磁性器件及其制造方法技术

本公开提供一种磁性器件及其制造方法。磁性器件包括磁芯和绕线。磁芯包括两个基体部以及设置于所述两个基体部之间的磁柱矩阵，所述磁柱矩阵包含m行n列磁柱；绕线绕设于所述磁柱上，所述绕线包含第一线圈，所述第一线圈中流过电流，使得同一行或者在同一列中任意两个相邻的所述磁柱的磁通方向相反；其中，m和n均为整数，且m*n为大于4的偶数。本公开一方面可以增强磁芯磁通的均匀度，从而有效地降低磁损；另一方面，有利于减小磁芯基体部的厚度，有效降低磁芯的高度，因而非常适合超薄结构设计。

【技术实现步骤摘要】
磁性器件及其制造方法
本公开涉及一种磁性器件及其制造方法。
技术介绍
随着开关电源小型化的发展，开关频率越来越高，磁元件的磁损变得越来越大，这限制了效率的提升。单位体积的磁损的计算可以根据Steinmets经验公式：Pv＝Cm·CT·fα·Bβ其中Cm,α,β为和材料相关的常数；CT为和材料相关的温度系数；f为开关频率；B为磁通密度。在高频设计下，为了降低磁损，一方面需要积极寻求新的磁材料，降低α,β的数值，另一方面通过设计降低B值来减小磁损。为此，业内发展出了四柱型磁芯结构，如图1所示，在传统的型磁芯中，基体部磁通大小和磁柱磁通相同，而四柱型磁芯结构中，磁柱磁通分别来自(或流向)互相垂直的两个方向，基体部磁通减半，从而降低磁通密度，减小了磁损。然而，请继续参照图1，四柱型磁芯虽然可以降低基体部磁损，但还有其局限性。一方面，基体部磁通仅是磁柱磁通的一半，当磁柱磁通比较大时，仍需要比较厚的基体部来保持比较低的磁通密度以降低磁损，这不利于超薄结构的设计；另一方面，从仿真结果来看，基体部磁通和磁柱磁通的均匀度均较低，而磁通分布不均匀会导致磁损的增加，这种效应在低频设计时不是特别明显，但在高频设计中，磁通的均匀程度对磁损的影响巨大。在所述
技术介绍
部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的相关技术的信息。公开内容本公开的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种基体部的磁通分布均匀的磁性器件；r>本公开的另一个主要目的在于提供一种基体部的磁通分布均匀的磁性器件的制造方法。根据本公开的一个方面，一种磁性器件，包括磁芯和绕线。磁芯包括两个基体部以及设置于所述两个基体部之间的磁柱矩阵，所述磁柱矩阵包含m行n列磁柱；绕线绕设于所述磁柱上，所述绕线包含第一线圈，所述第一线圈中流过电流，使得同一行或者在同一列中任意两个相邻的所述磁柱的磁通方向相反；其中，m和n均为整数，且m和n的积为大于4的偶数根据本公开的另一个方面，一种磁性器件的制造方法，包括：提供磁芯和绕线，其中所述磁芯包括两个基体部以及设置于所述两个基体部之间的磁柱矩阵，所述磁柱矩阵包含m行n列的磁柱，其中，位于所述磁柱矩阵的四个拐角处的磁柱为角柱，位于两个相邻的所述角柱之间的磁柱为边柱；将所述绕线设置于所述磁柱上，形成线圈，所述线圈中流过电流，使得同一行或者在同一列中任意两个相邻的所述磁柱的磁通方向相反；其中，m和n均为整数，且m和n的积为大于4的偶数。由上述技术方案可知，本公开具备以下优点和积极效果中的至少之一：本公开提出的磁性器件包括磁柱矩阵，一方面可以增强磁芯磁通的均匀度，从而有效地降低磁损；另一方面，可以降低磁芯基体部的磁通，从而在保持不增加磁通密度的情况下，减小磁芯基体部的厚度，有效降低磁芯的高度，因而非常适合超薄结构设计。附图说明通过参照附图详细描述其示例实施方式，本公开的上述和其它特征及优点将变得更加明显。