CN104700983B - 共模扼流线圈及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够抑制辐射噪声且能够提高电路的抗干扰性的共模扼流线圈及其制造方法。共模扼流线圈(1)具备：芯体，其具有沿x轴方向延伸且包括区域(α)和区域(γ)的卷芯部(14)；绕组(20)，其缠绕于卷芯部(14)；以及绕组(21)，其按照与绕组(20)并行的方式缠绕于卷芯部(14)。区域(α)从绕组(20)与卷芯部(14)接触的端部(A)至位置(B)为止，区域(γ)从绕组(20)与卷芯部(14)接触的端部(D)至位置(C)为止。绕组(20)在区域(α)中相对于相同缠绕圈次的绕组(21)位于x轴方向的负方向侧。另外，绕组(20)在区域(γ)中相对于相同缠绕圈次的绕组(21)位于x轴方向的正方向侧。
Description
技术领域
本发明涉及共模扼流线圈及其制造方法。
背景技术
作为以往的共模扼流线圈，已知有专利文献1记载的共模扼流线圈。在这种以往的共模扼流线圈中，存在当信号通过该共模扼流线圈时，差模信号的一部分被转换为共模信号，共模信号的一部分被转换为差模信号的情况(以下，称为模式转换)。而且，在使用共模扼流线圈的差动传输电路中，由模式转换产生的共模信号成为辐射噪声，由模式转换产生的差模信号引起电路的误动作。换句话说，在以往的共模扼流线圈中，存在产生辐射噪声或者电路的抗干扰性(immunity)降低的问题。
专利文献1：日本特开2006-261564号公报
发明内容
本发明的目的在于提供能够抑制辐射噪声并且能够提高电路的抗干扰性的共模扼流线圈及其制造方法。
本发明的第一方式的共模扼流线圈的特征在于，
具备：芯体，其具有沿轴向延伸且包括第一区域和第二区域的卷芯部；第一绕组，其缠绕于上述卷芯部；以及第二绕组，其按照与上述第一绕组并行的方式缠绕于上述卷芯部，
上述第一区域从上述第一绕组与上述卷芯部接触的部分的一侧的第一端部至第一位置为止，
上述第二区域是不与上述第一区域重叠的区域，从上述第一绕组与上述卷芯部接触的部分的另一侧的第二端部至第二位置为止，
在上述第一区域中，上述第一绕组相对于与该第一绕组相同缠绕圈次的上述第二绕组位于上述一侧，在上述第二区域中，上述第一绕组相对于与该第一绕组相同缠绕圈次的该第二绕组位于上述另一侧。
本发明的第二方式的共模扼流线圈的制造方法是上述共模扼流线圈的制造方法，其特征在于，在上述第一区域以及上述第二区域中，上述第一绕组以及上述第二绕组这双方按照与上述卷芯部接触的方式缠绕。
在本发明的第一方式的共模扼流线圈中，第一绕组在第一区域中相对于相同缠绕圈次的第二绕组位于一侧，第一绕组在第二区域中相对于相同缠绕圈次的第二绕组位于另一侧。由此，抑制由在第一绕组以及第二绕组中流动交流电流而产生的电磁场分布偏向一侧或者另一侧的情况。其结果是，在本发明的第一方式的共模扼流线圈中，抑制模式转换，从而能够抑制辐射噪声，并且能够提高电路的抗干扰性。
根据本发明，能够抑制辐射噪声，并且能够提高电路的抗干扰性。
附图说明
图1是一个实施例的共模扼流线圈的外观图。
图2是从与卷芯部的轴向正交的方向观察一个实施例的共模扼流线圈的剖面图。
图3是表示一个实施例的共模扼流线圈的制造过程的图。
图4是表示一个实施例的共模扼流线圈的制造过程的图。
图5是表示一个实施例的共模扼流线圈的制造过程的图。
图6是表示比较例的共模扼流线圈中的差模信号施加时的绕组周边的电场的方向的图。
