CN101630580A - 具有线轴结构的线圈装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种线圈装置,包括:线轴结构、三条或更多条管脚线、以及两个或更多个线圈。线轴结构包括体部、第一凸缘部和第二凸缘部。体部在第一水平方向上设置在第一凸缘部和第二凸缘部之间。第一凸缘部包括第一下基部和第一上部。第一上部从第一下基部向上延伸。第一上部设置有第一上边缘,在所述第一上边缘上形成有至少一个引导凹槽。第二凸缘部包括第二下基部和第二上部。第二下基部在第一水平方向上朝向第一下基部。第二上部从第二下基部向上延伸。第二上部在第一水平方向上朝向第一上部,体部介于第一上部和第二上部之间。每条管脚线由在垂直于第一水平方向的第二水平方向布置的两个或更多个管脚组成。管脚线中的两条或更多条管脚线从第一下基部向下延伸。管脚线中的一条或更多条管脚线从第二下基部向下延伸。每个线圈包括缠绕部分和从缠绕部分延伸的两个扭曲部分。线圈的缠绕部分缠绕在线轴结构的体部周围,使得线圈具有沿第一水平方向延伸的轴线。每个扭曲部分围绕一个管脚扭曲。至少一个扭曲部分由至少一个引导凹槽引导,并在第一上边缘上延伸至管脚中对应的一个。

Description

具有线轴结构的线圈装置
技术领域
本发明涉及一种线圈装置,如用在倒相电路等中的变压器或扼流圈,特别地,涉及一种包括线轴结构和缠绕在该线轴结构上的线圈的薄断面(low-profile)线圈装置。
线圈装置通常分成两种类型:垂直类型和水平类型。垂直类型的线圈装置具有设置成其线圈轴垂直延伸的线圈。另一种水平类型的线圈装置具有设置成其线圈轴线水平延伸的线圈。近来,要求线圈装置在具有多个线圈的情况下具有薄断面。考虑到这种要求,与垂直类型的线圈装置相比,水平类型的线圈装置所具有的优势在于它的特性。例如,在JP-A2005-72261中公开了一种水平类型的线圈装置,在此以参考的方式将其内容结合进来。
如在JP-A 2005-72261中所公开的,常规的水平类型的线圈装置具有两条管脚线,每条管脚线由多个管脚或接线端组成。如果线圈的数量增加,则每条管脚线必须更长。更长的管脚线浪费了线圈装置的尺寸余量。
为了解决以上提及的尺寸余量问题,JP-A 2004-260089提出了一种具有四条管脚线的水平类型的线圈装置,在此以参考的方式将其内容结合进来。然而,JP-A2004-260089的线圈装置具有复杂构造的线圈线轴,该线轴形成有沿着与它的线圈轴线平行的方向穿透它的凸缘部分的多个孔。由于所述穿透孔,则所述复杂构造的线圈线轴难以模造,且不具有足够的强度。JP-A 2000-150258和JP-A 2008-147265公开了其它的线圈装置,其中的每一个包括三条或更多条管脚线,但是为垂直类型的。因此,如上所述,JP-A2000-150258或JP-A 2008-147265的线圈装置难以在具有多个线圈的情况下具有薄断面。
发明内容
本发明的目的是提供一种线圈装置,即使它具有小的尺寸但具有多个管脚,其也可以具有薄断面(low-profile)和足够的强度。
