CN102568813A - 环形线圈 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种环形线圈，能够使绕圈金属丝之间的间隔均匀从而提高外观上的美观性，并且改善散热特性。环形线圈(10)包括：形成闭合磁路的环芯(13)和沿着周向在环芯(13)上卷绕成螺旋状的金属丝(14)。在环芯(13)的外周，沿周向隔开规定的间隔(k)而连续地形成多个突起(16)，使卷绕成螺旋状的金属丝(14)依次通过突起(16)之间的间隙。使形成于环芯(13)的外周的突起(16)的个数与卷绕成螺旋状的金属丝(14)的匝数一致，金属丝(14)的截面呈宽度大于厚度的长方形，突起(16)之间的规定的间隙大于厚度且小于宽度。环芯(13)包括环形铁芯(13a)和容纳环形铁芯(13a)的圆环状的树脂壳(13b、13c)，突起(16)形成于树脂壳的外周。

Description

环形线圈

技术领域

本发明涉及一种环形线圈，该环形线圈包括环芯和沿该环芯的周向卷绕成螺旋状的金属丝。

背景技术

以往，静噪滤波器等中所使用的环状的环形线圈，是在与环芯的内径链接的梭环上储存一定量的金属丝，将卷尾端固定于环芯，并一边使梭环绕环芯的周围转圈一边实施绕线。但是，在该绕线方法中，在金属丝细且软的情况下没有问题，而对于电流容量大的粗且硬的金属丝，在绕线时需要很大的扭矩，因此难以使梭环从小内径的环芯的中央孔中穿过并转圈而将金属丝缠绕于环芯，因此电流容量大的环形线圈的小型化存在极限。

为了解决该问题，以往提出了下述环形线圈的制造方法：如图15所示，通过使用规定卷芯的绕线机将金属丝4卷绕成螺旋状，预先形成为笔直的螺线管线圈2，并将该螺线管线圈2一端的大约1圈2a缠绕于铁氧体或铁芯等环芯3，如实线箭头所示，一边使其向绕线方向旋转一边进行转绕而形成环形线圈(例如，参照专利文献1)。在该制造方法中，预先利用绕线机进行绕线，因此即使是较粗的金属丝4也能够容易地形成螺线管线圈2，然后，一边使该螺线管线圈2旋转一边转绕到环芯3上形成环形线圈1，因此即使是内径较小的环芯3，也能够容易地制造环形线圈1。

专利文献1：日本特开2000-100643号公报

但是，在通过将螺线管线圈2转绕于环芯3而得到的上述现有的环形线圈1中，转绕前笔直的螺线管线圈2，在转绕后会沿着环芯3而弯曲。因此形成该螺线管线圈2的多个单位圈金属丝4a之间的间距P，即使在该螺线管线圈2笔直的情况下是一定的，但在被转绕后，则在环芯3的内周侧该间距会缩小，而在环芯3的外周侧却处于试图保持该间距的趋势。因此存在以下问题：转绕后的多个连续的单位圈金属丝4a在周向上的位置关系，因接近内周侧的间距或外周侧的间距而不同，因而转绕到环芯3之后的单位圈金属丝4a之间的间隔不均匀。

具体而言，在通过将螺线管线圈2转绕于环芯3而得到的上述现有的环形线圈1中，存在以下问题：如图16所示，有时转绕于环芯3而卷绕在该环芯3上的金属丝4的中央部分的单位圈金属丝4a之间的间隔扩大，而两端部的单位圈金属丝4a之间的间隔却变窄，相反如图17所示，有时其中央部分的单位圈金属丝4a之间的间隔变窄，而两端部的单位圈金属丝4a之间的间隔却扩大，因此相邻的单位圈金属丝4a之间的间隔在环芯3的周向上变得不均匀。这样，当环芯3周向上的单位圈金属丝之间的间隔变得不均匀时，会使环形线圈1的外观不美观，并且在单位圈金属丝4a之间的间隔变窄的位置，其金属丝4的散热受到相邻的金属丝的散热的影响，而使其散热特性下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环形线圈，能够使呈螺旋状的金属丝所形成的单位圈金属丝之间的间隔均匀，提高外观上的美观性并且提高其金属丝的散热特性。

