CN113889315B - 共模或差模电感器及其制造方法和电路系统 - Google Patents

共模或差模电感器及其制造方法和电路系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种共模或差模电感器、制造共模或差模电感器的方法和电路系统。共模或差模电感器包括：磁芯、第一线圈和支撑器件，第一线圈包括在磁芯周围缠绕多个匝的第一绝缘线，支撑器件用于支撑磁芯和第一线圈。支撑器件包括基座元件，其具有PCB接触面；以及第一对齐元件，其近端与基座元件相连，远端设置在与PCB接触面相隔距离处，其中远端界定对齐平面。磁芯具有第一端面和第二端面，其中第一端面面向对齐平面，第二端面面向基座元件。

Description

共模或差模电感器及其制造方法和电路系统
技术领域
本发明涉及一种制造共模或差模电感器的方法。本发明还涉及这种共模或差模电感器。本发明更涉具有这种共模或差模电感器的电路系统。
背景技术
户外供电系统(power supply system)通常用于向户外用电系统供电。这种户外用电系统的一个示例是电信设备，例如电信基站。通常向此类电信基站供应48V直流(direct current,DC)电压，此电压是从与基站邻近或接近的供电系统提供的。
供电系统可以包括交流(alternating current,AC)/DC转换器，AC/DC转换器用于转换来自AC干线(或使用化石燃料的AC发电机等)的AC电压。
或者，供电系统也可以包括用于转换(来自太阳能板系统或其他类型的DC电源的)DC电压的DC/DC转换器。
供电系统还可以包括可充电电池，以提供不间断供电(uninterrupted powersupply,UPS)功能。
户外供电系统通常还包括机柜，电气设备在机柜中受到保护以免受环境影响。机柜可防止细小颗粒(灰尘、沙子等)和湿气(雨、雪等)的侵害。图1示出了一种现有技术的机柜，这种机柜称为类型4户外机柜，描述于Eltek ASA发行的数据手册“户外电信功率机柜(类型4)”。这种机柜具有防护等级(INGRESS PROTECTION,IP)代码为55(IEC标准60529中定义的防护等级代码)的异物防护。诸如AC或DC输入电力线缆和DC输出电力线缆等电力线缆通过机柜的顶部或底部而在机柜的内部和外部之间被引导。
图2a示出了被称为Eltek Flatpack 2SHE转换器的现有技术AC/DC转换器模块，并且在简册“SHE是如此酷：效率提高到下一个水平(SHE is so cool:Efficiency taken tothe next level)”中对其进行了描述。现在有分别提供2000W和3000W的两种版本。此转换器的功率效率约为98％。如图2a所示，转换器模块的电气和电子部件设置在盖体内。盖体的目的是提供防电气冲击和出于EMI目的的保护。一个或多个这样的转换器可以安装在图1所示机柜内的机架中。
当转换器和供电系统的其他零件产生热时，需要冷却系统来冷却机柜内的空气。冷却系统可以是热交换器、空调或风扇过滤器。冷却系统有几个缺点：它降低了整体电源效率、增加了机柜尺寸、增加了整个供电系统的成本，并且降低了整个系统的可靠性。如图2a所示，转换器本身在其前侧还具有风扇，以通过转换器提供冷却空气流。
图2b示出了现有技术的AC/DC转换器，其中如图2a中所示的功率转换器模块被设置在具有散热片的金属壳体内。此壳体具有IP65等级。此AC/DC转换器由Eltek ASA销售，名称为“变色龙(Chameleon)”，并在数据手册“变色龙独立式48/650HE(ChameleonStandalone48/650HE)”中对其进行了描述。此种转换器是被动冷却的，由于没有主动冷却系统因此降低了成本。壳体由挤压铝合金制成，其中的印刷电路板(printed circuitboard,PCB)及其所有电气部件插入壳体的顶端开口或底端开口。然后，顶端开口和底端开口分别由顶盖体和底盖体封闭，底盖体包括用于输入/输出电力的线缆连接器。由于繁琐的组装过程，这种AC/DC转换器增加了制造成本。
图2c示出了现有技术的AC/DC功率系统(power system)，其包括连接在一起作为功率核心的图2b的两个转换器，此系统还包括电池单元。此AC/DC功率系统由Eltek ASA销售，并在数据手册“变色龙供电系统-基于紧凑型的供电系统(Chameleon PS Systems-Compact-based Power Supply System)”中对其进行了描述。它还容易受到盗窃和破坏行为的影响。这种系统可以提供的功率/电力有限且制造成本较高。
