CN102763178A - 大电流电感器组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电感器绕组，包括：第一、第二和第三臂；中间部，在第一、第二和第三臂中的至少两个之间延伸并且连接到第一、第二和第三臂中的所述至少两个，并且被布置成支撑安装在中间部上的绕组芯；以及第一、第二和第三腿，分别地从第一、第二和第三臂向下地延伸，并且被布置成安装在电路板上。第一、第二和第三腿被布置为提供与电路板的三点接触，并且电感器绕组被布置成在安装在中间部上的绕组芯的底表面和安装在电路板上的电子部件的上表面之间提供空间。

Description

大电流电感器组件

技术领域

本发明涉及电感器组件，并且特别地，涉及设置在大电流电感器组件中的电感器绕组结构，电感器芯安装在电感器绕组结构上。

背景技术

电感器组件通常用于多种大电流应用，如开关电源装置。大电流电感器组件比较大，并且因此占据比较大的部分，并且在许多情况下，占据它们安装在其上的电路板的主要部分。这会导致如下问题：为了提供用于将被安装在电路板上的电感器组件和其他所需的电子部件两者的足够空间，电路板的尺寸必须显著地增加。

已知的电感器组件配置成使得电感器芯的底表面与电路板的表面接触或布置得非常接近电路板的表面。采用这种配置，由电感器组件占用的空间量由整体电感器组件的外形尺寸限定。因此，这样的配置导致如下问题：每个电感器组件在电路板上占用大量空间，这显然减少了电路上可以安装其他电子部件可的空间量。

另一个已知电感器组件包括电感器绕组，电感器绕组被配置为在四个不同点处接触电路板和安装到电路板。然而，这种电感器绕组具有如下问题：四个点中应该接触并安装到电路板的一个点可能无法与其他三个安装点共面，这可能会导致四个点中的一个不牢固地连接到电路板，无论电气地还是机械地。

发明内容

为了克服上述问题，本发明的优选实施例提供一种电感器绕组和电感器组件，其使得能够更好地冷却安装在电路板上的电子部件，改善电感器绕组到电路板的电连接和机械连接，并且允许其他电子部件在电感器组件之下安装在电路板上，以便最大化其他电子元件可以安装在电路板上的空间。

根据本发明的优选实施例的电感器绕组包括：第一、第二和第三臂；中间部，在所述第一、第二和第三臂中的至少两个之间延伸并且连接到所述第一、第二和第三臂的至少两个，并且被布置成支撑安装在中间部上的绕组芯；和第一、第二和第三腿，分别地从所述第一、第二和第三臂向下地延伸，并且被布置成安装在电路板上。所述第一、第二和第三腿被布置为提供与电路板的三点接触，并且电感器绕组被布置成在安装在中间部上的绕组芯的底表面和安装在电路板上的电子部件的上表面之间提供空间。

所述第一、第二和第三腿中的每一个优选地包括中间部分和脚，所述中间部分分别地连接到所述第一、第二和第三臂和从所述第一、第二和第三臂延伸，所述脚连接到所述中间部分并且以一角度从所述中间部分延伸。所述第一、第二和第三腿中的两个腿的中间部分优选地从对应的第一、第二和第三臂垂直或大致垂直地延伸，并且所述第一、第二和第三腿中的剩余的一个腿的中间部分从所述第一、第二和第三臂中的剩余的一个臂水平或大致水平地延伸；并且所述第一、第二和第三腿中的所述两个腿的脚优选地从所述第一、第二和第三腿中的所述两个腿的中间部分水平地或大致水平地延伸，并且所述第一、第二和第三腿中的所述剩余的一个腿的脚从所述第一、第二和第三腿中的所述剩余的一个腿的中间部分垂直或大致垂直地延伸。

所述第一、第二和第三脚的至少一个优选地包括设置在其中的缝。更优选地，所述第一、第二和第三脚中的每一个都包括设置在其中的缝。

所述中间部优选地具有包括在水平或大致水平方向上延伸的相对的主表面的大致板形形状。所述第一、第二和第三腿中的每一个优选地具有包括在垂直或大致垂直方向上延伸的相对的主表面的大致板形形状。

