專利名稱：插件式共模電感器及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電感器，更具體地說，涉及一種插件式共模電感器及其制造方法。
背景技術：
現(xiàn)有插件式共模電感器的主要構成部件是線圈和導磁體，其中的導磁體可以是磁 芯、鐵芯或銅芯?，F(xiàn)有的插件式共模電感器產(chǎn)品中，導磁體102的形狀通常為圓柱形、工字 形、環(huán)形(如圖1)等；漆包線被繞制于導磁體102的外面以形成線圈103，線圈103的末端 有4個電極105，然后用膠水101將線圈103和導磁體102—起粘接到底座106上，電極105 從底座106下面伸出，構成如圖1所示的環(huán)形插件式共模電感器；上述三種插件式共模電感 器的共同特征是線圈繞制于導磁體102的外部。 上述現(xiàn)有插件式共模電感器中，線圈與導磁體不是一體成型的構造，無法緊密結 合，而且，上述插件式共模電感器的線圈的層數(shù)只有一層，從而會造成電感值偏低、共模效 果差、抗直流飽和特性差、容易受到電磁干擾等電氣性能差問題。另外，這種電感器，其線圈 通常是以人工方式繞制在導磁體上的，此類傳統(tǒng)加工方法的生產(chǎn)效率低、且無法保證產(chǎn)品 性能參數(shù)的一致性。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題之一在于，針對現(xiàn)有技術的上述電感器的電氣性能差， 制造效率低的缺陷，提供一種插件式共模電感器。 本發(fā)明要解決的技術問題之二在于，針對現(xiàn)有技術的上述電感器的電氣性能差， 制造效率低的缺陷，提供一種插件式共模電感器的制造方法。 本發(fā)明解決其技術問題之一所采用的技術方案是構造一種插件式共模電感器， 包括導磁體和漆包線線圈，所述線圈包括主體和延伸部，所述導磁體與線圈之間為一體成 型結構，構成所述導磁體的材料緊密填充于所述主體的內部、并緊密包覆于所述主體的外 部；在同一個導磁體內有至少兩個獨立繞制線圈的主體，所述至少兩個線圈的延伸部均從 所述導磁體的底面伸出，形成插件式共模電感器的至少四個電極。 在本發(fā)明所述的插件式共模電感器中，所述線圈具有N層纏繞結構，所述N為大于 零的正整數(shù)。 在本發(fā)明所述的插件式共模電感器中，所述電極上焊接有與導磁體緊貼的電極端 片。 在本發(fā)明所述的插件式共模電感器中，所述延伸部為扁平結構，分別從所述導磁 體的相對兩側面伸出，并分別被彎折至緊貼所述導磁體的底面。 本發(fā)明解決其技術問題之二所采用的技術方案是提供一種插件式共模電感器的 制造方法，包括以下步驟 (1)、根據(jù)要制造的電感器的電氣特性制備漆包線線圈，制備時使所述線圈具有N 層纏繞結構，所述N為大于零的正整數(shù)；并制備用于構成導磁體的粉料；
4
(2)、將至少兩個所述線圈的主體放入一個壓鑄腔中，所述線圈的延伸部則伸出到 所述壓鑄腔外； (3)、在所述壓鑄腔中加入所述粉料，并進行壓鑄處理，使所述粉料緊密填充于所 述主體的內部、并緊密包覆于所述主體的外部；所述延伸部伸出到由所述粉料壓制而成的 導磁體的外部并形成該電感器的電極； (4)、從所述壓鑄腔中取出所述電感器坯件，然后再進行烘烤處理。 在本發(fā)明所述的插件式共模電感器的制造方法中，在所述步驟(1)中，按以下步
