CN110853897B - 线圈装置以及线圈装置的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种线圈装置，其具有：骨架(20)，其在外周面(22)具有分隔部(28)；第一绕组部(30)，其被卷绕在所述分隔部的一侧的所述外周面(22a)上；第二绕组部(40)，其被卷绕在所述分隔部的另一侧的所述外周面(22b)上，具有内卷层(40a)和位于比该内卷层更远离所述另一侧的所述外周面的位置的外卷层(40b)。所述第二绕组部具有以在卷轴方向互相邻接的方式缠绕的第一绕线部(42)和第二绕线部(44)，在所述内卷层，所述第一绕线部和所述第二绕线部中的一方，比另一方更接近所述第一绕组部而配置，在所述外卷层，所述第一绕线部和所述第二绕线部中的所述另一方，比所述一方更接近所述第一绕组部而配置。

Description

线圈装置以及线圈装置的制造方法

本申请是申请日为2016年3月30日、申请号为201610191154.2、发明名称为线圈装 置以及线圈装置的制造方法的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及线圈装置等，更详细地说，涉及卷绕有多个绕组部，适合用作高压变压器的线圈装置等。

背景技术

提出了一种在骨架的外周面设置分隔部，在分隔部的一侧形成初级侧的线圈，在另一侧形成次级侧的线圈的线圈装置(参照专利文献1)。这种线圈装置具有对薄型化(低背化)有利的构造，因此，存在作为TV等电气产品使用的变压器、或汽车上搭载的车载用的变压器等的需求。

专利文献1：日本实开5－48313号公报

但是，在次级侧流通大的电流的高压变压器等中，为了减小次级侧的线圈中的直流电阻而采用直径大的电线的情况下，由于电线间的间隙变大，空间系数降低，产生变压器不易小型化的问题。

发明内容

本发明鉴于这种实际情况，涉及空间系数大且省空间的线圈装置。

为了达成上述目的，本发明的线圈装置具有：

骨架，其在外周面具有分隔部；

第一绕组部，其被卷绕在所述分隔部的一侧的所述外周面上；

第二绕组部，其被卷绕在所述分隔部的另一侧的所述外周面上，具有内卷层和位于比该内卷层更远离所述另一侧的所述外周面的位置的外卷层，

所述第二绕组部具有以在卷轴方向互相邻接的方式缠绕的第一绕线部和第二绕线部，

在所述内卷层中，所述第一绕线部和所述第二绕线部中的一方，比另一方更接近所述第一绕组部而配置，

在所述外卷层中，所述第一绕线部和所述第二绕线部中的所述另一方，比所述一方更接近所述第一绕组部而配置。

本发明的线圈装置具有以第一绕线部和第二绕线部在卷轴方向互相邻接的方式缠绕第二绕组部的绕组构造。通过这种绕组构造，第二绕组部的电流向第一绕线部和第二绕线部分流，因此本发明的线圈装置可减小第二绕组部所包含的各个绕线部的线径，提高第二绕组部的空间系数，实现了省空间化。

另外，在本发明的线圈装置中，在内卷层中，第一绕线部和第二绕线部中的一方，比另一方更接近第一绕组部而配置，在外卷层中，和内卷层相反。通过采用这种配置，在第一绕线部和第二绕线部，能够使对于第一绕组部的磁耦合趋于一致。因此，本发明的线圈装置可以防止电流偏向任一绕线部而流动的问题，从而能够防止在局部的绕线部流过大电流造成的发热或能量损失。另外，第一绕线部和第二绕线部经由端子或安装基板被连接的情况下，若在各绕线部间对于第一绕组部的磁耦合存在偏差，在第一绕线部和第二绕线部之间就会产生循环电流。本发明的线圈装置能够防止这种循环电流的产生，防止伴随循环电流的产生的发热或能量损失。

