TWM612169U - 高耐壓高功率密度耦合磁性元件 - Google Patents

Abstract

本創作揭露一種高耐壓高功率密度耦合磁性元件，其包括一第一鐵芯體、一第一線圈、一第二線圈以及至少一個第二鐵芯體。第一鐵芯體與至少一個第二鐵芯體之間具有多個間隙，第一線圈位於第一鐵芯體與第二線圈之間，第二線圈位於第一線圈與至少一個第二鐵芯體之間。第一線圈與第一鐵芯體以及第二鐵芯體組合，以形成一第一電感，第二線圈與第一鐵芯體以及至少一個第二鐵芯體組合，以形成一第二電感，且第一電感與第二電感藉由每一個間隙所形成的氣隙，以達到所需要的電感量。藉此，本創作的高耐壓高功率密度耦合磁性元件藉由上述技術方案，以達到高耐壓、高功率密度的耦合磁性效果。

Description

高耐壓高功率密度耦合磁性元件

本創作關於一種磁性元件，特別是關於一種耦合式且具有高耐壓、高功率密度的高耐壓高功率密度耦合磁性元件。

目前電子設備裝置的發展趨勢都是朝向高功率密度以及高效率的目標前進。對於電子設備裝置而言，不可或缺的電源產品設計無時無刻無不在追求縮小體積來實現高功率密度。在電源產品中，如果所使用的電感體積比較大，電感相對所占的空間也會比較多，因此，許多設計者的目光都集中在如何對電感元件體積縮小化的工程上，並且，也花費了大量的精力和時間，以求達到更優化的解決辦法。

傳統的電感元件構成基本上都是分立，且以單體為主，極少部分是一體多個電感的結構應用。現有部分的雙電感元件也都是簡單的同一磁路多組線圈的耦合式雙電感所組成。並且，現有的電感元件如果要達到具備高耐壓特性，都必須犧牲自身的體積，或者通過繁雜的製作流程；也就是說，目前市面上具備高耐壓特性的電感元件都存在著體積過大或製程繁雜的問題。

故，如何通過結構設計的改良，來克服上述的缺陷，已成為本領域所要解決的重要課題之一。

本創作所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種高耐壓高功率密度耦合磁性元件。為了解決上述的技術問題，本創作所採用的其中一技術方案是提供一種高耐壓高功率密度耦合磁性元件，其包括一第一鐵芯體、一第一線圈、一第二線圈以及至少一個第二鐵芯體。第一鐵芯體具有貫穿本體的一容置空間。第一線圈能拆卸地設置在該容置空間中，該第一線圈具有一第二容置空間。第二線圈能拆卸地位於該第二容置空間中，該第二線圈具有一第三容置空間。至少一個第二鐵芯體能拆卸地位於該第三容置空間中。

其中，該第一鐵芯體與至少一個該第二鐵芯體之間具有多個間隙，該第一線圈位於該第一鐵芯體與該第二線圈之間，該第二線圈位於該第一線圈與至少一個該第二鐵芯體之間。其中，該第一鐵芯體、該第一線圈與至少一個該第二鐵芯體組合，以形成一第一電感，該第一鐵芯體、該第二線圈與至少一個該第二鐵芯體組合，以形成一第二電感，且該第一電感與該第二電感藉由每一個間隙所形成的氣隙，以達到所需要的電感量。

本創作的其中一有益效果在於，本創作所提供的高耐壓高功率密度耦合磁性元件，其能通過“第一鐵芯體具有貫穿本體的一容置空間。第一線圈能拆卸地設置在該容置空間中，該第一線圈具有一第二容置空間。第二線圈能拆卸地位於該第二容置空間中，該第二線圈具有一第三容置空間。至少一個第二鐵芯體能拆卸地位於該第三容置空間中。其中，該第一鐵芯體與至少一個該第二鐵芯體之間具有多個第一間隙，該第一線圈位於該第一鐵芯體與該第二線圈之間，該第二線圈位於該第一線圈與至少一個該第二鐵芯體之間。其中，該第一鐵芯體、該第一線圈與至少一個該第二鐵芯體組合，以形成一第一電感，該第一鐵芯體、該第二線圈與至少一個該第二鐵芯體組合，以形成一第二電感，且該第一電感與該第二電感藉由每一個該第一間隙所形成的氣隙，以達到所需要的電感量”的技術方案，以達到高耐壓、高功率密度的耦合磁性效果。