图2a和2b的转换器模块通常有三个共模(common mode,CM)电感器。共模电感器包括至少两个绕在单一(通常是环形)磁芯上的绝缘铜线线圈。其目的是抑制电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)和噪音。现在，这种CM电感器通常是手工生产的，因为这比使用自动生产方法要便宜。其中一个原因是线圈的电线尺寸，对于上述功率范围，电线直径通常为1.5毫米至1.8毫米。因此，电线是相对坚硬的，从而很难缠绕在磁芯周围。手工生产方法导致高公差(即每个CM电感器的尺寸变化很大)，这使得CM电感器与印刷电路板的安装和焊接过程难以实现机械化。
另一种可用于此类转换器的电感器是差模(differential mode,DM)电感器。DM电感器通常具有一个绕在单一(通常是环形)磁芯上的绝缘铜线线圈。CM电感器通常具有饱和能力低的高磁导率磁芯，而DM磁芯具有饱和能力较高的低磁导率材料。
本发明的目的是在制造CM和DM电感器的过程中减少公差。这将减少报废量，从而降低每个制造的可用CM和DM电感器的生产成本。这也将使安装和焊接过程更容易实现机械化。此外，本发明的目的是改善这种CM和DM电感器的冷却方式。
发明内容
本案涉及一种共模或差模电感器。在本案一实施例中提供一种共模或差模电感器，用于连接到印刷电路板(PCB)；其中，电感器包括：
磁芯；
第一线圈，包括在磁芯周围缠绕多个匝的第一绝缘线；和
支撑器件，用于支撑磁芯和第一线圈；
其中，支撑器件包括：
基座元件，具有PCB接触面；以及
第一对齐元件，其近端与基座元件相连，远端设置在与PCB接触面相隔距离处，其中远端界定对齐平面；
其中，磁芯具有第一端面和第二端面，其中，第一端面面向对齐平面；其中，第二端面面向基座元件；
其中，第一绝缘线的每一匝都具有从第一端面到对齐平面在法线方向上相隔距离的最远的点，其中，与第一端面距离最远的该匝与对齐平面对齐。
在本案一实施例中，磁芯可以是圆柱形或环形的，它可以是长方形或椭圆环形。它也可以是立方体，立方体具有穿过立方体的开口。
在本案一实施例中，基座元件包括线导引，用于相对于支撑器件引导第一线圈的第一绝缘线的端部。
在本案一实施例中，第一绝缘线的端部与线导引滑动地啮合。
在本案一实施例中，在远离对齐平面的方向上，第一线圈的绝缘线的端部从基座元件中凸出。端部足够长以穿透印刷电路板的开口，并被焊接到印刷电路板的与支撑器件相对的一侧。
在本案一实施例中，磁芯的纵向中心轴线定向为垂直于PCB接触面。
在本案一实施例中，电感器进一步包括：
第二线圈，包括在磁芯周围缠绕多个匝的第二绝缘线；
其中，第二绝缘线的每一匝都具有从第一端面到对齐平面在法线方向上相隔距离的最远的点，其中，与第一端面距离最远的该匝与对齐平面对齐。
在本案一实施例中，第二线圈的第二绝缘线的端部与线导引滑动地啮合。
在本案一实施例中，电感器包括线圈分隔件，用于分隔第一线圈与第二线圈。线圈分隔件设定了第一线圈的匝与第二线圈的匝之间的分隔距离。
在本案一实施例中，线圈分隔件至少部分地被设置在磁芯的开口内。在本案一实施例中，整个线圈分隔件被设置在对齐平面和基座元件之间。
在本案一实施例中，线圈分隔件包括与对齐平面对齐的对齐面。在本案一实施例中，线圈分隔件连接到支撑器件上，或被设置为支撑器件的一部分。
在本案一实施例中，磁芯、第一线圈和/或第二线圈通过粘合剂固定到支撑器件上。
当一个或多个线圈缠绕在磁芯上时，粘合剂也会将磁芯固定到支撑设备上。粘合剂也可以将线圈分隔件固定到线圈上和/或固定到支撑器件上。
在本案一实施例中，支撑器件进一步包括：
第二对齐元件，其近端与基座元件相连，远端设置在与PCB接触面相隔第二距离处，其中第一对齐元件的远端和第二对齐元的远端共同界定对齐平面。
在本案一实施例中，PCB接触面和第二对齐元件的远端之间的第二距离等于PCB接触面和第一对齐元件远端之间的距离。在这种情况下，对齐平面与PCB接触面平行，因此与印刷电路板的平面平行。
第一对齐元件的远端和第二对齐元件的远端可以是平行线。或者，第一对齐元件的远端可以是一条线，第二对齐元件的远端可以是不在线上的一个点，反之亦然。
在本案一实施例中，支撑器件包括单一的第一对齐元件，其中单一的第一对齐元件的远端包括界定对齐平面的端面。
在本案一实施例中，通过磁芯的开口提供单一的对齐元件。在本案一实施例中，定义对齐平面的端面基本上是圆形的。
