TWI436381B

TWI436381B - 扼流器

Info

Publication number: TWI436381B
Application number: TW098119066A
Authority: TW
Inventors: Lan Chin Hsieh; Roger Hsieh; Yu Ching Kuo; Chun Tiao Liu
Original assignee: Cyntec Co Ltd
Priority date: 2009-06-08
Filing date: 2009-06-08
Publication date: 2014-05-01
Also published as: US20100308950A1; US9728331B2; US20150089795A1; TW201044422A

Description

扼流器

本發明是有關於一種被動元件，且特別是有關於一種扼流器。

扼流器的功用在於穩定電路中的電流並達到濾除雜訊的效果，作用與電容器類似，同樣是以儲存、釋放電路中的電能來調節電流的穩定性，而且相較於電容是以電場(電荷)的形式來儲存電能，扼流器則是以磁場的形式來達成。

圖1為習知之扼流器的俯視示意圖。請參考圖1，習知之扼流器100具有一環形磁芯(toroidal core)110與纏繞於環形磁芯110上的一導線120。扼流器100的製作方法如下所述：首先，將磁性粉末(未繪示)壓合成環形磁芯110。然後，以600℃以上的溫度燒結環形磁芯110。之後，以人工的方式將導線120纏繞於環形磁芯110上。然而，扼流器100需以人工的方式纏繞導線120於環形磁芯110上，而無法以自動化方式生產，因此，扼流器100的製程需耗費相當大的人力成本。

另一種扼流器為組合式扼流器，其採用以黏膠來組裝組合式磁芯。然於組裝時，若黏膠的膠量控制不佳或磁芯之組裝面的表面不平整，則易造成組裝後黏膠的厚度產生不一致的現象，而使扼流器的電感值變異性大，進而造成良率下降。為了解決上述問題，進而提出加強組裝精準度及增加磁芯的組裝面的特殊表面處理程序，但卻因此增加扼流器的製造成本。

本發明之一目的，在於提出一種扼流器，其組裝穩定性高，電感值變異性小。

本發明之另一目的，在於提出一種扼流器，其利用自動化設備將導線纏繞成中空線圈，可有效降低導線於繞線製程中所耗費的人力成本。

本發明之另一目的，在於提出一種扼流器，其可控制第二磁芯體相對於第一磁芯體的位置來搭配不同線圈，以調整感量，使得不同感量之扼流器可使用相同的磁芯，而節省模具費用。

本發明之另一目的，在於提出一種扼流器，其具有導線槽時，可有效縮小扼流器的外觀寬度及線圈之端部的距離，且可使線路板上之焊墊間距縮小。

本發明之另一目的，在於提出一種扼流器，其將開口設置於具有組裝面之第二磁芯體或底板上，使中柱會朝組裝面突出，而使突出的中柱不致影響扼流器的外觀。

本發明之另一目的，在於提出一種扼流器，其具有殼體、封裝體、磁性殼體或磁芯具有側壁部，可用來取代磁性膠，而有效避免磁性膠溢膠或垂流之問題。

本發明提出一種扼流器，其包括一磁芯以及一中空線圈。磁芯包括一第一磁芯體以及一第二磁芯體。第一磁芯體包括一中柱。第二磁芯體為一平板且具有一開口，且中柱的一端適於置入開口內並與開口相接合。中空線圈套設於中柱上。

在本發明之一實施例中，上述之第二磁芯體具有一接合面與一相對於接合面的組裝面。中柱的一端適於從接合面置入於開口內，且開口位於第二磁芯體之中心且連通接合面與組裝面。

在本發明之一實施例中，上述之中柱的一端實質上與組裝面切齊。

在本發明之一實施例中，上述之中柱的一端穿過開口而突出於組裝面。

在本發明之一實施例中，上述之中空線圈具有兩端部，兩端部配置於組裝面上。

在本發明之一實施例中，上述之第二磁芯體更具有二導線槽，位於第二磁芯體的邊緣，且這些端部穿過這些導線槽。

在本發明之一實施例中，上述之扼流器更包括一材料層。材料層配置於開口的內壁且位於中柱與開口的之間。

在本發明之一實施例中，上述之材料層為一磁性膠。

在本發明之一實施例中，上述之第一磁芯體更包括一頂板。頂板連接於中柱之一端，且中柱與頂板為一體成形。中空線圈位於第一磁芯體的頂板與第二磁芯體之間。

在本發明之一實施例中，上述之扼流器更包括一磁性膠。磁性膠包覆中空線圈。

在本發明之一實施例中，上述之扼流器更包括一磁性膠與一具有一開口端的殼體。殼體為一桶狀結構。磁芯與中空線圈配置於殼體內，且第二磁芯體配置於開口端且暴露出第二磁芯體的一組裝面。磁性膠配置於殼體與中空線圈間的空間內。

在本發明之一實施例中，上述之第二磁芯體更具有至少一位於第二磁芯體之邊緣的注入孔，磁性膠適於由注入孔填充於殼體內。

在本發明之一實施例中，上述之扼流器更包括一封裝體，套設於第一磁芯體的中柱上，封裝體包括中空線圈與一磁性材料，磁性材料包覆中空線圈的周圍。

在本發明之一實施例中，上述之扼流器更包括一磁性殼體。磁性殼體具有兩開口端、一上表面以及一相對於上表面的下表面，其中這些開口端分別位於上表面與下表面且相互連通，中空線圈配置於磁性殼體內，且第一磁芯體的中柱貫穿磁性殼體的這些開口端，第二磁芯體配置於磁性殼體的下表面上。

在本發明之一實施例中，上述之第一磁芯具有一頂板，其中頂板連接於中柱之一端。第一磁芯體之頂板具有一底部與二側壁部。這些側壁部配置於底部的相對兩側邊，且這些側壁部的延伸方向實質上垂直於底部的延伸方向。

在本發明之一實施例中，上述之第二磁芯體配置於這些側壁部之間。

在本發明之一實施例中，上述之第二磁芯體直接配置於中空線圈上。

本發明提出一種扼流器，其包括一磁芯、至少一導線以及一殼體。磁芯具有一中柱。導線纏繞於磁芯之中柱上。殼體為具有一開口端之桶狀結構，其中磁芯與導線配置於殼體內，且開口端暴露出磁芯的一組裝面。

