CN102201281A - 线圈产品的磁芯及其制造装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于EMI线圈、扼流圈或变压器等线圈产品的磁芯，其中，该磁芯包括：主体(1)，所述主体(1)包括主干(2)和隔离凸起(3、3’、3”)，所述主干(2)是将以氧化铁为主原料的粉末压缩烧结而制作的金属材质的圆环形状，所述隔离凸起(3、3’、3”)在所述主干(2)的上表面或侧面的对称的两个位置上分别凸出形成且与所述主干(2)一体成型；绝缘膜(9)，所述绝缘膜(9)涂布在所述主体(1)的表面；第一线圈(5)和第二线圈(7)，通过所述隔离凸起(3、3’、3”)以分离的状态缠绕在所述绝缘膜(9)的表面。

Description

线圈产品的磁芯及其制造装置

技术领域

本发明涉及一种EMI(电磁干扰)线圈或扼流圈等线圈产品，更具体地，涉及一种线圈产品的磁芯及其制造装置。

背景技术

用于阻断电磁波或降低电磁噪音的EMI线圈(线路滤波器)、扼流圈或变压器(transformer)等线圈产品多用于电气电子元件及其应用器件，有时其也会集成在印刷电路板(PCB)上。作为参考，EMI(Electro MagneticInterference)是指由电气电子元件直接放射或传导的电磁波干扰其他仪器的电磁接收功能的现象。

本发明的线圈产品是以沿磁芯(core)外周缠绕铜线为基本结构，通过输入到缠绕的线圈中的电流和线圈本身的电磁特性来控制电流特性。本发明特别适用于在一个磁芯上缠绕两个线圈的EMI代替用线圈产品(以下，简称为“EMI用线圈”)上。

图1是现有线圈产品的分解透视图。特别是例示环形(Toroidal)结构的线圈产品。如图所示，上部开放式端子底板100内设有磁芯102。端子底板100具有收容空间108，该收容空间108用于收容缠绕有第一线圈104a和第二线圈104b的磁芯外罩106。

端子底板100的收容空间108的中心部凸出形成有支持块112，该支持块用于夹持隔板(separator)110。隔板110夹持在磁芯外罩106的中心以用于实现绝缘功能和形状维持功能。端子底板100的底面设置有输入端子120和输出端子122。

根据现有技术，磁芯102包括圆环状铁芯、包裹铁芯外部的磁芯外罩106、缠绕磁芯外罩106外部的第一线圈104a和第二线圈104b。磁芯外罩106沿上下方向层叠形成，中间有浇注成型的两个独立的铁芯。为了区分第一线圈104a和第二线圈104b，磁芯外罩106上一体形成有隔离板107。因此，磁芯外罩106能够实现绝缘功能和分离第一线圈104a和第二线圈104b的功能。

这种结构的磁芯102需要独立制造磁芯102和磁芯外罩106，然后再把两部分组装，其制作过程复杂，同时也是增加线圈产品的体积的重要原因。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于线圈产品的磁芯结构，从而容易制造线圈的核心部件磁芯，进而，另一个目的是提供一种烧结成型磁芯主体的装置。

本发明的上述目的是通过如下线圈产品的磁芯来达成的，所述磁芯用于EMI线圈(线路滤波器)、扼流圈或者变压器(transformer)等线圈产品，其特征是，该磁芯包括：主体，所述主体包括主干和隔离凸起，所述主干是将以氧化铁为主原料的粉末压缩烧结而形成的金属材质的圆环(donut)形状，在所述主干的上表面或侧面上的对称的两个位置上分别凸出形成有所述隔离凸起；绝缘膜，所述绝缘膜涂布形成在所述主体的外表面上；第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和第二线圈缠绕在在所述绝缘膜的表面。

本发明的另一目的是通过线圈产品的磁芯成型装置而达成的，所述线圈产品的磁芯成型装置是用于烧结成型所述主体的装置，该装置包括：固定设置的筒体；第一凸模(punch)，该第一凸模从所述筒体的上部孔插入；第二凸模(punch)，所述第二凸模的中间凸出形成凸起的冲头(drift)，从所述筒体的下部孔插入所述筒体并上下启动；冲头驱动机构，所述冲头启动机构沿上下方向驱动所述第一凸模和第二凸模，以用于压合投入所述筒体内部的烧结粉末；隔离凸起形成结构，所述隔离凸起形成结构位于所述第一凸模和第二凸模上或所述筒体内部，并呈槽形形状或凸起形状，以通过所述第一凸模和第二凸模在所述筒体内部加压形成所述隔离凸起。

