TWI479518B - 混合材料磁芯組、磁性元件及製法 - Google Patents

Description

混合材料磁芯組、磁性元件及製法

本案係關於一種磁芯組、磁性元件及其製法，尤指一種以混合材料製成之磁芯組、磁性元件及其製法。

電感器或變壓器等磁性元件廣泛地應用於切換式電源電路中，且其特性對電源裝置之功率密度、效率及可靠度有著關鍵性的影響。目前應用於切換式電源電路的磁性元件中，例如電感器，構成磁芯之材料主要有鐵氧體和環形粉芯等。由於不同之磁芯材料可具有不同之磁滯特性，而此磁滯特性可謂磁芯材料之典型特性，磁芯材料亦因其磁滯特性之差異而產生不同程度之電感磁芯的損耗。事實上，磁芯損耗是磁芯材料內交替磁場引致的結果。磁芯材料所產生的損耗，係為其操作頻率與總磁通擺幅(ΔB)的函數，由磁芯材料的磁滯、渦流和剩餘損耗引起的。一般而言，磁導率越大，磁滯曲線越窄，磁芯功耗越小。然而，以鐵氧體構成之磁芯材料，其成本較低、磁芯損耗較小，但是飽和磁密低，需要開設氣隙並且用里茲線(Litz wire)，而且總構成體積較大；而環形粉芯構成之磁芯材料則具有高飽和磁密及較大的儲能，但於製作電感器之製程中需要人工繞線，工時較長。所以為了簡化環形粉芯的繞線問題，結合兩種材料的優點，在實際應用時可將兩種材料結合起來使用。

然而在磁路的安排中，前述兩種材料之結合可以有兩種方式，即並聯與串聯。其中並聯之方式能達成二者性能的迭加，但是構成之結構體積較大；而串聯之方式則可實現性能的折中，但可構成較小之結構體積。美國專利證號US6,980,077揭示了一種利用磁粉芯填充磁路氣隙，以消除磁通擴散以減小渦流損耗問題的方法，其主要應用於EE和EI型鐵氧體磁芯上。但在實際應用時，由於在氣隙處填上磁粉芯會增大磁路磁導，若要維持原來電感的抗飽和性能就必須增大粉芯的長度，而根據該專利所描述的方法計算所得的磁粉芯(磁導率與現有標準磁粉芯規格相同)長度往往大於EE和EI型磁芯的中柱長度，導致無法實際操作；如果進一步降低磁粉芯磁導率則仍然會有較大的磁通擴散和近場輻射等問題，無法有效解決習知之問題。

另一美國專利證號US7,265,648則揭示了一種利用高導磁材料實現非線性感量的方法。然而該技術在實質上僅係為兩個磁環結構(其中一個開有氣隙)的並聯。在實際應用時，帶有氣隙之磁環部份會導致近場輻射、電磁干擾和較大的渦流損耗，若以一個鐵氧體磁環和一個合金粉芯磁環並聯雖可獲致較佳的效果，但仍無法有效解決習知技藝所遭遇的問題。

而美國專利證號US5,062,197則揭示了一種利用兩種磁性材料來實現高頻電感或變壓器的方法。然而在實際應用時，該方法導入之結構器件較多，且製程複雜；且該方法在中柱若使用高磁導率低飽和磁密的鐵氧體材料，必然導致較大的截面和平均匝長，所以會產生較大的電阻。而且在其結構中所導入之兩片低導磁材料上會分佈很大的磁壓，因此產生之近場輻射亦較大，容易引起電磁干擾的問題。

有鑒於傳統磁性元件受限於其結構部件特性組合，無法獲致有效提升操作效率、縮短製程工時及降低組件體積及成本之結果，因此，如何有效結合兩種不同磁芯材料，以改善習知技藝之缺點及限制，並透過簡單的製程，有效快速的完成磁性元件之組裝作業，實為目前有待解決之問題。

