CN108198679A - 高性能大电流功率电感器 - Google Patents

Abstract

一种电磁部件组件，具有磁芯，并且第一通孔开口在相对的第一和第二端部边缘之间延伸；以及与磁芯分别制造的第一导电绕组，第一导电绕组以小于围绕所述磁芯的一个完整的匝圈而完成，所述第一导电绕组包括：第一预成型端子部、第二预成型端子部以及预成型主绕组部，其中，所述预成型主绕组部具有实心横截面面积并在所述第一通孔开口中直线延伸；第一和第二预成型端子部的每一个均包括垂直于主绕组部延伸的直部，第一和第二预成型端子部中的至少一个与预成型主绕组部分开制造，并且预成型主绕组部与第一预成型端子部和第二预成型端子部机械和电气地连接。该组件形成一种功率电感器，其具有减小的直流电阻，可在大电流、高功率的条件下运行。

Description

高性能大电流功率电感器

本申请是申请号为201310177815.2，申请日为2013年3月15日，发明名称为“高性能大电流功率电感器”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明的领域总地涉及电路板应用的小型化磁性部件的结构和制造，更具体地涉及如功率电感器的小型化磁性部件的结构和制造。

背景技术

功率电感器应用于电路板上的供电管理应用程序以及电源管理电路中，电路板上为众多电子设备供电，这些电子设备包括但不限于手持电子设备。功率电感器被设计为通过流经一个或多个导电绕组的电流而感生磁场，并经由在与绕组结合的磁芯中产生的磁场而储存能量。当经过绕组的电流下降时，功率电感还可将储存的能量返回到相关的电气电路，并可从快速开关电源提供稳定的电源。

为了满足电子设备，特别是手持设备日益增长的需求，每一代的电子设备，不仅需要体积更小，同时也要提供增强的功能特征和性能。其结果是，电子设备趋于越来越强大的设备，以及越来越小的物理封装。然而，满足比以往更强大的电子设备的增长的电力需求，同时继续减小已经相当小了的电路板和元件如功率电感的尺寸，事实证明是富有挑战性的。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种电磁部件组件，包括：具有相对的第一端部边缘和第二端部边缘的磁芯，并且第一通孔开口在相对的第一端部边缘和第二端部边缘之间延伸；以及与磁芯分别制造的第一导电绕组，第一导电绕组以小于围绕磁芯的一个完整的匝圈而完成，第一导电绕组包括：第一预成型端子部，第一预成型端子部在磁芯的第一端部边缘处；第二预成型端子部，第二预成型端子部在磁芯的第二端部边缘处；以及在第一预成型端子部和第二预成型端子部中间延伸的预成型主绕组部，其中，预成型主绕组部具有实心横截面面积并在第一通孔开口中直线延伸；其中第一预成型端子部和第二预成型端子部的每一个均包括一个直部，直部垂直于预成型主绕组部延伸；其中，第一预成型端子部和第二预成型端子部中的至少一个与预成型主绕组部分开制造，并且预成型主绕组部与第一预成型端子部和第二预成型端子部机械和电气地连接。

本发明的再一个方面，提供了一种电磁部件组件，包括：磁芯，磁芯具有相对的端部边缘、在相对边缘之间延伸的至少一通孔以及底表面；以及与磁芯分开制造的至少一个预成型导电绕组，至少一个预成型导电绕组包括：第一端子部，第一端子部包括预成型的平面表面安装端子盘以及垂直于该表面安装端子盘延伸的绕线部，直线延伸的主绕组部，主绕组部与第一端子部分开制造，直线延伸的主绕组部延伸穿过磁芯的通孔并且具有实心横截面面积，其中，第一端子部的绕线部和直线延伸的主绕组部的远端在相对的端部边缘中的一个处彼此机械和电气连接，以及其中，第一平面表面安装端子盘相邻于磁芯的底表面而延伸。

根据本发明的再一个方面，提供了一种电磁部件组件，包括：磁芯，磁芯具有相对的端部边缘、在相对的端部边缘之间延伸的至少一个通孔、底表面和垂直于底表面延伸的物理间隙；以及与磁芯分开制造的至少一个预成型导电绕组，至少一个预成型导电绕组以小于围绕磁芯的一个完整的匝圈而完成，至少一个预成型导电绕组包括：在磁芯的各个相对的端部边缘彼此分离的第一端子部和第二端子部，每个第一端子部和第二端子部均包括预成型的平面表面安装端子盘和垂直于该表面安装端子盘延伸的绕线部，直线延伸的主绕组部，主绕组部与第一端子部和第二端子部中的至少一个分开制造，直线延伸的主绕组部延伸穿过磁芯的通孔，并且直线延伸的主组部整个地具有实心横截面面积，其中，第一端子部和第二端子部中的至少一个在磁芯的相对的端部边缘中的一个彼此机械和电气地连接，其中，第一端子部和第二端子部各自绕线部中的每一个均相邻于磁芯的相对端部边缘中的一个而延伸，第一端子部和第二端子部各自的表面安装端子盘每一个均相邻于磁芯的所述底表面延伸，以及，所述组件为功率电感器。

