CN111902892B - 电感器用芯部、电子笔用芯体部、电子笔以及输入装置 - Google Patents
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Abstract
包含筒状的磁性体主体(10),该磁性体主体(10)包含磁性体,磁性体主体(10)具有:倾斜部(11),具有形成外径从磁性体主体(10)的一端(10a)向另一端(10b)变大的圆锥台的周面的倾斜面(11a);直筒部(12),处于与倾斜部(11)同轴上,具有形成从另一端(10b)向一端(10a)延伸的圆筒体的周面的外周面(12a);和凸缘部(13),处于倾斜部(11)与直筒部(12)之间,将倾斜部(11)与直筒部(12)连接,凸缘部(13)的外周面(13a)具有比倾斜部(11)以及直筒部(12)的各外径大的外径。
Description
技术领域
本发明涉及电感器用芯部、电子笔用芯体部、电子笔以及输入装置。
背景技术
一种输入装置,对配设有位置检测传感器的平板电脑以及显示器等中的位置进行检测,向PC(Personal Computer)以及智能电话等进行位置信息输入,其中,为了指示位置检测传感器上的位置而使用电子笔。
位置检测传感器与电子笔之间能够通过利用电磁感应耦合方式、静电感应耦合方式等的耦合方式进行位置检测信号的收发,来利用位置检测装置进行检测(例如,专利文献1)。
这样的输入装置中使用的电子笔具有在电子笔的芯体的周围配设铁氧体等的磁性体而构成的电感器用芯部。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2017/183526号公报
发明内容
本公开的电感器用芯部包含筒状的磁性体主体,该磁性体主体包含磁性体,所述磁性体主体具有:倾斜部,具有形成外径从所述磁性体主体的一端向另一端变大的圆锥台的周面的倾斜面;直筒部,与所述倾斜部处于同轴上,具有形成从所述另一端向所述一端延伸的圆筒体的周面的外周面;和凸缘部,处于所述倾斜部与所述直筒部之间,将所述倾斜部与所述直筒部连接,所述凸缘部的外周面具有比所述倾斜部以及所述直筒部的各外径大的外径。
本公开的电子笔用芯体部包含:上述电感器用芯部;和芯体,被插入到所述电感器用芯部,被配设为前端部从所述电感器用芯部的一端突出。
本公开的电子笔包含:壳体,具有开口;和上述电子笔用芯体部,所述电子笔用芯体部被收纳于所述壳体,被配设为所述电子笔用芯体部的所述前端部从所述壳体的开口突出或者能够突出。
本公开的输入装置包含:上述电子笔;和位置检测装置,具备对所述电子笔所接近的位置进行检测的传感器。
附图说明
本发明的目的、特色以及优点根据下述的详细说明和附图更加明确。
图1是表示第1实施方式的电感器用芯部的一个例子的俯视图。
图2是表示第1实施方式的电感器用芯部的一个例子的局部剖视图。
图3是表示第2实施方式的电感器用芯部的一个例子的局部俯视图。
图4是表示第2实施方式的电感器用芯部的一个例子的局部剖视图。
图5是表示本实施方式的电子笔用芯体部的一个例子的俯视图。
图6是表示本实施方式的电子笔的一个例子的俯视图。
图7是表示本实施方式的输入装置的一个例子的立体图。
图8是表示电感器用芯部的观察面的一个例子和直线的拉取方式的照片。
具体实施方式
以下,参照附图,对本公开的电感器用芯部、电子笔用芯体部、电子笔以及输入装置详细进行说明。
图1是表示第1实施方式的电感器用芯部的一个例子的俯视图。此外,图2是表示第1实施方式的电感器用芯部的一个例子的剖视图。电感器用芯部1包含磁性体主体10,该磁性体主体10包含铁氧体烧结体等的磁性体。