本案之目的為提供一種混合材料磁芯組、磁性元件及製法，藉由合金粉芯與鐵氧體的組合，不僅可以藉由預製線圈來縮短工時，且可以藉由平均匝長較短之結構，減小電阻，並節省導線長度，在大電流的情況下，更可有效減少銅損。此外，鐵氧體對磁通擴散能提供較佳的遮罩作用，使其具有較小的近場輻射，並且透過合金粉芯、鐵氧體和氣隙結構的良好結合，更可有效改善高飽和磁密合金粉芯的直流偏置性能，使其高飽和性能得到充分的發揮，更進一步減小電感體積，降低成本。

為達上述目的，本案之一較廣義實施態樣為提供一種混合材料磁芯組，包括內磁芯部件及外磁芯部件。該內磁芯部件係由高飽和磁密低導磁材料製成。該外磁芯部件係由低飽和磁密高導磁材料製成，且包括環型壁面及容置空間，其中容置空間係容置內磁芯部件。

為達上述目的，本案之另一較廣義實施態樣為提供一種磁性元件，包括混合材料磁芯組及繞線線圈。該混合材料磁芯組包括內磁芯部件及外磁芯部件。該內磁芯部件係由高飽和磁密低導磁材料製成。該外磁芯部件係由低飽和磁密高導磁材料製成，且包括環型壁面及容置空間，其中容置空間係容置內磁芯部件。該繞線線圈係繞設於內磁芯部件上，且設置於外磁芯部件之容置空間中。

為達上述目的，本案之另一較廣義實施態樣為提供一種磁性元件之製法，包括步驟：(a)以高飽和磁密低導磁材料製作內磁芯部件、以低飽和磁密高導磁材料製作外磁芯部件，以及提供繞線線圈，其中該外磁芯部件包括環型壁面及容置空間；以及(b)將繞線線圈繞設於內磁芯部件上，並將內磁芯部件及繞線線圈容置於外磁芯部件之容置空間中。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敍述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖式在本質上係當作說明之用，而非用以限制本案。

請參閱第一圖，其係為本案較佳實施例之混合材料磁芯組之結構分解圖。如圖所示，本案之混合材料磁芯組1包括一內磁芯部件11及一外磁芯部件12，其中外磁芯部件12包括一環型壁面121及一容置空間122，該容置空間122可容置內磁芯部件11，且內磁芯部件11係由高飽和磁密低導磁材料製成，外磁芯部件12係由低飽和磁密高導磁材料製成。於本實施例中，內磁芯部件11係由例如合金粉芯製成，且外磁芯部件12係由例如鐵氧體製成。

本案之混合材料磁芯組1主要藉由鐵氧體製成之外磁芯部件12與合金粉芯製成之內磁芯部件11串聯組成，其可應用於製作磁性元件，例如電感器，以提升磁性元件之特性並縮短製作工時。請參閱第二圖A及B，其係為本案較佳實施例之磁性元件之結構分解及組合圖。如圖所示，本案之磁性元件2可為但不限於功率電感或濾波電感，且包含混合材料磁芯組1及繞線線圈13，其中混合材料磁芯組1包括一內磁芯部件11及一外磁芯部件12，內磁芯部件11係由高飽和磁密低導磁材料，例如合金粉芯，製成，而外磁芯部件12係由低飽和磁密高導磁材料，例如鐵氧體，製成。於本實施例中，內磁芯部件11包括第一內磁芯單元111及第二內磁芯單元112，第一內磁芯單元111及第二內磁芯單元112分別具有一中柱111a、112a及一板部111b、112b，其中該中柱111a、112a分別與板部111b、112b之中心區域相連接。外磁芯部件12包括一環型壁面121及一容置空間122，該容置空間122係容置內磁芯部件11，使該環型壁面121環繞於內磁芯部件11之外周。於一些實施例中，外磁芯部件12之容置空間122較佳為一貫穿通道。繞線線圈13係具有單層或多層結構，且可由導線或扁平線圈，例如但不限於銅線或銅箔，所製成。繞線線圈13係繞設於內磁芯部件11之中柱111a、112a上，且介於兩板部111b及112b之間。外磁芯部件12之容置空間122係容置內磁芯部件11及繞線線圈13，進而組成本案之磁性元件2。

