磁芯與應(yīng)用其的磁性元件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明揭露一種磁芯與應(yīng)用其的磁性元件。磁芯包含相連的第一磁性材料與不均勻填充段，磁芯具有磁通方向，其中不均勻填充段于垂直于磁通方向的剖面包含至少二磁性材料。相較于采用均勻填充方式的磁芯，具有不均勻填充段的磁芯可以提供更高的初始電感量、更好的DC?bias特性，以在特定的需求負(fù)載下提供更高的電感量，或是在提供相同電感量的情況下，產(chǎn)生更小的損耗。
【專利說(shuō)明】磁芯與應(yīng)用其的磁性元件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是有關(guān)于一種磁性元件，且特別是有關(guān)于一種磁芯。

【背景技術(shù)】
[0002] -般磁性元件，例如電感，變壓器，都包含有形成閉合磁通通路的磁芯和繞在磁芯 上的線圈繞組。圖1A至圖1C分別繪示了一種傳統(tǒng)的磁性元件10,磁性元件10包含有磁 芯20以及繞在磁芯20上的線圈繞組30,其中磁芯20包含有多個(gè)磁柱22以及用以連接磁 柱22以形成封閉磁性通路的蓋板24。蓋板24相互平行地設(shè)置于磁柱22之間，且位于磁柱 22的相對(duì)兩側(cè)。磁芯20具有一磁通方向M，該磁通方向Μ通過(guò)左、右磁柱，上、下蓋板以形 成磁通通路。磁性元件還包括一線圈繞組30,該線圈繞組30繞設(shè)于磁柱22上。
[0003] 現(xiàn)有的磁芯20多半是采用均勻填充的方式制作而成。所謂的均勻填充是指磁芯 20于垂直于磁通方向Μ的剖面均由相同的磁性材料組成，例如磁芯20可以僅用單一種磁性 材料（如圖1Α所示）組成；一直都是由兩種磁性材料并聯(lián)的組成（如圖1Β所示）；或是由 兩種磁性材料串聯(lián)拼接而成（如圖1C所示）。
[0004] 由于磁性材料的磁導(dǎo)率會(huì)隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增強(qiáng)而減小，一般電抗器或電感的電感 量會(huì)隨著其直流偏置電流的增加而減小，若在負(fù)載電流的直流分量很大的情況下，保持的 電感量越高，與初始電感量（電感流過(guò)電流為〇時(shí)的電感量)之間的變化越小，稱其DC bias 特性越佳。而在負(fù)載電流的直流分量很大的情況下，如何保持較佳的DC bias特性便成為 一個(gè)課題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 因此本發(fā)明的目的就是在提供一種磁芯，用以提供磁性元件較高的初始電感量以 及較佳的DC bias特性。
[0006] 本發(fā)明的一方面為一種磁芯，其具有一磁通方向。磁芯包含相連的一第一磁性材 料與至少一不均勻填充段，不均勻填充段于垂直于磁通方向的剖面包含至少二初始磁導(dǎo)率 不同的磁性材料。本發(fā)明的另一方面為一種應(yīng)用此磁芯的磁性元件，包括前述的磁芯和線 圈繞組，線圈繞組繞設(shè)于磁芯的磁柱。
[0007] 本發(fā)明的又一方面為一種磁芯，磁芯包含多個(gè)磁柱與多個(gè)蓋板并具有一磁通方 向，磁芯包含第一磁性材料與位于磁柱與蓋板連接處的轉(zhuǎn)角的不均勻填充段。不均勻填充 段包含初始磁導(dǎo)率不同的第二磁性材料與第三磁性材料，其中第二磁性材料位于磁芯的外 偵h第三磁性材料位于所述磁芯的內(nèi)側(cè)。本發(fā)明的另一方面為一種應(yīng)用此磁芯的磁性元件， 包括前述的磁芯和線圈繞組，線圈繞組繞設(shè)于磁芯的磁柱。
