CN107731441A - 磁性元件及磁性元件的装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种磁性元件，包括磁芯和至少两个电极，所述磁性元件形成至少两相电感单元，相邻的电感单元共用部分磁芯；每相电感单元均包括材料不同的第一磁芯段和第二磁芯段，第一磁芯段和第二磁芯段相接共同包围形成四面封闭两端开口的筒状架构，筒状架构内的包围空间为电极槽；每一相电感单元的电极槽内均设置至少两个电极中的一个；所有的电感单元中的第一磁芯段和第二磁芯段共同构成磁芯；通过所述第一磁芯段和所述第二磁芯段的材料的不同，形成所述第一磁芯段和所述第二磁芯段的磁导率的差异。本发明还提供一种磁性元件的装置方法。本发明之磁性元件能够实现电感单元之间的耦合系数的确定。

Description

磁性元件及磁性元件的装配方法

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，尤其涉及开关电源中的磁性元件，例如电感元件。

背景技术

随着半导体工艺和封装技术的发展，芯片业务处理能力逐步增加，芯片与功能单元对电源功率/电流的需求也越来越多。通常，在开关电源中通过多个MOS开关并联或多个电感并联来实现电源功率/电流的提升。这种并联交错电源，器件用量增加，尤其是功率转换核心器件—电感用量的增加，导致电源在电路板上的占板面积大幅增加。

减小电感的面积/体积，对于提升电源功率密度，节省电源布板面积非常有益。因此，在保证电感和电源性能的前提下，如何设计一种小型化且结构简单的磁性元件为业界亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种磁性元件和磁性元件的装配方法，能够实现各相电感单元之间解耦，保证各相电感单元之间的独立工作，同时可以实现磁性元件体积小型化的设计。

第一方面，本发明实施例提供了一种磁性元件，包括磁芯和至少两个电极，所述磁性元件成至少两相电感单元，相邻的所述电感单元共用部分所述磁芯；每相所述电感单元均包括材料不同的第一磁芯段和第二磁芯段，所述第一磁芯段和所述第二磁芯段相接共同包围形成四面封闭两端开口的筒状架构，所述筒状架构内的包围空间为电极槽；每一相所述电感单元的所述电极槽内均设置所述至少两个电极中的一个；所有的所述电感单元中的所述第一磁芯段和所述第二磁芯段共同构成所述磁芯；通过所述第一磁芯段和所述第二磁芯段的材料的不同，形成所述第一磁芯段和所述第二磁芯段的磁导率的差异，以得到预定的各相所述电感单元之间的耦合系数。

本发明实施例在磁芯不开任何气隙的情况下，通过至少两相电感单元中的磁芯材料的不同，即：材料不同的第一磁芯段和第二磁芯段，改变各相电感单元之间的耦合关系，本发明实施例能够实现弱耦合或强耦合，甚至可以实现电感单元之间的解耦，使得各相电感单元能够独立工作。因此，本发明实施例通过集成至少两相电感单元在一个磁性元件中，而至少两相电感单元又可以独立工作，相当于独立的器件，相较现有技术中独立器件的安装和配置，本发明具有体积小、结合简单的优势。在每个电感单元中，所述第一磁芯段和所述第二磁芯段首尾相接共同包围形成无气隙的封闭筒状架构，本发明不但可以简化多路并联电感的制作，同时也利于减少整个磁性元件并联电感的损耗。

一种实施方式中，所述电感单元的相数为大于等于3的奇数项。也就是说，本发明实施例子通过第一磁芯段和第二磁芯段的材料不同，能够实现三相集成电感元件、五相电感集成元件、甚至更多的奇数项，而且各相电感单元之间耦合系数可以根据需要设定，电感单元相数越多，越可以体现本发明实施例结构简单体积小的优势，因为现有技术中若实现多相，特别是奇数相电感单元之间的耦合，要么通过开气隙的方式，要么就是将其尺寸设计的足够大，通过结构实现隔离，而本发明实施例子是通过磁性材料不同的磁芯结合在一起，就可以用简单的结构实现电感单元之间的耦合关系。

一种实施方式中，所述第一磁芯段的磁导率是所述第二磁芯段的磁导率的9倍或9倍以上。本实施方式，通过第一磁芯段和第二磁芯段磁导率比值的倍数大于等于9，能够实现任何相数的电感单元的弱耦合特性，因此，各相电感单元之间相当于分立电感元件，应用在电源中，对每个并联支路的开关信号没有相位差要求。例如，在一实施例中，不同的并联电路之间开关信号是同步的，在另一实施例中，不同的并联支路之间的开关信号可以有一定的延迟。

