TWI623949B - 高效能高電流電力電感器 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種電磁體組件總成，其包含以至少第一及第二件形成以藉助一簡化且相對低成本製造與一單個磁芯裝配在一起之一預成形導電繞組。該總成提供可在減小之直流電阻之情況下以較高電流、較高電力位準操作之一電力電感器。

Description

高效能高電流電力電感器

本發明之領域大體而言係關於用於電路板應用之小型化磁性組件之構造及製作，且更具體而言係關於諸如電力電感器之小型化磁性組件之構造及製作。

電力電感器在用於給眾多電子裝置(包含但不必要限於手持式電子裝置)供電之電源供應器管理應用及電路板上之電力管理電路中使用。電力電感器經設計以經由流動穿過一或多個導電繞組之電流誘導磁場，且經由在與該等繞組相關聯之磁芯中產生磁場而儲存能量。電力電感器亦在穿過繞組之電流下降時將所儲存能量返回至相關聯電路，且可自迅速交換式電源供應器提供經調節電力。

為了滿足電子裝置(尤其是手持式裝置)之日益增加之需求，每一代電子裝置不僅需要更小，而且需要提供增加之功能特徵及能力。因此，電子裝置傾向於在越來越小之實體封裝中成為日益強大之裝置。然而，滿足越來越強大之電子裝置之增加之電力需求同時繼續減小已相當小之電路板及組件(諸如電力電感器)之大小已被證明為具挑戰性。

在一態樣中，本發明提供一種電磁組件總成，其包括：一磁芯，其 具有一第一端邊緣、與該第一端邊緣對置之一第二端邊緣以及在該第一端邊緣及該第二端邊緣之間延伸之一通孔開口；及一預成形導電繞組，其與該磁芯分開製作，該預成形導電繞組包括：一線性延伸主繞組部分，其具有一第一端、一第二端且具有一堅硬剖面區域在該第一端至該第二端之間，其中該線性延伸主繞組部分延伸穿過該磁芯之該通孔開口；一第一端子部分，其在該磁芯之該第一端邊緣上延伸；及一第二端子部分，其在該磁芯之該第二端邊緣上延伸；其中該第一端子部分及該第二端子部分之至少一者與該線性延伸主繞組部分分開製作，且於該磁芯之對置之該第一端邊緣及該第二端邊緣的對應一者處機械地及電性地連接至該線性延伸主繞組部分。

在另一態樣中，本發明提供一種裝配一電磁組件之方法，其包括：取得一磁芯，該磁芯具有一第一端邊緣、與該第一端邊緣對置之一第二端邊緣、以及在該第一端邊緣及該第二端邊緣之間延伸之一通孔開口；取得一預成形導電繞組，該預成形導電繞組與該磁芯分開製作，其中該預成形導電繞組包含具有在一第一端及一第二端之間之一堅硬剖面區域之一線性延伸主繞組部分、一第一端子部分、以及一第二端子部分，其中該第一端子部分及該第二端子部分中之至少一者與該線性延伸主繞組部分分開製作；將該線性延伸主繞組部分延伸通過該磁芯之該通孔開口；及將該第一端子部分及該第二端子部分中之至少一者機械地及電性地連接至該線性延伸主繞組部分之各別第一端或第二端，使得該第一端子部分及該第二端子部分各別在該磁芯之該第一端邊緣及該第二端邊緣上延伸。

