專利名稱:熱壓組合式磁性電感元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型有關(guān)于一種運(yùn)用于大電流儲(chǔ)能電感、電子元件及電磁控制元件等相關(guān) 磁性產(chǎn)品的熱壓組合式磁性電感元件。
背景技術(shù):
為克服傳統(tǒng)磁性元件繞線問題,業(yè)界已逐漸改采柱狀磁芯,如圖11、傳統(tǒng)開放式柱 狀磁芯元件剖視圖所示,其產(chǎn)品除了載流線圈1周圍可形成磁力線M回圈外,大多皆呈現(xiàn)放 射線狀由磁芯2中心向外逸散,此為EMI主要來源,且其磁力線路徑皆外曝在空氣中,并無 增強(qiáng)磁場感應(yīng)的功能。為改善開放式磁性元件缺點(diǎn),市場多以在磁芯2外部增加一外蓋3方式因應(yīng),俗稱 組合式磁芯元件(Drum Core),參見圖12、傳統(tǒng)組合式磁芯元件剖視圖所示,組合式磁芯元 件相較于開放式元件,其具有兩項(xiàng)明顯優(yōu)點(diǎn)1.增長外加磁力線于磁性材料路徑,加強(qiáng)整體磁場強(qiáng)度輸出。2.外蓋將磁力線引導(dǎo)至外蓋材質(zhì)中,減少磁力線逸散。但此種設(shè)計(jì)仍有組件空隙(Air Gap)問題,由于采組裝方式構(gòu)成,故組件中必有組 件空隙31(如圖中斜線區(qū)域),此部份空隙將造成50%以上的間隙能損(Gap Loss),另外此 間隙亦會(huì)形成線圈或芯棒隨磁場振動(dòng)而造成磁噪音。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是克服上述已知傳統(tǒng)開放性柱狀磁芯元件及組合式磁芯元 件的缺陷,提供一種新型的熱壓組合式磁性電感元件,其使磁性電感元件的磁芯與封裝材 料無間隙(Air Gap),據(jù)以避免間隙能量損失(Gap Loss)、降低設(shè)備/模具耗損并能提升磁 路及感值。本實(shí)用新型目的是通過下述技術(shù)方案來的,本實(shí)用新型所提供的熱壓組合式磁性 電感元件,其結(jié)構(gòu)是將內(nèi)含載流線圈、磁芯、磁性膠體的磁性屏蔽上蓋及內(nèi)含載流線圈、磁 芯、磁性膠體、絕緣底座、導(dǎo)電端的磁性屏蔽下蓋以熱壓方式結(jié)合實(shí)現(xiàn)其熱壓組合式磁性電 感元件。本實(shí)用新型熱壓組合式磁性電感元件,其結(jié)構(gòu)以線圈磁芯組合、磁性膠及熱壓成 型構(gòu)成該磁性電感元件。本實(shí)用新型技術(shù)改進(jìn)重點(diǎn)在于1.避免間隙能量損失使用中國200910151966. 4號(hào)發(fā)明專利申請(qǐng)案「熱壓成型磁 性元件制造方法及產(chǎn)品」的熱壓技術(shù)及磁性屏蔽材料,使磁芯與磁性屏蔽材料緊密結(jié)合,避 免間隙能量損失問題(Gap Loss)。2.減少EMI干擾問題由于本元件由磁性屏蔽材料緊密全面包覆,故可有效抑制 磁力線逸散,據(jù)以減少EMI干擾問題。3.杜絕線圈刮傷破皮問題傳統(tǒng)一體成型磁性元件,由于高壓成型會(huì)讓粉末磨擦銅線,造成刮傷破皮,而本實(shí)用新型的線圈是采用上、下蓋組合結(jié)構(gòu),故可有效杜絕線圈刮 傷破皮問題。4.組裝對(duì)位問題市面上類似產(chǎn)品上、下蓋組合時(shí),常有對(duì)位問題,本實(shí)用新型結(jié) 構(gòu)中設(shè)有對(duì)位卡榫設(shè)計(jì),可改善對(duì)位移位問題。5.克服磁噪音問題傳統(tǒng)組裝式元件雖有灌膠,但由于元件本體仍有開口面及線 圈方向設(shè)計(jì)問題,故難以達(dá)到本體全內(nèi)部皆灌滿黏膠而固定磁芯或線圈,將間接形成磁噪 音,本實(shí)用新型設(shè)計(jì)上、下磁蓋結(jié)合后為封閉中空腔體,僅預(yù)留灌膠口使其可灌滿整個(gè)元件 內(nèi)部,因此可良好固定芯棒及線圈,進(jìn)而克服磁噪音問題。6.