CN105518810A - 集成磁性组件及其组装方法 - Google Patents

Abstract

一种集成磁芯组件包括磁芯、电感耦合到磁芯的输入绕组、电感耦合到磁芯的第一输出绕组，和电感耦合到磁芯的第二输出绕组。磁芯包括第一和第二无绕组腿，和第一和第二绕组腿。第一和第二无绕组腿彼此间隔开，磁芯限定第一和第二无绕组腿之间的开口。输入绕组穿过第一和第二绕组腿之间的开口延伸，并围绕第一和第二绕组腿的每一个缠绕。第一输出绕组围绕第一绕组腿缠绕。第二输出绕组围绕第二绕组腿缠绕。

Description

集成磁性组件及其组装方法

相关申请的交叉引用

本申请主张在2013年3月15日提交的美国临时专利申请号61/792,574的益处，在此通过引用将其全部内容并入于此。

技术领域

本发明的领域大体涉及功率电子，并且尤其是涉及在功率电子中使用的集成磁性组件。

背景技术

为了多种目的，高密度功率电子组件通常需要使用多个磁性电子元件，包括能量存储、信号隔离、信号过滤、能量转换和功率分配。由于对更高功率密度元件需求的增加，因而更加希望集成两个或更多个磁性电子元件，例如将变压器和电感器集成到同一磁芯或者结构中。

然而，在已知的集成磁性组件中，由一个元件产生的磁通可能不能对集成结构中的其它元件的操作产生零网影响。因此，可能会减少对集成元件的有效性和/或效率。

另外，在至少已知的一些集成磁性组件中，杂散磁通对于集成磁性组件的操作有几个不利的影响。杂散磁通是从主磁通路径偏离的磁通路径成分。杂散磁通通常穿过电子电路中的其它的非主动元件，感应这些元件的绕组中的涡流。这将导致绕组中功率损耗的增加和效率的降低。另外，杂散磁通减少集成磁性组件的电感。因此，当在功率变换器中使用集成磁性组件时，杂散磁通增加纹波电流的振幅，导致更大的电力损耗和更差的效率。

发明内容

在一个方案中，提供了一种集成磁性组件。集成磁性组件包括磁芯、电感耦合到磁芯的输入绕组、电感耦合到磁芯的第一输出绕组以及电感耦合到磁芯的第二输出绕组。磁芯包括第一和第二无绕组腿，以及第一和第二绕组腿。第一和第二无绕组腿彼此间隔分开，磁芯限定第一和第二无绕组腿之间的开口。输入绕组穿过第一和第二无绕组腿之间的开口延伸，并围着第一和第二绕组腿的每一个缠绕。第一输出绕组围着第一绕组腿缠绕。第二输出绕组围着第二绕组腿缠绕。

在另一个方案中，提供了一种集成磁性组件的组装方法。该方法包括提供包括第一和第二无绕组腿以及第一和第二绕组腿的磁芯，其中第一和第二无绕组腿彼此隔开，磁芯限定第一和第二无绕组腿之间的开口，提供输入绕组，提供第一输出绕组，提供第二输出绕组，电感耦合输入绕组到磁芯，使得输入绕组穿过第一和第二无绕组腿之间的开口延伸，并围绕第一和第二绕组腿的每一个缠绕，电感耦合第一输出绕组到磁芯，使得第一输出绕组围绕第一绕组腿缠绕，并电感耦合第二输出绕组到磁芯，使得第二输出绕组围绕第二绕组腿缠绕。

在又一个方案中，提供了一种集成磁芯。磁芯包括第一板、第二板，在第一板和第二板之间延伸的第一和第二无绕组腿，以及第一和第二绕组腿在第一板和第二板之间延伸。第一和第二无绕组腿彼此隔开，第一板、第二板、第一无绕组腿和第二无绕组腿限定第一和第二无绕组腿之间的开口。