所述中间部的第一端部优选地连接到第一臂的端部并且从第一臂的该端部延伸，并且所述中间部的优选与第一端部相对的第二端部连接到第二臂的中央部分并且从第二臂的中央部分延伸，并且第三臂的端部连接到第二臂的端部并且从第二臂的该端部延伸。第一腿优选地从第一臂的与第一臂的连接到中间部并且从中间部延伸的端部相对的端部向下延伸，第二腿优选地从第二臂的与第二臂的连接到第三臂并且从第三臂延伸的端部相对的端部向下延伸，第三腿优选地从第三臂的与第三臂的连接到第二臂的端部并且从第二臂的该端部延伸的端部相对的端部向下延伸。

根据本发明的另一个优选实施例的电感器组件包括根据本发明的优选实施例的电感器绕组，电感器绕组和电感器芯被布置成在绕组芯的底表面和安装在电路板上的电子部件的上表面之间提供空间。

电感器芯优选地包括上部和下部，所述上部和所述下部被布置成将电感器绕组的中间部夹在所述上部和所述下部之间。电感器芯的上部和下部中的至少一个包括凹槽，所述凹槽布置成在其中容纳电感器绕组的中间部。

根据本发明的优选实施例的接下来参考附图的详细描述，本发明的其他部件、元件、特征和优势将变得更加明显。

附图说明

图1是能够安装到电路板的电感器绕组的顶部透视图。

图2是能够安装到电路板的电感器绕组的底部透视图。

图3是两个电感器绕组的透视图，其中芯未安装到电路板。

图4是两个大电流电感器组件的透视图，其中多个电感器绕组和芯安装到电路板。

具体实施方式

下面参考附图描述本发明的优选实施例。

如在图1-4中显示，根据本发明优选实施例的电感器绕组1优选地包括中间部3和第一、第二、第三腿2a、2b和2c，优选地，例如，第一、第二、第三腿2a、2b和2c以三脚架结构布置并且通过第一、第二和第三臂4a、4b和4c连接到中间部3。中间部3在第一臂4a和第二臂4b之间延伸，并且连接到第一臂4a和第二臂4b。优选地，中间部3的一端连接到第一臂4a的端部，并且中间部3的另一端连接到第二臂4b的中央部分。然而，中间部3可以布置成在第一、第二和第三臂4a、4b和4c的任何合适的部分之间延伸，并且连接到第一、第二和第三臂4a、4b和4c中的任一个的任何合适的部分。

中间部3优选地布置成在一个方向上延伸，所述方向垂直或大致垂直于第一臂4a和第二臂4b延伸所沿的方向，并且平行或大致平行于第三臂4c延伸所沿的方向。此外，如图3和4所示，中间部3优选地布置成在一个方向上延伸，该方向平行或大致平行于电路板20的其上安装电感器绕组1的表面。第三臂4c优选地连接到第二臂4b的端部，并且第三臂4c延伸的方向垂直或大致垂直第二臂4b的延伸方向。第一臂4a和第二臂4b优选地布置成彼此平行或大致平行。然而，中间部3可以布置成关于第一、第二和第三臂4a、4b和4c在任何合适的方向延伸。此外，第一、第二和第三臂4a、4b和4c以布置成关于彼此在任何合适的方向上延伸。

优选地，第一、第二和第三臂4a、4b和4c中的每一个以及中间部3是大致板形的。板形的中间部优选地布置成具有在水平或大致水平方向延伸的相对的主表面，并且板形的第一、第二和第三臂4a、4b和4c优选地布置成具有在垂直或大致垂直方向延伸的相对的主表面。然而，第一、第二和第三臂4a、4b和4c中的每一个以及中间部3可以具有任何合适的形状。

第一、第二和第三腿2a、2b和2c分别地从第一、第二和第三臂4a、4b和4c向下延伸。第一腿2a优选地从第一臂4a的端部延伸，该端部与第一臂4a的与中间部3连接的端部相对。第二腿2b优选连接到第二臂4b的端部，该端部与第二臂4b的与第三臂4c连接的端部相对。第三腿2c优选地连接到第三臂4c的端部，该端部与第三臂4c的与第二臂4b连接的端部相对。

第一腿2a和第二腿2b优选地包括中间部分6a和6b以及脚5a和5b，中间部分6a和6b垂直或大致垂直延伸中间部分6a和6b，中间部分6a和6b连接到对应的第一臂4a和第二臂4b并且从对应的第一臂4a和第二臂4b延伸，脚5a和5b连接到对应的中间部分6a和6b并且水平或大致水平方向上延伸。第三腿2c优选地包括中间部分6c和脚5c，中间部分6c连接到第三臂4c和从第三臂4c开始并在水平或大致水平方向上延伸，并且脚5c连接到中间部分6c和从中间部分6c开始并在垂直或大致垂直方向上延伸。然而，腿2a、2b和2c中的每一个可以具有任何合适的形状和结构，只要提供所需的三脚架配置。