[0008] 相較于采用均勻填充方式的磁芯，具有不均勻填充段的磁芯的磁性元件可以提供 更高的初始電感量、更好的DC bias特性，以在特定的需求負(fù)載下提供更高的電感量，或是 在提供相同電感量的情況下，產(chǎn)生更小的損耗。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009] 為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例能更明顯易懂，所附附圖的詳 細(xì)說(shuō)明如下：
[0010] 圖1A至圖1C分別為傳統(tǒng)的磁性元件的剖面示意圖；
[0011] 圖2繪示本發(fā)明的磁性元件一實(shí)施例的剖面示意圖；
[0012] 圖3A繪示圖2的第一磁性材料于垂直于磁通方向的剖面示意圖；
[0013] 圖3B繪示圖2的不均勻填充段于垂直于磁通方向的剖面示意圖；
[0014] 圖4A為傳統(tǒng)采用均勻填充方式的磁芯示意圖；
[0015] 圖4B則為采用本發(fā)明的不均勻填充的磁芯示意圖；
[0016]圖5A為圖4A與圖4B的采用傳統(tǒng)均勻填充的磁性元件與本發(fā)明的采用不均勻填 充段的磁性元件一實(shí)施例的感量隨電流變化的仿真結(jié)果；
[0017] 圖5B為圖4A與圖4B的傳統(tǒng)均勻填充的磁性元件與本發(fā)明的采用不均勻填充段 的磁性元件另一實(shí)施例的感量隨電流變化的仿真結(jié)果；
[0018] 圖6至圖8分別繪示本發(fā)明的磁性元件不同實(shí)施例的剖面示意圖；
[0019]圖9為圖4A與圖8的采用傳統(tǒng)均勻填充的磁性元件與本發(fā)明的采用不均勻填充 段的磁性元件一實(shí)施例的感量隨電流變化的仿真結(jié)果；
[0020] 圖10至圖22分別繪示本發(fā)明的磁性元件不同實(shí)施例的剖面示意圖。
[0021] 【主要元件符號(hào)說(shuō)明】
[0022] 10 :磁性元件
[0023] 20 :磁芯
[0024] 21 :第一部分
[0025] 22 :磁柱
[0026] 23 :第二部分
[0027] 24 :蓋板
[0028] 30 :線圈繞組
[0029] 100 :磁性元件
[0030] 110:磁芯
[0031] 112:磁柱
[0032] 114:蓋板
[0033] 120 :第一磁性材料
[0034] 130 :不均勻填充段
[0035] 132 :第二磁性材料
[0036] 134 :第三磁性材料
[0037] 190 :線圈繞組
[0038] M、M' ：磁通方向
[0039] Ml、M2:磁通通路

【具體實(shí)施方式】
[0040] 以下將以附圖及詳細(xì)說(shuō)明清楚說(shuō)明本發(fā)明的精神，任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常 知識(shí)者在了解本發(fā)明的較佳實(shí)施例后，當(dāng)可由本發(fā)明所教示的技術(shù)，加以改變及修飾，其并 不脫離本發(fā)明的精神與范圍。
[0041] 相較于現(xiàn)有使用均勻填充所制作而成的磁芯，本發(fā)明提出了一種采用不均勻填充 概念的磁芯，通過(guò)改變磁芯的材料配置關(guān)系，以提供更高的初始電感量、更好的DC bias特 性。本發(fā)明所指的不均勻填充，是相對(duì)于前述的均勻填充而言，不均勻填充是指磁芯于垂直 于磁通方向Μ的一剖面僅包含一種磁性材料，而該磁芯于垂直于磁通方向Μ的另一剖面包 含有至少兩種初始磁導(dǎo)率不同的磁性材料，以下將以實(shí)施例具體說(shuō)明。
[0042] 參照?qǐng)D2,其繪示本發(fā)明的磁性元件一實(shí)施例的剖面示意圖。磁性元件100包含有 磁芯110以及繞設(shè)于磁芯110上的線圈繞組190。磁芯110包含第一磁性材料120以及不 均勻填充段130,第一磁性材料120連接于不均勻填充段130,以共同構(gòu)成磁芯110。第一 磁性材料120以及不均勻填充段130相互連接而構(gòu)成封閉的磁通回路。亦即，磁芯110包 含有第一部分與第二部分，第一部分包含第一磁性材料120,第二部分則包含不均勻填充段 130。
