TWI704584B - 用於電感元件之核心及電感元件 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種用於一電感元件之核心，其具有至少一第一側部分、一中間部分及一第二側部分，其中該中間部分具有一中心部分、經配置為平行於該中心部分之一第一邊緣部分及經配置為平行於該中心部分之一第二邊緣部分，其中該中心部分經配置於該第一邊緣部分與該第二邊緣部分之間，其中提供至少一個塑膠組件，其經設置於至少在該中心部分與該第一邊緣部分之間及/或至少在該中心部分與該第二邊緣部分之間，以便調整該電感元件的一雜散電容且影響該電感元件之一二次磁通量。

Description

用於電感元件之核心及電感元件
本發明係關於一種具有至少一第一側部分、一中間部分及一第二側部分之一電感元件之核心，其中該中間部分具有一中心部分、經配置為平行於該中心部分之一第一邊緣部分及經配置為平行於該中心部分之一第二邊緣部分，其中該中心部分配置於該第一邊緣部分與該第二邊緣部分之間。本發明亦係關於一種具有根據本發明之一核心之電感元件。
電感元件之核心以許多不同形式產生。其中側部分大體具有(例如)一大寫字母E之橫截面形式之核心可自動產生且處理。在此橫截面形式中，側部分可具有特殊幾何形壓印且(例如)被稱為E核心、PQ核心、ETD核心、RM核心等。若對應側部分用比較長的線圈纏繞，則使用通常具有背靠背佈置之兩個側部分之形式的中間部分。接著，此等中間部分具有(例如)形成為圓柱形的一中心部分、經配置為平行於該中心部分之一第一邊緣部分及經設計為與該第一邊緣部分對稱且亦經配置為平行於該中心部分之一第二邊緣部分。為使此等中間部分能夠耐受具有此等核心的電感元件所曝露之大量機械負載(例如，高達10倍之重力)，中間部分的第一邊緣部分、中心部分及第二邊緣部分可藉由一中心腹板連接在一起。此一中心腹板將經一體地設計為具有中間部分及兩個邊緣部分，使得中間部分形成一穩定單元且可機械負載如側部分般重。自一磁性態樣，中間腹板形成一分路。在一電感元件之兩個線圈之間產生一雜散電容。
將藉由本發明改良一種可自動產生且處理之一電感元件之核心及電感元件。
根據本發明，為此提供一種具有技術方案1之特徵之核心。本發明之有利改良起因於子技術方案。
一種用於一電感元件之根據本發明之核心，其具有至少一第一側部分、一中間部分及一第二側部分，其中該中間部分具有一中心部分、經配置為平行於該中心部分之一第一邊緣部分及經配置為平行於該中心部分之一第二邊緣部分，其中該中心部分配置於該第一邊緣部分與該第二邊緣部分之間。提供至少一個塑膠組件，其經設置於至少在該中心部分與該第一邊緣部分之間及/或至少在該中心部分與該第二邊緣部分之間，以便調整該電感元件的一雜散電容且影響該電感元件之一二次磁通量。
藉由提供該塑膠組件，可調整具備根據本發明之一核心之一電感元件之電性質及特定言之諧振頻率。此藉由適當選擇用於該塑膠組件之該塑膠之介電常數εr 而達成。與電感元件之習知核心(其中該中心部分藉由一鐵磁體腹板連接至該第一邊緣部分及該第二邊緣部分)比較，自該中心部分至該兩個邊緣部分之該二次磁通量亦可實質上降低，且憑藉適當選擇該塑膠組件之材料，甚至完全消除該二次磁通量。另外，該塑膠組件亦可明顯確保該核心之機械穩定，其中其在該中心部分與該第一邊緣部分與該第二邊緣部分之間提供一機械連接，且在此方面，充當一定位組件。
在本發明之一改良中，該塑膠組件之一介電常數εr 位於自1至50之範圍中，特定言之在1至10之範圍中。
如此，可在寬限制內設定具備根據本發明之該核心之一電感元件之該雜散電容，且藉此，亦可在寬限制內修改此一電感元件之一諧振頻率。
在本發明之一改良中，該塑膠組件將該第一邊緣部分及該第二邊緣部分固定於相對於彼此之一界定位置中。
