CN110970193B - 线圈部件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够提高特性的线圈部件。线圈部件(1)具备：芯体，其包括具有第1端部(11a)和第2端部(11b)的卷芯部(11)；和第1线材(31)及第2线材(32)，该第1线材(31)及第2线材(32)在卷芯部上从第1端部朝向第2端部以实质上彼此相同的匝数卷绕为螺旋状。第1线材(31)以构成与卷芯部的周面接触的第1层的状态卷绕，第2线材(32)以至少局部构成第1层外侧的第2层的状态卷绕，由第1线材(31)形成的第1线圈长度(L1a)比由第2线材(32)形成的第2线圈长度(L2a)长。

Description

线圈部件

技术领域

本公开涉及线圈部件。

背景技术

以往，作为线圈部件，有绕线型的共模扼流线圈。

绕线型的共模扼流线圈具有卷芯部、和绕着卷芯部卷绕的两根线材(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2015-35473号公报

上述的共模扼流线圈例如用于去除在信号线路上重叠的共模噪声。因此，要求与用途对应的特性的提高。例如，针对高频特性，研究有寄生电容成分的抑制等各种对策。近年来，例如存在有在低频带使用线圈部件的情况。如上述的研究那样，在这样的频带提高线圈部件的特性不是仅在抑制寄生电容成分这样的技术的扩展内容上就能够实现的。

发明内容

本公开的一个形态的线圈部件具备：芯体，其包括具有第1端部和第2端部的卷芯部；和第1线材及第2线材，上述第1线材及第2线材在上述卷芯部上从上述第1端部朝向上述第2端部以实质上彼此相同的匝数卷绕为螺旋状，上述第1线材以构成与上述卷芯部的周面接触的第1层的状态卷绕，上述第2线材以至少局部构成上述第1层外侧的第2层的状态卷绕，由上述第1线材形成的第1线圈长度比由第2线材形成的第2线圈长度长。

根据该结构，能够减小构成与卷芯部的周面接触的第1层的由第1线材形成的线圈的电感值、与至少局部构成第1线材外侧的第2层的由第2线材形成的线圈的电感值之差，从而能够提高特性。

根据本公开的一个形态的线圈部件，可以提供一种能够提高特性的线圈部件。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的线圈部件的概略立体图。

图2是一个实施方式的线圈部件的概略侧视图。

图3是一个实施方式的线圈部件的概略仰视图。

图4的(a)是表示一个实施方式的线圈部件的绕线的说明图，图4的(b)是表示比较例的线圈部件的绕线的说明图。

图5是表示线圈部件的频率特性的说明图。

图6是线圈部件的电感值的说明图。

图7的(a)、(b)是表示变更例的线圈部件的绕线的说明图。

图8的(a)、(b)是表示变更例的线圈部件的绕线的说明图。

图9是线材的绕线状态下的寄生电容的说明图。

附图标记说明

1…线圈部件；10…芯体；11…卷芯部；11a…第1端部；11b…第2端部；31…第1线材；32…第2线材；L1a…第1线圈长度；L2a…第2线圈长度。

具体实施方式

(准备事项)

首先，在说明实施方式之前，对基础的准备事项进行说明。

作为线圈部件的代表例，有共模扼流线圈。共模扼流线圈具备芯体和卷绕于芯体并分别构成线圈的第1线材及第2线材。芯体例如由电绝缘性材料构成，具体而言，由氧化铝或树脂这样的非磁性体、铁素体或含有磁性粉的树脂这样的磁性体构成。第1线材和第2线材例如由被绝缘包覆的铜线构成。第1线材卷绕为构成与芯体的卷芯部的周面接触的第1层，第2线材卷绕为构成第1层外侧的第2层。

通常，根据以下公式求出线圈的电感值L。此外，μ为磁导率、k为长冈系数(日文：長岡係数)，S为线圈的截面积，l为线圈长度，N为线圈的卷数(匝数)。

式1

这样，通过增大线圈的内径、缩短线圈长度来增大线圈的电感值L。

在共模扼流线圈中，要求S参数例如作为模式变换特性的Sds21的改善。相对于以往要求在高频区域的Sds21的改善，最近也新要求在低频区域的Sds21的改善。已知有在高频区域在线材间的寄生电容的降低大幅有助于Sds21的改善。另一方面，通过实验判明了，在低频区域，与线材间的寄生电容相比，卷绕的线圈间的电感值之差大幅有助于Sds21的改善。

