專利名稱：高電流無定形粉末芯感應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及電子部件以及制造這些部件的方法，且更具體地涉及感應(yīng)器、變 壓器和制造這些物件的方法。背景通常的感應(yīng)器可包括圓環(huán)柱芯和成形芯，包括屏蔽芯和鼓狀芯、U芯和I芯、E芯和 I芯、以及其它匹配形狀。用于這些感應(yīng)器的典型的芯材料是鐵素體和正常粉末芯材料，其 包括鐵(Fe)、鋁硅鐵粉(Al-Si-Fe)、MPP (Mo-Ni-Fe)和HighFlux (Ni-Fe)。感應(yīng)器通常具有 繞芯纏繞的感應(yīng)線圈，線圈可包括但不限于扁平或圓的磁線圈、沖切銅箔或線夾。線圈可直 接纏繞在鼓狀芯或其它繞線筒芯上。線圈的每端可稱為弓丨線并用于將感應(yīng)器聯(lián)接到電路。 根據(jù)應(yīng)用要求，線圈可以是預(yù)成型的、半預(yù)成型的或非預(yù)成型的。分開的芯可通過粘合劑結(jié) 合在一起。隨著電感應(yīng)器朝向高電流趨勢(shì)發(fā)展，需要提供具有更靈活波形因數(shù)、更堅(jiān)固構(gòu)造、 更高功率和能量密度、更高效率、且更緊密感應(yīng)系數(shù)和直流電阻(“DCR”)容差。DC至DC 轉(zhuǎn)換器和電壓調(diào)節(jié)模塊(“VRM”)應(yīng)用通常需要具有更緊密DCR容差的感應(yīng)器，由于成品制 造工藝，目前難以提供這樣的感應(yīng)器。用于在典型感應(yīng)器中提供較高飽和電流和較緊密容 差DCR的現(xiàn)有技術(shù)方案非常難以實(shí)施且成本很高，且不能從這些典型感應(yīng)器提供最好的性 能。因而，需要進(jìn)行這種改進(jìn)的電流感應(yīng)器。為了改進(jìn)某些感應(yīng)器特性，最近已使用用于芯材料的無定形粉末材料制造圓柱環(huán) 芯。圓柱環(huán)芯需要線圈或繞組直接纏繞在芯上。在該繞線過程中，芯可能非常容易破裂，由 此使制造工藝難以實(shí)施且用在表面安裝技術(shù)中成本更高。此外，由于圓環(huán)柱芯內(nèi)不均勻線 圈纏繞和線圈張力變化，DCR不是非常恒定，通常DC至DC轉(zhuǎn)換器和VRM中要求是恒定的。 由于在壓制過程期間涉及高壓力，還不能使用無定形粉末材料制造成形芯。由于電子封裝的發(fā)展，趨勢(shì)是制造具有微型結(jié)構(gòu)的電感應(yīng)器。因此，芯結(jié)構(gòu)必須具 有越來越小的外型，從而它們可適應(yīng)現(xiàn)代電子裝置，某些芯結(jié)構(gòu)可以細(xì)長(zhǎng)或具有非常薄的 外型。制造具有小外型的感應(yīng)器使制造商遇到很多困難，由此使制造工藝昂貴。例如，隨著部件變得越來越小，由于手工纏繞的部件的特性，困難提高了。這些手 工纏繞部件使得產(chǎn)品本身不一致。另一遇到的困難包括成形芯非常脆，且在整個(gè)加工過程 中易于使芯破裂。另一困難是由于組裝期間兩分開芯之間的間隙偏差使得感應(yīng)系數(shù)不一 致，不同芯包括但不限于鼓形芯和屏蔽芯、ER芯和I芯、以及U芯和I芯。另一困難是由于 繞線過程期間不均勻纏繞和拉力使得DCR不一致。這些困難僅表示嘗試制造具有微型結(jié)構(gòu) 的感應(yīng)器時(shí)遇到的多個(gè)困難中的幾個(gè)。感應(yīng)器的制造工藝，與其它部件一樣，已經(jīng)被看作高競(jìng)爭(zhēng)電子制造行業(yè)的降低成 本的方法。當(dāng)制造的部件是低成本、大批量部件時(shí)，尤其需要降低制造成本。在大批量部件 中，當(dāng)然，制造成本的任何降低都是顯著的。用于制造的一種材料可能具有比另一材料高的 成本。但是，通過使用更高成本的材料，總制造成本可能更低，因?yàn)橹圃爝^程中產(chǎn)品的可靠 性和一致性大于用較低成本材料制造的相同產(chǎn)品的可靠性和一致性。因此，可出售更多實(shí)際制造的產(chǎn)品而不是廢棄。此外，用于制造部件的一種材料還可能比另一材料具有更高的 成本，但勞動(dòng)力成本的節(jié)省大于補(bǔ)償材料成本的增加。這些例子僅是降低制造成本的多種 方法中的幾種。理想地是提供這樣的磁部件，其芯和繞組構(gòu)造可允許以下改進(jìn)中的一種或多種 更靈活的波形因數(shù)、更堅(jiān)固的構(gòu)造、更高的功率和能量密度、更高的效率、更寬的運(yùn)行頻率 范圍、更寬的運(yùn)行溫度范圍、更高的飽和磁通密度、更高的有效滲透性、以及更緊密的感應(yīng) 系數(shù)和DCR容差，而不顯著增加部件的大小和占據(jù)不適當(dāng)量的空間，尤其在用在電路板應(yīng) 用時(shí)更是如此。還理想的是提供這樣一種磁部件，其芯和繞組構(gòu)造可允許低成本制造并實(shí) 現(xiàn)更一致的電氣和機(jī)械性能。此外，還理想的是提供一種在大批量生產(chǎn)時(shí)緊密控制DCR的 磁部件。

發(fā)明內(nèi)容