图7是表示一个实施例的共模扼流线圈中的差模信号施加时的绕组周边的电场的方向的图。
图8是变形例的共模扼流线圈的外观图。
图9是从与卷芯部的轴向正交的方向观察变形例的共模扼流线圈的剖面图。
图10是表示与一个实施例以及变形例的共模扼流线圈相当的样本以及与以往的共模扼流线圈相当的样本中的、输出的差模信号相对于输入的共模信号的比例与频率之间的关系的曲线图。
附图标记说明:A、D...端部(第一端部、第二端部)；B、C...位置(第一位置、第二位置)；M...中点；S1～S5...面；S10...正交面；α、γ...区域(第一区域、第二区域)；1、1A...共模扼流线圈；12...芯体；14...卷芯部；16、18...凸缘部；20、21...绕组(第一绕组、第二绕组)；22～25...外部电极。
具体实施方式
(共模扼流线圈的结构参照图1以及图2)
参照附图对一个实施例的共模扼流线圈1进行说明。在以下，将卷芯部14的中心轴延伸的方向定义为x轴方向。另外，在从x轴方向俯视时，将沿着凸缘部16的长边的方向定义为y轴方向，将沿着凸缘部16的短边的方向定义为z轴方向。此外，x轴、y轴以及z轴相互正交。
如图1所示，共模扼流线圈1具备芯体12、绕组20、21、外部电极22～25以及板状芯体50。
芯体12例如由铁氧体、氧化铝等材料构成，包括卷芯部14以及凸缘部16、18。
卷芯部14是沿x轴方向延伸的棱柱状的部件。但是，卷芯部14不局限于棱柱状，也可以是圆柱状。
凸缘部16、18设置于卷芯部14的x轴方向的两端。具体而言，凸缘部16设置于卷芯部14的x轴方向的负方向侧的一端。凸缘部18设置于卷芯部14的x轴方向的正方向侧的另一端。
凸缘部16呈近似长方体的形状。另外，对凸缘部16的x轴方向的正方向侧的面S1与z轴方向的正方向侧(第一方向)的面S2所成的角，实施如朝向凸缘部16的内部切下那样的倒角。但是，在凸缘部16的y轴方向的中央部不实施该倒角，取而代之，设置有从凸缘部16的面S2朝向卷芯部14的z轴方向的正方向侧的面S3延伸的斜面。
凸缘部18呈长方体的形状。另外，对凸缘部18的x轴方向的负方向侧的面S4与z轴方向的正方向侧的面S5所成的角，实施如朝向凸缘部18的内部切下那样的倒角。但是，在凸缘部18的y轴方向的中央部不实施该倒角，取而代之，设置有从凸缘部18的面S5朝向卷芯部14的面S3延伸的斜面。
外部电极22～25由Ni以及Ni-Cr、Ni-Cu等Ni类合金、Ag、Cu、Sn等构成。另外，若从z轴方向的正方向侧观察，则外部电极22～25呈近似矩形形状。
外部电极22、23以从y轴方向的负方向侧朝向正方向侧按该顺序排列的方式设置在凸缘部16的面S2上。此时，外部电极22、23以按照相互不接触的方式隔开了间隔的状态排列。
外部电极24、25以从y轴方向的负方向侧朝向正方向侧按该顺序排列的方式设置在凸缘部18的面S5上。此时，外部电极24、25以按照相互不接触的方式隔开了间隔的状态排列。
绕组20、21是缠绕于卷芯部14的导线，通过用聚氨酯等绝缘材料覆盖以铜、银等导电性材料为主要成分的芯线而构成。另外，绕组20、21各自的缠绕次数是十次。
绕组20(第一绕组)的x轴方向的负方向侧的一端在面S2上与外部电极22连接，绕组20的x轴方向的正方向侧的另一端在面S5上与外部电极24连接。
绕组21(第二绕组)按照与绕组20并行的方式缠绕于卷芯部14。另外，绕组21的x轴方向的负方向侧的一端在面S2上与外部电极23连接，绕组21的x轴方向的正方向侧的另一端在面S5上与外部电极25连接。
