專利名稱：電感線圈構(gòu)造及其制造方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種電感線圈構(gòu)造及其制造方法。本發(fā)明的線圈構(gòu)造適用于通常稱為IHLP的高電流小型電感。然而，這種特殊的電感構(gòu)造也可以用于其它類型的電感。
電感線圈首先是由形成各了種螺線形狀的各種形狀的材料構(gòu)成。然而，需要一種改進(jìn)的線圈構(gòu)造，它制造簡(jiǎn)單且效率高而且由它可以制造出可靠的電感線圈。
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種改進(jìn)的電感線圈構(gòu)造及其制造方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種電感線圈構(gòu)造，它可以用于電感中無(wú)空間的高電流小型電感并且它包括完全包圍線圈的磁性材料。
本發(fā)明的另一目的是提供一種電感線圈構(gòu)造，它包括一個(gè)具有自屏蔽能力的閉合磁系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種電感線圈構(gòu)造，它能夠使給定電感性能所需空間的利用率為最大，因而，電感可以為最小尺寸。
本發(fā)明的另一目的是提供一種改進(jìn)的電感線圈構(gòu)造，它體積小、制造價(jià)格低并且與以往的電感線圈構(gòu)造相比，可以承受較大電流而不會(huì)飽和。
本發(fā)明的另一目的是提供一種電感線圈構(gòu)造，它可以降低電感的串聯(lián)電阻。
發(fā)明概述上述目的可以通過(guò)一種高電流小型電感來(lái)實(shí)現(xiàn)，它包括帶有第1及第2線圈端面的電感線圈。一種磁性材料繞著此電感線圈而構(gòu)成電感主體。此電感線圈包括按沿縱向軸前進(jìn)的大致螺線形軌跡圍繞所述縱向軸而延伸的多個(gè)線圈匝。所述線圈匝由具有第1及第2相對(duì)的平表面的平板構(gòu)成，每個(gè)所述線圈匝的平表面的至少一部分相對(duì)于線圈軸而向著軸的方向。
制造這種電感包括采用帶有第1端面、第2端面、相對(duì)側(cè)端面、相對(duì)平表面及縱向板軸的細(xì)長(zhǎng)平板電感。在平板電感的每個(gè)相對(duì)側(cè)端切割多個(gè)槽而使得平板電極形成多個(gè)沿著平板軸線橫向延伸的交叉電極以及多個(gè)沿著平板軸線幾乎軸向延伸的連接單元，連接單元將交叉單元連接在一起而形成一個(gè)正弦形軌跡延伸的連續(xù)的電感。這里所述的“正弦形”一般類似于正弦曲線，但是不限于一個(gè)連續(xù)的曲線，可以包括頂峰，以及可以是制成方形的角狀或者其它形狀。
在平板電感的相對(duì)側(cè)端面上切割成槽之后，按沿平板軸線橫向延伸的一條或多條彎曲軸線來(lái)彎曲連接單元，使平板電感形成多個(gè)褶皺，每個(gè)褶皺包括一個(gè)交叉單元以及連接單元的一部分。在最后的構(gòu)造是交叉單元及連接單元形成了一個(gè)連續(xù)的近似螺線形的電感，并且具有第1及第2相對(duì)端。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是依照本發(fā)明并裝置在電路板上的電感的立體圖。
圖2是在壓鑄步驟之前電感線圈的視圖。
圖3是在完成壓鑄步驟后而引線形成之前本發(fā)明電感的視圖。
圖4是圖2中沿線4-4的端視圖。
圖5是圖4中沿線5-5的端視圖。
圖6是形成電感線圈的細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)體毛坯的立體圖。
圖7是表示圖6的毛坯在形成從對(duì)面端向里延伸的槽后的形態(tài)。
圖8是類似于圖7，表示形成本發(fā)明電感線圈的第一次折疊步驟。
圖9是圖8中相同步驟的側(cè)視圖。
圖10類似于圖8，表示形成本發(fā)明電感線圈的第二次折疊步驟。
圖11是電感壓模后而形成引線之前的反向視圖。
圖12類似于11，表示了形成部分引線后的電感。
圖13類似于11及12，表示引線的最后成型。
實(shí)施形態(tài)詳述參照附圖，圖中數(shù)字10一般指裝置于電路板12上的本發(fā)明的電感。電感10包括具有第1引線16以及第2引線18的電感主體14，第1引線16及第2引線18從電感主體14延伸出去并被折向電感主體14相對(duì)的端面。引線16及18以焊接或其它形式在電板12上電連接著。