為使能更進一步瞭解本創作的特徵及技術內容，請參閱以下有關本創作的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本創作加以限制。

以下是通過特定的具體實施例來說明本創作所公開有關“高耐壓高功率密度耦合磁性元件”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本創作的優點與效果。本創作可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不背離本創作的構思下進行各種修改與變更。另外，本創作的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本創作的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本創作的保護範圍。

應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件，但這些元件不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

[第一實施例]

請參閱圖1至圖5，分別為本創作第一實施例的高耐壓高功率密度耦合磁性元件的立體示意圖、部分分解示意圖、分解示意圖、底視示意圖以及前視示意圖。如圖所示，本創作第一實施例提供一種高耐壓高功率密度耦合磁性元件Z，其包括一第一鐵芯體1、一第一線圈2、一第二線圈3以及至少一個第二鐵芯體4。

首先，配合圖1至圖4所示，本創作的第一鐵芯體1具有貫穿本體的一容置空間10，第一鐵芯體1可為鐵氧體或軟磁性的材料。在本實施例中，第一鐵芯體1的外型以方形作為示例，但不以此為限。其中，容置空間10可為T形狀，且第一鐵芯體1的兩側可藉由容置空間10而彼此連通。進一步來說，第一鐵芯體1具有對應於容置空間10的一第一內壁11、一第二內壁12、一第三內壁13以及一第四內壁14，第一內壁11與第二內壁12相對設置，第三內壁13與第四內壁14相對設置。

接著，配合圖1至圖4所示，第一線圈2能拆卸地設置在第一鐵芯體1的容置空間10中，且第一線圈2具有一第二容置空間20。進一步來說，第一線圈2包括一本體部21、一第一端部22以及一第二端部23，本體部21呈Ｕ形狀且位於容置空間10中，本體部21的一端與第一端部22垂直連接，本體部21的另一端與第二端部23垂直連接；也就是說，第一線圈2可呈Ω形狀，且第一線圈2可藉由本體部21圍繞出第二容置空間20。在第一線圈2位於容置空間10中時，第一端部22與第二端部23可完全位於容置空間10中（如圖1、圖2所示）、或者部分外露於第一鐵芯體1的外部（如圖5所示）。並且，第一線圈2可為扁平線圈，但不以此為限，第一線圈2也可以是經過衝壓的銅片而製成，或使用其它類型的導電體材料所製作而成。

接下來，配合圖2至圖4所示，第二線圈3能拆卸地位於第一線圈2的第二容置空間20中，即第二線圈3可被第一線圈2部分包覆。第二線圈3可呈C形狀，但不以為限。第二線圈3可具有一第三容置空間30。並且，第二線圈3可為扁平線圈，但不以此為限，第二線圈3也可以是經過衝壓的銅片而製成，或使用其它類型的導電體材料所製作而成。

接著，配合圖2至圖4所示，第二鐵芯體4能拆卸地位於第二線圈3的第三容置空間30中，即第二鐵芯體4可被第二線圈3部分包覆。第二鐵芯體4可為鐵氧體或軟磁性的材料。在本實施例中，第二鐵芯體4的外型以凸字形作為示例，但不以此為限，第二鐵芯體4的外形可配合第二線圈3的造型而改變。