附图说明

参照以下附图，对非限制性和非穷尽的实施例进行描述，其中，除非另有规定，各个附图中相同的附图标记指代相同的部件。

图1是电路板应中的表面安装功率电感器的第一示例性实施例的立体图。

图2是图1中所示的功率电感器的磁芯的侧视立体图。

图3是图2中所示的磁芯的端部视图。

图4是图1中所示功率电感器的导电绕组的第一预成型部的立体图。

图5是图2和3所示的磁芯装配了图4所示的导电绕组后的立体图。

图6是图5中所示组件的相反侧的立体图。

图7是图1中所示的功率电感器的第二预成型端子部的立体图。

图8是图1所示的磁性元件安装了第二预成型端子部的功率电感器的端部透视图。

图9是用于制造中应用于电路板中的表面安装型功率电感器的第二示例性实施例的预成型端子部组件的立体图。

图10示出了图9所示的预成型端子部组件，其装配有磁芯。

图11示出了功率电感器的第二示例性实施例中导电绕组的预成型导电主绕组部。

图12示出了图11中的预成型导电主绕组部被安装到图10所示的一个磁芯上。

图13示图11中的预成型导电主绕组部被安装到图10所示的所有磁芯上，从而形成各自具有单个导电绕组的多个分立的功率电感。

图14是用于电路板的表面安装功率电感器的第三示例性实施例的立体图。

图15示出了用于制造图14所示功率电感器的第三示例性实施例的预成型端子部组件。

图16示出了组装到图15示出预成型端子部组件并安装了导电主绕组部的磁芯，从而形成各自具有单个导电绕组的多个分立的功率电感器。

图17是用于电路板的表面安装功率电感器的第四示例性实施例的立体图。

图18示出了用于制造表面安装功率电感器的第四示例性实施例的预成型端子部组件。

图19示出了组装到图18示出的预成型端子部组件并安装了导电主绕组部的磁芯，从而形成各自具有三个导电绕组的多个分立的功率电感器。

图20是用于电路板中的表面安装功率电感器的第五示例性实施例的磁芯的立体图。

图21是图20所示磁芯的端侧视图。

图22示出了用于制造第五示例性实施例的功率电感器的预成型端子部组件。

图23示出了图22中的预成型端子部组件，其组装有图20和21所示的磁芯。

图24示出了用于第五示例性实施例的功率电感器的导电绕组的预成型导电主绕组部。

图25示出了图24中的预成型导电主绕组部，其被安装到一个如图23所示的一个磁芯上。

图26示出了示出了图24中的预成型导电主绕组部，其被安装到如图25所示的所有磁芯上，从而形成各自具有单个导电绕组的多个分立的功率电感。

具体实施方式

为了提供日益强大的、具有比以往更多特性和功能的电子设备，应用于电源管理电路的功率电感器在设备运行时，一般必须工作在较高的电流和功率水平。然而，用来制造电路板中的小型化功率电感器的现有技术，在更大电流的应用中存在问题。

为了提供用于电路板的更小的功率电感器组件，按照惯例，导电绕组和磁芯均需具有更小的物理尺寸。从性能的角度来看，在较小的工作电流下，较小的绕组目前没有特别的问题，这样的安排可能会工作得非常好。然而，对于大电流、高功率的应用，导电绕组尺寸的减小实际上是适得其反的。由于用于制造小型绕组的小导体，绕组中电流必须流经的小的横截面面积导致整个功率电感的直流电阻(DCR)增大。在大电流、高功率应用中，传统的小型绕组可能因此具有无法接受的大DCR，这会在电源管理电路中造成显著的功率损耗。增大绕组的横截面面积可以减小功率电感器组件的DCR，但是，从制造的角度来看，这会带来其他的问题。

具体而言，已知的叠层功率电感器产品具有多个磁性层或基板，其上可形成导电绕组的多个平面部分。当各层的平面绕组部分彼此连接时，在设备的各层之间形成一个较大的导电线圈。使用印刷技术，沉积技术或光刻技术在磁性基板和类似物的表面上形成精细的导电绕组，可很好提供非常小的组件。然而，由这种技术制得的此类绕组在大电流、高功率时性能是相当有限的，它们也不具有为了在大电流，高功耗的应用将DCR减小到可接受的水平时所需的相对较大的绕组横截面面积。

代替在磁性基板等的表面上形成导电绕组，成型的磁芯有时候与单独制造的、独立的导体元件组合使用，功率电感器的制造时这些导体元件成形或弯曲为导电绕组的最终形式。在多数情况下，这种独立的导体元件围绕所利用的一个或多个磁芯件的表面成形或弯曲。具体而言，该导体的一端或两端通常是围绕磁芯的相对的侧边缘弯曲，以形成表面安装端子部，用于将功率电感器端接到电路板上相应的电路安装连接盘上。

