CN101777414B - 连体式电感器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连体式电感器及其制作方法，连体式电感器包括磁芯及线圈，所述的磁芯包括壳体与芯棒，壳体与芯棒为分体结构，所述的壳体为一体化的结构，壳体上设有若干个容纳线圈与芯棒的凹腔，所述的芯棒呈柱状结构，设置在壳体上的凹腔内，芯棒上套设有空心线圈。它有效地解决了现有技术的分立式电感器存在的体积大、装配工艺复杂的问题及现有技术的集成电感存在的磁体容易破碎、电感之间的互感较大的问题。本发明体积小，装配简单，结构牢固且电感独立使用时相互影响小，可广泛应用于各种直流转换电路中，具有小体积、高效率、饱和电流大和温升小等特点，有着广阔的市场前景。

Description

连体式电感器及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种电感器，尤其是涉及一种集成化的连体式电感器及其制作方法。

背景技术

现有技术的电感器，大都采用EI、EE、EP、PQ等结构的磁芯，这些磁芯只有一个中心柱，在该中心柱上设置线圈从而构成电感器。而在滤波器等很多电路中往往需要用到多个电感，从而造成设备总体积的增大，装配工艺复杂。在电子设备日趋向小型化、集成化的今天，电子元器件也向着小型化、集成化发展，这种体积大的分立电感，已经越来越不能满足电子设备小型化、集成化的需要。公开日为2009年8月5日，公开号为CN101499364A的中国专利文件公开了一种磁芯及其集成电感，包括一个磁体，磁体上设有一端面，在端面两侧的边缘设置有侧壁，端面上设有至少两个延伸出来的柱芯，一个可靠在侧壁和柱芯端面上的磁板，柱芯端面与磁板直接保持有磁间隙。或二个所述磁体和一个设置在它们之间可靠在侧壁和柱芯端面上的磁板。在上述磁芯的柱芯上设有第一线圈和第二线圈，每个柱芯上的第一线圈和第二线圈分别相互串联，每个线圈的两端分别设置在引脚上。上述磁芯及其集成电感由于采用在多个柱芯外围设有侧壁，因此侧壁为了围在柱芯旁，必然随着柱芯得增大或者增多而相应地增加截面积，使得多个柱芯可以共同使用侧壁作为磁回路的一个路径，通过采用公共侧壁解决了每个柱芯原有的各自侧壁，因此大大减小了体积。该结构在一体化的磁体上并列设置多个柱芯，多个芯柱合用同一外围磁体，从而达到减少电感总体积的目的。但该结构仅适用于制作容量较大的电感器，对于小型电感，尤其是大电流小电感量的小型电感，磁体上的芯棒横截面较小，磁芯的加工及装配均很困难，磁体容易破碎。另外，由于多个芯柱完全公用相同的外围磁体，因此磁体上电感之间的互感较大，磁体上的电感独立使用时相互影响很大。

发明内容

本发明为解决现有技术的分立式电感器存在的体积大、装配工艺复杂的问题而提供一种体积小，装配简单的连体式电感器及其制作方法。

本发明的另一个目的是为解决现有技术的集成电感存在的磁体容易破碎、电感之间的互感较大的问题而提供结构牢固、磁体上的电感独立使用时相互影响小的连体式电感器及其制作方法。

本发明为达到上述技术目的所采用的具体技术方案为：一种连体式电感器，包括磁芯及线圈，所述的磁芯包括壳体与芯棒，壳体与芯棒为分体结构，所述的壳体为一体化的结构，壳体上设有若干个容纳线圈与芯棒的凹腔，所述的芯棒呈柱状结构，设置在壳体上的凹腔内，芯棒上套设有空心线圈。在一个一体化的壳体上设置多个容纳线圈与芯棒的凹腔，这样，同一壳体上就可以设置多个电感，不但有利于电感之间的串并联连接，同时，由于多个电感集中在一个壳体上，充分利用了壳体的有效体积，消除了传统分立电感之间的空隙，从而有效的节约了设备的空间，与一般的电感器相比，在保证相同电气特性的同时，有效的降低了器件的装配面积，减少了电子设备的体积。另外，由于采用了磁芯壳体与芯棒的分体式结构，简化了磁芯结构、有利于磁芯的加工，同时，也大大的简化了线圈的绕制与电感的装配，降低了磁芯的破损率，降低了生产成本。

