CN104167277A - 非晶磁芯、磁性元件及非晶磁芯的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种非晶磁芯，所述非晶磁芯由扁平状非晶金属带卷绕而成，所述非晶磁芯呈柱状结构，且所述非晶磁芯的两相对断面为平面。该非晶磁芯为非晶金属带卷绕而成的柱状结构，该柱状结构侧壁光滑，在该非晶磁芯的侧壁进行扁平线立绕时，线圈的折弯应力较小，线圈质量可靠，从而使得使用该非晶磁芯的磁性元件性能可靠。另外，本发明还提出了一种使用该非晶磁芯的磁性元件及该非晶磁芯的制作方法。
Description
技术领域
本发明涉及电子元件领域，尤其涉及非晶磁芯、磁性元件及非晶磁芯的制作方法。
背景技术
磁芯由具有低矫顽力和高磁导率的软磁材料制成，在磁性元件(例如电感器或变压器)中加入磁芯可提高线圈的电感量，常见的软磁材料为铁硅合金(硅钢片)、软磁铁氧体、非晶合金等。非晶合金是由合金从液态超速急冷凝固形成的一种固态合金，由于合金在超速急冷凝固时原子来不及有序排列结晶，因而得到的非晶态合金是长程无序结构，没有晶态合金的晶粒、晶界存在。非晶合金具有高磁导率、高频低损耗、饱和磁通密度大等优点，在磁芯中的使用愈加广泛。
现有的非晶磁芯多为非晶金属带材压接形成的块状磁芯8和C型磁芯9，分别如图1和图2所示。现有的块状磁芯和C型磁芯具有以下缺陷：块状磁芯或C型磁芯的断面为矩形，在磁芯上进行扁平线立绕时，线圈折弯应力大，容易导致线圈鼓包、漆皮脱落，从而影响使用该磁芯的磁性元件的可靠性。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，用于解决现有的非晶磁芯进行扁平线立绕时线圈折弯应力大容易导致线圈鼓包、漆皮脱落的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一方面，提供了一种非晶磁芯，所述非晶磁芯由扁平状非晶金属带卷绕而成，所述非晶磁芯呈柱状结构，且所述非晶磁芯的两相对断面为平面。
在第一种可能的实现方式中，所述非晶磁芯由所述非晶金属带连续卷绕而成，所述非晶磁芯的断面具有螺旋纹路；
在第二种可能的实现方式中，所述非晶磁芯由多个同轴的环形卷绕圈相互 包绕而成，所述环形卷绕圈由所述非晶金属带绕卷绕一圈形成，相邻的环形卷绕圈之间形成有环形接触面。
结合第一种可能的实现方式或第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述非晶磁芯的断面呈圆形、椭圆形或腰形，其中，所述腰形由一矩形和两个位于所述矩形相对两侧的半圆形包围而成，所述半圆形的圆弧两端分别与所述矩形的两个相对平行边相切，且所述两个半圆弧均向外凸出。
结合第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述非晶磁芯形成有至少一隔离间隙，所述隔离间隙为两个平行的隔断面所夹的间隔空间，所述隔断面垂直于非晶磁芯的断面，所述隔离间隙将所述非晶磁芯分隔成至少两个部分，所述隔离间隙中填充有绝缘粘接剂。
结合第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述非晶磁芯的断面呈圆形，所述隔离间隙的数量为1个，且所述隔离间隙沿所述非晶磁芯断面的径向。
结合第四种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述非晶磁芯的断面呈椭圆形，所述隔离间隙的数量为1个，且所述隔离间隙沿所述非晶磁芯断面的长轴或短轴。
