CN108292556B - 模块化集成多相非耦合绕组功率电感器及制造方法 - Google Patents

Abstract

一种表面安装功率电感器部件组件(100)仅包括两个不同形状的模块化芯件(120、122)和一组具有相同形状的绕组(104、106)，所述绕组可以被组装并布置成具有任何期望数量的非磁耦合绕组来适应具有不同数量的电力相位的电力系统。所述芯件(120、122)和绕组(104、106)垂直伸长以减少电路板上的部件占用面积，但提供更高的功率、更高的电流性能。

Description

模块化集成多相非耦合绕组功率电感器及制造方法

背景技术

本发明的领域大体上涉及电磁电感器部件，并且更特定地涉及一种集成多相功率电感器部件，其具有用于电路板应用的可配置数量的非磁耦合线圈绕组。

功率电感器用于电路板上的电源管理应用和功率管理电路，以为大量电子装置供电，包括但不一定限于手持式电子装置。功率电感器被设计成经由流过一个或多个导电绕组的电流来感应磁场，并且经由在与绕组相关联的磁芯中产生磁场来存储能量。功率电感器还通过感应流过绕组的电流将存储的能量返回到相关联的电路中。例如，功率电感器可以从电子装置中的快速切换电源提供调节功率。功率电感器也可以用于电子功率转换器电路中。

已知功率电感器，其包括集成在公共芯结构中的多个绕组。然而，现有的这种类型的功率电感器在一些方面存在问题并且需要改进。

附图说明

参考以下附图来描述非限制性和非穷举的实施例，其中除非另有说明，否则相似的参考标记在各个附图中指代相似部件。

图1是电磁表面安装功率电感器部件组件的第一示例性实施例的俯视透视图。

图2是图1所示的功率电感器部件组件的分解图。

图3是包括图1所示的电感器部件组件的可扩展功率电感器部件组件的分解图。

图4是包括图3所示的电感器部件组件的可扩展功率电感器部件组件的分解图。

图5是电磁表面安装功率电感器部件组件的第二示例性实施例的俯视透视图。

图6是图5所示的功率电感器部件组件的分解图。

图7是包括图5所示的电感器部件组件的可扩展功率电感器部件组件的分解图。

图8是包括图7所示的电感器部件组件的可扩展功率电感器部件组件的分解图。

图9是电磁表面安装功率电感器部件组件的第三示例性实施例的俯视透视图。

图10是图9所示的功率电感器部件组件的分解图。

图11是图9中所示的功率电感器部件组件的侧面正视图。

图12是图9中所示的功率电感器部件组件的纵侧正视图。

图13是图9所示的功率电感器部件组件的仰视图。

具体实施方式

如上所述，已知电磁功率电感器，其包括例如集成在公共芯结构中的多个绕组。这样的电感器部件通常有利于以相对于离散电感器部件降低的成本提供多相功率调节，所述离散电感器部件包括用于每个相应的电力相位的分开的磁芯和绕组。作为一个示例，可以用包括两个绕组的集成功率电感器部件来调节两相电力系统。一个绕组连接到电路板上的电路的第一电力相位，并且另一个绕组连接到电路板上的电路的第二电力相位。相对于提供一个离散的电感器部件(所述离散的电感器部件包括其用于每个相位的自己的磁芯)，在公共芯结构上的集成绕组通常节省电路板上的宝贵空间。这种空间节省可以有助于减小电路板和包括电路板的电子装置的大小。

然而，已知的集成多相功率电感器部件构造在某些方面受到限制，并且因此不期望用于某些类型的电力系统中的应用。因此，现有的功率电感器构造在某些方面尚未完全满足市场需求。

例如，在多相电源应用中，连接到每个绕组的不同相之间的电感不平衡问题可能成问题，并且因此对于现今电子装置要求的更高功率、更高电流应用中的较小部件而言实现平衡性能可能特别困难。

而且，包括不同数量的电力相位的多相电力系统被广泛使用。因此，定制部件往往成为满足具有不同相位数量的电力系统需求的标准。这些部件的定制性质往往增加部件的制造成本和组装成本。尤其是，对于具有一个、两个、三个或更多个绕组的电感器部件，芯构造往往是不同的。将期望提供一组功率电感器，其可以由减少数量的部件制造，并且尤其是可以由模块化磁芯件制造，所述模块化磁芯件可以组装成以相对低的成本容易地配置具有不同数量的绕组的电感器。

饱和电流(Isat)性能往往受已知的集成多相功率电感器部件的芯构造限制。用于较高功率电子装置的最先进技术电力系统需要改进。

已知的集成多相功率电感器部件的形状因数包括“占用面积”(本领域技术人员将其理解为对部件在电路板平面上所占据的面积的指代)和轮廓(本领域技术人员将其理解为对垂直于电路板平面测量的总体部件高度的指代)，所述形状因数可以有效地限制部件在更高电流、更高功率系统应用中的执行能力。平衡更高功率电路的功率需求同时期望更小的部件是一项挑战。

