磁性材料组合物和磁元器件制造技术

一种复合磁性材料组合物，包括软磁材料粉末、永磁材料粉末以及粘合剂。由该复合磁性材料组合物制成的材料具有大致1至100的相对磁导率。使用该复合磁性材料组合物制成的磁芯在制造形成之后被磁化，磁化后的该磁芯，不管其运行状态如何，都有一个永久磁场被保留在其中，且该永久磁场的磁通密度大致在10至2000高斯之间。用该磁芯所制成的磁元器件具有较高的饱和电流值。

【技术实现步骤摘要】
磁性材料组合物和磁元器件
本专利技术涉及一种磁性材料组合物和包括其在内的磁元器件，更具体地说，涉及一种复合磁性材料组合物和具有增加饱和电流的磁元器件。
技术介绍
对于电子设备例如计算设备、娱乐设备以及汽车设备的表面贴装磁元器件来说，减少其在电路板上占用的面积以提供越来越小型化的磁元器件是大势所趋但却具有挑战性的。通过减少电路板上的元器件的占用面积，电子设备的电路板组件的尺寸可以减少，电路板上的组件数量因此可以增加，这样就可以改善电子设备的功率密度和降低电子设备的制造成本。降低设计和制造成本对于电子元器件制造商尤其是磁元器件制造商来说非常重要，但在降低设计和制造成本的同时却不能牺牲磁元器件的特性和性能，相反，磁元器件制造商常常被要求所制造的磁元器件不仅要体积小，而且要提供更多的功能和更好的性能。常规磁元器件通常包括磁芯和绕在磁芯上的线圈。磁芯可以由磁性材料制成，通常在绕线前以特定形状形成。磁芯可以包括一个或多个磁芯件，形状可以包括I型磁芯、EE型磁芯、U型磁芯、环型磁芯、锅型磁芯、T型磁芯等形状。磁芯件可通过环氧树脂粘合，或通过环氧树脂混合玻璃珠粘合。线圈绕组由导电导线(如漆包线或镀锡铜线)制成。线圈绕组是将导线绕在磁芯上，或事先将线圈形成一定形状然后与磁芯装配在一起。磁芯通常由软磁材料制成。制造磁芯的软磁材料包括但不限于软磁铁氧体材料、铁基磁性材料、合金磁性材料、非晶磁性材料、纳米晶磁性材料。软磁铁氧体磁性材料一般具有较高的磁导率和较小的饱和磁通密度，软磁铁氧体磁芯通常需要加一个物理间隙，以提高磁芯的功率处理能力并使电感稳定。由于软磁铁氧体材料的导电率较低，软磁铁氧体磁芯的磁芯损耗通常较低。金属粉末磁性材料通常是由绝缘包覆了的金属粉末压制形成，因此具有分布的气隙，也具有低磁导率和高磁通密度。由于金属粉末具有较高的导电性，金属粉末磁芯的磁芯损耗在高频时通常较高。为了提高功率密度，电子设备的运行频率在不断的提高。为了应对磁元器件小型化的要求，磁芯作为磁元器件的一个主要组成部分在物理体积上要小，因此需要选用具有高饱和磁通密度同时具有低损耗的磁芯。通常在高频情况下，低损耗的磁性材料一般具有低的饱和磁通密度。因此，为了减小磁芯的物理体积和尺寸，在保持低损耗的同时，努力提高磁性材料的饱和磁通密度是目前的一个研究重点。由于磁芯的饱和磁通密度和磁芯损耗主要由材料配方和制造工艺决定，而提高饱和磁通密度和降低磁芯损耗通常是相互影响的，提高磁通密度往往会增加磁芯损耗，反之亦然，因此饱和磁通密度的增加要平衡磁芯损耗。磁芯制造厂商因此一直以来都在致力于优化磁芯形状，以最大限度地利用磁芯材料，达到减少磁芯的体积和磁芯损耗的目的，同时为了降低制造成本，提高竞争力，磁芯制造商也做出了很多努力来简化制造流程。因此，本专利技术的一个主要目的、特点或优点是改进磁芯和磁元器件的技术发展。本专利技术的另一个目的、特点或优点是提供增强饱和磁通密度性能的复合磁性材料组合物。本专利技术的再一个目的、特点或优点是增强磁元器件的处理直流偏置的能力，提高电感稳定性，降低磁芯以及磁元器件的损耗。
技术实现思路
