TW202414457A - 磁性元件及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種磁性元件，包含一磁芯、一線圈、一導線架以及一導電材料。線圈設置於磁芯中。線圈之一出線端延伸至磁芯之一外周。導線架設置於磁芯之外周上。至少一孔洞形成於導線架上且與出線端對應。導電材料設置於至少一孔洞中。導電材料接觸出線端。

Description

磁性元件及其製造方法

本發明關於一種磁性元件及其製造方法，尤指一種可降低直流阻抗之磁性元件及其製造方法。

將電感置於汽車中使用以達到抑制雜訊或升降壓功能時，電感之信賴性會受到嚴苛的考驗。為使此一類型被動元件仍能在汽車電路架構中使用，一般利用焊接將導線架與線圈進行連接，而後待電感本體成形後再將導線架露出部分彎折成形。但如今隨汽車功率加大，在特定應用領域中所需求的特性已超過此一結構所能負擔，故衍生出開發更高信賴性水準之電感設計的需求。

本發明提供一種可降低直流阻抗之磁性元件及其製造方法，以解決上述問題。

根據一實施例，本發明之磁性元件包含一磁芯、一線圈、一導線架以及一導電材料。線圈設置於磁芯中。線圈之一出線端延伸至磁芯之一外周。導線架設置於磁芯之外周上。至少一孔洞形成於導線架上且與出線端對應。導電材料設置於至少一孔洞中。導電材料接觸出線端。

根據另一實施例，本發明之磁性元件之製造方法包含下列步驟：形成一線圈；將線圈設置於一磁芯中，且使線圈之一出線端延伸至磁芯之一外周；將一導線架設置於磁芯之外周上，其中至少一孔洞形成於導線架上且與出線端對應；以及將一導電材料設置於至少一孔洞中，其中導電材料接觸出線端。

綜上所述，本發明在導線架上形成至少一孔洞，且將導線架設置於磁芯之外周上，使得線圈之出線端自該至少一孔洞露出。接著，本發明將導電材料設置於至少一孔洞中，以使導電材料直接接觸線圈之出線端。相較於傳統設計以焊接方式連接導線架與線圈，導電材料與線圈的直接接觸可避免由焊接製程產生的額外直流阻抗，而大幅降低直流阻抗，以達成在高功率應用中較小的功率損失。

請參閱第1圖至第8圖，第1圖為根據本發明一實施例之磁性元件1的立體圖，第2圖為第1圖中的磁性元件1之製造方法的流程圖，第3圖為線圈12的立體圖，第4圖為包含第一芯體10a與第二芯體10b之磁芯10的立體圖，第5圖為第3圖中的線圈12纏繞於第4圖中的第一芯體10a之柱體102的立體圖，第6圖為第5圖中的柱體102與線圈12置入第4圖中的第二芯體10b的立體圖，第7圖為第6圖中的線圈12之出線端120延伸至磁芯10之外周的立體圖，第8圖為導線架14設置於第7圖中的磁芯10之外周上的立體圖。

第1圖所示之磁性元件1可以的2圖所示之方法來製造。第3圖至第8圖繪示製造磁性元件1之過程。在本實施例中，磁性元件1可為電感器，但不以此為限。

於製造磁性元件1時，首先，執行第2圖中的步驟S10，形成一線圈12，且彎折線圈12之出線端120，如的3圖所示。在本實施例中，線圈12可由扁線（flat wire）形成，但不以此為限。接著，執行第2圖中的步驟S12，將線圈12設置於一磁芯10中，且使線圈12之出線端120延伸至磁芯10之一外周，如的4圖至第6圖所示。在本實施例中，磁芯10可包含一第一芯體10a以及一第二芯體10b，如第4圖所示。第一芯體10a可為T型磁芯，且第二芯體10b可為U型磁芯。然而，第一芯體10a與第二芯體10b之類型可根據實際應用而決定，不以圖中所繪示之實施例為限。在本實施例中，在將線圈12設置於磁芯10中時，步驟S12可先將線圈12纏繞於第一芯體10a之一柱體102，且彎折線圈12之出線端120，如第5圖所示。接著，步驟S12可進一步將柱體102與線圈12置入第二芯體10b，如第6圖所示。此外，在步驟S12中，還可根據實際應用進行其它處理，例如熱壓（hot pressing）、倒角烘烤（chamfer baking）、塗層（coating）、剝漆（paint peeling）等，以形成具有出線端120延伸至外周之磁芯10，如第7圖所示。

接著，執行第2圖中的步驟S14，將一導線架14設置於磁芯10之外周上。在本實施例中，一凹槽100可形成於磁芯10之外周上，且導線架14可嵌設於凹槽100中。藉此，導線架14可緊密地貼合磁芯10，以同時提高耐震動與機械強度。此外，導線架14可藉由黏著劑黏合於磁芯10，以提高導線架14與線圈12之出線端120之間的連接強度。再者，導線架14可藉由穿透焊接（penetration welding）連接於線圈12之出線端120。如第8圖所示，可在導線架14上形成至少一穿透焊接點18。由於導線架14係藉由穿透焊接直接焊接於線圈12之出線端120，導線架14與線圈12之出線端120之間的連接強度即可進一步提高。進一步來說，導線架14與線圈12之出線端120係藉由穿透焊接連接於穿透焊接點18的位置處，以確保在高信賴性嚴苛環境下，即便錫膏接觸不良，仍能維持元件導通並降低結構損壞風險。