於一些實施例中，合金粉芯係由鐵粉芯、鐵矽、鐵矽鋁、鐵鎳、鐵鎳鉬、非晶粉芯或其組合之高飽和磁密低導磁材料所構成；該鐵氧體係由錳鋅、鎳鋅或其組合之低飽和磁密高導磁材料所構成，其中該高飽和磁密低導磁材料的飽和磁通密度較佳為該低飽和磁密高導磁材料的1.5倍或以上。

於一些實施例中，第一內磁芯單元111及第二內磁芯單元112之板部111b、112b分別具有複數個缺口111c、112c，該缺口111c、112c可供繞線線圈13之端部穿出。於一些實施例中，如第三圖所示，磁芯組件2之第一內磁芯單元111及第二內磁芯單元112係一體成型地連接，以使內磁芯部件11形成“工”字型結構。於一些實施例中，磁芯組件2之第一內磁芯單元111及第二內磁芯單元112之中柱111a、112a之末端面係彼此相對地接觸連接，以使內磁芯部件11形成“工”字型結構。於一些實施例中，磁性元件2之第一內磁芯單元111之中柱111a與第二內磁芯單元112之中柱112a間形成一氣隙15，該氣隙15可設置黏膠或不導磁之絕緣片16以維持該氣隙15之長度，其中絕緣片16可為但不限於塑膠、電木或玻璃鋼等材料製成。於本實施例中，由於合金粉芯製成之內磁芯部件11係採用兩個圓形丁字型之內磁芯單元，亦即第一內磁芯單元111及第二內磁芯單元112，對接形成“工”字型結構，如此可優化繞線線圈13的平均匝長；而鐵氧體製成之外磁芯部件12所構成之磁環閉合磁路，能夠有效減小電磁輻射。

根據本案前述實施例之構想，本案更提供磁性元件2之製法，可以簡單的製程快速的完成磁性元件2之組裝作業。本案製法包括步驟：首先，以高飽和磁密低導磁材料製作內磁芯部件11、以低飽和磁密高導磁材料製作外磁芯部件12，以及提供繞線線圈13，其中該外磁芯部件12包括環型壁面121及容置空間122。接著，將繞線線圈13繞設於內磁芯部件11上，並將內磁芯部件11及繞線線圈13容置於外磁芯部件12之容置空間122中，俾完成本案磁性元件2之製作。

於一些實施例中，於將繞線線圈13繞設於內磁芯部件11之步驟中，更包括步驟：使內磁芯部件11形成一氣隙15，並於氣隙15中設置黏膠或絕緣片16以維持該氣隙15之長度，其中絕緣片16可為但不限於塑膠、電木或玻璃鋼等材料製成。

請參閱第四圖A及B，其係分別為本案另一較佳實施例之磁性元件之結構分解及組合圖。如圖所示，本案之磁性元件2可為但不限於功率電感或濾波電感，且包含混合材料磁芯組1、繞線線圈13及繞線架14。其中，混合材料磁芯組1及繞線線圈13之構成及結構與前述實施例相似，於此不再贅述。於此實施例中，繞線架14係具有一貫穿通道141以及一繞線區142，該貫穿通道141係容設部份之內磁芯部件11，該繞線區142係繞設具有單層或多層結構之繞線線圈13。外磁芯部件12之容置空間122係容置內磁芯部件11、繞線線圈13及繞線架14，進而組成本案之磁性元件2。

於一些實施例中，合金粉芯係由鐵粉芯、鐵矽、鐵矽鋁、鐵鎳、鐵鎳鉬、非晶粉芯或其組合之高飽和磁密低導磁材料所構成；該鐵氧體係由錳鋅、鎳鋅或其組合之低飽和磁密高導磁材料所構成，其中該高飽和磁密低導磁材料的飽和磁通密度較佳為該低飽和磁密高導磁材料的1.5倍或以上。