在本發明之一實施例中，上述之磁芯包括一頂板以及一具有組裝面的底板。中柱配置於頂板與底板之間，且頂板、底板與中柱之間形成一繞線空間。導線位於繞線空間內。

在本發明之一實施例中，上述之磁芯包括一具有組裝面的底板，底板具有至少一位於底板之邊緣的注入孔，磁性膠適於由注入孔填充於殼體內。

在本發明之一實施例中，上述之磁芯包括一中柱及一具有組裝面之底板，其中底板具有一開口，中柱的一端適於置入開口內並與開口相接合。導線為一中空線圈，中空線圈套設於中柱上。

在本發明之一實施例中，上述之底板直接配置於中空線圈上。

本發明提出一種扼流器，其包括一磁芯以及一封裝體。磁芯包括一中柱。封裝體套設於磁芯的中柱上，且包括一中空線圈與一磁性材料，其中磁性材料包覆中空線圈。

在本發明之一實施例中，上述之封裝體是以射出成型或壓模成型使磁性材料包覆中空線圈。

在本發明之一實施例中，上述之磁芯更包括一頂板。中柱與頂板為一體成形，且中柱的一端套設於封裝體內。

在本發明之一實施例中，上述之磁芯更包括一頂板。中柱與頂板為一體成形，且中柱的一端穿過於封裝體而與封裝體遠離頂板的一表面實質上切齊。

在本發明之一實施例中，上述之磁芯更包括一頂板以及一底板。頂板與中柱為一體成形，且中柱的一端穿過於封裝體而與封裝體遠離頂板的一表面實質上切齊，底板覆蓋中柱的一端與封裝體的表面。

在本發明之一實施例中，上述之磁芯更包括一頂板以及一底板。頂板與中柱為一體成形。底板具有一開口、一接合面與一相對於接合面的組裝面。中柱的一端穿過於封裝體而從接合面置入於開口內，且中柱的一端實質上與組裝面切齊。

本發明提出一種扼流器，其包括一磁芯以及一中空線圈。磁芯包括一第一磁芯體以及一第二磁芯體。第一磁芯體包括一頂板與一中柱。頂板具有一底部與一側壁部。側壁部環繞底部的周圍配置，且側壁部的延伸方向實質上垂直於底部的延伸方向，側壁部包圍中柱。第二磁芯體為一平板並具有一開口，且中柱的一端適於置入於開口內。中空線圈套設於中柱上，且位於第一磁芯體的頂板與第二磁芯體之間，其中中空線圈的高度小於頂板的側壁部的高度，側壁部至少與部分之中空線圈相接觸。

在本發明之一實施例中，上述之中柱與頂板為一體成形。

在本發明之一實施例中，上述之第二磁芯體具有一接合面與一相對於接合面的組裝面，且中柱的一端適於從接合面置入於開口內，開口位於第二磁芯體之中心且連通接合面與組裝面。

在本發明之一實施例中，上述之第一磁芯體更包括至少一導線槽。導線槽配置於頂板的側壁部。

在本發明之一實施例中，上述之扼流器更包括一材料層。材料層配置於開口的內壁，且位於中柱與開口之間。

基於上述，由於本發明之扼流器是先利用自動化設備將導線纏繞成中空線圈後，再將此中空線圈套設於第一磁芯體的中柱上，並使中柱的一端置入第二磁芯體的開口內，此時中空線圈位於第一磁芯體的頂板與第二磁芯體之間，而完成其組裝。相較於習知技術而言，本發明之扼流器除了可以有效降低導線於繞線製程中所耗費的人力成本外，亦可以提高組裝穩定性並降低電感值的變異性。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖2A為本發明之一實施例之扼流器的示意圖，圖2B為圖2A之扼流器的分解示意圖，圖2C為圖2A之扼流器的仰視示意圖。請先同時參考圖2A與圖2B，在本實施例中，扼流器300a包括一磁芯310以及一中空線圈320，其中磁芯310包括一第一磁芯體311以及一第二磁芯體315。

第一磁芯體311包括一中柱312與一頂板314，其中中柱312之一端312b連接於頂板314以構成一T字型結構，中柱312與頂板314為一體成形。第二磁芯體315為一平板，且具有一接合面315a、一相對於接合面315a的組裝面315b、一開口316以及二配置於開口316的相對兩側邊且位於第二磁芯體315之邊緣的導線槽317a、317b。開口316位於第二磁芯體315之中心且連通接合面315a與組裝面315b，其中第一磁芯體311之中柱312的一端312a適於從接合面315a置入於開口316內並與開口316相接合。中柱312的一端312a與開口316的接合方式可為緊配結合或黏膠接合。在本實施例中，頂板314、第二磁芯體315以及開口316的截面形狀皆為圓形，而中柱312為一圓柱，但不以此為限，舉例來說，頂板314、第二磁芯體315以及開口316的形狀亦可皆為矩形，而中柱312為一矩形柱。

磁芯310材質為鐵氧體(ferrite)材料、鐵或低磁損材料。鐵氧體(ferrite)材料包括鎳鋅鐵氧體(Ni-Zn ferrite)或錳鋅鐵氧體(Mn-Zn ferrite)。低磁損材料例如是含鐵合金，其中含鐵合金可為鐵矽鋁合金、鐵鎳鉬合金、鐵鎳合金或非晶質(Amorous)合金。值得注意的是，採用低磁損材料作為磁芯310，可提高導磁率並達到低鐵損。本實施例中，磁芯310之第一磁芯體311與第二磁芯體315採用鐵氧體(ferrite)材料，磁芯310的導磁率例如是75以上，詳細地說，磁芯310是利用一鐵氧體粉末(ferrite powder)混合黏合劑，經過加壓成型並燒結(firing)而形成，黏合劑包括聚甲基丙烯合成樹脂(Polymethylallyl(PMA)Synthesize resin)。