然而，由于成型的磁芯片相对较小的，它们也比较脆弱，如果在组件制造过程中磁芯件或导体被损坏，将独立的导体围绕磁芯片弯曲或成形就可能会产生问题。当然，增大用于制造绕组的导体的横截面面积，会带来更难以弯曲的更硬的导体，因此，增加了在不开裂或以其他方式损坏磁芯片的情况下制造功率电感器的难度。磁芯件的损坏是难以控制或检测，这可导致所制得的功率电感器存在相当大的性能波动，这是所不期望的。再进一步，当围绕磁芯弯曲时，更硬的导体元件难以形成完全平坦的表面安装端子。如果表面安装端子不平坦，设备被安装到电路板时，机械和电气连接可能会受到损害。

最近，已经提出了使用所谓的预成型的导电绕组，这些导电绕组与磁芯分开独立制造，并完全预先成形为包括需要用于将绕组连接到电路板的表面安装端子盘。这种预成型的导电绕组可具有一个C形夹结构，其被配置为可滑动地组装到磁芯片，而无需在所使用的磁芯片上弯曲或成形绕组的任何部分。

虽然这种预成型的绕组避免了组件制造时损坏磁芯，同时也易于提供平坦的端子盘，从制造角度来看，它们也存在某些缺点。例如，预成型的绕组通常需要至少两个具有不同形状的磁芯件，以用于所制造的每个功率电感元件。预成型的绕组首先组装到第一磁芯件，然后第二磁芯件组装到第一磁芯件，以在两个磁芯片之间嵌入绕组。虽然在这种组件中，预成型的线圈可增大横截面面积，以减少使用中功率电感器的DCR，这往往会进一步使得制造功率电感器所需的磁芯件的形状复杂化。这种预成型的绕组和多个磁芯件导致繁琐的装配工艺，这样的工艺在一些方面相对难以实现自动化。

需要更简单、更经济的功率电感制器造过程，能够提供可在较大的电流下工作的具有减小的DCR的表面安装型功率电感器元件。因此，以下描述了表面安装型功率电感器组件的示例性实施例，其在使用中实现了更低的DCR值，同时更有效地利用自动化的制造技术，减少制造成本，并提高所制得的功率电感的可靠性。在以下描述中，方法方面则部分显而易见，以及部分明确地被论述，本发明构思的好处和优点将被展示。

图1示出了功率电感器形式的电磁部件组件100的第一示例性实施例。如下面进一步描述的，组件100包括磁芯102(也在图2和图3中示出)和导电绕组104，其中导电绕组104由至少两个预成型部制得。

参照图1-3中所示，示例性实施例中磁芯102的形状大致为矩形，并包括相对的端部边缘106和108、相对的顶表面和底表面110和112以及相对的横向或侧边缘114和116，其中顶表面和底表面110和112在端部边缘106和108之间延伸的，而横向或侧边缘114和116互连边缘106和108以及顶表面和底表面110和112。

磁芯102的底表面112还包括与端部边缘106相邻的第一凹部118以及与端部边缘108相邻的第二凹部120。凹部118和120使得导电绕组104的表面安装端子盘(将在下面描述，如图1中附图标记156，166所示)与功率电感的底表面112的齐平安装。即，凹部118和120在每个端部边缘106和108附近提供了间隙，通过使每个边缘106和108附近的表面贴装垫片的底部与在两个凹部118和120之间延伸的底表面112的非凹外表面齐平，以容纳相对较厚的表面安装端子盘。同样地，在该示例性实施例中示出的端部边缘106，108也包括凹部122，124，通过使绕组的外表面与端部边缘106和108的外表面基本平齐，以容纳沿端部边缘106和108延伸的导电绕组104的相对较厚的部分。凹部118，120，122，124通过将厚绕组嵌入到磁芯102的边界内，使得绕组104的暴露部分不从磁芯102中的突出，由此为制得的功率电感器部件100提供了紧凑的结构。

如图1-3所示，磁芯102包括一个纵向通孔126，其从端部边缘106到端部边缘108延伸完全贯通磁芯102。在图1-3中所示的通孔126具有细长的矩形横截面，通孔126与磁芯102的顶表面和底表面110和112大致平行的延伸。

如图1-3所示，示例性实施例中的磁芯102包括物理间隙128。物理间隙128从底表面112延伸至通孔126的下部。物理间隙128延伸为一个细长槽，在其上端与通孔126连通，并在其下端与底表面112连通。物理间隙128也延伸到磁芯102的端部边缘106、108中的每一个的凹部122、124。在所示的实施例中，物理间隙128大致垂直于底表面112及通孔126的轴线延伸。在所示的实施例中，物理间隙128基本上将矩形通孔126一分为二。因此，间隙128和通孔126的组合形成一个纵向延伸的T形开口，其从端部边缘106到端部边缘108贯穿磁芯102。

通孔126为绕组104的一部分提供了一个通道，同时，当导电绕组104(图1)被连接到电路板上的通电的电路、电流流过绕组104时，物理间隙128将能量存储在磁芯102中。流过绕组104的电流在磁芯102中感生磁场，其在物理间隙128中存储为磁能。当电流下降甚至不再流经绕组104，磁芯102中存储的磁能在绕组104中感生电流，将所存储的能量返回到电路。

