多电感性组件的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明一般地涉及电感性组件的设计，诸如，例如电感器或变压器。
【背景技术】
[0002]在电子电路中电感器和变压器的使用是众所周知的。存在不同类型的设计。在比较常用的设计中，电感器包括电导线的螺旋绕组，例如，铜线。当电流通过这样的绕组时，产生了具有基本上遵循绕组的中心线并通过弯曲回到绕组的外部形成闭合回路的磁力线的电磁场，使得在纵向截面上的场线类似于8的形状。场的磁通正比于电流强度I，存储在电磁场中的能量可以表示为:E = 0.5*L*I2，L是电感器的电感。为了增加给定绕组的电感，或者为了减少电感器的体积，同时保持电感，使用高导磁率材料以引导并集中电场线是已知的。有可能有在绕组的中央具有条形磁芯，但也可能具有遵循场线的整个长度并因此具有横截面形状类似密码8的磁心。
[0003]图1A和IB是图示了两个包括软磁芯的电感元件性10、20的常规设计的两种实现的示意性纵向横截面。在这方面，参考了由N.莫汉，T.M.昂得兰和W.P.罗宾斯，约翰?威利父子1989年在纽约所著的电力电子学:转换器应用和设计中的第26章“无源元件和实用的转换器设计注意事项”。
[0004]软磁芯通常由空气间隙分开的两个磁芯组件组成。在图1A的情况下，两个芯组件11可以是彼此相同的并且具有带有两个大致E形的外部支柱12，13的和由条15连接一起的中心支柱14。绕组16由在塑料绕线管17上制成，并且然后将两个磁芯组件111连同它们彼此面对的相应的支柱12，13和在其间的绕线管17放置在一起。中央支柱14比外部支柱12，13稍短，从而使外支柱可以互相接触或在它们之间具有很小的空气间隙，而较大的空气间隙18存在于中央支柱14之间。外部支柱中的空气间隙是小得可以忽略，而在中央支柱14中的空气间隙18被有意地做得更大。
[0005]值得注意的是，软磁芯可广泛地用在多种形状、尺寸和磁性材料中。同样地，绕线管也可以广泛地用各种形状和尺寸中。进一步指出，绕组通常由铜或铝制成的导线组成。导线可以是实心金属丝，但也可使用绞合线导线和箔。绕线管设有到导线的端部被焊接的金属引脚。这些金属引脚用于通过表面安装或通孔连接将电感器安装在印刷电路板上。
[0006]在图1B的情况下，一个芯组件21被实施为内滚筒，而另一磁芯部件22被实施为绕滚筒装配的外部圆柱形壳体。滚筒21具有大致I形的横截面，具有中心主体23和具有比中心主体23的直径大的两个外盘24，25 ;这也可以被描述为具有周向凹槽或凹部26的圆柱形滚筒21。圆柱体壳体22的内径大于滚筒21的外径，使得在壳体22和相应外部盘24，25之间存在间隙28，29。绕组27由滚筒21的凹槽26制成，并且然后圆柱形壳体22被施加为环绕滚筒21。
[0007]在图1A和IB的实例中，电感性组件10，20包括单个绕组16，27。在这种情况下，该组件是电感器。另外，可能的是电感性组件包括两个或多个设置在相同绕线管17中或相同的凹槽26中的绕组，分别地:在这种情况下，两个或多个绕组进行磁耦合。例如，这样的设计对于实施两个或多个耦合电感器，或用于实施变压器是有用的。
[0008]通常希望减少电子部件的体积。这特别适用于电感器，因为它们趋向于在电子电路中为更大的组件。它最具体地适用到不需要安装在小空间的电子电路，例如LED改造灯。LED改造灯是旨在被安装以取代例如白炽灯的灯，且甚至外观有可能类似于白炽灯，但是内部地它们包含一个或多个LED和LED驱动器。在典型的实例中，LED改造灯包括灯泡部分和卡口型基座或具有配置在基座中的LED驱动器的爱迪生螺旋底座。这种LED驱动器接收标准的交流电源，在欧洲通常230VAC@50Hz，并且必须将AC电源电压转换为DC LED电流。广泛用于这样驱动器的转换器类型是开关模式转换器。值得注意的是，开关模式转换器本身是已知的，使得开关模式转换器的设计的解释将被保持简短。仅仅通过实例的方式，参考了由N.莫汉，T.M.昂得兰和W.P.罗宾斯，约翰?威利父子1989年在纽约所著的电力电子学:转换器应用和设计中的部分2，3和5。
[0009]图2是图示了两级开关模式转换器的可能实施方式的一些基本组件的简化电路图。
