本发明一种电感器， 尤其涉及一种具有由多个块体构成的磁芯的集 成 电感器。 背景技术

目前， 随着高效率、 大功率的 IJPS或逆变器设备的不断推出， 为了满 足市场要求和提高竟争优势， 对电感的设计和成本要求也越来越高。 随着 电感器的尺寸的增大， 磁芯的尺寸也相应地增大。 但是整块的、 大体积的 磁芯的制造成本非常高， 因此， 现有技术中通常采用拼接的方式， 利用多 个相对较小的块体拼接成体积较大的磁芯， 这种磁芯通常被称作集成电感 器。

图 1中示出了一种这样的集成电感器。 如图 1所示， 该集成电感器包 括相互连接的第一绕组 C 1和第二绕组 C2。 其中第一绕组 C1和第二绕组 C2缠绕在不同的内部磁芯（图 1中未示出 )上， 且与第一绕组 C1和第二 绕组 C2对应的两个内部磁芯通过绕组外部的两个外� ��磁芯 M相连接， 以 保证磁路连通， 其中磁力线分布大致上如图 1 中的虚线箭头所示。 由于外 部磁芯 M所需的体积较大，若采用整块的、 大体积的材料构成该外部磁芯 M， 则制造成本会非常高。 因此， 为了降低成本， 每个外部磁芯 M由六块 体积较小的长方体的子磁芯 _a 、 , c、 cL e、 f拼接而成。

然而， 即使子磁芯之间以非常紧密的方式拼接， 也会不可避免地会在 子磁芯之间形成缝隙， 例如大致垂直并相交于磁力线方向的缝隙 Gl， 大 致平行于磁力线方向的缝隙 G2、 G3。 这种缝隙不可避免地会导致漏磁现 象的发生。 漏磁现象可能会对电感器周围金属造成一定程 度的涡流损耗， 最终导致包含该电感器的设备的功率损耗的增 大。 发明内容

因此， 本发明的目的在于提供一种集成电感器， 可以削弱漏磁现象， 同时还能够降低磁芯的成本。

本发明提供了一种集成电感器， 包括： 第―绕组和第二绕组；

所述第一绕组内部的第一内部磁芯和所述第二 绕组内部的第二内部 兹芯； 以及

所述第一绕组和第二绕组外部的至少一个外部 磁芯， 用于连接到所述 第一和第二内部磁芯的端部以形成磁路， 所述外部磁芯由多个子磁芯拼接 而成，

其中所述多个子磁芯中的至少一个子磁芯的磁 导率大于其余子磁芯 的磁导率， 且所述至少一个子磁芯至少覆盖所述第一内部 磁芯和所述第二 内部磁芯的端面的一部分。

根据本发明提供的集成电感器， 其中磁导率大于其余子磁芯的磁导率 的所述至少一个子磁芯至少覆盖所述第一、 第二内部磁芯的端面的中点。

根据本发明提供的集成电感器， 其中磁导率大于其余子磁芯的磁导率 的所述至少一个子磁芯至少覆盖所述第一、 第二内部磁芯的端面的全部面 积。

根据本发明提供的集成电感器， 其中所述外部磁芯为扁平状。

根据本发明提供的集成电感器， 其中磁导率大于其余子磁芯的磁导率 的所述至少一个子磁芯为棱柱状。

根据本发明提供的集成电感器， 其中磁导率大于其余子磁芯的磁导率 的所述至少一个子磁芯的两侧分别具有至少一 个子磁芯。

根据本发明提供的集成电感器， 其中磁导率大于其余子磁芯的磁导率 的所述至少一个子磁芯的两端分别具有至少一 个子^?兹芯。

根据本发明提供的集成电感器， 其中所述外部磁芯的端部为弧形。 根据本发明提供的集成电感器， 其中所述多个子磁芯中的部分子磁芯 具有弧形边缘， 在拼接成外部磁芯后， 所述具有弧形边缘的子磁芯位于外 部.磁芯的端部

本发明提供的集成电感器， 通过优化子磁芯之间的缝隙与磁力线的位 置关系， 并通过使中间的子磁芯的磁导率高于其周围的 子磁的磁导率， 尽 量避免了磁力线与缝隙相交， 或者说使更少的磁力线与缝隙相交， 从而避 免了漏磁现象的发生， 与此同时还能够降低外磁芯的成本。 附圑说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明， 其中： 图 1为现有技术中的集成电感器的结构示意图；

图 2为根据本发明的一个实施例的集成电感器的� �构示意图； 图 3示出了根据本发明的实施例的集成电感器与� �试用铝片 A1和 A2 之间的位置关系；

图 4示出了现有技术中的集成电感器与测试用铝� � A3和 A4之间的 位置关系。 具体实施方式

为了使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下结合具体 实施例， 对本发明进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述的具体实施例 仅仅用以解释本发明， 并不用于限定本发明。