此处，如图2所示，绕组20在从该绕组20与卷芯部14接触的x轴方向的负方向侧的端部A(第一端部)至卷芯部14的x轴方向的中央附近且偏x轴方向的负方向侧的位置B(第一位置)为止的区域α(第一区域)中，按照相对于相同缠绕圈次的绕组21位于x轴方向的负方向侧(一侧)的方式缠绕于卷芯部14。其中，区域α中的绕组20、21的缠绕次数，以绕组20、21缠绕于卷芯部并开始并行的x轴方向的负方向侧的端点作为起点而开始计数。
而且，绕组20在从卷芯部14的位置B至卷芯部14的x轴方向的中央附近且偏x轴方向的正方向侧的位置C(第二位置)为止的区域β内与绕组21交叉。由此，绕组20在从该绕组20与卷芯部14接触的x轴方向的正方向侧的端部D(第二端部)至卷芯部14的x轴方向的中央附近且偏x轴方向的正方向侧的位置C(第二位置)为止的区域γ(第二区域)中，按照相对于相同缠绕圈次的绕组21位于x轴方向的正方向侧(另一侧)的方式缠绕于卷芯部14。另外，绕组20、21在卷芯部14的面S3交叉。其中，区域γ中的绕组20、21的缠绕次数，以绕组20、21缠绕于卷芯部并开始并行的x轴方向的正方向侧的端点作为起点而开始计数。
并且，在如图2所示的剖面中，绕组20、21关于正交面S10对称地配置，该正交面S10通过在卷芯部14的中心轴上区域α与区域γ之间的中点、即中点M，并且与该中心轴正交。
板状芯体50由铁氧体、氧化铝等材料构成，且如图1所示，呈近似长方体。另外，板状芯体50通过粘合剂被固定于芯体12的z轴方向的负方向侧。其中，通过相对于芯体12固定板状芯体50，来形成闭磁路。
(制造方法参照图3～图5)
以下，对实施例的共模扼流线圈的制造方法进行说明。
首先，准备作为芯体12的材料的以铁氧体为主要成分的粉末。然后，将准备好的铁氧体粉末填充于凹模。利用凸模对填充好的粉末进行加压，从而使卷芯部14的形状以及凸缘部16、18的形状成型。
接下来，在卷芯部14以及凸缘部16、18的成型结束后进行烧成，芯体12完成。
然后，为了形成外部电极22～25，对凸缘部16、18的面S2、S5的y轴方向的两端部涂覆Ag膏。接下来，使附着的Ag膏干燥并进行烧成，从而形成外部电极22～25的基底电极亦即Ag膜。然后，通过电镀等在Ag膜上形成Ni金属膜。然后，通过电镀等在Ni金属膜上形成Sn金属膜。通过以上，形成外部电极22～25。
接下来，在芯体12的卷芯部14缠绕绕组20、21。如图3所示，在缠绕绕组20、21的工序中，从嘴部N同时拉出两根绕组20、21。使拉出的绕组20、21与凸缘部16上的外部电极22、23抵接，朝向凸缘部16按压加热片Q。由此，使绕组20、21压接于外部电极22、23。然后，将从凸缘部16向芯体12的外部突出的绕组20、21的剩余部分切除。接下来，如图4所示，使芯体12以卷芯部14的延伸方向为中心轴而旋转，使嘴部N慢慢地从凸缘部16的附近朝向凸缘部18移动。由此，绕组20、21这双方按照边与卷芯部14接触边并行的方式缠绕于该卷芯部14。另外，此时，按照使绕组20相对于绕组21位于凸缘部16侧、即x轴方向的负方向侧的方式缠绕绕组20、21。
另外，如图5所示，在嘴部N靠近中点M时，使嘴部N旋转180°，以使得绕组20、21的x轴方向的位置关系逆转。由此，在比中点M更靠凸缘部18侧、即更靠x轴方向的正方向侧，绕组20相对于绕组21位于x轴方向的正方向侧。之后，进一步使芯体12以卷芯部14的延伸方向为中心轴旋转，并使嘴部N慢慢地朝向凸缘部18移动。然后，使绕组20、21抵接于凸缘部18上，朝向凸缘部18按压加热片Q。最后，将从凸缘部18向芯体12的外部突出的绕组20、21的剩余部分切除，从而完成共模扼流线圈1。
