CN206697311U - 电感元件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有高绕线利用率的电感元件。所述电感元件包括第一磁芯、第二磁芯以及至少一线圈组。第一磁芯具有一第一表面。第二磁芯具有两个支臂及一连接部。所述连接部相对于第一磁芯的第一表面且连接于两个支臂之间，且分别通过两个支臂连接至第一磁芯的第一表面。线圈组具有分别对应第二磁芯的两个支臂的两个开口，且通过两个开口套设于两个支臂。

Description

电感元件

技术领域

本实用新型涉及一种电感元件，具体涉及一种具有高绕线利用率的电感元件。

背景技术

具有扼流线圈(choke coils)的电感组件，系由一磁芯以及绕设于所述磁芯上的线圈所构成，可抑制电路中电磁干扰或防止因电磁干扰所产生的杂波讯号，常见于电子设备和电器的电源供应、电力电子设备和高频设备中。

传统扼流线圈系采用环形设计，主要通过勾针将线圈绕设于封闭的环形磁芯，费时费工，且由于磁芯内圆需预留勾针拉线所需的空间，故其线圈的绕线利用率差，不利于小型化。此外，环形的磁芯结构亦不利于开设一气隙于其上，因为气隙的开设除了会影响整体结构的完整外，于组装或勾针绕线时更可能造成磁芯损坏断裂。

另一方面，为提升电源质量，功率因子校正(Power Factor Correction，PFC)已成为电路设计的重要考虑。其中针对一些尺寸要求较严格的电路应用系统中，更趋于采用交错式PFC(Interleaved PFC)的设计，于原本单个较大功率PFC段处，改为以2个功率为其一半的较小功率PFC段来替代，以利于系统电路的小型化。若以传统具有扼流线圈的电感组件进行交错式PFC电路系统设计，系统便需加载2个环形线圈，然而受限于勾针勾线制程，传统具有扼流线圈的电感组件绕线利用率低，并不利于交错式PFC电路系统的小型化。

因此如何提供一种具有高绕线利用率的电感元件，实为本领域中亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电感元件，通过U型与I型的磁芯组合，使得扼流线圈还呈镜像对称绕设于U型磁芯的两个支臂，所获得的电感磁路更具对称性。且预绕成型的线圈组可直接套设于U型磁芯的两个支臂上，无需预留勾针拉线的空间，绕线利用率较高，有利于缩小电感元件的整体体积。

本实用新型的另一目的在于提供一种电感元件，通过U型与I型的磁芯组合，使交错式PFC电路设计构成一体，而非以两件式双环结构形成，因此更利于整体结构的微小化，提升构造密度及空间利用率。此外，当I型的磁芯以高导磁率材料构成时，除有助于提升轻载效率，降低铁芯损耗外，更可降低材料成本。

为达前述目的，本实用新型提供一种电感元件，包括第一磁芯、第二磁芯以及至少一线圈组。第一磁芯具有一第一表面。第二磁芯具有两个支臂及一连接部。其中连接部相对于第一磁芯的第一表面且连接于两个支臂之间，且分别通过两个支臂连接至第一磁芯的第一表面。线圈组具有分别对应第二磁芯的两个支臂的两个开口，且通过两个开口套设于两个支臂。

为达前述目的，本实用新型还提供一种电感元件，其包括第一磁芯、第二磁芯、第三磁芯、至少一第一线圈以及至少一第二线圈。其中第一磁芯具有一第一表面及一第二表面，且第一表面与第二表面彼此相对。第二磁芯具有两个第一支臂及一第一连接部。第一连接部相对于第一磁芯的第一表面且连接于两个第一支臂之间，且分别通过两个第一支臂连接至第一磁芯的第一表面。第三磁芯具有两个第二支臂及一第二连接部，其中第二连接部相对于第一磁芯的第二表面且连接于两个第二支臂之间，且分别通过两个第二支臂连接至第一磁芯的第二表面。至少一第一线圈组具有分别对应第二磁芯的两个第一支臂的两个第一开口，且通过两个第一开口套设于两个第一支臂。至少一第二线圈组具有分别对应第三磁芯的两个第二支臂的两个第二开口，且通过两个第二开口套设于两个第二支臂。