本发明的环形线圈，包括：形成闭合磁路的环芯和沿着周向在环芯上卷绕成螺旋状的金属丝。

其特征在于，在环芯的外周，沿周向隔开规定的间隔而连续地形成多个突起，使卷绕成螺旋状的金属丝依次通过突起之间的间隙。

此时，优选使形成于环芯的外周的突起的个数与卷绕成螺旋状的金属丝的匝数一致。另外，在金属丝的截面呈宽度大于厚度的长方形的情况下，优选突起之间的间隙大于厚度且小于宽度。

并且，环芯包括：环形铁芯，其由以形成圆环状的闭合磁路的方式而被卷绕的磁性钢带或环状的烧结体构成；圆环状的树脂壳，其容纳环形铁芯，在该情况下，优选在该树脂壳的外周形成突起。该树脂壳优选形成为：在将所容纳的环形铁芯的磁路横切的截面形状中，树脂壳的外形呈圆形；卷绕后的金属丝的内径优选形成为：大于将环形铁芯的磁路横切的树脂壳的截面的外径，且小于外径与突起的高度之和。

在本发明的环形线圈中，通过使卷绕成螺旋状的金属丝从在环芯的外周隔开规定的间隔而连续形成的多个突起之间的间隙中依次通过，因此能够使由呈螺旋状的金属丝所形成的单位圈金属丝和与其相邻的单位圈金属丝之间的间隔，在环芯的外周上与突起之间的规定的间隔一致。由此由呈螺旋状的金属丝连续地形成的多个单位圈金属丝之间的间隔变得大致均匀，从而能够提高具有该金属丝的环形线圈在外观上的美观性。

另外，单位圈金属丝之间的间隔为在环芯的外周超过该突起在周向的宽度，因此可避免如单位圈金属丝之间的间隔显著变窄的情况。由此从单位圈金属丝所散发的热量不会受到来自相邻的单位圈金属丝所散发的热量的影响，因此与没有突起而有可能使相邻的单位圈金属丝接近的现有的环形线圈相比，能够提高其金属丝的散热特性。

而且，只要在环芯的外周形成的突起的个数与卷绕成螺旋状的金属丝的匝数大致一致，则所得到的环形线圈上的单位圈金属丝就会从其中心以等角度形成放射状，从而进一步提高其外观上的美观性。

附图说明

图1是表示本发明实施方式的环形线圈的俯视图。

图2是从向视B方向观察图1的环形线圈的放大图。

图3是图1的A-A线剖视图。

图4是该环形线圈中所使用的环芯的俯视图。

图5是该环芯的分解立体图。

图6是表示将螺线管线圈转绕于该环芯而得到环形线圈的状态的俯视图。

图7是表示使笔直地输送的金属丝弯曲而将其卷绕于环芯的状态的图8的E-E线剖视图。

图8是表示使笔直地输送的金属丝弯曲而将其卷绕于环芯的状态的俯视图。

图9是表示该弯曲后的金属丝在环芯上卷绕超过一半以上的状态的与图8对应的俯视图。

图10是将一对金属丝在单个环芯上卷绕于对称位置的环形线圈的俯视图。

图11是将三根金属丝在单个环芯上沿周向并排而分别卷绕的环形线圈的俯视图。

图12是表示突起由被面包围的立体构成的环形线圈的与图1对应的俯视图。

图13是从向视C方向观察该环形线圈的放大图。

图14是图12的D-D线剖视图。

图15是表示将螺线管线圈转绕于现有的环芯而得到现有的环形线圈的状态的俯视图。

图16是表示中央部分的单位圈金属丝之间的间隔扩大而两端部的单位圈金属丝之间的间隔变窄后的现有的环形线圈的俯视图。

图17是表示中央部分的单位圈金属丝之间的间隔变窄而两端部的单位圈金属丝之间的间隔扩大后的现有的环形线圈的俯视图。

附图标号说明：10...环形线圈；13...环芯；13a...环形铁芯；13b、13c...树脂壳；14...金属丝；16...突起；k...突起的规定间隔；m...突起之间的间隙；t...金属丝的厚度；w...金属丝的宽度；d...卷绕后的金属丝的内径；D...树脂壳的截面外径；h...突起的高度。