如第8圖所示，至少一孔洞140形成於導線架14上。在本實施例中，至少一孔洞140不穿透導線架14之一邊緣（亦即，至少一孔洞140為封閉孔洞）。在另一實施例中，至少一孔洞140亦可穿透導線架14之邊緣（亦即，至少一孔洞140為非封閉孔洞），視實際應用而定。當導線架14設置於磁芯10之外周上時，至少一孔洞140與線圈12之出線端120對應，使得線圈12之出線端120自至少一孔洞140露出。在本實施例中，出線端120之總面積可大於至少一孔洞140之總面積，使得出線端120可填滿至少一孔洞140。藉此，在將導電材料16設置於至少一孔洞140中後，導電材料16可盡可能多地與出線端120接觸，以大幅降低直流阻抗（direct current resistance，DCR）。在本實施例中，有一個孔洞140形成於導線架14上，但不以此為限。在另一實施例中，亦可有二個以上的孔洞140形成於導線架14上，視實際應用而定。

接著，執行第2圖中的步驟S16，將一導電材料16設置於至少一孔洞140中，使得導電材料16直接接觸線圈12之出線端120，如第1圖與第8圖所示。在本實施例中，導電材料16可為在室溫下電阻率小於15(10E-8Ω*m)之金屬。此外，導電材料16可為銅、銀、金、鎳、錫或其它金屬的其中之一。再者，設置於至少一孔洞140中的導電材料16可與導線架14齊平。由於導電材料16直接接觸線圈12之出線端120，導電材料16與線圈14的直接接觸可避免由焊接製程產生的額外直流阻抗，而大幅降低直流阻抗，以達成在高功率應用中較小的功率損失。

請參閱第9圖以及第10圖，第9圖為根據本發明另一實施例之磁芯10與導線架14的立體圖，第10圖為第9圖中的磁芯10與導線架14於另一視角的立體圖。

如第9圖與第10圖所示，磁芯10之外周可具有一第一側A1、一第二側A2以及一第三側A3，其中第一側A1與第三側A3相對，且第二側A2連接第一側A1與第三側A3。此外，凹槽100可具有一第一區段B1以及一第二區段B2，其中第一區段B1與第二區段B2分別形成於第一側A1與第二側A2上。再者，導線架14可具有一第一部分C1、一第二部分C2以及一第三部分C3，其中第一部分C1與第三部分C3自第二部分C2之相對二側彎折而成。當導線架14設置於磁芯10之外周上時，第一部分C1嵌設於凹槽100之第一區段B1，且第二部分C2嵌設於凹槽100之第二區段B2。在本實施例中，上述之線圈12之出線端120可延伸至磁芯10之第三側A3，且至少一孔洞140可形成於導線架14之第三部分C3上。導線架14之第三部分C3設置於磁芯10之第三側A3上，使得線圈12之出線端120自至少一孔洞140露出。

在本實施例中，凹槽100之第一區段B1與導線架14之第一部分C1可具有相互對應之多邊形形狀。因此，凹槽100可防止導線架14左右位移，以達成高信賴度下正常工作之性能。

請參閱第11圖，第11圖為根據本發明另一實施例之磁芯10與導線架14的立體圖。

如第11圖所示，第一區段B1與第一部分C1之多邊形形狀可為梯形。因此，凹槽100可防止導線架14前後左右位移，以達成高信賴度下正常工作之性能。

綜上所述，本發明在導線架上形成至少一孔洞，且將導線架設置於磁芯之外周上，使得線圈之出線端自該至少一孔洞露出。接著，本發明將導電材料設置於至少一孔洞中，以使導電材料直接接觸線圈之出線端。相較於傳統設計以焊接方式連接導線架與線圈，導電材料與線圈的直接接觸可避免由焊接製程產生的額外直流阻抗，而大幅降低直流阻抗，以達成在高功率應用中較小的功率損失。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

1:磁性元件 10:磁芯 10a:第一芯體 10b:第二芯體 12:線圈 14:導線架 16:導電材料 18:穿透焊接點 100:凹槽 102:柱體 120:出線端 140:孔洞 A1:第一側 A2:第二側 A3:第三側 B1:第一區段 B2:第二區段 C1:第一部分 C2:第二部分 C3:第三部分 S10~S16:步驟