描述了一種磁部件和制造這種磁部件的方法。該磁部件可包括但不限于感應(yīng)器或 變壓器。該方法包括以下步驟提供由無定形粉末材料制成的至少一個(gè)成形芯，將至少一個(gè) 繞組的至少一部分聯(lián)接到至少一個(gè)成形芯，并將至少一個(gè)成形芯與至少一個(gè)繞組的至少一 部分壓制在一起。磁部件包括由無定形粉末材料制成的至少一個(gè)成形芯，聯(lián)接到至少一個(gè) 成形芯的至少一個(gè)繞組的至少一部分，其中將至少一個(gè)成形芯壓制到至少一個(gè)繞組的至少 一部分。繞組可以是預(yù)成型、半預(yù)成型或非預(yù)成型的，且可包括但不限于線夾或線圈。無定 形粉末材料可以是鐵基無定形粉末材料或納米無定形粉末材料。根據(jù)某些方面，兩個(gè)成形芯用定位在其間的繞組聯(lián)接在一起。在這些方面，壓制成 形芯之一，并將繞組聯(lián)接到壓制成形芯。另一成形芯聯(lián)接到繞組和壓制的成形芯并再壓制 以形成磁部件。成形芯可由無定形粉末材料和納米無定形粉末材料制成。根據(jù)另一些示例性方面，無定形粉末材料圍繞至少一個(gè)繞組聯(lián)接。在這些方面，無 定形粉末材料和至少一個(gè)繞組壓制在一起以形成磁部件，其中磁部件具有成形芯。根據(jù)這 些方面，該磁部件可具有單個(gè)成形芯和單個(gè)繞組，或其可包括單個(gè)結(jié)構(gòu)內(nèi)的多個(gè)成形芯，其 中每個(gè)成形芯具有相應(yīng)繞組?；蛘?，該成形芯可由無定形粉末材料制成。對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在考慮所示示例性實(shí)施例的以下詳細(xì)說明后會(huì)更 明白本發(fā)明的這些和其它方面、目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，這些實(shí)施例包括目前得知的實(shí)施本發(fā)明 的最佳方式。


結(jié)合附圖閱讀參照本發(fā)明的某些特定實(shí)施例的以下說明會(huì)清楚地理解本發(fā)明的 前述和其它特征和各方面，附圖中圖1示出根據(jù)一示例性實(shí)施例具有ER-I形芯的電感應(yīng)器在制造過程中不同階段 期間的立體圖；圖2示出根據(jù)一示例性實(shí)施例具有V-I形芯的電感應(yīng)器在制造過程中不同階段期 間的立體圖；圖3A示出根據(jù)一示例性實(shí)施例的對(duì)稱U芯的立體圖；圖3B示出根據(jù)一示例性實(shí)施例的不對(duì)稱U芯的立體圖4示出根據(jù)一示例性實(shí)施例的具有穿珠磁芯(bead core)的電感應(yīng)器的立體 圖；以及圖5示出根據(jù)一示例性實(shí)施例具有形成為單個(gè)結(jié)構(gòu)的多個(gè)U形芯的電感應(yīng)器的立 體圖。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1-5，示出磁部件或裝置的各說明性、示例性實(shí)施例的幾幅圖。在示例性實(shí) 施例中，裝置是感應(yīng)器，但應(yīng)理解以下描述的本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)也可適用于在其它類型裝置上。 盡管相信以下描述的材料和技術(shù)對(duì)于制造小外型感應(yīng)器來說尤其有利，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到感應(yīng) 器只是可理解本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)的一種類型的電氣部件。因此，所闡述的說明僅是為了說明目的， 且考慮到本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)適用于其它大小和類型的感應(yīng)器，以及其它電子部件，包括但不限 于變壓器。因此，本文本發(fā)明概念的實(shí)踐并不僅限于本文描述且圖中所示示例性實(shí)施例。此 外，應(yīng)當(dāng)理解，各圖不一定是按比例繪制的，且各種部件的厚度和其它尺寸可能為了清楚而 被放大。圖1示出根據(jù)一示例性實(shí)施例的具有ER-I形芯的電感應(yīng)器在制造過程中不同階 段期間的立體圖。在該實(shí)施例中，電感應(yīng)器100包括ER芯110、預(yù)成型線圈130以及I芯 150。ER芯110呈大致方形或矩形形狀，并具有基部112、兩個(gè)側(cè)壁114、115、兩個(gè)端壁 120、121、容座124和對(duì)中突起或柱126。兩側(cè)壁114、115延伸基部112的整個(gè)縱向長(zhǎng)度，并 具有外表面116和內(nèi)表面117，其中內(nèi)表面117靠近對(duì)中突起126。兩側(cè)壁114、115的外表 面116是大致平坦的，而兩側(cè)壁的內(nèi)表面117是凹陷的。兩端壁120、121從基部112的每 個(gè)側(cè)壁114、115的端部延伸基部112的寬度的一部分，從而分別在兩端壁120、121的每個(gè) 內(nèi)形成間隙122、123。該間隙122、123可大致形成在兩端壁120、121中每個(gè)的中心內(nèi)，使得 兩側(cè)壁114、115是彼此的鏡像。