TW200529259A - Coil, antenna and transformer using the coil - Google Patents

Description

200529259 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域] 本毛月關於種線圈、使用該線圈之天線以及變壓 哭。 i ασ 【先前技術】 如第9圖所示，習知已有一種用於天線及變壓器之一 般的、’表圈5 1 0 ’其係在將導線53】從捲軸部^之—端側 (凸緣部522a)至另—端側（凸緣部522b)，、沿著捲轴部 521之表面捲繞第1層之後予以折返，再由另-端側（凸 、豪^ 522b )至—端側（凸緣部522a)捲繞第2層，之後， 再同樣地依序折返第H 4層，以形成繞組部（線圈 部）530。此種捲繞操作即稱為螺線繞線（s〇ien〇id winding ) 〇 再者在彳木用以此種螺線繞線所製造之線圈作為天線 良圈日寸可藉由將電容器（condensei·)對線圈作並聯連 接並將形成線圈之導線之始端及終端連接於接收機本 體，而$到預定之共振頻率的數據接收。 山工通常，在上述線圈中，係在導線（線圈）之線圈間或 間產生雜散電容成分（寄生電容成分），並因為此 ^月電容成分與線圈的電感（indUCtance)成分而產生共振 :象此種共振現象所形成的共振頻率即稱為「自共振頻 ^ ^成為可在電路上使用作為線圈（電感器）的最大頻率。 L吊，線圈的使用頻率係設為自共振頻率之丨 以下。 / ) 316313 6 200529259 :、而M螺線繞線製造之天線用線圈係如上所述，藉 、，：：線攸捲芯的-端側捲繞至另-端侧之後予以折返， = 該—端侧所形成，因此，例如在第9圖中，在此 =側上下相鄰接之導線，其捲繞數即成為有極大差異。 換3之’層的長声了 — 又2成為較大者，並隨之產生較大的雜 “。而此點在另一端侧的f 2層與第3層亦相同。 戶的較ί的雜散電容成分會導致自共振頻率較大幅 2白 '、田自共振頻率大幅下降，且使用頻率達到位於 ;# 大峰^彖部分附近之狀態時’由於零件間之性能 β使件使用頻率之電感值亦隨零件而產生較大的 二，,：：當使用頻率達到位於上述邊緣部分附近的 則電感值亦會因為溫度變化而產生極大變化。 使用線圈的電感值與電容器的電容均係用以決定所 1= 素，其所使用的每-頻率，由於係分別設 頻率…：’因此電感值變化時，作為收訊之用的共振 範圍狹—使得使用頻率的接收困難’造成可收訊 靶圍狹乍寻不理想的情況產生。 同 針對此種不理想情況，本案申請人乃開發出一種且有 =部=線用線圈，係採用在兩端部分別設有凸緣部之 士心’仗其中一方的凸緣部側將導線一層_層地重疊， =隨著朝向外側，播繞成傾向於該其中—方的凸緣部側， :形：？移=芯之另一方的凸緣部側以進行此捲繞操竹 所形成（荼照專利文獻〗）。 此天線用、㈣係間為斜向繞線（堆疊繞線（ba„k 3]63]3 7 200529259 wmdlng))之捲繞方法而形成繞組部，因此可達到呈有使 導線之捲繞層間產生的雜散電容成分減少的優異功效。 此外作為使導線之捲繞層間產生之雜散電容成分減 痛一方法而言，亦可將繞組部分割成複數個區段 (section ) 〇 [專利文獻1]日本專利特開2003_332822 [發明欲解決之問題] 仁疋，以上述斜向繞線（堆疊繞線（bank wiping))形 成繞組部時，在導線的捲繞作業中恐有產生捲崩之虞，而 會有線圈特性不穩定等，造成製品的品質劣化之情況。 