅粉芯或铁硅铝粉芯；更优选地，线圈中间磁芯采用条状带槽铁硅粉芯，所述磁芯上下表面的中间形成有与所述磁芯轴线方向平行的条状带槽，主要目的是为了增加散热面积，减少铁损和铜损给电感本身带来散热。
在磁芯与线圈之间设置有氮化铝陶瓷片，其导热系数为180w/m*k，其导热性仅次于铜线，相比于注塑树脂具有更好的散热效果。采用导热性好且绝缘性具佳的陶瓷材料对线圈与磁芯进行绝缘，能够满足相关的耐压和漏电流等安规要求。
优选地，所述预制骨架包括对所述线圈前后方向位置进行固定的前后固定架体和用于对所述线圈左右方向位置进行固定的左右固定架体，所述前后固定架体和所述左右固定架体上均设置有用于与所述散热板进行固定的螺栓安装部，所述螺栓安装部通过螺栓安装在所述散热板上；
所述预制骨架还包括用于对所述磁芯和线圈进行限位的塑料骨架，所述塑料骨架位于所述线圈与所述前后固定架体、所述左右固定架体之间；
所述塑料骨架包括用于对所述线圈前后进行限位的主限位板，所述主限位板左右两侧向前后方向延伸有左右限位板，所述左右限位板位于所述线圈与所述左右固定架体之间。
优选地，所述主限位板靠近所述线圈一侧向所述线圈前后方向延伸有对所述磁芯垂直于其轴线方向进行限位的限位组件，所述限位组件位于所述磁芯和所述线圈之间。
优选地，所述前后固定架体包括前固定架体和后固定架体，所述前固定架体和所述后固定架体上均设置有所述螺栓安装部，所述散热板和所述螺栓安装部上均形成有螺纹孔，所述散热板和所述螺栓安装部上对应位置的螺纹孔处分别设置有一个架体辅助安装件；所述架体辅助安装件通过螺栓使所述螺栓安装部安装在所述散热板上，并可对所述前固定架体和所述后固定架体的前后位置进行调节；
所述塑料骨架包括与所述前固定架体、所述后固定架体对应的两个所述主限位板，其中一个主限位板左右两侧向前后方向延伸有所述左右限位板；
两个所述主限位板靠近所述线圈一侧均向所述线圈前后方向延伸有对所述磁芯垂直于其轴线方向进行限位的限位组件。
优选地，所述限位组件包括对所述磁芯前后方向的四条边进行限位的所述限位杆和对所述磁芯端部边沿进行限位的端部护边，同一所述主限位板上的所述限位杆的长度相等且所述限位杆的长度小于所述磁芯长度的一半；
所述主限位板上与磁芯对应位置处形成有开口，所述开口处靠近所述前后固定架体一侧设置有对所述磁芯前后两端进行限位的磁芯盖板；所述左右限位板与所述左右固定架体之间均设置有线圈盖板。
优选地，所述限位护边位于所述开口边缘处，所述限位杆位于所述开口四个角位置处且向该角对应的两边延伸形成角部护边；
所述限位杆包括限位固定部和限位主杆部；所述限位固定部一体化设置在所述开口边缘处且其向两边延伸形成的角部护边宽度大于所述限位主杆部的宽度；所述限位主杆部的自由端处的角部护边宽度逐渐变窄形成主杆头部。
优选地，所述电感组件包括两个以上并排设置的磁芯，每个磁芯上均套设有所述线圈；
两个所述主限位板靠近所述线圈一侧均向所述线圈前后方向延伸有对每个所述磁芯垂直于其轴线方向进行限位的限位组件；
两个所述主限位板靠近所述线圈一侧均向所述线圈前后方向延伸有对两个所述线圈之间进行限位的限位条；
所述塑料骨架上还设置有对相邻两个线圈之间连接端进行连接的铜排。
优选地，所述散热板为金属铝合金材质，所述散热板上靠近所述电感组件一侧与所述电感组件对应位置处设置有导热垫；
所述散热板靠近所述水冷装置一侧与所述电感组件对应位置处形成有U形条状槽；设置U形条状槽，主要是为了增加散热板的散热面积，且进入水流会沿着U形条状槽流出，形成回路，进一步提高电感装置的散热效果。
这里U形条状槽优选设计成同心U型槽，可以使进入的水流形成回流，可以顺畅的通过散热板把热量带走。
所述水冷装置包括水冷板，所述水冷板上形成有进水孔和出水孔；当所述水冷板安装在所述散热板上时，所述U形条状槽与所述水冷板之间形成用于容纳冷却介质的冷却腔体，所述冷却腔体通过所述进水孔、所述出水孔与外部连通。散热介质可以通过连接冷却腔体的孔道进入冷却腔体，通过流动的冷介质水、油与散热板接触并带走电感工作散发的热量。
有益效果：
采用本实用新型技术方案产生的有益效果如下：
