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。磁性器件包括具有相对的第一表面的两个基体部；多个磁柱沿一第一方向设置于两个基体部的两个第一表面之间；沿第一方向上，位于最外侧的两个磁柱分别为第一角柱和第二角柱，位于中心位置的n个横截面面积相同的磁柱为n个中心柱，n个中心柱构成中心柱单元。从所述第一角柱至距离所述第一角柱最近的所述中心柱，以及从所述第二角柱至距离所述第二角柱最近的所述中心柱，所述磁柱的横截面面积渐次递增。本公开的磁性器件，多个磁柱的横截面面积规律变化，有效提升了基体部磁通分布的均匀性。

【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：Rv＝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，基体部磁通量和磁柱磁通量相同，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，基体部磁通量减半，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10的磁损，但还有其局限性。一方面，基体部10的磁通量仅是磁柱111的磁通量的一半，当磁柱111的磁通量比较大时，仍需要比较厚的基体部10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10的磁通和磁柱111的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；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，包括两个基体部和多个磁柱，两个所述基体部具有相对的第一表面；多个磁柱沿一第一方向设置于所述两个基体部的两个所述第一表面之间；其中，沿所述第一方向上，位于最外侧的两个所述磁柱分别为第一角柱和第二角柱，位于中心位置的n个横截面面积相同的所述磁柱为n个中心柱，n个中心柱构成中心柱单元，其中，从所述第一角柱至距离所述第一角柱最近的所述中心柱，以及从所述第二角柱至距离所述第二角柱最近的所述中心柱，所述磁柱的横截面面积渐次递增。根据本公开的一实施方式，从所述第一角柱至距离所述第一角柱最近的所述中心柱，以及从所述第二角柱至距离所述第二角柱最近的中心柱，所述磁柱的横截面面积呈等差数列渐次递增；其中，位于所述第一角柱和所述中心柱单元之间的m个所述磁柱为m个第一中柱，位于所述第二角柱和所述中心柱单元之间的m个所述磁柱为m个第二中柱；当所述第一角柱和所述第二角柱的横截面面积均为s时，距离所述第一角柱第k个所述第一中柱的横截面面积为(k+1)*s，距离所述第二角柱第k个所述第二中柱的横截面面积为(k+1)*s,中心柱的横截面面积为(m+2)*s；其中，n为大于等于1的整数，m和k均为大于等于0的整数，横截面为平行于所述第一表面的截面。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，其中所述磁芯包括：两个基体部，两个所述基体部具有相对的第一表面；多个磁柱，沿第一方向设置于所述两个基体部的两个所述第一表面之间；其中，沿所述第一方向上，位于最外侧的两个所述磁柱分别为第一角柱和第二角柱，位于中心位置的n个所述磁柱为n个中心柱，所述n个中心柱构成中心柱单元，从所述第一角柱至距离所述第一角柱最近的所述中心柱，以及从所述第二角柱至距离所述第二角柱最近的所述中心柱，所述磁柱的横截面面积渐次递增。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：本公开的磁性器件包括多个磁柱，且多个磁柱的横截面面积规律变化，有效提升了基体部磁通分布的均匀性。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2A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2B是图2A所示的磁性器件的剖面图。图3A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3B是图3A所示的磁性器件的剖面图。图4A是U型磁芯的磁性器件的磁通原理示意图；图4B是图2A所示的磁性器件的磁通原理示意图；图4C是图3A所示的磁性器件的磁通原理示意图；图5是具有2(m+n/2+1)个磁柱的磁性器件中的磁柱排布示意图；图6是图5所示的磁性器件的一种磁通原理示意图；图7是图2A所示的磁性器件与具有U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另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二线圈的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二线圈的另一种绕线方式的示意图；图14是图8所示的绕线方式的电路板布线示意图。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。本公开的磁性器件，概括来说，包括两个基体部和多个磁柱。两个所述基体部具有相对的第一表面；多个磁柱沿一第一方向设置于所述两个基体部的两个所述第一表面之间；其中，沿所述第一方向上，位于最外侧的两个所述磁柱分别为第一角柱和第二角柱，位于中心位置的n个横截面面积相同的所述磁柱为n个中心柱，所述n个中心柱构成中心柱单元；从所述第一角柱至距离所述第一角柱最近的所述中心柱，以及从所述第二角柱至距离所述第二角柱最近的所述中心柱，所述磁柱的横截面面积渐次递增。参见图2A和图2B，图2A是本公开磁性器件第一实施方式中的一种磁芯的结构示意图；图2B是图2A所示的磁性器件的剖面图。本公开的磁性器件包括磁芯1。概括来说，磁芯1包括两个相对设置的基体部10以及多个磁柱。其中两个基体部10具有相对的第一表面100，多个磁柱设置于两个基体部10的两个第一表面100之间，并沿着一第一方向L1(参见图2B)排列。其中，沿第一方向L1上，位于最外侧的两个磁柱分别为第一角柱11和第二角柱12，位于中心位置的三个面积相同的磁柱为中心柱13，也即，沿第一方向上，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两个基体部，两个所述基体部具有相对的第一表面；/n多个磁柱，沿一第一方向设置于所述两个基体部的两个所述第一表面之间；/n其中，沿所述第一方向上，位于最外侧的两个所述磁柱分别为第一角柱和第二角柱，位于中心位置的n个横截面面积相同的所述磁柱为n个中心柱，所述n个中心柱构成中心柱单元；/n其中，从所述第一角柱至距离所述第一角柱最近的所述中心柱，以及从所述第二角柱至距离所述第二角柱最近的所述中心柱，所述磁柱的横截面面积渐次递增。/n