容座124由兩側(cè)壁114、115和兩端壁120、121限定。對(duì)中 突起126可中心地定位在ER芯110的容座124內(nèi)并可從ER芯110的基部112向上延伸。 對(duì)中突起126可延伸到與兩側(cè)壁114、115和兩端壁120、121的高度相同的高度，或者可延 伸小于兩側(cè)壁114、115和兩端壁120、121的高度的高度。這樣，對(duì)中突起126延伸到預(yù)成 型線圈130的內(nèi)周界132內(nèi)，以將預(yù)成型線圈130相對(duì)于ER芯110保持在固定、預(yù)定且對(duì) 中位置。盡管在該實(shí)施例中將ER芯描述為具有對(duì)稱芯結(jié)構(gòu)，但ER芯可具有不對(duì)稱結(jié)構(gòu)而 不偏離示例性實(shí)施例的范圍和精神。預(yù)成型線圈130具有一匝或多匝的線圈、從預(yù)成型線圈130彼此成180°延伸的 兩個(gè)端子134、136或引線。兩個(gè)端子134、136從預(yù)成型線圈130沿向外方向、然后沿向上 方向、并然后沿向內(nèi)方向返回朝向預(yù)成型線圈130延伸；由此各形成U形構(gòu)造。預(yù)成型線圈 130形成預(yù)成型線圈130的內(nèi)周界132。預(yù)成型線圈130的構(gòu)造設(shè)計(jì)成通過對(duì)中突起126將 預(yù)成型線圈130聯(lián)接到ER芯110，使得對(duì)中突起126延伸到預(yù)成型線圈130的內(nèi)周界132 內(nèi)。預(yù)成型線圈130由銅制成并鍍有鎳和錫。盡管預(yù)成型線圈130由銅制成，并具有鎳和 錫鍍層，但在制造預(yù)成型線圈130和/或兩端子134、136時(shí)也可利用其它導(dǎo)電材料，包括但 不限于鍍金和錫焊，而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。此外，盡管預(yù)成型線圈130已示出為可 用在該實(shí)施例中的一種類型的繞組，但也可利用其它類型的繞組而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。此外，盡管該實(shí)施例利用預(yù) 成型線圈130，但也可使用半預(yù)成型繞組和非預(yù)成型繞組 而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。此外，盡管已在特定構(gòu)造中描述了端子134、136，但可使用 用于端子的替代構(gòu)造而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。此外，預(yù)成型線圈130的幾何形狀可 以是圓形、方形、矩形或任何其它幾何形狀而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。兩側(cè)壁114、115 和兩端壁120、121的內(nèi)表面可相應(yīng)地構(gòu)造成對(duì)應(yīng)于預(yù)成型線圈130或繞組的幾何形狀。在 線圈130具有多匝的情況下，可能需要各匝之間的絕緣。該絕緣可以是涂層或可放置在各 匝之間的其它類型絕緣體。I芯150呈大致方形或矩形形狀，并大致對(duì)應(yīng)于ER芯110的覆蓋區(qū)域。I芯150 具有兩個(gè)相反端152、154，其中每端152、154分別具有凹陷部分153、155以容納端子134、 136的端部。凹陷部分153、155具有與端子134、136端部的寬度大致相同的寬度，或?qū)挾扰c 端子134、136端部的寬度相比稍大。在示例性實(shí)施例中，ER芯110和I芯150都由無定形粉末芯材料制成。根據(jù)某些 實(shí)施例，無定形粉末芯材料可以是鐵基無定形粉末芯材料。鐵基無定形粉末芯材料的一個(gè) 實(shí)例包括約80%的鐵和20%的其它元素。根據(jù)替代實(shí)施例，無定形粉末芯材料可以是鈷基 無定形粉末芯材料。鈷基無定形粉末芯材料的一個(gè)實(shí)例包括約75%的鈷和25%的其它元 素。此外，根據(jù)其它替代實(shí)施例，無定形粉末芯材料可以是納米無定形粉末芯材料。該材料提供分布式間隙結(jié)構(gòu)，其中粘結(jié)材料相當(dāng)于制成的鐵基無定形粉末材料 內(nèi)的間隙。示例性材料由韓國(guó)首爾的Amosense制造并以APHxx (先進(jìn)粉末芯(Advanced Powder Core))的產(chǎn)品號(hào)出售一示例性材料，其中xx標(biāo)識(shí)材料的有效滲透性。例如，如果材 料的有效滲透性是60，則產(chǎn)品號(hào)為APH60。該材料能夠用于高電流電感應(yīng)器應(yīng)用。此外，該 材料可用于通常在約IMHz至約2MHz范圍內(nèi)的高運(yùn)行頻率，而不產(chǎn)生感應(yīng)器100的異常加 熱。盡管該材料可用在較高頻率范圍內(nèi)，但該材料也可用在較低和較高頻率范圍內(nèi)而不偏 離本發(fā)明的范圍和精神。無定形粉末芯材料可提供較高的飽和磁通密度、較低的磁滯芯損 失、較寬的運(yùn)行頻率范圍、較寬的運(yùn)行溫度范圍、較高的熱消散和較高的有效滲透性。