CN113823491A - 双线圈电感及电子设备 - Google Patents

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程志刚
郭海
侯勤田
沈品帆
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Abstract

本申请公开了一种双线圈电感及电子设备。双线圈电感包括第一线圈、第二线圈以及两个磁芯，其中一磁芯设置有第一凹槽，另一磁芯设置有第二凹槽，两个磁芯叠放设置，第一凹槽和第二凹槽相向设置并连通，第一线圈套设于第二线圈外，第一线圈和第二线圈设置于两个磁芯之间、且位于连通的第一凹槽和第二凹槽内。本申请有利于电感集成有小体积、大电流及高功率特性。

Description

双线圈电感及电子设备
技术领域
本申请涉及电感领域，具体涉及一种双线圈电感及电子设备。
背景技术
电感是电子设备中最为常见的一种元器件，同时也是电路中的重要组件之一，被广泛地使用于各类电路中，可以达到滤波、储能、匹配、谐振之功用。伴随着近年来计算机、物联网等高新技术的不断发展，作为上述技术的硬件基础、各类智能化电器设备的更新迭代日益频繁，这些电器设备的设计制造也逐渐开始朝着集成化、小型化的趋势发展，在这样的发展趋势下，使设备内部的空间得到充分利用、使其内部各元件间的设置布局更为紧密，也就成为了一种必然的技术选择。另外，随着电子设备的CPU核心电压不断降低而工作频率不断升高，对工作电流的需求也不端升高，如何获取较小体积的电感来承受大电流、高功率，已成为业界亟需解决的问题之一。
发明内容
本申请实施例提供一种双线圈电感及电子设备，有利于使得电感集成有小体积、大电流及高功率特性。
第一方面，本申请实施例提供一种双线圈电感，包括第一线圈、第二线圈以及两个磁芯，其中一磁芯设置有第一凹槽，另一磁芯设置有第二凹槽，两个磁芯叠放设置，第一凹槽和第二凹槽相向设置并连通，第一线圈套设于第二线圈外，第一线圈和第二线圈设置于两个磁芯之间、且位于连通的第一凹槽和第二凹槽内。
在一些实施例中，第一线圈包括背向设置的两个第一贴片引脚，第二线圈包括相向设置的两个第二贴片引脚，第一贴片引脚和第二贴片引脚位于双线圈电感的同一侧且平齐，相邻第一贴片引脚和第二贴片引脚背向设置。
在一些实施例中，第一线圈和第二线圈之间设置有第一绝缘层和第一粘接层，第一绝缘层设置于第一线圈和第二线圈的导体表面，第一粘接层设置于第一绝缘层上、且用于将第一线圈和第二线圈之间粘接。
在一些实施例中，磁芯包括基体、设置于基体上的第一部分、第二部分和第三部分，第三部分设置于相对的第一部分和第二部分之间，第一部分和第三部分间隔设置、第二部分和第三部分间隔设置以形成第一凹槽或第二凹槽，第一线圈和第二线圈套设于第三部分外。
在一些实施例中，基体设置有缺口和两个凸出部，第二贴片引脚延伸至缺口中，两个凸出部分别设置于缺口的两侧，两个第一贴片引脚分别设置于两个凸出部上。
在一些实施例中，沿第一部分的延伸方向，第一部分与基体边缘之间的距离为D1，缺口的深度等于第三部分与基体边缘之间的距离且为D2，D1＞D2。
在一些实施例中，沿第一部分的延伸方向，第一线圈背向第一贴片引脚的一侧与基体边缘平齐。
在一些实施例中，两个磁芯朝向第二贴片引脚的侧面上设置有第二绝缘层；和/或，第一凹槽和第二凹槽中设置有第二绝缘层。
在一些实施例中，双线圈电感还包括第二粘接层，第二粘接层将两个磁芯之间粘接，粘接层中掺杂有颗粒，颗粒用于形成两个磁芯的气隙。
第二方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括上述双线圈电感。
