CN102637517B - 冷、热压组合磁性元件 - Google Patents
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Abstract
本发明主要技艺在于结合冷压成形与热压成形磁性元件优点,利用热压技术可3D复杂成形优点,凭借热压磁性粉末形成磁性元件本体,并预先留出T型、工形或棒型等单一或多个的芯棒空间,接着利用冷压技术成形具高密度优点,制造处于线圈磁力线密度最高的芯棒,提供高感应磁力线来源,再将单一或多个芯棒与本体组合,据以获得最终高磁感应的组合磁性元件。
Description
技术领域
本发明为结合冷压成形与热压成形磁性元件优点特性,并将冷压成形具高密度芯棒组合于热压磁性元件本体,据以获得最终高磁感应的组合磁性元件。
背景技术
市面上使用的磁性电感元件,基本结构于芯棒外围套设载流线圈,并于芯棒及载流线圈外围封装磁性屏蔽材料,一般制作方式大致分成冷压法及热压法,所谓冷压法是先将芯棒及磁性屏蔽材以冷压方式成形,后续再与载流线圈一同组装形成一冷压磁性元件;而热压法是将芯棒及磁性屏蔽材以热压方式成形,后续再与载流线圈一同组装形成一热压磁性元件。
经由热压技术与冷压技术产出的磁性元件存在着明显特性差异,热压技术以半流体粉末注入模具热压成型,其具有符合复杂设计形状要求、高机械强度、低磁力线损失优点,而冷压技术是将粉末强行以冲压模具冷压成型,其具有高磁性物质重量比率、较低制造成本优点,因此单一的热压方式或冷压方式制成磁性元件,皆存在其优点以外的反向缺点。
鉴于传统热压或冷压磁性元件的缺失,据以研究开发本发明冷、热压组成磁性元件,其结合冷压与热压成形磁性元件优点,据以获得最终高磁感应的组合磁性元件。
发明内容
在阐述本发明技术内容前,请容将本发明应用的材料或工艺先予定义或说明如下:
芯棒:泛指一般磁性元件中线圈所包覆的感磁材料,可为单一个体或依需要搭配组件,有T型、棒型等不同形状变化。
磁性粉末:本发明中所称的磁性粉末,其可能的材料包含铁粉(Iron)、铁硅合金粉末(Fe-Si)、铁氧体粉末(FerriTe)、铁铝硅合金粉末(SendusT)、或铁镍合金粉末(Hi-Flux)、铁镍钼粉末(MPP,Molypermalloy Powder)、非晶体磁性材料粉末(Amorphous)等其它磁性材料或前述复合材料。
热压磁性粉末:本发明中所称的热压磁性粉末,为前述磁性粉末添加具加热流动性塑胶原料,如聚碳酸脂(PC)、苯乙烯树脂(PS)、聚乙烯(PE)、尼龙(Nylon)、聚丙烯(PP),技术细节可参中国台湾第098110688号、美国第12/559580号及中国第200910151966.4号专利申请案内容所载。
线圈:本发明中所称的线圈,为表面绝缘的铜线绕制成单圈或多圈的线圈,以乘载电流产生外加磁场。
组装:本发明中所称组装,事前预留各组件组合用的孔洞、卡笋、定位设计,以机械或手动方式进行结合,各组件间可使用一般市面上所贩售的胶种,进行黏着,如环氧树脂、硅胶、瞬间胶。
热压技术:主要借助于加热加压过程中,将热压磁性粉末加热至软化溶融,粉末流至模具中成形,可成形弯角、中空、微小尺寸等3D复杂成形,产品不需退火且尺寸精准,缺点为制造成本昂贵。
冷压技术:泛指粉末压入成形(Press),主要经由机械压力成型,后经退火烧结完成成品,其优点为制造成本低廉,缺点为产品需经退火,尺寸变异较大,无法进行3D复杂成形。
兹将本发明技术特征与一般冷压组合磁性元件、热压组合磁性元件技术差异表列分析如下:
*一般磁性元件在磁力线路径上制造空气间隙,延缓磁饱和发生。
由以上比较分析可知,本发明结合过往具有复杂设计、高机械强度、低磁力线损失优点的热压技术及具有高磁性物质重量比率、较低制造成本优点的冷压技术,并创新若干本体与芯棒组合形态,应用于新磁性元件开发,据以获得最终高磁感应的组合磁性元件。
本发明的发明目的是结合冷压成形与热压成形磁性元件优点特性,并将冷压成形具高密度芯棒组合于热压磁性元件本体,以获得最终高磁感应的组合磁性元件。