此外， 該材料可提供較低損失的分布式間隙材料，由此可使功率和能量密度最大。通常，由于壓制 密度關(guān)系，成形芯的有效滲透性不是非常高。但是，使用用于成形芯的材料可允許比先前可 利用的高得多的有效滲透性?；蛘?，納米無定形粉末材料可使得與鐵基無定形粉末材料的 滲透性相比高達(dá)三倍高的滲透性。如圖1所示，ER芯110和I芯150由無定形粉末材料模制制成以形成實(shí)心成形芯。 在壓制ER芯110時(shí)，預(yù)成型線圈130以上述方式聯(lián)接到ER芯110。預(yù)成型線圈130的端子 134、136延伸穿過兩端壁120、121內(nèi)的間隙122、123。然后I芯150聯(lián)接到ER芯110和預(yù) 成型線圈130，使得端子134、136的端部分別聯(lián)接在I芯150的凹陷部分153、155內(nèi)。然后 將ER芯110、預(yù)成型線圈130和I芯150壓制在一起以形成ER-I感應(yīng)器100。盡管已經(jīng)示 出I芯150具有形成在兩相對(duì)端152、154內(nèi)的凹陷部分153、155，但I(xiàn)芯150可省略凹陷部 分而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。此外，盡管I芯150已示出為對(duì)稱的，但也可使用不對(duì)稱 I芯，包括具有如下所述防錯(cuò)I芯，而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。圖2示出根據(jù)一示例性實(shí)施例具有U-I形芯的電感應(yīng)器在制造過程中不同階段期 間的立體圖。在該實(shí)施例中，電感應(yīng)器200包括U芯210、預(yù)成型線夾230以及I芯250。 如本文和整個(gè)說明書所使用的，U芯210具有兩側(cè)212、214和兩端216、218，其中兩側(cè)212、214平行于繞組或線夾230的定向，而兩端216、218垂直于繞組或線夾230的定向。此外， I芯250具有兩側(cè)252、254和兩端256、260，其中兩側(cè)252、254平行于繞組或線夾230的定 向，而兩端256、260垂直于繞組或線夾230的定向。根據(jù)該實(shí)施例，I芯250已更改成提供 I芯250的防錯(cuò)。防錯(cuò)I芯250具有分別在防錯(cuò)I芯250的底部251的一側(cè)252處兩個(gè)平 行端256、260的去除部分257、261，且具有分別在防錯(cuò)I芯250的相反側(cè)254處兩個(gè)相同平 行端256、260的非去除部分258、262。預(yù)成型線夾230具有兩個(gè)端子234、236或引線，可通過將預(yù)成型線夾230定位在 去除部分257、261并將預(yù)成型線夾230朝向非去除部分258、262滑動(dòng)直到預(yù)成型線夾230 不能再移動(dòng)為止，從而可將兩端子234、236或引線圍繞防錯(cuò)I芯250聯(lián)接。預(yù)成型線夾230 與非預(yù)成型線夾相比可允許更好的DCR控制，因?yàn)樵谥圃旃に囍写蟠蠼档土隋儗拥膹澢?破裂。防錯(cuò)I芯250使預(yù)成型線夾230能夠適當(dāng)?shù)囟ㄎ怀墒沟肬芯210可快速、方便且正 確地聯(lián)接到防錯(cuò)I芯250。如圖2所示，僅防錯(cuò)I芯250的底部251提供防錯(cuò)。盡管在該實(shí) 施例中僅防錯(cuò)I芯250的底部251提供防錯(cuò)，但其它各側(cè)可獨(dú)立或與其它側(cè)組合來提供防 錯(cuò)而不偏離該示例性實(shí)施例的范圍和精神。例如，防錯(cuò)可僅定位在I芯的相對(duì)端256、260或 相對(duì)端256、260和底部251，而不是僅定位在如圖2所示的I芯250的底部251處。此外， 根據(jù)某些替代實(shí)施例，可形成沒有任何防錯(cuò)功能的I芯250。預(yù)成型線夾230由銅制成并鍍有鎳和錫。盡管預(yù)成型線夾230由銅制成，并具有 鎳和錫鍍層，但在制造預(yù)成型線夾230和/或兩端子234、236時(shí)也可利用其它合適的導(dǎo)電 材料，包括但不限于鍍金和錫焊材料，而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。此外，盡管該實(shí)施例 使用預(yù)成型線夾230，但線夾230也可以是部分預(yù)成型或非預(yù)成型的而不偏離本發(fā)明的范 圍和精神。此外，盡管該實(shí)施例示出預(yù)成型線夾230，但也可使用任何形式的繞組而不偏離 本發(fā)明的范圍和精神。來自防錯(cuò)I芯250的去除部分257、261可將尺寸設(shè)置成使得可利用分別參照?qǐng)D3A 和圖3B描述的對(duì)稱U芯或不對(duì)稱U芯，而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。U芯210尺寸設(shè)置 成寬度大致等于防錯(cuò)I芯250的寬度，且長(zhǎng)度大致等于防錯(cuò)I芯250的長(zhǎng)度。