电感器用芯部1包含筒状的磁性体主体10,具有从一端10a向另一端10b贯通的圆柱状的筒孔10c。磁性体主体10包含:具有形成外径从一端10a向另一端10b变大的圆锥台的周面的倾斜面11a的倾斜部11;在与倾斜部11同轴上并形成从另一端10b向一端10a延伸的圆筒体的外周面12a的直筒部12;和处于倾斜部11与直筒部12之间并将倾斜部11与直筒部12连接的凸缘部13。倾斜部11、凸缘部13以及直筒部12按照该顺序从一端10a向另一端10b配置,凸缘部13的外周面13a具有比倾斜部11的倾斜面11a以及直筒部12的外周面12a的各外径大的外径。
从磁性体主体10的一端10a到另一端10b的长度例如是5mm~15mm左右,筒孔10c的直径是0.5mm~2.0mm左右。直筒部12的长度是3mm~12mm左右,直筒部12的外径是2.0mm~3.0mm左右。倾斜部11的长度是0.5mm~2.0mm左右,倾斜部11的一端10a侧的外径是1mm~2mm左右,倾斜部11的与一端10a相反的一侧的外径与直筒部12的外径几乎相同。这样,倾斜部11为向一端10a尖细的形状。
凸缘部13也可以处于磁性体主体10的倾斜部11与直筒部12之间,将倾斜部11与直筒部12连接,具有作为第1曲面的外周面13a。外周面13a是向半径方向外方凸状弯曲的曲面,外周面13a的外径的最大值也可以比倾斜部11以及直筒部12的外径大。例如,在直筒部12的外径为2.1mm~2.5mm的情况下,外周面13a的外径的最大值为2.12mm~2.72mm,从直筒部12的外周面12a最大突出0.02mm~0.22mm。
这样的形状的电感器用芯部1向筒孔10c插入后述的芯体而被使用。芯体被插入以使得芯体的前端部成为磁性体主体10的一端10a侧。由于倾斜部11为尖细的形状,因此能够使磁性体主体10的一端10a更加接近于通过电磁感应方式等来检测位置的平板电脑等的位置检测装置。这样,通过将磁性体主体10的倾斜部11设为尖细的形状,位置检测装置的位置检测精度提高,但由于磁性体主体10的前端部为尖细,因此担心磁性体主体10的强度不足以及变形。但是,由于凸缘部13具有外径比倾斜部11以及直筒部12大的部分,相比于倾斜部11与直筒部12直接连接这样的不存在凸缘部13的形状,磁性体主体10的刚性较高,因此能够提供可靠性高的电感器用芯部1。
在沿着磁性体主体10的中心轴的剖面,倾斜部11的外径从一端10a向另一端10b变大。即,倾斜部11为向一端10a尖细的形状。这样的倾斜面11a也可以包含剖视图中直线状的部分即倾斜面11a1和附带圆弧的倾斜面11a2。此时,倾斜面11a1也可以不具有圆锥台的周面。此外,一端10a附近的倾斜面11a2也可以是凸状的曲面。在这样的结构中,倾斜部11的倾斜面11a1与倾斜部11的端面11b通过倾斜面11a的一部分即作为凸状的第2曲面的倾斜面11a2来连接。
这样,在倾斜面11a1与端面11b通过作为凸状的曲面的倾斜面11a2来连接时,例如,能够减少倾斜部11的端面11b与电子笔的壳体接触等情况下,破损的可能性。此外,在放倒电子笔并使其与平板电脑等的表面接触时,除了芯体,包含磁性体主体10的一端10a的前端也可能与平板电脑等接触,但由于倾斜面11a1与倾斜部11的端面11b通过作为凸状的曲面的倾斜面11a2来连接,不存在角部,因此能够减少通过电感器用芯部1导致平板电脑等的表面损伤的可能性。
在磁性体主体10的筒孔10c的内周面10e,倾斜部11侧的开口10d附近的内周面10e也可以附带圆弧。内周面10e也可以包含:内周面10e1;和将内周面10e1与倾斜部11的端面11b连接的作为凸状的第3曲面的内周面10e2。在筒孔10c的内面与倾斜部11的端面11b通过作为凸状的曲面的内周面10e2来连接时,芯体被按压于平板电脑等的表面等时,能够抑制应力的集中,减少磁性体主体10损伤的可能性,因此能够实现可靠性高的电感器用芯部1。