如此，該中心部分及該兩個邊緣部分可牢固地固定於彼此，且藉此耐受甚至較高之機械負載。將該中心部分及兩個邊緣部分固定於相對於彼此之一界定位置中亦容許自動處理根據本發明之該核心至一電感元件中。
在本發明之一改良中，該塑膠組件至少在該中間部分之該中心部分之部分上方圍繞該中心部分。
如此，可達成該中心部分之一穩定機械固定。
在本發明之一改良中，該塑膠組件係由具有低磁導率之一塑膠形成。
如此，可確保，通過該塑膠組件之一磁分路係可忽略的。相對磁導率μr 接著為1或位於1周圍之區中。
在本發明之一改良中，該塑膠組件係由聚矽氧、聚醯胺、異戊二烯或乳膠形成。
在本發明之一改良中，該塑膠組件之該塑膠含有碳、玻璃顆粒、一陶瓷化合物及/或黏膠之一混合物。一塑膠組件首先確保該核心之一高機械負載承載能力，此等效於或甚至優於習知、一體產生之核心之中間部分之該機械負載承載能力。與根據本發明之該核心之磁性質相關，可藉由該塑膠組件完全或至少幾乎完全防止一磁分路。取決於所使用之該塑膠之選擇，若預期一經定義磁分路，則可設定此磁分路之大小。與此一核心或此一電感元件之磁性質相關，本發明達成大幅改良。與根據本發明之該核心之電性質相關，藉由選擇一適當塑膠，該等電性質亦可以一經定義方式設定。該塑膠組件可有利地藉由射出成形或一熱熔或熔融黏合劑程序產生。
在本發明之一改良中，該塑膠組件經形成為垂直於該中間部分之該中心部分、該第一邊緣部分及該第二邊緣部分配置之一片狀或板狀腹板，且包括用於接納該中心部分、該第一邊緣部分及該第二邊緣部分之三個通道開口。
如此，該中心部分及該兩個邊緣部分可非常容易地附接至該塑膠組件。特定言之，該中間部分之自動產生係可能的。
在本發明之一改良中，該三個通道開口之一第一者適於該中間部分之該中心部分之橫截面，該三個通道開口之一第二者適於該中間部分之該第一邊緣部分之橫截面，且該三個通道開口之一第三者適於該中間部分之該第二邊緣部分之橫截面。
如此，該中心部分及該兩個邊緣部分可牢固地附接至該塑膠組件。
在本發明之一改良中，該中間部分、該第一邊緣部分及/或該第二邊緣部分藉由夾箝固定於該塑膠組件之該各自通道開口中。
如此，該中間部分及該兩個邊緣部分可藉由將該中間部分及該兩個邊緣部分簡單插入該塑膠組件之該等通道開口中而固定於該塑膠組件中。
在本發明之一改良中，該第一側部分及該第二側部分大體具有類似於字母E之形式之一橫截面。
核心之此等側部分通常被稱為E核心、PQ核心、ETD核心或RM核心等，且相對於其等機械、電氣及磁性質係非常有利的。此等核心亦可自動產生且處理，特定言之纏繞且製作成電感元件。
在本發明之一改良中，該塑膠組件具有一基底板，一片狀或板狀腹板自該基底板垂直突出，其中該基底板經提供用於固定該核心之該第一側部分及該第二側部分。
如此，藉由在其功能上作為一定位組件之該塑膠組件，不僅該中間部分被固定至該中心部分及該兩個邊緣部分，而且該核心之該兩個側部分被固定。此特定言之相對於根據本發明之具有該核心之一電感組件之自動產生係極其有利的。
在本發明之一改良中，在其背離該片狀腹板之側上，該基底板具備固定構件，特定言之閂鎖構件或夾箝構件。
此等固定構件可用於固定根據本發明之該核心或具有該核心之一成品電感元件。
本發明所基於之問題亦藉由根據本發明之具有一核心之一電感元件解決，其中該電感元件包括至少部分圍繞該中間部分之該中心部分之至少一個線圈。
此一電感元件具有與具有習知核心之電感元件一樣高之一機械負載承載能力，但自一磁性態樣，具有明顯優勢：不通過該中間部分產生磁分路，或可藉由適當選擇該塑膠組件之一塑膠而以一界定方式設定一磁分路。另外，可完全自動產生該電感元件。
在本發明之一改良中，該塑膠組件之該塑膠之一介電常數與該線圈之一電感匹配，以便獲得該電感組件之一界定諧振頻率。
