一种磁性元件、变压器及感应式电压调整器的制作方法

本实用新型总体来说涉及电子元件技术领域，具体而言，涉及一种磁性元件、包括该磁性元件的变压器及包括该变压器的感应式电压调整器。

背景技术：

随着电子技术的发展，目前对磁性元件性能的要求也越来越高，对于单一磁性元件来说，如果能提供至少两种以上的变化功能，则可有效提高工作效率及空间利用率。

然而，现有技术中的磁性元件大多为单一绕组，该绕组绕设于磁芯上，仅能实现一种电感功能，其不可变化。如果需要实现两种以上的功能，只能通过新增磁性元件的方式，这就造成了电子元件的复杂程度较高，也不利于提高空间利用率。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本实用新型的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本实用新型的一个主要目的在于提供一种磁性元件，以解决现有技术中存在的磁性元件功能单一的问题。

本实用新型的另一个主要目的在于提供一种包括上述磁性元件的变压器及包括该变压器的感应式电压调整器，其可实现较快的动态响应和电压调节。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：

根据本实用新型的一个方面，提供了一种磁性元件，包括第一磁芯、第二磁芯、第一绕组和第二绕组，第一磁芯包括第一中柱；第二磁芯与所述第一磁芯沿轴向方向相对设置，所述第一中柱位于所述第一磁芯和所述第二磁芯之间；第一绕组绕设于所述第一中柱；第二绕组绕设于所述第一绕组的外部，所述第一绕组和所述第二绕组沿径向方向相间隔的设置，并且所述第一绕组和所述第二绕组至少部分重叠，所述径向方向垂直于所述轴向方向。

根据本实用新型的一些实施方式，所述磁性元件还包括绝缘件，所述绝缘件设置于所述第一绕组和所述第二绕组之间。

根据本实用新型的一些实施方式，所述第一绕组和所述第二绕组中至少一个绕组的外表面设置有绝缘材料。

根据本实用新型的一些实施方式，所述第一绕组和/或所述第二绕组为扁平漆包线。

根据本实用新型的一些实施方式，所述第一绕组包括两个第一引脚部，所述第二绕组包括两个第二引脚部，两个所述第一引脚部和两个所述第二引脚部用于连接外部电路板；所述第一引脚部平行于所述第一磁芯的下端面设置或者垂直于所述第一磁芯的下端面设置；所述第二引脚部平行于所述第一磁芯的下端面设置或者垂直于所述第一磁芯的下端面设置。

根据本实用新型的一些实施方式，所述第一磁芯包括第一基体部以及设置于所述第一基体部一侧的第一边柱和第二边柱，所述第一中柱位于所述第一边柱和所述第二边柱之间；所述第一中柱与所述第一边柱合围成第一凹槽，所述第一中柱与所述第二边柱合围成第二凹槽，所述第一绕组和所述第二绕组均穿设于所述第一凹槽和所述第二凹槽。

根据本实用新型的一些实施方式，所述第一边柱的上端面、所述第二边柱的上端面和所述第一基体部的上端面平齐，所述第一中柱的上端面相对于所述第一基体部的上端面内凹；

所述第一中柱的所述上端面以及所述第一边柱和所述第二边柱合围成第一边槽，所述第一边槽分别连通于所述第一凹槽和所述第二凹槽，所述第一绕组和所述第二绕组均穿设于所述第一边槽。

根据本实用新型的一些实施方式，所述第一边柱的下端面相对于所述第一基体部的下端面内凹形成第一角槽，所述第二边柱的下端面相对于所述第一基体部的下端面内凹形成第二角槽；所述第一角槽连通于所述第一凹槽，所述第二角槽连通于所述第二凹槽，两个所述第二引脚部分别穿设于所述第一角槽和所述第二角槽。

根据本实用新型的一些实施方式，所述第二磁芯与所述第一磁芯的结构相同，所述第二磁芯包括第二基体部以及设置于所述第二基体部一侧的第三边柱、第四边柱以及第二中柱，所述第三边柱与所述第一边柱沿轴向方向相对设置，所述第四边柱与所述第二边柱沿轴向方向相对设置，所述第二中柱与所述第一中柱沿轴向方向相对设置，所述第一绕组和所述第二绕组绕设于所述第一中柱和所述第二中柱上。