在此必須說明的是，第一磁芯體311與第二磁芯體315於製程的過程中，易因製程公差的影響而於中柱312與開口316的接合處產生一間距，請參考圖2C，意即開口316的直徑大於中柱312的直徑。因此，於本實施例中，可選擇性地塗佈一材料層330於開口316的內壁，意即材料層330位於中柱312與開口316之間，來降低組裝時中柱312與開口316間的間距對感值的影響，以提高組裝穩定性並降低感值變異性。此外，材料層330例如是樹脂膠體或磁性膠體。值得注意的是，材料層330可直接作為中柱312的一端312a與開口316以黏膠接合時之黏著劑。

中空線圈320套設於第一磁芯體311的中柱312上，且位於第一磁芯體311的頂板314與第二磁芯體315的接合面315a之間。詳細而言，本實施例是利用自動化設備將導線繞製成中空線圈320，其中導線例如為圓線(最小截面積為圓形)或扁線(最小截面積為矩形)，且導線例如是由銅線外包覆漆包層所組成，而漆包層為一絕緣層。具體而言，中空線圈320具有兩端部322、324以及位於兩端部322、324間的繞線部323，且繞線部323纏繞於第一磁芯體311的中柱312上，而兩端部322、324穿過第二磁芯體315的導線槽317a、317b而配置於組裝面315b上。中空線圈320的兩端部322、324可直接作為外部電極或連接導線架(lead frame)作為外部電極，外部電極可以以穿孔固定(through-hole mount)方式或表面黏著(surface mount)方式與外部電路電性連接。

值得一提的是，第二磁芯體315是直接壓合於中空線圈320上，使第二磁芯體315直接配置於中空線圈320上，因此可藉由中空線圈320的高度來定位第二磁芯體315位置。而本實施例之第一磁芯體311之中柱312的一端312a實質上與第二磁芯體315的組裝面315b切齊，但於其他實施例中，請參考圖3，第一磁芯體311之中柱312的一端312a穿過第二磁芯體315的開口316且突出於組裝面315b，仍屬於本發明可採用的技術方案，不脫離本發明所欲保護的範圍。而圖3中，中柱312突出於組裝面315b的高度低於中空線圈320之兩端部322、324延伸至導線槽317a、317b外的長度，以避免中柱312影響端部322、324與外部電路的電性連接。

此外，本實施例之扼流器300a可選擇性地填充一磁性膠340於第一磁芯體311與第二磁芯體315之間並包覆中空線圈320的繞線部323與部份之端部322、324，使未被包覆之端部322、324作為與外部電路電性連接用。磁性膠340包括一樹脂材料與一磁性粉狀材料，其中磁性粉狀材料占磁性膠340之總重量的70百分比以上，且磁性膠340的導磁率例如為6以上，但不以此為限。樹脂材料可選自聚醯胺6(Polyamide 6，PA6)、聚醯胺12(Polyamide 12，PA12)、聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide，PPS)、聚對苯二甲酸丁二酯(polybutyleneterephthalate，PBT)或乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(ethylene-ethyl acrylate copolymer，EEA)其中之一。磁性粉狀材料可為金屬軟磁材料或鐵氧體粉末(Ferrite)，其中金屬軟磁材料可選自鐵粉(Iron)、鐵鋁矽合金(FeAlSi Alloy)、鐵鉻矽合金(FeCrSi Alloy)或不鏽鋼其中之一。

由於本實施例之扼流器300a是先利用自動化設備將導線纏繞成中空線圈320後，再將中空線圈320圈套設於第一磁芯體311的中柱312上，再將中柱312的一端312a置入第二磁芯體315的開口316內，而完成組裝。相較於習知扼流器100，本實施例之扼流器300a可以有效降低導線於繞線製程中所耗費的人力成本。

此外，本發明可利用控制第二磁芯體315相對於第一磁芯體311的位置來搭配不同中空線圈，以調整感量，使得不同感量之扼流器可使用相同的磁芯，而節省模具費用。再者，將開口316設置於具有組裝面315b之第二磁芯體315上，使利用第二磁芯體315的位置調整感值時，中柱312可朝組裝面315b突出，而使突出的中柱312不致影響扼流器300a的外觀。另外，由於第二磁芯體315具有導線槽317a、317b可供中空線圈320的兩端部322、324穿過，因此可縮小兩端部322、324的距離及扼流器300a外觀的寬度，且當兩端部322、324做為外部電極時，可有效縮小與線路板之焊墊(pad)的間距。

圖4為本發明之另一實施例之扼流器的立體示意圖。請同時參考圖2A與圖4，圖4之扼流器300c與圖2A之扼流器300a相似，其不同之處在於：圖4之扼流器300c更包括一具有一開口端352的殼體350，且第二磁芯體315’更具有至少一位於第二磁芯體315’之邊緣的注入孔318(圖4中僅示意繪示兩個)，其中殼體350為一桶狀結構，磁芯310’與中空線圈320配置於殼體350內，且第二磁芯體315’配置於開口端352，且開口端352暴露出第二磁芯體315’的組裝面315b，而磁性膠340適於經由注入孔318填充於殼體350內，以配置於殼體350與中空線圈320間的空間內，並包覆中空線圈320、第一磁芯體311的中柱312與頂板314以及部分第二磁芯體315’。

由於本實施例之扼流器300c具有殼體350，因此磁性膠340填充時，不會有溢流或垂流的問題(尤其是扼流器300c的高度越高，如10釐米(mm)以上時)，扼流器300c的外觀亦較為美觀且可遮蔽磁性膠340之龜裂(因樹脂材料與銅線熱膨脹係數不同，而造成扼流器表面有裂紋)及防止生銹。此外，殼體350的材質若為金屬或磁性材料時，則扼流器300c亦具有防止電磁干擾的效果。若殼體350的材質為金屬時，可提供散熱使扼流器300c整體溫度下降，進而提升效率。

圖5為本發明之另一實施例之扼流器的剖面示意圖。請同時參考圖2A與圖5，圖5之扼流器300d與圖2A之扼流器300a相似，其不同之處在於：圖5之扼流器300d的製作是先採用射出成型(injection molding)或壓模成型(press molding)的方式將磁性膠340包覆於中空線圈320的周圍以形成一封裝體370，接著，封裝體370套設於中柱312上，使第一磁芯體311的中柱312的一端312a穿過中空線圈320及第二磁芯體315，並與第二磁芯體315的組裝面315b切齊，而完成扼流器300d的組裝。由於本實施例之扼流器300d的製作是先將磁性膠340包覆於中空線圈320形成封裝體370後，再組裝於磁芯310上，因此可以避免溢膠或垂流的問題。而且，透過射出及壓模成型形成磁性膠，使得封裝體370中磁性膠的密度可提高進而提高導磁率，故於達到相同感值的條件下，扼流器300d可較扼流器300a、300c具有較小的體積。