本专利技术一方面提供一种复合磁性材料组合物的组成及其制作方法，此复合磁性材料组合物应用于磁元器件或电磁系统中，增加了磁元器件的饱和电流,减小了磁元器件的物理尺寸。本专利技术另一个方面还提供一种根据复合磁性材料组合物配置的磁元器件以及其基本制造方法，此配置制造的磁元器件有提升的饱和电流，同时有改善的电性能。根据本专利技术的一个方面，一种复合磁性材料组合物包括软磁材料粉末、永磁材料粉末和粘合剂。将软磁材料粉末、永磁材料粉末以及粘合剂混合，使得软磁材料粉末、永磁材料粉末以及粘合剂基本上均匀地分布在混合物中。由此复合磁性材料组合物所制成的磁性材料具有大于1但小于100的相对磁导率。根据本专利技术的另一个方面，另一种复合磁性材料组合物包括永磁材料粉末和粘合剂。将永磁材料粉末以及粘合剂混合，使得永磁材料粉末以及粘合剂基本上均匀地分布在混合物中。由此复合磁性材料组合物所制成的磁性材料具有大致大于1但小于2的相对磁导率根据本专利技术的另一方面，根据上述本专利技术复合磁性材料组合物所制造的磁芯通常在其制造后被磁化，磁化后的该磁芯，无论其运行状态如何，均有一个永久磁场被保持在其中，且所保留的永久磁场的磁通密度通常在大致10高斯至2000高斯之间。根据本专利技术的另一方面，一种磁元器件包括：由软磁材料制成的第一磁芯，该磁芯包括两个侧面部分和布置在两个侧面部分之间的中间部分，其中在两个侧面部分之间且围绕中间部分或在中间部分之上形成了一个空腔；一个至少部分地布置在第一磁芯空腔内的线圈绕组；以及根据上述本专利技术复合磁性材料组合物所制成的第二磁芯，其中第二磁芯基本上装配在第一磁芯的空腔内。线圈绕组有第一个和第二个外部端子分别连接到线圈绕组的两个端部，第一个和第二个外部端子布置在第一磁芯一端面上彼此相对的两端部。在制造此磁元器件之前或之后，将第二磁芯磁化，磁化后的第二磁芯中有一个永久磁场保留在其中，所保留的此永久磁场的磁通密度大致在10高斯至2000高斯之间。连接线圈绕组的第一个和第二个外部端子中的其中一个被指定用于接受电流流入线圈绕组中，电流通过指定的外部端子流入线圈绕组，产生了一个磁场，产生的此磁场基本上包含在第一磁芯和第二磁芯中，并且相对于在第二磁芯中所保留的永久磁场具有基本上相反的极性。根据本专利技术的另一方面，一种磁元器件包括：由软磁材料制成的大致为鼓型的磁芯、缠绕在大致为鼓型的磁芯上的线圈绕组、以及根据上述本专利技术复合磁性材料组合物形成的模制体，其中至少有一部分的线圈绕组和至少有一部分大致为鼓型的磁芯被模制体所包围。线圈绕组有第一个和第二个外部端子分别连接到线圈绕组的两个端部，第一个和第二个外部端子布置在模制体一端面上彼此相对的的两个端部。在制造形成此磁元器件之后，将模制体磁化，磁化后的模制体中有一个永久磁场保留在其中，并且所保留的永久磁场的磁通密度大致在10高斯至2000高斯之间。布置在模制体一端面上彼此相对的两个端部的第一个和第二个外部端子中的其中一个被指定为接受电流流入线圈绕组，电流通过指定的外部端子流入线圈绕组，产生了一个磁场，产生的这个磁场基本上包含在大致为鼓型的磁芯和模制体中，并且相对于在模制体中所保留的永久磁场具有基本上相反的极性。根据本专利技术的另一方面，一种磁元器件包括：根据上述本专利技术复合磁性材料组合物所形成的磁芯，缠绕在磁芯上的线圈绕组，以及根据软磁材料组成或制成的模制体，其中至少部分的线圈绕组和至少部分的磁芯嵌入在模制体中。线圈绕组的两个端部连接有第一外部端子和第二外部端子，且第一外部端子和第二外部端子分别布置在模制体的一个端面上彼此相对的的两个端部。在制造磁元器件之前或之后，将磁芯磁化，磁化后的磁芯有一个永久磁场保留其中，所保留的此永久磁场的磁通密度大致在10高斯至2000高斯之间。布置在模制体一端面上的第一和第二外部端子中的其中一个被指定为接受电流流入线圈绕组，电流通过指定的外部端子流过线圈绕组，产生了一个磁场，产生的这个磁场基本上包含在磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于电磁元器件或电磁系统的复合磁性材料组合物，其特征在于，包括永磁材料粉末和粘合剂，其中永磁材料粉末与粘合剂基本均匀地混合在一起，且永磁材料粉末的粒径大致小于或等于500μm。/n

