CN1914698A - 线圈及线圈用骨架 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种线圈用骨架，具有可插入绕线内侧的骨架本体部和从骨架本体部的外周面突出并可介于绕线间的突起部。最好还具有阻止骨架旋转的卡定机构。该机构做成由从与突起部大致相对侧的骨架本体部外周面突出且嵌入形成在绕线折叠部上的切口内的卡定片。也可以具有向骨架本体部的端部伸出的法兰和从法兰缘部向与骨架本体部的延伸方向相反方向突出并可配合在芯上的卡定突起。也可以将突起部的壁厚尺寸设定为绕线间的间隔以上的大小。

Description

线圈及线圈用骨架

技术领域

本发明涉及线圈及线圈用骨架，尤其涉及适宜使用于装载在汽车上的DC-DC变换器(直直变换器)或变压器等上的线圈骨架结构。

背景技术

在内燃机汽车、电动汽车或内燃机与电动机并用的混合型汽车中，需要几个电源电压的情形不少。

例如，在电动汽车或混合型电动汽车中，一般由于以高电压驱动行走用电机，所以装载高电压电池，另一方面，由于使内燃机汽车及其部件中各种电气安装件通用化，所以同时在其上装载进行供电的低电压电池(例如，12V系列)。另外，在内燃机汽车中，EPS(电动动力转向装置)或除雾器(后窗玻璃的加热线圈)等采用高电压有利，与之相对，ECU(电子控制单元)等的车内控制、通信系统采用低电压(例如5V、3.3V)正成为主流。而且，为了对应今后越来越高的电力要求，也提供了装载高电压电池(例如36V或42V)和对应现有电气安装件的额定电压的低电压电池(12V)的汽车。

并且，在这些具有高低2种电源系统的汽车中，通过在低电压电池和高电压电池之间设置的DC-DC变换器，进行直流电压的升降并进行车内的电力分配。另外，即使是装载单一电池的汽车，为了高效率地对应多种电压要求，有通过DC-DC变换器升降从电池供给的电压的情形。

这种DC-DC变换器，一般具备变压器、二极管、电容器及开关元件等的各元件。变压器线圈广泛使用将细长板状的导电部件(板金)弯曲成螺旋状或折叠板金形成绕线的线圈。

图15表示在DC-DC变换器上使用的线圈的一例。如该图所示，该线圈100是将板金弯曲为螺旋状并形成具有多个环状结构的绕线2并在该绕线2上从上下加盖芯4a、4b而成的，在绕线2与芯4a、4b之间具有实现两者间绝缘的骨架1a、1b。

另外，作为公开了折叠板金形成绕线的线圈的专利，有美国专利6,222,437号公报。

然而，在通过板金形成绕线的上述线圈中，绕线与芯之间通过设置骨架实现绝缘，但绕线与绕线之间的绝缘只不过依靠由绕线彼此的间隔形成的空间而实现。

因此，在包含这种线圈的电气安装件装载在汽车等的车辆上时，由于发动机的振动或行走时的摇摆，线圈自身机械地产生共振，绕线有可能彼此接触发生短路。特别是，在由于近年来相对电气安装件的小型化的要求而将线圈变薄时，不能充分地获得绕线间的间隔。因而，在现有的线圈结构中，关于绕线间的绝缘性，难于确保足够的可靠性。

另一方面，不只是依靠绕线间的间隙，也考虑在绕线表面涂抹树脂实施绝缘处理的方案。可是，若利用这种结构，线圈制造工序数就增加，制造成本会增高，导致部件单价上升。另外，即使形成绝缘涂层，由于常年使用，绕线彼此如果反复碰撞，因绝缘涂层损伤或者裂化，也不能完全防止短路。

发明内容

因而，本发明所解决的问题是线圈绕线间的绝缘性不充分的问题，目的在于消除这样的问题提高线圈的可靠性。

为了解决上述问题，本发明的线圈用骨架，具有：利用绝缘材料形成的、可插入线圈绕线内侧的骨架本体部，和利用绝缘材料形成的、从该骨架本体部的外周面向外方突出并可插入绕线与绕线之间的突起部。