該介電常數εr 可藉由選擇該塑膠組件之該塑膠而設定。例如，當使用聚矽氧時，εr = 2.9，當使用聚醯胺時，εr = 1.7，當使用異戊二烯時，εr = 2.1，且當使用乳膠時，εr = 24。若該塑膠組件之該塑膠含有混合物(諸如，例如碳、玻璃顆粒、陶瓷化合物或黏膠)，則該塑膠之該介電常數可設定在甚至更寬之範圍內。例如，對於碳，εr = 2.5，對於玻璃顆粒，εr = 4.0，對於陶瓷化合物，εr = 17且對於黏膠，εr = 34.5。
特定言之，相對於該電感元件之該等電氣性質，本發明因此提供相較於習知電感元件之大量優勢。可根據本發明調整該電感元件之該諧振頻率，使得該電感元件之工作範圍可以靈活之方式變化。
本發明之進一步特徵及優點來源於發明申請專利範圍及結合圖式之本發明之一較佳例示性實施例之下列描述。附圖展示：
圖1展示自斜上方之一視圖中之根據本發明之一電感元件10。電感元件10具有一核心12及兩個線圈14、16。兩個線圈14、16各自具有矩形橫截面之扁平線纏繞而成，其中矩形橫截面之一窄側指向兩個線圈14、16之中間縱軸。
核心12具有一第一側部分18、一第二側部分20及一中間部分22。兩個側部分18、20等同地形成且具有一所謂的PQ核心之形式。在橫截面中觀看，其中一截面平面接著在圖1中沿著電感元件10向上延伸至半途且含有兩個線圈14、16之中間縱軸，兩個側部分18、20具有一大寫字母E之橫截面形式。一中間部分24經構形為圓柱形的且因此適於兩個線圈14、16之內部形式。兩個邊緣部分26、28各具有一平坦外面及一凸狀彎曲內面，其繼而適於兩個線圈14、16之外部形式。
中間部分22具有一中心部分30、一第一邊緣部分32及一第二邊緣部分34及一塑膠組件36。兩個邊緣部分32、34彼此等同地形成且各具有一平坦後側及一凸狀彎曲內側。凸狀彎曲內側各適於兩個線圈14、16之外部形式。兩個邊緣部分32、34各連接兩個側部分18、20之邊緣部分26、28且實質上繼續其等之形狀。在圖1中，以簡化形式展示邊緣部分32、34及側部分18、20。實際上，邊緣部分32、34及側部分18、20之側面可對準，即，在無肩部的情況下彼此轉化。
中間部分30經形成為圓柱形且連接兩個側部分18、20之中間部分24。
在圖2中，在自斜上方之一視圖中展示圖1中之電感元件10之核心12。核心12具有兩個側部分18、20及中間部分22。如在圖2中顯而易見，中間部分22連接兩個側部分18、20。
兩個側部分18、20由(例如)一鐵磁體材料構成且各一體產生。在中間部分22中，中心部分30及兩個邊緣部分32、34係由鐵磁體材料製成。塑膠組件36或定位組件係由一塑膠構成，較佳地係由聚矽氧或聚醯胺構成。
抵靠彼此放置之兩個側部分18、20與中間部分22之端面之間無可量測氣隙，此係由於兩個側部分18、20分別擱置於中心部分30或第一邊緣部分32及第二邊緣部分34之各自經分配端面上。然而，自一磁性態樣，存在由各自端面中之略微不均勻性造成之一小氣隙。為了調整電感組件10之磁性性質，可在兩個側部分18、20與中間部分22之間有意地設定一氣隙。一氣隙亦意味著藉由將一小塑膠板插入兩個側部分與中間部分22之間而產生之一間隙。
圖3僅展示由鐵磁體材料製成之核心12之組件，即，兩個側部分18、20，及中間部分之中心部分30、第一邊緣部分32及第二邊緣部分34。
圖4展示來自圖1之電感元件10，其中已經省略中間部分之中心部分、第一邊緣部分及第二邊緣部分。自此視圖可見，塑膠組件36具有自一基底板40垂直突出之一片狀腹板38。片狀腹板38及基底板40兩者係由一塑膠製成。片狀腹板38具有總共三個通道開口42、44及46。第二通道開口44係圓柱形的且適於中心部分30之橫截面。第一通道開口42及第三通道開口46分別適於第一邊緣部分32及第二邊緣部分34之橫截面。