在根据上述的公式求出的电感值中，与由接触并卷绕于卷芯部的周面的第1线材形成的线圈的电感值相比，由卷绕于第1线材外侧的第2线材形成的线圈的电感值较大。然而，本申请发明人们发现了，由第1线材形成的电感值大于由第2线材形成的电感值。可以认为，这是因为：卷芯部与第2线材间的距离比卷芯部与第1线材间的距离长，因此实质上卷芯部的导磁率降低。

本申请发明人们如上述那样通过着眼于由卷绕于第1线材外侧的第2线材形成的线圈的电感值大于由接触并卷绕于卷芯部的周面的第1线材形成的线圈的电感值这一情况，从而想到以下说明的实施方式。

(实施方式)

以下，对本发明的一个实施方式进行说明。此外，存在附图为了容易理解而将构成要素放大示出的情况。存在构成要素的尺寸比例与实际的比例或另外的附图中的比例不同的情况。另外，在剖视图中，存在为了容易理解而省略局部的构成要素的阴影线的情况。

图1是一个实施方式的线圈部件1的立体图，图2是线圈部件1的侧视图，图3是线圈部件1的仰视图。

如图1、图2以及图3所示，线圈部件1具备芯体10、线材31、32以及顶板40。线圈部件1例如为共模扼流线圈。

芯10例如由电绝缘性材料构成，具体而言，由氧化铝或树脂这样的非磁性体、铁素体或含有磁性粉的树脂这样的磁性体构成。优选芯10由氧化铝、铁素体这样的烧结体构成。

芯体10具有沿轴向(在图2、图3中用箭头A表示的方向)延伸的四棱柱状的卷芯部11、设置于卷芯部11的轴向的第1端部11a的第1凸缘部12、以及设置于卷芯部11的轴向的第2端部11b的第2凸缘部13。第1凸缘部12和第2凸缘部13分别为大致长方形的板状。卷芯部11、第1凸缘部12以及第2凸缘部13形成为一体。

如图1所示，第1凸缘部12在下部具有第1端子电极21a、21b，第2凸缘部13在下部具有第2端子电极22a、22b。此外，各端子电极在图1中用虚线表示，在图3中省略。第1端子电极21a、21b和第2端子电极22a、22b例如包括金属层和该金属层的表面的镀层。作为金属层的材料，例如能够使用银(Ag)、铜(Cu)等金属、镍(Ni)-铬(Cr)、Ni-Cu等合金。作为镀层的材料，例如能够采用锡(Sn)和Ni等金属、Ni-Sn等合金。此外，也可以使镀层成为多层构造。

第1线材31和第2线材32在卷芯部11上以实质上相同的匝数向同一方向卷绕为螺旋状。另外，第1线材31和第2线材32在卷芯部11的周面上卷绕为层状。此外，将第1线材31和第2线材32通过双线卷绕同时卷绕于卷芯部11，由此能够提高生产效率。

如图4的(a)所示，第1线材31以构成与卷芯部11的周面接触的第1层的状态从卷芯部11的第1端部11a卷绕至第2端部11b。第2线材32以局部地构成第1层外侧的第2层的状态进行卷绕。

如图1所示，第1线材31的第1端部31a与第1凸缘部12的第1端子电极21a连接，第1线材31的第2端部31b与第2凸缘部13的第2端子电极22a连接。第2线材32的第1端部32a与第1凸缘部12的第1端子电极21b连接，第2线材32的第2端部32b与第2凸缘部13的第2端子电极22b连接。即，第1线材31和第2线材32在卷芯部11上以螺旋状卷绕为两层。此外，在附图中，为了明确第1线材31与第2线材32间的区别，对第1线材31标注阴影线。

第1线材31和第2线材32例如包括具有圆形状的截面的芯线、和包覆芯线的表面的包覆材料。作为芯线的材料，例如能够以Cu、Ag等导电性材料作为主成分。作为包覆材料的材料，例如能够使用聚氨酯、聚酰亚胺等绝缘材料。第1线材31和第2线材32的直径例如为30～50μm。例如热压接、激光焊接等适用于第1端子电极21a、21b及第2端子电极22a、22b、与第1线材31及第2线材32之连接。

从上侧(在图2中为上侧)观察，顶板40为形成长方形的板状的部件。顶板40通过粘合剂粘合于芯体10的第1凸缘部12和第2凸缘部13的顶面。顶面为，在第1凸缘部12和第2凸缘部13上，形成有第1端子电极21a、21b和第2端子电极22a、22b这一侧相反的一侧的面。

