TWI553674B - 磁性元件總成 - Google Patents

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Description

磁性元件總成
參照以下圖式闡述非限制性及非窮盡性實施例，其中除非另有規定，各圖式中相同參考編號指代相同部件。
本發明之領域一般而言係關於磁性元件及其製造，且更具體而言係關於磁性表面安裝電子元件，諸如電感器及變壓器。
本申請案請求對2009年5月4日提出申請之美國臨時專利申請案第61/175,269號及2008年7月11日提出申請之61/080,115之權益，且係2008年7月29日提出申請之美國申請案第12/181,436號之一部分接續申請案，該等申請案之全部揭示內容以引用方式併入本文中。
本申請案亦與以下共同擁有且共同待決專利申請案中所揭示之標的物相關：2009年4月24日提出申請且標題為「Surface Mount Magnetic Component Assembly」之美國專利申請案第12/429,856號；2008年10月8日提出申請且標題為「High Current Amorphous Powder Core Inductor」之美國專利申請案第12/247,281號；2008年6月13日提出申請且標題為「Miniature Shielded Magnetic Component」之美國專利申請案第12/138,792號；及2006年9月12日提出申請且標題為「Low Profile Layered Coil and Cores for Magnetic Components」之美國專利申請案第11/519,349號。
隨著電子封裝之進步，製造更小但又更強大之電子裝置已成為可能。為減小此等裝置之一總大小，用於製造此等 裝置之電子元件已變得愈來愈微型化。製造滿足此等需求之電子元件呈現諸多困難，因此使得製造過程更加昂貴，且不合意地增加該等電子元件之成本。
如同其他元件，一直以來研究用於諸如電感器及變壓器等磁性元件之製造過程以便在高競爭性的電子製造商業中降低成本。當正製造之元件係低成本大量生產的元件時，製造成本之降低係尤其合意的。在用於此等元件以及利用該等元件之電子裝置之大批量生產過程中，製造成本之任何降低當然係顯著的。
本文中揭示磁性元件總成及製造該等總成之方法之實例性實施例，其有利地用來達成以下益處中之一或多者：更適合於以一微型化位準生產之元件結構；更易於以一微型化位準組裝之元件結構；允許消除已知磁性元件構造常見之製造步驟之元件結構；藉由更有效之製造技術而具有一增加之可靠性之元件結構；與現有磁性元件相比，在類似或減小之封裝大小中具有改良之效能之元件結構；與習用微型化磁性元件相比具有增加之功率能力之元件結構；及相對於已知磁性元件構造，具有提供不同效能優點之唯一芯及線圈構造之元件結構。
據信，該等實例性元件總成尤其有利於構造(舉例而言)電感器及變壓器。可可靠地以小封裝大小提供該等總成且其可包括易於安裝至電路板之表面安裝特徵。
本文中闡述克服此項技術中之眾多困難之發明性電子元 件設計之實例性實施例。為在其最大程度上理解本發明，以不同分段或部分提供以下揭示內容，其中第I部分論述特定問題及困難，且第II部分闡述用於克服此等問題之實例性元件構造及總成。
I. 本發明之介紹
用於電路板應用之諸如電感器等習用磁性元件通常包括一磁芯及該芯內之一導電繞組(有時稱作一線圈)。該芯可由離散芯件(其由磁性材料製作)製作，其中繞組置於該等芯件之間。熟習此項技術者熟悉各種形狀及類型之芯件及總成，其包括但未必限於U芯與I芯總成、ER芯與I芯總成、ER芯與ER芯總成、一罐形芯與T芯總成及其他匹配形狀。該等離散芯件可藉由一黏合劑黏接在一起且通常在實體上彼此分隔開或間隔開。
在某些已知元件中，舉例而言，線圈係由纏繞在芯或一端子夾上之一導線製作。亦即，在芯件已完全形成之後，該線可捲繞一芯件(有時稱作一鼓芯或其他線軸芯)。線圈之每一自由端可稱作一引線且可用於將電感器耦合至一電路(藉由直接附接至一電路板或藉由借助一端子夾之一間接連接)。特別對於小芯件，以一成本高效且可靠之方式纏繞線圈係一挑戰。手纏式元件往往在其效能上不一致。芯件之形狀使其相當脆弱且在纏繞線圈時易發生芯破裂，且芯件之間的間隙的變化可產生不合意之元件效能變化。一進一步困難係DC電阻(「DCR」)可因不均勻之纏繞及纏繞過程期間之張力而不合意地變化。
在其他已知元件中，已知表面安裝磁性元件之線圈通常與芯件分開製作且稍後與該等芯件組裝在一起。亦即，有時將該等線圈稱為預形成或預纏繞，以避免因用手纏繞線圈而產生之問題且簡化磁性元件之組裝。此等預形成之線圈對於小元件大小而言特別有利。
為在磁性元件表面安裝於一電路板上時完成至線圈之電連接，通常提供導電端子或夾。該等夾係組裝於所成形之芯件上且電連接至線圈之各別端。該等端子夾通常包括大體扁平且平坦之若干區，該等區可使用(舉例而言)已知軟銲技術電連接至一電路板上之導電跡線及墊。當如此連接且致能該電路板時，電流可自該電路板流動至該等端子夾中之一者，流過線圈到達該等端子夾中之另一者，且流動回至該電路板。在一電感器之情形下，穿過線圈之電流流動感應磁芯中之磁場及磁能量。可提供多於一個線圈。
在一變壓器之情形下，提供一一次線圈及一二次線圈，其中穿過該一次線圈之電流流動感應該二次線圈中之電流流動。變壓器元件之製造呈現與電感器元件類似之挑戰。
對於愈來愈微型化之元件，提供實體上間隔開之芯係一挑戰。建立並維持一致之間隙大小難以可靠地以一成本高效方式實現。
在完成微型化表面安裝磁性元件中之線圈與端子夾之間的電連接方面亦呈現數個實際問題。通常在芯外部完成線圈與端子夾之間的一相當脆弱之連接且該連接因此易於斷開。在一些情形下，已知使線圈之端捲繞夾之一部分來確 保線圈與夾之間的一可靠機械與電連接。然而，此自一製造觀點來看已證明係繁重的且將需要更容易且更快速之端接解決方案。另外，線圈端進行捲繞對於某些類型之線圈係不實際的，諸如具有矩形截面之線圈，該等線圈不具有像薄的圓形線構造那樣柔韌之扁平表面。
隨著電子裝置繼續變得愈來愈強大之最近趨勢，亦要求諸如電感器等磁性元件傳導增加之電流量。因此，通常增加用於製造線圈之線規格。由於用於製作線圈之線之大小增加，當使用圓形線來製作線圈時，通常使端變平至一合適厚度及寬度以使用(舉例而言)軟銲、焊接或導電黏合劑等令人滿意地完成至端子夾之機械與電連接。然而，線規格越大，越難以使線圈之端變平以合適地將其連接至端子夾。此等困難已導致線圈與端子夾之間的連接不一致，此可導致使用中之磁性元件之不合意效能問題及變化。減小此變化已證明極為困難且成本高昂。
自扁平導體而非圓形導體製作線圈對於某些應用而言可減輕此等問題，但扁平導體往往更具剛性且在第一實例中更難以形成為線圈且因此引入其他製造問題。使用扁平導體而非圓形導體亦可改變使用中之元件之效能，有時是不合意地改變。另外，在某些已知構造中，尤其是包括由扁平導體製作之線圈之彼等構造，諸如鉤等端接特徵或其他結構特徵可形成至線圈之端中以促進至端子夾之連接。然而，將此等特徵形成至線圈之端中可在製造過程中引入進一步的費用。