【技术特征摘要】
1.一种磁性器件，其特征在于，包括：
两个基体部，两个所述基体部具有相对的第一表面；
多个磁柱，沿一第一方向设置于所述两个基体部的两个所述第一表面之间；
其中，沿所述第一方向上，位于最外侧的两个所述磁柱分别为第一角柱和第二角柱，位于中心位置的n个横截面面积相同的所述磁柱为n个中心柱，所述n个中心柱构成中心柱单元；
其中，从所述第一角柱至距离所述第一角柱最近的所述中心柱，以及从所述第二角柱至距离所述第二角柱最近的所述中心柱，所述磁柱的横截面面积渐次递增。


2.如权利要求1所述的磁性器件，其特征在于，
从所述第一角柱至距离所述第一角柱最近的所述中心柱，以及从所述第二角柱至距离所述第二角柱最近的中心柱，所述磁柱的横截面面积呈等差数列渐次递增；
其中，位于所述第一角柱和所述中心柱单元之间的m个所述磁柱为m个第一中柱，位于所述第二角柱和所述中心柱单元之间的m个所述磁柱为m个第二中柱；
当所述第一角柱和所述第二角柱的横截面面积均为s时，距离所述第一角柱第k个所述第一中柱的截面积为(k+1)*s，距离所述第二角柱第k个所述第二中柱的横截面面积为(k+1)*s,中心柱的截面积为(m+2)*s；
其中，n为大于等于1的整数，m和k均为大于等于0的整数；横截面为平行于所述第一表面的截面。


3.如权利要求2所述的磁性器件，其特征在于，还包括：
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，使得相邻的两个所述磁柱的磁通方向相反；
当所述第一角柱和所述第二角柱的磁通量均为时，距离所述第一角柱第k个所述第一中柱的磁通量为距离所述第二角柱第k个所述第二中柱的磁通量为所述中心柱的磁通量为


4.如权利要求1所述的磁性器件，其特征在于，所述中心柱、所述第一中柱和所述第二中柱的纵向中心线互相平行，所述纵向中心线和所述第一方向相交。


5.如权利要求3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；
所述第一绕线部从所述第一角柱起绕，沿第二方向依次绕经每一所述磁柱，直至所述第二角柱；所述第二绕线部从所述第二角柱起绕，沿所述第二方向依次绕经每一所述磁柱，直至所述第一角柱；所述第一线圈环绕所有所述磁柱，所述第二方向为平行于所述中心柱的纵向中心线的方向。


6.如权利要求3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；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所述第一角柱起绕，沿第二方向依次绕经每一所述磁柱，直至第二角柱；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多个磁柱外侧；所述第二方向为平行于所述中心柱的纵向中心线的方向。


7.如权利要求3所述的磁性器件，其特征在于，所述多个磁柱等间距排列。


8.如权利要求5或6所述的磁性器件，其特征在于，所述第一绕线部在其绕设的所述磁柱的所述第二方向上的第一端部或第二端部位置弯折180度，形成第一弯折部；所述第二绕线部在其绕设的所述磁柱的所述第二方向上的第一端部或第二端部位置弯折180度，形成第二弯折部。


9.如权利要求1至7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。


10.如权利要求5或6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，所述第二线圈包含第三绕线部，所述第三绕线部从所述第一角柱起绕，沿所述第二方向依次绕经每一所述磁柱，直至所述第二角柱。


11.如权利要求5或6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多个磁通量相同的所述磁柱。

...

【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