[发明专利]电感器芯、用于压机的装置和制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及电感器芯、用于压机的装置和制造方法。

背景技术

电感器在各种各样应用如信号处理、噪声滤波、能量转换、电传输系统等中使用。为了提供更紧凑和更高效的电感器，可以将电感器的导电绕组设置在导磁芯、即电感器芯中。

电感器芯可以通过压制软磁性粉末材料例如铁粉制造而成。可以将粉末放到空腔中，在该空腔中将粉末压实。在某些情况下，可能希望将软磁性材料粉末压缩至高密度，以便例如增加最终电感器芯的磁饱和等。在制造期间，这可以通过增大由冲头所施加的压力实现。最大可能的压力尤其是受到压机的功率、电感器芯的尺寸和待压缩的粉末材料的类型限制。

电感器芯可以用各种各样的设计制造。图1a和1b示出现有技术的电感器芯10。在现有技术中，该设计有时称为罐形铁芯设计。电感器芯10包括底芯部分11，外芯部分12和内芯部分13在轴向方向上从底芯部分11延伸出来。绕组（为简单起见省去）可以绕内芯部分13设置。底芯部分11可以包括凹槽14，外芯部分12可以包括在轴向上延伸的狭缝15。凹槽14的目的是容纳绕组的电连接部分，所述电连接部分例如用于将绕组连接到电感器芯10外部的电气元件上。狭缝15的目的是在外芯部分12中提供用于绕组的连接部分的引入。由于凹槽14，连接部分将不占据电感器芯10内任何有用的绕组空间，从而可以实现高绕组填充系数。

电感器芯的基本几何形状、即在没有任何凹槽14和任何狭缝15的情况下，可以用单次压制操作比较快速且高效地制造。希望能够在单次压制操作中也形成电感器芯10。然而，凹槽14和狭缝15的存在使电感器芯10的几何形状和结构变复杂并影响制造过程。更具体地，发明人注意到，用于压制底芯部分11和凹槽14的冲头在压制期间变得偏置，其中，冲头弯曲穿过狭缝15并紧压模具的壁。还注意到，随着压制力增加和电感器芯的尺寸增大，这种问题变得愈加严重。

避免该问题的一个方法是：在压制了具有上述基本几何形状的电感器芯之后通过铣削工艺形成在底芯部分11中的凹槽14和在外芯部分12中的狭缝15。然而，分开的铣削工艺增加了总制造时间，且除了压制工具之外还需要附加工具来完成罐形铁芯。此外，根据电感器芯的几何形状和材料选择，在某些情况下，也许实际上不能将凹槽14和狭缝15铣削到所需的形状。

避免该问题的另一个方法是：在下述压机中形成电感器芯10，除了形成电感器芯10的总体结构的第一组冲头之外，该压机还包括用于形成凹槽14和狭缝15的附加冲头，所述附加冲头与第一组冲头可独立控制。然而，这造成更复杂和昂贵的压机和工具。

因此，在现有技术中需要成本更低和更简单地高效制造具有凹槽和狭缝的电感器芯。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的目的是满足现有技术中的这种需求。根据本发明的第一方面，通过由压缩的软磁性粉末材料制成的电感器芯达到该目的和另一些目的。电感器芯包括：具有第一表面和相对的第二表面的底芯部分；从第一表面沿垂直于第一表面的方向延伸出来的内芯部分；沿垂直于第一表面的方向从第一表面延伸到外芯部分的端表面的外芯部分，外芯部分至少部分地环绕内芯部分，从而形成围绕内芯部分的用于容纳绕组的空间；其中，第一表面包括用于容纳绕组的连接部分的凹槽，所述凹槽延伸在内芯部分和外芯部分之间的距离的至少一部分，外芯部分具有从所述端表面朝向所述凹槽延伸的狭缝，第二表面包括设置成与凹槽相对的第一突出部。

本发明使得可以以低成本和较简单的方式得到体积和重量高效的电感器芯。由于凹槽和狭缝，绕组的连接部分可以方便地设置成延伸穿过狭缝并延伸到凹槽中而不占据电感器芯内的任何有用的绕组空间。

此外，设置成与凹槽相对的第一突出部使得可以在单次压制操作中、即不需要任何后续机加工（例如分开的铣削工艺）来制造包括凹槽和狭缝的电感器芯。而且，这可以用较简单的压机、例如不需要上述的可独立控制的附加冲头来实现。

发明人已经意识到第一突出部因此使得能够使用单个冲头（例如具有用于在底芯部分的第一表面上形成凹槽的突出部）和相应的冲孔机垫块/相对的冲头（counter punch）（例如具有用于在底芯部分的第二表面上形成第一突出部的凹入部）在单次操作中形成底芯部分及凹槽和狭缝。第一突出部添加到第二表面上至少一些被凹槽占据的、即为形成凹槽而在底芯部分中损失的体积，从而可以通过减少由于存在凹槽引起的冲头的任何偏置来形成底芯部分。因此，可以用较简单的压机以成本和时间高效的方式制造电感器芯。