电感器和电感器芯的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电感器和电感器芯。
【背景技术】
[0002] 电感器用在诸如信号处理、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，其中每个都具有其特有的优点和缺点。但是， 鉴于对不同应用中的需要较小空间的电感器的日益增长的需求，仍然需要具有紧凑并高效 的设计从而可用于广泛应用的电感器和电感器芯。
【发明内容】
[0004] 根据第一个方面，本文公开了一种电感器芯的实施例，所述电感器芯具有高于空 气的磁导率并且包括环状通道，所述环状通道适合于容纳具有卷绕成一个或多个环路的至 少一个导体的电感器绕组，以及其中，所述电感器芯沿第一轴延伸，所述环状通道以这样的 方式完全围绕所述电感器芯的所述第一轴延伸：所述环状通道并且由此所述电感器绕组具 有多个离散位置或第一分段，在所述多个离散位置或第一分段处，所述环状通道沿垂直于 所述电感器芯的所述第一轴的方向延伸，以及其中，在所述离散位置或第一分段之间的所 述环状通道并且由此所述电感器绕组具有第二分段，在所述第二分段处，所述环状通道至 少部分地沿所述第一轴延伸。
[0005] 因此，与电感器芯体积相比，在所述绕组中的一个导体环路的长度相对长，这使获 得提供特定电感特性的电感器成为可能，但与现有技术的电感器（例如，具有罐形芯设计 的电感器）相比，这需要更小的空间。
[0006] 在下文中，公开了多个实施例，这些实施例提供了设计更紧凑的电感器或电感器 芯的选择。
[0007] 所述电感器芯的环状通道并且由此所述电感器绕组可以至少处于沿与所述电感 器芯的所述第一轴平行的方向延伸的一个位置或分段。
[0008] 所述电感器芯可以至少沿所述第二分段中的一个或多个的分段围绕所述环状通 道。
[0009] 此外，所述电感器芯可以完全封装所述电感器绕组。
[0010] 在本发明的一个优选实施例中，借助此实施例，通过模制、铸型、锻造或烧结来生 产所述电感器芯是特别容易的，所述电感器芯包括第一和第二电感器芯部分，每个电感器 芯部分都具有被布置为基本上平行于所述第一轴的第一多个邻接面以及被布置为横跨所 述第一轴的第二多个邻接面，以及其中，在所述第一和第二电感器芯部分上的所述第一多 个邻接面是互补成形的，以致于通过在所述第二电感器芯部分上的所述第一多个邻接面之 上沿所述第一轴滑动所述第一电感器芯部分的所述第一多个邻接面，直到所述第一电感器 部分上的所述第二多个邻接面紧靠所述第二电感器部分上的所述邻接面，能够组装所述电 感器芯部分，在该相互位置中，所述两个电感器芯部分构成用于包围至少所述电感器绕组 的所述第二分段的通道。
[0011] 在另一个优选实施例中，将所述电感器芯设计成使所述两个电感器芯部分具有相 同的形状和尺寸。
[0012] 本文所描述的电感器芯的实施例很适合通过粉冶金（P/M)生产方法进行生产。因 此，在一个优选实施例中，所述电感器芯部分由一些实施例中的软磁粉材料制成，所述电感 器芯由诸如压实的软磁粉之类的软磁材料制成，从而简化了电感器芯组件的制造，并提供 在软磁材料中的有效三维通量路径（其允许例如在电感器芯中的径向、轴向和周向的通量 路径组件）。在此处及下文中，术语"软磁的"意在指可以被磁化但当磁化场移除时不趋向 于保持磁化的材料的材料特性。通常地，当材料的矫顽磁性不大于1千安培/米（kA/m)时 (参见例如''IntroductiontoMagnetismandMagneticmaterials"，DavidJiles，第一 版1991ISBN0412386305 (HB)，第74页），可以将材料描述为是软磁的。
[0013] 本文所使用的术语"软磁复合材料"（SMC)意在指具有三维（3D)磁特性的经压制 /压实并经热处理的金属粉组件。SMC组件通常由表面绝缘的铁粉颗粒组成，表面绝缘的铁 粉颗粒被压实以构成均匀的各向同性的组件（其可以在单个步骤中具有复杂形状）。