磁芯102可由本领域中已知的磁性材料、已知的方式制成，包括但不限于以获得磁芯102所需形状的模制过程。当用分布式间隙磁性材料制造磁芯102时，物理间隙128则是可选的，并且可以省略。然而，在其它实施例中，磁芯102既可同时由分布式间隙材料制作，又可具有如图所示的物理间隙128。图1所示的功率电感器100具有位于磁芯102中的单个绕组104，使得功率电感器100适用于单相电源的管理应用中，也可根据例如施加到功率电感器100上的两相或三相电源的管理需求，提供一个以上的绕组104。

图4示出了功率电感器100中导电绕组104(图1)的第一预成型部140。第一预成型部140包括主绕组部142和端子部144。主绕组部142是由领域中已知的导电金属或导电合金制成的大致为平面的导电元件。实施例中所示的主绕组部142是细长的，通常为矩形的(即，具有矩形的横截面)。主绕组部142通常具有均匀或恒定的长度、宽度，以及在第一端部和第二端部146和148之间延伸的高度。第二端部148可包括一个尺寸减小的渐缩前端150，如下文所述，以便与绕组104的另一部分进行机械和电气连接。此外，主绕组部142在第一端部和第二端部146，148之间直线地延伸(即，沿着一个轴线在一条直线上延伸，没有任何转弯或弯曲)。

端子部144包括如图4所示的垂直绕线部152、以及水平端子盘156。绕线部152连接到主绕组部142的端部146，端子盘156在绕线部152的相对端延伸。端子盘156和主绕组部142虽各自大致垂直于绕线部152延伸，但大致彼此平行。在所示的例子中，在垂直于主绕组部142的纵向轴线158方向上测量，相比于相应的主绕组部142本身的宽度，端子部144具有更大的横向宽度尺寸。然而，在主绕组部142和端子部144的相对的主表面之间所测得的厚度尺寸，主绕组部142和端子部144基本上是相等的。一并选择宽度和厚度的值，提供了足够的绕组横截面面积，从而降低在大电流、高功率应用中功率电感器100的直流电阻(DCR)。

在所设想的实施例中，主绕组部142和端子部144分别相对磁芯102独立制造，并被预成型和预组装成与磁芯102装配的独立结构140，这将在下文中作进一步描述。在一些实施例中，主绕组部142和端子部144可使用例如已知的冲压和弯曲工序，由整块导电材料一体形成。在其它实施例中，端子部144可被预成型为包括表面安装盘156，端子部144也可通过例如焊接技术，机械和电连接到主绕组部142，形成绕组部140。无论哪种方式，第一预成型绕组部140与磁芯102分开制造，并与其组装。

图5示出了装配到磁芯102的导电绕组104的第一预成型部140。主绕组部142延伸通过磁芯102中的通孔126，端子部144位于磁芯端部边缘106中的凹部122中。如图6所示，主绕组部142的渐缩端部150延伸通过位于磁芯102另一端部边缘108上的通孔126。

图7示出了第二预成型端子部160，其与第一预成型部140(图4)组合形成绕组104。与端子部144类似，端子部160包括直的、垂直取向的绕线部162，以及水平的表面安装端子盘164。表面安装端子盘164预成型，并相对磁芯102和第一预成型绕组部140中每一个独立制造。第二预成型端子部160是单独制造的，并与绕组部140和磁芯102组装。如在图7的例子中所示，垂直绕线部162的上端包括一个开口166，该开口具有可接收第一预成型绕组部140的渐缩端部150的尺寸。第二预成型端子部160与第一预成型绕组部140(图4)的端子部144具有相同的宽度和厚度。

如图8中所示，第二预成型端子部160被组装到磁芯102的端部边缘108。绕线部分162在端部边缘108处装配到凹部124中，第一预成型绕组部140(图4)的端部150被接纳在端子部开口166中。配合端150和开口166可通过钎焊或焊接的技术机械和电气连接，以确保第一预成型绕组部140和第二预成型端子部160之间的机械和电气连接。第二预成型端子部160和第一预成型绕组部140的结合，形成延伸通过磁芯102的导电绕组104(图1)。主绕组部142在包括端子盘156、164的端子部144，160之间延伸。端子盘156、164又可表面安装到电路板上的电路中。在本示例性实施例中所形成的绕组104为C形绕组，其小于围绕磁芯102的一个完整的匝圈。

借助于在单独的部片140和160中的预成型的绕组结构，相对较厚的导体材料可用来制造绕组104，而无需将导体围绕绕磁芯102弯曲或成型，同时消除在工序中损坏磁芯102的任何风险。另外，表面安装盘156、164在装配至磁芯102之前被预成型为扁平状。功率电感器具有更大绕组104横截面面积并在使用中具有减小的DCR，因此能够使用单个的磁芯102以及相对简单的制造步骤，比其它已知类型的具有预成型绕组的功率电感更适合自动化。借助于预成型的绕组104、以及简化的与磁芯102的装配，可以提供高度可靠且符合成本效益的功率电感器100，该功率电感器100具有稳定的性能，能够以减小的DCR应用于更大的电流和更高的功率中。