在具有这种构成的本发明的骨架中，在骨架本体部插入线圈绕线内侧并将骨架安装在线圈上时，将由绝缘材料形成的上述突起部插入绕线与绕线之间，该突起部防止绕线彼此的接触。因而，例如在装载在汽车上的场合，即使对该线圈给予振动，也可防止线圈绕线彼此接触发生短路事故，可提高线圈的可靠性。

本发明的骨架并不限定于这样，适宜使用折叠板金形成多个环状的所谓折叠线圈。这是因为在这种折叠线圈中，一般在线圈(环状)的一端部形成折叠部，与该折叠部相对侧的绕线部(以下称为环状前端部)由折叠部悬臂状地支撑，从而该环状前端部易受振动的影响的缘故。因而，在将本发明的骨架安装在线圈上的场合，为使上述突起部位于该环状前端部，骨架本体部配置在绕线内最为理想。

理想的是，将突起部至少设置为对应线圈的圈数(绕线间的间隙数)的数量。因此，在上述骨架中，存在具有2个以上突起部，且该2个以上突起部在上述骨架本体部的长度方向上相互之间间隔与绕线的间距(通过相邻的线圈的绕线彼此形成的多个间隙的间隔)对应的预定间隔而进行配置的情形。

这种线圈，适用于3圈以上的线圈并可防止各绕线的接触。另外，在构成使用于折叠线圈上的骨架的场合，该2个以上的突起部在骨架本体部的周向上以预定的间隔，即相隔有与在绕线折叠部形成的切口彼此之间的间隔(角度)对应的间隔(角度)，进行配置。折叠线圈，其结构上需要将绕线折叠部在线圈周向(或水平方向)错开形成，在绕线折叠部上形成切口使其横切线圈(绕线环状)。该切口伴随折叠部的错移，与线圈的周向相关且相互位置不同。因而，对应该切口的位置错移来配置上述突起部，并可向线圈安装骨架。

另外，在上述骨架中，还具有从骨架本体部突出、且在向线圈的安装状态下抵接在绕线或芯上来阻止上述骨架旋转的卡定机构。

例如，在装载在汽车上的场合，在线圈受到振动时，由于该振动线圈旋转，可防止上述突起部位置错移。

作为该卡定机构的具体的构成，例如，可做成由与上述突起部大致相对侧的骨架本体部外周面向外方突出地设置，且嵌入形成在线圈绕线的折叠部上的切口内的卡定片。

另外，也可以具有在上述骨架本体部的长度方向端部由该骨架本体部的外周面向外方伸出的法兰部和从该法兰部的缘部向与骨架本体部的延伸方向相反的方向上突出并可与芯卡合的至少1个卡定突起。

而且，即使将突起部的厚度尺寸设定为上述绕线与绕线之间的间隔以上的大小，也可通过将该突起部压入绕线间，来与上述卡定机构同样地防止引起骨架旋转错移。

另外，本发明的线圈，具有上述任意一项所述的骨架，该线圈存在具有芯的情形。

而且，上述本发明的骨架及线圈，可构成变压器及DC-DC变换器，在该变压器及DC-DC变换器中，在一次侧绕线及二次侧绕线中的至少一方的绕线上，设置上述本发明的骨架。

另外，本发明的电子部件和交通工具用的电子部件，包含上述本发明的线圈。

另外，所谓本发明所指的交通工具，不限于汽车，也广泛包括摩托车、自动三轮车、铁道车辆、飞机、船舶等的各种移动工具。另外，关于汽车，除轿车外，还包括卡车或公共汽车、建筑用车辆或军用车辆等的特殊车辆及其它。而且，本发明的骨架、线圈或电子部件，除交通工具以外，也适宜使用于假定振动或摇动的各种装置、机械、机器(例如以搬运为前提的各种可搬运装置或工作机械、工程用机械等)。

利用本发明，绕线间的绝缘性更可靠，可提高线圈的可靠性。

本发明的其他目的、特征及优点，通过以下本发明的实施例的说明更为明确。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施例的线圈用骨架的立体图。