於一些實施例中，第一內磁芯單元111及第二內磁芯單元112之板部111b、112b分別具有複數個缺口111c、112c，該缺口111c、112c可供繞線線圈13之端部穿出。於一些實施例中，磁芯組件2之第一內磁芯單元111及第二內磁芯單元112之中柱11Ia、112a之末端面係彼此相對地接觸連接，以使內磁芯部件11形成“工”字型結構。於一些實施例中，磁性元件2之第一內磁芯單元111之中柱111a與第二內磁芯單元112之中柱112a間形成一氣隙15，該氣隙15中可設置黏膠或不導磁之絕緣片16以維持氣隙15之長度，其中絕緣片16可為但不限於塑膠、電木或玻璃鋼等材料製成。

根據本案前述實施例之構想，本案更提供磁性元件2之製法，可以簡單的製程快速的完成磁性元件2之組裝作業。本案製法包括步驟：首先，以高飽和磁密低導磁材料製作內磁芯部件11、以低飽和磁密高導磁材料製作外磁芯部件12，以及提供繞線線圈13，其中該外磁芯部件12包括環型壁面121及容置空間122。接著，提供繞線架14，並將繞線線圈13繞設於繞線架14上。然後，將繞線線圈13及繞線架14套設於內磁芯部件11上，以使繞線線圈13繞設於內磁芯部件11上。最後，將內磁芯部件11、繞線線圈13及繞線架14容置於外磁芯部件12之容置空間122中，俾完成本案磁性元件2之製作。

於一些實施例中，於將繞線線圈13及繞線架14套設於內磁芯部件11之步驟中，更包括步驟：使內磁芯部件11形成一氣隙15，並於氣隙15中設置黏膠或絕緣片16以維持氣隙15之長度，其中絕緣片16可為但不限於塑膠、電木或玻璃鋼等材料製成。

請參閱第五圖A及B，其係分別為本案又一較佳實施例之磁性元件之結構分解及組合圖。如圖所示，本案之磁性元件2可為但不限於功率電感或濾波電感，且包含混合材料磁芯組1及繞線線圈13。其中混合材料磁芯組1包括一內磁芯部件11及一外磁芯部件12，內磁芯部件11係由高飽和磁密低導磁材料，例如合金粉芯，製成，而外磁芯部件12係由低飽和磁密高導磁材料，例如鐵氧體，製成。於本實施例中，內磁芯部件11僅包括第一內磁芯單元111，該第一內磁芯單元111具有一中柱111a及一板部111b，其中該中柱111a與板部111b之中心區域相連接，使第一內磁芯單元111形成“丁”字型結構。外磁芯部件12包括一環型壁面121及一容置空間122，該容置空間122係容置內磁芯部件11，使該環型壁面121環繞於內磁芯部件11之外周。於一些實施例中，外磁芯部件12之容置空間122係由環型壁面121與底面123所定義形成，且外磁芯部件12係呈罐體結構。繞線線圈13係具有單層或多層結構，且可由導線或扁平線圈，例如但不限於銅線或銅箔，所製成。繞線線圈13係繞設於內磁芯部件11之中柱111a上。外磁芯部件12之容置空間122係容置內磁芯部件11及繞線線圈13，進而組成本案之磁性元件2。

於一些實施例中，合金粉芯係由鐵粉芯、鐵矽、鐵矽鋁、鐵鎳、鐵鎳鉬、非晶粉芯或其組合之高飽和磁密低導磁材料所構成；該鐵氧體係由錳鋅、鎳鋅或其組合之低飽和磁密高導磁材料所構成，其中該高飽和磁密低導磁材料的飽和磁通密度較佳為該低飽和磁密高導磁材料的1.5倍或以上。於一些實施例中，外磁芯部件12之環型壁面121更具有一個或多個開槽124，該開槽124可供繞線線圈13之端部穿出。

根據本案前述實施例之構想，本案更提供磁性元件2之製法，可以簡單的製程快速的完成磁性元件2之組裝作業。本案製法包括步驟：首先，以高飽和磁密低導磁材料製作內磁芯部件11、以低飽和磁密高導磁材料製作外磁芯部件12，以及提供繞線線圈13，其中該外磁芯部件12包括環型壁面121及容置空間122。接著，將繞線線圈13繞設於內磁芯部件11上，並將內磁芯部件11及繞線線圈13容置於外磁芯部件12之容置空間122中，俾完成本案磁性元件2之製作。

根據電感儲能公式：

其中，E為電感儲存能量，μ_e 為磁導率，H為磁場強度，A_e 為導磁截面積，l_e 為磁路長度，B為磁通密度。在相同的體積和等效磁導率的情況下，合金粉芯相較於鐵氧體由於具有相對較高的飽和磁密，因此可比鐵氧體能存儲更多的能量。此外，由於鐵氧體的磁導率比合金粉芯相對大很多，所以絕大部分磁壓係分佈在合金粉芯上，而儲能則主要由合金粉芯決定。本案之混合材料磁芯組1及磁性元件2係將傳統的環形粉芯磁路打開而改用合金粉芯製成之內磁芯部件11以方便繞線，再用鐵氧體材料製成之外磁芯部件12來閉合磁路，由於鐵氧體磁芯損耗很低，所以閉合磁路的鐵氧體不會增加太多損耗。再者，根據電感公式L =μ‧N ² ‧A _e /l _e (其中L為電感量，μ為磁導率，N為線圈匝數，A_e 為導磁截面積，l_e 為磁路長度)，在線圈匝數和磁材料不變的情況下，可以透過變化導磁截面積和磁路長度來調整電感的大小。但是習知環形粉芯的內部空間除了要容納線圈外還要留有一定的空間方便繞線，因此填充率不高，磁路長度沒有縮短的餘地。而本案之混合材料磁芯組1及磁性元件2係將合金粉芯打開磁路後，磁路長度可以任意設計，並且不需要留下類似環形粉芯的繞線空間，而在保證感量的條件下更可透過減小磁路長度之方法來減小體積。而且磁路長度的縮短還能增大感量，彌補粉芯材料的磁導率會隨著直流偏置的增大而減小引起的感量損失。另一方面，這樣的安排更可以先行預製線圈，再以組裝的方式製作磁性元件，例如電感器，而不像傳統環形粉芯必須以手工方式進行繞線。相較之下，本案確實簡化了製作流程與節省製作工時。而且傳統環形粉芯的截面係為方形，無法獲致固定截面積下的最小周長，因此傳統環形電感器的平均匝長仍有改進空間，特別是雙環並繞時。如果電感繞線截面是圓形，就可以獲得最小的平均匝長，使導線電阻最優化。

另一方面，在組裝磁性元件時，例如電感器，不可避免的是組裝氣隙的存在，因此在設計電感器的時候更應考慮氣隙的影響。一般透過計算可知，氣隙能明顯改善合金粉芯的抗直流偏置性能。高磁導率的合金粉芯(例如鐵矽鋁μ125)，通過開氣隙降低等效磁導率，可以獲得優於同樣等效磁導率的合金粉芯(例如鐵矽鋁μ26)的直流偏置性能。因此本案在串聯鐵氧體與合金粉芯兩種磁材料時，更可透過合理的氣隙設計，使合金粉芯、鐡氧體及氣隙結構做良好的結合，有效地降低合金粉芯的尺寸。

實施例1：

在本實施例中，對照比較之傳統環形電感器的磁芯尺寸為35.8mm×22.35mm×10.46mm，初始磁導率60，構成材料為鐵矽鋁，且雙環並繞，並使用Φ1.5mm漆包線共70匝，直流電阻45.9mΩ。本案之磁性元件2，亦即電感器，留有安裝氣隙0.5mm左右，內磁芯部件11之粉芯材料採用鐵矽鋁，初始磁導率26，其組裝結構如第二圖A及B所示，由兩個圓形丁字型之第一內磁芯單元111及第二內磁芯單元112對接後繞設Φ1.4mm漆包線3層共48匝，再套入由鐵氧體構成之外磁芯部件12之容置空間122中，而製作完成的電感器實際留有大約0.4mm的裝配氣隙。經測量，直流電阻38.1mΩ，在實測最大工作電流下的感量比理論計算值提高5%左右。