图9示出了根据第二实施例的用于制造功率电感的预成型端子部组件200。预成型组件200包括一系列的端子部202，这些端子部呈相对的对布置，并耦接到引线框204。每个端子部202包括预成型的表面安装盘206和绕线部208，绕线部208垂直于表面安装盘206并突出于端子引线框204的平面延伸。绕线部208各形成有一个细长的矩形开口210。端子部组件200可由已知的导电材料或领域中已知的合金制成，且可由一整个导电材料片通过切割或冲压而制成，其中的绕线部208突出于材料片的平面弯曲而成。

如图10所示，磁芯102组装到端子部组件200，从每个磁芯102的端部边缘106，108来看，一个磁芯102位于每对端子部202之间、绕线部208处于凹部122，124中。端子部组件200保证了端子部122的适当的位置和朝向，并便于相对容易地组装磁芯102。磁芯102的凹部118，120，122，124可有效地作为与端子部202组装时的引导表面，便于组装。

图11示出了一个示例性的主绕组部211，其可装配到图10中的磁芯102和端子部202上。实施例中所示的主绕组部211为细长的、基本平面、平坦的导电元件，其具有矩形横截面。主绕组部211具有第一端212、与第一端212相对的第二端214，并在具有均匀或恒定宽度和厚度的第一端和第二端212、214之间直线地延伸。选择宽度和厚度的尺寸可增大横截面，从而在较大电流、较高功率的应用时提供可接受的DCR。

如图12、13所示，主绕组部211(图11)延伸通过预成型端子组件200的主绕线部208中的每个开口210，并也通过贯每个磁芯102上的通孔126(图2、3)。例如，通过钎焊或焊接的技术，主绕组部211的端部212，214随后可以被机械和电气地连接到端子部202的绕组部208。完成机械和电气连接后，分立式功率电感器组件220即可完成。功率电感器组件220可通过已知的调整技术，从引线框204分割，或者可作为与引线框204一体的阵列安装到电路板。功率电感器220具有与上述功率电感器组件100类似的好处和优势，易于制造。

图14示出了用于电路板中的功率电感器的第三示例性实施例的磁芯230。磁芯230与上述磁芯102类似，但包括两个位于第一端部边缘106的凹部l22a，l22b，以及位于端部边缘108的相应的凹部l24a，l24b(图14中未示出)。物理间隙l28a，l28b同样存在，并与贯通孔的开口l26a，l26b连通。因此，除被配置成容纳两个而不是一个导电绕组外，磁芯230与磁芯102类似。

图15示出了端子部组件240，其具有一系列耦合到端子框242的成对的端子部202a，202b。图16示出了一系列磁芯230，其组装到端子部组件240上的端子部202a，202b之间。如图16所示及如上所描述，主绕组部211随后可被安装，从而形成多个各自具有两个导电绕组的功率电感器250，这些导电绕组由端子部202a，202b以及互连的主绕组部211限定。引线框242可被修整用于将功率电感器250切割为可单独安到电路板上的分立式功率电感器。功率电感250器的两个导电绕组很适合用于电路基板上的两相电源管理，但功率电感器250也具有与上述功率电感器100和220类似的好处和优点。

图17示出了用于电路板中的表面安装型功率电感器的第四示例性实施例的磁芯260。磁芯260与上述磁芯230类似，但在第一端部边缘106包括三个凹部l22a，l22b、122c，以及相应的在端部边缘108包括凹部l24a，l24b，124c(图17中未示出)。物理间隙l28a，l28b，128c同样存在，并与通孔的开口l26a，l26b，126c连通。因此，除被配置成容纳三个而不是两个导电绕组外，磁芯260与磁芯230类似。

图18示出了端子部组件270，其具有一系列耦连到端子框272的成对的端子部202a，202b，202c。图19示出了一系列磁芯260，其组装到端子部组件270上、位于端子部202a，202b，202c之间。如图16所示及如上所描述，主绕组部211(图11)随后可被安装，从而形成多个各自具有三个导电绕组的功率电感器280，这些导电绕组由端子部202a，202b，202c以及互连的主绕组部211限定。引线框272可被修整以将功率电感器分离为可单独安到电路板上的分立式功率电感器280。功率电感器的三个导电绕组很适合用于电路板上的三相电源管理，但功率电感器280也具有与上述功率电感器100、220和250类似的好处和优点。

图20、21示出了功率电感器的第五示例性实施例的磁芯290。除磁芯290用具有圆形横截面的通孔开口292替代了上述具有矩形横截面的通孔开口126外，磁芯290与磁芯102类似。

图22示出了预成型的端子部组件300，其可用于制造第五实施例的电感器。组件300包括一系列成对的端子部202，这些端子部相对布置，并耦连到引线框204。每个端子部202包括预成型的表面安装盘206和绕线部208，绕线部208垂直于表面安装盘206并突出于端子引线框204的平面延伸。绕线部208各自形成有圆形开口302。端子部组件300可由本领域中已知的导电材料或已知的合金制成，且可由一整个导电材料片通过切割或冲压，使得绕线部208弯曲突出于材料片的平面而制得。

