插件式共模電感器的製作方法

2023-05-13 14:47:06 1

專利名稱：插件式共模電感器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電感器，更具體地說，涉及一種插件式共模電感器。
背景技術：
現有插件式共模電感器的主要構成部件是線圈和導磁體，其中的導磁體
可以是磁芯、鐵芯或銅芯。現有的插件式共模電感器產品中，導磁體102的 形狀通常為圓柱形、工字形、環形(如圖1)等；漆包線被繞制於導磁體102 的外面以形成線圈103，線圈103的末端有4個電極105，然後用膠水101 將線圈103和導磁體102 —起粘接到底座106上，電極105從底座106下面 伸出，構成如圖l所示的環形插件式共模電感器；上述三種插件式共模電感 器的共同特徵是線圈繞制於導磁體102的外部。
上述現有插件式共模電感器中，線圈與導磁體不是一體成型的構造，無 法緊密結合，而且，上述插件式共模電感器的線圈的層數只有一層，從而會 造成電感值偏低、共模效果差、抗直流飽和特性差、容易受到電磁幹擾等電 氣性能差問題。另外，這種電感器，其線圈通常是以人工方式繞制在導磁體 上的，此類傳統加工方法的生產效率低、且無法保證產品性能參數的一致性。

實用新型內容
本實用新型要解決的技術問題在於，針對現有技術的上述電感器的電氣 性能差，製造效率低的缺陷，提供一種插件式共模電感器。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是構造一種插件式共模 電感器，包括導磁體和漆包線線圈，所述線圈包括主體和延伸部，所述導磁 體與線圈之間為一體成型結構，構成所述導磁體的材料緊密填充於所述主體 的內部、並緊密包覆於所述主體的外部；在同一個導磁體內有至少兩個獨立繞制線圈的主體，所述至少兩個線圈的延伸部均從所述導磁體的底面伸出， 形成插件式共模電感器的至少四個電極。
在本實用新型所述的插件式共模電感器中，所述線圈具有N層纏繞結構，
所述N為大於零的正整數。
在本實用新型所述的插件式共模電感器中，所述電極上焊接有與導磁體 緊貼的電極端片。
在本實用新型所述的插件式共模電感器中，所述延伸部為扁平結構，分 別從所述導磁體的相對兩側面伸出，並分別被彎折至緊貼所述導磁體的底面。 由於採取了上述技術方案，本實用新型的插件式共模電感器具有以下優佔."、、■
(1) 、構成導磁體的粉料緊密填充了線圈主體的內部、並緊密包覆於線
圈主體的外部；與傳統電感器相比緊密度高得多，並且為封密式結構。
(2) 、導磁體會形成封閉式的磁路結構，磁力線被限制在導磁體內部， 所以對環境的電磁幹擾會比傳統電感器小得多。
(3) 、可最大化地使用其導磁體空間，所以其體積可做得比傳統電感器 小，具有小型化的優勢。
(4) 、由於導磁體的完全填充，所以能在使用較少漆包線線圈的情況下 達成同樣電感值的要求，也就是可以降低線圈的圈數；當然也可採用多層纏 繞結構的線圈，使電感器的電感值較大，濾波效果更好，而且其直流內阻特 性會比傳統電感器小。
(5) 、本實用新型電感器能在高達100兆赫的頻率下有效運作。
(6) 、本實用新型電感器為一體成型的整體結構，不需要人工繞制線圈， 可提高生產效率，並保證產品性能的一致性。


下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中 圖1是現有的圓環形插件式共模電感器的結構示意圖； 圖2是圓形漆包線線圈的結構示意圖；圖3是扁平漆包線線圈的結構示意圖； 圖4是圓形兩組漆包線線圈的結構示意圖； 圖5是具有多層纏繞結構的漆包線線圈的結構示意圖； 圖6是具有多層纏繞結構的漆包線線圈的剖視圖； 圖7是具有多層纏繞結構的漆包線線圈的俯視圖； 圖8是具有多層纏繞結構的漆包線線圈的外部結構示意圖； 圖9是將圓形漆包線線圈的兩個延伸部加工為扁平電極的示意圖； 圖10是本實用新型一個優選實施例中插件式電感器的製造流程示意圖； 圖11是本實用新型的插件式共模電感器的內部結構示意圖； 圖12是本實用新型的插件式共模電感器的外部結構示意圖； 圖13是本實用新型的一個優選實施例中有兩組漆包線線圈的插件式共 模電感器的製造流程示意圖。
