CN101789303A

CN101789303A - 扼流器

Info

Publication number: CN101789303A
Application number: CN200910002849A
Authority: CN
Inventors: 黄逸珉; 谢明家; 谢蓝青; 吴宗展
Original assignee: Qiankun Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Cyntec Co Ltd; Qiankun Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2009-01-22
Filing date: 2009-01-22
Publication date: 2010-07-28

Abstract

本发明公开了一种扼流器包括一鼓型磁蕊与至少一导线。鼓型磁蕊包括一中柱、一第一板状体与一第二板状体，且中柱的两端分别连接于第一板状体与第二板状体，鼓型磁蕊的材质为含铁合金。导线具有一缠绕于中柱上的一绕线部。

Description

扼流器

技术领域

本发明是有关于一种扼流器，且特别是有关于一种低磁蕊能量损失的扼流器。

背景技术

扼流器的功用在于稳定电路中的电流并达到滤除噪声的效果，作用与电容器类似，同样是以储存、释放电路中的电能来调节电流的稳定性，而且相较于电容是以电场(电荷)的形式来储存电能，扼流器则是以磁场的形式来达成。扼流器在应用上，会有导线的能量损失(一般称为铜损，copper wire loss)以及磁蕊的能量损失(一般称为铁损，core loss)。

图1为现有的一种扼流器的剖面图。请参照图1，现有的扼流器100通常是用在笔记本计算机的直流-直流转换器(DC-DC Converter)等需要高饱和电流的电子产品中。扼流器100具有一线圈110以及包覆线圈110的一磁性块状物120。扼流器100的制作方法如下所述。首先，是以自动化设备绕制线圈110。然后，将线圈110置于模具(图未示)内并填充具有黏着剂的磁性粉末包覆线圈110，再利用压力成型(Pressure Molding)将磁性粉末压合成磁性块状物120，以使线圈110完全位于磁性块状物120中。的后，200℃以下的温度加热以使黏着剂固化而形成磁性块状物120。扼流器100的特点在于可以自动化设备绕制线圈110，故可节省人力成本。

然而，由于在扼流器100的制作过程中，为避免加热温度过高而损坏线圈，因此，加热温度需低于200℃，以致于仅能选用铁损较大的材料(例如：铁粉)作为磁性粉末，且加热后的磁性块状物120的导磁率较低(33以下)，这也造成扼流器100无法用在个人计算机、服务器(server)或工作站(workstation)的电源供应器(power supply)等需要高电感值且低铁损的电子产品中。

图2A为现有的另一种扼流器的上视图，图2B为图2A的环形磁蕊沿I-I’线段的剖面图。请同时参照图2A与图2B，现有的扼流器200具有一环形磁蕊(toroidalcore)210与缠绕于环形磁蕊210上的一导线220。扼流器200的制作方法如下所述。首先，将磁性粉末(未绘示)压合成环形磁蕊210。然后，以600℃以上的温度烧结环形磁蕊210。之后，以人工的方式将导线220缠绕于环形磁蕊210上。扼流器200的特点在于其于烧结的制程中，毋须考虑烧结温度过高会损坏导线的问题，故相较于扼流器100，扼流器200的烧结温度可提高至600℃以上，因此，可选用铁损较小的材料作为磁性粉末，且烧结后的环形磁蕊210的导磁率较高(60以上)，藉以可适用在需要高电感值(例如大于2μH)且低铁损的电子产品中。但是扼流器200需以人工的方式缠绕导线220于环形磁蕊210上，而无法以自动化方式生产，因此，扼流器200的制程需耗费相当大的人力成本。

发明内容

本发明的一目的，在于提出一种扼流器，其磁蕊能量损失较低。

本发明的另一目的，在于提出一种扼流器，其可降低制程中所耗费的人力成本。

本发明提出一种扼流器包括一鼓型磁蕊(Drum-Core)与至少一导线。鼓型磁蕊包括一中柱、一第一板状体与一第二板状体，且中柱的两端分别连接第一板状体与第二板状体，鼓型磁蕊的材质为含铁合金。导线具有一缠绕于中柱上的一绕线部。