附图说明

图1是包括集成磁性组件的实例功率变换器的示意图。

图2是适用于图1中显示的功率变换器的实例集成磁性组件的分解图。

图3是图2中显示的集成磁性组件的磁芯的端视图。

图4是图2所示的集成磁性组件的磁芯的另一端视图。

图5是图2所示的集成磁性组件的磁芯的侧视图。

图6是图1的功率变换器的示意图，示出了图2的集成磁性组件的绕组的方向。

图7是适用于图1所示的功率变换器的集成磁性组件的第一备选实施例的透视图。

图8是图7所示的集成磁性组件的分解图。

图9是图7所示的集成磁性组件的磁芯的侧视图。

图10是适用于图1所示的功率变换器的集成磁性组件的第二备选实施例的透视图。

图11是图10所示的集成磁性组件的透视图。

图12是图10所示的集成磁性组件的磁芯的侧视图。

图13是图10所示的集成磁性组件的磁芯的端视图。

图14是图10所示的集成磁性组件的磁芯的另一端视图。

图15是组装集成磁性组件的实例方法的流程图。

尽管在某些图中而不是在其它图中示出了多种实施例的具体特征，但是这仅仅是出于便利。任何附图中的任何特征都可以参考，和/或结合任何其它附图的任何特征提出。

具体实施方式

在本文中描述了集成磁性组件的实例实施例。集成磁性组件包括磁芯、电感耦合到磁芯的输入绕组、电感耦合到磁芯的第一输出绕组以及电感耦合到磁芯的第二输出绕组。磁芯包括第一和第二无绕组腿以及第一和第二绕组腿。第一和第二无绕组腿彼此隔开，磁芯限定第一和第二无绕组腿之间的开口。输入绕组延伸穿过第一和第二无绕组腿之间的开口，并围绕第一和第二绕组腿中的每一个缠绕。第一输出绕组围绕第一绕组腿缠绕。第二输出绕组围绕第二绕组腿缠绕。

图1是实例电子电路的示意图，显示为处于将输入电压V_in转换成输出电压V_out的功率变换器100的形式。功率变换器100包括通过集成磁性组件106彼此电耦合的输入侧102和输出侧104。

输入侧102包括第一开关器件108、第二开关器件110、第三开关器件112和第四开关器件114。如在本文中更详细描述的，集成磁性组件106的输入绕组的终端电耦合在第一开关器件108和第二开关器件110之间，和在第三开关器件112和第四开关器件114之间。

输出侧104包括第五开关器件116和第六开关器件118。如在本文中更详细描述的，集成磁性组件106的第一和第二输出绕组的终端分别电耦合到第五开关器件116和第六开关器件118。

在操作中，第一开关器件108和第四开关器件114共同地在断开和闭合位置之间切换，而第二开关器件110和第三开关器件112相对于第一开关器件108和第四开关器件114，以相反相共同地在断开和闭合位置之间切换。类似地，第五开关器件116和第六开关器件118以相反相在断开和闭合位置之间切换，以产生施加给负载120的输出电压V_out。在实例实施例中，开关器件108、110、112、114、116和118描绘成晶体管开关（具体地，金属氧化物半导体场效应晶体管），并耦合到一个或更多个控制器（未示出），控制器配置成向每个开关器件108、110、112、114、116和118的栅极侧输出脉宽调制控制信号，以在断开和闭合位置之间切换开关器件。

尽管在本文中参考功率变换器100描述了集成磁性组件106，但是，可以以允许集成磁性组件106如在本文中所描述地起作用的任何适当的电力结构实施集成磁性组件106，例如，包括逆向变换器、正向变换器和推拉式变换器。

图2是适用于功率变换器100的实例集成磁性组件200的分解图。集成磁性组件200包括磁芯202、输入绕组204、第一输出绕组206和第二输出绕组208。输入绕组204、第一输出绕组206和第二输出绕组208电感地耦合到磁芯202，使得多个变压器和电感器形成在集成磁性组件200内。

图3是磁芯202的端视图，图4是磁芯202的另一端视图，而图5是磁芯202的侧视图。如图2-5所示，在实例实施例中，磁芯202具有包括六侧的基本矩形的形状。磁芯202的六侧包括第一侧210、相对的第二侧212、在第一侧210和第二侧212之间延伸的第一和第二相对端214和216，以及在第一侧210和第二侧212之间以及在第一端214和第二端216之间延伸的顶部218和相对的底部220。在备选实施例中，磁芯202可具有允许集成磁性组件200如在本文中所描述地起作用的任何适当的形状和任何适当数量的侧部。

在实例实施例中，磁芯202包括第一板222、第二板224、在第一板222和第二板224之间延伸的第一和第二无绕组腿226和228，以及在第一板222和第二板224之间延伸的第一和第二绕组腿230和232。如在本文中所使用的，术语“绕组腿”指的是磁芯202的腿，输入绕组204、第一输出绕组206和第二输出绕组208中的至少一个绕其缠绕。如在本文中所使用的，术语“无绕组腿”指的是没有缠绕腿的磁芯202的腿。

如图3-5所示，在实例实施例中，第一板222经由第一和第二无绕组腿226和228耦合到第二板224。在其它适当的实施例中，第一板222可以通过第一绕组腿230和第二绕组腿232中的一者或两者耦合到第二板224。第一板222和第二板224分别包括相对应的内表面234和236，绕组腿230和232和无绕组腿226和228在它们之间延伸。当集成磁性组件200被组装时（图3-5所示），内表面234和236与另一个处于相互面对的关系。在实例实施例中，每个绕组腿230和232和无绕组腿226和228从第一板222的内表面234朝着第二板224的内表面236延伸。在其它适当的实施例中，一个或更多个绕组腿230和232以及无绕组腿226和228可以从第二板224的内表面236朝着第一板222的内表面234延伸。

第一绕组腿230和第二绕组腿232彼此间隔开足够距离，以在其之间容纳输入绕组204、第一输出绕组206以及第二输出绕组208中的一个或更多个节段。而且，第一绕组腿230与第一无绕组腿226间隔开足够的距离，以及在它们之间容纳输入绕组204、第一输出绕组206和第二输出绕组208中的一个或更多个节段，而第二绕组腿232与第二无绕组腿228间隔开足够的距离，以在它们之间容纳输入绕组204、第一输出绕组206和第二输出绕组208中的一个或更多个节段。

