CN208954767U - 印刷电路板以及使用该印刷电路板的电机 - Google Patents

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Abstract

一种印刷电路板，包括基板和电感器，所述电感器包括导电线圈和具有芯部的磁芯，所述基板包括第一表面、第二表面，以及穿透所述第一表面和所述第二表面的第一通孔，所述磁芯的芯部穿过所述第一通孔，所述电路板的至少一导电层上的金属箔呈螺旋状环绕所述第一通孔形成所述电感器的导电线圈。本实用新型还提供一种电机，包括定子，转子，以及上述印刷电路板。电感器直接嵌入印刷电路板中，能够减小电路板以及电机的体积并降低材料成本和功率耗损。

Description

印刷电路板以及使用该印刷电路板的电机
技术领域
本实用新型涉及电气领域，尤其涉及一种印刷电路板以及使用该印刷电路板的电机。
背景技术
现有的电机电路板上普遍采用传统的线圈电感器，电感器焊接到印刷电路板(PCB)上。传统的电感器通常由铜线缠绕磁芯构成，这种构造增大了PCB的体积和额外功耗，且其开放的磁路也降低了PCB的电磁干扰(EMI)性能。
实用新型内容
有鉴于此，有必要提供一种可以解决上述问题的印刷电路板及使用该印刷电路板的电机。
根据本实用新型的印刷电路板，包括基板和电感器，所述电感器包括导电线圈和具有芯部的磁芯，其特征在于，所述基板包括第一表面、第二表面，以及穿透所述第一表面和所述第二表面的第一通孔，所述磁芯的芯部穿过所述第一通孔，所述电路板的至少一导电层上的金属箔呈螺旋状环绕所述第一通孔形成所述电感器的导电线圈。
优选地，所述磁芯包括上磁芯，所述上磁芯包括一底板和垂直于所述底板的两翼板，所述两翼板设置于所述底板的相对两端，所述芯部设于所述底板的中部。
优选地，所述翼板的面对所述芯部的侧壁具有圆弧形的凹陷。
优选地，所述上磁芯呈E形。
优选地，所述基板还包括供所述翼板穿设的两第二通孔。
优选地，所述磁芯还包括与所述上磁芯相对设置的下磁芯，所述下磁芯置于所述基板的第二表面一侧并与所述上磁芯的翼板接触，所述下磁芯与所述上磁芯的芯部之间形成空隙。
优选地，所述电感器的导电线圈呈螺旋状，所述导电线圈围绕所述第一通孔的外围并布置于所述两第二通孔之间，所述线圈的两端通过所述印刷电路板上的布线与所述印刷电路板上的线路电连接。
优选地，一导电层上的导电线圈的一端通过过孔与所述印刷电路板上的其他导电层上的导电线圈电连接。
优选地，制造所述磁芯的材料包括Fe2O3、Mn3O4和ZnO。
优选地，所述印刷电路板还包括电容，所述电容通过安装架安装在所述基板上，所述安装架包括用于限制电容位移的卡扣臂。
进一步，本实用新型还提供一种电机，包括定子，转子，以及根据本实用新型所述的印刷电路板。
优选地，所述电机还包括一支撑件及一底盖，所述定子固定于所述支撑件的一侧，所述底盖固定于所述支撑件的相对另一侧，所述底盖与所述支撑件的底端共同构成一收容空间，所述印刷电路板收容于所述收容空间内。
优选地，所述支撑件朝向所述印刷电路板的侧面设有用于容置电子元件的凹槽，所述支撑件朝向所述定子的侧面设有散热鳍片。
本实用新型的印刷电路板以及使用该印刷电路板的电机，直接将电感器的磁芯嵌入至PCB中并以PCB内部的导线取代了传统的绕制于磁芯上的铜线，与采用传统电感器相比，自感系数可增大80％或以上，同时能够减小电路板以及电机的体积并降低材料成本和功率耗损。
附图说明
图1为本实用新型印刷电路板一实施例的示意图；
图2为图1所示印刷电路板中电感器的磁芯的结构示意图；
图3为图1所示印刷电路板的基板的俯视图；
图4为图1所示印刷电路板的基板的底面的布线示意图。
图5为图1所示印刷电路板沿A-A线的剖视图；
图6为本实用新型电机一实施例的示意图。
图7为图6所示电机的分解图。
具体实施方式
以下将结合附图以及具体实施方式对本实用新型进行详细说明，以使得本实用新型的技术方案及其有益效果更为清晰明了。可以理解，附图仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制，附图中显示的尺寸仅仅是为了便于清晰描述，而并不限定比例关系。
参见图1至图4，本实用新型的印刷电路板100包括基板10以及电感器20，其中所述电感器20以嵌入的方式固定至所述印刷电路板中。所述基板10包括相对设置的第一表面11和第二表面12。所述电感器20包括磁芯21和导电线圈22。
图2示出了所述电感器20的磁芯21的结构。所述磁芯21包括上磁芯210和下磁芯215。所述上磁芯210大致呈E形，包括一底板211、垂直于底板211的两翼板212和芯部213。在本实施例中，所述两翼板212设置于所述底板211的相对两端，所述芯部213设于所述底板211的中部。所述翼板212的延伸长度大于所述芯部213的延伸长度。在本实施例中，所述芯部213呈圆柱状，其轴心线与所述底板211的中心线重合，所述翼板212的截面呈矩形，其面对所述芯部214的侧壁具有圆弧形的凹陷214，优选地，所述圆弧形的凹陷214与所述芯部213同心。在本实施例中，所述下磁芯215呈I形即平板状，其具有与所述底板211相等的长度和宽度。优选地，制造所述磁芯21各原料包括Fe2O3、Mn3O4和ZnO等铁氧体构成材料。采用这样的材料，可提高磁芯的效率。