在本发明的一实施例中，鼓型磁蕊的导磁率实质上为60至300，且鼓型磁蕊以粉末压合成型后再以300℃以上温度烧结而形成。

在本发明的一实施例中，鼓型磁蕊的导磁率实质上为60至125，且鼓型磁蕊以粉末压合成型后再以600℃以上温度烧结而形成。

在本发明的一实施例中，第一板状体与第二板状体具有相同的一第一直径与一第一厚度，中柱的一第二直径小于第一直径。

在本发明的一实施例中，第一直径实质上为6.6毫米至23毫米，第一厚度实质上为0.5毫米至2.5毫米，第二直径实质上为2.2毫米至9毫米，中柱的一第二厚度实质上为1.8毫米至16.4毫米。

在本发明的一实施例中，第一直径与第二直径的差的二分之一实质上为2.2毫米至8毫米。

在本发明的一实施例中，第一直径与第二直径的比值实质上为2至3。

在本发明的一实施例中，第二厚度与第一厚度的比值实质上为3至7。

在本发明的一实施例中，扼流器更包括一磁性材料，其填充于第一板状体与第二板状体的间并包覆导线的绕线部。

在本发明的一实施例中，磁性材料包括一树脂材料与一磁性粉状材料。

在本发明的一实施例中，磁性材料的导磁率实质上为5至10。

在本发明的一实施例中，第一板状体、第二板状体与中柱之间形成一绕线空间，导线的绕线部与磁性材料位于绕线空间内。

在本发明的一实施例中，鼓型磁蕊的中柱与第一板状体为一体成型，且中柱与第二板状体间具有一接合层。

在本发明的一实施例中，接合层的高度实质上为100微米以下。

在本发明的一实施例中，鼓型磁蕊的中柱具有彼此独立的一第一部分与一第二部分，且第一部份与第一板状体为一体成型，第二部份与第二板状体为一体成型，第一部分与第二部分间具有一接合层。

在本发明的一实施例中，接合层的高度实质上为50微米以下。

在本发明的一实施例中，扼流器的初始电感值实质上为2微亨利以上。

在本发明的一实施例中，含铁合金包括铁硅铝合金、铁镍钼合金、铁镍合金或非晶质合金。

在本发明的一实施例中，导线为一中空线圈，且中空线圈套在中柱上。

在本发明的一实施例中，含铁合金为导磁率实质上为75至125的铁硅铝合金。由于本发明的磁蕊为鼓型，因此，可利用自动化设备将导线缠绕于鼓型磁蕊的中柱上，以有效降低导线于绕线制程中所耗费的人力成本。

为让本发明的上述和其它特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1为现有的一种扼流器的剖面图。

图2A为现有的一种扼流器的上视图，图2B为图2A的环形磁蕊沿I-I’线段的剖面图。

图3为本发明一实施例的扼流器的剖面图。

图4A与图4B为分别具有编号15×16、18×14.65的鼓型磁蕊的扼流器的饱和特性曲线图。

图5A与图5B为分别具有编号15×16、18×14.65的鼓型磁蕊的扼流器的磁蕊能量损失曲线图。

图6A、图6B、图6C与图6D为分别具有编号10×12.75、11×12.25、12×12.25、14×14.25的鼓型磁蕊的扼流器的饱和特性曲线图。

图7A、图7B、图7C与图7D为分别具有编号10×12.75、11×12.25、12×12.25、14×14.25的鼓型磁蕊的扼流器的磁蕊能量损失曲线图。

图8为本发明一实施例的扼流器与现有的扼流器200的实测效率曲线图。

图9与图10为图3的扼流器的二种变化结构。

具体实施方式

图3为本发明一实施例的扼流器的剖面图。请参照图3，本实施例的扼流器300包括一鼓型磁蕊310与一导线320。鼓型磁蕊310包括一中柱312、一第一板状体314与一第二板状体316，且中柱312的两端分别连接于第一板状体314与第二板状体316。鼓型磁蕊310的材质为含铁合金，含铁合金可为铁硅铝合金、铁镍钼合金、铁镍合金或非晶质(Amorous)合金。鼓型磁蕊310利用粉末压合(molding)后，再以300℃以上温度烧结而形成，较佳的烧结温度是600℃以上。鼓型磁蕊310的导磁率u(Permeability)例如为60至300，较佳地是60至125。导磁率定义为磁化曲线上，磁场强度(H)趋近于零时的磁通密度(B)和磁场强度(H)的比值，且采用cgs制。本实施例中，第一板状体314与第二板状体316为二圆板，中柱312为一圆柱，但不以此为限，其它实施例中，第一板状体314与第二板状体316可为二矩形板，中柱312可为多角柱。第一板状体314、第二板状体316与中柱312之间形成一绕线空间S。

