专利名称：高耦合感应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及感应器。更具体地，本发明涉及高耦合感应器。
技术背景
耦合感应器存在已经数十年了，但是很少用于电路板。这个现在正在发生改变，因 为更强大的计算机处理器在小的板上需要大电流。耦合感应器能够用于降低传统感应器消 耗的板空间的量。他们已经表明能够显著减小纹波电流并容许使用较小的电容器，节省板 空间。从而，所需的是有效的、高耦合系数的、适度低成本的感应器。
因此，本发明的主要目的、特征或优点是改善现有技术。
本发明的另一目的、特征或优点是提供有效的高耦合感应器。
根据以下说明书和权利要求，本发明的这些和/或其它目的、特征或优点中的一 个或多个将变得明显。发明内容
根据本发明的一方面，提供了高耦合感应器。所述感应器包括第一铁磁板；第二 铁磁板；所述第一铁磁板和所述第二铁磁板之间的膜粘合剂；所述第一板和所述第二板之 间的第一导体；所述第一板和所述第二板之间的第二导体；以及邻近所述第一导体的导电 电磁屏蔽物，用于增强耦合并减小泄漏通量。
根据本发明的另一方面，一种具有增强的有效耦合的多相耦合感应器，包括具有 多个柱的第一铁磁板；第二铁磁板；多个导体，所述多个导体中的每一个在所述第一铁磁 板的所述多个柱中的两个或更多个之间。所述多个导体中的每一个位于所述第一铁磁板和 所述第二铁磁板之间。
根据本发明的另一方面，一种用于制造高耦合感应器的方法，包括提供第一铁磁 板和第二铁磁板；在所述第一铁磁板和所述第二铁磁板之间设置导体；以及使用膜粘合剂 连接所述第一铁磁板和所述第二铁磁板。
图1是示例四相耦合感应器的现有技术；
图2是示例两相耦合感应器的现有技术；
图3是根据本发明的一个实施例的两相耦合感应器；
图4是根据本发明的另一实施例的具有通量(flux)屏蔽物的两相耦合感应器；
图5是根据本发明的一个实施例的四相耦合感应器的顶视图6是两相耦合感应器；
图7是两相耦合感应器；
图10是四相耦合感应器；
图11是具有细节的四相耦合感应器。
具体实施方式
本发明提供有效的、高耦合系数的、低成本的耦合感应器。根据各实施例，两块铁 磁板由薄膜粘合剂间隔开。导体设置在重要位置以提供较高的耦合和/或改变耦合相。粘 合剂的使用在元件的效能上具有双重作用。选择薄膜粘合剂的厚度以提高或降低部件的电 感。小的粘合剂厚度产生具有电感水平的感应器。厚的粘合剂减小部件的电感并提高了对 高输入电流的磁饱和阻抗。从而，粘合剂厚度能够选择为适应用于具体应用的部件的电感。 粘合剂的第二作用是将部件接合到一起，使得组件对机械负荷鲁棒。
图1是现有技术四相耦合感应器的描绘。感应器10具有以相同方向缠绕并设置 在铁磁柱20、22、M、26上的四个线圈12、14、16、18。所有柱20、22、M、26通过铁磁顶板观 和铁磁底板30联接在一起。闭合高速开关，施加脉冲电压至第一线圈12。电压感应电流， 在所示的方向上产生由箭头32所示的磁通量。由于其邻近，第二线圈14的柱22接收最大 量磁通量。最后两个线圈16、18的柱M、26中的磁通量随他们离第一线圈12越远而降低。 磁通量在线圈16、18的每一个中在如箭头36、38所示的与所施加的电压相反的方向上感应 出电压。耦合与第一线圈12的施加的电压脉冲异相。
虽然现存的耦合感应器不减小纹波电压，但是他们的效率被泄漏通量减小。图2 是示出通量泄漏的两相耦合感应器的示例。电压脉冲施加至第一线圈20，感应出磁场。随磁 通量(由箭头32表示)离开第一线圈20，大多数该磁通量流过第二线圈22的中心腿(如 箭头34所示)。磁通量的部分将泄露出去并且不通过第二线圈22，因此不被第二线圈22 所“感测”。此泄漏通量由箭头40、42、44表示。泄漏通量减小耦合或其它导体感测的电压 的幅度。因此，今天对耦合感应器的争论是在多相耦合感应器的单个接合腿或多个接合腿 之间的耦合低。低耦合减小了感应器减小纹波电流的能力。所需的是用于两相或更多相感 应器的具有改善的耦合的低成本、低DC阻抗耦合感应器方案。