驟制備所述粉料 (101)、根據(jù)要制造的電感器的電氣特性，選取相應比例的高磁通合金磁粉、低磁 通合金磁粉； (102)、在這兩種合金磁粉中加入絕緣劑及稀釋劑以進行絕緣處理，其中將混合材 料充分攪拌均勻，再置入烘烤爐中進行烘烤，使絕緣劑得以完全硬化并在合金磁粉表面形 成一層絕緣膜； (103)、在經(jīng)過上述絕緣處理的混合材料中加入環(huán)氧樹脂，充分攪拌使其成為泥糊 狀； (104)、利用造粒機進行造粒處理，再用篩粉機過篩，以生成微細顆粒； (105)、將通過造粒處理后的混合材料置入烘烤爐進行烘烤，并于烘烤完成后將潤
滑劑加入該其中，混合均勻，即可得到所述用于構成導磁體的粉料。 在本發(fā)明所述的插件式共模電感器的制造方法中，在所述步驟(101)中，所述兩 種合金磁粉均由羰基鐵粉制成，其中高磁通合金磁粉的顆粒大小為7 ii m 9 ii m，低磁通合 金磁粉的顆粒大小為3 ii m 5 ii m ; 在所述步驟(102)中，所述絕緣劑為聚酯樹脂，所述稀釋劑為丙酮，烘烤時的溫度 為100°C 150。C，時間為90 120分鐘； 在所述步驟(104)中，生成的微細顆粒大小范圍在38 ii m 48 ii m之間； 在所述步驟(105)中，所述潤滑劑為硬脂酸鋅，烘烤時的為溫度100 120°C，時間
為30 40分鐘。 在本發(fā)明所述的插件式共模電感器的制造方法中，在所述步驟(4)中，進行烘烤 時的溫度為100°C 120°C，時間為60 90分鐘。 在本發(fā)明所述的插件式共模電感器的制造方法中，在所述步驟(1)中，制備線圈 時使所述線圈具有N層纏繞結構，所述N為大于零的正整數(shù)。 在本發(fā)明所述的插件式共模電感器的制造方法中，在所述步驟(1)中，包括將線 圈的兩個延伸部由圓形壓制成扁平狀，得到具有扁平電極的線圈的步驟；所述步驟(4)中
包括將所述電極被彎折至緊貼所述導磁體的底面，在電極上焊上電極端片的步驟。 由于采取了上述技術方案，本發(fā)明的插件式共模電感器及其制造方法具有以下優(yōu)
點 (1)、構成導磁體的粉料緊密填充了線圈主體的內部、并緊密包覆于線圈主體的外 部；與傳統(tǒng)電感器相比緊密度高得多，并且為封密式結構。 (2)、導磁體會形成封閉式的磁路結構，磁力線被限制在導磁體內部，所以對環(huán)境 的電磁干擾會比傳統(tǒng)電感器小得多。
5
(3)、可最大化地使用其導磁體空間，所以其體積可做得比傳統(tǒng)電感器小，具有小 型化的優(yōu)勢。 (4)、由于導磁體的完全填充，所以能在使用較少漆包線線圈的情況下達成同樣電 感值的要求，也就是可以降低線圈的圈數(shù)；當然也可采用多層纏繞結構的線圈，使電感器的 電感值較大，濾波效果更好，而且其直流內阻特性會比傳統(tǒng)電感器小。
(5)、本發(fā)明電感器能在高達100兆赫的頻率下有效運作。 (6)、本發(fā)明電感器為一體成型的整體結構，不需要人工繞制線圈，可提高生產(chǎn)效 率，并保證產(chǎn)品性能的一致性。


下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中 圖1是現(xiàn)有的圓環(huán)形插件式共模電感器的結構示意圖； 圖2是圓形漆包線線圈的結構示意圖； 圖3是扁平漆包線線圈的結構示意圖； 圖4是圓形兩組漆包線線圈的結構示意圖； 圖5是具有多層纏繞結構的漆包線線圈的結構示意圖； 圖6是具有多層纏繞結構的漆包線線圈的剖視圖； 圖7是具有多層纏繞結構的漆包線線圈的俯視圖； 圖8是具有多層纏繞結構的漆包線線圈的外部結構示意圖； 圖9是將圓形漆包線線圈的兩個延伸部加工為扁平電極的示意圖； 圖10是本發(fā)明一個優(yōu)選實施例中插件式電感器的制造流程示意圖； 圖11是本發(fā)明的插件式共模電感器的內部結構示意圖； 圖12是本發(fā)明的插件式共模電感器的外部結構示意圖； 圖13是本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中有兩組漆包線線圈的插件式共模電感器的制 造流程示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的插件式共模電感器包括導磁體和漆包線線圈，其中，線圈包括主體和延 伸部，所述導磁體與線圈之間為一體成型結構，構成所述導磁體的材料緊密填充于所述線 圈主體的內部、并緊密包覆于所述線圈主體的外部；所述線圈的延伸部伸出到所述導磁體 外部形成該電感器的電極。