[0014] 软磁粉可以例如是软磁铁粉或包含钴或镍的粉或包含同样成分的合金。软磁粉可 以是基本上纯的水雾化的铁粉或海绵铁粉（其具有已经被涂上电绝缘层的不规则形状的 颗粒）。在该上下文中，术语"基本上纯的"意味着该粉应当基本上没有夹杂物而且诸如氧、 碳以及氮的杂质的数量应当保持在最低限度。重量平均颗粒尺寸通常可以是小于300微米 并大于10微米。
[0015] 但是，可以使用任何软磁金属粉或金属合金粉，只要软磁特性是足够的并且该粉 适用于压模压实。
[0016] 粉颗粒的电绝缘层可以由无机材料制成。在US6348265(通过引用结合到本文 中）中公开的绝缘层类型尤其适合，其涉及由具有绝缘的包含氧和磷的屏障的基本上纯的 铁组成的基底粉的颗粒。可以将可向HGganasAB(瑞典）购买的Somaloy? 500、Somalov? 550或Somaloy@ 7〇〇作为具有绝缘颗粒的粉。
【附图说明】
[0017] 在以下示意性且非限定性的对参考附图在本文中公开的方面的实施例的描述中， 将更详细描述在本文中公开的不同方面的实施例以及本发明思想的其它目标、特征及优 点，其中，相同的参考标记指示相同的元件，除非另有说明，其中：
[0018] 图1是将用于电感器的一个实施例的电感器绕组的透视图；
[0019] 图2是根据本发明的一个实施例的电感器芯的一个部分的透视图；
[0020] 图3是显示了被布置在根据图2的电感器芯部分中的根据图1的电感器绕组的透 视图；
[0021] 图4是根据本发明的一个实施例的电感器的完整组装的透视图。
【具体实施方式】
[0022] 图1是将用于电感器1的一个实施例的电感器绕组2的透视图。在这种关系中， 附图只显示了该电感器绕组2的轮廓。但是，很显然，电感器绕组2可以包括在图1所示的 轮廓内被卷绕成一个或多个环路的一个或多个电导体。除了导体之外，电感器绕组2还可 以包括例如用于支持导体绕组的其它元件，而且很显然这种元件一般可以在电感器绕组2 的轮廓内延伸。另外，电感器绕组2 -般可以包括至少两个用于将导体环路连接到例如外 部电路的分接头；尽管这种分接头没有在图中显示，但很明显它们可以以远离电感器绕组 2的方式延伸并延伸到如图4所示的完全组装后的电感器1的外部。
[0023] 因此，图1所示的电感器绕组2的轮廓还显示了电感器芯1为了容纳电感器绕组 2所必须提供的最小空间的一个示例，在这个方面，电感器绕组2的轮廓显示了将布置在电 感器芯1中的环状通道的适合形状的一个示例。
[0024] 在该实施例中，将布置到电感器芯1中的电感器绕组2和/或环状通道的轮廓具 有：4个第一分段3,在第一分段3处，电感器绕组2或环状通道沿垂直于第一轴A的方向延 伸；以及4个第二分段，在所述第二分段处，电感器绕组或环状通道至少部分地沿着第一轴 A延伸。但是，很显然在本发明的范围内可以启示不同的实施例，例如，其中，电感器绕组或 环状通道具有多于4个的第一种和/或第二种的分段，而且设计具有第一和第二分段的电 感器是可能的，它们例如具有不同长度，以获得具有不同电感特性的电感器。
[0025] 在这种关系中，图2显示了第一电感器芯部分5,图4所示的电感器包括两个这种 电感器芯部分5和15,其中，第一电感器芯部分5如图2所不进行定位，第二电感器芯部分 15与第一电感器芯部分5相同，但是第二电感器芯部分15被完全倒置并围绕第一轴A旋转 90度。在该位置，当将第一和第二电感器芯部分5和15如图4所示进行组装时，从这两个 电感器芯部分中的每一个延伸的凸出物11都将部分地延伸到另一个电感器芯部分的通道 部分10中。
[0026] 第一和第二电感器芯部分都包括构成为正方形杯的外芯部件7,并具有沿第一轴 A从外芯部件7的底部延伸的内芯部件6。外芯部件7和内芯部件6具有多个沿基本上平 行于第一轴A的方向延伸的第一邻接面9,并使如图1所示的电感器绕组2可以被放置在布 置在第一电感器芯部分5中的通道部分10中，并且可以组装两个电感器芯部分5和15,以 构成图