本发明的一个方面提供了一种线圈装置,包括:线轴结构、三条或更多条管脚线、以及两个或更多个线圈。线轴结构包括体部、第一凸缘部和第二凸缘部。体部在第一水平方向上设置在第一凸缘部和第二凸缘部之间。第一凸缘部包括第一下基部和第一上部。第一上部从第一下基部向上延伸。第一上部设置有第一上边缘,在所述第一上边缘上形成有至少一个引导凹槽。第二凸缘部包括第二下基部和第二上部。第二下基部在第一水平方向上朝向第一下基部。第二上部从第二下基部向上延伸。第二上部在第一水平方向上朝向第一上部,体部介于第一上部和第二上部之间。每条管脚线由在垂直于第一水平方向的第二水平方向布置的两个或更多个管脚组成。管脚线中的两条或更多条管脚线从第一下基部向下延伸。管脚线中的一条或更多条管脚线从第二下基部向下延伸。每个线圈包括缠绕部分和从缠绕部分延伸的两个扭曲部分。线圈的缠绕部分缠绕在线轴结构的体部周围,使得线圈具有沿第一水平方向延伸的轴线。每个扭曲部分围绕一个管脚扭曲。至少一个扭曲部分由至少一个引导凹槽引导,并在第一上边缘上延伸至管脚中对应的一个。
通过研究下文较佳实施例的描述并参照附图,可以认识到本发明的目的,并且更完整地理解它的结构。
附图说明
图1A为示意性示出本发明实施例的线圈装置的顶部平面图,其中该线圈装置包括线轴结构。
图1B为示意性示出图1A的线圈装置的侧视图。
图1C为示意性示出图1A的线圈装置的正视图。
图1D为示意性示出图1A的线圈装置的底部平面图。
图1E为示意性示出图1A的线圈装置的等效电路的电路图。
图2A为示意性示出图1A的线轴结构的顶部平面图,其中该线轴结构包括主部件和盖部件。
图2B为示意性示出图2A的线轴结构的侧视图。
图2C为示意性示出图2A的线轴结构的正视图。
图2D为示意性示出图2A的线轴结构的底部平面图。
图3A为示意性示出图2A的盖部件的顶部平面图。
图3B为示意性示出图3A的盖部件的侧视图。
图3C为示意性示出图3A的盖部件的正视图。
图3D为示意性示出图2A的线轴结构的分解侧视图。
图4A为示意性示出本发明的另一实施例的线圈装置的顶部平面图,其中该线圈装置包括线轴结构。
图4B为示意性示出图4A的线圈装置的侧视图。
图4C为示意性示出图4A的线圈装置的正视图。
图4D为示意性示出图4A的线圈装置的底部平面图。
图4E为示意性示出图4A的线圈装置的的等效电路的电路图。
图5A为示意性示出图4A的线轴结构的顶部平面图,其中该线轴结构包括主部件和盖部件。
图5B为示意性示出图5A的线轴结构的侧视图。
图5C为示意性示出图5A的线轴结构的正视图。
图5D为示意性示出图5A的线轴结构的底部平面图。
图6A为示意性示出图5A的盖部件的顶部平面图。
图6B为示意性示出图6A的盖部件的侧视图。
图6C为示意性示出图6A的盖部件的正视图。
图6D为示意性示出图5A的线轴结构的分解侧视图。
图7A为示意性示出第一比较例的线圈装置底部平面图。
图7B为示意性示出第二比较例的线圈装置底部平面图。
图8为示意性示出第三比较例的线圈装置底部平面图。
虽然本发明允许各种变形和替换形式,但其中的具体实施例在附图中以举例的方式示出,并且在此将详细描述。然而应当理解,其中的附图和详细描述不是为了将本发明限定为所公开的特定形式,而相反,本发明覆盖落入由所附的权利要求所限定的本发明的精髓和范围之内的所有变形、等同物和替换。
具体实施方式
参照图1A至1D,本发明第一实施例的线圈装置100包括磁芯10、线轴结构20、三条管脚线30、30a、30b、多个初级线圈50和多个次级线圈60。如图1D和1E所示,在本实施例中,初级线圈50(初级电路P1,P2)的数目为二,而次级线圈60(次级电路S1至S5)的数目为五。