詳細的制造流程及產(chǎn)品結構，詳見下文。
—、導磁體粉料的制備 本發(fā)明中的其中的導磁體主要由兩種合金磁粉組成(高磁通合金磁粉、低磁通合 金磁粉)，通常還含有絕緣劑(聚酯樹脂Polyester resin)、環(huán)氧樹脂(Epoxy)、以及潤滑劑 (例如硬脂酸鋅)等材料。其中，兩種合金磁粉均由羰基鐵粉(Carbonyl Iron Powder)制 成，不同的是高磁通合金磁粉的顆粒大小為7 ii 9 ii m，而低磁通合金磁粉的顆粒大小為 3 ii m 5 ii m。 由于兩種合金磁粉的顆粒大小不相同，原則上，顆粒大的，其導磁率高、鐵損較大、 應用頻率較低；反之，顆粒小的，其導磁率低、鐵損較小、應用頻率較高。因此，利用上述的特性，適當調整兩種合金磁粉的混合比例，即可制成具有電子產(chǎn)業(yè)所需求的最佳電氣特性電 感器。測試表明，本發(fā)明所制成的電感器的導磁率比傳統(tǒng)電感器高出約1. 5 3倍，而其耐 電流特性則可提升約30 40% 。 具體制造時，先取上述的兩種合金磁粉，并根據(jù)所需的電氣特性當調整其相關比 例；例如，對于10微亨(uH)以上的電感值，取粉料時，高磁通合金磁粉占80%，低磁通合金 磁粉占20% ;對于10微亨(uH)以下的電感值，取粉料時，高磁通合金磁粉和低磁通合金磁 粉各占50%。 然后在這兩種合金磁粉中加入絕緣劑及稀釋劑以進行絕緣處理，具體是將這些 混合材料經(jīng)充分攪拌均勻后，再置入烘烤爐中，烘烤溫度10(TC 15(TC，烘烤時間90 120分鐘，使絕緣劑得以完全硬化并在磁粉表面形成一層絕緣膜，其中的稀釋劑采用丙酮 (Acetone)。 然后，在經(jīng)過上述絕緣處理的混合材料中加入環(huán)氧樹脂(Epoxy)，充分攪拌使其成 為泥糊狀。 利用造粒機進行造粒處理，再用篩粉機過篩，以生成微細顆粒，顆粒大小范圍在
38 ii m 48 ii m之間其目的是在成型時令這些材料具有所需流動性的需求。 再將該通過造粒處理的混合材料置入烘烤爐，烘烤溫度100 12(TC，烘烤時間
30 40分鐘，并于烘烤完成后將硬脂酸鋅潤滑劑加入該混合材料中，混合均勻，即可得到
用于構成導磁體的粉料。 具體制造時，設已取的兩種合金磁粉為100公斤，則在后續(xù)步驟中，需加入的絕緣 劑為50 60公斤、稀釋劑為100 120公斤、環(huán)氧樹脂為40 50公斤、潤滑劑為0. 3 0. 5公斤。 二、漆包線線圈的制備 圖2所示的是已制備完成的一組圓形漆包線線圈A1，該線圈的兩個延伸部是朝同 一方向延伸的。將兩個這樣的線圈Al封裝到同一個電感器中，即可得到共模電感器。