具體實施方式
本實用新型的插件式共模電感器包括導磁體和漆包線線圈，其中，線圈 包括主體和延伸部，所述導磁體與線圈之間為一體成型結構，構成所述導磁 體的材料緊密填充於所述線圈主體的內部、並緊密包覆於所述線圈主體的外 部；所述線圈的延伸部伸出到所述導磁體外部形成該電感器的電極。詳細的 製造流程及產品結構，詳見下文。 一、導磁體粉料的製備
本實用新型中的其中的導磁體主要由兩種合金磁粉組成(高磁通合金磁 粉、低磁通合金磁粉)，通常還含有絕緣劑(聚酯樹脂Polyester resin)、環 氧樹脂(Epoxy)、以及潤滑劑(例如硬脂酸鋅)等材料。其中，兩種合金磁粉均 由羰基鐵粉(Carbonyl Iron Powder)製成，不同的是高磁通合金磁粉的顆粒 大小為7 y 9 P m，而低磁通合金磁粉的顆粒大小為3 n m 5 u m。
由於兩種合金磁粉的顆粒大小不相同，原則上，顆粒大的，其導磁率高、 鐵損較大、應用頻率較低；反之，顆粒小的，其導磁率低、鐵損較小、應用 頻率較高。因此，利用上述的特性，適當調整兩種合金磁粉的混合比例，即
5可製成具有電子產業所需求的最佳電氣特性電感器。測試表明，本實用新型
所製成的電感器的導磁率比傳統電感器高出約1. 5 3倍，而其耐電流特性則 可提升約30 40%。
具體製造時，先取上述的兩種合金磁粉，並根據所需的電氣特性當調整 其相關比例；例如，對於10微亨(uH)以上的電感值，取粉料時，高磁通合金 磁粉佔80%，低磁通合金磁粉佔20%;對於10微亨(uH)以下的電感值，取粉 料時，高磁通合金磁粉和低磁通合金磁粉各佔50%。
然後在這兩種合金磁粉中加入絕緣劑及稀釋劑以進行絕緣處理，具體是 將這些混合材料經充分攪拌均勻後，再置入烘烤爐中，烘烤溫度100°C 150 °C，烘烤時間90 120分鐘，使絕緣劑得以完全硬化並在磁粉表面形成一層 絕緣膜，其中的稀釋劑採用丙酮(Acetone)。
然後，在經過上述絕緣處理的混合材料中加入環氧樹脂(Epoxy)，充分 攪拌使其成為泥糊狀。
利用造粒機進行造粒處理，再用篩粉機過篩，以生成微細顆粒，顆粒大 小範圍在38 u m 48 u m之間，其目的是在成型時令這些材料具有所需流動性 的需求。
再將該通過造粒處理的混合材料置入烘烤爐，烘烤溫度100 120 °C， 烘烤時間30 40分鐘，並於烘烤完成後將硬脂酸鋅潤滑劑加入該混合材料 中，混合均勻，即可得到用於構成導磁體的粉料。
具體製造時，設已取的兩種合金磁粉為100公斤，則在後續步驟中，需 加入的絕緣劑為50 60公斤、稀釋劑為100 120公斤、環氧樹脂為40 50 公斤、潤滑劑為0. 3 0. 5公斤。 二、漆包線線圈的製備
圖2所示的是已製備完成的一組圓形漆包線線圈Al，該線圈的兩個延伸 部是朝同一方向延伸的。將兩個這樣的線圈Al封裝到同一個電感器中，即可 得到共模電感器。
圖3所示為一個扁平漆包線線圈A2。該線圈中漆包線的斷面為扁平結構， 其中間段形成環形線圈主體，兩端則分別向環形線圈主體的外側延伸，形成兩個延伸部，將兩個這樣的線圈A2封裝到同一個電感器中，即可得到共模電感器。
圖4所示是己製備完成的兩組圓形漆包線線圈A3，該兩組線圈的四個延 伸部是朝同一方向延伸的。該線圈A3可用於製造在同一個導磁體內有至少兩 組獨立繞制線圈主體的插件式共模電感器，參見下文中對圖13的說明。