特殊磁性黏膠,提供完整磁路徑及提升感值本實(shí)用新型所使用的黏膠,含有 磁性粉末,故填補(bǔ)元件內(nèi)部空隙同時(shí)可成為磁力線路徑,提升元件感值。7.降低成型壓力及工時(shí)傳統(tǒng)一體成型磁性元件,由磁性粉末完全包覆線圈而形 成元件本體,但本實(shí)用新型為組合式上、下蓋,充填體積較傳統(tǒng)一體成型少,故成型時(shí)壓力 降低,可減少機(jī)臺(tái)/模具磨損,且顯然可降低成型時(shí)間。下面就有關(guān)本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容及詳細(xì)說明,現(xiàn)配合附圖和所給出的實(shí)施例進(jìn) 行說明如下。
圖1為本實(shí)用新型成品剖視圖;圖2為本實(shí)用新型成品加注磁力線剖視圖;圖3為本實(shí)用新型另一實(shí)施例成品剖視圖;圖4為本實(shí)用新型另一實(shí)施例成品加注磁力線剖視圖;圖5為本實(shí)用新型磁性屏蔽蓋體與磁芯熱壓結(jié)合俯視圖;圖6為本實(shí)用新型磁性屏蔽蓋體與磁芯熱壓結(jié)合剖視圖;圖7為本實(shí)用新型絕緣底座俯視圖;圖8a、圖Sb、圖Sc、圖8d為本實(shí)用新型各式磁芯與磁性屏蔽蓋體組合實(shí)施例剖視 圖;圖9a、圖%、圖9c、圖9d為本實(shí)用新型各式磁性屏蔽蓋體及磁芯組合實(shí)施例剖視 圖;圖10a、圖10b、圖10c、圖IOd為本實(shí)用新型各式磁芯與磁性屏蔽蓋體型狀組合實(shí) 施例剖視圖;圖11為傳統(tǒng)開放式柱狀磁芯元件剖視圖;圖12為傳統(tǒng)組合式磁芯元件剖視圖。附圖標(biāo)記說明載流線圈-1、1A ;磁芯-2 ;外蓋-3 ;組件空隙-31 ;磁性屏蔽上 蓋_4 ;容槽-41 ;卡榫-42 ;環(huán)型中空空間-43 ;磁性屏蔽下蓋_5 ;容槽-51 ;卡榫-52 ;環(huán)型 中空空間-53 ;對(duì)稱穿孔-54 ;磁性膠體-6 ;絕緣底座-7 ;對(duì)稱穿孔-71 ;對(duì)稱穿孔_72 ;導(dǎo)電 端-8 ;磁力線-M。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參見圖1所示,本實(shí)用新型的熱壓組合式磁性電感元件,其結(jié)構(gòu)主要包含其載
4流線圈1、磁芯2、磁性屏蔽上蓋4、磁性屏蔽下蓋5、磁性膠體6、絕緣底座7及導(dǎo)電端8。請(qǐng)參見圖1及圖7所示,在磁芯2—端以熱壓方式結(jié)合成型磁性屏蔽上蓋4及磁 性屏蔽下蓋5,磁性屏蔽上蓋4及磁性屏蔽下蓋5為一端呈開口狀內(nèi)具容槽41、51蓋體,且 磁性屏蔽下蓋5的端緣上設(shè)有一組對(duì)稱穿孔54,該絕緣底座7是由電木或耐龍等具絕緣性 材質(zhì)所構(gòu)成,其上并設(shè)有與磁性屏蔽下蓋5穿孔54對(duì)應(yīng)的對(duì)稱穿孔71、72。參見圖5及圖6所示,本實(shí)用新型通過由熱壓方式先將磁芯2分別封裝于磁性屏 蔽上蓋4及磁性屏蔽下蓋5容槽41、51內(nèi),并將磁芯2磁性屏蔽上蓋4及磁性屏蔽下蓋5 與磁芯2結(jié)合為一體,其結(jié)合后容槽41、51內(nèi)形成一環(huán)型中空空間43、53。該磁性屏蔽上蓋4及磁性屏蔽下蓋5結(jié)合端緣設(shè)有對(duì)應(yīng)的卡榫42、52,其有助于磁 性屏蔽上蓋4及磁性屏蔽下蓋5的緊密結(jié)合,而磁芯2為主要感應(yīng)磁場來源。參見圖3與圖4所示,將一枚或一枚以上外表絕緣的載流線圈1、1A套入上述置于 磁性屏蔽上蓋4及磁性屏蔽下蓋5與磁芯2間的環(huán)型中空空間43、53內(nèi),該載流線圈1是 依據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù),如線圈內(nèi)徑、線圈層數(shù)、線圈圈數(shù),進(jìn)行單層或多層線圈纏繞,其功用為提供 電流通過,產(chǎn)生外加磁場。