根据本实用新型的一些实施方式，所述第二磁芯包括第二边槽，所述第二边槽与所述第一边槽沿轴向方向相对设置且合围成一开口，部分所述第二绕组通过所述开口显露于外。

根据本实用新型的一些实施方式，所述第二磁芯为i型。

根据本实用新型的一些实施方式，两个所述第一引脚部向内延伸，两个所述第二引脚部向外延伸。

根据本实用新型的一些实施方式，所述第一绕组经过折叠形成两个第一延伸部，两个所述第一延伸部分别连接两个所述第一引脚部，所述第二绕组经过折叠形成两个第二延伸部，两个所述第二延伸部分别连接两个所述第二引脚部。

根据本实用新型的一些实施方式，所述第一磁芯与所述第二磁芯为一体结构。

根据本实用新型的另一方面，提供一种变压器，包括上述任一项所述的磁性元件。

根据本实用新型的再一方面，提供一种感应式电压调整器，包括多相并联连接的变换电路，每一相变换电路包括上述的变压器、第一开关以及第二开关；其中，所述第一开关电连接在电源和第一绕组的第一端之间；所述第二开关电连接在所述第一绕组的第一端和接地端之间；所述第一绕组的第二端连接负载；所述第一开关和所述第二开关配合动作将电源的输入电压转换为负载所需的输出电压；多个所述变压器的多个第二绕组依次串联耦接于两个接地端之间。

上述实用新型中的一个实施例具有如下优点或有益效果：

本实用新型实施例的磁性元件，包括沿径向方向相间隔设置的第一绕组和第二绕组，第一绕组和第二绕组至少部分重叠且绕设于第一磁芯的第一中柱的外部。一方面，第一绕组的一端与第二绕组的一端可相互连接，实现一颗电感的功能；另一方面，第一绕组与第二绕组通过磁芯作为两颗电感或者一个变压器使用。通过一套磁芯搭配两个绕组的设计，至少提供两种变化功能，有利于电路集成，达成提高空间利用率的功效，并且该磁性元件结构简单紧凑，损耗小，有利于电路集成。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本实用新型的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1是根据一示例性实施方式示出的磁性元件的立体图。

图2是图1的爆炸图。

图3是图1中去除其中一个磁芯的正视图。

图4至图9是两个第一引脚部和两个第二引脚部的延伸方向的六种实施方式的示意图。

图10是根据另一示例性实施方式示出的磁性元件去除其中一个磁芯的正视图。

图11是根据再一示例性实施方式示出的磁性元件的立体图。

图12是图11的爆炸图。

图13是根据一示例性实施方式示出的感应式电压调整器的电路图。

其中，附图标记说明如下：

10、第一磁芯

101、第一凹槽

102、第二凹槽

103、第一边槽

104、第一角槽

105、第二角槽

110、第一基体部

120、第一中柱

121、凸柱

130、第一边柱

140、第二边柱

30、第二磁芯

303、第二边槽

310、第二基体部

330、第三边柱

340、第四边柱

40、开口

50、第一绕组

510、第一引脚部

520、第一延伸部

70、第二绕组

710、第二引脚部

720、第二延伸部

810、第一开关

820、第二开关

90、绝缘件

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本实用新型将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”、“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。其他相对性的用语，例如“顶”、“底”等也作具有类似含义。用语“一个”、“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

如图1和图2所示，图1是根据一示例性实施方式示出的磁性元件的立体图，图2是图1的爆炸图。在本实施例中，磁性元件包括第一磁芯10、第二磁芯30、第一绕组50和第二绕组70。第一磁芯10包括第一中柱120，第二磁芯30与第一磁芯10沿轴向方向相对设置，第一磁芯10的第一中柱120位于第一磁芯10和第二磁芯30之间。第一绕组50绕设于第一中柱120，第二绕组70绕设于第一绕组50的外部。第一绕组50和第二绕组70沿径向方向相间隔的设置，并且第一绕组50和第二绕组70至少部分重叠，径向方向垂直于轴向方向。