此外,在沿着磁性体主体10的中心轴的剖面,将连接倾斜部11的倾斜面11a1与倾斜部11的端面11b的倾斜面11a2的曲率半径设为R1,将连接筒孔10c的内周面10e1与倾斜部11的端面11b的内周面10e2的曲率半径设为R2时,倾斜面11a2的曲率半径R1也可以比内周面10e2的曲率半径R2大。倾斜面11a2的曲率半径R1例如是0.1mm~0.2mm,内周面10e2的曲率半径R2例如是0.02mm~0.08mm。
图3是表示第2实施方式的电感器用芯部的一个例子的局部俯视图,此外,图4是表示第2实施方式的电感器用芯部的一个例子的局部剖视图。第2实施方式的电感器用芯部1相比于第1实施方式的电感器用芯部1,凸缘部13的形态不同。在第2实施方式中,凸缘部13的外周面13a是将作为第1曲面的外周面13a1、作为第1连接面的外周面13a2以及作为第2连接面的外周面13a3组合而构成的。外周面13a1是向半径方向外方凸状弯曲的曲面,外周面13a2是将外周面13a1的一端10a侧的缘端部P2与倾斜面11a的另一端10b侧的缘端部P1连接的面。此外,外周面13a3是将外周面13a1的另一端10b侧的缘端部P3与直筒部12的外周面12a的一端10a侧的缘端部P4连接的面。外周面13a2倾斜,使得外径从倾斜面11a的另一端10b侧的缘端部P1向外周面13a1的一端10a侧的缘端部P2变大,外周面13a3倾斜,使得外径从直筒部12的外周面12a的一端10a侧的缘端部P4向外周面13a1的另一端10b侧的缘端部P3变大。
具有这样的外周面13a1、外周面13a2以及外周面13a3的凸缘部13具有外径比倾斜部11以及直筒部12大的部分,相比于倾斜部11与直筒部12直接连接的不存在凸缘部13的形状,磁性体主体10的强度较高,因此能够提高电感器用芯部1的可靠性。
此外,磁性体主体10包含以铁氧体为主成分的陶瓷,该铁氧体包含Fe、Zn、Ni以及Cu的氧化物,以下述式(1)所示的所述陶瓷的平均晶粒直径的变动系数CV也可以是0.08以上且0.3以下。
CV=σ/x......(1)
其中,
x是所述陶瓷的平均晶粒直径的平均值,
σ是所述陶瓷的平均晶粒直径的标准偏差
若变动系数CV为0.08以上,则晶体粒子的粒径适当地偏离,在较大晶体粒子彼此之间配置较小的晶体粒子,因此能够提高破坏韧性。若变动系数CV为0.3以下,则相对于标准偏差粒径较大的晶体粒子的比例增加,因此磁导率变高。若变动系数CV为0.08以上且0.3以下,则能够兼备较高的破坏韧性以及较高的磁导率。
特别地,变动系数CV为0.1以上且0.2以下即可。
这里,平均晶粒直径能够如以下那样求取。
首先,在使用平均粒径D50为3μm的金刚石磨粒通过铜盘来研磨电感器用芯部1的断裂面之后,使用平均粒径D50为0.5μm的金刚石磨粒通过锡盘来进行研磨。对通过这些的研磨而得到的研磨面进行蚀刻直到将温度设为950℃可识别晶体粒子与晶界层为止,得到观察面。
通过扫描式电子显微镜,在将观察面放大5000倍的155μm×115μm的范围内,以任意点为中心放射状地拉出六根相同的长度、例如100μm的直线,将这六根直线的长度除以存在于各个直线上的晶体的个数从而能够求取平均晶粒直径。
图8是表示电感器用芯部的观察面的一个例子与直线的拉取方式的照片。图8所示的直线A~直线F分别是长度为100μm的直线,使用这些直线来求取平均晶粒直径即可。平均晶粒直径的平均值、标准偏差以及变动系数CV将这样的观察面选择7个画面,以42个平均晶粒直径为对象分别计算即可。
此外,平均晶粒直径的峰度Ku也可以是0以上。