作为优选，所述的壳体为长方体结构，所述凹腔的开口设置在长方体的同一面上。这里的长方体结构包括正方体结构，凹腔的开口设置在长方体的同一面上可以使电感线圈的引脚在连体式电感器的同一面，有利于电感器在印制板上的装配。

作为优选，芯棒的横截面为圆形、椭圆形、矩形或多边形结构。横截面为圆形或矩形的芯棒是电感器磁芯的常用结构，尤其是圆形，由于线圈绕制相对方便、直流电阻小、漏磁少等优点，是磁芯芯棒的最佳选择。

作为优选，凹腔为长方体结构，凹腔的数量大于等于两个，凹腔的大小相同。这里的长方体结构也包括正方体结构。

作为优选，凹腔呈直线排列，凹腔之间的间隔距离相等，凹腔为单列或多列结构。凹腔的排列形式可以根据电感的数量、串并联结构加以选择，以满足装配方便、整体体积小为选择原则。

通常凹腔内设置一个芯棒，即一个凹腔对应一个电感，也可以在一个凹腔内设置两个或多个电感。

作为优选，所述的芯棒的端面与凹腔的腔壁之间设有空隙。芯棒的端面与凹腔的腔壁之间设有空隙即芯棒的长度小于凹腔相对的两腔壁之间的距离，我们可以利用芯棒与凹腔腔壁之间的空隙作为电感的空气隙，这样，该空隙不但可以方便芯棒的装配，同时在电流较大的情况下，电感也不会出现饱和现象。

一种连体式电感器的制作方法，包括下列步骤：

a.采用软磁铁氧体材料或软磁金属粉末材料制作电感器壳体，壳体上设置两个或两个以上用于容纳线圈及芯棒的凹腔；

b.采用软磁铁氧体材料或软磁金属粉末制作柱状结构的芯棒；

c.用漆包铜线采用双向螺旋绕线法绕制空心线圈；

d.将芯棒置于空心线圈中；

e.将于空心线圈与芯棒一起置于壳体上的凹腔中，芯棒的端面与凹腔的腔壁之间设有空隙，空心线圈的引出线伸出壳体。

电感器壳体与芯棒可以采用软磁铁氧体锰锌、镍锌或软磁金属还原铁粉，铁硅合金磁粉、铁硅铝合金磁粉等制作，优选铁硅合金磁粉，铁硅合金磁粉具有低损耗的特点，可以保证在大电流下工作而温升较低，从而提升了整个器件的工作效率。另外，壳体与芯棒之间的装配气隙可以使电感承载更大电流而不饱和。采用双向螺旋绕线法绕制空心线圈，即空心线圈从圈体的轴向和径向两个方向同时沿轴反向外卷绕，然后相向卷绕，这种绕制方法可以有效降低线圈的直流电阻。线圈绕制完成后，其线圈两头引出线部分伸出壳体，去漆皮并搪锡处理，以利引出线作为插件接线脚与电路板焊接。需要时，可以用灌封胶将芯棒、空心线圈和壳体粘接或直接用灌封胶灌封凹腔，可以使壳体、芯棒及空心线圈一体化，大大提高电感线圈的结构强度。

本发明的有益效果是：它有效地解决了现有技术的分立式电感器存在的体积大、装配工艺复杂的问题及现有技术的集成电感存在的磁体容易破碎、电感之间的互感较大的问题。本发明体积小，装配简单，结构牢固且电感独立使用时相互影响小，可广泛应用于各种直流转换电路中，具有小体积、高效率、饱和电流大和温升小等特点，有着广阔的市场前景。

附图说明

图1是本发明连体式电感器实施例1的一种结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是本发明连体式电感器芯棒的一种结构示意图；

图4是本发明连体式电感器实施例2的一种结构示意图；

图5是本发明连体式电感器实施例3的一种结构示意图；

图6是本发明连体式电感器实施例4的另一种结构示意图；

图7是本发明连体式电感器的一种电气特性测试结果表。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图对本发明技术方案的具体实施方式作进一步的说明。