在本案一实施例中，支撑器件进一步包括：
第三对齐元件，其近端与基座元件相连，远端设置在与PCB接触面相隔第三距离处，其中第一对齐元件的远端、第二对齐元件的远端和第三对齐元件的远端共同界定对齐平面。
在本案一实施例中，PCB接触面和第三对齐元件的远端之间的第三距离等于PCB接触面和第一对齐元件的远端之间的距离，也等于PCB接触面和第二对齐元件的远端的距离。同样，在这种情况下，对齐平面与PCB接触面平行，从而与印刷电路板的平面平行。
在本案一实施例中，支撑器件被制成一个单一的主体。或者，基座元件和对齐元件被制成为相互固定或紧固到彼此的独立的主体。
在本案一实施例中，支撑器件由塑料材料制成。
在本案一实施例中，支撑器件的一个目的是相对于印刷电路板支撑磁芯和线圈。另一个目的是在相对于印刷电路板和相对于冷却表面将磁芯和线圈支撑在优选位置上，冷却表面位于与印刷电路板相隔一定距离处。
本发明还涉及一种制造共模或差模电感器的方法；包括以下步骤：
a)提供支撑器件，支撑器件包括基座元件，具有PCB接触面，以及第一对齐元件，其近端与基座元件相连，远端设置在与基座元件相隔距离处，其中远端界定对齐平面；
b)提供磁芯，其中磁芯具有第一端面和第二端面；
c)将第一绝缘线在磁芯周围缠绕多个匝而在磁芯周围形成第一线圈；
d)通过使第一端面朝向对齐平面定位而使第二端面朝向基座元件定位来将磁芯和第一线圈支撑在支撑器件上；
e)将对齐平面与平坦表面对齐；
f)将磁芯和第一线圈朝向平坦表面推动，并且使磁芯和第一线圈与平坦表面邻接；以及
将磁芯和第一线圈固定于支撑器件。
在本案一实施例中，将磁芯和第一线圈支撑在支撑器件上的步骤包括以下步骤：
将第一线圈的第一绝缘线的端部插入支撑器件的线导引中。
在本案一实施例中，第一绝缘线的端部与线导引滑动地啮合。
在本案一实施例中，将磁芯和第一线圈固定于支撑器件的步骤包括以下步骤：
通过粘合剂将磁芯和第一线圈粘合到支撑器件上。
在本案一实施例中，粘合剂与磁芯、第一线圈和支撑器件接触。然而，由于第一线圈的导线缠绕在磁芯周围，因此，粘合剂在第一线圈和支撑器件之间接触就足够了，因为这间接会使磁芯粘附在支撑器件上。
在本案一实施例中，将磁芯和第一线圈朝向平坦表面推动的步骤包括：
将磁芯和第一线圈推向相对于支撑器件的平坦表面。
在本案一实施例中，第一绝缘线的每一匝都具有从第一端面到对齐平面在法线方向上相隔距离的最远的点，其中将磁芯和第一线圈朝向平坦表面推动的步骤包括：
将与第一端面距离最远的该匝与对齐平面对齐
在本案一实施例中，将磁芯和第一线圈朝向平坦表面推动的步骤包括：
减少第一绝缘线的至少一匝的距离。。
根据上述电感器和制造此类电感器的方法，实现了线圈的任何匝从第一端面凸出并进一步远离的距离都不超过从对齐平面凸出并进一步远离的距离。因此，所有的电感器都将适配于印刷电路板和外壳之间的指定位置，使机械制造变得更简单。
在本案一实施例中，外壳由导热材料制成，因此，外壳能够将热量从电感器中传递出去。通常，在电感器和外壳之间使用导热材料，例如导热垫、导热间隙填充物或固化液体间隙填充物。由于线圈与对齐平面对齐，实现了使用更少和/或更薄的垫片。此外，不同电感之间的变化减少，因此所需的衬垫厚度的变化也减少。
本案一实施例的共模或差模电感器还涉及到一种电路系统，包括：
保护性模块壳体；
印刷电路板，安装在保护性模块壳体内；
上述共模或差模电感器，或根据上述方法制造的电感器，电感器与印刷电路板电连接；以及
导热材料，基本上位于电感器和保护性模块壳体之间的对齐平面内。
附图说明
现在将结合附图详细描述本发明的实施例，其中：
图1示出了户外供电系统的现有技术的壳体，其壳体为机柜；
图2a示出了图1的供电系统中使用的转换器模块；
图2b示出了现有技术的被动冷却的转换器模块；
图2c示出了具有两个这样的被动冷却的转换器模块的现有技术供电系统；
图3a示出了本案之户外供电系统的实施例一的前视图；
图3b示出了本案之户外供电系统的实施例一的后视图；
图4a对应于图3a，其中主壳体的上部和各转换器模块壳体的上部已被拆除；
图4b示出了位于转换器模块外壳内的转换器模块的放大图，其中示出了三个共模电感；
图5a示出了共模电感器的实施例一的透视图；
图5b示出了图5a的电感器的第一侧视图；
图5c示出了图5a的电感器的第二侧视图；
图5d示出了磁芯的一个实施例的透视图；
图5e示出了磁芯的另一个实施例的透视图；
图6a示出了缠绕在磁芯上的第一绕组的第一匝的放大侧视图；
图6b示出了缠绕在磁芯上的第一绕组的第二匝的放大侧视图；