而且，第一无绕组腿226和第二无绕组腿228彼此间隔开，磁芯202限定第一无绕组腿226和第二无绕组腿228之间的开口238。开口238尺寸确定为能容纳输入绕组204。换而言之，集成磁性组件200包括在其之间容纳输入绕组204的“分开”的无绕组腿。如在本文中更详细描述的，和已知的磁性组件相比，第一无绕组腿226、第二无绕组腿228、输入绕组204的结构有助于更紧凑的磁性组件，并使得与集成在单一磁芯上的不同元件之间的磁通干扰有关的功率损耗最小化。

在实例实施例中，开口238由第一无绕组腿226、第二无绕组腿228、第一板222以及第二板224限定。开口238尺寸确定为容纳至少输入绕组204，尽管在其它适当的实施例中，开口238可以由除了第一无绕组腿226、第二无绕组腿228、第一板222以及第二板224之外的元件来限定。

在实例实施例中，磁芯202还包括配置成在磁芯202中提供间隙的多个间隔件，并由此提供具有期望的电感和/或饱和电流的磁芯202。更具体地，磁芯202包括设置在第一绕组腿230和第二板224之间的第一间隔件240，和设置在第二绕组腿232和第二板224之间的第二间隔件242。第一间隔件240配置成在第一绕组腿230和第二板224之间提供间隙244，并且第二间隔件242配置成在第二绕组腿232和第二板224之间提供间隙246。

在实例实施例中，第一间隔件240和第二间隔件242由具有相对高导磁率，例如铁的材料构成。在备选实施例中，第一间隔件240和/或第二间隔件242可包括具有相对低导磁率的材料，或者具有相对高磁阻的材料。通过提供具有期望的磁导率和/或磁阻的第一间隔件240和第二间隔件242，可以将集成磁性组件200的电感可被调整到期望的水平。另外，通过改变跨过第一间隙244和第二间隙246的导磁率（例如，通过用具有相对高磁阻的材料部分地填充第一和第二间隙244和246），在操作期间可以减少在集成磁性组件200内产生的边缘通量，由此改善集成磁性组件200的效率和效益。

磁芯202可由允许集成磁性组件200如在本文中起作用的任何适当材料构成，包括铁氧体、铁氧体复合材料、铁粉、铝硅铁粉、堆叠芯、带缠绕芯、硅钢、镍铁合金（例如MuMETAL®）、非晶金属及其组合。在实例实施例中，第一板222、第一无绕组腿226、第二无绕组腿228、第一绕组腿230和第二绕组腿232由单片磁性材料，例如铁氧体制成。第二板224同样由单片磁性材料制成，并通过无绕组腿226和228耦合到第一板222。

如上所述的，输入绕组204、第一输出绕组206以及第二输出绕组208分别电感耦合到磁芯202。更具体地，输入绕组204绕第一绕组腿230和第二绕组腿232缠绕，第一输出绕组206绕第一绕组腿230缠绕，而第二输出绕组208绕第二绕组腿232缠绕。

输入绕组204、第一输出绕组206和第二输出绕组208可以由允许集成磁性组件200如在本文中所描述地起作用的任何适当的导电材料构成，包括，例如，铜。输入绕组204、第一输出绕组206和第二输出绕组208可由相同的导电材料或者不同的导电材料构成。在实例实施例中，输入绕组204、第一输出绕组206以及第二输出绕组208分别由铜片构成，并以交叉的结构组装，使得第一和第二输出绕组206和208的导电片在输入绕组204的导电片之间插入。

输入绕组204包括第一终端248和第二终端250。第一终端248和第二终端250配置成电耦合到电子电路，例如图1所示的功率变换器100。

而且，输入绕组204从第一终端248到第二终端250串联地包括第一端子段252、第一绕组段254、第二绕组段256和第二端子段258。第一端子段252从第一终端248穿过第一和第二无绕组腿226和228之间的开口238延伸到第一绕组段254。第一绕组段254从第一端子段252围绕第一绕组腿230延伸到第二绕组段256。第二绕组段256从第一绕组段254并围绕第二绕组腿232延伸到第二端子段258。第二端子段258从第二绕组段256穿过第一和第二无绕组腿226和228之间的开口238延伸到第二终端250。

如图2所示，第一端子段252基本上是平行于第二端子段258取向。此外，第一端子段252和第二端子段258基本上彼此共面。当电流经过输入绕组204时，流过第一端子段252的电流方向基本上和流过第二端子段258的电流方向基本相反（也就是，180度的方向）。由第一端子段252和第二端子段258产生的磁通基本上彼此抵消，由此在磁芯202内产生零网磁通。和已知的磁性组件相比，第一无绕组腿226、第二无绕组腿228和输入绕组204的结构因此有助于更紧凑的集成磁性组件，并使得与集成在单一磁芯上的不同元件之间的磁通干扰有关的功率损耗最小。

