具有未耦合的绕组的集成多相功率电感器和制造方法技术

一种用于包含多相供电电路系统的电路板的表面安装功率电感器组件包含单件整体制造的磁芯件，其形成有垂直延伸的内部过道，所述垂直延伸的内部过道具备不磁耦合以减小所述电感器组件的占据面积同时增大其功率容量的垂直细长预形成的传导性绕组。还在所述垂直过道中对分散式间隙材料提供分别连接到电力的每一相位的所述传导性绕组。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有未耦合的绕组的集成多相功率电感器和制造方法
本专利技术的领域大体涉及电磁电感器组件，且更确切地说，涉及一种用于包含未磁耦合的至少两个绕组的电路板应用的功率电感器部件。
技术介绍
将功率电感器用于电力供应管理应用和电路板上的电力管理电路以用于对大量电子装置(包含但不必限于手持式电子装置)供电。功率电感器被设计以经由流过一个或多个传导性绕组的电流来感应磁场，且经由在与绕组相关联的磁芯中产生磁场来存储能量。功率电感器还通过感应通过绕组的电流流动来将存储的能量返回到相关联的电路。功率电感器可(例如)提供来自在电子装置中的迅速开关电源的经调节电力。功率电感器也可在电子功率转换器电路系统中利用。已知包含集成在共同芯结构中的多个绕组的功率电感器。然而，这类型的现有功率电感器在一些方面有问题，且需要改善。附图说明参看以下诸图描述非限制性且非详尽性实施例，其中除非另外指定，否则相似参考数字贯穿各图指相似部分。图1是表面安装功率电感器组件装配的第一示范性实施例的顶部透视图。图2是图1中展示的功率电感器组件装配的分解图。图3是在图1中展示的沿着3-3的功率电感器组件装配的第一剖视图。图4是在图1中展示的沿着4-4的功率电感器组件装配的第二剖视图。图5是在图1和2中展示的功率电感器组件装配的侧边正视图。图6是在图1和2中展示的功率电感器组件装配的纵向侧面正视图。图7是图1和2中展示的功率电感器组件装配的仰视图。图8是表面安装功率电感器组件装配的第二示范性实施例的顶部透视图。图9是图8中展示的功率电感器组件装配的分解图。图10是图8中展示的功率电感器组件装配的仰视图。具体实施方式如上文所提到，已知包含(例如)集成在共同芯结构中的多个绕组的电磁功率电感器。此类电感器组件相对于包含用于电力的每一相应相位的单独磁芯和绕组的离散电感器组件通常有益于按减少的成本提供多相功率调节。作为一个实例，可用包含同一磁芯中的两个绕组的集成功率电感器组件调节二相电力系统。一个绕组连接到电路板上的电路系统的第一电力相位，且另一绕组连接到电路板上的电路系统的第二电力相位。单个芯结构上的集成绕组相对于针对包含其自身的磁芯的每一相位提供一个离散电感器组件，通常节省电路板上的有价值的空间。此类空间节省可促成电路板还有包含所述电路板的电子装置的大小的减小。然而，在某些方面，已知集成多相功率电感器组件构造受到限制，且因此对于在某些类型的电力系统中的应用不合需要。因而，在某些方面，现有功率电感器构造却必须符合市场的需求。举例来说，在多相电力供应应用中，连接到每一绕组的不同相位之间的电感不平衡问题可有问题，且因此达成的平衡性能可对于当今电装置需要的较高功率、较高电流应用中的较小组件特别有困难。并且，已知集成多相功率电感器组件的制造和装配倾向于涉及多核工件和制造步骤来构建磁芯，包含(但不限于)与多核工件的结合相关联的步骤，所述步骤增加组件的制造和装配的成本。饱和电流(Isat)性能倾向于受到已知集成多相功率电感器组件中的芯构造限制。需要对于用于较高动力的电子装置的目前先进技术电力系统的改善。已知集成多相功率电感器组件的包含“占据面积”(由所属领域的技术人员理解为对组件在电路板的平面上占据的面积的参考)和轮廓(由所属领域的技术人员理解为对垂直于电路板的平面测量的总组件高度的参考)的外观尺寸可有效地限制组件在较高电流、较高功率系统应用中发挥性能的能力。平衡较高功率电路系统的功率需求与对于不断更小的组件的需要是一种挑战。