圖3所示為一個扁平漆包線線圈A2。該線圈中漆包線的斷面為扁平結構，其中間 段形成環(huán)形線圈主體，兩端則分別向環(huán)形線圈主體的外側延伸，形成兩個延伸部，將兩個這 樣的線圈A2封裝到同一個電感器中，即可得到共模電感器。 圖4所示是已制備完成的兩組圓形漆包線線圈A3，該兩組線圈的四個延伸部是朝 同一方向延伸的。該線圈A3可用于制造在同一個導磁體內有至少兩組獨立繞制線圈主體 的插件式共模電感器，參見下文中對圖13的說明。 圖5所示是已制備完成的具有N層纏繞結構的漆包線線圈A4， N為大于零的正整 數(shù)。圖5中，N等于3，即漆包線線圈A4的層數(shù)為3層。這種具有多層纏繞結構的漆包線線 圈A4，適用于制造電感值較大的主要用于電源濾波的共模電感器。 圖6所示是具有N層纏繞結構的漆包線線圈A4的剖視圖。線圈A4的各層之間相 連續(xù)纏繞，每層線圈均為螺旋狀。 圖7所示是具有N層纏繞結構的漆包線線圈A4的俯視圖。圖7中，線圈A4的層 數(shù)為3，每層線圈均為螺旋狀，且其最內層的線圈部分的內徑為A。 圖8所示是具有N層纏繞結構的漆包線線圈A4的外部結構示意圖。圖8中，線圈 A4的漆包線繞成多層螺旋狀，其漆包線的直徑為B，其兩個電極之間的距離為C，從最內層
7線圈引出的那個延伸部的長度為D。 圖9所示是將圓形漆包線線圈的兩個延伸部加工為扁平電極的示意圖，其中先將 圓形漆包線線圈原型Bl置于一下模具中B3，并予以固定；隨后，可移動的上模具B2施壓于 下模具B3，進而將圓形漆包線線圈(Bl)的兩個延伸部由圓形壓制成扁平狀斷面，也就是加 工為扁平電極；最后得到具有扁平電極的線圈B4。
三、單線圈插件式電感器的制造 插件式電感器的制造流程如圖IO所示，圖中的大箭頭方面示出了加工的順序，即 第一行從左至右、轉到第二行從右至左、再轉到第三行從左至右。其中，先將該漆包線線圈 Al置入下模具D1中，該線圈度的兩個延伸部分別被固定在可移動模棒柱體D2的兩個插孔 中；然后加入經(jīng)前述步驟制備好的導磁體粉料II (顯然，實施時，也可將線圈Al替換為圖9 中的線圈B4)。 通過可移動的下方模棒柱體D2、以及上方模棒柱體D3進行加壓，實施上、下均衡 壓鑄，將導磁體粉料11、扁平漆包線線圈Al壓鑄成一完整的插件式電感器坯件整D4 ;然后 取出插件式電感器坯件整D4。 然后，再將該壓鑄完成的插件式電感器D4置入一烤爐，烘烤溫度100°C 120°C， 烘烤時間60 90分鐘，即可得到成品的插件式電感器D5。 由上述實施例可以看出，其中，由模具D1、D2、D3圍成壓鑄腔；同樣，線圈的主體在 壓鑄腔內，線圈的延伸部則伸出到壓鑄腔外構成電極。 顯然，將上述的線圈A1的個數(shù)由一個更換為兩個或更多，則可制造出具有至少4 個電極的插件式共模電感器。 此外，在另外的實施例中，也可以進一步將所述電極(采用圖9中的具有扁平電極 的線圈B4則較佳)彎折至緊貼所述導磁體的底面，在電極上焊上電極端片(圖10中未畫 出電極端片)，以便于將電感器焊接到需要電極端片的電路板上。 圖11示出了成品的插件式共模電感器的內部結構示意圖。插件式共模電感器包 括由導磁體粉料壓鑄成形的導磁體102以及與之一體化成型的線圈103，線圈103的末端為 電感器的電極105。 圖12示出了成品的插件式共模電感器的外部結構示意圖。插件式共模電感器的 四個電極105暴露在導磁體102之外，便于進行插件式焊接安裝。 由上述實施例可以看出，其中，由模具D1、 D2、 D3圍成壓鑄腔；線圈的主體在壓鑄 腔內，線圈的延伸部則伸出到壓鑄腔外；然后在所述壓鑄腔中加入粉料并進行壓鑄處理，使 粉料緊密填充于主體的內部、并緊密包覆于主體的外部；延伸部伸出到由粉料壓制而成的 導磁體的外部形成電感器的電極。 顯然，在實施時，也可將上述實施例中的線圈A1替換成圖5至圖8所示的具有N層 纏繞結構的線圈A4或者圖3、圖4中的線圈A2、 A3，則可得到本發(fā)明的另外的優(yōu)選實施例。 采用具有多層纏繞結構的線圈A4，則線圈匝數(shù)多，電感值大，則得到的插件式共模電感器的
電感值也更大，適合在需要對電源進行濾波等場合使用。