图6是功率变换器100（图1）的示意图，示出了输入绕组204、第一输出绕组206和第二输出绕组208的方向。输入绕组204、第一输出绕组206和第二输出绕组208相对于彼此以及相对于磁芯202的多个朝向是可能的。在实例实施例中，输入绕组204、第一输出绕组206和第二输出绕组208围绕第一和第二绕组腿230和232缠绕，使得多个变压器和电感器形成在集成磁性组件200内。具体地，输入绕组204的第一绕组段254以第一方向围绕第一绕组腿230缠绕，以及输入绕组204的第二绕组段256以具有和第一方向基本相反极的第二方向围绕第二绕组腿232缠绕。第一输出绕组206以具有和第一或者第二方向基本相反极的第三方向围绕第一绕组腿230缠绕，而第二输出绕组208以具有和第三方向基本相反极的第四方向围绕第二绕组腿232缠绕。在一个适当的备选实施例中，输入绕组204的第一绕组段254以第一方向围绕第一绕组腿230缠绕，而输入绕组204的第二绕组段256以具有和第一方向基本相同极的第二方向围绕第二绕组腿232缠绕。具有基本相同极的缠绕方向的第一和第二绕组段254和256有助于减小输入绕组204的整体长度，由此减少输入绕组204的直流电阻（DCR）和相关的功率损耗。

如图6所示，在实例实施例中，第二绕组段256包括围绕第一绕组腿230的两匝，而第二绕组段256包括围绕第二绕组腿232的两匝。第一输出绕组206包括围绕第一绕组腿230的至少一匝，而第二输出绕组208包括围绕第二绕组腿232的至少一匝。形成在示例性实施例（图1所示）中的两个变压器中的每一个都具有2:1的匝数比。

图7是适用于功率变换器100（图1）的集成磁性组件300的第一备选实施例的透视图，而图8是集成磁性组件300的分解图。

如图7-8所示，集成磁性组件300包括磁芯302、输入绕组304、第一输出绕组306和第二输出绕组308。输入绕组304、第一输出绕组306和第二输出绕组308电感耦合到磁芯302，使得多个变压器和电感器形成在集成磁性组件300内。

磁芯302具有包括六侧的基本矩形的形状。磁芯302的六侧包括第一侧310、相对的第二侧312、在第一侧310和第二侧312之间延伸的第一和第二相对端314和316，以及在第一侧310和第二侧312之间以及第一端314和第二端316之间延伸的顶部318和相对的底部320。

磁芯302包括第一板322、第二板324、在第一板322和第二板324之间延伸的第一和第二无绕组腿326和328，以及在第一板322和第二板324之间延伸的第一和第二绕组腿330和332。另外，磁芯302包括在第一板322和第二板324之间延伸，并设置在第一和第二无绕组腿326和328之间的第三无绕组腿334。

第一板322通过第一无绕组腿326、第二无绕组腿328、第三无绕组腿334、第一绕组腿330和第二绕组腿332耦合到第二板324。第一板322和第二板324分别包括相对应的内表面336和338，绕组腿330和332和无绕组腿326、328以及334在其之间延伸。当集成磁性组件300组装时（图7），内表面336和338是彼此相互面对的关系。

在图7-8所示的实施例中，每个无绕组腿326、328和334以及每个绕组腿330和332包括从第一板322朝着第二板324向上延伸的下部，和从第二板324朝着第一板322向下延伸的上部。在其它的适当实施例中，326、328和334以及绕组腿330和332中的一个或更多个包括从第一板322或者第二板324的其中一个延伸到第一板322或者第二板324的另一个的单一部分（例如图2-6所示的无绕组腿226和228）。

第一绕组腿330和第二绕组腿332彼此间隔开足够距离以在其间容纳输入绕组304、第一输出绕组306和第二输出绕组308中的一个或更多个段。而且，第一绕组腿330和第一无绕组腿326以及第三无绕组腿334间隔开足够距离以在其间容纳输入绕组304、第一输出绕组306和第二输出绕组308中的一个或更多个段。第二绕组腿332和第二无绕组腿328以及第三无绕组腿334间隔开足够距离以在其间容纳输入绕组304、第一输出绕组306和第二输出绕组308中的一个或更多个段。

图9是从磁芯302的磁芯302的第一侧310的侧视图。如图9所示，第一无绕组腿326和第二无绕组腿328彼此间隔开，并且磁芯302在第一无绕组腿326和第二无绕组腿328之间限定开口340。开口340尺寸确定为容纳输入绕组304。在图7-9所示的实施例中，开口340由第一无绕组腿326、第二无绕组腿328、第一板322和第二板324限定。开口340尺寸确定为至少容纳输入绕组304，尽管在其它适当的实施例中，开口340可以由除了第一无绕组腿326、第二无绕组腿328、第一板322和第二板324之外的元件限定。

