可变电感器及其制造方法与流程

本申请要求享有于2014年7月1日在韩国知识产权局提出的韩国专利申请No.10-2014-0081734的优先权，并在此通过引用并入其公开的全部内容。

技术领域

根据本公开的装置和方法涉及一种可变电感器及其制造方法，更具体地，涉及一种磁饱和特性可被宽泛调节的电感器及其制造方法。

背景技术：

电感器是指通过围绕芯缠绕电线制造的无源元件。电感器使用的特性是能量存储在由电流产生的磁场中。作为依据时间的电流变化率与施加在电感器两端的电压之间的比率，电感是电感器的固有常量。电感可以根据电感器的材料和形状而改变。

一般电感器的电感是常量。因此，一般电感器具有恒定电感值，所述恒定电感值与电流相关，直到电感器的磁芯饱和为止。这些特性具有以下缺点：由于可变负载的特性，导致大功率转换器的功率转换效率不好。

此外，在根据现有技术的传统可变电感器中，需要在主绕组中使用机械抽头，或需要具有用于供应额外磁通量的单独功率驱动装置的辅助绕组。此外，在根据现有技术的可变电感器中，需要用于感测负载的电流的附加电路。因此，当使用根据现有技术的可变电感器时，导致诸如功率转换效率和经济效率的降低以及体积和电路复杂性的增加的缺点。

因此，需要一种能够克服根据现有技术的可变电感器的限制并容易实现可变电感器的特性的电感器及其制造方法。

技术实现要素：

本发明的示例性实施例可以克服上述缺点以及以上未描述的其他缺点。

本公开提供了一种电感器及其制造方法，所述电感器通过包括由异质磁性材料形成的磁芯而具有根据电流变化的饱和特性。

根据本公开的一个方面，电感器包括：磁芯，具有预设形状；以及线圈部，围绕所述磁芯的一个区域并且根据电流的流动产生磁通量，其中所述磁芯包括由第一磁性材料形成的第一磁性区域以及由不同于第一磁性材料的第二磁性材料形成的第二磁性区域。

第二磁性区域可以包括多个磁性成分(component)和围绕多个磁性成分的非磁性材料。

多个磁性成分可以以预设间隔单位布置。

多个磁性成分可以被布置为非磁性材料中的多个层。

多个磁性成分和非磁性材料可以具有预设体积比。

多个磁性成分可以仅布置在非磁性材料的预设区域上。

多个磁性成分可以是磁带和磁粉中的至少一种。

第二磁性区域可以包括具有不同磁导率的多个区。

第二磁性区域可以具有沿与磁通量穿过第二磁性区域的方向平行的方向布置所述多个区的形状。

第二磁性区域可以具有沿与磁通量穿过第二磁性区域的方向垂直的方向布置所述多个区的形状。

多个区可以布置在一个连续空间中，或分别布置在彼此分离的多个空间中。

多个区可以移动成与磁芯中的第一磁性区域的范围不对准。

第二磁性区域可被配置为使得多个区中仅一些区占据其体积。

电感器还可以包括：传送设备，移动所述多个区；以及控制器，控制所述传送设备根据连接到功率转换电路的副边的负载的量来移动所述多个区。

根据本公开的另一方面，一种用于制造电感器的方法包括：提供具有预设形状的磁芯；在所提供的磁芯的一个区域中形成气隙；用与所述磁芯的磁性材料不同的磁性材料填充所形成的气隙；以及在所述磁芯的填充有该不同的磁性材料的一个区域周围缠绕线圈。

