CN106688064A - 磁芯部件以及片式电感器 - Google Patents

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Abstract

提供能够抑制成形时所需要的模具数量并且抑制漏磁通的磁芯部件、以及使用该磁芯部件的片式电感器。一种磁芯部件(1)，具有用于缠绕绕组(4)的卷轴部(1a)，接合同一形状的2个半构件(2、3)而成，半构件是磁性体，磁芯部件(1)具有设置于卷轴部(1a)的两端的腿(1b)、和设置成与卷轴部(1a)并行地跨在两腿的一端部的罩部(1c)，接合面(1d)形成于卷轴部(1a)以及罩部(1c)，该接合面(1d)是相对卷轴部(1a)的轴向不垂直的面。

Description

磁芯部件以及片式电感器
技术领域
本发明涉及用于电子电路的片式电感器用的磁芯部件、以及使用该磁芯部件的片式电感器。
背景技术
近年来，在电气设备和电子设备的小型化、高频化、大电流化发展的过程中，对磁芯部件也要求同样的对应。特别是，用于电子电路的表面安装型片式电感器要求进一步的小型化、高性能化。图4(a)示出片式电感器的一般的构造。在图4中，左图是俯视图，右图是正视图。用于片式电感器的磁芯部件11具有组合被称为线轴型的芯12和配置在芯12上部的板状的I型芯13而得到的构造。虽省略图示，但将绕组卷绕于线轴型芯12来形成线圈，在线轴型芯12的腿12a的下部具有成为与基板等的接点的电极部，对该电极部连接有绕组的终端。I型芯13是为了形成用于抑制漏磁通的磁路而配置的。
作为与这样的构造相近的以往的片式电感器，例如提出如下表面安装型闭合磁线圈，该表面安装型闭合磁线圈具有在中央部具有绕组部的由导电性磁性材料构成的柱状的第1芯、和在第1芯上部由导电性磁性材料形成的大致鞍型形状的第2芯(参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2012-84776号公报
发明内容
然而，作为用于片式电感器的磁芯部件的材料，当前主流的铁氧体材料的材料特性本身发挥到极限，新的材料正在摸索中。另外，虽然用铁硅铝、无定形箔带等新材料替换铁氧体材料，但限于一部分的变更。虽然也出现了磁特性优良的无定形粉末材料，但成形性比以往材料差，不是普及的状态。
在由粉末磁性材料来成形压粉磁芯部件的情况下，在形状上有限制。另外，为了降低成本，需要将模具的数量抑制为最小限度。在形成图4(a)所示的以往形状的磁芯部件的情况下，需要用于分别形成线轴型芯12和I型芯13的模具(两个)。
作为不使模具数量增加的对策，考虑图4(b)所示那样的形状。该磁芯部件14组合在卷轴部的中央位置由与该卷轴部的轴向垂直的面切断得到的相同形状的芯15和16。然而，在如该图所示分割出的接合部的面积与磁路剖面面积同等程度的情况下，由于形状误差、表面粗糙度的影响，相互的接触面积降低。由此，易于产生间隙，担心漏磁通增大。另外，由于接合部的尺寸公差而腿的电极位置超出尺寸公差，有可能向基板的安装变得困难。
本发明是为了应对这样的问题而完成的，其目的在于提供一种能够抑制在成形时需要的模具数量、且抑制漏磁通的磁芯部件、以及使用磁芯部件的片式电感器。
本发明的磁芯部件具有用于缠绕绕组的卷轴部，其特征在于，该磁芯部件是接合同一形状的2个半构件而成的，该接合面的至少一部分是相对所述卷轴部的轴向不垂直的面，所述半构件是磁性体。