本实施倒提供一种集成电感器， 其结构如图 2所示， 包括：

相互连接的第一绕组 Ci和第二绕组 C2, 其中第一绕组 C1和第二绕 组 C2缠绕在不同的内部磁芯 （图 2中未示出） 上；

位于第一绕组 C1和第二绕组 C2外部的两个外部磁芯 M, 位于第一 绕组 C1和第二绕组 C2的两侧， 用于使位于第一绕组 C1和第二绕组 C2 内部的内部磁芯相连接，以保证两个内部磁芯 和两个外部磁芯 M共同构成 连通的磁路（其中磁力线分布大致上如图 2 中的虚线箭头所示）。 每一个 外部磁芯 M由多个子磁芯 ml、 m2、 m3、 ra4、 m5、 m6、 ml紧密拼接而成。 其中子磁芯 ml、 ra2,、 m3为长方体， 子磁芯 ml位于子磁芯 m2,和 m3的 中间， 子磁芯 ml与 m2之间留下了缝隙 G4， 子磁芯 ml与 m3之间留下 了缝隙 G5。 子磁芯 m4、 m5、 m6、 m7为扇形， 其中子磁芯 m4、 m5拼接 成半圓形并位于子磁芯 ml、 m2 > ni3构成的单元的一侧， 子磁芯 m6、 ml 拼接成半圓形并位于子磁芯 ml、 m2、 m3 构成的单元的另一侧。 子磁芯 m4、 ni5之间留下了缝隙 G7 , 子磁芯 ni4、 ni5构成的单元与子磁芯 mi、 m2、 m3构成的单元之间留下了缝隙 G6。 子磁芯 m6、 m7之间留下了缝隙 G9， 子磁芯 m6、 m7构成的单元与子磁芯 ml、 m2、 m3构成的单元之间 留下了缝隙 G8。

如图 2所示， 多个子磁芯 ml、 m2、 m3、 m4、 m5、 m6、 m7 '讲接成 了一个扁平的外部磁芯 M， 该外部磁芯 M在其两端连接到位于第一绕组 C1和第二绕组 C2内部的内部磁芯的端部。 其中子磁芯 ml、 m2、 m3构成 的单元的长度和宽度被设置为至少覆盖第一绕 组 CI和第二绕组 C2内部的 内部磁芯的端面的一部分， 优选为至少覆盖内部磁芯的端面的中点， 更优 选为覆盖内部磁芯的端面的全部面积。

本实施例提供的集成电感器中磁力线的大致分 布如图 2中的虛线箭头 所示， 离虚线箭头越近的位置磁力线越密集 磁力线穿过第一绕组 C1和 第二绕组 C2内部的内部磁芯以及两个外部磁芯 M,形成完整的磁性回路。

申请人通过研究发现， 相比于与磁力线平行的缝隙， 与磁力线相交的 缝隙， 尤其是与磁力线垂直的缝 ¾， 更容易导致漏磁现象的发生， 因此应 尽量避免形成与磁力线相交的缝隙， 尤其是与磁力线垂直的缝隙。

而本实施例提供的集成电感器中， 如图 2,所示， 由于子磁芯 ml、 m2、 ra3构成的单元至少覆盖第一绕组 CI和第二绕组 C2,内部的内部磁芯的端 面的一部分，因此部分磁力线没有穿过与磁力 线方向垂直的缝隙 G6和 G8， 尤其是在子磁芯 ml , m2、 m3构成的单元至少覆盖内部磁芯的端面的中点 的情况下， 大部分磁力线没有穿过与磁力线方向垂直的缝 隙 G6和 G8， 更 优选地， 在子磁芯 ml、 m2、 m3构成的单元覆盖内部磁芯的端面的全部面 积的情况下，全部磁力线在外部磁芯 M中都没有穿过与磁力线方向垂直的 缝隙 G6和 G8。 这相比于图 1中所示的情形（磁力线完全穿过与磁力线垂 直方向的缝隙 G1 )， 这可大大降低漏磁现象的发生。

根据本发明的又一个实施例， 其中子磁芯 ml的磁导率大于其余子磁 芯 m2、 m3、 m4、 m5、 m6、 m7的磁导率。 子磁芯 ml的长度和宽度被设 置为使子磁芯 ral至少覆盖第一绕组 C1和第二绕组 C2内部的内部磁芯的 端面的一部分， 优选为至少覆盖内部磁芯的端面的中点， 更优选为覆盖内 部磁芯的端面的全部面积。

由于子.磁芯 ml的,磁导率大于子.磁芯 m2、 m3的,磁导率， 因此可以使 磁力线更多地集中到子磁芯 mi中， 使平行于磁力线方向的缝隙 G4和 G5 附近的磁力线较为稀疏， 从而更进一步地减小平行于磁力线方向的缝隙