四、含兩組線圈的插件式共模電感器的制造 本發(fā)明一個優(yōu)選實施例中，具有兩組漆包線線圈的插件式共模電感器的制造流程 如圖13所示，其過程與前述單線圈插件式電感器的過程相同，區(qū)別在于具有兩組獨立的線
8圈，從而有四個延伸部形成的電極。 其中，由模具E1、 E2、 E3圍成壓鑄腔；同樣，線圈Al的主體在壓鑄腔內，線圈的延 伸部則伸出到壓鑄腔外，將上述延伸部彎折使之與導磁體底面緊貼。然后將電極端片焊接 到上述延伸部形成的電極，壓鑄得到插件式共模電感器坯件整E4，再經(jīng)過烘烤處理。即可得 到成品的插件式共模電感器E5。 本發(fā)明的電感器及其制造方法并不限于上述的具體實施例，還可在本發(fā)明技術方 案的基礎上根據(jù)需要作相應的改動。由上述具體實施例可以看出，本發(fā)明的電感器及其制 造方法具有以下優(yōu)點 (1)、導磁體的粉料緊密填充了線圈主體的內部、并緊密包覆于線圈主體的外部； 與傳統(tǒng)的圓柱形插件式共模電感器、工字形插件式共模電感器或環(huán)形插件式共模電感器 (如圖1)相比，本發(fā)明的電感器的緊密度高得多，并且為封密式結構。 (2)、漆包線線圈完全被粉料制成的導磁體所包覆，所以會形成封閉式的磁路結 構；這使得電感器的磁力線被限制在導磁體內部，所以對環(huán)境的電磁干擾會比傳統(tǒng)電感器 小得多。 (3)、本發(fā)明電感器為一體成型結構，可最大化地使用其導磁體空間，所以其體積 可做得比傳統(tǒng)電感器小，具有小型化的優(yōu)勢。 (4)、本發(fā)明的電感器中，由于導磁體粉料的完全填充，所以能在使用較少漆包線
線圈的情況下達成同樣電感值的要求，也就是可以降低線圈的圈數(shù)；當然也可采用多層纏
繞結構的線圈，使電感器的電感值較大，濾波效果更好，而且其直流內阻特性會比傳統(tǒng)電感
器小。測試表明，本發(fā)明電感器的直流內阻比傳統(tǒng)電感器降低約10 30%。
(5)、本發(fā)明電感器的導磁體采用高絕緣阻抗(在電壓200V的測試條件下，超過
100兆歐姆)的導磁體粉料所制成，該電感器不會在表面粘著線路之間產(chǎn)生傳感路徑，所以
該電感器能在高達100兆赫的頻率下有效運作。 (6)、本發(fā)明電感器為一體成型的整體結構，不需要人工繞制線圈，可提高生產(chǎn)效 率，并保證產(chǎn)品性能的一致性。
(7)、本發(fā)明電感器還具有功率損耗小、溫升低等優(yōu)點。
權利要求
一種插件式共模電感器，包括導磁體和漆包線線圈，所述線圈包括主體和延伸部，其特征在于，所述導磁體與線圈之間為一體成型結構，構成所述導磁體的材料緊密填充于所述主體的內部、并緊密包覆于所述主體的外部；同一個導磁體內有至少兩個獨立繞制線圈的主體，所述至少兩個線圈的延伸部均從所述導磁體的底面伸出，形成插件式共模電感器的至少四個電極。
2. 根據(jù)權利要求1所述的插件式共模電感器，其特征在于，所述線圈具有N層纏繞結 構，所述N為大于零的正整數(shù)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的插件式共模電感器，其特征在于，所述電極上焊接有與導磁 體緊貼的電極端片。
4. 根據(jù)權利要求1所述的插件式共模電感器，其特征在于，所述延伸部為扁平結構，分 別從所述導磁體的相對兩側面伸出，并分別被彎折至緊貼所述導磁體的底面。
5. —種插件式共模電感器的制造方法，其特征在于，包括以下步驟(1) 、根據(jù)要制造的電感器的電氣特性制備漆包線線圈，并制備用于構成導磁體的粉料；(2) 、將至少兩個所述線圈的主體放入一個壓鑄腔中，所述線圈的延伸部則伸出到所述 壓鑄腔外；(3) 、在所述壓鑄腔中加入所述粉料，并進行壓鑄處理，使所述粉料緊密填充于所述主 體的內部、并緊密包覆于所述主體的外部；所述延伸部伸出到由所述粉料壓制而成的導磁 體的外部并形成該電感器的電極；(4) 、從所述壓鑄腔中取出所述電感器坯件，然后再進行烘烤處理。
