用于电路板应用的超窄高电流功率电感器制造技术

本发明专利技术公开了一种电磁部件，诸如功率电感器，其包括第一磁芯件和第二磁芯件以及预成形导电线圈绕组。该线圈绕组包括U形绕组部分，该U形绕组部分包括顶部绕组部分和从该顶部绕组部分的相对端部延伸的一对绕组腿。该对绕组腿彼此共面延伸并且在使用中垂直于电路板取向。该对绕组腿位于该第一磁芯件和该第二磁芯件之间，并且该顶部绕组部分被弯曲以垂直于该对绕组腿的平面延伸。

【技术实现步骤摘要】
用于电路板应用的超窄高电流功率电感器
技术介绍
本专利技术的领域整体涉及电磁电感器部件，并且更具体地涉及用于高功率、高电流电路板应用的超窄表面安装的功率电感器部件。功率电感器用于电源管理应用和电路板上的功率管理电路中，以用于为电子设备(包括但不一定限于手持式电子设备)的主机供电。功率电感器被设计成通过流过一个或多个导电绕组的电流来感生磁场，并且通过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生出通过绕组的电流来将所存储的能量返回到相关联的电路。功率电感器可例如从电子设备中的快速切换电源来提供经稳压电源。功率电感器也可用于电子功率转换器电路中。现有的功率电感器在某些方面存在问题，需要改进。具体地讲，生产功率越来越大但体积越来越小的电子设备的趋势已导致电子工业面临许多挑战，这些挑战涉及必须在较小封装尺寸中处理相同或增加的功率量的电路板部件，诸如功率电感器。因此，越来越小型化的电路板部件需要减小部件在电路板上占据的面积(有时称为部件“占用面积”)和/或在垂直于电路板平面的方向上测量的部件高度(有时称为部件“轮廓”)。通过减小占用面积和/或轮廓，可减小用于电子设备的电路板组件的尺寸和/或可增大电路板上的部件密度。虽然近年来在电路板部件的小型化方面已经实现了许多成功，但是挑战仍然存在，并且在某些方面，目前的部件设计和制造还没有完全满足市场需求。附图说明参考以下附图描述非限制性和非穷举性实施方案，其中除非另外指明，否则类似的附图标记在各个附图中指代类似的部分。图1是包括用于电路板应用的表面安装端子的现有技术高电流功率电感器的透视图。图2是图1所示功率电感器的分解图。图3是根据本专利技术的第一示例性实施方案的包括用于电路板应用的表面安装端子的改进的高电流功率电感器的透视图。图4是用于图3所示的功率电感器的电感器线圈绕组的透视图。图5是图3所示的功率电感器的部分透明透视图。图6是图3和图5所示的功率电感器的底视图，并且示出了图4所示的电感器线圈绕组的表面安装端子。图7是根据本专利技术的第二示例性实施方案的包括用于电路板应用的表面安装端子的改进的高电流功率电感器的透视图。图8是用于图7所示的功率电感器的电感器线圈绕组的透视图。图9是图7所示的功率电感器的部分透明透视图。图10是图3和图5所示的功率电感器的底视图，并且示出了图4所示的电感器线圈绕组的表面安装端子。图11是根据本专利技术的第三示例性实施方案的包括用于电路板应用的表面安装端子的改进的高电流功率电感器的分解图。图12是图11所示功率电感器的透视装配图。图13是根据本专利技术的第四示例性实施方案的包括用于电路板应用的表面安装端子的改进的高电流功率电感器的透视图。图14是图13所示功率电感器的分解图。图15是根据本专利技术的第五示例性实施方案的包括用于电路板应用的表面安装端子的改进的高电流功率电感器的分解图。图16是根据本专利技术的第六示例性实施方案的包括用于电路板应用的表面安装端子的改进的高电流功率电感器的透视图。图17是图16所示功率电感器的分解图。图18是根据本专利技术的第七示例性实施方案的包括用于电路板应用的表面安装端子的改进的高电流功率电感器的透视图。图19是图18所示功率电感器的分解透视图。具体实施方式图1和图2示出了使用例如已知的焊接技术安装到电路板52表面的现有技术的高电流电磁部件50的透视图和分解图。电路板52和电磁部件50限定包括在电子设备中的电子电路的一部分。电磁部件50通常包括由第一磁芯件62和第二磁芯件64限定的磁芯60。导电线圈绕组66包含在第一磁芯件62和第二磁芯件64中的每一者的相应部分中。在组合中，磁芯件62、64沿第一维度(诸如笛卡尔坐标系的x轴)赋予磁芯60的总体长度L。