图6c示出了共模电感器的照片，以说明线圈不同匝数的变化；
图6d示出了缠绕在磁芯上的第二绕组的第一匝的放大侧视图；
图6e示出了缠绕在磁芯上的第二绕组的第二匝的放大侧视图；
图7a示出了沿图7b所示B-B线的电感器实施例二的部件的截面俯视图；
图7b示出了沿图7a所示A-A线的电感器实施例二的部件的截面俯视图；
图7c对应于图7a，示意性地示出了其中线圈分隔件已被定位；
图7d对应于图7b，示意性地示出了其中线圈分隔件已被定位；
图8a-图8c示出了在图5a-c所示电感器的情况下的支撑器件；
图8d是图8a-c的支撑器件的俯视图；
图9a示出了支撑器件的另一个实施例的侧视图；
图9b示出了沿图9a的A-A线的截面顶视图；
图10示出了支撑器件与磁芯的另一个实施方案的侧视图；
图11示出了支撑器件与磁芯的另一个实施方案的截面顶视图；
图12a-12e示出了图5a-c的共模电感器的制造方法；
图13示出了共模电感器及其在保护性模块壳体内的位置。
具体实施方式
参照图3a、图3b、图4a和图4b介绍本发明之实施例。在图3a和图3b中，示出了供电系统1的前侧面FS和后侧面RS。供电系统1包括包含保护性主壳体11的主单元10和设置在保护性主壳体11中的配电电路20。供电系统1还包括包含保护性模块壳体31a、31b、31c、31d的转换器模块单元30和设置在保护性模块壳体31a、31b、31c、31d中的转换器模块40。在图中，供电系统包括四个这样的转换器模块单元30a、30b、30c和30d，每个模块包括各自的保护性模块壳体31a、31b、31c、31d和转换器模块40a、40b。然而，供电系统可以只包括一个、两个、三个或四个这样的单元30，这取决于连接到供电系统1的预期负载。
配电电路20包括电缆连接器、断路器/继电器、通过转换器控制电源的控制器、用于控制输出电压的控制器、用于电池管理的控制器等，而转换器模块40包括AC/DC转换器、DC/DC转换器和/或DC/AC转换器，取决于输入电力和负载要求。UPS功能也可以通过将可充电电池连接到配电电路20来实现。
在图4b中，示出了转换器模块40的印刷电路板PCB。图中还示出了，印刷电路板PCB包括根据本本案一实施例的三个电感器100，这将在以下作详细说明。在一个实施例中，三个电感器100是共模电感器。
当供电时，转换器模块40的电子元件，包括电感器100，均会产生热量，这些热量必须从保护性模块壳体31a、31b、31c、31d的内部排出，以防止过热。
因此，供电系统1包括被动冷却系统70，其中保护性模块壳体31a、31b、31c、31d是冷却系统的一部分，热量从保护性模块壳体31a、31b、31c、31d发散到环境中。因此，保护性模块壳体31a、31b、31c、31d由导热材料制成，例如金属。在本案一实施例中，冷却系统包括设置在保护性模块壳体31a、31b、31c、31d外表面上的冷却片71。
在本案一实施例中，系统1为户外使用而设计。在这种情况下，保护性模块壳体31a、31b、31c、31d的内部(即PCB和电气组件)免受户外环境的影响。例如，系统1可能具有IP65等级。
在本案一实施例中，保护性模块壳体31a、31b、31c、31d由铝或铝合金制成。被动冷却系统70的冷却片71可以与转换器模块壳体在压铸工艺或机械加工工艺中一起制造。
下面将详细描述共模电感器100的实施例。
实施例一
首先参考图5a-5d，电感器100有三个主要部分：磁芯102，线圈104和支撑器件110。下面将详细描述这些部分。
磁芯102如图5d所示，为圆柱形，具有第一端面102a和第二相对的端面102b，以及通过穿过磁芯102的开口102d定义的纵向中心轴I1。第一端面和第二端面之间的外侧面称为102c。
图5e示出了另一种磁芯102，是环形的，具有椭圆形截面。端面102a、102b、开口102d、外侧面102c也在图5e中指示。
另外，磁芯102可以是带倒角边缘的圆柱体，或者它甚至可以是环形的。
线圈104包括在磁芯102周围缠绕多个匝为a1，a2，...，aN的绝缘线105。绝缘线105具有两个端部105a，用于导电地安装到印刷电路板PCB上。
在本实施例中，电感器100是具有两个线圈的共模电感器。因此，线圈104称为第一线圈104，第二线圈称为106。第二线圈106包括在磁芯102周围缠绕多个匝b1，b2，…，bN的第二绝缘线107。同样，第二绝缘线107的两个端部107a用于导电地安装到印刷电路板PCB上。
