[发明专利]磁芯与应用其的磁性元件

说明书

技术领域

本发明是有关于一种磁性元件，且特别是有关于一种磁芯。

背景技术

一般磁性元件，例如电感，变压器，都包含有形成闭合磁通通路的磁芯和绕在磁芯上的线圈绕组。图1A至图1C分别绘示了一种传统的磁性元件10，磁性元件10包含有磁芯20以及绕在磁芯20上的线圈绕组30，其中磁芯20包含有多个磁柱22以及用以连接磁柱22以形成封闭磁性通路的盖板24。盖板24相互平行地设置于磁柱22之间，且位于磁柱22的相对两侧。磁芯20具有一磁通方向M，该磁通方向M通过左、右磁柱，上、下盖板以形成磁通通路。磁性元件还包括一线圈绕组30，该线圈绕组30绕设于磁柱22上。

现有的磁芯20多半是采用均匀填充的方式制作而成。所谓的均匀填充是指磁芯20于垂直于磁通方向M的剖面均由相同的磁性材料组成，例如磁芯20可以仅用单一种磁性材料(如图1A所示)组成；一直都是由两种磁性材料并联的组成(如图1B所示)；或是由两种磁性材料串联拼接而成(如图1C所示)。

由于磁性材料的磁导率会随着磁场强度的增强而减小，一般电抗器或电感的电感量会随着其直流偏置电流的增加而减小，若在负载电流的直流分量很大的情况下，保持的电感量越高，与初始电感量（电感流过电流为0时的电感量）之间的变化越小，称其DC bias特性越佳。而在负载电流的直流分量很大的情况下，如何保持较佳的DC bias特性便成为一个课题。

发明内容

因此本发明的目的就是在提供一种磁芯，用以提供磁性元件较高的初始电感量以及较佳的DC bias特性。

本发明的一方面为一种磁芯，其具有一磁通方向。磁芯包含相连的一第一磁性材料与至少一不均匀填充段，不均匀填充段于垂直于磁通方向的剖面包含至少二初始磁导率不同的磁性材料。本发明的另一方面为一种应用此磁芯的磁性元件，包括前述的磁芯和线圈绕组，线圈绕组绕设于磁芯的磁柱。

本发明的又一方面为一种磁芯，磁芯包含多个磁柱与多个盖板并具有一磁通方向，磁芯包含第一磁性材料与位于磁柱与盖板连接处的转角的不均匀填充段。不均匀填充段包含初始磁导率不同的第二磁性材料与第三磁性材料，其中第二磁性材料位于磁芯的外侧，第三磁性材料位于所述磁芯的内侧。本发明的另一方面为一种应用此磁芯的磁性元件，包括前述的磁芯和线圈绕组，线圈绕组绕设于磁芯的磁柱。

相较于采用均匀填充方式的磁芯，具有不均匀填充段的磁芯的磁性元件可以提供更高的初始电感量、更好的DC bias特性，以在特定的需求负载下提供更高的电感量，或是在提供相同电感量的情况下，产生更小的损耗。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的详细说明如下：

图1A至图1C分别为传统的磁性元件的剖面示意图；

图2绘示本发明的磁性元件一实施例的剖面示意图；

图3A绘示图2的第一磁性材料于垂直于磁通方向的剖面示意图；

图3B绘示图2的不均匀填充段于垂直于磁通方向的剖面示意图；

图4A为传统采用均匀填充方式的磁芯示意图；

图4B则为采用本发明的不均匀填充的磁芯示意图；

图5A为图4A与图4B的采用传统均匀填充的磁性元件与本发明的采用不均匀填充段的磁性元件一实施例的感量随电流变化的仿真结果；

图5B为图4A与图4B的传统均匀填充的磁性元件与本发明的采用不均匀填充段的磁性元件另一实施例的感量随电流变化的仿真结果；

图6至图8分别绘示本发明的磁性元件不同实施例的剖面示意图；

图9为图4A与图8的采用传统均匀填充的磁性元件与本发明的采用不均匀填充段的磁性元件一实施例的感量随电流变化的仿真结果；

图10至图22分别绘示本发明的磁性元件不同实施例的剖面示意图。

【主要元件符号说明】

10：磁性元件

20：磁芯

21：第一部分

22：磁柱

23：第二部分

24：盖板

30：线圈绕组

100：磁性元件

110：磁芯

112：磁柱

114：盖板

120：第一磁性材料

130：不均匀填充段

132：第二磁性材料

134：第三磁性材料

190：线圈绕组

M、M’：磁通方向

M1、M2：磁通通路