圖6A為本發明之另一實施例之扼流器的剖面示意圖，圖6B為圖6A之磁性殼體的立體示意圖。請同時參考圖2A、圖6A與圖6B，圖6A之扼流器300e與圖2A之扼流器300a相似，其不同之處在於：圖6A之扼流器300e藉由一磁性殼體360來取代圖2A的磁性膠340，其中磁性殼體360具有一上表面360a、一相對於上表面360a的下表面360b以及二開口端362a、362b，開口端362a、362b分別位於上表面360a與下表面360b，且開口端362a、362b互相連通。詳細而言，中空線圈320配置於磁性殼體360內，且第一磁芯體311的中柱312貫穿磁性殼體360的這些開口端362a、362b，使第一磁芯體311的頂板314承靠磁性殼體360的上表面360a，而第二磁芯體315配置於磁性殼體360的下表面360b上。由於本實施例之扼流器300e是藉由磁性殼體360來取代磁性膠340，因此不會有溢膠或垂流的問題。

圖7為本發明之另一實施例之扼流器的剖面示意圖。請同時參考圖2A與圖7，圖7之扼流器300f與圖2A之扼流器300a相似，其不同之處在於：圖7之扼流器300f的第一磁芯體311’之頂板314’具有一底部314a與二側壁部314b，其中這些側壁部314b配置於底部314a的相對兩側邊，且這些側壁部314b的延伸方向實質上垂直於底部314a的延伸方向。這些側壁部314b之延伸方向平行於中柱312之延伸方向，側壁部314b之高度可與中柱312之高度相同，且第二磁芯體315配置於這些側壁部314b之間。而磁性膠340填充於第一磁芯體311之這些側壁部314b之間，並包覆中空線圈320的繞線部323與部份之端部(圖未示)。本實施例之扼流器300f藉由側壁部314b的設置，因此可改善磁性膠340溢膠或垂流的問題。

圖8A為本發明之另一實施例之扼流器的剖面示意圖，圖8B為圖8A之扼流器的分解示意圖，圖8C為圖8A之扼流器的立體示意圖。在此必須說明的是，為了方便說明起見，圖8B省略繪示磁性膠340。請同時參考圖8A、圖8B與圖8C，在本實施例中，扼流器400a包括一磁芯410a、至少一導線420以及一殼體430。詳細而言，磁芯410a包括一頂板412、一中柱414以及一底板416，且底板416具有一接合面416a、一相對於接合面416a的組裝面416b與至少一注入孔416c(圖8C中示意繪示兩個)，其中中柱414配置於頂板412與底板416之間，且頂板412、中柱414以及底板416之間形成一繞線空間S。磁芯410a材質及製作方法與磁芯310相同，故在此不再贅述。在本實施例中，磁芯410a之頂板412、中柱414以及底板416為一體成形且構成一鼓型磁芯(drum-core)結構。

導線420纏繞於中柱414上且位於繞線空間S內，其中導線420例如可為圓線(最小截面積為圓形)或扁線(最小截面積為矩形)，且導線420例如是由銅線外包覆漆包層所組成，而漆包層為一絕緣層。此外，導線420可利用自動化設備將導線420纏繞於磁蕊410a的中柱414上，且本實施例並未限定導線420的數量，意即導線420可為一條或是多條。

殼體430為具有一開口端432之桶狀結構，其中磁芯410a與導線420配置於殼體430內，且開口端432暴露出磁芯410a之底板416的組裝面416b。

此外，本實施例之扼流器400a更包括一磁性膠440，其中磁性膠440適於經由注入孔416c填充於殼體430內，以填滿繞線空間S且包覆導線420與部份磁芯410a。磁性膠440之材質與磁性膠340相同，故在此不再贅述。

由於本實施例之扼流器400a具有殼體430，因此磁性膠430填充時，不會有溢流或垂流的問題，且扼流器400a的外觀亦較為美觀且可遮蔽磁性膠之龜裂及防止生銹。此外，殼體430的材質若為金屬或磁性材料時，則扼流器400a可具有防止電磁干擾的效果。若殼體430的材質為金屬時，可提供散熱使扼流器400a整體溫度下降，進而提升效率。

值得一提的是，本發明並不限定磁芯410a的形態，於其他實施例中，請參考圖8D，扼流器400b的磁芯410b亦可由一頂板412’、一中柱414’以及一底板416’所組成，其中中柱414’與頂板412’為一體成形，底板416’利用黏合方式與中柱414’之一端相連接，或者中柱414’、頂板412’與底板416’均利用黏合方式相連接，而導線420為一中空線圈並套設於中柱414’上。請參閱圖8E，扼流器400c的磁芯410c亦可是由一中柱414”及一底板416”所組成，其中，導線420為一中空線圈並套設於中柱414”上，仍屬於本發明可採用的技術方案，不脫離本發明所欲保護的範圍。

圖9為本發明之另一實施例之扼流器的剖面示意圖。請參考圖9，在本實施例中，扼流器500a包括一磁芯510a以及一封裝體520，其中磁芯510a包括一中柱512a，而封裝體520套設於磁芯510a的中柱512a上，且封裝體520包括一中空線圈522與一包覆中空線圈522的磁性材料524。封裝體520是以射出成型(injection molding)或壓模成型(press molding)的方式使磁性材料524包覆中空線圈522的周圍而形成，且封裝體520具有一穿孔526以供設置磁芯510a之中柱512a。在本實施例中，封裝體520的高度等於中柱512b的長度，使中柱512b之兩端與封裝體520之表面切齊。磁芯510a之材質與磁芯310相同，中空線圈522與中空線圈320相同，磁性材料524之材質與磁性膠340相同，故在此不再贅述。