[0043] 更具體地說(shuō)，磁芯110包含有多個(gè)磁柱112以及位于磁柱112兩端的蓋板114,其 中磁柱112為實(shí)質(zhì)上等長(zhǎng)且相互平行地配置，蓋板114位于磁柱112的兩端，用以連接磁柱 112并與其密合以形成封閉的磁通回路。線圈繞組190為繞設(shè)于磁柱112上。
[0044] 本實(shí)施例中，蓋板114為平直板體，磁柱112與蓋板114的數(shù)量同樣為二，但是在 其他實(shí)施例中，可以依照不同的蓋板114形狀以及磁柱112數(shù)量，變化磁芯110的外形。例 如磁芯110可以為環(huán)型、U型、ΕΕ型、EC型、EQ型、EFD型、PQ型、ΡΤ型、RM型、罐型等形狀。
[0045] 磁柱112與蓋板114之間可以透過(guò)如環(huán)氧樹(shù)脂等粘著劑粘接或是透過(guò)擠壓或治具 的方式制成。磁柱112以及蓋板114共同構(gòu)成封閉形狀的磁芯110,以使磁芯110具有完 整的磁通通路。磁芯110具有一磁通方向Μ，該磁通方向Μ通過(guò)左、右磁柱112,上、下蓋板 114以形成磁通通路。
[0046] 采用不均勻填充的磁芯110包含有由第一磁性材料120所組成的第一部分，以及 由不均勻填充段130所組成的第二部分。本實(shí)施例的不均勻填充段130位于磁柱112。第 一磁性材料120是由單一一種磁性材料所組成，而不均勻填充段130則是有兩種以上的磁 性材料所組成。更具體地說(shuō)，第一磁性材料120在垂直于磁通方向Μ的剖面上只能找到單 一的一種磁性材料，如圖3Α所不，而不均勻填充段130在垂直于磁通方向Μ上的至少一個(gè) 剖面包含至少兩種的磁性材料，如圖3Β所示。
[0047] 此種在磁芯110第一部分垂直于磁通方向Μ的剖面只找得到一種磁性材料，而在 磁芯110第二部分垂直于磁通方向Μ的剖面則有兩種以上的磁性材料的填充方式，便稱為 不均勻填充。
[0048] 前述的垂直于磁通方向Μ的剖面為正交于磁通方向的一個(gè)平面，即此剖面的法線 方向會(huì)與通過(guò)該剖面的磁通方向Μ平行。
[0049] 再回到圖2,圖2中的不均勻填充段130包含第二磁性材料132以及第三磁性材料 134,第三磁性材料134夾設(shè)于兩第二磁性材料132之間。第一磁性材料120與不均勻填充 段130之間可以利用粘著劑粘接、擠壓成形或是治具固定。第二磁性材料132與第三磁性 材料134之間亦可利用粘著劑粘接、擠壓成形或是治具固定。
[0050] 第一磁性材料120、第二磁性材料132以及第三磁性材料134可以分別為具有不同 初始磁導(dǎo)率的磁性材料?；蛘撸谄渌膶?shí)施例中，第一磁性材料120的初始磁導(dǎo)率可以和 第二磁性材料132或是第三磁性材料的初始磁導(dǎo)率相同，只要不均勻填充段130中的第二 磁性材料132不同于第三磁性材料134即可。若是如本實(shí)施例所不，第一磁性材料120、第 二磁性材料132與第三磁性材料134分別具有第一、第二以及第三初始磁導(dǎo)率，則第二磁性 材料132的第二初始磁導(dǎo)率和第三磁性材料134的第三初始磁導(dǎo)率均需大于5,而第二磁性 材料132與第三磁性材料134約占磁芯110的體積的10%-90%。
[0051] 以本實(shí)施例而言，若是第三磁性材料134的磁導(dǎo)率小于第一磁性材料120以及第 二磁性材料132的磁導(dǎo)率，且磁導(dǎo)率與尺寸經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)倪x擇，將可以大幅地提升磁性元件 100的初始電感量。而若是第三磁性材料134的初始磁導(dǎo)率大于第一磁性材料120與第二 磁性材料132的初始磁導(dǎo)率，且磁導(dǎo)率與尺寸經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)倪x擇，將可以大幅地提升磁性元 件100的DC bias特性。