如图23所示，磁芯290被组装到端子部组件300，一个磁芯290位于每对端子部202之间，绕线部208处于每个磁芯290的端部边缘106，108中的凹部122，124中。

图24显示了一个示例性的主绕组部310，其可与图23中所示的组件组装在一起。实施例中所示的主绕组部310为细长的、大致原柱形的导电元件，其具有圆形横截面。主绕组部310具有第一端312、与第一端312相对的第二端314，并沿其轴线长度在具有均匀或恒定宽度和厚度的第一端和第二端312、314之间直线地延伸。主绕组部310的直径选择为可获得所希望的横截面面积，从而在较大电流、较高功率的应用中提供可接受的DCR。

如图25、26所示，主绕组部310延伸通过主绕线部208中的每个开口302，并通过每个磁芯290上的通孔292(图20、21)。例如，通过钎焊或焊接的技术，主绕组部310的端部312，314随后可被机械和电气连接到端子部202的绕线部208。完成机械和电气连接后，分立式功率电感器组件320即可形成。组件320可通过已知的调整技术，从引线框204分割，从而形成可单独安装到电路板的分立式功率电感器组件320。功率电感器320具有与上述功率电感器组件100类似的好处和优势。

虽然每个功率电感器320包括一个导电绕组，但可以理解的是，利用上述的技术也可提供一个以上的绕组。对于这个问题，上述任何功率电感器均可制造成具有所需任何数目n的导电绕组。

鉴于所公开的示例性实施例，本发明的好处和优点显而易见。

所公开的电磁部件组件的实施例包括：具有相对的第一和第二端部边缘的磁芯；至少一个与磁芯分开制造的预成型导电绕组。所述至少一个预成型导电绕组包括：第一预成型的端子部、第二预成型的端子部的以及在第一和第二端子部中间延伸的预成型的主绕组部，其中，所述主绕组部由独立的导体元件制得，该导体元件具有第一端、第二端以及从第一端向第二端完全延伸的直部。第一端子部和第二端子部分别从磁芯的第一端部边缘和第二端部边缘延伸，每个第一端子部和第二端子部均包括一个垂直于主绕组部的直部延伸的直部。所述第一端子部和所述第二端子部中的至少一个与主绕组部分开制造，并在磁芯相对的端部边缘中的一个处被机械和电气地连接到所述主绕组部。

任选地，每个所述第一端子部和所述第二端子部均可与主绕组部分开制造。所述第一端子部和所述第二端子部每个均具有预成型的、平行于主绕组部的直部而延伸的表面安装端子盘。磁芯进一步包括互连相对的第一和第二端部边缘的底表面，表面安装端子盘平行于底表面延伸。磁心的底表面可形成有与每个相对的第一和第二端部边缘相邻延伸的凹部，第一和第二端子部中每一个的表面安装端子盘在相应的凹部中延伸。所述第一端子部可与主绕组部一体形成。

主绕组部可具有矩形的横截面。主绕组部可具有圆形的横截面。磁芯可形成有在相对端部边缘之间延伸的导体通孔开口，主绕组部延伸通过导体通孔开口部。该磁芯可形成有在磁芯的相对端部边缘之间延伸的物理间隙。该物理间隙垂直于主绕组部延伸。磁芯的相对端部边缘中的至少一个形成有凹部，所述第一端子部和所述第二端子部的至少一部分被定位在凹部。所述第一端子部和所述第二端子部中的至少一个形成有开口，主绕组部的一部分被接纳在所述开口中。该开口可为矩形，开口也可为圆形。主绕组部的第一端和部第二端部之一为渐缩的。主绕组部具有第一宽度尺寸，所述第一端子部和所述第二端子部中的至少一个具有第二宽度尺寸，第二宽度尺寸与第一宽度尺寸不同。第一宽度尺寸可小于第二宽度尺寸。至少一个预成型导电绕组中包括多个预成型导电绕组。

所公开的电磁部件组件的另一实施例包括：具有相对的端部边缘的磁芯、在相对的端部边缘之间的延伸通孔以及底表面；以及至少一个与磁芯分开制造的预成型导电绕组。所述至少一个预成型导电绕组包括：第一端子部，它包括预成型的平面表面案装端子盘、以及垂直于该表面安装端子盘延伸的绕组部；以及与第一端子部分开制造、直线地延伸的主绕组部，主绕组部延伸穿过磁芯的通孔。所述第一端子部和主绕组部在磁芯的一个端部边缘彼此机械和电气连接，所述第一端子部的绕组部相邻于磁芯的相对端部边缘中的一个而延伸。第一平面表面安装端子盘相邻于磁芯的底表面延伸。

