基于电感磁路完整性的可变形磁芯研究与设计
2024-08-29 09:35:39
来源：电子变压器与电感网
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在智能电子设备发展过程中，无源组件的技术进展起到了至关重要的作用。市场上主流电子设备，如智能手机、可穿戴设备、IoT和所有其他小型系统中，无源组件占据了其主板总面积的70%，占总组件量近 90%。电感作为主要的无源器件之一，被广泛用于电源应用，包括直流-直流转换器、电压调压器模块和负载点（POL）转换器以及无线/无线电通信设备当中。[1]
当前研究的焦点问题在于，如何有效减少电感占用体积、提高空间利用率、增加系统集成度。工业上常用的磁芯电感采用非晶软磁材料，如FINEMET（FeCoNbBCu）、CoNbZr、CoNiFe、CoNiMn、CoNiWP、CoFeZr、CoZrTa[2]等，工业上通常使用以上Fe、Co、Ni基合金带材或粉料制备软磁磁芯。此类磁芯电感具有相对磁导率μr高、矫顽力Hc低、饱和磁化强度Ms高等优点[3]。典型磁芯电感结构类型有环型、CC 型和 EE 型等，如图1所示。
但传统磁芯电感的结构存在绕线困难、漏磁较大、结构灵活性差等问题[4]，难以满足多样化的应用场景需求。对于多用途高适应性的需求，目前主要采用柔性集成电感，其中最具有代表性的集成电感技术为薄膜电感，可以制作足够高电感值和品质因数的小型空心电感器[5]。但同时，薄膜技术也存在着工艺复杂度较高，电感值难以提高等问题。
本研究通过对现有磁芯电感结构的优化，设计了一种可变形磁芯。通过结构上的调整和模块化处理，解决了三种典型结构存在的问题，拓展了磁芯电感在变化空间中的应用，满足了电子元器件小型化、轻量化的需求，实现了较高的空间利用率。此外，针对目前部分集成电感产品的折叠变形功能，本设计也在一定程度上减少了应力带来的磁损耗，提高形变状态下工作时的电感值，实现了集成电感产品功能多样化。
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