[0052] 以采用Magnetics公司生產(chǎn)的Block磁芯的電抗器為例，其可以應(yīng)用kool_u26和 kool_ul25兩種材料的組合成如圖4A與圖4B所示結(jié)構(gòu)的磁芯。kool_u26和kool_ul25兩 種材料的相對(duì)初始磁導(dǎo)率分別為26和125,其中圖4A為傳統(tǒng)采用均勻填充方式的磁芯20， 其磁芯的第一部分21為采用kool-ul25,第二部分23為采用kool-u26。圖4B則為采用本 發(fā)明的不均勻填充的磁芯110,磁芯110包含有第一磁性材料120,不均勻填充段130中包 含有第二磁性材料132與第三磁性材料134。
[0053] 圖5A為圖4A與圖4B的采用傳統(tǒng)均勻填充的磁性元件與本發(fā)明的采用不均勻 填充段的磁性元件一實(shí)施例的感量隨電流變化的仿真結(jié)果。此時(shí)，第一磁性材料120為 kool-ul25,第二磁性材料132為kool-ul25,第三磁性材料134為kool-u26,即第三磁性材 料134的初始磁導(dǎo)率小于第一磁性材料120的初始磁導(dǎo)率時(shí)，采用圖4B的不均勻填充的磁 芯110具有較高的初始電感量。
[0054] 圖5B為圖4A與圖4B的傳統(tǒng)均勻填充的磁性元件與本發(fā)明的采用不均勻填充段 的磁性元件另一實(shí)施例的感量隨電流變化的仿真結(jié)果。此時(shí)，若是第一磁性材料120為 kool_u26,第二磁性材料132為kool_u26,第三磁性材料134為kool_ul25,即第三磁性材 料134的初始磁導(dǎo)率大于第一磁性材料120的初始磁導(dǎo)率。與之對(duì)比的圖4A的磁性元件， 其第一部分21為采用kool-u26,第二部分23為采用kool-ul25。通過(guò)圖5B可以看出，采 用圖4B的不均勻填充的磁芯110具有較佳的DC-bias特性。
[0055] 故，使用者可以按照實(shí)際需求，組合第一磁性材料120、第二磁性材料132與第三 磁性材料134,使得具有不均勻填充段130的磁性元件100,提供良好的電感DC bias特性， 在特定需求負(fù)載下提供更高的電感量，或是在提供相同電感量的情況下產(chǎn)生更小的損耗。
[0056] 當(dāng)然，于其他的實(shí)施例中，不均勻填充段130可以包含有多于兩種的磁性材料，例 如不均勻填充段130可以包含有三種或是四種初始磁導(dǎo)率不同的磁性材料組成。而當(dāng)不均 勻填充段130的數(shù)量為多個(gè)的時(shí)候，不同的不均勻填充段130亦可以分別具有不同的磁性 材料組成。只要在不均勻填充段130中垂直于磁通方向Μ的剖面則有兩種以上的磁性材料 即可。參照?qǐng)D6,其繪示本發(fā)明的磁性元件100另一實(shí)施例的剖面示意圖。磁性元件100包 含有相連的多個(gè)第一磁性材料120以及多個(gè)不均勻填充段130,第一磁性材料120是由單 --種磁性材料所構(gòu)成，不均勻填充段130則包含有初始磁導(dǎo)率不同的第二磁性材料132 與第三磁性材料134。不均勻填充段130分別位于兩個(gè)磁柱112的兩端接近于蓋板114的 位置。磁芯110具有內(nèi)側(cè)與外側(cè)，其內(nèi)側(cè)主要是指鄰近于磁芯110內(nèi)周面的一側(cè)，其外側(cè)主 要是指鄰近于磁芯110外周面的一側(cè)。第二磁性材料132位于磁芯的外側(cè)，第三磁性材料 134位于磁芯110的內(nèi)側(cè)。