一种实施方式中，所述第一磁芯段的材料为铁氧体材料，所述第二磁芯段的材料为金属材料。金属材料晶粒尺寸大，气孔率高，内部形成分布式气隙，磁导率低，饱和特性好，满足通流特性，体积可以做小，但是损耗大。铁氧体材料晶粒尺寸小，气孔率低，磁导率高，损耗低，但是饱和特性相对差，应用频率相对高。本实施方式中，通过金属材料和铁氧体材料组合使用，综合二者损耗和饱和特性，可以实现高频大电流领域电感优化设计。利于金属材料内部物理气隙特性，可以实现不在磁性元件的磁芯上开结构气隙，就能够实现任意相数电感集成的弱耦合特性。一种实施方式中，在每个电感单元内，第一磁芯段的体积占比大于第二磁芯段的体积占比，具体而言，第一磁芯段的体积至少为第二磁芯段体积的1.5倍。

一种实施方式中，各相所述电感单元之间的耦合系数低于0.1，一种实施方式中，各相所述电感单元之间的耦合系数低于0.05。

一种实施方式中，所述第一磁芯段包括第三磁芯段和分别位于所述第三磁芯段两端的两个励磁磁芯段，每个所述励磁磁芯段的两端分别连接所述第三磁芯段和所述第二磁芯段，所述第三磁芯段和所述励磁磁芯段的磁导率的差异在4倍以内。

一种实施方式中，所述第三磁芯段和所述励磁磁芯段为同样的材料的一体成型结构。励磁磁芯段与第二磁芯段之间可以通过粘接剂粘合的方式形成闭合磁路。通过粘接剂的用量可以调节励磁磁芯段与第三磁芯段之间的结合的尺寸，进一步能够调节电感单元的电感量。

一种实施方式中，所述励磁磁芯段相对第一磁芯段和第三磁芯段均为独立的，其两端均通过粘接剂粘合的方式连接至第一磁芯段或第三磁芯段。本实施方式中，所有的第一磁芯段形成板状结构，所有的第三磁芯段亦形成板状结构，且两块板状结构相互平行，通过励磁磁芯段连接在二者之间，形成至少两相电感单元。本实施方式制作方法简单，结构亦简单。

一种实施方式中，所有的所述第二磁芯段依次连接形成上磁芯，所有的所述第三磁芯段依次连接形成下磁芯，所述上磁芯和所述下磁芯相对设置，且均为平板状磁芯结构。

一种实施方式中，在每相所述电感单元中，所述两个励磁磁芯段和所述第三磁芯段共同形成U形架构，所述第二磁芯段位于所述连接在所述两个励磁磁芯段之间且封堵所述U形架构的开口。

一种实施方式中，所述第二磁芯段为涂覆在所述两个励磁磁芯段之间的磁粉胶，且所述磁粉胶覆盖在所述电极的表面。本实施方式减少了低磁导率材料的用量，电感的损耗相对低。

一种实施方式中，所述至少两个电极为相互分立的元件，每个所述电极均包括输入端和输出端。

各所述电极的输入端和输出端的形状可以为I形或L形等。

一种实施方式中，所述至少两个电极为一体式结构，各所述电极的输入端相互独立，各所述电极的输出端连接一体，形成共同输出端。

一种实施方式中，所述第二磁芯段的表面设有绝缘层，以保证所述第二磁芯段外表面的绝缘特征。具体而言，在第二磁芯段的背离所述电极和所述第一磁芯段的表面设置绝缘层。一种实施方式中，当第二磁芯段的磁导率低于100的时候，在第二磁芯的表面增加绝缘材料，以减少低磁导率材料于电感单元并联电阻造成的损耗。

一种实施方式中，在其中一相所述电感单元中，所述电感单元的两侧均设有相邻的电感单元，所述第一磁芯段包括第三磁芯段和三个励磁磁柱，第三磁芯段与第二磁芯段相对设置，三个励磁磁柱连接在第二磁芯段和第三磁芯段之间，且所述三个励磁磁柱彼此间隔设置，在这三个励磁磁柱中，位于两侧的励磁磁柱为所述电感单元与相邻的电感单元共用的励磁磁柱，位于中间励磁磁柱被电极环绕，所述电极为扁平漆包线或圆线绕制。所述第三磁芯段和所述励磁磁柱的磁导率的差异在4倍以内。