参照图1A、1B和1D,本实施例的磁芯10为EI类型的,并包括E-型芯体1a和I-型芯体1b。E-型芯体1a包括两个侧腿1a1和中间腿1a2。侧腿1a1和中间腿1a2相互平行。侧腿1a1和中间腿1a2中的每一个在第一水平方向上延伸,该第一水平方向为图1A、1B和1D的横向方向。中间腿1a2用作插入部,如稍后将解释的,其插入并由线轴结构20保持。I-型芯体1b在第二水平方向上延伸,该第二水平方向垂直于第一水平方向,并且为图1C的另一横向方向。如稍后将解释的,I型芯体1b用作由线轴结构20保持的外部部分。从图1B和2B明显看出,中间腿1a2比磁芯10的剩余部分薄,尤其是比I-型芯体1b和侧腿1a1薄,使得本实施例的线圈装置100具有薄断面。然而,本发明不限于此。中间腿1a2可以比所展示的一个厚。例如,中间腿1a2可以具有等于或大致等于I-型芯体1b和/或侧腿1a1的厚度。较佳地是,考虑到高导磁率、低损耗和对高频的适宜性,磁芯10由Mn-Zn基铁氧体或Ni-Zn基铁氧体制成。此外,磁芯10可以由磁性非晶制成。并且,铁心可以用作磁芯10。较佳地是,考虑铁芯10的应用来选择磁芯10的材料。
参照图2A至2D和图3D,本实施例的线轴结构20包括线轴主体2和盖部件(盖部)4。在该实施例中,线轴主体2和盖部件4为不同的部件,且线轴结构20为它们的组合。然而,本发明不限于此。线轴主体2和盖部4可以彼此一体形成。换句话说,线轴结构10可以形成为单个部件。
所展示的线轴主体2包括体部2e、第一凸缘部2B和第二凸缘部2A。最佳如图2A所示,线轴主体2形成有洞2e1,该洞2e1在第一水平方向上延伸,并且中间腿1a2作为插入部插入该洞2e1中,如从图1A和2A明显看出的。
再参考图2A至2D和图3D,体部2e沿第一水平方向设置在第一凸缘部2B和第二凸缘部2A之间。第一凸缘部2B包括第一下基部2d和第一上部2c,该第一上部2c从第一下基部2d向上延伸。第二凸缘部2A包括第二下基部2b和第二上部2a,该第二上部2a从第二下基部2b向上延伸。第二下基部2b在第一水平方向上朝向第一下基部2d。同样地,第二上部2a在第一水平方向上朝向第一上部2c,其中体部2e介于第一上部2c和第二上部2a之间。
在该实施例中,第二上部2a为简单的板状形状,而第一上部2c为具有第一上边缘2c1的板状形状,该第一上边缘2c1在第一水平方向上向外突出。如图1A和2A所示,第一上边缘2c1形成有引导凹槽2c2。在本实施例中,引导凹槽2c2的数目为4。引导凹槽2c2用来部分地引导线圈(次级线圈60),如图1A所示;以后还会解释所述线圈的所述部分的引导。如图2A、2B和3D所示,本实施例的第一上边缘2c1形成有两个凸起2h,所述凸起在第一水平方向上向外进一步突出。如图3D所示,第一下基部2d形成由两个凹陷2i,所述凹陷再在第一水平方向上设置在第一下基部2d的一端上,并向下凹陷。第一下基部2d形成有引导槽2f和引导凹陷2g。引导槽2f设置在第一下基部2d的外部侧面上。引导凹陷2g设置在第一下基部2d的内部底边缘上。同样地,第二下基部2b也形成有设置在第二下基部2b的内部低边缘的引导凹陷2g。
参照图2B和3B,沿第二水平方向看,盖部件4具有常规的L-状形状。盖部件4连接在第一上边缘2c和第一下基部2d之间,以限定沿第二水平方向延伸的空间。如图1B所示,I型芯体1b,即磁芯10的外部设置在第一下基部2d上,并容纳在所限定的空间中。换句话说,盖部件4覆盖磁芯10的外部,即I型芯体1b。