不同磁性区域可以包括多个磁性成分和围绕多个磁性成分的非磁性材料。

多个磁性成分可以以预设间隔单位布置。

多个磁性成分可以被布置为非磁性材料中的多个层。

多个磁性成分和非磁性材料可以具有预设体积比。

多个磁性成分可以仅布置在非磁性材料的预设区域上。

多个磁性成分可以是磁带和磁粉中的至少一种。

在根据本公开的各示例性实施例的电感器中，可以容易地设计铁芯的饱和特性，使得电感器根据负载具有不同的电感。

附图说明

通过参考附图描述本发明的一些示例性实施例，本发明的以上和/或其他方面将更加清楚，其中：

图1是示出了根据本公开的示例性实施例的电感器的成分的透视图；

图2是示出了根据本公开的示例性实施例的电感器的成分的截面图；

图3是根据本公开的示例性实施例的电感器的等效磁路图；

图4A和4B是示出了根据本公开的第一示例性实施例的第二磁性区域的成分的截面图；

图5是示出了根据本公开的第一示例性实施例的第二磁性区域的成分的参数的视图；

图6是示出了根据本公开的第一示例性实施例的第二磁性区域的成分的参数的视图；

图7是示出了根据本公开的第二示例性实施例的第二磁性区域的成分的截面图；

图8是示出了根据本公开的第二示例性实施例的第二磁性区域的其他成分的视图；

图9是示出了根据本公开的示例性实施例的第二磁性区域的B-H曲线的视图；

图10是示出了当调整根据本公开的第一示例性实施例的第二磁性区域的参数时磁饱和特性的变化的视图；

图11是示出了当调整根据本公开的第二示例性实施例的第二磁性区域的组成比时磁饱和特性的变化的视图；

图12是示出了当调整根据本公开的第二示例性实施例的第二磁性区域的体积比时磁饱和特性的变化的视图；

图13是示出了当调整根据本公开的第二示例性实施例的第二磁性区域的磁性材料时磁饱和特性的变化的视图；

图14是示出了根据本公开的另一示例性实施例的电感器的结构的视图；

图15是示出了根据本公开的另一示例性实施例的电感器的结构的视图；

图16是示出了根据本公开的另一示例性实施例的用于制造电感器的方法的流程图；

图17是示出根据本公开的第三示例性实施例的第二磁性区域的成分的视图；

图18是示出根据本公开的第四示例性实施例的第二磁性区域的成分的视图；

图19是示出根据本公开的第五示例性实施例的第二磁性区域的成分的磁芯的视图；

图20是用于描述使用图17到19的第二磁性区域的电感器的电感特性的曲线图；

图21是示出了根据本公开的示例性实施例的电感器的成分的框图；以及

图22是用于描述图21的电感器的电感特性的曲线图。

具体实施方式

下文中，参考附图更详细地描述本公开的示例性实施例。

图1和2分别是示出了根据本公开的示例性实施例的电感器的成分的透视图和各成分的组装截面图。

参考图1，根据本公开的示例性实施例的电感器100包括磁芯110和130以及线圈部120。

磁芯110和130具有预设形状。具体地，磁芯110和130可以具有闭环形状。因此，可以将由在线圈部120中流动的电流产生的磁场的能量存储在磁芯110和130中。换言之，穿过磁芯110和130的磁通量可以沿着磁芯110和130的闭合回路的路径流动。

通过在将在下文描述的线圈部120中流动的电流来产生具有方向和大小(magnitude)的磁通量。磁通量沿着磁芯110和130的闭合回路的路径产生。磁芯110和130是指存在于磁通量经过的路径上的介质。也就是说，磁芯110和130存储磁场的能量，所述磁场是由流动在位于其中的电线中的电流产生的。此外，分别根据磁芯110和130的不同磁导率来确定由电感器100抑制的电流的程度(电感)。

此外，磁芯110和130包括由第一磁性材料形成的第一磁性区域110和由第二磁性材料形成的第二磁性区域130。第一磁性材料和第二磁性材料是不同的材料。具体地，第一磁性区域110可以是包括中心柱部分和左右柱部分的一对EE形的芯。线圈部120可以围绕磁芯的中心柱部分。此外，由电流产生的磁通量可以穿过作为外部路径的左右柱部分。

根据示例性实施例的第一磁性区域110可以确定电感器的整体尺寸或形状。尽管图1中示出了EE形的芯，但是第一磁性区域110不限于此，它可以是具有气隙部分的各种一般芯，诸如，EI/EF/EER/EFD/ER/EPC/UI/CI/EP/RM芯、环状芯、壶形芯等。此外，本领域技术人员显而易见的是可以根据具有图14或15所示的另一形状的商用芯，来在各种示例性实施例中实现第一磁性区域110。

此外，第一磁性区域110是在一般电感器中使用的铁氧体芯。第一磁性区域的第一磁性材料可以是alpha铁或将氧化锰(MnO)和氧化锌(ZnO)中的至少一种与氧化铁混合的材料。

线圈部120围绕磁芯110和130的一部分，并根据其中的电流的流动产生磁通量。具体地，线圈部120可以由诸如搪瓷铜的导电体形成，且可以使电流通过其中。此外，线圈部120可以包括圆柱形或矩形柱形框架，其中围绕所述框架缠绕不止一匝导线，并可以将磁芯110和130插入圆柱形或矩形柱形框架中。

当电流在线圈部120中流动时，根据电流和缠绕导线的方向产生具有两个极性的磁场，并且由电流产生的能量被暂时存储为磁场形式。所产生的磁通量穿过磁芯的主体，其一部分被线圈部围绕。此外，根据磁通量穿过的介质(磁芯)的特性来确定电感器的电感特性。

