专利名称：含有安置在磁隙中并且在截面区域中比在磁路中多的永久磁铁的电感部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种磁性装置例如互感器、电感器的电感部件，尤其涉及一种含有安置在由磁芯形成的磁隙中的永久磁铁的电感部件。
为了防止磁感应系数的减少，提出用一种方法，该方法涉及一种结构，该结构是磁芯含有产生磁偏的永久磁铁。在这种方法中，通过利用永久磁铁将交直流磁偏给予磁芯。所以，能够通过磁隙的磁通量的磁力线数量就会增加。
但是，现有的利用永久磁铁的电感部件在以下的方面还有缺点。换句话说，安置在磁隙中的永久磁铁的插入数量或体积是由磁芯的中间支柱部分的截面积和磁隙的大小来决定的。于是，给予磁芯的磁偏就不可避免地被受到限制。
根据本发明，这里提供一种包含着形成一个具有磁隙的磁路的磁芯的电感部件，一种绕磁芯缠绕的励磁线圈，以及一种安置在磁隙中并且在局部区域中比在磁芯中多的永久磁铁。
图6是对
图1中所示的电感部件所做改动的透视图，其中有一部分能够看穿；图7是根据本发明第二实施例的一个电感部件的透视图，其中有一部分能够看穿；图8是图7中所示的电感部件的一个侧截面图；图9是显示图7中所示的电感部件与图4中所示的第一比较例和没有利用磁偏的另一个实例的电感部件之间的交直流电感特性相对比的重叠图表。
图10A至10D显示的是对图1至3中所示的电感部件所做的各种不同改动的侧截面图；图11是根据本发明的第三实施例的一个电感部件的透视图；图12是图11中所示的电感部件的分解透视图；图13是图11中所示的电感部件的一个侧面的局部图；图14是第二比较例的电感部件的一个侧截面图；图15是第三比较例的电感部件的一个侧截面图；以及图16是显示图11中所示的电感部件与图14中所示的第二比较例和图15中所示的第三比较例的电感部件之间的交直流电感特性相对比的重叠图表。
具体实施例方式
参照图1至图3，下面将对根据本发明第一实施例的电感部件做一下描述。
如图1至图3所示的电感部件适合被用来做磁性装置例如互感器和电感器。该电感部件包括一个由两个相互面对的第一和第二磁芯元件11和12组成的磁芯。第一磁芯元件11的中心具有一个圆柱形支柱部分11a。第二磁芯元件12具有一个通过磁隙t1面对支柱部分11a的一个末端的平面或平板状部分12a。此外第一磁芯元件11还有一个从支柱部分11a的另一末端呈放射状向外延伸的边缘部分11b。而且第二磁芯元件12也有一个从平板状部分12a的末端外围延伸出来围绕着支柱部分11a的管状部分12b，同时它连接到边缘部分11b。
在磁芯的磁隙t1中，安装有一个盘状的永久磁铁13。在支柱部分11a与管状部分12b之间，围绕着支柱部分11a安置着一个励磁线圈14。永久磁铁13的安排使由永久磁铁13产生的磁域16和由励磁线圈14产生的磁域15是相反的或对立的。于是，由永久磁铁13产生的磁域16和由励磁线圈14产生的磁域15就彼此相对了。一个终端17被附在边缘部分11b的末端外围并且连接到励磁线圈14。
这里，所用的磁芯定义了一个长度为1.75cm的磁路，有效截面积为0.237cm2，和一个230μm的磁隙t1。励磁线圈14有10圈，交直流电阻为23mΩ。永久磁铁13的厚度为220μm并且截面积为50.3mm2。因此，永久磁铁13在截面区域中比在磁芯的磁路中的多。
如图4所示，准备工作是由第一个比较例中的电感部件完成的，第一个比较例中，电感部件包括一个具有一个中支柱部分18和一个截面积为23.8mm2且完全近似于中支柱部分18的圆形永久磁铁19的磁芯。另外，准备工作也由没用到永久磁铁的电感部件来完成。
对于图1至3中的电感部件，图4中的电感部件，和没有利用磁偏的电感部件，测量的是重叠的直流电磁特性。结果显示在图5中。在图5中，实线21，虚线22，和实线23分别描绘出了图1至3中、图4中和没有利用磁偏的电感部件的重叠的直流电感特性。在图5中可清楚的看出，图1至3中电感部件的直流叠加的电感特性比图4中的电感部件的电感特性增强了23％甚至更多。
在图6中，显示了图1中的电感部件的改型。如图中所示，当第一磁芯元件11的中支柱部分11a有一个矩形部分时，永久磁铁13有一个圆形部分。
参照图7和图8，下面将对根据本发明第二实施例的电感部件做描述。与图1至图3中所示的电感部件功能上相似的部分在附图标记和细节描述上将被省略。