而且，第一无绕组腿326从磁芯302的第一侧310围绕第一绕组腿330延伸到磁芯302的第二侧312。类似地，第二无绕组腿328从磁芯302的第一侧310围绕第二绕组腿332延伸到磁芯302的第二侧312。第三无绕组腿334和磁芯302的第二侧312相邻设置，并在第一无绕组腿326和第二无绕组腿328之间。

第一无绕组腿326、第二无绕组腿328和第三无绕组腿334基本上共同围绕第一绕组腿330和第二绕组腿332，由此将第一绕组腿330和第二绕组腿332包围在磁芯302内。磁芯302的结构提供了和磁芯202相比通过磁芯302的减少的平均磁通路径（图2-6所示）。而且，在操作中，和磁芯202相比，磁通利用了较高百分比的磁芯302（图2-6所示）。结果，和磁芯202相比，磁芯302（并且因而，集成磁性组件300）的尺寸可以减小，反而不影响集成磁性组件300的操作特性。

磁芯302 可以与上述的磁芯202相同的材料并以相同的方式构成。

输入绕组304、第一输出绕组306和第二输出绕组308分别电感耦合到磁芯302。更具体地，输入绕组304围绕第一绕组腿330和第二绕组腿332缠绕，第一输出绕组306围绕第一绕组腿330缠绕，并且第二输出绕组308围绕第二绕组腿332缠绕。

输入绕组304包括第一终端342和第二终端344。第一终端342和第二终端344配置成电耦合到电子电路，例如图1所示的功率变换器100。

而且，输入绕组304从第一终端342到第二终端344串联地包括第一端子段346、第一绕组段348、第二绕组段350和第二端子段352。第一端子段346从第一终端342穿过第一和第二无绕组腿326和328之间的开口340延伸到第一绕组段348。第一绕组段348从第一端子段346围绕第一绕组腿330延伸到第二绕组段350。第二绕组段350从第一绕组段348并围绕第二绕组腿332延伸到第二端子段352。第二端子段352从第二绕组段350穿过第一和第二无绕组腿326和328之间的开口340延伸到第二终端344。

类似于输入绕组304（图2所示），第一端子段346基本上平行于第二端子段352取向，并且第一和第二端子段346和352基本上彼此共面。

如图8所示，输入绕组304、第一输出绕组306和第二输出绕组308是非平面绕组。如在本文中所使用的，术语“非平面绕组”指的是具有至少大约0.25的宽厚比的绕组。在所示的实施例中，输入绕组304、第一输出绕组306和第二输出绕组308各具有大体矩形的横截面。在其它适当的实施例中，输入绕组304、第一输出绕组306和第二输出绕组308中的一个或更多个可以具有圆形横截面、椭圆形横截面、圆形横截面或者任何适当的组合。

与输入绕组204、第一输出绕组206和第二输出绕组208（均在图2中显示）相比，输入绕组304、第一输出绕组306和第二输出绕组308均具有减小的宽度。与第一和第二绕组腿230和232（如图2所示）相比，输入绕组304、第一输出绕组306和第二输出绕组308的减小的宽度允许第一和第二绕组腿330和332定位得彼此更靠近，由此有助于集成磁性组件300的更紧凑的结构。

输入绕组304、第一输出绕组306和第二输出绕组308可以以与在上面参考图6所描述的输入绕组204、第一输出绕组206以及第二输出绕组208基本相同的方式围绕第一和第二绕组腿330和332缠绕。

图10是适用于功率变换器100（图1）的集成磁性组件400的第二个备选实施例的透视图，而图11是集成磁性组件400的分解图。

如图10-11所示，集成磁性组件400包括磁芯402、输入绕组404、第一输出绕组406和第二输出绕组408。输入绕组404、第一输出绕组406和第二输出绕组408电感耦合到磁芯402，使得多个变压器和电感器形成在集成磁性组件400内。

磁芯402具有包括六侧的基本矩形形状。磁芯402的六侧包括第一侧410、相对的第二侧412、在第一侧410和第二侧412之间延伸的第一和第二相对端414和416，以及在第一侧410和第二侧412之间以及第一端414和第二端416之间延伸的顶部418和相对的底部420。

磁芯402包括第一板422、第二板424、在第一板422和第二板424之间延伸的第一和第二无绕组腿426和428，以及在第一板422和第二板424之间延伸的第一和第二绕组腿430和432。另外，磁芯402包括第三无绕组腿434、第四无绕组腿436、第五无绕组腿438和第六无绕组腿440，每一个都在第一板422和第二板424之间延伸。

第一板422通过绕组腿430和432以及无绕组腿426、428、434、436、438和440耦合到第二板424。第一板422和第二板424分别包括相对应的内表面442和444，绕组腿430和432和无绕组腿426、428、434、436、438和440在其之间延伸。当组装集成磁性组件400时（如图10所示），内表面442和444彼此是相互面对的关系。

而且，第一板422包括从内表面442朝着第二板424向外延伸的升起部分446。升起部分446从磁芯402的第一侧410朝着第二侧412并在第一和第二绕组腿430和432之间延伸。第二板424还包括基本与升起部分446一样的升起部分（未示出）。