另外，所述外卷层的所述第一绕线部也可以比所述外卷层的所述第二绕线部更接近所述内卷层的所述第二绕线部而配置。

通过采用这种构成，在第一绕线部和第二绕线部，能够使对于第一绕组部的磁耦合更均质地趋于一致。

另外，从提高第一绕组部和第二绕组部的磁耦合的观点出发，优选本发明的线圈装置具有配置在骨架的内部的芯。

本发明的线圈装置的制造方法具有：

准备在外周面具有分隔部的骨架的工序；

在所述分隔部的一侧的所述外周面形成第一绕组部的工序；

在所述分隔部的另一侧的所述外周面，以所述第一绕线部和所述第二绕线部在卷轴方向互相邻接的方式卷绕具有第一绕线部及第二绕线部的绕线束，从而形成第二绕组部的内卷层的工序；

捻拧所述绕线束，改变所述第一绕线部和所述第二绕线部的位置关系之后，在所述内卷层的外侧，以所述第一绕线部和所述第二绕线部在所述卷轴方向互相邻接的方式卷绕改变了位置关系的所述绕线束，从而形成所述第二绕组部的外卷层的工序。

通过这种制造方法，可获得空间系数大且省空间的线圈装置。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的线圈装置的剖面图；

图2是图1所示的线圈装置的电路图；

图3是变形例的线圈装置的电路图；

图4是表示线圈装置的制造方法的概略剖面图；

图5是表示线圈装置的制造方法的概略平面图；

图6是表示参考例的线圈装置的剖面图。

符号说明

10：线圈装置

20：骨架

22：外周面

22a：第一外周面

22b：第二外周面

28：分隔部

30：第一绕组部

40：第二绕组部

40a：内卷层

40b：外卷层

42：第一绕线部

42a：内卷层第一绕线部

42b：外卷层第一绕线部

44：第二绕线部

44a：内卷层第二绕线部

44b：外卷层第二绕线部

46：绕线束

X：卷轴方向

具体实施方式

以下，基于附图所示的实施方式对本发明进行说明。

图1是本发明的一实施方式的线圈装置10的剖面图。线圈装置10 具有：骨架20、第一绕组部30、第二绕组部40、端子51～56、芯50。本发明是经由设于骨架20的两端部的端子51～56安装在基板上的水平式线圈装置10，但作为本发明的线圈装置的形状，不限定于此，本发明也可以适用于立式线圈装置。

骨架20具有内部形成有用于配置芯50的中空部29的中空筒状的外形状。骨架20的外周面22及中空筒部29沿第一绕组部30及第二绕组部40的卷轴方向X延伸。另外，在芯50的外周面22的三个部位，形成有向外径方向突出的突起。在芯50的一端部形成有第一凸缘部24，在芯50的另一端部形成有第二凸缘部26。另外，在芯50的外周面22上的第一凸缘部24和第二凸缘部26之间，形成有分隔部28。

外周面22被分为分隔部28的一侧的外周面22即缠绕第一绕组部 30的第一外周面22a、和分隔部28的另一侧的外周面22即缠绕第二绕组部40的第二外周面22b。分隔部28与第一凸缘部24及第二凸缘部26同样，具有在外周方向连续的锷状的形状。但是，分隔部28的形状没有特别限定，只要是能够以分成第一外周面22a和第二外周面 22b来卷绕第一绕组部30及第二绕组部40的方式，将外周面22分隔开的形状即可。例如，分隔部28也可以由在外周方向间断地形成的突起等构成。

第一绕组部30卷绕在从分隔部28连续到第一凸缘部24的第一外周面22a。第一绕组部30的卷数没有特别限定，可以是如图1所示在第一外周面22a表面仅卷1层的形态，也可以是如图1所示的第二绕组部40那样卷成多层的形态。另外，第一绕组部30由一根绕线部构成，但也可以和后述的第二绕组部40同样由多个绕线部构成。此外，图1中省略了，第一绕组部30的端部与设于骨架20的第一凸缘部24 的端子51、52(参照图2及图3)连接。