盡管以上已 經(jīng)說明U芯210的尺寸，但也可改變各尺寸而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。圖3A示出根據(jù)一示例性實(shí)施例的對(duì)稱U芯的立體圖。對(duì)稱U芯300具有一個(gè)表面 310和相對(duì)表面320，其中一個(gè)表面310是大致平坦的，且相對(duì)表面320具有第一腿部322、 第二腿部324和形成在第一腿部322與第二腿部324之間的線夾通道326。在對(duì)稱U芯300 內(nèi)，第一腿部322的寬度大致等于第二腿部324的寬度。該對(duì)稱U芯300聯(lián)接到I芯250， 且預(yù)成型線夾230的一部分定位在線夾通道326內(nèi)。根據(jù)某些示例性實(shí)施例，預(yù)成型線夾 230的端子234、236聯(lián)接到I芯250的底部表面251。但是，在替代示例性實(shí)施例，預(yù)成型 線夾230的端子234、236可聯(lián)接到U芯300的一個(gè)表面310。圖3B示出根據(jù)一示例性實(shí)施例的不對(duì)稱U芯的立體圖。不對(duì)稱U芯350具有一 個(gè)表面360和相對(duì)表面370，其中一個(gè)表面360是大致平坦的，且相對(duì)表面370具有第一腿 部372、第二腿部374和形成在第一腿部372與第二腿部374之間的線夾通道376。在不對(duì) 稱U芯350內(nèi)，第一腿部372的寬度不大致等于第二腿部374的寬度。該不對(duì)稱U芯350 聯(lián)接到I芯250，且預(yù)成型線夾230的一部分定位在線夾通道376內(nèi)。根據(jù)某些示例性實(shí)施 例，預(yù)成型線夾230的端子234、236聯(lián)接到I芯250的底部表面251。但是，在替代示例性實(shí)施例，預(yù)成型線夾230的端子234、236可聯(lián)接到U芯350的一個(gè)表面360。使用不對(duì)稱芯 350的一個(gè)原因是提供在整個(gè)磁路經(jīng)中更均勻的磁通分布。在示例性實(shí)施例中，U芯210和I芯250都由無定形粉末芯材料制成，該材料是如 上參照ER芯110和I芯150所述相同的材料。根據(jù)某些實(shí)施例，無定形粉末芯材料可以是 鐵基無定形粉末芯材料。此外，納米無定形粉末材料也可用于這些芯材料。如圖2所示，預(yù) 成型線夾230聯(lián)接到I芯250，而U芯210聯(lián)接到I芯250和預(yù)成型線夾230，使得預(yù)成型 線夾230定位在U芯210的線夾通道內(nèi)。U芯210可以與如圖所示U芯310那樣是對(duì)稱的， 或者如圖所示U芯350那樣是不對(duì)稱的。然后將U芯210、預(yù)成型線夾230和I芯250壓模 在一起以形成UI感應(yīng)器200。該壓模通過使芯210、250為圍繞預(yù)成型線夾230模制的形式 而去除大致位于預(yù)成型線夾230與芯210、250之間的物理間隙。圖4示出根據(jù)一示例性實(shí)施例的具有穿珠磁芯的電感應(yīng)器的立體圖。在該實(shí)施例 中，電感應(yīng)器400包括穿珠磁芯410和半預(yù)成型線夾430。如本文和整個(gè)說明書所使用的， 穿珠磁芯410具有兩側(cè)412、414和兩端416、418，其中兩側(cè)412、414平行于繞組或線夾430， 而兩端416、418垂直于繞組或線夾430。在一示例性實(shí)施例中，穿珠磁芯410由無定形粉末芯材料制成，該材料是如上參 照ER芯110和I芯150所述相同的材料。根據(jù)某些實(shí)施例，無定形粉末芯材料可以是鐵基 無定形粉末芯材料。此外，納米無定形粉末材料也可用于這些芯材料。半預(yù)成型線夾430包括在相對(duì)兩端416、418處的兩個(gè)端子或引線434、436，并可通 過使半預(yù)成型線夾430的一部分中心穿過穿珠磁芯410內(nèi)并使兩端子434、436繞穿珠磁芯 410的兩端416、418纏繞而聯(lián)接到穿珠磁芯410。半預(yù)成型線夾430與非預(yù)成型線夾相比 可允許更好的DCR控制，因?yàn)樵谥圃旃に囍写蟠蠼档土隋儗拥膹澢推屏?。半預(yù)成型線夾430由銅制成并鍍有鎳和錫。盡管半預(yù)成型線夾430由銅制成，并 具有鎳和錫鍍層，但在制造半預(yù)成型線夾430時(shí)也可利用其它導(dǎo)電材料，包括但不限于鍍 金和錫焊材料，而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。此外，盡管該實(shí)施例使用半預(yù)成型線夾430， 但線夾430也可以是非預(yù)成型的而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。此外，盡管該實(shí)施例示出 半預(yù)成型線夾430，但也可使用任何形式的繞組而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。如圖4所示，半預(yù)成型線夾430通過使半預(yù)成型線夾430的一部分中心穿過穿珠 磁芯410內(nèi)并使兩端子434、436繞穿珠磁芯410的兩端416、418纏繞而聯(lián)接到穿珠磁芯 410。