具体实施方式

下面，基于附图说明实施本发明的最佳方式。

图1至图3表示本发明的环形线圈10。该环形线圈10是将金属丝14在环芯13上卷绕成螺旋状而形成的线圈。如图5所示，本实施方式中的环芯13表示由环状的环形铁芯13a和圈状的树脂壳13b、13c构成的环芯，其中环形铁芯13a，由卷绕的强磁性铁镍合金、非晶态等磁性钢带、铁氧体的烧结体等构成，形成圆环状的闭合磁路；圈状的树脂壳13b、13c，其容纳上述环形铁芯13a。图5中的树脂壳13b、13c构成为：在通过环形铁芯13a厚度方向的中央的平面上能够分割，且分别沿周向延伸而形成供环形铁芯13a嵌入的凹槽13d(仅图示单侧)。另外，在树脂壳13b、13c上，在其外周和内周分别沿周向延伸而形成用于使其相互同轴地重合的嵌合棱13e和供该嵌合棱13e嵌入的嵌合凹部13f(图3)。并且如图3所示，该树脂壳13b、13c使用以如下方式形成的壳，即：在将所容纳的环形铁芯13a的闭合磁路横切的截面形状中，其外形呈圆形。

另一方面，卷绕于该环芯13的金属丝14，使用在不使用卷芯而被弯曲后也能够保持其形状的所谓的粗线。在本实施方式中，使用由下述扁线构成的金属丝14，即：在表面形成绝缘保护膜，宽度w(图3)大于厚度t(图2)，截面呈长方形。并且，图1表示将该金属丝14卷绕于环芯13的全周的环形线圈10。这样只要使用截面的宽度w大于厚度t的呈长方形的金属丝14，就能够期待提高环形线圈10中金属丝14的占空系数，并提高金属丝14的散热性。但该金属丝14不限于截面呈矩形的所谓的扁线，也可以根据环形线圈10等的规格等，使用截面为圆形的所谓的圆线。

本发明的特征在于，在环芯13的外周沿周向隔开规定的间隔连续地形成多个突起16。本实施方式中的环芯13具有容纳环形铁芯13a的树脂壳13b、13c，因此在容纳环形铁芯13a的圆环状的树脂壳13b、13c的外周形成突起16。图1至图5表示形成了呈半球状的突起16，树脂壳13b、13c在从环形铁芯13a厚度方向的中央通过的平面上能够分割，因此如图3所示，以在树脂壳13b、13c相互重合的状态下使该突起16成为半球的方式，在树脂壳13b、13c的双方形成将该突起16分割了的分割突起片16a、16b。

另外，本发明另外的构成特征在于，使卷绕成螺旋状的金属丝14依次通过上述突起16之间的间隙m(图2)。在本实施方式中，如图1所示，在环芯13的外周形成的突起16的个数形成为与在该环芯13上卷绕成螺旋状的金属丝14的匝数相同。并且多个突起16以等间隔在环芯13的全周上均匀地设置。即，以用环芯13的全周即360度除以突起16的个数得到值表示的角度，从环芯13的中心每隔该角度以放射状形成多个突起16。并且使卷绕于环芯13的金属丝14依次通过突起16之间的间隙m，由此该金属丝14遍布环芯13的全周进行卷绕。

如图2所示，金属丝14不是在厚度t方向而是在宽度w(图3)方向上弯曲，通过使其厚度t方向插通于突起16之间的间隙m，由此以螺旋状卷绕于环芯13。本实施方式中的金属丝14是宽度w(图3)大于厚度t，截面呈长方形的所谓的扁线，供该金属丝14通过的突起16之间的间隙m，形成为大于金属丝14的厚度t且小于该金属丝14的宽度w。由此该突起16和与其相邻的另外的突起16之间的间隙m成为在金属丝14的厚度t方向能够插通，但在金属丝14的宽度w方向却不能进行该插通的宽度。由此能够防止使金属丝14在厚度t方向上弯曲而卷绕于环芯13。这样当使金属丝14在宽度w方向上弯曲而进行卷绕时，卷绕后的金属丝14成为与宽度w侧的面相邻的金属丝14相对置的状态，从而能够增加其匝数，并且通过通入更大的电流而能够产生更大的磁场。并且如果突起16之间的间隙m小于金属丝的厚度t的两倍，则该间隙m中仅能通过单根金属丝14，从而还能够防止多根金属丝14从一个间隙m中通过。

