CN1885451A - 线圈部件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种线圈部件,其是小型的,而且抑制了从磁芯的接缝及间隙部产生的浪费的磁泄漏,电流效率高。该线圈部件包括:在卷芯的至少一端部具有突缘部的带突缘磁芯、卷绕在上述卷芯上的线圈、包括底部和周壁部的有底筒状磁芯、和具有金属端子的至少2个以上树脂基座部件,其中,在上述周壁部上形成有至少2处以上的缺口部;并且,上述树脂基座部件沿着上述突缘部的侧周面配置。

Description

线圈部件
技术领域
本发明涉及一种线圈部件,特别是涉及一种小型且效率高的变压器部件。
背景技术
近年来,由于高密度安装及多层排列的基板结构等,对线圈部件的小型化提出了强烈的要求,并且对于电流损失的降低、即高功率化也有强烈的要求。
以往,一般使用的线圈部件的结构例如如图6(a)所示,包括:由磁性材料的烧结体构成的环形磁芯103、带突缘磁芯102、卷绕在带突缘磁芯的卷芯部上的线圈104、埋设有金属端子的树脂基座105,该结构的线圈部件101有各构成部件的制造成本低、制造稳定性优良的优点(参照专利文献1)。
但是,在将环形磁芯103与带突缘磁芯102组合时,会从缝隙部产生磁通泄漏,不仅如此,在图中X所示的磁芯接缝处,如图6(b)所示,在从带突缘磁芯102被吸收到环形磁芯103的磁通中通过最上侧及其附近的磁通Фx中,虽然较少但也会发生磁通泄漏。这种情况下,是预先计算从缝隙部产生的磁通泄漏Фx对电气特性(例如电感值、直流重叠特性)造成的影响而设计线圈部件,但对于在磁芯的接缝处产生的磁通泄漏Фx并没有计算,这会成为在电感实测值与设计值之间产生误差的主要原因,由此会产生不能得到希望的电感值的问题。
进而,在安装变压器部件那样的电源类线圈部件的电路基板的上部,大多通过多层基板排列而配置有信号类电路,从而从磁芯的接缝产生的磁通泄漏Фx会成为导致安装在上述信号类电路中的信号处理电子部件误动作的主要原因。
鉴于此,主要为了抑制从线圈部件上部产生的磁通泄漏、以及从磁芯接缝产生的磁通泄漏,已知有例如下述技术:如图7(a)所示那样,采用线圈部件101’,所述线圈部件101’采用了所谓有底筒状磁芯(参照专利文献2)。
【专利文献1】特开平07-066042号
【专利文献2】特开2000-082623号
但是,在这样构成的线圈部件101’中,尽管能够抑制从线圈部件的上部产生的磁通泄漏,但如果想要得到电流损失更小的线圈部件,则有下述问题:在图7(a)的X所示位置上,从设于有底筒状磁芯103与鼓形磁芯102之间的间隙产生的磁通泄漏的损失量变得显著。即,如图7(b)所示,在从鼓形磁芯102通过间隙而被有底筒状磁芯103吸收的磁通Ф中的通过最下侧及其附近的磁通Фx中,会发生磁通泄漏。
进而,在想要谋求线圈部件的小型化的情况下,线圈部件101’由于是将带突缘磁芯102、有底筒状磁芯103载置在具有金属端子的树脂基座105的上部的结构,所以会产生线圈部件整体的高度变大的问题。
发明内容
本发明考虑到上述问题,目的是提供一种下述的线圈部件,其是小型的,而且抑制了从磁芯的接缝及间隙部产生的浪费的磁泄漏,电流效率较高。
本发明的线圈部件包括:在卷芯的至少一端部具有突缘部的带突缘磁芯、卷绕在上述卷芯上的线圈、包括底部和周壁部的有底筒状磁芯、和具有金属端子的至少2个以上树脂基座部件,其中,在上述周壁部上形成有至少2处以上的缺口部;并且,上述树脂基座部件沿着上述突缘部的侧周面配置。
优选地,上述有底筒状磁芯的周壁部的高度比上述带突缘磁芯的高度大。
更加优选地,在上述有底筒状磁芯上,在至少3个以上的部位设置有跨周壁部与底面部的突起部。
本发明的线圈部件由于抑制了高度方向的尺寸,所以是小型的,并且由于抑制了浪费的磁泄漏,所以在线圈部件中流动的磁通几乎都对电气特性作出贡献,电流效率优良。