磁芯的第一磁性区域110由第一磁性材料形成。此外，磁芯的第二磁性区域130由不同于第一磁性材料的第二磁性材料形成。具体地，第二磁性区域130可以包括多个磁性成分和围绕所述多个磁性成分的非磁性材料。

构成第二磁性区域130的多个磁性成分可以由被磁场以非常大程度磁化的铁磁材料形成。也就是说，多个磁性成分可以由磁化率(χ_m)大于正数1的高磁导率铁磁材料形成。例如，铁磁材料可以包括镍、钴、铁及其合金(例如镍铁合金)。

可以使用与第一磁性区域的磁饱和特性不同的第二磁性区域的磁饱和特性来调整电感器100的整体电感和饱和特性。

构成第二磁性区域130的非磁性材料是基本上不受磁场影响的材料，且可以被铸模成围绕多个磁性成分并将该多个磁性成份包括在其中。此外，非磁性材料可以接触磁芯的第一磁性区域110，以使得第二磁性区域的多个磁性成分能够被置于固定位置。此外，非磁性材料可以是具有足以耐受电感器的发热、冲击和重量的耐久性和耐热性的材料。例如，第二磁性区域130的非磁性材料可以是诸如聚丙烯的塑料。此外，第二磁性区域130可以是通过注塑成型技术制造的。

第二磁性区域130的多个磁性成分可以以预设间隔单位布置。此外，多个磁性成分可以布置为非磁性材料中的多个层。下面将参照图4和5来对第二磁性区域130的磁性成分的布置进行详细描述。

第二磁性区域130的多个磁性成分和非磁性材料可以具有预设体积比。此外，第二磁性区域130的多个磁性成分可以仅布置在非磁性材料的预设区域上。下面将参照图6和7来详细描述第二磁性区域130的磁性成分的混合比和体积比。

第二磁性区域130的多个磁性成分可以是磁带和磁粉中的至少一种。将参考图4到22来详细描述实现多个磁性成分的两个示例性实施例。

通过磁带来实现多个磁性成分的第一示例性实施例被称为带类型。此外，将磁带插入非磁性材料中的第一示例性实施例的第二磁性区域130被称为带芯。此外，将以相同的间隔布置带芯的带的形式被称为带阵列。此外，通过磁粉来实现多个磁性成分的第二示例性实施例被称为粉末类型。此外，将磁粉与非磁性材料混合的第二示例性实施例的磁芯的第二磁性区域130被称为粉末芯。

如上所述，根据本公开的示例性实施例的电感器100包括由第一磁性材料形成的第一磁性区域和磁饱和特性与第一磁性区域的磁饱和特性不同且由第二磁性材料形成的第二磁性区域。根据本公开的示例性实施例的电感器100可以具有以下特性：其电感在电感器电流的驱动范围内连续变化。此外，根据本公开的示例性实施例的电感器100具有简单的结构，使得可以容易地改变调整磁饱和特性的参数值。

图2是示出了根据本公开的示例性实施例的电感器的成分的截面图。

参考图2，图1的第一磁性区域100的EE形的芯对的三个柱彼此相对并接触，且第二磁性区域130设置在中心柱之间。此外，线圈部120缠绕在包括第一磁性区域110和第二磁性区域130的中央柱区域周围。尽管图2中夸大了线圈件120的导线，然而可以在物理允许范围内，围绕中心柱区域缠绕细长的导线。

图3是根据本公开的示例性实施例的电感器的等效磁路图。

参考图3，根据本公开的示例性实施例的电感器100可以由等效磁路表示，等效磁路包括与线圈部120的匝数N和电流i成正比的磁动力320以及磁通量φ穿过的第一磁性区域的磁阻R_core1 310和第二磁性区域的磁阻R_core2 330。

图4A和4B是示出了根据本公开的第一示例性实施例的第二磁性区域的成分的平面和侧面截面图。

参考图4A和4B，第二磁性区域400包括以预设间隔单位布置在非磁性材料410中的多个磁性成分420。具体地，如第二磁性区域400的平面截面图(图4A)所示，第二磁性区域400可以被配置为使得带类型磁性成分420以预定间隔布置在非磁性材料410中。此外，如第二磁性区域400的侧面截面图(图4B)所示，第二磁性区域400可以被配置为使得带类型磁性成分420被布置为非磁性材料410中彼此平行的多个层。第二磁性区域400的磁带420的数量不限于图4A和4B所示的数量，且磁带420可以布置为单层或多层。

图5是示出根据本公开的第一示例性实施例的第二磁性区域的成分的参数的侧截面图。

如图5所示，第二磁性区域500的侧截面图示出了磁带520在非磁性材料510中布置为多个层。此外，上层和下层的磁带520彼此平行布置。具体地，磁饱和特性的磁带520的可以调整第二磁性区域500的参数包括磁带520的高度h和宽度w以及平面上带阵列中的磁带520之间的距离g₁。