第二绕组部40卷绕在从分隔部28连续到第二凸缘部26的第二外周面22b。第二绕组部40通过在第二外周面22b卷两层后述的第一及第二绕线部42、44而形成，具有内卷层40a和外卷层40b。第二绕组部40中，内卷层40a是直接被卷在第二外周面22b上的部分，外卷层 40b是卷在内卷层40a上的部分。因此，外卷层40b位于比内卷层40a 距离第二外周面22b更远的位置。

如图1所示，第二绕组部40具有以在沿着第二外周面22b的方向即卷轴方向X也互相邻接的方式缠绕的第一绕线部42和第二绕线部 44。第一绕线部42和第二绕线部44是以绝缘包覆被覆盖的包覆线，至少在围绕第二外周面22b的部分互相被绝缘。

第二绕组部40的内卷层40a由第一绕线部42中的内卷层40a所包含的部分即内卷层第一绕线部42a、和第二绕线部44中的内卷层40a 所包含的部分即内卷层第二绕线部44a构成。内卷层第一绕线部42a 和内卷层第二绕线部44a都具有沿着第二外周面22b的螺旋形状。因此，内卷层第一绕线部42a和内卷层第二绕线部44a成为在一方的螺旋形状的间隙配置有另一方的螺旋形状的形态。

另外，第二绕组部40的外卷层40b由第一绕线部42中的外卷层 40b所包含的部分即外卷层第一绕线部42b、和第二绕线部44中的外卷层40b所包含的部分即外卷层第二绕线部44b构成。外卷层第一绕线部42b和外卷层第二绕线部44b都具有沿着内卷层40a的外侧表面的螺旋形状。外卷层40b的构造和内卷层40a同样，外卷层第一绕线部42b和外卷层第二绕线部44b也成为在一方的螺旋形状的间隙配置有另一方的螺旋形状的形态。

在内卷层40a，按各部的中心间距离Dla、D2a(参照图1)进行比较时，第一绕线部42和第二绕线部44中，第二绕线部44比第一绕线部42更接近第一绕组部30而配置。与此相反，在外卷层40b，按各部的中心间距离Dlb、D2b(参照图1)进行比较时，第一绕线部42和第二绕线部44中，第一绕线部42比第二绕线部44更接近第一绕组部30 而配置。即，在第二绕组部40成为如下关系，即，在内卷层40a中，第一绕线部42和第二绕线部44中的一方，比另一方更接近第一绕组部30而配置，在外卷层40b中，第一绕线部42和第二绕线部44中的另一方，比一方更接近第一绕组部30而配置。此外，第一绕线部42 和第二绕线部44的配置互相替换也没关系。

穿过卷轴方向X的剖面如图1所示，在内卷层40a，从分隔部28 朝向卷轴方向X远离的方向，按第二绕线部44、第一绕线部42、第二绕线部44、第一绕线部42···的顺 序排列。与此相反，在外卷层40b，从分隔部28朝向沿着卷轴方向X远离的方向，按第一绕线部42、第二绕线部44、第一绕线部42、第二绕线部44···的顺 序排列。这样，在内卷层40a和外卷层40b，第一绕线部42和第二绕线部44的排列交替。因此，外卷层第一绕线部42b比外卷层第二绕线部44b更接近内卷层第二绕线部44a而配置。

另外，这种第二绕组部40可以通过如下方法进行制作，即：将比第一绕线部42更接近分隔部28而配置了第二绕线部44的绕线束46 (图5(a))卷绕在骨架20上，形成内卷层40a，与之相反，将比第二绕线部44更接近分隔部28而配置了第一绕线部42的绕线束46(图5(b))卷绕在骨架20上，形成外卷层40b。关于第二绕组部40的形成方法，如后文的叙述。

在骨架20的中空部29配置有磁性体的芯50。另外，在第一凸缘部24设有端子51、52，在第二凸缘部26设有端子53、54、55、56。线圈装置10例如，通过将端子51～56用焊料焊接在安装基板上而被安装，被用作变压器等。

图2是线圈装置10的电路图。第一绕组部30的两端部与端子51 和端子52连接。与此相反，第二绕组部40的第一绕线部42的两端部与端子54和端子56连接，第二绕组部40的第二绕线部44的两端部与和第一绕线部42的两端部不同的端子53和端子55连接。只要是这种构成，例如在第一绕组部30流过初级电流的情况下，就能够将第一绕线部42及第二绕线部44所产生的感应电流的输出在每个绕线部42、 44取出。