本发明的另一目的是通过一种线圈产品的磁芯而达成的，所述磁芯用于EMI线圈(线路滤波器)、扼流圈或变压器(transformer)等线圈产品，该磁芯包括：主体，所述主体包括主干和隔离凸起，所述主干是将以氧化铁为主原料的粉末加压烧结而制作的金属材质的圆环(donut)形状，在所述主干的侧面的对称的两个位置上分别凸出形成所述隔离凸起；绝缘膜，所述绝缘膜涂布在所述主体的表面；第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和第二线圈缠绕在所述绝缘膜的表面。

按照本发明的结构，将现有磁芯外罩所具有的功能的一部分分配给铁芯，其余功能分配给绝缘膜。从而得到了实质上去除磁芯外罩的结果。通过增加简单的步骤，得到了可以不用再另外制作磁芯外罩的有益效果。

同时，磁芯外罩所占的体积由绝缘膜代替，从而减少了包括磁芯高度在内的整体尺寸。

附图说明

图1是现有线圈产品的分解透视图；

图2中的(a)和(b)是本发明实施方式的磁芯主体和缠绕有线圈的磁芯的透视图；

图3是沿图2中(a)的A-A方向剖切的剖面图；

图4是本发明另一实施方式的线圈产品的主体平面图；

图5是用于说明本发明的线圈产品用的磁芯成型装置动作状态的剖面结构图；

图6是沿图5的B-B线剖切的剖面图；

图7是本发明实施例的第一凸模底面透视图；

图8是本发明另一实施方式的磁芯主体的透视图；

图9是本发明另一实施方式的用于成型磁芯主体的成型装置的透视图；

图10是本发明另一实施方式的磁芯主体的透视图；以及

图11是磁芯主体的平面图。

附图标记说明：

1：主体            2：主干

3：隔离凸起        3’：隔离凸起

5：线圈            7：线圈

9：绝缘膜          11：筒体

13：第一凸模       19：第二凸模

15：成型槽         15’：成型槽

21：冲头，         23：凸轮装置

25：成型凸起       25’：成型凸起

25”：成型凸起     P：烧结粉末

具体实施方式

下面结合图2至图4进行详细说明。图2中的(a)是磁芯主体的透视图，图2中的(b)是缠绕有线圈的磁芯的透视图。

如上所述，磁芯(core)用于EMI线圈(线路滤波器)、扼流圈或者变压器(transformer)等线圈产品，其用途多样。

所述磁芯包括主体1，所述主体包括主干2和隔离凸起3，所述主干2是将以氧化铁为主原料的粉末压缩烧结而制作的圆环(donut)形状，所述隔离凸起3在所述主干的上表面2a的对称的两个位置上分别凸出形成。隔离凸起3位于主干2的同一面，这是为了在烧结方式的制造过程中防止主体1产生变形。

本发明的权利范围并不受主体1的制造方法所限制。即，主体1也可以通过将具有所需物理特性的原料通过锻造、铸造或切割而制作。

主体1的各部分的大小由用途和规格而定，因此可以有多样的设计。隔离凸起3也可以与主干2分开制作，并通过粘接或其它结合方法而与主干连接，但这都不是优选的。隔离凸起3与主干2一体成型会更经济，以下以它为准进行说明。

主体1外面通过涂覆形成有绝缘膜9，涂覆可以用环氧系树脂进行喷雾或浸泡而实现。只要满足绝缘功能，则可以不考虑涂层材料、涂层方式和绝缘膜厚度。

参考图2，隔离凸起3的侧面3a和主干的上表面2a之间所成的角度优选95°～120°，这有助于扩大与线圈5和线圈7的接触面积来维持线圈5和线圈7稳定缠绕的状态。参考图3，隔离凸起3上表面是梯形。这是为了易于缠绕线圈5和线圈7。另外，参考图4，优选地，隔离凸起3的两侧面，即梯形斜边3b的延长线相交的顶点是主干2的中心点O。

绝缘膜9的表面缠绕线圈5和线圈7。线圈5和线圈7为第一线圈和第二线圈。第一线圈5和第二线圈7由隔离凸起3分离且电绝缘。线圈5和线圈7的缠绕数和铜线的厚度按需要来确定。

下面是关于本发明另一目的，参照图5至7说明线圈产品的磁芯成型装置。图5是用于说明本发明的线圈产品用磁芯成型装置的动作状态的剖面结构图。图6是沿图5的B-B截取的剖面示意图，其中仅图示冲头。图7是本发明实施方式的第一凸模底面的透视图。

筒体11以圆筒形状固定设置。第一凸模13可以升降，从筒体11的上部孔插入所述筒体11，同时密切贴合所述筒体11的内壁。第一凸模13的底面设置有成型槽15，用于形成隔离凸起3(参照图2)，中间部位设置有冲头插入槽17。