減小大小但又增加電子裝置之功率及能力之最近趨勢呈現更進一步之挑戰。隨著電子裝置之大小減小，該等電子裝置中所利用之電子元件之大小必須相應地減小，且因此一直努力經濟地製造具有相對小(有時為微型化)之結構但攜載一增加之電流量以給該裝置供電之功率電感器及變壓器。該等磁芯結構合意地具備相對於電路板之愈來愈低之剖面以達成電裝置之纖小且有時極薄之剖面。滿足此要求呈現更進一步之困難。對於連接至多相電力系統之元件存在另外其他困難，其中在一微型化裝置中接納不同相之電力係困難的。
尋求滿足現代電子裝置之尺寸要求之元件製造商對努力最佳化磁性元件之佔用面積及剖面極感興趣。一電路板上之每一元件通常可由在平行於該電路板之一平面中量測之一垂直寬度及深度尺寸界定，該寬度與深度之乘積確定該元件在該電路板上佔據之表面面積，該表面面積有時稱作該元件之「佔用面積」。另一方面，沿法向於或垂直於該電路板之一方向量測之該元件之總高度有時稱作該元件之「剖面」。元件之佔用面積部分地確定在一電路板上可安裝多少元件，且剖面部分地確定電子裝置中之並聯電路板之間所允許之間距。較小之電子裝置通常要求在所存在之每一電路板上安裝較多元件、減小毗鄰電路板之間的間隙或兩者。
然而，與磁性元件一同使用之諸多已知端子夾在元件表面安裝至一電路板時具有增加該元件之佔用面積及/或剖 面之一趨勢。亦即，該等夾往往在元件安裝至一電路板時延伸元件之深度、寬度及/或高度且不合意地增加元件之佔用面積及/或剖面。尤其對於在芯之頂部、底部或側部分裝配於磁芯件之外部表面上方之夾，成品元件之佔用面積及/或剖面可由端子夾延伸。即使元件剖面或高度之延伸相對小，但隨著任一給定電子裝置中元件及電路板之數目增加結果亦可係實質性的。
II. 實例性發明性磁性元件總成及製造方法
現在將論述解決此項技術中之習用磁性元件之一些問題之磁性元件總成之實例性實施例。出於論述目的，相對於解決此項技術中之具體關注問題之常見設計特徵來共同論述元件總成及製造方法之實例性實施例。
與所闡述裝置相關聯之製造步驟係部分顯而易見且部分下文具體闡述。此外，與所闡述方法步驟相關聯之裝置係部分顯而易見且部分下文明確闡述。亦即，本發明之裝置與方法在下文論述中將未必分開闡述，但相信在不進一步闡釋之情形下熟習此項技術者亦能很好地理解。
參照圖1至圖4，顯示一磁性元件或裝置100之一實例性實施例之若干視圖。圖1圖解說明根據一實例性實施例之具有呈一實例性繞組組態之一三匝夾式繞組、至少一個磁粉薄片及一水平定向之芯區域之一微型功率電感器之頂部側之一透視圖及一分解圖。圖2圖解說明在根據一實例性實施例之一中間製造步驟期間如圖1中所繪示之微型功率電感器之頂部側的一透視圖。圖3圖解說明根據一實例性 實施例之如圖1中所繪示之微型功率電感器之底部側的一透視圖。圖4圖解說明根據一實例性實施例之如圖1、圖2及圖3中所繪示之微型功率電感器之一繞組組態的一透視圖。
根據此實施例，微型功率電感器100包含一磁體，該磁體包括至少一個磁粉薄片101、102、104、106及複數個線圈或繞組108、110、112，其每一者可呈一夾之形式，以一繞組組態114耦合至該至少一個磁粉薄片101、102、104、106。如在此實施例中所見，微型功率電感器100包含具有一下部表面116及與該下部表面相對之一上部表面之一第一磁粉薄片101、具有一下部表面及與該下部表面相對之一上部表面118之一第二磁粉薄片102、具有一下部表面120及一上部表面122之一第三磁粉薄片104及具有一下部表面124及一上部表面126之一第四磁粉薄片106。
磁性層101、102、104及106可以相對薄之薄片提供，該等板可在一層壓過程中或經由此項技術中已知之其他技術與線圈或繞組108、110、112堆疊且彼此接合。可在一單獨製造階段預製磁性層101、102、104及106以在一稍後組裝階段簡化磁性元件之形成。磁性材料有益地可藉由(舉例而言)壓縮模製技術或其他技術模製成一合意形狀，以將磁性層耦合至線圈並將磁體界定成一合意形狀。模製磁性材料之能力係有利的，在於可在包括線圈之一整體或單塊式結構中在線圈108、110、112周圍形成磁體，且避免將該(等)線圈組裝成一磁性結構之一單獨製造步驟。在各 種實施例中可提供各種形狀之磁體。
在一實例性實施例中，每一磁粉薄片可係(舉例而言)由Chang Sung Incorporated in Incheon,Korea製造且在產品編號20u-eff Flexible Magnetic Sheet下銷售之一磁粉薄片。此外，此等磁粉薄片具有主導性地沿一特定方向定向之顆粒。因此，當磁場沿主導顆粒定向之方向形成時，可達成一較高電感。儘管此實施例繪示四個磁粉薄片，但可增加或減少磁薄片之數目以便增加或減小芯區域，而此並不背離該實例性實施例之範疇及精神。此外，儘管此實施例繪示一磁粉薄片，但亦可替代使用可使用的能夠層壓之任何撓性薄片，而此並不背離該實例性實施例之範疇及精神。
在進一步及/或替代實施例中，磁薄片或層101、102、104及106可由相同類型之磁性粒子或不同類型之磁性粒子製作。亦即，在一個實施例中，所有磁性層101、102、104及106可由一個類型且相同類型之磁性粒子製作，以使得層101、102、104及106具有大致類似(若不相同的話)之磁性性質。然而，在另一實施例中，層101、102、104及106中之一或多者可由與其他層不同之一類型之磁粉粒子製作。舉例而言，內磁性層102及104可包括與外磁性層101及106不同之一類型之磁性粒子，以使得內層102及104具有與外磁性層101及106不同之性質。成品元件之效能特性可相依於所利用之磁性層之數目及用於形成磁性層中之每一者之磁性材料之類型而相應地變化。
根據此實施例之第三磁粉薄片104可包括第三磁粉薄片104之下部表面120上之一第一壓凹部128及上部表面122上之一第一拔插部130，其中第一壓凹部128及第一拔插部130大致沿第三磁粉薄片104之中心且自一個邊緣向一相對邊緣延伸。第一壓凹部128及第一拔插部130係以以下方式定向：使得當第三磁粉薄片104耦合至第二磁粉薄片102時，第一壓凹部128及第一拔插部130沿與複數個繞組108、110、112相同之方向延伸。第一壓凹部128經設計以囊封複數個繞組108、110、112。
根據此實施例，第四磁粉薄片106可包括第四磁粉薄片106之下部表面124上之一第二壓凹部132及上部表面126上之一第二拔插部134，其中第二壓凹部132及第二拔插部134大致沿第四磁粉薄片106之中心且自一個邊緣向一相對邊緣延伸。第二壓凹部132及第二拔插部134係以以下方式定向：使得當第四磁粉薄片106耦合至第三磁粉薄片104時，第二壓凹部132及第二拔插部134沿與第一壓凹部128及第一拔插部130相同之方向延伸。第二壓凹部132經設計以囊封第一拔插部130。儘管此實施例繪示第三磁粉薄片及第四磁粉薄片中之一壓凹部及一拔插部，但可省略此等薄片中所形成之壓凹部或拔插部，而此並不背離該實例性實施例之範疇及精神。
