CN106816287A - 线圈部件 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种能够防止线圈主体的发热并且对于小型化有利的线圈部件。本发明的线圈部件的特征在于：具备：磁芯(20)，具有经由间隙被接合的轴部；骨架(30)，形成有通过所述轴部的贯通孔(30a)的中空筒部(32)；线圈主体(40)，被卷绕于所述中空筒部；所述线圈主体具备：第1部分(42)，捆扎多根第1芯线(42a)而构成；第2部分(44)，与所述第1部分电连接且相对于所述第1部分被卷绕于外侧并且捆扎多根第2芯线(44a)而构成；所述第1芯线比所述第2芯线细。

Description

线圈部件

技术领域

本发明涉及间隙被形成于磁芯并且作为扼流线圈等被优选使用的线圈部件。

背景技术

为了开关电源输出的流畅平滑化或功率因数的改善而使用间隙被形成于磁芯的类型的扼流线圈。关于像这样的扼流线圈，存在有线圈主体由在磁芯的间隙的近旁形成的漏磁通而发热的问题。

作为抑制扼流线圈中的发热的技术例如有方案提出不是使用单线而是使用绞合线(利兹线)来构成线圈主体的技术或将空白区域(emptysection)设置于间隙近旁的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开平5-90047号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

可是，关于仅仅是使用了绞合线的现有的扼流线圈，构成绞合线的芯线直径大的情况并不会得到充分的抑制发热的效果，另外，构成绞合线的芯线直径小的情况下，为了确保电线的截面积并抑制直流电阻而使绞合线的整体直径变大，所以就小型化而言有着技术上的问题。再者，设置空白区域的现有的扼流线圈也是在狭窄的范围内增多匝数较为困难，并且就小型化而言有着技术上的问题。

本发明就是借鉴了以上所述技术问题而做出的不懈努力之结果，其目的在于提供一种能够防止由于漏磁通的影响而引起的线圈主体的发热并且对于小型化有利的线圈部件。

解决技术问题的手段

为了达到以上所述目的，本发明所涉及的线圈部件的特征在于：具备：磁芯，具有经由间隙被接合的轴部；骨架，具有形成有通过所述轴部的贯通孔的中空筒部；线圈主体，被卷绕于所述中空筒部；所述线圈主体具备：第1部分，捆扎多根第1芯线而构成；第2部分，与所述第1部分电连接且相对于所述第1部分被卷绕于外侧并且捆扎多根第2芯线而构成；所述第1芯线比所述第2芯线细。

本发明所涉及的线圈部件中线圈主体是由内侧的第1部分较细的第1芯线构成，外侧的第2部分由相对较粗的第2芯线构成。关于现有的线圈部件，在线圈主体中特别是在接近于间隙的部分(第1部分)由于因间隙产生的漏磁通的影响而会有由趋肤应引起的损耗以及发热变大的倾向。但是，关于本发明所涉及的线圈部件，通过以细的第1芯线构成接近于间隙的线圈主体的内侧部分(第1部分)，从而就能够防止由趋肤效应引起的损耗以及发热，而且通过以粗的第2芯线构成远离间隙的线圈主体的外侧部分(第2部分)，从而就能够缩小电线整体的直径，因而能够实现线圈部件的小型化。

另外，例如构成所述第1部分的所述第1芯线的根数可以多于构成所述第2部分的所述第2芯线的根数。

因为构成第1部分的所述第1芯线相对较细，所以用相同的根数的话则会有电线的截面积变小而直流电阻增加的担忧，所以通过使第1芯线的根数多于第2芯线的根数，从而就能够防止直流电阻的增加。

另外，例如也可以所述第1部分的线径比所述第2部分的线径粗，也可以使构成所述第1部分的所述第1芯线的根数与所述第1芯线的截面积之积即第1截面积小于构成所述第2部分的所述第2芯线的根数与所述第2芯线的截面积之积即第2截面积。

第1芯线越细则防止发热的效果就变得越大，但是为了确保相同的第1截面积而所需要的第1部分的线径变粗，且对于小型化来说会变得不利。因此，使第1部分的线径比第2部分的线径粗并且使第1截面积小于第2截面积，从而既能够满足防止发热的要求又能够满足小型化的要求。

另外，例如如果将所述第1芯线的截面积设定为A且将所述第2芯线的截面积设定为B，则A/B可以是0.05～0.7。

通过将A/B控制在0.05以上，从而就能够防止第1部分的线径或直流电阻变得过大，通过将A/B控制在0.7以下从而就能够提高被配置于间隙近旁的第1部分的发热防止效果。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式所涉及的线圈部件的整体立体图。

