線圈部件的制作方法

本發明涉及間隙被形成于磁芯并且作為扼流線圈等被優選使用的線圈部件。

背景技術：

為了開關電源輸出的流暢平滑化或功率因數的改善而使用間隙被形成于磁芯的類型的扼流線圈。關于像這樣的扼流線圈，存在有線圈主體由在磁芯的間隙的近旁形成的漏磁通而發熱的問題。

作為抑制扼流線圈中的發熱的技術例如有方案提出不是使用單線而是使用絞合線(利茲線)來構成線圈主體的技術或將空白區域(empty section)設置于間隙近旁的技術。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利申請公開平5-90047號公報

技術實現要素：

發明所要解決的技術問題

可是，關于僅僅是使用了絞合線的現有的扼流線圈，構成絞合線的芯線直徑大的情況并不會得到充分的抑制發熱的效果，另外，構成絞合線的芯線直徑小的情況下，為了確保電線的截面積并抑制直流電阻而使絞合線的整體直徑變大，所以就小型化而言有著技術上的問題。再者，設置空白區域的現有的扼流線圈也是在狹窄的范圍內增多匝數較為困難，并且就小型化而言有著技術上的問題。

本發明就是借鑒了以上所述技術問題而做出的不懈努力之結果，其目的在于提供一種能夠防止由于漏磁通的影響而引起的線圈主體的發熱并且對于小型化有利的線圈部件。

解決技術問題的手段

為了達到以上所述目的，本發明所涉及的線圈部件的特征在于：具備：磁芯，具有經由間隙被接合的軸部；骨架，具有形成有通過所述軸部的貫通孔的中空筒部；線圈主體，被卷繞于所述中空筒部；所述線圈主體具備：第1部分，捆扎多根第1芯線而構成；第2部分，與所述第1部分電連接且相對于所述第1部分被卷繞于外側并且捆扎多根第2芯線而構成；所述第1芯線比所述第2芯線細。

本發明所涉及的線圈部件中線圈主體是由內側的第1部分較細的第1芯線構成，外側的第2部分由相對較粗的第2芯線構成。關于現有的線圈部件，在線圈主體中特別是在接近于間隙的部分(第1部分)由于因間隙產生的漏磁通的影響而會有由趨膚應引起的損耗以及發熱變大的傾向。但是，關于本發明所涉及的線圈部件，通過以細的第1芯線構成接近于間隙的線圈主體的內側部分(第1部分)，從而就能夠防止由趨膚效應引起的損耗以及發熱，而且通過以粗的第2芯線構成遠離間隙的線圈主體的外側部分(第2部分)，從而就能夠縮小電線整體的直徑，因而能夠實現線圈部件的小型化。

另外，例如構成所述第1部分的所述第1芯線的根數可以多于構成所述第2部分的所述第2芯線的根數。

因為構成第1部分的所述第1芯線相對較細，所以用相同的根數的話則會有電線的截面積變小而直流電阻增加的擔憂，所以通過使第1芯線的根數多于第2芯線的根數，從而就能夠防止直流電阻的增加。

另外，例如也可以所述第1部分的線徑比所述第2部分的線徑粗，也可以使構成所述第1部分的所述第1芯線的根數與所述第1芯線的截面積之積即第1截面積小于構成所述第2部分的所述第2芯線的根數與所述第2芯線的截面積之積即第2截面積。

第1芯線越細則防止發熱的效果就變得越大，但是為了確保相同的第1截面積而所需要的第1部分的線徑變粗，且對于小型化來說會變得不利。因此，使第1部分的線徑比第2部分的線徑粗并且使第1截面積小于第2截面積，從而既能夠滿足防止發熱的要求又能夠滿足小型化的要求。

另外，例如如果將所述第1芯線的截面積設定為A且將所述第2芯線的截面積設定為B，則A/B可以是0.05～0.7。

通過將A/B控制在0.05以上，從而就能夠防止第1部分的線徑或直流電阻變得過大，通過將A/B控制在0.7以下從而就能夠提高被配置于間隙近旁的第1部分的發熱防止效果。