若平均晶粒直径的峰度Ku是该范围,则可抑制晶体粒子的粒径的偏差,因此气孔的凝结减少,能够减少从气孔的轮廓、内部产生的脱粒。特别地,平均晶粒直径的峰度Ku是1以上即可。
这里,所谓峰度Ku,是表示分布的峰值和下摆相较于正态分布如何不同的指标(统计量),在峰度Ku>0的情况下,为具有尖锐峰值的分布,在峰度Ku=0的情况下,为正态分布,在峰度Ku<0的情况下,分布为具有带着圆弧的峰值的分布。
平均晶粒直径的峰度Ku使用Excel(注册商标,Microsoft Corporation)中具备的函数Kurt求取即可。
此外,平均晶粒直径的偏度Sk也可以为0以上。
若平均晶粒直径的偏度Sk是该范围,则晶体粒子的粒径的分布向粒径小的方向移动,因此气孔的凝结减少,能够进一步减少从气孔的轮廓、内部产生的脱粒。
这里,所谓偏度Sk,是表示分布相较于正态分布偏离多少、即分布的左右对称性的指标(统计量),在偏度Sk>0的情况下,分布的下摆朝向右侧,在偏度Sk=0的情况下,分布左右对称,在偏度Sk<0的情况下,分布的下摆朝向左侧。
平均晶粒直径的偏度Sk是使用Excel(注册商标,Microsoft Corporation)中具备的函数SKEW来求取即可。
至少倾斜部11包含Mo,也可以晶界层中比晶粒内中更多包含Mo。
若晶界层中比晶粒内更多包含Mo,则以铁氧体为主成分的晶体粒子彼此的结合力被抑制,因此能够容易得到曲率半径R1大的倾斜面11a2。
晶粒内以及晶界层中的Mo的含量使用透射式电子显微镜和该透射式电子显微镜中附带的能量分散型X射线分光器(EDS)来进行元素分析即可。
电感器用芯部1中使用的磁性体主体10能够如以下那样制造。首先,作为起始原料,准备Fe、Zn、Ni以及Cu的氧化物或通过烧成来生成氧化物的碳酸盐、硝酸盐等的金属盐。此时,作为平均粒径,例如在Fe是氧化铁(Fe2O3)、Zn是氧化锌(ZnO)、Ni是氧化镍(NiO)以及Cu是氧化铜(CuO)时,分别为0.5μm以上且5μm以下。
接着,在制作包含Fe2O3-ZnO-NiO所形成的煅烧粉体的第1原料和包含Fe2O3-CuO所形成的煅烧粉体的第2原料时,对第1原料用,将氧化铁、氧化锌以及氧化镍称量为所希望的量。此外,对第2原料用,将氧化铁以及氧化铜称量为所希望的量。这里,第1原料以及第2原料的制作中的氧化铁的添加量是将第2原料的制作中的氧化铁的添加量例如设为与氧化铜等摩尔%,将余量用于第1原料的制作。
然后,在分别通过各个球磨机、振动研磨机等将称量为第1原料以及第2原料用的粉末粉碎混合后,在第1原料的制作中在还原环境中以750℃煅烧两小时以上,在第2原料的制作中在还原环境中以650℃煅烧两小时以上,从而分别得到煅烧体。
接下来,将作为第1原料以及第2原料的煅烧体分别加入到各个球磨机、振动研磨机等并粉碎,从而得到包含煅烧粉体的第1原料以及第2原料。此时,特别地,作为第2原料的煅烧体粉碎为平均粒径D50是0.7μm以下。然后,将该第1原料以及第2原料称量为所希望的量并混合后,在大气中以600℃以上且700℃以下、升温速度100℃/h以下的条件进行再次煅烧,从而得到合成为包含Fe、Zn、Ni以及Cu的氧化物的铁氧体的煅烧体。
接下来,将通过再次煅烧而得到的煅烧体加入到球磨机、振动研磨机等并粉碎,添加规定量的粘合剂等并设为浆料,使用喷雾干燥机来喷雾该浆料从而进行造粒,得到球状的颗粒。
这里,至少倾斜部11包含Mo,得到晶界层中比晶粒内更多包含Mo的电感器用芯部1的情况下,针对通过再次煅烧而得到的煅烧体100质量部,将氧化钼(MoO3)的粉末添加例如0.01质量部以上且0.03质量部以下并作为浆料,对该浆料进行喷雾并造粒,从而得到球状的颗粒即可。