本实施例中所用的磁芯限定了一个长度为1.75cm的磁路，有效截面积为0.237cm2，和一个230μm的磁隙t2。励磁线圈14有10圈，交直流电阻为23mΩ。第一磁芯元件11的支柱部分11a有一个圆形截面。永久磁铁13的厚度为220μm并且有一个面积为30.25mm2的矩形部分(正方形)。
对于图7和图8中的电感部件，图4中的电感部件，和没有利用磁偏的电感部件，测量的是重叠的直流电感特性。结果显示在图9中。在图9中，实线26，虚线27和实线28分别描绘出了图7和图8中，图4中和没有利用磁偏的电感部件的重叠的直流电感特性。在图9中可清楚的看出，图7和图8中电感部件的直流电感特性比图4中的电感部件的电感特性增强了8％甚至更多。而且，由于永久磁铁13有一个矩形截面，所以可以有效地利用与圆形截面相比较的材料。
在前述的各个实施例中，永久磁铁13最好包括(1)至少一种从聚酰胺酰亚胺树脂，聚酰亚胺树脂，环氧树脂，聚亚苯基硫化物树脂，硅树脂，聚酯树脂，芬芳聚酰胺树脂，和液晶聚合体中挑选出来的树脂和(2)里面分散地撒入固有抗磁力为10KOe或更多，Tc温度为500℃或更高的稀有地磁粉，它的平均微粒大小为2.5-25μm，并且外面涂上至少一种从Zn，Al，Bi，Ga，In，Mg，Pb，Sb和Sn或含它们的合金中挑选出来的金属。最好树脂的含量在体积比率上有30％或更多并且特定电阻为0.1Ωcm或更多。
稀有地磁粉最好含有Sm(Cobal.Fe0.15-0.25Cu0.05-0.06Zr0.02-0.03)7.0-8.5的成分。
稀有地磁粉最好涂上一层软化点介于220℃和550℃之间的无机玻璃。而且外面涂有稀有地磁粉的金属或合金最好更进一步涂上熔点不低于300℃的非金属无机化合物。金属或合金，无机玻璃，或金属或合金与非金属无机化合物的混合物的总量最好在体积上减少到0.1至10％的范围内。
在永久磁铁的生产过程中，稀有地磁粉在25T或更强的磁域中是以厚度方向为导向的，所以该永久磁铁就具备了磁的各向异性。而且想使该永久磁铁具有10μm或更少的中心线平均粗糙度。
上面所述的每一个电感元件都可以改成如图10A至图10D中所示的各种不同的样式。相同功能的部分由同样的附图标记指代。于是，第一和第二磁芯元件11和12的形状也同永久磁铁13的形状、大小一样是能够改动成多种不同的样式的。
参照图11至图13，下面将对根据本发明第三实施例的电感元件做描述。
如图11至图13所示的电感元件也适合用在磁性装置例如互感器和电感器中。该电感元件包括一个由两个彼此互相面对的第一和第二磁芯元件31和32组成的磁芯。第一磁芯元件31包括一个中心位置具有一个圆柱支柱部分31a的E形磁芯。第二磁芯元件32包括一个具有通过磁隙面对支柱部分31a的一个末端的平板状部分32a的I形铁芯。此外第一磁芯元件31还有一个从支柱部分31b的另一末端呈放射状向外延伸的边缘部分31b和一对从边缘部分31b的相反端平行延伸到支柱部分31a并连接到平板状部分32a的侧面平板部分31c。
在磁隙中，安装着永久磁铁33。在支柱部分31a与侧面平板部分31c之间，围绕着支柱部分31a安置着一个励磁线圈34。永久磁铁33的安排使由永久磁铁33产生的磁域36和由励磁线圈34产生的磁域35是相反的或对立的。于是，由永久磁铁33产生的磁域36和由励磁线圈34产生的磁域35就彼此相对了。
一个绝缘基座36附在平板状部分32a上。绝缘基座36是树脂模具产品。励磁线圈34有一个延长或超过绝缘基座36的用来作为常规终端的部分34a。
第一和第二磁芯元件31、32是由Mn-Zn铁氧体构成，并且它们定义了一个长度为12.3mm的磁路和一个作用截面，也就是支柱部分31a的截面面积为8.0mm2。该磁路有一个长度等于200μm的磁隙t3。永久磁铁33是一个厚度为150μm直径为5mm的磁盘状物体。因此，永久磁铁33在截面区域内比在磁芯的磁路中多。励磁线圈34有3圈。
将图11至图13中的电感部件与图1至图3中的电感部件做一下对比。支柱部分31a，边缘部分31b，侧面平板部分31c，平板状部分32a，永久磁铁33，和励磁线圈34分别与支柱部分11a，边缘部分11b，管状部分12b，平板状部分12a，永久磁铁13，和励磁线圈14相对应。因此，图11至13中的电感部件可以改动成与前述第一实施例中相类似的样式。