在某些實(shí)施例中，穿珠磁芯410可更改成具有穿珠磁芯410的底部450的一側(cè)412的 去除部分440和穿珠磁芯410的相對(duì)側(cè)414的非去除部分442。半預(yù)成型線夾430的兩端 子434、436可定位在穿珠磁芯410的底部450處，使得端子434、436位于去除部分442內(nèi)。 盡管已經(jīng)示出穿珠磁芯具有去除部分和非去除部分，穿珠磁芯可省略去除部分而形成而不 偏離本發(fā)明的范圍和精神。根據(jù)一示例性實(shí)施例，無定形粉末芯材料可首先形成片狀，并然后圍繞半預(yù)成型 線夾430纏繞或卷繞。在圍繞半預(yù)成型線夾430卷繞無定形粉末芯材料時(shí)，然后無定形粉 末芯材料和半預(yù)成型線夾430可以高壓壓制，由此形成電感應(yīng)器400。該壓模通過使穿珠磁 芯410為圍繞半預(yù)成型線夾430模制的形式而去除大致位于半預(yù)成型線夾430與穿珠磁芯 410之間的物理間隙。根據(jù)另一示例性實(shí)施例，無定形粉末芯材料和半預(yù)成型線夾430可定位在模具(未示出)內(nèi)，使得無定形粉末芯材料圍繞半預(yù)成型線夾430的至少一部分。然后無定形粉 末芯材料和半預(yù)成型線夾430可以高壓壓制，由此形成電感應(yīng)器400。該壓模通過使穿珠磁 芯410為圍繞半預(yù)成型線夾430模制的形式而去除大致位于半預(yù)成型線夾430與穿珠磁芯 410之間的物理間隙。此外，也可使用其它方法來形成上述感應(yīng)器。在第一替代方法中，可通過以高壓壓 制無定形粉末芯材料形成穿珠磁芯，接著將繞組聯(lián)接到穿珠磁芯，并然后將附加無定形粉 末芯材料添加到穿珠磁芯，從而使繞組設(shè)置在穿珠磁芯與附加無定形粉末芯材料的至少一 部分之間。然后可在高壓下將穿珠磁芯、繞組和附加無定形粉末芯材料壓制在一起，從而形 成該實(shí)施例中所述的電感應(yīng)器。在第二替代方法中，可通過在高壓下壓制無定形粉末芯材 料而形成兩個(gè)分開的成形芯，接著將繞組定位在兩個(gè)分開的成形芯之間，并然后添加附加 無定形粉末芯材料。然后可在高壓下將兩個(gè)分開的成形芯、繞組和附加無定形粉末芯材料 壓制在一起，從而形成該實(shí)施例中所述的電感應(yīng)器。在第三替代方法中，可使用注模來將無 定形粉末芯材料和繞組模制在一起。盡管在該實(shí)施例中描述了穿珠磁芯，但也可利用其它 成形芯而不偏離示例性實(shí)施例的范圍和精神。圖5示出根據(jù)一示例性實(shí)施例具有形成為單個(gè)結(jié)構(gòu)的多個(gè)U形芯的電感應(yīng)器的立 體圖。在該實(shí)施例中，電感應(yīng)器500包括形成為單個(gè)結(jié)構(gòu)505的四個(gè)U形芯510、515、520、 525和四個(gè)線夾530、532、534、536，其中每個(gè)線夾530、532、534、536聯(lián)接到U形芯510、515、 520、525中相應(yīng)的一個(gè)，且其中各線夾530、532、534、536不是預(yù)成型的。如本文和整個(gè)說明 書所使用的，感應(yīng)器500具有兩側(cè)502、504和兩端506、508，其中兩側(cè)502、504平行于繞組 或線夾530、532、534、536，而兩端506、508垂直于繞組或線夾530、532、534、536。盡管示出 四個(gè)U形芯510、515、520、525和四個(gè)線夾530、532、534、536形成單個(gè)結(jié)構(gòu)505，但也可使用 具有相應(yīng)數(shù)量線夾的更多或更少的U芯形成單個(gè)結(jié)構(gòu)而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。在一示例性實(shí)施例中，芯材料由鐵基無定形粉末芯材料制成，該材料是如上參照 ER芯110和I芯150所述相同的材料。此外，納米無定形粉末材料也可用于這些芯材料。每個(gè)線夾530、532、534、536具有相對(duì)端處的兩個(gè)端子或引線540(未示出)并可 通過使線夾530、532、534、536的一部分中心穿過U形芯510、515、520、525中的每個(gè)并使每 個(gè)線夾530、532、534、536的兩個(gè)端子540 (未示出)、542圍繞感應(yīng)器500的兩端506、508 纏繞而聯(lián)接到每個(gè)U形芯510、515、520、525。線夾530、532、534、536由銅制成并鍍有鎳和錫。盡管線夾530、532、534、536由銅 制成，并具有鎳和錫鍍層，但在制造線夾時(shí)也可利用其它合適的導(dǎo)電材料，包括但不限于鍍 金和錫焊材料，而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。此外，盡管該實(shí)施例示出線夾530、532、534、 536，但也可使用任何形式的繞組而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。