导线320位于绕线空间S内并缠绕于鼓型磁蕊310的中柱312上。导线320的材料可为铜。导线320例如可为圆线或扁线。具体而言，导线320具有两端部321、322及位于两端部321、322间的绕线部323，绕线部323缠绕于鼓型磁蕊310的中柱312上，而两端部321、322由绕线空间S内部延伸至绕线空间S外部。绕线部323缠绕于中柱312的圈数为1圈以上，绕线部323为2圈以上时，导线的外表面可包覆绝缘材料。导线320的两端部321、322可直接作为外部电极或连接导线架(lead frame)作为外部电极，外部电极可以穿孔固定(through-hole mount)方式或表面黏着(surface mount)方式与外部电路电性连接。再者，导线320可利用自动化设备将导线320缠绕于鼓型磁蕊310的中柱312上，或者先以自动化设备将导线320绕制成一中空线圈(未绘示)，再将此线圈套在中柱312上。另外，本实施例并未限定导线320的数量，换言之，导线320可为一条或是多条。

此外，第一板状体314与第二板状体316之间的绕线空间S可选择性地填充一磁性材料330或一导磁率例如为1的树脂材料(图未示)，以填满绕线空间S并包覆导线320的绕线部323及部份的端部321、322，使未被包覆的端部作为与外部电路电性连接用。磁性材料330包括一树脂材料与一磁性粉状材料，且其导磁率例如为5至10，但不以此为限。树脂材料可选自聚醯胺6(Polyamide 6，PA6)、聚醯胺12(Polyamide 12，PA12)、聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide，PPS)、聚对苯二甲酸丁二酯(polybutyleneterephthalate，PBT)或乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(ethylene-ethyl acrylate copolymer，EEA)其中之一。磁性粉状材料可为金属软磁材料或铁氧体(Ferrite)，其中金属软磁材料可选自铁粉(Iron)、铁铝硅合金(FeAlSi Alloy)、铁铬硅合金(FeCrSi Alloy)或不锈钢其中之一。

以下将以相同的磁蕊的材料、相近的电感量、相近的导线的能量损失及相近的体积下，针对图2A的扼流器200与本实施例的扼流器300进行饱和特性与磁蕊能量损失(core lose)的仿真与实测。如此一来，可在本实施例的扼流器300的鼓型磁蕊310的材料成本与现有的扼流器200的环形磁蕊210的材料成本相当的情况之下，比较两者的饱和特性与磁蕊的能量损失。

首先，先针对扼流器200的环形磁蕊210的一些物理量的计算方式提出说明。请同时参照图2A与图2B，环形磁蕊210具有一外径OD(单位：mm)、一内径ID(单位：mm)与一厚度H(单位：mm)，而环形磁蕊210的有效磁路为Le1(单位：mm)、有效面积为Ae1(单位：mm²)、有效体积为Ve1(单位：mm³)，且Le1、Ae1与Ve1可分别表示为式1、式2、式3：

Le 1 = \frac{(OD + ID)}{2} \times π

……………………………(式1)

Ae 1 = \frac{(OD - ID)}{2} \times H

……………………………(式2)

Ve1＝Ae×Le…………………………………………(式3)

当导线220的绕圈数为N1，且外加电流为I1(单位：A)时，扼流器200的电感量为L1(单位：Herry)以及其所产生的磁场为H1(单位：A/mm)，其中L1与H1可分别表示为式4与式5，其中u1为环形磁蕊210的导磁率：

L 1 = \frac{{N 1}^{2} \times u 1 \times Ae 1}{Le 1}

………………………………………(式4)

H 1 = \frac{N 1 \times I 1}{Le 1}

………………………………………………(式5)

接下来，针对本实施例的扼流器300的鼓型磁蕊310的一些物理量的计算方式提出说明。请参照图3，鼓型磁蕊310的第一板状体314与第二板状体316具有相同的一第一直径A与一第一厚度E，中柱312具有一第二直径C及一第二厚度D，第二直径C小于第一直径A。当板状体314、316为圆板，第一直径A为圆板的圆形截面的直径；当板状体314、316为矩形板，第一直径A为矩形板的矩形截面的最长边的长度。鼓型磁蕊310另具有一有效面积Ae及一等效磁路Le，Ae可表示为式6：

Ae = {(\frac{C}{2})}^{2} \times π

……………………………………………(式6)

