铁磁材料的芯体、用于电感部件的磁芯和形成磁芯的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铁磁材料的芯体，由对应芯体形成的用于电感部件的磁芯，以及形成磁芯的方法。本发明尤其涉及用于生产磁芯的芯体，其能够使用于扼流线圈或者变压器中。
【背景技术】
[0002]通常，变压器以及扼流线圈是电工学中的电感部件(inductive component)，在不同的技术领域中它们使用于电气电路或者电子电路中。虽然变压器以及扼流线圈具有类似结构，但是它们的应用领域不同。扼流线圈是低阻抗线圈，用于降低电线中的高频电流，在电力电子以及高频工程中使用在电气和电子装置的电源领域中。变压器通常起到升高或者降低交流电压的作用。通常，变压器的输入端子以及输出端子被电气地隔离。
[0003]现代应用中电子和电气电路要满足的要求频繁要求小型化，这是基于期望更紧凑设计的电气以及电子部件、更低的损耗以及最大的容量，以及对不同电压源的同时的、灵活的调整。例如，在许多应用中期望的是电气以及电子电路的操作不受供给电压的波动影响。而且，电气以及电子电路的提高的小型化仅当在生产电气以及电子电路的各部件期间确保将损耗和容差保持得尽可能低或者在很大程度上进行补偿才是可行的。就电感部件(例如，扼流线圈以及变压器)而言，这意味着，针对这些部件预先确定的属性，例如，几何尺寸以及物理属性，例如感应系数、导热性等，经历尽可能小的容差，在最小可能程度上偏离于期望的物理属性。对于电感部件的生产，这意味着要降低及补偿生产磁芯时的容差。
[0004]总之，在制造电感部件时，生产磁芯伴随着生产引发的容差，尽管所有都是优化的，但是该容差是不能避免的。例如，如果烧结由铁氧体材料形成的芯体，则长度容差+/-2.5%是预期的，因为铁氧体材料在烧结处理中会经历由热引发的长度改变。因此，如果磁芯由单独的芯体形成，各芯体由烧结铁氧体材料制成，则必然出现的是，组装后的磁芯具有的容差范围是每个芯体+/-2.5%，从而导致由两个芯体形成的磁芯的容差是+/-5%。
[0005]容差首要导致的问题在于连接表面，使得不仅影响了感应属性，而且改变了机械属性，例如磁芯的机械稳定性，如以下将解释的。在生产磁芯期间，芯体中产生的长度容差在使用的芯体的接触面上导致了偏差段，阻止了接触面的齐平耦合。图1以非实际尺寸的截面图示意地图示了形成双E型芯构造的磁芯，其由两个芯体I和3组成。在该图中，芯体I具有两个侧支腿11、15以及一个中心支腿13。芯体3对应地具有两个侧支腿31、35以及一个中心支腿33。在芯体I和3的支腿11、31的宽度上容差引发的偏差由图1的附图标记Vl示意地示出。
[0006]对于以限定的可重复生成方式胶合于一起的两个芯体I和3，尽管有示出的偏差VI，但是两个芯体1、3在胶合处理期间抵靠停止面5以实施芯对准。如图1所示，芯体I和3的支腿之间的偏差增加，如由关于中心支腿33和13的偏差V2以及关于侧支腿35和15的偏差V3示出的。尽管依靠停止表面5在两个侧支腿11和31的外芯表面处进行了对准，但是偏差随着距停止表面5的距离(在朝向停止面5的法向方向上)的增加而增加，如图1示出的。因而，对应由芯体I和3形成的磁芯示出了其支腿的非常强的不对称性。应该注意的是，沿着磁芯至磁芯的一侧，磁有效截面区域在两个芯体I和3的支腿的接触面上减小。这导致芯支腿(11、31)、(13、33)和(15、35)的磁阻的不同值以及不期望的用于磁芯的漏磁通的源，使得由芯体I和3形成的磁芯的感应系数不可控地改变，尤其偏离于期望的感应系数。芯支腿的偏差以及关联的支腿的不对准以及芯支腿未以齐平方式连接在连接表面处，这些还导致了这些部位处的结构弱点，这会引起差的机械属性，使磁芯更易于损坏，并且会在生产磁芯之后的处理中产生问题。结果，不再能够为要生产的电感部件确保期望属性的准确设定。