图3示出了所述基板10的俯视图。所述基板10设置有一第一通孔13和两第二通孔14，这些通孔贯穿第一表面11和第二表面12，用于安装所述电感器20的磁芯21。在本实施例中，所述第一通孔13对应所述芯部213，其为一圆孔，其直径与所述芯部213的直径相等或稍大于所述芯部213的直径。所述两第二通孔14设置在第一通孔13的相对两侧，其形状与所述翼板212的截面形状匹配，其尺寸等于或稍大于所述翼板212的尺寸。且基板10的至少一导电层的金属箔(如铜箔)上蚀刻形成螺旋状的导电线圈22，该导电线圈22围绕于第一通孔13的外围，且位于两第二通孔14之间，导电线圈22的两端通过电路板上的布线与电路板上的线路电连接以流过电流，较佳的，位于同一导电层(如顶层)的导电线圈22的一端可以通过若干过孔连接其他导电层(如底层)的导电线圈(见图4)。其他实施方式中，当电路板为多层板时，所述导电线圈22可以设置于电路板内的导电层上，可以跨越多层导电层，沿磁芯21的延伸方向环绕于磁芯21的周围。通过多个过孔连接不同导电层的导电线圈可以增大电流并减小阻抗。
参考图3及图5，组装时，所述磁芯21的翼板212自所述基板10的第一表面11插入至所述第二通孔14并穿出第二表面12，所述磁芯21的芯部213同样自所述基板10的第一表面11插入至所述第一通孔13并穿出第二表面12，通过黏胶将上磁芯210和下磁芯215固定，使翼板212与下磁芯215接触，芯部213和下磁芯215之间形成空隙。磁芯21与电路板上的导电线圈22配合形成电感，翼板212与下磁芯215接触形成闭合磁路，可以改善电感的EMI性能。芯部213和下磁芯215之间的空隙，在导电线圈22中的电流增大时能有效避免磁饱和，提高电感的使用功率。较佳的，在空隙中也可以注入黏胶，增加磁芯的固定强度。本领域技术人员可以理解，在其他实施方式中，上下磁芯的形状还可以为其他形状，如上磁芯210为E形，下磁芯215也为E形，上下磁芯的结合部可以位于基板10内；或者上磁芯210为U形，下磁芯215为U型或I形；芯部213也可以和翼板212具有相同的延伸长度，并与下磁芯接触。将电感嵌入印刷电路板上，不仅可以节省电路板的布线空间，而且还可以避免手工安装电感元件，简化组装操作，电路板上无需设有安装电感的焊点，减少发生焊接不良的几率，可以提高产品的可靠性。
此外，所述基板10上还设有其他实现电源及信号处理功能的电子元件(图未示)，其上还设置有将印刷电路板100与外部电源连接和/或与外部传输信号的连接器。优选地，所述基板10上还设置有若干电容30，所述电容30通过安装架31安装在所述基板10上，所述安装架31将所述电容30与所述基板10间隔开。所述电容30通过布置在所述基板10上的过孔与所述电路板100的线路形成电连接。优选地，所述电容30与所述基板10平行布置，即电容30轴线与基板10平面平行，如此不仅降低电路板100的高度，且便于与散热器配合，提高散热效率。本实施例中，安装架包括用于容置电容的容置槽，在容置槽的两侧设置有垂直于基板10的卡扣臂31，卡扣臂31的末端设有用于固定电容的卡钩。当电容30安装于安装架的空置槽内时，卡扣臂31的卡钩抵压电容的外周面，从而限制电容的位移。本实施例的电路板上设置有多个圆柱状电容，且其相互平行设置，较佳的，还与磁芯21的底板211的延伸方向平行。
参见图6和图7，其示出了包括本实用新型的电路板的电机1及其具体结构。所述电机1包括转子200、定子300、支撑件400、印刷电路板100、连接器500和底盖600，其中所述印刷电路板100为根据本实用新型所述的印刷电路板。所述定子300固定至所述支撑件400的固定柱410上，所述转子200可转动地套设于所述定子300外围。为便于所述转子200稳定旋转，所述转子200的转轴可由设置于所述支撑件400的固定柱内的轴承支撑。所述底盖600固定至所述支撑件400的底部，与所述支撑件400共同在所述支撑件400的下端围合成一收容空间。所述印刷电路板100置于所述收容空间中，并与所述底盖600固定。所述连接器500的导电端子自所述支撑件400的上端穿过所述支撑件400并固定至所述印刷电路板100的插孔15。所述支撑件400朝向所述电路板的侧面设有若干凹槽，用于容置电容、电感等大尺寸元件。所述支撑件400朝向定子的侧面设有若干散热鳍片以增加散热面积。
本实用新型的印刷电路板以及使用该印刷电路板的电机，直接将电感器的磁芯嵌入至PCB中并以PCB内部的导线取代了传统的绕制于磁芯上的铜线，与采用传统电感器的PCB相比，自感系数可增大80％或以上，同时能够减小电路板以及电机的体积并降低材料成本和功率耗损。
以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，本实用新型的保护范围不限于以上列举的实施例，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本实用新型的保护范围内。

