CN102187409B - 线圈元件 - Google Patents

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Abstract

一种线圈元件(1)，其具有壶形铁芯(2)；线圈(10)，当供应该线圈(10)以规定的电流时，该线圈(10)会产生磁力线束；和压电驱动装置(15)，该压电驱动装置(15)是根据外部供应的控制信号，来改变可动铁芯部(11)相对于线圈(10)的位置，并使可动铁芯部(11)通过线圈(10)所产生的闭合磁路的磁力线束。另外，压电驱动装置(15)具有压电元件(9)，该压电元件(9)根据控制信号而产生与厚度方向平行的位移；移动体(16)，该移动体(16)连结着压电元件(9)以及可动铁芯(11)，并随着压电元件(9)所产生的位移而使可动铁芯(11)移动；和摩擦静止杆(13)，该摩擦静止杆(13)使移动体(16)静止在规定的位置上，移动体(16)是通过压电元件(9)所产生的位移而被移动的。

Description

线圈元件
技术领域
本发明是关于一种线圈元件，例如，其适合应用于改变被使用于电子机器的线圈的电感值的情况。
背景技术
现在，已出现一种线圈元件，其可跟随外部的信号，使磁性铁芯相对于线圈的位置发生变化，从而改变线圈的电感值。这种线圈元件具有线圈、磁性铁芯、作为磁性铁芯的一部分来使用，且可以改变与磁性铁芯的相对位置的可动铁芯和改变可动铁芯位置的驱动装置。在驱动装置上使用了单晶型或者双晶型压电元件。在压电元件的前端还连接有可动铁芯。对压电元件施加驱动电压，即可使构成压电元件的压电体伸缩，从而改变相对于磁性铁芯的可动铁芯的相对位置。因此，可以调整线圈元件的电感值。
专利文献1中记载了一种具有双晶型压电元件的线圈元件。在不驱动压电元件的状态下，与压电元件的前端相粘接的可动铁芯部与周围的铁芯部被完全组合在一起。对此压电元件施加电压，即可使压电体产生远离铁芯部方向的弯曲变形。可动铁芯部与压电体按同一方向移动，使得可动铁芯部与铁芯部之间的间隙变大，因此使电感值变小。
专利文献2中记载了一种可变电感元件，其通过使用了单晶型压电元件的压电驱动装置的作用，使两个铁芯的相对位置发生了改变从而改变了电感值。
现有技术文献
专利文献
专利文献3中记载了一种线圈元件，其通过使用单晶型压电元件，使相对配置的两个铁芯之间的间隙尺寸发生改变，从而调整了电感值。
专利文献1：日本专利特开2008-91438号公报
专利文献2：日本专利特开平8-213245号公报
专利文献3：日本专利特开2000-331840号公报
发明的概要
但是，现有技术具有以下所显示的课题。
(1)比如，构成双晶型压电元件的压电体的位移量非常很小(数十至数百μm)。因此，粘结在双晶型压电元件的前端的磁性铁芯的位移量也很小，电感值的变化范围受到了局限。
(2)另外，为了维持已经变化了的电感值，就不能改变磁性铁芯相对于线圈的相对位置。因此，虽然维持压电元件的弯曲变形是必要的，但为了维持压电元件的弯曲变形而持续施加维持电压于线圈元件，就会使线圈元件的消费电力变多。因此，在要求节省电力的电子机器上将很难安装可以改变电感值的线圈元件。
(3)另外，在双晶型压电元件的两层压电体之间，配置有弹性板。这个弹性板在压电体发生变形的时候，受到了变形应力从而振动。因此，到线圈元件的电感值安定为止要花很长时间。另外，由于在受到外部施加的振动或冲击的情况下，双晶型压电元件也会振动，因此也存在电感值产生误差的情况。
本发明是鉴于这种状况而做出的，以使电感值的变化量变大的同时，可以很容易地维持已经改变了的电感值为目的的。
与本发明相关的线圈元件具有磁性铁芯；线圈，当供应该线圈以规定的电流时，该线圈会产生磁力线束；和驱动装置，该驱动装置是根据外部供应的控制信号，来改变可动铁芯相对于线圈的位置，并使可动铁芯通过线圈所产生的磁力线束。驱动装置具有压电元件，该压电元件根据控制信号而产生与厚度方向平行的位移；移动体，该移动体连接着可动铁芯，并随着压电元件所产生的位移而移动可动铁芯；和静止部，该静止部连接着压电元件以及移动体，并使通过压电元件所产生的位移而被移动的移动体静止在规定的位置上。
通过这样做，就可以使驱动装置，相对于线圈，来移动与可动铁芯相连接的移动体，从而改变电感值。
与本发明相关的线圈元件是通过驱动装置，来移动与可动铁芯相连接的移动体，改变磁路构成或者改变与线圈之间的距离，从而改变线圈元件的电感值。因此，在提高电感值的调整范围的同时，不需要电力来维持已经改变了的电感值。另外，电感值的应答速度也变快，所以可以安装在以数字电源为首的各种各样的电气机器中。另外，由于构成要素很少，所以也可能实现小型化。
附图的简要说明
[图1]A、B、C是本发明第1实施形态中的线圈元件的例子的构成示意图。
[图2]A、B是本发明的第1实施形态中从上面观察情况下的线圈元件例子的构成示意图。
[图3]A、B是本发明的第1实施形态中从侧面观察情况下的线圈元件例子的构成示意图。
[图4]是本发明第1实施形态中压电元件的构成例以及动作例的说明示意图。
[图5]A、B是本发明第1实施形态中，随着时间迁移施压于压电驱动装置的电压的变化例子的说明示意图。
[图6]A、B、C是本发明第1实施形态中压电驱动装置的动作例的说明示意图。
[图7]A、B是本发明的第2实施形态中线圈元件例子的构成示意图。
[图8]是本发明的第1以及第2实施形态中，相对于线圈元件中压电驱动装置位置值的电感值变化比率的说明示意图。
[图9]本发明的第3实施形态中线圈元件例子的构成示意图。