结合第四种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，所述非晶磁芯的断面呈腰形；所述隔离间隙的数量为2个，且所述2个隔离间隙分别沿着所述2个半圆形的直边。
另一方面，还提供了一种磁性元件，包括两条平行间隔设置的直臂和三个如权利要求1-7任一项所述非晶磁芯，所述三个非晶磁芯间隔平行设置，所述直臂由软磁材料制成，所述三个非晶磁芯的两端均夹持于所述两直臂之间。
在第一种可能的实现方式中，所述软磁材料为硅钢片、铁氧体或非晶磁块中的一种。
在第二种可能的实现方式中，所述三个非晶磁芯中，其中一非晶磁芯位于所述直臂的中间位置，其余两非晶磁芯分别位于所述直臂的两端。
另一方面，还提供了一种非晶磁芯的制作方法，所述制作方法包括以下步骤：
卷绕：在一模体卷绕所述非晶金属带，形成一非晶带卷绕体，所述非晶带卷绕体的两相对断面为平面；
取模：从所述非晶带卷绕体中取出所述模体，在所述非晶带卷绕体内形成一模体间隙，所述非晶带卷绕体的两端部均为平面；
挤压：挤压所述非晶带卷绕体侧壁，使得所述模体间隙消失。
在第一种可能的实现方式中，在所述卷绕步骤中，形成的所述非晶带卷绕体由所述非晶金属带连续卷绕而成，所述非晶带卷绕体的断面具有螺旋纹路；
在第二种可能的实现方式中，在所述卷绕步骤中，形成的所述非晶带卷绕体由多个同轴的环形卷绕圈相互包绕而成，所述环形卷绕圈由所述非晶金属带卷绕一圈闭合后形成，相邻的环形卷绕圈之间形成有环形接触面。
结合第一种可能的实现方式或第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，在所述卷绕步骤中，所述模体为圆柱细杆结构，所述非晶金属带沿所述模体的圆柱面卷绕，或者所述模体为矩形薄板结构，所述非晶金属带沿所述模体的侧面卷绕；在所述挤压步骤中，形成的所述非晶磁芯的断面呈圆形、椭圆形或腰形，其中，所述腰形由一矩形和两个位于所述矩形相对两侧的半圆形包围而成，所述半圆形的圆弧两端分别与所述矩形的两个相对平行边相切，且所述两个半圆弧均向外凸出。
结合第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述制作方法还包括步骤：
切割：切割所述非晶磁芯，在所述非晶磁芯形成至少一隔离间隙，所述隔离间隙将所述非晶磁芯分隔至少两个部分，所述隔离间隙为两个相对平行的隔断面所夹的间隔空间，所述隔断面垂直所述非晶磁芯的断面；
粘接：用绝缘粘接剂将所述非晶磁芯分隔的各部分粘接为一体。
结合第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，在所述挤压步骤中，形成的所述非晶磁芯的断面呈圆形，在所述切割步骤中，所述隔离间隙的数量为1个，且所述隔离间隙沿所述非晶磁芯断面的径向。
结合第四种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，在所述挤压步骤中，形成的所述非晶磁芯的断面呈椭圆形，在所述切割步骤中，所述隔离间隙的数量为1个，所述隔离间隙沿所述非晶磁芯断面的长轴或短轴。