第二凸模19从筒体11的下部孔插入所述筒体11，同时密切贴合所述筒体11内壁上下方向移动。第二凸模19的中间朝向第一凸模13凸出形成凸起的冲头21(drift)。冲头21通过第一凸模13和第二凸模19的移动嵌入到第一凸模13的冲头插入槽17。基于本领域技术人员的技术常识，第一凸模13和第二凸模19优选地同时移动。

冲头驱动机构是把第一凸模13和第二凸模19向上下方向移动，以压合投入到筒体内部的烧结粉末P。当第一凸模13从筒体11的上部偏移的瞬间将烧结粉末P投入到筒体内部。

根据本发明的特征，冲头21剖面不是圆形，而是椭圆(参照图6)。这是为了防止烧成时因收缩比的差异而使主体1(参照图2)的内径尺寸发生偏差。该椭圆的离心率((a-b)/a)是1/100～15/100为佳。

冲头21可以和第二凸模19一体成型，也可以另外制造后组装。冲头驱动机构如图5所示，可以使用凸轮装置23。

根据所述的构成，第一凸模和第二凸模按照图5中的(a)、(b)、(c)和(d)的顺序启动，并给烧结粉末P施加很大压力而完成主体1。

图8是本发明的另一实施方式的主体透视图。按照本实施方式，隔离凸起3’在主干2的侧面，特别是在外侧面上沿半径方向凸出形成。隔离凸起3’的凸出高度保证能够固定线圈位置即可。

用于烧结上述主体的装置示意图如图9所示。如图所示，在第一凸模13和第二凸模19的外侧面上纵向凸出有成型凸起25，在筒体内侧面纵向形成有成型槽15’。

图10是本发明另一实施方式的磁芯主体透视图，图11是它的平面图。按照本实施方式，隔离凸起3”形成在主干2的侧面，特别是在内侧面上向中心部凸出形成。隔离凸起3”的凸出高度如前所述保证能够固定线圈位置即可。如图11所述，隔离凸起3”的平面形状是菱形。因此缠绕线圈时线圈可以密切贴合于主体1。

用于烧结如图10所示的主干2的装置和图9的装置相似，具体形状可以由本领域技术人员充分设计。

与隔离凸起在上面或下面的情况(参照图2)相比，上述结构的磁芯，不但可以延长冲头的寿命，而且制作过程中容易校正密度偏差使之更接近圆形，有利于进行多步操作。

如上所述的各实施方式所例示，隔离凸起3、3’、3”的功能是使线圈容易缠绕，并电绝缘第一线圈和第二线圈，因此可以在多个位置以多种形态形成。

Claims (4)

1.一种线圈产品的磁芯，该磁芯用于电磁干扰线圈、扼流圈或变压器之类的线圈产品，其特征在于，所述磁芯包括：主体(1)，所述主体(1)包括主干(2)和隔离凸起(3、3’)，所述主干(2)是将以氧化铁为主原料的粉末压缩烧结而制作的金属材质的圆环形状，所述隔离凸起(3、3’)在所述主干(2)的上表面或侧面的对称的两个位置上分别凸出形成且与所述主干(2)一体成型；绝缘膜(9)，该绝缘膜(9)涂布在所述主干(2)和所述隔离凸起(3、3’、3”)的表面上；以及第一线圈(5)和第二线圈(7)，该第一线圈(5)和第二线圈(7)通过所述隔离凸起(3、3’、3”)而以分离的状态缠绕在所述绝缘膜(9)的表面。

2.根据权利要求1所述的线圈产品的磁芯，其特征在于，所述隔离凸起(3)形成在所述主干(2)的上表面上；所述隔离凸起(3)的侧面(3a)与所述主干的上表面(2a)之间所形成的角度(A)为95°～120°。

3.根据权利要求1所述的线圈产品的磁芯，其特征在于，所述隔离凸起(3”)从所述主干(2)的内侧面向中心凸出形成；所述隔离凸起(3”)的平面形状是菱形。

4.一种线圈产品的磁芯成型装置，其特征在于，所述装置是用于将权利要求1所述的主体(1)烧结成型的装置，该装置包括：固定设置的筒体(11)；第一凸模(13)，该第一凸模(13)从所述筒体(11)的上部孔插入；第二凸模(19)，该第二凸模(19)的中心凸出形成有凸起的冲头(21)，所述第二凸模(19)在从所述筒体(11)的下部孔插入的状态下沿上下方向移动；冲头驱动机构，该冲头驱动机构沿上下方向移动所述第一凸模(13)和第二凸模(19)，以压合放入所述筒体(11)内部的烧结粉末(P)；隔离凸起形成结构，该隔离凸起形成结构设置在所述第一凸模(13)和第二凸模(19)上或所述筒体(11)的内部，并且呈槽形形状或凸起形状，以通过所述第一凸模(13)和第二凸模(19)在所述筒体内部加压而形成所述隔离凸起(3、3’)。

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