对于这样的环形线圈10的制造，可列举出如下的制造方法：如图6所示，与以往同样，用使用规定卷芯的绕线机将金属丝14卷绕成螺旋状，预先形成为笔直的螺线管线圈15，将该螺线管线圈15一端的大约1匝15a缠绕于环芯13，然后，如实线箭头所示，一边使该螺线管线圈15向绕线方向旋转一边进行转绕，由此制造本发明的环形线圈10。在该情况下，优选使构成预先形成的螺线管线圈15大约1匝的单位圈金属丝14a之间的间距P与突起16和突起16的规定间隔k一致。由于只要使该单位圈金属丝14a之间的间距P与突起16之间的规定间隔k一致，由于形成螺线管线圈15的螺旋状金属丝14位于环芯13的外周侧而试图保持该间距P，因此在转绕螺线管线圈15时，该金属丝14能够依次通过突起16与突起16之间的间隙m(图2)。于是仅转绕螺线管线圈15，金属丝14就能够依次通过该突起16之间的间隙m，因此无需另行设置使金属丝14通过该间隙m的作业，从而使得该转绕作业变得比较容易。

另一方面，在将螺线管线圈15转绕到环芯13上时，如图6的E部所示，由于是在将该螺线管线圈15暂时扩径了的状态下转绕于环芯13，因此当该扩径超过金属丝14的弹性限度时，则螺线管线圈15会因该扩径而变形，而使向环芯13的转绕变得困难。即，在使用比较大型的环芯13的情况下，有可能因在该处转绕时的扩径而使螺线管线圈15产生变形。因此在使用越产生变形越有可能使螺线管线圈15扩径的比较大型的环芯13的情况下，优选使用下述制造装置20(日本特愿2010-197214)，即：如图7和图8所示，使笔直地输送的金属丝14依次弯曲，并使通过该弯曲而绕圈的金属丝14卷绕于环芯13。

图7和图8所示的环形线圈制造装置20，具有导出金属丝14的送丝装置21。该送丝装置21包括：笔直的线嘴22，其供从未图示的供给源延伸的金属丝14插通；送丝辊23、24，它们与上述线嘴22相邻通过夹持金属丝14进行旋转，由此将金属丝14导出。线嘴22表示笔直的角筒状线嘴，其能够供由截面矩形的扁线构成的金属丝14插通。送丝辊23、24是在线嘴22的附近对插通于该线嘴22的金属丝14进行夹持的辊。并且构成为：通过使送丝辊23、24旋转，由此能够将被该送丝辊23、24夹持的金属丝14在其长度方向上依次导出。

另外，如图7和图8所示的环形线圈制造装置20具有弯曲部件26，该弯曲部件26与由送丝装置21导出的金属丝14接触，并使该金属丝14弯曲。在本实施方式中，该弯曲部件26构成为：设置在从线嘴22导出的金属丝14的前方且在环芯13的附近，与由送丝装置21导出并到达环芯13的金属丝14接触。在该弯曲部件26上形成弯曲面26a(图7)，该弯曲面26a与从线嘴22导出的金属丝14接触，使该金属丝14沿着环芯13的截面形状而弯曲，并配置成将借助该弯曲面26a弯曲后的金属丝14卷绕于环芯13。

在使用这样的装置20的环形线圈10的制造中，使送丝辊23、24旋转将被它们夹持的金属丝14依次导出。由此金属丝14笔直且连续地被导出，被导出的金属丝14与弯曲部件26的弯曲面26a接触，并沿着该弯曲面26a弯曲。这样依次弯曲的金属丝14就被卷绕于该环芯13。其中，在环芯13的外周沿周向隔开规定的间隔k连续地形成有多个突起16，因此使借助弯曲部件26弯曲并在最开始的突起16之间的间隙m中通过后的金属丝14在再卷绕一圈后的状态下通过下一个间隙m，由此能够使该金属丝14成为螺旋状。这样通过使借助弯曲部件26弯曲的金属丝14成为螺旋状，从而该螺旋状金属丝14形成为位于环芯13的外周侧，且其间距P与规定的间隔k一致。