可选地，所述电磁部件组件还包括一个具有表面安装端子盘的第二端子部。所述第二端子部与主绕组部一体形成。所述第一端子部的绕组部包括一个开口，主绕组部的一个端部可被接纳在所述开口中。该开口可为圆形开口或矩形开口。主绕组部的端部为渐缩的，所述开口接纳该渐缩端。磁芯的通孔可具有圆形横截面或矩形横截面。磁芯可形成有物理间隙。物理间隙垂直与底表面延伸。至少一个预成型导电绕组中包括多个预成型导电线圈。该组件形成一个功率电感器。

公开了电磁部件组件的另一个实施例。该组件包括：具有相对的端部边缘的磁芯、在相对的端部边缘之间延伸的通孔、底表面和垂直于底表面延伸的物理间隙；以及与磁芯分开制造的至少一个预成型的导电绕组。所述至少一个预成型的导电绕组包括：第一端子部和第二端子部，两者在磁芯的各自端部边缘处彼此分离。每个所述第一端子部和所述第二端子部均包括一个预成型的平面表面安装端子盘、一个垂直于表面安装端子盘延伸的绕组部，以及一个与至少一个所述第一端子部和所述第二端子部分开制造的直线延伸的主绕组部，主绕组部延伸穿过磁芯内的通孔。所述第一端子部和所述第二端子部中的至少一个在上述磁芯的一个端部边缘的彼此机械和电气连接。所述第一端子部和所述第二端子部的各自绕组部中的每一个均相邻于磁芯的相对端部边缘延伸。所述第一和第二端子部的各自表面安装盘中的每一个均相邻于磁芯的底表面延伸，从而形成一个功率电感器。

本书面描述采用实例公开了本发明，包括最优方式，使得任何本领域技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及执行任何相关的方法。本发明的保护范围由权利要求限定，并可包括本领域技术人员可实施的其它方式。如果它们具有不异于本权利要求的文字表达的结构元件，或它们包括与本权利要求的文字表达并无实质差异的相似的结构元件，此类其它实施方式均在本权利要求的范围之内。

Claims (31)

1.一种电磁部件组件，包括：

具有相对的第一端部边缘和第二端部边缘的磁芯，并且第一通孔开口在相对的所述第一端部边缘和所述第二端部边缘之间延伸；以及

与所述磁芯分别制造的第一导电绕组，所述第一导电绕组以小于围绕所述磁芯的一个完整的匝圈而完成，所述第一导电绕组包括：

第一预成型端子部，所述第一预成型端子部在所述磁芯的所述第一端部边缘处；

第二预成型端子部，所述第二预成型端子部在所述磁芯的所述第二端部边缘处；以及

在所述第一预成型端子部和所述第二预成型端子部中间延伸的预成型主绕组部，

其中，所述预成型主绕组部具有实心横截面面积并在所述第一通孔开口中直线延伸；

其中所述第一预成型端子部和第二预成型端子部的每一个均包括一个直部，所述直部垂直于所述预成型主绕组部延伸；

其中，所述第一预成型端子部和所述第二预成型端子部中的至少一个与所述预成型主绕组部分开制造，并且

所述预成型主绕组部与所述第一预成型端子部和所述第二预成型端子部机械和电气地连接。

2.如权利要求1所述的电磁部件组件，其特征在于，每个所述第一预成型端子部和所述第二预成型端子部均与所述预成型主绕组部分开制造并且与之电气连接。

3.如权利要求1所述的电磁部件组件，其特征在于，每个所述第一预成型端子部和所述第二预成型端子部均包括预成型的表面安装端子盘，所述端子盘平行于预成型主绕组部延伸。

4.如权利要求1所述的电磁部件组件，其特征在于，所述磁芯的底表面形成有凹部，该凹部相邻于相对的所述第一和第二端部边缘中的每一个延伸，每个所述第一预成型端子部和第二预成型端子部的所述表面安装端子盘在各自的凹部中延伸。

5.如权利要求1所述的电磁部件组件，其特征在于，所述第一预成型端子部与所述主绕组部一体形成。

6.如权利要求1所述的电磁部件组件，其特征在于，所述预成型主绕组部具有矩形的横截面。

7.如权利要求1所述的电磁部件组件，其特征在于，所述预成型主绕组部包括在相对的第一和第二端部边缘中的一个从所述第一通孔开口出的远端。

8.如权利要求1所述的电磁部件组件，其特征在于，所述磁芯形成有垂直于所述预成型主绕组部延伸的物理间隙。

9.如权利要求1所述的电磁部件组件，其特征在于，所述第一预成型端子部和所述第二预成型端子部的至少一个形成有开口，所述预成型主绕组部的一部分被接纳在所述开口中。

10.如权利要求9所述的电磁部件组件，其特征在于，所述开口为矩形。

11.如权利要求1所述的电磁部件组件，其特征在于，所述预成型主绕组部具有渐缩的远端。

12.如权利要求1所述的电磁部件组件，其特征在于，所述预成型主绕组部具有第一宽度尺寸，所述第一预成型端子部和所述第二预成型端子部中的至少一个具有与第一宽度尺寸不同的第二宽度尺寸。