附圖說明

圖1是本發明的第1實施方式所涉及的線圈部件的整體立體圖。

圖2是圖1所表示的線圈部件的底面圖。

圖3是表示包含于圖1所示的線圈部件中的磁芯以及骨架的分解立體圖。

圖4是表示圖1所表示的線圈部件中的線圈主體的配置的截面圖。

圖5是圖1所表示的線圈部件的電路圖。

圖6是圖4以及圖5所表示的線圈主體的第1部分以及第2部分的示意截面圖。

具體實施方式

圖1是本發明的第1實施方式所涉及的線圈部件10的立體圖。線圈部件10具有磁芯20、骨架30、線圈主體40、絕緣膠帶50等。線圈部件10是磁芯20的中央軸部22的軸方向相對于線圈部件10的安裝面為平行的臥式線圈部件，但是本發明所涉及的線圈部件并不限定于臥式，也可以是中央軸部的軸方向相對于安裝面的法線為平行的立式線圈部件。

還有，關于實施方式所涉及的線圈部件10的說明，如圖1所示將磁芯20的中央軸部22的軸方向設定為Z軸方向，將安裝面的法線方向設定為Y軸方向，將垂直于Z軸方向以及Y軸方向的方向設定為X軸方向。

圖3是線圈部件10的分解立體圖。還有，在圖3中沒有圖示線圈主體40以及絕緣膠帶50。骨架30具有通過磁芯20的中央軸部22的貫通孔32a被形成的中空筒部32。另外，在中空筒部32的兩端設置從中空筒部32向直徑方向突出的第1凸緣部34a以及第2凸緣部34b。

在第1凸緣部34a上連接第1端子臺部36a，在第1端子臺部36a上設置端子部38a、38b、38c、38d。在第2凸緣部34b上連接第2端 子臺部36b，如底面圖即圖2所示在第2端子臺部36b上設置端子部38e、38f、38g、38h。如圖1以及圖3所示，第1端子臺部36a、第2端子臺部36b以及端子部38a～38h被連接于線圈部件10的Y軸負方向側端部，線圈部件10經由端子部38a～38h被設置于安裝基板。

作為骨架30的材質并沒有特別的限定，是由樹脂等絕緣材料來形成的，例如從在焊接處理時等的耐熱性等的觀點出發優選使用酚醛樹脂等。

如圖3所示，磁芯20具有以分離的狀態成形的2個磁芯部分20a,20b，通過2個磁芯部分20a,20b在Z軸方向中央部被接合從而構成了磁芯20。如線圈部件10的截面圖即圖4所示，磁芯20具有中央軸部22、側腳部24,25、連接部26,27。

中央軸部22被配置于線圈部件10上的X軸方向中央部，通過被形成于骨架30上的中空筒部32的貫通孔32a并在Z軸方向上延伸。在中央部22的Z軸方向中央部分，也就是在相當于磁芯部分20a與磁芯部分20b的接合部分的位置形成中央間隙28。中央間隙28是通過使以分離的狀態成形的2個磁芯部分20a,20b接觸來形成的，但是也可以通過夾住間隙材料等來形成。還有，在磁芯部分20a與磁芯部分20b的接合部分，即使是如實施方式所示在兩方之間什么也不夾而接觸的狀態，通常也能夠形成作為磁路的間隙。但是，在對兩方的接合面實施了鏡面研磨之后，如果接合經鏡面研磨的面彼此，則也會有在接合部分不形成間隙的情況。

磁芯20的側腳部24,25夾住中央軸部22并被置于X軸方向的兩側。側腳部24,25以成為與中央軸部22大致平行的形式在Z軸方向上延伸。側腳部24,25的Z軸方向中央部分，形成有側部間隙29a,29b。

磁芯20的連接部26,27夾住骨架30的中空筒部32并被配置于Z軸方向的兩側，并且連接中央軸部22以及側腳部24,25的端部。在磁芯20上形成具有通過中央軸部22和連接部26,27以及側腳部24的環路(loop)、通過中央軸部22和連接部26,27以及側腳部25的環路這2個環路的磁路。

磁芯20的材質并沒有特別的限定，例如能夠鐵氧體、透磁合金(坡莫合金)等軟磁性材料、金屬壓粉成形的磁性材料等來構成。

如圖1所示，2個磁芯部分20a,20b是通過將絕緣膠帶50卷繞于外周來進行接合的。作為絕緣膠帶50能夠使用將絕緣性的樹脂作為基材的粘結膠帶等，但是材質并沒有特別的限定。還有，2個磁芯部分20a,20b也可以使用粘結劑來進行互相接合。