最后，在使用中由集成多相功率电感器部件的边缘效应引起的交流电阻(ACR)在已知的部件构造中可能不合需要地高。

以下描述用于电路板上的电源电路的集成电磁多相电感器部件组件(即，功率电感器)的示例性实施例，其至少克服上述缺点。示例性电感器部件组件至少部分经由模块化芯件实现这一点，所述模块化芯件可以选择性地与一组任意期望数量的导电绕组组装在一起，同时简化部件的组装并降低制造成本。避免来自芯结构中常规使用的离散气隙的边缘磁通，并且相应地减少由边缘效应引起的ACR，同时在使用中为每个电力相位提供可靠地平衡的绕组操作。由平面导电材料和芯结构形成的三维导电绕组具有更高的功率性能，所述三维导电绕组将相对较小的占用面积与相对较高的轮廓组合以适应更高功率、更高电流的应用。

图1至图4示出了表面安装功率电感器部件组件100的第一示例性实施例的各种视图。图1以透视图示出了功率电感器部件组件100。图2至图4是功率电感器部件组件100和包括部件组件100的组件的分解图，其被配置成包括用于具有不同相位数量的电力系统的不同数量的绕组。

如图1所示，功率电感器部件组件100通常包括：磁芯102，其具有分别布置在磁芯102中的集成导电绕组104和106；以及电路板110。

电路板110配置有多相电源电路，有时被称为线路侧电路116，包括以已知方式设置在电路板的平面上的导电迹线112、114。在图1所示的示例中，线路侧电路116提供两相电功率，并且在预期的实施例中，第一导电迹线112对应于多相电源电路的第一相，并且第二导电迹线114对应于多相电源电路的第二相。继而，第一导电绕组104连接到第一导电迹线112并且第一相和第二导电绕组106连接到第二导电迹线114和多相电源电路的第二相。尽管表示了两相电力系统，并且电感器部件被配置为具有两个绕组104和106的双重电感器，但是可以替代地提供多相电源电路中的更多或更少数量的相，如以下图中所示，并且数量对应于所提供的相的绕组可以包括在磁芯102中。也就是说，并且如下面所解释，部件可以替代地被配置为用于包括三个或更多个相的电力系统的三个、四个或更多个绕组。

应当理解，根据需要，可以在板110上设置多于一个包括芯件102和绕组104和106的电感器部件。其它类型的电路部件同样可以连接到电路板110以完成例如板110上的功率调节器电路和/或功率转换器电路。由于这样的功率调节器和转换器电路通常是已知的并且在本领域技术人员的范围内，所以认为没有必要进一步描述电路。虽然在图1中未示出，但是电路迹线也包括在功率电感器部件的另一侧上的电路板110上，其被示出为与电路中的导电绕组104、106下游的负载侧电路118建立电连接。

示出的示例中的磁芯102包括多个大致正交的侧，其赋予整体矩形或盒状形状和外观。图1中所示的芯102的大小和形状是下面进一步描述的模块化磁芯件的组装组合的结果。所示示例中的磁芯102的盒状形状具有沿着第一维度轴(诸如笛卡尔坐标系的x轴)测量的总长度L、沿着垂直于第一维度轴的第二维度轴(诸如笛卡尔坐标系的y轴)测量的宽度W以及沿着垂直于第一维度轴和第二维度轴延伸的第三维度轴(诸如笛卡尔坐标系的z轴)测量的高度H。

磁芯102的尺寸比例与本领域近来减小高度尺寸H以产生尽可能低的轮廓部件的努力背道而驰。在更高功率、更高电流的电路中，随着高度尺寸H按照本领域近来的趋势而降低，尺寸W(并且可能还有L)往往增加以适应能够在更高电流电路中执行的线圈绕组。结果，并且遵循这种趋势，高度尺寸H的减小往往增加宽度W或长度L，并因此增加板110上的部件的占用面积。然而，本发明的组件100有利于增加的高度尺寸H(和增加的部件轮廓)，有利于板110上的较小占用面积。如在图1的示例中所示，尺寸L和H都远大于尺寸W。电路板110的部件密度可以相应地由于电路板110上的部件的较小占用面积而增加。

如图1所示，线圈绕组104和106中的每一个的一部分各自以略微凹入的方式暴露在磁芯102的一侧上。暴露的线圈绕组104和106在x，y平面中相对较大，以能够处理超出其它类似大小的常规电磁部件结构的极限的更高电流、更高功率的应用。

在预期的实施例中，磁芯102可以由诸如下面描述的选定数量的模块化磁芯件组装而成。可以利用软磁颗粒材料和已知技术来制造模块化芯件，诸如模制粒状磁性颗粒以产生期望的形状。用于制造芯件的软磁粉末颗粒可以包括铁氧体颗粒、铁(Fe)颗粒、铁硅铝合金(Sendust)(Fe-Si-A1)颗粒、MPP(Ni-Mo-Fe)颗粒、HighFlux(Ni-Fe)颗粒、Megaflux(Fe-Si合金)颗粒、铁基非晶质粉末颗粒、钴基非晶质粉末颗粒以及本领域中已知的其它合适材料。在一些情况下，可以用绝缘材料涂覆磁性粉末颗粒，使得芯件可以具有本领域技术人员熟知的并且以已知方式制造的所谓的分布式间隙特性。芯件可以由相同或不同的磁性材料制成，并且因此可以根据需要具有相同或不同的磁特性。用于制造芯件的磁性粉末颗粒可以使用已知的方法和技术获得并且也使用已知技术模制成期望的形状。