圖5所示是已製備完成的具有N層纏繞結構的漆包線線圈A4， N為大於 零的正整數。圖5中，N等於3，即漆包線線圈A4的層數為3層。這種具有 多層纏繞結構的漆包線線圈A4，適用於製造電感值較大的主要用於電源濾波 的共模電感器。
圖6所示是具有N層纏繞結構的漆包線線圈A4的剖視圖。線圈A4的各 層之間相連續纏繞，每層線圈均為螺旋狀。
圖7所示是具有N層纏繞結構的漆包線線圈A4的俯視圖。圖7中，線 圈A4的層數為3，每層線圈均為螺旋狀，且其最內層的線圈部分的內徑為A。
圖8所示是具有N層纏繞結構的漆包線線圈A4的外部結構示意圖。圖8 中，線圈A4的漆包線繞成多層螺旋狀，其漆包線的直徑為B，其兩個電極之 間的距離為C，從最內層線圈引出的那個延伸部的長度為D。
圖9所示是將圓形漆包線線圈的兩個延伸部加工為扁平電極的示意圖， 其中先將圓形漆包線線圈原型Bl置於一下模具中B3，並予以固定；隨後， 可移動的上模具B2施壓於下模具B3，進而將圓形漆包線線圈(Bl)的兩個延 伸部由圓形壓製成扁平狀斷面，也就是加工為扁平電極；最後得到具有扁平 電極的線圈B4。
三、單線圈插件式電感器的製造
插件式電感器的製造流程如圖10所示，圖中的大箭頭方面示出了加工 的順序，即第一行從左至右、轉到第二行從右至左、再轉到第三行從左至右。 其中，先將該漆包線線圈A1置入下模具D1中，該線圈度的兩個延伸部分別 被固定在可移動模棒柱體D2的兩個插孔中；然後加入經前述步驟製備好的導 磁體粉料Il (顯然，實施時，也可將線圈A1替換為圖9中的線圈B4)。
通過可移動的下方模棒柱體D2、以及上方模棒柱體D3進行加壓，實施上、下均衡壓鑄，將導磁體粉料II、扁平漆包線線圈Al壓鑄成一完整的插
件式電感器坯件整D4;然後取出插件式電感器坯件整D4。
然後，再將該壓鑄完成的插件式電感器D4置入一烤爐，烘烤溫度100 。C 12(TC，烘烤時間60 90分鐘，即可得到成品的插件式電感器D5。
由上述實施例可以看出，其中，由模具D1、 D2、 D3圍成壓鑄腔；同樣， 線圈的主體在壓鑄腔內，線圈的延伸部則伸出到壓鑄腔外構成電極。
顯然，將上述的線圈Al的個數由一個更換為兩個或更多，則可製造出 具有至少4個電極的插件式共模電感器。
此外，在另外的實施例中，也可以進一步將所述電極(採用圖9中的具 有扁平電極的線圈B4則較佳)彎折至緊貼所述導磁體的底面，在電極上悍上 電極端片(圖IO中未畫出電極端片)，以便於將電感器焊接到需要電極端片 的電路板上。
圖11示出了成品的插件式共模電感器的內部結構示意圖。插件式共模 電感器包括由導磁體粉料壓鑄成形的導磁體102以及與之一體化成型的線圈 103，線圈103的末端為電感器的電極105。
圖12示出了成品的插件式共模電感器的外部結構示意圖。插件式共模 電感器的四個電極105暴露在導磁體102之外，便於進行插件式焊接安裝。
由上述實施例可以看出，其中，由模具Dl、 D2、 D3圍成壓鑄腔；線圈 的主體在壓鑄腔內，線圈的延伸部則伸出到壓鑄腔外；然後在所述壓鑄腔中 加入粉料並進行壓鑄處理，使粉料緊密填充於主體的內部、並緊密包覆於主 體的外部;延伸部伸出到由粉料壓制而成的導磁體的外部形成電感器的電極。
顯然，在實施時，也可將上述實施例中的線圈A1替換成圖5至圖8所 示的具有N層纏繞結構的線圈A4或者圖3、圖4中的線圈A2、 A3，則可得到 本實用新型的另外的優選實施例。採用具有多層纏繞結構的線圈A4，則線圈 匝數多，電感值大，則得到的插件式共模電感器的電感值也更大，適合在需 要對電源進行濾波等場合使用。 四、含兩組線圈的插件式共模電感器的製造
本實用新型一個優選實施例中，具有兩組漆包線線圈的插件式共模電感器的製造流程如圖13所示，其過程與前述單線圈插件式電感器的過程相同， 區別在於具有兩組獨立的線圈，從而有四個延伸部形成的電極。