如图3所示，图3是图1中去除其中一个磁芯的正视图。在一示例实施例中，第一绕组50和第二绕组70之间还设置有绝缘件90，用于绝缘隔离第一绕组50和第二绕组70。

举例来说，绝缘件90可以为固定绝缘物，如绝缘胶带、绝缘玻璃等。绝缘件90还可以为绝缘胶水或空气介质，利用定位辅助治具设置在第一绕组50和第二绕组70之间。当然，还可以采用本领域其他合适的绝缘方式，本实用新型对此并不作特别限定。其中，该实施例中，绝缘件90为多个，在其他实施例中，绝缘件90也可以为一整个，设置于第一绕组50与第二绕组70之间，本实用新型对此并不作特别限定。

在另一些示例实施例中，第一绕组50和第二绕组70中的至少一个绕组的外表面设置有绝缘材料。例如第一绕组50和/或第二绕组70的外表面可以设置有绝缘层，即绕组被绝缘层包覆，这样也可以实现第一绕组50和第二绕组70的绝缘，而不需要另外设置绝缘件。在一些实施例中，第一绕组50和/或第二绕组70的外表面包覆绝缘胶带。在另一些实施例中，第一绕组50和/或第二绕组70可以为扁平漆包线。

在一示例实施例中，第一绕组50包括两个第一引脚部510，第二绕组70包括两个第二引脚部710，两个第一引脚部510和两个第二引脚部710用于连接外部电路板。

在一些实施例中，第一引脚部510平行于第一磁芯10的下端面设置或者垂直于第一磁芯10的下端面设置。第二引脚部710平行于第一磁芯10的下端面设置或者垂直于第一磁芯10的下端面设置。

下面结合图4至图9，详细说明两个第一引脚部510和两个第二引脚部710的延伸方向的示意图。

如图4至图9所示，图4至图9是两个第一引脚部和两个第二引脚部的延伸方向的六种实施方式的示意图。

如图4所示，在一实施方式中，两个第一引脚部510和两个第二引脚部710均平行于第一磁芯10的下端面设置。两个第一引脚部510向内延伸，两个第二引脚部710向外延伸，也就是说，两个相邻的第一引脚部510和第二引脚部710的延伸方向是相反且相互远离的。通过这样的设计，可避免第一引脚部510和第二引脚部710的电连接，进而避免电路问题。

如图5所示，在一实施方式中，其与图4所示的实施方式的不同之处在于：第二绕组70经过折叠形成两个第二延伸部720，两个第二延伸部720分别连接于两个第二引脚部710。其中，两个第二延伸部720大致是向外延伸的，从而使得两个第二引脚部710相比于图4所示的实施方式更加远离两个第一引脚部510，更可避免第一引脚部510和第二引脚部710的电连接问题。

如图6所示，在一实施方式中，其与图5所示的实施方式的不同之处在于：第一绕组50经过折叠形成两个第一延伸部520，两个第一延伸部520分别连接于两个第一引脚部510。其中，两个第一延伸部520大致是向内延伸的，从而使得两个第二引脚部710与两个第一引脚部510的距离相比图5所示的实施方式更远，更可避免第一引脚部510和第二引脚部710的电连接问题。

如图7所示，在一实施方式中，第一绕组50经过折叠形成两个第一延伸部520，两个第一延伸部520分别连接于两个第一引脚部510，两个第一引脚部510垂直于第一磁芯10的下端面设置。两个第二引脚部710平行于第一磁芯10的下端面设置，且两个第二引脚部710向外延伸。其中两个第一延伸部520是向内延伸的，使得两个第一引脚部510和两个第二引脚部710之间的距离变大，可避免第一引脚部510和第二引脚部710的电连接问题。

如图8所示，在一实施方式中，其与图7所示的实施方式的不同之处在于：第二绕组70经过折叠形成两个第二延伸部720，两个第二延伸部720分别连接于两个第二引脚部710。其中，两个第二延伸部720大致是向外延伸，使得两个第二引脚部710与两个第一引脚部510的距离相比图7所示的实施方式更远，更可避免第一引脚部510和第二引脚部710的电连接问题。