Claims (12)

1.一种印刷电路板，包括基板和电感器，所述电感器包括导电线圈和具有芯部的磁芯，其特征在于，所述基板包括第一表面、第二表面，以及穿透所述第一表面和所述第二表面的第一通孔，所述磁芯的芯部穿过所述第一通孔，所述电路板的至少一导电层上的金属箔呈螺旋状环绕所述第一通孔形成所述电感器的导电线圈。
2.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述磁芯包括上磁芯，所述上磁芯包括一底板和垂直于所述底板的两翼板，所述两翼板设置于所述底板的相对两端，所述芯部设于所述底板的中部。
3.根据权利要求2所述的印刷电路板，其特征在于，所述翼板的面对所述芯部的侧壁具有圆弧形的凹陷。
4.根据权利要求2所述的印刷电路板，其特征在于，所述上磁芯呈E形。
5.根据权利要求2所述的印刷电路板，其特征在于，所述基板还包括供所述翼板穿设的两个第二通孔。
6.根据权利要求5所述的印刷电路板，其特征在于，所述磁芯还包括与所述上磁芯相对设置的下磁芯，所述下磁芯置于所述基板的第二表面一侧并与所述上磁芯的翼板接触，所述下磁芯与所述上磁芯的芯部之间形成空隙。
7.根据权利要求5所述的印刷电路板，其特征在于，所述电感器的导电线圈呈螺旋状，所述导电线圈围绕所述第一通孔的外围并布置于所述两第二通孔之间，所述导电线圈的两端通过所述印刷电路板上的布线与所述印刷电路板上的线路电连接。
8.根据权利要求7所述的印刷电路板，其特征在于，一导电层上的导电线圈的一端通过过孔与所述印刷电路板上的其他导电层上的导电线圈电连接。
9.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，还包括电容，所述电容通过安装架安装在所述基板上，所述安装架包括用于限制电容位移的卡扣臂。
10.一种电机，包括定子，转子，以及根据权利要求1-9任一项所述的印刷电路板。
11.根据权利要求10所述的电机，其特征在于，还包括一支撑件及一底盖，所述定子固定于所述支撑件的一侧，所述底盖固定于所述支撑件的相对另一侧，所述底盖与所述支撑件的底端共同构成一收容空间，所述印刷电路板收容于所述收容空间内。
12.根据权利要求11所述的电机，其特征在于，所述支撑件朝向所述印刷电路板的侧面设有用于容置电子元件的凹槽，所述支撑件朝向所述定子的侧面设有散热鳍片。
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