根据本发明的线圈部件,由于能够抑制高度方向的尺寸,所以能够使线圈部件小型化。此外,能够抑制从磁芯的接缝及间隙部产生的浪费的磁泄漏,而做成电流效率较高的线圈部件。
附图说明
图1是本发明的线圈部件的分解立体图。
图2(a)是本发明的线圈部件的立体图。图2(b)是从上方观察本发明的线圈部件时的平面图。
图3(a)是本发明的线圈部件的剖视图。图3(b)是表示本发明的线圈部件的间隙部处的磁通状况的示意图。
图4(a)是从本发明的线圈部件取下了有底筒状磁芯时的立体图。图4(b)是从下方观察在本发明中使用的有底筒状磁芯的内侧时的平面图。
图5(a)是在本发明中使用的树脂基座部件的立体图。图5(b)是在本发明中使用的树脂基座部件的分解立体图。
图6(a)是以往的线圈部件的剖视图。图6(b)是表示以往的线圈部件的磁芯接缝处的磁通状况的示意图。
图7(a)是以往的线圈部件的剖视图。图7(b)是表示以往的线圈部件的间隙部处的磁通状况的示意图。
具体实施方式
下面参照附图说明用来实施本发明的优选实施方式,但本发明并不限于以下的例子。
图1是本发明的线圈部件的分解立体图。
如图1所示,线圈部件1包括:带突缘磁芯2、有底筒状磁芯3、线圈4、和具有金属端子6的树脂基座部件5。
带突缘磁芯2包括:用来卷绕线圈4的未图示的卷芯、和设置在卷芯的两端部的突缘部2b。另外,也可以是设置在卷芯上的突缘部2b设置在卷芯的某一个端部上的结构。此外,在下方侧突缘部2b’的侧周面端形成有阶梯。另外,带突缘磁芯2由采用了Ni-Zn类铁氧体的材料形成。
有底筒状磁芯3包括:底部3a、和以连接在该底部3a上的方式一体设置的周壁部3b。此外,在底部3a上,设有用来在将带突缘磁芯2和有底筒状磁芯3组合时进行带突缘磁芯2的定位的突起部3d。
进而,在周壁部3b上,以配置在对称位置上的方式形成有缺口部3c,所述缺口部3c用来在将带突缘磁芯2和有底筒状磁芯3组合时避让安装于带突缘磁芯2上的树脂基座部件5。另外,设于周壁部3b的缺口部3c并不限于如本例那样设置在2处,也可以对应于安装在带突缘磁芯2上的树脂基座部件5的数量而形成在2处以上。
线圈4由具有绝缘性覆膜的金属线形成。此外,在金属线的两端部具有用来流过从后述的安装基板7供给的电流的线圈末端部。另外,线圈4是通过使带突缘磁芯2旋转、使金属线卷绕在带突缘磁芯的卷芯2a上而形成的。
树脂基座部件5埋设有金属端子6,成型为左右对称的形状。此外,树脂基座部件5的个数并不限于本例那样的2个,例如也可以为4个。另外,在此情况下,设于有底筒状磁芯3的周壁部3b上的缺口部3c,对应于树脂基座部件5的数量也形成在4处。此外,为了容易通过目视判断向带突缘磁芯2的安装方向等,也可以使左右的树脂基座部件5的形状不同来成型。
图5(a)是在本发明中使用的树脂基座部件5的立体图,图5(b)是在本发明中使用的树脂基座部件的分解立体图。
如图5(a)所示,在树脂基座部件5上,形成有与带突缘磁芯的突缘部2b’的侧周面2c的形状匹配的嵌合凹部5a。
这样,通过使树脂基座部件5的形状与带突缘磁芯的突缘部2b’的侧周面形状匹配,在将树脂基座部件5安装到带突缘磁芯2上时,能够减小线圈部件1相对于安装基板7的安装面积。
此外,如图5(b)所示,在埋设于树脂基座部件5中的金属端子6上,形成有多个线圈端子6a、和向树脂基座部件5的下方延伸的安装端子6b。
此外,多个线圈端子6a构成用来安装线圈4的末端部的捆扎部,捆扎卷绕于卷芯2a的线圈4的线圈末端部。此外,安装端子6b进行安装线圈部件1的安装基板7与线圈4的通电。
下面说明本发明的线圈部件1的制造过程的一例。
首先,将一次线圈4A卷绕在带突缘磁芯2的卷芯2a上,然后,沿着一次线圈4A的最外周面卷绕二次线圈4B。进而,沿着该二次线圈4B的最外周面,与上述同样地卷绕一次线圈4A,由此来成型线圈4。通过这样将线圈4卷绕成3层,能够增强一次线圈与二次线圈的结合,从而能够得到效率更高的变压器。