(效果参照图1、图2、图6以及图7)
如图2所示，在共模扼流线圈1中，在区域α中，绕组20相对于相同缠绕圈次的绕组21位于x轴方向的负方向侧，在区域γ中，绕组20相对于相同缠绕圈次的绕组21位于x轴的正方向侧。由此，能够抑制由在绕组20以及绕组21中流动交流电流而产生的电磁场分布偏向x轴方向的负方向侧或者x轴方向的正方向侧的情况。其结果是，在共模扼流线圈1中，抑制模式转换，从而能够抑制辐射噪声，并且能够提高电路的抗干扰性。在以下，将与以往的共模扼流线圈相当的共模扼流线圈500作为比较例，更具体地进行说明。其中，x轴、y轴以及z轴的定义以共模扼流线圈1为准。
如图6所示，在共模扼流线圈500中，在该共模扼流线圈的卷芯部514的中央附近，电场的方向E500朝向该卷芯部514的延伸方向的一侧(x轴方向的负方向侧)。由此，在共模扼流线圈500中，其电磁场分布整体偏向卷芯部的一侧。另一方面，在共模扼流线圈1中，使绕组20在区域α中相对于绕组21位于x轴方向的负方向侧，在区域γ中相对于绕组21位于x轴的正方向侧，换句话说，在x轴方向使绕组的配置对称，从而如图7所示那样，卷芯部14的中央附近的电场的方向E1成为z轴方向。换句话说，在共模扼流线圈1中，卷芯部14的中央附近的电场的方向未朝向x轴方向的负方向侧或者正方向侧，因此其电磁场分布整体关于卷芯部14的中心轴的延伸方向对称，从而能够抑制偏向x轴方向的负方向侧或者正方向侧的情况。其结果是，在共模扼流线圈1中，抑制模式转换，从而能够抑制辐射噪声，并且能够提高电路的抗干扰性。
另外，如图1所示，在共模扼流线圈1中，在卷芯部14的面S3的大致中央，绕组20、21交叉。此处，绕组20、21各自的缠绕次数是十次且次数相同。像这样，当绕组20、21在缠绕的区域的中央交叉且缠绕次数是偶数时，在绕组20、21被拉出的外部电极侧的卷芯部的面、即在z轴方向的正方向侧的面S3使绕组20、21交叉，从而绕组20、21的缠绕次数在区域α以及区域γ中相等。由此，进一步抑制共模扼流线圈1的电磁场分布的偏向。此外，当绕组的缠绕次数为奇数时，在绕组20、21缠绕的区域的中央，并且在与绕组20、21被拉出的外部电极侧相反侧亦即卷芯部14的z轴方向的负方向侧的面，使绕组20、21交叉，从而能够抑制在区域α以及区域γ中电磁场分布的偏向。
(变形例)
如图8所示，变形例的共模扼流线圈1A与共模扼流线圈1的不同点在于绕组20、21的缠绕次数和缠绕方法。具体而言，如图9所示，在共模扼流线圈1A中，绕组20缠绕于卷芯部14，进一步在该绕组20上缠绕绕组21。换句话说，在区域α以及区域γ中，绕组20按照被绕组21和卷芯部14夹着的方式缠绕于卷芯部14。通过像这样进行缠绕，使共模扼流线圈1A中的各绕组的缠绕次数比共模扼流线圈1多，成为三十二次。
另外，共模扼流线圈1A也与共模扼流线圈1相同，绕组20在从该绕组20与卷芯部14接触的x轴方向的负方向侧的端部A至位置B为止的区域α中，按照相对于相同缠绕圈次的绕组21位于x轴方向的负方向侧的方式缠绕于卷芯部14，绕组20在从该绕组20与卷芯部14接触的x轴方向的正方向侧的端部D至位置C为止的区域γ中，按照相对于相同缠绕圈次的绕组21位于x轴方向的正方向侧的方式缠绕于卷芯部14。
