磁性芯體的制作方法

專利名稱：磁性芯體的制作方法
技術領域：
本發明涉及ー種磁性芯體。
背景技術：
常規地，作為ー種感應裝置的反應器具有ー對由具有高導磁率的鐵氧體形成的芯體以及由具有低導磁率的塑料形成的非磁性隔膜，該非磁性隔膜設置在芯體之間，以獲得所需要的直流疊加特性。例如，參見日本公開專利公報No. 2001-102217。已知的是，感應裝置的線圈中流動的電流的變化不僅在線圈中而且在芯體中弓I起發熱。然而，在前述文件中描述的感應裝置中，設置在芯體之間的呈現出低導熱率的塑料抑制熱從其中一個芯體(第一芯體)向另ー個芯體(第二芯體)傳遞。因此，當在第一芯體中設置冷卻器以從第一芯體散熱時，例如，塑料會阻礙熱從第二芯體傳遞。因而熱易于在第二芯 體中積累。在芯體之間形成有空氣間隙而不是在芯體之間設置塑料的情況下，這個問題也會產生。為解決該問題，可以將塑料或空氣間隙省去從而允許由鐵氧體形成的芯體彼此接觸，以有利于熱從一個芯體傳遞到另ー個芯體。但是，在這種構型中，無法獲得改善的直流疊加特性。

發明內容
因此，本發明的目的是提供ー種磁性芯體，該磁性芯體確保改善的直流疊加特性并且提高散熱性能。為實現前述目標，根據本發明的第一方面，提供了ー種包括第一芯體和第二芯體的磁性芯體。第一芯體具有預定的導磁率。第二芯體由與第一芯體相同的材料形成并且與第一芯體一起形成閉合的磁回路。第二芯體構造成通過散熱單元而散熱。第一芯體和第二芯體中的至少ー個構造成纏繞有線圈。磁性芯體還包括設置在第一芯體與第二芯體之間的第三芯體，第三芯體具有比第一芯體低的導磁率。根據本發明的第二方面，提供了一種感應裝置，該感應裝置具有所述第一模式的磁性芯體以及繞該磁性芯體纏繞的線圈。本發明的其它方面和優點將從以下結合以示例的方式示出本發明原理的附圖而做出的描述中變得清楚。


通過參照以下對當前優選的實施方式的描述以及附圖，可以最佳地理解本發明以及其目的和優點，在附圖中圖IA為示意性地示出根據本發明的一個實施方式的磁性芯體和反應器的正視圖；圖IB為示意性地示出圖IA中所示的磁性芯體和反應器的平面圖IC為示意性地示出圖IA中所示的磁性芯體和反應器的側視圖；圖2為示意性地示出根據本發明的另ー實施方式的磁性芯體和反應器的正視圖；以及圖3為示意性地示出根據本發明的另ー實施方式的磁性芯體和反應器的正視圖。
具體實施例方式現在將參照圖IA至圖IC描述根據本發明的一個實施方式的磁性芯體。如圖IA至圖IC所示，從上方觀察時形狀像扁平細長矩形板的、用作第二芯體的I形芯體12粘附于由鋁形成的用作散熱單元(散熱器)的散熱板11。具體地，I形芯體12固定至散熱板11并且與散熱板11保持緊密接觸。I形芯體12為由例如錳鋅基材料或鎳錳基材料的鐵氧體制成的鐵氧體芯。
粉芯構件13a粘附于I形芯體12的與粘附至散熱板11的粘附表面相反的表面。如從上方觀察到的，粉芯構件13a形成為與I形芯體12形狀相同。并且，如從上方觀察到的，粉芯構件13a粘附至I形芯體12，并且以重合的狀態相互疊置。換句話說，粉芯構件13a固定到I形芯體12并與I形芯體12保持緊密接觸。成形為像平板的粉芯構件13a構成用作第三芯體的粉芯13。粉芯13 (粉芯構件13a)是通過使粉末材料——例如表面覆有絕緣塑料的鉄-鋁-硅磁性材料的粉末——經受壓模而形成。相比于鐵氧體芯，粉芯13展現出更低的導磁率和更高的飽和磁通密度。粉芯13的導熱率優選地設定為8至10[W/mK]，這要高于例如PET (聚對苯ニ甲酸こ酷)的塑料的導熱率。用作第一芯體的E形芯體15設置在粉芯13的與粘附至I形芯體12的粘附表面 相反的表面上。因而，E形芯體15、粉芯13、1形芯體12、和散熱板11依此順序連續地設置并且保持緊密接觸。如從上方觀察到的，E形芯體15定向成順時針翻轉90度的E形。E形芯體15由與I形芯體12相同的材料形成。這就是說，E形芯體15為由例如錳鋅基材料或鎳錳基材料形成的鐵氧體芯。E形芯體15包括基本板狀的扁平部15a、ー對柱狀的第一腿部15b、以及柱狀的第ニ腿部15c。如從上方觀察到的，扁平部15a形成為與芯體12、13中的每個形狀相同。