参照图3B和3C,盖部件4形成有两个凹陷4a和两个凸起4b。如从图3D明显看出的,凹陷4a分别接收凸起2h,而凸起4b分别收纳在凹陷2i中。参照图1C、2A、2C、3A和3C,多个引导槽4c形成在盖部件4的外表面。引导槽4c分别对应于引导凹槽2c2。在本实施例中,引导槽4c的数目为四。引导槽4c用来部分地引导线圈(次级线圈60),如图1A和1C所示;以后还会解释所述线圈的所述部分的引导。
线轴结构20可以由热硬化性树脂或热塑性树脂制成。热硬化性树脂的例子为环氧树脂、酚醛树脂等。热塑性树脂的例子为聚丙烯、聚苯乙烯、对苯二酸聚丁烯、尼龙等。线轴主体2可以由不同于盖部件4的材料制成。体部2e可以为任何形状。考虑到线圈装置100的薄断面要求,较佳地是,体部2e具有矩形截面。然而,考虑到可能损坏线圈,进一步较佳地是,体部2e的所述矩形截面具有倒角的角部。由于同样的原因,较佳地是,引导槽2f、4c和引导凹陷2g也是倒角的。
参照图1B、1D、2B和2D,管脚线30由第二下基部2b保持,而管脚线30a、30b由第一下基部2d保持。具体地,管脚线30a为内部管脚线,而管脚线30b为外部管脚线。换句话说,管脚线30a在第一水平方向上设置在管脚线30b内部。管脚线30、30a、30b中的每一个由在第二水平方向上设置的多个管脚3、3a、3b组成。具体地,管脚线30由六个管脚3组成;管脚线30a由四个管脚3a组成;管脚线30b由四个管脚3b组成。管脚3、3a、3b中的每一个从第一下基部2d和第二下基部2b中对应的一个向下延伸。在该实施例中,管脚3a和管脚3b中的每一对沿第一水平方向设置,如图1D和2D所示。这种管脚配置使线轴结构20的尺寸较小。管脚3、3a、3b可以由任何导电材料制成。较佳地是,所述管脚可以由费用较低的镀铜金属线或冷拔铜线制成。管脚3、3a、3b可以具有任何形状的截面。
参照图1A,每个初级线圈50包括缠绕部分5a和两个扭曲部分5b。缠绕部分5a缠绕在体部2e周围,使得初级线圈50具有沿第一水平方向延伸的轴线。扭曲部分5b从缠绕部分5a的两端延伸。每个扭曲部分5b由引导凹陷2g中的一个引导,并围绕所述管脚3中的对应的一个扭曲,如图1D所示。
同样地,参照图1A,每个次级线圈60包括缠绕部分6a和两个扭曲部分6b。缠绕部分6a缠绕在体部2e周围,使得次级线圈60具有沿第一水平方向延伸的轴线。扭曲部分6b从缠绕部分6a的两端延伸。扭曲部分6b中的每一个围绕所述管脚3,3a,3b中的对应的一个扭曲。如图1D所示,一对扭曲部分6b由引导凹陷2g中的一个引导,以围绕管脚3扭曲。这些围绕所述管脚3扭曲的扭曲部分6b属于次级电路S 1。如图1A、1C和1D所述,属于剩余对的扭曲部分6b之一从第一上边缘2c上的缠绕部分6a分别向外部管脚线30b延伸,并围绕管脚3b扭曲。剩余对的其它扭曲部分6b由引导凹陷2g引导,并分别围绕内部管脚线30a的管脚3a扭曲。这些围绕管脚3a、3b扭曲的扭曲部分6b属于次级电路S2至S5中的一个。在该实施例中,围绕管脚3b的扭曲部分6b由第一上边缘2c的各个引导凹槽2c2和盖部件4的各个引导槽4c引导。由于盖部件4,所引导的扭曲部分6b设置为远离并与磁芯10分开。
初级线圈50和次级线圈60中的每一个可以由任何材料制成,如漆包线或聚氨酯涂层铜线。还可以采用加强绝缘线。初级线圈50和次级线圈60中的每一个可以具有任何截面。
采用下述方式制造上述线圈装置100。缠绕部分5a、6a缠绕在体部2e周围,而盖部件4连接至线轴主体2。扭曲部分5b、6b围绕管脚3、3a、3b扭曲。I型芯体1b插入由盖部件4和第一凸缘部2B限定的空间。E型芯体1a的中间腿1a2插入洞2e1。E型芯体1a采用如粘合剂,固定至I型芯体1b。由此制造的线圈装置100具有良好的尺寸余量,而管脚3a、3b彼此充分分开,因为管脚3a、3b配置成两条管脚线30a、30b。