13.如权利要求12所述的电磁部件组件，其特征在于，所述第一宽度尺寸小于所述第二宽度尺寸。

14.如权利要求1所述的电磁部件组件，其特征在于，所述磁芯包括第二通孔开口和第二导电绕组，所述第二通孔开口以相对所述第一通孔开口间隔开的关系在磁芯的所述第一端部边缘和第二端部边缘之间延伸，所述第二导电绕组通过所述第二通孔开口类似于所述第一导电绕组地组装到所述磁芯上，由此提供用于多相的供电应用的离散功率电感器。

15.如权利要求1所述的电磁部件组件，其特征在于，所述组件限定功率电感器。

16.如权利要求1所述的电磁部件组件，其特征在于，所述第一导电绕组为设置在组件中的仅有的绕组。

17.如权利要求1所述的电磁部件组件，其特征在于，所述磁芯形成有物理间隙或由分布式间隙的磁性材料制成。

18.一种电磁部件组件，包括：

磁芯，所述磁芯具有相对的端部边缘、在所述相对边缘之间延伸的至少一通孔以及底表面；以及

与所述磁芯分开制造的至少一个预成型导电绕组，所述至少一个预成型导电绕组包括：

第一端子部，所述第一端子部包括预成型的平面表面安装端子盘以及垂直于该表面安装端子盘延伸的绕线部，

直线延伸的主绕组部，所述主绕组部与所述第一端子部分开制造，所述直线延伸的主绕组部延伸穿过所述磁芯的所述通孔并且具有实心横截面面积，

其中，所述第一端子部的绕线部和所述直线延伸的主绕组部的远端在相对的端部边缘中的一个处彼此机械和电气连接，以及

其中，所述第一平面表面安装端子盘相邻于所述磁芯的所述底表面而延伸。

19.如权利要求18所述的电磁部件组件，其特征在于，进一步包括一个具有预成型平坦表面安装端子盘的第二端子部，所述第二端子部与所述直线延伸的主绕组部一体形成。

20.如权利要求18所述的电磁部件组件，其特征在于，所述第一端子部的所述绕线部具有一个开口，所述直线延伸的主绕线部的一个端部被接纳在所述开口中。

21.如权利要求20所述的电磁部件组件，其特征在于，所述开口为圆形开口或矩形开口中的一个。

22.如权利要求20所述的电磁部件组件，其特征在于，所述主绕线部的所述端部为渐缩的，所述开口容纳渐缩的所述端部。

23.如权利要求18所述的电磁部件组件，其特征在于，所述磁芯的所述至少一个通孔具有圆形横截面或矩形横截面中的一个。

24.如权利要求18所述的电磁部件组件，其特征在于，所述磁芯形成有一个物理间隙。

25.如权利要求24所述的电磁部件组件，其特征在于，所述物理间隙垂直于所述底表面延伸。

26.如权利要求18所述的电磁部件组件，其特征在于，所述至少一个通孔包括多个通孔，所述多个通孔以相互隔开的关系在所述磁芯的所述第一端边缘和第二端边缘之间延伸，并且其中所述至少一个预成型导电绕组包括多个预成型导电绕组，所述多个预成型导电绕组基本彼此相同并且通过相应的通孔组装到所述磁芯，由此提供用于多相的供电应用的离散功率电感器。

27.如权利要求18所述的电磁部件组件，其特征在于，单个预成型导电绕组设置在所述部件组件中。

28.如权利要求18所述的电磁部件组件，其特征在于，所述磁芯形成有物理间隙或由分布式间隙的磁性材料制成。

29.一种电磁部件组件，包括：

磁芯，所述磁芯具有相对的端部边缘、在相对的所述端部边缘之间延伸的至少一个通孔、底表面和垂直于所述底表面延伸的物理间隙；以及

与所述磁芯分开制造的至少一个预成型导电绕组，所述至少一个预成型导电绕组以小于围绕所述磁芯的一个完整的匝圈而完成，所述至少一个预成型导电绕组包括：

在所述磁芯的各个相对的端部边缘彼此分离的第一端子部和第二端子部，每个所述第一端子部和第二端子部均包括预成型的平面表面安装端子盘和垂直于该表面安装端子盘延伸的绕线部，

直线延伸的主绕组部，所述主绕组部与所述第一端子部和所述第二端子部中的至少一个分开制造，所述直线延伸的主绕组部延伸穿过所述磁芯的所述通孔，并且所述直线延伸的主组部整个地具有实心横截面面积，

其中，所述第一端子部和所述第二端子部中的至少一个在所述磁芯的相对的端部边缘中的一个彼此机械和电气地连接，

其中，所述第一端子部和所述第二端子部各自绕线部中的每一个均相邻于所述磁芯的相对端部边缘中的一个而延伸，所述第一端子部和所述第二端子部各自的表面安装端子盘每一个均相邻于所述磁芯的所述底表面延伸，以及，

所述组件为功率电感器。

30.如权利要求29所述的电磁部件组件，其特征在于，所述至少一个通孔包括一个、两个或三个通孔。

31.如权利要求30所述的电磁部件组件，其特征在于，所述至少一个预成型导电绕组包括一个、两个或三个预成型导电绕组。