发明内容
本发明提出一种绕线型线圈及其制作方法,改善当高频信号通过线圈时,插入损耗较大,匝间分布电容较差,影响信号的传输的问题。
为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:
一种绕线型线圈,包括:卷芯部、第一外电极、第二外电极、第三外电极、第四外电极、绕线部和磁性盖板,其中:
所述卷芯部包括:绕线中心部以及分别设置在所述绕线中心部两端的第一凸缘部和第二凸缘部;所述第一外电极和所述第四外电极分别设置在所述第一凸缘部上,所述第三外电极和所述第二外电极分别设置在所述第二凸缘部上,所述磁性盖板固定连接在所述第一凸缘部和第二凸缘部顶面上;
所述绕线部由第一线材和第二线材交叉层叠绕制在所述绕线中心部上形成,包括:第一绕组层和第二绕组层,所述第一绕组层包括从靠近所述第一凸缘部的一侧开始由第一线材向所述卷绕中心部的中部位置绕制的第一绕组和从靠近所述第二凸缘部的一侧开始由第二线材向所述卷绕中心部的中部位置绕制的第二绕组,所述第二绕组层包括由第一线材绕制的第三绕组和由第二线材绕制的第四绕组;其中,所述第三绕组除最后一圈绕线外位于所述第二绕组上方,所述第三绕组的最后一圈绕线位于所述第二绕组的第一圈绕线旁并更靠近所述第二凸缘部;所述第四绕组除最后一圈绕线外位于所述第一绕组上方,所述第四绕组的最后一圈绕线位于所述第一绕组的第一圈绕线旁并更靠近所述第一凸缘部;
所述第一线材的两个末端分别连接在所述第一外电极和所述第三外电极上,所述第二线材的两个末端分别连接在所述第二外电极和所述第四外电极上。
优选地,所述绕线中心部与所述第一凸缘部之间通过第一支撑部连接和/或所述绕线中心部与所述第二凸缘部之间通过第二支撑部连接;所述第一线材的第一圈靠近所述绕线中心部与所述第一支撑部的连接处,所述第二线材的第一圈靠近所述绕线中心部与所述第二支撑部的连接处。
优选地,所述第一支撑部和/或第二支撑部为向所述绕线中心部收窄的斜坡结构。
优选地,所述斜坡结构的斜坡与所述绕线中心部之间的夹角为110°~130°。
优选地,所述第一外电极、所述第二外电极、所述第三外电极和所述第四外电极分别为L型电极结构。
优选地,由第一线材绕制的第一绕组的卷绕圈数和由第二线材绕制的第四绕组的卷绕圈数相同;由第二线材绕制的第二绕组的卷绕圈数和由第一线材绕制的第三绕组的卷绕圈数相同;所述第一绕组的卷绕圈数与所述第二绕组的卷绕圈数的比例,和所述第三绕组的卷绕圈数与所述第四绕组的卷绕圈数的比例相同。
优选地,所述第一绕组层中由第一线材绕制的第一绕组和由第二线材绕制的第二绕组的卷绕圈数相同;所述第二绕组层中由第一线材绕制的第三绕组和由第二线材绕制的第四绕组的卷绕圈数相同。
所述的绕线型线圈的制作方法,包括如下步骤:
(1)制作所述第一绕组层:将所述第一线材从靠近所述第一凸缘部的一侧开始卷绕到所述绕线中心部的中部位置形成所述第一绕组,并将所述第二线材从靠近所述第二凸缘部的一侧开始卷绕到所述绕线中心部的中部位置形成第二绕组,所述第一线材和所述第二线材在所述绕线中心部的中部位置具有预定的间距;
(2)制作所述第二绕组层:将所述卷芯部绕其水平平面的中心轴旋转180°,所述第一线材和所述第二线材在所述绕线中心部的中部位置交叉,然后所述第一线材继续在所述第二线材形成的第二绕组上继续卷绕形成所述第三绕组,所述第二线材继续在所述第一线材形成的第一绕组上继续卷绕形成所述第四绕组;
(3)将所述第一线材的两个末端分别连接在所述第一外电极和所述第三外电极上,将所述第二线材的两个末端分别连接在所述第二外电极和所述第四外电极上。
优选地,所述绕线中心部与所述第一凸缘部之间通过第一支撑部连接和/或所述绕线中心部与所述第二凸缘部之间通过第二支撑部连接;在步骤(1)中,所述第一线材从所述绕线中心部与所述第一支撑部的连接处开始卷绕第一圈,所述第二线材从所述绕线中心部与所述第二支撑部的连接处开始卷绕第一圈。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明的绕线型线圈为共模扼流线圈,当高频信号通过线圈时,匝间分布电容较好,插入损耗较小,有利于信号的传输。