本实施例的扼流器300的鼓型磁蕊310的参数可由前述式1～式5推得。根据式4，电感量L1与等效磁路Le1成反比的关系，可得知鼓型磁蕊310的等效磁路为Le与Le1、L1、L的关系，其可分别由式7表示，其中N代表导线320的绕线圈数，L为扼流器300的电感量：

Le = \frac{{N 1}^{2} \times u 1 \times Ae 1}{L 1} \times \frac{L 1}{L} = \frac{{N 1}^{2} \times u 1 \times Ae 1}{L}

…………………(式7)

在本实施例中，等效磁路Le可透过测量扼流器300的电感值L及并代入式7而求得。而有关鼓型磁蕊310的尺寸参数(A、E、C、D)及导线320的绕线圈数N，可于得到与扼流器200相近的电感量L、相近的导线的能量损失及相近的体积下透过仿真软件而得到各种可能的结果；本实施例中，第一直径A实质上为6.6毫米至23毫米，第一厚度E实质上为0.5毫米至2.5毫米，第二直径C实质上为2.2毫米至9毫米，中柱312的一第二厚度D实质上为1.8毫米至16.4毫米。第一直径A与第二直径C的差的二分之一例如是2.2毫米至8毫米。第一直径A与第二直径C的比值例如为2至3。第二厚度D与第一厚度E的比值例如为3至7。扼流器300的总厚度B(即第二厚度与二第一厚度的总和)例如为2.8毫米至21.4毫米。

此外，由于之后的仿真与实测结果是关于导线能量损失与磁蕊能量损失，因此，在此介绍与其相关的扼流器的交流电路的涟波(ripple)与铁损理论。在一交流电路中，涟波产生的电流变化ΔI可表示为式8，其中Vin代表输入扼流器的电压(单位：V)，Vout代表扼流器对应输出的电压，L为此扼流器的电感值，f为交流电讯号的频率(单位：Hz)：

ΔI = \frac{(Vin - Vout)}{L} \times \frac{(Vout / Vin)}{f}

………………………(式8)

由式8可知，L与ΔI成反比，换言之，当扼流器的电感值愈大时，涟波产生的电流变化愈小，愈有利于电流的稳定性。

此时，扼流器中的磁通密度变化ΔB以及铁损值可分别表示为式9与式10，其中Cm、x、y为材料本身的铁损常数，Ve为扼流器的有效体积：

ΔB = \frac{L \times ΔI}{N \times Ae}

……………………………………………(式9)

铁损值＝Cm×f^x×(ΔB/2)^y×Ve………………(式10)

值得注意的是，在下列仿真结果中，为简化描述，故将鼓型磁蕊310简称为DR-Core，A、B、C、D、E分别代表第一直径、扼流器的总厚度、第二直径、第二厚度以及第一厚度，Ae代表鼓型磁蕊310的有效面积，u代表磁性材料330的导磁率，Le代表扼流器300的等效磁路。线圈设计表示为『线径-圈数』，例如1.2mm-14.5T代表线径1.2mm的导线320绕(中柱312)14.5圈。DCR代表导线320的线圈阻抗。此外，现有的环形磁蕊210简称为T-Core。

第一组仿真结果

第一组仿真的扼流器主要是仿真可将电压从12伏特转成5伏特的扼流器的的饱和特性与磁蕊能量损失。

在本实施例中，作为对照组的扼流器200(T-Core)的各项参数如下所述。请同时参照图2A与图2B，环形磁蕊210的外径OD为20.64毫米，内径ID为12.65毫米，厚度H为6.7毫米。线圈设计为二组线径为1.0毫米的铜导线绕20圈。线圈阻抗为5.74毫欧姆。有效磁路Le1为52.29毫米。有效面积Ae1为26.77平方毫米。有效体积Ve1为1399.80立方毫米。环形磁蕊210的材质为导磁率为75的铁硅铝合金。

本实施例采用二种不同尺寸的鼓型磁蕊310(DR-Core)，且此二种鼓型磁蕊310的材质为导磁率为75的铁硅铝合金。此二种鼓型磁蕊310以及其所搭配的磁性材料、线圈设计、线圈阻抗等参数详列于表1中。

表1

由表1可知，每一种鼓型磁蕊310分别搭配导磁率为1的树脂材料及导磁率为5、10的磁性材料，且本实施例是将具有相同尺寸的鼓型磁蕊310的扼流器300的特性曲线绘示于同一曲线图中。