【技术特征摘要】
20200206 US 16/783,1731.一种应用于电磁元器件或电磁系统的复合磁性材料组合物，其特征在于，包括永磁材料粉末和粘合剂，其中永磁材料粉末与粘合剂基本均匀地混合在一起，且永磁材料粉末的粒径大致小于或等于500μm。


2.一种复合磁性材料组合物，其特征在于，包括：
软磁材料粉末；
永磁材料粉末；以及
粘合剂，
其中软磁材料粉末、永磁材料粉末以及粘合剂基本上均匀地混合在一起。


3.根据权利要求2所述的复合磁性材料组合物，其特征在于，其中所述混合物中软磁材料粉末和永磁材料粉末的比例在85:15至15:85之间。


4.根据权利要求2所述的复合磁性材料组合物，其特征在于，其中所述软磁材料粉末选自软磁铁氧体粉末、铁基磁性粉末、合金磁性粉末、非晶磁性粉末、纳米晶磁性粉末以及其任何可能的组合。


5.根据权利要求2所述的复合磁性材料组合物，其特征在于，其中所述软磁材料粉末的粒径大致小于或等于500μm。


6.根据权利要求2所述的复合磁性材料组合物，其特征在于，其中所述永磁材料粉末选自永磁铁氧体粉末、Alnico永磁粉末、钕铁鹏永磁粉末、稀土永磁粉末以及其任何可能的组合。


7.根据权利要求2所述的复合磁性材料组合物，其特征在于，其中所述永磁材料粉末的粒径大致小于或等于500μm。


8.根据权利要求2所述的复合磁性材料组合物，其特征在于，复合磁性材料组合物所制成的磁性材料的相对磁导率在1至100之间。


9.一种根据权利要求2所述的复合磁性材料组合物所形成或制成的磁芯，其特征在于，在其形成或制成之后被磁化，磁化后的磁芯有一个永久磁场被保留在其中，其中所保留的永久磁场的磁通密度大致在10高斯至2000高斯之间。


10.根据权利要求9所述的磁芯，其特征在于，其中磁芯的结构选自矩型、棒型、I型、E型、U型、环型、罐型、T型，EP型、EQ型、EI型、EE型、EP型、EQ型、PQ型、RM型、UU型、UI型以及其他的可单独形成磁路或与其他软磁磁芯匹配合以形成磁路的任何结构。


11.一种电感元器件，其特征在于，包括：
根据软磁材料制成的第一磁芯,其中第一磁芯包括两个侧面部分和布置在两个侧面部分之间的一个中间部分，其中中间部分和两个侧面部分之间形成一个空腔，且空腔的宽度等于或大于500μm；
至少部分地布置在第一磁芯空腔内的线圈绕组，其中线圈绕组的端部连接第一和第二外部端子，且第一和第二外部端子分别布置在第一磁芯一端面上彼此相对的两端部或两端部附近；以及
根据权利要求2所述的复合磁性材料组合物形成的第二磁芯，
其中第二磁芯大致布置在第一磁芯的空腔内。


12.根据权利要求11所述的电感元器件，其特征在于，其中所述软磁材料包括软磁铁氧体材料。


13.根据权利要求11所述的电感元器件，其特征在于，其中在形成所述第二磁芯之后，将其磁化，磁化后的第二磁芯有一个永久磁场被保留在其中，所保留的永久磁场的磁通密度大致在10高斯至2000高斯之间。


14.根据权利要求11所述的电感元器件，其特征在于，其中所述连接到线圈绕组的第一外部端子和第二外部端子中的其中一个被指定为接受电流流入所述线圈绕组，其中所用指定的方式包括但不限于在电感元器件上设置极性指示符号，极性指示符号包括但不限于点符号、箭头符号、正号、负号、标记、第一磁芯上可用作区分端部或方向的特征、线圈绕组外部端子上的特征以及其他任何用于区分电感元器件端部或方向的特征。


15.一种电感元器件，其特征在于，包括：
由软磁材料制成的第一磁芯；
基本上缠绕在第一磁芯上的线圈绕组；
用于将线圈绕组连接到电路的外部端子；以及
根据权利要求2所述的复合磁性材料组合物所形成的屏蔽结构，
其中屏蔽结构紧密地围绕着线圈绕组，并且至少部分地围绕着第一磁芯。


16.根据权利要求15所述的电感元器件，其特征在于，其中在所述电感元器件制造形成之后，将所述屏蔽结构磁化，磁化后的屏蔽结构有一个永久磁场被保留在其中，所保留的永久磁场的磁通密度大致在10高斯至2000高斯之间。


17.根据权利要求15所述的电感元器件，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌菊，
申请(专利权)人：深圳等距离科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44