立绕电感器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及立绕电感器。立绕电感器包括：环形磁芯、线圈及介于磁芯和线圈之间起到绝缘和固定作用的绝缘骨架。环形磁芯的横截面具有：左右两侧的与中心纵轴平行的两条竖直切线；自两条竖直切线与横截面所在圆周的交点向环形磁芯的内部作出的水平切线；和自横截面的上下两边上距中心纵轴一距离的两侧位置起朝向环形磁芯的中心水平轴并且以远离中心纵轴的角度作出的斜切线。斜切线与水平切线的延伸线形成的锐角为15－80度。线圈是用扁平线围绕环形磁芯立绕而成的线圈。
【专利说明】立绕电感器【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电感器，尤其涉及一种立绕电感器。
【背景技术】
[0002]广泛运用于开关电源电路中的电感，如PFC电路、光伏逆变器电路的升压电感，逆变器等作为高频载频滤波电路中的交流滤波电感等，除了需要足够的电感量外，低损耗及良好的电磁兼容效果兼备，是实现应用电路高频化的极其重要的手法。
[0003]为了使大电流情况下的大电感量和低成本的兼顾，减小磁芯气隙处的漏磁控制涡流损耗，常常采用不带宏观物理气隙的铁硅、铁硅铝、铁基非晶压粉的环形磁芯进行绕线而成，这样的设计有效避免了大尺寸的宏观物理气隙而产生的漏磁现象。
[0004]图1示出现有技术的立绕电感器的立体图。图2示出现有技术中的立绕电感器的剖面示意图。图3示出现有技术中的立绕电感器的磁芯及其成型所用模具的示意图。对于广泛被采用的铁氧体、铁硅、铁硅铝、铁基非晶压粉磁环，环形磁芯在生产时，磁芯单位表面积需要施加非常高的压力才能成型。如图3所示，制造出磁芯302，现有技术中采用截面为圆形的轮胎型形状(亦即环形)，在圆截面的左右两侧进行切除，使两个侧面保持直线，这样理论上讲就可以通过模具压制出来，然而这样的形状制造时，上模具303和下模具305不可避免地出现如图所示的尖角部分304，导致模具极易损毁。另外，由于上模具303和下模具305的尖角部分，磁芯302较难以从上下模具脱模。
【发明内容】
[0005]本发明针对现有技术中的上述缺点，提供了一种具有新型磁芯结构的立绕电感器。
`[0006]根据本发明一方面，提供了一种立绕电感器，包括:环形磁芯；线圈；以及绝缘骨架。线圈是用扁平线围绕环形磁芯立绕而成的单层线圈。绝缘骨架介于磁芯和线圈之间并且用于绝缘和固定。环形磁芯的横截面具有:左右两侧的与中心纵轴平行的两条竖直切线；自两条竖直切线与横截面所在圆周的交点向环形磁芯的内部作出的水平切线；和自横截面的上下两边上距中心纵轴一距离的两侧位置起朝向环形磁芯的中心水平轴并且以远离中心纵轴的角度作出的斜切线，其中，斜切线与水平切线的延伸线形成的锐角为15 - 80度。
[0007]根据本发明又一方面，横截面为圆形、椭圆形或多边形。
[0008]根据本发明又一方面，竖直切线距中心纵轴的距离为大于外切圆半径的1/3。
[0009]根据本发明又一方面，斜切线与水平切线的延伸线形成的锐角为以下的任一角度:15度、20度、30度、45度、60度、70度、80度。
[0010]根据本发明又一方面，斜切线所指的磁芯的平面是平面或凸状弧面。
[0011]根据本发明又一方面，上下两边是圆周弧线或多边形连成的线。
[0012]根据本发明又一方面，磁芯的材料为导磁性含铁粉末。
[0013]根据本发明又一方面，磁芯的材料为以下材料中的任一种:铁氧体、铁粉、铁硅粉、铁硅铝粉、铁基非晶硅类粉、铁镍粉。
[0014]根据本发明又一方面，线圈为以下的任一种:单一线圈；或由两段或两段以上的相同匝数的线圈并联而成的线圈。
[0015]根据本发明又一方面，线圈由铜线或铝线制成。
[0016]应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中:
[0018]图1示出现有技术的环形立绕电感器的立体图。
[0019]图2示出现有技术中的环形立绕电感器的剖面示意图。
[0020]图3示出现有技术中的环形立绕电感器的磁芯及其成型所用模具的示意图。
[0021]图4示出根据本发明的环形立绕电感器的侧面剖视图。
[0022]图5示出根据本发明的环形立绕电感器的磁芯的截面示意图。
【具体实施方式】
[0023]现在将详细参考附图描述本发明的实施例。
[0024]图4示出根据本发明的立绕电感器的侧面剖视图。如图4所示，本发明的立绕电感器包括:环形磁芯402以及线圈404。线圈404是用扁平线围绕环形磁芯402立绕而成的单层线圈。如图4所示，本发明采用单股扁平线的环形立绕的形式进行绕制，由于相邻绕线间只存在导线与导线间点的接触，接触面积几乎为零，所以线间的寄生电容量非常小；而且这种构造只有单层绕线，对于N匝的绕线，工作状态即便施加线圈电压，每匝分担的电压为均匀的总量的1/N，总寄生电容容量为单匝寄生电容容量的1/N。采用单层的立绕结构，不会存在高频层间邻近效应。对于图1所示的结构，相同导线截面的表面周长比圆线的大，且完全暴露在空气中，非常有利于线圈的散热。