[图10]A、B是本发明的第3实施形态中线圈元件动作例子的说明示意图。
[图11]是本发明的第4实施形态中线圈元件例子的构成示意图。
[图12]A、B、C、D是本发明的第4以及第5实施形态中线圈元件的例子的构成示意图。
[图13]A、B、C、D是本发明的第6实施形态中线圈元件例子的构成示意图。
[图14]是本发明的第4-第6实施形态中，相对于线圈元件中压电驱动装置位置值的电感值变化比率例子的说明示意图。
具体实施方式
<第1实施形态>
以下，将参照图1-图6对本发明的第1实施形态进行说明。在本实施形态中，将对例如适用于使用在小型电子机器或电子电路中的线圈元件1进行说明。
图1A、B、C显示了线圈元件1的构成例。
图1A是长方体形状的线圈元件1的外观立体图。
线圈元件1具有磁性体的壶形铁芯2，该壶形铁芯2是由底面，和相对于底面垂直的4面经一体成型而成的；以及覆盖于线圈元件1上部的平板铁芯6，并由壶形铁芯2与平板铁芯6来构成外形。壶形铁芯2与平板铁芯6具有保护内藏的线圈10(参照后述图1B)，同时收束线圈10所产生的磁力线束，生成磁路的功能。平板铁芯6上还设置有通过压电体的作用而使可动铁芯部11移动的压电驱动装置15。
压电驱动装置15具有通过施加电压而产生伸缩的压电元件9和固定支持住压电元件9一端的驱动装置底座12。驱动装置底座12是在平板铁芯6的向上的面中心部附近的，通过粘结剂等固定的底座台。压电元件9的另一端上，还安装有具有规定静止摩擦系数的摩擦驱动杆13。另外，平板铁芯6上在X方向上形成有矩形孔14。矩形孔14是沿着与压电元件9的位移方向相平行的方向，贯通平板铁芯6而形成的贯通孔，移动体16可以沿着矩形孔14移动。本例中的安装在摩擦驱动杆13上的移动体16通过被施加了电压而振动的，具有振动子功能的压电元件9的伸缩，而在矩形孔14的内部沿着±X方向移动。
壶形铁芯2的4个角部上，还形成有成对的给压电元件9供应电流的驱动装置连接电极3和给线圈10供应电流的电感连接电极4。电感连接电极4上，分别连接有与内藏线圈的两个端部相当的线圈端末部5的两个端部。
图1B是线圈元件1的分解立体图。
空心线圈10被收容于壶形铁芯2的内部与平板铁芯6内部，该壶形铁芯2是由磁性体所形成的，且至少一面被形成为开口部，并且该平板铁芯6是由磁性体所形成的，且配合开口部。壶形铁芯2是由烧结铁氧体或金属性磁性材料等材质所成的磁性铁芯。壶形铁芯2的磁通率很高，所以由线圈10所产生的磁力线束很容易通过。因此，壶形铁芯2通过呈包围住线圈10全体的形状，从而抑制了泄露磁力线束。本例中，壶形铁芯2被形成为几近箱形形状，并且还具有作为收容线圈10和移动体16等的容器的功能。
壶形铁芯2的四个角部，比起其它的周围墙壁元件而言，在高度尺寸上被形成得较低。这四个角部上分别设置有驱动装置连接电极3和电感连接电极4各一对。驱动装置连接电极3被用于连接通过印加电压而产生大幅伸缩位移的叠层式压电元件9和安装有线圈元件1的未图示的安装基板。而且，驱动装置连接电极3连接有与压电驱动装置15的内部电极，相连接的外部电极，且连接有安装基板。而且，从外部向压电元件9供应电压。而另一方面，电感连接电极4被用于连接线圈端末部5，和安装有线圈元件1的未图示的安装基板。电感连接电极4从外部向线圈10供应电流。
在壶形铁芯2以及平板铁芯6的内部，壶形铁芯2的底面中心附近，沿着线圈10的卷绕轴方向，形成有与可动铁芯部11的形状相配合的梯形形状的固定铁芯部7(壶形铁芯中芯)。固定铁芯7的周围配置有线圈10。线圈10是通过一般的手段把导电线空心卷绕而成的。用于线圈10的导电线是在铜芯的周围披覆有绝缘皮膜。而且，最好使用绝缘皮膜的表面部上披覆着通过加热或涂抹有机溶剂或紫外线照射等可以溶解的皮膜，即自粘线。使用自粘线来形成线圈10可以保持空心卷绕的线圈的形状。而且，在之后的组装工艺中，对线圈10的处理也很容易。
平板铁芯6是烧结铁氧体或金属性磁性材料等材质的铁芯。平板铁芯6具有高磁通率，磁力线束很容易通过的性质。平板铁芯6具有与壶形铁芯2相组合将线圈全体包围起来的形状，具有抑制泄露磁力线束的功能。平板铁芯6上，切开有矩形孔14，该矩形孔14具有与从被固定的压电驱动装置(振动子)的边缘开始向着端边方向的移动体16的y方向的幅度相同的幅度，并且具有与移动体16的移动距离相同的长度。而且，在平板铁芯6的向下的面的中央附近，形成有固定铁芯部8，固定铁芯部8具有相对于平板铁芯6的幅宽面倾斜的下端面。这样，具有铁芯部的磁性铁芯被分割成固定铁芯部7、8与可动铁芯部11。
固定铁芯部7、8是分别设置于平板铁芯6以及壶形铁芯2的中心部的铁芯。固定铁芯部7、8是使用铁氧体或金属性磁性材料等材质形成的，具有高磁通率，磁力线束很容易通过。固定铁芯部7的上端面被切割成倾斜于壶形铁芯2的底面的样态。另一方面，固定铁芯部8的下端面被切割成倾斜于平板铁芯6平面的样态。线圈10所产生的磁力线束通过固定铁芯部7、8以及可动铁芯部11的内部。而且设置于平板铁芯6的向下的面的中心部的固定铁芯部8的下端面，和设置于壶形铁芯2的中心的固定铁芯部7的上端面被共同形成为楔子接头形状，并形成与可动铁芯部11的相对的面相咬合的形态。