然后,使用得到的球状的颗粒进行冲压成型,得到规定形状的成形体。然后,将成形体在脱脂炉中以400~800℃的范围实施脱脂处理并设为脱脂体后,将其在烧成炉中以1000~1200℃的最高温度保持2~5小时并进行烧成,从而形成磁性体主体10,能够得到本实施方式的电感器用芯部1。
本实施方式的磁性体主体10的倾斜部11、直筒部12以及凸缘部13通过冲压成型而形成,不需要进行切削等的工序,因此能够实现降低成本。此外,若进行切削等的后加工,则可能由于后加工导致表面变质并损害作为电感器用芯部的特性,但由于本实施方式的电感器用芯部1未进行烧成后的加工,因此表面不会变质。由此,能够形成可靠性高的电感器用芯部1。
图5是表示本实施方式的电子笔用芯体部的一个例子的俯视图。电子笔用芯体部2包含:电感器用芯部1;卷绕于电感器用芯部1的磁性体主体10的线圈21;插入到磁性体主体10的筒孔10c的芯体22。这样的电子笔用芯体部2能够内置于电磁感应方式的平板电脑等的输入装置的电子笔。
芯体22能够使用难以被磁化的SUS304或SUS316等的金属棒、SUS以外的金属材料、陶瓷以及树脂等。此外,芯体22例如也可以是圆珠笔的芯等的实际能够记笔记的部件。芯体22被插入并固定于磁性体主体10的筒孔10c。芯体22的前端部22a在从磁性体主体10的一端10a侧的开口10d突出1~2mm左右的位置固定于磁性体主体10。磁性体主体10是朝向芯体22的前端部22a尖细的形状。此外,芯体22的后端部22b从磁性体主体10的另一端10b的开口10f突出。
在磁性体主体10的直筒部12的接近于另一端10b的区域的外周面12a上,配设卷绕漆包线等而形成的线圈21。线圈21在磁性体主体10的直筒部12之中接近于另一端侧的位置以8mm~12mm左右的宽度被卷绕固定。线圈21的端子21a、21b与电路基板(未图示)连接。
在使电子笔用芯体部2与平板电脑等的位置检测装置表面接触时,从芯体22向磁性体主体10施加力,但凸缘部13的外径的最大值比倾斜部11以及直筒部12的外周的半径的最大值大,因此磁性体主体10难以破损,因此能够实现可靠性高的电子笔用芯体部2。
图6是表示本实施方式的电子笔的俯视图。电子笔3的壳体31的一部去除来表示。将上述的电子笔用芯体部2收纳于壳体31,构成电子笔3。电子笔3在筒状的壳体31的空洞部31a内,收纳电子笔用芯体部2以及电路基板(未图示)而构成。这样的电子笔3例如在电磁感应方式的平板电脑等的输入装置中,能够作为输入位置的单元而使用。在壳体31的前端部31b设置芯体22的前端部22a可突出的开口31c,通过按压机构,构成为前端部22a可从开口31c突出或者收纳于壳体31内。
例如,在壳体31的后端部31d设置开口31e,按压棒32从开口31e突出。使用者通过按下按压棒32,能够将芯体22的前端部22a从壳体31伸出缩入。在本实施方式中,是芯体22的前端部22a从开口31c出入的结构,但芯体22的前端部22a也可以固定为从开口31c突出的状态,在这样的情况下,不需要按压机构。
由于壳体31的前端部31b为尖细,因此磁性体主体10的外周与壳体31的内面可能接触,在这样的情况下,倾斜部11倾斜,此外,凸缘部13具有凸状的外周面13a,因此能够减小磁性体主体10损伤的可能性,因此能够实现可靠性高的电子笔3。
图7是表示本实施方式的输入装置的立体图。输入装置4是具备电子笔3和检测位置的传感器的位置检测装置,包含平板电脑41(tablet)。输入装置4能够检测芯体22的前端部22a与平板电脑41接触的位置。作为位置检测装置,除了平板电脑41,也可以是具备触摸面板显示器的移动终端等。作为输入装置4中的位置检测方法,能够使用电磁感应方式。