【发明内容】
[0007]基于上述问题，因此期望提供芯体、由芯体形成的磁芯以及用于生产磁芯的方法，可补偿容差。
[0008]上述目的以及问题通过芯体解决，该芯体具有对准结构并且在生产磁芯期间允许对准而不考虑生产容差，生产容差可被补偿。尤其对于烧结芯体来说，尽管有烧结容差，但是不会负面地影响要生产的电感部件的磁容量。
[0009]在本发明中的一个方案中提供了铁磁材料的芯体。芯体包括横杆，横杆具有长度尺寸以及宽度尺寸，其中，长度尺寸与宽度尺寸之比大于I。芯体还包括至少一个芯支腿以及对准凹槽，芯支腿沿着延伸方向横向延伸远离横杆，其中，延伸方向定向成垂直于长度尺寸和宽度尺寸，对准凹槽形成在横杆的后表面中。在该情况下，后表面布置于横杆的与至少一个芯支腿相对的一侧。
[0010]在示例性的实施例中，对准凹槽可以布置于后表面的质心处。因而，以可重复生产的方式将对准凹槽布置在芯体上，这独立于生产容差并且允许芯体的对称对准。
[0011]在另一示例性的实施例中，芯体可以还包括至少第二芯支腿，在第二芯支腿中在后表面相对于两个芯支腿居中布置了对准凹槽，两个芯支腿相对于长度尺寸偏心布置。因而，如果芯体具有C型或者E型芯构造，则能够获得芯体的对称对准。由生产容差引起的芯偏差此处能够对称地分布在要生产的整个磁芯上，结果，因而能够在生产中最小化由生产容差引起的偏差。
[0012]在另一示例性的实施例中，至少一个芯支腿可以居中地布置在垂直于延伸方向的横杆上。而且，对准凹槽布置成相对于芯支腿的垂直于延伸方向定向的截面区域居中朝向。因而，能够获得芯体相对于居中布置的芯支腿的对称对准。
[0013]在另一示例性的实施例中，对准凹槽可以具有对准表面，对准表面至少在一些区域按照半球面或者锥形面的局部区域而形成。因而，能够降低漏磁通。对应构造的对准凹槽也是有利的，可以使用用于对准芯体的对应构造的对准工具，由此降低了破坏芯体的风险。
[0014]在另一示例性的实施例中，对准凹槽可以包括至少三个平面对准表面。通过提供三个平面对准表面，能够通过对准凹槽中的对准表面的具体方位来限定芯体的特殊对准方位。在此基础上，能够在自动对准处理中确保在对准处理期间芯体布置于期望的对准方位。例如，可以设置四面体对准开口。可替换地，可以提供立方体形状的对准开口、金字塔形状的对准开口或者大致多面体的对准开口以及它们的组合，以便允许用对应构造的对准工具进行可靠的接合。
[0015]在另一示例性的实施例中，对准凹槽的宽度尺寸小于芯体的宽度尺寸的50%。对准凹槽的长度尺寸小于芯体的长度尺寸的50%。因而，确保对准凹槽可以以有利方式允许二维对准，即对准分别沿着横杆的后表面中的彼此平行的两个独立方向。
[0016]在另一示例性的实施例中，对准凹槽延伸入芯体的深度延伸量小于横杆的高度尺寸的50%，高度尺寸定向成平行于延伸方向。这表示了防止对准凹槽对横杆中的磁通的负面影响的有利尺寸。
[0017]在另一示例性的实施例中，芯体由烧结铁氧体材料形成。因而，由烧结芯体形成的磁芯中的生产容差被有利地补偿。