G4和 G5的影响， 进而进一步地减小漏磁现象的发生。 此外， 由于子磁芯 ml ό々磁导率大于子磁芯 m4、 m5、 m6、 m'7的'兹导率， JL子,兹芯 ml至少 覆盖内部磁芯的端面的一部分（优选覆盖内部 磁芯的端面的中点， 更优选 覆盖内部磁芯的端面的全部面积）， 因此从内部磁芯引出的磁力线更多地 集中到子磁芯 m I中， 仅有少部分磁力线穿过子磁芯 m4、 m5、 m6、 m7， 从而可进一步地减小穿过缝隙 G6和 G8的磁力线， 进而进一步地降低漏 磁现象的发生。 此外， 本实施例提供的集成电感器还可以降低外部磁 芯 M的成本。通 常来说磁导率越大的材料价格越昂贵， 但是为了满足电感器的需要， 必须 使磁导率达到一定的阔值以上， 因此价格难以降低。 而本实施例提供的集 成电感器中， 子磁芯 ml的磁导率较大， 其余子磁芯 ni2、 ni3、 ni4、 ηι5、 ηι6、 ηι7的磁导率较小。 价格昂贵的、 高磁导率的子磁芯 mi 的体积仅占 外部磁芯 M的一小部分， 而其余子磁芯可以采用价格较低的、低磁导率 材 料。 通过将多个子磁芯设置成不同的磁导率， 可以降低整个外部磁芯的整 体成本。 至于具体的磁导率数值以及子磁芯 ml所占的体积比例， 本领域 技术人员可以根据磁导率不同的各种材料的磁 导率数值以及市场价格而 容易地得到优选的方案， 这并不需要付出创造性的劳动。

另夕卜， 由于子磁芯 m4、 m5、 m6、 m7被设置为扇形， 相比于图 1 中 所示的矩形外部磁芯， 可以降低外部磁芯的体积和重量。 另外扇形的子磁 芯 m4、 m5、 m6、 m7使外部磁芯 M具有弧形的边缘， 相比于图 1中所示 的矩形外部磁芯，在同等外部条件下，使磁芯 M的边角处与周围金属件的 距离变远， 削弱了对金属件的涡流影响

为了说明本实施例提供的集成电感器的优越性 能， 对该集成电感器进 行了仿真， 计算出集成电感器周围的金属片 A1和 A2中产生的涡流损耗。 在该实施例中， 子磁芯 ml覆盖至内部磁芯的端面的中点。 集成电感器周 围的铝片 A1和 A2的位置关系如图 3所示。其中铝片 A1位于两个外部磁 芯 M的一个端部的附近， 临近子磁芯 m6和 m7， 并与第一绕组 C1和第二 绕组 C2构成的平面垂直。 铝片 A2平行于其中一个外部磁芯 M。

作为对比， 还同时对图 1中所示的现有技术中的集成电感器进行了仿 真， 计算出集成电感器周围的铝片 A3和 A4中产生的涡流损耗。 其中铝 片 A3和 A4的位置如图 4所示，分别对应于 Al、 A2相对于根据本发明的 集成电感器的位置关系

仿真结果表明， 本实施例提供的集成电感器周围的金属片 A1 中的涡 流损耗相比于图 1所示的现有技术中的集成电感器周围的金属� � A3中的 涡流损耗可降低 22.2%。 本实施例提供的集成电感器周围的金属片 A2 中 的涡流损耗相比于图 1 所示的现有技术中的集成电感器周围的金属片 A4 中的涡流损耗可降低 29%。

综上， 本实施例提供了一种集成电感器， 通过优化子磁芯之间的缝隙 与磁力线的位置关系， 并通过使中间的子磁芯 ml 的磁导率高于其周围的 子磁芯 m2、 m3、 m4、 m5、 m6、 m7的磁导率， 尽量避免了磁力线与缝隙 相交， 或者说使更少的磁力线与缝隙相交， 从而减少漏磁现象的发生， 与 此同时还能够降低外磁芯的成本

上述实施例中所描述的各个子磁芯的形状并非 限定性的， 本领域技术 人员可以根据本发明提供的技术方案而做出各 种变形。 例如， 根据本发明 的其它实施例， 子磁芯 ml、 m2、 m3也可以为截面为菱形的棱柱状， 还可 以为其它的能够相互匹配而拼接成一个整体的 形状。子磁芯 m4、 m5、 m6、 ml 也可以为除扇形以外的其它具有弧形边缘的形 状， 这同样可以实现本 发明的目的。

根据本发明的其它实施例， 其中外部磁芯还可以由更多的子磁芯拼接 而成。 例如在子磁芯 m2、 m3的外侧还可以具有更多的子磁芯。

根据本发明的其它实施例，其中绕组 C1和 C2可以电连接也可以非电 根据本发明的其它实施例， 其中外部磁芯的端部优选为弧形， 再优选 为半圆形， 更优选为与内部磁芯的圆形截面相重合的半圓 形。 这样.既可以 满足导磁的需要， 同时还可以尽可能的降低成本。

另外需要说明的是， 本发明中所述的 "缝隙'， 是指由于拼接而不可避 免地产生的间隙， 而并非故意设置的， 正如本领域技术人员所公知的， 各 个子磁芯之间的缝隙越小越好， 可以尽可能地避免漏磁。

最后所应说明的是， 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非 限 制。 尽管参照实施例对本发明进行了详细说明， 本领域的普通技术人员应当 理解， 对本发明的技术方案进行修改或者等同替换， 都不脱离本发明技术方 案的精神和范围， 其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。