本實施例之扼流器500a的製作是先形成封裝體520，再將磁芯510a的中柱512a穿過中空線圈522，而形成扼流器500a。而本實施例之扼流器500a可達到之功效與扼流器300d相同，故在此不贅述。

有關磁芯510a之結構並不限於圖9揭示之結構，磁芯510a亦可為圖10A至圖10D所揭示之結構。詳細地說，如圖10A所示，扼流器500b的磁芯510b更包括一頂板514b，其中中柱512b與頂板514b為一體成形，且中柱512b的一端513b套設於封裝體520內，意即中柱512b的一端513b並未暴露於封裝體520外，且封裝體520的高度大於中柱512b的長度。如圖10B所示，扼流器500c的磁芯510c更包括一頂板514c，其中中柱512c與頂板514c為一體成形，且中柱512c的一端513c穿過於封裝體520而與封裝體520遠離頂板514c的一表面520a實質上切齊。如圖10C所示，扼流器500d的磁芯510d更包括一頂板514d以及一底板516d，其中頂板514d與中柱512d為一體成形，且中柱512d的一端513d穿過於封裝體520而與封裝體520遠離頂板514d的一表面520a實質上切齊，而底板516d覆蓋中柱512d的一端513d與封裝體520的表面520a。如圖10D所示，扼流器500e的磁芯510e更包括一頂板514e以及一底板516e，其中頂板514e與中柱512e為一體成形，且底板516e具有一開口517、一接合面518a與一相對於接合面518a的組裝面518b。中柱512e的一端513e穿過於封裝體520而從接合面518a置入於開口517內，且中柱512e的一端513e實質上與組裝面518b切齊。

圖11A為本發明之另一實施例之扼流器的示意圖，圖11B為圖11A之扼流器的分解示意圖。請同時參考圖11A與圖11B，在本實施例中，扼流器600a包括一磁芯610以及一中空線圈620。詳細而言，磁芯610包括一第一磁芯體611以及一第二磁芯體617。第一磁芯體611包括一頂板612、一中柱614以及至少一導線槽616(圖11A中示意地繪示二個)，其中中柱614與頂板612為一體成形，且頂板612具有一底部612a與一環繞底部612a周圍配置的側壁部612b，側壁部612b包圍中柱614。中柱614的直徑小於頂板612之底部612a一邊的長度，且側壁部612b的延伸方向實質上垂直於底部612a的延伸方向。側壁部612b之延伸方向平行於中柱614之延伸方向。導線槽616配置於頂板612的側壁部612b，且導線槽616的寬度可依配置中空線圈620的線徑設計。

第二磁芯體617為一平板且具有一接合面617a、一相對於接合面617a的組裝面617b以及一開口619。開口619位於第二磁芯體617之中心且連通接合面617a與組裝面617b。中柱614的一端614a適於從接合面617a置入於開口619內。特別是，頂板612之側壁部612b之高度可與中柱614之高度相同，且第二磁芯體617配置於側壁部612b之間。本實施例之磁芯610材質與磁芯310相同，故在此不再贅述。在本實施例中，中柱614例如為一圓柱，第二磁芯體617、開口619、頂板612之底部612a的形狀皆例如為一圓形，且開口619的直徑大於或等於中柱617的直徑。

中空線圈620套設於中柱614上，且位於第一磁芯體611的頂板612與第二磁芯體617之間，其中中空線圈620的高度小於頂板612的側壁部612b的高度，且側壁部612b至少與部分之中空線圈620相接觸。有關中空線圈620之製作方法、材料與結構與中空線圈320相同，故在此不贅述。

值得一提的是，本實施例之第二磁芯體617是直接壓合於中空線圈620上，使第二磁芯體617直接配置於中空線圈620上，因此可藉由中空線圈620的高度來定位第二磁芯體617位置，而於本實施例中，第一磁芯體611之中柱614一端614a實質上與第二磁芯體617的組裝面617b切齊，但於其他實施例中，第一磁芯體611之中柱614一端614a可穿過第二磁芯體617的開口619而突出於組裝面617b，其中中柱614突出於組裝面617b的高度低於中空線圈620之兩末端延伸至導線槽616外的長度，仍屬於本發明可採用的技術方案，不脫離本發明所欲保護的範圍。

此外，於本實施例中，可選擇性地塗佈一材料層630於中柱614與開口619的交接處，來降低組裝時中柱614與開口619之間的間距對感值的影響。此外，材料層630例如是樹脂膠體或磁性膠體。當然，於較佳實施例中，第一磁芯體611之中柱614的直徑等於第二磁芯體617之開口619的直徑。

另外，本發明並不限定第一磁芯體611與第二磁芯體617的形態，雖然此處所提及的第一磁芯體611之頂板612的底部612a形狀為圓形，而第二磁芯體617的形狀為圓形，但於其他實施例中，請參考圖11C，第一磁芯體611’之頂板612’的底部612a’亦可以是矩形，而側壁部612b’環繞底部612a’之矩形周圍配置，第二磁芯體617’設置於側壁部612b’內且形狀是圓形，仍屬於本發明可採用的技術方案，不脫離本發明所欲保護的範圍。

本實施例之扼流器600a是先利用自動化設備將導線纏繞成中空線圈620後，再將中空線620圈套設於第一磁芯體611的中柱614上，並使中柱614的一端614a置入第二磁芯體617的開口619內，此時中空線圈620位於第一磁芯體611的頂板612與第二磁芯體617之間，而完成組裝。相較於習知技術而言，本實施例之扼流器600a可以有效降低導線於繞線製程中所耗費的人力成本外，亦可有選擇性的塗佈材料層630於中柱614與開口619的交接處，來提高組裝穩定性並降低電感值變異性。

由於本實施例之扼流器600a是利用頂板612的側壁部612b來包覆中空線圈620的周圍以取代磁性膠，因此除了不會有溢膠或垂流的問題外，亦可減少製程步驟進而降低製造成本。此外，可利用控制第二磁芯體617相對於第一磁芯體611的位置來搭配不同中空線圈，以調整感量，使得不同感量之扼流器可使用相同的磁芯，而節省模具費用。再者，將開口619設置於具有組裝面617b之第二磁芯體617上，使利用第二磁芯體617的位置調整感值時，中柱614可朝組裝面617b突出，而使突出的中柱617不致影響扼流器600a的外觀。