结合第四种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，在所述挤压步骤中，形成的所述非晶磁芯的断面呈腰形，所述腰形由一矩形和两个位于所述矩形相对两侧的半圆形包围而成，所述半圆形的圆弧两端分别与所述矩形的两 个相对平行边相切，且所述两个半圆弧均向外凸出；在所述切割步骤中，所述隔离间隙的数量为2个，且所述2个隔离间隙分别沿着所述2个半圆形的直边。
本发明实施例提供的非晶磁芯，该非晶磁芯为非晶金属带卷绕而成的柱状结构使得该柱状结构侧壁光滑，从而在该非晶磁芯的侧壁进行扁平线立绕时线圈的折弯应力较小，线圈不会出线鼓包、漆皮脱落等质量缺陷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中块状磁芯的结构示意图；
图2是现有技术中C型磁芯的结构示意图；
图3是本发明实施例磁性元件优选实施方式的结构示意图；
图4是图3所示的磁性元件中非晶磁芯第一实施例的断面结构示意图；
图5是图3所示的磁性元件中非晶磁芯第二实施例的断面结构示意图；
图6是图3所示的磁性元件中非晶磁芯第三实施例的断面结构示意图；
图7是图3所示的磁性元件中非晶磁芯第四实施例的断面结构示意图；
图8是图3所示的磁性元件中非晶磁芯第五实施例的断面结构示意图；
图9是图3所示的磁性元件中非晶磁芯第六实施例的断面结构示意图；
图10是图3所示的磁性元件中非晶磁芯第七实施例的断面结构示意图；
图11是图3所示的磁性元件中非晶磁芯第八实施例的断面结构示意图；
图12是图3所示的磁性元件中非晶磁芯第九实施例的断面结构示意图；
图13是本发明实施例非晶磁芯的制作方法第一实施例的流程图；
图14是本发明实施例非晶磁芯的制作方法第二实施例的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图3，本发明实施例提出了一种磁性元件，其包括两平行间隔设置的直臂1和三个非晶磁芯2，直臂1由软磁材料制成，非晶磁芯2的两端夹持于两直臂1之间，三个非晶磁芯2间隔平行设置。直臂1优选为一断面呈方形的柱状结构，直臂1优选由硅钢片、铁氧体或非晶磁块制成。三个非晶磁芯2中，其中一非晶磁芯2对应直臂1的中间位置设置，其余两非晶磁芯2分别位于直臂1的两端。该磁芯元件可以是一种变压器或电感器，可应用于逆变器、不间断电源(UPS)中。
参照图4至图12，非晶磁芯2为由扁平状的非晶金属带21卷绕而成，非晶磁芯2呈柱状结构，且非晶磁芯2的两相对断面均为平面。非晶金属带21在卷绕时可以是连续卷绕形成断面具有螺旋纹路的非晶磁芯2；也可以是每一圈单独卷绕，形成的非晶磁芯2由多个环形卷绕圈22相互包绕而成，环形卷绕圈22由非晶金属带21卷绕一圈形成，相邻的环形卷绕圈22之间形成有环形接触面，非晶磁芯2的断面具有同心环纹路；当然地，非晶磁芯2也可以采用其他方式卷绕，形成具有其他纹路的断面。非晶磁芯2的断面可以呈圆形、椭圆形或腰形等。
非晶磁芯2为非晶金属带21卷绕而成的柱状结构，该柱状结构侧壁光滑，在该非晶磁芯的侧壁进行扁平线立绕时，线圈的折弯应力较小，线圈不会出线鼓包或漆皮脱落等质量缺陷，线圈质量可靠，从而使得使用非晶磁芯2的磁性元件性能可靠。
参见图4，非晶磁芯2为一圆柱结构，非晶磁芯2的断面呈圆形，非晶磁芯2的卷绕方式是，非晶磁芯2由非晶金属带21连续卷绕而成，非晶磁芯2的断面具有螺旋纹路。采用连续卷绕的好处是，非晶磁芯2制作简单、效率高。