如上所述，本申请实施例的双线圈电感及电子设备，包括第一线圈、第二线圈以及两个磁芯，其中一磁芯设置有第一凹槽，另一磁芯设置有第二凹槽，两个磁芯叠放设置，第一凹槽和第二凹槽相向设置并连通，第一线圈套设于第二线圈外，第一线圈和第二线圈设置于两个磁芯之间、且位于连通的第一凹槽和第二凹槽内，电感的两个线圈套设可以降低所占空间，有利于降低电感的体积，双线圈设置可以增大线圈横截面积，并且可视为双向供电设计，可以对工作电流进行分流，以及降低在大电流及高功率应用中的直流电阻(DCR)，以此使得电感集成有小体积、大电流及高功率特性。
附图说明
图1是本申请一实施例的双线圈电感的结构示意图；
图2是图1所示的双线圈电感去除上方一磁芯的结构示意图；
图3是本申请一实施例的第二线圈的结构示意图；
图4是本申请一实施例的第一线圈的结构示意图；
图5是本申请一实施例的磁芯的结构示意图；
图6是本申请一实施例的双线圈电感的制造方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图，对本申请的技术方案进行清楚地描述。显然，下文所描述实施例仅是本申请的一部分实施例，而非全部的实施例。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可相互组合，且亦属于本申请的技术方案。
在本申请实施例的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请相应实施例的技术方案和简化描述，而非指示或暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
请一并参阅图1和图2所示，为本申请实施例提供的一种双线圈电感10，包括第一线圈1、第二线圈2以及两个磁芯，分别标示为磁芯3和磁芯4。磁芯3和磁芯4沿第二方向y叠放设置，其中，在图1所示的摆放方位中，第二方向y为竖直方向。其中一个(即位于图1中下方的)磁芯4设置有第一凹槽4a，另一磁芯3(即位于图1中上方的)设置有第二凹槽(图中未示出)，磁芯3和磁芯4的结构可以完全相同，并且呈对称的上下叠放设置，则第一凹槽4a和第二凹槽相向设置并上下连通。
第一线圈1套设于第二线圈2外，第一线圈1和第二线圈2设置于磁芯3和磁芯4之间、且位于连通的第一凹槽4a和第二凹槽内。第一线圈1的主体部具有可容置第二线圈2的主体部的内部空间，且第二线圈2的主体部的外轮廓与第二线圈2的内部空间的外轮廓一致，第一线圈1和第二线圈2组装后形成双线圈组装结构。电感10的两个线圈套设，可以降低所占空间，有利于降低电感10的体积，双线圈组装结构可以增大线圈横截面积，并且可视为双向供电设计，可以对工作电流进行分流，以及降低在大电流及高功率应用中的直流电阻，使得电感10集成有小体积、大电流及高功率特性；另外，可以有效缩短瞬态响应时间，减少后端滤波电容的数量，以降低成本。
由于双线圈组装结构在贴片使用过程中对耐压性能有更高的要求，因此，本实施例优选将第一线圈1和第二线圈2设计为：其中一者为五金端子，另一层为扁平线圈，使得线圈与端子之间、线圈与磁体之间具有良好的绝缘，从而可以满足耐高压的特性要求。当然，也可以均采用扁平线圈。所谓扁平线圈是指用扁平导线折弯成固定尺寸、固定形状的“冂”形线圈；所谓五金端子是指用铜材(或其他金属材料)冲压成固定尺寸、固定形状的“冂”形线圈。
请参阅图3所示，第二线圈2包括三个部分，分别为第一分支21、第二分支22和第三分支23，第三分支23沿第一方向x延伸设置，第三分支23连接于第一分支21的一端以及第二分支22的一端，第一分支21和第二分支22均沿第三方向z延伸设置且两者可以平行，第一分支21的另一端朝向第二分支22弯折而形成一个第二贴片引脚24，第二分支22的另一端朝向第一分支21弯折而形成另一个第二贴片引脚24，两个第二贴片引脚24沿第一方向x相向设置，第一方向x、第二方向y和第三方向z可以两两垂直，也就是说，如图3所示，可视为第二线圈2呈“冂”字形，且左右两侧的端部向内相向弯折作为第二贴片引脚24。需要说明的是，受限于实际加工或者测量时的误差，本申请全文中所谓的垂直并非要求两者之间的夹角必须为90°、平行并非要求两者之间的夹角必须为0或180°，而是允许存在±10°的偏差，即所谓垂直可理解为任意两个方向之间的夹角为80°至100°，所谓平行可理解为任意两个方向之间的夹角为0°至10°或者170°至180°。