所述磁芯部件的特征在于具有设置于所述卷轴部的两端的腿、和设置成与所述卷轴部并行地跨在两腿的一端部的罩部，所述接合面形成于所述卷轴部以及所述罩部。
所述半构件的特征在于是磁性材料的压缩成形体。另外，所述2个半构件的特征在于在各自的接合部具有进行两构件的定位的互补式的嵌合形状。
本发明的片式电感器的特征在于，将绕组卷绕在所述本发明的磁芯部件的卷轴部来形成线圈而成。
本发明的磁芯部件是接合同一形状的2个半构件而成的，该接合面的至少一部分是相对卷轴部的轴向不垂直的面，所述半构件是磁性体，所以与磁路剖面(相对缠绕绕组而形成线圈的卷轴部的轴向垂直的面)的面积相比，2个半构件的接合面的面积变大，构件之间的形状误差、表面粗糙度的影响所致的间隙变小，在成为片式电感器时能够抑制漏磁通。另外，在成形时所需的模具是1种，所以能够降低制造成本。
另外，本发明的磁芯部件具有设置于卷轴部的两端的腿、和设置成与卷轴部并行地跨在两腿的一端部的罩部，所述接合面形成于卷轴部以及罩部，所以成为与组合线轴型芯和I型芯的以往产品相同的形状的磁芯部件，并且如上所述在成为片式电感器时能够抑制漏磁通。
所述半构件是磁性材料的压缩成形体，所以能够比射出成形廉价地制造、且小型化也容易。
在所述2个半构件的各自的接合部具有进行两构件的定位的互补式的嵌合形状，所以能够防止电极位置超出尺寸公差。
本发明的片式电感器是使用该磁芯部件、将绕组卷绕在该磁芯部件的卷轴部来形成线圈而成的，所以能够降低制造成本、并且将漏磁通也抑制为最小限度。
附图说明
图1是示出本发明的磁芯部件和片式电感器的一个例子的正视图等。
图2是接合部的放大图。
图3是示出本发明的磁芯部件的其它例子的正视图以及俯视图。
图4是示出以往的磁芯部件等的正视图以及俯视图。
(符号说明)
1：磁芯部件；2：半构件；3：半构件；4：绕组；5：电极部；6：片式电感器；7：基板。
具体实施方式
本发明的片式电感器是用于电气、电子设备等电子电路的作为表面安装型特别有效的片式电感器。这种片式电感器是小型的，具体而言，磁芯部件的轴向长度是15mm左右以下。
根据图1，说明本发明的磁芯部件以及片式电感器的一个例子。图1(a)是磁芯部件的正视图(右图)以及俯视图(左图)，图1(b)是使用图1(a)的磁芯部件的片式电感器的正视图。如图1(a)所示，本发明的磁芯部件1具有用于缠绕绕组的卷轴部1a、被设置于卷轴部1a的两端的腿1b、以及与卷轴部1a并行地跨在两腿1b、1b的上端部而设置的罩部1c。作为形状来说是与组合了线轴型芯和I型芯的以往的磁芯部件(参照图4(a))相同的形状。在磁芯部件1中，罩部1c承担I型芯的作用，形成用于抑制漏磁通的磁路。
磁芯部件1的特征在于，接合同一形状的2个半构件2、3而成，接合面1d的至少一部分是相对卷轴部1a的轴向不垂直的面，半构件是磁性体。在图1(a)所示的例子中，通过俯视图观察时，各个半构件具有组合直角三角形部(锥形部)和腿而成的形状。半构件2和半构件3是相同的形状，能够由1种模具制造。接合面1d被形成为相对卷轴部1a的轴向倾斜的1个平面。另外，接合面1d被形成于卷轴部1a以及罩部1c，未被形成于腿1b。
如图1(b)所示，本发明的片式电感器6使用上述磁芯部件1，将绕组4卷绕于磁芯部件1的卷轴部1a来形成线圈。在磁芯部件1的腿1b的下部具有一对电极部5，绕组4的各终端与各自的电极部5连接。片式电感器6通过电极部5而与基板7的电子电路连接。在这样构成的片式电感器6中，如果在线圈中流过电流，则形成从卷轴部1a的轴向一端出来经由腿1b通过罩部1c返回到卷轴部1a的轴向另一端这样的磁路。在卷轴部1a和罩部1c中，磁力线的方向为沿着该卷轴部的轴向的方向。