顶板40例如由电绝缘性材料构成，具体而言由氧化铝或树脂这样的非磁性体、铁素体或含有磁性粉的树脂这样的磁性体构成。优选顶板40由氧化铝、铁素体这样的烧结体构成。例如，若用与芯体10相同的磁性体材料构成顶板40，则能够形成稳定的闭合磁路，从而优选。另外，例如通过由树脂构成顶板40，能够轻薄化。

如图2和图3所示，第1线材31具有作为卷绕于卷芯部11的部分的绕线部31c、和绕线部31c两侧的第1端部31a及第2端部31b。第2线材32具有作为卷绕于卷芯部11的部分的绕线部32c、和绕线部32c两侧的第1端部32a及第2端部32b。

接下来，对第1线材31和第2线材32的卷绕状态进行说明。

图4的(a)表示本实施方式的卷绕状态，图4的(b)表示比较例的卷绕状态。此外，在图4的(a)和图4的(b)中，记载于线材31、32的内部的数字表示各线材31、32的匝的编号。此外，图4的(a)表示在第1线材31的第22匝与第23匝之间的缝隙为最大的部位沿着轴向的截面。

如图4的(a)所示，第1线材31以构成与卷芯部11的周面接触的第1层的状态从卷芯部11的第1端部11a朝向第2端部11b卷绕。并且，第1线材31的最终匝卷绕为与相邻的匝之间形成有缝隙。详细地说，第1线材31以在相邻的匝之间不形成缝隙的状态从卷芯部11的第1端部11a朝向第2端部11b卷绕至最终匝之前一匝，即从第1匝卷绕至第22匝。在相邻的匝之间不形成缝隙的状态包括作为在彼此相邻的匝之间存在局部分离的部分的状态的情况、或作为在整个相邻的匝以极小的缝隙进行了卷绕的状态的情况。

作为第1线材31的最终匝的第23匝远离在卷芯部11的第2端部11b方向上相邻的前一个的第22匝地进行卷绕，与第22匝之间形成缝隙。在本实施方式中，最终匝的第23卷绕为，随着趋向卷芯部11的第2端部11b方向而逐渐远离相邻的前一个的第22匝，与第22匝之间形成缝隙。在图2和图3中，用虚线表示远离并进行卷绕的第1线材31的部分。在第1线材31远离卷芯的部分缝隙为最大。

第2线材32以构成第1层的外侧的第2层的状态从卷芯部11的第1端部11a朝向第2端部11b并与第1线材31同时卷绕。第2线材32以在相邻的匝之间不形成缝隙的状态卷绕。并且，第2线材32卷绕为嵌入至第1线材31的邻接的两个匝之间的凹部。

此外，第1线材31的最终匝远离该最终匝的前一匝地进行卷绕。因此，第2线材32的最初的第1匝与最终的第23匝卷绕为与卷芯部11的周面接触。

详细地说，第2线材32的第1匝卷绕为与第1线材31的第1匝邻接并与卷芯部11的周面接触。第2线材32的从第2匝开始到最终的前一个的第22匝卷绕于第1线材31的外侧，并与作为同一匝的从第1线材31的第2匝到第22匝接触。而且，第2线材32的最终的第23匝卷绕为与第1线材31的第22匝邻接并与卷芯部11的周面接触。

此外，如图4的(a)所示，第1线材31的最终匝(第23匝)远离第2线材32的最终匝(第23匝)地进行卷绕。从第1线材31的第23匝到第2线材32的第23匝的长度L3(线材的中心间的距离)例如为150μm。优选第22匝与第23匝分开3根第1线材31以上的距离，更优分离5根第1线材31以上的距离。

将由这样卷绕的第1线材31构成的第1线圈的线圈长度L1a，设为第1线材31的从第1匝到第23匝的长度，例如设为从第1匝的中心到第23匝的中心的距离。相邻的匝的中心间的距离为在沿着从卷芯部11的第1端部11a朝向第2端部11b的方向切断的截面中从一个匝的线材截面的中心到相邻的匝的线材截面的中心的距离。相同地，将由第2线材32构成的第2线圈的线圈长度L2a设为从第1匝到第23匝的长度，例如设为从第1匝的中心到第23匝的中心的距离。

在图4的(b)所示的比较例的线圈部件100中，第1线材31以在相邻的匝之间不形成缝隙的状态从最初的第1匝卷绕至最终的第23匝。即，该比较例中的由第1线材31构成的第1线圈的线圈长度L1b为从第1匝到第23匝的长度(从第1匝的中心到第23匝的线材的中心的距离)。