图2是表示使用第一实施例的骨架的线圈的分解立体图。

图3是表示第一实施例的骨架安装状态的俯视图。

图4是表示第一实施例的骨架的变形例的立体图。

图5是图4所示的骨架的俯视图。

图6是表示使用图4的骨架的线圈的立体图。

图7是表示图6的线圈的俯视图。

图8是表示第一实施例的骨架其他的变形例的立体图。

图9是将图8的骨架分解表示的剖视图。

图10是表示第一实施例的骨架的又一变形例的立体图。

图11A是表示本发明第二实施例的线圈用骨架的表面侧的立体图。

图11B是表示本发明第二实施例的线圈用骨架的里面侧的立体图。

图12A是表示本发明第三实施例的线圈用骨架的侧面图。

图12B是表示本发明第三实施例的线圈用骨架的俯视图。

图13是表示本发明的DC-DC变换器的一例的电路图。

图14是表示本发明的DC-DC变换器的一例的简略立体图。

图15是表示现有的线圈的一例的分解立体图。

图中：

11、51  线圈用骨架；    12、52、82、91、95  骨架本体；

13、53a、53b、83a、83b、83c、92、96  横挡突起；

21、60  绕线；    22、23、68、69  输入输出端子；

24、25、65、66  绕线部；    31、61a、61b  折叠部；

32、62a、62b  切口；    35、75  环状前端部；    41，42  芯；

93  法兰；    94  卡定突起；    97  卡定片；    101  线圈；

201  DC-DC变换器；    202  输入平滑电路；    203  反相器电路；

204  变压器；    205  全波整流电路模块；    206  输出平滑化电路；

207  平滑电容器；    208  扼流线圈；    209  变压器绕线。

具体实施方式

以下，基于附图1至14进行说明本发明的实施例。

实施例1

图1表示本发明的第一实施例的线圈用骨架。骨架11在圆筒状的骨架本体12的外周面上形成横挡突起13。骨架11由例如热塑性树脂构成，骨架本体12与横挡突起13一体地成形。横挡突起的突出方向(与骨架本体外周面所成的角)适宜设定为符合所适用的线圈结构(切口的形状/方向)。

图2是将线圈用骨架11安装在具有芯的线圈上时的分解立体图。线圈用骨架11安装在具有绕线21与芯41、42的线圈101上，以实现这些绕线21及芯41、42之间的绝缘，骨架本体12可插入绕线21的内侧，从骨架本体12的外周面沿大致水平方向向外部伸出的横挡突起13可插入线圈绕线之间。

绕线21，冲切板金(铜板)而在两端的输入输出端子22、23之间，形成有形成环状电流流路的2个绕线部24、25，为使这些绕线部24、25间隔一定的间隔相互重叠而在两绕线部间(折叠部31)折叠。该线圈自身的结构，折叠板金形成绕线，在各绕线部24、25上，分别形成在该始端部与终端部之间断开绕线部24、25(在绕线的内侧区域33与外侧区域之间延伸)的切口32。另一方面，芯41、42由强磁体构成，从上下夹持该绕线21并在绕线21的内侧及周围形成磁通路。

再者，横挡突起13具有比该切口32的宽度小的尺寸使之可插入绕线部24的切口32内，厚度尺寸设定为与绕线部24与绕线部25的间隔相同或稍大的尺寸。在绕线部24、25之间压入横挡突起13，旋转骨架本体12可将横挡突起13配置在环状前端部35(与折叠部31相对侧的绕线部间)处，同时在配置于该位置后，不会由于线圈101所受的振动等引起位置错移(旋转)。

在安装骨架11时，先将横挡突起13对准绕线部24的切口32，再将横挡突起13放入该切口32内，骨架本体12便插入绕线的内侧33内。并且，当横挡突起13碰在下侧绕线部25的上面时，通过旋转骨架本体12来转动横挡突起13，如图3所示，将横挡突起13配置在环状前端部35处。这样，通过将横挡突起13配置在环状前端部35处，可比现有技术更可靠地防止绕线部24、25的彼此接触。

