變壓器、電感器的技術方向簡單來說就是實現低損耗和高轉化效率。在滿足電性能的前提下，降低損耗成為變壓器、電感器設計的關鍵。為此，需要對變壓器、電感器的損耗進行詳細分解，并從材料技術和結構工藝技術兩大方面降低變壓器、電感器的損耗。

電感器

01 變壓器、電感器損耗特性分解

變壓器、電感器損耗特性可以分解為磁損和銅損兩大類。

其中磁損分為磁滯損耗和渦流損耗。磁滯損耗受磁芯材料及體積的影響，磁滯損耗發生在磁化過程中，是由于磁疇的不可逆移動導致的。使用具有較低磁滯特性的磁芯材料或調整磁芯體積可以減少這種損耗。

渦流損耗受變壓器、電感器的產品結構和磁芯材料及體積的影響。渦流損耗是由于磁芯內部感應電流（渦流）流動產生的。優化變壓器、電感結構和使用高電阻率的磁芯材料可以減少渦流損耗。

而銅損分為交流損耗和直流損耗。交流損耗受溫度、導熱系數和散熱結構的影響。交流損耗主要發生在繞組中，是由于電流的交流性質導致的。溫度的升高會增加交流損耗，因此提高導熱系數和優化散熱結構對于減少交流損耗至關重要。

直流損耗受繞組材料及體積的影響。直流損耗是由于電流通過繞組時產生的電阻損耗。使用電阻率更低的繞組材料或調整繞組體積可以減少直流損耗。

因此，基于磁性損耗的特性，其優化思路分為材料技術和變壓器結構工藝技術的優化。材料技術分為低損耗磁性材料、低損耗繞組材料以及高導熱系數材料的開發和應用。

結構工藝技術分為集成技術和注塑一體技術，以實現電感變壓器性能的優化。目前，一體成型電感能夠快速替代傳統NR系列電感產品，正是主要得益于工藝上的突破。

一體成型功率電感 來源：順絡電子

02 應對策略

基于變壓器、電感器的損耗特性，變壓器、電感器的創新思路是通過應用新材料和新工藝，實現變壓器、電感器的高可靠性、高效率和智能化生產。

機理分析及改善

以LLC變壓器為例，傳統的變壓器結構存在損耗大、散熱差、效率低等問題，變壓器零件多、工藝復雜、安裝精度差，導致變壓器在市場上缺乏競爭力。通過機理分析和仿真模擬，可以發現主要變壓器的發熱點集中在磁芯氣隙和次級銅片。

a）氣隙渦流損耗

傳統變壓器結構中，由于氣隙處漏磁通切割線圈及磁芯，導致渦流損耗增加。同時，磁芯中柱是熱量集中的地方，而氣隙的存在切斷了磁芯中柱的導熱路徑，從而影響了變壓器熱量的散發。

而一體磁芯結構的優勢在于這種結構沒有氣隙，因此可以有效降低由氣隙造成的渦流損耗。此外，一體結構提供了更優的導熱路徑，有助于提高熱量的傳導效率，從而改善整體的散熱性能。通過這種結構優化，可以顯著提升磁芯的工作效率和熱管理能力。

b）次級繞組

在次級繞組中，由于空氣導熱系數低，繞組和磁芯之間被空氣隔絕，導致熱量無法有效散出。改進方案是采用繞組及磁芯注塑結構，通過使用高導熱絕緣材料，可以保證絕緣性能的同時提高變壓器導熱特性。這種材料的應用使得電感器、變壓器熱量能夠更有效地從繞組和磁芯中散發出去，從而解決了電感器、變壓器熱量無法散出的問題。

優化方向

a)新材料

在新材料方面，通過優化材料的粒徑和絕緣包覆強度，以實現更高的有效磁導率和更低的損耗。

如順絡電子的磁芯材料的粒徑在300到500目之間，絕緣包覆厚度不超過20納米。這些特性能夠確保磁芯材料具有高有效磁導率，達到至少60ui，同時保持低損耗，即在100KHz和100mT條件下損耗不超過310mW/cm3。

絕緣導熱材料采用了新三相復合雙逾滲結構，這種結構的導熱系數為7.69 W/(m·K)。根據能量傳遞公式，E=KS(T1-T0)*t/L，說明了在導熱面積S和長度L不變的情況下，為了維持能量穩定，當溫差(T1-T0)減半時，導熱系數K需要翻倍。這強調了在設計中選擇高導熱系數材料的重要性，以提高熱管理效率。

b）新工藝

在線圈絕緣注塑工藝中，注塑厚度控制在0.32mm以內，并且采用低溫注塑技術，溫度不超過165℃。這種工藝能夠確保線圈的絕緣特性達到6000V以上，同時綜合導熱系數達到4W/(m·K)，這有助于提高變壓器、電感器的熱管理性能。

磁芯一體注塑工藝則采用微壓低溫（不超過150℃）一體成型技術，這種技術可以制造出具有更大繞線窗口的磁芯，從而增加次級繞組的空間約10%，且無需額外的裝配間隙和安規空間。這不僅提高了變壓器、電感器空間利用率，還簡化了組裝工藝，使得變壓器、電感器自動化生產成為可能。

新工藝方面，線圈絕緣注塑和磁芯一體注塑技術的應用，能夠快速實現變壓器、電感器體積的小型化，并在量產過程中實現變壓器、電感器標準化作業。

結語

從終端應用上看，以光儲充、新能源汽車、AI服務器、云計算等為代表的領域正在延續大功率發展的態勢。而大功率發展趨勢又對變壓器、電感器提出低損耗、小型化、集成化需求，這就需要變壓器、電感器產業鏈企業需要從材料、工藝兩方面革新，并且在整個變壓器、電感器產品設計過程中，更多地運用仿真優化技術，以提升變壓器、電感器性能。

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審核編輯 黃宇