接着,将树脂基座部件5安装在带突缘磁芯2的突缘部2b’的侧周面2c上,将一次线圈4A及二次线圈4B的各末端部捆扎在从埋设于树脂基座部件5的金属端子6露出的多个线圈端子6a上,将该部位浸渍到焊料浴槽中,来将线圈4与线圈端子6a焊接固定。
接着,将有底筒状磁芯3嵌合并固定在卷绕有线圈的带突缘磁芯2及树脂基座部件5上,完成线圈部件1。另外,线圈部件1通过焊接,以保持安装端子6b与电路基板接触的状态安装在电路基板7上。由此,从安装基板7供给的电流通过安装端子6b从线圈的末端部供给到线圈部件1。另外,本例的线圈部件的安装并不限于上述过程,也可以在最开始的阶段将树脂基座部件5安装在带突缘磁芯2的突缘部2b’的侧周面2c上,然后将线圈4卷绕在卷芯上,再配置有底筒状磁芯3。
这样,根据本例的线圈部件1,由于至少2个树脂基座部件5以分隔开的状态配置在带突缘磁芯2的突缘部2b’上,所以树脂基座部件5的厚度不是叠加在线圈部件的高度方向上,能够降低线圈部件整体的高度尺寸。
图2(a)是本发明的线圈部件的立体图。
如图2(a)所示,线圈部件1包括:卷绕有线圈4的带突缘磁芯2、具有安装到带突缘磁芯2上的金属端子6的树脂基座部件5、和有底筒状磁芯3。
带突缘磁芯的突缘部2b’的侧周面2c中安装树脂基座部件5的部分以外的部分,与有底筒状磁芯的周壁部3b的内周面对置,并组装成具有间隙部g的形式。此外,线圈部件1组装成,树脂基座部件5配置在与设于有底筒状磁芯3的缺口部3c对应的位置上。
图2(b)是在将本发明的线圈部件安装在电路基板上的状态下、从上方观察得到的平面图。
如图2(b)所示,线圈部件1通过焊接等方法安装在安装基板7上。此外,由于线圈部件1配置成树脂基座部件5与有底筒状磁芯3的缺口部3c对应,所以在从上方观察线圈部件1时,是以有底筒状磁芯3的底部3a覆盖树脂基座部件5的一部分的状态安装在电路基板7上。
这样,根据本例的线圈部件1,在有底筒状磁芯3的周壁部3b上设有用来在组合时容纳树脂基座部件5的缺口部3c,所以能够减小用来向电路基板安装的安装面积,能够使线圈部件小型化。
图3(a)是本发明的线圈部件的图2(b)所示A-A线上的剖视图。
如图3(a)所示,在带突缘磁芯2的卷芯部2a上,将一次线圈4A、二次线圈4B、一次线圈4A卷绕成3层。突起部3d位于带突缘磁芯2的上方侧突缘部2b、和有底筒状磁芯3的周壁部3b之间,通过该突起部3d将带突缘磁芯2相对于有底筒状磁芯3定位。此外,在带突缘磁芯2的下方侧突缘部2b’的侧周面2c、与有底筒状磁芯3的内周面3f之间,形成有间隙部g。
此外,带突缘磁芯2的下方侧突缘部2b’是具有不同直径的二级构造,在突缘部2b’的侧周面的下方端部上形成有阶梯。利用该阶梯能够提高将树脂基座部件5安装到带突缘磁芯2上时的定位精度。另外,本例中的带突缘磁芯2的突缘部2b’为二级构造,但突缘部2b’并不限于这种构造。
在将带突缘磁芯2与有底筒状磁芯3组装起来的状态下,有底筒状磁芯3的周壁部3b的下端面3e的位置高度、与突缘部2b’的直径较大部分的下端面2d的位置高度不同,从而在周壁部3b的下端面3e与突缘部2b’之间形成有高低差d。换言之,有底筒状磁芯3形成为,有底筒状磁芯3的周壁部3b的高度比带突缘磁芯2的高度高。这里,所谓有底筒状磁芯3的周壁部3b的高度,是指有底筒状磁芯3整体的高度减去底部3a的高度后的高度,所谓带突缘磁芯2的高度,是指下述几个高度的和:突缘部2b的高度、卷芯2a的高度、以及突缘部2b’的直径较大部分的高度。
图3(b)是表示本发明的线圈部件的间隙部处的磁通状况的示意图。
从带突缘磁芯的下方侧突缘部2b’的侧周面2c出来的磁通Ф通过间隙部g而被有底筒状磁芯3的内周面3f吸收。此外,从突缘部2b’出来的磁通Ф中通过最下侧及其附近的磁通Фa,由形成在有底筒状磁芯3的周壁部3b上的、高低差d的部分吸收。这里,高低差d设定为下述大小:使得有底筒状磁芯3的周壁部3b存在于从突缘部2b’出来的通过最下侧的磁通Фa的倾斜及行进方向的延长线上。