將磁性膠體6填置于環(huán)型中空空間42、53內(nèi)與載流線圈1間的空隙中(并經(jīng)加溫 60°C 150°C烘烤0. 5 3小時(shí)使磁性膠體固化),其功用為填補(bǔ)載流線圈1與外蓋間的空 隙,其可固定線圈、降低磁噪音并提供磁路徑。該磁性膠體6是使用耐熱膠種與混合磁性粉末制成,其耐熱膠種包含環(huán)氧樹脂、 硅膠或其它可耐熱100°c以上膠種,而混合磁性粉末包含Hogonas SC200、SC100. 26北票盛 隆BF200. 27、BF100. 27等鐵粉或合金鐵粉(Fe、Al、Si、Cr、Ni、Co)或其它具有類似導(dǎo)磁性 混合粉末(如 Sendust、Amorphous、MPP、Hi-Flux)混合物。將絕緣底座7固定于磁性屏蔽下蓋5外端,并于磁性屏蔽下蓋5近載流線圈1處 一端以對(duì)稱的導(dǎo)電端8穿過磁性屏蔽下蓋5的端緣及絕緣底座7上的對(duì)稱穿孔54、72而并 向外延伸固定,絕緣底座7主要提供元件絕緣及固定導(dǎo)電端8。將內(nèi)含載流線圈1、磁芯2及磁性膠體6的磁性屏蔽上蓋4及內(nèi)含載流線圈1、磁 芯2、磁性膠體6、絕緣底座7及導(dǎo)電端8的磁性屏蔽下蓋5以熱壓方式結(jié)合完成本實(shí)用新 型的熱壓組合式磁性電感元件。如圖2及圖4所示,當(dāng)載流線圈1通入電流后,根據(jù)安培定律電流產(chǎn)生一外加磁 場,此外加磁場將誘導(dǎo)磁芯2產(chǎn)生一感應(yīng)磁場,整個(gè)元件為磁性屏蔽上蓋4及磁性屏蔽下蓋 5的磁性屏蔽材料所包覆,故磁力線M(圖中粗虛線所示)將經(jīng)由磁芯2及磁性屏蔽材料形 成一封閉磁路徑,此種設(shè)計(jì)在元件特性具有以下優(yōu)點(diǎn)a.大幅降低間隙能量損失(Gap Loss)問題通過由熱壓方式封裝技術(shù),磁芯與居磁屏蔽材料之間并無空氣間隙(Air Gap),故 當(dāng)磁力線穿過磁芯與居磁屏蔽材料介面時(shí),可大幅降低間隙能量損失(Gap Loss)。b.大幅降低磁力線逸散問題由于整個(gè)元件被磁性屏蔽材料所包覆,故磁力線經(jīng)由磁芯及磁性屏蔽材料形成封 閉磁路徑,可大幅降低磁力線逸散出元件問題。c.提升元件感值及降低磁噪音線圈與外蓋的空隙已由磁性膠體所充滿及固定,可避免因線圈振動(dòng)所造成的磁噪音并提供額外磁路徑,提升元件感值,依據(jù)實(shí)驗(yàn)所得,其可得到大約5 20%感值強(qiáng)化。如圖8a、圖Sb、圖Sc、圖8d所示,上述熱壓于磁性屏蔽上蓋4、磁性屏蔽下蓋5與 磁芯2的組合,可為不外漏斷面全包覆磁芯、凸出表面環(huán)狀包覆磁芯或凸出/不凸出表面可 增加接觸表面積的T型磁芯。參見圖9a、圖%、圖9c、圖9d所示,上述磁性屏蔽上蓋4、磁性屏蔽下蓋5與磁芯 2高度比例可為對(duì)稱或不對(duì)稱結(jié)構(gòu)方式實(shí)施。參見圖10a、圖10b、圖10c、圖IOd所示,上述圓形磁性屏蔽上蓋4、磁性屏蔽下蓋 5內(nèi)的磁芯2材料可為同心圓、為矩型或多角形等幾何型狀;或圓型、矩形或多角形等幾何 型狀磁芯2外部的磁性屏蔽上蓋4、下蓋5可為矩型或多角型等幾何形狀。依據(jù)上述結(jié)構(gòu)組成本實(shí)用新型熱壓組合式磁性電感元件,使磁性電感元件的磁芯 與封裝材料無間隙(Air Gap),據(jù)以避免間隙能量損失(Gap Loss)、降低設(shè)備/模具耗損并 能提升磁路及感值。上述的說明,僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例而已,非為限定本實(shí)用新型的實(shí)施例;凡熟 悉該項(xiàng)技藝的人士,其所依本實(shí)用新型的特征范疇,所作出的其它等效變化或修飾,如尺寸 大小、材料選擇、或形狀變化等,皆應(yīng)涵蓋在以下本實(shí)用新型所申請(qǐng)專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種熱壓組合式磁性電感元件,其特征在于,其結(jié)構(gòu)是將內(nèi)含載流線圈(1)、磁芯(2)、磁性膠體(6)的磁性屏蔽上蓋(4)及內(nèi)含載流線圈(1)、磁芯(2)、磁性膠體(6)、絕緣底座(7)、導(dǎo)電端(8)的磁性屏蔽下蓋(5)以熱壓方式結(jié)合。