虽然磁芯10的形状为EI型,但磁芯10的形状也可以为其它形状,如EE型芯体。如果采用EE型芯体,则在盖部件4连接至线轴主体2之前,将该芯体连接至该线轴主体2。磁芯10的中间腿还可以具有任何形状。考虑到薄断面要求,较佳地是,中间腿具有矩形截面。虽然本实施例的线轴结构20仅具有一个盖部件4,但该线轴结构20还可以具有两个盖部件4,这两个盖部件4分别连接至第一凸缘部2B和第二凸缘部2A。在具有两个盖部件4的情况下,在所述盖部件4连接至线轴主体2之前,将磁芯10连接至该线轴主体2。
参照图4A至4E、5A至5D、以及6A至6D,本发明第二实施例的线圈装置100a是第一实施例的线圈装置100的变形。线圈装置100a与线圈装置100之间的差别在于电路的数量,即线圈的数量。线圈装置100a包括两个初级电路P1、P2和六个次级电路S1至S6。在这种连接方式中,管脚线30a由五个管脚3a组成,同时管脚线30b由五个管脚3b组成。此外,第一上边缘2c1形成有五个引导凹槽2c2,同时盖部件4形成有五个引导槽4c,并且第一下基部2d形成有五个引导槽2f。线圈装置100a具有良好的尺寸余量,而管脚3a、3b彼此充分分开,因为管脚3a、3b配置成两条管脚线30a、30b。
制造并评估了多个例子和比较例。
例1为第一实施例的线圈装置100。在图2D中,尺寸A为6mm,尺寸B为2.5mm,尺寸C为2mm。磁芯10为EI-型的,并由Mn-Zn基铁氧体制成。E-型芯体1a具有15mm×13mm×4.5mm的断面。中间腿为具有0.5mm曲度的倒角角部的矩形截面。I-型芯体1b具有15mm×2mm×4.5mm的形状。线轴主体2由苯酚基热硬化性树脂制成。引导槽2f和引导凹陷2g中的每一个具有1mm的宽度和1mm的深度。为了防止对线圈的损坏,引导槽2f和引导凹陷2g以0.5mm的曲度进行倒角。盖部件4由聚苯乙烯热塑性树脂制成,并具有6mm×20mm×8mm(高度)的形状。每个引导槽4c具有1mm的宽度和1mm的深度。为了防止对线圈的损坏,引导槽4c以0.5mm的曲度进行倒角。每个初级线圈50由12匝聚氨酯涂层铜线形成,所述铜线具有0.3Φ的直径。每个次级线圈60由12匝绝缘线形成,所述绝缘线具有0.15Φ的直径。扭曲部分5b和6b围绕管脚3、3a、3b扭曲,并且随后采用焊接进行固定。
比较例1和比较例2分别根据图7A和7B制造。比较例2具有比比较例1小尺寸B的尺寸L,因为电路S2的扭曲部分围绕固定至不同下基部2d、2b的管脚扭曲。
评估结果如表1所示。
表1
电路数量   实现面积(mm2)   磁芯的平面尺寸(mm×mm)   磁芯的重量(g)
例1 P:2;S:5   495L 22×W 22.5 18.4×24.2 8.2
比较例1 P:2;S:5   640L 32×W 20 18.4×34.0 11.6
比较例2 P:2;S:5   590L 29.5×W 20 18.4×30.9 10.5
P:初级电路,S:次级电路
从表1明显看出,例1具有为比较例1或比较例2的约80%的实现面积。与比较例1或比较例2相比,例1的磁芯的重量下降约22%。
例2为第二实施例的线圈装置100a。例2根据与例1类似的条件制造,除了次级线圈60的数量。例如,在图5D中,尺寸A为6mm,尺寸B为2.5mm,尺寸C为2mm。比较例3根据图8制造。