图2是图1所表示的线圈部件的底面图。

图3是表示包含于图1所示的线圈部件中的磁芯以及骨架的分解立体图。

图4是表示图1所表示的线圈部件中的线圈主体的配置的截面图。

图5是图1所表示的线圈部件的电路图。

图6是图4以及图5所表示的线圈主体的第1部分以及第2部分的示意截面图。

具体实施方式

图1是本发明的第1实施方式所涉及的线圈部件10的立体图。线圈部件10具有磁芯20、骨架30、线圈主体40、绝缘胶带50等。线圈部件10是磁芯20的中央轴部22的轴方向相对于线圈部件10的安装面为平行的卧式线圈部件，但是本发明所涉及的线圈部件并不限定于卧式，也可以是中央轴部的轴方向相对于安装面的法线为平行的立式线圈部件。

还有，关于实施方式所涉及的线圈部件10的说明，如图1所示将磁芯20的中央轴部22的轴方向设定为Z轴方向，将安装面的法线方向设定为Y轴方向，将垂直于Z轴方向以及Y轴方向的方向设定为X轴方向。

图3是线圈部件10的分解立体图。还有，在图3中没有图示线圈主体40以及绝缘胶带50。骨架30具有通过磁芯20的中央轴部22的贯通孔32a被形成的中空筒部32。另外，在中空筒部32的两端设置从中空筒部32向直径方向突出的第1凸缘部34a以及第2凸缘部34b。

在第1凸缘部34a上连接第1端子台部36a，在第1端子台部36a上设置端子部38a、38b、38c、38d。在第2凸缘部34b上连接第2端子台部36b，如底面图即图2所示在第2端子台部36b上设置端子部38e、38f、38g、38h。如图1以及图3所示，第1端子台部36a、第2端子台部36b以及端子部38a～38h被连接于线圈部件10的Y轴负方向侧端部，线圈部件10经由端子部38a～38h被设置于安装基板。

作为骨架30的材质并没有特别的限定，是由树脂等绝缘材料来形成的，例如从在焊接处理时等的耐热性等的观点出发优选使用酚醛树脂等。

如图3所示，磁芯20具有以分离的状态成形的2个磁芯部分20a,20b，通过2个磁芯部分20a,20b在Z轴方向中央部被接合从而构成了磁芯20。如线圈部件10的截面图即图4所示，磁芯20具有中央轴部22、侧脚部24,25、连接部26,27。

中央轴部22被配置于线圈部件10上的X轴方向中央部，通过被形成于骨架30上的中空筒部32的贯通孔32a并在Z轴方向上延伸。在中央部22的Z轴方向中央部分，也就是在相当于磁芯部分20a与磁芯部分20b的接合部分的位置形成中央间隙28。中央间隙28是通过使以分离的状态成形的2个磁芯部分20a,20b接触来形成的，但是也可以通过夹住间隙材料等来形成。还有，在磁芯部分20a与磁芯部分20b的接合部分，即使是如实施方式所示在两方之间什么也不夹而接触的状态，通常也能够形成作为磁路的间隙。但是，在对两方的接合面实施了镜面研磨之后，如果接合经镜面研磨的面彼此，则也会有在接合部分不形成间隙的情况。

磁芯20的侧脚部24,25夹住中央轴部22并被置于X轴方向的两侧。侧脚部24,25以成为与中央轴部22大致平行的形式在Z轴方向上延伸。侧脚部24,25的Z轴方向中央部分，形成有侧部间隙29a,29b。

磁芯20的连接部26,27夹住骨架30的中空筒部32并被配置于Z轴方向的两侧，并且连接中央轴部22以及侧脚部24,25的端部。在磁芯20上形成具有通过中央轴部22和连接部26,27以及侧脚部24的环路(loop)、通过中央轴部22和连接部26,27以及侧脚部25的环路这2个环路的磁路。

磁芯20的材质并没有特别的限定，例如能够铁氧体、透磁合金(坡莫合金)等软磁性材料、金属压粉成形的磁性材料等来构成。

如图1所示，2个磁芯部分20a,20b是通过将绝缘胶带50卷绕于外周来进行接合的。作为绝缘胶带50能够使用将绝缘性的树脂作为基材的粘结胶带等，但是材质并没有特别的限定。还有，2个磁芯部分20a,20b也可以使用粘结剂来进行互相接合。

如图4所示，线圈主体40被卷绕于骨架30的中空筒部32。线圈主体40具有第1部分42、第2部分44、第3部分48。

线圈主体40的第1部分42被直接卷绕于中空筒部32的外周表面，并且是比第2部分44更内侧，即被配置于接近于中央轴部22的位置。在本实施方式中，第1部分42成为包含了线圈主体40上的最内侧的部分和其外侧的部分的双层结构，但即使是单层结构或者即使是三层结构以上也是可以的。第1部分42的一个端部被连接于图2所示的端子部38f，另一个端部被连接于端子部38g。