如圖2所示，本發(fā)明的電感線圈一般指圖中的20。引線16以及18形成線圈22的端面。在引線16及18之間是多個(gè)各自具備一個(gè)水平支腳28與一個(gè)垂直支腳30的L形電感單元26。垂直支腳30端接在連接單元32上，連接單元32折疊成近似180°而為了形成如電感線圈20結(jié)構(gòu)那樣的褶皺狀。L形線圈單元連接在一起來(lái)形成具有沿著縱向線圈軸線36的線圈中心空孔34的螺線形線圈。
圖6-10表示制造線圈20的步驟。首先圖6所示的由銅或其它導(dǎo)電性材料構(gòu)成的毛坯導(dǎo)體平板50包括第1及第2端52、54；一對(duì)相對(duì)的平表面56；一對(duì)相對(duì)的側(cè)端面58、60。
圖7表示形成線圈20的第1步驟。此步驟中，分別在毛坯平板50的相對(duì)端58、60上切下多個(gè)槽62、64?？梢允褂酶鞣N切割方法，例如利用激光進(jìn)行沖壓或?qū)嶋H切割，或者其它已有的切割工具。
在完成切割工序之后，毛坯50變?yōu)榱艘粋€(gè)細(xì)長(zhǎng)的正弦形主體，此主體是由多個(gè)橫向地沿著平板50縱向軸線的交叉單元66以及多個(gè)軸向地沿著平板50縱向軸線的連接單元67而形成。如圖7所示，單元66、67形成一個(gè)連續(xù)的正弦形結(jié)構(gòu)。
圖8表示制造線圈20的下一個(gè)步驟。將端面52折疊約180°，而為了在第1連接單元67上形成180°角度的彎曲部63。圖10表示在下一個(gè)連接單元67上的第2彎曲部65。彎曲部63、65是朝著相反的方向，并且重復(fù)這樣的結(jié)構(gòu)直到構(gòu)成如圖5所示那樣的褶皺形構(gòu)造。
圖5中，線圈20具備由毛坯50的相對(duì)端面52、54所形成的端面16、18。毛坯50的交叉單元66形成線圈的第1水平支腳28，毛坯50的連接單元67形成線圈20的第2垂直支腳30與連接單元32。
作為用于線圈20首選材料的例子是一種由純度為99.95％的OFHC銅102制成的銅平板。
主體14的磁性成型材料包含鐵粉、樹脂及潤(rùn)滑劑。磁性成型材料最好是由BASF Corporation,100 Cherryhill Road,Parsippany,New Jersey制造的等級(jí)SQ的羰基鐵。此SQ材料由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.875％的75％H3PO4來(lái)進(jìn)行絕緣。
在此混合物中經(jīng)常加入環(huán)氧樹脂，為此最好選用由Morton Internation，Post Office Box 15240,Reading,Pennsylvania制造的第10-7986名為CorvelBlack的環(huán)氧樹脂。
另外，在此混合物中還加入了一種潤(rùn)滑劑。這種潤(rùn)滑劑由WitcoCorporation,Box 45296,Huston Texas制造的名為L(zhǎng)ubrazinc W的硬脂酸鋅。
上述成分的各種化合物可以混合在一起，然而，最好是下述的混合物1,000克鐵粉3.3％質(zhì)量的樹脂0.3％質(zhì)量的潤(rùn)滑劑將上述材料(除了潤(rùn)滑劑)混合在一起并且在其中加入丙酮來(lái)使材料潮濕而變得如泥一樣稠。然后，可以將材料進(jìn)行干燥以及來(lái)屏蔽50網(wǎng)孔的微粒。此時(shí)，再將潤(rùn)滑劑加入而來(lái)完成制造材料82。材料82就可以準(zhǔn)備進(jìn)行沖壓成型。
下一個(gè)步驟是壓縮完全繞著線圈20的磁性材料，因此，具有通過(guò)施加每平方英寸15至25噸的壓力而形成的密度。這使得粉狀材料82在線圈周圍被完全地壓緊并成型，而形成如圖1及圖11-13所示的電感主體14。
此時(shí)的產(chǎn)品壓鑄裝配件是圖11所示的形狀。在烘烤后，如圖12及13所示，形成或彎曲了引線16、18。壓鑄裝配件是在325°F下烘烤1小時(shí)45分鐘而定型樹脂。
與其它電感元件相比，本發(fā)明的IHLP電感具一些有獨(dú)特的性質(zhì)。電感線圈、引線框架、磁芯材料以及保護(hù)外殼都被壓鑄成一個(gè)整體化小型的組合體，并具備適于表面安置的端線。這種構(gòu)造可以獲得已有空間最大的利用率并且這種構(gòu)造為磁性自屏蔽。
此單一的構(gòu)造不需要2個(gè)一半的磁芯，如以往技術(shù)的E磁芯或者其它磁芯形狀，并且不需要相應(yīng)的安裝工作。
本發(fā)明獨(dú)特的電感可以使用在高電流的操作中并且能夠隨著電感而優(yōu)化磁性參數(shù)。