在形成第一磁粉薄片100及第二磁粉薄片102時，第一磁粉薄片100與第二磁粉薄片102藉由高壓力(舉例而言，水壓力)壓製在一起且層壓在一起以形成微型功率電感器100 之一第一部分140。此外，第三磁粉薄片104與第四磁粉薄片106亦可壓製在一起以形成微型功率電感器100之一第二部分。根據此實施例，複數個繞組108、110、112置於微型功率電感器100之第一部分140之上部表面118上，以使得該複數個夾延伸超出第一部分140之兩個側之一距離。此距離等於或大於微型功率電感器100之第一部分140之高度。一旦複數個繞組108、110、112恰當地定位於第一部分140之上部表面118上，將第二部分置於第一部分140之頂部上。然後，微型功率電感器100之第一部分140與第二部分可壓製在一起以形成成品微型功率電感器100。
複數個繞組108、110、112之延伸超出微型功率電感器100之兩個邊緣之部分可繞第一部分140彎曲以形成一第一端接件142、一第二端接件144、一第三端接件146、一第四端接件148、一第五端接件150及一第六端接件152。此等端接件150、152、142、146、144、148允許微型功率電感器100恰當地耦合至一基板或印刷電路板。根據此實施例，移除習用電感器中通常存在之繞組與芯之間的實體間隙。消除此實體間隙往往最小化來自繞組之振動之聲訊雜訊。
複數個繞組108、110、112係由一導電銅層形成，可該等導電銅層變形以提供一合意幾何形狀。儘管在此實施例中使用一導電銅材料，但可使用任何導電材料，而此並不背離該實例性實施例之範疇及精神。
儘管在此實施例中僅顯示三個夾，但可使用更多或更少 的夾，而此並不背離該實例性實施例之範疇及精神。儘管顯示該等夾呈一並聯組態，但相依於基板之跡線組態可串聯使用該等夾。
儘管顯示第一磁粉薄片與第二磁粉薄片之間不存在磁薄片，但磁薄片可定位於第一磁粉薄片與第二磁粉薄片之間，只要繞組具有足夠形成該微型功率電感器之端子之充足長度，而此並不背離該實例性實施例之範疇及精神。另外，儘管顯示兩個磁粉薄片定位於複數個繞組108、110、112上方，但可使用更多或更少之薄片以增加或減小芯面積，而此並不背離該實例性實施例之範疇及精神。
在此實施例中，磁場可沿垂直於顆粒定向之方向之一方向形成且因此達成一較低電感，或磁場可沿平行於顆粒定向之方向之一方向形成且因此達成一較高電感，此取決於磁粉薄片沿哪個方向擠壓成形。
界定磁體之可模製磁性材料可係上文所提及材料中之任一者或此項技術中已知之其他合適材料。用以製作磁性層101、102、104及106之實例性磁粉粒子可包括鐵氣體粒子、鐵(Fe)粒子、鐵矽鋁(Fe-Si-Al)粒子、MPP(Ni-Mo-Fe)粒子、HighFlux(Ni-Fe)粒子、Megaflux(Fe-Si合金)粒子、以鐵為主之非晶形粉末粒子、以鈷為主之非晶形粉末粒子或此項技術中已知之其他等效材料。當此等磁粉粒子與一聚合物黏結劑材料混合時，所得磁性材料展現分佈式間隙性質，此避免實體上間隔開或分離不同磁性材料件之任何需要。因此，有利地避免與建立並維持一致實體間隙 大小相關聯之困難及費用。對於高電流應用，藉由一聚合物黏結劑結合之一預退火磁性非晶形金屬粉末可係有利的。
雖然相信與黏結劑混合之磁粉材料係有利的，但形成磁體之磁性材料既不必需粉末粒子亦不必需一非磁性黏結劑材料。另外，可模製磁性材料無需如上文所闡述以薄片或層之形式提供，而是可使用壓縮模製技術或此項技術中已知之其他技術直接耦合至線圈164。雖然圖1中顯示體為大體細長且矩形，但磁體之其他形狀係可行的。
在各種實例中，磁性元件100具體而言可適於在直流電(DC)電力應用、單相電壓轉換器電力應用、兩相電壓轉換器電力應用、三相電壓轉換器電力應用及多相電力應用中用作一變壓器或電感器。在各種實施例中，線圈108、110、112可以元件本身或經由其安裝在上面之電路板中之電路串聯或並聯電連接，以實現不同目的。
當在一個磁性元件中提供兩個或多於兩個獨立線圈時，該等線圈可經配置以使得該等線圈之間存在通量分享。亦即，該等線圈利用穿過一單個磁體之若干部分之共同通量路徑。
圖5圖解說明一實例性線圈420，其可由衝壓金屬、印刷技術或此項技術中已知之其他製作技術製作為一大體平面組件。線圈420如圖5中所示係大體C形，且包括一第一大體筆直導電路徑422、自第一導電路徑422以一直角延伸之一第二大體筆直導電路徑424及自第二導電路徑424以一直 角且以平行於第一導電路徑422之一大體平行定向延伸之一第三導電路徑426。線圈端428、430界定於第一導電路徑及第三導電路徑422、426之末端處，且一¾匝以導電路徑422、424及426穿過線圈420提供。線圈420之一內周邊界定一中心通量區域A(圖5中虛線所示)。區域A界定一內部區，當通量在線圈422中產生時，通量路徑可在該內部區中通過。換言之，區域A包括在導電路徑422與導電路徑426之間的一位置及導電路徑424與連接線圈端428、430之一假想線之間的位置處延伸之通量路徑。當在一磁體中利用複數個此等線圈420時，中心通量區域可部分地彼此重疊以使該等線圈彼此相互耦合。雖然在圖5中顯示一具體線圈形狀，但應認識到，在其他實施例中可利用具有類似效應之其他線圈形狀。
圖6表示一磁體440中之若干線圈420之一截面。在所示實施例中，該體係由由一非磁性材料包圍之磁性金屬粉末粒子製作，其中毗鄰的金屬粉末粒子藉由該非磁性材料彼此分離。在其他實施例中可替代使用其他磁性材料。該等磁性材料可具有分佈式間隙性質，此避免對彼此必須在實體上間隔開之離散芯件之一需要。
線圈(諸如線圈420)配置於磁體440中。如圖6中所示，區域A1指示第一線圈之一中心通量區域，區域A2指示一第二線圈之一中心通量區域，且區域A3指示第三線圈之一中心通量區域。相依於線圈在磁體440中之配置(亦即，線圈之間距)，區域A1、A2及A3可重疊，但不完全重疊以使 得在磁體440之不同部分中可變化線圈之相互耦合。特定而言，線圈在磁體中可相對於彼此偏移或交錯，以使得每一線圈所界定之區域A之某一部分而非全部與另一線圈重疊。另外，線圈在磁體中可經配置以使得每一線圈中之區域A之一部分不與任一其他線圈重疊。
在磁體440中之毗鄰線圈之區域A之非重疊部分中，由每一各別線圈產生之通量之一部分僅在產生其之各別線圈之中心通量區域中返回，而不穿過一毗鄰線圈之中心通量區域A。
在磁體440中之毗鄰線圈之區域A之重疊部分中，由每一各別線圈產生之通量之一部分在產生其之各別線圈之中心通量區域A中返回，且亦穿過毗鄰線圈之重疊中心通量區域A。