100‧‧‧電磁組件總成/總成/電力電感器組件/電力電感器/電感器

102‧‧‧磁芯/芯/磁體

104‧‧‧導電繞組/繞組

106‧‧‧端邊緣/芯端邊緣/邊緣/第一邊緣

108‧‧‧端邊緣/邊緣

110‧‧‧頂部表面

112‧‧‧底部表面

114‧‧‧橫向或側邊緣

116‧‧‧橫向或側邊緣

118‧‧‧凹部/第一凹部

120‧‧‧凹部/第二凹部

122‧‧‧凹部

122a‧‧‧凹部

122b‧‧‧凹部

122c‧‧‧凹部

124‧‧‧凹部

126‧‧‧縱向通孔開口/通孔/矩形通孔/通孔開口

126a‧‧‧通孔開口

126b‧‧‧通孔開口

126c‧‧‧通孔開口

128‧‧‧實體間隙/間隙

128a‧‧‧實體間隙

128b‧‧‧實體間隙

128c‧‧‧實體間隙

140‧‧‧第一預成形部分/第一部分/繞組部分/第一端子部分/獨立式結構/單獨件

142‧‧‧主繞組部分

144‧‧‧端子部分

146‧‧‧第一端/端

148‧‧‧第二端

150‧‧‧漸縮遠端/漸縮端/端

152‧‧‧垂直繞組區段/繞組區段

156‧‧‧參考元件/水平端子墊/端子墊/表面安裝墊

158‧‧‧縱向軸線

160‧‧‧預成形端子部分/端子部分/單獨件

162‧‧‧垂直繞組區段/繞組區段

164‧‧‧水平表面安裝端子墊/表面安裝端子墊/端子墊/表面安裝墊

166‧‧‧參考元件/開口/端子部分開口

200‧‧‧預成形端子部分總成/預成形總成/端子部分總成

202‧‧‧端子部分

202a‧‧‧端子部分

202b‧‧‧端子部分

202c‧‧‧端子部分

204‧‧‧引線框架/端子引線框架

206‧‧‧預成形表面安裝墊/表面安裝墊

208‧‧‧繞組區段/主繞組區段

210‧‧‧伸長矩形開口/開口/主繞組區段/主繞組部分

212‧‧‧第一端/端

214‧‧‧第二端/端

220‧‧‧離散電力電感器組件/組件/電力電感器

230‧‧‧磁芯/芯

240‧‧‧端子部分總成

242‧‧‧端子框架/引線框架

250‧‧‧電力電感器

260‧‧‧磁芯/芯

270‧‧‧端子部分總成

272‧‧‧端子框架/引線框架

280‧‧‧電力電感器

290‧‧‧磁芯/芯

292‧‧‧通孔/通孔開口

300‧‧‧預成形端子部分總成/總成/端子部分總成

302‧‧‧圓形開口/開口

310‧‧‧主繞組區段/主繞組部分

312‧‧‧第一端/端

314‧‧‧第二端/端

320‧‧‧離散電力電感器組件/組件/電力電感器/離散電力電感器

參考以下各圖闡述非限制性及非窮盡性實施例，其中除非另外規 定，否則遍及各種圖式相同元件符號指代相同部件。

圖1係用於一電路板應用之一表面安裝電力電感器之一第一例示性實施例之一透視圖。

圖2係用於圖1中所展示之電力電感器之磁芯之側透視圖。

圖3係圖2中所展示之磁芯之一端透視圖。

圖4係用於圖1中所展示之電力電感器之導電繞組之一第一預成形部分之一透視圖。

圖5係圖2及3中所展示之磁芯之一透視圖，其中圖4中所展示之導電繞組之部分裝配至該磁芯。

圖6係自相對側之圖5中所展示之總成之一透視圖。

圖7係用於圖1中所展示之電力電感器之一例示性預成形端子部分之一透視圖。

圖8係展示安裝有預成形端子部分的圖1中所展示之磁性組件之一端透視圖。

圖9係用於製作用於一電路板應用之一表面安裝電力電感器之一第二例示性實施例之一預成形端子部分總成的一透視圖。

圖10展示磁芯與其裝配在一起的圖9之預成形端子部分總成。

圖11展示一電力電感器之第二例示性實施例之一導電繞組之一預成形導電主繞組部分。

圖12展示安裝至圖10中所展示之磁芯中之一者的圖11之預成形導電主繞組部分。

圖13展示圖11之預成形導電主繞組部分，其安裝至圖10中所展示之所有磁芯，藉此提供各自具有一單個導電繞組之複數個離散電力電感器。

圖14係用於一電路板之一表面安裝電力電感器之一第三例示性實施例之一透視圖。

圖15展示用於製作圖14中所展示之一電力電感器之第三例示性實施例之一預成形端子部分總成。

圖16圖解說明裝配至預成形端子部分總成之磁芯及所安裝之導電主繞組部分，藉此提供各自具有一對導電繞組之複數個離散電力電感器。

圖17係用於一電路板應用之一表面安裝電力電感器之一第四例示性實施例之一透視圖。

圖18展示用於製作一表面安裝電力電感器之第四例示性實施例之一預成形端子部分總成。

圖19圖解說明裝配至預成形端子部分總成之磁芯及所安裝之導電主繞組部分，藉此提供各自具有三個導電繞組之複數個離散電力電感器。

圖20係用於一電路板應用之一表面安裝電力電感器之一第五例示性實施例之一磁芯的一透視圖。

圖21係圖21中所展示之總成之一端透視圖。

圖22展示用於製作圖21中所展示之一電力電感器之第五例示性實施例之一預成形端子部分總成。

圖23展示如圖20及圖21中所展示之磁芯與其裝配在一起的圖22之預成形端子部分總成。

圖24展示一電力電感器之第五例示性實施例之一導電繞組之一預成形導電主繞組部分。

圖25展示安裝至圖25中所展示之磁芯中之一者的圖24之預成形導電主繞組部分。

圖26展示圖24之預成形導電主繞組部分，其安裝至圖25中所展示之所有磁芯，藉此提供各自具有一單個導電繞組之複數個離散電力電感器。

為了提供具有越來越多之特徵及能力之日益強大之電子裝置，電力管理電路中所使用之電力電感器大體而言必須在裝置操作時以較高電流及電力位準操作。然而，用以製造用於電路板應用之小型化電力電感器之已知技術針對較高電流應用係有問題的。

為了提供用於電路板之較小電力電感器組件，導電繞組及磁芯已各自按慣例在實體大小上變得小得多。在較低操作電流下，自一效能角度，較小繞組不呈現特定問題，且此類配置可相當好地工作。然而，針對較高電流、較高電力應用，減小大小之導電繞組實際上起反作用。由於用於製作小型繞組之小導體，電流必須在繞組中流動穿過其之小剖面面積導致完成之電力電感器之增加之直流電阻(DCR)。在高電流、高電力應用中，一習用小型繞組可因此擁有對應於電力管理電路中之重大電力損耗之一不可接受高DCR。增加繞組之剖面面積可減小電力電感器組件之DCR，但自一製造角度，此呈現其他問題。