铁磁板能够由任何软磁材料制成，诸如是但不限于铁酸盐、钼坡合金(MPP)、铝硅 铁粉、高通量或压制铁。图3是根据本发明的两相耦合感应器50的一个实施例的示例。两 个平行导体带5254用于感应器中。正电压+V施加于第一导体52，感应出电流。生成磁通 量，并且磁通量围绕第二导体M流动。在导体之间发生一些磁通量泄漏，如箭头53所示。 在第二导体讨中感应出的电压与施加至第一导体52的电压异相。导体5254之间的耦合 是良好的并且比已知的现存耦合感应器设计大得多。
通过在导体之上或之下设置导电板(通量屏蔽物)，能够显著提高耦合(在另一导 体中感应的电压)。图4示例设置在导体5254之下的通量屏蔽物62。通量屏蔽物62可 以替代地设置在导体5254之上，或者通量屏蔽物可以设置在导体5254之上和之下。
在以高频施加电压的地方，导电板具有在其表面感应出的高强度涡流。这防止泄 漏通量在导体之间移动并有效地迫使磁通量流到围绕导体的铁磁部件中，由此提高导体之 间的磁耦合。
图5描绘用于感应器70的新的四相耦合感应器设计。感应器具有铁磁板71，铁磁 板具有彼此紧密相邻的多个柱72、74、76、78并具有与每个柱关联的用于形成多个感应器 元件的导体82、84、86、88。这增强了感应器元件之间的有效耦合并具有几乎相等的磁通量 分布。通过施加正电压至导体86来给使用图5的第一柱72形成的第一感应器元件通电，由此产生正输入电流。电流感应出磁场，该磁场以几乎相等幅度流过使用第二柱74、第三柱 78、和第四柱76形成的感应器。由于他们邻近源，磁通量泄漏被最小化，从而，耦合比现有 设备大得多。通过在所有感应器之间中设置导电片，进一步提高了耦合。此特征用作磁屏 蔽物，防止泄漏通量通过导体之间的间隙逃逸。图5中未示出的是第二铁磁板，其接合至所 示特征的顶部。通过改变薄膜粘合剂厚度能够增大或减小此配置的电感。
本发明和具有两相耦合感应器、四相耦合感应器或更多相耦合感应器的各种实施 例显著不同于现有技术。薄膜粘合剂用于设定确定部件的电感水平的空气间隙并将铁磁板 接合到一起。使用导电电磁屏蔽物用于改善耦合从未用于过耦合感应器。特别是对于两相 感应器，磁通量不流过闭合回路导体。磁通量从一个导体耦合至另一个导体，这是通过围绕 彼此传播实现的。
现存的异相耦合感应器具有在线性线上的元件，第一和最后的感应器元件设置在 相对于彼此相当大的距离处。如所绘出的新的四相感应器具有彼此紧邻的所有四个感应元 件，容许磁通量的均勻分布和较高的总耦合。通过在感应元件之间引入导电片，进一步提高 了耦合。片防止了磁通量泄漏并增强了整个性能。
图6和图7示例了根据本发明的一个实施例的两相耦合表面装配感应器。图6中， 示出了两相耦合表面装配感应器50。两相耦合表面装配感应器50具有组合到一起的铁磁 板56、58，铁磁板56、58具有由薄膜粘合剂60的厚度设定的距离。平行导体52、54以纵向 方式设置。例如，电流进入第一导体52，流过元件。以拇指指向电流方向，使用右手定则生 成磁通量。右手定则表明回路(loop)内部具有流出第二导体外部的磁通量。每个导体52、 M耦合至磁通量，且响应于磁场感应出电压。覆盖导体的隔离的(insulated)导电材料的 薄片(未示出)设置在上面、下面或在前述两个位置，以借助于涡流屏蔽限制泄漏通量。强 的表面涡流的存在防止了磁通量流过片。导体5254可以在铁磁板56、58的一个或两个侧 面卷曲。这容许用户准备联接元件至电气板。本发明可以具有多端子配置。
导体不必平行于在相同平面上间隔开的条，如图6和7中所示例。替代设计包括 设置在彼此的顶部和底部之上的多个导体。这些导体能够设置在多层和多层叠层中。层叠 电隔离导体降低DC阻抗并防止磁通量泄漏，在导体并排设置时，会存在该磁通量泄漏。
对引入到设计中的导电材料的效能进行了分析。在导体之间不存在屏蔽物时，存 在高磁通量泄漏。在引入屏蔽物时，在IOOkHz以上的频率，泄漏得到了相当大的减小，这显 著地提高了导体之间的耦合。
图8和图9示例能够构造的四相表面装配感应器。四个L形导体84、86、88安置 在铁磁板71的铁磁柱72、74、76、78周围。铁磁柱彼此紧邻。注意所示的铁磁柱的布置是 2X2配置，然而也可以使用其它配置。注意布置不是常规地与耦合感应器关联的完全线性 的布置。引线围绕铁磁板弯曲，以焊接至电气板。屏蔽物能够设置在柱之间，以减小泄漏通 量。检查了具有传导屏蔽物和不具有传导屏蔽物的磁通密度效果。在不存在屏蔽物时，在 导体之间存在较高泄漏通量。从而，使用屏蔽物减小了泄漏通量。