在一些场景中，第二线圈2的尺寸范围为：宽度D20(即沿第二方向y的长度)为2.0mm～3.5mm；厚度H2(例如第一分支21沿第一方向x的长度)为0.2mm～0.8mm；或者，宽度D20为1mm～5.5mm；厚度H2为0.1mm～0.8mm；可选地，第一分支21和第二分支22弯折形成第二贴片引脚24的内R角为0.1mm～1.2mm之间，外R角大小在0.4mm～1.5mm之间。
请参阅图4所示，第一线圈1包括三个部分，分别为第四分支11、第五分支12和第六分支13，第六分支13沿第一方向x延伸设置，第六分支13连接于第四分支11的一端以及第五分支12的一端，第四分支11和第五分支12均沿第三方向z延伸设置且两者可以平行，第四分支11的另一端朝向第五分支12弯折而形成一个第一贴片引脚14，第五分支12的另一端朝向第四分支11弯折而形成另一个第一贴片引脚14，两个第一贴片引脚14沿第一方向x背向设置，也就是说，如图4所示，可视为第一线圈1呈“冂”字形，且左右两侧的端部向外反向弯折作为两个第一贴片引脚14。
在一些场景中，第一线圈1的尺寸范围为：宽度D10(即沿第二方向y的长度)为2.0mm～3.5mm；厚度H1(例如第四分支11沿第一方向x的长度)为0.6mm～1.55mm；可选地，第四分支11和第五分支12弯折形成第一贴片引脚14的内R角为0mm～1.5mm之间，外R角大小在0.9mm～2.5mm之间。
第一线圈1套设于第二线圈2外，第四分支11与第一分支21贴合设置，第五分支12和第二分支22贴合设置，第六分支13和第三分支23贴合设置。第一线圈1和第二线圈2的各个贴片引脚处于同一平面内，即，第一贴片引脚14和第二贴片引脚24位于双线圈电感10的同一侧且平齐，其中任一个第一贴片引脚14和与其相邻的第二贴片引脚24背向设置。
在一些实施例中，第一线圈1和第二线圈2之间设置有第一绝缘层(图未示出)和第一粘接层(图未示出)，可选地，第一绝缘层和第一粘接层可以形成于第一线圈1和第二线圈2中的至少一者的导体的表面。第一绝缘层设置于第一线圈1和第二线圈2的导体表面，厚度可以为0.005mm～0.1mm；第一粘接层设置于第一绝缘层上、且用于将第一线圈1和第二线圈2之间粘接，厚度可以为0.5μm～8μm。可选地，第一粘接层在常温下不具备粘性，而是在经过酒精接触或加热时会产生粘性，粘接力可以将第一线圈1和第二线圈2粘结在一起，从而固定第一线圈1和第二线圈2的相对位置。
请参阅图5所示，在一些实施例中，磁芯4包括基体40、设置于基体40上的第一部分41、第二部分42和第三部分43，第一部分41和第二部分42分别沿第三方向z延伸设置且两者可以平行，第三部分43设置于沿第一方向x相对的第一部分41和第二部分42之间，第一部分41和第三部分43间隔设置、第二部分42和第三部分43间隔设置以形成第一凹槽4a，这样具有方便加工和组装的效果。第一线圈1和第二线圈2套设于第三部分43外，第一线圈1的第四分支11和第二线圈2的第一分支21均设置于第一部分41和第三部分43之间，第一线圈1的第五分支12和第二线圈2的第二分支22均设置于第二部分42和第三部分43之间。