兩個第一腿部15b從扁平部15a的相反兩端朝I形芯體12延伸。第二腿部15c從扁平部15a的中部朝I形芯體12延伸。當E形芯體15與I形芯體12和粉芯13組裝到一起時，第一腿部15b和第二腿部15c的遠端表面與粉芯13接觸，或更具體地緊密接觸。I形芯體12、粉芯13、和E形芯體15的扁平部15a設置成相互平行。與I形芯體12不同，E形芯體15不固定到散熱板11。E形芯體15不與作為散熱単元的散熱板11接觸。線圈16繞E形芯體15的第二腿部15c纏繞。線圈16為通過將銅板沖壓成類似矩形框的形狀而形成的平面線圈。線圈16繞第二腿部15c纏繞為平行于I形芯體12和粉芯13。線圈16固定到例如未不出的電路板的作為主表面的表面。通過這種方式，I形芯體12、粉芯13、和E形芯體15構成為磁性芯體10。另一方面，I形芯體12、粉芯13、E形芯體15、和線圈16構成為用作感應裝置的反應器20。如在圖IA中由箭頭Yl所表示的，反應器20具有閉合的磁回路，磁通在閉合的磁回路中從第二腿部15c流動到扁平部15a、第一腿部15b、粉芯13、I形芯體12、粉芯13、和第二腿部15c，或在線圈16接收電カ時沿相反方向流動。因此，腿部15b、15c中的每個均用作磁路形成部，磁路形成部為磁性腿部并用于形成磁路，磁通通過該磁路沿朝著I形芯體12的方向、或沿相反方向——即，遠離I形芯體12的方向——行迸。粉芯13設置在I形芯體12與E形芯體15之間。更具體地，由單個粉芯構件13a形成的粉芯13在每個腿部15b、15c與I形芯體12之間延伸。下面將描述用于形成或用于制造磁性芯體10和反應器20的方法。首先，將I形芯體12和粉芯13彼此粘附并固定。然后，將已經粘附有粉芯13的I形芯體12粘附并固定到散熱板11。隨后，相對于I形芯體12和粉芯13設置線圈16。然后，通過將E形芯體15與I形芯體12、粉芯13、和線圈16聯結在一起，磁性芯體10和反應器20制作完成。具體地，為組裝E形芯體15，使第二腿部15c穿過線圈16，同時調整第一腿部15b和第二腿部15c的位置以防止第一和第二腿部15b、15c接觸線圈16。現在將描述磁性芯體10的操作以及反應器20的操作。 當線圈16中流動的電流變化吋，I形芯體12以及E形芯體15中的磁通變化，由此導致在I形芯體12與E形芯體15中產生熱。由I形芯體12產生的熱從I形芯體12傳遞到與I形芯體12緊密接觸的散熱板11并發散掉。換句話說，I形芯體12和散熱板11彼此熱連接。相反，E形芯體15不接觸例如散熱板11之類的散熱單元。不同于由I形芯體12產生的熱，這使得由E形芯體15產生的熱不能直接傳遞到散熱單元——即，散熱板11——而被發散掉。但是，設置在I形芯體12與E形芯體15之間的粉芯13允許由E形芯體15產生的熱通過粉芯13傳遞到I形芯體12然后傳遞到散熱板11，如由圖IA中的箭頭Y2所表示的。由此，由E形芯體15產生的熱容易發散。換句話說，E形芯體15 (腿部15b、15c)和I形芯體12通過粉芯13而彼此熱連接。示出的實施方式具有下面所描述的優點。(I)相比于鐵氧體具有更低的導磁率的粉芯13設置在都是由鐵氧體形成的I形芯體12與E形芯體15之間。這種構型確保了直流疊加特性改善。當線圈16中的電流變化并使E形芯體15產生熱吋，熱通過粉芯13傳遞到I形芯體12并通過散熱板11發散。除了改善的直流疊加特性之外，這樣還提高了散熱性能。(2)由單個平板狀粉芯構件13a形成的粉芯13設置在每個腿部15b、15c與I形芯體12之間。這種構型相比于為各個腿部15b、15c設置獨立的粉芯13的構型減少了部件的數量。因此，可以容易地制造磁性芯體10。(3)平板狀I形芯體12固定到散熱板11并且E形芯體15包括腿部15b，15c。相比于由具有朝E形芯體15延伸的柱狀磁路形成部的E形芯體或L形芯體來替代I形芯體12的情況，這樣有助于將芯體固定到散熱板11。(4)特別地，在示出的實施方式中，固定到散熱板11的I形芯體12呈平板狀的形狀。