進一步來說，配合圖1至圖4所示，第一鐵芯體1可與第一線圈2以及第二鐵芯體4組合，並形成第一電感，並且，第一鐵芯體1可與第二線圈3以及第二鐵芯體4組合，以形成第二電感；其中，在本實施例中，第二鐵芯體4是以一個作為示例，但不以此為限。接著，第二線圈3可與第二鐵芯體4可容置於第一線圈2的第二容置空間20中（同時也是容置於第一鐵芯體1的容置空間10中）；即，第一線圈2位於第一鐵芯體1與第二線圈3之間，第二線圈3位於第一線圈2與第二鐵芯體4之間。由於第一鐵芯體1的容置空間10大小是大於第二鐵芯體4的大小，因此，第一鐵芯體1的第一內壁11與第二鐵芯體4的一第一表面41之間可形成第一間隙G1，第一鐵芯體1的第二內壁12可與第二鐵芯體4的一第二表面42之間可形成第一間隙G1；也就是說，第一鐵芯體1與第二鐵芯體4之間具有多個第一間隙G1。其中，高耐壓高功率密度耦合磁性元件Z可藉由多個第一間隙G1中容納氣體（例如一般空氣，但不以為限），以於第一鐵芯體1與第二鐵芯體4之間形成氣隙（air gap）。而第一鐵芯體1的第三內壁13以及第四內壁14可與第一線圈2的本體部21直接接觸。

值得一提的是，本創作在其他較佳的實施方式中，第一線圈2與第二線圈3可以是絕緣連接、絕緣接觸。或者，更進一步的，本創作的高耐壓高功率密度耦合磁性元件Z也可以是第一鐵芯體1、第一線圈2、第二線圈3以及第二鐵芯體4彼此絕緣連接、絕緣接觸。從而可實現超高耐壓的磁性元件結構。

因此，本創作的高耐壓高功率密度耦合磁性元件Z藉由將第一鐵芯體1與第一線圈2以及第二鐵芯體4所形成的第一電感，以及第一鐵芯體1與第二線圈3以及第二鐵芯體4所形成的第二電感而組合成一整體裝置，並且，利用多個第一間隙G1所形成的氣隙，以達到第一電感與第二電感可為相同的電感量或是能夠為相異的電感量。也就是說，本創作的高耐壓高功率密度耦合磁性元件Z可藉由將第一鐵芯體1與第二鐵芯體4間隔開來，即以間隔來做為氣隙，以不同的間隔距離來形成所需要的電感值，進而使第一電感與第二電感可藉由多個第一間隙G1所形成的氣隙，以達到所需要的電感量。

值得注意的是，每一個第一間隙G1的大小可由製造商或使用者依據實際需求而彈性的調整；也就是說，透過改變第一間隙G1的大小，可控制第一鐵芯體1與第二鐵芯體4之間的氣隙，進而控制第一電感與第二電感的電感量。

據此，本創作的高耐壓高功率密度耦合磁性元件Z藉由上述的技術方案，一方面可以實現兩個電感元件呈一體化，有效地減少用戶在使用印刷電路板組裝（PCBA）上的元件或器件的數量；另一方面，也能實現最大限度地節約了整體體積與空間，有利於提高電源產品的功率密度，並有利於產品的小型化，改善現有技術之缺失。

然而，上述所舉的例子只是其中一可行的實施例而並非用以限定本創作。

[第二實施例]

請參閱圖6，為本創作第二實施例的高耐壓高功率密度耦合磁性元件的分解示意圖，並請一併參閱圖1至圖5。如圖所示，本實施例的高耐壓高功率密度耦合磁性元件Z與上述第一實施例的高耐壓高功率密度耦合磁性元件Z大致相似，在此不再贅述。本實施例與上述各實施例的不同之處在於，在本實施例中，高耐壓高功率密度耦合磁性元件Z還可包括多個墊片單元5，每一個墊片單元5能拆卸地設置於所對應的第一間隙G1中；其中，第一電感與第二電感藉由每一個墊片單元5的設置而控制第一鐵芯體1與第二鐵芯體4之間的氣隙，以達到所需要的電感量。

舉例來說，配合圖4及圖6所示，本創作的高耐壓高功率密度耦合磁性元件Z可在每一個第一間隙G1中設置墊片單元5，以作為第一電感與第二電感中的氣隙之用；其中，墊片單元5可為使用非鐵磁性材料所製作的片狀體，非鐵磁性材料可包括有麥拉片、牛皮紙片、塑料片、玻璃片或由不同的非鐵磁性材料混合而成。因此，第一電感與第二電感可藉由多個墊片單元5的設置而控制第一鐵芯體1與第二鐵芯體4之間的氣隙，以到達所需要的電感量。