可动铁芯部11也是使用铁氧体或金属性磁性材料等材质形成的。可动铁芯部11具有高磁通率，并有使磁力线束很容易通过的性质。可动铁芯部11被形成为纵截面为梯形的六面体。形成可动铁芯部11的面中，与固定铁芯部7、8相对的面被形成为容易装脱的楔形，底面与移动体16相连接。相当于该梯形的斜边部分的面，与形成于壶形铁芯2的固定铁芯部7的上端面，以及形成于平板铁芯6的固定铁芯部8的下端面相组合的时候，呈相吻合的形状。因此，在未印加电压的状态(初期状态)下，即使线圈元件1已经组装好了，固定铁芯部7、8与可动铁芯部11也是呈互相接触，保持静止的状态，因此电感值：L不会变化。另一方面，施加驱动信号电压后，通过压电元件9的伸缩位移可动铁芯部11移动了，所以电感值：L发生了变化。
摩擦驱动杆13是具有一定的硬度和强度，与移动体16之间保持适度的摩擦系数的棒状的支持固定元件，且与压电元件9和移动体16相连接。还存在有在摩擦驱动杆13的两侧，形成有移动体16的导槽的情况。而且，为了防止移动体16的脱落，还存在有在摩擦驱动杆13的悬浮端安装限位器的情况。移动体16的一端被插入矩形孔14中，并安装在摩擦驱动杆13上，而且使通过压电元件9所产生的位移而被移动了的移动体16静止在规定的位置上。移动体16的另一端通过粘结剂等手段固定有可动铁芯部11。这样，移动体16就呈所谓的悬臂结构。而且，与被插入移动体16的摩擦驱动杆13之间保持适度的摩擦系数。
压电元件9是装载在驱动装置底座12与摩擦驱动杆13之间的振动子。一般而言，是由数层至数十层的叠层压电材料与内部电极交叉构成。叠层压电体的位移量很小(数μm)，但是具有应答速度很快，作用力很大的优点。而且，在本发明中，不仅利用压电材料的位移，还利用了移动体16的位移，所以可以克服上述叠层压电体的位移量很小的缺点。另外，构成压电元件9的压电元件不但可以用叠层压电体，也可以用单晶型或双晶型压电元件。用双晶型压电元件作为压电元件的情况下，利用双晶型压电元件的振动使移动体16移动，并将此移动转化为可动铁芯部11的位移。
被印加了驱动信号(信号电压)的压电元件9把驱动装置底座12作为固定点进行伸缩位移。通过压电元件9的伸缩位移，可以使可动铁芯部11沿与由线圈10所激励起的磁力线束相垂直的方向移动。结果，在壶形铁芯2-固定铁芯部7-可动铁芯部11-固定铁芯部8-平板铁芯6-壶形铁芯2所形成的磁路中形成了可变的磁隙。通过印加于压电元件9的驱动信号(信号电压)，可以调整可变磁隙的尺寸。
图1C是图1B所显示的线圈元件1从+y方向正面观察时的立体分解图例。
对于各元件与图1B赋予同一的符号。另外，线圈元件1的构成是与图1B所显示的线圈元件1具有同样的构成，所以省略详细的说明。参照图1C，可以明白相对于平板铁芯6而言，固定铁芯部8被形成向下的样态。
另外，虽然省略了图示，但是在上述的构成中，为了避免移动体16与压电驱动装置15之间的撞击，可在摩擦驱动杆13的端部使用限位器(参照后述图7)，或者使可动铁芯部11具有完全与固定铁芯部7、8相咬合的构成。另外，为了使移动体16不与压电驱动装置15相接触，例如，可以考虑将可动铁芯部11沿x方向形成得更长一点，或者将移动体16形成为略呈L字形等方法。
图2A、B显示了从上面观察线圈元件1的构成例子。
图2A显示了初期状态的线圈元件1的例子。
在初期状态中，由于没有驱动压电驱动装置15，所以移动体16处于与矩形孔14的左端相接触的状态，并静止。
图2B显示了施加驱动信号后的线圈元件1的例子。
驱动了压电驱动装置15后，移动体16沿+x方向缓缓移动。只是移动体16的移动范围只限于矩形孔14的长度范围内。
图3A、B显示了，在沿图1中的线圈元件1的A-A′线的截面图的例子中，压电驱动装置15被驱动时的样子。图3A显示了初期状态的线圈元件1的例子。
在初期状态下，固定铁芯部7、8与可动铁芯部11形成了相互接触的一个壶形铁芯中芯。这时，压电元件9并未被印加驱动信号(信号电压)，所以可动铁芯部11没有移动。因此，在线圈元件1中，按壶形铁芯2-固定铁芯部7-可动铁芯部11-固定铁芯部8-平板铁芯6-壶形铁芯2的顺序，形成了磁路17。另外，在同轴线18上，整齐排列有固定铁芯部7、8和可动铁芯部11，磁隙为最小的状态。这时，固定铁芯部7、可动铁芯部11、固定铁芯部8之间仅仅存在境界面。这种状态下，向线圈10印加电流，可得到高电感值：L。
图3B显示了施加驱动信号电压后的压电驱动装置15的例子。
向压电元件9印加驱动信号(信号电压)后，可动铁芯部11沿+x方向远离固定铁芯部7、8。这时，在线圈元件1中，按壶形铁芯2-固定铁芯部7-可动铁芯部11-固定铁芯部8-平板铁芯6-壶形铁芯2的顺序，形成了磁路17。而且，相对于在同轴线18上的固定铁芯7、8，可动铁芯11处于偏离的状态，可动铁芯部11的上下端面形成有磁隙19。这种状态下，印加电流于线圈10后，比起图3A的状态，电感值：L变小。
图4显示了压电元件9的构成例以及动作例。
压电元件9具有来自施加规定电压的电压源20的电压端子的外部电极21、由多层压电材料叠层而成的叠层压电体22和设置于叠层压电体22的叠层面的内部电极23。叠层压电体22被形成为夹在外部电极21和内部电极23之间的状态。从电压源20施加规定的电压后，叠层压电体22沿箭头24的方向产生极化。叠层压电体22的各层通过极化所产生的位移量非常小，但是通过多层压电体同时极化，沿箭头25的方向产生了较大的位移。另外，由多层压电体叠层而成得压电元件9的每一层被并联地印加了电压，所以与同一尺寸的块状物(block)相比，可以只需(1/叠层数)的电压就可以获得同样的位移量。这样，通过把压电元件9形成为叠层型，就可以使压电元件9的驱动电压降低。
图5A、B显示了驱动压电驱动装置15的情况下，施加于压电元件9的电压的随着时间的迁移而变化的例子。这幅图中，横轴表示时间，纵轴表示电压。