进一步地，非晶磁芯2也可以采用其他的卷绕方式形成，参照图5，非晶磁芯2由多个同轴的环形卷绕圈22相互包绕而成，环形卷绕圈21由非晶金属带21卷绕一圈闭合后形成，环形卷绕圈21为一圆柱薄壁结构，相邻的环形卷绕圈21之间形成有环形接触面。从非晶磁芯2的断面来看，非晶磁芯2的断面具有同心环纹路。非晶磁芯2采用单圈卷绕的好处是，非晶磁芯2的每一环形卷绕圈21与其它环绕圈相互隔离，使得非晶磁芯2的涡流损耗更小。
参照图6，非晶磁芯2为一椭圆柱结构，非晶磁芯2的断面呈椭圆形，非晶磁芯2由非晶金属带连续卷绕而成，非晶磁芯2的断面具有螺旋纹路。
进一步地，图7所示的非晶磁芯2也可以采用其他的卷绕方式形成，参照图7，非晶磁芯2由多个同轴的环形卷绕圈22相互包绕而成，环形卷绕圈21由非晶金属带21卷绕一圈形成，环形卷绕圈21为一椭圆柱薄壁结构，相邻的环形卷绕圈22之间形成有环形接触面。
参照图8，非晶磁芯2的断面呈腰形，非晶磁芯2由非晶金属带连续卷绕而成，非晶磁芯2的断面具有螺旋纹路，该腰形由一矩形和两个位于所述矩形相对两侧的半圆形包围而成，所述半圆形的圆弧两端分别与所述矩形的两个相对平行边相切，且所述两个半圆弧均向外凸出。
进一步地，图8所示的非晶磁芯2也可以采用其他的卷绕方式形成，请参照图9，非晶磁芯2由多个环形卷绕圈22相互包绕而成，环形卷绕圈22由非晶金属带21卷绕一圈形成，相邻的环形卷绕圈22之间形成有环形接触面。
进一步而言，为了进一步减少非晶磁芯2的涡流损耗，非晶磁芯2形成有至少一隔离间隙201，隔离间隙201为两个平行的隔断面所夹的间隔空间，隔离间隙201的隔断面垂直于非晶磁芯2的断面，隔离间隙201将非晶磁芯2分隔呈至少两个部分，隔离间隙201中填充有绝缘粘接剂，绝缘粘接剂使得非晶磁芯2分隔的多个部分粘接为一体。绝缘粘接剂可以为环氧胶、硅橡胶等。隔离间隙201的设置方式优选采用以下几种方式。
参照图10，非晶磁芯2的断面呈圆形，隔离间隙201的数量优选设置为1个，且隔离间隙201优选沿非晶磁芯2断面的径向设置，隔离间隙201将非晶磁芯2分隔成两个半圆柱结构。在其他的实施方式中，隔离间隙201的数量亦可以设置为多个，例如可以设置2个呈十字交叉状的隔离间隙201。
参照图11，非晶磁芯2的断面呈椭圆形，隔离间隙201的数量优选设置为1个，且隔离间隙优选沿非晶磁芯2断面的长轴或短轴设置，隔离间隙201将非晶磁芯2分隔成两个半椭圆柱结构。在其他的实施方式中，隔离间隙201的数量亦可以设置为多个，例如可以设置2个呈十字交叉状的隔离间隙201，且隔离间隙201分别沿非晶磁芯2断面的长轴和短轴。
参照图12，非晶磁芯2的断面呈腰形，隔离间隙201的数量优选设置为2个，且隔离间隙优选沿半圆形的直边设置，显然地，隔离间隙201将非晶磁芯2 分隔呈一个方柱结构和两个半圆柱结构。在其他的实施方式中，隔离间隙201也可以设置为多个。
参照图13，本发明实施例还提出了非晶磁芯的制作方法的第一实施例，所述制作方法中包括以下步骤。
S1，卷绕：取一模体，在模体的表面卷绕非晶金属带21，形成一非晶带卷绕体，形成的非晶带卷绕体21的两端部均为平面。在卷绕步骤中，形成的非晶带卷绕体由非晶金属带21连续卷绕而成，非晶带卷绕体的断面具有螺旋纹路。或者在卷绕步骤中，非晶带卷绕体也可以每一圈单独卷绕，形成的非晶带卷绕体由多个同轴的环形卷绕圈22相互包绕而成，环形卷绕圈22由非晶金属带卷绕一圈闭合后形成，相邻的环形卷绕圈22之间形成有环形接触面。模体可以为一圆柱细杆结构，该圆柱细杆结构的直径不超过1mm，在卷绕时，非晶金属带21沿模体的圆柱表面卷绕；模体亦可以为一矩形薄板结构，该矩形薄板结构的厚度不超过1mm，在卷绕时，非晶金属带21沿模体的侧面卷绕。