如图9所示，在一实施方式中，第一绕组50经过折叠形成两个第一延伸部520，两个第一延伸部520向内延伸且分别连接于两个第一引脚部510，两个第一引脚部510垂直于第一磁芯10的下端面设置。第二绕组70经过折叠形成两个第二延伸部720，两个第二延伸部720向外延伸且分别连接于两个第二引脚部710，两个第二引脚部710垂直于第一磁芯10的下端面设置。通过这样的设计，使得两个第一引脚部510和两个第二引脚部710之间的距离可尽可能的远，避免第一引脚部510和第二引脚部710的电连接问题。

在一些实施例中，当引脚部平行于磁芯的下端面时，可以通过smt方式直接焊接在pcb板上；当引脚部平行于磁芯的下端面时，通过dip方式焊接于pcb板上，从而满足不同设计的需求。

图4至图9只是本申请的几种示意性实施例，本实用新型对第一引脚部510、第二引脚部710、第一延伸部520、第二延伸部720的具体形状不以此为限。在一些实施例中，第一绕组50、第二绕组70为扁平线圈，在其他实施例中，第一绕组50、第二绕组70还可以采用其他形状，本实用新型对此并不作特别限定。

在一些实施例中，第一绕组50的一端与第二绕组70的一端可相互连接，例如一个第一引脚部510可以与一个第二引脚部710连接，实现一颗电感的功能。在另一些实施例中，第一绕组50与第二绕组70还可相互不连接，通过磁芯作为两颗电感或者作为变压器使用。

如图10所示，图10是根据另一示例性实施方式示出的去除其中一个磁芯的正视图。在本实施例中，第一绕组50的两个第一引脚部510和第二绕组70的两个第二引脚部710采用的是上述图7所示的延伸方式，即第一绕组50经过折叠形成两个第一延伸部520，两个第一延伸部520向内延伸且分别连接于两个第一引脚部510，两个第一引脚部510垂直于第一磁芯10的下端面设置。

其中，第一中柱120的下端部形状是与两个第一延伸部520相匹配的。具体来说，第一中柱120的下端面设有凸柱121，该凸柱121凸出于第一中柱120的下端面设置，凸柱121夹设于两个第一引脚部510之间。

当然，可以理解的是，当两个第一引脚部510和两个第一延伸部520采用如图4至图9中的其他实施方式时，第一中柱120的下端部的结构可做相应的调整，以匹配两个第一延伸部520所形成的形状，此处不再一一说明。

当然，上述的第一中柱120的下端面也可以不与第一磁芯10的第一基体部110的下端面平齐，而是第一中柱120的下端面相对于第一基体部110的下端面内凹，以预留出空间，便于设置两个第一延伸部520和两个第一引脚部510。

请继续参阅图2，在一些实施例中，第一磁芯10包括第一基体部110、第一中柱120、第一边柱130和第二边柱140，第一中柱120位于第一边柱130和第二边柱140之间。第一中柱120与第一边柱130合围成第一凹槽101，第一中柱120与第二边柱140合围成第二凹槽102，第一绕组50和第二绕组70均穿设于第一凹槽101和第二凹槽102。

第一边柱130的上端面、第二边柱140的上端面和第一基体部110的上端面平齐，第一中柱120的上端面相对于第一基体部110的上端面内凹。第一中柱120的上端面以及第一边柱130和第二边柱140合围成第一边槽103，第一边槽103分别连通于第一凹槽101和第二凹槽102，第一绕组50和第二绕组70均穿设于第一凹槽101、第一边槽103和第二凹槽102。

在一示例实施例中，第一边柱130的下端面相对于第一基体部110的下端面内凹形成第一角槽104，第二边柱140的下端面相对于第一基体部110的下端面内凹形成第二角槽105。第一角槽104连通于第一凹槽101，第二角槽105连通于第二凹槽102，两个第二引脚部710分别穿设于第一角槽104和第二角槽105。

在一示例实施例中，第二磁芯30可以与第一磁芯10的结构相同，第二磁芯30包括第二基体部310以及设置于第二基体部310一侧的第三边柱330、第四边柱340以及第二中柱，第三边柱330与第一边柱130沿轴向方向相对设置，第四边柱340与第二边柱140沿轴向方向相对设置，第二中柱与第一中柱120沿轴向方向相对设置，第一绕组50和第二绕组70绕设于第一中柱120和第二中柱上。