图5A显示了使可动铁芯部11沿远离固定铁芯部7、8方向(+x方向)移动的情况下，电压变化量的例子。
对于压电驱动装置15，施加以信号电压，该信号电压属于满足V1＜V2关系的V1-V2的范围内。而在时刻t1-t2间，电压V1逐渐变为V2，而在时刻t2-t3间，施加一定的电压V2。另外，在时刻t3-t4间，从电压V2向电压V1急剧下降。这里，(t2-t1)＞(t4-t3)。另外，在时刻t4-t5间，施加一定的电压V1。反复进行这样的电压变化，可动铁芯部11就远离了固定铁芯部7、8。
图5B显示了可动铁芯部11沿着接近固定铁芯部铁芯部7、8方向(-x方向)移动情况下，电压的变化量的例子。
对于压电驱动装置15，施加以信号电压，该信号电压属于满足V1＜V2关系的V1-V2的范围内。在时刻t1-t2间，电压V1急剧变为电压V2，而在时刻t2-t3间，施加一定的电压V2。另外，在时刻t3-t4间，从电压V2向电压V1逐渐变化。这里，(t2-t1)＜(t4-t3)。另外，在时刻t4-t5间，施加一定的电压V1。反复进行这样的电压变化，可动铁芯部11就接近了固定铁芯部7、8。
其次，对压电驱动装置15的具体动作例进行说明。
如上所述，压电驱动装置15具有压电元件9、驱动装置底座12、摩擦驱动杆13以及移动体16。对压电元件9逐渐施加电压，就会使叠层压电体22的每层都伸展，由此通过由静摩擦力而啮合在压电元件9的一端的摩擦驱动杆13也同样地移动(图1中+x方向)。因此，固定在摩擦驱动杆13上的移动体16也通过静摩擦力的作用，与摩擦驱动杆13同样地移动。之后，由于施加在压电元件9的电压突然下降，所以叠层压电体22突然向-x方向收缩。因此，摩擦驱动杆13也同样地向着行进方向的相反方向(-x方向)移动。但是，由于移动体16的惯性力的大小在动摩擦力以上，所以移动体16或是停止在原来的位置上，或是向-x方向退回少许。通过反复进行这样的动作，移动体16(可动铁芯部11)就可以移动到希望的位置上，并静止在移动后的位置上。
图6A、B、C显示了图5所示的随着电压的变化而被驱动的压电驱动装置15的动作例子的放大视图。
如上所述，压电驱动装置15通过变化施加在压电元件9上的电压，来移动可动铁芯部11。这里，印加在压电元件9上的电压上升的情况下，压电元件9与厚度方向平行地伸展，摩擦驱动杆13使移动体16静止在压电元件9所产生的位移的位置。
另一方面，在比印加电压的时间短暂的时间里，使印加在压电元件9的电压下降的情况下，压电元件9与厚度方向平行地收缩为原来的长度，摩擦驱动杆13使移动体16静止在压电元件9所产生的位移附近的位置。
以下，对于向压电驱动装置15施加了电压后，可动铁芯部11沿+x方向移动的情况下的具体例子进行说明。
图6A显示了初期状态的压电驱动装置15的例子。
在这种状态下，由于没有向压电驱动装置15施加电压，所以可动铁芯部11、移动体16不能移动。
图6B显示了在时刻t1-t2之间，施加了电压的压电驱动装置15的状态。(参照图5A)
向压电驱动装置15施加的电压，在时刻t1-t2之间从电压V1变化到电压V2，压电元件9沿+x方向仅仅移动Δx1。另外，随着压电元件9的变形，由于移动体16向+x方向移动，所以与移动体16相连接的可动铁芯部11也沿+x方向移动。另外，驱动装置底座12由于被固定在平板铁芯6上，所以不能移动。
图6C显示了在时刻t3-t4之间，施加了电压的压电驱动装置15的状态。(参照图5A)
这时，施加于压电驱动装置15的电压在短短的时间内(时刻t3-t4)间从电压V2急剧下降到电压V1，压电元件9的长度恢复到图6A所显示的长度。但是，由于可动铁芯部11与移动体16的重量，所以或是通过惯性力停止在图6B所示的位置，或是稍向-x方向退回去。本例中，可动铁芯部11与移动体16为向-x方向仅仅退回Δx2，即沿+x方向前进Δx3状态下静止。这时，满足了Δx1＝Δx2+Δx3的关系。
虽然位移量Δx3非常小，但是通过反复进行图5A所示的电压印加模式，可以使可动铁芯部11和移动体16移动到希望的位置。因此，可以适宜地调线圈元件1的电感值。
另外，反复执行逐渐向压电驱动装置15施加电压后，再使电压急剧地下降的过程，移动体16就慢慢地远离驱动装置底座12。固定在移动体16上的可动铁芯部11也同样地向远离固定铁芯部7、8的方向移动，所以线圈10的中芯铁芯的间隙变大。因此，线圈10的电感值变小。
另外，如果施加在压电元件9的电压，急剧上升后慢慢地下降那样变化的话，移动体16就会接近驱动装置底座12，可动铁芯部11也一同接近固定铁芯部7、8。因此，线圈元件1的电感值变大。
另外，可动铁芯部11与移动体16沿-x方向移动的情况，是通过反复执行如图5B所示的电压印加模式而进行的。关于这个动作例省略说明。
根据与以上所说明的第1实施形态相关的线圈元件1，可以通过使用压电驱动装置15，而使可动铁芯部11的移动距离与初期状态的位置相比变长，电感值也变动得更大。这时，通过重复施加在压电驱动装置15的电压的规定模式，可以使可动铁芯部11沿着相对于固定铁芯部7、8远离或者接近方向中的任意方向移动。另外，可动铁芯部11的位移量非常小，所以具有很容易调整到希望电感值的效果。
因为压电元件9每次的位移量很小，所以通过控制施加于压电元件9的电压的频率、上升时间、保持时间、下降时间、峰值等电压波形的相关参数，就可以控制可动铁芯部11以任意的位移量移动。因此，可以非常精确地调整到希望的电感值。而且，由于压电元件9即使被施加高频的信号电压也可以响应，所以具有以下效果，即可以期待提高动作速度。