2.如權(quán)利要求1所述的熱壓組合式磁性電感元件,其特征在于,磁芯(2)分別封裝于 磁性屏蔽上蓋(4)的第一容槽(41)及磁性屏蔽下蓋(5)的第二容槽(51)內(nèi),并將磁芯(2) 磁性屏蔽上蓋(4)及磁性屏蔽下蓋(5)與磁芯(2)結(jié)合為一體,其結(jié)合后第一容槽(41)、第 二容槽(51)內(nèi)形成一第一環(huán)型中空空間(43)、一第二環(huán)型中空空間(53)。
3.如權(quán)利要求2所述的熱壓組合式磁性電感元件,其特征在于,第一環(huán)型中空空間 (43)、第二環(huán)型中空空間(53)內(nèi)套入一枚或一枚以上外表絕緣的第一載流線圈(1)、第二 載流線圈(IA),所述第一載流線圈(1)能依據(jù)參數(shù),即線圈內(nèi)徑、線圈層數(shù)、線圈圈數(shù),進(jìn)行 單層或多層線圈纏繞。
4.如權(quán)利要求1所述的熱壓組合式磁性電感元件,其特征在于,磁性膠體(6)是填置于 第一環(huán)型中空空間(43)、第二環(huán)型中空空間(53)內(nèi)與第一載流線圈(1)間的空隙中,并經(jīng) 加溫60V 150°C烘烤0. 5 3小時(shí)使磁性膠體固化。
5.如權(quán)利要求1所述的熱壓組合式磁性電感元件,其特征在于,磁性屏蔽上蓋(4)及磁 性屏蔽下蓋(5)結(jié)合端緣設(shè)有對(duì)應(yīng)的第一卡榫(42)、第二卡榫(52),其有助于磁性屏蔽上 蓋(4)及磁性屏蔽下蓋(5)熱壓緊密結(jié)合。
6.如權(quán)利要求1所述的熱壓組合式磁性電感元件,其特征在于,絕緣底座(7)固定于磁 性屏蔽下蓋(5)外緣,其由具絕緣性材質(zhì)所構(gòu)成,該具絕緣性材質(zhì)為電木或耐龍。
7.如權(quán)利要求1所述的熱壓組合式磁性電感元件,其特征在于,磁性屏蔽下蓋(5)及 絕緣底座(7)端緣或平面上設(shè)有對(duì)應(yīng)的第一穿孔(54)、第二穿孔(72),能供對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電端 (8)貫穿,并使導(dǎo)電端(8)的一端接近第一載流線圈(1),而另端向外延伸。
8.如權(quán)利要求1所述的熱壓組合式磁性電感元件,其特征在于,磁性屏蔽上蓋(4)、磁 性屏蔽下蓋(5)與磁芯(2)的熱壓組合,為不外漏斷面全包覆磁芯、凸出表面環(huán)狀包覆磁 芯或凸出/不凸出表面能增加接觸面積的T型磁芯。
9.如權(quán)利要求1所述的熱壓組合式磁性電感元件,其特征在于,磁性屏蔽上蓋(4)、磁 性屏蔽下蓋(5)與磁芯(2)的熱壓組合,其高度比例為對(duì)稱或不對(duì)稱結(jié)構(gòu)方式實(shí)施。
10.如權(quán)利要求1所述的熱壓組合式磁性電感元件,其特征在于,磁性屏蔽上蓋(4)、下 蓋(5)內(nèi)的磁芯(2)材料為同心圓、為矩型或多角形;或圓型、矩形或多角形磁芯(2)外部 的磁性屏蔽上蓋(4)、下蓋(5)為矩型或多角型。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種以熱壓結(jié)合磁芯、組合線圈、封入磁性膠構(gòu)成熱壓組合式磁性電感元件,使磁性電感元件的磁芯與封裝材料無間隙(Air Gap),據(jù)以避免間隙能量損失(Gap Loss)、降低設(shè)備/模具耗損并能提升磁路及感值。
文檔編號(hào)H01F17/04GK201667268SQ200920173999
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2009年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者沈?qū)W榮 申請(qǐng)人:居磁工業(yè)股份有限公司