本發(fā)明的制造步驟提供了一種低成本、低價(jià)格的高特性組合體、高耐壓磁性材料以及特別的繞組技術(shù)。
此磁芯材料具有高的電阻系數(shù)(大于3兆歐)，使得不需要表面安裝引線間的導(dǎo)電通路而制造出電感。這種磁芯材料還使得有效工作提高到1MHz。此電感組性能產(chǎn)生一個(gè)較低的(DC)每毫亨2毫歐的電阻對(duì)電感比。比值為5或小于5較好。
線圈20的特殊構(gòu)造降低了制造的成本。線圈20可以用于各種電感構(gòu)造或者IHLP電感中。
在附圖以及說(shuō)明中提出了4各最佳實(shí)施形態(tài)，雖然進(jìn)行了詳盡表述，只是一般地描述并不是為了進(jìn)行限定。當(dāng)實(shí)際情況要求或再現(xiàn)效果，可能會(huì)存在形式及各部分比例的改變以及等價(jià)替代物，但并沒(méi)有離開本發(fā)明的主體以及本發(fā)明限定的范圍。
權(quán)利要求
1．一種高電流小型電感，其特征在于，包括帶有第1端面與第2端面的電感線圈；所述電感線圈包括按沿縱向軸前進(jìn)的大致螺線形軌跡圍繞所述縱向軸而延伸的多個(gè)線圈匝；所述線圈匝由具有第1及第2相對(duì)的平表面的平板構(gòu)成，每個(gè)所述線圈匝的平表面的至少一部分相對(duì)于所述線圈軸而向著軸的方向。
2．如權(quán)利要求1所述的高電流小型電感，其特征在于，每一所述線圈匝包括一個(gè)線圈單元與一個(gè)連接單元，每個(gè)所述線圈單元的所述平表面朝向所述軸方向。
3．如權(quán)利要求1所述的高電流小型電感，其特征在于，每個(gè)所述連接單元相互連接相鄰的一對(duì)所述線圈單元。
4．如權(quán)利要求1所述的高電流小型電感，其特征在于，每個(gè)所述線圈單元近似為L(zhǎng)形。
5．如權(quán)利要求4所述的高電流小型電感，其特征在于，每個(gè)所述連接單元包括一個(gè)彎曲了180度的平板單元。
6．如權(quán)利要求1所述的高電流小型電感，其特征在于，還包括由圍繞著所述線圈的磁性材料構(gòu)成的電感主體。
7．如權(quán)利要求6所述的高電流小型電感，其特征在于，所述磁性材料包含均勻地混合在一起并且緊壓而接觸所述線圈的第1鐵粉與第2鐵粉。
8．如權(quán)利要求7所述的高電流小型電感，其特征在于，所述磁性材料具有通過(guò)施加每平方英尺15至25噸的壓力而形成的密度。
9．一種電感，其特征在于，包括帶有第1及第2線圈端的電感線圈；所述線圈由彎曲成多個(gè)褶皺的單個(gè)細(xì)長(zhǎng)平板電感形成，每個(gè)所述褶皺包括一個(gè)線圈單元以及連接單元，所述連接單元相互連接著一對(duì)相鄰的線圈單元來(lái)形成近似螺線形的線圈。
10．如權(quán)利要9所述的電感，其特征在于，每個(gè)所述連接單元形成近似180度的彎曲。
11．如權(quán)利要9所述的電感，其特征在于，每個(gè)所述線圈單元為L(zhǎng)形。
12．一種制造高電流小型電感的方法，其特征在于，包括采用具有第1端面、第2端面、相對(duì)側(cè)端面、相對(duì)平表面及縱向板軸的細(xì)長(zhǎng)平板電感；在所述平板電感的每個(gè)所述相對(duì)側(cè)端切割多個(gè)槽而使得所述平板電極形成多個(gè)沿著所述平板軸線橫向延伸的交叉電極以及多個(gè)沿著所述平板軸線幾乎軸向延伸的連接單元，所述連接單元將所述交叉單元連接在一起而形成一個(gè)正弦形軌跡延伸的連續(xù)的電感；按沿所述平板軸線橫向延伸的彎曲軸線來(lái)彎曲所述連接單元，而使所述平板電感形成多個(gè)褶皺，每個(gè)褶皺包括一個(gè)所述交叉單元以及所述連接單元的一部分，由此所述交叉單元以及所述連接單元形成了一個(gè)連續(xù)的電感，所述連續(xù)電感形成了近似螺線的形狀并且具有第1及第2相對(duì)端。
全文摘要
一種高電流小型電感包括用于形成電感主體而被磁性材料包圍的電感線圈。電感線圈是由平板形成,所述平板被切割成正弦形結(jié)構(gòu)并且折疊成褶皺狀而用來(lái)形成螺線形線圈。
文檔編號(hào)H01F41/04GK1296628SQ00800240
公開日2001年5月23日 申請(qǐng)日期2000年3月15日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月16日
發(fā)明者T·M·謝弗 申請(qǐng)人:維舍戴爾電子股份有限公司