另外，可以不用为了把移动了的可动铁芯部11维持在规定的位置，而对压电驱动装置12施加电压。因此，不需要维持用的电力，这从线圈元件1的节省电力的观点来看很有利。另外，可以使可动铁芯部11静止在任意的位置，还可以非常精确地调整位置。结果，由于可以将线圈元件1搭载在，使用数字电源作为电源的各种各样的电子机器上，所以应用性很高。
<第2实施形态>
其次，参照图7对与本发明的第2实施形态相关的线圈元件30的构成例子进行说明。只是，线圈元件30的基本构成以及动作是与所述第1实施形态相关的线圈元件1同样。
因此，在以下的说明中，对于已经在第1实施形态中说明了的，与图1相对应的部分赋予同样的符号，并省略详细说明。
图7A、B与图3同样，以图1中的线圈元件1的沿A-A′线的截面图为例，显示了驱动压电驱动装置15时的样子。
图7A显示了初期状态的线圈元件30的例子。
线圈元件30具有作为保持固定摩擦驱动杆13的另一端的保持部，并被设置在平板铁芯6的末端的保持固定底座31。保持固定底座31是与驱动装置底座12一样用粘结剂固定在平板铁芯6上的。保持固定底座31具有，与驱动装置底座12一同抑制摩擦驱动杆13振动的功能。
保持固定底座31，由于在保持固定的同时，不妨碍摩擦驱动杆13的另一端的伸缩位移，所以不用担心可动铁芯部32的振动或者从杆上脱落下来。因此，可以形成比与所述第1实施形态相关的可动铁芯部11更大形状的可动铁芯部32。这时，通过用绝缘树脂等绝缘材料来形成壶形铁芯2与固定铁芯部8的境界面上的固定间隙36，可以使电感值变小，并改善重叠特性(通过大电流时电感值减低)。
最好在，例如，将线圈元件30安装于供应大电流的电源电路的情况下，使用固定间隙36。只是，即使在这样的电源电路中安装了线圈元件30，如果不对重叠特性带来影响的话，就没有必要形成固定间隙36。
图7A所示的初期状态中，可动铁芯部7、8与可动铁芯部32互相接触形成了一个壶形铁芯中芯。这时，如果不对压电元件9施加驱动信号(信号电压)，可动铁芯部32是不移动的。因此，在线圈元件1中可以按照壶形铁芯2-可动铁芯部7-可动铁芯部32-固定铁芯部8-平板铁芯6-壶形铁芯2的顺序形成磁路33。另外，同轴线34上整齐排列了固定铁芯部7、8以及可动铁芯部32，磁隙为最小的状态。这时，固定铁芯部7、8以及可动铁芯部32之间仅存在境界面。这种状态下，向线圈10印加电流时，可以得到高电感值：L。
图7B显示了驱动了压电元件9的情况下，线圈元件30的例子。
向压电元件9印加了驱动信号(信号电压)后，可动铁芯部32沿+x方向远离固定铁芯部7、8。这时，线圈元件1中，按照壶形铁芯2-可动铁芯部7-可动铁芯部32-固定铁芯部8-平板铁芯6-壶形铁芯2的顺序形成磁路33。另外，对于同轴线34上的固定铁芯部7、8而言，可动铁芯部32呈脱离状态，并在可动铁芯部32的上下端面形成磁隙35。这种状态下，对线圈10印加电流时，电感值：L比起图7A状态而言变低了。
图8显示了线圈元件1、30的驱动装置位置值与电感值变化比率关系的例子。
“驱动装置位置值”是表示，把移动体16的最大移动距离(终点)作为10，最小移动距离为0(起点)、起点与终点之间10等分的情况下，压电驱动装置15的移动体16的位置关系。这里，对于第1以及第2实施形态相关的线圈元件1、30的电感值的变化比率进行说明。
压电驱动装置15的位置为0的情况下，线圈1、30的电感值变化比率分别为100。另外，随着驱动装置位置值的增加，电感值变化比率下降。这里，可以知道与线圈元件30相比，线圈元件1的变化比率的下降幅度较大。因此，使用线圈元件1使驱动装置位置值发生很小的变化，可以引起电感值的很大变化。
另外，与所述的第1以及第2实施形态相关的线圈元件中，相对于固定铁芯部7、8的端面，可动铁芯部11、32的端面相对于xy平面呈倾斜重叠构造。但是，也可以使固定铁芯部7、8的端面平行于xy平面，并设置空隙使各端面不相接触，并设置厚度比这个空隙稍小一点的板。这种情况下，板是代替压电驱动装置15中可动铁芯部11来安装在移动体16上的。即使这样的构成，也有可能使磁路中的磁隙19的截面积发生变化，并改变电感值。
<第3实施形态>
其次，参照图9和图10对本发明的第3实施形态相关的线圈元件40的构成例进行说明。
图9显示的是线圈元件40的立体图。
线圈元件40具有被形成为U字型的U字型铁芯42，与U字型铁芯42的两端部相组合的可动铁芯43。U字型铁芯42的一端以及可动铁芯43的一端通过连接部44相连接。U字型铁芯42的另一端，被倾斜地切缺，并与形成为梯形的可动铁芯43的另一端的相当的斜边呈面接触。U字型铁芯42的一边上，卷绕有线圈41。使用在线圈41上的导电线与所述第1实施形态相关的线圈10同样，所以省略详细说明。U字型铁芯42与可动铁芯43是使用烧结铁氧体或金属性磁性材料来形成的。U字型铁芯42与可动铁芯43具有高磁通率，使磁力线束容易通过的性质。另外，U字型铁芯42具有作为线圈41的铁芯部的功能，与可动铁芯43共同形成闭合磁路的构造.因此U字型铁芯42与可动铁芯43在提高线圈41的磁通率的同时，还可以抑制泄露磁力线束。
另外，线圈元件40具有驱动压电元件46的压电驱动装置51。压电驱动装置51具有压电元件46、移动体47以及摩擦驱动杆49。
另外，线圈元件40具有在U字型铁芯42的向着+y方向面的中心附近，用粘结剂固定的驱动装置底座45。同样，线圈元件40具有在可动铁芯43的向着+y方向面的中心附近，用粘结剂固定的固定支持部48。驱动装置底座45支持固定了通过印加电压而伸缩的压电元件46的一个端部。另一方面，在压电元件46的另一端部上，安装有摩擦驱动杆49。摩擦驱动杆49是由固定支持部48所固定，并具有连接可动铁芯43与移动体47的功能。