實施例2：

在本實施例中，對照比較之傳統環形電感器與實施例1相同。本案之磁性元件2，亦即電感器，留有安裝氣隙0.5mm左右，內磁芯部件11之粉芯材料採用鐵矽，初始磁導率30，同樣地其組裝結構如第二圖A及B所示，由兩個圓形丁字型之第一內磁芯單元111及第二內磁芯單元112對接後繞設Φ1.29mm漆包線4層共48匝，再套入由鐵氧體構成之外磁芯部件12之容置空間122中，而製作完成的電感器實際留有大約0.4mm的裝配氣隙。經測量，直流電阻35.7mΩ，在實測最大工作電流下的感量比理論計算值提高7%左右。

實施例3

在本實施例中，對照比較之傳統環形電感器參數如下：磁芯尺寸為27.6mm×14.1mm×11.99mm，初始磁導率26，構成材料為鐵矽鋁，並使用Φ0.8mm漆包線共60匝。而本案使用的兩個具混合材料磁芯組之電感器所有參數都相同，除了一個電感器之內磁芯部件11之合金粉芯使用鐵矽鋁μ26，另一個電感器之內磁芯部件11之合金粉芯使用鐵矽鋁μ125並開氣隙使其等效磁導率為26。兩者之抗直流偏置性能如第六圖所示，其中線段a代表使用鐵矽鋁μ26，b代表使用鐵矽鋁μ125並開氣隙使其等效磁導率為26，比較二者的抗直流偏置性能，可以發現高磁導率粉芯開氣隙後的抗直流偏置性能非常優異。

實施例4

在本實施例中，對照比較之傳統環形電感參數如下：磁芯尺寸為(18mm×9mm×10.2mm)×2，初始磁導率125，構成材料為鐵鎳，使用Φ1.0mm漆包線6股並繞共3匝。本案之磁性元件2，亦即電感器，依第五圖A及B所示之結構設計電感器時留有安裝氣隙0.5mm左右，內磁芯部件11之粉芯材料粉採用鐵矽鋁，初始磁導率90，由一個圓型丁字型之第一內磁芯單元111套設Φ2.2mm預製3匝之繞線線圈後，直接裝入由鐵氧體構成之外磁芯部件12之容置空間122中，製作完成的電感器實際留有大約0.4mm的裝配氣隙。相對于參照之傳統環形電感，磁芯和導線損耗都有15%以上的改進提升。

實施例5：

在本實施例中，對照比較之傳統環形電感器係為試驗樣機的功率因素校正電感器，其參數如下：磁芯尺寸為34.3mm×23.37mm×8.89mm，初始磁導率60，構成材料為鐵矽鋁，雙環並繞，並使用Φ1.5mm漆包線共59匝，直流電阻39.4mΩ。本案之磁性元件2，亦即電感器，留有安裝氣隙0.5mm左右，內磁芯部件11之粉芯材料採用鐵矽鋁，初始磁導率60，其結構如第二圖A及B所示，由兩個圓型丁字型之第一內磁芯單元111及第二內磁芯單元112對接後繞設Φ1.4mm漆包線3層共39匝，再套入由鐵氧體構成之外磁芯部件12之容置空間122中，而製作完成的電感器實際留有大約0.4mm的裝配氣隙。經測量，直流電阻28.2mΩ，實測最大工作電流下的感量比傳統環形電感提高25%左右，如第七圖所示，其中線段a代表傳統環形電感器，線段b代表本案之電感器。且經過試驗樣機的運行測試，採用本案電感器的整體效率比原來效率更為提升。特別是在重載時之效率差異，更明顯地優於在輕載或空載時之效率差異。

實施例6：

在本實施例中，對照比較之傳統環形電感器係為試驗樣機的輸出濾波電感(output choke)，其參數如下：磁芯尺寸為18mm×9mm×10.2mm，初始磁導率125，構成材料為鐵鎳合金粉芯，雙環並繞，並使用Φ1.0mm×6漆包線共3匝，直流電阻0.7mΩ。本案之磁性元件2，亦即電感器，留有安裝氣隙0.5mm左右，內磁芯部件11之粉芯材料採用鐵矽鋁，初始磁導率60，其結構如第二圖A及B所示，由兩個圓形丁字型第一內磁芯單元111及第二內磁芯單元112對接後繞設16.5mm×0.4mm銅箔4匝，再套入由鐵氧體構成之外磁芯部件12之容置空間122中，製作完成的電感器實際留有大約0.4mm的裝配氣隙，外形尺寸與傳統電感器相似。經測量，直流電阻0.58mΩ，實測最大工作電流下的感量與傳統環形電感器相當。而經過試驗樣機的運行測試，採用本案電感器的整體效率比原來效率更為提升。

綜上所述，本案提供一種混合材料磁芯組、磁性元件及製法，透過串聯合金粉芯及鐵氧體，以有效提升操作效率、縮短製程工時、降低組件體積及成本。本案之磁性元件可使合金粉芯便於繞線，亦可透過一繞線架之預製線圈來縮短工時。此外由於本案元件結構之平均匝長較短，而合金粉芯的高飽和性能可使繞線截面較小，減小了電阻，更節省了導線，特別是在大電流的情況下，銅損降低之優勢更益明顯。另一方面，在本案元件結構外層的高導磁鐵氧體對磁通擴散具有良好的遮罩作用，可獲致較小的近場輻射。而且透過合金粉芯、鐵氧體和氣隙得到良好的結合，使氣隙能有效改善高飽和磁密合金粉芯的直流偏置性能，並使其高飽和性能得到充分的發揮，更進一步的減小電感器體積，降低成本。

縱使本發明已由上述之實施例詳細敍述而可由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

1．．．混合材料磁芯組

2．．．磁性元件

11．．．內磁芯部件

111．．．第一內磁芯單元

112．．．第二內磁芯單元

111a、112a．．．中柱

111b、112b．．．板部

111c、112c．．．缺口

12．．．外磁芯部件

121．．．環型壁面

122．．．容置空間

123．．．底面

124．．．開槽

13．．．繞線線圈

14．．．繞線架

141．．．貫穿通道

142．．．繞線區

15．．．氣隙

16．．．絕緣片

第一圖：其係為本案較佳實施例之混合材料磁芯組之結構分解圖。

第二圖A及B：其係分別為本案較佳實施例之磁性元件之結構分解及組合圖。

第三圖：其係為第二圖所示實施例之另一變化態樣示意圖。

第四圖A及B：其係分別為本案另一較佳實施例之磁性元件之結構分解及組合圖。

第五圖A及B：其係分別為本案又一較佳實施例之磁性元件之結構分解及組合圖。

第六圖：其係為本案較佳實施例之兩種電感器之抗直流偏置性能比較圖。

第七圖：其係顯示本案電感器與傳統電感器於最大工作電流下的感量比較圖。

1‧‧‧混合材料磁芯組

11‧‧‧內磁芯部件

12‧‧‧外磁芯部件

121‧‧‧環型壁面

122‧‧‧容置空間

Claims (18)

