一种圆环形立绕电感器及其制造方法与流程

本发明涉及电感元器件技术领域，尤其涉及一种圆环形立绕电感器及其制造方法。

背景技术：

环形立绕电感器的结构，是由切割的环线磁芯与立绕的方形扁平线圈组装而成。如图1所示，环形磁芯通过高速砂轮等工具的对称切割，将磁环切成两块半圆环的磁芯1，然后将图2所示的扁平铜线进行立绕成方形立绕线圈2，按照图2所示的组装方式，把两半磁芯插入扁平线立绕线圈内部，然后在磁芯的切割面上涂敷粘接胶，对磁环进行粘接，形成电感器3。

这种电感器以其使用的磁芯材料和铜线最为经济，散热效果好，电感线圈的寄生电容小、电路应用中电磁兼容效果好，而深受电源工程师的青睐。

然而，采用这样的结构组装成的电感元件，不可避免地存在下面问题：

1)为降低加工成本，切割技术普遍采用高速砂轮片进行磨切，因砂轮片的厚度较大，切割后磁芯材料的尺寸损失大，将两半拼回成一只磁环时，实际上磁环已经不是圆形，不单导致导磁材料的损失引起电感量的变化，更因磁环尺寸的变扁变小，致使环形内腔内排入的导线匝数下降，难以取得更大的电感量；

2)砂轮片高速旋转切割过程中，由于砂轮转动控制原因以及切割进给深度的不同，极易发生砂轮片的抖动，使得两半磁芯的切割面不能够保持平行，导致两半被切后的磁芯组合后，出现如图3所示的v型缝隙4，这样的v型缝隙4，不但容易使磁路产生严重的漏磁现象，引起电感量的变化，并形成周边铜线的涡流损耗和电磁兼容问题，还会严重影响磁芯的粘接强度，造成粘接品质问题；

3)采用半圆切割的方法组装起来的线圈，各个导线被强行弯曲成圆形磁芯的形状排列，导线围绕磁芯弧状排列挤压变形，从而使得导线各匝由圆心向外形成如图4和图5所示的沿着导线向磁芯内壁的压力，这些压力沿着导线排列方向作用，注意力方向各不相同，但如图4和图5所示，这些导线作用力5被分解成了水平和垂直两个方向的导线作用合力6，其中水平方向的导线作用合力6，作用在环形磁芯上，只要磁芯体强度足够，则这些作用力互为抵消，水平方向导线作用合力6为零，但垂直方向的作用力则被全部作用在切割面上。而两半磁芯是靠粘接而成一体，所以粘接面上形成了由内向外的高强度合力，这些导线作用合力6永久作用在粘接面上，形成了这种半圆切割方式的电感器的对粘接强度可靠性最为致命的持久破坏力。

4)除上述问题点外，采用半圆切割的磁芯构成的环形立绕电感器，还有一个突出致命的缺点，就是在线圈弹力的作用下，两半磁芯间容易出现装配错位，电感装配非常困难；而且，即便装配粘接后，为了把粘接胶烘干固化，还需要采用烘干治具将两半磁芯保持挤压固定烘干，大量的生产治具提高了这种类型的电感器的生产成本。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中的上述缺点，提供了一种圆环形立绕电感器。

一种圆环形立绕电感器，包括圆环形磁芯和立绕线圈；所述立绕线圈是用扁平导线围绕所述圆环形磁芯立绕而成的线圈；所述圆环形磁芯是由大块磁芯段和小块磁芯段组合而成，所述大块磁芯段的内侧圆弧弧长a与所述小块磁芯段的内侧圆弧弧长a之比大于3，即a:a>3:1。

优选地，所述小块磁芯段的外侧圆弧弧长b与小块磁芯段的内侧圆弧弧长a之比大于1.2，即b:a>1.2:1。

优选地，所述大块磁芯段的两个切割面之间的最小间距h大于所述立绕线圈的扁平导线的宽度w。

优选地，所述立绕线圈是用扁平导线围绕所述圆环形磁芯立绕而成的单个线圈。

优选地，所述立绕线圈是用扁平导线围绕所述圆环形磁芯立绕而成的复数个线圈通过串联和/或并联连接形成的单个绕组。

优选地，所述立绕线圈是用扁平导线围绕所述圆环形磁芯立绕而成的复数个线圈组成的复数个绕组。

本发明还提供一种圆环形立绕电感器的制造方法，所述圆环形立绕电感器包括圆环形磁芯和立绕线圈；所述立绕线圈是用扁平导线围绕所述圆环形磁芯立绕而成的线圈；所述制造方法包括以下步骤：

切割所述圆环形磁芯，将所述圆环形磁芯切割成一个大块磁芯段和一个小块磁芯段，所述大块磁芯段的内侧圆弧弧长a与所述小块磁芯段的内侧圆弧弧长a之比大于3，即a:a>3:1；

