CN111837206B - 集成多相非耦合功率电感器及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多相集成功率电感器组件总成，其包括集成磁芯结构上的多个导电绕组，该磁芯结构以彼此间隔开的非耦合的布置方式接受该多个导电绕组中的每个导电绕组。该集成磁芯结构包括一系列磁间隙，每个磁间隙分别在该多个导电绕组中的一个导电绕组上居中。该绕组包括用于连接到电路板的表面安装终端。

Description

集成多相非耦合功率电感器及制造方法

背景技术

本发明的领域整体涉及电磁电感器组件，并且更具体地涉及用于电路板应用的功率电感器组件，该功率电感器组件包括非磁耦合的多个绕组。

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。

已知的是功率电感器包括集成在共用芯结构中的多个绕组。然而，这种类型的现有功率电感器在一些方面存在问题，需要改进。

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是表面安装的功率电感器组件总成的第一示例性实施方案的分解图。

图2是图1所示的经组装的表面安装的功率电感器组件总成的顶部透视图。

图3是图2所示的表面安装的功率电感器组件总成的底视图。

图4是图2所示的表面安装的功率电感器组件总成的侧视图。

图5是图1所示的表面安装的功率电感器组件总成的一部分的侧面组装图。

图6是表面安装的功率电感器组件总成的第二示例性实施方案的分解图。

图7是图6所示的经组装的表面安装的功率电感器组件总成的顶部透视图。

图8是图7所示的经组装的表面安装的功率电感器组件总成的侧视图。

图9是图7所示的经组装的表面安装的功率电感器组件总成的底视图。

图10是表面安装的功率电感器组件总成的第三示例性实施方案的顶部透视图。

图11是图10所示的经组装的表面安装的功率电感器组件总成的侧视图。

图12是图10所示的经组装的表面安装的功率电感器组件总成的底视图。

具体实施方式

已知电磁功率电感器包括例如集成在共用芯结构中的多个绕组。相对于包括用于电功率的每个相应相的单独磁芯和绕组的分立电感器组件，此类电感器组件通常有益于以降低的成本提供多相功率调节。作为一个示例，可用在相同磁芯中包括三个绕组的集成功率电感器组件来调节三相功率系统。每个绕组连接到电路板上的电路的三个相中的一个相。相对于为自身包括磁芯的每个相提供一个分立的电感器组件，单个芯结构上的集成绕组通常可节省电路板上的宝贵空间。此类空间节省可有助于减小电路板以及包括电路板的电子设备的尺寸。

然而，已知的集成多相功率电感器组件构造在某些方面受到限制，并且因此对于在某些类型的电力系统中的应用是不适合的。因此，在某些方面，现有的功率电感器构造尚未完全满足市场的需求。

另外，已知的集成多相功率电感器组件的制造和组装往往涉及多个芯件和构造磁芯的制造步骤，包括但不限于与粘结多个芯件相关联的步骤，这些步骤增加了组件的制造和组装成本。

饱和电流(I_sat)性能往往受到已知集成多相功率电感器组件中的磁芯构造的限制。对于用于较高功率电子设备的现有技术电力系统而言，需要进行改进。

已知的集成多相功率电感器组件的形状因数，包括“占有面积”(被本领域的技术人员理解为是指组件在电路板的平面上占据的区域)和轮廓(被本领域的技术人员理解为是指垂直于电路板的平面测量的总体组件高度)可有效地限制组件在较高电流、较高功率的系统应用中的执行能力。平衡较高功率电路的功率需求与对越来越小的组件的需求是一项挑战。

最后，由使用中的集成多相功率电感器组件的边缘效应引起的交流电阻(ACR)在已知的组件构造中可能是不期望的高。

下文描述了用于电路板(即，功率电感器)上的电源电路的集成电磁多相功率电感器组件总成的示例性实施方案，其克服了至少上文所述的缺点。示例性电感器组件总成至少部分地经由组装在共用磁芯结构上的多个导电绕组来实现这一点，该共用磁芯结构包括用于改善磁性能的磁间隙。分布式间隙材料可用于限定磁间隙，该等磁间隙减小(若非最小化)芯结构中的边缘通量，并且由边缘效应导致的ACR因此减小。由平面导电材料和磁芯结构形成的三维导电绕组提供更高的功率能力，该结构具有相对较小的占有面积以及紧凑的轮廓以适应较高功率、较高电流的应用。

图1至图5示出了表面安装的功率电感器组件总成100的第一示例性实施方案的各种视图。具体地讲，图1是表面安装的功率电感器组件总成100的第一示例性实施方案的分解图。图2是经组装的表面安装的功率电感器组件总成100的顶部透视图。图3是表面安装的功率电感器组件总成100的底视图。图4是表面安装的功率电感器组件总成100的侧视图。图5是表面安装的功率电感器组件总成100的一部分的侧面组装图。