通道開口42、44、46各經構形使得中心部分30藉由夾箝固持於第二通道開口44中，第一邊緣部分32藉由夾箝固持於第一通道開口42中，且第二邊緣部分34藉由夾箝固持於第三通道開口46中，見圖1。藉由在其功能上作為一定位組件之塑膠組件36，中心部分30、第一邊緣部分32及第二邊緣部分34藉此可相對於彼此固定。
繼而，基底板40可用於相對於彼此且相對於核心之中間部分(特定言之塑膠組件36之平台狀腹板38)定位且固定兩個側部分18、20。
固定構件(諸如，例如閂鎖構件)可設置於基底板40之一底側(圖4中未展示)上，以便將成品電感組件附接至一載體(例如，一外殼或亦一電路板)。
圖5亦展示具有兩個線圈14、16之兩個側部分18、20。線圈14部分圍繞第一側部分18之中間部分，且線圈16部分圍繞第二側部分20之中間部分。在圖5中之視圖中，邊緣部分26、28之凸狀內側適於線圈14及16之外部形式亦係顯而易見的。
圖6展示圖2中之核心之中間部分22，其中塑膠組件36包括片狀腹板38及基底板40。中間部分22之第一邊緣部分32、中心部分30及第二邊緣部分34藉由夾箝固定於片狀腹板38之通道開口中。
圖7單獨展示塑膠組件36。片狀腹板38接納於基底板40之一溝槽50中，此在圖10中可見。溝槽50之尺寸適於片狀腹板38之尺寸(特定言之厚度)，使得片狀腹板38 (例如)藉由夾箝固持於溝槽50中。
圖8及圖9中之描繪自兩個不同角度單獨展示一片狀腹板38。
憑藉根據本發明之核心12或電感元件10，可提供可自動產生且亦自動處理之一電感元件。根據本發明之此一電感元件具有一機械負載承載能力，其如具有由鐵磁體一體製成之一中間部分之習知電感元件一般高或甚至更高。自一磁性態樣，可藉由由塑膠製成之塑膠組件36 (特定言之片狀腹板38)防止中間部分中之一分路。憑藉適當選擇塑膠，磁分路之大小可藉由塑膠組件36之平台狀腹板38設定至一所要值。為此，(例如)在片狀腹板38之生產中可添加鐵氧體粉末至一塑膠。
從一電氣態樣，根據本發明之電感元件之性質亦可藉由選擇用於塑膠組件36之平台狀腹板38之塑膠而設定。一寄生雜散電容之大小可藉由片狀腹板38之塑膠之介電常數設定，且可(例如)用於使電感元件10之諧振頻率點移位。此最終導致阻抗對比頻率之不同曲線。
圖11展示根據本發明之一電感元件之一簡化替換電路圖。替換電路圖具有彼此平行切換之兩個分支。在右手分支中，首先展示電感L，其藉由所使用之線圈之參數(包含繞組數)判定。展示與此電感串聯之一交流電電阻器ACR。此交流電電阻器ACR取決於施加至電感元件之信號之頻率。亦展示與右手分支中之電感串聯之直流電電阻器DCR；換言之，電感元件之歐姆電阻，其尤其藉由用於線圈之材料、其橫截面及線長判定。
圖11之替換電路圖之左手分支含有一電容器C。此電容器C反映電感元件之雜散電容。主要在電感元件之兩個線圈之間形成此雜散電容。在根據本發明之元件中，塑膠組件36插入兩個線圈之間，見圖1。因此，根據本發明之電感元件之雜散電容C可受塑膠組件36之介電常數εr 影響。
然而，圖11中展示之替換電路圖亦構成一諧振電路。藉由選擇塑膠組件36之材料，換言之，藉由選擇塑膠組件36之塑膠之介電常數，可設定根據本發明之電感元件之雜散電容C及因此亦諧振頻率之大小。然而，如此，根據本發明之電感元件之工作範圍亦可以靈活方式變化。
10:電感元件 12:核心 14:線圈 16:線圈 18:第一側部分 20:第二側部分 22:中間部分 24:中間部分 26:邊緣部分 28:邊緣部分 30:中心部分 32:第一邊緣部分 34:第二邊緣部分 36:塑膠組件 38:片狀腹板 40:基底板 42:通道開口 44:通道開口 46:通道開口 50:溝槽
圖1：在斜上方之一視圖中之根據本發明之一電感元件，
