[发明专利]一种灌封式电感及其制备方法与应用

说明书

本发明提供一种灌封式电感及其制备方法与应用，所述灌封式电感包括金属结构壳体和设置于所述金属结构壳体内部的电感本体和灌封胶；所述金属结构壳体包括挤压铝壳；所述电感本体包括磁芯和设置于所述磁芯表面的绕组；所述绕组包括裸导线；所述灌封胶包括环氧树脂和纳米导热粉体。所述制备方法包括以下步骤：(1)对金属铝进行挤压制得金属结构壳体；(2)将磁芯和绕组进行组合制得电感本体；(3)将步骤(2)所得电感本体放置于步骤(1)所得金属结构壳体的内部，注入灌封胶，固化处理后得到灌封式电感；其中，步骤(1)和步骤(2)不分先后顺序。本发明提供的灌封式电感改善了散热效果和电感性能的同时，简化了电感结构，降低了制造成本。

技术领域

本发明属于电感技术领域，涉及一种灌封式电感，尤其涉及一种灌封式电感及其制备方法与应用。

背景技术

电感是能够将电能转化为磁能存储起来的元件，是电源模块中非常关键的元器件之一。电感元件一般由磁芯、绕组(铜线)、封装材料等组成。在电感工作过程中，其中的磁芯和绕组会将部分电能转换为热能，从而产生能量损耗。在电源模块运行时，开关频率越高、电流越大，则电感产生的热量就越多。如果产生的热能聚集于电感附近而不能顺畅地向外侧排出，则会导致电感温度快速升高，进而影响其正常稳定工作，甚至出现烧机现象。

为了应对这种现象，应用于光伏、储能逆变器等场景的电感通常会采用灌封工艺，即将绕好线圈(绕组)的磁芯放置于金属结构壳体中，然后使用导热灌封胶将壳体中的空隙区域填满，利用灌封胶将电感产生的热量传递至金属结构壳体，再传递到外部空间。灌封胶和金属结构壳体除了起到散热作用外，还承担了固定及保护电感的功能：灌封胶将电感固定于金属壳体内部，减少震动对电感的冲击，防尘防水；金属结构壳体硬度高，作为保护外罩，防摔耐磨。

针对灌封胶和金属结构壳体，目前常用的灌封胶有硅树脂等，热导率在0.7-2.5W/(m·K)之间；常用的金属结构壳体一般为压铸铝合金外壳，成分为铝硅合金，热导率在120-130W/(m·K)，远远低于纯铝(室温下热导率为238W/(m·K))。为了进一步改善灌封式电感的散热效果，技术人员通常设计造型复杂的壳体以加大散热面积。例如，在外部侧面设置紧密的齿状散热结构，且为了制作形状复杂的铝壳采用了压铸的方式。压铸的原理是将铝合金完全熔化为液体，然后注入到三维的铝外壳模具中，并保持一定的压力，冷却后打开模具，即得到一个具有特定形状的压铸铝合金外壳。然而，为了提高熔融金属的流动性，以充分填充造型复杂的模具内部，需要在铝中添加硅等元素。因此，压铸铝合金外壳的优点是可以达成复杂的外形设计；缺点是热导率低(铝硅合金的热导率低于纯铝)和成本高(压铸模具费用高，生产效率低)。

此外，随着电力电子朝着小型化、高频率、大电流的方向快速发展，电感在工作过程中产生的热量将继续增加，现有的灌封式电感无法更好地满足行业内愈加严苛的散热需求。

CN 113241238A公开了一种灌封式电感，包括外壳、电感本体、散热填充单元和灌封胶，所述外壳包括一个具有开口的空腔，所述电感本体设置于所述外壳的空腔内，所述散热填充单元包括至少一个散热填充块，所述至少一个散热填充块分别填充在所述电感本体与所述外壳的空腔之间的间隙位置处，所述灌封胶从所述空腔的开口处向所述空腔内灌封以将所述空腔填充满。

CN 102436913A公开了一种灌封式电感及其装配工艺，所述灌封式电感包括表面上缠绕有铜线圈的骨架及保护罩，骨架设于保护罩内部，且骨架与保护罩同心；在保护罩上设有用于铜线圈的铜线伸出的出线口；在保护罩内骨架的两端上分别设有母排，铜线圈的两端分别卡在母排上；在保护罩的两端上设有端盖板，在端盖板与母排之间设有压板，压板与母排相连接；在保护罩上设有绝缘柱销；在保护罩与端盖板接触位置、绝缘柱销与保护罩接触位置、骨架与端盖板之间以及骨架外表面与保护罩内壁之间设有固化环氧树脂层。

然而，上述灌封式电感均存在结构复杂、装配繁琐、成本高昂等缺陷，难以大规模推广应用。