如圖5所示，通過使每個(gè)線夾530、532、534、536的一部分穿過每個(gè)U形芯510、 515,520,525并使每個(gè)預(yù)成型線夾530、532、534、536的兩個(gè)端子540 (未示出)、542圍繞感 應(yīng)器500的兩端506,508纏繞而將線夾530、532、534、536聯(lián)接到U形芯510、515、520、525。根據(jù)一示例性實(shí)施例，無定形粉末芯材料可首先形成片狀，并然后圍繞線夾530、 532、534、536纏繞。一旦圍繞線夾530、532、534、536纏繞無定形粉末芯材料，然后可在高壓 下壓制無定形粉末芯材料和線夾530、532、534、536，由此形成具有形成為單個(gè)結(jié)構(gòu)505的 多個(gè)U形芯510、515、520、525的U形感應(yīng)器500。該壓模通過使芯510、515、520、525為圍繞線夾530、532、534、536模制的形式而去除大致位于線夾530、532、534、536與芯510、515、 520、525之間的物理間隙。根據(jù)另一示例性實(shí)施例，無定形粉末芯材料和線夾530、532、534、536可定位在模 具(未示出)內(nèi)，使得無定形粉末芯材料圍繞線夾530、532、534、536的至少一部分。然后 可在高壓下壓制無定形粉末芯材料和線夾530、532、534、536，由此形成具有形成為單個(gè)結(jié) 構(gòu)505的多個(gè)U形芯510、515、520、525的U形感應(yīng)器500。該壓模通過使芯510、515、520、 525為圍繞線夾530、532、534、536模制的形式而去除大致位于線夾530、532、534、536與芯 510、515、520、525之間的物理間隙。此外，可使用其它方法來形成上述感應(yīng)器。在第一替代方法中，可通過以高壓壓制 無定形粉末芯材料而一起形成多個(gè)U形芯，接著將多個(gè)繞組聯(lián)接到多個(gè)U形芯中的每個(gè)，并 然后將附加無定形粉末芯材料添加到多個(gè)U形芯，從而使多個(gè)繞組設(shè)置在多個(gè)U形芯與附 加無定形粉末芯材料的至少一部分之間。然后可在高壓下將多個(gè)U形芯、多個(gè)繞組和附加 無定形粉末芯材料壓制在一起，從而形成該實(shí)施例中所述的感應(yīng)器。在第二替代方法中，可 通過在高壓下壓制無定形粉末芯材料而形成兩個(gè)分開的成形芯、接著將多個(gè)繞組定位在兩 個(gè)分開的成形芯之間、并然后添加附加無定形粉末芯材料，其中每個(gè)分開成形芯具有聯(lián)接 在一起的多個(gè)成形芯。然后可在高壓下將兩個(gè)分開的成形芯、多個(gè)繞組和附加無定形粉末 芯材料壓制在一起，從而形成該實(shí)施例中所述的感應(yīng)器。在第三替代方法中，可使用注模來 將無定形粉末芯材料和多個(gè)繞組模制在一起。盡管在該實(shí)施例中描述了多個(gè)U形芯，但也 可利用其它成形芯而不偏離示例性實(shí)施例的范圍和精神。此外，可根據(jù)襯底(未示出)上的電路連接和應(yīng)用要求而將多個(gè)線夾530、532、 534、536并聯(lián)或串聯(lián)。此外，這些線夾530、532、534、536可設(shè)計(jì)成適合多相電流，例如三相 或四相電流。盡管以上已經(jīng)揭示了幾個(gè)實(shí)施例，但應(yīng)考慮到本發(fā)明包括基于其余實(shí)施例的講述 而對(duì)一實(shí)施例作出的各種更改。盡管參照各具體實(shí)施例描述了本發(fā)明，但這些描述并不意味著詮釋為限制意義。 參照本發(fā)明的描述，所揭示實(shí)施例的各種更改，以及本發(fā)明的各替代實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員是顯而易見的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，所揭示的概念和具體實(shí)施 例可方便地用作更改或設(shè)計(jì)用于實(shí)施本發(fā)明相同目的的其它結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，這些等同結(jié)構(gòu)不偏離所附權(quán)利要求書所述的本發(fā)明的精神和范圍。 因此，考慮到權(quán)利要求書將覆蓋落入本發(fā)明范圍內(nèi)的任何這種更改和實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種磁部件，包括至少一個(gè)成形芯，所述至少一個(gè)成形芯由無定形粉末材料制成；以及 至少一個(gè)繞組，其中所述至少一個(gè)繞組的至少一部分聯(lián)接到所述至少一個(gè)成形芯，以及其中將所述至少一個(gè)成形芯壓制到所述至少一個(gè)繞組的至少一部分。
2.如權(quán)利要求1所述的磁部件，其特征在于，所述至少一個(gè)繞組包括預(yù)成型線圈、半預(yù) 成型線圈、非預(yù)成型線圈、預(yù)成型線夾、半預(yù)成型線夾、非預(yù)成型線夾以及沖壓導(dǎo)電箔片中 的一種。
3.如權(quán)利要求1所述的磁部件，其特征在于，所述無定形粉末材料是鐵基無定形粉末 材料。