现在转向图2的分解图，看到磁芯102包括布置有绕组104和106的两个不同形状的模块化磁芯件，即一对第一磁芯件120在组件的任一端上，而第二磁芯件122在中间。芯件120的形状相同，但在芯件122的任一侧上以镜像布置相对于彼此倒置，其中绕组104、106收容在芯件120和122之间。

在所示的示例中，每个磁芯件120形成有相对的第一纵向侧壁和第二纵向侧壁124和126、互连第一纵向侧壁和第二纵向侧壁124和126的相对的第一横向侧壁和第二横向侧壁128和130以及互连相应的第一纵向侧壁和第二纵向侧壁124和126和相应的第一横向侧壁和第二横向侧壁128和130的相对顶壁和底壁132和134。在图1和图2的上下文中，每个件120中的“底”壁134位于电路板110附近，并且“顶”壁位于距电路板110一定距离处。每个件120具有大致矩形的构型，其包括大致平面的顶部表面和与顶部表面相对的大致平面的相对底部表面并且在图1的x，y平面中延伸并平行于电路板110的主表面。

在示出的示例性件120中，每个芯件的横向侧壁130的表面是大致平坦且平面的，而相对的纵向侧壁128的表面成形并制定轮廓成收容相应绕组104、106，如下所述。此外，并且在所示的示例中，底壁134和顶壁132中的每一个被成形并制定轮廓为收容绕组104、106的一部分。

更具体地，横向侧壁128包括间隔开的垂直狭槽136、138，所述间隔开的垂直狭槽136、138在大致平行于纵向侧壁124、126和垂直于顶壁132和底壁134的方向上延伸。狭槽136、138在垂直于横向侧壁130的表面的方向上延伸一段足以收容相应绕组104、106的对应的垂直部分的距离。

顶壁132限定凹入表面140，所述凹入表面140延伸到横向侧壁128中的狭槽136、138的端部。凹入表面140从顶壁132的表面插入并凹陷，使得凹入表面140驻留横向侧壁的位置的高度尺寸小于顶部表面132的其余部分的高度H。插入的凹入表面140邻近于横向侧壁128延伸并且可从横向侧壁128接近，但是与横向侧壁124、126中的每一个间隔开。表面140从顶壁130凹入但大致平行于顶壁130延伸，以适应线圈绕组104、106的一部分，如下文所解释。

如图2所示，每个件120中的底壁134包括凹入表面142，所述凹入表面142延伸到横向侧128和其中的狭槽136、138。

在附图中看到芯件122与芯件120形状不同，并且基本上限定了绕组104、106与芯件120之间的实心隔离壁或分隔壁。芯件122形成有相对的第一纵向侧壁和第二纵向侧壁150和152、互连第一纵向侧壁和第二纵向侧壁150和152的相对的第一横向侧壁和第二横向侧壁154和156以及互连相应的第一纵向侧壁和第二纵向侧壁150和152和相应的第一横向侧壁和第二横向侧壁154和156的相对顶壁和底壁158和160。在图1和图2的上下文中，芯件122中的“底”壁160位于电路板110附近，并且“顶”壁位于距电路板110一定距离处。与芯件120不同，芯件122的侧壁150和152、纵向壁154和156以及顶壁和底壁158、160是平坦的和平面的，并且不被成形为收容绕组104、106的任何部分。

绕组104、106在芯件122的相对侧上彼此分开足以避免完成的芯102内部的绕组104、106的磁耦合的量。在预期的多相功率电感器应用中，绕组104、106的磁耦合是不期望的，因为它可能造成相应的功率相之间的不平衡电感。

导电绕组104和106中的每一个形成为形状和制造相同的元件。每个绕组104、106由弯曲或以其它方式成形或形成为所示几何形状的薄导电材料条制成。在所示的示例中，每个绕组104、106包括暴露在每个芯件120的顶侧132上的平面绕组部分161以及各自垂直于平面绕组部分161并彼此相对地延伸的第一平面支腿和第二平面支腿162、164。这样，并且在所示的示例中，绕组104和106通常是倒U形构件，其中部分161是U的基部，并且支腿162、164从部分161向下延伸。

在所示实施例中，支腿162、164比沿着绕组的轴线的部分161不成比例地更长。也就是说，支腿162、164的第一轴向长度比绕组部分161的轴向长度大得多。例如，支腿162、164的轴向长度可以约为部分161的轴向长度的三倍，尽管在所有实施例中这不是绝对必要的。如上文所解释，绕组104、106的比例有利于电路板110上完成的电感器部件的占用面积的减小，并且绕组104、106的增加的高度提供了足够长度的绕组，以能够处理电路板110上的更高功率电力系统中的更高电流。

在所示的示例中，每个绕组104、106中的支腿162、164的端部进一步形成为包括表面安装端接垫166。表面安装端接垫166垂直于支腿162、164的平面延伸，通常彼此共面延伸，并平行于绕组部分161但在偏离绕组部分161的平面中延伸。在每个绕组中，表面安装端接垫166沿彼此相反的方向延伸。表面安装端接垫166为电路板110的表面安装提供了更大的面积，但是在一些情况下可以认为是任选的并且不需要提供。

U形绕组104、106相当简单地成形并且可以以低成本由具有期望厚度的导电材料件制造成所示的三维形状。绕组104、106可以预先制造为单独的元件，用于与芯件120和122组装在一起。也就是说，绕组104、106可以被预先成型为所示的形状，用于随后与芯件120和122组装在一起。U形绕组104、106在磁芯中限定少于一个完整匝，并且比更大且更复杂的多匝线圈较不复杂且更容易组装。

为了组装部件，将绕组104组装到第一芯件120，并且通过将每个绕组的支腿162、164插入横向侧壁128中的相应狭槽136、138而将绕组106组装到第二芯件120。绕组部分161收容在顶壁132中的凹入表面140上，并且表面安装端接垫166收容在每个芯件中的底壁134上的凹入表面142中。每个芯件120在x维度上收容整个绕组104、106(图1)。然后，包括绕组104、106的芯件102与芯件122并排布置。每个芯件120的横向侧壁128结合到芯件122的相应横向侧壁154、156。然后，缠绕绕组104、106就位。当组装时，表面安装端接垫166延伸到但不超过底部侧壁134上的芯件120的侧壁124、126。电路板110上的部件的占用面积以及高度尺寸为H的部件的轮廓因此不受端接垫166的存在的影响。

任选地，芯件120或122可以被成形为在已组装的芯102中产生物理间隙，这可以在某些应用中增强部件100中的能量存储。例如，每个芯件120中狭槽136、138之间的横向侧壁128的区域可以形成为相对于侧壁128的其余部分沿x轴的尺寸减小。变化是可能的，以在芯102的构造中的各种期望位置形成不同大小的不同间隙。

示例性电感器部件组件100至少在以下方面是有益的。单独制造的芯件允许绕组104、106的滑动组装以及以相对低的成本对其进行相对精确的定位。部件的组装因此得到简化并且制造成本降低。部件组件100可以在连接到每个绕组的电功率的不同相之间电感平衡的情况下操作，同时仍然在现今电装置要求的更高功率、更高电流应用中可靠地操作。如果不是最小化，则组件减少来自芯结构中常规使用的离散气隙的边缘通量，并且由边缘效应引起的ACR在组件100的操作中被相应地减小。由平面导电材料和相对简单的芯结构形成的三维导电绕组104、106具有更高的功率性能，所述三维导电绕组将相对较小的占用面积与相对较高的轮廓组合以适应更高功率、更高电流的应用。饱和电流(Isat)性能得到增强。部件组件100可以以相对较低的成本制造，但提供许多常规功率电感器不能提供的性能。

图3和图4示出了包括组件100的电感器部件组件200、300的另外的分解图，并且示出了模块化芯件120和122的使用，所述模块化芯件被布置成容易地将组件配置成包括另外的绕组。

在图3中，第三芯件120提供有与绕组104、106类似的第三绕组202。绕组202与第三芯件202安装在一起，并且在上述组件100的一端上结合到芯件120的横壁130。所示的组件200适用于三相电力系统，具有与上述类似的益处。

在图4中，组件300被进一步扩展以包括第四芯件120和与绕组104、106类似的第四绕组302。绕组302与第四芯件202安装在一起，并且在上述组件200的一端上结合到芯件120的横壁130。所示的组件300适用于四相电力系统，具有与上述类似的益处。

现在应当显而易见的是，组件是可扩展的，以还包括额外数量的芯件120和与绕组104、106类似的绕组。仅使用两个不同形状的芯件120和122以及具有相同的形状的一组绕组，可以组装具有任何期望数量的绕组的电感器部件。

图5至图8是表面安装功率电感器部件组件400的第二示例性实施例的各种视图，其可以代替电路板110上的组件100、200、300使用或与之组合使用。

部件组件400包括由模块化芯件404和406制造的磁芯，其中绕组104和106位于模块化芯件404和406之间。组装的芯件404和406提供具有与上述芯102类似的比例和总体尺寸但具有不同形状的模块化芯件的部件。

在图6的分解图中，芯件404类似于芯件120，但在x维度上减小。这样，芯件104各自包括横壁128中的狭槽136、138和顶壁132中的凹入表面140。芯件404以与上述类似的方式收容绕组104、106，但是由于芯件404在x维度上的尺寸减小，所以狭槽136、138仅收容绕组支腿162、164的一部分和绕组部分161。更具体地说，每个件404收容绕组支腿162、164的大约一半以及每个绕组104、106在x维度上的绕组部分161的大约一半。

组件400中的芯件406形成有相对的第一纵向侧壁和第二纵向侧壁410和412、互连第一纵向侧壁和第二纵向侧壁410和412的相对的第一横向侧壁和第二横向侧壁414和416以及互连相应的第一纵向侧壁和第二纵向侧壁410和412和相应的第一横向侧壁和第二横向侧壁414和416的相对顶壁和底壁418和420。在图5和图6的上下文中，每个件406中的“底”壁420位于电路板110附近，并且“顶”壁418位于距电路板110一定距离处。

芯件4406的相对横壁414和416被成形为收容绕组104、106的一部分。因此，每个壁414、416包括间隔开的垂直狭槽422、424，并且顶壁418包括凹入表面426。在每个相对的横壁414和416上的狭槽422、424和凹入表面426收容绕组支腿162、164的大约一半和每个绕组104、106在x维度上的绕组部分161的大约一半。

芯件406、406和线圈绕组106、108相互配合，使得垂直支腿162、164部分在芯件404中的垂直狭槽136、138中延伸，并且部分在芯件406的垂直狭槽422、424中延伸。类似地，绕组106、108的部分161部分收容在芯件404的凹入表面140上并且部分收容在芯件406的凹入表面426上。芯件404、406朝向彼此移动或牵引，其中线圈绕组106、108的垂直支腿162、164位于每个芯件404、406中的狭槽136、138中，直到横向侧壁128、414、416彼此邻接为止，如图5所示。当芯件404、406被组装时，线圈绕组106、108的绕组部分161变成位于每个芯件404、406中的插入凹陷表面140、426中。

如上所述，可以任选地在邻接的芯件402、404、406之间提供物理间隙，以通过例如减小芯件沿着狭槽136和138之间和/或狭槽422和424之间的x轴的尺寸来增强能量存储。

在所示实施例中，每个垂直支腿162、164的大约一半和线圈绕组106、108的绕组部分161的大约一半容纳在每个芯件404、406中。绕组部分161暴露在每个芯件404和406的顶部表面132和418上，并且表面安装端接垫166在每个芯件404、406的两个底部表面上延伸。

组件400的益处类似于上述组件100的益处。

图7和图8示出了包括组件400的电感器部件组件500、600的另外的分解图以及另外的芯件404和406的使用，所述芯件404和406被布置成容易地扩展配置成包括另外的绕组的组件。

在图7中，第二芯件406提供有与绕组104、106类似的第三绕组502。如图所示，第三绕组502和第二芯件406安装在组件100的第一芯件404和组件400中间的一个芯件406之间。所示的组件500适用于三相电力系统，具有与上述类似的益处。

在图8中，组件500被进一步扩展以包括第三芯件406和与绕组104、106类似的第四绕组602。如图所示，第四绕组602与第三芯件406以及组件500中间的磁芯件406的另一个安装在一起。所示的组件600适用于四相电力系统，具有与上述类似的益处。

现在应当显而易见的是，组件400是可扩展的，以还包括另外数量的芯件406和与绕组104、106类似的绕组。仅使用两个不同形状的芯件404和406以及具有相同的形状的一组绕组，可以组装具有任何期望数量的绕组的电感器部件。

图9至图13是表面安装功率电感器部件组件700的第三示例性实施例的各种视图，其可以代替电路板110上的组件100、200、300、400、500、600使用或与之组合使用。

部件组件700包括由模块化芯件704和706制造的磁芯702，其中绕组708和710位于模块化芯件704和706之间。组装的芯件704和706向上述芯102提供具有减小的比例和总体尺寸的部件，特别是沿着图1所示的x轴和长度尺寸L。

在图10的分解图中，芯件704在x维度上仅略大于芯件706，其类似于上面关于图2所述的芯件122。如同前面的实施例，芯件704各自包括在横壁716中面向芯件706的间隔开的垂直狭槽712、714。芯件704还包括水平狭槽718，所述水平狭槽718以与每个芯件704的顶壁720间隔的关系互连垂直狭槽712、714。与前面的实施例相比，狭槽712、714、718更宽且更浅。也就是说，狭槽712、714、718的深度不深至利于x维度上的减小，并且如下面进一步描述相对较宽以容纳绕组708、710。每个芯件704的底壁722包括凹入表面724以容纳绕组708、710s的一部分。

导电绕组708和710中的每一个形成为形状和制造相同的元件。每个绕组708、710由弯曲或以其它方式成形或形成为所示几何形状的薄导电材料条制成。在所示的示例中，每个绕组708、710包括平面水平绕组部分730以及各自从平面水平绕组部分730延伸并彼此相对的第一平面垂直支腿和第二平面垂直支腿732、734。这样，并且在所示的示例中，绕组708和710通常是倒U形构件，其中部分730是U的基部，并且支腿732、734从部分161向下延伸。然而，与先前描述的绕组不同，垂直支腿732、734与水平部分730共面。因此，由于只有用于制造绕组708、710的材料的厚度沿着x维度发生，所以在芯件704、706之间的x维度上的绕组的尺寸大大减小，这与图2所示绕组104、106的较大宽度尺寸相反。

在所示实施例中，支腿732、734比沿着绕组的轴线的部分730不成比例地更长。也就是说，支腿732、734的第一轴向长度比绕组部分730的轴向长度大得多。例如，支腿732、734的轴向长度可以约为部分730的轴向长度的三倍，尽管在所有实施例中这不是绝对必要的。如上文所解释，绕组708、710的比例有利于电路板110上完成的电感器部件的占用面积的减小，并且绕组708、710的增加的高度提供了足够长度的绕组，以能够处理电路板110上的更高功率电力系统中的更高电流。U形绕组708、710在磁芯中限定少于一个完整匝，并且比更大且更复杂的多匝线圈较不复杂且更容易组装。

在所示的示例中，每个绕组708、710中的支腿732、734的端部进一步形成为包括表面安装端接垫736。表面安装端接垫736垂直于支腿732、734的平面延伸，通常彼此共面延伸，并从每个支腿732、734沿相同方向延伸出来。表面安装端接垫736为电路板110的表面安装提供了更大的面积，但是在一些情况下可以认为是任选的并且不需要提供。如图13所示，表面安装端接垫736延伸到磁芯702的每个相应的外角。

U形绕组708、710相当简单地成形并且可以以低成本由具有期望厚度的导电材料件制造成如图所示的三维形状。绕组708、710可以预先制造为单独的元件，用于与芯件704和706组装在一起。也就是说，绕组708、710可以被预先成型为如图所示的形状，用于随后与芯件704和706组装在一起。

为了组装部件，磁芯件704以与上述类似的方式收容绕组708、710。绕组支腿732、734完全收容在垂直狭槽712、714中，并且每个绕组708、710的部分730完全收容在每个件804中的水平狭槽718中。然而，绕组708、710彼此旋转180°，使得表面安装端接垫736在相应件704下方延伸，其中表面安装端接垫736位于底部凹槽724中。

然后可以将包括绕组的件704与芯件706组装在一起并附接到芯件706，其分离线圈并防止使用中线圈的磁耦合。物理间隙可以任选地设置在邻接的芯件704、706之间，以根据需要增强能量存储。与上述实施例不同，水平绕组部分730不暴露在部件的外部。

组件700的益处类似于上述组件100的益处。通过将另外的磁芯件704和与绕组708、710类似的绕组添加到组件的一端，组件700同样可扩展。

现在认为本发明的益处和优点已经关于所公开的示例性实施例被充分地示出。

一种用于电路板上的电源电路的电感器部件组件已经被公开，其包括第一磁芯件和第二磁芯件，所述第一磁芯件和所述第二磁芯件形成并布置为彼此的镜像，所述第一磁芯件和所述第二磁芯件中的每一个包括顶部侧壁、底部侧壁和垂直侧壁，所述垂直侧壁包括第一垂直狭槽和以与所述第一垂直狭槽间隔开的关系延伸的第二垂直狭槽。组件还包括组装到第一磁芯件的第一导电绕组和组装到第二磁芯件的第二导电绕组。所述第一导电绕组和所述第二导电绕组中的每一个限定少于一个完整匝，所述完整匝包括平面绕组部分以及第一支腿和第二支腿，每个支腿从所述平面绕组部分延伸出来并彼此相对，其中每个相应的第一导电绕组和第二导电绕组的第一平面支腿和第二平面支腿分别收容在第一磁芯件和第二磁芯件中的每一个中的第一垂直狭槽和第二垂直狭槽中。组件还包括插置在第一磁芯件和第二磁芯件的垂直侧壁之间并将第一导电绕组和第二导电绕组彼此分开的第三磁芯件。第三磁芯件与第一磁芯件和第二磁芯件的形状不同，并且包括相对的顶壁和底壁以及在顶壁和底壁之间延伸的相对的垂直侧壁，其中第三磁芯件在顶壁和底壁之间的高度尺寸基本上大于第三磁芯件的宽度或长度尺寸。当连接到电路板上的多相电源电路时，第一导电绕组和第二导电绕组不彼此磁耦合。

任选地，第三磁芯件不成形为收容第一导电绕组和第二导电绕组的任何部分。可替代地，第三磁芯件的第一和第二相对的垂直壁各自形成有一对垂直狭槽，并且所述一对垂直狭槽各自收容第一导电绕组和第二导电绕组中的每一个的第一平面支腿和第二平面支腿的一部分。第一导电绕组和第二导电绕组中的每一个的平面绕组部分可以暴露在第三磁芯件的顶壁上。

作为另外的选择，在第一导电绕组和第二导电绕组中的每一个中，平面绕组部分可以具有第一轴向长度，并且第一平面支腿和第二平面支腿可以具有相应的第二轴向长度，第二轴向长度基本上大于第一轴向长度。第一导电绕组和第二导电绕组中的每一个可以包括第一平面表面安装端接部分和第二平面表面安装端接部分，所述第一平面表面安装端接部分和第二平面表面安装端接部分在至少相应的第一磁芯件和第二磁芯件的底部侧壁上彼此共面延伸。表面安装端接部可以延伸到相应的第一磁芯件和第二磁芯件的底壁的外角。第一磁芯件和第二磁芯件中的每一个可以包括用于收容表面安装端接部的凹部。第一导电绕组和第二导电绕组可以由具有宽度的平面导电材料件形成，并且第一磁芯件和第二磁芯件中的第一垂直狭槽和第二垂直狭槽的尺寸可以被设计成收容整个宽度。

作为一个选择，第一导电绕组和第二导电绕组中的每一个中的平面绕组部分以及第一平面支腿和第二平面支腿可以彼此共面延伸。作为另一个选择，第一平面支腿和第二平面支腿可以垂直于平面绕组部分的平面延伸。第三磁芯件可以任选地收容第一导电绕组和第二导电绕组两者。

电感器部件组件可以进一步包括n个另外的磁芯件和相等数量的n个另外的导电绕组，每个另外的磁芯件形成为与第一磁芯件和第二磁芯件中的一个相同，并且每个另外的导电绕组形成为与第一导电绕组和第二导电绕组相同并且在组件的一端上被安装到每个相应的另外的磁芯件。可替代地，每个另外的磁芯件可以形成为与第三磁芯件相同，并且每个另外的导电绕组可以形成为与第一导电绕组和第二导电绕组相同并且在第三磁芯件和第一磁芯件和第二磁芯件中的一个之间的某个位置处安装到每个相应的另外的磁芯件。

一种用于电路板上的电源电路的表面安装电感器部件组件的另一个实施例已经被公开。所述电感器部件组件包括：n个导电绕组，每个导电绕组限定少于一个完整匝，所述完整匝包括平面绕组部分以及第一支腿和第二支腿，每个支腿从平面绕组部分延伸出来并且彼此相对，其中平面绕组部分具有第一轴向长度并且第一平面支腿和第二平面支腿具有相应的第二轴向长度，所述第二轴向长度基本上大于所述第一轴向长度；多个第一磁芯件，其具有至少一个侧壁，所述侧壁包括垂直狭槽，所述垂直狭槽的尺寸被设计成收容至少第一平面支腿和第二平面支腿；安装在垂直狭槽中的n个导电绕组中的至少一些；形状与多个第一磁芯件不同的至少一个第二磁芯件，所述至少一个第二磁芯件插置于一对第一磁芯件之间；并且其中当连接到电路板时，所述n个导电绕组不彼此磁耦合。

任选地，每个导电绕组的平面绕组部分可以暴露在多个第一磁芯件中的至少一个的外表面上。每个导电绕组的平面绕组部分以及第一支腿和第二支腿可以彼此共面。至少一个第二磁芯件可以被配置成收容一对所述n个导电绕组。

一种制造用于电路板上的电源电路的表面安装电感器部件组件的方法也已经被公开。所述方法包括：从一组预先成型的相同绕组中选择n个导电绕组，每个相同绕组限定少于一个完整匝并且具有平面绕组部分以及第一支腿和第二支腿，所述第一支腿和所述第二支腿各自从平面绕组部分延伸出来并且彼此相对，其中平面绕组部分具有第一轴向长度，并且第一平面支腿和第二平面支腿具有相应的第二轴向长度，所述第二轴向长度基本上大于所述第一轴向长度；将选定的n个导电绕组中的至少一些与多个第一磁芯件组装在一起，所述多个第一磁芯件具有至少一个侧壁，所述侧壁包括尺寸被设计成收容至少第一平面支腿和第二平面支腿的垂直狭槽；在至少一对所述多个第一磁芯件之间布置形状与所述多个第一磁芯件不同的至少一个第二磁芯件；以及将第一磁芯件和第二磁芯件彼此结合；其中当连接到电路板时，n个导电绕组彼此间隔开足以避免彼此磁耦合的量。

任选地，所述方法可以进一步包括将选定的n个导电绕组中的第一导电绕组和第二导电绕组收容到至少一个第二磁芯件的相对侧壁中。

本书面说明书使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这些其它示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质区别的等同结构元件，则这些其他示例认定为在权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种用于电路板上的电源电路的电感器部件组件，所述电感器部件组件包括：

第一磁芯件和第二磁芯件，其形成并布置为彼此的镜像，所述第一磁芯件和所述第二磁芯件中的每一个包括顶部侧壁、底部侧壁和垂直侧壁，所述垂直侧壁包括第一垂直狭槽和以与所述第一垂直狭槽间隔开的关系延伸的第二垂直狭槽；

组装到所述第一磁芯件的第一导电绕组和组装到所述第二磁芯件的第二导电绕组，所述第一导电绕组和所述第二导电绕组中的每一个限定少于一个完整匝，所述完整匝包括平面绕组部分以及第一平面支腿和第二平面支腿，每个平面支腿从所述平面绕组部分延伸出来并彼此相对，其中每个相应的第一导电绕组和第二导电绕组的第一平面支腿和第二平面支腿分别收容在所述第一磁芯件和所述第二磁芯件中的每一个中的所述第一垂直狭槽和所述第二垂直狭槽中；以及

插置在所述第一磁芯件和所述第二磁芯件的所述垂直侧壁之间并且将所述第一导电绕组和所述第二导电绕组彼此分开的第三磁芯件，所述第三磁芯件与所述第一磁芯件和所述第二磁芯件的形状不同并且包括相对的顶壁和底壁以及在所述顶壁和所述底壁之间延伸的相对的垂直侧壁，其中所述第三磁芯件在所述顶壁和所述底壁之间的高度尺寸大于所述第三磁芯件的宽度或长度尺寸；并且

其中当连接到所述电路板上的多相电源电路时，所述第一导电绕组和所述第二导电绕组不彼此磁耦合。

2.根据权利要求1所述的电感器部件组件，其中所述第三磁芯件不成形为收容所述第一导电绕组和所述第二导电绕组的任何部分。

3.根据权利要求1所述的电感器部件组件，其中所述第三磁芯件的相对的垂直侧壁各自形成有一对垂直狭槽，并且所述一对垂直狭槽各自收容所述第一导电绕组和所述第二导电绕组中的每一个的所述第一平面支腿和所述第二平面支腿的一部分。

4.根据权利要求3所述的电感器部件组件，其中所述第一导电绕组和所述第二导电绕组中的每一个的所述平面绕组部分暴露在所述第三磁芯件的所述顶壁上。

5.根据权利要求1所述的电感器部件组件，其中在所述第一导电绕组和所述第二导电绕组中的每一个中，所述平面绕组部分具有第一轴向长度，并且所述第一平面支腿和所述第二平面支腿具有相应的第二轴向长度，所述第二轴向长度大于所述第一轴向长度。