评估结果如表2所示。
表2
电路数量   实现面积(mm2)   磁芯的平面尺寸(mm×mm)   磁芯的重量(g)
例2 P:2;S:6   630L 28×W 22.5 18.4×30.9 10.5
比较例3 P:2;S:6   640L 32×W 20 18.4×34.0 11.6
P:初级电路,S:次级电路
从表2明显看出,例2具有小于比较例3的实现面积的实现面积。与比较例3相比,例2的磁芯的重量下降约10%。例2的磁芯的平面尺寸小于比较例3的平面尺寸,且等于具有小数目线圈的比较例2的平面尺寸。
本发明基于先前于2008年7月17日向日本专利局递交的日本专利申请JP2008-185452,在此以参考的方式将其内容并入。
虽然已经描述了认为是本发明较佳实施例的内容,但本领域技术人员将会认识到,在不背离本发明的精髓的条件下,可以对它进行其它的和进一步的变形,并且是为了要求落入本发明实际范围的所有的实施例的权利。

Claims (6)

1.一种线圈装置,包括:
线轴结构,所述线轴结构包括体部、第一凸缘部和第二凸缘部,体部在第一水平方向上设置在第一凸缘部和第二凸缘部之间,第一凸缘部包括第一下基部和第一上部,第一上部从第一下基部向上延伸,第一上部设置有第一上边缘,在所述第一上边缘上形成有至少一个引导凹槽,第二凸缘部包括第二下基部和第二上部,第二下基部在第一水平方向上朝向第一下基部,第二上部从第二下基部向上延伸,第二上部在第一水平方向上朝向第一上部,体部介于第一上部和第二上部之间;
三条或更多条管脚线,每条管脚线由在垂直于第一水平方向的第二水平方向布置的两个或更多个管脚组成,管脚线中的两条或更多条管脚线从第一下基部向下延伸,管脚线中的一条或更多条管脚线从第二下基部向下延伸;和
两个或更多个线圈,每个线圈包括缠绕部分和从缠绕部分延伸的两个扭曲部分,线圈的缠绕部分缠绕在线轴结构的体部周围,使得线圈具有沿第一水平方向延伸的轴线,每个扭曲部分围绕一个管脚扭曲,至少一个扭曲部分由至少一个引导凹槽引导,并在第一上边缘上延伸至管脚中对应的一个。
2.根据权利要求1所述的线圈装置,其中:
第一下基部设置有由内部管脚线和外部管脚线组成的所述管脚线中的两条管脚线;
扭曲部分中的一些围绕属于内部管脚线的管脚扭曲;以及
扭曲部分中的其它一些围绕属于外部管脚线的管脚扭曲。
3.根据权利要求1所述的线圈装置,进一步包括磁芯,其中:
磁芯包括插入部和外部;
线轴结构形成有沿第一水平方向穿过线轴结构延伸的洞;
插入部插入洞;
外部设置在第一下基部上;
线轴结构包括盖部;
盖部连接在第一上边缘和第一下基部之间,以覆盖磁芯的所述外部;以及
所述至少一个扭曲部分设置在盖部的外表面上,以设置成远离磁芯。
4.根据权利要求3所述的线圈装置,其中盖部设置有至少一个引导槽,所述至少一个引导槽对应于所述至少一个引导凹槽,并形成在盖部的外表面上,所述至少一个引导槽将所述至少一个扭曲部分从缠绕部分通过第一上边缘的所述至少一个引导凹槽引导至所述至少一个扭曲部分扭曲所围绕的管脚。
5.根据权利要求3所述的线圈装置,其中磁芯为EI型的,包括E型芯体和I型芯体,E型芯体包括两条侧腿和设置在所述侧腿之间的中间腿,中间腿用作插入部。
6.根据权利要求5所述的线圈装置,其中I型芯体用作所述外部。
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