在如以上那样构成的共模扼流线圈1A中，与共模扼流线圈1相比，能够增加绕组20、21的缠绕次数。由此，共模扼流线圈1A相对于共模扼流线圈1能够得到更大的电感值。
另外，在共模扼流线圈1A中也与共模扼流线圈1相同，绕组20在区域α中，相对于相同缠绕圈次的绕组21位于x轴方向的负方向侧，绕组20在区域γ中，相对于相同缠绕圈次的绕组21位于x轴的正方向侧。由此，抑制由在绕组20以及绕组21中流动交流电流而产生的电磁场分布偏向x轴方向的负方向侧或者x轴方向的正方向侧的情况。其结果是，在共模扼流线圈1A中，抑制模式转换，从而能够抑制辐射噪声，并且能够提高电路的抗干扰性。共模扼流线圈1A的其他结构与共模扼流线圈1相同。因此，绕组20、21的缠绕方法以及缠绕次数以外的说明如在共模扼流线圈1中所说明的那样。
此处，本申请发明者为了确认共模扼流线圈1、1A的效果而进行了实验。具体而言，实验使用与共模扼流线圈1相当的样本T1、与共模扼流线圈1A相当的样本T2以及与以往的共模扼流线圈500相当的样本T3，对输出的差模信号相对于输入的共模信号的比例Sds21进行了测定。其中，各样本的大小是4.5mm×3.2mm×2.6mm，缠绕的绕组的线径是φ40μm。并且，样本T1以及样本T3中的各绕组的缠绕次数是十次，样本T2中的各绕组的缠绕次数是三十二次。
实验结果如图10所示，可知在测定的频带的全部区域，样本T1、T2相对于样本T3，输出的差模信号相对于输入的共模信号的比例Sds21较小。即，这表示样本T1、T2与样本T3相比，难以发生模式转换。
另外，在40～140MHz中，样本T2相对于样本T1，输出的差模信号相对于输入的共模信号的比例(Sds21)较小。换句话说，可知在上述频率范围内，样本T2相对于样本T1更加难以发生模式转换。从以上各样本的结果可知，在共模扼流线圈1、1A中，能够抑制模式转换。
(其他实施例)
本发明的共模扼流线圈及其制造方法并不限定于上述实施例，在其主旨的范围内能够进行各种变更。例如，绕组的缠绕次数、芯体中的卷芯部、凸缘部的形状、材料等是任意的。并且，x轴方向上区域α与区域γ之间的中点也可以不与卷芯部14的中点M一致。另外，也可以组合各实施例的结构。
产业上的可利用性
如上所述，本发明对共模扼流线圈及其制造方法有用，在能够抑制辐射噪声并且能够提高电路的抗干扰性的方面优良。
Claims (10)
1.一种共模扼流线圈，其特征在于，
具备：
芯体，其具有卷芯部，所述卷芯部沿轴向延伸且包括第一区域和第二区域；
第一绕组，其缠绕于所述卷芯部；以及
第二绕组，其按照与所述第一绕组相同缠绕圈次的彼此并行的方式缠绕于所述卷芯部，
所述第一区域从所述第一绕组与所述卷芯部接触的部分的一侧的第一端部至第一位置为止，
所述第二区域是不与所述第一区域重叠的区域，从所述第一绕组与所述卷芯部接触的部分的另一侧的第二端部至第二位置为止，
在所述第一区域中，所述第一绕组相对于与该第一绕组相同缠绕圈次的所述第二绕组位于所述一侧，在所述第二区域中，所述第一绕组相对于与该第一绕组相同缠绕圈次的该第二绕组位于所述另一侧。
2.根据权利要求1所述的共模扼流线圈，其特征在于，
所述第一绕组与所述第二绕组的配置关于正交面面对称，所述正交面通过在所述轴向上所述第一区域与所述第二区域之间的中点并与该轴向正交。
3.根据权利要求1或2所述的共模扼流线圈，其特征在于，
在第一区域以及第二区域中，所述第一绕组按照被所述第二绕组和所述卷芯部夹着的方式缠绕于该卷芯部。