可选地，沿第三方向z，第一部分41和第二部分42与基体40的第二边缘402平齐，第一部分41与基体40的第一边缘401之间的距离为D1，第二部分42与基体40的第一边缘401之间的距离也可以为D1，第三部分43与基体40的第一边缘401之间具有一定距离，以此基体40底壁形成缺口4b和两个凸出部4c，缺口4b的深度(沿第三方向z的长度)等于第三部分43与基体40的第一边缘401之间的距离且为D2，D1＞D2。沿第一方向x，两个凸出部4c分别设置于缺口4b的两侧，两个第一贴片引脚14分别设置于两个凸出部4c上。沿第一部分41的延伸方向(即第三方向z)，第一线圈1背向第一贴片引脚14的一侧与基体40的第二边缘402平齐。
第一线圈1的厚度可以大于第二线圈2的厚度，D1＞D2，从而使得组装后第一贴片引脚14和第二贴片引脚24平齐，并且第一贴片引脚14和第二贴片引脚24可以均略凸出于基体40的第一边缘401，如图1和图2所示，从而便于第一贴片引脚14和第二贴片引脚24的贴装。
应当理解的是，磁芯3和磁芯4并不必然是对称或相同的结构，比如，在图1所示的摆放方位中，位于上方的磁芯3和位于下方的磁芯4可以是不同的厚度，即具有不同的凹槽深度，即第一凹槽和第二凹槽沿第二方向y的深度不相同，只要能满足容纳双线圈组装结构的要求即可。本实施例中，优选地，磁芯3和磁芯4呈对称设置和/或相同的结构，如此，有利于减少开模成本，简化生产工艺。磁芯3的结构可以参阅前述关于磁芯4的描述。
在一些实施例中，双线圈电感10还包括第二粘接层(图未示出)，第二粘接层将磁芯3和磁芯4之间粘接，第二粘接层中可以掺杂有颗粒，颗粒用于形成磁芯3和磁芯4的气隙。例如，两个磁芯的相向的扣合面上还设有用于控制气隙大小的气隙胶水，气隙胶水在连接两个磁芯的同时还能有效地保持二者之间的间距，从而获得和保持预定的气隙结构。优选地，气隙胶水(例如环氧树脂胶水)中均匀分散有预定硬度和大小的用于控制气隙大小的绝缘珠(例如玻璃珠或者环氧珠)，以便于方便可靠地控制气隙的大小。
可选地，双线圈组装结构与其中至少一磁芯的凹槽内壁之间也设置有第二粘接层，通过第二粘接层予以固定连接，以方便产品的组装和保持产品结构的稳定性，并且第二粘接层中的颗粒形成对应磁芯的气隙。
在一些实施例中，两个磁芯朝向第二贴片引脚24的侧面(即磁芯靠近第一边缘401的底面)上设置有第二绝缘层，第二绝缘层用于第二贴片引脚24与两个磁芯之间的电气绝缘，另外还可以加强双线圈电感10的耐高压性能。第二绝缘层的厚度可以为0.01mm～0.5mm之间。可选地，第一凹槽和第二凹槽的内侧面也可以设置有第二绝缘层；另外，可选地，第二绝缘层还设置于基体40的两个凸出部4c朝向第一贴片引脚14的表面。
第二绝缘层可以采用涂敷或者粘贴方式设置，第二绝缘层可以是高温胶带、麦拉胶带、麦拉片或其他绝缘材料中的至少一种。
本申请实施例还提供一种电子设备，包括上述任一实施例所述的双线圈电感10，因此具有对应双线圈电感10所能产生的有益效果。
本申请并不限定电子设备的具体表现形式，可以根据实际需求而定。
本申请实施例还提供一种双线圈电感10的制造方法，用于制备前述任一实施例所述的双线圈电感10。如图6所示，该方法包括如下步骤S1至S4。
S1：提供第一线圈、第二线圈以及两个磁芯，其中一磁芯设置有第一凹槽，另一磁芯设置有第二凹槽，第一线圈套设于第二线圈外。
S2：在第一凹槽和第二凹槽内设置第二粘接层；例如点入胶水。
S3：将第一线圈和第二线圈设置于两个磁芯之间、且位于连通的第一凹槽和第二凹槽内，第一凹槽和第二凹槽相向设置并连通，两个磁芯叠放设置。
该S3步骤可称为线圈嵌入工序，将两个线圈嵌入对应的凹槽之后，两个线圈可以通过第二粘接层予以固定。
S4：在两个磁芯之间设置第二粘接层，第二粘接层将两个磁芯之间粘接，第二粘接层中可以掺杂有颗粒，颗粒用于形成两个磁芯的气隙。
在一些场景种，例如，两个磁芯的相向的扣合面上还设有用于控制气隙大小的气隙胶水，气隙胶水在连接两个磁芯的同时还能有效地保持二者之间的间距，从而获得和保持预定的气隙结构。优选地，气隙胶水(例如环氧树脂胶水)中均匀分散有预定硬度和大小的用于控制气隙大小的绝缘珠(例如玻璃珠或者环氧珠)，以便于方便可靠地控制气隙的大小。