圖2：來自圖1之電感元件之核心之一描繪，
圖3：來自圖2之核心，其中已經省略核心之塑膠組件，
圖4：來自圖1之電感元件之一描繪，其中不展示核心之中間部分之中心部分及兩個邊緣部分，
圖5：來自圖4之電感元件，其中不展示核心之塑膠組件，
圖6：來自圖2之核心之中心部分，
圖7：來自圖2之核心之塑膠組件，
圖8：來自圖7之塑膠組件之一平台狀腹板，
圖9：在自正面之一視圖中之來自圖8之平台狀腹板，
圖10：來自圖7之塑膠組件之一基底板，及
圖11：根據本發明之一電感元件之一簡化電氣替換電路圖之一描繪。
10:電感元件
12:核心
14:線圈
16:線圈
18:第一側部分
20:第二側部分
22:中間部分
24:中間部分
26:邊緣部分
28:邊緣部分
30:中心部分
32:第一邊緣部分
34:第二邊緣部分
36:塑膠組件

Claims (16)

  1. 一種用於一電感元件之核心，其具有至少一第一側部分、一中間部分及一第二側部分，其中該中間部分具有一中心部分、經配置為平行於該中心部分之一第一邊緣部分及經配置為平行於該中心部分之一第二邊緣部分，其中該中心部分經配置於該第一邊緣部分與該第二邊緣部分之間，其特徵為提供至少一個塑膠組件，其經設置於至少在該中心部分與該第一邊緣部分之間及/或至少在該中心部分與該第二邊緣部分之間，以便調整該電感元件的一雜散電容且影響該電感元件之一二次磁通量。
  2. 如請求項1之核心，其中該塑膠組件之一介電常數位於自1至50之範圍中，特定言之在1至10之範圍中。
  3. 如請求項1或2之核心，其中該塑膠組件係由具有低磁導率之一塑膠形成。
  4. 如請求項1或2之核心，其中該塑膠組件係由聚矽氧、聚醯胺、異戊二烯或乳膠製成。
  5. 如請求項1或2之核心，其中該塑膠含有碳、玻璃顆粒、一陶瓷化合物及/或黏膠之一混合物。
  6. 如請求項1或2之核心，其中該塑膠組件將該中心部分、該第一邊緣 部分及該第二邊緣部分固定於相對於彼此之一界定位置中。
  7. 如請求項1或2之核心，其中該塑膠組件至少在該中間部分之該中心部分之部分長度上方圍繞該中心部分。
  8. 如請求項1或2之核心，其中該塑膠組件經形成為垂直於該中間部分之該中心部分、該第一邊緣部分及該第二邊緣部分配置之一片狀或板狀腹板，且包括用於接納該中間部分之該中心部分、該第一邊緣部分及該第二邊緣部分之三個通道開口。
  9. 如請求項8之核心，其中該三個通道開口之一第一者適於該中間部分之該中心部分之橫截面，該三個通道開口之一第二者適於該第一邊緣部分之橫截面，且該三個通道開口之一第三者適於該第二邊緣部分之橫截面。
  10. 如請求項9之核心，其中該中間部分之該中心部分、該第一邊緣部分及/或該第二邊緣部分藉由夾箝固定於該各自通道開口中。
  11. 如請求項1或2之核心，其中該第一側部分及該第二側部分大體具有類似於字母E之形式之一橫截面。
  12. 如請求項11之核心，其中該第一側部分及該第二側部分形成為一E核心、PQ核心、ETD核心或RM核心。
  13. 如請求項1或2之核心，其中該塑膠組件具有一基底板，一片狀或板狀腹板自該基底板垂直突出，其中該基底板經提供用於固定該核心之該第一側部分及該第二側部分。
  14. 如請求項13之核心，其中在其背離該片狀或板狀腹板之側上，該基底板具備固定構件，特定言之閂鎖構件或夾箝構件。
  15. 一種電感組件，其具有根據請求項1至14中至少一項之一核心及至少部分圍繞該中間部分之該中心部分之至少一個線圈。
  16. 如請求項15之電感組件，其中該塑膠組件之該塑膠之一介電常數與該線圈之一電感匹配，以便獲得該電感組件之一界定諧振頻率。
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