1. 一種混合材料磁芯組，包括：一內磁芯部件，係由高飽和磁密低導磁材料製成；以及一外磁芯部件，係由低飽和磁密高導磁材料製成，且包括一環型壁面及一容置空間，其中該容置空間係容置該內磁芯部件；其中，該高飽和磁密低導磁材料的飽和磁通密度係大於等於該低飽和磁密高導磁材料的1.5倍。
2. 如申請專利範圍第1項所述之混合材料磁芯組，其中該高飽和磁密低導磁材料為合金粉芯，以及該低飽和磁密高導磁材料為鐵氧體。
3. 如申請專利範圍第2項所述之混合材料磁芯組，其中該合金粉芯係由鐵粉芯、鐵矽、鐵矽鋁、鐵鎳、鐵鎳鉬、非晶粉芯及其組合所組成之群族其中之一所構成，以及該鐵氧體係由錳鋅、鎳鋅及其組合所組成之群族其中之一所構成。
4. 一種磁性元件，包括：一混合材料磁芯組，包括：一內磁芯部件，係由高飽和磁密低導磁材料製成；以及一外磁芯部件，係由低飽和磁密高導磁材料製成，且包括一環型壁面及一容置空間，其中該容置空間係容置該內磁芯部件；以及一繞線線圈，繞設於該內磁芯部件上，且設置於該 外磁芯部件之該容置空間中。
5. 如申請專利範圍第4項所述之磁性元件，其中該磁性元件為電感器。
6. 如申請專利範圍第4項所述之磁性元件，其中該高飽和磁密低導磁材料為合金粉芯，以及該低飽和磁密高導磁材料為鐵氧體。
7. 如申請專利範圍第6項所述之磁性元件，其中該合金粉芯係由鐵粉芯、鐵矽、鐵矽鋁、鐵鎳、鐵鎳鉬、非晶粉芯及其組合所組成之群族其中之一所構成，以及該鐵氧體係由錳鋅、鎳鋅及其組合所組成之群族其中之一所構成。
8. 如申請專利範圍第4項所述之磁性元件，其中該內磁芯部件包括一第一內磁芯單元及一第二內磁芯單元，該第一內磁芯單元及該第二內磁芯單元分別具有一中柱及一板部，其中該中柱分別與該板部之中心區域相連接。
9. 如申請專利範圍第8項所述之磁性元件，其中該繞線線圈係繞設於該內磁芯部件之該中柱上。
10. 如申請專利範圍第8項所述之磁性元件，其中該第一內磁芯單元與該第二內磁芯單元係一體成型。
11. 如申請專利範圍第8項所述之磁性元件，其中該第一內磁芯單元之該中柱與該第二內磁芯單元之該中柱間形成一氣隙，以及該氣隙中設置黏膠或絕緣片。
12. 如申請專利範圍第4項所述之磁性元件，其中該繞線線圈係為導線或扁平線圈。
13. 如申請專利範圍第4項所述之磁性元件，更包括一繞線架，容置於該外磁芯部件之該容置空間中且具有一貫穿通道以及一繞線區，其中該貫穿通道係容設部份之該內磁芯部件，該繞線區係繞設該繞線線圈。
14. 如申請專利範圍第4項所述之磁性元件，其中該內磁芯部件包括一第一內磁芯單元，該第一內磁芯單元具有一中柱及一板部，該中柱與該板部之中心區域相連接，以及該外磁芯部件之該容置空間係由該環型壁面與一底面定義形成。
15. 一種磁性元件之製法，包括步驟：(a)以高飽和磁密低導磁材料製作一內磁芯部件、以低飽和磁密高導磁材料製作一外磁芯部件，其中該外磁芯部件包括一環型壁面及一容置空間，該高飽和磁密低導磁材料的飽和磁通密度係大於等於該低飽和磁密高導磁材料的1.5倍；以及(b)將該繞線線圈繞設於該內磁芯部件上，並將該內磁芯部件及該繞線線圈容置於該外磁芯部件之該容置空間中。
16. 如申請專利範圍第15項所述之製法，其中該步驟(b)更包括步驟：使該內磁芯部件形成一氣隙，並於該氣隙中設置黏膠或絕緣片。
17. 如申請專利範圍第15項所述之製法，其中於該步驟(a)與該步驟(b)間更包括步驟：提供一繞線架，且將該繞線線圈繞設於該繞線架上。
18. 如申請專利範圍第17項所述之製法，其中該步驟(b) 包括步驟：(b1)將該繞線架套設於該內磁芯部件上，以使該繞線線圈繞設於該內磁芯部件上；以及(b2)將該內磁芯部件、該繞線線圈及該繞線架容置於該外磁芯部件之該容置空間中。