如图1至图5所示，功率电感器组件总成100通常包括接收多个导电绕组104的集成磁芯件102、覆盖磁芯件102上的每个绕组104的分布式间隙磁性材料106以及电路板110(图2)。

电路板110配置有多相电源电路，有时称为线路侧电路112，其包括以已知方式设置在电路板110的平面上的导电迹线114。在所示的示例中，线侧电路114提供七相电力，并且因此在设想的实施方案中，导电迹线114中的每个导电迹线对应于多相线路侧电源电路112的七相中的相应一相。继而，功率电感器组件总成100中的绕组104中的每一个绕组连接到电路板110上的导电迹线114中的一个导电迹线，并且连接到由线路侧电路112供应的七个功率相中的相关联的一个相。

第二组导电迹线116也设置在电路板110上，其中功率电感器组件总成100中的绕组104完成导电迹线114中的一个导电迹线与导电迹线116中的一个导电迹线之间的电连接。导电迹线116限定电路板110上的负载电路118。因此，线路侧电路112和导电迹线114向功率电感器组件总成100提供电流输入，而功率电感器组件总成100向导电迹线116和负载侧电路118提供电流输出。负载侧电路118可因此为七相电动马达供电，例如，其中功率电感器组件总成100在每个相中向负载侧电路118提供稳压电源输出。按需要或根据需要，线路或负载侧电路112、118可根据需要包括功率转换器电路，以满足电气负载的需要并且在板110上提供适当的功率调节器电路和/或功率转换器电路应用。由于功率调节器电路和转换器电路通常是已知的并且在本领域技术人员的视界内，因此认为不需要对电路进行进一步描述。

虽然示出了七相功率系统并且电感器组件100被配置为具有七个绕组104的七相集成功率电感器，作为另外一种选择，可在多相电源电路112中提供更多或更少数量的相，并且对应于另一个多相功率系统中提供的相的绕组数量可包括在功率电感器的另一个实施方案中。例如，功率电感器组件100可另选地被配置用于两相功率应用，并且因此包括两个绕组104；用于三相功率应用，并且因此包括三个绕组104；或者用于包括对应数量的绕组104的功率系统，并且因此包括四个或更多个绕组。集成功率电感器组件设计通常可扩展以包括n个绕组，以用于具有n个绕组的功率系统中。

在示例性实施方案中，使用已知的磁性材料和技术将磁芯件102制成单件式一体成型的磁芯。将磁芯件102制造为单件避免了必须为所需的每个绕组104组装单独且分立的芯件的工序，如在一些已知类型的功率电感器中常见的那样。相对于安装在电路板110上的分立的电感器组件，容纳多个绕组104的集成磁芯102为电路板110节省了空间。

在设想的实施方案中，磁芯件102可利用已知的技术(诸如模制粒状磁性颗粒)由软磁颗粒材料形成，以产生如所示并包括下文进一步描述的特征的期望形状。用于制造磁芯件的软磁粉末颗粒可以包括：铁氧体颗粒、铁(Fe)颗粒、铁硅铝(Fe-Si-Al)颗粒、MPP(Ni-Mo-Fe)颗粒、高磁通(Ni-Fe)颗粒、超磁通(Fe-Si合金)颗粒、铁基无定形粉末颗粒、钴基无定形粉末颗粒、以及本领域已知的其他合适材料。如果需要，也可使用此类磁粉末颗粒材料的组合。磁粉末颗粒可以使用已知的方法和技术来获得，并且也可以使用已知技术来模制成期望的形状。

在所示的示例中，磁芯件102被形成有：相对的第一纵向侧壁120和第二纵向侧壁122；相对的第一横向侧壁124和第二横向侧壁126，其互连第一纵向侧壁120和第二纵向侧壁122；以及相对的顶侧壁128和底侧壁130，其互连相应的第一纵向侧壁120和第二纵向侧壁122以及相应的第一横向侧壁124和第二横向侧壁126。在图1的上下文中，“底”壁130定位为相邻电路板110，并且“顶”壁128定位在距电路板110一定距离处。

包括大致正交的侧壁120、122、124、126、128和130的磁芯件102赋予芯件102总体矩形或盒状形状。图示示例中的芯件102的盒状形状具有在侧壁124、126之间并沿着第一维度轴(例如笛卡尔坐标系的x轴(图2))测量的总体长度L(图5)。芯件102还具有在侧壁120和122之间并且沿着垂直于第一维度轴的第二维度轴(诸如笛卡尔坐标系的y轴(图2))测量的总宽度W(图3)，以及在顶侧壁128和底侧壁130之间并且沿着垂直于第一维度轴和第二维度轴延伸的第三维度轴(诸如笛卡尔坐标系的z轴(图2))测量的高度H(图4)。在所示的示例中，高度H和宽度W在尺寸上大致相等，而L显著大于高度H和宽度W。组件100的高度H相对紧凑以提供低轮廓组件，而考虑到所提供的绕组104的数量，宽度W和长度L因此是紧凑的。