附图说明

图1例示本实用新型的第一较佳实施例的电感元件的分解图。

图2例示本实用新型的第一较佳实施例的电感元件的立体图。

图3例示图2中沿AA线段的截面图。

图4A与图4B例示本实用新型第一较佳实施例中电感元件的线圈组。

图5例示本实用新型第二较佳实施例的电感元件的分解图。

图6例示本实用新型第二较佳实施例的电感元件的立体图。

图7例示图6中沿BB线段的截面图。

图8例示图6中沿BB线段的另一实施方式的截面图。

具体实施方式

体现本实用新型特征与优点的一些典型实施例将在后面的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的实施方式下具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的说明及附图在本质上应当作说明之用，而非用于限制本实用新型。

图1例示本实用新型第一较佳实施例的电感元件的分解图。图2例示本实用新型第一较佳实施例的电感元件的立体图。如图1与图2所示，电感元件1包括第一磁芯10、第二磁芯20以及至少一线圈组30。第一磁芯10具有一第一表面11。第二磁芯20具有一连接部21及两个支臂22、23。其中连接部21相对于第一磁芯10的第一表面11且连接于两个支臂22、23之间，且分别通过两个支臂22、23连接至第一磁芯10的第一表面11，使得第一磁芯10与第二磁芯20共同构造一磁路。线圈组30具有分别对应第二磁芯20的两个支臂22、23的两个开口31，且通过两个开口31套设于两个支臂22、23，使得第一磁芯10与第二磁芯20共同构造的磁路通过线圈组30。于本实施例中，电感元件1还包括一基板40，其中第一磁芯10、第二磁芯20与线圈组30设置于基板40上，且线圈组30具有至少两个导接端32，所述至少两个导接端32通过对应设置于基板40上的孔洞41而穿设于基板40。在一实施例中，第一磁芯10、第二磁芯20与线圈组30还通过一固定胶体(未示出)固定于基板40上，线圈组30的导接端32通过孔洞41穿透基板40而导接。基板40与固定胶体非限制本实用新型技术特征的必要条件，于此不再赘述。

具体而言，本实用新型电感元件1的第一磁芯10与第二磁芯20分别为一I型磁芯以及一U型磁芯，使得线圈组30呈镜像对称绕设于第二磁芯20的两个支臂22、23，所获得的电感磁路更具对称性。图3是例示图2中沿AA线段的截面图。如图所示，在本实用新型的电感元件1中，第二磁芯20的连接部21的厚度D₁与两个支臂22、23的厚度D₂、D₃相同，亦与第一磁芯10的厚度D₄相同。换言之，第二磁芯20的连接部21、两个支臂22、23以及第一磁芯10在构成的磁路上具有相同的垂直截面积，使得线圈组30呈镜像对称绕设于第二磁芯20的两个支臂22、23，以获得稳定的电感磁路。

值得注意的是，在本实施例中，线圈组30还是一预绕成型结构，以预先构造形成两个开口31结构。图4A与图4B例示本实用新型第一较佳实施例中电感元件的线圈组。如图所示，在本实施例中，线圈组30可由两个分离的线圈组30a与30b构成，如图4A所示。其中线圈组30a与30b彼此具有相同的结构，且分别具有两个导接端32，以预绕成型构造两个开口31，使得线圈组30可镜像对称套设于第二磁芯20的两个支臂22、23。在另一实施例中，线圈组30可由单一线体预绕成型构造两个开口31，使得线圈组30可镜像对称套设于第二磁芯20的两个支臂22、23。应强调的是，线圈组30的布设、导接端32的数量、套设于两个支臂22、23上的匝数等，均可于预绕成型两个开口31时一并构成，且可视实际应用需求而改变，非为限制本实用新型技术特征的必要条件。本实用新型的电感元件1通过预绕成型的线圈组30可直接套设于第二磁芯20的两个支臂22、23上，两个支臂23、23之间无需预留勾针拉线的空间，可有效提升线圈组30于两个支臂22、23之间的空间利用率，提高绕线利用率，有利于缩小电感元件1的整体体积。