其中，如图3所示，当形成环芯13的树脂壳13b、13c形成为在将所容纳的环形铁芯13a的磁路横切的截面形状中，外形呈圆形的情况下，能够使该金属丝14沿着该截面的呈圆形的外径卷绕成螺旋状。然后如图8所示，当使卷绕成螺旋状的金属丝14依次通过突起16之间的间隙时，如图9所示，该卷绕成螺旋状的金属丝14会沿着环芯13而在周向上依次进行卷绕。因此在该制造装置20中，只需继续导出金属丝14，就能够使依次形成的螺旋状的金属丝14依次通过突起16与突起16之间的间隙m(图7)。然后如图1所示，在环芯13的全周上卷绕了规定圈数后的状态下，停止金属丝14的导出。由此得到将金属丝14在环芯13上沿其周向卷绕后的图1所示的环形线圈10。

在以上述方式得到的本发明的环形线圈10中，使卷绕成螺旋状的金属丝14依次通过在环芯13的外周上形成的多个突起16之间的间隙m，因此呈螺旋状的金属丝14中单位圈金属丝14a和与其相邻的单位圈金属丝14a之间在环芯13外周上的间隔，与突起16和与其相邻的突起16之间的规定间隔k大致相等，从而能够使环芯13外周上所有单位圈金属丝14a之间的间隔大致均匀。因此在本发明的环形线圈10中，卷绕成螺旋状的金属丝14中的各单位圈金属丝14a呈从环芯13的中心以等角度设置的放射状，从而提高其外观上的美观性。

并且，在本发明的环形线圈10中，单位圈金属丝14a之间的间隔超过该突起16在周向上的宽度，因此从单位圈金属丝14a散发的热量不会受到从相邻的单位圈金属丝14a散发的热量的影响，因此与没有突起而有可能使相邻的单位圈金属丝接近的现有的环形线圈相比较，能够提高该金属丝14的散热特性。另外，如图1所示，只要在环芯13的外周形成的突起16的个数和卷绕成螺旋状的金属丝14的匝数大致一致，就能够得到单位圈金属丝以均等的间隔遍布全周的环形线圈10。

另外，如图7至图9所示，如果形成为使导出的金属丝14沿着环芯13的截面外周依次弯曲，由此将以螺旋状绕圈的金属丝14直接卷绕于环芯13，则无需考虑以往方法中在将螺线管线圈15转绕于环芯13时螺线管线圈15的变形。因此即使是使用在以往方法中有可能使螺线管线圈15产生变形的比较大型的环芯13的情况下，也能够比较容易地获得呈螺旋状的金属丝14之中的单位圈金属丝14a和与其相邻的单位圈金属丝14a之间的间隔大致均匀的环形线圈10。

并且，如图3所示，只要卷绕后的金属丝14的内径d形成为大于将环形铁芯13a的磁路横切的树脂壳13b、13c的截面外径D，且小于该外径D与突起16的高度h之和，则该卷绕后的金属丝14就不会越过突起16而沿环芯13的周向移动。因此在这样的环形线圈10中，卷绕后的金属丝14中的多个单位圈金属丝14a能够保持从环芯13的中心遍布其全周以等角度呈放射状的状态，从而还能够避免由金属丝14越过突起16所引起的外观上的美观性在以后变差的情况。

另外，在上述实施方式中，使用图1表示的使单根金属丝14在单个环芯13的全周卷绕成螺旋状的环形线圈进行了说明，但环形线圈10也可以是以下线圈：如图10所示，可以使一对金属丝14在单个环芯13上各在环芯13的大约半周卷绕成螺旋状；还可以如图11所示，将三根金属丝14在单个环芯13上沿周向并排卷绕。即使是这样的环形线圈10，通过使卷绕成螺旋状的金属丝14依次通过在环芯13的外周上形成的多个突起16之间的间隙m，就能够使环芯13外周上的单位圈金属丝14a之间的间隔与突起16和突起16的规定间隔k大致相等从而使之大致均匀。