另外，圖11D為本發明之另一實施例之扼流器的剖面示意圖。請同參考圖11A與圖11D，圖11D之扼流器600b與圖11A之扼流器600a相似，其不同之處在於，圖11D之扼流器600b的磁芯610’之第一磁芯體611’之側壁部612b’之高度低於中柱614’之高度，中柱614’的一端614a’適於從第二磁芯體617之接合面617a置入於開口619內且第二磁芯體617之兩端配置於側壁部612b’上，亦即第二磁芯體617可藉由側壁部612b’定位。本實施例中，亦利用側壁部612b’來取代磁性膠，因此除了不會有溢膠或垂流的問題外，亦可減少製程步驟進而降低製造成本。

以下將提出實測結果來比較習知圖1之扼流器100與本實施例之部分扼流器300a、300c、300d、600a、600b。

【第一組實測結果】

本實測是比較磁芯的材料相同且體積相近之習知之扼流器100與本實施例圖2A之扼流器300a。表一為電源供應器輸出12伏特轉5伏特所得之扼流器100與三個相同之扼流器300a的實驗數據。表二為電源供應器輸出12伏特轉3.3伏特所得之扼流器100與三個相同之扼流器300a的實驗數據。

根據圖表一與表二可知，扼流器100與扼流器300a在相同的電流下，扼流器300a之效率均比習知之扼流器100高。換言之，扼流器300a之磁芯310的設計相較於習知扼流器100之磁芯設計佳。

【第二組實測結果】

本實測是比較磁芯的材料相同且體積相近之習知之扼流器100與本實施例圖4之扼流器300c。表三為電源供應器輸出12伏特轉5伏特所得之扼流器100與四個相同之扼流器300c的實驗數據，表四為電源供應器輸出12伏特轉3.3伏特所得之扼流器100與四個相同之扼流器300c的實驗數據。

根據表三與表四可知，扼流器100與扼流器300c在相同的電流下，扼流器300c於輕載重(50%載重)之效率均比習知之扼流器100高。

【第三組實測結果】

本實測是比較磁芯的材料相同且體積相近之習知之扼流器100與本實施例圖5之扼流器300d。表五表示為電源供應器輸出12伏特轉3.3伏特所得之扼流器200與扼流器300d的實驗數據。

根據表五可知，扼流器100與扼流器300d在相同的電流下，扼流器300d於輕載重之效率均比習知之扼流器100高。

【第四組實測結果】

本實測是針對中柱312與開口316之接合處的單邊間距對扼流器300a之初始感量的影響作實驗，其中第二磁芯體315的厚度為2.5釐米(mm)。表六為單邊間距對扼流器300a之初始感量的實驗數據。

根據表六可知，當單邊間距為0.1釐米(mm)時，初始感量下降6.91%；當單邊間距越大時(例如為0.4釐米(mm))，初始感量下降越大(17.51%)。也就是說，於扼流器300a的製造過程中，中柱312與開口316的接合處所產生的間距會影響感值的變異性。

以下將針對中柱312與開口316的接合處填充材料層340對扼流器310a之初始感量作實驗，其中第二磁芯體315的厚度為2.5釐米(mm)。表七為材料層厚度對初始感量的實驗數據。

根據表七可知，當磁性材料層330厚度從0.1釐米(mm)增厚至0.4釐米(mm)時，感量變化量仍小於5%，也就是說，相對於圖18而言，材料層330厚度對初始感量的影響比中柱312與開口316的接合處所產生的間距對初始感量的影響小。換言之，可藉由選擇性地填充材料層330來降低因製程公差所產生之感值的變異性。

以下以第二磁芯體315的厚度為3釐米(mm)進行實驗，表八為材料層厚度對初始感量的實驗數據。

根據表八及比較表七可知，當第二磁性體315從2.5釐米(mm)增加至3釐米(mm)時，感量變化量較2.5釐米(mm)時僅提高0.81%，而材料層330厚度0.4釐米(mm)時，感量影響仍小於5%，也就是說，中柱312與開口316的接合處塗佈材料層330比增加第二磁芯體315的厚度對感量影響更佳有效。

【第五組實測結果】

本實測為針對圖11A之扼流器600a的有無導線槽616對感量的影響作模擬，其中中空線圈620的線徑為1釐米(mm)，線圈5.5圈，直流阻抗0.5歐姆(mΩ)。由模擬的結果可知，當扼流器600a無導線槽616時，感量約為3.3微亨利(μH)；當扼流器600a有導線槽616時，感量約為3.43微亨利(μH)，也就是說，有無導線槽616，感量差為4%。

接著，針對導線槽616的寬度對感量的影響作實驗，其中扼流器600a之第一磁芯體611的材質為鐵矽鋁合金，且其導磁率為125。表九為導線槽間距對感量的實驗數據。

根據表九可知，導線槽616的間距由1.6mm至4.8mm，扼流器600a之感量的下降率在3%以下。可見導線槽616之設置對感量的影響小。

【第六組實測結果】

以下針對圖11A之扼流器600a與圖11D之扼流器600b進行等效磁路之實驗，其中這些扼流器之磁芯的材料與體積大小皆相同。圖12為扼流器的磁路示意圖，為了方便說明起見，圖12僅繪示磁芯之第一磁芯體與第二磁芯體，圖12(a)圖代表第二磁芯體717a位於第一磁芯體711a的中柱714a與側壁部712a上，且第二磁芯體717a無開口，(b)圖代表扼流器600a，即第二磁芯體617配置於側壁部612b之間，(c)圖代表扼流器600b，即第二磁芯體617之兩端配置於側壁部612b’上。細虛線表示間距(僅繪示單邊)，而粗虛線表示等效磁路路徑(僅繪示單邊)。表十為單邊間距對等效磁路之導磁率的實驗數據。

根據表十可知，單邊間距對導磁率的影響，扼流器600a為最小，扼流器600b次之，扼流器700a最大。可見，本發明提出之扼流器600a及扼流器600b可有效降低單邊間距對導磁率的影響，而使扼流器600a、600b相較於扼流器700a具有較大之感值。