图5例示本实用新型第二较佳实施例的电感元件的分解图。图6例示本实用新型第二较佳实施例的电感元件的立体图。在本实施例中，电感元件1a与图1及图2所示的电感元件1相似，且相同的标号代表相同的组件、结构与功能，于此不再赘述。不同于图1及图2所示的电感元件1，本实施例的电感元件1a还采用一交错式PFC电路的电感设计，所述电感元件1a包括第一磁芯10、第二磁芯20、第三磁芯50、至少一第一线圈30以及至少一第二线圈60。其中第一磁芯10具有一第一表面11及一第二表面12，且第一表面11与第二表面12彼此相对。第二磁芯20具有一第一连接部21及两个第一支臂22、23。第一连接部21相对于第一磁芯10的第一表面11且连接于两个第一支臂22、23之间，且分别通过两个第一支臂22、23连接至第一磁芯10的第一表面11。第三磁芯50具有一第二连接部51及两个第二支臂52、53，其中第二连接部51相对于第一磁芯10的第二表面12且连接于两个第二支臂52、53之间，且分别通过两个第二支臂52、53连接至第一磁芯10的第二表面12。至少一第一线圈组30具有两个第一开口31，所述两个第一开口31分别对应第二磁芯20的两个第一支臂22、23，且两个第一开口31套设于两个第一支臂22、23。至少一第二线圈组60具有两个第二开口61，所述两个第二开口61分别对应第三磁芯50的两个第二支臂52、53，且两个第二开口61套设于两个第二支臂52、53。在本实施例中，电感元件1a还包括一基板40，其中第一磁芯10、第二磁芯20、第三磁芯50、第一线圈组30与第二线圈组60设置于基板40上。此外，第一线圈组30具有穿设于基板40的至少两个导接端32，而第二线圈组60具有至少两个导接端62，所述至少两个导接端62通过对应设置于基板40上的孔洞41而穿设于基板40。值得注意的是，在本实施例中，第一线圈组30与第二线圈组60均是预绕成型的，以分别预先构造形成两个第一开口31与两个第二开口61结构。当然，第一线圈组30与第二线圈组60的布设、第一线圈组30的导接端32与第二线圈组60的导接端62的数量、套设于两个第一支臂22、23与两个第二支臂52、53上的匝数等，均可于预绕成型两个第一开口31与两个第二开口61时一并构成，且可视实际应用需求而改变，非为限制本实用新型技术特征的必要条件，于此不再赘述。本实用新型电感元件1a通过预绕成型的第一线圈组30直接套设于第二磁芯20的两个第一支臂22、23上以及第二线圈组60直接套设于第三磁芯50的两个第二支臂52、53上，第二磁芯20的两个第一支臂23、23之间与第三磁芯50的两个第二支臂52、53之间均无需预留勾针拉线的空间，可有效提高绕线利用率，有利于缩小电感元件1a的整体体积。

在本实施例中，第一磁芯10为一I型磁芯，第二磁芯20与第三磁芯50各为一U型磁芯，使得第一线圈组30以及第二线圈组60分别呈镜像对称绕设于第二磁芯20的两个第一支臂22、23以及第三磁芯50的两个第二支臂52、53，同时第一线圈组30以及第二线圈组60亦于第一磁芯10的两侧呈镜像对称。所获得的电感磁路更具对称性。图7例示图6中沿BB线段的截面图。如图所示，在本实用新型电感元件1a中，第二磁芯20的第一连接部21的厚度D₁与两个第一支臂22、23的厚度D₂、D₃相同，亦与第三磁芯50的第二连接部51的厚度D₅以及两个第二支臂52、53的厚度D₆、D₇相同。在本实施例中，第一磁芯10的厚度D₈为前述厚度D₁、D₂、D₃、D₅、D₆、D₇的二倍，使得第二磁芯20与第一线圈组30的组合以及第三磁芯50与第二线圈组60的组合分别与第一磁芯10构造两路彼此呈对称且于第一磁芯10处具有相同方向的磁路。此外，在另一实施例中，第二磁芯20与第一线圈组30的组合以及第三磁芯50与第二线圈组60的组合分别与第一磁芯10构造两路彼此呈对称且于第一磁芯10处方向相反并相互抵消的磁路。图8例示图6中沿BB线段的另一实施方式截面图。如图所示，在本实用新型电感元件1a中，第二磁芯20的第一连接部21的厚度D₁、两个第一支臂22、23的厚度D₂、D₃、第三磁芯50的第二连接部51的厚度D₅、两个第二支臂52、53的厚度D₆、D₇以及第一磁芯10的厚度D₄均相同。换言之，第二磁芯20的第一连接部21与两个第一支臂22、23，以及第三磁芯50的第二连接部51与两个第二支臂52、53于电感元件1a构成的磁路上具有相同的垂直截面积，使得第一线圈组30与第二线圈组60配合第二磁芯20与第三磁芯50，且共同与第一磁芯10构造采用交错式PFC电路设计的电感元件。

