磁芯和制造该磁芯的方法技术

本发明专利技术提供了磁芯和制造该磁芯的方法，其中磁芯具有至少两种材料，该至少两种材料具有不同的磁特性。材料从铁氧体材料、氧化物陶瓷材料和超顺磁材料中选择，并且在单独的区域中沿磁芯交替地形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及磁芯，更具体地涉及软磁磁芯，其包含具有不同磁特性的两种或更多种铁氧体材料，并且本专利技术涉及制造该磁芯的方法。
技术介绍
电子领域的持续进一步发展产生了在多个领域中采用的日益高效的电子电路，并且因此需要具有合适的电压和电流的相应电源。在新型高效电路的研发中，注意力还放在提高电子部件的小型化方面，因此允许电子控制和电源电路在很多领域的越发广泛的应用。然而，在推进小型化的情况下，需要紧凑且高效的电源，例如，其以时钟电路的形式提供。在为时钟电源的情况下，操作涉及可用的输入电压的电子电路所需的输出电压的适应性的高灵活性尤为重要。在移动应用中，例如，可用的电源电压以普通电池或蓄电池电压的形式存在，其不一定适合电子电路的操作，必须能够相应地调整。通常而言，电池或蓄电池的输出电压在其典型的使用寿命内是变化的，并且随着使用年限增加而降低。因此，调整所提供的电压并减小电压起伏在新型高效电子电路研发中也是特别重要的。高效电子电路研发中的进一步重要的议题是可靠和稳定的运行，以及大功率范围上的功率消耗，优选的是没有较大损耗。因此，在任何研发阶段，进一步降低电子电路、部件和/或零件的功率损耗也是一个目标。例如存储电感器、干扰电感器、变压器等的感应部件代表了电子电路的重要部件。后者还在很大程度上控制着电子电路和部件的成本，因为在磁芯的生产中，通常需要昂贵的材料和复杂的生产工艺以确保预期的磁特性或预期的磁性能，并且在整个功率范围内提供对磁芯充足的可控性。此外，在相关的印刷电路板上以及相应的壳体中要求与感应部件的尺寸对应的体积，使得整个紧凑配置的实现随着小型化的提高变得越发复杂。此处，当然，高效率同样重要，g卩，优选产生低功率损耗。例如，这需要感应部件与各个绕组相对于彼此具有良好的磁耦合、减少漏磁通、对外界良好的磁屏蔽以及改善的热性能，因为感应部件的侧部的热损耗代表了功率损耗的相当大的比例，并且可能需要进一步冷却。例如，通过根据施加的电压、必要的绝缘强度以及针对大多数不同环境影响的相应的良好机械稳定性和抵抗能力，给出了要考虑在内的进一步的要求。对于多数应用来说，例如，在移动应用中，诸如在便携装置领域、汽车工业的应用领域等，这尤其是真实的。在其它的事项中，可以通过避免磁芯和/或绕组中的涡流来实现热损耗的降低。从文献US 2002/0132136 Al可知，例如，磁板和绝缘膜的交替布置是已知的。文献EP I 501 106 BI示出了通过将压制铁氧体片的段粘接至彼此而制造的铁氧体磁芯。这些段各自被磁性绝缘体分隔。术语“磁性绝缘体”描述了具有大约为I的相对磁导率(真空相对磁导率)的材料。这些磁性绝缘体充当分布式气隙。通过将一个大的气隙分为多个小的气隙，磁力线得以在磁芯中被更好地导引。尽管绝缘膜或磁性绝缘体可以由此抵消涡流在该布置中的形成，但漏磁通仅部分地得以抑制，并且磁通量的低损耗导引仅部分地实现。此外，这些已知的布置导致了在该布置上设置的绕组中设置的或者在磁性配置附近成行设置的薄膜或绝缘体处的磁场的“凸起”，感应电压，并且可能因此引起电流流动。据此设计的众所周知的磁芯具有许多其它缺点。例如，通过中断磁芯中的磁体部分的绝缘部分(借助绝缘薄膜或绝缘体)，热传导和由此源自磁芯的热耗散仅在磁芯中不充分地实现。绝缘部分的热敏电阻常常过高而不能确保朝向下述部分的预期的热流动:该部分将热量消散至环境或所连接的储热器并因此相应地消散热量。以该已知的布置为出发点，本专利技术的目标是提供一种具有良好热性能的磁芯。目标尤其是提供一种具有沿着磁芯的改善的热传导的磁芯。
技术实现思路