第二方面，本发明实施例还提供一种磁性元件的装配方法，包括：

提供基座，所述基座包括下磁芯和至少三个励磁磁芯段，所述下磁芯和所述至少三个励磁磁芯段共同形成至少两个电极槽，所述至少两个电极槽依次排列呈一排；

将至少两个电极一一对应地置入所述至少两个电极槽内；

提供上磁芯，所述上磁芯与所述下磁芯的材质不同；及

将上磁芯组装至所述基座，使得所述上磁芯和所述至少三个励磁磁芯段结合，以将所述至少两个电极分别固定在所述至少两个电极槽内，以使所述磁性元件形成至少两相电感单元，相邻的所述电感单元共用部分所述磁芯；在每相所述电感单元中，所述上磁芯和所述下磁芯相接共同包围形成四面封闭两端开口的筒状架构，所述筒状架构内的包围空间为所述至少两个电极槽之一者。

一种实施方式中，所述上磁芯呈平板状，将上磁芯组装至所述基座的过程中，将所述上磁芯安装至所述至少三个励磁磁芯段的背离所述下磁芯的一端。

一种实施方式中，所述上磁芯为磁粉胶，将上磁芯组装至所述基座的过程中，将所述上磁芯涂覆在每相邻的两个所述励磁磁芯段之间，且分别覆盖所述至少两个电极。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。

图1是本发明一种实施例提供的磁性元件的示意图；

图2是图1所示的一种实施例提供的磁性元件的立体分解示意图；

图3是图1所示的一种实施例提供的磁性元件的截面示意图；

图4是一种实施方式中，以三相电感为例，在电流垂直方向剖面图中，第一电感单元单独工作时的磁通解耦方式示意图；

图5是一种实施方式中，以三相电感为例，在电流垂直方向剖面图中，第一电感单元单独工作时的等效磁路模型图；

图6是一种实施方式中，以三相电感为例，在电流垂直方向剖面图中，第二电感单元单独工作时的磁通解耦方式示意图；

图7是一种实施方式中，以三相电感为例，在电流垂直方向剖面图中，第二电感单元单独工作时的等效磁路模型图；

图8是一种实施方式中，以三相电感为例，在电流垂直方向剖面图中，第一电感单元、第二电感单元和第三电感单元三相交错并联工作模式下的磁通解耦方式示意图；

图9是本发明一种实施例提供的磁性元件的截面示意图；

图10是本发明一种实施例中的包括弯折段的电极示意图；

图11是本发明一种实施例中三个电极相互独立的架构的示意图；

图12是本发明一种实施例中三个电极的输出端连接为一体的架构的示意图；

图13是本发明一种实施例中提供的磁性元件之第二磁芯段的示意图；

图14是本发明另一种实施例提供的磁性元件的示意图；

图15是本发明另一种实施例中三个电极相互独立的架构的示意图；

图16是本发明另一种实施例提供的磁性元件的示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图对本发明实施例进行描述。

本发明提供的磁性元件为开关电源中的集成电感元件，可以应用于制作电感元件、变压器等。本发明实施例通过组合磁材形成N相集成电感，N≥2，利用不同磁性材料的磁导率和磁阻的差异实现调配各相电感单元之间的耦合系数，可以实现磁路解耦。

请参阅图1、图2和图3，磁性元件包括磁芯10和至少两个电极20。至少两个电极20中的数量的限定并不表示电极20的相互独立的，可以为将多个电极制作成一体式结构，也可以为至少两个彼此独立的元件。所述磁性元件形成至少两相电感单元11，相邻的所述电感单元11共用部分所述磁芯10；每相所述电感单元11包括材料不同的第一磁芯段12和第二磁芯段13，所述第一磁芯段12和所述第二磁芯段13首尾相接共同包围形成四面封闭两端开口的筒状架构，所述筒状架构内的包围空间为电极槽14，电极槽14内用于收容电极20。每一相所述电感单元11的所述电极槽14内均设置所述至少两个电极20中的一个；所有的所述电感单元11中的所述第一磁芯段12和所述第二磁芯段13共同构成所述磁芯10。