在该比较例中，第2线材32卷绕为最终的第23匝与第1线材31的最终的第23匝邻接并嵌入至第1线材31的第22匝与第23匝之间的凹部。而且，该比较例中的由第2线材32构成的第2线圈的线圈长度L2b为从第1匝到第23匝的长度(从第1匝的中心到第23匝的中心的距离)。

图4的(a)所示本实施方式中的由第1线材31构成的第1线圈的线圈长度L1a比图4的(b)的比较例所示的由第1线材31构成的第1线圈的线圈长度L1b长。因此，能够使由第1线材31构成的第1线圈的电感值L小于像比较例那样卷绕的情况下的电感值L。

由此，在比较例中，由第1线材31形成的电感值大于由第2线材32形成的电感值，但在本实施方式中，与比较例相比，能够减小由第1线材31形成的电感值。因此，能够在线圈部件1减小第1线圈的电感值L与第2线圈的电感值L之差。这样，能够使第1线材31的电感值L与第2线材32的电感值L一致(减小差异)，由此能够改善线圈部件1的模式变换特性。

图6表示本实施方式的线圈部件1(图4的(a))与比较例的线圈部件100(图4的(b))的电感值的测定结果。图6针对多个(例如5个)样件测定第1线材31处的电感值L与第2线材32处的电感值L，在表示它们之差的最大值和最小值的图6中，左侧的条表示比较例的线圈部件100的测定结果，右侧的条表示本实施方式的线圈部件1的测定结果。在各条中，四边形表示电感值L的差的最大值，圆表示电感值的差的最小值。确认了，在本实施方式的线圈部件1中，与比较例的线圈部件100相比，能够减小电感值L的差。将第1线材31的电感值L1与第2线材32的电感值L2的平均值设为La的情况下，差相对于平均值La之比例(＝(L1－L2)/La×100)为，在比较例的线圈部件100中为1.57～1.72％，与此相对地在本实施方式的线圈部件1中为1.04～1.22％。能够使第1线材31处的电感值L1与第2线材32处的电感值L2之差不足1.50％，因此能够改善Sds21。由此，确认了，与比较例的线圈部件100相比，本实施方式的线圈部件1能够减小电感值L的差。

图5表示本实施方式的线圈部件1(图4的(a))与比较例的线圈部件100(图4的(b))的频率特性。在图5中，横轴为频率，纵轴为S参数(作为模式变换特性的Sds21)。在图5中，用实线表示本实施方式的线圈部件1的特性，用虚线表示比较例的线圈部件100的特性。这样，与比较例的线圈部件100相比，本实施方式的线圈部件1在低频区域特别是在频率为1MHz以下的区域观察到特性的改善(噪声的降低)。

如以上叙述的那样，根据本实施方式，起到以下的效果。

(1)线圈部件1具备：芯体10，其包括具有第1端部11a和第2端部11b的卷芯部11；和第1线材31及第2线材，该第1线材31及第2线材在卷芯部上从第1端部朝向第2端部以实质上彼此相同的匝数卷绕为螺旋状。第1线材31以构成与卷芯部的周面接触的第1层的状态卷绕，第2线材32以至少局部构成第1层外侧的第2层的状态卷绕，由第1线材31形成的第1线圈长度L1a比由第2线材32形成的第2线圈长度L2a长。

在将第1线材31和第2线材32卷绕为相同的线圈长度的情况下，由第1线材31形成的线圈的电感值L大于由第2线材32形成的线圈的电感值L。因此，将由第1线材31形成的第1线圈长度L1a设得比由第2线材32形成的第2线圈长度L2a长，从而减小由第1线材31形成的线圈的电感值L，由此能够减小由第1线材31与第2线材32形成的电感值L之差。由此，能够改善线圈部件1的特性。

(变更例)

此外，上述实施方式也可以用以下的形态来实施。

·也可以适当地变更第1线材31和第2线材32的卷绕状态。

如图7的(a)所示，在第1线材31中，将中途的第20匝与第21匝分离，并将第2线材32卷绕于第1线材31的最初的第1匝与最终的第23匝之间，由此能够加长由第1线材31形成的第1线圈的线圈长度，并减小该第1线圈的电感值L与由第2线材32形成的第2线圈的电感值L之差，从而能够改善模式变换特性。

并且，通过使第1线材31和第2线材32在第20匝与21匝之间交叉(交错)，从而能够考虑在第1线材31和第2线材32的不同的匝间产生的寄生电容来降低其寄生电容。

如图9所示，第2线材32的第1匝卷绕为嵌入至第1线材31的第1匝与第2匝之间的凹部，第2线材32的第2匝卷绕为嵌入至第1线材31的第2匝与第3匝之间的凹部。在这种情况下，在第1线材31的第2匝与第2线材32的第1匝之间产生寄生电容。同样地在第1线材31的第3匝与第2线材32的第2匝之间产生寄生电容。