然而，上述所舉的例子只是其中一可行的實施例而並非用以限定本創作。

[第三實施例]

請參閱圖7，為本創作第三實施例的高耐壓高功率密度耦合磁性元件的前視示意圖，並請一併參閱圖1至圖6。如圖所示，本實施例的高耐壓高功率密度耦合磁性元件Z與上述第一實施例的高耐壓高功率密度耦合磁性元件Z大致相似，在此不再贅述。本實施例與上述實施例的不同之處在於，在本實施例中，容置空間10可為方形狀，並且，第一線圈2可包括一本體部21、一第一端部22以及一第二端部23，本體部21呈Ｕ形狀且位於容置空間10中，本體部21的兩端分別與第一端部22以及第二端部23連接，且第一端部22與第二端部23外露於第一鐵芯體1的外部。

舉例來說，配合圖7所示，第一線圈2可呈U形狀，並且，在第一線圈2與第一鐵芯體1相互結合後，第一線圈2的第一端部22與第二端部23外露於第一鐵芯體1的外部，以作為導電引腳。因此，在本創作的高耐壓高功率密度耦合磁性元件Z要與基板（於圖中未繪示）結合時，高耐壓高功率密度耦合磁性元件Z可藉由第一端部22以及第二端部23插設於基板上，而穩固地設置在基板上。

然而，上述所舉的例子只是其中一可行的實施例而並非用以限定本創作。

[第四實施例]

請參閱圖8及圖9，分別為本創作第四實施例的高耐壓高功率密度耦合磁性元件的部分分解示意圖以及立體示意圖，並請一併參閱圖1至圖7。如圖所示，本實施例的高耐壓高功率密度耦合磁性元件Z與上述各實施例的高耐壓高功率密度耦合磁性元件Z大致相似，在此不再贅述。本實施例與上述各實施例的不同之處在於，在本實施例中，第二鐵芯體4可為多個；並且，相鄰的兩個第二鐵芯體4之間具有一第二間隙G2，第二電感藉由第二間隙G2所形成的氣隙，以達到所需要的電感量。

舉例來說，配合圖8所示，本創作的第二線圈3的第三容置空間30中可設置多個第二鐵芯體4，在本實施例中是以兩個第二鐵芯體4作為示例，但不以此為限。並且，第二間隙G2中也可利用設置墊片單元5而作為氣隙（如第二實施例所述）。因此，第二電感可藉由第二間隙G2或墊片單元5在第二間隙G2中所形成的氣隙，以到達所需要的電感量。

此外，配合圖9所示，本創作的高耐壓高功率密度耦合磁性元件Z還可於第一鐵芯體1的頂部設置一遮蓋單元6，其可為板件結構，可供製造商或使用者印製文字或數字。

然而，上述所舉的例子只是其中一可行的實施例而並非用以限定本創作。

[實施例的有益效果]

本創作的其中一有益效果在於，本創作所提供的高耐壓高功率密度耦合磁性元件Z，其能通過“第一鐵芯體1具有貫穿本體的一容置空間10。第一線圈2能拆卸地設置在容置空間10中，第一線圈2具有一第二容置空間20。第二線圈3能拆卸地位於第二容置空間20中，第二線圈3具有一第三容置空間30。至少一個第二鐵芯體4能拆卸地位於第三容置空間30中。其中，第一鐵芯體1與至少一個第二鐵芯體4之間具有多個第一間隙G1，第一線圈2位於第一鐵芯體1與第二線圈3之間，第二線圈3位於第一線圈2與至少一個第二鐵芯體4之間。其中，第一鐵芯體1與第一線圈2以及至少一個第二鐵芯體4組合，以形成一第一電感，第一鐵芯體1與第二線圈3以及至少一個第二鐵芯體4組合，以形成一第二電感，且第一電感與第二電感藉由每一個第一間隙G1所形成的氣隙，以達到所需要的電感量”的技術方案，以達到高耐壓、高功率密度的耦合磁性效果。

進一步來說，本創作的高耐壓高功率密度耦合磁性元件Z藉由上述的技術方案，來實現一種耦合式雙高耐壓高功率密度耦合磁性元件。本創作的高耐壓高功率密度耦合磁性元件Z藉由合理的磁路設計來實現兩個電感之間具有極高的耦合係數，並可相互影響。並且，本創作的高耐壓高功率密度耦合磁性元件Z還可利用設置具有絕緣漆或絕緣膜的第一線圈2與第二線圈3，配合第一鐵芯體1與第二鐵芯體4之間具有多個氣隙的設計，而實現了高耐壓的功效。而且，第二電感可容置在第一鐵芯體1的內部，從而可節省了整體元件的體積和空間，以及提高功率密度。也就是說，通過本創作的高耐壓高功率密度耦合磁性元件的架構，不僅是改善了現有市場上的耐高壓且高功率密度磁性元件的技術瓶頸，且在同時具備有簡化架構、輕巧化耦合磁性元件組成的條件下，還能有效地降低整體製作成本，極具有技術上及成本上的競爭力。

更進一步來說，本創作的第一鐵芯體1與第一線圈2以及至少一個第二鐵芯體4所形成的第一電感，以及第一鐵芯體1與第二線圈3以及第二鐵芯體4所形成的第二電感，可利用第一間隙G1的設置以及第一間隙G1透過空氣或設置墊片單元5做為氣隙，而控制第一鐵芯體1與第二鐵芯體4之間的氣隙，以到達所需要的電感量，進而完成所述的非耦合式雙電感。因此，本創作的高耐壓高功率密度耦合磁性元件Z一方面可以實現兩個電感元件呈一體化，有效地減少使用者在使用印刷電路板組裝（PCBA）上的元件或器件的數量；另一方面，也能實現最大限度地節約了整體體積與空間，有利於提高電源產品的功率密度，並有利於產品的小型化，進而改善習知技術的缺失。

以上所公開的內容僅為本創作的優選可行實施例，並非因此侷限本創作的申請專利範圍，所以凡是運用本創作說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本創作的申請專利範圍內。

Z:高耐壓高功率密度耦合磁性元件 1:第一鐵芯體 10:第一容置空間 11:第一內壁 12:第二內壁 13:第三內壁 14:第四內壁 2:第一線圈 20:第二容置空間 21:本體部 22:第一端部 23:第二端部 3:第二線圈 30:第三容置空間 4:第二鐵芯體 41:第一表面 42:第二表面 5:墊片單元 6:遮蓋單元 G1:第一間隙 G2:第二間隙

圖1為本創作第一實施例的高耐壓高功率密度耦合磁性元件的立體示意圖。

圖2為本創作第一實施例的高耐壓高功率密度耦合磁性元件的部分分解示意圖。

圖3為本創作第一實施例的高耐壓高功率密度耦合磁性元件的分解示意圖。

圖4為本創作第一實施例的高耐壓高功率密度耦合磁性元件的底視示意圖。

圖5為本創作第一實施例的高耐壓高功率密度耦合磁性元件的前視示意圖。

圖6為本創作第二實施例的高耐壓高功率密度耦合磁性元件的分解示意圖。

圖7為本創作第三實施例的高耐壓高功率密度耦合磁性元件的前視示意圖。

圖8為本創作第四實施例的高耐壓高功率密度耦合磁性元件的部分分解示意圖。

圖9為本創作第四實施例的高耐壓高功率密度耦合磁性元件的立體示意圖。

Z:高耐壓高功率密度耦合磁性元件

1:第一鐵芯體

2:第一線圈

3:第二線圈

4:第二鐵芯體

41:第一表面

Claims (10)