其中，图10和图11中的标号17，表示将金属丝14之间进行分隔的分隔部件17，该分隔部件17表示一体地形成于树脂壳13b、13c的部件。但是，该分隔部件17也可以在树脂壳13b、13c之外单独形成，并在卷绕金属丝14之前或在卷绕完之后安装于该树脂壳13b、13c。这样只要在树脂壳13b、13c之外单独形成，就能够使金属丝14卷绕在未安装该分隔部件17的环芯13上，从而能够使该卷绕作业变得容易。

另外，在上述实施方式中，对在树脂壳13b、13c的外周形成了呈半球状的突起16的环形线圈10进行了说明，但该突起16的形状不限定于半球状，只要能够使卷绕成螺旋状的金属丝14依次通过这些突起16之间的间隙m，如图12至图14所示，则突起16的形状也可以是被由长方形或正方形或平行四边形构成的面包围的立体形状。图12至图14表示能够从半径方向观察的面由平行四边形构成的突起16。如果是被这样的面包围的立体的突起16，还可以考虑在该面上对卷绕成螺旋状的金属丝14进行引导，从而能够使金属丝14的卷绕作业变得更容易。

另外，在上述实施方式中，对突起16与树脂壳13b、13c一体地形成的环形线圈10进行了说明，但也可以将在树脂壳13b、13c之外单独形成了突起16之后安装于树脂壳13b、13c。例如，也可以形成为：在树脂壳13b、13c的外周沿其周向隔开规定的间隔连续地设置多个具有半球状等头部的小螺栓，并以从树脂壳13b、13c的外表面突出的那些小螺栓的头部作为突起16。

另外，在上述实施方式中，对使用构成为能够在从环形铁芯13a厚度方向的中央通过的平面上分割的树脂壳13b、13c进行了说明，但该树脂壳13b、13c只要能够容纳环形铁芯13a，则其分割部位不限定于环形铁芯13a厚度方向的中央，也可以是在通过环形铁芯13a的厚度方向的端部的平面上进行分割。

此外，在上述实施方式中，对环芯13包括环形铁芯13a和树脂壳13b、13c的情况进行了说明，但环芯13不限定于包括树脂壳13b、13c。虽未图示，然而例如若在使用由环状的烧结体构成的环形铁芯的情况下，也可以是在该环形铁芯的外周直接形成突起，将环形铁芯整体与该突起一起用树脂涂膜进行覆盖的环芯。

Claims (6)

1.一种环形线圈，包括：形成闭合磁路的环芯(13)；和沿着周向在所述环芯(13)上卷绕成螺旋状的金属丝(14)，该环形线圈的特征在于，

在所述环芯(13)的外周，沿周向隔开规定的间隔(k)而连续地形成多个突起(16)，

使卷绕成螺旋状的所述金属丝(14)依次通过所述突起(16)之间的间隙(m)。

2.根据权利要求1所述的环形线圈，其特征在于，

使形成于环芯(13)的外周的突起(16)的个数与卷绕成螺旋状的金属丝(14)的匝数一致。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的环形线圈，其特征在于，

金属丝(14)的截面呈宽度(w)大于厚度(t)的长方形，突起(16)之间的间隙(m)大于所述厚度(t)且小于所述宽度(w)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的环形线圈，其特征在于，

环芯(13)包括：环形铁芯(13a)，其由以形成圆环状的闭合磁路的方式而被卷绕的磁性钢带或环状的烧结体构成；圆环状的树脂壳(13b、13c)，其容纳所述环形铁芯(13a)，在所述树脂壳(13b、13c)的外周形成有突起(16)。

5.根据权利要求4所述的环形线圈，其特征在于，

树脂壳(13b、13c)形成为：在将所容纳的环形铁芯(13a)的磁路横切的截面形状中，树脂壳(13b、13c)的外形呈圆形。

6.根据权利要求5所述的环形线圈，其特征在于，

卷绕后的金属丝(14)的内径(d)形成为：大于将环形铁芯(13a)的磁路横切的树脂壳(13b、13c)的截面的外径(D)，且小于所述外径(D)与突起(16)的高度(h)之和。

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