这里所说的四面封闭指的是无气隙的架构，四面封闭两端开口的筒状架构即无气隙的封闭筒状架构，指的是磁芯10环绕一周包围电极20，磁芯10包围电极20的部分没有任何气隙，此气隙指的是缺口、缝隙、或开口等，无气隙也就是说，电极20的四周，磁芯10是连续、封闭环绕的。本实施方式中，“封闭”是对筒状架构无气隙的限定，也就是说，磁芯10除了供电极20伸出的封闭筒状架构的两端为开口，不再有其它与外界相通的开口或缺口、缝隙。

具体而言，封闭筒状架构的横截面可以为圆形、方形或其它形状，封闭筒状架构的两端为开口，且两端的开口用于供电极20的两端伸出磁芯，以作为输入端21和输出端22，一种实施方式中，所述电极20的输入端21和输出端22伸出所述磁芯10后朝向同一个方向弯折，也就是说，电极20的输入端21和输出端22位于磁芯10的同一侧。如图1和图2所示，电极20的输入端21和输出端22向第一磁芯段12远离第二磁芯段13的一侧延伸。如图14所示，另一实施方式中，电极20的输入端21和输出端22向第二磁芯段13远离第一磁芯段12的一侧延伸。

所述至少两个电极20一一对应地设置在所述电极槽14内；通过所述第一磁芯段12和所述第二磁芯段13的材料的不同，形成所述第一磁芯段12和所述第二磁芯段13的磁导率的差异，以得到预定的各相所述电感单元11之间的耦合系数。

本发明实施例在磁芯10不开任何气隙的情况下，通过至少两相电感单元11中的磁芯材料的不同，即：材料不同的第一磁芯段12和第二磁芯段13，改变各相电感单元11之间的耦合关系，本发明实施例能够实现弱耦合或强耦合，甚至可以实现电感单元11之间的解耦，使得各相电感单元11能够独立工作，具体而言，只有一相电感单元11单独工作时，工作相的电感单元11与其他相的电感单元11之间呈解耦的状态。因此，本发明实施例通过集成至少两相电感单元11在一个磁性元件中，而至少两相电感单元11又可以独立工作，相当于独立的器件，相较现有技术中多个独立的电感器件的安装和配置，本发明具有体积小、结合简单的优势。在每个电感单元中，所述第一磁芯段12和所述第二磁芯段13首尾相接共同包围形成无气隙的封闭筒状架构，本发明不但可以简化多路并联电感的制作，同时也利于减少整个磁性元件并联电感的损耗。

一种实施方式中，在每一相电感单元11中，所述第一磁芯段12包括第三磁芯段122和分别位于所述第三磁芯段122两端的两个励磁磁芯段121，每个所述励磁磁芯段121的两端分别连接所述第三磁芯段122和所述第二磁芯段13。磁性元件的电感单元的数量为N，则励磁磁芯段121的数量为N+1。

一种实施方式中，所述第三磁芯段122和所述励磁磁芯段121的磁导率的差异在4倍以内。

一种实施方式中，所述第三磁芯段122和所述励磁磁芯段121为同样的材料的一体成型结构。励磁磁芯段121与第二磁芯段13之间可以通过粘接剂粘合的方式形成闭合磁路。通过粘接剂的用量可以调节励磁磁芯段121与第三磁芯段122之间的结合的尺寸，进一步能够调节电感单元的电感量。

一种实施方式中，所述励磁磁芯段121相对第一磁芯段12和第三磁芯段122均为独立的，其两端均通过粘接剂粘合的方式连接至第一磁芯段12或第三磁芯段122。一种实施方式中，在一个磁性元件中，所有的所述第二磁芯段13依次连接形成上磁芯，所有的所述第三磁芯段122依次连接形成下磁芯，所述上磁芯和所述下磁芯相对设置，且均为平板状磁芯结构。换言之，所有的第一磁芯段12首尾相连共同形成板状结构(可以为平板)，所有的第三磁芯段122亦首尾相连共同形成板状结构(可以为平板)。两块板状结构之间可以相互平行，通过励磁磁芯段121连接在二者之间，形成至少两相电感单元。本实施方式只要将多个励磁磁芯段121彼此间隔、依次排列且固定在第一磁芯段12和第三磁芯段122之间，即形成磁性元件，制作方法简单，亦具简单的结构。