1. 一種高耐壓高功率密度耦合磁性元件，其包括： 一第一鐵芯體，其具有貫穿本體的一容置空間； 一第一線圈，其能拆卸地設置在該容置空間中，該第一線圈具有一第二容置空間； 一第二線圈，其能拆卸地位於該第二容置空間中，該第二線圈具有一第三容置空間；以及 至少一第二鐵芯體，其能拆卸地位於該第三容置空間中； 其中，該第一鐵芯體與至少一該第二鐵芯體之間具有多個第一間隙，該第一線圈位於該第一鐵芯體與該第二線圈之間，該第二線圈位於該第一線圈與至少一該第二鐵芯體之間； 其中，該第一鐵芯體、該第一線圈與至少一該第二鐵芯體組合，以形成一第一電感，該第一鐵芯體、該第二線圈與至少一該第二鐵芯體組合，以形成一第二電感，且該第一電感與該第二電感藉由每一該第一間隙所形成的氣隙，以達到所需要的電感量。
2. 如請求項1所述的高耐壓高功率密度耦合磁性元件，其中，該第一鐵芯體具有對應於該容置空間的一第一內壁、一第二內壁、一第三內壁以及一第四內壁，該第一內壁與該第二內壁相對設置，該第三內壁與該第四內壁相對設置；其中，該第一內壁與至少一該第二鐵芯體的一第一表面之間具有該第一間隙，該第二內壁與至少一該第二鐵芯體的一第二表面之間具有該第一間隙，該第三內壁以及該第四內壁與該第一線圈直接接觸。
3. 如請求項1所述的高耐壓高功率密度耦合磁性元件，其中，該容置空間為T形狀，該第一鐵芯體的兩側藉由該容置空間而彼此連通；其中，該第一線圈包括一本體部、一第一端部以及一第二端部，該本體部呈Ｕ形狀且位於該容置空間中，該本體部的一端與該第一端部垂直連接，該本體部的另一端與該第二端部垂直連接，且該第一端部與該第二端部位於該容置空間中或部分外露於該第一鐵芯體的外部。
4. 如請求項1所述的高耐壓高功率密度耦合磁性元件，其中，該容置空間為方形狀，該第一線圈包括一本體部、一第一端部以及一第二端部，該本體部呈Ｕ形狀且位於該容置空間中，該本體部的兩端分別與該第一端部以及該第二端部連接，且該第一端部與該第二端部外露於該第一鐵芯體的外部。
5. 如請求項1所述的高耐壓高功率密度耦合磁性元件，其中，該第一線圈與該第一鐵芯體絕緣連接，該第一線圈與該第二線圈絕緣連接，該第二線圈與至少一該第二鐵芯體絕緣連接。
6. 如請求項1所述的高耐壓高功率密度耦合磁性元件，其中，該高耐壓高功率密度耦合磁性元件還包括多個墊片單元，每一該墊片單元能拆卸地設置於所對應的該第一間隙中；其中，該第一電感與該第二電感藉由每一該墊片單元的設置而控制該第一鐵芯體與至少一該第二鐵芯體之間的氣隙，以達到所需要的電感量。
7. 如請求項6所述的高耐壓高功率密度耦合磁性元件，其中，每一該墊片單元為使用非鐵磁性材料所製作而成，該非鐵磁性材料包括有麥拉片、牛皮紙片、塑料片、玻璃片或由不同的非鐵磁性材料混合而成。
8. 如請求項1所述的高耐壓高功率密度耦合磁性元件，其中，至少一該第二鐵芯體為多個；並且，相鄰的兩個該第二鐵芯體之間具有一第二間隙，該第二電感藉由該第二間隙所形成的氣隙，以達到所需要的電感量。
9. 如請求項1所述的高耐壓高功率密度耦合磁性元件，其中，該第一線圈呈U形狀或Ω形狀，該第二線圈呈C形狀，且至少一該第二鐵芯體呈凸字形。
10. 如請求項1所述的高耐壓高功率密度耦合磁性元件，其中，該第一鐵芯體與至少一該第二鐵芯體為鐵氧體或軟磁性的材料，該第一線圈與該第二線圈為扁平線圈。

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