如上所述，根据第一示例性实施例的第二磁性区域500的磁饱和特性可以通过调整磁带520的数量、尺寸和布置间隔来调整。因此，可以通过调整上述参数来制造具有满足期望设计条件的磁饱和特性的电感器。

图6是示出根据本公开的第一示例性实施例的第二磁性区域的成分的参数的侧截面图。

参考图6，第二磁性区域600的侧截面图示出了第二磁性区域600的磁带620在非磁性材料610中布置为多个层。此外，上层和下层的带阵列的磁带620被布置为在水平轴线或垂直轴线方向上彼此间隔g₂。具体地，可以调整第二磁性区域600的磁饱和特性的磁带620的参数包括上层和下层的磁带彼此间隔开的距离g₂。

如上所述，根据第一示例性实施例的第二磁性区域600的磁饱和特性可以通过调整磁带620的数量、尺寸和布置间隔来调整。因此，可以通过调整上述参数来制造具有满足期望设计条件的磁饱和特性的电感器。

图7是示出了根据本公开的第二示例性实施例的第二磁性区域的成分的截面图。

参考图7，第二磁性区域700的多个磁性成分由磁粉720形成。此外，磁粉720随机分布在非磁性材料710中。具体地，第二磁性区域可以由以预定比例彼此混合的磁粉和非磁性材料710的混合物形成。此外，磁粉可以随机分布在非磁性材料710中。同时，可以调整第二磁性区域700的磁饱和特性的磁粉720的参数可以是非磁性材料710与磁性成分720的质量比、体积比或混合比。此外，磁粉720的一个参数是与存在于第二磁性区域700中的磁粉720的含量成正比增加的相对磁导率。

图8是示出了根据本公开的第二示例性实施例的第二磁性区域的另一配置的截面图。

参考图8，第二磁性区域中的一部分仅由非磁性材料830形成，且在第二磁性区域的其它区域中，粉末类型磁性成分820随机分布在非磁性材料810中。具体地，对磁通量穿过的路径具有影响的磁粉仅存在于一部分区域中，使得可以改变电感器的磁饱和特性。换言之，磁粉820的可以调整第二磁性区域800的磁饱和特性的参数包括仅由非磁性材料830形成的区域与粉末类型区域之间的体积比v，在所述粉末类型区域中，粉末类型磁性成分820与非磁性材料810混合。

如上所述，可以通过调整磁粉的量和粉末类型磁性成分820与非磁性材料混合的区域的尺寸来调整根据第二示例性实施例的第二磁性区域的磁饱和特性。因此，可以通过调整上述参数来制造具有满足期望设计条件的磁饱和特性的电感器。

图9是示出了根据本公开的示例性实施例的具有各种成分的第二磁性区域的B-H曲线的视图。

参考图9，示出了在第二磁性区域仅由磁性材料形成的情况下的B-H曲线以及在第二磁性区域具有多个成分比的情况下的B-H曲线，其中所述多个成分比包括根据本公开的示例性实施例的非磁性材料。具体地，B-H曲线中的梯度意味着相对磁导率。此外，具有气隙的一般电感器具有真空磁导率(μ0)，使得梯度总是恒定值。相反，在根据本公开的具有第二磁性区域的电感器中，根据第二磁性区域的成分比来改变磁场强度H。此外，根据本公开的具有第二磁性区域的电感器具有取决于磁场强度H的变化的非线性梯度，且具有第二磁性区域的电感器的磁通量变化大于气隙电感器的磁通量变化。

根据安培电路定律，磁场的强度H与电流和绕组匝数成正比，且电感与磁导率成正比。因此，在根据本公开的电感器中，可以基于第二磁性区域的磁饱和特性来控制取决于电流变化的电感的非线性可变特性。

在上文中，已经参照附图描述了根据本公开的示例性实施例的电感器和第二磁性区域的结构。图10至13是用于描述当调整第二磁性区域的参数时电感针对电感器电流的变化特性的视图。在图10到13的实验中使用的电感器的第一磁性区域是EE形铁氧体芯。此外，根据工业标准指示方法的EE形铁氧体芯的结构为A：70.50、B：33.20、C：32.00、D：48.00、E：22.00和F：21.90。

图10是示出了当调整根据本公开的第一示例性实施例的第二磁性区域的参数时电感变化的视图。

参考图10，示出了取决于电感器电流i_L的四个电感器的电感(L)变化曲线1010、1020、1030和1040。具体地，水平轴表示在线圈部120中流动的电流，且以安培为单位。纵轴表示电感值，且以微亨为单位。