励磁磁芯段121可以为平板状结构，也可以包括弧面结构，只要在相邻的励磁磁芯段121之间形成用于容纳电极20的空间(即电极槽14)，就可以实现磁性元件的功能。

图1、图2和图3所示的实施方式中，描述了以三相电感为例的磁性元件，磁性元件包括三个电极20，电极20为可以为金属材质，通过金属基材切割冲压成型，电极20也可以为铜皮、利兹线、PCB绕组、圆导线、多股线或扁平线。每个电极20与围绕这个电极20的磁芯10共同形成一相电感，因此本实施方式的磁芯形成三相电感单元11，即第一电感单元111、第二电感单元112和第三电感单元113，图3中每个方形虚线框所限定的区域为一相电感单元11，相邻的两相电感单元11包括共用磁芯部分。

请参阅图4和图5，表达了一种实施方式中，以三相电感为例，在电流垂直方向剖面图中，第一电感单元111单独工作时磁通解耦方式及等效磁路模型图。第一电感单元111单独工作时，形成磁通回路1、磁通回路2和磁通回路3，磁通回路1、磁通回路2和磁通回路3在磁通回路1处形成交集。图4中的虚线框形及图5所示的等效磁路模型图中的椭圆形均表示磁通回路1、磁通回路2和磁通回路3的磁力线L。图5中，Rw0和Rw1代表第一电感单元111中的励磁磁芯段121的磁阻，Rw1和Rw2代表第二电感单元112中的励磁磁芯段121的磁阻，Rw2和Rw3代表第三电感单元113中的励磁磁芯段121的磁阻；Rg1、Rg2、Rg3分别代表第一电感单元111中的第二磁芯段13的磁阻、第二电感单元112中的第二磁芯段13的磁阻及第三电感单元113中的第二磁芯段13的磁阻；Ra1、Ra2、Ra3分别代表第一电感单元111中的第三磁芯段122的磁阻、第二电感单元112中的第三磁芯段122的磁阻及第三电感单元113中的第三磁芯段122的磁阻。由于第一磁芯段12和第二磁芯段13磁性材料磁导率的差异，Rg1、Rg2、Rg3的磁阻远大于其他磁芯段的磁阻，该相电感单独工作时产生的磁场，90％以上的磁场通过磁通回路1中形成闭合回路，只有10％以内的磁场通过磁通回路2或者磁通回路3形成回路，实现第一电感单元111与第二电感单元112和第三电感单元113磁通弱耦合解耦。

请参阅图6和图7，表达了一种实施方式中，以三相电感为例，在电流垂直方向剖面图中，第二电感单元112单独工作时磁通解耦方式及等效磁路模型图。第二电感单元112工作时，形成磁通回路1、磁通回路2和磁通回路3，磁通回路2和磁通回路3以磁通回路1为中心对称分布，且磁通回路1、磁通回路2和磁通回路3在磁通回路1处形成交集。图7分别表达了磁通回路1的等效磁路模型图，以及磁通回路2或3的等效磁路模型图，磁通回路2和磁通回路3的等效磁路模型图相同。图7中，左图为磁通回路1的等效磁路模型图，其中，Rw0和Rw代表第二电感单元112中的励磁磁芯段121的磁阻，Rg代表第二电感单元112中第二磁芯段13的磁阻，Ra代表第二电感单元112中第三磁芯段122的磁阻；右图表示磁通回路2或磁通回路3的等效磁路模型图，在磁通回路3中，Rw0和Rw代表第一电感单元111和第二电感单元112中不共用的两个励磁磁芯段121的磁阻，两个Rg代表第一电感单元111和第二电感单元112中的第二磁芯段13的磁阻，两个Ra代表第一电感单元111和第二电感单元112中的第三磁芯段122的磁阻。在磁通回路2中，Rw0和Rw代表第二电感单元112和第三电感单元113中不共用的两个励磁磁芯段121的磁阻，两个Rg代表第二电感单元112和第三电感单元113中的第二磁芯段13的磁阻，两个Ra代表第二电感单元112和第三电感单元113中的第三磁芯段122的磁阻。由于第一磁芯段12和第二磁芯段13磁材料磁导率和磁阻的差异，Rg1、Rg2、Rg3的磁阻远大于其他磁芯段的磁阻，该相电感单独工作时产生的磁场，90％以上的磁场通过磁通回路1中形成闭合回路，只有10％以内的磁场通过磁通回路2或者磁通回路3形成回路，实现第二电感单元112与第一电感单元111和第三电感单元113磁通弱耦合解耦。