为达上述目的,本发明提供一种冷、热压组合磁性元件,其主要由下列组件组成:
一棒型芯棒(1),由磁性粉末所构成,经冷压技术制造成形,其装入一热压本体(4)的棒型芯棒空间(41)内;
一载流线圈(2),其由绝缘铜线绕制的线圈;
一成对贴附铜片(3),主要由导电铜片制成,各个贴附铜片一端与载流线圈(2)其中一末端电连接,各个贴附铜片另一端伸出热压本体(4)外,作为电流输入输出电极;
该热压本体(4),由热压磁性粉末构成,经热压技术制成,主要由磁性粉末经包覆载流线圈(2)及部份贴附铜片(3)并预留能够置入棒型芯棒(1)的棒型芯棒空间(41);
将上述棒型芯棒(1)加入黏胶置入热压本体(4)的棒型芯棒空间(41)内,以组合冷、热压组合磁性元件。
为达上述目的,本发明还提供一种冷、热压组合磁性元件,其主要由下列组件组成:
一T型芯棒(1A),由磁性粉末所构成,经冷压技术制造成形,其装入一热压本体(4)的T型芯棒空间(41A)内;
一载流线圈(2),其由绝缘铜线绕制的线圈;
一成对贴附铜片(3),主要由导电铜片制成,各个贴附铜片一端与载流线圈(2)其中一末端电连接,各个贴附铜片另一端伸出热压本体(4)外,作为电流输入输出电极;
该热压本体(4),由热压磁性粉末构成,经热压技术制成,主要由磁性粉末经包覆载流线圈(2)及部份贴附铜片(3)并预留能够置入T型芯棒(1A)的T型芯棒空间(41A);
将上述T型芯棒(1A)加入黏胶置入热压本体(4)的T型芯棒空间(41A)内,以组合冷、热压组合磁性元件。
所述冷、热压组合磁性元件,其中,棒型芯棒(1)为独立单体,该独立单体的材质整体相同,使用单一磁性粉末经冷压技术制成。
所述冷、热压组合磁性元件,其中,T型芯棒(1A)为一体制成或是由多个组件组成,该多个组件使用相同或不同磁性粉末,经冷压技术制成,组合不同的磁性粉末。
所述冷、热压组合磁性元件,其中,所述的T型芯棒(1A)的多个组件包括盘形芯棒(11)及柱形芯棒(12)。
所述冷、热压组合磁性元件,其中,所述的T型芯棒(1A)的多个组件包括设有凹槽(131)的凹槽盘形芯棒(13)及柱形芯棒(12)。
所述冷、热压组合磁性元件,其中,所述的T型芯棒(1A)的多个组件包括设有贯穿孔(141)的穿孔盘形芯棒(14)及柱形芯棒(12),所述的柱形芯棒12能够露出穿孔盘形芯棒(14)的表面。
所述冷、热压组合磁性元件,其中,所述的热压本体(4),其包含:形成碗状结构包覆载流线圈(2)外部及下方,露出载流线圈(2)内部、上方、线圈中心、载流线圈(2)中心正上方的T型芯棒空间(41A)。
所述冷、热压组合磁性元件,其中,所述的热压本体(4),其包含:形成碗形结构包覆载流线圈(2)外部侧面及下方,露出载流线圈内部及线圈上方,且载流线圈(2)中心正下方未包覆的贯通T型芯棒空间(41A)。
所述冷、热压组合磁性元件,其中,所述的热压本体(4),其包含:形成碗形结构包覆载流线圈(2)外部及下方,露出载流线圈(2)内部,且载流线圈(2)中心正上方及线圈中心正下方皆未包覆的贯通棒型芯棒空间(41)。
所述冷、热压组合磁性元件,其中,所述的热压本体(4),其包含:形成碗形结构仅包覆载流线圈(2)外部,露出载流线圈(2)内部、上方及下方的两个T型芯棒空间组成的工形芯棒空间。
所述冷、热压组合磁性元件,其中,所述的热压本体(4),其包含:形成碗状结构包覆载流线圈(2)外部及下方,露出载流线圈(2)内部、上方、线圈中心、载流线圈(2)中心正上方的T型芯棒空间(41A),其中载流线圈(2)内部包覆热压磁性粉末。
所述冷、热压组合磁性元件,其中,所述的热压本体(4),其包含:形成碗形结构包覆载流线圈(2)外部侧面及下方,露出载流线圈内部及线圈上方,且载流线圈(2)中心正下方未包覆的贯通T型芯棒空间(41A),其中载流线圈(2)内部包覆热压磁性粉末。
所述冷、热压组合磁性元件,其中,两个棒型芯棒(1)与热压本体(4)组合,两个棒型芯棒(1)间形成一空气间隙(A)。