压电驱动装置51是设置于U字型铁芯42的另一端以及可动铁芯43的另一端，并伴随着移动体47的移动，以U字型铁芯42的一端以及可动铁芯43的一端相连接的处所(本例中，连接部44)为支点，改变U字型铁芯42的另一端以及可动铁芯43的另一端的相对位置。这样，压电驱动装置51形成了由线圈41所产生的磁力线束的磁隙。
压电元件46是安装在驱动装置底座45与摩擦驱动杆49之间的振动子。压电元件46的构成以及作用，与所述第1实施形态相关的压电元件9同样，所以省略详细说明。
摩擦驱动杆49是以悬浮状态来设置的。为了防止移动体47从摩擦驱动杆49上脱落下来的移动体限位器50，被设置在摩擦驱动杆49的端部。略呈L字型的连接部44具有连接U字型铁芯42与可动铁芯43的功能。只是，连接部44的L字的长边虽然连接着U字型铁芯42，但是短边只是与可动铁芯43的外部紧密接触，而没有粘结固定。另外，连接部44，随着可动铁芯43的开关动作，可以防止可动铁芯43从U字型铁芯42上脱落。而且，由于连接部44形状简单，所以很容易加工，而且对线圈元件30的省空间化作出了贡献。另外，用连接部44连接U字型铁芯42与可动铁芯43的时候，还有不会对这些磁性铁芯的磁通率带来影响等好处。
U字型铁芯42向着-y方向的面，形成有连接着线圈41的两端的一对电感电极52。电感电极52是连接外部实装基板等的电极。同样，在U字型铁芯42向着-y方向的面上，形成有与驱动装置底座45相连接的一对驱动装置电极53。驱动装置电极53向驱动装置底座45供应电压，控制压电元件46的驱动。
图10A、B显示了线圈元件40的动作例子。
图10A显示了初期状态的线圈元件40的例子。
这时，U字型铁芯42与可动铁芯43的倾斜面55呈互相接触的状态。另外，由于不产生磁隙，所以，电感值为最大。
图10B显示了对压电元件46施加电压状态的线圈元件40的例子。
这时，由于压电元件46伸展，所以可动铁芯43向+x方向移动。另外，向压电驱动装置51施加的电压突然消失的时候，压电元件46恢复到原来的位置，但是移动体47通过摩擦驱动杆49的摩擦力呈静止于位移后的状态。这时，U字型铁芯42与可动铁芯43的倾斜面55上产生了间隙。但是，由于U字型铁芯42与可动铁芯43通过连接部44而被固定，所以在倾斜面55上的间隙在开放状态下呈静止样态。另外，U字型铁芯42与可动铁芯43，由于通过印加电压而进行开关动作的磁隙56的存在，所以电感值变小。
根据以上说明的第3实施形态相关的线圈元件40，由于可动铁芯43的一端通过连接部44连接于U字型铁芯42的一端，所以可以移动可动铁芯43的另一端。由此，通过压电驱动装置51可以使可动铁芯43的另一端远离U字型铁芯42的另一端。因此，通过产生磁隙56，可以调整线圈元件40的电感值。
另外，线圈元件40的构成简单，所以元件的数量很少，同时制造容易。因此，可以降低制造成本。另外，施加于压电驱动装置51的电压逐渐下降，使移动到规定位置的可动铁芯43静止在该位置。因此，由于可动铁芯43呈静止样态，所以没有必要继续施加电压，从而具有可以节省电力的效果。
<第4实施形态>
其次，参照图11、12本发明的第4以及第5实施形态相关的线圈元件60的构成例子进行说明。
图11显示了线圈元件60的立体图。
线圈元件60具有绝缘基板61、可动铁芯62和扁平线圈63。绝缘基板61是略呈长方形的绝缘薄板，一般而言，由耐热性树脂材料所形成的情况较多。绝缘基板61的表面上，用镀金法或铜箔刻蚀法、印刷法或物理气相沉积法(PVD：Physical VaporDeposition)等方法，配置扁平线圈63。
线圈元件60具有与外部实装基板相连接的连接电极，即电感连接电极65、给驱动装置供应电压的电极，即驱动装置连接电极66。电感连接电极65是连接于扁平线圈63两端的电极，被配置在绝缘基板61的不同的2个角。另一方面，驱动装置连接电极66是配置于绝缘基板上，并与电感连接电极65位于不同的2个角。
扁平线圈63被形成为漩涡状，且在漩涡的中心附近，具有潜行于绝缘基板61内部的基板内配线64。基板内配线64被配置于基板的内层，且可以连接位于扁平线圈63的中心的线圈的一端与外部电极。另外，基板内配线64潜入扁平线圈63下的绝缘树脂基板内，一端与扁平线圈63的中心端相连接，另一端与电感连接电极65相连接。
另外，线圈元件60具有驱动压电元件68的压电驱动装置72。在绝缘基板61周围的相对2条边中，至少在1边上，具有压电驱动装置72，且配置有作为第1移动体的移动体70、作为第1静止部的摩擦驱动杆71以及压电元件68。在另一边上，配置有作为第2移动体的移动体70、以及作为第2静止部的摩擦驱动杆71。可动铁芯62位于配置有扁平线圈63的绝缘基板61的表面，且被2个移动体70所夹持并支持固定住。轨距拉杆69(Gauge Rod)是轨道杆的一个例子，移动体70可以沿着设置于绝缘基板61侧面的轨距拉杆69向±x方向移动。
在本例中，根据压电元件68所产生的位移，2个移动体70沿着与扁平线圈63的卷绕轴方向相垂直的方向移动，且使可动铁芯62通过扁平线圈63所产生的磁力线束。具体而言，通过对压电元件68施加电压，使压电元件68向±x方向伸缩，伴随着该伸缩，移动体70向±x方向移动。结果，可动铁芯62向±x方向移动。可动铁芯62移动后，由于通过扁平线圈63的磁力线束量发生了变化，所以线圈元件60的电感值也改变了。