图4及图5表示可适用于3圈线圈的骨架的构成例子。如图所示，在3圈线圈的场合，由于绕线部间的空间存在2个，所以与此对应，在该骨架51中，在骨架本体52上设置2个横挡突起53a、53b。

各横挡突起53a、53b，为了将骨架51可安装在绕线内，而对准绕线部的切口位置并偏离旋转方向的位置地配置。具体地，与3圈线圈60(参照图6、图7)的最上层的绕线部64的切口62a和次下(其下)层绕线部65的切口62b之间的距离(角度)a一致，将上部横挡突起53a与下部横挡突起53b的距离(角度)设定为a。

在将骨架51安装在线圈60时，就首先将下部横挡突起53b放入最上层绕线部64的切口62a内，并转动到下层绕线部65的切口62b的位置。于是，由于上部横挡突起53a进入最上层绕线部64的切口62a的位置，所以在将下部横挡突起53b放入下层绕线部65的切口62b的同时，将上部横挡突起53a放入最上层绕线部64的切口62b内。并且，进一步转动骨架本体52将两横挡突起53a、53b配置在环状前端部75处。由此，横挡突起53a、53b可插入到各绕线间隙S1、S2内。

另外，如图6及图7所示的例子，线圈切口未形成放射状，例如在下层的切口62b与最上层的切口62a平行地形成时，对比切口宽度而使横挡突起的宽度尺寸变窄，只要在旋转骨架本体并使横挡突起进入下层切口位置时，具有可吸收切口与横挡突起的角度偏差的充分余量(间隙)即可。由此，可向下层的绕线间隙S2配置横挡突起53b。

骨架本体52，在该例中一体地(作为单体部件)形成，但如图8及图9所示，例如为使在大致全高的二分之一位置水平地分开，也可通过2个圆筒部件52a、52b构成骨架本体52。这种场合，在上部圆筒部件52a的下端部形成直径变小的小径部55，另一方面，在下部圆筒部件52b的上端部形成容纳该小径部55的大径部56，可将两圆筒部件52a、52b相互重叠连接。另外，各圆筒部件52a、52b的外周面设置有横挡突起53a、53b。在安装之际，将各圆筒部件52a、52b分别插入绕线内，各横挡突起53a、53b可分别配置在绕线S1、S2内。

而且，对于4圈线圈，如图10所示，只要将插入各绕线部之间的3个横挡突起83a、83b、83c在骨架本体82上形成即可，进而，对于5圈以上线圈的骨架也可同样构成。另外，在这些场合，与上述图8及图9所示的例子相同，也可以连接多个圆筒部件构成骨架本体。

实施例2

图11A及图11B表示本发明第二实施例的线圈用骨架。该图所示的骨架，在具有与上述第一实施例相同的横挡突起92的圆筒状骨架本体91的上端部具备水平地伸出的法兰93，在法兰93的四角上，设置有比法兰上面还向上方突出的卡定突起94。本线圈用骨架，例如在取代骨架11安装在图2所示的线圈101上之际，横挡突起92可插入绕线间隔S1内。卡定突起94，在骨架安装在绕线上覆盖芯时，与芯41的侧缘部接触，通过设置这样的卡定突起94，也可以阻止骨架的旋转错动。

实施例3

而且，图12A及图12B表示本发明的第三实施例的线圈用骨架。如图所示，该骨架具有嵌入绕线部切口32(参照图2)内的卡定片97作为防止骨架旋转错动的机构。

卡定片97，在旋转横挡突起96并配置在环状前端部35上时，为使其配置在绕线部24的切口32的位置上，而在俯视图(图12B)上观察配置在与横挡突起96大致相反侧。另外，卡定片97具有韧性，并设置在骨架本体95的上端部。因而，卡定片97，在横挡突起96放入切口32内时，容许向上方弯曲(由图12A双点划线所示)并向绕线内侧33插入骨架本体95。另一方面，当旋转骨架，并使横挡突起96位于环状前端部35处时，卡定片97放入切口32内并恢复原来的水平状态(图12A实线所示)。由此，卡定片97嵌入切口32内，可阻止骨架旋转。