4.一种共模扼流线圈的制造方法，是权利要求1或2所记载的共模扼流线圈的制造方法，其特征在于，
在所述第一区域以及所述第二区域中，所述第一绕组以及所述第二绕组这双方按照与所述卷芯部接触的方式缠绕。
5.一种共模扼流线圈，其特征在于，
具备：
芯体，其具有卷芯部，所述卷芯部沿轴向延伸且包括第一区域和第二区域；
第一绕组，其缠绕于所述卷芯部；以及
第二绕组，其按照与所述第一绕组相同缠绕圈次的彼此并行的方式缠绕于所述卷芯部，
所述第一区域从所述第一绕组与所述卷芯部接触的部分的一侧的第一端部至第一位置为止，
所述第二区域是不与所述第一区域重叠的区域，从所述第一绕组与所述卷芯部接触的部分的另一侧的第二端部至第二位置为止，
在所述第一区域中，所述第一绕组相对于与该第一绕组相同缠绕圈次的所述第二绕组位于所述一侧，在所述第二区域中，所述第一绕组相对于与该第一绕组相同缠绕圈次的该第二绕组位于所述另一侧，
所述芯体在所述卷芯部的轴向的两端具有凸缘部，
所述第一绕组以及所述第二绕组与所述凸缘部的面上的电极连接，该面位于与所述轴向正交的正交方向的第一方向，
所述第一绕组的缠绕次数与所述第二绕组的缠绕次数相等，
所述第一绕组以及所述第二绕组各自的缠绕次数是偶数，
当从所述正交方向观察时，所述第一绕组与所述第二绕组在所述卷芯部中的位于所述第一方向的面交叉。
6.根据权利要求5所述的共模扼流线圈，其特征在于，
所述第一绕组与所述第二绕组的配置关于正交面面对称，所述正交面通过在所述轴向上所述第一区域与所述第二区域之间的中点并与该轴向正交。
7.根据权利要求5或6所述的共模扼流线圈，其特征在于，
在第一区域以及第二区域中，所述第一绕组按照被所述第二绕组和所述卷芯部夹着的方式缠绕于该卷芯部。
8.一种共模扼流线圈的制造方法，是权利要求5或6中所记载的共模扼流线圈的制造方法，其特征在于，
在所述第一区域以及所述第二区域中，所述第一绕组以及所述第二绕组这双方按照与所述卷芯部接触的方式缠绕。
9.一种共模扼流线圈，其特征在于，
具备：
芯体，其具有卷芯部，所述卷芯部沿轴向延伸且包括第一区域和第二区域；
第一绕组，其缠绕于所述卷芯部；以及
第二绕组，其按照与所述第一绕组并行的方式缠绕于所述卷芯部，
所述第一区域从所述第一绕组与所述卷芯部接触的部分的一侧的第一端部至第一位置为止，
所述第二区域是不与所述第一区域重叠的区域，从所述第一绕组与所述卷芯部接触的部分的另一侧的第二端部至第二位置为止，
在所述第一区域中，所述第一绕组相对于与该第一绕组相同缠绕圈次的所述第二绕组位于所述一侧，在所述第二区域中，所述第一绕组相对于与该第一绕组相同缠绕圈次的该第二绕组位于所述另一侧，
在第一区域以及第二区域中，所述第一绕组按照被所述第二绕组和所述卷芯部夹着的方式缠绕于该卷芯部，
所述芯体在所述卷芯部的轴向的两端具有凸缘部，
所述第一绕组以及所述第二绕组与所述凸缘部的面上的电极连接，该面位于与所述轴向正交的正交方向的第一方向，
所述第一绕组的缠绕次数与所述第二绕组的缠绕次数相等，
所述第一绕组以及所述第二绕组各自的缠绕次数是奇数，
当从所述正交方向观察时，所述第一绕组与所述第二绕组在所述卷芯部中的位于与所述第一方向相反方向的第二方向的面交叉。
10.根据权利要求9所述的共模扼流线圈，其特征在于，
所述第一绕组与所述第二绕组的配置关于正交面面对称，所述正交面通过在所述轴向上所述第一区域与所述第二区域之间的中点并与该轴向正交。
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