S2，取模：从非晶带卷绕体中取出模体，取模后非晶带卷绕体的两端部均为平面，在非晶带卷绕体内形成一模体间隙。若模体为一圆柱细杆结构，该模体间隙为一圆柱空腔，形成的非晶带卷绕体的断面呈圆形；若模体为一矩形薄板结构，形成的非晶带卷绕体的断面呈近似腰形。
S3，挤压：径向挤压所述非晶带卷绕体侧壁，使得所述模体间隙消失，形成的所述非晶磁芯为具有两相对断面的柱状结构；若非晶带卷绕体的断面呈圆形，则通过对非晶带卷绕体的径向挤压，形成的非晶磁芯的断面可以为圆形或椭圆形；若非晶带卷绕体的断面呈近似腰形，则通过对非晶带卷绕体的径向挤压，形成的非晶磁芯的断面可以为腰形，该腰形由一矩形和两个位于所述矩形相对两侧的半圆形包围而成，所述半圆形的圆弧两端分别与所述矩形的两个相对平行边相切，且所述两个半圆弧均向外凸出。。
可以理解的是，通过非晶磁芯制作方法的第一实施例可以制得非晶磁芯的第一至第六实施例。
参照图14，本发明实施例还提出了非晶磁芯制作方法的第二实施例，相对于非晶磁芯制作方法的第一实施例，所述制作方法的第二实施例还包括以下步骤。
S4，切割：轴向切割非晶磁芯2，在非晶磁芯2形成至少一隔离间隙，隔离 间隙将非晶磁芯2分隔至少两个部分，隔离间隙为两个相对平行的隔断面所夹的间隔空间，隔断面垂直所述非晶磁芯的断面。优选地，若非晶磁芯的断面呈圆形，隔离间隙的数量为1个，且隔离间隙沿非晶磁芯2断面的径向。若形成的所述非晶磁芯的断面呈椭圆形，所述隔离间隙的数量为1个，所述隔离间隙沿所述非晶磁芯断面的长轴或短轴。
S5，粘接：用绝缘粘接剂将所述非晶磁芯分隔的各部分粘接为一体。
可以理解的是，通过非晶磁芯制作方法的第一实施例可以制得非晶磁芯的第七至第九实施例。
以上所揭露的仅为本发明实施例一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (19)
1.一种非晶磁芯，其特征在于，所述非晶磁芯由扁平状非晶金属带卷绕而成，所述非晶磁芯呈柱状结构，且所述非晶磁芯的两相对断面为平面。
2.根据权利要求1所述的非晶磁芯，其特征在于，所述非晶磁芯由所述非晶金属带连续卷绕而成，所述非晶磁芯的断面具有螺旋纹路。
3.根据权利要求1所述的非晶磁芯，其特征在于，所述非晶磁芯由多个同轴的环形卷绕圈相互包绕而成，所述环形卷绕圈由所述非晶金属带绕卷绕一圈形成，相邻的环形卷绕圈之间形成有环形接触面。
4.根据权利要求1-3任一项所述的非晶磁芯，其特征在于，所述非晶磁芯的断面呈圆形、椭圆形或腰形，其中，所述腰形由一矩形和两个位于所述矩形相对两侧的半圆形包围而成，所述半圆形的圆弧两端分别与所述矩形的两个相对平行边相切，且所述两个半圆弧均向外凸出。
5.根据权利要求4所述的非晶磁芯，其特征在于，所述非晶磁芯形成有至少一隔离间隙，所述隔离间隙为两个平行的隔断面所夹的间隔空间，所述隔断面垂直于非晶磁芯的断面，所述隔离间隙将所述非晶磁芯分隔成至少两个部分，所述隔离间隙中填充有绝缘粘接剂。
6.根据权利要求5所述的非晶磁芯，其特征在于，所述非晶磁芯的断面呈圆形，所述隔离间隙的数量为1个，且所述隔离间隙沿所述非晶磁芯断面的径向。
7.根据权利要求5所述的非晶磁芯，其特征在于，所述非晶磁芯的断面呈椭圆形，所述隔离间隙的数量为1个，且所述隔离间隙沿所述非晶磁芯断面的长轴或短轴。
8.根据权利要求5所述的非晶磁芯，其特征在于，所述非晶磁芯的断面呈腰形；所述隔离间隙的数量为2个，且所述2个隔离间隙分别沿着所述2个半圆形的直边。