[0057] 以本實(shí)施例為例，磁芯110包含有固定的磁通方向，磁通方向又可被分為內(nèi)側(cè)磁 通通路Ml以及外側(cè)磁通通路M2,其中內(nèi)側(cè)磁通通路Ml為鄰近磁芯110內(nèi)周面的一端，而 外側(cè)磁通通路M2為鄰近磁芯110外周面的一端。第二磁性材料132布置于外側(cè)磁通通路 M2通過(guò)之處，而第三磁性材料134布置于內(nèi)側(cè)磁通通路Ml通過(guò)之處。須注意的是，雖然根 據(jù)不同的磁芯110類型，其磁通方向的數(shù)量會(huì)隨著磁柱112的數(shù)量而有所不同，內(nèi)側(cè)磁通通 路與外側(cè)磁通通路的定義也會(huì)隨著略做調(diào)整，但是磁芯110內(nèi)外側(cè)的概念大致如以上所描 述，以鄰近磁芯110的內(nèi)周面者作為磁芯110內(nèi)側(cè)，以鄰近磁芯110的外周面者作為磁芯外 側(cè)。
[0058] 磁柱112與蓋板114之間，以及第一磁性材料120與不均勻填充段130之間可以 透過(guò)粘著劑粘接、擠壓成形或是治具接合的方式固定，此后不再贅述。第一磁性材料120、第 二磁性材料132與第三磁性材料134可以分別具有不同的第一、第二與第三初始磁導(dǎo)率，如 圖6所示?；蛘?，第二磁性材料132可以與第一磁性材料120相同，只要第二磁性材料132 的初始磁導(dǎo)率不同于第三磁性材料134的初始磁導(dǎo)率即可。
[0059] 參照?qǐng)D7,其繪示本發(fā)明的磁性元件100又一實(shí)施例的剖面示意圖。磁性元件100 包含相連的第一磁性材料120與不均勻填充段130。不均勻填充段130設(shè)置于蓋板114接 近于兩個(gè)磁柱112的兩端，且每一蓋板114上分配有多個(gè)不均勻填充段130。線圈繞組190 繞設(shè)于由第一磁性材料120所構(gòu)成的磁柱112上。
[0060] 參照?qǐng)D8,其繪示本發(fā)明的磁性元件100再一實(shí)施例的剖面示意圖。磁性元件100 包含相連的第一磁性材料120與不均勻填充段130,其中不均勻填充段130位于磁柱112以 及蓋板114的轉(zhuǎn)角處。同樣地，不均勻填充段130中包含有第二磁性材料132以及第三磁 性材料134,其中第二磁性材料132位于蓋板114與磁柱112相連的轉(zhuǎn)角的外側(cè)，第三磁性 材料134位于蓋板114與磁柱112相連的轉(zhuǎn)角的內(nèi)側(cè)。若是第一磁性材料120的第一初始 磁導(dǎo)率不同于不均勻填充段130中的第二初始磁導(dǎo)率或是第三初始磁導(dǎo)率，則第二磁性材 料132與第三磁性材料134的初始磁導(dǎo)率均需大于5,而第二磁性材料132與第三磁性材料 134共約占磁芯110的體積的10%-90%。
[0061] 本實(shí)施例中，第二磁性材料120與第一磁性材料130相同，第三磁性材料134的初 始磁導(dǎo)率大于第一磁性材料的初始磁導(dǎo)率，且第三磁性材料134的初始磁導(dǎo)率需大于5。而 第三磁性材料134約占磁芯110的體積的10%-90%。
[0062] 如前所述，若是第二初始磁導(dǎo)率或是第三初始磁導(dǎo)率小于第一初始磁導(dǎo)率時(shí)，不 均勻填充的磁芯110相較于均勻填充的磁芯具有較高的初始電感量。而若是第二初始磁導(dǎo) 率或第三初始磁導(dǎo)率大于第一初始磁導(dǎo)率，則具有改善DC-bias特性的功效。
[0063] 再次回到圖6至圖8, 一般來(lái)說(shuō)，磁性元件100在磁柱112與蓋板114相連的轉(zhuǎn)角 處由于具有較大角度的轉(zhuǎn)折，在此轉(zhuǎn)角處并聯(lián)在磁芯110上的空氣磁阻長(zhǎng)度較短，磁阻較 小，所以泄漏到空氣中的磁漏較多。若是在鄰近于轉(zhuǎn)角處設(shè)置有包含較大的初始磁導(dǎo)率的 不均勻填充段130 (如圖6、圖7所示），或是在轉(zhuǎn)角處設(shè)置有包含較大的初始磁導(dǎo)率的不均 勻填充段130(如圖8所示），便可以降低磁芯110于轉(zhuǎn)角處的磁阻，以進(jìn)一步地旁路掉泄 漏于空氣中的磁漏，有效減少于轉(zhuǎn)角處線圈繞組190的渦流損耗。