因此，描述了有效的、高耦合感应器。本发明预期可以耦合不同数量的感应器； 导体的引线可以围绕铁磁板歪曲，或可以不围绕铁磁板歪曲；可以使用铁磁材料的不同数 量的柱；以及其它变形。本发明不限于所示的具体实施例。
权利要求
1.一种高耦合感应器，包括第一铁磁板；第二铁磁板；所述第一铁磁板和所述第二铁磁板之间的膜粘合剂；所述第一板和所述第二板之间的第一导体；所述第一板和所述第二板之间的第二导体；以及邻近所述第一导体的导电电磁屏蔽物，用于增强耦合并减小泄漏通量。
2.如权利要求1所述的高耦合感应器，还包括邻近所述第二导体的第二屏蔽物，用于 减小泄漏通量。
3.如权利要求2所述的高耦合感应器，其中，所述第一屏蔽物在所述第一导体和所述 第二导体之上，并且其中，所述第二屏蔽物在所述第一导体和所述第二导体之下。
4.如权利要求1所述的高耦合感应器，其中，所述第一导体与所述第二导体平行。
5.如权利要求1所述的高耦合感应器，其中，所述第一铁磁板配置为提供四个铁磁柱， 所述第一导体在所述铁磁柱中的第一铁磁柱和所述铁磁柱中的第二、第三和第四铁磁柱之 间。
6.如权利要求5所述的高耦合感应器，其中，所述第二导体在所述铁磁柱中的所述第 二铁磁柱和所述铁磁柱中的所述第一、第三和第四铁磁柱之间。
7.如权利要求6所述的高耦合感应器，还包括第三导体，所述第三导体在所述铁磁柱 中的所述第三铁磁柱和所述铁磁柱中的所述第一、第二和第四铁磁柱之间。
8.如权利要求7所述的高耦合感应器，还包括第四导体，所述第四导体在所述铁磁柱 中的所述第四铁磁柱和所述铁磁柱中的所述第一、第二和第三铁磁柱之间。
9.如权利要求8所述的高耦合感应器，还包括导电片，所述导电片在所述铁磁柱中的 至少两个之间，辅助于防止磁通量泄漏。
10.如权利要求8所述的高耦合感应器，其中，所述导体中的每一个是L形的。
11.如权利要求10所述的高耦合感应器，其中，每个导体还包括围绕所述第二铁磁板 弯曲以提供用于连接的端子的末端。
12.—种具有增强的有效耦合的多相耦合感应器，包括具有多个柱的第一铁磁板；第二铁磁板；多个导体，所述多个导体中的每一个在所述第一铁磁板的所述多个柱中的两个或更多 个之间；其中，所述多个导体中的每一个位于所述第一铁磁板和所述第二铁磁板之间。
13.如权利要求12所述的多相耦合感应器，还包括导电片，所述导电片在所述多个柱 中的至少两个之间，辅助于防止磁通量泄漏。
14.如权利要求12所述的多相耦合感应器，其中，所述多个柱配置为2X2阵列。
15.如权利要求12所述的多相耦合感应器，其中，每个导体基本是L形的。
16.如权利要求15所述的多相耦合感应器，其中，每个导体还包括围绕所述第一和所 述第二铁磁板弯曲以提供用于连接的端子的末端。
17.如权利要求12所述的多相耦合感应器，还包括在所述第一铁磁板和所述第二铁磁板之间的膜粘合剂。
18.一种用于制造高耦合感应器元件的方法，包括 提供第一铁磁板和第二铁磁板；在所述第一铁磁板和所述第二铁磁板之间设置导体； 使用膜粘合剂连接所述第一铁磁板和所述第二铁磁板。
19.如权利要求18所述的方法，还包括在所述导体和所述第一铁磁板或所述第二铁磁 板中的一个之间设置至少一个导电板，以提供屏蔽。
20.如权利要求18所述的方法，其中，所述第一铁磁板包括多个柱，所述导体中的每一 个在所述多个柱中的至少两个之间。
全文摘要
一种高耦合感应器包括第一铁磁板；第二铁磁板；所述第一铁磁板和所述第二铁磁板之间的膜粘合剂；所述第一板和所述第二板之间的第一导体；以及所述第一板和所述第二板之间的第二导体。导电电磁屏蔽物可以邻近所述第一导体安置，用于增强耦合并减小泄漏通量。一种用于制造高耦合感应器元件的方法，包括提供第一铁磁板和第二铁磁板；在所述第一铁磁板和所述第二铁磁板之间设置导体；以及使用膜粘合剂连接所述第一铁磁板和所述第二铁磁板。
文档编号H01F17/04GK102037524SQ200880129377
公开日2011年4月27日 申请日期2008年5月14日 优先权日2008年5月2日
发明者T·T·汉森 申请人:韦沙戴尔电子公司