第一电感变化曲线1010涉及将第二磁性区域设置为气隙(即，空的空间)的电感器。此外，第二、第三和第四电感变化曲线1020、1030和1040涉及根据本公开的第一示例性实施例的第二磁性区域包括多个磁带520以及围绕多个磁带520的非磁性材料510的电感器。此外，与第二、第三和第四电感变化曲线1020、1030和1040相关的电感器的第二磁性区域的参数包括磁带520的高度h和宽度w、磁带之间的距离g₁以及在一个轴方向上两层磁带彼此间隔的距离g₂。此外，第二、第三和第四电感变化曲线1020、1030和1040涉及调整上述参数中的至少一个的三种类型电感器。三个电感器100的参数示出在表1中。

表1

参考图10，作为控制组的气隙电感器在20A的电感器电流范围内具有几乎恒定的电感值，且在大于20A的电感器电流下由于磁饱和而具有以平滑梯度减小的电感。然而，根据本公开的示例性实施例的电感器100在低电感器电流下具有大于气隙电感器的电感。此外，根据本公开的示例性实施例的电感器100即使在低电流下也快速饱和，使得电感器100的电感以比气隙电感器的电感更大的梯度减小。此外，当调整诸如h、w、g₁和g₂的参数时，根据本公开的第一示例性实施例的具有第二磁性区域的电感器100的电感变化特性与其他电感器不同。

图11是示出了当调整根据本公开的第二示例性实施例的第二磁性区域的组成比时电感变化的视图。

参考图11，示出了取决于电感器电流i_L的电感器的电感(L)变化曲线1110、1120和1130。具体地，水平轴表示在线圈部120中流动的电流，且以安培为单位。纵轴表示电感值，且以微亨为单位。

示出在图11中的第一电感变化曲线1110涉及将第二磁性区域设置为气隙(即，空的空间)的电感器。此外，第二和第三电感变化曲线1120和1130涉及根据本公开的第二示例性实施例的第二磁性区域包括磁粉720以及围绕磁粉720的非磁性材料710的电感器100。也就是说，第二和第三电感变化曲线1120和1130涉及两个类型的电感器，其中第二磁性区域中的磁粉720的混合比彼此不同。基于第二磁性区域的相对磁导率(μ_r)，可以根据磁粉的混合比将两个电感器100划分如下。

表2

参考图11的曲线图，根据本公开的第二示例性实施例的电感器100的电感变化曲线1120和1130与气隙电感器的电感变化曲线相比较地示出了在较低电感器电流下的高电感和快速饱和特性。此外，根据本公开的第二示例性实施例的电感器100的电感变化曲线1120和1130示出了随着第二磁性区域中的磁粉的比率变高，在较低电流下电感更高且饱和特性更快。

图12是示出了当调整根据本公开的第二示例性实施例的第二磁性区域的体积比时电感变化的视图。

参考图12，示出了取决于电感器电流i_L的电感变化曲线1210、1220、1230和1240。具体地，水平轴表示在线圈部120中流动的电流，且以安培为单位。纵轴表示电感值，且以微亨为单位。

示出在图12中的第一电感变化曲线1210涉及将第二磁性区域设置为气隙(即，空的空间)的电感器。此外，第二、第三和第四电感变化曲线1220、1230和1240涉及根据本公开的第二示例性实施例的第二磁性区域包括磁粉820以及围绕磁粉820的非磁性材料810的电感器100。第二磁性材料是将磁粉820和非磁性材料810彼此混合的材料。也就是说，第二、第三和第四电感变化曲线1220、1230和1240涉及第二磁性区域800的整个体积被第二磁性材料占据的电感器100、第二磁性区域800的整个体积的2/3被第二磁性材料占据的电感器100以及第二磁性区域800的整个体积的1/3被第二磁性材料占据的电感器100。

如图12所示，根据本公开的第二示例性实施例的包括第二磁性区域的电感器100随着第二磁性材料占据的体积比变高，在低电流下表现出更高的电感和更快的饱和特性。

参考图13，示出了取决于电感器电流i_L的电感(L)变化曲线1310、1320、1330和1340。具体地，水平轴表示在线圈部120中流动的电流，且以安培为单位。纵轴表示电感值，且以微亨为单位。

在图13中示出的第一电感变化曲线1310和第二电感变化曲线1320涉及将高度为2mm和4mm的第二磁性区域设置为气隙(即，空的空间)的电感器。此外，根据本公开的第二示例性实施例的用于电感器的第三和第四电感变化曲线1330和1340涉及第二磁性区域包括由稀土金属制成的磁粉820以及围绕磁粉820的非磁性材料810的电感器100。此外，第三和第四电感变化曲线1330和1340涉及电感器100，其中第二磁性区域800的高度分别为2mm和4mm。