本实施例的支撑器件110如图8a和图8b所示。支撑器件110包括具有PCB接触面113的基座元件112。在图8b和图8c中，PCB接触面113包括从基座元件112朝向表示印刷电路板PCB的虚线凸出的四只脚。
基座元件112还包括线导引114，用于相对于基座元件112引导第一线圈104的第一绝缘线105的端部105a，以及用于引导第二线圈106的第二绝缘线107的端部107a。线导引114可以被设置为基座元件112的开口，也可以被设置为基座元件112的开U型或V型槽。线105、107的端部105a、107a与线导引114滑动地啮合。
在远离对齐平面AP的方向上，绝缘线105、107的端部105a、107a从基座元件112中凸出。端部105a的长度足以穿透印刷电路板PCB的开口，并被焊接到印刷电路板PCB的与支撑器件110相对的一侧。
支撑器件110还包括第一对齐元件120，其近端120b与基座元件112相连，远端120a设置在与PCB接触面113相隔距离D处。
支撑器件110还包括第二对齐元件125，其近端125b与基座元件112相连，远端125a设置在与PCB接触面113相隔第二距离处。
在图8b中，示出了第一对齐元件120和第二对齐元件125基本上相互平行地定向。在远端120a、125a之间画有虚线La。虚线La与PCB平面平行设置。还示出了，第一对齐元件120的远端120a沿与虚线La基本垂直的方向延伸(用虚线L120a指示)，类似地，第二对齐元件125的远端125a沿与虚线La基本垂直的方向延伸(用虚线L125a指示)。
因此，第一对齐元件120的远端120a和第二对齐元件125的远端125a界定平行线L120a、L125a。第一对齐元件120的远端120a和第二对齐元件125的远端125a共同界定如图8b和8c所指示的对齐平面AP。这个对齐平面AP平行于印刷电路板PCB。
如图5a、5b和5c所示，磁芯102和线圈104、106位于第一对齐元件120和第二对齐元件125之间。
还示出了，磁芯102的纵向中心轴I1与印刷电路板PCB平行地定向。
在图5a中，进一步示出了，电感器100包括线圈分隔件140，用于分隔第一线圈104与第二线圈106。线圈分隔件140设定了第一线圈104的匝a1、a2、...、aN与第二线圈106的匝b1、b2、...、bN之间的分隔距离，以避免第一线圈和第二线圈之间出现电短路。在本实施例中，线圈分隔件140至少部分地设置在磁芯102的开口内。
此外，磁芯102、第一线圈104和第二线圈106可以通过粘合剂固定到支撑器件110上(如图12e中的粘合剂容器所示)。值得注意的是，粘合剂可以仅直接接触线圈和支撑器件110。由于线圈104、106缠绕在磁芯102周围，粘合剂也会间接地将磁芯102固定到支撑器件110上。也可以使用粘合剂200将线圈分隔件140固定到线圈和/或支撑器件110上。
实施例一——制造
现在将描述电感器100的实施例一的制造。
在第一步中，将第一绝缘线105在磁芯102周围缠绕多个匝a1、a2、...、aN，从而在磁芯102周围形成第一线圈104。
以同样的方式，将第二绝缘线107在磁芯102周围缠绕多个匝b1、b2、...、bN，从而在磁芯102周围形成第二线圈106。
值得注意的是，图5a中所示的线圈104、106是通过三维(three dimensions,3D)计算机程序进行说明的，其中每个匝都与其他匝完全对齐。在现实中，每匝之间会有变化，原因之一是线圈104、106的绝缘线105、107相对坚硬。在图6c中，示出了电感器100的图片，其中很明显，相邻的两个匝a1、a2并没有彼此完全对齐。
现在参考图12a。此处的支撑器件110和带有两个线圈104、106的磁芯102被示出为彼此相邻(只示出了线圈106)。值得注意的是，绝缘线107的端部107a被示出为相当长。
现在参考图12b。此处通过将磁芯102的第一端平面102a定向为朝向对齐平面AP，并将第二端平面102b定向为朝向基座元件112，来将磁芯102和线圈104、106支撑在支撑器件110上。线圈104、106位于两个对齐元件120、125之间。将第一绝缘线105的端部105a、107a和第二绝缘线107的端部105a、107a插入到支撑器件110的线导引114中。
现在参考图12c。此处的电感器100对应于图12b所示的电感器，但是被倒置了。对齐平面AP与平坦表面PS对齐，例如桌子的表面T等。如图12c所示，线圈的匝与对齐平面AP之间的距离Dt1大于零。