在图10-11所示的实施例中，每个无绕组腿426、428、434、436、438和440以及每个绕组腿430和432包括从第一板422朝着第二板424向上延伸的下部，以及从第二板424朝着第一板422向下延伸的上部。在其它适当的实施例中，无绕组腿426、428、434、436、438和440以及绕组腿430和432中的一个或更多个包括从第一板422或者第二板424中的一个延伸到第一板422或者第二板424中的另一个的单一部分（例如图2-6所示的无绕组腿226和228）。

第一绕组腿430和第二绕组腿432彼此间隔开足够的距离，以在其间容纳输入绕组404、第一输出绕组406和第二输出绕组408的一个或更多个段。而且，第一绕组腿430和无绕组腿426、428、434、436、438和440的每一个都间隔开足够的距离，以在其间容纳输入绕组404、第一输出绕组406和第二输出绕组408中的一个或更多个段。第二绕组腿432和无绕组腿426、428、434、436、438和440中的每一个都间隔开足够的距离，以在其间容纳输入绕组404、第一输出绕组406和第二输出绕组408中的一个或更多个段。

图12是从磁芯402的第一侧410的磁芯402的侧视图。如图12所示，第一无绕组腿426和第二无绕组腿428彼此间隔开，磁芯402在第一无绕组腿426和第二无绕组腿428之间限定开口448。而且，第三无绕组腿434设置在开口448内以及第一无绕组腿426和第二无绕组腿428之间。第三无绕组腿434将开口448分成第一开口450和第二开口452。更具体地，第一开口450由第一无绕组腿426、第三无绕组腿434、第一板422和第二板424限定。第二开口452由第二无绕组腿428、第三无绕组腿434、第一板422和第二板424限定。第一开口450和第二开口452均尺寸确定为容纳输入绕组404的一部分。

第四无绕组腿436、第五无绕组腿438、第六无绕组腿440均定位为紧接磁芯402的第二侧412。第四无绕组腿436和第六无绕组腿440彼此间隔开，而第五无绕组腿438定位在第四无绕组腿436和第六无绕组腿440之间。

无绕组腿426、428、434、436、438和440基本上共同围绕第一绕组腿430和第二绕组腿432，因而将第一和第二绕组腿430和432封闭在磁芯420内。

图13是从磁芯402的第一端414看磁芯402的端视图，而图14是从磁芯402的第二端416看磁芯402的端视图。如图13和14所示，磁芯402还包括在第一端414中的第一通风开口454，以及在第二端416中的第二通风开口456。在所示的实施例中，第一通风开口454由第一无绕组腿426、第四无绕组腿436、第一板422和第二板424限定。第二通风开口456由第二无绕组腿428、第六无绕组腿440、第一板422和第二板424限定。通风开口454和456有助于空气流过磁芯402，由此有助于集成磁性组件400内部的热量传导出去。

磁芯402可以以与上述的磁芯402相同的材料并以相同的方式构成。

输入绕组404、第一输出绕组406和第二输出绕组408分别电感耦合到磁芯402。更具体地，输入绕组404围绕第一绕组腿430、第二绕组腿432缠绕，第一输出绕组406围绕第一绕组腿430缠绕，而第二输出绕组408围绕第二绕组腿432缠绕。

输入绕组404包括第一终端458和第二终端460。第一终端458和第二终端460配置成电耦合到电子电路，例如图1所示的功率变换器100。

另外，输入绕组404从第一终端458到第二终端460串联地包括第一端子段462、第一绕组段464、第二端子段466和第二端子段468。第一端子段462从第一终端458穿过第一和第三无绕组腿426和434之间的第一开口450延伸到第一绕组段464。第一绕组段464从第一端子段462围绕第一绕组腿430延伸到第二绕组段466。第二绕组段466从第一绕组段464并围绕第二绕组腿432延伸到第二端子段468。第二端子段468从第二绕组段466穿过第二和第三无绕组腿428和434之间的第二开口452延伸到第二终端460。

类似于输入绕组204（图2所示），第一端子段462基本上平行于第二端子段468取向，第一和第二端子段462和468基本上彼此共面上。

在图10-14所示的实施例中，第一输出绕组406和第二输出绕组408由单一的整体堆叠的包括集成输出引脚470的绕组形成。第一输出绕组406和第二输出绕组408通过集成输出引脚470彼此电耦合。通过使用集成输出引脚470集成第一输出绕组406和第二输出绕组408之间的连接，和具有通过PCB互连件彼此电耦合的输出绕组的磁性组件相比，可以减少电耦合集成磁性组件400和电子电路（例如，在印刷电路板上（PCB））所需的焊料连接件的数量。第一输出绕组406、第二输出绕组408以及集成输出引脚470的结构因此有助于减少和焊料连接有关的功率损耗。

可以和上述参考图6的输入绕组404、第一输出绕组406以及第二输出绕组408基本相同的方式，围绕第一和第二绕组腿430和432缠绕输入绕组404、第一输出绕组406和第二输出绕组408。