但是,在决定高低差d的最佳值时,通过目视掌握通过最下侧的磁通Фa的倾斜及行进方向是很困难的。所以,在本例中,在设有底筒状磁芯3的周壁部3b的高度=带突缘磁芯2的高度时的电感值为Lo、设使有底筒状磁芯3的周壁部3b的高度与带突缘磁芯2的高度变化时的电感值为L时,若使有底筒状磁芯3的周壁部3b的高度与带突缘磁芯2的高度变化时的电感值L比Lo大,则判断为,有底筒状磁芯的周壁部3b的高低差d的部分吸收了磁通Фa、抑制了磁通泄漏。
结果,在有底筒状磁芯3的周壁部3b的高度>带突缘磁芯2的高度的条件下,电感值L有超过Lo的趋势,可以确认抑制了磁通的泄漏。另外,一般在使用烧结磁芯的情况下,需要考虑磁芯尺寸±50μm的公差,所以在本例中,将有底筒状磁芯3的高度尺寸的公差与带突缘磁芯2的高度尺寸的公差相加的值即100μm作为高低差d的下限值。
进而,判明了下述事实:在高低差d为带突缘磁芯2的高度的约20%时(即,有底筒状磁芯3的周壁部3b的高度为带突缘磁芯2的高度×1.2倍的情况下),电感值L相对于Lo的增加最大,最有效地抑制了磁通的泄漏。然后,即使进一步增加高低差d的大小,也看不到电感值L的增加,所以在本例中,将满足高低差d<带突缘磁芯2的高度尺寸的20%这一条件的值确定为高低差d的上限值。因而,在本例中,在满足100μm<高低差d<带突缘磁芯2的高度尺寸的20%这一关系式的范围内,设定高低差d。
由此,根据本例的线圈部件1,通过用有底筒状磁芯3的周壁部3b吸收通过最下侧的磁通Фa,能够抑制在间隙部产生的浪费的磁通泄漏,所以能够提高线圈部件1的电流效率。
图4(a)是将有底筒状磁芯从本发明的线圈部件取下时的立体图。另外,在图4(a)中,对于与图2(a)对应的部分标注相同的附图标记而省略重复的说明。
如图4(a)所示,具有左右对称形状的2个树脂基座部件5,以夹着带突缘磁芯2而配置在对称位置上的方式,安装在突缘部2b’的侧周面2c上。此时,使成型在树脂基座部件5上的缺口部5a的形状与突缘部2b’的侧周面2c的形状匹配,而将树脂基座部件5安装到带突缘磁芯2上。在安装于侧周面2c上的对置的树脂基座部件5彼此之间,形成有在组合有底筒状磁芯3时用来配置有底筒状磁芯3的周壁部3b的空间部v。
图4(b)是从下方观察在本发明中使用的有底筒状磁芯的内侧时的平面图。
如图4(b)所示,突起部3d以跨底部3a和周壁部3b的方式形成,沿着有底筒状磁芯3的内周面等间隔地配置有4个突起部3d。
根据本例的线圈部件1,在有底筒状磁芯3上形成有至少3处的突起部3d,所以在将带突缘磁芯2收纳在有底筒状磁芯3中时,能够提高带突缘磁芯2与有底筒状磁芯3的相对位置精度,而高精度地管理形成在带突缘磁芯2与有底筒状磁芯3之间的间隙部g的尺寸。此外,突起部3d以跨底部3a与周壁部3b的方式设置,所以在将有底筒状磁芯3安装到带突缘磁芯2上时,能够在准确保证突缘部2b相对于底部3a的平行度的同时收纳有底筒状磁芯3,能够提高有底筒状磁芯3的安装精度。
另外,在带突缘磁芯2及有底筒状磁芯3的形成中使用的磁性材料并不限于Ni-Zn类铁氧体,也可以使用由Mn-Zn铁氧体、金属类磁性材料、非晶类磁性材料构成的粉末材料。

Claims (3)

1、一种线圈部件,包括:在卷芯的至少一端部具有突缘部的带突缘磁芯、卷绕在上述卷芯上的线圈、包括底部和周壁部的有底筒状磁芯、和具有金属端子的至少2个以上树脂基座部件,其特征在于,
在上述周壁部上形成有至少2处以上的缺口部;
并且,上述树脂基座部件沿着上述突缘部的侧周面配置。
2、如权利要求1所述的线圈部件,其特征在于,上述有底筒状磁芯的周壁部的高度比上述带突缘磁芯的高度大。
3、如权利要求1或2所述的线圈部件,其特征在于,在上述有底筒状磁芯上,在至少3个以上的部位设置有跨周壁部与底面部的突起部。
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