所述冷、热压组合磁性元件,其中,两个T型芯棒(1)与热压本体(4)组合,两个T型芯棒(1A)间形成一空气间隙(A)。
所述冷、热压组合磁性元件,其中,热压本体(4)包含多个棒型芯棒空间(41)或T型芯棒空间(41A),使各个芯棒空间可搭配各自芯棒并配合载流线圈、成对贴附铜片制成综合冷、热压组合磁性元件。
附图说明
图1为本发明以棒型芯棒组合的磁性元件立体图;
图2为本发明以棒型芯棒组合的磁性元件分解立体图;
图3为本发明以棒型芯棒组合的磁性元件剖视图;
图4为本发明以T型芯棒组合的磁性元件立体图;
图5为本发明以T型芯棒组合的磁性元件分解立体图;
图6为本发明以T型芯棒组合的磁性元件剖视图;
图7至图9为本发明以多个组件组合成各式T型芯棒分解立体图;
图10至图15为本发明热压本体成型各式型体剖视图;
图16至图25为本发明组合成各式成品剖视图;
图26为本发明热压本体设有多个棒型芯棒空间、T型芯棒空间并与多个棒型芯棒、T型芯棒组成磁性元件立体图。
附图标记说明:棒型芯棒1;T型芯棒1A;盘形芯棒11;柱形芯棒12;凹槽盘形芯棒13;凹槽131;穿孔盘形芯棒14;贯穿孔141;载流线圈2;贴附铜片3;热压本体4;棒型芯棒空间41;T型芯棒空间41A;空气间隙A;感应磁场M。
具体实施方式
参本发明图1至图6所示,本发明冷、热压组合磁性元件,主要由棒型芯棒(Rob Shape)1、载流线圈(Coil)2、成对贴附铜片(Lead Pad)3及热压本体(Hot Forming Body)4四项配件所组成。
其中棒型芯棒1由磁性粉末所构成,经冷压技术制造成形,主要提供磁性元件感应磁力线来源,其装入热压本体4的棒型芯棒空间(RodSpace)41内,该棒型芯棒1亦可为包含单体的棒型芯棒1、T型芯棒(Tshape)1A及经多个芯棒元件组成的棒型芯棒1、T型芯棒1A等变化。
其中载流线圈2,其由绝缘铜线绕制的线圈,其具有乘载电流并产生外加磁场(External Magnetic Field)功能。
其中成对贴附铜片3,主要由导电铜片制成,各个贴附铜片一端与载流线圈2其中一末端电连接,一端伸出热压本体4外,作为电流输入输出电极。
其中热压本体4,由热压磁性粉末构成,经热压技术制成,主要由磁性粉末经包覆载流线圈2及部份贴附铜片3并预留可置入棒型芯棒1的棒型芯棒空间41,其中该棒型芯棒空间41亦可为T型芯棒空间(Tshape)41A。
如图3及图6所示,本发明将棒型芯棒1或T型芯棒1A加入黏胶置入热压本体4的棒型芯棒空间41或T型芯棒空间41A内,据以组合成本发明冷、热压组合磁性元件成品,当两端贴附铜片3通入电流后,载流线圈2将产生外加磁场,而后芯棒1产生一感应磁场(MagneticField)M[如图上虚线区域所示],据以成为具有储能功用的电磁电感元件。
本发明棒型芯棒1可分为独立单体或由多个组件组成:
A.独立单体:其材质整体相同,使用单一磁性粉末经冷压技术制成,其如图2及图4所示,本发明中主要应用形状为棒型芯棒1及T型芯棒1A,其优点为生产简单,可快速大量生产,而以上两种单体,可与其它或同形状单体互相搭配。
B.多个组件:使用多个组件,组合成最终T型芯棒1A,各组件可使用相同或不同磁性粉末,经冷压技术制成,其优点为可依磁性元件需要,组合不同的磁性粉末,如图7至图9所示,其可包含:
1.由盘形芯棒11及柱形芯棒12,两者组合后形成T型芯棒1A。
2.由设有凹槽131的凹槽盘形芯棒13及柱形芯棒12,两者组合后形成T型芯棒1A。
3.由设有贯穿孔141的穿孔盘形芯棒14及柱形芯棒12,两者组合后形成T型芯棒1A,其中柱形芯棒12,可依需要调整长度至露出穿孔盘形芯棒14表面。
本发明热压本体4,其包含:
A.如图10所示,热压磁性粉末热压成型的热压本体4,形成碗状结构包覆载流线圈2外部及下方,露出载流线圈2内部、上方、线圈中心、载流线圈2中心正上方形成T型芯棒空间41A。