现在参考图12d。此处示出了将磁芯102和线圈104、106一起朝向平坦表面PS推动，直到其中一个线圈的至少一个匝邻接平坦表面PS。现在距离Td1为零。值得注意的是，磁芯102和线圈104、106相对于支撑器件110一起被推动，因为界定对齐平面AP的远端120a、125a相对于平面保持静止。这种相对运动是允许的，因为绝缘线105、107与线导引114滑动地啮合。
如图12e所示的最后一步中，磁芯102与线圈104、106一起被固定于支撑器件110。如上所述，这可以通过粘合剂200将磁芯102和/或线圈104、106粘合到支撑器件110上来实现。当电感器100处于图12e所示的位置时，粘合剂将被允许固化。
可选地，如图12e所示，端部105a、107a可被切断至合适的长度。或者，这也可以在电感器100被焊接到印刷电路板PCB上之后进行。
现在参考图6a和6b。此处示出了磁芯102的两个不同匝a1、a2。第一绝缘线105的每一匝a1，a2，...，aN都具有从第一端面102a到对齐平面AP在第一端面102a与对齐平面AP的法线方向上相隔距离Da1，Da2，...，DaN的最远的点。当比较图6a和图6b时，很明显，由于距离Da1大于距离Da2，所以匝a1与第一端面102a的距离最远。
如上所述，参考图12d，将线圈104、106(与磁芯102一起)朝向平坦表面PS推动，直到其中一个线圈的至少一个匝邻接平坦表面PS。在图6a和6b的情况下，第一匝a1将与平坦表面PS邻接，从而与对齐平面AP对齐，而第二匝a2将不与平坦表面PS邻接。因此，如果电感器只有一个线圈104，那么具有与第一端面102a的最远距离Da1、Da2、......DaN的那一匝将与对齐平面AP对齐。
现在参考图6d和图6e。此处示出了磁芯102的两个不同的匝数b1、b2。与上述的图6a和6b类似，很明显由于距离Db1大于距离Db2，因此匝b1与第一端面102a的距离最远。
因此，如果电感器100有两个线圈104、106，具有与第一端面102a的最远距离Da1、Da2、...DaN、Db1、Db2、...、DbN的那一匝将与对齐平面AP对齐。
在实践中，一些匝可能与平面PS具有相同的距离，因此同一个线圈或不同线圈的一个以上的匝可能与对齐平面AP对齐。
也可能是这样的情况，推动磁芯102和第一线圈104的步骤将导致绝缘线105、107的匝Da1、Da2、...、DaN、Db1、Db2、...、DbN中至少一个的距离a1，a2，...，aN，b1，b2，...，bN减少。这将通常需要绝缘线105和107的变形。
实施例二
现在参考图7a-7d。此处只示出了支撑器件110和磁芯102，没有示出线圈。
此处的支撑器件110包括基座元件112和PCB接触面113。然而，此处的支撑器件110只包括单一对齐元件120。单一对齐元件120在此处必须有向两个不同的方向延伸的远端120a，即远端120a本身必须界定对齐平面AP。
此处的单一对齐元件120设置为穿过磁芯102的开口102d。定义对齐平面AP的端面121基本上是圆形的。还示出了，对齐元件120在其端部包含狭缝122，狭缝122用于容纳线圈分隔件140。
线圈分隔件140包括对齐表面142，在推动线圈(与磁芯一起)使其与平坦表面PS邻接的制造步骤中，对齐表面将与对齐平面AP对齐。
实施例三
现在参考图9a和图9b。此处，支撑器件110进一步包括第三对齐元件128，其近端128b与基座元件112相连，远端128a设置在与PCB接触面113相隔第三距离处，其中第一对齐元件120的远端120a、第二对齐元件125的远端125a和第三对齐元件128的远端128a共同界定对齐平面AP。
第三对齐元件128在此设置为穿过磁芯102的开口102d，与上述实施例二相似。因此，这实施例三可以看作是上述实施例一和实施例二的组合。
实施例四
现在参考图10。此处的支撑器件110包括两个对齐元件120、125，其中两个对齐元件中的一个设置为穿过磁芯102的开口102d，类似于上面的实施例二。
第一对齐元件120的远端120a和第二对齐元件125的远端125a共同界定对齐平面AP。
实施例五
现在参考图11，支撑器件110包括三个对齐元件120、125、128，均如图11所示径向地位于磁芯102之外。
第一对齐元件120的远端120a、第二对齐元件125的远端125a和第三对齐元件128的远端128a共同界定对齐平面AP。
根据上述实施例很明显的是，通过一个或多个支撑元件的一个或多个远端有多种方法来界定此类对齐平面AP。