如果将图4(b)所示那样的相对卷轴部的轴向垂直的面设为接合面，则该接合面积和磁路剖面面积为相同程度，作为2个构件的接合面积是最小的，由于形状误差、表面粗糙度的影响，实际接触面积变小，构件之间的间隙变大。相对于此，通过成为图1(a)所示那样的接合形状，能够将接合面积确保得较宽，实际接触面积也变大，所以能够减小构件之间的间隙，能够比图4(b)所示那样的形状更抑制漏磁通。
如图1(b)所示，片式电感器6通过设置在磁芯部件1的腿1b的下部的一对电极部5而与基板7的电子电路连接。对半构件2、3分别设置1个腿1b，所以如果半构件的接合位置发生偏移，则该电极部5的位置也发生偏移。由于本发明的片式电感器6是小型的，所以即使是一点点的偏移也有可能会超出尺寸公差，在向基板安装时造成障碍。
作为其对策，优选在半构件2、3中在各自的接合部设置进行两个构件的定位的互补式的嵌合形状。例如，如作为接合部的放大图的图2所示，在腿1b形成凹部1e，在卷轴部1a和罩部1c形成能够与凹部1e嵌合的凸部1f。凹部1e和凸部1f是互补式的形状，通过两者嵌合而进行半构件彼此的正确的定位。由此，腿1b的电极部也被定位，能够防止超出尺寸公差。互补式的嵌合形状不限定于该图所示的形状，只要在半构件彼此中是相同的形状、并且是可定位的形状，则可以作成任意形状。但是，优选是可压缩成形的该图所示那样的简易形状。
根据图3，说明本发明的磁芯部件的其它例子。图3(a)～(e)是磁芯部件的正视图(右图)以及俯视图(左图)。图3(a)所示的磁芯部件1通过俯视图观察时，各个半构件具有组合直角三角形部(锥形部)和腿而得的形状。接合面1d被形成为相对卷轴部的轴向倾斜的1个平面。其相比于图1(a)的构造，接合面1d的倾斜角度稍微小一些，且接合面积也稍微小一些。
图3(b)以及图3(c)所示的磁芯部件1的接合面1d为由相对卷轴部的轴向垂直的面(2个)和相对卷轴部的轴向倾斜的1个面构成的复合面。由于具有相对卷轴部的轴向倾斜的面，所以相比于仅由相对卷轴部的轴向垂直的面构成的情况，接合面积变大。在图3(b)和图3(c)中，倾斜的面的倾斜角度不同。
图3(d)以及图3(e)所示的磁芯部件1的接合面1d为由相对卷轴部的轴向垂直的面(2个)和沿着卷轴部的轴向的面构成的复合面。由于具有沿着卷轴部的轴向的面，所以相比于仅由相对卷轴部的轴向垂直的面构成的情况，接合面积变大了沿着该卷轴部的轴向的面的面积量。在图3(d)和图3(e)中，沿着卷轴部的轴向的面的面积不同。
在图3(a)～(e)中的任意情况下，半构件2和3都是相同形状，能够用1种模具制造。另外，如上所述，不论在哪一个情况下都能够将接合面积确保得较宽，实际接触面积也变大，所以能够减小构件之间的间隙，能够比图4(b)所示那样的形状更抑制漏磁通。
上述半构件是磁性体，虽然其制造方法没有被特别地限定，但由于能够比射出成形体更廉价地制造、并且小型化也容易，所以优选设为磁性材料的压缩成形体。本发明的磁芯部件形成为上述那样的简易形状的构件，所以即使是压缩成形也能够充分地成形。