B.如图11所示,热压磁性粉末热压成型的热压本体4,变化形成碗形结构包覆载流线圈2外部侧面及下方,露出载流线圈内部及线圈上方,且载流线圈2中心正下方未包覆,形成贯通T型芯棒空间41A。
C.如图12所示,热压磁性粉末热压成型的热压本体4,变化形成碗形结构包覆载流线圈2外部及下方,露出载流线圈2内部,且载流线圈2中心正上方及线圈中心正下方皆未包覆,形成贯通棒型芯棒空间41。
D.如图13所示,热压磁性粉末热压成型的热压本体4,变化形成碗形结构仅包覆载流线圈2外部,露出载流线圈2内部、上方及下方,形成两个T型芯棒空间组成的工形芯棒空间。
E.如图14所示,热压磁性粉末热压成型的热压本体4,变化形成衍生形状,与图10热压本体4形状的差别在于载流线圈2内部覆包热压磁性粉末。
F.如图15所示,热压磁性粉末热压成型的热压本体4,变化形成另一衍生形状,与图11热压本体4形状的差别在于载流线圈2内部覆包热压磁性粉末。
综合前述棒型芯棒1、T型芯棒1A与热压本体4的组合变化,具有如下组合变化:
如图16至图19所示,此族群组成品的热压本体4皆具有T型芯棒空间41A,并与T型芯棒1A结合。
如图20至图21所示,此族群组成品的热压本体4,具有与不同形态棒型芯棒1及T型芯棒1A搭配结合。
如图22至图25所示,此族群组成品的热压本体4,具有与不同形态单体棒型芯棒1、T型芯棒1A及组合的T型芯棒1A搭配结合,并可于两芯棒间形成一空气间隙(Air Gap)A。
以上说明为本发明热压本体4与单一芯棒空间或不同芯棒组合的磁性元件,如图26所示,本发明热压本体4实施时,可于单一综合热压本体4A制成多个棒型芯棒空间41或T型芯棒空间41A,使进行相同或相异的芯棒空间设计,各个芯棒空间亦可搭配各自芯棒并配合载流线圈、成对贴附铜片制作成综合冷、热压组合磁性元件,故本发明包含多个不同芯棒组合方式。
Claims (2)
1.一种冷、热压组合磁性元件,其特征在于,包括:
两个棒型芯棒(1),由磁性粉末所构成,经冷压技术制造成形,其装入一热压本体(4)的棒型芯棒空间(41)内,两个棒型芯棒(1)间形成一空气间隙(A);
一载流线圈(2),其由绝缘铜线绕制的线圈;
一成对贴附铜片(3),包含导电铜片,各个贴附铜片一端与载流线圈(2)其中一末端电连接,各个贴附铜片另一端伸出热压本体(4)外,作为电流输入输出电极;
该热压本体(4),由热压磁性粉末构成,经热压技术制成,由磁性粉末包覆载流线圈(2)及部份贴附铜片(3)并预留能够置入棒型芯棒(1)的棒型芯棒空间(41);所述的热压本体(4),形成碗形结构,碗形结构包覆载流线圈(2)外部,未包覆载流线圈(2)中心正上方及载流线圈(2)中心正下方,并具有露出载流线圈(2)内部的贯通棒型芯棒空间(41);
将上述棒型芯棒(1)加入黏胶置入热压本体(4)的棒型芯棒空间(41)内,以组合冷、热压组合磁性元件。
2.一种冷、热压组合磁性元件,其特征在于,包括:
两个T型芯棒(1A),由磁性粉末所构成,经冷压技术制造成形,其装入一热压本体(4)的T型芯棒空间(41A)内,两个T型芯棒(1A)间形成一空气间隙(A);
一载流线圈(2),其由绝缘铜线绕制的线圈;
一成对贴附铜片(3),包含导电铜片,各个贴附铜片一端与载流线圈(2)其中一末端电连接,各个贴附铜片另一端伸出热压本体(4)外,作为电流输入输出电极;
该热压本体(4),由热压磁性粉末构成,经热压技术制成,由磁性粉末包覆载流线圈(2)及部份贴附铜片(3)并预留能够置入T型芯棒(1A)的T型芯棒空间(41A);所述的热压本体(4)形成碗形结构,碗形结构包覆载流线圈(2)外部侧面,未包覆载流线圈(2)中心正下方,并具有露出载流线圈(2)内部及载流线圈(2)上方的贯通T型芯棒空间(41A);
将上述T型芯棒(1A)加入黏胶置入热压本体(4)的T型芯棒空间(41A)内,以组合冷、热压组合磁性元件。
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