电感器芯的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电感器芯。
【背景技术】
[0002] 电感器，有时也称为电抗器或扼流器，其用在诸如信号处理、噪声过滤、发电、电传 输系统之类的广泛的一系列应用之中。为了提供更紧凑和更高效的电感器，可以将电感器 的导电绕组围绕一个细长的导磁芯（即，电感器芯）布置。电感器芯优选地由呈现出高于 空气的磁导率的材料制成，其中，电感器芯可以使能具有增加的电感的电感器。
[0003] 电感器芯可用于各种设计和材料中，其中每个都具有特有的优点和缺点。但是，鉴 于在不同应用中对电感器的日益增长的需求，依旧需要具有灵活并高效的设计并且可使用 于广泛应用的电感器芯。
[0004] 为了提供低磁阻的磁通量路径，电感器芯通常由具有高磁导率的材料制成。但是， 这种材料可能很容易变得饱和，特别在较高的磁动势（MMF)的情况下。当饱和时，电感器的 电感将减小，其中，电感器芯可使用于的电流范围缩小。增加可使用范围的已知措施是将磁 通量屏障（例如，形式为气隙）布置在芯的被绕组围绕的部分中。被恰当布置的气隙导致 最大电感的减少。它还降低了对电流变化的电感灵敏度。可以通过使用具有不同宽度的气 隙来调整电感器的性能。
[0005]W02012/093040公开了一种适用于软磁粉材料的电感器芯的设计。在制造这种现 有技术的电感器芯（特别是气隙）的过程中，这种电感器芯易于产生小的公差。但是，依然 期望提供一种可以被高效地制造的具有可变但仍明确限定的气隙宽度的电感器芯。
【发明内容】
[0006] 根据第一个方面，本文所公开的是一种电感器芯的实施例，所述电感器芯包括两 个单独电感器芯组件，所述两个电感器芯组件在被彼此组装时共同构成所述电感器芯并限 定公共轴；其中，所述电感器芯组件例如在所述两个电感器芯组件的相应表面之间构成至 少一个磁通量屏障，所述磁通量屏障具有沿相对于所述公共轴的周向的宽度；其中，通过将 所述电感器芯组件围绕所述公共轴相对于彼此进行旋转，所述宽度是可调整的。
[0007] 本文所描述的电感器芯的实施例考虑到多个更特定的电感器芯设计，每个设计都 具有其固有优势，但是全都呈现共同的性能和与制造相关的优势。特别地，本文所描述的电 感器芯的实施例适合于被高效地制造（例如，通过粉末冶金制造技术），同时便于准确地调 整气隙的宽度。电感器芯组件的周向尺寸一般由模具或压模的几何形状来限定，从而容许 高精确度，同时沿轴向的尺寸由压实工艺（其容许对结果尺寸的稍低精确度的控制）的工 艺参数限定。另外，可以在制造电感器期间通过将不同组件围绕公共轴向相对于彼此进行 旋转来方便地调整沿周向的尺寸。因此，在磁通量路径的圆周部分中提供磁通量屏障促进 可调整的通量屏障和屏障尺寸的高精确度，从而提高电感器性能。可以知道，电感器芯组件 中的每一个都可以成形为一个零件。
[0008] 在一些实施例中，所述两个电感器芯组件中的第一电感器芯组件包括第一组凸出 物，所述两个电感器芯组件中的第二电感器芯组件包括第二组凸出物；其中，所述第二组的 凸出物与所述第一组的凸出物相交错，以便在所述第二组的每个凸出物与所述第一组的相 应相邻凸出物之间限定相应通量屏障。每组的凸出物可以从相应基底部件径向和/或轴向 地延伸，从而通过旋转每组的凸出物从其延伸的对应基底部件，允许该组的全部凸出物的 位置的同时周向位移。可以将所述凸出物成形为细长的齿，例如，以梳状间隔地分布。特别 地，所述齿可以沿圆周分布。
[0009] 特别地，所述电感器芯可以包括第一和第二基底部件以及至少第一轴向延伸的芯 部件，所述第一芯部件的形状和尺寸被设置为在所述第一和第二基底部件之间提供磁通量 路径。因此，可以在所述第一轴向延伸的芯部件的相对端处提供所述第一基底部件和所述 第二基底部件。所述第一芯部件可以包括从所述第一基底部件向所述第二基底部件轴向延 伸的第一组凸出物以及从所述第二基底部件向所述第一基底部件轴向延伸的第二组凸出 物；其中，所述第二组的凸出物与所述第一组的凸出物相交错，以便在所述第二组的每个凸 出物与所述第一组的相应相邻凸出物之间限定相应通量屏障。因此，通过在所述第一和第 二基底部件之间的芯部件的磁通量穿过在所述第一组的突出物与所述第二组的相邻凸出 物之间的沿周向的通量屏障。可以通过将所述第一组凸出物从中延伸的所述第一基底部件 相对于所述第二组凸出物从中延伸的所述第二基底部件进行旋转来方便地调整所述通量 屏障的宽度。因此，所述两个单独电感器芯组件中的第一电感器芯组件可以包括所述第一 基底部件和所述第一组凸出物，所述两个电感器芯组件中的第二电感器芯组件可以包括所 述第二基底部件和所述第二组凸出物。