实施例1

在图1图2所示的实施例1中，一种连体式电感器，包括磁芯及线圈，所述的磁芯包括壳体1与芯棒2，壳体与芯棒为分体结构，所述的壳体为一体化的正方体结构，壳体上设有2个容纳线圈与芯棒的凹腔4，所述的芯棒呈圆柱状结构(见图3)，每个凹腔内设置一个芯棒，每个芯棒上套设有一个空心线圈3，空心线圈两头的引出线部分伸出壳体形成接线脚5。

实施例2

实施例2的壳体为长方体结构，壳体上开设有四个长方体结构的凹腔，四个凹腔呈直线排列(见图4)，凹腔的大小相同，凹腔之间的间隔距离相等，凹腔的开口位于在长方体的同一侧面上，每个凹腔内设置一个芯棒，芯棒的端面与凹腔的腔壁之间设有空隙，其余和实施例1相同。

实施例3

实施例3的壳体上设有6个凹腔，凹腔呈双列结构排列，每列3个凹腔(见图5)，芯棒的横截面呈正方形结构，其余和实施例2相同。

实施例4

实施例4的壳体上设有4个凹腔，每个凹腔内设置两个芯棒，每个芯棒上套设有一个空心线圈(见图6)，其余和实施例2相同。

除圆形、矩形横截面的芯棒结构外，芯棒的横截面也可以采用椭圆形或多边形等结构。

下面是连体式电感器的制作方法的一个具体实施例：

a.采用软磁金属合金F50铁硅材料制作电感器壳体，壳体的外形尺寸为11.5mm×11.5mm×11.5mm，壳体上设置两个用于容纳线圈及芯棒的凹腔；凹腔的尺寸为8.5mm×3.5mm×9.5mm，

b.采用软磁金属合金F50铁硅材料制作两个Φ4mm×3.4mm的芯棒；

c.用Φ1.5mm漆包铜线采用双向螺旋绕线法绕制两个内径4.40mm，圈数2.75Ts的空心线圈，其引出线部分去漆皮后搪锡处理；

d.将芯棒置于空心线圈中；

e.将于空心线圈与芯棒一起置于壳体上的凹腔中，芯棒的端面与凹腔的腔壁之间设有空隙，空心线圈的引出线伸出壳体5mm。

连体式电感装配完成后，用灌封胶将芯棒、空心线圈和壳体粘接或灌封凹腔，并置于在120-140℃的烘箱中烘烤20-40分钟，烘干灌封胶后的产品取出，在产品顶部印上相应的特性及制造代码，即获得一个完整的连体式电感器。

本实施例制成的连体式电感器电气特性测试结果如附图7所示。

连体式电感器具有小体积、高效率、饱和电流大及温升小、使用频率宽等特点，可广泛应用于笔记本电脑，台式电脑、服务器等各种直流转换电路中。

Claims (4)

1.一种连体式电感器，包括磁芯及线圈，其特征是：所述的磁芯包括壳体与芯棒，壳体与芯棒为分体结构，所述的壳体为一体化的长方体结构，壳体上设有若干个容纳线圈与芯棒的凹腔，所述的凹腔为长方体结构，凹腔的数量大于等于两个，凹腔的大小相同，所述凹腔的开口设置在长方体壳体的同一面上，所述的芯棒呈柱状结构，设置在壳体上的凹腔内，芯棒的横截面为圆形、椭圆形或多边形结构，芯棒上套设有空心线圈，凹腔内设置若干个芯棒，芯棒的端面与凹腔的腔壁之间设有空隙。

2.根据权利要求1所述的连体式电感器，其特征在于所述的凹腔呈直线排列，凹腔之间的间隔距离相等。

3.根据权利要求2所述的连体式电感器，其特征在于所述的凹腔为单列或多列结构。

4.根据权利要求1所述的连体式电感器的制作方法，其特征在于包括下列步骤：

a.采用软磁铁氧体材料或软磁金属粉末材料制作电感器壳体，壳体上设置两个以上用于容纳线圈及芯棒的凹腔；

b.采用软磁铁氧体材料或软磁金属粉末制作柱状结构的芯棒；

c.用漆包铜线采用双向螺旋绕线法绕制空心线圈；

d.将芯棒置于空心线圈中；

e.将空心线圈与芯棒一起置于壳体上的凹腔中，芯棒的端面与凹腔的腔壁之间设有空隙，空心线圈的引出线伸出壳体。

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