芯和具有芯的线圈组件的制作方法
【专利说明】芯和具有芯的线圈组件
[0001]本申请要求分别于2014年6月13日、2014年8月8日、2014年11月3日在韩国知识产权局提交的第 10-2014-0072088 号、10-2014-0102560 号、10-2014-0150920 号韩国专利申请，这些韩国专利申请的公开内容通过引用被包含于此。
技术领域
[0002]本公开涉及一种具有显著减小的尺寸并保持效率的芯和具有所述芯的线圈组件。
【背景技术】
[0003]可在电源中设置各种线圈组件(诸如，变压器或线路滤波器)。通常，这种现有的线圈组件具有线圈缠绕线圈架且芯结合到线圈架的结构。这里，主要使用能够容易地制造并具有优异的效率的铁氧体芯。
[0004]随着线圈组件的小型化，已经进行了减小线圈组件的芯的尺寸的各种努力。然而，在根据现有技术的使用铁氧体芯的情况下，在减小铁氧体芯的体积方面存在限制。
[0005]此外，在使用已被普遍使用的电工硅钢片(例如，由S1-Fe基材料形成)作为芯的情况下，芯损耗在400Hz或以上的频率显著增大，因此，在高的频率下会难以将电工硅钢片作为芯(见专利文献2)。
[0006]此外，在铁氧体芯的情况下，由于材料自身的低饱和磁化强度，导致难以减小芯的尺寸/厚度。
[0007]因此，需要一种新型的芯，该新型的芯具有显著减小的体积，同时可在高频保持其效率。
[0008][现有技术文献]
[0009](专利文献1)第2002-057045号日本专利特许公开
[0010](专利文献2)第W02012/081884号PCT国际专利公开
【发明内容】
[0011]本公开的一方面可提供一种小型的线圈组件。
[0012]本公开的一方面还可提供一种具有芯的线圈组件，所述芯能够显著地减少涡电流的产生。
[0013]根据本公开的一方面，一种用于线圈组件的芯，所述芯可包括:多个金属层，由纳米晶体金属带材料形成，所述多个金属层堆叠在所述芯中，其中，至少一个槽设置在至少一个金属层中。
[0014]根据本公开的另一方面，一种用于线圈组件的芯可包括:多个金属层，由纳米晶体金属带材料形成；外芯；至少一个内芯，插入到外芯的内部。
[0015]根据本公开的另一方面，一种线圈组件可包括:环形芯，由纳米晶体金属带材料形成的多个金属层堆叠在所述环形芯中；至少一个线圈，缠绕在所述芯上。
【附图说明】
[0016]通过下面结合附图进行的详细描述，本公开的以上和其它方面、特征和其它优点将会被更清楚地理解，在附图中:
[0017]图1是示意性地示出根据本公开的示例性实施例的线圈组件的透视图；
[0018]图2是图1中示出的线圈组件的平面图；
[0019]图3是示出图1中示出的线圈组件的芯的放大透视图；
[0020]图4A是沿图3的线A-A截取的局部剖视图；
[0021]图4B是示出图4A中示出的芯的金属层的平面图；
[0022]图5是示出根据本公开的另一示例性实施例的芯的金属层的放大图；
[0023]图6是示意性地示出根据本公开的另一示例性实施例的线圈组件的透视图；
[0024]图7是示意性地示出图6中示出的线圈组件的分解透视图；
[0025]图8是示意性地示出图7中示出的芯的分解透视图；
[0026]图9是示出将纳米晶体的饱和磁通密度与铁氧体的饱和磁通密度进行比较的结果的示图；
[0027]图10是示出测量安装有线圈组件的电源(开关式电源(SMPS))中的芯损耗和功率效率的结果的示图；
[0028]图11是根据本公开的另一示例性实施例的芯的透视图；
[0029]图12是图11中示出的芯的分解透视图；
[0030]图13是根据本公开的另一示例性实施例的芯的分解透视图。
【具体实施方式】
[0031]在下文中，将参照附图详细地描述本公开的实施例。
[0032]然而，本公开可按照很多不同的形式来实施，并不应该被解释为局限于在此阐述的实施例。确切地说，这些实施例被提供为使得本公开将是彻底的和完整的，并且将把本公开的范围充分地传达给本领域技术人员。