纵向侧壁120和122各自分别包括一系列间隔开的凹槽或狭槽132、134，所述凹槽或狭槽限定纵向侧壁120和122中的每一个上的一系列相应的绕组通道。大致垂直于底侧壁130延伸的凹槽或狭槽132、134分别布置成沿着芯件102的轴向长度L彼此均匀地间隔开的相对对。凹槽或狭槽132、134在底侧壁130和搁架136之间延伸，该搁架136在顶侧壁128和底侧壁130之间延伸，如图5最佳所示。搁架136作为共面表面延伸，该共面表面的高度H₁(图5)为底侧壁130和顶侧壁128之间的芯件102的其余部分的高度H(图4)的约二分之一。

顶部凹槽或狭槽138在搁架136的每个部分上方延伸，使得在顶侧壁128(图1和图5)中看到一系列间隔开的狭槽138，以便于绕组104的组装。狭槽138形成于顶侧壁128中以横向地延伸至芯件的纵向侧壁120、122，并且沿着磁性芯件102的轴向长度L彼此均匀地间隔开。每个狭槽138大致垂直于纵向侧壁120、122中的狭槽132、134中的一个延伸，并且顶侧壁128中的狭槽138和每对凹槽或狭槽132、134的位置在芯结构中限定倒U形腔体以用于绕组104的组装。

由于在示出的例子中包括七个绕组104，因此磁芯件102包括纵向侧壁120中的七个狭槽132、纵向侧壁122中的七个狭槽134以及顶侧壁128中的七个狭槽138，它们分别接纳每个绕组104的不同部分，如下文进一步所述。芯件102的制造相对简单，因此与常规且相对复杂的芯形状相比，因此芯件102可以相对较低的成本制造。

如图1中最佳地示出，导电绕组104中的每个导电绕组被形成为以同一方式成形及制造的导电元件。每个绕组104由导电材料的薄带制成，该导电材料弯曲或以其他方式成形或形成为所示的几何形状。在例示的示例中，每个绕组104包括笔直或线性延伸的平面主绕组部分140以及第一平面支脚142和第二平面支脚144，每个平面支脚垂直于平面绕组部分140延伸并且在平面主绕组部分140的端部上彼此相对。因此，并且在例示的示例中，绕组104是大致倒U形构件，其中部分140是U的基部，并且支脚142、144从部分140向下延伸以用于经由狭槽132、134和138组装到芯件102。

在所示的示例中，支脚142、144不成比例地短于每个绕组104的平面主绕组部分140。也就是说，支脚142、144具有短得多的第一轴向长度，且在所示的示例中为主绕组部分140的轴向长度的约二分之一。相比于绕组支脚142、144较长时以其他方式得到的结果，绕组支脚142、144的该比例有利于减小电路板110上的完整电感器组件100的轮廓(即，减小高度H)。每个绕组104中的主绕组部分140在x、y平面中相对较大，以便能够处理超出其他类似尺寸的常规电磁组件构造限制的较高电流、较高功率的应用。

U形绕组104的形状相当简单，并且可能以低成本由具有期望厚度的导电材料片材制成如图所示的三维形状。绕组104可以预先制造为用于与芯件102组装的单独元件。也就是说，绕组104可以预先形成为如图所示的U形构形，以用于随后与芯件102组装在一起。

如图所示，每个U形绕组104经由顶部通道138从顶侧壁128插入到芯件102中。当这样插入时，每个绕组104中的第一支脚142和第二支脚144中的每一者在纵向侧壁120、122中的狭槽132、134中的相应狭槽中延伸。用于制造绕组104的材料的宽度填充磁芯件102中的狭槽132、134，并且用于制造绕组的材料的厚度约等于狭槽132、134的深度，使得绕组支脚142、144与纵向侧壁120、124的外表面基本上齐平，如图2和图3所示。换句话讲，每个绕组支脚142、144的外表面与每个纵向侧壁120、122的外表面大致共面，以使组件100在电路板110上的占有面积最小化。每个绕组支脚142、144暴露在相应的纵向侧壁120、122上。