在上述实施例中，支撑器件110被制成为单个。它可以由非导电材料制成，如塑料材料。或者，基座元件112和对齐元件可制成为相互固定或紧固到彼此的独立体。
如上所述，支撑器件110的目的是相对于印刷电路板PCB支撑磁芯102和线圈。另一个目的是对于印刷电路板PCB和冷却表面将磁芯102和线圈支撑在优选位置处，冷却表面位于与印刷电路板PCB相隔一定距离处。
使用电感器100实现的电路系统如图13所示，其中通过保护性模块壳体31提供的冷却系统被示出为在电感器100的下面和上面。电感器100在此处被导电地安装在印刷电路板PCB上。如图所示，电路系统更包括导热材料48，位于电感器100和保护性模块壳体31之间的对齐平面(AP)中。在一实施例中，导热材料48为导热垫。导热材料48设置于电感器100和上部的保护性模块壳体31的内部之间，以改善从电感器100到上部的保护性模块壳体31的热传递。保护性模块壳体31是保护性模块壳体31a、31b、31c、31d中的任意一个或全部。
根据上述电感器及其制造方法，实现了任何匝a1，a2，...，aN，b1，b2，...，bN从第一端面102a凸出并进一步远离的距离都不超过从对齐平面AP凸出并进一步远离的距离。因此，所有的电感器100将将适配在印刷电路板和外壳之间的指定位置，没有电感器将妨碍电路系统的组装。
由于线圈与对齐平面AP对齐，实现了使用更少或更薄的垫片。此外，不同电感之间的变化减少。
替换实施例
值得注意的是，如果壳体的内部是倾斜的，即不与印刷电路板PCB平行，那么对齐平面AP也可能相对于PCB平面倾斜。
可以将线圈分隔件140与支撑器件110集成，也就是说，将线圈分隔件140设置为支撑器件110的一部分。
值得注意的是，电感器100在磁芯102周围可能缠绕一个、两个或两个以上的线圈。

Claims (14)

1.一种共模或差模电感器(100)，包括：
磁芯(102)；
第一线圈(104)，包括在所述磁芯(102)周围缠绕多个匝(a1，a2，...，aN)的第一绝缘线(105)；和
支撑器件(110)，用于支撑所述磁芯(102)和所述第一线圈(104)；
其中，所述支撑器件(110)包括：
基座元件(112)，具有印刷电路板(PCB)接触面(113)；以及
第一对齐元件(120)，其近端(120b)与所述基座元件(112)相连，远端(120a)设置在与所述PCB接触面(113)相隔距离(D)处，其中所述远端(120a)界定对齐平面(AP)；
其中，所述磁芯(102)具有第一端面(102a)和第二端面(102b)，其中，所述第一端面(102a)面向所述对齐平面(AP)；所述第二端面(102b)面向所述基座元件(112)；
其中，所述第一绝缘线(105)的每一匝(a1，a2，...，aN)都具有从所述第一端面(102a)到所述对齐平面(AP)在法线方向上相隔距离(Da1，Da2，...，DaN)的最远的点，其中，与所述第一端面(102a)距离最远的所述匝与所述对齐平面(AP)对齐。
2.根据权利要求1所述的共模或差模电感器(100)，其中所述基座元件(112)包括线导引(114)，用于相对于所述基座元件(112)引导所述第一线圈(104)的所述第一绝缘线(105)的端部(105a)。
3.根据权利要求2所述的共模或差模电感器(100)，其中所述第一绝缘线(105)的所述端部(105a)与所述线导引(114)滑动地啮合。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的共模或差模电感器(100)，其中所述电感器(100)包括：
第二线圈(106)，包括在所述磁芯(102)周围缠绕多个匝(b1、b2、...、bN)的第二绝缘线(107)；
其中，所述第二绝缘线(107)的每一匝(b1，b2，...，bN)都具有从所述第一端面(102a)到所述对齐平面(AP)在法线方向上相隔距离(Db1，Db2，...，DbN)的最远的点，其中，与所述第一端面(102a)距离最远的所述匝与所述对齐平面(AP)对齐。
5.根据权利要求4所述的共模或差模电感器(100)，其中所述磁芯(102)、所述第一线圈(104)和/或所述第二线圈(106)通过粘合剂(200)固定到所述支撑器件(110)上。
6.根据权利要求1-3中的任一项所述的共模或差模电感器(100)，其中所述支撑器件(110)进一步包括：