但是，第一绕线部42及第二绕线部44向端子的连接形态不限于此。例如，图4是变形例的线圈装置10的电路图。在变形例中，第一绕线部42的两端部和第二绕线部44的两端部均与端子53和端子56 连接，这一点和线圈装置10不同。这种变形例的形态是将绕线部42、 44的输出功率集中取出，除此以外，和线圈装置10起到同样的效果。

线圈装置10的骨架20的材质没有特别限定，但优选用树脂等绝缘材料来制作，例如从耐热性等观点出发，特别优选用酚醛树脂来制作。另外，芯50的材质也没有特别限定，只要是磁性体即可，芯50 通过将Fe－Ni合金粉、Fe－Si合金粉、Fe－Si－Cr合金粉、Fe－Si－ Al合金粉、坡莫合金粉、非晶质合金粉、Fe粉等的金属粒子或铁素体粒子进行加圧成形等来制造。

构成第一绕组部30的绕线部、构成第二绕组部40的第一绕线部 42及第二绕线部44没有特别限定，只要是用绝缘体将导体包覆的包覆线即可，导体可以用一根(一根线)电线构成，也可以像绞合电缆等那样将多个电线扎成束而构成，作为导体的材质，可例示铜、银、金、或它们的合金等。第一绕组部30的绕线部、第二绕组部40的第一绕线部42及第二绕线部44的两端部利用激光焊、电阻焊或焊料焊接等与端子51～55连接。

线圈装置10例如可以按如下的步骤进行制造。首先，准备如图1 所示的在外周面22形成有分隔部28的骨架20。骨架20例如通过树脂成型等来制作。优选的是，在骨架20的两端部设置端子51～55(参照图5)。

接着，在分隔部28的另一侧的外周面22即第二外周面22b形成第二绕组部44。此外，第二绕组部40也可以在分隔部28的一侧的外周面22即第一外周面22a形成第一绕组部30之后再形成。图4及图5 是表示第二绕组部40的形成步骤的概念图。

如图4(a)所示，在形成第二绕组部40的工序中，首先，形成第二绕组部40的内卷层40a。

如图5(a)所示，内卷层40a通过将具有第一绕线部42及第二绕线部44的绕线束46，以第一绕线部42和第二绕线部44在卷轴方向X 互相邻接的方式进行卷绕而形成。在内卷层40a的形成工序中，如图4 (a)中箭头90所示，从第二凸缘部26朝向分隔部28将绕线束46卷进。

在图5(a)所示的例子中，第一绕线部42的前端42c与端子56 临时连接，第二绕线部44的前端44c与端子55临时连接。另外，绕线束46也可以包含第一绕线部42或第二绕线部44以外的绕线部，绕线束46所包含的绕线部的数不限定于两根，也可以是三根、四根或五根以上。

将第一绕线部42及第二绕线部44一直卷绕到分隔部28而形成内卷层40a后，如图5(b)的箭头94所示，通过将绕线束46扭转180 度而改变第一绕线部42和第二绕线部44的位置关系。即，在形成内卷层40a时的绕线束46中，如图5(a)所示，第二绕线部44位于比第一绕线部42更接近分隔部28的位置。但是，在形成外卷层40b时的绕线束46，如图5(b)所示，第一绕线部42位于比第二绕线部44 更接近分隔部28的位置。

通过将如图5(b)所示改变了位置关系的绕线束46，以第一绕线部42和第二绕线部44在卷轴方向X互相邻接的方式卷绕在内卷层40a 的外侧，从而形成外卷层40b。在外卷层40b的形成工序中，如图4(b) 中箭头92所示，和内卷层40a的形成工序相反，从分隔部28朝向第二凸缘部26将绕线束46卷进。如果将电线束46卷到第二凸缘部26，就将第一绕线部42的后端与端子54临时连接，将第二绕线部44的后端与端子53临时连接。

在第二外周面22b形成第二绕组部40后，在第一外周面22a形成第一绕组部30。第一绕组部30通过在第二外周面22b将1根绕线部从第一凸缘部24朝向分隔部28卷进而形成。第一绕组部30的两端部与端子51和端子52临时固定。完成第一绕组部30及第二绕组部40的卷绕之后，通过熔接或焊料焊接等进行绕线部的端部和端子51～56的固定。

如上所述，在骨架20上形成第一绕组部30和第二绕组部40之后，通过将芯50插入骨架20的中空部29，从而获得图1所示的线圈装置 10。另外，在第一绕组部30及第二绕组部40的外侧，也可以缠上绝缘带。

本实施方式的线圈装置10具有以第一绕线部42和第二绕线部44 在卷轴方向互相邻接的方式缠绕有第二绕组部40的绕组构造，第二绕组部40的电流向第一绕线部42和第二绕线部44分开流动。因此，可以减小第二绕组部40所包含的各个绕线部42、44的线径，提高第二绕组部40的空间系数，可以节省空间。

另外，线圈装置10解决了采用第二绕组部40的电流向第一绕线部42和第二绕线部44分开流动的构造时产生的如下的问题点。图6 是参考例的线圈装置100的剖面图。在线圈装置100的第二绕组部140，无论在内卷层140a还是外卷层140b，第二绕线部144均比第一绕线部 142更接近第一绕组部30而配置。线圈装置100的其它构成和线圈装置10一样。这种线圈装置100的第二绕组部140没有进行如图5(b) 中箭头94所示的绕线束46的扭转，而是通过将绕线束46缠绕在骨架 20的第二外周面22b来形成。

在线圈装置100中，无论是内卷层140a还是外卷层140b，第一绕线部142和第二绕线部144的排列都是相同的，因此，即使在第二绕组部40的整体上考虑的情况下，第二绕线部144也比第一绕线部142 更接近第一绕组部30而配置。因此，存在如下问题，即，相比于第一绕线部142，第二绕线部144的磁耦合增强，大电流偏向第二绕线部 144流动，发热或能量损失增大。另外，当磁耦合存在偏差时，会有产生循环电流的情况，这种情况下，存在伴随循环电流的产生而产生发热或能量损失的问题。

与此相反，图1所示的线圈装置10，在内卷层40a，比第一绕线部42更接近第一绕组部30而配置第二绕线部44，在外卷层40b，比第二绕线部44更接近第一绕组部30而配置第一绕线部42。通过设定为这种配置，线圈装置10在第一绕线部142和第二绕线部144，能够使对于第一绕组部30的磁耦合趋于一致。因此，线圈装置10能够防止电流偏向任一绕线部而流动的问题、或产生循环电流的问题，可以防止随之造成的发热或能量损失。

另外，在线圈装置10中，外卷层第一绕线部42b和内卷层第二绕线部44a的距离，比外卷层第二绕线部44b和内卷层第二绕线部44a 的距离小。通过采用这种配置，在第一绕线部142和第二绕线部144，能够使对于第一绕组部30的磁耦合更均质地趋于一致，另外，在节省空间方面也是有利的。

以上，使用线圈装置10对本发明进行了说明，但不用说，本发明不限定于上述的实施方式，而是包含各种各样的变形例。例如，第二绕组部40不限定于内卷层40a和外卷层40b这二层构造，也可以是三层、四层或五层以上卷绕有第一绕线部142及第二绕线部144的构造。形成3层以上的第二绕组部的情况下，优选每次改变卷进的方向都将绕线束46扭转(参照图5(b))，而改换第一绕线部142和第二绕线部 144的位置关系。

另外，内卷层40a和外卷层40b的匝数可以相同，也可以不同，即，也可以使外卷层40b的匝数比内卷层40a的匝数少等。

Claims (4)