第一、第二和第三腿2a、2b和2c的脚5a、5b和5c中的每一个优选地包括在其中央部分中的4个对应的缝5a1、5b1和5c1。然而，第一、第二和第三腿2a、2b和2c的脚5a、5b和5c可以有任何合适的结构。

如图1和2所示，第一、第二和第三臂4a、4b和4c中的每一个的第一、第二和第三腿2a、2b和2c分别从其延伸的端部优选地包括倾斜表面或斜面4a1、4b1和4c1。但是，第一、第二和第三臂4a、4b和4c并不一定需要包括成倾斜表面或斜面4a1、4b1和4c1。此外，例如，表面4a1、4b1和4c1的形状可以具有任何其他合适形状，如弯曲半径。通过设置表面4a1、4b1和4c1消除第一、第二和第三臂4a、4b和4c的尖角改善了电感器组件1的电磁干扰(EMI)性能，并且对于安全性和操控是优选的。

优选地，电感器绕组1由一个或多个如下所述金属片形成。例如，电感器绕组1优选地由铜制成的。然而，可以使用任何合适的金属以任何合适的方法形成电感器绕组1。例如，可以通过冲压和弯曲板形金属形成电感器绕组1，从而形成单个、整体构件，并且电感器绕组1可以由铝、钢或任何铜合金(如黄铜)制成。

如图3所示，电感器绕组1被配置为连接到电路板20。电感器绕组1的每个腿2a、2b和2c优选地被配置和布置成与电路板20上的对应安装垫21a、21b、21c对齐，并且例如通过焊料或其他合适的导电胶(未显示)连接至电路板20上的对应安装垫21a、21b、21c。更具体地说，每个脚5a、5b和5c的底表面优选地布置成在与安装垫21a、21b、21c中的对应的一个接触并且然后焊接到安装垫21a、21b、21c中的对应的一个。第一腿2a和第二腿2b的脚5a和5b优选地被配置成具有大于第三腿2c的脚5c的面积的面积，因为第一腿2a和第二腿2b优选地被布置成限定安装腿，并且第三腿2c优选地被布置成限定稳定腿。也就是说，优选地，第一腿2a和第二腿2b被布置成主要在电路板20和电感器绕组1之间提供电连接和机械连接，而第三腿2c被布置成相对于电路板20保持和稳定电感器绕组1的布置。然而，电感器绕组1可以以任何适当的方式配置和连接到电路板。

如图3所示，由于电感器绕组1仅在三个位置处通过相对较小的安装垫21a、21b、21c连接到电路板20，安装电感器绕组1所需的空间被最小化，以便最大化电路板上用于安装各种有源和无源电子部件22的空间量。安装在电路板20上的有源和无源电子部件的具体类型取决于具体应用，并且没有特别限制。

如在图3和4中显示，电感器绕组1的第一、第二和第三臂4a、4b和4c的底部边缘以及中间部3布置成与电路板20的上表面隔开，从而在其间提供空间或间隙，该空间或间隙足够大以使所需的电子部件22可以安装在电路板上20，在电子部件22的上表面和电感器芯8的下表面之间具有空间或间隙，如下所述。

如图4所示，附图标记10指示电感器组件，该电感器组件包括电感器绕组1和电感器芯8。电感器芯8优选地包括上部8a和下部8b，上部8a和下部8b被布置成将电感器绕组1的中间部3夹在中间。根据本发明的优选实施例的电感器芯8的上部8a优选地包括设置在其中的插槽8a1，插槽8a1被配置成在其中容纳电感器绕组1的中间部3。然而，例如，插槽可以设置在电感器芯8的下部8b中，或者例如可以设置在电感器芯8的上部8a和下部8b两者中。此外，电感器芯8可以是不连接到电感器绕组1的浮动电感器芯，或者电感器芯8可以例如用粘合剂连接到电感器绕组1。

如图4所示，在电感器芯8安装在电感器绕组1上时，电感器芯8的下表面被布置为设置在安装在电路板20上的全部电子部件22的上表面的上方，并且与安装在电路板20上的全部电子部件22的上表面隔开。采用这种配置，在电感器芯8的底表面和电路板20的上表面之间提供足够的空间，以使电子部件22可以在电感器芯8正下方安装在电路板20上，以最大化电路板20的电子部件安装空间。