第二磁芯30包括第二边槽303，第二边槽303的形成方式可以与第一磁芯10的第一边槽103的形成方式相同，此处不再赘述。第二边槽303与第一磁芯10的第一边槽103沿轴向方向相对设置且合围成一开口40，部分第二绕组70通过开口40显露于外。

当然，在另一些实施方式中，如图11和图12所示，图11是根据再一示例性实施方式示出的磁性元件的立体图，图12是图11的爆炸图。在本实施例中，第一磁芯10的第一边槽103与第二磁芯30的第二边槽303沿轴向方向相对设置，其与图1和图2所示的实施方式的不同之处在于：

第一边槽103未贯穿第一磁芯10的上端面，第二边槽303未贯穿第二磁芯30的上端面，也就是说，第一绕组50和第二绕组70均被第一磁芯10和第二磁芯30封闭，第二绕组70并不显露于外。

当然，可以理解的是，上述的第二磁芯30也可以不与第一磁芯10的结构相同，例如上述的第二磁芯30可以采用i型磁芯。

在一示例实施例中，第一磁芯10与第二磁芯30可以为一体结构。具体来说，可先由磁性材料(例如铁氧体、合金等)经过成型、烧结形成磁芯；该磁芯上分别形成有上述的第一凹槽101、第二凹槽102、第一边槽103、第一角槽104和第二角槽105，最后在依序将第一绕组50和第二绕组70穿设于第一凹槽101和第二凹槽102，形成上述的磁性元件。

本实用新型还提供一种变压器，包括上述任一项的磁性元件。其中，第一绕组50例如可以为原边绕组，第二绕组70可以为副边绕组；当然，第二绕组70例如可以为原边绕组，第一绕组50可以为副边绕组。

本实用新型还提供一种感应式电压调整器，包括多相并联连接的变换电路。

如图13所示，图13是根据一示例性实施方式示出的感应式电压调整器的电路图。本实用新型实施例的感应式电压调整器的每一相变换电路包括上述的变压器、第一开关810以及第二开关820。第一开关810电连接在电源(例如输入端vin)和第一绕组50的第一端之间。第二开关820电连接在第一绕组50的第一端和接地端之间。第一绕组50的第二端连接负载(例如输出端vout)。第一开关810和第二开关820配合动作将电源的输入电压转换为负载所需的输出电压。多个第二绕组70依次串联耦接于两个接地端之间。本实用新型实施例的感应式电压调整器，通过上述的电路设计，第一绕组50和第二绕组70相互耦接，相比于现有的单一绕组的设计，具有动态响应较快和电压调节较快的优点。

综上所述，本实用新型的磁性元件、变压器和感应式电压调整器的优点和有益效果在于：

本实用新型实施例的磁性元件，包括沿径向方向相间隔设置的第一绕组50和第二绕组70，第一绕组50和第二绕组70至少部分重叠且绕设于第一磁芯10的第一中柱120的上。一方面，第一绕组50的一端与第二绕组70的一端可相互连接，实现一颗电感的功能；另一方面，第一绕组50与第二绕组70还可相互绝缘不连接，通过磁芯作为两颗电感或者作为变压器使用。通过一套磁芯搭配两个绕组的设计，可至少提供两种变化功能；并且该磁性元件结构简单紧凑，损耗小，有利于电路集成，达成提高空间利用率的功效。

本实用新型实施例的感应式电压调整器，通过上述的电路设计，第一绕组50和第二绕组70相互耦接，相比于现有的单一绕组的设计，具有动态响应较快和电压调节较快的优点。

在此应注意，附图中示出而且在本说明书中描述的磁性元件、变压器及感应式电压调整器仅仅是采用本实用新型的原理的一个示例。本领域的普通技术人员应当清楚地理解，本实用新型的原理并非仅限于附图中示出或说明书中描述的装置的任何细节或任何部件。

应可理解的是，本实用新型不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本实用新型能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本实用新型的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本实用新型延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本实用新型的多个可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了已知用于实现本实用新型的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本实用新型。