藉由變化線圈中心通量區域A之重疊部分及非重疊部分之程度，可改變線圈之間的耦合程度。此外，藉由變化法向於線圈之平面之一方向上之一分離距離(亦即，藉由將線圈定位於分隔開之平面中)，可在整個磁體440中變化通量路徑之一磁阻。毗鄰線圈之一重疊中心通量區域與其等之間的特定距離的乘積確定共同通量路徑可完成穿過磁體440之磁體中之一截面面積。通過變化此截面面積，磁阻可變化而具有相關效能優點。
圖7示意性地圖解說明一磁性元件總成460，其具有數個線圈，該等線圈經配置而在一磁體462內具有部分重疊及非重疊通量區域A，諸如上文所闡述之區域。圖中顯示總 成460中存在四個線圈，但在其他實施例中可利用更多或更少數目個線圈。該等線圈中之每一者類似於圖5中所示之線圈420，但在替代實施例中可使用其他形狀之線圈。
第一線圈由自磁體462之一第一面延伸之線圈端428a、430a指示。第一線圈可在磁體462中之一第一平面中延伸。
第二線圈由自磁體462之一第二面延伸之線圈端428b、430b指示。第二線圈可在磁體462中之與第一平面分隔開之一第二平面中延伸。
第三線圈由自磁體462之一第三面延伸之線圈端428c、430c指示。第三線圈可在磁體462中之與第一平面及第二平面分隔開之一第三平面中延伸。
第四線圈由自磁體462之一第四面延伸之線圈端428d、430d指示。第四線圈可在磁體462中之與第一平面、第二平面及第三平面分隔開之一第四平面中延伸。
第一、第二、第三及第四面或側如圖所示界定一大體正交磁體462。發現第一、第二、第三及第四線圈之對應中心通量區域A以各種方式彼此重疊。四個線圈中之每一者之中心通量區域A之部分不與其他線圈中之任一者重疊。 每一各別線圈之通量區域A之其他部分與其他線圈中之一者重疊。每一各別線圈之通量區域之另外其他部分與其他線圈中之兩者重疊。在再一部分中，位置最靠近圖7中之磁體462之中心之每一各別線圈之通量區域與其他三個線圈中之每一者重疊。因此，穿過磁體462之不同部分建立 線圈耦合之大量變化。此外，藉由變化第一、第二、第三及第四線圈之平面之空間間隔，亦可提供通量路徑中之磁阻之大量變化。
特定而言，線圈之平面之間的間距無需相同，以使得某些線圈相對於總成中之其他線圈位置更靠近在一起(或更遠離)。此外，每一線圈之中心通量區域及在法向於線圈之平面之一方向上與毗鄰線圈之間距界定所產生之通量在磁體中穿過其之一截面面積。藉由變化線圈平面之空間間隔，與每一線圈相關聯之截面面積可在該等線圈中之至少兩者之間變化。
如同所闡述之其他實施例，總成中之各個線圈在某些應用中可連接至不同相之電力。
圖8圖解說明一磁性元件總成470之另一實施例，其具有在其通量區域A中部分重疊且部分非重疊之兩個線圈420a及420b。如圖9中之剖視圖中所示，該兩個線圈位於磁體472中之不同平面中。
圖10圖解說明一磁性元件總成480之另一實施例，其具有在其通量區域A中部分重疊且部分非重疊之兩個線圈420a及420b。如圖11中之剖視圖中所示，該兩個線圈位於磁體482中之不同平面中。
圖12圖解說明一磁性元件總成490之另一實施例，其具有在其通量區域A中部分重疊且部分非重疊之四個線圈420a、420b、420c及420d。如圖13中之剖視圖中所示，該四個線圈位於磁體492中之不同平面中。
圖14至圖17顯示一磁性元件總成500之一實施例，其具有類似於圖8及圖9中所示之線圈配置之一線圈配置。線圈501及502包括繞磁體506之側延伸之捲繞端子端504。磁體506可如上文所闡述或如此項技術中已知之方式形成，且可具有一層狀或非層狀構造。總成500可經由端子端504表面安裝至一電路板。
圖27圖解說明一磁性元件總成620之另一實施例，其具有耦合之電感器且圖解說明其與電路板佈局之關係。圖27所示之電感器係兩個相位電感器並且可以是多相位電感器。圖27中的每一繞組繞組窗口包含半匝，且電路板(PCB)提供另一半匝。總匝數係由電路板(PCB)的佈局所界定的。磁性元件620可與上文所闡述之彼等磁性元件類似地構造及操作，但可與不同電路板佈局一同使用以達成不同效應。
在所示實施例中，磁性元件總成620適用於電壓轉換器電力應用且相應地在一磁體626內包括一第一組導電繞組622a、622b、622c及一第二組導電繞組624a、624b、624c。繞組622a、622b、622c及繞組624a、624b、624c中之每一者可(舉例而言)在電感器體中完成一½匝，但在其他實施例中在繞組中所完成之匝數可替代地更多或更少。線圈可藉由其在磁體626內之實體定位以及藉由其形狀而彼此實體耦合。
圖27中顯示實例性電路板佈局或「佔用面積」630a及630b與磁性元件總成620一同使用。如圖27中所示，佈局 成可包括五個線圈，該等線圈每一者½匝嵌入於一磁體中，且該元件可與多達七個不同且增加之電感值一同使用，該等電感值係由一使用者經由該使用者在電路板上佈局導電跡線以完成繞組匝之方式選擇。
圖28及圖29圖解說明另一磁性元件總成650，其在一磁體656具有耦合之線圈652、654。線圈652、654以一對稱方式在磁體656之區域A2中耦合，而在圖29中之區域A1及A3中不耦合。在區域A2中之耦合程度可相依於線圈652與線圈654之間隔而變化。
圖30圖解說明具有以所闡述之方式耦合之線圈之一多相磁性元件對數個用於每一相之離散非耦合磁性元件(如傳統上一直採用之方式)之一優點。具體而言，當使用具有耦合之線圈(諸如本文中所闡述之彼等線圈)之多相磁性元件時，波紋電流至少部分地被抵消。
圖18至圖20圖解說明另一磁性元件總成520，其在一磁體524內具有數個部分匝線圈522a、522b、522c及522d。 如圖18中所示，每一線圈522a、522b、522c及522d提供一½匝。雖然顯示四個線圈522a、522b、522c及522d，但可替代地提供更多或更少數目個線圈。
每一線圈522a、522b、522c及522d可連接至(舉例而言)可提供於一電路板上之另一半匝線圈。每一線圈522a、522b、522c及522d具備可表面安裝至該電路板之捲繞端子端526。
圖21至圖23圖解說明另一磁性元件總成540，其在一磁 630a及630b中之每一者包括三個導電路徑632、634及636，其每一者界定一½匝繞組。佈局630a及630b係使用已知技術提供於一電路板638(圖27中虛線所示)上。
當磁性元件總成620表面安裝至佈局630a、630b以將元件線圈622及624電連接至佈局630a、630b時，可看到所建立之總線圈繞組路徑對於每一相係三匝。元件620中之每一半匝線圈繞組連接至板佈局630a、630b中之一半匝繞組且繞組係串聯連接，從而對於每一相產生總共三匝。
如圖27圖解說明，相同磁性元件總成620可替代連接至另一電路板642上之一不同電路板佈局640a、640b(圖27中虛線所示)，以實現一不同效應。在所示實例中，佈局640a、640b包括兩個導電路徑644、646，其每一者界定一½匝繞組。
當磁性元件總成620表面安裝至佈局640a、640b以將元件線圈622及624電連接至佈局640a、640b時，可看到所建立之總線圈繞組路徑對於每一相係2½匝。
由於可藉由變化元件620所連接至之電路板佈局來改變元件620之效應，因此該元件有時稱作一可程式化耦合電感器。亦即，線圈之耦合程度可相依於電路板佈局而變化。因此，雖然可提供大致相同之元件總成620，但若針對元件提供不同之佈局，則元件總成620之操作可相依於其在何處連接至電路板而不同。可在相同電路板或不同電路板之不同區域上提供變化的電路板佈局。
諸多其他變化形式係可行的。舉例而言，一磁性元件總 體544內具有數個部分匝線圈542a、542b、542c及542d。 可看到線圈542a、542b、542c及542d具有與圖18中所示之線圈不同之一形狀。雖然顯示四個線圈542a、542b、542c及542d，但可替代地提供更多或更少數目個線圈。
每一線圈542a、542b、542c及542d可連接至(舉例而言)可提供於一電路板上之另一半匝線圈。每一線圈542a、542b、542c及542d具備可表面安裝至該電路板之捲繞端子端546。
圖24至圖26圖解說明另一磁性元件總成560，其在一磁體564內具有數個部分匝線圈562a、562b、562c及562d。 可看到線圈562a、562b、562c及562d具有與圖18及圖24中所示之線圈不同之一形狀。雖然顯示四個線圈562a、562b、562c及562d，但可替代地提供更多或更少數目個線圈。
每一線圈562a、562b、562c及562d可連接至(舉例而言)可提供於一電路板上之另一部分匝線圈。每一線圈562a、562b、562c及562d具備可表面安裝至該電路板之捲繞端子端526。
圖31至圖33圖解說明一微型化磁性元件700之另一實例性實施例之各種視圖。具體而言，圖31以透視圖圖解說明該總成，圖32係一俯視圖，且圖33係一仰視圖。
如圖中所示，總成700包括一大體矩形磁體702，磁體702包括一頂部表面704、與該頂部表面相對之一底部表面706、互連頂部表面與底部表面702及704之相對端表面708 及710及互連端表面708、710及頂部表面與底部表面702、704之相對橫向側表面712、714。底部表面706可與一電路板716鄰接接觸地放置且表面安裝至電路板716，以完成自板716上之電路至磁體702中之複數個線圈718、720(圖33)之一電連接。線圈718、720以一通量分享關係配置於磁體702內部，且在一實例性實施例中，磁體702及相關聯線圈720形成一耦合功率電感器。每一線圈718、720可攜載一不同相之電力。
在一實例性實施例中，磁體702係由具有分佈式間隙磁性性質之一材料製作之一單塊式或單件式體。可利用上文所論述或本文中所述相關申請案中之磁性材料中之任一者以及(視需要)此項技術中已知之其他磁性材料形成磁體。 在一個實例中，磁體702由具有分佈式間隙性質之一可模製材料製作且模製於線圈718、720周圍。在另一實例中，磁體702可由複數個堆疊磁薄片(諸如上文所闡述之彼等磁薄片)製作。另外，可利用不同磁性材料之組合形成單件式磁體。
在圖31至圖33中所示之實例中，磁體係由具有第一磁性性質之一第一磁性材料722及具有第二磁性性質之一第二磁性材料724製作。如圖31至圖33中所示，第一磁性材料722在總大小及形狀方面界定磁體702之主體，且第二磁性材料724分離第一磁性材料之部分且亦分離線圈718及720之部分。借助第二材料724之不同磁性性質，第二磁性材料724在第一磁體之部分之間及毗鄰線圈718與線圈720 之間形成一磁間隙，同時仍維持包圍線圈718、720之一大致實心體而不存在一微型化總成中之實體上間隔開之離散芯件之傳統困難。在一實例性實施例中，第二磁性材料724係與一填充物材料(諸如一黏合劑)混合之一磁性材料，以使得第二磁性材料具有與第一磁性材料722不同之磁性性質。在一實例性實施例中，第一磁性材料722可用於在一第一製造步驟中對磁體進行成形，且第二材料可應用於第一材料中所形成之間隙或空腔以完成磁體704。
如圖31至圖33中所見，第二磁性材料724延伸至磁體702之頂部表面704、底部表面706以及相對端表面708及710。 另外，第二磁性材料724延伸至磁體702之在線圈718、720之間的內部部分。如自圖31及圖32所見，第二磁性材料724在大致垂直於電路板716之平面延伸之一第一平面中延伸且沿該第一平面分離第一磁性材料722之部分。如自圖31及圖33所見，第二磁性材料724亦在大致平行於電路板716之平面延伸之一第二平面中延伸且在該第二平面中分離線圈718及720以及第一磁性材料722之部分。亦即，第二磁性材料724在相對於電路板716之兩個相交且相互垂直之豎直及水平平面中分離第一磁性材料722。
如圖33中所示，線圈718、720係扁平線圈，但在替代實施例中可利用其他類型之線圈，包括上文所闡述或相關申請案中之彼等類型中之任一者。此外，且類似於上文參照圖27所闡釋之實施例，每一線圈718、720可界定一繞組之一第一部分數目個匝。電路板716可包括界定一繞組之一 第二部分數目個匝之一佈局。成品總成中之匝之總數目係線圈718、720中所提供之匝之數目與電路板佈局上所提供之匝之數目的和。可以達成各種目的之一方式提供各種轉數目。
線圈718、720每一者包括呈曝露於磁體702之底部表面706上之接觸墊726、728形式之表面安裝端接件，以用於建立至電路板716上之電路之電連接。然而，涵蓋可在不同實施例中替代利用其他表面安裝端接結構以及通孔端接件。在所圖解說明之實施例中，接觸墊726、728在磁體之底部面706上界定一不對稱圖案，但表面安裝端接件之其他圖案或配置係可行的。
總成700提供優於現有功率電感器之眾多優點。磁體702可提供於一更緊湊封裝中，該封裝具有比利用實體上間隔開之離散芯之總成小之一佔用面積，同時仍提供改良之電感值、較高之效率及增加之能量密度。亦可相對於具有離散的實體上間隔開之芯件之習用電感器總成相當大地降低AC繞組損失，同時仍提供對洩露通量之充分控制。另外，該總成提供用於連接至線圈之電路板佈局之較大自由，而此類型之習用電感器可僅與有限類型之電路板佈局一同使用。特定而言，且與此類型之習用功率電感器不同，不同相之電力可分享電路板上之相同佈局。
圖34及圖35分別係一磁性元件總成750之另一實施例之一透視圖及一側視圖。總成750包括如上文所闡述經由模製或壓製操作由具有分佈式間隙性質之一材料製作成一單 件之一磁體752。如同前述實施例，磁體752包括一頂部表面754、一底部表面756、相對端表面758及760以及橫向側表面762及764。底部表面756係與一電路板766鄰接接觸地放置以完成板788上之電路與磁體752中之線圈778、780之間的電連接。