将所述立绕线圈套入所述大块磁芯段，再将所述小块磁芯段插入到所述大块磁芯段的缺口处，通过在切割面涂敷粘接胶进行固定，形成所述圆环形立绕电感器。

优选地，所述圆环形磁芯的切割是采用直径小于0.5mm的线进行切割。

优选地，所述小块磁芯段的外侧圆弧弧长b与小块磁芯段的内侧圆弧弧长a之比大于1.2，即b:a>1.2:1。

优选地，所述大块磁芯段的两个切割面之间的最小间距h大于所述立绕线圈的扁平导线的宽度w。

本发明还公开一种电感器，其是有若干个材质相同和/或不同的前述圆环形立绕电感器并列构成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构简单，磁芯材料厚度损失少，避免了装配错位或向内侧装配塌陷的情况，装配精准、方便，节约大量的人力资源；大大减小了切割面(粘接面)法线方向所承受的导线作用合力，保证了磁芯的粘接强度和可靠性，磁芯利用率高，漏磁少，涡流损耗低，节约了大量能耗，降低了生产成本。

附图说明

图1是现有技术中环形立绕电感器的两个半圆环磁芯的拼接示意图；

图2是现有技术中环形立绕电感器的装配示意图；

图3是现有技术中环形磁芯因切割抖动造成磁环拼装后的v型缝隙示意图；

图4是现有技术中环形立绕电感器的线圈弯曲后向磁芯内壁形成的作用力示意图之一；

图5是现有技术中环形立绕电感器的线圈弯曲后向磁芯内壁形成的作用力示意图之二；

图6是本发明一实施例的圆环形磁芯的结构示意图；

图7是本发明另一实施例的圆环形磁芯的结构示意图；

图8是本发明又一实施例的圆环形磁芯的结构示意图；

图9是本发明的圆环形立绕电感器的组装结构与装配过程示意图；

图中：1、半圆环的磁芯；2、立绕线圈；3、电感器；4、v型缝隙；5、导线作用力；6、导线作用合力；7、大块磁芯段；8、小块磁芯段；9、切割面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图6至图8所示的是本发明圆环形立绕电感器的圆环形磁芯的结构的三种实施形态。一种圆环形立绕电感器，包括圆环形磁芯和立绕线圈2；所述立绕线圈2是用扁平导线围绕所述圆环形磁芯立绕而成的线圈；如图6至图8所示，所述圆环形磁芯是由大块磁芯段7和小块磁芯段8组合而成，所述大块磁芯段7的内侧圆弧弧长a与所述小块磁芯段8的内侧圆弧弧长a之比δ＝a:a>3:1，在允许的情况下，δ尽量取值远大于3，使得电感器3组装后，切割面9(粘接面)法线方向所承受的导线作用合力尽量小；所述小块磁芯段8的外侧圆弧弧长b与小块磁芯段8的内侧圆弧弧长a之比大于1.2，即b:a>1.2:1，当小块磁芯段8涂胶与大块磁芯段7重新装配成一个磁环后，不会因为切割厚度的损耗而导致小块磁芯段8出现向内侧组装塌陷，从而影响粘接后的磁环的外形及两段磁环粘接面积；所述大块磁芯段7的两个切割面9之间的最小间距h大于所述立绕线圈2的扁平导线的宽度w，是为了确保扁平线立绕线圈2能够通过大块磁环切割开口处顺利套入装配。

在一个实施例中，所述立绕线圈2是用扁平导线围绕所述圆环形磁芯立绕而成的单个线圈。

在一个实施例中，所述立绕线圈2是用扁平导线围绕所述圆环形磁芯立绕而成的复数个线圈通过串联和/或并联连接形成的单个绕组。

在一个实施例中，所述立绕线圈2是用扁平导线围绕所述圆环形磁芯立绕而成的复数个线圈组成的复数个绕组。

图9是本发明的圆环形立绕电感器的组装结构与装配过程示意图。本发明的圆环形立绕电感器的制造方法，包括以下步骤：

用扁平导线围绕所述圆环形磁芯立绕制成立绕线圈2；

浇筑圆环形磁芯；

对圆环形磁芯进行两段切割，将所述圆环形磁芯切割成一个大块磁芯段7和一个小块磁芯段8，切割后所述大块磁芯段7的内侧圆弧弧长a与所述小块磁芯段8的内侧圆弧弧长a之比δ＝a:a>3:1，所述小块磁芯段8的外侧圆弧弧长b与小块磁芯段8的内侧圆弧弧长a之比大于1.2，即b:a>1.2:1，所述圆环形磁芯的切割是采用直径小于0.5mm的线进行切割；为了确保立绕线圈2能够通过大块磁芯段7切割开口处顺利套入装配，所述大块磁芯段7的两个切割面9之间的最小间距h应大于所述立绕线圈2的扁平导线的宽度w；

将所述立绕线圈2套入所述大块磁芯段7，再将所述小块磁芯段8插入到所述大块磁芯段7的缺口处，通过在切割面9涂敷粘接胶进行固定，形成所述圆环形立绕电感器。

本发明的磁芯材料不限，电感器3可以由单一圆环形磁芯构成，也可以由多个相同大小的所述圆环形立绕电感器并联构成一个完整的大型电感器；若干个所述圆环形立绕电感器并联时，单个圆环形立绕电感器的磁芯材料可以相同，也可以不同。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。