包括未磁化的可磁化的颗粒的能量传递元件制造技术

一种用于制造能量传递元件的方法，提供在磁路中具有间隙的磁芯，将产生初始通量密度的可磁化的材料定位在所述间隙中，使所述悬浮介质固化，以及围绕所述磁路缠绕一个或多个功率绕组。当所述可磁化的材料被磁化时，由磁化的材料产生的通量密度与所述初始通量密度偏移。所述可磁化的材料包括悬浮介质和可磁化的颗粒的混合物，所述悬浮介质包括未固化的环氧树脂。所述可磁化的颗粒在被磁化时能够具有永磁属性。磁性材料的颗粒具有至少1000μ0的磁导率。具有至少1000μ0的磁导率的磁性材料的颗粒和可磁化的颗粒中的颗粒被均匀地分布在所述悬浮介质中。述悬浮介质中。述悬浮介质中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括未磁化的可磁化的颗粒的能量传递元件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请根据专利合作条约(PCT)第8条要求享有2020年12月30日提交的美国非临时申请17/137,801的优先权，所述美国非临时申请的内容通过引用整体并入本文。
[0003]专利技术背景


[0004]本专利技术总体上涉及磁芯，并且更具体地涉及可以被用作能量传递元件的磁芯。

技术介绍

[0005]电子设备使用电力运行。由于开关模式电源(power supply)的效率高、尺寸小和重量轻，因此它们通常被用来为现今的许多电子设备供电。常规的壁式插座提供高压交流电。在开关电源中，通过开关模式功率转换器处理高压交流(ac)输入，以通过能量传递元件提供良好调节的直流(dc)输出。在运行中，利用开关以通过改变占空比、改变开关频率或改变开关模式功率转换器中的开关的每单位时间的脉冲数目来提供期望的输出。
[0006]用于开关模式功率转换器的能量传递元件通常包括围绕具有相对高的磁导率的材料——例如铁氧体或钢——的芯缠绕的导线线圈。对于诸如变压器和耦合电感器的能量传递元件，能量传递元件还可以包括被称为线筒(bobbin)或替代地被称为线圈架(coil former)的结构，该结构为导线线圈提供支撑，并且提供用于插入芯因此导线线圈可以环绕芯的一部分的区域。芯为由导线线圈中的电流生成的磁场提供路径。在由芯提供的磁场的路径中通常存在引入的磁导率相对低的一个离散区域——通常被称为间隙。可以选择该间隙的长度以管理能量在能量传递元件中的分布。具有相对低的磁导率的材料通常是空气，并且该间隙通常被称为气隙，尽管该间隙可以容纳具有相对低的磁导率的其他材料，例如纸或清漆。在磁芯材料的一些组成中，该间隙被均匀地分布在整个材料中。能量传递元件还可以包括与芯一起使用以为相对高的磁导率的材料的芯提供通量密度偏移的磁体，例如永磁体。磁体可以被插入到能量传递元件的气隙中。然而，由于能量传递元件的变化的磁场，永磁体可能易受涡流的影响。涡流可以在磁体中产生不期望的功率耗散。此外，无法将永磁体的厚度与气隙尺寸精确匹配可能导致通量密度偏移的不可接受的公差和变化，从而致使这样的方案在这样的能量传递元件的大规模生产中是不切实际的。
[0007]用于电子装备的电源可以受益于如下磁性能量传递元件，该磁性能量传递元件提供通量密度偏移而在运行中没有过多的功率损耗，并且可以以相对低的成本被制造。