另外，线圈元件60具有压电元件68以及支持固定住摩擦驱动杆71的驱动装置底座67。驱动装置底座67是由树脂等绝缘材料所形成的，并被设置于绝缘基板61的四个角。驱动装置底座67、67′是被配置于电感连接电极65与驱动装置连接电极66之间，且为了绝缘而保持了一定的距离。另外，驱动装置底座67、67′自身的绝缘性非常高的情况下，通过与电极相接触，还可以期待节省空间的效果。
图12A、B、C显示了线圈元件60的动作例子。
图12A显示了初期状态的线圈元件60的例子。
在初期状态下，没有驱动压电驱动装置72，所以移动体70与驱动装置底座67′相接触且静止。这时，扁平线圈63所产生的磁力线束基本上不通过可动铁芯62。
图12B显示了施加电压后的线圈元件60的例子。
驱动压电驱动装置72时，移动体70慢慢地向-x方向移动。本例中，移动体70移动至基本上覆盖住扁平线圈63的向上的面为止。
通过压电驱动装置72的动作，随着设置在移动体70上的可动铁芯62接近扁平线圈63，通过可动铁芯62而形成闭合磁路的磁力线束量变多，电感值变大。另一方面，设置在移动体70上的可动铁芯62远离扁平线圈63时，通过可动铁芯62而形成闭合磁路的磁力线束变少，所以电感值变小。由此动作，可以改变线圈元件60的电感值。
图12c显示了由图12B所示的线圈元件60从+z方向观察时的侧面图的例子。
由此图显示了，搭载在移动体70上的可动铁芯62可以沿±x方向移动。
<第5实施形态>
图12D显示了与本发明第5实施形态相关的线圈元件75的构成例。
只是，线圈元件75的基本构成以及动作是与所述第4实施形态相关的线圈元件60相同。因此，在以下的说明中，对于已经在第4实施形态中说明过的与图11相对应的部分赋予同一符号，且省略详细说明。
本例中的线圈元件75具有磁性体76，该磁性体76是在绝缘基板61中的，与配置有扁平线圈63的表面相对的反面上，且基本上覆盖了该反面。通过绝缘基板61向下的面的泄露磁力线束的一部分，通过磁性体76，而形成闭合磁路。因此，可以得到比所述第4实施形态相关的线圈元件60更大的电感值，而且，可以扩大电感值的变动范围。
根据以上说明的第4实施形态相关的线圈元件60以及第5实施形态相关的线圈元件75，可动铁芯62的两端分别连接在2个移动体70上。移动体70可以在摩擦驱动杆71上，沿轨距拉杆69移动。可动铁芯62的移动量可以通过压电驱动装置72任意变化。结果，可以使可动铁芯62停止在希望的位置上，并可以通过使可动铁芯62通过扁平线圈63发生的磁力线束，来调整电感值。
另外，线圈元件60、75的构成简单，所以元件数量很少，同时很容易制造。因此，可以使制造成本下降。另外，在施加于压电驱动装置上的电压慢慢下降的情况下，移动到规定位置的可动铁芯62就停留在该位置。因此，没有必要为了使可动铁芯62静止而继续施加电压，从而具有可以节省电力的效果。
<第6实施形态>
其次，参照图13对本发明第6实施形态相关的线圈元件80的构成例进行说明。只是，线圈元件80的基本构成以及动作是与上述的第4实施形态相关的线圈元件60同样。因此，在以下的说明中，对于已经在第4实施形态中说明的与图11相对应的部分赋予同一符号，并省略详细说明。
图13A、B、C、D显示了线圈元件80的动作例子。
图13A显示了初期状态的线圈元件80的例子。
在初期状态下，由于压电驱动装置72没被驱动，所以移动体81与驱动装置底座67′以相接触的状态静止。这时，扁平线圈63所产生的磁力线束基本上不通过可动铁芯62。
图13B显示了施加电压之后的线圈元件80的例子。
驱动压电驱动装置72时，移动体70沿着-x方向慢慢移动。本例中，移动体70可以被移动到基本上覆盖扁平线圈63的向上的面为止。
通过压电驱动装置72的动作，设置于移动体81上的可动铁芯62接近扁平线圈63时，通过可动铁芯62形成闭合磁路的磁力线束的量变多，电感值变大。另一方面，设置于移动体81上的可动铁芯62远离扁平线圈63时，通过可动铁芯62形成闭合磁路的磁力线束的量变少，电感值变小。通过这个动作，可以改变线圈元件80的电感值。
图13c显示了图13b所示的线圈元件80沿+z方向观察所得的侧面视图的例子。
通过此图，显示了装载在移动体81上的可动铁芯62可以沿±x方向移动。
图13D通过图13C中的线圈元件80的B-B′线的截面图例子，显示了移动体81的构成例。
可动铁芯83是位于绝缘基板61中的配置有扁平线圈63的表面相对的反面上，并由两个移动体82、83所夹持并支持固定住的。通过图13D，显示了绝缘基板61与扁平线圈63的周围被由磁性体所形成的移动体82、83所包覆，且该移动体82、83被形成为环状。通过这些移动体82、83，如同第4实施形态相关的线圈元件60，通过绝缘基板61的向下的面的泄露磁力线束的一部分变成了闭合磁路。因此，线圈元件80比起线圈元件60可以得到更大的电感值，和更大的电感值变动范围。另外，线圈元件80与第5实施形态相关的线圈元件75相比，由于可以在更大的范围内控制通过绝缘基板61向下的面的磁力线束的量，所以可以使电感值的变动范围变得更大。
图14显示了第4实施系统相关的线圈元件60、第5实施形态相关的线圈元件75以及第6实施形态相关的线圈元件80中，驱动装置的位置值与电感值关系的例子。
“驱动装置的位置值”是表示把移动体70、81的最大移动距离(终点)设为10，最小移动距离设为0(起点)，起点与终点之间分成10等分的情况下，移动体70、81的位置关系。