[0033]在附图中，为了清晰起见，可夸大元件的形状和尺寸，并将始终使用相同的标号来表示相同或相似的元件。
[0034]图1是示意性地示出根据本公开的示例性实施例的线圈组件的透视图，图2是图1中示出的线圈组件的平面图。
[0035]参照图1和图2，根据本公开的示例性实施例的线圈组件100可以是施加有lOOkhz或更高的高的频率的变压器或线路滤波器，线圈组件100可包括线圈50和芯40。
[0036]线圈50可缠绕在芯40上。
[0037]可使用单股线或者可使用通过捻搓几股线形成的里兹线作为线圈50。
[0038]引线(线圈50的末端)可向外引导，从而用作端子销，使得引线可电连接到或物理连接到外部结构(诸如主基板(未示出))。
[0039]根据本示例性实施例的线圈50可包括初级线圈50a和次级线圈50b。
[0040]初级线圈50a和次级线圈50b可分别缠绕在芯40上，从而通过芯40彼此电磁结合。在这种情况下，初级线圈50a和次级线圈50b可按照初级线圈50a和次级线圈50b彼此面对的方式缠绕在芯40上。然而，线圈的缠绕不限于此，而是可以进行各种改变。例如，初级线圈50a和次级线圈50b可在被堆叠的同时缠绕。
[0041]芯40可设置在线圈50中。此外，根据本示例性实施例的芯40可形成为连续的单片，而无切口部分。
[0042]图3是示出图1中示出的线圈组件的芯的放大透视图，图4A是沿图3的线A_A截取的局部剖视图，图4B是示出图4A中示出的芯的金属层的平面图。
[0043]参照图3至图4B，根据本示例性实施例的芯40可以是环形芯。然而，芯40的形状不限于此，如果需要，芯40可具有各种形状(诸如多边环形形状等)。
[0044]根据本示例性实施例的芯40可通过堆叠多个纳米晶体金属带层来形成。
[0045]纳米晶体金属带可具有纳米晶体Fe (Si)形成在非晶基体中的精细结构。
[0046]图9是示出将纳米晶体的饱和磁通密度与铁氧体的饱和磁通密度进行比较的结果的示图，如图9所示，大体上，Fe基纳米晶体金属的饱和磁通密度Bs等于或大于软磁铁氧体(Mn-Zn铁氧体)的饱和磁通密度Bs的两倍。因此，与由铁氧体材料形成的芯相比，由纳米晶体金属形成的芯可被最小化并具有低的芯损耗，从而可实现高的效率。
[0047]可使用各种技术形成纳米晶体金属。例如，可使用具有连续长度的金属玻璃带浇铸基本构造，可将带形成为具有期望的结构(诸如卷绕形状等)。
[0048]接下来，可在带上执行退火，使得最初的非晶态金属在带中形成纳米晶体微观结构。这里，可使微观结构形成为具有高晶粒密度，从而晶粒具有小于大约lOOnm的平均尺寸，优选50nm，更优选10至20nmo
[0049]晶粒可占据Fe基合金的体积的至少50%。在这种情况下，芯可具有低芯损耗和低磁致伸缩。此外，由于磁致伸缩较低，因此该芯的磁性质可能不容易由于在制造和/或操作包括这样的芯的装置时产生的应力而劣化。
[0050]在本示例性实施例中，纳米晶体金属带层40a至40η中的每个可使用含有大约10nm至20nm的尺寸的晶粒的纳米晶体金属带来形成。也就是说，根据本示例性实施例的芯40可通过将纳米晶体金属带切割为具有期望的形状并堆叠纳米晶体金属带的切割后的部分来形成。
[0051]这里，晶粒可以由Fe、S1、B、Cu、Nb和它们的混合物中的任何一种形成，但不限于此。例如，可使用混合物(诸如FeCuNbSiB、FeZrNbCu和FeCoZrBCu)作为纳米晶体材料。
[0052]同时，涂敷有绝缘材料的绝缘涂层41可形成在纳米晶体金属带层40a至40η (在下文中，金属层)中的至少一个表面上。
[0053]绝缘涂层41可使堆叠的金属层40a至40η彼此分隔开，从而显著地减少在金属层40a至40η的侧表面中涡电流的产生。在这种情况下，可通过显著地减小涡电流损耗来提高芯40的效率。
[0054]由于在退火之前，纳米晶体金属带可涂敷有形成绝缘涂层41的绝缘材料，因此可将能够承受退火工艺的材料用于绝缘涂层。例如，绝缘涂层41可以由MgO或Si02形成