此外，由于电感器芯8的底表面和电感器绕组1的第一、第二和第三臂4a、4b和4c的下边缘被布置成与电子部件22的上表面隔开，空气被允许在电子部件22和电感器组件10之间自由地流动，从而明显地改善电子部件的冷却。此外，由于在操作过程中，由电子部件22产生的热量明显比由电感器组件10产生的热量大，因此电子部件22产生的热量被传导远离电子部件22并且朝向电感器组件10传导，这进一步改善电子部件的冷却。换句话说，电感器组件10用作散热器。

如图3和4所示，一个或多个电感器组件10可以根据需要安装在电路板上，而没有占用电路板20的大量表面。

虽然没有特别限制，电路板20的上表面和电感器芯8的底表面之间的空间优选地，例如，在约0.040英寸到0.120英寸的范围中。然而，这个距离是在设计时确定的，并且必要时可以根据安装在电路板上的电子元器件的高度、特定应用的冷却要求、特定应用的尺寸要求(即对较低整体轮廓的需求)、以及其他相关因素进行调整。

如图1-3所示，电感器绕组1优选地包括以三脚架结构布置的三条腿2a、2b和2c。也就是说，电感器绕组1的第一、第二和第三腿2a、2b和2c被布置成在三点处支撑电感器绕组1。采用这个配置，确保第一、第二和第三腿2a、2b和2c的脚5a、5b和5c的共面，使得三个脚5a、5b和5c中的每一个始终牢固地接触电路板20。这个配置有效地确保电感器绕组1和电路板20之间的出色的电连接和机械连接。

如图1-3所示，每个脚5a、5b和5c优选地包括缝5a1、5b1和5c1。缝5a1、5b1和5c1有效地增加脚5a、5b和5c在回流过程与焊料接触的表面面积，这进一步改善电感器组件10和电路板20之间的电连接和机械连接。

采用如上所述的电感器绕组1的配置，标准和定制的多种不同电感器芯可以与相同的电感器绕组一起使用，这大大降低电感器组件10的设计和制造的成本。

应当理解，上述描述仅仅是本发明的说明。本领域技术人员可以在不偏离本发明的情况下设计各种替代和修改。因此，本发明的目的是包括落入附后权利要求的范围内的所有这些替代、修改和变化。

虽然上文已经描述了本发明的优选实施例，但应理解，在不背离本发明的范围和精神的情况下，多种变化和修改对本领域技术人员是明显的。因此，本发明的范围将完全由随后权利要求确定。

Claims (20)

1.一种电感器绕组，包括：

第一、第二和第三臂；

中间部，在所述第一、第二和第三臂中的至少两个之间延伸并且连接到所述第一、第二和第三臂的至少两个，并且被布置成支撑安装在中间部上的绕组芯；和

第一、第二和第三腿，分别地从所述第一、第二和第三臂向下地延伸，并且被布置成安装在电路板上；其中

所述第一、第二和第三腿被布置为提供与电路板的三点接触；并且

电感器绕组被布置成在安装在中间部上的绕组芯的底表面和安装在电路板上的电子部件的上表面之间提供空间。

2.根据权利要求1所述的电感器绕组，其中所述第一、第二和第三腿中的每一个包括中间部分和脚，所述中间部分分别地连接到所述第一、第二和第三臂和从所述第一、第二和第三臂延伸，所述脚连接到所述中间部分并且以一角度从所述中间部分延伸。

3.根据权利要求2所述的电感器绕组，其中

所述第一、第二和第三腿中的两个腿的中间部分从对应的第一、第二和第三臂垂直或大致垂直地延伸，并且所述第一、第二和第三腿中的剩余的一个腿的中间部分从所述第一、第二和第三臂中的剩余的一个臂水平或大致水平地延伸；并且

所述第一、第二和第三腿中的所述两个腿的脚从所述第一、第二和第三腿中的所述两个腿的中间部分水平地或大致水平地延伸，并且所述第一、第二和第三腿中的所述剩余的一个腿的脚从所述第一、第二和第三腿中的所述剩余的一个腿的中间部分垂直或大致垂直地延伸。