具体实施方式
下面对照附图并结合优选的实施方式对本发明作进一步说明。
本发明提供一种绕线型线圈,在具体的实施方式中,该绕线型线圈包括:卷芯部、第一外电极、第二外电极、第三外电极、第四外电极、绕线部和磁性盖板,其中,所述卷芯部包括:绕线中心部以及分别设置在所述绕线中心部两端的第一凸缘部和第二凸缘部;所述第一外电极和所述第四外电极分别设置在所述第一凸缘部上,所述第三外电极和所述第二外电极分别设置在所述第二凸缘部上,所述磁性盖板固定连接在所述第一凸缘部和第二凸缘部顶面上;所述绕线部由第一线材和第二线材交叉层叠绕制在所述绕线中心部上形成,包括:第一绕组层和第二绕组层,所述第一绕组层包括从靠近所述第一凸缘部的一侧开始由第一线材向所述卷绕中心部的中部位置绕制的第一绕组和从靠近所述第二凸缘部的一侧开始由第二线材向所述卷绕中心部的中部位置绕制的第二绕组,所述第二绕组层包括由第一线材绕制的第三绕组和由第二线材绕制的第四绕组;其中,所述第三绕组除最后一圈绕线外位于所述第二绕组上方,所述第三绕组的最后一圈绕线位于所述第二绕组的第一圈绕线旁并更靠近所述第二凸缘部;所述第四绕组除最后一圈绕线外位于所述第一绕组上方,所述第四绕组的最后一圈绕线位于所述第一绕组的第一圈绕线旁并更靠近所述第一凸缘部;所述第一线材的两个末端分别连接在所述第一外电极和所述第三外电极上,所述第二线材的两个末端分别连接在所述第二外电极和所述第四外电极上。
在一些优选实施方式中,所述绕线中心部与所述第一凸缘部之间通过第一支撑部连接和/或所述绕线中心部与所述第二凸缘部之间通过第二支撑部连接;所述第一线材的第一圈靠近所述绕线中心部与所述第一支撑部的连接处,所述第二线材的第一圈靠近所述绕线中心部与所述第二支撑部的连接处。
在进一步优选的实施方式中,所述第一支撑部和/或第二支撑部为向所述绕线中心部收窄的斜坡结构。
更进一步地:
所述斜坡结构的斜坡与所述绕线中心部之间的夹角为110°~130°。
所述第一外电极、所述第二外电极、所述第三外电极和所述第四外电极分别为L型电极结构。
由第一线材绕制的第一绕组的卷绕圈数和由第二线材绕制的第四绕组的卷绕圈数相同;由第二线材绕制的第二绕组的卷绕圈数和由第一线材绕制的第三绕组的卷绕圈数相同;所述第一绕组的卷绕圈数与所述第二绕组的卷绕圈数的比例,和所述第三绕组的卷绕圈数与所述第四绕组的卷绕圈数的比例相同。
更优选地,第一绕组层中由第一线材绕制的第一绕组和由第二线材绕制的第二绕组的卷绕圈数相同;所述第二绕组层中由第一线材绕制的第三绕组和由第二线材绕制的第四绕组的卷绕圈数相同。
下面结合优选的实施例对上述绕线型线圈作进一步说明。
如图1和2所示,其中,为了能够清晰的说明,在图2中,用点状图案填充的圆圈和白色圆圈来分别代表第二线材3B和第一线材3A,其中点状图案填充的圆圈代表第二线材3B的横截面,而白色圆圈代表第一线材3A的横截面。其中每个点状图案填充的圆圈和白色圆圈中的数字代表与该圆圈相对应的线圈的顺序圈数。
该绕线型线圈包括:卷芯部1、第一外电极2A、第二外电极2B、第三外电极2C、第四外电极2D、第一线材3A、第二线材3B和磁性盖板4,其中,卷芯部1包括:绕线中心部10和分别设置在绕线中心部10两端的第一凸缘部11和第二凸缘部12,绕线中心部10与第一凸缘部11通过支撑部13连接,绕线中心部10与第二凸缘部12通过支撑部13连接;磁性盖板4通过粘结剂粘合设置在第一凸缘部11和第二凸缘部12的顶面上。
绕线部由第一线材3A和第二线材3B交叉层叠绕制在绕线中心部10上形成,包括:第一绕组层和第二绕组层,第一绕组层包括从靠近第一凸缘部11的一侧开始由第一线材3A向卷绕中心部10的中部位置绕制的第一绕组3A1和从靠近第二凸缘部12的一侧开始由第二线材3B向卷绕中心部10的中部位置绕制的第二绕组3B1,第二绕组层包括由第一线材绕制的第三绕组3A2和由第二线材绕制的第四绕组3B2,其中,由第一线材绕制的第三绕组3A2除了最后一圈绕线外位于由第二线材绕制的第二绕组3B1上方,而第三绕组3A2的最后一圈绕线位于第二绕组3B1的第一圈绕线旁并更靠近第二凸缘部12,由第二线材绕制的第四绕组3B2除最后一圈绕线外位于由第一线材绕制的第一绕组3A1上方,而第四绕组3B2的最后一圈绕线位于第一绕组3A1的第一圈绕线旁并更靠近第一凸缘部11;第一凸缘部11上分别设有第一外电极2A和第四外电极2D,第二凸缘部12上分别设有第二外电极2B和第三外电极2C,其中第一线材3A的两个末端分别与位于卷心部长度方向上同一侧的第一外电极2A和第三外电极2C连接,第二线材3B的两个末端分别与位于卷心部长度方向上同一侧的第二外电极2B和第四外电极2D连接。
在本实施例中,两个支撑部13均为向绕线中心部10收窄的斜坡结构,该斜坡结构的斜坡与绕线中心部之间的夹角为110°~130°,能够有效防止两个绕组层出现塌线或乱绕的现象,同时提高第一线材和第二线材之间的磁耦合现象。
在本实施例中,四个外电极均为L型电极,其能够提高端电极的强度,同时便于焊接检测以及焊接后产品测试,但并不限于此结构。
在本实施例中,如图2所示,第一线材卷绕的总圈数与第二线材卷绕的总圈数相同,且第一绕组3A1的卷绕圈数和第四绕组3B2的卷绕圈数相同;第二绕组3B1的卷绕圈数和第三绕组3A2的卷绕圈数相同;所述第一绕组的卷绕圈数与所述第二绕组的卷绕圈数的比例,和所述第三绕组的卷绕圈数与所述第四绕组的卷绕圈数的比例相同。,为了使得匝间分布电容进一步减小,可以将由第一线材绕制的第一绕组和由第二线材绕制的第二绕组的卷绕圈数设为相同,分布电容可以相互抵消;还可以将由第一线材绕制的第三绕组和由第二线材绕制的第四绕组的卷绕圈数设为相同,分布电容可以相互抵消。
本发明还提供一种上述绕线型线圈的制作方法,在具体实施方式中,该制作方法包括如下步骤:
(1)制作第一绕组层:将第一线材3A从靠近第一凸缘部11的一侧开始卷绕到绕线中心部10的中部位置形成第一绕组3A1,并将第二线材3B从靠近第二凸缘部12的一侧开始卷绕到绕线中心部10的中部位置形成第二绕组3B1,第一线材3A和第二线材3B在绕线中心部10的中部位置具有预定的间距;
(2)制作第二绕组层:将卷芯部绕其水平平面的中心轴旋转180°,第一线材3A和第二线材3B在绕线中心部10的中部位置交叉,然后第一线材3A继续在第二线材3B形成的第二绕组3B1上继续卷绕形成第三绕组3A2,第二线材3B继续在第一线材3A形成的第一绕组3A1上继续卷绕形成第四绕组3B2;
(3)将第一线材3A的两个末端分别连接在第一外电极2A和第三外电极2C上,将第二线材3B的两个末端分别连接在第二外电极2B和第四外电极2D上。
在一个优选的实施方式中,步骤(1)中的第一线材3A从绕线中心部10与支撑部13的连接处开始卷绕第一圈,然后向第二凸缘部12的方向继续进行缠绕形成第一绕组层的第一绕组3A1,第二线材3B从绕线中心部10与支撑部13的连接处开始卷绕第一圈,然后向第一凸缘部11的方向继续进行缠绕形成第一绕组层的第二绕组3B1,在绕制第一绕组层时,第一线材的引导针嘴N1、第二线材的引导针嘴N2分别绕着绕线中心部10逆时针、顺时针旋转,两条线材在均在靠近绕线中心部10的中间位置时停止绕线,此时两条线材纸件保持一定的间距,形成第一绕组层。然后将卷芯部绕其水平平面的中心轴旋转180°,两条线材在绕线中心部附近交叉,落脚于另外一条线材绕线第一层的结束端,然后沿着反方向进行第二层的绕线,在此绕线过程中,第一线材的引导针嘴N1、第二线材的引导针嘴N2分别绕着绕线中心部10顺时针、逆时针旋转。
下面再参考图3-10,对制造本实施例的绕线型线圈的方法进行详细说明。
首先由磁性物质成形、烧结,从而形成绕线中心部10、第一凸缘部11、第二凸缘部12、以及两个支撑,第一凸缘部11上的第一外电极2A和第四外电极2D以及第二凸缘部12上的第三外电极2C和第二外电极2B的制作方式为:采用移印方式在第一凸缘部11和第二凸缘部12的底面及侧面上涂上银浆,形成具有L型结构的薄膜并经过烧结固化,再对该薄膜表面进行湿式电镀以形成均匀的金属电极层,从而形成四个具有L型电极结构的外电极。
然后就可以在卷芯部1上进行绕线,绕线步骤主要有挂线、绕线、焊接三个过程。
如图3所示,首先入端挂线,即是绕线开始时的定位操作。将第一线材3A与第二线材3B固定在绕线设备的定位针脚P1、P2上;然后通过引导针嘴N1、N2将第一线材3A与第二线材3B分别引至被绕线夹具夹持住的卷芯部1;接着,将第一线材3A和第二线材3B分别置于第一外电极2A和第二外电极2B上,从而使第一线材3A和第二线材3B分别与卷芯部1的第一凸缘部11和第二凸缘部12结合,此时引导针嘴N1、N2置于如图3所示位置。
如图4所示,然后进行绕线过程,通过第一线材3A、第二线材3B的引导针嘴N1、N2分别绕着绕线中心部10逆时针、顺时针旋转,将两条线材进行同步绕线操作,此时第一线材3A与卷芯部1中的绕线中心部10接触并与绕线中心部10与一端的支撑部13的连接处接触;同时第二线材3B与卷芯部1中的绕线中心部10接触并与绕线中心部与另一端的支撑部13的连接处接触。此时,将两条线材定位,使得第一线材3A与第二线材3B的第一圈都依靠在具有支撑部13的斜坡上,第一线材3A的第一圈(如图2中标示有数字1的白色圆圈)既与绕线中心部10表面接触,又与斜坡表面接触,第二线材3B的第一圈(如图2中标示有数字1的点状图案填充的圆圈)既与绕线中心部10表面接触,又与斜坡表面接触。如图5所示,将第一线材3A、第二线材3B的引导针嘴N1、N2分别绕着绕线中心部10作逆时针、顺时针旋转,使得两条线材同步进行缠绕于绕线中心部10上。在缠绕的过程中,两组引导针嘴N1、N2沿着卷芯部1的绕线中心部10的中心线方向移动,移至接近绕线中心部的中部位置,然后将卷芯部绕其水平平面的中心轴旋转180°,如图6所示,两条线材在绕线中心部附近交叉,落脚于另外一条线材的第一层的结束端,如图7所示,然后沿着反方向进行第二层的绕线,在此绕线过程中,第一线材3A、第二线材3B的引导针嘴N1、N2分别绕着绕线中心部10作顺时针、逆时针旋转,第一绕组层和第二绕组层的旋转方向相反。
如图8所示,最后进行出端挂线,随着两条线材缠绕圈数的设定,当两条线材最后一圈铜线(如图2中分别标示有数字13的白色圆圈和点状图案填充的圆圈)分别到达第一凸缘部11、第二凸缘部12前方时,停止绕线夹具的旋转,并移动引导针嘴N1、N2,将两条线材分别连接至出端的定位针脚P3、P4上进行导向,使得第一线材3A和第二线材3B分别与第二凸缘部上的第三外电极2C和第一凸缘部12上的第四外电极2D相结合。
最后经焊接将第一线材3A与第二线材3B的出入端分别固定在第一凸缘部11和第二凸缘部12的4个外电极上,如图9所示,形成缠绕好的卷芯部1。最后将磁性盖板4与缠绕好线材的卷芯部1通过胶水固定在一起。首先在卷芯部1的第一凸缘部11和第二凸缘部12的背面两端点上一些胶水,再将磁性盖板4贴合在该端面上使磁性盖板4与卷芯部1粘合,完成绕线型线圈组装;然后再将组装好的产品放进烤箱内进行烘烤,烘烤结束后即可得到符合要求的绕线型线圈,如图1所示。
如图10所示,为本实施方式的绕线型线圈与现有技术的普通叠绕(通常为双线上下叠绕绕线,即第一线材在绕线中心部上绕制在第一层,第二线材绕制在设于第一层上方的第二层)的绕线型线圈的插损(Sdd21)的对比示意图,其中曲线C1代表现有技术的普通叠绕的绕线型线圈的插损,而曲线C2代表本实施方式的绕线型线圈的插损。由试验数据对比可知:当频率大于1G赫兹的时候,本发明的交叉叠绕的插损明显小于现有技术的非交叉叠绕的插损。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干等同替代或明显变型,而且性能或用途相同,都应当视为属于本发明的保护范围。