双间隙感应器的新颖构造的制作方法

本发明涉及感应器，且具体地涉及用于在高功率应用中存储能量的感应器。

背景技术：

在先专利申请(在2013年3月14日提交且名为"Low loss inductor windings using offset gap,offset windings"的美国专利申请61/782457、和在2014年3月12日提交且名为"Low Loss Inductor With Offset Gap and Windings"的美国专利申请14/206511，两篇文献的所有内容通过引用结合于此)描述了围绕磁性芯体组件缠绕导电箔的新颖方法。该组件采用一种普通的实施方案，在所述实施方案中，磁性芯体在中央芯体指状部(或中央腿部)的一端和邻近磁性构件之间具有尺寸受控的非磁性间隙。这种组件的改进是将磁性芯体悬挂以使得芯体的每端在该端和周围磁性材料之间具有尺寸受控的非磁性间隙。该申请描述了这种双非磁性间隙芯体的机械支撑件。

技术实现要素：

根据本申请要求保护的发明，提供一种低损耗功率感应器芯体和用于制造所述低损耗功率感应器芯体的方法。磁性芯体包括由多个磁性芯体件形成为闭环的外部部分和布置在闭环内的内部部分。在内部芯体部分的对立末端处的非磁性间隔件将内部芯体部分定位和紧固在闭环的相互对立的内侧之间。

根据本申请要求保护的发明的一个实施方式，低损耗功率感应器芯体包括：外部磁性芯体部分，其包括布置成形成闭环的多个磁性芯体件；内部磁性芯体部分，其布置在闭环内且包括由1形磁性芯体件分开的相互对立的第一和第二末端；布置在第一末端和闭环的第一内侧之间的第一非磁性间隔件；以及布置在第二末端和闭环的第二内侧之间的第二非磁性间隔件。

根据本申请要求保护的发明的另一实施方式，低损耗功率感应器芯体包括：利用多个磁性芯体件形成闭环作为外部磁性芯体部分；将包括相互对立的第一和第二末端的1形磁性芯体件定位在闭环内作为内部磁性芯体部分；将第一非磁性间隔件定位在第一末端和闭环的第一内侧之间；将第二非磁性间隔件定位在第二末端和闭环的第二内侧之间。

附图说明

图1A-1D描绘了根据本申请要求保护的发明的示例性实施方式的感应器芯体。

图2描绘了图1B的芯体的替换性视图。

图3描绘了用于围绕芯体缠绕的示例性铜箔和绝缘体。

图4A-4B描绘了在组装根据本申请要求保护的发明的示例性实施方式的感应器芯体中使用的间隔件。

图5A-5D描绘了在组装根据本申请要求保护的发明的示例性实施方式的感应器芯体中使用的替换性间隔件。

具体实施方式

以下参考附图详细说明了本申请要求保护的发明的示例性实施方式。这些说明对于本发明的范围而言旨在是示意性而非限制性的。这些实施方式被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实践本主题发明，应理解的是在不偏离本主题发明的精神或范围的情况下，可以按一些变型实践其它实施方式。

图1(a)示出由磁性材料制成的两个'U'形件(111，112)构成的组件的截面，所述两个'U'形件连接在一起，同时在中央部(113)中留下充气体积。在组件的中央部中的充气体积(113)中，期望放置磁性材料制成的另一芯体(114)，以使得所述另一芯体悬挂在中央部中且与其它两个磁性材料件形成非磁性间隙(115，116)，所述非磁性间隙是仔细控制的距离。精确控制的非磁性间隙(115，116)对于磁性组件的最佳性能是重要的。

图1(b)示出由磁性材料制成的'U'形件(101)和'I'形件(102)构成的替换性构造组件的截面，'U'形件和'I'形件连接在一起同时在中央部(103)中留下充气体积。在组件的中央部中的充气体积(103)中，期望放置磁性材料制成的另一芯体(104)以使得所述另一芯体悬挂在中央部中且与其它两个磁性材料件形成非磁性间隙(105，106)，所述非磁性间隙是仔细控制的距离。精确控制的非磁性间隙(105，106)对于磁性组件的最佳性能是重要的。

图1(c)示出由磁性材料制成的成形件(121，122，123，124)构成的替换性构造组件的截面，所述成形件连接在一起，同时在中央部(130)中留下充气体积。在组件的中央部中的充气体积(130)中，期望放置磁性材料制成的另一芯体(124)，以使得所述另一芯体悬挂在中央部中且与其它的磁性材料件(121，122)形成非磁性间隙(125，126)，所述非磁性间隙是仔细控制的距离。精确控制的非磁性间隙(125，126)对于磁性组件的最佳性能是重要的。