当每个绕组104组装到磁芯件时，每个绕组104的主绕组部分140以与顶侧壁128间隔开的关系安装在磁芯件102中的搁架136(图4)上。倒U形绕组104中的每一个容易地组装在限定于芯件102中的倒U形腔体中的一个腔体中，但是由于顶部狭槽138远深于纵向侧壁120、124中的狭槽132、134，当绕组104完全组装到磁芯件102时，每个绕组104的主绕组部分140仅占据搁架136上方的顶部狭槽138的一小部分。一旦组装到芯件102，主绕组120就以共面方式彼此延伸，并且在纵向维度(图1所示的笛卡尔坐标系中的x维度)上彼此轴向间隔并且分开足够的距离以避免主绕组部分140彼此磁耦合。因此，每个绕组104可独立于组件中的其他绕组操作，在本文中称为功率电感器组件100中的非耦合绕组，其中绕组104中没有一个在芯件102上受到由绕组104中的另一者产生的磁场的影响。因此，功率电感器组件100不同于具有磁耦合绕组的常规电感器组件，该磁耦合绕组在替代应用中可能是期望的，但在上述多相功率电感器应用中不是期望的。

如图1、图2、图4和图5所示，分布式间隙材料106填充每个绕组104的主绕组部分140上方的顶部狭槽138，使得平面主绕组部分140被顶侧上的分布式间隙材料106覆盖。与迄今为止描述的制造的芯件102不同，分布式间隙磁性材料106由涂覆有绝缘材料的磁粉颗粒制成，使得材料106具有本领域技术人员熟悉的并且以已知方式制造的所谓分布式间隙特性。因此，在设想的实施方案中，芯件102不具有分布式间隙特性，而材料106具有分布式间隙特性。因此，分布式间隙磁性材料106表现出与磁芯件102不同的磁性，并且在芯结构中限定用于在组件100的使用中进行能量存储的磁间隙。

在设想的实施方案中，分布式间隙材料106可在绕组104组装到芯件102之前或之后施加在顶部狭槽中。

例如，在一个实施方案中，芯件102可在第一模塑阶段中由不包括分布式间隙特性的磁性材料形成，并且在设想的实施方案中，可在芯件102的其余部分形成之后，在第二模塑阶段中提供分布式间隙材料106。因此，包括分布式间隙材料106的芯件102可被提供用于与绕组104组装在一起。

另选地，分布式间隙材料106可首先形成为如图所示的所需形状，其中芯件102包覆模制在材料106周围。然后可提供包括分布式间隙材料106的芯件102以与磁芯件102上的绕组104组装在一起。

作为另一替代，绕组104可以如在附图中所见并且在下文进一步描述的期望形状用分布式间隙材料106预形成并且包覆模制，并且芯件102随后包覆模制在绕组104和分布式间隙材料106周围。

在所示的示例中，分布式间隙材料106完全填充每个主绕组部分140上方的每个顶部狭槽138，使得分布式间隙材料106与顶侧壁128的外表面以及纵向侧壁120、122基本上齐平，如图所示。在每个主绕组部分140上方延伸的分布式间隙材料106提供一系列间隔开的有效磁间隙，以用于在多相功率电感器应用的相中的一个相上操作的各绕组104中的能量存储。

由分布式间隙材料106提供的磁间隙在每个主绕组部分140上居中并与每个主绕组部分对准。因此，狭槽138中的分布式间隙材料140在x、y平面中与主绕组部分140中的每个相应的主绕组部分水平对准。每个主绕组部分140在水平平面中的轴向中心线(垂直于纵向侧壁120、122测量与覆盖每个主绕组部分140的分布式间隙材料106的轴向中心线对准。分布式间隙材料106在每个主绕组104上方延伸为水平材料列，其具有与每个主绕组部分140相同的长度(在图2的x方向上)和相同的宽度(在图2的y方向上)。

相应狭槽138中的分布式间隙材料106也延伸到顶侧壁128和纵向侧壁120、122中的每一个并暴露于它们上，如图2、图4和图5所示。分布式间隙材料106还与每个绕组104的主绕组部分140直接表面接触。没有分布式间隙材料106在磁芯件102上的绕组104中的相邻绕组中的主绕组部分140之间延伸，并且没有分布式间隙材料106在示例性组件100中的绕组支脚142、144之间延伸。

组件总成100可通过下面方式来完成：在底侧壁130上向内转动绕组支脚142、144的端部，以限定用于连接到电路板110(图2)和导电迹线114、116的表面安装端接垫146、148(图3)。表面安装垫146、148可以从磁芯件102的底侧壁130突出，使得当端接垫146、148连接到电路板110时，在底侧壁130和电路板110之间形成空间。附加组件可安装在所形成的空间中以进一步改善安装在板上的组件的密度。

