磁性部件及其制造方法_4

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有与图18所示线圈不同的形状。虽然示出四个线圈542a、542b、542c和542d,但可替代地提供更多或更少数量的线圈。
[0119]每个线圈542a、542b、542c和542d可连接于例如可设在电路板上的另一部分匝圈线圈。每个线圈542a、542b、542c和542d可设有能表面安装于电路板的回绕终端546。
[0120]图24-26示出另一种磁性部件组件560,该磁性部件组件在磁性体564内具有多个部分匝圈线圈562a、562b、562c和562d。可以看到线圈562a、562b、562c和562d具有与图18和24所示线圈不同的形状。虽然示出四个线圈562a、562b、562c和562d,但可替代地提供更多或更少数量的线圈。
[0121]每个线圈562a、562b、562c和562d可连接于例如可设在电路板上的另一部分匝圈线圈。每个线圈562a、562b、562c和562d可设有能表面安装于电路板的回绕终端526。
[0122]图38-40示出小型化磁性部件700的另一示例实施例的各种视图。更确切地说,图38以立体图示出该组件,图39是该组件的俯视图,而图40是该组件的仰视图。
[0123]在这些附图中示出,组件700包括大体矩形的磁性体702,该磁性体包括顶面704、底面706、相对的端面708和710以及相对的横向侧面712、714,该底面706与顶面相对,端面将顶面702和底面704互连起来,而横向侧面将端面708、710和顶面及底面702、704互连起来。底面706可放置成与电路板716抵靠接触并且表面安装于该电路板716,以在磁性体702中完成从电路板716上的电路与多个线圈718、720 (图40)的电连接。线圈718、720在磁性体702内部设置成磁通共享的关系,并且在一示例实施例中,磁性体702和相关联的线圈720形成耦合功率电感器。每个线圈718、720可承载电源的不同相位。
[0124]在一示例实施例中,磁性体702是由具有分布式间隙磁性特性的材料所制成的单体式或单件式本体。上文所述的或者在本文中所确认的相关申请中的磁性材料中的任一种可用于形成磁性体,并且如果需要的话可使用本领域已知的其它磁性材料。在一个示例中,磁性体702由具有分布式间隙特性的可模制材料所制成并且围绕线圈718、720所模制。在另一示例中,磁性体702可由例如上文所述的多个堆叠磁性板所制成。此外,不同磁性材料的组合可用于形成一件式磁性体。
[0125]在图38-40所示的示例中,磁性体由具有第一磁性特性的第一磁性材料722和具有第二磁性特性的第二磁性材料724所制成。第一磁性材料722在整体尺寸和形状方面限定磁性体702的大小,而第二磁性材料724如图38-40所示将第一磁性材料的各部分分隔开并且还将线圈718和720的各部分分隔开。借助第二材料724的不同磁性特性,第二磁性材料724在第一磁性体的各部分之间并且在相邻线圈718和720之间有效地形成磁隙,同时仍维持有围绕线圈718、720的大体实心体,而不存在在小型化组件中物理地间隔开离散芯部件的传统难题。在一示例实施例中,第二磁性材料724是混合有诸如粘合剂之类的充填材料的磁性材料,使得第二磁性材料具有与第一磁性材料722不同的磁性特性。在一示例实施例中,第一磁性材料722可用于在第一制造步骤中形成磁性体,而第二材料可施加于在第一材料中形成的间隙或空腔,以完成磁性体704。
[0126]如图38-40所示,第二磁性材料724延伸至磁性体702的顶面704、底面706、相对的端面708和710以及横向侧面712、714。此外,第二磁性材料724延伸至磁性体702在线圈718、720之间的内部。从图38和39中可观察到,第二磁性材料724在基本上垂直于电路板716的平面的第一平面中延伸,并且沿第一平面将第一磁性材料722的各部分分隔开。从图38和40中可观察到,第二磁性材料724还在基本上平行于电路板716的平面的第二平面中延伸,并且沿第二平面将线圈718和720以及第一磁性材料722的各部分分隔开。也就是说,第二磁性材料724在相对于电路板716的两个相交的且相互垂直的竖直面和水平面中将第一磁性材料722分隔开。
[0127]如图40所示,线圈718、720是平线圈,但在替代实施例中,可使用包括上文所述任何类型的或者在相关应用中的其它类型线圈。此外,并且类似于上文参见图34所描述的实施例,每个线圈718、720可限定绕组的第一部分数目的匝圈数。电路板716可包括限定绕组的第二部分数目的匝圈的设计布局。完成组件中的总匝数是线圈718、720中所提供的匝数和在电路板设计布局上所提供的匝数的总和。可提供各种匝圈数目来实现各种目的。
[0128]线圈718、720各自包括呈接触垫726、728形式的、露在磁性体702的底面706上的表面安装端接件,用以建立与电路板716上电路的电连接。然而,预期在不同的实施例中可替代地使用其它表面安装端接结构以及通孔端接件。在所说明的实施例中,接触垫726、728在磁性体的底面706上限定对称型式,但其它型式或构造的表面安装端接件也是可以的。
[0129]组件700提供优于现有功率电感器的各种优点。磁性体702可设在比使用物理隔开的离散芯部的组件具有较小基底面的更紧凑的封装中,同时仍提供改进的电感值、较高的效率以及增大的能量密度。相对于具有离散的物理间隔开的芯部件的传统电感器组件,AC绕组损坏也可显著地减小,同时仍提供充分的漏磁通控制。此外,该组件在用于连接于线圈的电路板设计布局上提供更大的自由度,然而此种类型的传统电感器仅仅可用于有限类型的电路板设计布局。具体地说,并且不同于此种类型的传统功率电感器,电源的不同相位可共享电路板上的相同设计布局。