例如,即使是向磁性体主体10的倾斜部11的一端10a尖细的形状,内置于电子笔3的磁性体主体10的一端10a接近于平板电脑41的结构,磁性体主体10也难以损伤,此外,通过磁性体主体10,平板电脑41的表面难以有伤痕,因此能够实现可靠性高的输入装置4。
本发明在不脱离其精神或者主要特征的情况下,能够以其他各种形态实施。因此,所述实施方式在所有方面仅仅是简单示例,本发明的范围是权利要求书所示的范围,并不约束于说明书正文。进一步地,属于权利要求书的变形、变更全部是本发明的范围内。例如,从本公开的实施方式的组合产生的发明也是本发明的范围内。
-符号说明-
1 电感器用芯部
2 电子笔用芯体部
3 电子笔
4 输入装置
10 磁性体主体
10a 一端
10b 另一端
11 倾斜部
11a 倾斜面
12 直筒部
12a 外周面
13 凸缘部
13a 外周面。
Claims (12)
1.一种电感器用芯部,包含筒状的磁性体主体,该磁性体主体包含磁性体,
所述磁性体主体具有:
倾斜部,具有形成外径从所述磁性体主体的一端向另一端变大的圆锥台的周面的倾斜面;
直筒部,与所述倾斜部处于同轴上,具有形成从所述另一端向所述一端延伸的圆筒体的周面的外周面;和
凸缘部,处于所述倾斜部与所述直筒部之间,将所述倾斜部与所述直筒部连接,
所述凸缘部的外周面具有比所述倾斜部以及所述直筒部的各外径大的外径。
2.根据权利要求1所述的电感器用芯部,其中,
所述凸缘部的外周面包含向半径方向外方凸状弯曲的第1曲面。
3.根据权利要求2所述的电感器用芯部,其中,
所述凸缘部的外周面包含:所述第1曲面;第1连接面,将所述第1曲面的所述一端侧的缘端部与所述倾斜面的所述另一端侧的缘端部连接;和第2连接面,将所述第1曲面的所述另一端侧的缘端部与所述直筒部的外周面的所述一端侧的缘端部连接,
所述第1连接面倾斜,使得外径从所述倾斜面的所述另一端侧的缘端部向所述第1曲面的所述一端侧的缘端部变大,
所述第2连接面倾斜,使得外径从所述直筒部的外周面的所述一端侧的缘端部向所述第1曲面的所述另一端侧的缘端部变大。
4.根据权利要求1~3的任意一项所述的电感器用芯部,其中,
所述倾斜部的倾斜面与所述倾斜部的端面通过凸状的第2曲面来连接。
5.根据权利要求4所述的电感器用芯部,其中,
所述倾斜部的内周面与所述倾斜部的端面通过凸状的第3曲面来连接,所述第3曲面的曲率半径比所述第2曲面的曲率半径小。
6.根据权利要求1或2所述的电感器用芯部,其中,
所述磁性体包含以铁氧体为主成分的陶瓷,所述铁氧体包含Fe、Zn、Ni以及Cu的氧化物,通过下述式(1)来表示的所述陶瓷的平均晶粒直径的变动系数CV为0.08以上且0.3以下,
CV=σ/x......(1)
其中,
x是所述陶瓷的平均晶粒直径的平均值,
σ是所述陶瓷的平均晶粒直径的标准偏差。
7.根据权利要求6所述的电感器用芯部,其中,
所述平均晶粒直径的峰度Ku是0以上。
8.根据权利要求6所述的电感器用芯部,其中,
所述平均晶粒直径的偏度Sk是0以上。
9.根据权利要求6所述的电感器用芯部,其中,
至少所述倾斜部包含Mo,
晶界层中比晶粒内包含更多Mo。
10.一种电子笔用芯体部,包含:
权利要求1~9的任意一项所述的电感器用芯部;和
芯体,被插入到所述电感器用芯部,被配设为前端部从所述电感器用芯部的一端突出。
11.一种电子笔,包含:
壳体,具有开口;和
权利要求10所述的电子笔用芯体部,
所述电子笔用芯体部被收纳于所述壳体,
所述电子笔用芯体部的所述前端部被配设为从所述壳体的开口突出或者能够突出。
12.一种输入装置,包含:
权利要求11所述的电子笔;和
位置检测装置,具备对所述电子笔所接近的位置进行检测的传感器。
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