換言之，當(dāng)?shù)谌判圆牧?134的初始磁導(dǎo)率大于第一磁性材料120的初始磁導(dǎo)率時(shí)，可以具有減少損耗的功效。 [0064] 以仿真結(jié)果觀之，若是圖8不均勻填充的磁芯110中的第一磁性材料120與第二 磁性材料132為初始磁導(dǎo)率26的磁性材料，而第三磁性材料134為初始磁導(dǎo)率60的磁性 材料，則相對(duì)于傳統(tǒng)的磁芯僅使用初始磁導(dǎo)率為26的磁性材料的均勻填充的磁芯，其繞組 損耗可以減少13%。
[0065]圖9為圖4A與圖8的采用傳統(tǒng)均勻填充的磁性元件與本發(fā)明的采用不均勻填充 段的磁性元件一實(shí)施例的感量隨電流變化的仿真結(jié)果。此實(shí)施例中，第一磁性材料120為 kool-u75,第二磁性材料132為kool-u75,第三磁性材料134為kool-u26,即第三磁性材料 134的初始磁導(dǎo)率小于第一磁性材料120的初始磁導(dǎo)率時(shí)，采用圖8的在轉(zhuǎn)角處設(shè)置有不均 勻填充的磁芯110除了具有較高的初始電感量之外，其甚至在整個(gè)負(fù)載電流變化范圍都具 有更高的電感量。
[0066] 參照?qǐng)D10至圖21，其分別繪示本發(fā)明的磁性元件100不同實(shí)施例的剖面示意圖。 磁性元件100包含有第一磁性材料120以及不均勻填充段130,其中不均勻填充段130包含 有初始磁導(dǎo)率不同的第二磁性材料132與第三磁性材料134。第二磁性材料132可以與第 一磁性材料120具有相同的初始磁導(dǎo)率，此時(shí)，第三磁性材料134的初始磁導(dǎo)率需大于5,而 第三磁性材料134約占磁芯110的體積的10%-90%。或者，第一磁性材料120、第二磁性材 料132與第三磁性材料134分別具有不同的初始磁導(dǎo)率，則第二磁性材料132與第三磁性 材料134的初始磁導(dǎo)率均需大于5,而第二磁性材料132與第三磁性材料134共約占磁芯 110的體積的10%_90%。
[0067] 第三磁性材料134于平行于磁通方向Μ的剖面形狀可以為內(nèi)寬外窄的T形，如圖 10所示。第三磁性材料134平行于磁通方向Μ的剖面形狀可以為外寬內(nèi)窄的Τ形，如圖11 所示。第三磁性材料134平行于磁通方向Μ的剖面形狀可以為十字形，如圖12所示。第三 磁性材料134平行于磁通方向Μ的剖面形狀可以為內(nèi)寬外窄的梯形，如圖13所示。第三磁 性材料134平行于磁通方向Μ的剖面形狀可以為外寬內(nèi)窄的梯形，如圖14所示。第三磁性 材料134可以僅分布于磁柱112的內(nèi)側(cè)，如圖15所示。第三磁性材料134可以僅分布于磁 柱112的外側(cè)，如圖16所示。第三磁性材料134可以分布于磁柱112的內(nèi)側(cè)以及外側(cè)，如 圖17所示。第三磁性材料134亦可以分布于蓋板114的外側(cè)，如圖18所示。
[0068] 如圖19至圖21所示，當(dāng)磁柱112的數(shù)量為三時(shí)，磁芯110會(huì)具有兩組磁通方向 Μ、Μ'，其中一個(gè)磁通方向Μ會(huì)沿著右邊的磁柱112經(jīng)過(guò)上面的蓋板114后，進(jìn)入中間的磁柱 112后通過(guò)下面的蓋板114回到右邊的磁柱112形成封閉的磁通通路。而另一個(gè)磁通方向 Μ'則是從中間的磁柱112經(jīng)過(guò)上面的蓋板114之后，進(jìn)入左邊的磁柱112后通過(guò)下面的蓋 板114回到中間的磁柱112。