示例性电感器组件总成100在至少以下方面是有益的。磁芯102和绕组104的形状相当简单，并且有利于简化组件的组装，从而降低制造成本。组件总成100可在连接到每个绕组的电力的不同相之间以平衡电感操作，同时仍然可在较高功率、较高电流应用中可靠地操作。分布式间隙材料106减少(若非最小化)来自芯结构中的边缘通量，并且由边缘效应引起的ACR因此在组件100的操作中减少。由平面导电材料形成的三维导电绕组104和具有相对小的组件轮廓的相对简单的芯结构提供了较高功率、较电流能力。增强饱和电流(I_sat)性能。组件总成100可以相对较低的成本制造，但仍提供许多常规功率电感器无法实现的性能。

图6至图9是表面安装的功率电感器组件总成200的第二示例性实施方案的各种视图，该功率电感器组件总成可用于代替如上所述的电路板100上的功率电感器组件总成100。具体地讲，图6是表面安装的功率电感器组件总成200的分解图。图7是经组装的表面安装的功率电感器组件总成200的顶部透视图。图8是图7所示的表面安装的功率电感器组件总成200的侧视图。图9是表面安装的功率电感器组件总成200的底视图。

类似于功率电感器组件100，功率电感器组件200包括磁芯件102，其形成为具有纵向侧壁122、120中的狭槽134、132和顶侧壁128中的顶部狭槽138。功率电感器200同样包括绕组104，其形成为具有主绕组部分140和绕组支脚142、144。绕组104组装到芯件102，其中主绕组部分140安装在搁架136上，该搁架在磁芯件102的顶侧壁128下方延伸。绕组104以如上所述的非耦合方式布置在芯件102上，使得每个绕组104仅相对于如上所述的多相电源电路112的相中的一个相操作。

然而，在组件200中，顶部通道138较浅并且其深度大约与每个绕组中的主绕组部分140的厚度相同，使得当绕组104组装到磁芯件102时，主绕组部分140基本上填充顶部狭槽138中的每个顶部狭槽。因此，当绕组被组装时，主绕组部分140与顶侧壁128基本上齐平。换句话讲，主绕组部分的顶侧表面以与芯件102的顶表面共面的关系延伸。

功率电感器组件200还包括在绕组104的主绕组部分140上方组装到磁芯件102的磁芯件202。芯件202包括磁体204和呈分布式间隙材料206形式的一系列间隔开的磁间隙。每个分布式间隙材料206与每个绕组104的主绕组部分140对准并在其上居中。相对于组件100，分布式间隙材料106在x轴方向上薄得多，并且仅在每个绕组104的主绕组部分140的一部分上延伸。分布式间隙材料106的轴向中心线在水平面中保持与分布式间隙材料106的轴向中心线对准。如图8所示，分布式间隙材料106的竖直中心线将每个绕组104的主绕组部分140以及绕组104中的每一个的绕组支脚142、144平分成两个相等的部分。

磁芯件202包括纵向侧壁208和210、横向侧壁212和214、以及相对的顶侧壁218和底侧壁220。所示示例中的分布式间隙材料206延伸到顶侧壁216和底侧壁218以及纵向侧壁208和210中的每一者。底侧壁218是平坦的平面状，并且可以粘结到芯件102的平坦的平面状顶侧壁128，并且芯件202的纵向侧壁208和210以及横向侧壁212和214与组件200中的芯件102的对应纵向侧壁和横向侧壁对准。

包括分布式间隙材料206的芯体204可以是预制的，并且在绕组104被组装之后被提供用于与磁芯件102组装在一起。磁体204可包括填充有分布式间隙材料206的物理间隙，或者主体204可在适当位置与分布式间隙材料206模制在一起。在另选的实施方案中，磁体204可包括气隙形式的磁间隙，其中由边缘效应引起的ACR不是主要关注点。

与组件100类似，组件总成200可通过在芯件102的底侧壁130上向内转动绕组支脚142、144的端部来完成，如图9所示。

仅在绕组104的主绕组部分140上方延伸的分布式间隙材料206形式的磁间隙提供增强的磁性能，同时绕组104在组件200的磁芯结构中保持非磁耦合。与并非由分布式间隙材料制成的磁体204结合的分布式间隙材料206提供上文在组件100的一替代构造中所述的类似的有效磁间隙及性能增强。因为包括磁间隙的芯件202可以是预制的，所以可以相对于组件100进一步简化组件200的制造和组装。

图10至图12是表面安装的功率电感器组件总成300的第三示例性实施方案的各种视图。具体地讲，图10是表面安装的功率电感器组件总成300的第三示例性实施方案的顶部透视图。图11是经组装的表面安装的功率电感器组件总成300的侧视图。图12是经组装的表面安装的功率电感器组件总成300的底视图。