在第二比较例中，图14中所示的电感部件已预备好了。在图14中所示的电感部件中，永久磁铁33由面积(8.0mm2)与图11至图13中电感部件的支柱部分31a的面积相等的永久磁铁43代替。永久磁铁43的厚度与永久磁铁33的相等。
在第三比较例中，图15中所示的电感部件已预备好了。图15中所示的电感部件没有任何东西与图11至图13中的电感部件的永久磁铁33的相同或对应。
对于图11至13，图14，和图15中的电感部件，测量的是重叠的直流电磁特性。结果显示在图16中。在图16中，实线46，虚线47和实线48分别描绘出了图11至13中、图14中和图15中的电感部件的重叠的直流电感特性。在图16中可清楚的看出，图11至13中的电感部件的直流电感特性比图14中电感部件的电感特性增强了25％甚至更多。
权利要求
1.一种电感部件包括一个形成具有一个磁隙的磁路的磁芯；一个绕所述磁芯缠绕的励磁线圈；和一个安置在所述磁隙中并且在截面积比所述磁芯更大的永久磁铁。
2.根据权利要求1的电感部件，其特征在于，所述永久磁铁包括至少一种从聚酰胺酰亚胺树脂，聚酰亚胺树脂，环氧树脂，聚亚苯基硫化物树脂，硅树脂，聚酯树脂，芬芳聚酰胺树脂，液晶聚合体中挑选出来的树脂和所述至少一种树脂里分散地撒入固有抗磁力为10KOe或更多，Tc温度为500℃或更高的稀有地磁粉，它的平均微粒大小为2.5-25μm，并且外面涂上至少一种从Zn，Al，Bi，Ga，In，Mg，Pb，Sb和Sn或含它们的合金中挑选出来的金属，树脂的含量在体积比率上有30％或更多并且其特定电阻为0.1Ωcm或更多。
3.根据权利要求2的电感部件，其特征在于，所述稀有地磁粉含有Sm(Cobal.Fe0.15-0.25Cu0.05-0.06Zr0.02-0.03)7.0-8.5的成分。
4.根据权利要求2的电感部件，其特征在于，所述稀有地磁粉涂上一层软化点介于220℃至550℃之间的无机玻璃。
5.根据权利要求2的电感部件，其特征在于，外面涂有所述稀有地磁粉的所述金属或所述合金更进一步涂上一层熔点不低于300℃的非金属无机化合物。
6.根据权利要求2的电感部件，其特征在于，所述金属或所述合金，所述无机玻璃，或所述金属或所述合金与所述非金属无机化合物的混合物的总量减少到0.1至10％的范围内。
7.根据权利要求2的电感部件，其特征在于，所述稀有地磁粉在所述永久磁铁的生产过程中是以应用的磁域为导向的，所以所述永久磁铁具有磁的各向异性。
8.根据权利要求2的电感部件，其特征在于，所述永久磁铁在25T或更强的磁域中被磁化。
9.根据权利要求2的电感部件，其特征在于，所述永久磁铁具有10μm或更少的中心线平均粗糙度。
10.根据权利要求1的电感部件，其特征在于，所述磁芯包括两个彼此面对的第一和第二磁芯元件，具有一个支柱部分的所述第一磁芯元件，和具有通过所述磁隙面对所述支柱部分的一个末端的平板状部分的所述第二磁芯元件。
11.根据权利要求10的电感部件，其特征在于，所述第一磁芯元件进一步还有一个从所述支柱部分的另一末端呈放射状向外延伸的边缘部分，所述第二磁芯部分进一步还有一个从所述平板状部分的末端外围延伸出来围绕着所述支柱部分的管状部分，同时它连接到所述边缘部分。
12.根据权利要求11的电感部件，其特征在于，所述励磁线圈安置在所述支柱部分与所述管状部分之间并围绕着所述支柱部分。
13.根据权利要求12的电感部件，进一步还包括一个附在所述边缘部分的末端外围并且连接到所述励磁线圈的终端。
14.根据权利要求10的电感部件，其特征在于，所述第一磁芯元件具有一个从所述支柱部分的另一末端呈放射状向外延伸的边缘部分和一个从所述边缘部分的末端外围平行延伸到所述支柱部分并连接到所述平板状部分的侧面平板部分。
15.根据权利要求14的电感部件，其特征在于，所述励磁线圈安置在所述支柱部分与所述侧面平板部分之间并围绕着所述支柱部分。
16.根据权利要求15的电感部件，进一步还包括一个附在所述平板状部分上的绝缘基座，所述励磁线圈有一个延长或超过所述绝缘基座的用来作为终端的部分。
全文摘要
一种电感部件包括形成具有一个磁隙的磁路的磁芯，一个绕磁芯缠绕的励磁线圈，和一个安置在磁隙中的永久磁铁。该永久磁铁在截面中比在磁芯中多。
文档编号H01F21/08GK1433033SQ0214135
公开日2003年7月30日 申请日期2002年5月30日 优先权日2001年5月30日
发明者佐藤瑞穗, 冲田一幸, 伊藤透, 大学元 申请人:Nec东金株式会社