技术实现思路

[0008]一种用于通过以下方式制造能量传递元件的方法：提供在磁路中具有间隙的磁芯，将产生初始通量密度的可磁化的材料定位在所述间隙中，使所述悬浮介质固化，以及围绕所述磁路缠绕多个功率绕组之一。当所述可磁化的材料被磁化时，由磁化的材料产生的通量密度与所述初始通量密度偏移。
[0009]所述可磁化的材料包括悬浮介质和可磁化的颗粒的混合物，所述悬浮介质包括未固化的环氧树脂。所述可磁化的颗粒包括在被磁化时能够具有永磁属性的材料。所述材料是稀土材料，所述稀土材料选自包括钕铁硼(NdFeB)基材料或钐钴(SmCo)基材料的组。
[0010]所述悬浮介质还包括具有至少1000μ0的磁导率的磁性材料的颗粒，其中具有至少1000μ0的磁导率的磁性材料的颗粒。具有至少1000μ0的磁导率的磁性材料的颗粒和可磁化的颗粒中的颗粒被均匀地分布在所述悬浮介质中。
[0011]所述悬浮介质包括固化化合物，所述固化化合物在固化过程之前具有液相并且在所述固化过程之后具有固相。在所述固化过程之前，所述悬浮介质将所述可磁化的颗粒维持在悬浮中，并且可磁化的颗粒中的颗粒保持互相电绝缘。所述固化过程将所述悬浮介质的温度升高到所述悬浮介质的固化温度以上，或将所述悬浮介质的压力升高到与所述悬浮介质相关联的固化压力以上。所述液相具有黏度，使得所述悬浮介质维持所述可磁化的颗粒的均匀分布。所述固相是刚性固体或响应于组装力而变形的非刚性固体。
附图说明
[0012]参考以下附图描述了本专利技术的非限制性和非穷举性实施方案，其中除非另有说明，否则相同的参考数字在所有各个视图中指代相同的部分。
[0013]图1A和图1B例示了可以被包括在电源中的现有技术的示例能量传递元件的构造的显著特征。
[0014]图2A和图2B以图形方式例示了能量传递元件中的磁通量密度与该能量传递元件的功率绕组中的电流之间的关系。
[0015]图3A和图3B例示了能量传递元件的芯的显著特征，所述芯在间隙中具有未磁化的磁性材料和磁化的磁性材料。
[0016]图4A和图4B例示了图3A和图3B的芯上的能量传递元件的构造的显著特征，所述芯可以被包括在电源中。
[0017]图5例示了用于磁化上文所公开的能量传递元件的磁化器的截面。
[0018]图6A和图6B例示了具有分布的间隙的粉末芯的构造的显著特征，该构造示出了包括在组装之后被磁化的可磁化的磁性材料的芯的一个节段(segment)。
[0019]图7A和图7B例示了具有分布的间隙的粉末芯的构造的显著特征，该构造示出了芯的包括可磁化的磁性材料的颗粒的一部分，该部分被磁化并且与芯的不具有可磁化的材料的另一部分组装在一起。
[0020]图8A和图8B例示了具有分布的间隙的粉末芯的另一个构造的显著特征，该构造示出了芯的包括可磁化的磁性材料的颗粒的一部分，该部分被磁化并且与芯的不具有可磁化的材料的另一部分组装在一起。
[0021]图9A和图9B例示了具有分布的间隙的粉末芯的又一个构造的显著特征，该构造示出了芯的包括可磁化的磁性材料的颗粒的一部分，该部分被磁化并且与芯的不具有可磁化的材料的另一部分组装在一起。
[0022]图10A和图10B例示了具有分布的间隙的粉末芯的构造的显著特征，该构造示出了芯的包括被磁化和组装的可磁化的磁性材料的颗粒的多个部分。
[0023]图11例示了在图7A
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图7B、图8A
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图8B、图9A
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图9B和图10A
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图10B的粉末芯的组装
之前用于磁化包括可磁化的磁性材料的棒的磁化器的截面。
[0024]图12例示了在图9B的几何结构中的粉末芯的组装之后用于磁化包括可磁化的磁性材料的棒的磁化器的截面。
[0025]图13例示了在图6A
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图6B中所例示的粉末芯的组装之后用于磁化包括可磁化的磁性材料的棒的磁化器的截面。
[0026]图14A和图14B例示了可以被包括在电源中的现有技术的示例能量传递元件的构造的显著特征。
[0027]图15A和图15B例示了在间隙中具有未磁化的磁性材料的能量传递元件的构造的显著特征。
[0028]图16例示了用以组装分别在图1500A和图1500B中所示出的能量传递元件1500A、1500B的流程图1600。
[0029]图17A
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图17F例示了在间隙中具有未磁化的磁性材料的能量传递元件的构造的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种能量传递元件，其通过如下方法制备，所述方法包括：提供在磁路中具有间隙的磁芯；将产生初始通量密度的可磁化的材料定位在所述间隙中，其中所述可磁化的材料包括悬浮介质和可磁化的颗粒的混合物，所述悬浮介质包括未固化的环氧树脂；使所述悬浮介质固化；以及围绕所述磁路缠绕多个功率绕组之一，其中当所述可磁化的材料被磁化时，由磁化的材料产生的通量密度与所述初始通量密度偏移。2.根据权利要求1所述的能量传递元件，所述芯包括两个芯件。3.根据权利要求1所述的能量传递元件，所述悬浮介质包括固化化合物，所述固化化合物在固化过程之前具有液相并且在所述固化过程之后具有固相。4.根据权利要求3所述的能量传递元件，其中在所述固化过程之前，所述悬浮介质将所述可磁化的颗粒维持在悬浮中，并且可磁化的颗粒中的颗粒保持互相电绝缘。5.根据权利要求4所述的能量传递元件，所述固化过程将所述悬浮介质的温度升高到所述悬浮介质的固化温度以上，或将所述悬浮介质的压力升高到与所述悬浮介质相关联的固化压力以上。6.根据权利要求4所述的能量传递元件，所述液相具有黏度，使得所述悬浮介质维持所述可磁化的颗粒的均匀分布。7.根据权利要求4所述的能量传递元件，其中所述固相是刚性固体。8.根据权利要求4所述的能量传递元件，其中所述固相是响应于组装力而变形的非刚性固体。9.根据权利要求1所述的能量传递元件，所述可磁化的颗粒包括在被磁化时能够具有永磁属性的材料。10.根据权利要求9所述的能量传递元件，其中所述材料是稀土材料。11.根据权利要求9所述的能量传递元件，其中所述稀土材料选自包括钕铁硼(Nd...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：电力集成公司，
类型：发明
国别省市：