在组件300中，绕组104被组装在单件式磁芯302上，单件式磁芯302包括纵向侧壁304和306、横向侧壁308和310以及顶侧壁312和底侧壁314。绕组在磁芯结构中彼此分开以避免在使用中相邻绕组104的任何耦合，并且相反地绕组104仅相对于如上所述的多相电源的一个相操作。

如图10和图11所示，第一组间隔开的物理间隙316形成在顶侧壁312中，并且间隙316中的每个间隙延伸到纵向侧壁304和306中的每一者。第一组物理间隙316以与组件200中的磁间隙类似的方式与绕组104的每个主绕组部分140对准并在其上居中。此外，每个物理间隙316仅延伸从顶侧壁312到每个绕组104的主绕组部分140的竖直距离的一部分，如图10和图11所示。因此，每个物理间隙316在每个绕组104的每个主绕组部分140上方延伸，但与每个绕组104的每个主绕组部分140间隔开。换句话讲，每个物理间隙316对单件式磁芯302的顶侧壁312开放，但具有仅为顶侧壁302与每个绕组的主绕组部分140之间的竖直距离的约二分之一的深度。在其他实施方案中，物理间隙316的宽度和深度可与图10和图11所示的示例不同。

如图12所示，第二组间隔开的物理间隙318形成在底侧壁314中，并且间隙318中的每一个延伸为与绕组104的每个主绕组部分140对准并且在其上居中。每个物理间隙318在主绕组部分140下方以及绕组支脚142、144之间延伸。每个间隙318可以与每个主绕组部分140的相对侧上的间隙316类似的方式与主绕组部分间隔开。

在所示的示例中，物理间隙316、318中的每一个是气隙，并且因此组件300不包括分布式间隙材料。由于在组件300中的主绕组部分140的两侧上存在间隙，因此组件300仍可在较高电流、较高功率电路中表现良好。在另一个实施方案中，物理间隙316、318可填充有磁性或非磁性材料以提供另外的性能变化。非

组件总成300可通过在芯件302的底侧壁314上向内转动绕组支脚142、144的端部来完成，如图12所示。

相对于组件100和200，单件式芯302及不存在分布式间隙材料106还有利于以较低成本进行组装，尽管绕组104可能不再从顶侧组装到芯件，而是必须通过纵向侧插入，然后形成倒U形，使得绕组104的安装稍微更复杂。

电感器组件100、200、300中的任一个也可被构造为摇摆型电感器组件，其中芯结构可在某些电流负载下在几乎磁饱和下操作，其中对于预定范围的相对小的电流，电感处于最大水平，而对于相对较高电流的另一个范围，电感改变或摆动到较低值。通过改变芯结构中的磁间隙特性，电感器组件100、200、300可操作为在轻负载下实现较高的开路电感(OCL)值并在满负载下实现较低的OCL，以改善操作效率，同时在使用中保持基本上恒定的纹波电流。

此类摆动型电感器组件有时用于电源的滤波器电路，该滤波器电路将电源输入端处的交流电(AC)转换为电源输出端处的直流电(DC)。这种转换器电路可以与各种电子设备结合地使用或设置。在其他应用中，摆动型电感器组件可以用于例如各种现代电子设备的稳压开关电源电路。

现在认为已根据所公开的示例性实施方案充分示出了本发明的优点和有益效果。

已公开了电感器组件总成的实施方案，所述电感器组件总成包括多个导电绕组，每个导电绕组包括平面主绕组部分和从所述平面主绕组部分垂直延伸的相对的绕组支脚；以及集成磁芯结构，所述集成磁芯结构以彼此间隔开的非磁耦合的布置方式接纳所述多个导电绕组中的每个导电绕组。所述集成磁芯结构包括一系列磁间隙，每个磁间隙分别在平面主绕组部分中的一个平面主绕组部分上居中，并且在所述集成磁芯结构的底侧壁上向内转动所述相对的绕组支脚的端部以限定用于连接到电路板的表面安装终端。

任选地，所述集成磁芯结构可包括磁芯件，所述磁芯件包括顶侧壁和搁架，所述搁架在所述顶侧壁下方延伸以与所述顶侧壁隔开的关系接纳所述多个导电绕组中的每个相应导电绕组，并且所述磁间隙可包括从每个平面主绕组部分延伸到所述顶侧壁的分布式间隙材料。所述磁芯件还可以包括纵向侧壁，其中所述分布式间隙材料延伸到所述纵向侧壁中的每一个纵向侧壁。

另外任选地，所述磁芯结构包括第一磁芯件，所述第一磁芯件可被配置为接纳所述多个导电绕组，并且可提供第二磁芯件，所述第二磁芯件包括一系列磁间隙，每个磁间隙分别在所述平面主绕组部分中的一个平面主绕组部分上居中。所述多个导电绕组中的每个导电绕组的所述主绕组部分可与所述第一磁芯件的顶侧壁基本上齐平，并且第二磁芯件可覆盖在所述第一磁芯件的所述顶侧壁上。