图1(d)示出由磁性材料制成的两个'L'形件(131，132)构成的替换性构造组件的截面，所述两个'L'形件连接在一起，同时在中央部(133)中留下充气体积。在组件的中央部中的充气体积(133)中，期望放置磁性材料制成的另一芯体(134)，以使得所述另一芯体悬挂在中央部中且与其它两个磁性材料件形成非磁性间隙(135，136)，所述非磁性间隙是仔细控制的距离。精确控制的非磁性间隙(135，136)对于磁性组件的最佳性能是重要的。

图1(b)的替换性视图在图2中示出。相同的'U'形件(101)示出为(201)，'I'形件(102)示出为(202)。芯体(104)示出为(204)。

在构造感应器中的下一步骤是围绕芯体缠绕一定长度的绝缘铜。在动力电子装置中，这经常是铜箔，如图3所示。在此铜片(304)与绝缘片(303)一起围绕包括非磁性间隙的感应器的芯体(301)缠绕(302)。

为了机械支撑芯体(204)，空气间隙(105，106)填充有间隔件(206，207)。间隔件(206，207)必须理想地呈现对于任何磁场的低损耗,提供物理支撑以维持芯体位置,且热膨胀系数与周围磁性材料足够地近似以使得在组件内的机械应力最小化。此外，间隔件和粘胶应该呈现高导热性以协助从芯体(204)散热。用于这些间隔件(206，207)的材料的示例包括但不限于碳纤维复合物、氧化铍陶瓷以及氧化铍填充的环氧树脂。

图4示出这种间隔件(206，207)的不同实施方案。图4(a)示出优选实施方案，成形件(401)的宽度和长度与芯体(204)相同，且厚度与理想的非磁性间隙(105，106)相同。成形件具有闭合槽口(404)，粘胶可在图2中示出的磁性组件装配在一起之前插入闭合槽口中，以永久附连构件(201，202，204)。此外，成形件(401)具有在成形件(301)的两侧中切割的槽口(402，403)。这些槽口允许成形件(401)具有挠性以沿其长度膨胀与其所附连的磁性材料(201，204，或202，204)的热膨胀匹配的量。

图4(b)示出没有用于容纳粘胶的专用闭合槽口(诸如404)的替换性实施方案(410)。取代地，槽口(411，412)提供膨胀挠性并容纳粘胶。

图5(a)示出间隔件(401，520)的改进，其中，每个末端(521，522)成形为使得一小区段较厚，且尺寸定为使其悬于磁性芯体之上，如图5(b)所示。间隔件(520)的末端(506，507，521，522)协助维持相对于其它磁性件(501，502)的芯体位置。

对优选实施方案(401)的设计的附加改进在图5(c)中示出，在这个示例中也示出有间隔件末端(521，522，531，532)。图5(c)从侧面示出优选实施方案(401，520)，其具有材料(535，536，537)的附加波纹，所述波纹在间隔件连接到芯体(504)面和U形件(501)时引起间隔件不平整。这种高度差异被引入间隔件的设计中，以引起所述两个非磁性间隙(105，106，115，116)的尺寸均衡、以及间隔件的热膨胀中的挠性。利用图5(c)的实施方案，替换性实施方案将省略使用环氧树脂作为固定辅助件，因为间隔件设计和缠绕部(303，304)足以维持芯体(114，104，204，504)的位置。

参照作为示例的图5(b)，在此描述的感应器的组件可通过将芯体(504)放置在本体(501)中、而后将顶部件(502)放置就位而实现。替换性地，本体(501)和顶部件(502)可被组装，而后芯体滑动就位。对于这第二种组装方法，图5(d)示出对所使用间隔件的另外的设计改进。所述改进使用图5(c)的实施方式但是能够应用于具有端盖的其它实施方案，诸如(521，522，531，532，561，562)。所述改进在于在间隔件的一端形成比在先前示例中描述的更短的端盖。在图5(d)中，端盖(562)较短，齐平于间隔件的与芯体相对的表面。这使得芯体组件能够无干扰地滑动就位。另一端盖(561)维持原始端盖设计的额外高度(569)，这将提供末端止动件以确保芯体不能滑动超过其正确位置。在图5(d)中，两个端盖(561，562)的较低部分用于握持芯体(567)，从而协助容易的组装。

在不偏离本发明的范围和精神的情况下，本领域技术人员将明白本发明的结构和操作方法中的各种其它修改和更改方案。虽然已经结合特定优选实施方式描述本发明，但是应该理解的是，要求保护的本发明不应该过度地受限于这些特定实施方式。以下权利要求旨在限定本发明的范围，且在这些权利要求及其等同方案的范围内的结构和方法由此被覆盖。