图1为U型磁芯与四柱型磁芯的磁性器件在相同条件下的基体部的磁通仿真结果示意图；图2是本公开磁性器件一示例性实施方式中的一种磁芯的结构示意图；图3是本公开磁性器件一示例性实施方式中的另一种磁芯的结构示意图；图4A是图2所示的磁性器件中分布于磁柱的磁通方向及大小原理示意图；图4B是图2所示的磁性器件中分布于基体部的磁通方向及大小原理示意图；图4C是图2所示的磁性器件中分布于磁芯的磁通方向及大小原理示意图；图5A是图4所示的磁性器件中分布于磁柱的磁通方向及大小原理示意图；图5B是图4所示的磁性器件中分布于基体部的磁通方向及大小原理示意图；图5C是图4所示的磁性器件中分布于磁芯的磁通方向及大小原理示意图；图6是具有m*n矩阵磁芯的磁性器件中的磁通方向的原理示意图；图7是图2所示的磁性器件与四柱磁芯的磁性器件在相同条件下的基体部的磁通仿真结果示意图；图8是本公开磁性器件一示例性实施方式中的第一线圈的一种绕线方式的示意图；图9是本公开磁性器件一示例性实施方式中的第一线圈的另一种绕线方式的示意图；图10是本公开磁性器件一示例性实施方式中的第一线圈的另一种绕线方式的示意图；图11是本公开磁性器件一示例性实施方式中的第一线圈的一种绕线方式的示意图；图12是本公开磁性器件一示例性实施方式中的第一线圈的另一种绕线方式的示意图；图13是本公开磁性器件一示例性实施方式中的第一线圈的另一种绕线方式的示意图；图14是本公开磁性器件一示例性实施方式中的第二线圈的一种绕线方式的示意图；图15A～15C是本公开磁性器件一示例性实施方式中的第二线圈的另一些绕线方式的示意图；图16是图8所示的绕线方式的一种电路板布线示意图。具体实施方式现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。此外，说明书中所说的“平行”“相等”并不是绝对的，而是允许有20％左右的误差。图2至图3分别示出本公开的示例性的具有不同磁柱矩阵的磁芯。如图2和图3所示，磁芯1包括两个相对设置的基体部10以及设置于两个基体部10之间的磁柱矩阵11，磁柱矩阵11包含m行n列磁柱。其中，m和n均为整数，且m和n的积为大于4的偶数，例如磁柱矩阵11是包含2行4列的2*4矩阵(参见图2)，或是包含4行4列的4*4矩阵(参见图3)，等等。位于磁柱矩阵11的四个拐角处的磁柱定义为角柱111，位于两个相邻的角柱111之间的磁柱定义为边柱112。在本公开的一个实施例中，磁性器件上可开有气隙，具体地，在垂直于盖板的磁路上或平行于盖板的磁路上，磁性器件都可开设有气隙。详细来说，在本公开的一个实施例中，在垂直于盖板的磁路上，多个磁柱中至少部分磁柱开有气隙，或者至少部分磁柱与基体部10的面向磁柱的表面之间形成有气隙。通常，在气隙附近会有扩散磁通，扩散磁通会引起附近线圈的涡流损耗，且气隙越大，扩散磁通越强，引起的附近线圈的涡流损耗越大。本公开的磁柱矩阵，因具有多个磁柱，因而可以将总气隙分散至多个磁柱，形成分布式气隙，所以磁柱对应的每个气隙变得很小，从而大大减小扩散磁通，因而减小了涡流损耗。在本公开的另一些实施例中，在平行于盖板的磁路上，多个磁柱中的至少部分磁柱或者至少一个盖板可开设有气隙，即磁柱矩阵和盖板均可由几部分组合而成，该结构在大功率的应用场合具有优势。在本公开的一个实施例中，磁柱矩阵中的各个磁柱的磁通大小可以相同。绕线绕设于磁柱上，绕线可以包含第一线圈2，第一线圈2中流过电流，使得同一行或者在同一列中相邻的两个磁柱的磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁性器件，其特征在于，包括：/n磁芯，包括两个基体部以及设置于所述两个基体部之间的磁柱矩阵，所述磁柱矩阵包含m行n列磁柱；/n绕线，绕设于所述磁柱上，所述绕线包含第一线圈，所述第一线圈中流过电流，使得同一行或者在同一列中任意两个相邻的所述磁柱的磁通方向相反；/n其中，m和n均为整数，且m和n的积为大于4的偶数。/n