[0010] 在本文中公开的电感器芯的实施例允许对于通量屏障的尺寸的调整，而不需要改 变从中组装所述电感器芯的任何一个组件的尺寸或形状。因此，具有不同通量屏障尺寸 (从而具有不同性能）的电感器可以由更少数量的组件制造而成。这不仅促进了更高效的 制造工艺，还减少了用于制造具有不同规格的各种电感器的组件的不同工具（诸如压实模 具）的数量。当所述第一和第二电感器芯组件具有相同的形状和尺寸时，所述电感器芯可 以由同一类型的组件组装而成，从而进一步提升了制造工艺的效率并进一步减少了所需的 制造工具的数量。
[0011] 所述电感器芯还可以包括第二轴向延伸的芯部件，所述第二芯部件的形状和尺寸 被设置为在所述第一和第二基底部件之间提供磁通量路径。因此，所述第一和第二芯部件 以及所述第一和第二基底部件提供包括尺寸可精确调整的通量屏障的闭环通量路径。可以 在两个芯部件的任何一个中或甚至在两个芯部件中提供所述通量屏障。
[0012] 可以将所述第二芯部件完全地包括在所述第一和第二电感器芯组件的一个之中， 或者可以将所述第二芯部件部分地包括在所述第一和第二电感器芯组件两者之中。
[0013] 所述通量屏障可以是气隙或者填充了具有低于所述第一和第二电感器芯组件的 材料的磁导率的另一种材料的空隙。用于填充气隙的适合材料的示例包括纸板、纤维增强 塑料、塑料塑模材料、聚（4, 4' -二亚苯基-均苯四甲酸酐（4, 4' -oxydiphenylene-pyromel litimide))(还称为Kapton)、如杜邦公司的商标为Nomex(诺梅克斯）的间位芳纟仑材料等， 或它们的组合。
[0014] 术语"通量屏障的宽度"意在指气隙沿磁通量通过通量屏障的方向的线性尺寸。在 本文所公开的电感器芯的实施例中，气隙的宽度是沿周向进行测量的。本文所使用的术语 轴向的、径向的以及周向的指相对于由电感器芯组件限定的轴的方向。可以知道，在一些实 施例中，可以旋转电感器芯组件，以便使其彼此接触，从而使通量屏障的宽度基本为0。然而 在两个组件之间的界面仍然构成通量屏障。一般地，屏障的宽度可以是0或更大。除其它 因素外，所期望的宽度可以取决于电感器芯组件的材料，特别地，取决于电感器芯组件的材 料的磁导率。当电感器芯组件由低磁导率材料制成时，期望具有小气隙（g卩，具有小磁阻的 通量屏障）。在一些实施例中，甚至期望使组件彼此接触，以便最小化气隙的宽度。
[0015] 如本文所描述的电感器芯可以制造成各种尺寸。在一些实施例中，例如，在电感器 芯组件由压实的粉末制成的实施例中，电感器芯的径向尺寸可以在30毫米到300毫米之间 (诸如在40毫米到250毫米之间）。电感器芯的轴向尺寸可以小于200毫米（例如，小于 100毫米）。电感器芯组件可以具有不同数量的凸出物，例如，每个电感器芯组件可以具有 3到10个凸出物（例如，3、4、5、6、7、8、9、10个凸出物）。
[0016] 在一些实施例中，电感器芯包括内芯部件和外芯部件，所述内芯部件和外芯部件 都在所述第一和第二基底部件之间轴向延伸并在所述第一和第二基底部件之间提供相应 磁通量路径；其中，所述外芯部件至少部分地包围所述内芯部件，从而限定围绕所述内芯部 件的用于容纳在所述内芯部件和所述外芯部件之间的绕组的空间的外周长；其中，所述内 芯和外芯部件中的至少一个包括所述至少一个磁通量屏障。因此，包括所述磁通量屏障的 芯部件可以是所述内芯部件或者所述外芯部件，或是它们两者，即，所述第一芯部件可以是 所述内芯或外芯部件，而所述第二芯部件可以是所述内芯和外芯部件中对应的另一个芯部 件。
[0017] 可以将所