第2线材32的第22匝卷绕为嵌入至第1线材31的第21匝与第22匝之间的凹部，第2线材32的第23匝卷绕为嵌入至第1线材31的第22匝与第23匝之间的凹部。因此，寄生电容产生于第1线材31的第21匝与第2线材32的第22匝之间、和第1线材31的第22匝与第2线材32的第23匝之间。即，在卷芯部11的第1端部11a侧，相对于在第1线材31的第n匝与第2线材32的第n-1匝之间产生寄生电容，在卷芯部11的第2端部11b侧，在第1线材31的第n匝与第2线材32的第n+1匝之间产生寄生电容。因此，能够将卷芯部11的第1端部11a侧的第1线材31与第2线材32之间产生的寄生电容、与卷芯部11的第2端部11b侧的第1线材31与第2线材32之间产生的寄生电容相抵消，从而降低整个线圈部件中的寄生电容。这样，除了对低频区域影响较大的电感值的差之外，还能够降低对高频区域影响较大的寄生电容，从而能够改善线圈部件的特性。

如图7的(b)所示，也可以在第1线材31中将最初的第1匝离开接下来的第2匝，并将最后的第21匝离开其前面的第20匝进行卷绕。而且，将第2线材32卷绕为与第1线材31的从第2匝到第20匝接触。通过这样形成第1线材31与第2线材32的卷绕状态，第1线材31与第2线材32的卷绕变得容易。另外，卷芯部11的第1端部11a侧与第2端部11b侧的卷绕状态对称，从而能够降低电气特性的方向性。

如图8的(a)所示，也可以在第1线材31中在多个部位隔开间隔。在图8的(a)所示的变更例中，在第5匝与第6匝之间、和第20匝与第21匝之间，隔开间隔地卷绕第1线材31。由此，与图7的(a)所示的卷绕状态相同地使第1线材31和第2线材32在第5匝与第6匝之间交错，由此能够考虑在第1线材31和第2线材32的不同的匝间产生的寄生电容来降低其寄生电容。在此基础上，通过在第20匝与第21匝之间隔开间隔，从而能够减小该第1线圈的电感值L与由第2线材32形成的第2线圈的电感值L之差，从而能够改善模式变换特性。

如图8的(b)所示，也可以在第1线材31中扩大卷绕的各匝的间距使得各匝互不接触。例如能够从第1匝到第14匝均等地设置间距。即使这样，也能够通过第1线材31容易地变更第1线圈的线圈长度。

Claims (7)

1.一种线圈部件，其中，

所述线圈部件具备：

芯体，其包括具有第1端部和第2端部的卷芯部；和

第1线材及第2线材，所述第1线材及第2线材在所述卷芯部上从所述第1端部朝向所述第2端部以实质上彼此相同的匝数卷绕为螺旋状，

所述第1线材以构成与所述卷芯部的周面接触的第1层的状态卷绕，

所述第2线材以至少局部构成所述第1层外侧的第2层的状态卷绕，

由所述第1线材形成的第1线圈长度比由所述第2线材形成的第2线圈长度长，

由所述第1线材形成的第1线圈中位于比由所述第2线材形成的第2线圈靠所述卷芯部轴线方向外侧处并且与该第1线圈中其它匝分离开卷绕的匝，与由所述第2线材形成的第2线圈分离开卷绕。

2.根据权利要求1所述的线圈部件，其中，

在所述第1线材存在与所述第1线材的相邻的匝隔开间隔而形成有缝隙的匝。

3.根据权利要求1或2所述的线圈部件，其中，

在所述第1线材，存在有在从所述卷芯部的所述第1端部朝向所述第2端部的方向上以相邻的匝不形成缝隙的状态卷绕的部分、和在相邻的匝之间形成缝隙地进行卷绕的部分。

4.根据权利要求1或2所述的线圈部件，其中，

在所述第1线材，设置有多个在相邻的匝形成缝隙地进行卷绕的部分。

5.根据权利要求1或2所述的线圈部件，其中，

在所述第1线材中，在所述第1端部侧的相邻的两个匝之间、和所述第2端部侧的相邻的两个匝之间中的至少一者形成缝隙地进行卷绕。

6.根据权利要求1或2所述的线圈部件，其中，

在所述第1线材中，相邻的各匝分别形成缝隙进行卷绕。

7.根据权利要求6所述的线圈部件，其中，

所述相邻的各匝的间隔均等。

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