最后，由使用中的集成多相功率电感器组件的边缘效应造成的交流电阻(ACR)在已知组件构造中可不当地高。下文描述用于电路板上的供电电路系统的集成电磁多相功率电感器组件装配的示范性实施例(即，功率电感器)，其至少克服以上描述的劣势。示范性电感器组件装配至少部分经由单件磁芯来达成此，所述单件磁芯消除了将分开制造的离散芯件结合在一起的任何需求，且因此简化了组件的装配且降低了制造成本。使用分散式间隙材料来减小(如果未最小化)来自芯结构中的习知使用的离散气隙的边缘磁通量，且由边缘效应造成的ACR因此减小。较高功率能力具备从平面传导性材料和芯结构形成的三维传导性绕组，所述芯结构具有相对小的占据面积，结合相对较高轮廓容纳较高功率、较高电流应用。图1-7说明表面安装功率电感器组件装配100的第一示范性实施例的各种视图。图1以透视图展示功率电感器组件装配100。图2是功率电感器组件装配100的分解图。图3是沿着图1中的线3-3截取的功率电感器组件装配100的第一剖视图。图4是沿着图1中的线4-4截取的功率电感器组件装配100的第二剖视图。图5是功率电感器组件装配100的侧边正视图。图6是功率电感器组件装配100的纵向侧面正视图。图7是功率电感器组件装配100的仰视图。如图1中所展示，功率电感器组件装配100大体包括：磁芯件102，其具有分别围绕分散式间隙磁性材料108(图2-4)排列在磁芯件102中的集成传导性绕组104和106；和电路板110。电路板110配置有多相供电电路系统，有时被称作线路侧电路系统116，包含以已知方式在电路板的平面上提供的传导迹线112、114。在展示的实例中，线路侧电路系统116提供两相电力，且在预期实施例中，第一传导迹线112对应于多相供电电路系统的第一相位，且第二传导迹线114对应于多相供电电路系统的第二相位。又，第一传导性绕组104连接到第一传导迹线112和多相供电电路系统的第一相位，且第二传导性绕组106连接到第二传导迹线114和第二相位。虽然表示两相电力系统且将电感器组件配置为具有两个绕组104和106的双电感器，但可替代地在多相供电电路系统中提供更大或更小数目个相位，且与提供的相位对应的数目个绕组可包含于磁芯件102中。即，组件可针对单相功率应用来配置且包含单个绕组，或可包含用于包含三个或更多个相位的电力系统的三个、四个或更多个绕组。应理解，可按需要在板110上提供包含芯件102和绕组104和106的多于一个电感器组件。其它类型的电路组件可同样地连接到电路板110以使(例如)在板110上的功率调节器电路和/或功率转换器电路完整。因为此类功率调节器和转换器电路通常已知且在所属领域的技术人员的知识范围内，所以相信电路系统的进一步描述并非必要。虽然图1中看不出，但电路迹线还包含在电路板110上功率电感器组件的另一侧上，说明所述功率电感器组件建立到在电路系统中的传导性绕组104、106下游的负荷侧电路系统118的电连接。使用已知磁性材料和技术将在示范性实施例中的磁芯件102制造为单件、整体形成的磁芯。芯件102作为单件的制造避免了一些已知类型的功率电感器所常见的必须组装单独和离散的芯件的过程步骤。在预期实施例中，可利用例如粒状磁性粒子的模制的已知技术从软磁性粒子材料形成磁芯件102，以产生如所展示且包含如下文进一步描述的特征的所要的形状。用以制造芯件102的软磁性粉末粒子可以包含铁氧体粒子、铁(Fe)粒子、铁硅铝(Fe-Si-A1)粒子、MPP(Ni-Mo-Fe)粒子、镍铁(Ni-Fe)粒子、铁硅合金(Fe-Si合金)粒子、铁基非晶粉末粒子、钴基非晶粉末粒子和此项技术中已知的其它适合材料。