1.一种线圈装置，其特征在于，

具有：

骨架，其在外周面设有分隔部；

第一绕组部，在位于所述分隔部的一侧的所述外周面上卷绕；

第二绕组部，在位于所述分隔部的另一侧的所述外周面上卷绕，

在所述第二绕组部中，以由一根第一绕线构成的第一绕线部和由一根第二绕线构成的第二绕线部互相邻接的方式配置的绕线束沿卷轴方向，在朝向所述分隔部的方向以及从所述分隔部远离的方向上连续地卷绕两层以上，

构成所述第二绕组部的内侧的层的内卷层和构成所述第二绕组部的外侧的层的外卷层，通过所述绕线束被捻拧而形成的捻拧部而连接，

所述捻拧部形成于与所述分隔部邻接的位置，并构成所述内卷层及所述外卷层的所述分隔部侧的端部，

构成所述内卷层的所述绕线束，在朝向所述分隔部的方向上卷绕至所述捻拧部，

构成所述外卷层的所述绕线束，在从所述分隔部远离的方向上从所述捻拧部开始卷绕，

连接于所述捻拧部的一侧的所述内卷层中，所述第一绕线部和所述第二绕线部中的一方，比另一方更接近所述第一绕组部而配置，

连接于所述捻拧部的另一侧的所述外卷层中，所述第一绕线部和所述第二绕线部中的所述另一方，比所述一方更接近所述第一绕组部而配置，

所述捻拧部通过以在所述骨架的轴向上所述第一绕线和所述第二绕线的位置关系反转的方式将所述绕线束捻拧180度而形成，

所述绕线束在所述捻拧部捻拧前，所述绕线束在与所述分隔部邻接的位置，沿所述骨架的周向卷绕，

所述绕线束在所述捻拧部捻拧后，所述绕线束在与所述分隔部邻接的位置，也沿所述骨架的周向卷绕。

2.根据权利要求1所述的线圈装置，其特征在于，所述外卷层的所述第一绕线部，比所述外卷层的所述第二绕线部更接近所述内卷层的所述第二绕线部而配置。

3.根据权利要求1或2所述的线圈装置，其特征在于，具有在所述骨架的内部配置的芯。

4.一种线圈装置的制造方法，其特征在于，

具有：

准备在外周面设有分隔部的骨架的工序；

在位于所述分隔部的一侧的所述外周面形成第一绕组部的工序；

在位于所述分隔部的另一侧的所述外周面形成第二绕组部的工序；

在所述分隔部的另一侧的所述外周面上，将具有由一根绕线构成的第一绕线部和由一根绕线构成的第二绕线部的绕线束，以所述第一绕线部和所述第二绕线部互相邻接的方式沿卷轴方向，在朝向所述分隔部的方向以及从所述分隔部远离的方向上卷绕两层以上的工序；

在所述分隔部的另一侧的所述外周面上，将所述绕线束在朝向所述分隔部的方向上卷绕而形成构成所述第二绕组部的内侧的层的内卷层，并且，将所述绕线束在邻接于所述分隔部的位置捻拧而形成捻拧部，在改变了所述第一绕线部和所述第二绕线部的位置关系后，将所述绕线束在从所述分隔部远离的方向上卷绕，形成构成所述第二绕组部的外侧的层的外卷层的工序，

在形成所述内卷层和所述外卷层的工序中，将构成所述内卷层的所述绕线束在朝向所述分隔部的方向上卷绕至所述捻拧部，将构成所述外卷层的所述绕线束在从所述分隔部远离的方向上从所述捻拧部开始卷绕，将所述内卷层和所述外卷层通过所述捻拧部连接，构成所述内卷层和所述外卷层的所述绕线束的所述分隔部侧的端部以所述捻拧部构成，

通过以在所述骨架的轴向上所述第一绕线和所述第二绕线的位置关系反转的方式将所述绕线束捻拧180度，来形成所述捻拧部，

将所述绕线束在所述捻拧部捻拧前，将所述绕线束在与所述分隔部邻接的位置，沿所述骨架的周向卷绕，

将所述绕线束在所述捻拧部捻拧后，也将所述绕线束在与所述分隔部邻接的位置，沿所述骨架的周向卷绕。

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