图15是组装集成磁性组件的实例方法1500的流程图，例如图2所示的集成磁性组件200。1502提供磁芯例如磁芯202。磁芯包括第一和第二无绕组腿以及第一和第二绕组腿。第一和第二无绕组腿彼此间隔开，磁芯限定第一和第二无绕组腿之间的开口。1504提供输入绕组，例如输入绕组204。1506提供第一输出绕组，例如第一输出绕组206。1508提供第二输出绕组，例如第二输出绕组208。1510将输入绕组电感耦合到磁芯，使得输入绕组穿过第一和第二无绕组腿之间的开口延伸，并围绕第一和第二绕组腿的每一个缠绕。1512第一输出绕组电感耦合到磁芯，使得第一输出绕组围绕第一绕组腿缠绕。1514第二输出绕组电感耦合到磁芯，使得第二输出绕组围绕第二绕组腿缠绕。

在本文中描述了集成磁性组件的实例实施例。集成磁性组件包括磁芯、电感耦合到磁芯的输入绕组、电感耦合到磁芯的第一输出绕组，以及电感耦合到磁芯的第二输出绕组。磁芯包括第一和第二无绕组腿以及第一和第二绕组腿。第一和第二无绕组腿彼此间隔开，并且磁芯限定第一和第二无绕组腿之间的开口。输入绕组穿过第一和第二无绕组腿之间的开口延伸，并围绕第一和第二绕组腿的每一个缠绕。第一输出绕组围绕第一绕组腿缠绕。第二输出绕组围绕第二绕组腿缠绕。

和至少一些集成磁性组件相比，在本文中描述的系统和方法中，集成磁芯使用分开腿以用于绕组和无绕组腿两者，并且初级绕组穿过无绕组腿之间的磁芯。使用分开腿以用于绕组腿和无绕组腿并且使初级绕组经过无绕组腿之间的芯减小了集成磁性组件的尺寸，由此增加了功率密度，同时最小化集成磁芯上的网络磁通量。

在本文中示出和描述的本发明的实施例中的操作的执行或者进行顺序不是必须的，除非特别指定。即，可以以任何顺序进行操作，除非另外限定，并且本发明的实施例可以包括除了本文中公开的此外或者更少的操作。例如，可以预期，之前执行或者进行特殊操作，与其同时或者在另一操作之后都将落在本发明的方面的范围之内。

尽管本发明的各种实施例的特定特征可以在一些图中示出而没在其它图中示出，但是这仅仅只是出于便利的目的。根据本发明的原理，附图的任何特征都可以参考和/或结合任何其它附图的任何特征一起提出。

本书面说明书使用实例来公开包括最佳模式的本发明，且还允许本领域技术人员可以实施本发明，包括制造和使用任何设备和系统以及执行任何包括在内的方法，本发明的专利范围由权利要求来限定，并可以包括本领域技术人员想到的其它实例。这些其它的实例旨在权利要求的范围之内，如果它们有不同于权利要求的文字语言的结构要素，或者如果它们包括和权利要求的文字语言无实质不同的等价结构要素。

Claims (20)

1.一种集成磁性组件，包括：

磁芯，包括：

第一和第二无绕组腿，所述第一和第二无绕组腿彼此间隔开，所述磁芯限定在所述第一和第二无绕组腿之间的开口；以及

第一和第二绕组腿；

输入绕组，其电感耦合到所述磁芯，并延伸穿过在所述第一和第二无绕组腿之间的所述开口，并缠绕所述第一和第二绕组腿中的每个；

电感耦合到所述磁芯的第一输出绕组，所述第一输出绕组围绕所述第一绕组腿缠绕；以及

电感耦合到所述磁芯的第二输出绕组，所述第二输出绕组围绕所述第二绕组腿缠绕。

2.根据权利要求1所述的集成磁性组件，其中，所述输入绕组包括延伸穿过在所述第一和第二无绕组腿之间的所述开口的第一端子段，第一绕组段围绕所述第一绕组腿缠绕，第二绕组段围绕所述第二绕组腿缠绕，并且第二端子段延伸穿过在所述第一和第二无绕组腿之间的所述开口。

3.根据权利要求2所述的集成磁性组件，其中，所述第一端子段和所述第二端子段基本上共面且基本上平行取向。

4.根据权利要求2所述的集成磁性组件，其中，所述磁芯还包括设置在所述第一和第二无绕组腿之间的第三无绕组腿，所述第一端子段在所述第一无绕组腿和所述第三无绕组腿之间延伸，所述第二端子段在所述第二无绕组腿和所述第三无绕组腿之间延伸。

5.根据权利要求1所述的集成磁性组件，其中，所述第一输出绕组和所述第二输出绕组是由整体绕组形成，所述绕组包括集成输出引脚，其中所述第一输出绕组和所述第二输出绕组通过所述集成输出引脚彼此电耦合。