[0010]图2的开关模式转换器30包括用于整流电源电压Vac的整流器级31。升压PFC级32包括第一电感器34，第一二极管Dl和第一开关SI。第一开关SI被控制以保持在缓冲电容器36处的中间电压Vi。降压DC/DC转换输出级33将直流中间电压Vi转换成DC负载电流。这个输出级33包括第二开关S2和与负载L串联的第二电感器35，以及与负载L并联的第二二极管D2和第二电感器35。负载在这里被示为电阻器37，但是这将在LED改造灯中由一个或多个LED来代替。
[0011]就本发明涉及到的关键问题而言是这样的，开关模式转换器包括两个(或多个)电感器，这使得期望以减小电感器的体积，甚至更加严格。
[0012]通常，每个电感器被构建为单独的组件，即单独的实体。已经获知如果两个电感器被构建为一个包括在一个共同的圆筒磁芯上两个独立的绕组的组合元件，则有可能减少两个电感器的组合的体积。图3是相比于图1B的示意性纵截面，图示了这样的双电感性部件的总体设计。
[0013]相比于图1B的电感性组件20，图3的双电感性组件40包括实施为圆柱形滚筒的一个磁芯组件41，而另一个磁芯组件42被实现为绕滚筒装配的圆柱形壳体。当已经放置绕组时，圆柱形壳体42被施加为围绕滚筒41，延伸至滚筒41的全长。不同于图1B的实施例，圆柱形滚筒41具有设置在各自凹槽中的带有相应的绕组45，46的具有两个间隔开的周向凹槽或凹部43，44。圆柱形滚筒41具有第一外盘47，第二外盘48，和在两个凹槽43，44之间的中心盘49。第一空气间隙51存在于第一外盘47和圆柱形壳体42之间，第二空气间隙52存在于第二外盘48和圆柱体外壳42之间，以及中央空气间隙53存在于中心盘49和圆柱形壳体42之间。
【发明内容】
[0014]在第一近似值中，绕组46的磁场线F被充分地容纳到外盘部分48和绕组46的相对侧的中心盘部分49，如图4A所示。
[0015]然而，实际上，一个绕组46的磁场线不会将本身局限于中心盘部分49，但在一定程度上，也将使用相对的外盘47，如图4B所示。
[0016]这意味着一个绕组46的一些磁场线F2将包含其他绕组45，其导致在两个绕组之间的显著的磁耦合。这是不希望的情况，其中两个绕组形成旨在独立地彼此操作的电感器，例如在图2的开关模式转换器30的电感器34，35的情况下。
[0017]本发明的目的是提供双电感器，其中上述的不足已经被消除或至少减少。
[0018]不希望受任何解释性理论的束缚，本发明是基于在现有技术实施方式中的理解，所述中心盘部分49的外径等于外盘47、48的外径，使得圆柱体壳体磁芯组件42和滚筒磁芯组件41之间的三种空气间隙51，52，53都具有相互相同的宽度。这些空气间隙51，52，53可被视为将电阻提供到场线，而磁芯材料几乎不提供任何电阻。因此，考虑在下部绕组46中的电流流动，所产生的场线F，F2基本上经历并联设置的两个空气间隙51，53的电阻，并根据电阻比分布自身。
[0019]基于这样的理解，本发明提出设计一种双电感性部件，使得中心滚筒盘部分与圆柱体壳体磁芯组件之间的空气间隙小于外盘和圆柱形壳体磁芯组件之间的空气间隙。
[0020]在一个有利的实施例中，第三单独环形磁芯组件被设置在中心滚筒磁芯部分和圆柱体壳体磁芯组件之间的空气间隙中。
[0021]在另一个有利的实施例中，圆柱体壳体磁芯组件在其内表面具有中央高度。
[0022]在又一个有利的实施例中，中心滚筒磁芯部分具有大于相应外盘的半径。
[0023]进一步的有利的阐述在从属权利要求中提到。
【附图说明】
[0024]本发明的这些和其他方面，特征和优点将通过一个或多个优选实施例的以下描述中进一步说明，参照附图，其中相同的数字标号表示相同或相似的部件，其中，指示“下面/上面“，“上部/下部”，“左/右”等在附图中仅涉及显示的方向，且其中:
[0025]图1A和IB是两种常规的电感性部件的示意性纵向横截面；
[0026]图2是两级开关模式转换器的简化电路图；
[0027]图3是常规的双电感性组件的示意性纵向横截面；
[0028]图4A和4B是与图3相比的示意性纵向横截面，还示出示意性的磁场线；
[0029]图5示意性地示出了根据本发明的双电感性部件的第一实施例；