图4A与图4B为分别具有编号15×16、18×14.65的鼓型磁蕊与现有的具有环形磁蕊的扼流器(T-Core)的扼流器的仿真饱和特性曲线图。由图4A与图4B可知，扼流器300的初始电感值(即施加电流为0.001A时，扼流器300的电感值)达到5μH以上，且电感值会随电流增加而下降，本实施例的扼流器300的电感值下降速度小于现有的扼流器200的电感值下降速度，故本实施例的扼流器300的饱和特性较佳。再者，当电流值增加至大于13A时，扼流器300的电感值大于扼流器200的电感值。由此可知，扼流器300可在高电流的情况下，维持较大的电感值。如此一来，在高电流的情况下，由于扼流器300具有较大的电感值，故可降低涟波产生的电流变化，进而有助于维持电流的稳定性。

图5A与图5B为分别具有编号15×16、18×14.65的鼓型磁蕊的扼流器与的仿真磁蕊能量损失曲线图。此外，图5A与图5B中还绘示有现有的具有环形磁蕊的扼流器的实测磁蕊能量损失曲线。由图5A与图5B可知，现有的扼流器200的磁蕊能量损失会随电流上升而大幅增加，而本实施例的扼流器300的磁蕊能量损失较不易受电流上升的影响。而且，当电流值相同时，扼流器300的磁蕊能量损失小于扼流器200的磁蕊能量损失。

第二组仿真结果

第二组仿真的扼流器主要是仿真可将电压从12伏特转成3.3伏特的扼流器的的饱和特性与磁蕊能量损失。

在本实施例中，作为对照组的扼流器200的各项参数如下所述。请同时参照图2A与图2B，环形磁蕊210的外径OD为13.17毫米，内径ID为7.08毫米，厚度H为5.25毫米。线圈设计为一组线径为0.8毫米的铜导线绕22圈。线圈阻抗为14.33毫欧姆。有效磁路Le1为31.81毫米。有效面积Ae1为15.96平方毫米。有效体积Ve1为507.68立方毫米。环形磁蕊210的材质为导磁率为125的铁硅铝合金。

本实施例采用四种不同尺寸的鼓型磁蕊310(DR-Core)，且此四种鼓型磁蕊310的材质为导磁率为125的铁硅铝合金。此四种鼓型磁蕊310以及其所搭配的磁性材料、线圈设计、线圈阻抗等参数详列于表2中。

表2

由表2可知，每一种鼓型磁蕊310分别搭配导磁率为1、5、10的三种磁性材料，且本实施例是将具有相同尺寸的鼓型磁蕊310的扼流器300的特性曲线绘示于同一曲线图中。

图6A、图6B、图6C与图6D为分别具有编号10×12.75、11×12.25、12×12.25、14×14.25的鼓型磁蕊的扼流器与现有的具有环形磁蕊的扼流器的仿真饱和特性曲线图。由图6A～图6D可知，扼流器300的初始电感值达到10μH以上，且随着电流增加，本实施例的扼流器300的电感值下降速度小于现有的扼流器200的电感值下降速度，故本实施例的扼流器300的饱和特性较佳。再者，当电流值增加至大于7A时，扼流器300的电感值大于扼流器200的电感值。由此可知，扼流器300可在高电流的情况下，维持较大的电感值。

图7A、图7B、图7C与图7D为分别具有编号10×12.75、11×12.25、12×12.25、14×14.25的鼓型磁蕊的扼流器的仿真磁蕊能量损失曲线图。此外，图7A～图7D中还绘示有现有的具有环形磁蕊的扼流器的实测磁蕊能量损失曲线。由图7A～图7D可知，当电流值相同时，本实施例的扼流器300的鼓型磁蕊的能量损失小于现有的扼流器200的环形磁蕊的能量损失，且扼流器300的磁蕊能量损失受电流变化的影响较小。

第三组仿真结果

第三组仿真的扼流器主要是仿真可耐70A大电流且具有高电感值(2.2μH)的扼流器的饱和特性与磁蕊能量损失。

对照组的现有的扼流器200的环形磁蕊210的外径OD为18毫米，内径ID为8毫米，厚度H为10.2毫米。线圈设计为六组线径为1毫米的铜导线绕3圈。环形磁蕊210的材质为导磁率为75的铁硅铝合金。而本实施例的鼓型磁蕊310以及其所搭配的磁性材料、线圈设计、线圈阻抗等参数详列于表3中。鼓型磁蕊310的材质为导磁率为75的铁硅铝合金。本实施例采用扁线，线圈设计表示为『扁线的截面的长×宽-圈数』。