上述目标得以实现，根据一个方面，凭借磁芯包含不同磁导率的至少两种连接的材料，该至少两种材料当中的每一种均形成区域，使得形成的区域沿磁芯的纵向交替布置，并且根据其它方面，凭借制造该磁芯的方法。制造磁芯的方法，可以包含，根据一个实施例，提供至少两种材料，该至少两种材料具有不同的磁特性，例如，至少两种铁氧体材料或至少一种铁氧体材料和至少一种氧化物陶瓷的组合等等，并且填充对应磁芯的模具，用于在模具中形成材料体积，使得材料体积包含该至少两种材料当中的每一种的交替的区域。此外，在该方法期间，该至少两种材料可以在方法的过程中在模具中受压。应当注意，在这一点上，本公开中使用的术语“铁氧体材料”指的是还未经受任何烧结工艺的预制铁氧体材料，例如，金属氧化物，或一般地金属氧化物混合物(烧结工艺之前的金属氧化物或金属氧化物混合物；在这种意义下铁氧体材料的预制阶段)，以及已经经受了烧结或煅烧工艺的预制铁氧体材料(烧结工艺或煅烧工艺之后的金属氧化物或金属氧化物混合物)这两者，其因此构成了将要由相应的预制铁氧体材料形成的铁氧体材料，但是语言上将不做明显地区分。铁氧体材料与其相应的预制铁氧体材料之间的区分可以在实际的生产阶段中做出，如上所述。根据第一方面的实施例，制造磁芯的方法包含提供至少两种具有不同磁特性的材料。本文中，该至少两种材料当中的第一种包含第一铁氧体材料，并且该至少两种材料当中的第二种包含第二铁氧体材料和/或氧化物陶瓷材料。填充对应磁芯的模具，用于在模具中形成材料体积。材料体积包含至少两种提供的材料当中的每一种的交替的区域。填充至模具中的该至少两种提供的材料随后受压。由此，例如，有隙的铁氧体磁芯可以以低成本生产。由于采用材料填充模具，该方法可以在大规模生产中毫不费力并简单地使用，其中磁芯可以以预先确定的和可再现的的磁特性进行生产。此外，根据具体的实施例，由此提供的磁芯可以允许有益的热耗散，使得可以大部分消减磁芯的复杂冷却。通过这种方式，采用这些磁芯的更加紧凑的电子部件是可行的。此外，一体形成的固态陶瓷铁氧体磁芯也是可行的，其由此不再需要任何有机胶黏剂或塑料，并且由此提供了相对于已知的磁芯更长的使用寿命O根据进一步有益的实施例，该方法可以包含，在受压之后，另外地使材料体积受热。将经过加压作用压制的材料体积受热，导致材料体积的烧结，使得各个的区域之间的连接表现出更高的稳定性。以这种方式，具有“烧结气隙”的铁氧体磁芯可以以低成本进行制造。根据进一步有益的实施例，该方法还包含选择至少两种材料，使得该至少两种选择的材料具有不同的居里温度和/或不同的热导率和/或不同的热扩散率和/或不同的导电率和/或不同的磁特性，譬如不同的磁导率或不同的饱和磁通密度。由此，磁芯可以得以制造，其包含精确限定供其使用的特性。因此，根据典型实施例，通过选择具有不同磁导率和/或居里温度和/或饱和磁通密度的材料，例如，磁导率等磁特性方面的预期变化的调整，可以得以沿磁芯方向实现，在不同的居里温度的情况下，其可以显著地与温度相关。根据进一步有益的实施例，该方法还可以包含:在将第一材料或第二材料进行受压之前，通过添加添加剂，来调整第一材料和/或第二材料的磁特性和/或机械特性和/或热特性和/或电特性。添加剂可以包含由钛(Ti)，铝(Al)，络(Cr)，镁(Mg)，铜(Cu)，镍(Ni)，锡(Sn)，锗(Ge)，锶(Sr)，锌(Zn)，锰(Mn)，钾(K)，铌(Nb)，锆(Zr)，钙(Ca)，硅(Si)，钒(V)，钴(Co)，铪(Hf)，钨(W)，铋(Bi)构成的组当中的一种，这些元素的氧化物和/或碳酸盐和/或包含这些元素当本文档来自技高网...

【技术保护点】
磁芯，包括：至少两个区域，所述两个区域彼此连接并且沿磁芯的纵向交替布置，至少第一材料和第二材料，所述第一材料和第二材料彼此不同并且包含不同的磁导率，每一个所述区域均包含所述第一材料和第二材料中的至少一种的材料；其中，具有所述第二材料的区域从磁芯的中心起沿磁芯的纵向朝向磁芯的边缘变小。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·阿尔方斯·博伊曼，
申请(专利权)人：胜美达集团有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE