專(zhuān)利名稱(chēng)：高耦合感應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及感應(yīng)器。更具體地，本發(fā)明涉及高耦合感應(yīng)器。
技術(shù)背景
耦合感應(yīng)器存在已經(jīng)數(shù)十年了，但是很少用于電路板。這個(gè)現(xiàn)在正在發(fā)生改變，因 為更強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)處理器在小的板上需要大電流。耦合感應(yīng)器能夠用于降低傳統(tǒng)感應(yīng)器消 耗的板空間的量。他們已經(jīng)表明能夠顯著減小紋波電流并容許使用較小的電容器，節(jié)省板 空間。從而，所需的是有效的、高耦合系數(shù)的、適度低成本的感應(yīng)器。
因此，本發(fā)明的主要目的、特征或優(yōu)點(diǎn)是改善現(xiàn)有技術(shù)。
本發(fā)明的另一目的、特征或優(yōu)點(diǎn)是提供有效的高耦合感應(yīng)器。
根據(jù)以下說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求，本發(fā)明的這些和/或其它目的、特征或優(yōu)點(diǎn)中的一 個(gè)或多個(gè)將變得明顯。發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了高耦合感應(yīng)器。所述感應(yīng)器包括第一鐵磁板；第二 鐵磁板；所述第一鐵磁板和所述第二鐵磁板之間的膜粘合劑；所述第一板和所述第二板之 間的第一導(dǎo)體；所述第一板和所述第二板之間的第二導(dǎo)體；以及鄰近所述第一導(dǎo)體的導(dǎo)電 電磁屏蔽物，用于增強(qiáng)耦合并減小泄漏通量。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種具有增強(qiáng)的有效耦合的多相耦合感應(yīng)器，包括具有 多個(gè)柱的第一鐵磁板；第二鐵磁板；多個(gè)導(dǎo)體，所述多個(gè)導(dǎo)體中的每一個(gè)在所述第一鐵磁 板的所述多個(gè)柱中的兩個(gè)或更多個(gè)之間。所述多個(gè)導(dǎo)體中的每一個(gè)位于所述第一鐵磁板和 所述第二鐵磁板之間。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種用于制造高耦合感應(yīng)器的方法，包括提供第一鐵磁 板和第二鐵磁板；在所述第一鐵磁板和所述第二鐵磁板之間設(shè)置導(dǎo)體；以及使用膜粘合劑 連接所述第一鐵磁板和所述第二鐵磁板。


圖1是示例四相耦合感應(yīng)器的現(xiàn)有技術(shù)；
圖2是示例兩相耦合感應(yīng)器的現(xiàn)有技術(shù)；
圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的兩相耦合感應(yīng)器；
圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的具有通量(flux)屏蔽物的兩相耦合感應(yīng)器；
圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的四相耦合感應(yīng)器的頂視圖6是兩相耦合感應(yīng)器；
圖7是兩相耦合感應(yīng)器；
圖10是四相耦合感應(yīng)器；
圖11是具有細(xì)節(jié)的四相耦合感應(yīng)器。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供有效的、高耦合系數(shù)的、低成本的耦合感應(yīng)器。根據(jù)各實(shí)施例，兩塊鐵 磁板由薄膜粘合劑間隔開(kāi)。導(dǎo)體設(shè)置在重要位置以提供較高的耦合和/或改變耦合相。粘 合劑的使用在元件的效能上具有雙重作用。選擇薄膜粘合劑的厚度以提高或降低部件的電 感。小的粘合劑厚度產(chǎn)生具有電感水平的感應(yīng)器。厚的粘合劑減小部件的電感并提高了對(duì) 高輸入電流的磁飽和阻抗。從而，粘合劑厚度能夠選擇為適應(yīng)用于具體應(yīng)用的部件的電感。 粘合劑的第二作用是將部件接合到一起，使得組件對(duì)機(jī)械負(fù)荷魯棒。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)四相耦合感應(yīng)器的描繪。感應(yīng)器10具有以相同方向纏繞并設(shè)置 在鐵磁柱20、22、M、26上的四個(gè)線圈12、14、16、18。所有柱20、22、M、26通過(guò)鐵磁頂板觀 和鐵磁底板30聯(lián)接在一起。閉合高速開(kāi)關(guān)，施加脈沖電壓至第一線圈12。電壓感應(yīng)電流， 在所示的方向上產(chǎn)生由箭頭32所示的磁通量。由于其鄰近，第二線圈14的柱22接收最大 量磁通量。最后兩個(gè)線圈16、18的柱M、26中的磁通量隨他們離第一線圈12越遠(yuǎn)而降低。 磁通量在線圈16、18的每一個(gè)中在如箭頭36、38所示的與所施加的電壓相反的方向上感應(yīng) 出電壓。耦合與第一線圈12的施加的電壓脈沖異相。
雖然現(xiàn)存的耦合感應(yīng)器不減小紋波電壓，但是他們的效率被泄漏通量減小。圖2 是示出通量泄漏的兩相耦合感應(yīng)器的示例。電壓脈沖施加至第一線圈20，感應(yīng)出磁場(chǎng)。隨磁 通量(由箭頭32表示)離開(kāi)第一線圈20，大多數(shù)該磁通量流過(guò)第二線圈22的中心腿(如 箭頭34所示)。磁通量的部分將泄露出去并且不通過(guò)第二線圈22，因此不被第二線圈22 所“感測(cè)”。此泄漏通量由箭頭40、42、44表示。泄漏通量減小耦合或其它導(dǎo)體感測(cè)的電壓 的幅度。因此，今天對(duì)耦合感應(yīng)器的爭(zhēng)論是在多相耦合感應(yīng)器的單個(gè)接合腿或多個(gè)接合腿 之間的耦合低。低耦合減小了感應(yīng)器減小紋波電流的能力。所需的是用于兩相或更多相感 應(yīng)器的具有改善的耦合的低成本、低DC阻抗耦合感應(yīng)器方案。
鐵磁板能夠由任何軟磁材料制成，諸如是但不限于鐵酸鹽、鉬坡合金(MPP)、鋁硅 鐵粉、高通量或壓制鐵。圖3是根據(jù)本發(fā)明的兩相耦合感應(yīng)器50的一個(gè)實(shí)施例的示例。兩 個(gè)平行導(dǎo)體帶5254用于感應(yīng)器中。正電壓+V施加于第一導(dǎo)體52，感應(yīng)出電流。生成磁通 量，并且磁通量圍繞第二導(dǎo)體M流動(dòng)。在導(dǎo)體之間發(fā)生一些磁通量泄漏，如箭頭53所示。 在第二導(dǎo)體討中感應(yīng)出的電壓與施加至第一導(dǎo)體52的電壓異相。導(dǎo)體5254之間的耦合 是良好的并且比已知的現(xiàn)存耦合感應(yīng)器設(shè)計(jì)大得多。
通過(guò)在導(dǎo)體之上或之下設(shè)置導(dǎo)電板(通量屏蔽物)，能夠顯著提高耦合(在另一導(dǎo) 體中感應(yīng)的電壓)。圖4示例設(shè)置在導(dǎo)體5254之下的通量屏蔽物62。通量屏蔽物62可 以替代地設(shè)置在導(dǎo)體5254之上，或者通量屏蔽物可以設(shè)置在導(dǎo)體5254之上和之下。
在以高頻施加電壓的地方，導(dǎo)電板具有在其表面感應(yīng)出的高強(qiáng)度渦流。這防止泄 漏通量在導(dǎo)體之間移動(dòng)并有效地迫使磁通量流到圍繞導(dǎo)體的鐵磁部件中，由此提高導(dǎo)體之 間的磁耦合。
圖5描繪用于感應(yīng)器70的新的四相耦合感應(yīng)器設(shè)計(jì)。感應(yīng)器具有鐵磁板71，鐵磁 板具有彼此緊密相鄰的多個(gè)柱72、74、76、78并具有與每個(gè)柱關(guān)聯(lián)的用于形成多個(gè)感應(yīng)器 元件的導(dǎo)體82、84、86、88。這增強(qiáng)了感應(yīng)器元件之間的有效耦合并具有幾乎相等的磁通量 分布。通過(guò)施加正電壓至導(dǎo)體86來(lái)給使用圖5的第一柱72形成的第一感應(yīng)器元件通電，由此產(chǎn)生正輸入電流。電流感應(yīng)出磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)以幾乎相等幅度流過(guò)使用第二柱74、第三柱 78、和第四柱76形成的感應(yīng)器。由于他們鄰近源，磁通量泄漏被最小化，從而，耦合比現(xiàn)有 設(shè)備大得多。通過(guò)在所有感應(yīng)器之間中設(shè)置導(dǎo)電片，進(jìn)一步提高了耦合。此特征用作磁屏 蔽物，防止泄漏通量通過(guò)導(dǎo)體之間的間隙逃逸。圖5中未示出的是第二鐵磁板，其接合至所 示特征的頂部。通過(guò)改變薄膜粘合劑厚度能夠增大或減小此配置的電感。
本發(fā)明和具有兩相耦合感應(yīng)器、四相耦合感應(yīng)器或更多相耦合感應(yīng)器的各種實(shí)施 例顯著不同于現(xiàn)有技術(shù)。薄膜粘合劑用于設(shè)定確定部件的電感水平的空氣間隙并將鐵磁板 接合到一起。使用導(dǎo)電電磁屏蔽物用于改善耦合從未用于過(guò)耦合感應(yīng)器。特別是對(duì)于兩相 感應(yīng)器，磁通量不流過(guò)閉合回路導(dǎo)體。磁通量從一個(gè)導(dǎo)體耦合至另一個(gè)導(dǎo)體，這是通過(guò)圍繞 彼此傳播實(shí)現(xiàn)的。
現(xiàn)存的異相耦合感應(yīng)器具有在線性線上的元件，第一和最后的感應(yīng)器元件設(shè)置在 相對(duì)于彼此相當(dāng)大的距離處。如所繪出的新的四相感應(yīng)器具有彼此緊鄰的所有四個(gè)感應(yīng)元 件，容許磁通量的均勻分布和較高的總耦合。通過(guò)在感應(yīng)元件之間引入導(dǎo)電片，進(jìn)一步提高 了耦合。片防止了磁通量泄漏并增強(qiáng)了整個(gè)性能。
圖6和圖7示例了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的兩相耦合表面裝配感應(yīng)器。圖6中， 示出了兩相耦合表面裝配感應(yīng)器50。兩相耦合表面裝配感應(yīng)器50具有組合到一起的鐵磁 板56、58，鐵磁板56、58具有由薄膜粘合劑60的厚度設(shè)定的距離。平行導(dǎo)體52、54以縱向 方式設(shè)置。例如，電流進(jìn)入第一導(dǎo)體52，流過(guò)元件。以拇指指向電流方向，使用右手定則生 成磁通量。右手定則表明回路(loop)內(nèi)部具有流出第二導(dǎo)體外部的磁通量。每個(gè)導(dǎo)體52、 M耦合至磁通量，且響應(yīng)于磁場(chǎng)感應(yīng)出電壓。覆蓋導(dǎo)體的隔離的(insulated)導(dǎo)電材料的 薄片(未示出)設(shè)置在上面、下面或在前述兩個(gè)位置，以借助于渦流屏蔽限制泄漏通量。強(qiáng) 的表面渦流的存在防止了磁通量流過(guò)片。導(dǎo)體5254可以在鐵磁板56、58的一個(gè)或兩個(gè)側(cè) 面卷曲。這容許用戶準(zhǔn)備聯(lián)接元件至電氣板。本發(fā)明可以具有多端子配置。
導(dǎo)體不必平行于在相同平面上間隔開(kāi)的條，如圖6和7中所示例。替代設(shè)計(jì)包括 設(shè)置在彼此的頂部和底部之上的多個(gè)導(dǎo)體。這些導(dǎo)體能夠設(shè)置在多層和多層疊層中。層疊 電隔離導(dǎo)體降低DC阻抗并防止磁通量泄漏，在導(dǎo)體并排設(shè)置時(shí)，會(huì)存在該磁通量泄漏。
對(duì)引入到設(shè)計(jì)中的導(dǎo)電材料的效能進(jìn)行了分析。在導(dǎo)體之間不存在屏蔽物時(shí)，存 在高磁通量泄漏。在引入屏蔽物時(shí)，在IOOkHz以上的頻率，泄漏得到了相當(dāng)大的減小，這顯 著地提高了導(dǎo)體之間的耦合。
圖8和圖9示例能夠構(gòu)造的四相表面裝配感應(yīng)器。四個(gè)L形導(dǎo)體84、86、88安置 在鐵磁板71的鐵磁柱72、74、76、78周?chē)?。鐵磁柱彼此緊鄰。注意所示的鐵磁柱的布置是 2X2配置，然而也可以使用其它配置。注意布置不是常規(guī)地與耦合感應(yīng)器關(guān)聯(lián)的完全線性 的布置。引線圍繞鐵磁板彎曲，以焊接至電氣板。屏蔽物能夠設(shè)置在柱之間，以減小泄漏通 量。檢查了具有傳導(dǎo)屏蔽物和不具有傳導(dǎo)屏蔽物的磁通密度效果。在不存在屏蔽物時(shí)，在 導(dǎo)體之間存在較高泄漏通量。從而，使用屏蔽物減小了泄漏通量。
因此，描述了有效的、高耦合感應(yīng)器。本發(fā)明預(yù)期可以耦合不同數(shù)量的感應(yīng)器； 導(dǎo)體的引線可以圍繞鐵磁板歪曲，或可以不圍繞鐵磁板歪曲；可以使用鐵磁材料的不同數(shù) 量的柱；以及其它變形。本發(fā)明不限于所示的具體實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種高耦合感應(yīng)器，包括第一鐵磁板；第二鐵磁板；所述第一鐵磁板和所述第二鐵磁板之間的膜粘合劑；所述第一板和所述第二板之間的第一導(dǎo)體；所述第一板和所述第二板之間的第二導(dǎo)體；以及鄰近所述第一導(dǎo)體的導(dǎo)電電磁屏蔽物，用于增強(qiáng)耦合并減小泄漏通量。
2.如權(quán)利要求1所述的高耦合感應(yīng)器，還包括鄰近所述第二導(dǎo)體的第二屏蔽物，用于 減小泄漏通量。
3.如權(quán)利要求2所述的高耦合感應(yīng)器，其中，所述第一屏蔽物在所述第一導(dǎo)體和所述 第二導(dǎo)體之上，并且其中，所述第二屏蔽物在所述第一導(dǎo)體和所述第二導(dǎo)體之下。
4.如權(quán)利要求1所述的高耦合感應(yīng)器，其中，所述第一導(dǎo)體與所述第二導(dǎo)體平行。
5.如權(quán)利要求1所述的高耦合感應(yīng)器，其中，所述第一鐵磁板配置為提供四個(gè)鐵磁柱， 所述第一導(dǎo)體在所述鐵磁柱中的第一鐵磁柱和所述鐵磁柱中的第二、第三和第四鐵磁柱之 間。
6.如權(quán)利要求5所述的高耦合感應(yīng)器，其中，所述第二導(dǎo)體在所述鐵磁柱中的所述第 二鐵磁柱和所述鐵磁柱中的所述第一、第三和第四鐵磁柱之間。
7.如權(quán)利要求6所述的高耦合感應(yīng)器，還包括第三導(dǎo)體，所述第三導(dǎo)體在所述鐵磁柱 中的所述第三鐵磁柱和所述鐵磁柱中的所述第一、第二和第四鐵磁柱之間。
8.如權(quán)利要求7所述的高耦合感應(yīng)器，還包括第四導(dǎo)體，所述第四導(dǎo)體在所述鐵磁柱 中的所述第四鐵磁柱和所述鐵磁柱中的所述第一、第二和第三鐵磁柱之間。
9.如權(quán)利要求8所述的高耦合感應(yīng)器，還包括導(dǎo)電片，所述導(dǎo)電片在所述鐵磁柱中的 至少兩個(gè)之間，輔助于防止磁通量泄漏。
10.如權(quán)利要求8所述的高耦合感應(yīng)器，其中，所述導(dǎo)體中的每一個(gè)是L形的。
11.如權(quán)利要求10所述的高耦合感應(yīng)器，其中，每個(gè)導(dǎo)體還包括圍繞所述第二鐵磁板 彎曲以提供用于連接的端子的末端。
12.—種具有增強(qiáng)的有效耦合的多相耦合感應(yīng)器，包括具有多個(gè)柱的第一鐵磁板；第二鐵磁板；多個(gè)導(dǎo)體，所述多個(gè)導(dǎo)體中的每一個(gè)在所述第一鐵磁板的所述多個(gè)柱中的兩個(gè)或更多 個(gè)之間；其中，所述多個(gè)導(dǎo)體中的每一個(gè)位于所述第一鐵磁板和所述第二鐵磁板之間。
13.如權(quán)利要求12所述的多相耦合感應(yīng)器，還包括導(dǎo)電片，所述導(dǎo)電片在所述多個(gè)柱 中的至少兩個(gè)之間，輔助于防止磁通量泄漏。
14.如權(quán)利要求12所述的多相耦合感應(yīng)器，其中，所述多個(gè)柱配置為2X2陣列。
15.如權(quán)利要求12所述的多相耦合感應(yīng)器，其中，每個(gè)導(dǎo)體基本是L形的。
16.如權(quán)利要求15所述的多相耦合感應(yīng)器，其中，每個(gè)導(dǎo)體還包括圍繞所述第一和所 述第二鐵磁板彎曲以提供用于連接的端子的末端。
17.如權(quán)利要求12所述的多相耦合感應(yīng)器，還包括在所述第一鐵磁板和所述第二鐵磁板之間的膜粘合劑。
18.一種用于制造高耦合感應(yīng)器元件的方法，包括 提供第一鐵磁板和第二鐵磁板；在所述第一鐵磁板和所述第二鐵磁板之間設(shè)置導(dǎo)體； 使用膜粘合劑連接所述第一鐵磁板和所述第二鐵磁板。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括在所述導(dǎo)體和所述第一鐵磁板或所述第二鐵磁 板中的一個(gè)之間設(shè)置至少一個(gè)導(dǎo)電板，以提供屏蔽。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述第一鐵磁板包括多個(gè)柱，所述導(dǎo)體中的每一 個(gè)在所述多個(gè)柱中的至少兩個(gè)之間。
全文摘要
一種高耦合感應(yīng)器包括第一鐵磁板；第二鐵磁板；所述第一鐵磁板和所述第二鐵磁板之間的膜粘合劑；所述第一板和所述第二板之間的第一導(dǎo)體；以及所述第一板和所述第二板之間的第二導(dǎo)體。導(dǎo)電電磁屏蔽物可以鄰近所述第一導(dǎo)體安置，用于增強(qiáng)耦合并減小泄漏通量。一種用于制造高耦合感應(yīng)器元件的方法，包括提供第一鐵磁板和第二鐵磁板；在所述第一鐵磁板和所述第二鐵磁板之間設(shè)置導(dǎo)體；以及使用膜粘合劑連接所述第一鐵磁板和所述第二鐵磁板。
文檔編號(hào)H01F17/04GK102037524SQ200880129377
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2008年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月2日
發(fā)明者T·T·漢森 申請(qǐng)人:韋沙戴爾電子公司