半构件能够将铁粉、氮化铁粉等纯铁系软磁材料、Fe-Si-Al合金(铁硅铝)粉末、超级铁硅铝粉末、Ni-Fe合金(坡莫合金)粉末、Co-Fe合金粉末、Fe-Si-B系合金粉末等铁基合金系软磁材料、铁氧体系磁性材料、无定形系磁性材料、微晶体材料等磁性材料作为原料。作为铁氧体系磁性材料，可以举出锰锌铁氧体、镍锌铁氧体、铜锌铁氧体、磁铁矿等具有尖晶石型晶体构造的尖晶石铁氧体、钡铁氧体、锶铁氧体等六方晶铁氧体、钇铁石榴石等石榴石铁氧体。作为无定形系磁性材料，可以举出铁合金系、钴合金系、镍合金系、它们的混合合金系无定形等。
作为在成为原料的磁性材料的粒子表面形成绝缘涂层的氧化物，可以举出Al2O3、Y2O3、MgO、ZrO2等绝缘性金属或者半金属的氧化物、玻璃、它们的混合物。作为绝缘涂层的形成方法，能够使用机械融合等粉末涂层法、非电解电镀、溶胶-凝胶法等湿式薄膜制作法、或者溅射等干式薄膜制作法等。
原料粉末的平均粒径优选为1μm～150μm。更优选为5μm～100μm。如果平均粒径小于1μm，则加压成形时的压缩性(表示粉末的成形难易度的标准)降低，烧制后的材料强度显著降低。如果平均粒径大于150μm，则高频率区域中的铁损变大，磁特性(频率特性)降低。
关于作为压缩成形体的半构件，能够针对在粒子表面形成有绝缘涂层的磁性材料的原料粉末单体、或者在原料粉末中调配环氧树脂等热硬化性树脂而得到的粉末以预定的加压力进行加压成形而成为压粉体、并对该压粉体进行烧制而制造。半构件是相同的形状，所以所使用的模具是1种。此外，在原料中使用非晶质合金粉末的情况下，需要使烧制温度成为比非晶质合金的结晶化开始温度低的温度。另外，在使用调配有热硬化性树脂的粉末的情况下，需要使烧制温度成为树脂的硬化温度范围。
通过将两个得到的半构件接合，完成磁芯部件。关于接合，除了使用基于上述定位形状的嵌合等以外，还使用粘接剂等来进行。作为粘接剂，优选可相互贴紧的无溶剂型的环氧系粘接剂。
在所得到的磁芯部件中，通过将绕组卷绕于卷轴部来形成线圈，从而成为具有电感器功能的片式电感器。能够使用铜漆包线作为绕组，作为其种类，能够使用聚氨酯线(UEW)、缩醛线(PVF)、聚酯线(PEW)、聚酯亚胺线(EIW)、聚酰胺酰亚胺线(AIW)、聚酰亚胺线(PIW)、组合了它们的双重涂层线、或者自粘线、绞合线等。优选为耐热性优良的聚酰胺酰亚胺线(AIW)、聚酰亚胺线(PIW)等。作为铜漆包线的剖面形状，能够使用圆形线、方形线。关于线圈的缠绕方法等能够采用公知的方法。
以上，根据各图等说明了本发明的实施方式，但本发明的磁芯部件和片式电感器不限于这些。
产业上的可利用性
本发明的磁芯部件由于能够抑制成形时所需要的模具数量、并且抑制漏磁通，所以能够作为在各种电气、电子设备的电子电路中使用的片式电感器用的芯适宜地使用。

Claims (5)

1.一种磁芯部件，具有用于缠绕绕组的卷轴部，其特征在于，
该磁芯部件是接合同一形状的2个半构件而成的，该接合面的至少一部分是相对所述卷轴部的轴向不垂直的面，所述半构件是磁性体。
2.根据权利要求1所述的磁芯部件，其特征在于，
所述磁芯部件具有设置于所述卷轴部的两端的腿、和设置成与所述卷轴部并行地跨在两腿的一端部的罩部，所述接合面形成于所述卷轴部以及所述罩部。
3.根据权利要求1所述的磁芯部件，其特征在于，
所述半构件是磁性材料的压缩成形体。
4.根据权利要求1所述的磁芯部件，其特征在于，
在所述2个半构件的各自的接合部具有进行两构件的定位的互补式的嵌合形状。
5.一种片式电感器，是将绕组卷绕在磁芯部件的卷轴部来形成线圈而成的片式电感器，其特征在于，
所述磁芯部件是权利要求1所述的磁芯部件。
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