如圖4所示，線圈主體40被卷繞于骨架30的中空筒部32。線圈主體40具有第1部分42、第2部分44、第3部分48。

線圈主體40的第1部分42被直接卷繞于中空筒部32的外周表面，并且是比第2部分44更內側，即被配置于接近于中央軸部22的位置。在本實施方式中，第1部分42成為包含了線圈主體40上的最內側的部分和其外側的部分的雙層結構，但即使是單層結構或者即使是三層結構以上也是可以的。第1部分42的一個端部被連接于圖2所示的端子部38f，另一個端部被連接于端子部38g。

如圖4所示，線圈主體40的第2部分44被卷繞于第1部分42的外側，并被配置于與第1部分42相比更遠離中央軸部22的位置。第2部分44與第1部分42相同是雙層結構，并且是與第1部分42相同的匝數(10T)，但是第1部分42和第2部分44的匝數也可以不同。第2部分44的一個端部被連接于圖2所表示的端子部38b，另一個端部被連接于端子部38c。

圖5是線圈部件10的電路圖。第1部分42和第2部分44被電連接，第1部分42和第2部分44構成了一個扼流線圈。電連接第1部分42和第2部分44的方法并沒有特別的限定，例如既可以用電線連接圖2所表示的端子部38c和端子部38f，也可以通過安裝基板電連接第1部分42和第2部分44。還有，在線圈部件10的說明過程中，所謂被電連接的狀態是指直流電流可以流動(沒有被絕緣)狀態。

圖6是表示第1部分42和第2部分44的截面結構的示意圖。第1部分42是捆扎多根第1芯線42a來構成的，第2部分44是捆扎多根第2芯線44a來構成的。在各個第1芯線42a和第2芯線44a的周圍形成絕緣覆蓋膜42b,44b，各個芯線42a,44a被互相絕緣。第1芯線42a比第2芯線44a來得細，如果將第1芯線42a的直徑設定為D12并且將第2芯線44a的直徑設定為D22，則由數學式(1)表示的關系在D12與D22之間成立。

D12＜D22 (1)

在線圈部件10中，因為在圖4所表示的中央間隙28的近旁會發生漏磁通，所以在以相同的電線構成第1部分42和第2部分44的情況下，在接近于間隙的第1部分42會有由趨膚效應引起的損耗以及發熱變大的傾向。因此，通過用直徑細的第1芯線42a來構成被配置于中央間隙28附近的第1部分42，從而就能夠有效地防止第1部分42上的由趨膚效應引起的損耗以及發熱。另外，第2部分44因為離中央間隙28較遠，所以即使是第1部分42和第2部分44由相同的電線構成的情況，也會有由第1部分42引起的趨膚效應產生的損耗以及發熱變少的傾向。因此，通過用比第1芯線42a粗的第2芯線44a來構成第2部分44從而減小第2部分44的線徑D21，并且能夠抑制為了配置線圈主體40而必需的空間。

另外，在將構成第1部分42的第1芯線42a的根數設定為N1并且將構成第2部分44的第2芯線44a的根數設定為N2的情況下，如以下所述數學式(2)所示，優選為第1芯線42a的根數N1多于第2芯線44a的根數N2。

N1＞N2 (2)

第1芯線42a因為比第2芯線44a細，所以在第1部分42與第2部分44的芯線根數為相同的情況下第1部分42的直流電阻變大。但是，通過使第1芯線42a的根數N1多于第2芯線44a的根數N2，從而就能夠防止在第1部分42的直流電阻變得過大。

另外，如圖6所示將第1部分42的線徑設定為D11并且將第2部分44的線徑設定為D21，將第1芯線42a的根數N1與第1芯線42a的截面積A之積設定為第1截面積S1并且將第2芯線44a的根數N2與第2芯線44a的截面積B之積設定為第2截面積S2，在此情況下優選滿足下述數學式(3)以及數學式(4)。

D11＞D21 (3)

S1＜S2 (4)

還有，第1截面積S1以及第2截面積S2由下述數學式(5)以及數學式(6)表示。還有，數學式(5)以及數學式(6)中的“π”表示圓周率。

S1＝N1×A＝N1×π×(D12/2)² (5)