作为另一种选择，所述磁芯结构可以是单个磁芯件，所述单个磁芯件包括一系列磁间隙，所述系列磁间隙各自分别在所述平面主绕组部分中的一个平面主绕组部分上居中。所述系列磁间隙可包括第一系列磁间隙以及第二系列磁间隙，所述第一系列磁间隙在每个绕组的所述主绕组部分上方的所述单个磁芯件的顶侧壁上延伸，所述第二系列磁间隙在每个绕组的所述主绕组部分下方的所述单个磁芯的底侧壁上延伸。所述系列磁间隙可包括气隙。

所述磁芯结构可包括相对的纵向侧壁和在所述纵向侧壁中的每个纵向侧壁中的一系列狭槽，所述系列狭槽中的每个狭槽接纳所述多个导电绕组中的相应一个导电绕组的所述绕组支脚中的相应一个绕组支脚。所述多个导电绕组中的所述绕组支脚中的每一个绕组支脚可以暴露在所述纵向侧壁中的一个纵向侧壁上。

所述多个导电绕组可包括七个导电绕组。所述系列磁间隙可包括气隙或填充的物理间隙。所述填充的物理间隙可包括填充所述物理间隙的分布式间隙材料。

所述系列磁间隙可分别与所述磁芯结构中的所述主绕组部分间隔开。所述表面安装终端可以从所述底侧壁突出。所述系列磁间隙可包括在每个导电绕组的所述主绕组部分下方延伸的磁间隙。

所述磁结构可包括顶侧壁，并且所述多个导电绕组中的每个导电绕组中的所述平面主绕组部分可以与所述顶侧壁以间隔开的关系彼此共面延伸。所述磁芯结构可为所述主绕组部分的每个主绕组部分限定相应的狭槽，并且整个所述主绕组部分可被接纳在每个狭槽中。所述绕组支脚的轴向长度小于所述多个绕组中的每个绕组中的所述主绕组部分的轴向长度，并且所述电感器组件可限定功率电感器。

该书面描述使用示例来公开本发明(包括最佳模式)，并且还使得本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何合并的方法。本发明的可专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果此类其他示例具有与权利要求书的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差别的等效结构元件，则此类其他示例意图在权利要求书的范围内。

Claims (21)

1.一种电感器组件总成，所述电感器组件总成包括：

多个导电绕组，每个导电绕组包括平面主绕组部分和相对的绕组支脚，所述相对的绕组支脚从所述平面主绕组部分垂直延伸；

集成磁芯结构，所述集成磁芯结构以彼此间隔开的非磁耦合布置方式接纳所述多个导电绕组中的每个导电绕组；

其中所述集成磁芯结构包括一系列磁间隙，所述系列磁间隙的每个间隙分别在所述平面主绕组部分中的一个平面主绕组部分上居中并且改变所述平面主绕组部分的相对侧上的所述集成磁芯结构的相应的磁间隙特性，并且所述系列磁间隙的至少一个间隙仅在至少一个导电绕组和所述集成磁芯结构的外壁之间的距离的一部分上延伸；

其中所述相对的绕组支脚的端部在所述集成磁芯结构的底侧壁上被向内转动，以限定用于连接到电路板的表面安装终端；以及

其中所述电感器组件总成能够操作为摆动电感器组件，其中，所述集成磁芯结构在第一范围的低电流条件下以高电感水平操作并且在第二范围的高电流条件下以低电感水平操作。

2.根据权利要求1所述的电感器组件总成，其中所述集成磁芯结构是单个磁芯件，所述单个磁芯件包括所述系列磁间隙。

3.根据权利要求2所述的电感器组件总成，其中所述系列磁间隙包括第一系列磁间隙和第二系列磁间隙，所述第一系列磁间隙在所述多个导电绕组的每个导电绕组的所述主绕组部分上方的所述单个磁芯件的顶侧壁上延伸，所述第二系列磁间隙在所述多个导电绕组的每个导电绕组的所述主绕组部分下方的所述单个磁芯件的底侧壁上延伸。

4.根据权利要求3所述的电感器组件总成，其中所述第一系列磁间隙或所述第二系列磁间隙包括气隙。

5.根据权利要求1所述的电感器组件总成，其中所述集成磁芯结构包括相对的纵向侧壁和在所述纵向侧壁中的每个纵向侧壁中的一系列狭槽，所述系列狭槽中的每个狭槽接纳所述多个导电绕组中的相应一个导电绕组的所述绕组支脚中的相应一个绕组支脚。