(1)整个电感线圈以及磁芯部分采用预制骨架通过胶水固化进行固定，磁芯与线圈之间的绝缘采用高导热率的氮化铝陶瓷片，不仅强度高且散热效果好，可以将磁芯本体发热通过热传导的方式向周围以及水冷基座扩散出去；且与水冷装置形成了一套集成度高的一体化结构，制备工艺简单，装配便捷；在满足电感量设计要求的前提下具有较好的散热性能。可以满足车载大电流的应用场景。
(2)采用免注塑或灌封绝缘层的设计方式，线圈与磁体之间采用氮化铝陶瓷作为绝缘和导热体，其导热系数(180w/m*k)远高于灌封磁胶或热固性灌封树脂(2-10w/m*k)，可以更大效果的增加热传导速率，可以容许通过更大的电流，能够满足当前车载大电流高压的要求。
(3)水冷板上U形条状槽的设计，一方面可以增加散热面积，另一方面进入的冷却水不会形成乱流，可以顺畅的流出水冷器；电感器可与水冷板设置完美配合，设计集成化程度较高，适合车机充电系统使用。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本实用新型较佳之OBC车载PFC升压电感及水冷装置立体结构图；
图2是本实用新型较佳之OBC车载PFC升压电感及水冷装置的立体爆炸图；
图3是本实用新型较佳之塑料骨架立体结构图；
图4是本实用新型较佳之U形条状槽结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
本实施方式采用预制骨架对线圈和电感进行固定，线圈采用扁铜线圈，其与磁芯之间采用胶水连接，实现了免灌封，结构设计简单，便于大规模生产，可降低成本。具体实施方式如下：
如图1-4所示，一种OBC车载PFC升压电感及水冷装置，包括散热板1，所述散热板1一侧设置有水冷装置2，另一侧设置有电感组件3；
电感组件3包括磁芯31、套设在所述磁芯31上的线圈32、和用于将所述磁芯31固定在所述散热板1上的预制骨架4；所述线圈32、所述磁芯31与所述预制骨架4之间通过胶水固化进行固定，所述线圈32在所述磁芯31上缠绕并向上延伸出连接端321。
这里，磁芯31的材质优选为铁硅粉、铁硅铝粉或羰基铁粉，所述磁芯与所述线圈之间设置有氮化铝陶瓷片。这里的磁芯材质可以是低损耗的铁硅粉、铁硅铝粉和羰基铁粉，还可以是由这几种粉所压制形成的磁芯；磁芯材质优选为低损耗的铁硅粉芯或铁硅铝粉芯；更优选地，线圈中间磁芯采用条状带槽铁硅粉芯，所述磁芯上下表面的中间形成有与所述磁芯轴线方向平行的条状带槽311，主要目的是为了增加散热面积，减少铁损和铜损给电感本身带来散热。
在磁芯31与线圈32之间设置有氮化铝陶瓷片33，其导热系数为180w/m*k，其导热性仅次于铜线，相比于注塑树脂具有更好的散热效果。采用导热性好且绝缘性具佳的陶瓷材料对线圈与磁芯进行绝缘，能够满足相关的耐压和漏电流等安规要求。
作为一种优选的实施方式，所述预制骨架4包括对所述线圈32前后方向位置进行固定的前后固定架体41和用于对所述线圈32左右方向位置进行固定的左右固定架体42，所述前后固定架体41和所述左右固定架体42上均设置有用于与所述散热板1进行固定的螺栓安装部40，所述螺栓安装部40通过螺栓安装在所述散热板1上；
预制骨架4还包括用于对所述磁芯31和线圈32进行限位的塑料骨架43，所述塑料骨架43位于所述线圈32与所述前后固定架体41、所述左右固定架体42之间；
如图3所示，塑料骨架43包括用于对所述线圈32前后进行限位的主限位板431，所述主限位板431左右两侧向前后方向延伸有左右限位板432，所述左右限位板432位于所述线圈32与所述左右固定架体42之间。
作为一种优选的实施方式，主限位板431靠近所述线圈32一侧向所述线圈前后方向延伸有对所述磁芯31垂直于其轴线方向进行限位的限位组件44，所述限位组件44位于所述磁芯31和所述线圈32之间。