值得注意的是，第一磁芯10可视实际应用需求调整厚度。此外，在其他构造交错式PFC电感的实施例中，两个U型的第二磁芯20与第三磁芯50具有相同的磁导率，以维持对称性。相较于第二磁芯20与第三磁芯50，I型的第一磁芯10还可选用具有高磁导率的磁芯，使第一磁芯10的磁导率大于第二磁芯20与第三磁芯50的磁导率，有利于改善电感元件1a于轻载时的效率。如前述实施例中的电感元件1a，当第一磁芯10采用高磁导率设计时，在轻载时其电感会较高，有助于提升效率，更可降低第一磁芯10的铁芯损耗。此外，由于高磁导率的材料价格便宜，应用于前述实施例中的电感元件1a时，更可进一步缩小第一磁芯10的厚度。举例而言，于类似图7布设的电感元件1a，当第二磁芯20与第三磁芯50具有相同的磁导率，且该磁导率小于第一磁芯10的磁导率时，第二磁芯20的第一连接部21的厚度D₁、两个第一支臂22、23的厚度D₂、D₃、第三磁芯50的第二连接部51的厚度D₅、两个第二支臂52、53的厚度D₆、D₇均相同，且大于第一磁芯10的厚度D₈的二分之一。另外对于类似图8布设的电感元件1a，当第二磁芯20与第三磁芯50具有相同的磁导率，且该磁导率小于第一磁芯10的磁导率时，第二磁芯20的第一连接部21的厚度D₁、两个第一支臂22、23的厚度D₂、D₃、第三磁芯50的第二连接部51的厚度D₅、两个第二支臂52、53的厚度D₆、D₇均相同，且大于第一磁芯10的厚度D₄。应强调的是，第一磁芯10、第二磁芯20与第三磁芯50的材料及尺寸均可视实际需求而改变，前述实施例仅属例示，非限制本实用新型技术特征的必要条件，于此不再赘述。

综上所述，本实用新型提供一种电感元件，通过U型与I型的磁芯组合，使得扼流线圈还呈镜像对称绕设于U型磁芯的两个支臂，所获得的电感磁路更具对称性。且预绕成型的线圈组可直接套设于U型磁芯的两个支臂上，无需预留勾针拉线的空间，绕线利用率较高，有利于缩小整体电感元件的体积。此外，本实用新型的电感元件，通过U型与I型的磁芯组合，使得交错式的PFC设计构成一体，而非以两件式双环结构形成，因此更利于整体结构的微小化，提升构装密度及空间利用率。当I型的磁芯以高导磁率材料构成时，除有助于提升轻载效率，降低铁芯损耗外，更可降低材料成本。

本实用新型可由本领域普通技术人员进行任意方式的修改，但是所做修改均应被认为皆不脱离本实用新型专利申请所保护的范围。

符号说明

1、1a：电感元件

10：第一磁芯

11：第一表面

12：第二表面

20：第二磁芯

21：第一连接部(连接部)

22、23：第一支臂(支臂)

30：第一线圈组(线圈组)

30a、30b：线圈组

31：第一开口(开口)

32：导接端

40：基板

41：孔洞

50：第三磁芯

51：第二连接部

52、53：第二支臂

60：第二线圈组

61：第二开口

62：导接端

AA、BB：线段

D₁、D₂、D₃、D₄、D₅、D₆、D₇、D₈：厚度

Claims (18)

1.一种电感元件，其特征在于，包括：

一第一磁芯，具有一第一表面；

一第二磁芯，具有两个支臂及一连接部，其中所述连接部相对于所述第一磁芯的所述第一表面且连接于所述两个支臂之间，且分别通过所述两个支臂连接至所述第一磁芯的所述第一表面；以及