[0130]图41和42分别是磁性部件组件750的另一实施例的立体图和侧视图。组件750包括经由上文所述的模塑或压制操作、而从具有分布式间隙特性的材料制成单件的磁性体752。类似于前述的实施例,磁性体752包括顶面754、底面756、相对的端面758和760以及相对的横向侧面762和764。底面756放置成与电路板766抵靠接触,以完成电路板766上的电路与磁性体752中的线圈778、780之间的电连接。
[0131]不同于前述的实施例,在磁性体的各部分中,磁性体包括形成在其中的物理间隙782和784。在图41和42所示的实施例中,第一和第二物理间隙782和784各自从相应线圈778、780中每个线圈的中心部分786、788向外延伸至磁性体的相应端面758、760。在所示的实施例中,物理间隙782、784大体彼此共面地并且基本上平行于磁性体752的底面756而延伸,并且由此平行于电路板756的平面延伸。此外,在所说明的实施例中,物理间隙782和784并不完全围绕磁性体752的周缘延伸。而是,间隙782和784仅仅在线圈778和782之间以及在磁性体752的相应端部758和760之间延伸。间隙782和784都不在磁性体752的在线圈778和780之间的内部区域中延伸。
[0132]使用一件式磁性体752的组件750以及一体地形成的物理间隙782和784允许在电感器部件中具有所希望的物理间隙特性,而不存在将离散的芯部结构物理隔开的组装上的挑战。
[0133]图43说明磁性体800的另一实施例,该磁性体可以用于电感器部件并且用于电路板766。磁性体800由诸如上文所述材料中任一种之类的具有分布式间隙特性的磁性材料所制成,并且形成有一系列物理间隙802、804、806以及808,这物理间隙从磁性体的内部区域延伸至磁性体800邻靠于电路板766的底面810。物理间隙802、804、806以及808大体彼此平行地延伸,并且沿基本上垂直于电路板766的平面的方向延伸。每个间隙802、804、806以及808都与线圈(在附图43中未示出但与图42中所示的线圈相类似)相关联。能以类似的方式提供任何数量的线圈和间隙。
[0134]图44示出包括磁性体820的组件的另一替代实施例,该磁性体具有一系列物理间隙822、824、826以及828,这些间隙从磁性体的内部区域延伸至磁性体的顶面830,该顶面与磁性体822的邻靠于电路板766的底面832相对。这样,磁性体800类似于磁性体800 (图43),但却包括远离电路板766而非朝向电路板766延伸的物理间隙822、824、826以及828。线圈834、836、838和840与间隙822、824、826以及828中的每个间隙相关联。
[0135]图45是磁性部件组件850的另一实施例的侧视图,该磁性部件组件包括单件式磁性体852,而该磁性体由第一磁性材料854、第二磁性材料858以及第三材料856所制成,其中第二磁性材料不同于第一磁性材料,而第三材料不同于第一和第二磁性材料。材料854、856和858可压制或模制成容纳线圈860、862、864以及866的单体的单件式元件,这些线圈彼此以磁通共享关系而设置。
[0136]第三材料856在不同的实施例中可以是磁性材料或者非磁性材料,并且置于第一磁性材料854和第二磁性材料858之间。第三磁性材料沿磁性体852的整个轴向长度将第一和第二材料854和858隔开,并且还在磁性体852的内部区域中在相邻线圈860和862、862和864以及864和866之间延伸。如图45所示,第三材料可在多个线圈的相邻对之间具有不同的厚度,以改变线圈860、862、864以及866之间的磁通通路。
[0137]在各种实施例中,第一和第二材料854和858中的一个或两个包括堆叠磁性板、可模制磁性粉末、板或粉末的组合或者本领域已知的其它材料。第一和第二材料854和858中的每个可具有不同程度的分布式间隙特征,而第三材料865具有与第一和第二材料854和858中任一种材料充分不同的特性,以在另外的实心体852中在第一和第二材料854和858之间有效地产生磁隙。因此,使组件具有离散的物理隔开的芯部件的难题可被避免。通过对用于形成单件式磁性体852的第一、第二和第三材料的相对量值、比例以及尺寸进行调整,可改变组件850的电气性能。具体地说,在由每个线圈860、862、864以及866所承载的电源的不同相位之间的自感和耦合电感可随着用于制造磁性体852的材料的战略选择以及那些材料的比例而改变。
[0138]II1.公开的示例件实施例
[0139]现在显而易见的是,所描述的各种特征能以各种组合来结合和匹配。例如,在描述用于磁性本体的分层构造之处,可替代地使用非分层状的磁性构造。可以有利地设置具有不同磁性特性、不同数目和类型的线圈和具有不同性能特征的许多种磁性部件组件来满足特定应用场合的需要。
[0140]此外,能有利地在具有离散芯部件的结构中使用所描述的其中某些特征,而这些离散芯部件彼此在物理上间隔开和分开。对于所描述的线圈耦合特征来说尤其如此。
[0141]在上文所阐述的内容范围内的各种可能性之中,至少以下实施例应被认为相对于传统的电感部件是有利的。
[0142]披露一种磁性部件组件的实施例,该磁性部件组件包括单件式磁性体以及多个线圈,该磁性体由具有分布式间隙特性的材料所制成,而多个线圈位于磁性体中,其中这些线圈以彼此磁通共享关系设置在磁性体中。
[0143]可选的是,该
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