作为一种优选的实施方式，前后固定架体41包括前固定架体411和后固定架体412，所述前固定架体411和所述后固定架体412上均设置有所述螺栓安装部40，所述散热板1和所述螺栓安装部40上均形成有螺纹孔，所述散热板1和所述螺栓安装部40上对应位置的螺纹孔处分别设置有一个架体辅助安装件45；所述架体辅助安装件45通过螺栓使所述螺栓安装部40安装在所述散热板1上，并可对所述前固定架体411和所述后固定架体412的前后位置进行调节；这里架体辅助安装件45上设置有一个螺纹孔451和一个条形安装孔452，通过调节螺栓在所述条形安装孔452的位置即可实现对所述前固定架体411和所述后固定架体412的前后位置的调节。
作为一种优选的实施方式，塑料骨架4包括与所述前固定架体411、所述后固定架体412对应的两个所述主限位板431，其中一个主限位板431左右两侧向前后方向延伸有所述左右限位板432；
两个所述主限位板431靠近所述线圈32一侧均向所述线圈32前后方向延伸有对所述磁芯31垂直于其轴线方向进行限位的限位组件44。
作为一种优选的实施方式，限位组件44包括对所述磁芯31前后方向的四条边进行限位的所述限位杆441和对所述磁芯31端部边沿进行限位的端部护边442，同一所述主限位板431上的所述限位杆441的长度相等且所述限位杆441的长度小于所述磁芯31长度的一半；
主限位板431上与磁芯31对应位置处形成有开口46，所述开口46处靠近所述前后固定架体41一侧设置有对所述磁芯31前后两端进行限位的磁芯盖板47；所述左右限位板432与所述左右固定架体42之间均设置有线圈盖板48。
作为一种优选的实施方式，所述限位护边442位于所述开口46边缘处，所述限位杆441位于所述开口46四个角位置处且向该角对应的两边延伸形成角部护边；
限位杆441包括限位固定部443和限位主杆部444；所述限位固定部443一体化设置在所述开口46边缘处且其向两边延伸形成的角部护边宽度大于所述限位主杆部444的宽度；所述限位主杆部444的自由端处的角部护边宽度逐渐变窄形成主杆头部445。
电感组件3中可以设置单个磁芯，也可以设置多个磁芯，当设置多个磁芯时，需要分别对其进行固定，即需要对塑料骨架的结构进行优化设计。
这里，作为一种优选的实施方式，电感组件3包括两个以上并排设置的磁芯31，每个磁芯31上均套设有所述线圈32；
两个所述主限位板431靠近所述线圈32一侧均向所述线圈32前后方向延伸有对每个所述磁芯31垂直于其轴线方向进行限位的限位组件44；
两个所述主限位板431靠近所述线圈32一侧均向所述线圈32前后方向延伸有对两个所述线圈32之间进行限位的限位条433；
塑料骨架43上还设置有对相邻两个线圈之间连接端321进行连接的铜排49。
作为一种优选的实施方式，所述散热板1为金属铝合金材质，所述散热板1上靠近所述电感组件3一侧与所述电感组件3对应位置处设置有导热垫12；
如图4所示，散热板1靠近所述水冷装置2一侧与所述电感组件3对应位置处形成有U形条状槽11；设置U形条状槽，主要是为了增加散热板的散热面积，且进入水流会沿着U形条状槽流出，形成回路，进一步提高电感装置的散热效果。
这里U形条状槽优选设计成同心U型槽，可以使进入的水流形成回流，可以顺畅的通过散热板把热量带走。
作为一种优选的实施方式，水冷装置2包括水冷板21，所述水冷板21上形成有进水孔22和出水孔23；当所述水冷板安装在所述散热板上时，所述U形条状槽与所述水冷板之间形成用于容纳冷却介质的冷却腔体，所述冷却腔体通过所述进水孔22、所述出水孔23与外部连通，这里通常是通过管道24与外部连接。散热介质可以通过连接冷却腔体的孔道进入冷却腔体，通过流动的冷介质水、油与散热板接触并带走电感工作散发的热量。
以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种OBC车载PFC升压电感及水冷装置，其特征在于，包括散热板，所述散热板一侧设置有水冷装置，另一侧设置有电感组件；
所述电感组件包括磁芯、套设在所述磁芯上的线圈、和用于将所述磁芯固定在所述散热板上的预制骨架；所述线圈、所述磁芯与所述预制骨架之间通过胶水固化进行固定，所述线圈在所述磁芯上缠绕并向上延伸出连接端。
2.根据权利要求1所述的一种OBC车载PFC升压电感及水冷装置，其特征在于，所述磁芯的材质为铁硅粉、铁硅铝粉或羰基铁粉，所述磁芯与所述线圈之间设置有氮化铝陶瓷片。