[0069] 于兩側(cè)的磁柱112以及上下的蓋板114中，從外而內(nèi)分別為磁通方向Μ或Μ'的外 側(cè)磁通通路以及磁通方向Μ或Μ'的內(nèi)側(cè)磁通通路。但是于中間的磁柱112中，于左右兩側(cè) 分別為磁通方向Μ與Μ'的內(nèi)側(cè)磁通通路，于中間的磁柱112的中心則為磁通方向Μ與Μ' 的外側(cè)磁通通路。其中內(nèi)側(cè)磁通通路為鄰近磁芯110內(nèi)周面的一端，即磁芯110的內(nèi)側(cè)；而 外側(cè)磁通通路M2為鄰近磁芯110外周面的一端，即磁芯110的外側(cè)。
[0070] 第三磁性材料134的數(shù)量可以為一個(gè)設(shè)置于磁柱112的內(nèi)側(cè)，如圖19所示。第三 磁性材料134的數(shù)量可以為多個(gè)并設(shè)置于磁柱112的內(nèi)側(cè)，如圖20所示。第三磁性材料 134的數(shù)量可以為一個(gè)并設(shè)置于中間磁柱112的中心，即磁芯的外側(cè)，如圖21所示。
[0071] 或者，本發(fā)明的不均勻填充的概念亦可以應(yīng)用于環(huán)型的磁芯110中，如圖22所示。 環(huán)型的磁芯110仍具有磁通方向M，不均勻填充段130在垂直于磁通方向的剖面包含有兩種 初始磁導(dǎo)率不同的第二磁性材料132以及第三磁性材料134。第二磁性材料132可以與第 一磁性材料120具有相同的初始磁導(dǎo)率，此時(shí)，第三磁性材料134的初始磁導(dǎo)率需大于5,而 第三磁性材料134約占磁芯110的體積的10%-90%?；蛘撸谝淮判圆牧?20、第二磁性材 料132與第三磁性材料134分別具有不同的初始磁導(dǎo)率，則第二磁性材料132與第三磁性 材料134的初始磁導(dǎo)率均需大于5,而第二磁性材料132與第三磁性材料134共約占磁芯 110的體積的10%_90%。
[0072] 須注意的是，以上所述的實(shí)施例均非用以限制本發(fā)明，磁芯中的磁柱的數(shù)量及蓋 板的形狀可以根據(jù)不同的需求變更。鐵芯的材料可以為鐵氧體、磁粉芯、硅鋼片等。第一磁 性材料以及不均勻填充段的數(shù)量、尺寸以及設(shè)置位置亦可以依照不同的需求進(jìn)行設(shè)計(jì)。不 均勻填充段可以位于磁柱、蓋板或是兩者連接的轉(zhuǎn)角處。不均勻填充段中的磁性材料可以 與第一磁性材料中的磁性材料具有不同或是部份相同的初始磁導(dǎo)率。不均勻填充段中包含 有至少兩種初始磁導(dǎo)率不同的磁性材料，使用者可以按照實(shí)際需求設(shè)計(jì)這些磁性材料之間 的組合方式或是填充形狀，只要不均勻填充段在垂直于磁通方向的剖面包含兩種以上的初 始磁導(dǎo)率不同的磁性材料即可。
[0073] 相較于僅使用均勻填充的磁芯，采用不均勻填充的磁芯的磁性元件可以提供更高 的初始電感量、更好的DC bias特性，以在特定的需求負(fù)載下提供更高的電感量，或是在提 供相同電感量的情況下，產(chǎn)生更小的損耗。
[0074] 雖然本發(fā)明已以一較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此 技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范 圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求書(shū)所界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種磁芯，所述磁芯具有一磁通方向，其特征在于：所述磁芯包含相連的一第一磁 性材料與至少一不均勻填充段，所述不均勻填充段于垂直于所述磁通方向的剖面包含至少 二初始磁導(dǎo)率不同的磁性材料。
2. 如權(quán)利要求1所述的磁芯，其特征在于，所述磁芯包含多個(gè)磁柱，所述不均勻填充段 位于所述磁柱。
3. 如權(quán)利要求1所述的磁芯，其特征在于，所述磁芯包含多個(gè)蓋板，所述不均勻填充段 位于所述蓋板。
4. 如權(quán)利要求1所述的磁芯，其特征在于，所述磁芯包含多個(gè)磁柱以及多個(gè)蓋板，所述 不均勻填充段位于所述磁柱與所述蓋板連接處的轉(zhuǎn)角。