6. 根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步驟(1)中，按以下步驟制備所述 粉料(101) 、根據(jù)要制造的電感器的電氣特性，選取相應比例的高磁通合金磁粉、低磁通合 金磁粉；(102) 、在這兩種合金磁粉中加入絕緣劑及稀釋劑以進行絕緣處理，其中將混合材料充 分攪拌均勻，再置入烘烤爐中進行烘烤，使絕緣劑得以完全硬化并在合金磁粉表面形成一 層絕緣膜；(103) 、在經(jīng)過上述絕緣處理的混合材料中加入環(huán)氧樹脂，充分攪拌使其成為泥糊狀；(104) 、利用造粒機進行造粒處理，再用篩粉機過篩，以生成微細顆粒；(105) 、將通過造粒處理后的混合材料置入烘烤爐進行烘烤，并于烘烤完成后將潤滑劑 加入該其中，混合均勻，即可得到所述用于構成導磁體的粉料。
7. 根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步驟(101)中，所述兩種合金磁粉 均由羰基鐵粉制成，其中高磁通合金磁粉的顆粒大小為7 ii m 9 ii m，低磁通合金磁粉的顆 粒大小為3 ii m 5 ii m ;在所述步驟(102)中，所述絕緣劑為聚酯樹脂，所述稀釋劑為丙酮，烘烤時的溫度為100°C 150。C，時間為90 120分鐘;在所述步驟(104)中，生成的微細顆粒大小范圍在38 m 48 ii m之間； 在所述步驟(105)中，所述潤滑劑為硬脂酸鋅，烘烤時的為溫度100 12(TC，時間為30 40分鐘。
8. 根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步驟(4)中，進行烘烤時的溫度為 100°C 120。C，時間為60 90分鐘。
9. 根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步驟(1)中，制備線圈時使所述線 圈具有N層纏繞結構，所述N為大于零的正整數(shù)。
10. 根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步驟(1)中，包括將線圈的兩個延 伸部由圓形壓制成扁平狀，得到具有扁平電極的線圈的步驟；所述步驟(4)中包括將所述 電極被彎折至緊貼所述導磁體的底面，在電極上焊上電極端片的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種插件式共模電感器，包括導磁體和漆包線線圈，所述線圈包括主體和延伸部，所述導磁體與線圈之間為一體成型結構，構成所述導磁體的材料緊密填充于所述主體的內部、并緊密包覆于所述主體的外部；同一個導磁體內有至少兩個獨立繞制線圈的主體，所述至少兩個線圈的延伸部均從所述導磁體的底面伸出，形成插件式共模電感器的至少四個電極。本發(fā)明還涉及一種插件式共模電感器的制造方法，該方法包括制備線圈和構成導磁體的粉料、將線圈和粉料壓鑄以形成電感器的步驟。本發(fā)明的插件式共模電感器及其制造方法，電感器的電氣性能優(yōu)良，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品性能的一致性好。
文檔編號H01F17/04GK101783227SQ200910105178
公開日2010年7月21日 申請日期2009年1月21日 優(yōu)先權日2009年1月21日
發(fā)明者王向群 申請人:深圳感通科技有限公司