與前述實施例不同，該磁體包括在該磁體之若干部分中形成於其中之實體間隙782及784。在圖34及35中所示之實施例中，第一實體間隙及第二實體間隙782及784每一者自各別線圈778、780中之每一者之一中心部分786、788向外延伸至磁體之各別端表面758、760。在所繪示之實施例中，實體間隙782、784大體彼此共面且大致平行於磁體752之底部表面756且因此大致平行於電路板756之平面延伸。此外，在所圖解說明之實施例中，實體間隙782及784不完全繞磁體752之一周長延伸。而是，間隙782及784僅在線圈778及780與磁體752之各別端758及760之間延伸。間隙782及784皆不在磁體752之在線圈778與線圈780之間的一內部區中延伸。
使用單件式磁體752之總成750及整體形成之實體間隙782及784達成一電感器元件中之實體間隙之合意性質而不存在實體上間隔開之離散芯結構之組裝挑戰。
圖36圖解說明一磁體800之另一實施例，其可用於一電感器元件且與電路板766一同使用。磁體800係由具有分佈式間隙性質之一磁性材料(諸如，上文所闡述材料中的任一者)製作且形成有一系列實體間隙802、804、806及 808，該等間隙自該體之一內部區向體800之鄰接電路板766之一底部表面810延伸。實體間隙802、804、806及808大體彼此平行地延伸且沿大致垂直於電路板766之一平面之一方向延伸。每一間隙802、804、806及808與一線圈(圖43中未顯示但類似於圖42中所示之線圈)相關聯。可以此一方式提供任一數目個線圈及間隙。
圖37顯示包括一磁體820之一總成之另一替代實施例，磁體820具有自該體之一內部區向該體之之一頂部表面830延伸之一系列實體間隙822、824、826及828，頂部表面830與體800之鄰接電路板766之一底部表面832相對。因此，磁體820類似於磁體800(圖43)但包括遠離電路板766延伸替代朝向電路板766延伸之實體間隙822、824、826及828。一線圈834、836、838及840與間隙822、824、826及828中之每一者相關聯。
圖38係一磁性元件總成850之另一實施例之一側立面圖，磁性元件總成850包括由一第一磁性材料854、不同於該第一磁性材料之一第二磁性材料858及不同於該第一磁性材料及第二磁性材料之一第三材料856製作之一單件式磁體852。材料854、856及858可壓製或模製成一單個單塊式件，該件含有彼此以一通量分享關係配置之線圈860、862、864及866。
第三材料856在不同實施例中可係一磁性材料或一非磁性材料，且***於第一磁性材料854與第二磁性材料858之間。第三材料沿體852之一整個軸向長度將第一材料與第 二材料854及858分離，且亦在體852之內部區中之毗鄰線圈860與862、862與864及864與866之間延伸。第三材料如圖38中所示在複數個線圈中之毗鄰對線圈之間具有一不同厚度以變化線圈860、862、864及866之間的通量路徑。
在各種實施例中，第一材料及第二材料854及858中之一者或兩者包括堆疊磁薄片、可模製磁粉、薄片與粉末之組合或此項技術中已知之其他材料。第一材料及第二材料854及858中之每一者可具有不同程度之分佈式間隙性質，其中第三材料865具有與第一材料及第二材料854及858中之任一者充分不同之性質以在一原本實心體852中之第一材料與第二材料854及858之間形成一磁間隙。因此，避免了組裝離散的實體上間隔開之芯件之困難。總成850之電效能可藉由調節用於形成單件式體852之第一材料、第二材料及第三材料854、856及858之相對量、比例及尺寸而變化。特定而言，每一線圈860、862、864及866所攜載之不同相之電力之間的自身電感及耦合電感可隨材料之戰略選擇及用於製作體852之彼等材料之比例而變化。
III. 所揭示之實例性實施例
現在應顯而易見，可以各種組合形式混合及匹配所闡述之各種特徵。舉例而言，當闡述層狀構造用於磁體時，可替代利用非層狀磁性構造。可有利地提供具有不同磁性性質、不同數目及類型之線圈且具有不同效能特性之各種各樣之磁性元件總成，以滿足具體應用之需要。
此外，所闡述特徵中之某些特徵可有利地用於具有實體 上彼此間隔開且分隔開之離散芯件之結構中。此對於所闡述之線圈耦合特徵尤其如此。
在如上文所列舉之在本發明之範疇內之各種可能性中，相信至少以下實施例相對於習用電感器元件係有利的。
揭示一種磁性元件總成之一實施例，其包括由具有分佈式間隙性質之一材料製作之一單件式磁體及坐落於該磁體中之複數個線圈，其中該等線圈係彼此以一通量分享關係配置於該磁體中。
視情況，該磁體由具有分佈式間隙性質之一可模製材料製作。該單塊式磁體可由具有第一磁性性質之一第一磁性材料及具有第二磁性性質之一第二磁性材料製作，且其中該第二磁性材料分離該第一磁性材料之若干部分且分離該複數個線圈中之毗鄰線圈之一部分。該第二磁性材料可分離該第一磁性材料之至少一部分及該等線圈之一部分。該第二磁性材料可延伸至該磁體之一頂部表面、一底部表面、相對端表面及橫向側表面。
此外視情況，該單件式磁體可由具有第一磁性性質之一第一磁性材料及具有第二磁性性質之一第二磁性材料製作，且其中該第二磁性材料在一第一平面中且在大致垂直於該第一平面延伸之一第二平面中延伸。第一磁性材料及第二磁性材料中之一者包含壓製之磁薄片。第一磁性材料及第二磁性材料中之一者亦可包含一磁粉。第一磁性材料及第二磁性材料中之至少一者可壓製於複數個線圈周圍。第一磁性材料可形成一大致矩形體，且第一磁性材料與第 二磁性材料可在該等線圈周圍共同界定一實心體。
複數個線圈可視情況為扁平線圈。複數個線圈中之每一者可界定一繞組之一第一部分匝。該總成可進一步包括一電路板，其中該電路板針對該複數個線圈中之每一者界定一繞組之一第二部分匝，該第一部分匝及第二部分匝彼此連接。
可視情況針對該複數個線圈中之每一者提供表面安裝端接件。該等表面安裝端接件可在該磁體之一面上界定一不對稱圖案。
可視情況在該磁體中形成複數個實體間隙。該等實體間隙可自該各別複數個線圈中之每一者之一部分向外延伸至該磁體之各別端邊緣。該總成可進一步包括一電路板，且該等實體間隙可大致平行於該電路板之一平面延伸，且可彼此分隔開且大體共面。該等實體間隙可僅在該磁體之各別相對端上延伸。該複數個線圈可彼此分隔開，且該複數個實體間隙可不在毗鄰線圈之間延伸。
另一選擇為，該等可選實體間隙自該各別複數個線圈中之每一者向外延伸至該磁體之一頂部表面。該總成可進一步包括一電路板，其中該等實體間隙大致垂直於該電路板之一平面延伸。該磁體可包括一底部表面，其中該底部表面與該電路板鄰接接觸且該頂部表面與該底部表面相對。
該等可選實體間隙可替代地自該各別複數個線圈中之每一者向外延伸至該磁體之一底部表面。該總成可進一步包括一電路板，其中該底部表面與該電路板鄰接接觸。該等 實體間隙可大致垂直於該電路板之一平面延伸。該等實體間隙可包括複數個分隔開且大致平行之間隙。