5. 如權(quán)利要求1所述的磁芯，其特征在于，所述不均勻填充段包含初始磁導(dǎo)率不同的 一第二磁性材料與一第三磁性材料，其中所述第一磁性材料、所述第二磁性材料與所述第 三磁性材料分別具有不同的第一、第二與第三初始磁導(dǎo)率。
6. 如權(quán)利要求5所述的磁芯，其特征在于，所述第二初始磁導(dǎo)率與所述第三初始磁導(dǎo) 率均大于5。
7. 如權(quán)利要求1所述的磁芯，其特征在于，所述不均勻填充段包含初始磁導(dǎo)率不同的 一第二磁性材料與一第三磁性材料，所述第二磁性材料與所述第一磁性材料相同。
8. 如權(quán)利要求7所述的磁芯，其特征在于，所述第三初始磁導(dǎo)率大于5。
9. 如權(quán)利要求5-7任一項(xiàng)所述的磁芯，其特征在于，所述第二磁性材料位于所述磁芯 的內(nèi)側(cè)，所述第三磁性材料位于所述磁芯的外側(cè)。
10. 如權(quán)利要求5-7任一項(xiàng)所述的磁芯，其特征在于，所述第二磁性材料位于所述磁芯 的外側(cè)，所述第三磁性材料位于所述磁芯的內(nèi)側(cè)。
11. 如權(quán)利要求5-7任一項(xiàng)所述的磁芯，其特征在于，所述第三磁性材料于平行所述磁 通方向的剖面為梯形、十字形、矩形、L形或T形。
12. 如權(quán)利要求5所述的磁芯，其特征在于，所述第二磁性材料與所述第三磁性材料共 占所述磁芯的體積的10%-90%。
13. 如權(quán)利要求7所述的磁芯，其特征在于，所述第三磁性材料占所述磁芯的體積的 10%-90%〇
14. 一種磁性兀件，包括一磁芯和一線圈繞組，其特征在于，所述磁芯為如權(quán)利要求1 所述的磁芯，所述線圈繞組繞設(shè)于所述磁芯的磁柱。
15. -種磁芯，所述磁芯包含多個(gè)磁柱與多個(gè)蓋板并具有一磁通方向，其特征在于：所 述磁芯包含一第一磁性材料與位于所述磁柱與所述蓋板連接處的轉(zhuǎn)角的一不均勻填充段， 所述不均勻填充段包含初始磁導(dǎo)率不同的一第二磁性材料與一第三磁性材料，其中所述第 二磁性材料位于所述磁芯的外側(cè)，所述第三磁性材料位于所述磁芯的內(nèi)側(cè)。
16. 如權(quán)利要求15所述的磁芯，其特征在于，所述第一磁性材料、所述第二磁性材料與 所述第三磁性材料分別具有不同的第一、第二與第三初始磁導(dǎo)率。
17. 如權(quán)利要求16所述的磁芯，其特征在于，所述第二初始磁導(dǎo)率與所述第三初始磁 導(dǎo)率均大于5。
18. 如權(quán)利要求16所述的磁芯，其特征在于，所述第二磁性材料與所述第三磁性材料 共占所述磁芯的體積的10%_90%。
19. 如權(quán)利要求15所述的磁芯，其特征在于，所述第二磁性材料與所述第一磁性材料 相同。
20. 如權(quán)利要求19所述的磁芯，其特征在于，所述第三初始磁導(dǎo)率大于5。
21. 如權(quán)利要求19所述的磁芯，其特征在于，所述第三磁性材料占所述磁芯的體積的 10%-90%〇
22. 如權(quán)利要求15所述的磁芯，其特征在于，所述第三磁性材料的初始磁導(dǎo)率大于所 述第一磁性材料的初始磁導(dǎo)率。
23. -種磁性兀件，包括一磁芯和一線圈繞組，其特征在于，所述磁芯為如權(quán)利要求15 所述的磁芯，所述線圈繞組繞設(shè)于所述磁芯的磁柱。
【文檔編號(hào)】H01F17/04GK104124040SQ201310147928
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2013年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月25日
【發(fā)明者】劉騰, 代克, 代明輝 申請(qǐng)人:臺(tái)達(dá)電子工業(yè)股份有限公司