具有磁通补偿结构的磁性元件及其制造方法与流程

本发明关于一种磁性元件及其制造方法，特别是关于一种具有磁通补偿结构的磁性元件及其制造方法。

背景技术：

1、随着数据中心与人工智能(ai)服务器功率的需求逐渐提高，ai服务器机架内部的ac/dc电源转换器的电源转换效率变得更加重要。由于电源转换器在整流的过程中会造成电力损耗并产生热能，因此，系统在架设时必须考量这些额外散发的热能所造成系统故障和寿命减少的问题。

2、承上所述，对于电源转换器的设计而言，除了线路架构以及零件的选用以外，磁性元件的设计也关系到上述散发热能、系统故障和寿命减少的问题。进一步而言，当磁性元件产生铁损时，同时将产生额外散发的热能，而铁损的产生则由于磁性元件内部的磁通量无法有效的补偿及控制所致。

3、据此，如何提供一种具有磁通补偿结构的磁性元件及其制造方法以改善上述问题已成为目前急需研究的课题。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明提供一种具有磁通补偿结构的磁性元件的制造方法，包括提供一磁性元件的一铁芯，铁芯包括多个中柱及一框体，各个中柱相邻设置于框体的容置空间中；以及分别于所述中柱上缠绕一线圈，以使磁性元件于各个线圈接收电流时，以使各个中柱与框体分别形成一磁通路径，并在各个磁通路径上产生对应的一磁通量，其中，铁芯的结构被设置为使各个中柱与框体所形成的磁通路径共同通过框体的至少一部分，并且框体的截面积被设置为使通过至少一部分的磁通量相互抵消而令框体上的磁通量最大值小于各个中柱的磁通量最大值。

2、本发明还提供一种具有磁通补偿结构的磁性元件，包括一铁芯及多个线圈。铁芯包括多个中柱及一框体，各个中柱相邻设置于框体的一容置空间中。多个线圈分别缠绕于所述中柱上，使磁性元件于各个线圈接收一电流时，使各个中柱与框体分别形成一磁通路径，并于各个磁通路径上产生对应的一磁通量，其中，铁芯的结构使各个中柱与框体所形成的磁通路径共同通过框体的至少一部分，并且框体的截面积使通过至少一部分的磁通量相互抵消而令框体上的磁通量最大值小于各个中柱的磁通量最大值。

3、综上所述，本发明具有磁通补偿结构的磁性元件及其制造方法通过将多组线圈设置在同一铁芯的内部结构中，可使得各个线圈在铁芯内感应产生的磁通量产生互相抵消、补偿的效果，因而可降低铁心损耗与铁心饱和度，进一步降低电源转换器产生的热能，并进一步提升电源转换器的电源转换效率，同时可达到缩小设置于电源转换器中的变压器及电感器的体积的功效。

1.一种具有磁通补偿结构的磁性元件，包括：

2.如权利要求1所述的具有磁通补偿结构的磁性元件，其特征在于，所述多个中柱包含一第一中柱及一第二中柱，所述多个线圈包含一第一线圈及一第二线圈，所述电流包含一第一线圈电流及一第二线圈电流，所述磁通量包含一第一磁通量及一第二磁通量，所述第一中柱、所述第二中柱相邻设置于所述框体的所述容置空间中，所述第一线圈及所述第二线圈分别缠绕于所述第一中柱、所述第二中柱上，且通过所述第一线圈接收所述第一线圈电流以及通过所述第二线圈接收所述第二线圈电流，并根据所述第一线圈电流产生所述第一磁通量以及根据所述第二线圈电流产生所述第二磁通量。

3.如权利要求2所述的具有磁通补偿结构的磁性元件，其特征在于，所述第一线圈电流的一第一电流相位领先所述第二线圈电流的一第二电流相位，使得所述第一磁通量的一第一磁通相位领先所述第二磁通量的一第二磁通相位，并使得通过所述框体的所述截面积的所述第一磁通量及所述第二磁通量相互抵消。

4.如权利要求3所述的具有磁通补偿结构的磁性元件，其特征在于，所述第一中柱及所述第二中柱与所述框体之间分别具有一第一气隙及一第二气隙，且所述第一气隙及所述第二气隙连通所述容置空间。

5.如权利要求4所述的具有磁通补偿结构的磁性元件，其特征在于，所述多个中柱更包含一第三中柱，所述线圈还包含一第三线圈，所述电流更包含一第三线圈电流，所述磁通量还包含一第三磁通量，所述第三中柱相邻所述第二中柱设置于所述框体的所述容置空间中，所述第三线圈缠绕于所述第三中柱上，且通过所述第三线圈接收所述第三线圈电流，并根据所述第三线圈电流产生所述第三磁通量；

6.如权利要求1所述的具有磁通补偿结构的磁性元件，其特征在于，所述框体的所述容置空间为一单一容置空间。

7.如权利要求1所述的具有磁通补偿结构的磁性元件，其特征在于，所述铁芯的所述框体为一封闭框体。

8.如权利要求5所述的具有磁通补偿结构的磁性元件，其特征在于，所述框体具有所述第一磁通量、所述第二磁通量及所述第三磁通量通过的一截面积，所述截面积根据所述铁芯的一材料的一磁通饱和密度、所述第一磁通量、所述第二磁通量及所述第三磁通量的大小计算，并根据所述框体的所述截面积计算所述铁芯的一体积。

9.如权利要求5所述的具有磁通补偿结构的磁性元件，其特征在于，所述框体包含一上盖及一下框，所述下框包含二边柱及一下盖，所述第一中柱、所述第二中柱及所述第三中柱的一高度低于所述二边柱的一高度，使得所述上盖覆盖于所述下框的所述二边柱上，在所述上盖与所述第一中柱、所述第二中柱及所述第三中柱之间分别形成所述第一气隙、所述第二气隙及所述第三气隙，并与所述下框形成所述容置空间。

10.如权利要求5所述的具有磁通补偿结构的磁性元件，其特征在于，所述第一中柱包含数个第一磁通柱，所述数个第一磁通柱之间，以及所述数个第一磁通柱与所述框体之间分别形成数个所述第一气隙，所述第二中柱包含数个第二磁通柱，所述数个第二磁通柱之间，以及所述数个第二磁通柱与所述框体之间分别形成数个所述第二气隙，所述第三中柱包含数个第三磁通柱，所述数个第三磁通柱之间，以及所述数个第三磁通柱与所述框体之间分别形成数个所述第三气隙。

11.如权利要求10所述的具有磁通补偿结构的磁性元件，其特征在于，数个所述第一气隙、数个所述第二气隙及数个所述第三气隙内分别填充一非磁性材料。

12.如权利要求5所述的具有磁通补偿结构的磁性元件，其特征在于，所述第一线圈包含一第一一次侧线圈及一第一二次侧线圈，所述第一一次侧线圈接收所述第一线圈电流，使得所述第一二次侧线圈根据所述第一线圈电流产生所述第一磁通量；以及

13.如权利要求12所述的具有磁通补偿结构的磁性元件，其特征在于，所述第三线圈包含一第三一次侧线圈及一第三二次侧线圈，所述第三一次侧线圈接收所述第三线圈电流，使得所述第三二次侧线圈根据所述第三线圈电流产生所述第三磁通量。

14.如权利要求13所述的具有磁通补偿结构的磁性元件，其特征在于，所述磁性元件包含一变压器及一电感器。

15.一种具有磁通补偿结构的磁性元件的制造方法，其特征在于，包括：

16.一种具有磁通补偿结构的磁性元件，其特征在于，包括：