6.根据权利要求1所述的集成磁性组件，其中，所述输入绕组、所述第一输出绕组和所述第二输出绕组中的每一个包括非平面绕组。

7.根据权利要求1所述的集成磁性组件，其中，所述磁芯还包括第一侧、第二侧、第一端和第二端，所述第一和第二端在所述第一和第二侧之间延伸，其中所述第一侧包括所述开口，并且其中所述第一和第二端中的每一个都包括限定在其中的通风开口。

8.根据权利要求1所述的集成磁性组件，其中，所述磁芯还包括第一板和第二板，所述第一板通过至少所述第一和第二无绕组腿耦合到所述第二板，其中所述开口由所述第一板、所述第二板、所述第一无绕组腿和所述第二无绕组腿限定。

9.根据权利要求8所述的集成磁性组件，其中，所述磁芯还包括从所述第一和第二板中的一个的内表面朝着所述第一和第二板中的另一个延伸的升起部分，所述升起部分从所述磁芯的第一侧朝着相对的第二侧并在所述第一和第二绕组腿之间延伸。

10.一种组装集成磁性组件的方法，所述方法包括：

提供包括第一和第二无绕组腿以及第一和第二绕组腿的磁芯，其中，所述第一和第二无绕组腿彼此间隔开，并且其中，所述磁芯限定在所述第一和第二无绕组腿之间的开口；

提供输入绕组；

提供第一输出绕组；

提供第二输出绕组；

使所述输入绕组电感耦合到所述磁芯，使得所述输入绕组延伸穿过在所述第一和第二无绕组腿之间的所述开口，并围绕所述第一和第二绕组腿中的每个缠绕；

使所述第一输出绕组电感耦合到所述磁芯，使得所述第一输出绕组围绕所述第一绕组腿缠绕；和

使所述第二输出绕组电感耦合到所述磁芯，使得所述第二输出绕组围绕所述第二绕组腿缠绕。

11.一种根据权利要求10所述的组装集成磁性组件的方法，其中，所述输入绕组包括第一端子段、第一绕组段、第二绕组段和第二端子段，并且其中，使所述输入绕组电感耦合到所述磁芯还包括使所述输入绕组电感耦合到所述磁芯，使得所述第一端子段延伸穿过在所述第一和第二无绕组腿之间的所述开口，所述第一绕组段围绕所述第一绕组腿缠绕，所述第二绕组段围绕所述第二绕组腿缠绕，并且所述第二端子段延伸穿过在所述第一和第二无绕组腿之间的所述开口。

12.根据权利要求11所述的组装集成磁性组件的方法，其中，使所述输入绕组电感耦合到所述磁芯还包括使所述输入绕组电感耦合到所述磁芯，使得所述第一端子段和所述第二端子段基本共面且基本上平行取向。

13.根据权利要求11所述的组装集成磁性组件的方法，其中，所述磁芯还包括设置在所述第一无绕组腿和所述第二无绕组腿之间的所述开口内的第三无绕组腿，并且其中，使所述输入绕组电感耦合到所述磁芯还包括使所述输入绕组电感耦合到所述磁芯，使得所述第一端子段在所述第一无绕组腿和所述第三无绕组腿之间延伸，并且所述第二端子段在所述第二无绕组腿和第三无绕组腿之间延伸。

14.根据权利要求10所述的组装集成磁性组件的方法，其中，所述磁芯还包括第一板和第二板，所述方法还包括利用所述第一无绕组腿和所述第二无绕组腿将所述第一板耦合到所述第二板。

15.一种用于集成磁性组件的磁芯，所述磁芯包括：

第一板；

第二板；

第一和第二无绕组腿，其在所述第一板和所述第二板之间延伸，所述第一和第二无绕组腿彼此间隔开，其中所述第一板、所述第二板、所述第一无绕组腿和所述第二无绕组腿限定在所述第一和第二无绕组腿之间的开口；和

第一和第二绕组腿在所述第一板和所述第二板之间延伸。

16.根据权利要求15所述的磁芯，其中，所述第一板通过至少所述第一和第二无绕组腿耦合到所述第二板。

17.根据权利要求15所述的磁芯，其中，所述第一和第二绕组腿通过所述第一和第二无绕组腿至少部分地封闭在所述磁芯内。

18.根据权利要求15所述的磁芯，其中，所述磁芯还包括第一侧、第二侧、第一端和第二端，所述第一和第二端在所述第一和第二侧之间延伸，其中，所述第一侧包括所述开口，并且其中，所述第一和第二端中的每一个包括限定在其中的通风开口。

19.根据权利要求15所述的磁芯，还包括设置于在所述第一和第二无绕组腿之间的所述开口内的第三无绕组腿，所述第三无绕组腿将所述开口分成由所述第一无绕组腿、所述第三无绕组腿、所述第一板和所述第二板限定的第一开口，以及由所述第二无绕组腿、所述第三无绕组腿、所述第一板和所述第二板限定的第二开口。

20.根据权利要求15所述的磁芯，还包括从所述第一和第二板中的一个的内表面朝着所述第一和第二板中的另一个延伸的升起部分，所述升起部分从所述磁芯的第一侧朝着相对的第二侧，并在所述第一和第二绕组腿之间延伸。