实施例4

上述实施例的骨架，可在例如DC-DC变换器的变压器或线圈上使用，图13及图14分别为表示本发明的一实施例的DC-DC变换器的电路图及简略立体图。

如图所示，该DC-DC变换器201具有：例如，与作为汽车电池的直流电源(无图示)连接并将该电流平滑化的输入平滑电路202，将从输入平滑电路202输入的直流电变换为交流电的反相器电路203，变更反相器电路203的输出电压的变压器204，将变压器204的输出进行整流的全波整流电路模块205，使全波整流电路模块205的输出电压平滑化的输出平滑化电路206。输出平滑化电路206，由平滑电容器207和扼流线圈208组成，而且具备控制反相器电路203的调整器(无图示)及电流传感器(无图示)等。并且，在变压器204的一次侧及二次侧绕线209的至少一方的绕线内和扼流线圈208内安装上述实施例的骨架。另外，这些图所示的DC-DC变换器表示其中的一例，关于其他的电路构成和各部件也可采用其他的配置构成。

以上，虽然根据附图对本发明的实施例进行了说明，但本发明并不限定于此，在本申请权利要求书记载范围内可进行各种变更，这对本领域技术人员来说是很明确的。

例如，在上述实施例中，表示了具有芯的有芯线圈，但适用本发明的线圈及本发明的骨架的线圈，也可以是不具有芯的空芯线圈。另外，防止骨架本体、横挡突起(突起部)和骨架的旋转错动的卡定机构，可以对应绕线或芯的形状采取各种结构，但并不限定于上述实施例的形状、结构。另外，线圈的圈数(绕线数)不限于2圈或3圈，也可以为4圈以上。

另外，使用本发明的线圈及本发明的骨架的线圈，作为电感元件可以形成各种回路，例如可以构成开关电源装置或噪音过滤器、变压器、DC-DC变换器、反相器等各种装置。

Claims (12)

1.一种线圈用骨架，其特征在于，

具有：利用绝缘材料形成的、可插入线圈绕线内侧的骨架本体部，和

利用绝缘材料形成的、从该骨架本体部的外周面向外方突出并可插入到绕线与绕线之间的突起部。

2.根据权利要求1所述的线圈用骨架，其特征在于，

具有2个以上突起部，

该2个以上突起部相互之间在上述骨架本体部的长度方向上相隔与绕线的间距对应的预定间隔地进行配置。

3.根据权利要求1或2所述的线圈用骨架，其特征在于，

还具有卡定机构，其从上述骨架本体部突出、且在向线圈的安装状态下抵接在绕线或芯上，阻止上述骨架旋转。

4.根据权利要求3所述的线圈用骨架，其特征在于，

上述卡定机构由卡定片构成，上述卡定片从与上述突起部大致相对侧的骨架本体部外周面向外方突出地设置，且嵌入形成在线圈绕线的折叠部上的切口内。

5.根据权利要求3所述的线圈用骨架，其特征在于，

上述卡定机构具有：

在上述骨架本体部的长度方向端部从该骨架本体部的外周面向外方伸出的法兰部，和

从该法兰部的缘部向与上述骨架本体部的延伸方向相反的方向上突出并可与芯配合的至少1个卡定突起。

6.根据权利要求1或2所述的线圈用骨架，其特征在于，

将上述突起部的壁厚尺寸设定为上述绕线与绕线之间的间隔以上的大小。

7.一种线圈，其特征在于，

具有权利要求1～6任意一项所述的上述骨架。

8.根据权利要求7所述的线圈，其特征在于，

还具有芯。

9.一种变压器，其特征在于，

在一次侧绕线及二次侧绕线中的至少一方的绕线上，具有权利要求1～6任意一项所述的上述骨架。

10.一种DC-DC变换器，其特征在于，

包含权利要求9所述的上述变压器。

11.一种电子部件，其特征在于，

包含权利要求7或8所述的上述线圈。

12.一种电子部件，装载在交通工具上，其特征在于，

包含权利要求7或8所述的上述线圈。

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