表3

DR-Core编号	A/B/C/D/E(mm)	DR-Core体积(mm³)	Ae(mm²)	磁性材料导磁率u＝5的Le(mm)	线圈设计	DCR(mΩ)
DR-Core编号	A/B/C/D/E(mm)	DR-Core体积(mm³)	Ae(mm²)	磁性材料导磁率u＝5的Le(mm)	线圈设计	DCR(mΩ)	18×16	18/16/7/11/2.5	1684	38.48	42.51	3.4×1.6-5.5T	0.62

本实施例的扼流器300与现有的扼流器200的饱和特性详列于表4中。

表4

由表4可知，扼流器300的初始电感值达到2μH以上，且随着电流增加，本实施例的扼流器300仍可维持高电感值，故本实施例的扼流器300的饱和特性佳。

扼流器300与现有的扼流器200的磁蕊能量损失详列于表5中。

表5

由表5可知，当电流值相同时，本实施例的扼流器300的鼓型磁蕊的能量损失小于现有的扼流器200的环形磁蕊的能量损失，且扼流器300的鼓型磁蕊能量损失受电流变化的影响较小。

第四组仿真结果

第四组仿真的扼流器主要是仿真具有高电感值(4.7μH)的扼流器的饱和特性与磁蕊能量损失。

对照组的现有扼流器200的环形磁蕊210的外径OD为3毫米，内径ID为2毫米，厚度H为2毫米。线圈设计为线径为0.35毫米的铜导线绕15圈。环形磁蕊210的材质为导磁率为75的铁硅铝合金。而本实施例的鼓型磁蕊310以及其所搭配的磁性材料、线圈设计、线圈阻抗等参数详列于表6中。鼓型磁蕊310的材质为导磁率为75的铁硅铝合金。

表6

DR-Core编号	A/B/C/D/E(mm)	DR-Core体积(mm³)	Ae(mm²)	磁性材料导磁率u＝6的Le(mm)	线圈设计	DCR(mΩ)
DR-Core编号	A/B/C/D/E(mm)	DR-Core体积(mm³)	Ae(mm²)	磁性材料导磁率u＝6的Le(mm)	线圈设计	DCR(mΩ)	6.6×2.8	6.6/2.8/2.2/1.8/0.5	40.2	3.8	32.61	0.35mm-12.5T	30

本实施例的扼流器300与现有的扼流器200的饱和特性详列于表7中。

表7

由表7可知，扼流器300的初始电感值达到2μH以上，且随着电流增加，本实施例的扼流器300仍可维持高电感值，故本实施例的扼流器300的饱和特性佳。

扼流器300与现有的扼流器200的磁蕊能量损失详列于表8中。

表8

由表8可知，当电流值相同时，本实施例的扼流器300的鼓型磁蕊的能量损失小于现有的扼流器200的环形磁蕊的能量损失，且扼流器300的鼓型磁蕊能量损失受电流变化的影响较小。

实测结果

实测结果的扼流器主要是测试可将电压从12伏特转成5伏特的扼流器的的饱和特性与磁蕊能量损失。

在本实施例中，作为对照组的扼流器200的各项参数如下所述。请同时参照图2A与图2B，环形磁蕊210的外径OD为17.6毫米，内径ID为9.5毫米，厚度H为6.8毫米。线圈设计为三组线径为0.8毫米的铜导线绕8.5圈。线圈阻抗为2.57毫欧姆。有效磁路Le1为42.71毫米。有效面积Ae1为27.85平方毫米。有效体积Ve1为1190立方毫米。环形磁蕊210的材质为导磁率为125的铁硅铝合金。

本实施例采用一种尺寸的鼓型磁蕊310(DR-Core)，且此种鼓型磁蕊310的材质为导磁率为75的铁硅铝合金。此种鼓型磁蕊310以及其所搭配的磁性材料、线圈设计、线圈阻抗等参数详列于表9中。

表9

DR-Core编号	A/B/C/D/E(mm)	DR-Core体积(mm³)	Ae(mm²)	磁性材料导磁率u＝6的Le(mm)	线圈设计	DCR(mΩ)
DR-Core编号	A/B/C/D/E(mm)	DR-Core体积(mm³)	Ae(mm²)	磁性材料导磁率u＝6的Le(mm)	线圈设计	DCR(mΩ)	15×16	15/16/5/11/2.5	1092	19.63	32.61	1.4-12.5T	3.86