请参阅图8，表达了一种实施方式中，以三相电感为例，在电流垂直方向剖面图中，第一电感单元111、第二电感单元112和第三电感单元113三相交错并联工作模式下的磁通解耦方式，这种情况下，三相电感单元分别形成电流1磁通回路、电流2磁通回路和电流3磁通回路，即三个电极20分别形成的三个磁通回路，且电流1磁通回路、电流2磁通回路和电流3磁通回路彼此独立，并排设置，在公共磁芯上，三者是有交集的，且三相电流同相时，在公用磁柱上磁路相消。可见，本发明实施例提供的磁性元件能够实现多相电感单元的独立工作，相当于将独立的器件集成于一体，具有体积小、结构简单的优势。

一种实施方式中，所述电感单元的相数为大于等于3的奇数项。也就是说，本发明实施例子通过第一磁芯段12和第二磁芯段13的材料不同，能够实现三相集成电感元件、五相电感集成元件、甚至更多的奇数项，而且各相电感单元之间耦合系数可以根据需要设定，电感单元相数越多，越可以体现本发明实施例结构简单体积小的优势，因为现有技术中若实现多相，特别是奇数相电感单元之间的耦合，要么通过开气隙的方式，要么就是将其尺寸设计的足够大，通过结构实现隔离，而本发明实施例子是通过磁性材料不同的磁芯结合在一起，就可以用简单的结构实现电感单元之间的耦合关系。

一种实施方式中，所述第一磁芯段12的磁导率是所述第二磁芯段13的磁导率的9倍或9倍以上。本实施方式，通过第一磁芯段12和第二磁芯段13磁导率比值的倍数大于等于9，能够实现任何相数的电感单元的弱耦合特性，耦合系数在0.1以内，因此，各相电感单元之间相当于分立电感元件，应用在电源中，对每个并联支路的开关信号没有相位差要求。例如，在一实施例中，不同的并联电路之间开关信号是同步的，开关信号是用于驱动其中一相电感单元的，一个磁性元件可以接至少两个开关信号。在另一实施例中，不同的并联支路之间的开关信号可以有一定的延迟。当各相电感单元之间具有弱耦合特性时，它们可以作为独立的支路应用在电路中，在同一个磁性元件中，不同的支路的开关信号可以相同，也可以有一定的延迟，可以依据应用环境需求调节各开关信号。

一种实施方式中，所述第一磁芯段12的材料为铁氧体材料，所述第二磁芯段13的材料为金属材料。金属材料晶粒尺寸大，气孔率高，内部形成分布式气隙，磁导率低，饱和特性好，满足通流特性，体积可以做小。铁氧体材料晶粒尺寸小，气孔率低，磁导率高，但是饱和特性相对差，应用频率相对高。本实施方式中，通过金属材料和铁氧体材料组合使用，综合二者磁导率和饱和特性，可以实现高频大电流领域电感优化设计。利于金属材料内部物理气隙特性，可以实现不在磁性元件的磁芯上开结构气隙，就能够实现任意相数电感集成的弱耦合特性，使得本发明实施例子的磁性元件制造工艺简单，制作成本低，工期短，效率高。

一种实施方式中，各相所述电感单元之间的耦合系数低于0.1，一种具体的实施方式中，各相所述电感单元之间的耦合系数低于0.05，能够实现多个电感单元之间的解耦，从而实现任意相数电感单元的并联设计。

一种实施方式中，请参阅图9，在每相所述电感单元中，所述两个励磁磁芯段121和所述第三磁芯段122共同形成U形架构，所述第二磁芯段13位于所述连接在所述两个励磁磁芯段121之间且封堵所述U形架构的开口。一种实施方式中，所述第二磁芯段13为涂覆在所述两个励磁磁芯段121之间的磁粉胶，且所述磁粉胶覆盖在所述电极20的表面。本实施方式减少了低磁导率材料的用量，电感的损耗相对低。

一种实施方式中，所述至少两个电极20为相互分立的元件，每个所述电极20均包括输入端21和输出端22。各所述电极20的输入端21和输出端的形状可以为I形或L形。本实施方式中，在电极槽14中的部分电极(即连接在输入端20和输出端21之间的部分)呈直条形。如图1、图2和图11，图中所示的电极20的输入端20和输出端21呈I形。如图15和图16所示的电极20的输入端21和输出端22呈L形。