[0025]由于采用截面为长方形且长宽比较大的导线，按照长边垂直磁芯的方向进行绕线，因此最为方便容易的绕线方式为圆形绕线，这样弯曲导线是，绕线R角固定，比较大，不易产生绝缘漆皮的开裂。如图4所示，对于相同绕线内径的圆形绕线，截面为圆形的环形比截面为方形的环形，空间的利用率更好，即可以放置更大的有效磁芯截面积，为此相同绕线线圈所产生的电感量就更大。反过来讲，对于相同磁芯截面，轮胎型(亦即环形)的磁芯被绕线后，相同的匝数和导线线径尺寸下，磁芯截面为圆形或者近似圆形的磁芯，所消耗的导体的长度最小。
[0026]图5示出根据本发明的立绕电感器的磁芯的截面示意图。磁芯402的横截面具有:左右两侧的与中心纵轴410平行的两条竖直切线412 ;自两条竖直切线412与横截面所在圆周的交点414向环形磁芯402的内部作出的水平切线416 ;和自横截面所在圆周的上下两边418上距中心纵轴410 —距离的两侧位置420起朝向环形磁芯402的中心水平轴422并且以远离中心纵轴410的角度作出的斜切线424。在一个实施例中，斜切线424与水平切线416的延伸线形成的锐角为15 — 80度。由于水平切线416所指代的磁芯的平面，使得上下模具的左右两侧形成一定面积的底部平台来取代现有技术的上下模具的尖角，使得上下模具的两侧有足够的强度防止其发生模具破裂。而且，由于斜切线424所指代的具有相应倾角的平面或凸状弧面，使得磁芯压制时，磁芯的热膨胀所产生的作用与模具对应斜切线处的反作用力方向指向磁芯内部的斜向下的方向，共同的应力反作用使得压制后的磁芯自然脱出。具备该横截面形状的磁芯保证环形磁芯的可生产性。
[0027]在一个实施例中，横截面为圆形、椭圆形或近似圆形的多边形。
[0028]在一个实施例中，竖直切线412距中心纵轴410的距离为为大于外切圆半径的1/3。
[0029]在一个实施例中，斜切线与水平切线的延伸线形成的锐角为以下的任一角度:15度、20度、30度、45度、60度、70度、80度。本领域的技术人员能够理解，根据应用的不同需求，该角度可以是15度至80度之间的任一值，并非仅限于上述列出的角度值，而是可以包括上述角度值附近的各种变化。例如，该角度值也可以是17.5度、50.5度等等。
[0030]在一个实施例中，斜切线424所指的磁芯的平面是平面或凸状弧面。
[0031]在一个实施例中，上下两边418是圆周弧线或多边形连成的线。
[0032]在一个实施例中,磁芯的材料为导磁性含铁粉末。
[0033]在一个实施例中，磁芯的材料为以下材料中的任一种:铁氧体、铁粉、铁硅粉、铁硅铝粉、铁基非晶硅类粉、铁镍粉。
[0034]在一个实施例中，线圈为单一线圈。
[0035]在另一个实施例中，线圈为由两段或两段以上的相同匝数的线圈并联而成的线圈。这样的线圈能实现大电流工作的需求。
[0036]在一个实施例中，线圈由铜线或铝线制成。
[0037]本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。
【权利要求】
1.一种立绕电感器,包括: 环形磁芯，所述环形磁芯的横截面具有: 左右两侧的与中心纵轴平行的两条竖直切线； 自所述两条竖直切线与所述横截面所在圆周的交点向所述环形磁芯的内部作出的水平切线；和 自所述横截面的上下两边上距中心纵轴一距离的两侧位置起朝向所述环形磁芯的中心水平轴并且以远离中心纵轴的角度作出的斜切线， 其中，所述斜切线与所述水平切线的延伸线形成的锐角为15 — 80度；线圈，所述线圈是用扁平线围绕所述环形磁芯立绕而成的线圈；以及 绝缘骨架，所述绝缘骨架介于所述磁芯和所述线圈之间并且用于绝缘和固定。
2.如权利要求1所述的立绕电感器，其特征在于，所述横截面为圆形、椭圆形或多边形。
3.如权利要求1所述的立绕电感器，其特征在于，所述竖直切线距所述中心纵轴的距离为大于所述横截面所在圆周的半径的1/3。
4.如权利要求1所述的立绕电感器，其特征在于，所述斜切线与所述水平切线的延伸线形成的锐角为以下的任一角度:15度、20度、30度、45度、60度、70度、80度。
5.如权利要求1所述的立绕电感器，其特征在于，所述斜切线所指的所述磁芯的平面是平面或凸状弧面。
6.如权利要求1所述的立绕电感器，其特征在于，所述上下两边是圆周弧线或多边形连成的线。
7.如权利要求1所述的立绕电感器，其特征在于，所述磁芯的材料为导磁性含铁粉末。
8.如权利要求7所述的立绕电感器，其特征在于，所述磁芯的材料为以下材料中的任一种:铁氧体、铁粉、铁硅粉、铁硅铝粉、铁基非晶类粉、铁镍粉。
9.如权利要求1所述的立绕电感器，其特征在于，所述线圈为以下的任一种: 单层线圈；或 由两段或两段以上的相同匝数的线圈串并联而成的线圈。
10.如权利要求9所述的立绕电感器，其特征在于，所述线圈由铜线或铝线制成。
【文档编号】H01F27/24GK103824674SQ201410092996
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月13日 优先权日:2014年3月13日
【发明者】邵革良 申请人:田村（中国）企业管理有限公司, 株式会社田村制作所