如图13所示，根据本公开的第二示例性实施例的具有由稀土金属粉末形成的第二磁性区域的电感器100示出了与具有由铁磁性金属粉末形成的第二磁性区域的现有电感器不同的特性。也就是说，具有由稀土金属粉末形成的第二磁性区域的电感器100在高电流区域中表现出高电感，且随着第二磁性区域800的高度变高，表现出较慢的饱和特性。

如上所述，可以使用几个参数(例如，第二磁性材料的成分比、体积比；磁性材料变化；第二磁性区域的高度等)，来调节根据本公开的第一或第二示例性实施例的包括第二磁性区域的电感器100的电感特性。因此，可以根据设计目标容易地调整电感器电流的电感值和驱动范围。

图14是示出了根据本公开的另一示例性实施例的电感器的结构的视图。

参考图14，电感器100'包括O形或环形磁芯1410和1430以及线圈部1420。具体地，由第一磁性材料形成的商用O形的芯是第一磁性区域。此外，将由第二磁性材料形成的第二磁性区域插入到第一磁性区域的一部分中，使得可以配置磁芯。此外，线圈部可以由围绕磁芯的一部分的导线形成。线圈部不限于图14所示的结构，且可以将更多的线圈缠绕在磁芯的更宽区域上。

在如上所述的根据本公开的另一示例性实施例的电感器100’中，磁芯的第二磁性区域暴露于外部。因此，满足期望电感饱和特性的第二磁性材料容易插入和替换。此外，尽管未示出，但是在电感器100’附近提供单独的电路，且可以控制第二磁性区域在第一磁性区域的气隙中移动。因此，能够改变第二磁性区域的体积比，其中所述第二磁性区域用于提供在磁芯中流动的磁通量通过的路径。此外，第二磁性区域的体积比的变化可以改变电感器的磁饱和特性。

图15是示出了根据本公开的另一示例性实施例的电感器的结构的视图。

参考图15，电感器100”包括圆柱形磁芯1510和1530以及线圈部1520。具体地，在线圈部1520中将商用圆柱形的芯作为第一磁性区，其中导线围绕长圆柱体缠绕，且由第二磁性材料形成的第二磁性区可以设置在圆柱形的芯中。

在如上所述的根据本公开的另一示例性实施例的电感器100”中，仅商用芯的一部分可以包括由异质磁性材料形成的第二磁性区域。因此，容易改变电感器100”的电感饱和特性，使得可以改变电感器电流的电感。

图16是示出了根据本公开的一个示例性实施例的用于制造电感器的方法的流程图。

参考图16，根据本公开的示例性实施例的用于制造电感器的方法包括：制造磁芯(S1610)；形成气隙(S1620)；填充磁性材料(S1630)以及缠绕线圈(S1640)。

在磁芯的制造(S1610)中，提供具有预设形状的磁芯。具体地，磁芯可以是商用电感器组件，例如EE铁氧体芯。此外，预设形状可以是沿着当电流在线圈中流动时产生的磁通量的闭合路径形成的形状。此外，可以根据磁芯的磁导率来确定电感。

在形成气隙(S1620)时，在磁芯的一个区域中形成气隙。具体地，可以将存在空的空间的气隙形成在磁芯中的磁通量所经过的闭合路径上。

在填充磁性材料(S1630)时，用与构成磁芯的磁性材料不同的磁性材料填充气隙。具体地，第一磁性区域是在一般电感器中使用的铁氧体芯，且第一磁性区域的第一磁性材料可以是alpha铁或将Mn和Zn彼此混合的材料。此外，不同于第一磁性材料的第二磁性材料可以是与第一磁性材料具有不同的磁导率的材料。此外，填充在气隙中的磁性材料可以包括多个磁性成分和围绕多个磁性成分的非磁性材料。具体地，多个磁性成分可以由磁化率(χ_m)大于正数1的高磁导率铁磁材料形成。例如，磁性材料可以包括镍、钴、铁及其合金(例如镍铁合金)。此外，非磁性材料是基本上不受磁场影响的材料。此外，非磁性材料可以被铸模成围绕多个磁性成分并将多个磁性成分包括在其中。此外，非磁性材料可以是具有耐久性和耐热性的材料。例如，非磁性材料可以是诸如聚丙烯的塑料。此外，所述不同磁性材料可以是通过注塑成型技术制造的。