4.如權(quán)利要求1所述的磁部件，其特征在于，所述無定形粉末材料是納米無定形粉末 材料。
5.如權(quán)利要求1所述的磁部件，其特征在于，所述至少一個(gè)成形芯包括第一成形芯和 第二成形芯，所述至少一個(gè)繞組聯(lián)接在所述第一成形芯與所述第二成形芯之間。
6.如權(quán)利要求5所述的磁部件，其特征在于，所述第一成形芯是ER形芯，而所述第二成 形芯是I芯。
7.如權(quán)利要求5所述的磁部件，其特征在于，所述第一成形芯是U形芯，而所述第二成 形芯是I芯。
8.如權(quán)利要求7所述的磁部件，其特征在于，所述I芯提供防錯(cuò)。
9.如權(quán)利要求7所述的磁部件，其特征在于，所述U形芯是對(duì)稱的。
10.如權(quán)利要求7所述的磁部件，其特征在于，所述U形芯是不對(duì)稱的。
11.如權(quán)利要求1所述的磁部件，其特征在于，所述無定形粉末材料圍繞所述至少一個(gè) 繞組聯(lián)接并壓制在一起以形成所述磁部件，所述磁部件包括至少一個(gè)成形芯。
12.如權(quán)利要求11所述的磁部件，其特征在于，所述至少一個(gè)成形芯是至少一個(gè)U芯。
13.如權(quán)利要求11所述的磁部件，其特征在于，所述至少一個(gè)成形芯是穿珠磁芯，而所 述至少一個(gè)繞組是繞組。
14.如權(quán)利要求13所述的磁部件，其特征在于，所述繞組是線夾。
15.如權(quán)利要求11所述的磁部件，其特征在于，所述至少一個(gè)成形芯是多個(gè)成形芯，而 所述至少一個(gè)繞組是多個(gè)繞組。
16.如權(quán)利要求15所述的磁部件，其特征在于，所述多個(gè)成形芯是多個(gè)U芯，而所述多 個(gè)繞組是多個(gè)線夾，其中所述多個(gè)線夾中的每個(gè)對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)U芯中的每個(gè)。
17.如權(quán)利要求15所述的磁部件，其特征在于，所述多個(gè)繞組串聯(lián)連接。
18.如權(quán)利要求15所述的磁部件，其特征在于，所述多個(gè)繞組并聯(lián)連接。
19.如權(quán)利要求15所述的磁部件，其特征在于，所述多個(gè)繞組連接成適應(yīng)多相電流。
20.一種磁部件，包括第一成形芯，所述第一成形芯由無定形粉末材料制成； 第二成形芯，所述第二成形芯由無定形粉末材料制成；線夾，其中所述線夾的至少一部分聯(lián)接在所述第一成形芯與所述第二成形芯之間，以及其中所述第一成形芯、所述第二成形芯、以及所述繞組壓制在一起。
21.如權(quán)利要求20所述的磁部件，其特征在于，所述無定形粉末材料是鐵基無定形粉 末材料。
22.如權(quán)利要求20所述的磁部件，其特征在于，所述無定形粉末材料是納米無定形粉 末材料。
23.一種形成磁部件的方法，包括提供至少一個(gè)成形芯，所述至少一個(gè)成形芯由無定形粉末材料制成； 將至少一個(gè)繞組的至少一部分聯(lián)接到所述至少一個(gè)成形芯；以及 將所述至少一個(gè)成形芯與所述至少一個(gè)繞組的至少一部分壓制在一起。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)成形芯包括第一成形芯和 第二成形芯，所述至少一個(gè)繞組聯(lián)接在所述第一成形芯與所述第二成形芯之間。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述無定形粉末材料圍繞所述至少一個(gè) 繞組聯(lián)接并壓制在一起以形成所述磁部件，所述磁部件包括至少一個(gè)成形芯。
26.如權(quán)利要求23所述的磁部件，其特征在于，所述至少一個(gè)成形芯是多個(gè)成形芯，而 所述至少一個(gè)繞組是多個(gè)繞組。
全文摘要
一種磁部件(100)和制造該磁部件的方法。該方法包括以下步驟提供由無定形粉末材料制成的至少一個(gè)成形芯(110，150)，將至少一個(gè)繞組(130)的至少一部分聯(lián)接到至少一個(gè)成形芯(110)，并將至少一個(gè)成形芯(110，150)與至少一個(gè)繞組(130)的至少一部分壓制在一起。磁部件(100)包括由無定形粉末材料制成的至少一個(gè)成形芯(110，150)，聯(lián)接到至少一個(gè)成形芯(110)的至少一個(gè)繞組(130)的至少一部分，其中將至少一個(gè)成形芯(110，150)壓制到至少一個(gè)繞組(130)的至少一部分。繞組(130)可以是預(yù)成型、半預(yù)成型或非預(yù)成型的，且可包括但不限于線夾或線圈。無定形粉末材料可以是鐵基或鈷基無定形粉末材料或納米無定形粉末材料。
文檔編號(hào)H01F1/153GK102105953SQ200980129985
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2009年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月8日
發(fā)明者R·J·博戈特, 顏毅鵬 申請(qǐng)人:庫帕技術(shù)公司