S2＝N2×A＝N2×π×(D22/2)² (6)

第1芯線42a越細，則防止由漏磁通的影響引起的發熱的效果越大，但是為了確保相同的第1截面積S1而使成為必要的第1部分42的線徑D11變粗，并且對于小型化來說會變得不利。因此，通過使第1部分42的線徑D11比第2部分44的線徑D21粗并且使第1截面積S1比第2截面S2小，從而就能夠平衡防止發熱的要求和小型化的要求。

再有，第1芯線42a的截面積A與第2芯線44a的截面積B之比A/B優選為0.05～0.7。通過將A/B控制在0.05以上從而就能夠防止第1部分42的線徑D11或直流電阻變得過大，并且通過將A/B控制在0.7以下，從而就能夠提高在被配置于間隙近旁的第1部分42上的發熱防止效果。

如圖4所示，線圈主體40的第3部分48被卷繞于第2部分44的外側。如圖5的電路圖所示，第3部分48相對于第1部分42以及第2部分44被絕緣。第3部分48是使主要為了控制Control IC的電壓產生的繞線。作為第3部分48而被采用的電線并沒有特別的限定，但是第3部分48與第1部分42以及第2部分44不同，因為匝數少(3T)且流動的電流值也小，所以能夠使用比第1部分42以及第2部分44細的電線。還有，雖然在圖4中沒有圖示，但是在線圈主體40的最外側表面上卷繞絕緣膠帶。

作為線圈主體40的第1部分42和第2部分44而被采用的電線的材質并沒有特別的限定，例如圖6所表示的第1芯線42a和第2芯線44a可以使用銅以及鋁等導體材料來構成，絕緣覆蓋膜42b,44b能夠使用聚氨酯以及聚酯等絕緣材料來進行構成。另外，在第1部分42以及第2部分44的最表面上形成由聚乙烯以及聚氯乙烯等絕緣材料構成的覆蓋層。

如以上所述本實施方式所涉及的線圈部件10，在通過用直徑細的第1芯線42a來構成被配置于中央間隙28附近的第1部分42從而防止線圈部件10發熱的同時，通過用粗的第2芯線44a來構成被配置于離中央間隙28較遠的地方的第2部分44從而就能夠抑制為了配置線圈主體40而必需的空間。

另外，本實施方式所涉及的線圈部件10，與用相同電線構成線圈主體的內側部分和外側部分的現有線圈部件相比較，能夠取得優異的散熱效果。散熱效果依存于驅動頻率，有驅動頻率越高則散熱效果也越高的傾向。例如，將第1芯線42a的直徑設定為0.04mm并且將第2芯線44a的直徑設定為0.1mm的實施例所涉及的線圈部件10在以頻率為100kHz左右進行工作的情況下，與只是以使用了0.1mm芯線的電線來構成線圈主體的內側部分和外側部分(第1部分和第2部分)的參考例所涉及的線圈部件相比較，能夠獲得大約5℃的散熱效果。

其他實施方式

本發明所涉及的線圈部件并不限定于以上所述的實施方式，只要是在不脫離本發明技術思想的范圍內能夠增加各種各樣的變更。例如，磁芯20并不限定于接合大致對稱的2個磁芯部分20a,20b的磁芯，一方的磁芯部分也可以是平板狀，中央間隙28的位置能夠設定為Z方向的任意位置。

另外，包含于線圈主體40中的各個部分的匝數等能夠作適當的變更，另外，第3部分48也可以沒有。另外，線圈主體40的第1部分42和第2部分44既可以構成普通模式的扼流線圈，也可以構成共模的扼流線圈。再有，本發明所涉及的線圈部件除了構成扼流線圈的第1部分42和第2部分44之外也可以具有被卷繞于磁芯20并且與第1部分42以及第2部分44相絕緣的其他電線，并且也可以用線圈部件整體來構成變壓器。

符號說明

10.線圈部件

20.磁芯

22.軸部

28.中央間隙

30.骨架

32.中空筒部

32a.貫通孔

38a～38h.端子部

40.線圈主體

42.第1部分

42a.第1芯線

44.第2部分

44a.第2芯線

48.第3部分