此外，所述不同磁性材料的多个磁性成分可以以预设间隔单位布置。此外，所述不同磁性材料的多个磁性成分可以布置为非磁性材料中的多个层。

此外，所述不同磁性材料的多个磁性成分和非磁性材料可以具有预设体积比。此外，所述不同磁性材料的多个磁性成分可以仅布置在非磁性材料中的预设区域上。

此外，所述不同磁性材料的多个磁性成分可以是磁带和磁粉中的至少一种。

在缠绕线圈(S1640)时，用与磁芯的磁性材料不同的磁性材料填充磁芯的气隙。此外，将线圈缠绕在磁芯的填充有该不同的磁性材料的一部分中。具体地，线圈可以是诸如搪瓷铜的导电导体，且可以使电流通过其中。此外，可以根据沿着线圈流动的电流来产生磁通量。

如上所述的根据本公开的用于制造电感器的方法可以通过用于制造电感器的装置来实现。具体地，用于制造电感器的装置可以是用于执行控制以执行用于制造电感器的方法的每个步骤的机器。

例如，可以通过对具有粉末形状的铁氧体(第一磁性材料)进行加热、压缩和铸模的工艺来制造预定形状的磁芯。备选地，可以省略磁芯的制造(S1610)，且可以使用现有的商用芯。在这种情况下，磁芯可以被设计为用于包括气隙的预设形状。可以包括单独的第二磁芯生成线，以便在气隙中形成第二磁性区域。可以通过使用第二磁性材料的化学和物理工艺(诸如，混合、烧制、加工等)来制造第二磁芯，且其可以将其插入到磁芯的气隙中。可以通过在磁芯的一部分或整体周围缠绕导线来制造线圈部。备选地，可以通过在围绕磁芯的外侧的线圈周围缠绕导线来制造线圈部。

图17是示出根据本公开的第三示例性实施例的第二磁性区域的成分的侧面视图。

参考图17，第二磁性区域1700可以包括多个区(块)1710、1720和1730。具体地，第二磁性区域1700可以包括具有不同磁导率的多个区。

本文中，具有特定磁导率的块(区)可以是上述的带类型或粉末类型芯。此外，可以根据上述参数来确定每个块中彼此不同的磁导率。例如，插入构成第二磁性区域的各个块中的带的数量或包含在各个块中的粉末的量可以彼此不同。尽管在图17中示出了三个块1710、1720和1730，但是所述块的数量可以是两个或四个或更多个。此外，尽管在图17中各块1710、1720和1730的尺寸彼此不同，但是各个块1710、1720和1730的大小可以彼此相同。

磁通量1740可以发生在与堆叠第二磁性区域1700的多个区1710、1720和1730的方向平行的方向上。具体地，构成第二磁性区域1700的多个块1710、1720和1730可以被布置为在磁通量1740的方向上彼此相对。文本中，多个块1710、1720和1730可以以团状插入到第一磁性区域的气隙中，其中堆叠所述多个块以彼此接触。备选地，多个块1710、1720和1730可以插入到设置在第一磁性区域中的多个气隙中的每一个中。

由线圈部产生的磁场能量也存储在块1710、1720和1730中。此外，具有不同磁导率的块具有不同的饱和特性。随着线圈部的电流增加，具有小容量的块1710首先饱和。此外，通过尚未饱和的其他块1720和1730呈现电感器的电感特性。

图18是示出根据本公开的第四示例性实施例的第二磁性区域的成分的侧面视图。

参考图18，第二磁性区域1800可以包括多个区(块)1810、1820和1830。具体地，第二磁性区域1800可以包括具有不同磁导率的多个块1810、1820和1830。

磁通量1840可以发生在与堆叠第二磁性区域1800的多个区1810、1820和1830的方向垂直的方向上。具体地，构成第二磁性区域1800的多个块1810、1820和1830可以沿横向方向彼此布置的，以便平行于磁通量1840的方向。文本中，布置多个块1810、1820和1830的方向基本上垂直于磁通量1840的方向。此外，多个块1810、1820和1830可以以团状插入到第一磁性区域的气隙中，其中所述多个块彼此接触。备选地，多个块1810、1820和1830可以插入到设置在第一磁性区域中的多个气隙中的每一个中。

在根据第四示例性实施例的第二磁性区域中，可以限制磁通量向在多个块之间饱和的第一块的流动，使得可以出现相对明显的电感变化特性。

图19是用于示出根据本公开的第五示例性实施例的第二磁性区域的成分的磁芯的侧面视图。

参考图19，磁芯1900包括第一磁性区域1950和第二磁性区域1910。此外，第二磁性区域1910包括具有不同磁导率的多个区1920、1930和1940。

第一磁性区域1950包括形成在多个位置的气隙。尽管在图19中的磁芯1900的第一磁性区域1950中沿水平方向形成气隙，但是气隙不限于此。它们可以形成在磁通量的闭环路径的任何位置中，只要气隙的数量为两个或更多个即可。