該磁體可視情況包括一第一磁性材料、不同於該第一磁性材料之一第二磁性材料及不同於該第一磁性材料及第二磁性材料之一第三材料。該第三材料可係磁性的。該第三材料可***於該第一磁性材料與該第二磁性材料之間。該第三材料在該複數個線圈中之毗鄰對線圈之間可具有一不同厚度。該第一材料、第二材料及第三材料可彼此壓製。該第一材料及第二材料中之至少一者可包含堆疊之磁薄片。該第一材料及第二材料中之至少一者可包含可模製磁粉。該第一磁性材料及第二磁性材料可具有分佈式間隙性質。
該磁體及線圈可形成一耦合功率電感器。該等線圈中之每一者可經組態以攜載一不同相之電力。
IV. 結論
現在，相信自前述實例及實施例顯而易見本發明之益處。雖然已具體闡述眾多實施例及實例，但所揭示之實例性裝置、總成及方法之範疇及精神內可存在其他實例及實施例。
此書面說明使用實例來揭示本發明，包括最佳模式，且亦使得熟習此項技術者能夠實踐本發明，包括製作並使用任何裝置或系統及執行任何所併入之方法。本發明之專利範疇由申請專利範圍界定，且可包括熟習此項技術者想到之其他實例。若此等其他實例具有不與申請專利範圍之書 面語言不同之結構組件，或若其包括具有與申請專利範圍之書面語言無實質不同之等效結構組件，則此等其他實例意欲歸屬於申請專利範圍之範疇內。
100‧‧‧磁性元件或裝置
101‧‧‧磁粉薄片
102‧‧‧磁粉薄片
104‧‧‧磁粉薄片
106‧‧‧磁粉薄片
108‧‧‧線圈或繞組
110‧‧‧線圈或繞組
112‧‧‧線圈或繞組
114‧‧‧繞組組態
116‧‧‧下部表面
118‧‧‧上部表面
120‧‧‧下部表面
122‧‧‧上部表面
124‧‧‧下部表面
126‧‧‧上部表面
128‧‧‧第一壓凹部
130‧‧‧第一拔插部
134‧‧‧第二拔插部
140‧‧‧第一部分
142‧‧‧端接件
144‧‧‧端接件
146‧‧‧端接件
148‧‧‧端接件
150‧‧‧端接件
152‧‧‧端接件
420‧‧‧線圈
420a‧‧‧線圈
420b‧‧‧線圈
420c‧‧‧線圈
420d‧‧‧線圈
422‧‧‧第一導電路徑
424‧‧‧第二導電路徑
426‧‧‧第三導電路徑
428‧‧‧線圈端
428a‧‧‧線圈端
428b‧‧‧線圈端
428c‧‧‧線圈端
428d‧‧‧線圈端
430‧‧‧線圈端
430a‧‧‧線圈端
430b‧‧‧線圈端
430c‧‧‧線圈端
430d‧‧‧線圈端
440‧‧‧磁體
460‧‧‧磁性元件總成
470‧‧‧磁性元件總成
472‧‧‧磁體
480‧‧‧磁性元件總成
482‧‧‧磁體
490‧‧‧磁性元件總成
492‧‧‧磁體
500‧‧‧總成
501‧‧‧線圈
502‧‧‧線圈
504‧‧‧捲繞端子端
506‧‧‧磁體
520‧‧‧磁性元件總成
522a‧‧‧部分匝線圈
522b‧‧‧部分匝線圈
522c‧‧‧部分匝線圈
522d‧‧‧部分匝線圈
524‧‧‧磁體
526‧‧‧端子端
540‧‧‧磁性元件總成
542a‧‧‧線圈
542b‧‧‧線圈
542c‧‧‧線圈
542d‧‧‧線圈
544‧‧‧磁體
546‧‧‧端子端
560‧‧‧磁性元件總成
562a‧‧‧部分匝線圈
562b‧‧‧部分匝線圈
562c‧‧‧部分匝線圈
562d‧‧‧部分匝線圈
564‧‧‧磁體
620‧‧‧磁性元件總成
622a‧‧‧導電繞組
622b‧‧‧導電繞組
622c‧‧‧導電繞組
624a‧‧‧繞組
624b‧‧‧繞組
624c‧‧‧繞組
626‧‧‧磁體
630a‧‧‧佈局
630b‧‧‧佈局
632‧‧‧導電路徑
634‧‧‧導電路徑
636‧‧‧導電路徑
638‧‧‧電路板
640a‧‧‧佈局
640b‧‧‧佈局
642‧‧‧電路板
644‧‧‧導電路徑
646‧‧‧導電路徑
650‧‧‧磁性元件總成
652‧‧‧線圈
654‧‧‧線圈
656‧‧‧磁體
700‧‧‧微型化磁性元件
702‧‧‧磁體
704‧‧‧頂部表面
706‧‧‧底部表面
708‧‧‧相對端表面
710‧‧‧相對端表面
716‧‧‧電路板
718‧‧‧線圈
720‧‧‧線圈
722‧‧‧第一磁性材料
724‧‧‧第二磁性材料
726‧‧‧接觸墊
728‧‧‧接觸墊
750‧‧‧磁性元件總成
752‧‧‧磁體
754‧‧‧頂部表面
756‧‧‧底部表面
758‧‧‧相對端表面
760‧‧‧相對端表面
762‧‧‧橫向側表面
764‧‧‧橫向側表面
766‧‧‧電路板
778‧‧‧線圈
780‧‧‧線圈
782‧‧‧實體間隙
784‧‧‧實體間隙
786‧‧‧中心部分
788‧‧‧中心部分
800‧‧‧磁體
802‧‧‧實體間隙
804‧‧‧實體間隙
806‧‧‧實體間隙
808‧‧‧實體間隙
810‧‧‧底部表面
820‧‧‧磁體
822‧‧‧實體間隙
824‧‧‧實體間隙
826‧‧‧實體間隙
828‧‧‧實體間隙
830‧‧‧頂部表面
832‧‧‧底部表面
834‧‧‧線圈
836‧‧‧線圈
838‧‧‧線圈
840‧‧‧線圈
850‧‧‧磁性元件總成
852‧‧‧單件式磁體
854‧‧‧第一磁性材料
856‧‧‧第三材料
858‧‧‧第二磁性材料
860‧‧‧線圈
862‧‧‧線圈
864‧‧‧線圈
866‧‧‧線圈
圖1圖解說明根據本發明之一實例性實施例之一微型功率電感器之頂部側的一透視圖及一分解圖；圖2圖解說明在根據一實例性實施例之一中間製造步驟期間如圖1中所繪示之微型功率電感器之頂部側的一透視圖；圖3圖解說明根據一實例性實施例之如圖1中所繪示之微型功率電感器之底部側的一透視圖；圖4圖解說明根據一實例性實施例之如圖1、圖2及圖3中所繪示之微型功率電感器之一實例性繞組組態的一透視圖；圖5圖解說明根據本發明之一實施例之一線圈組態；圖6圖解說明包括圖5中所示之一線圈配置之一磁性元件之一剖視圖；圖7係包括根據本發明之一實例性實施例之耦合線圈之一磁性元件的一俯視示意圖；圖8係包括耦合線圈之另一磁性元件總成之一俯視示意圖；圖9係圖8中所示之元件總成之一剖視圖；圖10係包括耦合線圈之另一磁性元件總成之一俯視示意 圖；圖11係圖10中所示之元件之一剖視圖；圖12係包括根據本發明之一實例性實施例之耦合線圈之一磁性元件的另一實施例的一俯視示意圖；圖13係圖12中所示之元件之一剖視圖；圖14係包括根據本發明之一實例性實施例之耦合線圈之一磁性元件的另一實施例的一透視圖；圖15係圖14中所示之元件之一俯視示意圖；圖16係圖14中所示之元件之一俯視透視圖；圖17係圖14中所示之元件之一仰視透視圖；圖18係包括根據本發明之一實例性實施例之耦合線圈之一磁性元件的另一實施例的一透視圖；圖19係圖18中所示之元件之一俯視示意圖；圖20係圖18中所示之元件之一仰視透視圖；圖21係包括根據本發明之一實例性實施例之耦合線圈之一磁性元件的另一實施例的一透視圖；圖22係圖21中所示之元件之一俯視示意圖；圖23係圖21中所示之元件之一仰視透視圖；圖24係包括根據本發明之一實例性實施例之耦合線圈之一磁性元件的另一實施例的一透視圖；圖25係圖24中所示之元件之一俯視示意圖；圖26係圖24中所示之元件之一仰視透視圖；圖27圖解說明一磁性元件總成及(因此)電路板佈局之實 施例；圖28圖解說明具有耦合線圈之另一磁性元件總成；圖29係圖28中所示之總成之一剖視圖；圖30圖解說明本發明之具有耦合線圈之一實施例與不具有耦合線圈之離散磁性元件的一波紋電流比較；圖31係一磁性元件之另一實施例之一透視圖；圖32係圖31中所示之元件之一俯視圖；圖33係圖31中所示之元件之一仰視圖；圖34係另一磁性元件之一透視圖；圖35係圖34中所示之元件之一側視圖；圖36係圖34中所示之元件之一替代實施例在線圈被移除之情形下的一側立面圖；圖37係圖36中所示之元件之一替代實施例之一側立面圖；及圖38係圖37中所示之元件之一替代實施例之一側立面圖。