第1圖為根據本發明一實施例之磁性元件的立體圖。 第2圖為第1圖中的磁性元之製造方法的流程圖。 第3圖為線圈的立體圖。 第4圖為包含第一芯體與第二芯體之磁芯的立體圖。 第5圖為第3圖中的線圈纏繞於第4圖中的第一芯體之柱體的立體圖。 第6圖為第5圖中的柱體與線圈置入第4圖中的第二芯體的立體圖。 第7圖為第6圖中的線圈之出線端延伸至磁芯之外周的立體圖。 第8圖為導線架設置於第7圖中的磁芯之外周上的立體圖。 第9圖為根據本發明另一實施例之磁芯與導線架的立體圖。 第10圖為第9圖中的磁芯與導線架於另一視角的立體圖。 第11圖為根據本發明另一實施例之磁芯與導線架的立體圖。

1:磁性元件

10:磁芯

14:導線架

16:導電材料

18:穿透焊接點

100:凹槽

140:孔洞

Claims (20)

1. 一種磁性元件，包含： 一磁芯； 一線圈，設置於該磁芯中，該線圈之一出線端延伸至該磁芯之一外周； 一導線架，設置於該磁芯之該外周上，至少一孔洞形成於該導線架上且與該出線端對應；以及 一導電材料，設置於該至少一孔洞中，該導電材料接觸該出線端。
2. 如請求項1所述之磁性元件，其中該至少一孔洞穿透或不穿透該導線架之一邊緣。
3. 如請求項1所述之磁性元件，其中一凹槽形成於該磁芯之該外周上，且該導線架嵌設於該凹槽中。
4. 如請求項3所述之磁性元件，其中該磁芯之該外周具有一第一側、一第二側以及一第三側，該第一側與該第三側相對，該第二側連接該第一側與該第三側，該凹槽具有一第一區段以及一第二區段，該第一區段與該第二區段分別形成於該第一側與該第二側上，該線圈之該出線端延伸至該第三側，該導線架具有一第一部分、一第二部分以及一第三部分，該第一部分與該第三部分自該第二部分之相對二側彎折而成，該第一部分嵌設於該凹槽之該第一區段，該第二部分嵌設於該凹槽之該第二區段，該至少一孔洞形成於該第三部分上，且該第三部分設置於該第三側上。
5. 如請求項4所述之磁性元件，其中該凹槽之該第一區段與該導線架之該第一部分具有相互對應之多邊形形狀。
6. 如請求項5所述之磁性元件，其中該多邊形形狀為梯形。
7. 如請求項1所述之磁性元件，其中該出線端之總面積大於該至少一孔洞之總面積。
8. 如請求項1所述之磁性元件，其中該導線架藉由穿透焊接連接於該線圈之該出線端。
9. 如請求項1所述之磁性元件，其中該導電材料為在室溫下電阻率小於15(10E-8Ω*m)之金屬。
10. 如請求項1所述之磁性元件，其中該導電材料為銅、銀、金、鎳以及錫的其中之一。
11. 如請求項1所述之磁性元件，其中設置於該至少一孔洞中的該導電材料與該導線架齊平。
12. 一種磁性元件之製造方法，包含下列步驟： 形成一線圈； 將該線圈設置於一磁芯中，且使該線圈之一出線端延伸至該磁芯之一外周； 將一導線架設置於該磁芯之該外周上，其中至少一孔洞形成於該導線架上且與該出線端對應；以及 將一導電材料設置於該至少一孔洞中，其中該導電材料接觸該出線端。
13. 如請求項12所述之製造方法，其中一凹槽形成於該磁芯之該外周上，且該導線架嵌設於該凹槽中。
14. 如請求項13所述之製造方法，其中該磁芯之該外周具有一第一側、一第二側以及一第三側，該第一側與該第三側相對，該第二側連接該第一側與該第三側，該凹槽具有一第一區段以及一第二區段，該第一區段與該第二區段分別形成於該第一側與該第二側上，該線圈之該出線端延伸至該第三側，該導線架具有一第一部分、一第二部分以及一第三部分，該第一部分與該第三部分自該第二部分之相對二側彎折而成，該第一部分嵌設於該凹槽之該第一區段，該第二部分嵌設於該凹槽之該第二區段，該至少一孔洞形成於該第三部分上，且該第三部分設置於該第三側上。
15. 如請求項12所述之製造方法，其中該出線端之總面積大於該至少一孔洞之總面積。
16. 如請求項12所述之製造方法，其中該導線架藉由穿透焊接連接於該線圈之該出線端。
17. 如請求項12所述之製造方法，其中該導電材料為在室溫下電阻率小於15(10E-8Ω*m)之金屬。
18. 如請求項12所述之製造方法，其中該導電材料為銅、銀、金、鎳以及錫的其中之一。
19. 如請求項12所述之製造方法，其中設置於該至少一孔洞中的該導電材料與該導線架齊平。
20. 如請求項12所述之製造方法，其中該磁芯包含一第一芯體以及一第二芯體，且將該線圈設置於一磁芯中之步驟另包含下列步驟： 將該線圈纏繞於該第一芯體之一柱體；以及 將該柱體與該線圈置入該第二芯體。

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