與采用例如E形芯體代替I形芯體12的情況不同，這樣防止由于芯體固定到散熱板11而使線圈16的位置被限制到特定位置。因此可以容易地安裝線圈16。此外，包括腿部15b、15c的E形芯體15在安裝線圈16之后被安裝。這有助于在不引起線圈16與E形芯體15之間的接觸的情況下組裝E形芯體15。(5)線圈16繞由具有高導磁率的鐵氧體而不是粉末材料形成的E形芯體15 (第ニ腿部15c)纏繞。相比于線圈16圍繞其設置的芯體由粉末材料形成的情況，這樣減少了線圈16纏繞的圈數。因此可以有效地防止磁性芯體10和反應器20尺寸増大。本發明不局限于示出的實施方式，而是可以以下面描述的形式實施。如圖2所示，粉芯13可以由設置在第一腿部15b中的ー個(左側腿部15b)和第二腿部15c與I形芯體12之間的粉芯構件13a構造而成。換句話說，粉芯13可以由設置在腿部15b、15c中的兩個或更多個與I形芯體12之間的單個構件而形成。在這種情況下，在第一腿部15b中的另ー個(右側腿部15b)與I形芯體12之間可以部署另外的粉芯構件13b。相比于分別針對各個腿部15b、15c而使用粉芯構件的構型，這種構型減少了部件的數量。因此，可以容易地制造磁性芯體10。粉芯13可以由分別針對各個腿部15b、15c設置的多個粉芯構件構造而成。換句話說，為各個腿部15b、15c配置単獨的粉芯13。每個粉芯13設置在相應的ー個腿部15b、15c與I形芯體12之間。
如從上方觀察到的，I形芯體12和粉芯13的形狀和尺寸可構造為與E形芯體15不同。例如，如在圖3中從上方所觀察到的，粉芯13可以在尺寸上大于E形芯體15。在這種情況下，I形芯體12在尺寸上大于粉芯13。這種構型防止在安裝E形芯體15并相對于線圈16調整E形芯體15的位置時，每個腿部15b、15c的遠端表面的任何部分變得與粉芯13隔開。可替代地，如從上方觀察到的，當I形芯體和粉芯13的形狀和尺寸構造成彼此相同時，I形芯體12和粉芯13可以在尺寸上大于E形芯體15。本發明可以用于在散熱板11上安裝有多個反應器20的電子裝置中。例如，為相對于散熱板11形成特定數量的(多個)反應器20，將分別具有粘附至I形芯體12的粉芯13的特定數量的I形芯體12粘附至散熱板11。然后，設置具有至少所述特定數量的線圈16的單個電路板，使得線圈16對應于相關聯的I形芯體12 (相關聯的粉芯13)。隨后，為各個線圈16依次安裝E形芯體15從而完成反應器20。在這種構型中，相比于將E形芯體固定到散熱板11而不是I形芯體12的構型，可以容易地設置形成在單個電路板上的線圈16以便高效地形成所述多個反應器20。可替代地，反應器20中的ー些或全部可以各自構造為具有多個線圈16的變壓器。可以通過去除第二腿部15c而將E形芯體15改型成U形芯體。在這種情況下，線圈16繞每個第一腿部15b纏繞。散熱板11和I形芯體12、以及I形芯體12和粉芯13可以通過不同于粘附的其他任何適合的方法固定到一起。例如，E形芯體15可以使用將E形芯體15向散熱板11迫壓的保持器而被固定。代替I形芯體12，可將具有三個朝E形芯體15延伸的柱狀磁路形成部的E形芯體、具有兩個磁路形成部的U形芯體、或具有一個磁路形成部的L形芯體固定到散熱板11。在這些情況下，可以代替E形芯體15而使用不具有腿部的平板狀I形芯體或具有一個腿部的L形芯體。但是，為便于磁性芯體的制造，示出的實施方式的構型是優選的。E形芯體15可以粘附至散熱板11。在這種情況下，粉芯13和I形芯體12依此順序相繼地聯結到E形芯體15。換句話說，可以使E形芯體15通過散熱板11散熱。線圈16可以繞E形芯體15的第一腿部15b中的每個或扁平部15a纏繞。可替代地，代替E形芯體15或除了 E形芯體15之外，線圈16可以繞I形芯體12設置。
I形芯體12可以通過不同于散熱板11的其他散熱單元散熱。例如，通過將I形芯體12保持為與容置磁性芯體10和反應器20的殼體緊密接觸，能夠使殼體起散熱單元的作用。可替代地，可以將制冷劑噴送到I形芯體12上。I形芯體12和E形芯體15可以由例如硅鋼板之類的金屬帶而不是鐵氧體形成。具體地，由金屬帶形成的芯體展現出比粉芯13高的導磁率。粉芯13 (粉芯構件13a)可以通過使表面覆有絕緣塑料的金屬玻璃的粉末經受壓模而形成。磁性芯體10可以在用作感應裝置的、具有多個線圈16的變壓器中使用。
因此，當前各示例和各實施方式被認為是示例性的和非限制性的，本發明并不局限于這里給出的細節，而是可以在所附權利要求的范圍內和等同范圍內進行改型。
權利要求
1.一種磁性芯體，所述磁性芯體包括 第一芯體(15)，所述第一芯體(15)具有預定的導磁率；以及 第二芯體(12)，所述第二芯體(12)由與所述第一芯體(15)相同的材料形成，所述第二芯體(12)與所述第一芯體(15) —起形成閉合的磁回路,其中， 所述第二芯體(12)構造成通過散熱單元(11)散熱，所述第一芯體(15)和所述第二芯體(12)中的至少一個構造成纏繞有線圈(16), 所述磁性芯體的特征在于，在所述第一芯體(15)與所述第二芯體(12)之間設置有第三芯體(13)，所述第三芯體(13)具有比所述第一芯體(15)低的導磁率。
2.根據權利要求I所述的磁性芯體，其特征在于， 所述第一芯體(15)和所述第二芯體(12)中的至少一個具有多個磁路形成部(15b，15c)，其中，所述磁路形成部(15b，15c)中的每個形成磁路，磁通在所述磁路中朝向或遠離所述第一芯體(15)和所述第二芯體(12)中的另一個流動，并且 所述第三芯體(13)由與所述磁路形成部(15b，15c)中的至少兩個相對置的單個構件構造而成。
3.根據權利要求2所述的磁性芯體，其特征在于，所述第三芯體(13)由單個平板狀構件構造而成并且與所有的所述磁路形成部(15b，15c)相對置。
4.根據權利要求2或3所述的磁性芯體，其特征在于， 所述磁路形成部(15b，15c)形成于所述第一芯體(15)中，并且 所述第二芯體(12)形成為平板狀形狀并且構造成固定至所述散熱單元(11)。
5.根據權利要求I所述的磁性芯體，其特征在于， 所述第一芯體(15)包括多個磁路形成部(15b，15c),所述磁路形成部(15b，15c)中的每個形成朝向所述第二芯體(12)行進的磁路或遠離所述第二芯體(12)的磁路，并且 所述第三芯體(13)由設置在所述第一芯體(15)與所述第二芯體(12)之間而與所述磁路形成部(15b，15c)中的至少兩個相對置的單個構件構造而成。
6.根據權利要求I至3以及權利要求5中的任一項所述的磁性芯體，其特征在于，所述第三芯體(13)是通過使磁性材料的粉末經受壓模而形成的。
7.根據權利要求I至3以及權利要求5中的任一項所述的磁性芯體，其特征在于，所述第一芯體(15)、所述第三芯體(13)、所述第二芯體(12)，以及所述散熱單元(11)依此順序相繼地設置并且保持緊密接觸。
8.一種感應裝置，所述感應裝置包括 磁性芯體；以及 繞所述磁性芯體纏繞的線圈(16)， 其中，所述磁性芯體包括 第一芯體(15)，所述第一芯體(15)具有預定的導磁率；以及 第二芯體(12)，所述第二芯體(12)由與所述第一芯體(15)相同的材料形成、并且與所述第一芯體(15) —起形成閉合的磁回路,其中， 所述第二芯體(12)構造成通過散熱單元(11)散熱，所述第一芯體(15)和所述第二芯體(12)中的至少一個構造成纏繞有線圈(16)，并且 所述感應裝置的特征在于，所述磁性芯體具有第三芯體(13)，所述第三芯體(13)設置在所述第一芯 體(15)與所述第二芯體(12)之間并且具有比所述第一芯體(15)低的導磁率。
全文摘要
一種磁性芯體，該磁性芯體包括具有預定導磁率的第一芯體以及由與第一芯體相同的材料形成的第二芯體。第二芯體與第一芯體一起形成閉合的磁回路。第二芯體構造成通過散熱單元散熱。第一芯體和第二芯體中的至少一個構造成纏繞有線圈。該磁性芯體包括第三芯體，第三芯體設置在第一芯體與第二芯體之間并且具有比第一芯體低的導磁率。
文檔編號H01F27/24GK102820125SQ20121017718
公開日2012年12月12日 申請日期2012年5月31日 優先權日2011年6月6日
發明者謝爾蓋·莫伊謝耶夫 申請人:株式會社豐田自動織機