9.一种磁性元件，其特征在于，包括两条平行间隔设置的直臂和三个如权利要求1-8任一项所述非晶磁芯，所述三个非晶磁芯间隔平行设置，所述直臂由软磁材料制成，所述三个非晶磁芯的两端均夹持于所述两直臂之间。
10.根据权利要求9所述的磁性元件，其特征在于，所述软磁材料为硅钢片、铁氧体或非晶磁块中的一种。
11.根据权利要求9所述的磁性元件，其特征在于，所述三个非晶磁芯中，其中一非晶磁芯位于所述直臂的中间位置，其余两非晶磁芯分别位于所述直臂的两端。
12.一种非晶磁芯的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括以下步骤：
卷绕：在一模体卷绕所述非晶金属带，形成一非晶带卷绕体，所述非晶带卷绕体的两相对断面为平面；
取模：从所述非晶带卷绕体中取出所述模体，在所述非晶带卷绕体内形成一模体间隙，所述非晶带卷绕体的两端部均为平面；
挤压：挤压所述非晶带卷绕体侧壁，使得所述模体间隙消失。
13.根据权利要求12所述的非晶磁芯的制作方法，其特征在于，在所述卷绕步骤中，形成的所述非晶带卷绕体由所述非晶金属带连续卷绕而成，所述非晶带卷绕体的断面具有螺旋纹路。
14.根据权利要求12所述的非晶磁芯的制作方法，其特征在于，在所述卷绕步骤中，形成的所述非晶带卷绕体由多个同轴的环形卷绕圈相互包绕而成，所述环形卷绕圈由所述非晶金属带卷绕一圈闭合后形成，相邻的环形卷绕圈之间形成有环形接触面。
15.根据权利要求12-14任一项所述的非晶磁芯的制作方法，其特征在于，在所述卷绕步骤中，所述模体为圆柱细杆结构，所述非晶金属带沿所述模体的圆柱面卷绕，或者所述模体为矩形薄板结构，所述非晶金属带沿所述模体的侧面卷绕；
在所述挤压步骤中，形成的所述非晶磁芯的断面呈圆形、椭圆形或腰形，其中，所述腰形由一矩形和两个位于所述矩形相对两侧的半圆形包围而成，所述半圆形的圆弧两端分别与所述矩形的两个相对平行边相切，且所述两个半圆弧均向外凸出。
16.根据权利要求15任一项所述的非晶磁芯的制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括步骤：
切割：切割所述非晶磁芯，在所述非晶磁芯形成至少一隔离间隙，所述隔离间隙将所述非晶磁芯分隔至少两个部分，所述隔离间隙为两个相对平行的隔断面所夹的间隔空间，所述隔断面垂直所述非晶磁芯的断面；
粘接：用绝缘粘接剂将所述非晶磁芯分隔的各部分粘接为一体。
17.根据权利要求16所述的非晶磁芯的制作方法，其特征在于，在所述挤压步骤中，形成的所述非晶磁芯的断面呈圆形，在所述切割步骤中，所述隔离间隙的数量为1个，且所述隔离间隙沿所述非晶磁芯断面的径向。
18.根据权利要求16所述的非晶磁芯的制作方法，其特征在于，在所述挤压步骤中，形成的所述非晶磁芯的断面呈椭圆形，在所述切割步骤中，所述隔离间隙的数量为1个，所述隔离间隙沿所述非晶磁芯断面的长轴或短轴。
19.根据权利要求16所述的非晶磁芯的制作方法，其特征在于，在所述挤压步骤中，形成的所述非晶磁芯的断面呈腰形，所述腰形由一矩形和两个位于所述矩形相对两侧的半圆形包围而成，所述半圆形的圆弧两端分别与所述矩形的两个相对平行边相切，且所述两个半圆弧均向外凸出；在所述切割步骤中，所述隔离间隙的数量为2个，且所述2个隔离间隙分别沿着所述2个半圆形的 直边。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |