CN111435624A

CN111435624A - 磁性器件及其制造方法

Info

Publication number: CN111435624A
Application number: CN201910037335.3A
Authority: CN
Inventors: 宋海斌; 傅琦; 许道飞; 章进法
Original assignee: Delta Electronics Shanghai Co Ltd
Current assignee: Delta Electronics Shanghai Co Ltd
Priority date: 2019-01-15
Filing date: 2019-01-15
Publication date: 2020-07-21
Anticipated expiration: 2039-01-15
Also published as: CN111435624B

Abstract

本公开提供一种磁性器件及其制造方法。磁性器件包括磁芯和绕线。磁芯包括两个基体部以及设置于所述两个基体部之间的磁柱矩阵，所述磁柱矩阵包含m行n列磁柱；绕线绕设于所述磁柱上，所述绕线包含第一线圈，所述第一线圈中流过电流，使得同一行或者在同一列中任意两个相邻的所述磁柱的磁通方向相反；其中，m和n均为整数，且m*n为大于4的偶数。本公开一方面可以增强磁芯磁通的均匀度，从而有效地降低磁损；另一方面，有利于减小磁芯基体部的厚度，有效降低磁芯的高度，因而非常适合超薄结构设计。

Description

磁性器件及其制造方法

技术领域

本公开涉及一种磁性器件及其制造方法。

背景技术

随着开关电源小型化的发展，开关频率越来越高，磁元件的磁损变得越来越大，这限制了效率的提升。单位体积的磁损的计算可以根据Steinmets经验公式：

P_v＝C_m·C_T·f^α·B^β

其中C_m,α,β为和材料相关的常数；C_T为和材料相关的温度系数；f为开关频率；B为磁通密度。

在高频设计下，为了降低磁损，一方面需要积极寻求新的磁材料，降低α,β的数值，另一方面通过设计降低B值来减小磁损。

为此，业内发展出了四柱型磁芯结构，如图1所示，在传统的型磁芯中，基体部磁通大小和磁柱磁通相同，而四柱型磁芯结构中，磁柱磁通分别来自(或流向)互相垂直的两个方向，基体部磁通减半，从而降低磁通密度，减小了磁损。

然而，请继续参照图1，四柱型磁芯虽然可以降低基体部磁损，但还有其局限性。一方面，基体部磁通仅是磁柱磁通的一半，当磁柱磁通比较大时，仍需要比较厚的基体部来保持比较低的磁通密度以降低磁损，这不利于超薄结构的设计；另一方面，从仿真结果来看，基体部磁通和磁柱磁通的均匀度均较低，而磁通分布不均匀会导致磁损的增加，这种效应在低频设计时不是特别明显，但在高频设计中，磁通的均匀程度对磁损的影响巨大。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的相关技术的信息。

公开内容

本公开的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种基体部的磁通分布均匀的磁性器件；

本公开的另一个主要目的在于提供一种基体部的磁通分布均匀的磁性器件的制造方法。

根据本公开的一个方面，一种磁性器件，包括磁芯和绕线。磁芯包括两个基体部以及设置于所述两个基体部之间的磁柱矩阵，所述磁柱矩阵包含m行n列磁柱；绕线绕设于所述磁柱上，所述绕线包含第一线圈，所述第一线圈中流过电流，使得同一行或者在同一列中任意两个相邻的所述磁柱的磁通方向相反；其中，m和n均为整数，且m和n的积为大于4的偶数

根据本公开的另一个方面，一种磁性器件的制造方法，包括：

提供磁芯和绕线，其中所述磁芯包括两个基体部以及设置于所述两个基体部之间的磁柱矩阵，所述磁柱矩阵包含m行n列的磁柱，其中，位于所述磁柱矩阵的四个拐角处的磁柱为角柱，位于两个相邻的所述角柱之间的磁柱为边柱；

将所述绕线设置于所述磁柱上，形成线圈，所述线圈中流过电流，使得同一行或者在同一列中任意两个相邻的所述磁柱的磁通方向相反；

其中，m和n均为整数，且m和n的积为大于4的偶数。

由上述技术方案可知，本公开具备以下优点和积极效果中的至少之一：

本公开提出的磁性器件包括磁柱矩阵，一方面可以增强磁芯磁通的均匀度，从而有效地降低磁损；另一方面，可以降低磁芯基体部的磁通，从而在保持不增加磁通密度的情况下，减小磁芯基体部的厚度，有效降低磁芯的高度，因而非常适合超薄结构设计。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本公开的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1为U型磁芯与四柱型磁芯的磁性器件在相同条件下的基体部的磁通仿真结果示意图；

图2是本公开磁性器件一示例性实施方式中的一种磁芯的结构示意图；

图3是本公开磁性器件一示例性实施方式中的另一种磁芯的结构示意图；

图4A是图2所示的磁性器件中分布于磁柱的磁通方向及大小原理示意图；

图4B是图2所示的磁性器件中分布于基体部的磁通方向及大小原理示意图；

图4C是图2所示的磁性器件中分布于磁芯的磁通方向及大小原理示意图；

图5A是图4所示的磁性器件中分布于磁柱的磁通方向及大小原理示意图；

图5B是图4所示的磁性器件中分布于基体部的磁通方向及大小原理示意图；

图5C是图4所示的磁性器件中分布于磁芯的磁通方向及大小原理示意图；

图6是具有m*n矩阵磁芯的磁性器件中的磁通方向的原理示意图；

图7是图2所示的磁性器件与四柱磁芯的磁性器件在相同条件下的基体部的磁通仿真结果示意图；

图8是本公开磁性器件一示例性实施方式中的第一线圈的一种绕线方式的示意图；

图9是本公开磁性器件一示例性实施方式中的第一线圈的另一种绕线方式的示意图；

图10是本公开磁性器件一示例性实施方式中的第一线圈的另一种绕线方式的示意图；

图11是本公开磁性器件一示例性实施方式中的第一线圈的一种绕线方式的示意图；

图12是本公开磁性器件一示例性实施方式中的第一线圈的另一种绕线方式的示意图；

图13是本公开磁性器件一示例性实施方式中的第一线圈的另一种绕线方式的示意图；

图14是本公开磁性器件一示例性实施方式中的第二线圈的一种绕线方式的示意图；

图15A～15C是本公开磁性器件一示例性实施方式中的第二线圈的另一些绕线方式的示意图；

图16是图8所示的绕线方式的一种电路板布线示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。此外，说明书中所说的“平行”“相等”并不是绝对的，而是允许有20％左右的误差。

图2至图3分别示出本公开的示例性的具有不同磁柱矩阵的磁芯。

如图2和图3所示，磁芯1包括两个相对设置的基体部10以及设置于两个基体部10之间的磁柱矩阵11，磁柱矩阵11包含m行n列磁柱。其中，m和n均为整数，且m和n的积为大于4的偶数，例如磁柱矩阵11是包含2行4列的2*4矩阵(参见图2)，或是包含4行4列的4*4矩阵(参见图3)，等等。位于磁柱矩阵11的四个拐角处的磁柱定义为角柱111，位于两个相邻的角柱111之间的磁柱定义为边柱112。

在本公开的一个实施例中，磁性器件上可开有气隙，具体地，在垂直于盖板的磁路上或平行于盖板的磁路上，磁性器件都可开设有气隙。

详细来说，在本公开的一个实施例中，在垂直于盖板的磁路上，多个磁柱中至少部分磁柱开有气隙，或者至少部分磁柱与基体部10的面向磁柱的表面之间形成有气隙。通常，在气隙附近会有扩散磁通，扩散磁通会引起附近线圈的涡流损耗，且气隙越大，扩散磁通越强，引起的附近线圈的涡流损耗越大。本公开的磁柱矩阵，因具有多个磁柱，因而可以将总气隙分散至多个磁柱，形成分布式气隙，所以磁柱对应的每个气隙变得很小，从而大大减小扩散磁通，因而减小了涡流损耗。在本公开的另一些实施例中，在平行于盖板的磁路上，多个磁柱中的至少部分磁柱或者至少一个盖板可开设有气隙，即磁柱矩阵和盖板均可由几部分组合而成，该结构在大功率的应用场合具有优势。

在本公开的一个实施例中，磁柱矩阵中的各个磁柱的磁通大小可以相同。

绕线绕设于磁柱上，绕线可以包含第一线圈2，第一线圈2中流过电流，使得同一行或者在同一列中相邻的两个磁柱的磁通方向相反。当绕线仅包含第一线圈2情况下，由该第一线圈2以及磁芯1可共同形成所述电感。参考图4A、图4B和图4C，图4A、图4B和图4C示出了具有2*4矩阵磁芯的磁性器件中磁通的分布情况。如图4A所示，通过合理的第一线圈的设计，使得任意两个相邻磁柱的磁通方向相反，也就是说，位于同一行或者同一列中任意两个相邻的磁柱的磁通方向相反，例如第一行第一列的磁柱的磁通与第二行第一列的磁柱的磁通方向相反，第一行第一列的磁柱的磁通和第一行第二列的磁柱的磁通方向相反。

如图4B和图4C所示，其中图4B中，符号“●”表示磁通方向为垂直于纸面向外，符号“×”表示磁通方向为垂直于纸面向内，二者方向相反。如图4B所示，每一行中相邻磁柱的磁通方向相反，第一列中相邻磁柱的磁通方向相反。图4B和图4C中，箭头符号中箭头的方向代表磁通方向，且图中的箭尾越粗表示磁通越大。

从图4B和图4C可以看出：每个磁柱的磁通来自于或流向与其相邻的几个磁柱。举例来说，图4B左上角的角柱即第一行第一列的角柱111的磁通分别流向第二行第一列的角柱111和第一行第二列的边柱112。若所有磁柱的磁通大小均为Ф，则由第一行第一列的角柱111流向第二行第一列的角柱111和第一行第二列的边柱112的磁通大小分别为Ф/2，也就是说，分布于基体部10的对应于第一行第一列的角柱111与第一行第二列的边柱112之间位置以及对应于第一行第一列的角柱111与第二行第一列的角柱111之间位置的磁通大小相等，均为Ф/2。需要说明的是，此处将位于左上角的角柱定义为第一行第一列的角柱，仅是为了在磁柱矩阵中方便说明各磁柱的位置关系，并不以此为限，任意一角柱均可视为磁柱矩阵的第一行第一列，则其他磁柱的位置可根据行列关系确定。

再举例来说，第一行第二列的边柱112的磁通分别来自于第一行第一列的角柱111、第一行第三列的边柱112以及第二行第二列的边柱112，如前面所述，该第一行第二列的边柱112的磁通大小为Ф，由第一行第一列的角柱111流入的磁通为Ф/2，则由第一行第三列的边柱112流入的磁通以及第二行第二列的边柱112流入的磁通大小分别为Ф/4，也就是说，分布于基体部10的对应于第一行第二列的边柱112与第一行第三列的边柱112之间位置以及对应于第一行第二列的边柱112与第二行第二列的边柱112之间位置的磁通大小分别为Ф/4。

因此，在具有2*4矩阵磁芯的磁性器件中，除了磁芯的4个角柱111的磁通分别来自或流向两个相邻的磁柱，相应位置的基体部10磁通为磁柱磁通的1/2外，中部的4个边柱112的磁通分别来自或流向3个相邻的磁柱，相应位置的基体部10的磁通仅为磁柱磁通的1/4。因而与现有的具有U形磁芯的磁性器件以及4柱型磁芯的磁性器件相比，基体部10中部的磁通进一步减小，因而磁损进一步降低。

参考图5A、图5B和图5C，图5A、图5B和图5C示出了具有4*4矩阵磁芯的磁性器件中磁通的分布情况。如图5A所示，同一行或者在同一列中相邻的两个磁柱的磁通方向相反，且磁通大小相同。如图5B和图5C所示，4个角柱111的磁通分别来自或流向两个相邻的磁柱，角柱111和相邻的边柱112之间的基体部10的磁通为磁柱磁通的1/2；各个边柱112的磁通分别来自或流向3个相邻的磁柱，对应于相邻的两个边柱112之间的基体部10的磁通仅为磁柱磁通的1/4；被各个角柱111和各个边柱112包围的内部磁柱的磁通分别来自或流向相邻的两个边柱112和两个内部磁柱，对应于相邻的两个内部磁柱之间的基体部10以及对应于相邻的内部磁柱与边柱112之间的基体部10的磁通仅为磁柱磁通的1/4。由此可见，除了邻近角柱111的基体部10的磁通为磁柱磁通的1/2之外，磁芯的基体部10的其他位置的磁通均为磁柱磁通的1/4。磁芯的基体部10磁通分布的均匀性进一步提升。

参考图6，图6是具有m*n矩阵磁芯的磁性器件的磁通方向的原理示意图。m*n矩阵磁芯包括呈矩阵排列的m行n列磁柱。其中m,n为整数，且m和n的积为大于4的偶数，m和n中至少其一为偶数。与前面分析类似，当所有磁柱的磁柱磁通相同时，对应于角柱111和与其相邻的边柱112之间位置的基体部10的磁通为磁柱磁通的1/2；对应于相邻的两个边柱112之间位置的基体部10的磁通为磁柱磁通的1/4；对应于边柱112与相邻的内部磁柱之间的基体部10的磁通为磁柱磁通的1/4；对应于相邻的两个内部磁柱之间位置的基体部10的磁通为磁柱磁通的1/4。

因此，对上述磁芯，其基体部10的磁通仅在四个拐角处的角柱111位置为磁柱磁通的1/2，基体部10其余部分的磁通均为磁柱磁通的1/4。但本发明并不以此为限，进一步地，在本公开的另一些实施例中，如果将角柱的磁通、边柱的磁通、内部磁柱的磁通的比值设计为2:3:4，且相邻磁柱的磁通方向相反，那么就可以实现磁芯的基体部所有位置处的磁通都相同，为磁柱磁通的1/4。

由上述分析可知，具有m*n矩阵磁芯的磁性器件，当m,n为整数，且m和n的积为大于4的偶数时，若保证相邻的磁柱的磁通方向相反，即可以做到基体部大部分位置处的磁通为磁柱磁通的1/4，与具有2*2矩阵磁芯的磁性器件2相比，基体部磁通减小一半，在保持基体部的磁通密度相等条件下，则基体部的厚度可以进一步减半，因此，有利于降低磁性器件的整体高度；同时，因磁通密度相同，厚度减半，则磁损也减半。也就是说，采用本公开的磁柱矩阵的磁芯结构，在降低磁性器件高度的同时可以减小磁损，因此非常适合高频设计以及超薄结构设计。

参考图7，图7是图2所示的磁性器件与图1所示的磁性器件在相同条件下的基体部的磁通仿真结果示意图。如图7的仿真结果所示，本公开中具有2*4矩阵磁芯的磁性器件与具有2*2矩阵磁芯的磁性器件相比，基体部10的磁损进一步明显降低，而且基体部10的磁通和磁柱的磁通的均匀度也进一步改善。详细如下表一所示：2*4矩阵磁芯相比于2*2矩阵磁芯，基体部磁损下降了0.559瓦，磁柱的磁损下降了0.02瓦，总磁损下降了0.579瓦。

表一：

	2*2矩阵磁芯	2*4矩阵磁芯	比较结果
				基体部磁损(W)	0.828	0.269	-0.559
磁柱磁损(W)	0.54	0.52	-0.02
				总磁损(W)	1.368	0.789	-0.579

因此，2*4矩阵磁芯结构相比于2*2矩阵磁芯更有利于超薄结构的设计。

本公开的磁性器件中，绕线设置于磁柱矩阵11。绕线包含第一线圈2，第一线圈2流过电流情况下，磁柱矩阵11中位于同一行或者同一列中任意两个相邻的磁柱的磁通方向相反。为了便于说明，在本公开的磁柱矩阵11中，定义第一方向为：平行于第一行第二列和第二行第一列的两个磁柱的连线的方向；第二方向为：平行于第一行第一列和第二行第二列的两个所述磁柱的连线；第一连线为：第一行第一列和第m行第n列的两个磁柱的连线；第二连线为第一行第n列和第m行第1列的两个所述磁柱的连线。下面以4*4磁柱矩阵为例说明本公开中的绕线方式。

参见图8，图8是本公开磁性器件一示例性实施方式中的一种绕线方式的示意图。概括来说，线圈包括串联连接的第一绕线部和第二绕线部，形成线圈的步骤包括：绕线以其中一个角柱为起始位置，沿第一方向依次绕经每一磁柱，并交替地在磁柱矩阵的第一连线两侧的边柱和角柱位置弯折180度，形成弯折部，直至到达对角处的角柱，完成第一绕线部的绕设；接着绕线环绕对角处的角柱一周后，沿第一方向再依次绕经每一磁柱，再次交替地在磁柱矩阵的第一连线两侧的边柱和角柱位置弯折180度，形成第二弯折部，直至到达起始位置的角柱，完成第二绕线部的绕设。

如图8所示，第一线圈2包含串联的第一绕线部21和第二绕线部22，且第一绕线部21和第二绕线部22分别位于相互平行的两个绕线层中。第一绕线部21从第一行第一列的磁柱起绕，沿第一方向，也即平行于图8中连线L1的方向，依次绕经每一磁柱，直至第m行第n列的磁柱；第二绕线部22从第m行第n列的磁柱起绕，沿第一方向依次绕经每一磁柱，直至第一行第一列的磁柱；第一线圈2环绕所有磁柱。

举例来说，如图8所示，第一绕线部21交替地在磁柱矩阵的第一连线(在图8中即连线L2)两侧的边柱112和角柱111位置弯折180度，形成第一弯折部210；在沿第一方向上，相邻的两个第一弯折部210之间的绕线部分可以是直线，也可以是曲线；第二绕线部22交替地在第一连线线L2两侧的边柱112和角柱111位置弯折180度，形成第二弯折部220；在沿第一方向上，相邻的两个第二弯折部220之间的绕线部分可以是直线，也可以是曲线。

详细来说，第一绕线部21从第一行第一列的角柱111起绕，在第二行第一列的边柱112弯折回绕，经过第一行第二列的边柱112，在第一行第三列的边柱112弯折回绕，经过第二行第二列的内部磁柱、第三行第一列的边柱112，在第四行第一列的角柱111弯折回绕，经过第三行第二列的内部磁柱、第二行第三列的内部磁柱、第一行第四列的角柱111，在第二行第四列的边柱112弯折回绕，经过第三行第三列的内部磁柱、第四行第二列的边柱112，在第四行第三列的边柱112弯折回绕，经过第三行第四列的边柱112及第四行第四列的角柱111，第一绕线部21在各个角柱或者边柱弯折回绕处形成第一弯折部210，第一绕线部21完成绕线，可以位于第一绕线层中。其中，弯折回绕是指第一绕线部21围绕各个角柱111、边柱112半周约180°，从而形成多个类似于半圆形的第一弯折部210。

接下来，绕线围绕第四行第四列的角柱111绕360°，在第一绕线层上方开始第二绕线部22的绕线，第二绕线部22在第三行第四列的边柱112弯折回绕，经过第四行第三列的边柱112，在第四行第二列的边柱112弯折回绕，经过第三行第三列的内部磁柱、第二行第四列的边柱112，在第一行第四列的角柱111弯折回绕，经过第二行第三列的内部磁柱、第三行第二列的内部磁柱、第四行第一列的角柱111，在第三行第一列的角柱111弯折回绕，经过第二行第二列的内部磁柱，第一行第三列的边柱112，在第一行第二列的边柱112弯折回绕，最后绕经第一行第一列的角柱111和第二行第一列的边柱112，第二绕线部22完成绕线，第一绕线部21和第二绕线部22环绕所有的磁柱，且第一绕线部21和第二绕线部22串联。第二绕线部可位于第二绕线层中，且第二绕线层可以与第一绕线层平行。其中弯折回绕是指第二绕线部22围绕各个角柱111、边柱112半周约180°，从而形成多个类似于半圆形的第二弯折部220。于其他实施例中，第一绕线部亦可从第一行第一列的角柱111起绕，在第一行第二列的边柱112开始弯折回绕，其他步骤不再赘述。通过该绕线方式，充分利用了磁柱间的绕线空间，且制作简单；并且，第一绕线部21和第二绕线部22中平行部分的电流方向相反，有利于减小临近效应的影响，有利于减小高频设计中的线圈损耗。

图16是图8所示的绕线方式的电路板布线示意图，第一绕线部21和第二绕线部22为电路板30中的走线，分别位于电路板30的两个布线层中，可通过过孔连接。需要说明的是，本公开不以此为限，第一绕线部21和第二绕线部22也可以是缠绕于磁柱上的导线。

参见图9，图9是本公开磁性器件一示例性实施方式中的另一种绕线方式的示意图。概括来说绕线以其中一个角柱为起始位置，沿第一方向依次绕经每一磁柱，交替地在磁柱矩阵的第一连线两侧的边柱和角柱位置弯折180度，形成第一弯折部，直至到达对角处的角柱，完成第一绕线部的绕设；接着绕线从磁柱矩阵的外围回到起始位置的角柱，再次沿第一方向依次绕经每一磁柱，交替地在磁柱矩阵的第一连线两侧的边柱和角柱位置弯折180度，形成第二弯折部，且第二弯折部平行于第一弯折部。

如图9所示，第一绕线部21和第二绕线部22均从第一行第一列的磁柱起绕，沿第一方向依次绕经每一磁柱，直至第m行第n列的磁柱；第一绕线部21的出线端和第二绕线部22的进线端经由一连接部20连接，且该连接部20位于磁柱矩阵11外侧。

详细来说，第一绕线部21从第一行第一列的角柱111起绕，在第二行第一列的边柱112弯折回绕，经过第一行第二列的边柱112，在第一行第三列的边柱112弯折回绕，经过第二行第二列的内部磁柱、第三行第一列的边柱112，在第四行第一列的角柱111弯折回绕，经过第三行第二列的内部磁柱、第二行第三列的内部磁柱及第一行第四列的角柱111，在第二行第四列的边柱112弯折回绕，经过第三行第三列的内部磁柱、第四行第二列的边柱112，在第四行第三列的边柱112弯折回绕，经第三行第四列的边柱112及第四行第四列的角柱111出线，第一绕线部21完成绕线，且位于第一绕线层中。

接下来，第二绕线部22由连接部20与第一绕线部21连接，连接部20位于磁柱矩阵的外侧，第二绕线部22在第一绕线层上方从第一行第一列的角柱111起绕，第二绕线部22重复第一绕线部21的路径，完成第二绕线部22的绕线。第二绕线部22可以位于一第二绕线层中。第二绕线层可以与第一绕线层平行。例如，第二绕线层与第一绕线层可以是多层电路板的两个布线层。于其他实施例中，第一绕线部21亦可从第一行第一列的角柱111起绕，在第一行第二列的边柱112开始弯折回绕，其他步骤不再赘述。该绕线方式可以实现每层的绕线形式完全一致，有利于提高多线圈设计中的各绕线部之间的耦合系数，减小漏感。在本公开的另一些实施例中，在该绕线方式中，第一绕线部21和第二绕线部22亦可位于同一绕线层中。

参见图10，图10是本公开磁性器件一示例性实施方式中的另一种绕线方式的示意图。概括来说，绕线以其中一个所述角柱为起始位置，沿第一方向依次绕经每一磁柱，交替地在磁柱矩阵的第一连线两侧的边柱和角柱位置弯折180度，形成第一弯折部，直至到达对角处的角柱，完成第一绕线部的绕设；接着绕线环绕对角处的角柱后到达与其相邻的角柱，沿第二方向依次绕经每一磁柱，再次交替地在磁柱矩阵的第二连线两侧的边柱和角柱位置弯折180度，形成第二弯折部，直至到达对角处的角柱，完成第二绕线部的绕设。

如图10所示，第一绕线部21从第一行第一列的磁柱起绕，沿第一方向依次绕经每一磁柱，直至第m行第n列的磁柱；第二绕线部22从第一行第n列或第m行第1列的磁柱起绕，沿第二方向依次绕经每一磁柱；第一绕线部21的出线端和第二绕线部22的进线端经由一连接部20连接，且该连接部20位于磁柱矩阵11外侧。在本实施例中，第二方向垂直于第一方向，且第二方向平行于第一连线，但本公开不以此为限。

举例来说，第一绕线部21交替地在磁柱矩阵的第一连线两侧的边柱112和角柱111位置弯折180度，形成第一弯折部210；在沿第一方向上，相邻的两个第一弯折部210之间的绕线部分可以是直线，也可以是曲线；第二绕线部22交替地在磁柱矩阵的第二连线两侧的边柱112和角柱111位置弯折180度，形成第二弯折部220；在沿第二方向上，相邻的两个第二弯折部220之间的绕线部分可以是直线，也可以是曲线。详细来说，第一绕线部21经过第一行第一列的角柱111，在第二行第一列的边柱112弯折回绕，经过第一行第二列的边柱112，在第一行第三列的边柱112弯折回绕，经过第二行第二列的内部磁柱、第三行第一列的边柱，在第四行第一列的角柱111弯折回绕，经过第三行第二列的内部磁柱、第二行第三列的内部磁柱、第一行第四列的角柱111，在第二行第四列的边柱112弯折回绕，经过第三行第三列的内部磁柱，第四行第二列的边柱112，在第四行第三列的边柱112弯折回绕，经过第三行第四列的边柱112及第四行第四列的角柱111，第一绕线部21完成绕线，可以位于第一绕线层中。

接下来，第二绕线部22由连接部20与第一绕线部21连接，连接部20位于磁柱矩阵的外侧。第二绕线部22经第四行第一列的角柱111，在第三行第一列的边柱112弯折回绕，经第四行第二列的边柱112，在第四行第三列的边柱112弯折回绕，经第三行第二列的内部磁柱、第二行第一列的边柱112，在第一行第一列的角柱111弯折回绕，经第二行第二列的内部磁柱、第三行第三列的内部磁柱、第四行第四列的角柱111，在第三行第四列的边柱112弯折回绕，经第二行第三列的内部磁柱、第一行第二列的边柱112，在第一行第三列的边柱112弯折回绕，经第二行第四列的边柱112，接着在第一行第四列的角柱111弯折回绕，，完成第二绕线部22的绕线，第二绕线部22可以位于第二绕线层中。第二绕线层可以与第一绕线层平行。例如，第二绕线层与第一绕线层可以是多层电路板的两个布线层。于其他实施例中，第一绕线部21亦可从第一行第一列的角柱111起绕，在第一行第二列的边柱112开始弯折回绕，其他步骤不再赘述。该绕线方式可以减小电感线圈间的寄生电容。

参见图11至图13，为本公开磁性器件另一些示例性实施方式中的绕线方式的示意图。

如图11所示，类似于图9所示的第一线圈的绕线方式，该第一线圈2中，第一绕线部21交替地在两列磁柱位置弯折180度，即在第一连线两侧的边柱和角柱上形成第二弯折部210；相邻的两个第二弯折部210之间的绕线部分可以是直线，也可以是曲线；第二绕线部22亦交替地在第一连线两侧的边柱和角柱上弯折180度，形成第二弯折部220；相邻的两个第二弯折部220之间的绕线部分可以是直线，也可以是曲线。第一绕线部21和第二绕线部22分别位于相互平行的两个绕线层中。

参见图12，类似于图9所示的第一线圈的绕线方式，该第一线圈2中，第一绕线部21交替地在第一连线两侧的边柱和角柱上弯折180度，形成第一弯折部210；相邻的两个第一弯折部210之间的绕线部分可以是直线，也可以是曲线；第一绕线部21和第二绕线部22由连接部20连接，连接部20位于所有磁柱的外侧，第二绕线部22的绕线方式和第一绕线部21相同，第一绕线部21和第二绕线部22分别位于相互平行的两个绕线层中。需要说明的是，在该种绕线方式下，第一绕线部21和第二绕线部22还可位于同一绕线层中，本公开不以此为限。

参见图13，类似于图10所示的第一线圈的绕线方式，该第一线圈2的第一绕线部21和第二绕线部22分别位于相互平行的两个绕线层中，并且第一绕线部21中的沿着第一方向的部分与第二绕线部22的沿着第二方向的部分相互交叉。

在上述绕线方式中，本公开并不限定磁性器件中第一线圈的数量，磁性器件可以有多个第一线圈，且多个第一线圈可互相平行，以进一步减小线圈损耗。

当本公开的磁性器件用作变压器时，绕线还包含第二线圈3，下面举例说明本公开的磁性器件中第二线圈3的多种绕线方式。

参见图14，第二线圈3包含绕线部30,其围绕所有的磁通方向相同的磁柱，且类似于第一线圈的第一绕线部的绕线方式，沿第一方向依次绕经每一磁柱。

参见图15A至图15B，第二线圈3包含多个第三绕线部31，每个绕线部绕设一组磁通方向相同的磁柱。

参加图15C,第三线圈3包含多个第三绕线部31，且每个绕线部分别绕设于磁柱矩阵的一个磁柱上。

在本公开的磁性器件另一些示例性实施方式，图15A至图15C中的多个第三绕线部31并联连接，例如，可应用于低压大电流输出的变换器中。

本公开还提供一种磁性器件的制造方法，包括：

提供磁芯1和绕线，其中磁芯1包括两个基体部10以及设置于两个基体部10之间的磁柱矩阵11，磁柱矩阵11包含m行n列的磁柱，其中，位于矩阵的四个拐角处的磁柱为角柱111，位于两个相邻的角柱111之间的磁柱为边柱112；

将绕线设置于磁柱上，形成第一线圈2，第一线圈2中流过电流，使得同一行或者在同一列中任意两个相邻的磁柱的磁通方向相反；

其中，m和n均为整数，且m和n的积为大于4的偶数。

在一实施方式中，第一线圈2包括串联连接的第一绕线部21和第二绕线部22，形成第一线圈2的步骤与图8至图13所示的绕线形成方式基本相同，这里不再赘述。

当本公开的磁性器件用作变压器时，绕线还包括第二线圈3，形成第二线圈3步骤与图14至图15所示的绕线形成方式基本相同，这里不再赘述。

在本公开的一个绕线方式实施例中，磁柱矩阵中的各个磁柱的磁通大小可以相同。

以上实施方式中可能使用相对性的用语，例如“上”或“下”，以描述图标的一个元件对于另一元件的相对关系。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的元件将会成为在“下”的元件。术语“包含”、“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的组成部分之外还可存在另外的组成部分等。

应可理解的是，本公开不将其应用限制到本文提出的部件的详细结构和布置方式。本公开能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本公开的范围内。应可理解的是，本文公开和限定的本公开延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本公开的多个可替代方面。本文所述的实施方式说明了已知用于实现本公开的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本公开。

Claims

1.一种磁性器件，其特征在于，包括：

磁芯，包括两个基体部以及设置于所述两个基体部之间的磁柱矩阵，所述磁柱矩阵包含m行n列磁柱；

绕线，绕设于所述磁柱上，所述绕线包含第一线圈，所述第一线圈中流过电流，使得同一行或者在同一列中任意两个相邻的所述磁柱的磁通方向相反；

其中，m和n均为整数，且m和n的积为大于4的偶数。

2.如权利要求1所述的磁性器件，其特征在于，所述第一线圈包含串联的第一绕线部和第二绕线部，且所述第一绕线部和所述第二绕线部分别位于平行的两个绕线层中；

所述第一绕线部从第一行第一列的所述磁柱起绕，沿第一方向依次绕经每一所述磁柱，直至第m行第n列的所述磁柱；所述第二绕线部从所述第m行第n列的所述磁柱起绕，沿所述第一方向依次绕经每一所述磁柱，直至所述第一行第一列的所述磁柱；所述第一线圈环绕所有所述磁柱；

其中，所述第一方向平行于第一行第二列和第二行第一列的两个所述磁柱的连线。

3.如权利要求1所述的磁性器件，其特征在于，所述第一线圈包含串联的第一绕线部和第二绕线部，且所述第一绕线部和所述第二绕线部分别位于平行的两个绕线层中或位于同一绕线层中；

所述第一绕线部和所述第二绕线部均从第一行第一列的所述磁柱起绕，沿第一方向依次绕经每一所述磁柱，直至第m行第n列的所述磁柱；所述第一绕线部的出线端和第二绕线部的进线端经由一连接部连接，且该连接部位于所述磁柱矩阵外侧；

4.如权利要求1所述的磁性器件，其特征在于，所述第一线圈包含串联的第一绕线部和第二绕线部，且所述第一绕线部和所述第二绕线部分别位于平行的两个绕线层中；

所述第一绕线部从第一行第一列的磁柱起绕沿第一方向依次绕经每一所述磁柱，直至第m行第n列的所述磁柱；所述第二绕线部从所述第一行第n列或所述第m行第1列的磁柱起绕，沿第二方向依次绕经每一所述磁柱；所述第一绕线部的出线端和第二绕线部的进线端经由一连接部连接，且该连接部位于所述磁柱矩阵外侧；

其中，所述第一方向平行于第一行第二列和第二行第一列的两个所述磁柱的连线，所述第二方向平行于第一行第一列和第二行第二列的两个所述磁柱的连线。

5.如权利要求2或3所述的磁性器件，其特征在于，位于所述磁柱矩阵的四个拐角处的磁柱为角柱，位于两个相邻的所述角柱之间的磁柱为边柱，所述第一绕线部交替地在所述磁柱矩阵的第一连线两侧的所述边柱和所述角柱位置弯折180度，形成第一弯折部；所述第二绕线部交替地在所述第一连线两侧的所述边柱和所述角柱位置弯折180度，形成第二弯折部；

其中，所述第一连线为第一行第一列和第m行第n列的两个所述磁柱的连线。

6.如权利要求4所述的磁性器件，其特征在于，所述第一绕线部，交替地在所述磁柱矩阵的第一连线两侧的边柱和角柱位置弯折180度，形成第一弯折部；所述第二绕线部交替地在所述磁柱矩阵的第二连线两侧的边柱和角柱位置弯折180度，形成第二弯折部；

其中，所述第一连线为第一行第一列和第m行第n列的两个所述磁柱的连线，所述第二连线为第一行第n列和第m行第1列的两个所述磁柱的连线。

7.如权利要求1至4中任一项所述的磁性器件，其特征在于，所述磁柱矩阵排列成2*4矩阵或者4*4矩阵。

8.如权利要求1至4中任一项所述的磁性器件，其特征在于，所述磁性器件为电感。

9.如权利要求1至4中任一项所述的磁性器件，其特征在于，所述磁性器件为变压器，所述绕线还包含第二线圈，所述第二线圈围绕所有的磁通方向相同的所述磁柱。

10.如权利要求1至4中任一项所述的磁性器件，其特征在于，所述磁性器件为变压器，所述绕线还包含第二线圈，所述第二线圈包含多个第三绕线部，所述多个第三绕线部分别围绕于至少两个磁通方向相同的所述磁柱。

11.如权利要求10所述的磁性器件，其特征在于，所述多个第三绕线部并联耦接。

12.如权利要求1至4中任一项所述的磁性器件，其特征在于，所述两个绕线层为多层电路板的两个布线层。

13.如权利要求1至4中任一项所述的磁性器件，其特征在于，所述磁性器件在垂直于盖板的磁路上开有气隙。

14.如权利要求1至4中任一项所述的磁性器件，其特征在于，所述磁柱矩阵的所述磁柱的磁通大小相同。

15.一种磁性器件的制造方法，其特征在于，包括：

其中，m和n均为整数，且m*n为大于4的偶数。

16.如权利要求15所述的制造方法，其特征在于，所述线圈包括串联连接的第一绕线部和第二绕线部，形成所述线圈的步骤包括：

所述绕线以其中一个所述角柱为起始位置，沿第一方向依次绕经每一所述磁柱，并交替地在所述磁柱矩阵的第一连线两侧的所述边柱和所述角柱位置弯折180度，形成弯折部，直至到达对角处的所述角柱，完成第一绕线部的绕设；接着所述绕线环绕对角处的角柱一周后，沿第一方向再依次绕经每一所述磁柱，再次交替地在所述磁柱矩阵的第一连线两侧的所述边柱和所述角柱位置弯折180度，形成第二弯折部，直至到达所述起始位置的所述角柱，完成所述第二绕线部的绕设；

其中，所述第一连线为第一行第一列和第m行第n列的两个所述磁柱的连线，所述第一方向平行于第一行第二列和第二行第一列的两个所述磁柱的连线。

17.如权利要求15所述的制造方法，其特征在于，所述线圈包括串联连接的第一绕线部和第二绕线部，形成所述线圈的步骤包括：

所述绕线以其中一个角柱为起始位置，沿第一方向依次绕经每一所述磁柱，交替地在所述磁柱矩阵的第一连线两侧的所述边柱和所述角柱位置弯折180度，形成第一弯折部，直至到达对角处的所述角柱，完成第一绕线部的绕设；接着所述绕线从所述磁柱矩阵的外围回到起始位置的所述角柱，沿第一方向依次绕经每一所述磁柱，交替地在所述磁柱矩阵的所述第一连线两侧的所述边柱和所述角柱位置弯折180度，形成第二弯折部，且所述第二弯折部平行于所述第一弯折部；

18.如权利要求15所述的制造方法，其特征在于，所述线圈包括串联连接的第一绕线部和第二绕线部，形成所述线圈的步骤包括：

所述绕线以其中一个所述角柱为起始位置，沿第一方向依次绕经每一所述磁柱，交替地在所述磁柱矩阵的第一连线两侧的所述边柱和所述角柱位置弯折180度，形成第一弯折部，直至到达对角处的所述角柱，完成第一绕线部的绕设；接着所述绕线环绕对角处的角柱后到达与其相邻的所述角柱，沿第二方向依次绕经每一所述磁柱，再次交替地在所述磁柱矩阵的第二连线两侧的所述边柱和所述角柱位置弯折180度，形成第二弯折部，直至到达对角处的所述角柱，完成第二绕线部的绕设；

其中，所述第一连线为第一行第一列和第m行第n列的两个所述磁柱的连线,所述第二连线为第一行第n列和第m行第1列的两个所述磁柱的连线，所述第一方向平行于第一行第二列和第二行第一列的两个所述磁柱的连线；所述第二方向平行于第一行第一列和第二行第二列的两个所述磁柱的连线。

19.如权利要求15至18中任一项所述的磁性器件，其特征在于，所述磁柱矩阵的所述磁柱的磁通大小相同。