如果需要，还可以利用此类磁性粉末粒子材料的组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电路板上的供电电路系统的电感器组件装配，所述电感器组件装配包括：单件磁芯，所述单件磁芯包括对置的第一和第二纵向侧壁、互连所述第一与第二纵向侧壁的对置的第一和第二侧边壁和互连所述相应第一和第二纵向侧壁与所述相应第一和第二侧边壁的对置的顶部和底部侧，其中至少一个内部过道在所述对置的顶部侧与底部侧之间延伸；在所述至少一个内部过道中延伸的第一传导性绕组，所述第一传导性绕组包含在所述顶部侧上暴露的平坦绕组段和第一和第二平坦支脚，每一平坦支脚垂直于所述平坦绕组段延伸且相互对置，所述第一和第二支脚中的每一个从所述底部侧上的所述至少一个内部过道突出；以及分散式间隙磁性材料，所述分散式间隙磁性材料占据所述至少一个内部过道的在处于所述平坦绕组段之下且在所述第一与第二支脚之间的位置处的一部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于电路板上的供电电路系统的电感器组件装配，所述电感器组件装配包括：单件磁芯，所述单件磁芯包括对置的第一和第二纵向侧壁、互连所述第一与第二纵向侧壁的对置的第一和第二侧边壁和互连所述相应第一和第二纵向侧壁与所述相应第一和第二侧边壁的对置的顶部和底部侧，其中至少一个内部过道在所述对置的顶部侧与底部侧之间延伸；在所述至少一个内部过道中延伸的第一传导性绕组，所述第一传导性绕组包含在所述顶部侧上暴露的平坦绕组段和第一和第二平坦支脚，每一平坦支脚垂直于所述平坦绕组段延伸且相互对置，所述第一和第二支脚中的每一个从所述底部侧上的所述至少一个内部过道突出；以及分散式间隙磁性材料，所述分散式间隙磁性材料占据所述至少一个内部过道的在处于所述平坦绕组段之下且在所述第一与第二支脚之间的位置处的一部分。2.根据权利要求1所述的电感器组件装配，其中所述单件磁芯不从分散式间隙材料制造而成。3.根据权利要求1所述的电感器组件装配，其中所述第一传导性绕组的所述平坦绕组段具有第一轴向长度，且所述第一和第二平坦支脚具有相应的第二轴向长度，所述第二轴向长度大体上比所述第一轴长度大。4.根据权利要求3所述的电感器组件装配，所述第一传导性绕组部分进一步包括在所述第一和第二平坦支脚的与所述平坦绕组段对置的相应端部处的第一和第二平坦表面安装封端部分。5.根据权利要求4所述的电感器组件装配，其中所述第一和第二平坦表面安装封端部分相互共平面、垂直于所述相应第一和第二平坦支脚且在相互相对的方向上延伸。6.根据权利要求1所述的电感器组件装配，其中所述至少一个内部过道包括在所述对置的顶部侧与底部侧之间延伸的第一内部过道，和在所述对置的顶部侧与底部侧之间延伸的第二内部过道，且所述单件磁芯进一步包括在所述第一内部过道与所述第二内部过道之间延伸的分隔壁。7.根据权利要求6所述的电感器组件装配，进一步包括占据所述第二内部过道的第二传导性绕组，所述第二传导性绕组大体上与所述第一传导性绕组相同地形成。8.根据权利要求6所述的电感器组件装配，其中所述第二传导性绕组与所述第一传导性绕组在所述分隔壁的对置侧上间隔开，其间隔量足以避免在所述第一和第二传导性绕组连接到通电的电路系统时所述第一与第二传导性绕组的磁耦合。9.根据权利要求1所述的电感器组件装配，其中所述第一与第二平坦支脚的至少一部分在处于所述至少一个内部过道的内部的位置处与所述单件磁芯物理上隔裂开。10.根据权利要求1所述的电感器组件装配，所述电感器组件装配与所述电路板组合，所述单件磁芯的所述底部侧位置邻近所述电路板。11.根据权利要求1所述的电感器组件装配，其中在所述顶部侧与底部侧之间的所述单磁芯件的高度尺寸大体上比所述第一纵向侧与第二纵向侧之间的宽度尺寸和所述第一侧边与第二侧边之间的长度尺寸中的至少一个大。12.一种用于电路板上的供电电路系统的电感器组件装配，所述电感器组件装配包括：单件磁芯，所述单件磁芯包括对置的第一和第二纵向侧壁、互连所述第一与第二纵向侧壁的对置的第一和第二侧边壁和互连所述相应第一和第二纵向侧壁与所述相应第一和第二侧边壁的对置的顶部和底部侧，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·J·珍妮丝，颜毅鹏，
申请(专利权)人：伊顿智能动力有限公司，
类型：发明
国别省市：爱尔兰,IE