具體而言，層壓電力電感器產品已知為具有可在其上形成一導電繞組之平面部分之若干個磁性層或基板。當將各種層之平面繞組部分彼此連接時，在裝置中之各種層當中完成一較大導電線圈。使用印刷技術、沈積技術或微影技術在磁性基板及類似物之表面上形成精細導電繞組可成功地提供極小組件。然而，藉由此類技術形成之此類繞組在其於任何情況下以高電流、高電力位準起作用之能力上相當有限，其亦不提供將DCR減小至針對高電流、高電力應用可接受位準所需之繞組之相對大剖面面積。

替代在磁性基板及類似物之表面上形成導電繞組，有時將定形磁芯與在製造電力電感器時定形或彎曲成一導電繞組之最後形式之分開製作之獨立式導體元件組合地使用。在諸多例項中，圍繞所利用之磁芯件之一或多個表面定形或彎曲此類獨立式導體元件。具體而言，通常圍繞磁芯之對置側邊緣彎曲導體之一端或兩端以形成用於將電力電感器端接至一電路板上之對應電路安裝墊之表面安裝端子。

然而，由於定形磁芯件相對小，因此其亦相對易碎，且若磁芯件或導體在組件製造期間損壞，則圍繞芯件彎曲或定形獨立式導體可為有問題的。當然，增加用以製作繞組之導體之剖面面積導致較難以彎曲之一較堅硬導體，且因此僅增加製造電力電感器而不使磁芯件破裂或以其他方式損壞磁芯件之困難。可難以控制或偵測之對芯件之損壞可導致固有地不合意的經製造電力電感器之相當大效能波動。更進一步，較堅硬導體元件呈現在圍繞芯彎曲導體時提供完全平坦表面安裝端子之困難。若表面安裝端子不平坦，則在將裝置安裝至一電路板時之機械及電連接可能被損害。

最近，已提出使用與磁芯單獨地製作且完全提前定形以包含將繞組連接至一電路板所需之表面安裝端子墊之所謂的預成形導電繞組。此類預成形導電繞組可具有可滑動地裝配至磁芯件而不彎曲或定形所利用之磁芯件上方之繞組之任一部分的一C形晶片組態。

儘管此類預成形繞組避免在製造組件時損壞磁芯以及容易地提供平坦端子墊，但自一製造角度，其亦具有特定缺陷。舉例而言，預成形繞組通常需要將用於所製造之每一電力電感器組件之具有不同形狀之至少兩個芯件。預成形繞組首先裝配至一第一磁芯件，且一第二芯件接著與該第一芯件裝配在一起以將繞組嵌入於兩個磁芯件之間。儘管此類組件中之預成 形線圈可具備增加之剖面面積以減小使用中之電力電感器之DCR，但此將傾向於使製造電力電感器所需之磁芯件之形狀進一步複雜化。此類預成形繞組及多個芯件導致在某些態樣中相對難以自動化之一繁瑣裝配製程。

期望一種用以提供可在減小之DCR之情況下以較高電流操作之表面安裝電力電感器組件之較簡單且較經濟電力電感器製造。因此，下文闡述表面安裝電力電感器組件之例示性實施例，其在使用中達成較低DCR值同時更高效地利用自動化製造技術，減小製造成本且增強經製造電力電感器之可靠性。將部分地明瞭且在以下說明中部分地明確論述方法態樣，在以下說明中將證明發明性概念之益處及優點。

圖1圖解說明呈一電力電感器之形式之一電磁組件總成100之一第一例示性實施例。總成100包含一磁芯102(亦展示於圖2及圖3中)及由至少兩個預成形部分製作之一導電繞組104，如下文進一步闡述。

參考圖1至圖3，所繪示例示性實施例中之磁芯102在形狀上係大體矩形的且包含對置端邊緣106及108、在端邊緣106與108之間延伸之對置頂部表面110及底部表面112以及互連邊緣106及108與頂部表面110及底部表面112之對置橫向或側邊緣114及116。

磁芯102之底部表面112進一步包含毗鄰端邊緣106之一第一凹部118及毗鄰端邊緣108之一第二凹部120。凹部118及120允許導電繞組104之表面安裝端子墊(在下文闡述但在圖1中由參考元件156、166指示)與電力電感器之底部表面112齊平地安裝。亦即，凹部118及120在每一端邊緣106及108附近提供一空隙以容納一相對厚表面安裝端子墊，其中每一邊緣106、108附近之表面安裝墊之底部與在兩個凹部118、120之間延伸之底部表面之一非陷入外部表面齊平。類似地，所展示之例示性實施例中之端 邊緣106、108亦包含容納沿端邊緣106、108延伸的導電繞組之相對厚部分之凹部122、124，其中繞組之外部表面與端邊緣106、108之外部表面實質上齊平。凹部118、120、122、124藉由以下方式提供完成之電力電感器組件100之一緊湊組態：將厚繞組嵌套於磁體102之界限內，以使得繞組104之經曝露部分並不自芯102突出。

如亦在圖1至圖3中所見，磁芯102包含自端邊緣106完全延伸穿過芯102到達端邊緣108之一縱向通孔開口126。圖1至圖3中所展示之通孔126具有一伸長矩形剖面，且通孔126以與磁芯102之頂部表面110及底部表面112成一大體平行關係之方式延伸。