如图4所示，线圈主体40的第2部分44被卷绕于第1部分42的外侧，并被配置于与第1部分42相比更远离中央轴部22的位置。第2部分44与第1部分42相同是双层结构，并且是与第1部分42相同的匝数(10T)，但是第1部分42和第2部分44的匝数也可以不同。第2部分44的一个端部被连接于图2所表示的端子部38b，另一个端部被连接于端子部38c。

图5是线圈部件10的电路图。第1部分42和第2部分44被电连接，第1部分42和第2部分44构成了一个扼流线圈。电连接第1部分42和第2部分44的方法并没有特别的限定，例如既可以用电线连接图2所表示的端子部38c和端子部38f，也可以通过安装基板电连接第1部分42和第2部分44。还有，在线圈部件10的说明过程中，所谓被电连接的状态是指直流电流可以流动(没有被绝缘)状态。

图6是表示第1部分42和第2部分44的截面结构的示意图。第1部分42是捆扎多根第1芯线42a来构成的，第2部分44是捆扎多根第2芯线44a来构成的。在各个第1芯线42a和第2芯线44a的周围形成绝缘覆盖膜42b,44b，各个芯线42a,44a被互相绝缘。第1芯线42a比第2芯线44a来得细，如果将第1芯线42a的直径设定为D12并且将第2芯线44a的直径设定为D22，则由数学式(1)表示的关系在D12与D22之间成立。

D12＜D22 (1)

在线圈部件10中，因为在图4所表示的中央间隙28的近旁会发生漏磁通，所以在以相同的电线构成第1部分42和第2部分44的情况下，在接近于间隙的第1部分42会有由趋肤效应引起的损耗以及发热变大的倾向。因此，通过用直径细的第1芯线42a来构成被配置于中央间隙28附近的第1部分42，从而就能够有效地防止第1部分42上的由趋肤效应引起的损耗以及发热。另外，第2部分44因为离中央间隙28较远，所以即使是第1部分42和第2部分44由相同的电线构成的情况，也会有由第1部分42引起的趋肤效应产生的损耗以及发热变少的倾向。因此，通过用比第1芯线42a粗的第2芯线44a来构成第2部分44从而减小第2部分44的线径D21，并且能够抑制为了配置线圈主体40而必需的空间。

另外，在将构成第1部分42的第1芯线42a的根数设定为N1并且将构成第2部分44的第2芯线44a的根数设定为N2的情况下，如以下所述数学式(2)所示，优选为第1芯线42a的根数N1多于第2芯线44a的根数N2。

N1＞N2 (2)

第1芯线42a因为比第2芯线44a细，所以在第1部分42与第2部分44的芯线根数为相同的情况下第1部分42的直流电阻变大。但是，通过使第1芯线42a的根数N1多于第2芯线44a的根数N2，从而就能够防止在第1部分42的直流电阻变得过大。

另外，如图6所示将第1部分42的线径设定为D11并且将第2部分44的线径设定为D21，将第1芯线42a的根数N1与第1芯线42a的截面积A之积设定为第1截面积S1并且将第2芯线44a的根数N2与第2芯线44a的截面积B之积设定为第2截面积S2，在此情况下优选满足下述数学式(3)以及数学式(4)。

D11＞D21 (3)

S1＜S2 (4)

还有，第1截面积S1以及第2截面积S2由下述数学式(5)以及数学式(6)表示。还有，数学式(5)以及数学式(6)中的“π”表示圆周率。

S1＝N1×A＝N1×π×(D12/2)² (5)

S2＝N2×A＝N2×π×(D22/2)² (6)

第1芯线42a越细，则防止由漏磁通的影响引起的发热的效果越大，但是为了确保相同的第1截面积S1而使成为必要的第1部分42的线径D11变粗，并且对于小型化来说会变得不利。因此，通过使第1部分42的线径D11比第2部分44的线径D21粗并且使第1截面积S1比第2截面S2小，从而就能够平衡防止发热的要求和小型化的要求。

再有，第1芯线42a的截面积A与第2芯线44a的截面积B之比A/B优选为0.05～0.7。通过将A/B控制在0.05以上从而就能够防止第1部分42的线径D11或直流电阻变得过大，并且通过将A/B控制在0.7以下，从而就能够提高在被配置于间隙近旁的第1部分42上的发热防止效果。