通过预设温度和时间对组装后的产品进行烘烤，使得产品中的粘接层固化，以此得到双线圈电感的成品。
在S1步骤中，所提供的两个磁芯(例如对应凹槽的内侧面和/或对应的底面)可以直接设置有第二绝缘层；或者，未设置有第二绝缘层，而是在S1步骤之后，再通过例如涂敷或者粘贴方式设置，本申请实施例不予以限定。
另外，双线圈电感的制造方法可以根据前述双线圈电感10的具体结构适应性改变，各个步骤的详细过程可参阅前述双线圈电感10实施例的描述适应性而定，本申请实施例此处不再予以赘述。
应该理解的是，以上所述仅为本申请的部分实施例，并非因此限制本申请的专利范围，对于本领域普通技术人员而言，凡是利用本说明书及附图内容所作的等效结构变换，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
尽管本文采用术语“第一、第二”等描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

Claims (10)

1.一种双线圈电感，其特征在于，包括第一线圈、第二线圈以及两个磁芯，其中一所述磁芯设置有第一凹槽，另一所述磁芯设置有第二凹槽，所述两个磁芯叠放设置，所述第一凹槽和所述第二凹槽相向设置并连通，所述第一线圈套设于所述第二线圈外，所述第一线圈和所述第二线圈设置于所述两个磁芯之间、且位于连通的所述第一凹槽和所述第二凹槽内。
2.根据权利要求1所述的双线圈电感，其特征在于，所述第一线圈包括背向设置的两个第一贴片引脚，所述第二线圈包括相向设置的两个第二贴片引脚，所述第一贴片引脚和所述第二贴片引脚位于所述双线圈电感的同一侧且平齐，相邻所述第一贴片引脚和所述第二贴片引脚背向设置。
3.根据权利要求1所述的双线圈电感，其特征在于，所述第一线圈和所述第二线圈之间设置有第一绝缘层和第一粘接层，所述第一绝缘层设置于所述第一线圈和所述第二线圈的导体表面，所述第一粘接层设置于所述第一绝缘层上、且用于将所述第一线圈和所述第二线圈之间粘接。
4.根据权利要求1所述的双线圈电感，其特征在于，所述磁芯包括基体、设置于所述基体上的第一部分、第二部分和第三部分，所述第三部分设置于相对的所述第一部分和所述第二部分之间，所述第一部分和所述第三部分间隔设置、所述第二部分和所述第三部分间隔设置以形成所述第一凹槽或所述第二凹槽，所述第一线圈和所述第二线圈套设于所述第三部分外。
5.根据权利要求4所述的双线圈电感，其特征在于，所述基体设置有缺口和两个凸出部，所述第二贴片引脚延伸至所述缺口中，所述两个凸出部分别设置于所述缺口的两侧，两个所述第一贴片引脚分别设置于两个所述凸出部上。
6.根据权利要求5所述的双线圈电感，其特征在于，沿所述第一部分的延伸方向，所述第一部分与所述基体边缘之间的距离为D1，所述缺口的深度等于所述第三部分与所述基体边缘之间的距离且为D2，D1＞D2。
7.根据权利要求5所述的双线圈电感，其特征在于，沿所述第一部分的延伸方向，所述第一线圈背向所述第一贴片引脚的一侧与所述基体边缘平齐。
8.根据权利要求1至7任一项所述的双线圈电感，其特征在于，所述两个磁芯朝向所述第二贴片引脚的侧面上设置有第二绝缘层；和/或，所述第一凹槽和所述第二凹槽中设置有第二绝缘层。
9.根据权利要求1至7任一项所述的双线圈电感，其特征在于，所述双线圈电感还包括第二粘接层，所述第二粘接层将所述两个磁芯之间粘接，所述粘接层中掺杂有颗粒，所述颗粒用于形成所述两个磁芯的气隙。
10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如上述权利要求1至9任一项所述的双线圈电感。
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