6.根据权利要求5所述的电感器部件组件，其中所述第一导电绕组和所述第二导电绕组中的每一个包括第一平面表面安装端接部分和第二平面表面安装端接部分，所述第一平面表面安装端接部分和所述第二平面表面安装端接部分在至少所述相应的第一磁芯件和第二磁芯件的底部侧壁上彼此共面延伸。

7.根据权利要求6所述的电感器部件组件，其中所述第一平面表面安装端接部分和第二平面表面安装端接部分延伸到所述相应的第一磁芯件和第二磁芯件的所述底壁的外角。

8.根据权利要求6所述的电感器部件组件，其中所述第一磁芯件和所述第二磁芯件中的每一个包括用于收容所述第一平面表面安装端接部分和第二平面表面安装端接部分的凹部。

9.根据权利要求1所述的电感器部件组件，其中所述第一导电绕组和所述第二导电绕组由具有宽度的平面导电材料件形成，并且所述第一磁芯件和所述第二磁芯件中的所述第一垂直狭槽和所述第二垂直狭槽的尺寸被设计成收容整个宽度。

10.根据权利要求1所述的电感器部件组件，其中所述第一导电绕组和所述第二导电绕组中的每一个中的所述平面绕组部分以及所述第一平面支腿和所述第二平面支腿彼此共面延伸。

11.根据权利要求1所述的电感器部件组件，其中所述第一平面支腿和所述第二平面支腿垂直于所述平面绕组部分的平面延伸。

12.根据权利要求1所述的电感器部件组件，其中所述第三磁芯件收容所述第一导电绕组和所述第二导电绕组两者。

13.根据权利要求1所述的电感器部件组件，进一步包括n个另外的磁芯件和相等的n个另外的导电绕组，每个另外的磁芯件形成为与所述第一磁芯件和所述第二磁芯件中的一个相同，并且每个另外的导电绕组形成为与所述第一导电绕组和所述第二导电绕组相同并且在所述组件的一端上被安装到每个相应的另外的磁芯件。

14.根据权利要求1所述的电感器部件组件，进一步包括n个另外的磁芯件和相等的n个另外的导电绕组，每个另外的芯件形成为与所述第三磁芯件相同，并且每个另外的导电绕组形成为与所述第一导电绕组和所述第二导电绕组相同并且在所述第三磁芯件和所述第一磁芯件与所述第二磁芯件中的一个之间的位置处安装到每个相应的另外的磁芯件。

15.一种用于电路板上的电源电路的表面安装电感器部件组件，所述电感器部件组件包括：

n个导电绕组，每个导电绕组限定小于一个完整匝，所述完整匝包括平面绕组部分以及第一平面支腿和第二平面支腿，每个平面支腿从所述平面绕组部分延伸出来并且彼此相对，其中所述平面绕组部分具有第一轴向长度，并且所述第一平面支腿和所述第二平面支腿具有相应的第二轴向长度，所述第二轴向长度大于所述第一轴向长度；

多个第一磁芯件，其具有至少一个侧壁，所述侧壁包括垂直狭槽，所述垂直狭槽的尺寸被设计成收容至少所述第一平面支腿和所述第二平面支腿；

安装在所述垂直狭槽中的所述n个导电绕组中的至少一些；

形状与所述多个第一磁芯件不同的至少一个第二磁芯件，所述至少一个第二磁芯件插置于一对所述第一磁芯件之间；并且

其中当连接到所述电路板时，所述n个导电绕组不彼此磁耦合。

16.根据权利要求15所述的电感器部件组件，其中每个导电绕组的所述平面绕组部分暴露在所述多个第一磁芯件中的至少一个的外表面上。

17.根据权利要求15所述的电感器部件组件，其中每个导电绕组中的所述平面绕组部分以及第一平面支腿和第二平面支腿彼此共面。

18.根据权利要求15所述的电感器部件组件，其中所述至少一个第二磁芯件被配置成收容一对所述n个导电绕组。

19.一种制造用于电路板上的电源电路的表面安装电感器部件组件的方法，所述方法包括：

从一组预先成型的相同绕组中选择n个导电绕组，每个相同绕组限定少于一个完整匝并且具有平面绕组部分以及第一平面支腿和第二平面支腿，所述第一平面支腿和所述第二平面支腿各自从所述平面绕组部分延伸出来并且彼此相对，其中所述平面绕组部分具有第一轴向长度，并且所述第一平面支腿和所述第二平面支腿具有相应的第二轴向长度，所述第二轴向长度大于所述第一轴向长度；

将选定的n个导电绕组中的至少一些与多个第一磁芯件组装在一起，所述第一磁芯件具有至少一个侧壁，所述侧壁包括尺寸被设计成收容至少所述第一平面支腿和所述第二平面支腿的垂直狭槽；

在至少一对多个第一磁芯件之间布置形状与多个第一磁芯件不同的至少一个第二磁芯件；以及

将所述第一磁芯件和所述第二磁芯件彼此结合；

其中当连接到所述电路板时，所述n个导电绕组彼此间隔开足以避免彼此磁耦合的量。

20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括将所述选定的n个导电绕组中的第一导电绕组和第二导电绕组收容到所述至少一个第二磁芯件的相对侧壁中。

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