4.根据权利要求2所述的电感器绕组，其中

所述第一、第二和第三脚的至少一个包括设置在其中的缝。

5.根据权利要求2所述的电感器绕组，其中

所述第一、第二和第三脚中的每一个都包括设置在其中的缝。

6.根据权利要求1所述的电感器绕组，其中

所述中间部具有包括在水平或大致水平方向上延伸的相对的主表面的大致板形形状。

7.根据权利要求1所述的电感器绕组，其中

所述第一、第二和第三腿中的每一个具有包括在垂直或大致垂直方向上延伸的相对的主表面的大致板形形状。

8.根据权利要求1所述的电感器绕组，其中

所述中间部的第一端部连接到第一臂的端部并且从第一臂的该端部延伸，并且所述中间部的与第一端部相对的第二端部连接到第二臂的中央部分并且从第二臂的中央部分延伸；并且

第三臂的端部连接到第二臂的端部并且从第二臂的该端部延伸。

9.根据权利要求8所述的电感器绕组，其中

第一腿从第一臂的与第一臂的连接到中间部并且从中间部延伸的端部相对的端部向下延伸；

第二腿从第二臂的与第二臂的连接到第三臂并且从第三臂延伸的端部相对的端部向下延伸；并且

第三腿从第三臂的与第三臂的连接到第二臂的端部并且从第二臂的端部延伸的端部相对的端部向下延伸。

10.一种电感器组件，包括：

电感器绕组，所述电感器绕组包括：

第一、第二和第三臂；

中间部，在所述第一、第二和第三臂中的至少两个臂之间延伸并且连接到所述第一、第二和第三臂的所述至少两个臂；和

第一、第二和第三腿，分别地从所述第一、第二和第三臂向下地延伸，并且被布置成安装在电路板上；和

电感器芯，安装在电感器绕组的中间部上并且由电感器绕组的中间部支撑；其中

电感器绕组的所述第一、第二和第三腿布置为提供与电路板的三点接触；并且

电感器绕组和电感器芯布置成在绕组芯的底表面和安装在电路板上的电子部件的上表面之间提供空间。

11.根据权利要求10所述的电感器组件，其中所述第一、第二和第三腿中的每一个包括中间部分和脚，所述中间部分分别地连接到所述第一、第二和第三臂以及从所述第一、第二和第三臂延伸，所述脚连接到所述中间部分并且以一角度从所述中间部分延伸。

12.根据权利要求11所述的电感器组件，其中

所述第一、第二和第三腿中的两个腿的中间部分从对应的第一、第二和第三臂垂直或大致垂直地延伸，并且所述第一、第二和第三腿中的剩余的一个腿的中间部分从所述第一、第二和第三臂中的剩余的一个臂水平或大致水平地延伸；并且

所述第一、第二和第三腿中的所述两个腿的脚从所述第一、第二和第三腿中的所述两个腿的中间部分水平地或大致水平地延伸，并且所述第一、第二和第三腿中的所述剩余的一个腿的脚从所述第一、第二和第三腿中的所述剩余的一个腿的中间部分垂直或大致垂直地延伸。

13.根据权利要求11所述的电感器组件，其中

所述第一、第二和第三脚中的至少一个包括设置在其中的缝。

14.根据权利要求11所述的电感器组件，其中

所述第一、第二和第三脚中的每一个都包括设置在其中的缝。

15.根据权利要求10所述的电感器组件，其中

所述中间部具有包括在水平或大致水平方向上延伸的相对的主表面的大致板形形状。

16.根据权利要求10所述的电感器组件，其中

所述第一、第二和第三腿中的每一个都具有包括在垂直或大致垂直方向上延伸的相对的主表面的大致板形形状。

17.根据权利要求10所述的电感器组件，其中

所述中间部的第一端部连接到第一臂的端部并且从第一臂的该端部延伸，并且所述中间部的与第一端部相对的第二端部连接到第二臂的中央部分并且从第二臂的中央部分延伸；并且

第三臂的端部连接到第二臂的端部并且从第二臂的端部延伸。

18.根据权利要求17所述的电感器组件，其中

第一腿从第一臂的与第一臂的连接到中间部并且从中间部延伸的端部相对的端部向下延伸；

第二腿从第二臂的与第二臂的连接到第三臂并且从第三臂延伸的端部相对的端部向下延伸；并且

第三腿从第三臂的与第三臂的连接到第二臂的端部并且从第二臂的该端部延伸的端部相对的端部向下延伸。

19.根据权利要求10所述的电感器组件，其中

电感器芯包括上部和下部，所述上部和所述下部被布置成将电感器绕组的中间部夹在所述上部和所述下部之间。

20.根据权利要求19所述的电感器组件，其中

电感器芯的所述上部和所述下部中的至少一个包括凹槽，所述凹槽被布置成在其中容纳电感器绕组的中间部。

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