3.根据权利要求1所述的一种OBC车载PFC升压电感及水冷装置，其特征在于，所述磁芯上下表面的中间形成有与所述磁芯轴线方向平行的条状带槽。
4.根据权利要求1所述的一种OBC车载PFC升压电感及水冷装置，其特征在于，所述预制骨架包括对所述线圈前后方向位置进行固定的前后固定架体和用于对所述线圈左右方向位置进行固定的左右固定架体，所述前后固定架体和所述左右固定架体上均设置有用于与所述散热板进行固定的螺栓安装部，所述螺栓安装部通过螺栓安装在所述散热板上；
所述预制骨架还包括用于对所述磁芯和线圈进行限位的塑料骨架，所述塑料骨架位于所述线圈与所述前后固定架体、所述左右固定架体之间；
所述塑料骨架包括用于对所述线圈前后进行限位的主限位板，所述主限位板左右两侧向前后方向延伸有左右限位板，所述左右限位板位于所述线圈与所述左右固定架体之间。
5.根据权利要求4所述的一种OBC车载PFC升压电感及水冷装置，其特征在于，所述主限位板靠近所述线圈一侧向所述线圈前后方向延伸有对所述磁芯垂直于其轴线方向进行限位的限位组件，所述限位组件位于所述磁芯和所述线圈之间。
6.根据权利要求5所述的一种OBC车载PFC升压电感及水冷装置，其特征在于，所述前后固定架体包括前固定架体和后固定架体，所述前固定架体和所述后固定架体上均设置有所述螺栓安装部，所述散热板和所述螺栓安装部上均形成有螺纹孔，所述散热板和所述螺栓安装部上对应位置的螺纹孔处分别设置有一个架体辅助安装件；所述架体辅助安装件通过螺栓使所述螺栓安装部安装在所述散热板上，并可对所述前固定架体和所述后固定架体的前后位置进行调节；
所述塑料骨架包括与所述前固定架体、所述后固定架体对应的两个所述主限位板，其中一个主限位板左右两侧向前后方向延伸有所述左右限位板；
两个所述主限位板靠近所述线圈一侧均向所述线圈前后方向延伸有对所述磁芯垂直于其轴线方向进行限位的限位组件。
7.根据权利要求6所述的一种OBC车载PFC升压电感及水冷装置，其特征在于，所述限位组件包括对所述磁芯前后方向的四条边进行限位的限位杆和对所述磁芯端部边沿进行限位的端部护边，同一所述主限位板上的所述限位杆的长度相等且所述限位杆的长度小于所述磁芯长度的一半；
所述主限位板上与磁芯对应位置处形成有开口，所述开口处靠近所述前后固定架体一侧设置有对所述磁芯前后两端进行限位的磁芯盖板；所述左右限位板与所述左右固定架体之间均设置有线圈盖板。
8.根据权利要求7所述的一种OBC车载PFC升压电感及水冷装置，其特征在于，所述限位护边位于所述开口边缘处，所述限位杆位于所述开口四个角位置处且向该角对应的两边延伸形成角部护边；
所述限位杆包括限位固定部和限位主杆部；所述限位固定部一体化设置在所述开口边缘处且其向两边延伸形成的角部护边宽度大于所述限位主杆部的宽度；所述限位主杆部的自由端处的角部护边宽度逐渐变窄形成主杆头部。
9.根据权利要求6所述的一种OBC车载PFC升压电感及水冷装置，其特征在于，所述电感组件包括两个以上并排设置的磁芯，每个磁芯上均套设有所述线圈；
两个所述主限位板靠近所述线圈一侧均向所述线圈前后方向延伸有对每个所述磁芯垂直于其轴线方向进行限位的限位组件；
两个所述主限位板靠近所述线圈一侧均向所述线圈前后方向延伸有对两个所述线圈之间进行限位的限位条；
所述塑料骨架上还设置有对相邻两个线圈之间连接端进行连接的铜排。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种OBC车载PFC升压电感及水冷装置，其特征在于，所述散热板为金属铝合金材质，所述散热板上靠近所述电感组件一侧与所述电感组件对应位置处设置有导热垫；
所述散热板靠近所述水冷装置一侧与所述电感组件对应位置处形成有U形条状槽；
所述水冷装置包括水冷板，所述水冷板上形成有进水孔和出水孔；当所述水冷板安装在所述散热板上时，所述U形条状槽与所述水冷板之间形成用于容纳冷却介质的冷却腔体，所述冷却腔体通过所述进水孔、所述出水孔与外部连通。
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| GR01 | Patent grant |