6.根据权利要求5所述的电感器组件总成，其中所述多个导电绕组中的所述绕组支脚中的每个绕组支脚暴露在所述纵向侧壁中的一个纵向侧壁上。

7.根据权利要求1所述的电感器组件总成，其中所述多个导电绕组包括七个导电绕组。

8.根据权利要求1所述的电感器组件总成，其中所述系列磁间隙包括气隙或填充的物理间隙。

9.根据权利要求1所述的电感器组件总成，其中所述系列磁间隙在所述集成磁芯结构中分别与所述主绕组部分间隔开。

10.根据权利要求1所述的电感器组件总成，其中所述表面安装终端从所述底侧壁突出。

11.根据权利要求1所述的电感器组件总成，其中所述系列磁间隙包括在所述多个导电绕组的每个导电绕组的所述主绕组部分下方延伸的磁间隙。

12.根据权利要求1所述的电感器组件总成，其中所述集成磁芯结构包括顶侧壁，并且所述多个导电绕组中的每个导电绕组中的所述平面主绕组部分以与所述顶侧壁间隔开的关系彼此共面延伸。

13.根据权利要求12所述的电感器组件总成，其中所述集成磁芯结构为所述多个导电绕组的主绕组部分中的每个主绕组部分限定相应的狭槽，并且整个所述主绕组部分被接纳在每个狭槽中。

14.根据权利要求12所述的电感器组件总成，其中所述绕组支脚的轴向长度小于所述多个导电绕组中的每个绕组中的所述主绕组部分的轴向长度。

15.根据权利要求1所述的电感器组件总成，其中所述电感器组件总成限定功率电感器。

16.一种电感器组件总成，所述电感器组件总成包括：

多个导电绕组，每个导电绕组包括平面主绕组部分、相对的绕组支脚和表面安装终端，所述相对的绕组支脚从所述平面主绕组部分垂直延伸，所述表面安装终端从相应的相对的绕组支脚延伸以连接到电路板；

集成磁芯结构，所述集成磁芯结构以彼此间隔开的非磁耦合布置方式接纳所述多个导电绕组中的每个导电绕组；

其中所述集成磁芯结构包括多个磁间隙，每个磁间隙分别在所述平面主绕组部分中的一个平面主绕组部分上居中，并且所述多个磁间隙的至少一个仅在至少一个导电绕组和所述集成磁芯结构的外壁之间的距离的一部分上延伸，所述多个磁间隙被布置为从所述平面主绕组部分的与第一侧相对的第二侧改变所述平面主绕组部分的第一侧上的集成磁芯结构的磁间隙特性；以及

所述集成磁芯结构在第一范围的低电流条件下以高电感水平操作并且在第二范围的高电流条件下摆动至低电感水平。

17.一种摆动型电感器组件总成，所述摆动型电感器组件总成包括：

至少一个导电绕组，其包括平面主绕组部分、相对的绕组支脚和表面安装终端，所述相对的绕组支脚从所述平面主绕组部分垂直延伸，所述表面安装终端从相应的相对的绕组支脚延伸以连接到电路板；和

磁芯结构，其接纳所述至少一个导电绕组，所述磁芯结构形成有仅在所述至少一个导电绕组和所述磁芯结构的外壁之间的距离的一部分上延伸的至少一个磁间隙，所述至少一个磁间隙的每个间隙改变所述平面主绕组部分的相对侧上的所述磁芯结构的相应的磁间隙特性；

其中，所述磁芯结构在第一范围的低电流条件下以高电感水平操作并且在第二范围的高电流条件下以低电感水平操作。

18.根据权利要求17所述的电感器组件总成，其中，所述至少一个磁间隙在所述平面主绕组部分上居中。

19.根据权利要求18所述的电感器组件总成，其中，所述至少一个导电绕组包括多个导电绕组，每个导电绕组包括平面主绕组部分、相对的绕组支脚和表面安装终端，所述相对的绕组支脚从所述平面主绕组部分垂直延伸，所述表面安装终端从相应的相对的绕组支脚延伸以连接到电路板。

20.根据权利要求19所述的电感器组件总成，其中，所述磁芯结构是单件的集成磁芯结构，其以彼此间隔开的非磁耦合布置方式接纳所述多个导电绕组中的每个导电绕组。

21.根据权利要求20所述的电感器组件总成，其中，所述集成磁芯结构包括分别与所述多个导电绕组的一个导电绕组相关联的一系列磁间隙，其中，所述集成磁芯结构能够针对所述多个导电绕组的每一个导电绕组在第一范围的低电流条件下以高电感水平操作并且针对所述多个导电绕组的每一个导电绕组在第二范围的高电流条件下以低电感水平操作。

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