亦如圖1至圖3中所展示，所繪示之例示性實施例中之磁芯102包含一實體間隙128。實體間隙128自底部表面112延伸至通孔126之下部部分。實體間隙128延伸為一伸長狹槽，該伸長狹槽在其上部端上與通孔連通且在其下部端上與底部表面112連通。該實體間隙亦延伸至芯102之端邊緣106、108中之凹部122、124中之每一者。在所展示之實施例中，間隙128大體垂直於底部表面112以及通孔126之軸線延伸。在所展示之實例中，間隙128實質上平分矩形通孔126。間隙128與通孔126因此以組合形式提供自端邊緣106縱向延伸穿過芯102到達端邊緣108之一T形開口。

當導電繞組104(圖1)連接至一電路板上之通電電路且電流流動穿過繞組104時，通孔給繞組104之一部分提供一通道，而實體間隙128提供磁芯102中之能量儲存區。穿過繞組之電流流動在芯102中誘導作為磁性能量儲存於間隙128中之一磁場。當電流下降或甚至停止流動穿過繞組時，儲存於芯102中之磁性能量誘導繞組中之電流流動且所儲存能量可返回至電路。

磁芯102可由此項技術中已知之一磁性材料形成且可以一已知方式形成，包含但不限於用以賦予芯102所要形狀之模製製程。當利用散佈式間隙磁性材料來形成芯102時，實體間隙可視為選用的且可省略。然而，在又一些實施例中，芯102既可由一散佈式間隙材料製作又可具有如所展示之實體間隙。圖1中所展示之電力電感器100在芯102中包含一單個繞組104，以使得電力電感器100適合於一單相電力管理應用，但應認識到，可視需要提供一個以上繞組104以管理(舉例而言)施加至電感器100之兩相或三相電力。

圖4圖解說明用於電力電感器100之導電繞組102(圖1)之一第一預成形部分140。第一部分140包含一主繞組部分142及一端子部分144。主繞組部分142係由此項技術中已知之一導電金屬或導電合金製作之一大體平面導電元件。所展示之實施例中之主繞組部分142係伸長的且係大體矩形(亦即，具有一矩形剖面)的。主繞組部分142在長度、寬度及高度尺寸上大體均勻或恆定，在第一端146與第二端148之間延伸。第二端可包含用以促進與繞組之另一部分之機械及電連接之具有減小尺寸之一漸縮遠端150，如下文所闡述。此外，主繞組部分148在第一端146與第二端148之間線性地延伸(亦即，在不具有任何轉彎或彎曲之情況下沿一單個軸線在一直線上延伸)。

端子部分144包含圖4之繪示中之一垂直繞組區段152及一水平端子墊156。繞組區段152連接至主繞組部分142之端146，且端子墊156自繞組區段152之一對置端延伸。端子墊156及主繞組部分156各自實質上垂直於繞組區段152但大體彼此平行地延伸。在所展示之實例中，端子部分144具有比主繞組部分142本身之一對應寬度尺寸大之在垂直於主繞組部分142 之一縱向軸線158之一方向之上量測的一橫向寬度尺寸。然而，如在主繞組部分142及端子部分144之對置主要表面之間量測之一厚度尺寸在主繞組部分142與端子部分144中實質上相等。以組合方式選擇之寬度及厚度值提供繞組之一充足剖面面積，此在用於一高電流、高電力應用中時又減小電力電感器100之直流電阻(DCR)。

在所預期實施例中，主繞組部分142及端子部分144與芯102分開製作，且亦預成形並預裝配成與磁芯102裝配在一起之一獨立式結構140，如下文進一步闡述。在某些實施例中，主繞組部分142及端子部分144可使用(舉例而言)已知衝壓及彎曲製程由一單個件之導體材料整體地形成。在其他實施例中，端子部分142可經預成形以包含表面安裝墊156，且端子部分144可經由(舉例而言)焊接技術機械及電連接至主繞組部分142以提供繞組部分140。以任一方式，至少繞組部分140與磁體102分開製作且經提供以供與其裝配在一起。

圖5展示裝配至磁芯102之導電繞組102之第一部分140。主繞組部分142延伸穿過芯102中之通孔128，且端子部分144位於芯端邊緣106中之凹部122中。如圖6中所見，主繞組部分142之漸縮端160在芯102之另一端邊緣108上延伸穿過通孔。

圖7展示一預成形端子部分160，其與第一端子部分140(圖4)以組合形式完成繞組102。如同端子部分144，端子部分160包含一筆直垂直定向之繞組區段162及一水平表面安裝端子墊164。表面安裝端子墊164係預成形的且與芯102及繞組部分140中之每一者分開製作。端子部分160係分開製作的且經提供以與繞組部分140及芯102裝配在一起。如圖7之實例中所展示，垂直繞組區段162之上部端包含經定尺寸以接納繞組部分140之漸 縮端150之一開口166。端子部分164形成有與繞組部分140(圖4)之端子部分144相同之寬度及厚度。