每个磁芯件62、64还具有沿着垂直于第一轴的第二维度(例如笛卡尔坐标系的y轴)测量的宽度W，以及沿着垂直于第一轴和第二轴的第三维度(例如笛卡尔坐标系的z轴)测量的高度H。如图1所示，部件尺寸L和H远大于尺寸W，这使得当部件50在x、y平面上安装到电路板52时，部件50沿z轴具有相对较大的高度尺寸H，然而相对较小的宽度尺寸仍允许部件50在安装到电路板52上时减小占用面积。增加的高度尺寸有利于相对较长的线圈绕组66，同时需要的占用面积相对较小，从而允许部件50能够处理超出其他电磁部件构造的限制的更高电流、更高功率的应用，其该他电磁部件构造中，部件设计时减小了高度尺寸，以在安装到电路板时降低部件的轮廓。线圈绕组66是由弯曲成所示形状的平面导体材料条带制成的预成形导电元件，包括：表面安装端子68、70，使用中表面安装端子68、70在邻接电路板的部件50的底部上彼此共面延伸；绕组腿72和74，绕组腿72和74分别从表面安装端子68、70垂直延伸；以及顶部绕组部分76，顶部绕组部分76与绕组腿72和74的端部互连。绕组腿72、74和顶部绕组部分76通常为U形，其中绕组腿72、74被弯曲成基本上垂直于顶部绕组部分76的平面。表面安装端子68、70垂直于绕组腿72、74的平面延伸，并且沿长度尺寸L在彼此相反的方向上延伸。线圈绕组的厚度尺寸t相对较大，以更能够在使用中处理的较高的电流。磁芯件62、64中的每一者大致相同地形成，包括竖直延伸的狭槽78、80、上凹槽82和下凹槽84和86。磁芯件62、64围绕线圈绕组66布置为彼此的镜像，其中每个绕组腿72、74部分地在每个磁芯件62、64中的竖直狭槽78、80中延伸。顶部绕组部分76部分地在每个磁芯件62、64中的每个上凹槽82中延伸，并且表面安装端子68、70在每个下凹槽84、86中部分地延伸。因此，部件50的宽度尺寸W相对较小。每个磁芯件62、64在宽度尺寸上仅接收线圈绕组66的对应宽度W的一部分，并且磁芯件62、64也可在宽度尺寸上相对较小。有利的是，部件50可以模块化方式扩展，以包括附加的磁芯件和附加的线圈绕组，从而容易地使该部件适用于多相电力应用，或者通过将多个线圈绕组结合在共用芯结构上来获得进一步的空间效率，该共用芯结构在电路板上占据的空间小于各自包括单个线圈绕组66的多个分立部件50在单独提供时将占据的空间。读者可参考美国专利第9,842,682号了解关于具有线圈绕组66的电感器部件的模块化组件及其益处的进一步细节。从进一步减小部件50的宽度的角度来看，已发现线圈绕组66在制造方面是有问题的。具体地讲，为了处理与之前相同的功率，减小的线圈绕组66的宽度意味着绕组的厚度t需要增加，但是随着厚度增加，线圈绕组66将变得更难以弯曲。当线圈绕组66的宽度尺寸变得小于厚度时，将线圈绕组66弯曲到期望形状将会特别困难。此类困难增加了制造包括线圈绕组66的部件50的成本，增加了性能和可靠性问题，并对减小部件宽度以及就宽度尺寸而言将部件在电路板上占用面积减小到可在电路板52上提供进一步空间效率的最佳水平的能力施加了实际限制。下文描述了本专利技术的电磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电路板的电磁部件组件，所述部件组件包括：/n磁芯，所述磁芯由第一磁芯件和第二磁芯件组装而成，其中所述第一磁芯件和所述第二磁芯件中的每一者各自包括顶侧和底侧，其中在使用中所述顶侧从所述电路板升高并且所述底侧靠近所述电路板，并且其中所述第一磁芯件和所述第二磁芯件并排布置；和/n第一预成形导电线圈绕组，所述第一预成形导电线圈绕组由所述第一磁芯件和所述第二磁芯件中的至少一者接收；/n其中所述第一预成形导电线圈绕组包括：/nU形绕组部分，所述U形绕组部分包括顶部绕组部分和从所述顶部绕组部分的相对端部延伸的一对绕组腿；/n其中所述一对绕组腿彼此共面延伸并且在使用中垂直于所述电路板取向，所述一对绕组腿还位于所述第一磁芯件和所述第二磁芯件之间；/n其中所述顶部绕组部分被弯曲以垂直于所述一对绕组腿的所述平面延伸；和/n第一表面安装端子和第二表面安装端子，所述第一表面安装端子和所述第二表面安装端子分别垂直于所述一对绕组腿并相对于所述顶部绕组部分延伸。/n