其中，由模具E1、 E2、 E3圍成壓鑄腔；同樣，線圈A3的主體在壓鑄腔 內，線圈的延伸部則伸出到壓鑄腔外，將上述延伸部彎折使之與導磁體底面 緊貼。然後將電極端片焊接到上述延伸部形成的電極，壓鑄得到插件式共模 電感器坯件整E4，再經過烘烤處理。即可得到成品的插件式共模電感器E5。
本實用新型的電感器並不限於上述的具體實施例，還可在本實用新型技 術方案的基礎上根據需要作相應的改動。由上述具體實施例可以看出，本實 用新型的電感器具有以下優點
(1) 、導磁體的粉料緊密填充了線圈主體的內部、並緊密包覆於線圈主 體的外部；與傳統的圓柱形插件式共模電感器、工字形插件式共模電感器或 環形插件式共模電感器(如圖1)相比，本實用新型的電感器的緊密度高得 多，並且為封密式結構。
(2) 、漆包線線圈完全被粉料製成的導磁體所包覆，所以會形成封閉式 的磁路結構；這使得電感器的磁力線被限制在導磁體內部，所以對環境的電 磁幹擾會比傳統電感器小得多。
(3) 、本實用新型電感器為一體成型結構，可最大化地使用其導磁體空 間，所以其體積可做得比傳統電感器小，具有小型化的優勢。
(4) 、本實用新型的電感器中，由於導磁體粉料的完全填充，所以能在 使用較少漆包線線圈的情況下達成同樣電感值的要求，也就是可以降低線圈 的圈數；當然也可採用多層纏繞結構的線圈，使電感器的電感值較大，濾波 效果更好，而且其直流內阻特性會比傳統電感器小。測試表明，本實用新型 電感器的直流內阻比傳統電感器降低約10 30%。
(5) 、本實用新型電感器的導磁體採用高絕緣阻抗(在電壓200V的測試 條件下，超過100兆歐姆)的導磁體粉料所製成，該電感器不會在表面粘著線 路之間產生傳感路徑，所以該電感器能在高達100兆赫的頻率下有效運作。
(6) 、本實用新型電感器為一體成型的整體結構，不需要人工繞制線圈， 可提高生產效率，並保證產品性能的一致性。
(7) 、本實用新型電感器還具有功率損耗小、溫升低等優點。
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權利要求1、一種插件式共模電感器，包括導磁體和漆包線線圈，所述線圈包括主體和延伸部，其特徵在於，所述導磁體與線圈之間為一體成型結構，構成所述導磁體的材料緊密填充於所述主體的內部、並緊密包覆於所述主體的外部；同一個導磁體內有至少兩個獨立繞制線圈的主體，所述至少兩個線圈的延伸部均從所述導磁體的底面伸出，形成插件式共模電感器的至少四個電極。
2、 根據權利要求1所述的插件式共模電感器，其特徵在於，所述線圈 具有N層纏繞結構，所述N為大於零的正整數。
3、 根據權利要求1所述的插件式共模電感器，其特徵在於，所述電極 上焊接有與導磁體緊貼的電極端片。
4、 根據權利要求1所述的插件式共模電感器，其特徵在於，所述延伸 部為扁平結構，分別從所述導磁體的相對兩側面伸出，並分別被彎折至緊貼 所述導磁體的底面。
專利摘要本實用新型涉及一種插件式共模電感器，包括導磁體和漆包線線圈，所述線圈包括主體和延伸部，所述導磁體與線圈之間為一體成型結構，構成所述導磁體的材料緊密填充於所述主體的內部、並緊密包覆於所述主體的外部；同一個導磁體內有至少兩個獨立繞制線圈的主體，所述至少兩個線圈的延伸部均從所述導磁體的底面伸出，形成插件式共模電感器的至少四個電極。本實用新型的插件式共模電感器，其電氣性能優良，生產效率高，產品性能的一致性好。
文檔編號H01F27/28GK201369206SQ20092012970
公開日2009年12月23日 申請日期2009年1月21日 優先權日2009年1月21日
發明者王向群 申請人:深圳感通科技有限公司