如圖8中所展示，端子部分160在端邊緣108處裝配至芯102。繞組區段162配接於端邊緣108中之凹部124中，且繞組部分140(圖4)之端150接納於端子部分開口166中。配對端150及開口166可經由軟銲或焊接技術機械及電連接以確保繞組部分140與端子部分160之間的機械及電連接。端子部分160及繞組部分140以組合形式完成延伸穿過磁芯102之導電繞組104(圖1)。主繞組部分142在包含端子墊156、164之端子部分144、160之間延伸。端子墊156、164又可表面安裝至一電路板上之電路。在此例示性實施例中完成之繞組104係完成圍繞磁芯102之不到一整匝之一C形繞組。

藉助於單獨件140及160中之預成形繞組構造，可使用相對厚導體材料來製作繞組而無需圍繞芯彎曲或定形導體且同時消除在製程中損壞芯102之任何危險。此外，表面安裝墊156、164在裝配至芯102之前預成形為平坦形狀。因此，與具有預成形繞組之其他已知類型之電力電感器相比，使用一單個磁芯102及更可修正為自動之相對簡單製造步驟，在繞組中具有一較大剖面面積且在使用中提供一減小之DCR之一電力電感器係可能的。藉助於預成形繞組102及簡化裝配至芯102，提供具有能夠在較高電流、較高電力應用中在減小之DCR之情況下執行之均勻效能特性之高度可靠但具成本效益的電力電感器100。

圖9圖解說明根據一第二實施例之可用於製作電力電感器之一預成形端子部分總成200。預成形總成200包含配置成對置對且耦合至一引線框架204之一系列成對端子部分202。每一端子部分202包含一預成形表面安 裝墊206及垂直於表面安裝墊206延伸且延伸出端子引線框架204之平面之繞組區段208。繞組區段208各自形成有一伸長矩形開口210。端子部分總成200可由已知導電材料或此項技術中已知之合金製作，且可由經切割或衝壓之一單個導電材料薄板製作，其中繞組區段208被彎曲超出該材料薄板之平面。

如圖10中所展示，磁芯102裝配至端子部分總成200，其中一個磁芯102設置於每一對端子部分202之間且繞組區段208安置於每一磁芯102之各別端邊緣106、108中之凹部122、124中。端子部分總成200確保端子部分122之一恰當位置及定向且促進芯102之相對容易裝配。芯102之凹部118、120、122、124藉由有效地用作與端子部分202裝配在一起之導引表面而促進裝配。

圖11展示可裝配至圖10中之芯102及端子部分202之一例示性主繞組區段210。所展示實例中之主繞組區段210係具有一矩形剖面之一伸長、大體平坦且平面導電元件。主繞組部分具有一第一端212、與第一端212對置之一第二端214且在具有一均勻或恆定寬度及厚度尺寸之第一與第二端212之間線性地延伸。寬度及厚度尺寸經選擇以提供一增加之剖面，該剖面又在用於較高電流、較高電力應用中時提供一可接受DCR。

如圖12及圖13中所展示，主繞組部分210延伸穿過主繞組區段208中之每一開口210且穿過每一磁芯102中之通孔126(圖2及圖3)。主繞組部分210之端212、214可接著藉助(舉例而言)軟銲或焊接技術機械及電連接至端子部分202之繞組區段210。當機械及電連接完成時，離散電力電感器組件220完成。組件220可使用已知修整技術自引線框架204去框或可在引線框架204完整之情況下作為一陣列安裝至一電路板。電力電感器220在 藉助一稍微更容易製造之情況下提供與上文所闡述之電力電感器組件100類似之益處及優點。

圖14圖解說明用於一電路板應用之一電力電感器之一第三例示性實施例之一磁芯230。磁芯230類似於上文所闡述之芯102，但包含第一端邊緣106中之兩個凹部122a、122b及端邊緣108中之對應凹部124a、124b(在圖14中不可見)。實體間隙128a、128b同樣形成且與通孔開口126a、126b連通。如此，芯230類似於芯102，但經組態以容納兩個導電繞組而非一個導電繞組。

圖15圖解說明具有耦合至一端子框架242之一系列成對端子部分202a、202b之一端子部分總成240。圖16展示裝配至端子部分總成240在端子部分202a、202b之間的一系列磁芯230。主繞組部分210可接著如圖16中所展示及如上文所闡述安裝以完成各自具有由端子部分202a、202b界定之兩個導電繞組及互連之主繞組部分210之若干個電力電感器250。引線框架242可經修整以將電力電感器250去框成可單獨安裝至一電路板之離散電力電感器。電力電感器250中之兩個導電繞組針對一電路板上之一兩相電力管理應用而言係理想的，但電力電感器250在其他方面提供與上文所闡述之電力電感器100及220類似之益處及優點。

圖17圖解說明用於一電路板應用之一表面安裝電力電感器之一第四例示性實施例之一磁芯260。磁芯260類似於上文所闡述之芯230，但包含第一端邊緣106中之三個凹部122a、122b、126c及端邊緣108中之對應凹部124a、124b、124c(在圖17中不可見)。實體間隙128a、128b、128c同樣形成且與通孔開口126a、126b、126c連通。如此，芯260類似於芯230，但經組態以容納三個導電繞組而非兩個導電繞組。