图16所示的实施方式中，各相电感单元中，第一磁芯段12的呈U形，第二磁芯段13呈平板状，所有的第二磁芯段13互连共同形成平板状结构，电极的输入端21和输出端22呈L形，安装过程中，先将电极20安装至第一磁芯段12的电极槽内，所有的输入端21和输出端22位于第一磁芯段12的外部，且，所有的输入端21和输出端22与第一磁芯段13的表面之间形成收容空间，将第二磁芯段13形成平板状结构插入这个收容空间内，并使得第二磁芯段13受输入端21和输出端22的限位固定。输入端21和输出端22可以为具有弹性形变能力的弹片结构，通过其弹性变形能力，抵持第二磁芯段13，以定位第二磁芯段13。

另一实施方式中，如图10所示，电极槽14呈非直线状，电极槽14内的部分电极的形状与电极槽14形状一致。位于电极槽14中的部分电极包括弯折段23，以增加电流路径长度，电流走过的长度长，在相同的高度下，能够增加截面积，有利于提升饱和电流，也就是说，本实施方式中的电极槽14中的电极20呈非直条形状，可以蜿蜒成C形、S形、W形、Z形等等。电极槽14中的电极20包括四段弯折段23，弯折段23之间及弯折段23与输入端21和输出端23之间均通过直条形连接段24连接。

一种实施方式中，至少两个电极20彼此独立，如图11所示，三个电极20形状相同，均呈形。

一种实施方式中，所述至少两个电极20为一体式结构，各所述电极20的输入端21相互独立，各所述电极20的输出端22连接一体，形成共同输出端。如图12所示，三个电极20的输出端22相连呈条形板状，三个电极20的输入端21相互间隔，三个电极20共同形成梳状结构。

一种实施方式中，所述第二磁芯段13的表面设有绝缘层，以保证所述第二磁芯段13外表面的绝缘特征。请参阅图13，第二磁芯段13为低磁导率材料，例如，金属材质，第二磁芯段13包括磁芯本体131和绝缘层132，绝缘层132可以完全包覆磁芯本体131，也可以只设置在磁芯本体131背离所述电极20和所述第一磁芯段12的表面。当第二磁芯段13的磁导率低于100的时候，在第二磁芯段13的表面增加绝缘材料，能够减少低磁导率材料于电感单元中并联电阻造成的损耗。

一种实施方式中，在其中一相所述电感单元中，所述电感单元的两侧均设有相邻的电感单元，所述第一磁芯段12包括第三磁芯段122和三个励磁磁柱，第三磁芯段122与第二磁芯段13相对设置，三个励磁磁柱连接在第二磁芯段13和第三磁芯段122之间，且所述三个励磁磁柱彼此间隔设置，在这三个励磁磁柱中，位于两侧的励磁磁柱为所述电感单元与相邻的电感单元共用的励磁磁柱，位于中间励磁磁柱被电极环绕，所述电极为扁平漆包线或圆线绕制。所述第三磁芯段122和所述励磁磁柱的磁导率的差异在4倍以内。

结合图1至图3和图9，本发明实施例还提供一种磁性元件的装配方法，包括：

提供基座，所述基座包括下磁芯和至少三个励磁磁芯段，所述下磁芯和所述至少三个励磁磁芯段121共同形成至少两个电极槽14，所述至少两个电极槽14依次排列呈一排；这里所说的下磁芯指前述所有的所述第三磁芯段122依次连接形成的下磁芯。

将至少两个电极20一一对应地置入所述至少两个电极槽14内；

提供上磁芯(所有的所述第二磁芯段13依次连接形成上磁芯)，所述上磁芯与所述下磁芯的材质不同；及

将上磁芯组装至所述基座，使得所述上磁芯和所述至少三个励磁磁芯段121结合，以将所述至少两个电极20分别固定在所述至少两个电极槽14内，以使所述磁性元件形成至少两相电感单元11，相邻的所述电感单元11共用部分磁芯；在每相所述电感单元11中，所述上磁芯和所述下磁芯相接共同包围形成四面封闭两端开口的筒状架构，所述筒状架构内的包围空间为所述电极槽14。

一种实施方式中，所述上磁芯呈平板状，将上磁芯组装至所述基座的过程中，将所述上磁芯安装至所述至少三个励磁磁芯段121的背离所述下磁芯的一端。

一种实施方式中，所述上磁芯为磁粉胶，将上磁芯组装至所述基座的过程中，将所述上磁芯涂覆在每相邻的两个所述励磁磁芯段121之间，且分别覆盖所述至少两个电极20。

Claims (15)