【技术特征摘要】
1.一种磁性器件，其特征在于，包括：
磁芯，包括两个基体部以及设置于所述两个基体部之间的磁柱矩阵，所述磁柱矩阵包含m行n列磁柱；
绕线，绕设于所述磁柱上，所述绕线包含第一线圈，所述第一线圈中流过电流，使得同一行或者在同一列中任意两个相邻的所述磁柱的磁通方向相反；
其中，m和n均为整数，且m和n的积为大于4的偶数。


2.如权利要求1所述的磁性器件，其特征在于，所述第一线圈包含串联的第一绕线部和第二绕线部，且所述第一绕线部和所述第二绕线部分别位于平行的两个绕线层中；
所述第一绕线部从第一行第一列的所述磁柱起绕，沿第一方向依次绕经每一所述磁柱，直至第m行第n列的所述磁柱；所述第二绕线部从所述第m行第n列的所述磁柱起绕，沿所述第一方向依次绕经每一所述磁柱，直至所述第一行第一列的所述磁柱；所述第一线圈环绕所有所述磁柱；
其中，所述第一方向平行于第一行第二列和第二行第一列的两个所述磁柱的连线。


3.如权利要求1所述的磁性器件，其特征在于，所述第一线圈包含串联的第一绕线部和第二绕线部，且所述第一绕线部和所述第二绕线部分别位于平行的两个绕线层中或位于同一绕线层中；
所述第一绕线部和所述第二绕线部均从第一行第一列的所述磁柱起绕，沿第一方向依次绕经每一所述磁柱，直至第m行第n列的所述磁柱；所述第一绕线部的出线端和第二绕线部的进线端经由一连接部连接，且该连接部位于所述磁柱矩阵外侧；
其中，所述第一方向平行于第一行第二列和第二行第一列的两个所述磁柱的连线。


4.如权利要求1所述的磁性器件，其特征在于，所述第一线圈包含串联的第一绕线部和第二绕线部，且所述第一绕线部和所述第二绕线部分别位于平行的两个绕线层中；
所述第一绕线部从第一行第一列的磁柱起绕沿第一方向依次绕经每一所述磁柱，直至第m行第n列的所述磁柱；所述第二绕线部从所述第一行第n列或所述第m行第1列的磁柱起绕，沿第二方向依次绕经每一所述磁柱；所述第一绕线部的出线端和第二绕线部的进线端经由一连接部连接，且该连接部位于所述磁柱矩阵外侧；
其中，所述第一方向平行于第一行第二列和第二行第一列的两个所述磁柱的连线，所述第二方向平行于第一行第一列和第二行第二列的两个所述磁柱的连线。


5.如权利要求2或3所述的磁性器件，其特征在于，位于所述磁柱矩阵的四个拐角处的磁柱为角柱，位于两个相邻的所述角柱之间的磁柱为边柱，所述第一绕线部交替地在所述磁柱矩阵的第一连线两侧的所述边柱和所述角柱位置弯折180度，形成第一弯折部；所述第二绕线部交替地在所述第一连线两侧的所述边柱和所述角柱位置弯折180度，形成第二弯折部；
其中，所述第一连线为第一行第一列和第m行第n列的两个所述磁柱的连线。


6.如权利要求4所述的磁性器件，其特征在于，所述第一绕线部，交替地在所述磁柱矩阵的第一连线两侧的边柱和角柱位置弯折180度，形成第一弯折部；所述第二绕线部交替地在所述磁柱矩阵的第二连线两侧的边柱和角柱位置弯折180度，形成第二弯折部；
其中，所述第一连线为第一行第一列和第m行第n列的两个所述磁柱的连线，所述第二连线为第一行第n列和第m行第1列的两个所述磁柱的连线。


7.如权利要求1至4中任一项所述的磁性器件，其特征在于，所述磁柱矩阵排列成2*4矩阵或者4*4矩阵。


8.如权利要求1至4中任一项所述的磁性器件，其特征在于，所述磁性器件为电感。


9.如权利要求1至4中任一项所述的磁性器件，其特征在于，所述磁性器件为变压器，所述绕线还包含第二线圈，所述第二线圈围绕所有的磁通方向相同的所述磁柱。


10.如权利要求1至4中任一项所述的磁性器件，其特征在于，所述磁性器件为变压器，所述绕线还包含第二线圈，所述第二线圈包含多个第三绕线部，所述多个第三绕线部分别围绕于至少两...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋海斌，傅琦，许道飞，章进法，
申请(专利权)人：台达电子企业管理上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31