圖18圖解說明具有耦合至一端子框架272之一系列成對端子部分202a、202b、202c之一端子部分總成270。圖19展示裝配至端子部分總成240在端子部分202a、202b、202c之間的一系列磁芯270。主繞組部分210可接著如圖16中所展示及如上文所闡述安裝以完成各自具有由端子部分202a、202b、202c界定之三個導電繞組及互連之主繞組部分210之若干個電力電感器280。引線框架272可經修整以將電力電感器280去框成可單獨安裝至一電路板之離散電力電感器。電力電感器280中之三個導電繞組針對一電路板上之一種三相電力管理應用而言係理想的，但電力電感器180在其他方面提供與上文所闡述之電力電感器100、220及260類似之益處及優點。

圖20及21圖解說明一電力電感器之一第五例示性實施例之一磁芯290。芯290類似於上文所闡述之芯102，惟芯290具有替代上文所闡述之具有矩形剖面之通孔開口126的具有圓形剖面之一通孔開口292除外。

圖22圖解說明可用於製作根據第五實施例之電感器之一預成形端子部分總成300。總成300包含配置成對置對且耦合至一引線框架204之一系列成對端子部分202。每一端子部分202包含一預成形表面安裝墊206及垂直於表面安裝墊206延伸且延伸出端子引線框架204之平面之繞組區段208。繞組區段208各自形成有一圓形開口302。端子部分總成300可由已知導電材料或此項技術中已知之合金製作，且可由經切割或衝壓之一單個導電材料薄板製作，其中繞組區段208被彎曲超出該材料薄板之平面。

如圖23中所展示，磁芯290裝配至端子部分總成200，其中一個磁芯290設置於每一對端子部分202之間且繞組區段208安置於每一磁芯290之各別端邊緣106、108中之凹部122、124中。

圖24展示可與圖23中所展示之總成裝配在一起之一例示性主繞組區段310。所展示實例中之主繞組區段310係具有一圓形剖面之一伸長、大體圓柱形導電元件。主繞組部分310具有一第一端312、與第一端312對置之一第二端314且沿其軸向長度在具有一均勻或恆定寬度及厚度尺寸之第一端312與第二端314之間線性地延伸。主繞組區段310之直徑經選擇以提供一所要剖面面積，該剖面面積又在用於較高電流、較高電力應用中時提供一可接受DCR。

如圖25及圖26中所展示，主繞組部分310延伸穿過繞組區段208中之每一開口302且穿過每一磁芯290中之通孔292(圖20及圖21)。主繞組部分310之端312、314可接著藉助(舉例而言)軟銲或焊接技術機械及電連接至端子部分202之繞組區段208。當機械及電連接完成時，離散電力電感器組件320完成。組件320可使用已知修整技術自引線框架204去框以提供可單獨安裝至一電路板之離散電力電感器320。電力電感器320提供與上文所闡述之電力電感器組件100類似之益處及優點。

儘管電力電感器320各自包含一個導電繞組，但應理解，可使用上文所闡述之技術提供一個以上繞組。對於該問題，上文所闡述之電力電感器中之任一者可經製作以包含任何數目n個所要導電繞組。

鑒於所揭示之例示性實施例，現在相信本發明之益處及優點係明顯的。

已揭示之一電磁組件總成之一實施例包含：一磁芯，其具有對置第一及第二端邊緣；及至少一個預成形導電繞組，其與磁體分開製作。該至少一個預成形導電繞組包含：一第一預成形端子部分、一第二預成形端子部分及在該等第一與第二端子部分之間延伸之一預成形主繞組部分，其中 該主繞組部分由一獨立式導體元件製作，該獨立式導體元件具有一第一端、一第二端及自該第一端完全延伸至該第二端之一筆直區段。該第一端子部分及該第二端子部分分別自該磁芯之該第一端邊緣及該第二端邊緣延伸，且該第一端子部分及該第二端子部分中之每一者包含垂直於該主繞組部分之該筆直區段延伸之一筆直區段。該第一端子部分及該第二端子部分中之至少一者與該主繞組部分分開製作且在該磁芯之該等對置端邊緣中之一者處機械及電連接至該主繞組部分。

視情況，該第一端子部分及該第二端子部分中之每一者可與該主繞組部分分開製作。該第一端子部分及該第二端子部分各自具有平行於該主繞組部分之該筆直區段延伸之一預成形表面安裝端子墊。該磁芯進一步包含互連該等對置第一及第二端邊緣之一底部表面，且該表面安裝端子墊平行於該底部表面延伸。該磁芯之該底部表面可形成有毗鄰該等對置第一及第二端邊緣中之每一者延伸之一凹部，且該等第一及第二端子部分中之每一者之該表面安裝端子墊在該等凹部中之一各別者中延伸。該第一端子部分可與該主繞組部分整體形成。

該主繞組部分可具有一矩形剖面。該主繞組部分可具有一圓形剖面。該磁芯可形成有在該等對置端邊緣之間延伸之一導體通孔開口，且該主繞組部分延伸穿過該導體通孔開口。該磁芯可形成有在該芯之該等對置端邊緣之間延伸之一實體間隙。該實體間隙可垂直於該主繞組部分延伸。該磁芯之該等對置端邊緣中之至少一者可形成有一凹部，且該第一端子部分及該第二端子部分中之一者之至少一部分定位於該凹部中。該第一端子部分及該第二端子部分中之至少一者可形成有一開口，且該主繞組部分之一部分接納於該開口中。該開口可係矩形的，或該開口可係圓形的。該主 繞組部分之該第一端及第二端中之一者可係漸縮的。該主繞組部分可具有一第一寬度尺寸，且該第一端子部分及該第二端子部分中之至少一者可具有不同於該第一寬度尺寸之一第二寬度尺寸。該第一寬度尺寸可小於該第二寬度尺寸。該至少一個預成形導電繞組可包含複數個預成形導電繞組。