綜上所述，本發明之扼流器300a、300c~300f、400a~400c、500a~500e、600a、600b至少具有下列優點：

1.扼流器的組裝穩定性高，降低感值變異性。

2.本發明之扼流器的效率大於習知之扼流器的效率。

3.可利用自動化設備將導線纏繞成中空線圈，可有效降低導線於繞線製程中所耗費的人力成本。

4.可控制第二磁芯體相對於第一磁芯體的位置來搭配不同線圈，以調整感量，使得不同感量之扼流器可使用相同的磁芯，而節省模具費用。

5.扼流器具有導線槽時，可有效縮小扼流器的外觀寬度及線圈之端部的距離，且可使線路板上之焊墊間距縮小。

6.將開口設置於具有組裝面之第二磁芯體或底板上，使中柱會朝組裝面突出，而使突出的中柱不致影響扼流器的外觀。

7.扼流器具有殼體、封裝體、磁性殼體或磁芯具有側壁部，可用來取代磁性膠，而有效避免磁性膠溢膠或垂流之問題。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、300a、300c～300f、400a～400c、500a～500e、600a、600b、700a．．．扼流器

110．．．環形磁芯

120、420．．．導線

310、310’、410a～410c、510a～510d、610．．．磁芯

311、311’、611、611’、711a．．．第一磁芯體

312、414、414’、414”、512a～512e、614、614’、714a．．．中柱

312a、312b、513b～513e、614a、614a’．．．一端

314、314’、412、412’、514b～514e、612、612’．．．頂板

314a、612a、612a’．．．底部

314b、612b、612b’、712a．．．側壁部

315、315’、617、617’、717a．．．第二磁芯體

315a、416a、518a、617a．．．接合面

315b、416b、518b、617b．．．組裝面

316、517、619．．．開口

317a、317b、616．．．導線槽

318、416c．．．注入孔

320、522、620．．．中空線圈

322、324．．．端部

323．．．繞線部

330．．．材料層

340、440．．．磁性膠

350、430．．．殼體

352、432．．．開口端

360．．．磁性殼體

360a．．．上表面

360b．．．下表面

362a、362b．．．開口端

416、416’、416”、516d、516e．．．底板

370、520．．．封裝體

520a．．．表面

524．．．磁性材料

526．．．穿孔

S．．．繞線空間

圖1為習知之扼流器的俯視示意圖。

圖2A為本發明之一實施例之扼流器的示意圖。

圖2B為圖2A之扼流器的分解示意圖。

圖2C為圖2A之扼流器的仰視示意圖。

圖3為本發明之另一實施例之扼流器的剖面示意圖。

圖4為本發明之另一實施例之扼流器的立體示意圖。

圖5為本發明之另一實施例之扼流器的剖面示意圖。

圖6A為本發明之另一實施例之扼流器的剖面示意圖。

圖6B為圖6A之磁性殼體的立體示意圖。

圖7為本發明之另一實施例之扼流器的剖面示意圖。

圖8A為本發明之另一實施例之扼流器的剖面示意圖。

圖8B為圖8A之扼流器的分解示意圖。

圖8C為圖8A之扼流器的立體示意圖。

圖8D為圖8A之扼流器的另一分解示意圖。

圖8E為圖8A之扼流器的又一分解示意圖。

圖9為本發明之另一實施例之扼流器的剖面示意圖。

圖10A至圖10D為圖9之磁芯的四種變化結構的剖面示意圖。

圖11A為本發明之另一實施例之扼流器的示意圖。

圖11B為圖11A之扼流器的分解示意圖。

圖11C為本發明之另一實施例之扼流器的示意圖。

圖11D為本發明之另一實施例之扼流器的示意圖。

圖12為扼流器的磁路示意圖。

300a．．．扼流器

310．．．磁芯

311．．．第一磁芯體

312．．．中柱

312a、312b．．．一端

314．．．頂板

315．．．第二磁芯體

315a．．．接合面

315b．．．組裝面

316．．．開口

317a、317b．．．導線槽

320．．．中空線圈

322、324．．．端部

323．．．繞線部

Claims

一種扼流器，包括：一中空線圈被一封裝體封裝，其整體具有一上表面以及一下表面；一磁芯，包括：一第一磁芯體，包括一中柱以及一頂部，其中，該中柱具有一頂端以及一底端，該頂部連接該頂端，其中，該中柱之一第一部分經由該上表面置放於該中空線圈內，該頂部之至少一部分設置於該上表面之上；以及一第二磁芯體，具有一開口，其中，該中柱的一第二部分置入該開口內並與該第二磁芯體連接。
如申請專利範圍第1項所述之扼流器，其中該第二磁芯體具有一接合面與一相對於該接合面的組裝面，該中柱的該端適於從該接合面置入於該開口內，該開口位於該第二磁芯體之中心且連通該接合面與該組裝面。
如申請專利範圍第2項所述之扼流器，其中該中柱的該端實質上與該組裝面切齊。
如申請專利範圍第2項所述之扼流器，其中該中柱的該端穿過該開口而突出於該組裝面。
如申請專利範圍第2項所述之扼流器，其中該中空線圈具有兩端部，該兩端部配置於該組裝面上。
如申請專利範圍第5項所述之扼流器，其中該第二磁芯體更具有二導線槽，位於該第二磁芯體的邊緣，且該些端部穿過該些導線槽。
如申請專利範圍第1項所述之扼流器，更包括一材料層，配置於該開口的內壁，且位於該中柱與該開口的內壁之間。
如申請專利範圍第7項所述之扼流器，其中該材料層為一磁性膠。