428a‧‧‧線圈端
428b‧‧‧線圈端
428c‧‧‧線圈端
428d‧‧‧線圈端
430a‧‧‧線圈端
430b‧‧‧線圈端
430c‧‧‧線圈端
430d‧‧‧線圈端
460‧‧‧磁性元件總成
462‧‧‧磁體

Claims (34)

  1. 一種磁性元件總成，其包含：一單件式磁體，其係完全由具有分佈式間隙性質之至少一可模製磁性材料製作而成；以及複數個預形成線圈，其中該等線圈坐落於該磁體中，每一線圈包含一第一表面安裝端接件、一第二表面安裝端接件以及其間之繞組；其中該複數個線圈係彼此以一通量分享關係配置於該磁體中，且其中該磁體及該複數個線圈形成一耦合功率電感器，其中每一線圈係各別地可連接至電力之一不同相，其中並提供由該等複數個線圈各別承載之電力的不同相之間的自電感及耦合電感；以及其中該至少一可模製磁性材料包括具有第一磁性質之一第一磁性材料、具有第二磁性質之一第二磁性材料，該第二磁性質不同於該第一磁性質。
  2. 如請求項1之磁性元件總成，其中該第二磁性材料分離該第一磁性材料之至少一部分與該複數個預形成線圈之每一者之一部分。
  3. 如請求項1之磁性元件總成，其中該第二磁性材料延伸至該磁體之一頂部表面、一底部表面、相對端表面及橫向側表面。
  4. 如請求項1之磁性元件總成，其中該第二磁性材料係在一第一平面中延伸以及在大致垂直於該第一平面延伸之一第二平面中延伸。
  5. 如請求項4之磁性元件總成，其中該至少一可模製磁性材料包含複數個壓製之磁薄片。
  6. 如請求項4之磁性元件總成，其中該第一磁性材料及該第二磁性材料中之一者包含一磁粉。
  7. 如請求項4之磁性元件總成，其中該第一磁性材料及該第二磁性材料中之至少一者係壓製於該複數個線圈周圍。
  8. 如請求項4之磁性元件總成，其中該第一磁性材料與該第二磁性材料在該複數個預形成線圈周圍共同界定一實心體。
  9. 如請求項1之磁性元件總成，其中該複數個預形成線圈係扁平線圈。
  10. 如請求項1之磁性元件總成，其中該複數個預形成線圈中之每一者各別界定一繞組之一第一部分匝。
  11. 如請求項10之磁性元件總成，其進一步包含一電路板，其中該電路板針對該複數個線圈中之每一者界定一繞組之一第二部分匝，該第一部分匝與該第二部分匝係彼此連接。
  12. 如請求項1之磁性元件總成，其中該複數個預形成線圈之該等各別表面安裝端接件在該磁體之一面上界定一不對稱圖案。
  13. 如請求項1之磁性元件總成，其中複數個實體間隙係形成於該磁體中。
  14. 如請求項13之磁性元件總成，其中該複數個實體間隙自該各別複數個預形成線圈中之每一者之一部分向外延伸 至該磁體之各別端邊緣。
  15. 如請求項14之磁性元件總成，其中該總成進一步包括一電路板，且該複數個實體間隙大致平行於該電路板之一平面延伸。
  16. 如請求項15之磁性元件總成，其中該複數個實體間隙係彼此分隔開且大體共面。
  17. 如請求項16之磁性元件總成，其中該複數個實體間隙僅在該磁體之該各別相對端上延伸。
  18. 如請求項13之磁性元件總成，其中該複數個線圈係彼此分隔開，且該複數個實體間隙不在毗鄰預形成線圈之間延伸。
  19. 如請求項13之磁性元件總成，其中該等實體間隙自該各別複數個預形成線圈中之每一者向外延伸至該磁體之一頂部表面。
  20. 如請求項19之磁性元件總成，其進一步包括一電路板，其中該等實體間隙大致垂直於該電路板之一平面延伸。
  21. 如請求項20之磁性元件總成，該磁體包括一底部表面，該底部表面與該電路板鄰接接觸且該頂部表面與該底部表面相對。
  22. 如請求項13之磁性元件總成，其中該等實體間隙自該各別複數個預形成線圈中之每一者向外延伸至該磁體之一底部表面。
  23. 如請求項22之磁性元件總成，其進一步包含一電路板，該底部表面與該電路板鄰接接觸。
  24. 如請求項23之磁性元件總成，其中該等實體間隙大致垂直於該電路板之一平面延伸。
  25. 如請求項13之磁性元件總成，其中該等實體間隙包含複數個分隔開且大致平行之間隙。
  26. 如請求項1之磁性元件總成，其中該至少一可模製磁性材料進一步包括不同於該第一磁性材料及該第二磁性材料之一第三磁性材料。
  27. 如請求項26之磁性元件總成，其中該第三磁性材料係***於該第一磁性材料與該第二磁性材料之間。
  28. 如請求項26之磁性元件總成，其中該第三磁性材料在該複數個線圈中之毗鄰對線圈之間具有一不同厚度。
  29. 如請求項26之磁性元件總成，其中該第一磁性材料、第二磁性材料及第三磁性材料係彼此壓製的。
  30. 如請求項26之磁性元件總成，其中該第一磁性材料及該第二磁性材料中之至少一者包含堆疊之磁薄片。
  31. 如請求項27之磁性元件總成，其中該第一磁性材料及該第二磁性材料中之至少一者包含可模製磁粉。
  32. 如請求項26之磁性元件總成，其中該第一磁性材料及該第二磁性材料具有分佈式間隙性質。
  33. 一種磁性元件總成，其包含：一單件式磁體，其係由具有分佈式間隙性質之一可模製磁性材料製作而成，該單件式磁體具有一頂部表面、一底部表面、與該頂部表面及底部表面互連之相對端表面以及與該頂部表面、該底部表面及該等相對端表面互 連之相對橫向側表面；以及複數個預形成線圈，該複數個線圈之每一者包含用於連接至一電路板之一第一終端、用於連接至一電路板之一第二終端以及位於該第一終端及該第二終端之間的一繞組；其中該複數個預形成線圈之每一者之該繞組係嵌入至該磁體之中，且該複數個線圈係在一軸向方向上彼此間隔，該軸向方向之延伸平行於該等相對橫向側表面且垂直於該等相對端表面；其中該可模製磁性材料包括具有第一磁性質之一第一磁性材料及具有第二磁性質之一第二磁性材料，該第二磁性質係不同於該第一磁性質。
  34. 如請求項33之磁性元件總成，其中該複數個線圈係彼此以一通量分享關係配置於該磁體中，且其中該磁體及該複數個線圈形成一耦合功率電感器，其中每一線圈係各別可連接至電力之一不同相，其中並提供由該等複數個線圈各別承載之電力的不同相之電力之間的自電感及耦合電感。
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