【技术特征摘要】
20191028 US 16/6651811.一种用于电路板的电磁部件组件，所述部件组件包括：
磁芯，所述磁芯由第一磁芯件和第二磁芯件组装而成，其中所述第一磁芯件和所述第二磁芯件中的每一者各自包括顶侧和底侧，其中在使用中所述顶侧从所述电路板升高并且所述底侧靠近所述电路板，并且其中所述第一磁芯件和所述第二磁芯件并排布置；和
第一预成形导电线圈绕组，所述第一预成形导电线圈绕组由所述第一磁芯件和所述第二磁芯件中的至少一者接收；
其中所述第一预成形导电线圈绕组包括：
U形绕组部分，所述U形绕组部分包括顶部绕组部分和从所述顶部绕组部分的相对端部延伸的一对绕组腿；
其中所述一对绕组腿彼此共面延伸并且在使用中垂直于所述电路板取向，所述一对绕组腿还位于所述第一磁芯件和所述第二磁芯件之间；
其中所述顶部绕组部分被弯曲以垂直于所述一对绕组腿的所述平面延伸；和
第一表面安装端子和第二表面安装端子，所述第一表面安装端子和所述第二表面安装端子分别垂直于所述一对绕组腿并相对于所述顶部绕组部分延伸。


2.根据权利要求1所述的电磁部件组件，其中所述顶部绕组部分在所述第一磁芯件和所述第二磁芯件中的仅一者上方延伸。


3.根据权利要求1所述的电磁部件组件，其中所述第一表面安装端子仅在所述第一磁芯件的所述底侧上延伸，并且其中所述第二表面安装端子仅在所述第二磁芯件的所述底侧上延伸。


4.根据权利要求1所述的电磁部件组件，其中所述第一表面安装端子和所述第二表面安装端子在所述第一磁芯件和所述第二磁芯件中的相同一者上延伸。


5.根据权利要求1所述的电磁部件组件，其中所述第一表面安装端子和所述第二表面安装端子在与所述顶部绕组部分相同的方向上从所述绕组腿的所述平面延伸。


6.根据权利要求1所述的电磁部件组件，其中所述第一表面安装端子和所述第二表面安装端子在与所述顶部绕组部分相反的方向上从所述绕组腿的所述平面延伸。


7.根据权利要求1所述的电磁部件组件，其中所述第一磁性件和所述第二磁性件中的至少一者形成有一对竖直狭槽以分别接收所述一对绕组腿。


8.根据权利要求7所述的电磁部件组件，其中所述第一磁性件和所述第二磁性件两者形成有一对竖直狭槽以分别接收...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜毅鹏，王亚洲，周邓燕，
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