已揭示之一電磁組件總成之另一實施例包含：一磁芯，其具有對置端邊緣、在該等對置端邊緣之間延伸之一通孔，及一底部表面；及至少一個預成形導電繞組，其與磁體分開製作。該至少一個預成形導電繞組包含：一第一端子部分，其包括一預成形平面表面安裝端子墊及垂直於該表面安裝端子墊延伸之一繞組區段；及一線性延伸之主繞組部分，其與該第一端子部分分開製作，該主繞組部分延伸穿過該磁芯中之該通孔。該第一端子部分與該主繞組部分在該磁體之該等端邊緣中之一者處彼此機械及電連接，且該第一端子部分之該繞組區段毗鄰該磁芯之該等對置端邊緣中之一者延伸。該第一平面表面安裝墊毗鄰該磁芯之該底部表面延伸。

視情況，該電磁組件總成可進一步包含具有一表面安裝端子墊之一第二端子部分。該第二端子部分與該主繞組部分整體形成。該第一端子部分之該繞組區段可包含一開口，且主繞組區段之一端可接納於該開口中。該開口可係一圓形開口及一矩形開口中之一者。該主繞組區段之該端可係漸縮的，且該開口接納該漸縮端。該磁芯之該通孔可具有一圓形剖面及一矩形剖面中之一者。該磁體可形成有一實體間隙。該實體間隙可垂直於該底部表面延伸。該至少一個預成形導電繞組可包含複數個預成形導電繞組。該總成可界定一電力電感器。

已揭示一電磁組件總成之另一實施例。該總成包含：一磁芯，其具有對置端邊緣、在該等對置端邊緣之間延伸之一通孔、一底部表面及垂直 於該底部表面延伸之一實體間隙；及至少一個預成形導電繞組，其與磁體分開製作。該至少一個預成形導電繞組包含：一第一端子部分及第二端子部分，其在該磁芯之該等各別端邊緣上彼此間隔開，該第一端子部分及該第二端子部分各自包括一預成形平面表面安裝端子墊及垂直於該表面安裝端子墊延伸之一繞組區段；及一線性延伸之主繞組部分，其與該第一端子部分及該第二端子部分中之至少一者分開製作，該主繞組部分延伸穿過該磁芯中之該通孔。該第一端子部分及該第二端子部分中之至少一者在該磁體之該等端邊緣中之一者處彼此機械及電連接。該第一端子部分及該第二端子部分之該繞組區段中之每一各別者毗鄰該磁芯之該等對置端邊緣中之一者延伸。該等第一及第二端子部分之該等表面安裝墊中之每一各別者毗鄰該磁芯之該底部表面延伸，且該總成界定一電力電感器。

本書面說明使用實例來揭示本發明(包含最佳模式)，且亦使得任一熟習此項技術者皆能夠實踐本發明，包含製作及使用任何裝置或系統及執行任何所併入方法。本發明之專利性範疇係由申請專利範圍來界定，且可包含熟習此項技術者構想出之其他實例。若此等其他實例具有與申請專利範圍之字面語言無差異之結構元件，或若其包含與申請專利範圍之字面語言具有微小差異之等效結構元件，則該等其他實例意欲在申請專利範圍之範疇內。

Claims (29)