1.一种磁性元件，其特征在于，所述磁性元件包括磁芯和至少两个电极，所述磁性元件形成至少两相电感单元，相邻的所述电感单元共用部分所述磁芯；每相所述电感单元均包括材料不同的第一磁芯段和第二磁芯段，所述第一磁芯段和所述第二磁芯段相接共同包围形成四面封闭两端开口的筒状架构，所述筒状架构内的包围空间为电极槽；每一相所述电感单元的所述电极槽内均设置所述至少两个电极中的一个；所有的所述电感单元中的所述第一磁芯段和所述第二磁芯段共同构成所述磁芯；通过所述第一磁芯段和所述第二磁芯段的材料的不同，形成所述第一磁芯段和所述第二磁芯段的磁导率以及对应的所述电感单元磁芯长度磁阻的差异，以得到预定的各相所述电感单元之间的耦合系数。

2.如权利要求1所述的磁性元件，其特征在于，所述电感单元的相数为大于等于3的奇数项。

3.如权利要求1或2所述的磁性元件，其特征在于，所述第一磁芯段的磁导率是所述第二磁芯段的磁导率的9倍或9倍以上。

4.如权利要求1至3任意一项所述的磁性元件，其特征在于，各相所述电感单元之间的耦合系数低于0.1。

5.如权利要求1至4任意一项所述的磁性元件，其特征在于，在每相所述电感单元中，所述第一磁芯段包括第三磁芯段和分别位于所述第三磁芯段两端的两个励磁磁芯段，每个所述励磁磁芯段的两端分别连接所述第三磁芯段和所述第二磁芯段，所述第三磁芯段和所述励磁磁芯段的磁导率的差异在4倍以内。

6.如权利要求5所述的磁性元件，其特征在于，所述第三磁芯段和所述励磁磁芯段为同样的材料的一体成型结构。

7.如权利要求5所述的磁性元件，其特征在于，所有的所述第二磁芯段依次连接形成上磁芯，所有的所述第三磁芯段依次连接形成下磁芯，所述上磁芯和所述下磁芯相对设置，且均为平板状磁芯结构。

8.如权利要求5所述的磁性元件，其特征在于，在每相所述电感单元中，所述两个励磁磁芯段和所述第三磁芯段共同形成U形架构，所述第二磁芯段位于所述连接在所述两个励磁磁芯段之间且封堵所述U形架构的开口。

9.如权利要求8所述的磁性元件，其特征在于，所述第二磁芯段为涂覆在所述两个励磁磁芯段之间的磁粉胶，且所述磁粉胶覆盖在所述电极的表面。

10.如权利要求1-9任意一项所述的磁性元件，其特征在于，所述至少两个电极为相互分立的元件，每个所述电极均包括输入端和输出端。

11.如权利要求1-9任意一项所述的磁性元件，其特征在于，所述至少两个电极为一体式结构，各所述电极的输入端相互独立，各所述电极的输出端连接一体，形成共同输出端。

12.如权利要求1-11任意一项所述的磁性元件，其特征在于，所述第二磁芯段的表面设有绝缘层。

13.一种磁性元件的装配方法，其特征在于，包括：

提供基座，所述基座包括下磁芯和至少三个励磁磁芯段，所述下磁芯和所述至少三个励磁磁芯段共同形成至少两个电极槽，所述至少两个电极槽依次排列呈一排；

将至少两个电极一一对应地置入所述至少两个电极槽内；

提供上磁芯，所述上磁芯与所述下磁芯的材质不同；及

将上磁芯组装至所述基座，使得所述上磁芯和所述至少三个励磁磁芯段结合，以将所述至少两个电极分别固定在所述至少两个电极槽内，以使所述磁性元件形成至少两相电感单元；在每相所述电感单元中，所述上磁芯和所述下磁芯相接共同包围形成四面封闭两端开口的筒状架构，所述筒状架构内的包围空间为所述电极槽。

14.如权利要求13所述的磁性元件的装配方法，其特征在于，所述上磁芯呈平板状，将上磁芯组装至所述基座的过程中，将所述上磁芯安装至所述至少三个励磁磁芯段的背离所述下磁芯的一端。

15.如权利要求13所述的磁性元件装配方法，其特征在于，所述上磁芯为磁粉胶，将上磁芯组装至所述基座的过程中，将所述上磁芯涂覆在每相邻的两个所述励磁磁芯段之间，且分别覆盖所述至少两个电极。