本实施例的扼流器300与现有的扼流器200的饱和特性详列于表10中。

表10

由表10可知，扼流器300的初始电感值达到5μH以上，且随着电流增加，本实施例的扼流器300的电感值下降速度小于现有的扼流器200的电感值下降速度，故本实施例的扼流器300的饱和特性较佳。再者，当电流值相同时，扼流器300的电感值大于扼流器200的电感值。由此可知，扼流器的饱和特性的实测结果与前二组扼流器的饱和特性的仿真结果相似。

本实施例的扼流器300与现有的扼流器200的磁蕊能量损失详列于表11中。

表11

由表11可知，当电流值相同时，本实施例的扼流器300的鼓型磁蕊的能量损失小于现有的扼流器200的环形磁蕊的能量损失，且扼流器300的鼓型磁蕊能量损失受电流变化的影响较小。由前述可知，扼流器的磁蕊能量损失的实测结果与前三组扼流器的磁蕊能量损失的仿真结果相似。

图8为本发明一实施例的扼流器与现有的扼流器200的实测效率曲线图。扼流器的效率可以式11表示，其中Vin输入电压、Vout输出电压、Iin输入电流与Iout输出电流。

………………………………………(式11)

由图8可知，当输入电流相同时，本实施例的扼流器300的效率大于现有的扼流器200的效率。

图9与图10为图3的扼流器的二种变化结构。当导线的线径较大时，无法直接绕在中柱上，因此，可先将导线以自动化设备绕制成线圈之后，再将此线圈套在中柱上。请参照图9，在本实施例中，扼流器300a的鼓型磁蕊310a的中柱312a与第一板状体314a为一体成型，且中柱312a与第二板状体316a为各自成型。如此，可将卷绕完成的导线320a套在中柱312a上，然后，再第二板状体316a接合至中柱312a的一端F，接合第二板状体316a与中柱312a的一端F的方法可为黏着或是其它的方式(例如：焊接)，黏着时可采用环氧树脂(Epoxy)或磁性胶。此外，由于中柱312a与第二板状体316a为各自成型，因此，在两者接合的处易存在一接合层(例如：间隙(Gap)G1)。表12列出间隙G1的大小对扼流器300a的电感值的影响。

表12

	电感值(uH)	感量差
	电感值(uH)	感量差	Gap：0um	13.29	0％
Gap：50um	12.98	-2.33％	Gap：0um	13.29	0％

	电感值(uH)	感量差
	电感值(uH)	感量差	Gap：100um	12.95	-2.56％

由表12可知，只要扼流器300a的中柱312a与第二板状体316a的间隙G1的高度控制在100微米以下，则其电感值与无间隙的扼流器300的电感值的差即可维持在5％以内。

另外，请参照图10，在本实施例中，扼流器300b的鼓型磁蕊310b的中柱312b具有彼此独立的一第一部分P1与一第二部分P2，且第一部份P1与第一板状体314b为一体成型，第二部份P2与第二板状体316b为一体成型。如此，可将卷绕完成的导线320b套在第一部份P1(或第二部分P2)上，然后，再将第二部份P2接合至第一部份P1，且接合第二部份P2至第一部份P1的方法可为黏着或是其它的方式(例如：焊接)，黏着时可采用环氧树脂(Epoxy)或磁性胶。此外，由于第一部分P1与第二部分P2彼此独立，因此，在两者接合之处易存在一接合层(例如：间隙(Gap)G2)。表13列出间隙G2的大小对扼流器300b的电感值的影响。

表13

	电感值(uH)	感量差
	电感值(uH)	感量差	Gap：0um	13.29	0％
Gap：50um	12.5	-5.94％	Gap：0um	13.29	0％
Gap：50um	12.5	-5.94％	Gap：100um	11.62	-12.57％