如图14所示，与第4实施形态相关的线圈元件60相比较，与第5实施形态相关的线圈元件75，在驱动装置位置值变大的同时，电感值的变化比率也变高。而且，还显示出与第5实施形态相关的线圈元件75相比较，与第6实施形态相关的线圈元件80在在驱动装置位置值变大的同时，电感值的变化比率也变高。
通过以上的结果，显示出了通过把磁性体配置在扁平线圈63的周围，可以使电感值的变化比率大幅改变。
另外，本发明相关的线圈元件通过在使用时用霍尔传感器等手段来检查出电路常数、可动铁芯部11或者可动磁性体的位置，或者控制驱动脉冲，可以对电感值进行精密的调整。因此，容易大量生产同一品质的线圈元件。
另外，在上述第2-第6实施形态相关的线圈元件，与第1实施形态相关线圈元件1相同，可以使用单晶型或双晶型压电元件作为使用于驱动装置的压电元件。由此，可以得到既省电力又容易进行电感值调整的线圈元件。
符号说明
1…线圈元件、2…壶形铁芯、3…驱动装置连接电极、4…电感连接电极、5…线圈端末部、6…平板铁芯、7…固定铁芯部、8…固定铁芯部、9…压电元件、10…线圈、11…可动铁芯部、12…驱动装置底座、13…摩擦驱动杆、14…矩形孔、15…压电驱动装置、16…移动体、17…磁路、18…同轴线、19…磁隙、20…电压源、21…外部电极、22…叠层压电体、23…内部电极、30…线圈元件、31…固定保持底座、32…可动铁芯部、33…磁路、34…同轴线、35…磁隙、36…固定间隙、40…线圈元件、41…线圈、42…U字型铁芯、43…可动铁芯、44…连接部、45…驱动装置底座、46…压电元件、47…移动体、48…固定支持部、49…摩擦驱动杆、50…移动体限位器、51…压电驱动装置、52…电感电极、53…驱动装置电极、55…倾斜面、56…磁隙、60…线圈元件、61…绝缘基板、62…可动铁芯、63…扁平线圈、64…基板内配线、65…电感连接电极、66…驱动装置电极、67、67′…驱动装置底座、68…压电元件、69…轨距拉杆、70…移动体、71…摩擦驱动杆、72…压电驱动装置、75…线圈元件、76…磁性体、80…线圈元件、81、82…移动体、83…可动铁芯

Claims (9)

1.一种线圈元件，其具有:
磁性铁芯；
线圈，当供应该线圈以规定的电流时，该线圈会产生磁力线束；
和驱动装置，该驱动装置是根据外部供应的控制信号，来改变可动铁芯相对于所述线圈的位置，并使所述可动铁芯通过所述线圈所产生的磁力线束；
所述驱动装置具有
压电元件，该压电元件根据所述控制信号而产生与厚度方向平行的位移；
移动体，该移动体连结着所述可动铁芯，并随着所述压电元件所产生的位移而使所述可动铁芯移动；
和静止部，该静止部连接着所述压电元件以及所述移动体，并使所述移动体静止在规定的位置上，所述移动体是通过所述压电元件所产生的位移而被移动的。
2.权利要求1所述的线圈元件，所述线圈被收容于壶形铁芯的内部与平板铁芯内部，该壶形铁芯是由磁性体所形成的，且至少一面被形成为开口部，并且该平板铁芯是由所述磁性体所形成的，且配合所述开口部；
在所述壶形铁芯以及所述平板铁芯的内部，沿着所述线圈的卷绕轴方向，形成有与所述可动铁芯的形状相配合的芯部；
所述驱动装置被设置于所述平板铁芯；
所述移动体，该移动体是沿着与所述压电元件的位移方向相平行的方向，被贯通设置于所述平板铁芯的贯通孔。
3.权利要求2所述的线圈元件，
在印加于所述压电元件的电压上升的情况下，所述压电元件沿着平行于所述厚度方向伸展，所述静止部使所述移动体静止在所述压电元件所产生的位移的位置上，
在比所述电压的印加时间短暂的时间内，使印加于所述压电元件的电压下降的情况下，所述压电元件沿着平行于所述厚度方向收缩成原来的长度，所述静止体使所述移动体静止于所述压电元件所产生的位移位置附近。
4.权利要求3所述的线圈元件，
更进一步，所述平板铁芯还具有将所述静止部固定保持住的固定保持部。
5.权利要求1所述的线圈元件，
所述磁性铁芯由被形成为“U”字形的U字型铁芯所形成的，
所述可动铁芯是由可以与所述U字型铁芯的两端部相组合的所述可动铁芯所形成的，
所述线圈卷绕于所述U字型铁芯的一边，
所述U字型铁芯的一端以及可动铁芯的一端相连接，
所述驱动装置被设置于所述U字型铁芯的另一端以及所述可动铁芯的另一端，随着所述移动体的移动，把所述U字型铁芯的一端以及所述可动铁芯的一端相连接的处所作为支点，改变与所述U字型铁芯的另一端以及所述可动铁芯的另一端的相对位置，从而形成由所述线圈产生的磁力线束的磁隙。
6.权利要求1所述的线圈元件，
更进一步，具有配置有所述线圈的基板，
所述基板的周围的相对的2边中，至少1边上配置有作为所述驱动装置的所述压电元件、第1移动体以及第1静止部，在另一边上配置有第2移动体以及第2静止部，
所述可动铁芯位于配置有所述线圈的所述基板的表面，且被所述第1以及第2移动体所固定支持住，
随着所述压电元件所产生的位移，与所述第1移动体以及所述可动铁芯相连接的所述第2移动体沿着与所述线圈的卷绕轴方向相垂直的方向移动，且使所述可动铁芯通过所述线圈所产生的磁力线束。
7.权利要求6所述的线圈元件，
更进一步，在所述基板中，在相对于配置有所述线圈的表面的反面上，还有基本上覆盖了所述反面的磁性体。
8.权利要求6或7所述线圈元件，
更进一步，在所述基板中，在相对于配置有所述线圈的表面的反面上，还有由所述第1以及第2移动体所固定支持住的第2可动铁芯。
9.权利要求8所述线圈元件，
所述压电元件为单晶型或者双晶型压电元件。
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