1. 一種電磁組件總成，其包括：一磁芯(magnetic core)，其具有一第一端邊緣、與該第一端邊緣對置之一第二端邊緣以及在該第一端邊緣及該第二端邊緣之間延伸之一通孔(through-hole)開口；及一預成形導電繞組(winding)，其與該磁芯分開製作，該預成形導電繞組包括：一線性延伸主繞組部分，其具有一第一端、一第二端且具有一堅硬(solid)剖面區域在該第一端至該第二端之間，其中該線性延伸主繞組部分延伸穿過該磁芯之該通孔開口；一第一端子部分，其在該磁芯之該第一端邊緣上延伸；及一第二端子部分，其在該磁芯之該第二端邊緣上延伸；其中該第一端子部分及該第二端子部分之至少一者與該線性延伸主繞組部分分開製作，且於該磁芯之對置之該第一端邊緣及該第二端邊緣的對應一者處機械地及電性地連接至該線性延伸主繞組部分。
2. 如請求項1之電磁組件總成，其中該第一端子部分及該第二端子部分中之每一者與該線性延伸主繞組部分分開製作。
3. 如請求項1之電磁組件總成，其中該第一端子部分及該第二端子部分之每一者包含平行於該線性延伸主繞組部分延伸之一表面安裝端子墊。
4. 如請求項1之電磁組件總成，其中該磁芯進一步包括互連該第一端邊緣及該第二端邊緣之一底部表面，且其中該第一端子部分及該第二端子部分之每一者包含在該底部表面上延伸之一表面安裝端子墊。
5. 如請求項4之電磁組件總成，其中該底部表面形成有毗鄰該第一端邊緣延伸之一第一凹部(recess)、毗鄰該第二端邊緣延伸之一第二凹部、以及在該第一凹部及該第二凹部之間延伸之一非陷入外部表面，該第一端子部分及該第二端子部分之每一者之該表面安裝端子墊各別於該第一凹部及該第二凹部中延伸。
6. 如請求項1之電磁組件總成，其中該第一端子部分與該線性延伸主繞組部分整體形成。
7. 如請求項1之電磁組件總成，其中該線性延伸主繞組部分具有一矩形剖面或一圓形剖面中之一者。
8. 如請求項1之電磁組件總成，其中該磁芯形成有在該第一端邊緣及該第二端邊緣之間延伸之一實體間隙。
9. 如請求項1之電磁組件總成，其中該磁芯之該第一端邊緣及該第二端邊緣中之至少一者形成有一凹部，且其中該第一端子部分及該第二端子部分中之一者之至少一部分定位於該凹部中。
10. 如請求項1之電磁組件總成，其中該第一端子部分及該第二端子部分中之至少一者形成有一開口，且其中該線性延伸主繞組部分之一部分接納於該開口中。
11. 如請求項10之電磁組件總成，其中該開口係圓形開口或矩形開口中之一者。
12. 如請求項1之電磁組件總成，其中該線性延伸主繞組部分之該第一端及該第二端中之一者係漸縮的(tapered)。
13. 如請求項1之電磁組件總成，其中該線性延伸主繞組部分具有一第一寬度尺寸，且該第一端子部分及該第二端子部分中之至少一者具有不同於該第一寬度尺寸之一第二寬度尺寸。
14. 如請求項13之電磁組件總成，其中該第一寬度尺寸小於該第二寬度尺寸。
15. 如請求項1之電磁組件總成，其中該組件係一電力電感器。
16. 一種裝配(assembling)一電磁組件之方法，其包括：取得一磁芯，該磁芯具有一第一端邊緣、與該第一端邊緣對置之一第二端邊緣、以及在該第一端邊緣及該第二端邊緣之間延伸之一 通孔開口；取得一預成形導電繞組，該預成形導電繞組與該磁芯分開製作，其中該預成形導電繞組包含具有在一第一端及一第二端之間之一堅硬剖面區域之一線性延伸主繞組部分、一第一端子部分、以及一第二端子部分，其中該第一端子部分及該第二端子部分中之至少一者與該線性延伸主繞組部分分開製作；將該線性延伸主繞組部分延伸通過該磁芯之該通孔開口；及將該第一端子部分及該第二端子部分中之至少一者機械地及電性地連接至該線性延伸主繞組部分之各別第一端或第二端，使得該第一端子部分及該第二端子部分各別在該磁芯之該第一端邊緣及該第二端邊緣上延伸。
17. 如請求項16之方法，其中將該第一端子部分及該第二端子部分中之至少一者機械地及電性地連接至該線性延伸主繞組部分之各別第一端或第二端包括機械地及電性地連接該第一端子部分及該第二端子部分之每一者。
18. 如請求項16之方法，其中該第一端子部分及該第二端子部分之每一者包含平行於該線性延伸主繞組部分延伸之一表面安裝端子墊，且其中該磁芯進一步包括互連該第一端邊緣及該第二端邊緣之一底部表面，該方法進一步包括在該底部表面上延伸該第一端子部分及該第二端子部分之該表面安裝端子墊。
19. 如請求項18之方法，其中該磁芯之該底部表面形成有毗鄰該磁芯之該第一端邊緣延伸之一第一凹部、毗鄰該磁芯之該第二端邊緣延伸之一第二凹部以及在該第一凹部及該第二凹部之間延伸之一非陷入外部表面，該方法進一步包括在該第一凹部及該第二凹部中分別延伸該第一端子部分及該第二端子部分之該表面安裝端子墊。
20. 如請求項16之方法，其中該第一端子部分與該線性延伸主繞組部分整體形成。
21. 如請求項16之方法，其中該線性延伸主繞組部分具有一矩形剖面或一圓形剖面中之一者。
22. 如請求項16之方法，其中該磁芯形成有在該第一端邊緣及該第二端邊緣之間延伸之一實體間隙。
23. 如請求項16之方法，其中該磁芯之該第一端邊緣及該第二端邊緣中之至少一者形成有一凹部，且該方法包括在各別該凹部中延伸該第一端子部分及該第二端子部分中之一者之至少一部分。
24. 如請求項16之方法，其中該第一端子部分及該第二端子部分中之至少一者形成有一開口，且其中該方法進一步包括在該開口中接納該線性延伸主繞組部分之一部分。
25. 如請求項24之方法，其中該開口係圓形開口或矩形開口中之一者。
26. 如請求項24之方法，其中該線性延伸主繞組部分之該第一端及該第二端中之一者係漸縮的。
27. 如請求項16之方法，其中該線性延伸主繞組部分具有一第一寬度尺寸，且該第一端子部分及該第二端子部分中之至少一者具有不同於該第一寬度尺寸之一第二寬度尺寸。
28. 如請求項27之方法，其中該第一寬度尺寸小於該第二寬度尺寸。
29. 如請求項16之方法，其中該組件係一電力電感器。