如图4所示，线圈主体40的第3部分48被卷绕于第2部分44的外侧。如图5的电路图所示，第3部分48相对于第1部分42以及第2部分44被绝缘。第3部分48是使主要为了控制Control IC的电压产生的绕线。作为第3部分48而被采用的电线并没有特别的限定，但是第3部分48与第1部分42以及第2部分44不同，因为匝数少(3T)且流动的电流值也小，所以能够使用比第1部分42以及第2部分44细的电线。还有，虽然在图4中没有图示，但是在线圈主体40的最外侧表面上卷绕绝缘胶带。

作为线圈主体40的第1部分42和第2部分44而被采用的电线的材质并没有特别的限定，例如图6所表示的第1芯线42a和第2芯线44a可以使用铜以及铝等导体材料来构成，绝缘覆盖膜42b,44b能够使用聚氨酯以及聚酯等绝缘材料来进行构成。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绝缘材料构成的覆盖层。

如以上所述本实施方式所涉及的线圈部件10，在通过用直径细的第1芯线42a来构成被配置于中央间隙28附近的第1部分42从而防止线圈部件10发热的同时，通过用粗的第2芯线44a来构成被配置于离中央间隙28较远的地方的第2部分44从而就能够抑制为了配置线圈主体40而必需的空间。

另外，本实施方式所涉及的线圈部件10，与用相同电线构成线圈主体的内侧部分和外侧部分的现有线圈部件相比较，能够取得优异的散热效果。散热效果依存于驱动频率，有驱动频率越高则散热效果也越高的倾向。例如，将第1芯线42a的直径设定为0.04mm并且将第2芯线44a的直径设定为0.1mm的实施例所涉及的线圈部件10在以频率为100kHz左右进行工作的情况下，与只是以使用了0.1mm芯线的电线来构成线圈主体的内侧部分和外侧部分(第1部分和第2部分)的参考例所涉及的线圈部件相比较，能够获得大约5℃的散热效果。

其他实施方式

本发明所涉及的线圈部件并不限定于以上所述的实施方式，只要是在不脱离本发明技术思想的范围内能够增加各种各样的变更。例如，磁芯20并不限定于接合大致对称的2个磁芯部分20a,20b的磁芯，一方的磁芯部分也可以是平板状，中央间隙28的位置能够设定为Z方向的任意位置。

另外，包含于线圈主体40中的各个部分的匝数等能够作适当的变更，另外，第3部分48也可以没有。另外，线圈主体40的第1部分42和第2部分44既可以构成普通模式的扼流线圈，也可以构成共模的扼流线圈。再有，本发明所涉及的线圈部件除了构成扼流线圈的第1部分42和第2部分44之外也可以具有被卷绕于磁芯20并且与第1部分42以及第2部分44相绝缘的其他电线，并且也可以用线圈部件整体来构成变压器。

符号说明

10.线圈部件

20.磁芯

22.轴部

28.中央间隙

30.骨架

32.中空筒部

32a.贯通孔

38a～38h.端子部

40.线圈主体

42.第1部分

42a.第1芯线

44.第2部分

44a.第2芯线

48.第3部分

Claims (5)

1.一种线圈部件，其特征在于：

具备：

磁芯，具有经由间隙被接合的轴部；

骨架，具有形成有通过所述轴部的贯通孔的中空筒部；

线圈主体，被卷绕于所述中空筒部，

所述线圈主体具备：

第1部分，捆扎多根第1芯线而构成；

第2部分，与所述第1部分电连接且相对于所述第1部分被卷绕于外侧并且捆扎多根第2芯线而构成，

所述第1芯线比所述第2芯线细。

2.如权利要求1所述的线圈部件，其特征在于：

构成所述第1部分的所述第1芯线的根数多于构成所述第2部分的所述第2芯线的根数。

3.如权利要求1或者2所述的线圈部件，其特征在于：

所述第1部分的线径比所述第2部分的线径粗，

构成所述第1部分的所述第1芯线的根数与所述第1芯线的截面积的积为第1截面积，构成所述第2部分的所述第2芯线的根数与所述第2芯线的截面积的积为第2截面积，所述第1截面积小于所述第2截面积。

4.如权利要求1或者2所述的线圈部件，其特征在于：

将所述第1芯线的截面积设定为A且将所述第2芯线的截面积设定为B，A/B为0.05～0.7。

5.如权利要求1或者2所述的线圈部件，其特征在于：

所述第1部分的线径比所述第2部分的线径粗，

构成所述第1部分的所述第1芯线的根数与所述第1芯线的截面积的积为第1截面积，构成所述第2部分的所述第2芯线的根数与所述第2芯线的截面积的积为第2截面积，所述第1截面积小于所述第2截面积，

将所述第1芯线的截面积设定为A且将所述第2芯线的截面积设定为B，A/B为0.05～0.7。