至少一线圈组，具有分别对应所述第二磁芯的所述两个支臂的两个开口，且通过所述两个开口套设于所述两个支臂。

2.根据权利要求1所述的电感元件，其特征在于，所述第一磁芯为一I型磁芯，所述第二磁芯为一U型磁芯。

3.根据权利要求1所述的电感元件，其特征在于，所述第一磁芯与所述第二磁芯具有相同的磁导率。

4.根据权利要求1所述的电感元件，其特征在于，所述第二磁芯的所述连接部与所述两个支臂以及所述第一磁芯具有相同厚度。

5.根据权利要求1所述的电感元件，其特征在于，所述至少一线圈组是预绕成型的，以构造所述两个开口。

6.根据权利要求1所述的电感元件，其特征在于，还包括一基板，其中所述第一磁芯、所述第二磁芯与所述至少一线圈组设置于所述基板上，且所述至少一线圈组具有穿设于所述基板的至少两个导接端。

7.一种电感元件，其特征在于，包括：

一第一磁芯，具有一第一表面及一第二表面，其中所述第一表面与所述第二表面彼此相对；

一第二磁芯，具有两个第一支臂及一第一连接部，其中所述第一连接部相对于所述第一磁芯的所述第一表面且连接于所述两个第一支臂之间，且分别通过所述两个第一支臂连接至所述第一磁芯的所述第一表面；

一第三磁芯，具有两个第二支臂及一第二连接部，其中所述第二连接部相对于所述第一磁芯的所述第二表面且连接于所述两个第二支臂之间，且分别通过所述两个第二支臂连接至所述第一磁芯的所述第二表面；

至少一第一线圈组，具有两个第一开口，所述两个第一开口分别对应套设于所述第二磁芯的所述两个第一支臂；以及

至少一第二线圈组，具有两个第二开口，所述两个第二开口分别对应套设于所述第三磁芯的所述两个第二支臂。

8.根据权利要求7所述的电感元件，其特征在于，所述第一磁芯为一I型磁芯，所述第二磁芯与所述第三磁芯各为一U型磁芯。

9.根据权利要求7所述的电感元件，其特征在于，还包括一基板，其中所述第一磁芯、所述第二磁芯、所述第三磁芯、所述至少一第一线圈与所述至少一第二线圈组设置于所述基板上，且所述至少一第一线圈组与所述至少一第二线圈组中的每一个均具有至少两个穿设于所述基板的导接端。

10.根据权利要求7所述的电感元件，其特征在于，所述第一线圈组以及所述第二线圈组是预绕成型的，以分别构造所述第一开口以及所述第二开口。

11.根据权利要求7所述的电感元件，其特征在于，所述第一磁芯、所述第二磁芯与所述第三磁芯具有相同的磁导率。

12.根据权利要求11所述的电感元件，其特征在于，所述第二磁芯的所述第一连接部、所述第一支臂、所述第三磁芯的所述第二连接部、所述第二支臂均具有相同的厚度。

13.根据权利要求12所述的电感元件，其特征在于，所述第一磁芯的厚度为所述第二磁芯的所述第一连接部的厚度、所述第一支臂的厚度、所述第三磁芯的所述第二连接部的厚度和所述第二支臂的厚度中的每个的两倍。

14.根据权利要求12所述的电感元件，其特征在于，所述第一磁芯的厚度与所述第二磁芯的所述第一连接部的厚度、所述第一支臂的厚度、所述第三磁芯的所述第二连接部的厚度和所述第二支臂的厚度中的每个相同。

15.根据权利要求7所述的电感元件，其特征在于，所述第二磁芯与所述第三磁芯具有相同的磁导率，且该磁导率小于所述第一磁芯的磁导率。

16.根据权利要求15所述的电感元件，其特征在于，所述第二磁芯的所述第一连接部、所述第一支臂、所述第三磁芯的所述第二连接部、所述第二支臂具有相同的厚度，且该厚度大于该第一磁芯的厚度。

17.根据权利要求15所述的电感元件，其特征在于，所述第二磁芯的所述第一连接部、所述第一支臂、所述第三磁芯的所述第二连接部、所述第二支臂均具有相同的厚度，且该厚度大于该第一磁芯的厚度的二分之一。

18.根据权利要求7所述的电感元件，其特征在于，所述电感元件为一交错式功率因子校正电感。