第二磁性区域1910的多个区1920、1930和1940可以位于多个气隙中。一个块或多个块可以位于一个气隙中。

在如上所述的磁芯1900中，可以通过形成多个芯块，然后将一个块或几个块的组合插入到铁氧体芯的气隙中，来设计电感特性。

图20是用于描述使用图17到19的第二磁性区域的电感器的电感特性的曲线图。

参考图20，相较于具有相同尺寸的可变电感器的电感特性，示出了仅在磁芯中存在气隙的气隙电感器2020的电感特性。气隙电感器2020的电感表现出在低电流范围内基本恒定并在大约25A的电流附近逐渐减小并饱和的特性。

此外，在图20中，还示出了包括具有多个区(块)的第二磁性区域的可变电感器2010的电感特性，其中所述多个区(块)具有不同磁导率。可变电感器2010的电感示出了阶梯形特性，即，在与块数相对应的三个电流带中几乎没有电感的变化。具有不同磁导率的多个块分别在其中存储磁能。随着电感器电流增加，饱和块处的电感变化交替消失。然后，随着电感器电流连续增加，电感迅速减小，使得出现阶梯状图形。

图21是示出了根据本公开的示例性实施例的电感器的成分的框图。

参考图21，电感器包括包含第一磁性区域2110和第二磁性区域2120的磁芯2100、线圈部2130、传送设备2140和控制器2150。

第二磁性区域2120包括具有不同磁导率的多个区2121和2122。此外，多个区2121和2122可以移动成与磁芯2100中的第一磁性区域2110的气隙范围不对准。换言之，第二磁性区域2120的多个块2121和2122中的一部分可以位于设置在第一磁性区域2110中的气隙部分中。如图所示，第二磁性区域包括沿移动方向布置的多个区2121和2122。

传送设备2140移动第二磁性区域2120。具体地，传送设备2140可以移动第二磁性区域2120的一部分以便使其位于在从第一磁性区域2110连接的气隙范围(空间)中。

传送设备2140可以包括使用电能的发电装置，例如电动机(电机)，且第二磁性区域2120可以通过电动机的旋转运动而移动。

控制器2150可以感测电感器电流i_L。具体地，控制器2150可以感测在线圈部2130中流动的电流i_L的大小。控制器2150可以包括用于感测电流i_L的大小的数字电流表。

控制器2150控制传送设备2140。具体地，控制器2150可以控制传送设备2140移动第二磁性区域2120。作为示例，控制器2150可以包括产生用于控制传送设备2140的电机的控制信号的驱动器。

在本示例性实施例中，电感器可以用在功率转换电路中。文本中，控制器2150可以根据电感器电流i_L测量负载量。具体地，控制器2150可以基于与初始条件相对应的输入电压v_in和输入电流i_in、与由传送设备2140移动的第二磁性区域2120的位置相对应的电感器电感L以及电感器电流i_L，来决定负载量是否小于预设阈值。备选地，控制器2150可以通过直接测量施加到负载的电压和电流来测量负载量。在这种情况下，控制器2150可以包含针对连接到负载的副边电路的电压表和电流表。备选地，控制器2150可以通过感测来自电源的输入功率并测量施加到负载的电压或电流，来计算负载量。除了上述方法之外，可以将本领域的在若干功率转换装置中使用的用于感测负载量的各种方法应用于控制器2150。

控制器2150根据负载的负载量来控制传送设备2140。具体地，控制器2150可以控制传送设备2140，使得具有不同的磁导率的区域2121或2122可以根据负载量占据气隙范围。

控制器2150可以以各种方案实现。例如，控制器2150可以是处理器、专用集成电路(ASIC)、嵌入式处理器、微处理器、硬件控制逻辑、硬件有限状态机(FSM)和数字信号处理器(DSP)中的至少一个。

图22是用于描述图21的电感器的电感特性的曲线图。

参考图22，示出了相对于电感器电流代表一般气隙电感器的电感变化曲线2240、轻负载下的电感器的电感变化曲线2210、中负载下的电感器的电感变化曲线2220以及重负载下的电感器的电感变化曲线2230的图。

相较于具有气隙的一般电感器，可以通过传送设备移动位于气隙中的第二磁性区域的电感器具有较高的电感特性。此外，根据负载的大小，第二磁性区域可以移动的电感器可以具有不同电感特性。

尽管在上文中已经描述了本公开的示例性实施例，但是本公开不限于此，本公开所属领域的技术人员可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下进行各种修改和改变，其中通过权利要求来限定本公开的精神和范围。这些修改和变化落入本公开的范围内。