由表13可知，只要扼流器300b的第一部分P1与第二部分P2的间隙G2的高度控制在50微米以下，则其电感值与无间隙的扼流器的电感值的差即可维持在10％以内。

综上所述，由于本发明的扼流器的磁蕊为鼓型且磁蕊的材质为含铁合金，因此本发明的扼流器至少具有下列优点：

1.本发明可利用自动化设备将导线缠绕于鼓型磁蕊的中柱上，以有效降低导线于绕线制程中所耗费的人力成本。

2.当电流增加时，本发明的扼流器的电感值下降速度小于现有的扼流器的电感值下降速度，故本发明的扼流器的饱和特性较佳。

3.由于本发明的扼流器可在高电流的情况下，仍维持一较大的电感值，故本发明的扼流器可有效地降低高电流的涟波所产生的电流变化，进而有助于维持电流的稳定性。

4.本发明的扼流器的磁蕊能量损失较不易受电流增加的影响，且当电流值相同时，本发明的扼流器的磁蕊能量损失小于现有的扼流器的磁蕊能量损失。

5.本发明的扼流器的效率大于现有的扼流器的效率。

6.本发明的扼流器可提供2μH以上的电感值。

7.本发明的扼流器是先成型鼓型磁蕊，再将导线缠绕于鼓型磁蕊上，故毋须考虑烧结温度过高会损坏导线的问题，且导线不需采用成本高的耐高温材料制作。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求所界定的为准。

Claims

1.一种扼流器，包括：

一鼓型磁蕊，包括一中柱、一第一板状体与一第二板状体，且该中柱的两端分别连接该第一板状体与该第二板状体，该鼓型磁蕊的材质为含铁合金；以及

至少一导线，具有一缠绕于该中柱上的一绕线部。

2.如权利要求1所述的扼流器，其特征在于，该鼓型磁蕊的导磁率实质上为60至300，且该鼓型磁蕊以粉末压合成型后再以300℃以上温度烧结而形成。

3.如权利要求1所述的扼流器，其特征在于，该鼓型磁蕊的导磁率实质上为60至125，且该鼓型磁蕊以粉末压合成型后再以600℃以上温度烧结而形成。

4.如权利要求1所述的扼流器，其特征在于，该第一板状体与该第二板状体具有相同的一第一直径与一第一厚度，该中柱的一第二直径小于该第一直径。

5.如权利要求4所述的扼流器，其特征在于，该第一直径实质上为6.6毫米至23毫米，该第一厚度实质上为0.5毫米至2.5毫米，该第二直径实质上为2.2毫米至9毫米，该中柱的一第二厚度实质上为1.8毫米至16.4毫米。

6.如权利要求4所述的扼流器，其特征在于，该第一直径与该第二直径的差的二分之一实质上为2.2毫米至8毫米。

7.如权利要求4所述的扼流器，其特征在于，该第一直径与该第二直径的比值实质上为2至3。

8.如权利要求4所述的扼流器，其特征在于，该第二厚度与该第一厚度的比值实质上为3至7。

9.如权利要求1所述的扼流器，其特征在于，更包括：

一磁性材料，填充于该第一板状体与该第二板状体之间并包覆该导线的该绕线部。

10.如权利要求9所述的扼流器，其特征在于，该磁性材料包括一树脂材料与一磁性粉状材料。

11.如权利要求9所述的扼流器，其特征在于，该磁性材料的导磁率实质上为5至10。

12.如权利要求9所述的扼流器，其特征在于，该第一板状体、该第二板状体与该中柱之间形成一绕线空间，该导线的该绕线部与该磁性材料位于该绕线空间内。

13.如权利要求1所述的扼流器，其特征在于，该鼓型磁蕊的该中柱与该第一板状体为一体成型，且该中柱与该第二板状体间具有一接合层。

14.如权利要求13所述的扼流器，其特征在于，该接合层的高度实质上为100微米以下。

15.如权利要求1所述的扼流器，其特征在于，该鼓型磁蕊的该中柱具有彼此独立的一第一部分与一第二部分，且该第一部份与该第一板状体为一体成型，该第二部份与该第二板状体为一体成型，该第一部分与该第二部分间具有一接合层。

16.如权利要求15所述的扼流器，其特征在于，该接合层的高度实质上为50微米以下。

17.如权利要求1所述的扼流器，其特征在于，该扼流器的初始电感值实质上为2微亨利以上。

18.如权利要求1所述的扼流器，其特征在于，该含铁合金包括铁硅铝合金、铁镍钼合金、铁镍合金或非晶质合金。

19.如权利要求1所述的扼流器，其特征在于，该导线为一中空线圈，且该中空线圈套在该中柱上。

20.如权利要求1所述的扼流器，其特征在于，该含铁合金为导磁率实质上为75至125的铁硅铝合金。