如申請專利範圍第1項所述之扼流器，其中該頂部為一平板，該中柱與該平板為一體成形，該中空線圈位於該第一磁芯體的該平板與該第二磁芯體之間。
如申請專利範圍第1項所述之扼流器，更包括一磁性膠，該磁性膠包覆該中空線圈。
如申請專利範圍第1項所述之扼流器，更包括一磁性膠，其中該封裝體包含一具有一開口端的殼體，該殼體為一桶狀結構，該磁芯與該中空線圈配置於該殼體內，該第二磁芯體配置於該開口端且暴露出該第二磁芯體的一組裝面，該磁性膠配置於該殼體與該中空線圈間的空間內。
如申請專利範圍第11項所述之扼流器，其中該第二磁芯體更具有至少一位於該第二磁芯體之邊緣的注入孔，該磁性膠適於由該注入孔填充於該殼體內。
如申請專利範圍第1項所述之扼流器，其中該封裝體包括一磁性材料，該磁性材料包覆該中空線圈的周圍。
如申請專利範圍第1項所述之扼流器，其中該封裝體為一磁性殼體，具有兩開口端分別位於該上表面及該下表面且互相連通，該中空線圈配置於該磁性殼體內，且該第一磁芯體的該中柱貫穿該磁性殼體的該些開口端，該第二磁芯體配置於該磁性殼體的該下表面上。
如申請專利範圍第1項所述之扼流器，其中該頂部為一頂板，該頂板具有一底部與二側壁部，該些側壁部配置於該底部的相對兩側邊，該些側壁部的延伸方向實質上垂直於該底部的延伸方向。
如申請專利範圍第15項所述之扼流器，其中該第二磁芯體配置於該些側壁部之間。
如申請專利範圍第1項所述之扼流器，其中該第二磁芯體直接配置於該中空線圈上。
一種扼流器，包括：一磁芯，具有一中柱；至少一導線，纏繞於該磁芯之該中柱上；以及一殼體，為具有一開口端之桶狀結構，該磁芯與該導線配置於該殼體內，且該開口端暴露出該磁芯的一組裝面；其中該磁芯包括一具有該組裝面的底板，該底板具有至少一位於該底板之邊緣的注入孔，該磁性膠適於由該注入孔填充於該殼體內。
如申請專利範圍第18項所述之扼流器，其中該磁芯包括一頂板以及一具有該組裝面的底板，該中柱配置於該頂板與該底板之間，且該頂板、該底板與該中柱之間形成一繞線空間，該導線位於該繞線空間內。
如申請專利範圍第18項所述之扼流器，其中該磁芯，包括一中柱及一具有該組裝面之底板，該底板具有一開口，該中柱的一端適於置入該開口內並與該開口相接合，且該導線為一中空線圈，該中空線圈套設於該中柱上。
如申請專利範圍第20項所述之扼流器，其中該底板直接配置於該中空線圈上。
一種扼流器，包括：一中空線圈被一封裝體封裝，該封裝體具有一上表面以及一下表面；一磁芯，包括：一第一磁芯體，包括一中柱以及一頂部，其中，該中柱具有一頂端以及一底端，該頂部連接該頂端，其中，該中柱之一第一部分經由該封裝體之上表面置放於該中空線圈內，該頂部之至少一部分設置於該上表面之上；以及一第二磁芯體，具有一開口，其中，該中柱的一第二部分置入該開口內並與該第二磁芯體連接。
如申請專利範圍第22項所述之扼流器，其中該封裝體是以射出封裝或壓模封裝使該磁性材料包覆該中空線圈。
如申請專利範圍第22項所述之扼流器，其中該頂部為一頂板，該中柱與該頂板為一體成形，且該中柱的一端套設於該封裝體內。
如申請專利範圍第22項所述之扼流器，其中該頂部為一頂板，該中柱與該頂板為一體成形，且該中柱的一端穿過該封裝體而與該封裝體遠離該頂板的一表面實質上切齊。
如申請專利範圍第22項所述之扼流器，其中該頂部為一頂板，該磁芯更包括一底板，該頂板與該中柱為一體成形，且該中柱的一端穿過於該封裝體而與該封裝體遠離該頂板的一表面實質上切齊，該底板覆蓋該中柱的該端與該封裝體的該表面。
如申請專利範圍第22項所述之扼流器，其中該頂部為一頂板，該磁芯更包括一底板，該頂板與該中柱為一體成形，該底板具有一開口、一接合面與一相對於該接合面的組裝面，該中柱的一端穿過於該封裝體而從該接合面置入於該開口內，且該中柱的該端實質上與該組裝面切齊。
一種扼流器，包括：一磁芯，包括：一第一磁芯體，包括一頂板與一中柱，該頂板具有一底部與一側壁部，該側壁部環繞該底部的周圍配置，且該側壁部的延伸方向實質上垂直於該底部的延伸方向，該側壁部包圍該中柱；一第二磁芯體，為一平板並具有一開口，該中柱的一端適於置入於該開口內；以及一中空線圈，套設於該中柱上，且位於該第一磁芯體的該頂板與該第二磁芯體之間，其中該中空線圈的高度小於該頂板的該側壁部的高度，該側壁部至少與部分之該中空線圈相接觸。
如申請專利範圍第28項所述之扼流器，其中該中柱與該頂板為一體成形。
如申請專利範圍第28項所述之扼流器，其中該第二磁芯體具有一接合面與一相對於該結合面的組裝面，該中柱的該端適於從該接合面置入於該開口內，該開口位於該第二磁芯體之中心且連通該接合面與該組裝面。
如申請專利範圍第30項所述之扼流器，其中該中柱的該端實質上與該組裝面切齊。
如申請專利範圍第30項所述之扼流器，其中該中柱的該端穿過該開口而突出於該組裝面。
如申請專利範圍第28項所述之扼流器，其中該第一磁芯體更包括至少一導線槽，配置於該頂板的該側壁部。
如申請專利範圍第28項所述之扼流器，更包括一材料層，配置於該開口的內壁，且位於該中柱與該開口之間。
如申請專利範圍第28項所述之扼流器，其中該第二磁芯體直接配置於該中空線圈上。
一種製作扼流器之方法，包括：用一封裝體封裝一中空線圈並形成一上表面以及一下表面；提供一第一磁芯體，該第一磁芯體具有一中柱；提供一第二磁芯體，具有一開口；將該中柱之一第一部分經由該上表面置放於該中空線圈內；以及將該中柱的一第二部分置入該開口內並與該第二磁芯體連接。
如申請專利範圍第36項所述之方法，該第一磁芯體具有一頂部，其中，該中柱具有一頂端以及一底端，該頂部連接該頂端，該方法更包括：將該頂部之至少一部分設置於該上表面之上。