第二对齐元件(125)，其近端(125b)与所述基座元件(112)相连，远端(125a)设置在与所述PCB接触面(113)相隔第二距离处，其中所述第一对齐元件(120)的远端(120a)和所述第二对齐元件(125)的远端(125a)共同界定所述对齐平面(AP)。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的共模或差模电感器(100)，其中所述支撑器件(110)包括：单一的第一对齐元件(120)，其中所述单一的第一对齐元件(120)的远端(120a)包括界定所述对齐平面(AP)的端面(121)。
8.根据权利要求6所述的共模或差模电感器(100)，其中所述支撑器件(110)进一步包括：
第三对齐元件(128)，其近端(128b)与所述基座元件(112)相连，远端(128a)设置在与所述PCB接触面(113)相隔第三距离处，其中所述第一对齐元件(120)的远端(120a)、所述第二对齐元件(125)的远端(125a)和所述第三对齐元件(128)的远端(128a)共同界定所述对齐平面(AP)。
9.一种制造共模电感器或差模电感器(100)的方法，包括以下步骤：
a)提供支撑器件(110)，所述支撑器件(110)包括基座元件(112)，具有PCB接触面(113)，以及第一对齐元件(120)，其近端(120b)与所述基座元件(112)相连，远端(120a)设置在与所述基座元件(112)相隔距离(D)处，其中所述远端(120a)界定对齐平面(AP)；
b)提供磁芯(102)，其中所述磁芯(102)具有第一端面(102a)和第二端面(102b)；
c)将第一绝缘线(105)在所述磁芯(102)周围缠绕多个匝(a1，a2，...，aN)而在所述磁芯(102)周围形成第一线圈(104)；
d)通过使所述第一端面(102a)朝向所述对齐平面(AP)定位，使所述第二端面(102b)朝向所述基座元件(112)定位而将所述磁芯(102)和所述第一线圈(104)支撑在所述支撑器件(110)上；
e)将所述对齐平面(AP)与平坦表面(PS)对齐；
f)将所述磁芯(102)和所述第一线圈(104)朝向所述平坦表面(PS)推动，并且使所述磁芯(102)和所述第一线圈(104)与所述平坦表面(PS)邻接；以及
g)将所述磁芯(102)和所述第一线圈(104)固定于所述支撑器件(110)；
其中所述第一绝缘线(105)的每一匝(a1，a2，...，aN)都具有从所述第一端面(102a)到所述对齐平面(AP)在法线方向上相隔距离(Da1，Da2，...，DaN)的最远的点，其中将所述磁芯(102)和所述第一线圈(104)朝向所述平坦表面(PS)推动的步骤包括：
将与所述第一端面(102a)距离最远的所述匝与所述对齐平面(AP)对齐。
10.根据权利要求9所述的方法，其中将所述磁芯(102)和所述第一线圈(104)支撑在所述支撑器件(110)上的步骤包括以下步骤：
将所述第一线圈(104)的所述第一绝缘线(105)的端部(105a)插入所述支撑器件(110)的线导引(114)中。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中将所述磁芯(102)和所述第一线圈(104)固定于所述支撑器件(110)的步骤包括以下步骤：
通过粘合剂(200)将所述磁芯(102)和所述第一线圈(104)粘合到所述支撑器件(110)上。
12.根据权利要求9或10所述的方法，其中将所述磁芯(102)和所述第一线圈(104)朝向所述平坦表面(PS)推动的步骤包括：
将所述磁芯(102)和所述第一线圈(104)推向相对于所述支撑器件(110)的所述平坦表面(PS)。
13.根据权利要求9或10所述的方法，其中将所述磁芯(102)和所述第一线圈(104)朝向所述平坦表面(PS)推动的步骤包括：
减少所述第一绝缘线(105)的至少一匝(a1，a2，...，aN)的距离(Da1，Da2，...，DaN)。
14.一种电路系统，包括：
保护性模块壳体(31)；
印刷电路板(PCB)，安装在所述保护性模块壳体(31)内；
根据前述权利要求1-8中任一项所述的共模或差模电感器(100)或根据权利要求9-13中任一项制造的与印刷电路板(PCB)电连接的电感器(100)；以及
导热材料(48)，位于所述电感器(100)和所述保护性模块壳体(31)之间的所述对齐平面(AP)中。
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