此外，要將繞組部分割成複數個區段進行捲線，在各 區段的端部為了防止捲崩，必須在各區段之間分別設置凸 緣部。因A，製品將難以小型化，對於要求小型化的天線 料圏尤其不適合。另外，以要求小型化的天線用線圈而 5，係例如汽車用的無錄匙控制系統（Keyiess£吻）、用 於輪胎之㈣感測器等之天線用線圈般，具有使用於RFm (Rad10 FreqUency_Identiflcati〇n ;射頻辨識）等無線通信 技術者。 故山此：’為了在變壓器用線圈亦將2次側繞組的始端與 终端之電位差縮小，—般係將繞組部分割成複數個區段以 進订繞線。此時亦由於各區段之間必須要有凸緣部，而難 以達成製品的小型化以及低廉化。 【發明内容】 本發明係有鑒於上述問題而研創者，其目的在提供一 8 316313 200529259 種措由減少導線之捲繞層間產&的雜散# 八、 零件間之特性的參差不齊或兒谷刀’以使隨 之變化減少’同時可達製 广遍 [解決問題之方案] ^及低廉化之線圈者。 為達成上述目的’本發明之線圈係具備 凸緣部之磁性材料所構成 。又有 凸缕邱Η，山扯& Μ及在该捲芯之該2個 =二由捲繞於該捲芯之複數層導線㈣ 刖述繞組部係藉由於前述2 區段，同時，依每一凸、‘彖邛間为剎成複數個 的導線之後，將捲綽方為側捲繞1層份 、⑦。&序予以折返並捲繞成疊#狀Μ 螺線繞線而形成者。 ^取且智狀的 接之= 卜的組部之導線捲繞之較佳形態為:使相鄰 = #往上層越接近開始捲繞的凸緣部 此外，前述繞組部之導绩接结+ & ^ 浐卹々々广 V、、泉捲繞之較佳形態為：使在兩 ::二區段與：述：緣部相對向之端部的至少上層附 I 赵在上層越遠離前述凸緣部。 此外，本發明之線圈係可採 器用線圈。 '木用作為天線用線圈或變塵 [發明之功效] 本發明之線圈係如上所述，由於 個區，R A — r 由方、將繞組部分割成複數 ^又’且為母區段採用螺線繞線將導線捲繞於捲芯，因 此共習知技術為遍及捲芯的整體長度採㈣線繞線者相 316313 9 200529259 較，將可大幅減少在導線捲繞層間所產生的雜散電容。 ， 此外，由於在各區段之間不需要凸緣部，因此可達成· 製品小型化以及低廉化。 此外，由於係使相鄰接之區段的邊界面以越往上層越 接近開始捲繞之凸緣部側的方式傾斜，將導線作捲繞，故 在各區段之邊界面不致產生捲崩，可作成高品質的線圈。 此外，由於在兩端部之各區段，係使與凸緣部相對向 之鳊郤之至少上層附近以越往上層越遠離凸緣部之方式作 捲繞，故可解決即使凸緣部與繞組部之上層部之間產生間鲁 隙，在凸緣部附近焊接導線時，熔融的銲錫會附著在凸緣 邛與繞組部之間而導致絕緣不良等之不理想。 、 【實施方式】 —以下，參照附圖詳細說明本發明實施形態之線圈。 <第1實施形態> 第1圖係顯示本發明之f i實施形態之天線用線圈之 邛刀d面圖，第2圖係顯示此天線用線圈之捲芯之斜視圖。鲁 ^使用在本發明之第1實施形態之天線用線圈10之捲 Ά 20 ’係如第2圖所示，在角柱狀的捲軸部21之兩端部 f具備凸緣部22a、22b，其係藉由具有良好磁性特性之鐵 氧體（fodte)材料而形成整體長度約為丨⑽之尺寸者。 。針^此捲芯20,將繞組部3〇分割成複數個區段，在 各區段藉由螺線繞線將細的導線作約7〇〇纟8〇“欠的捲 繞’以形成天線用線圈1 〇。 在此，所明螺線繞線係指，從捲軸部21之一端側朝 316313 200529259 另-端側’沿著捲軸部21之表面將第！層捲繞之後 返，再由另一端側朝一端側捲繞第2層，並於之後一面 序依同㈣式折返並同時形成第3層、第4層之繞線方2 八^之’如第1圖所示，從左_依序將繞組部3〇 刀副成弟1區段30a、第2區段3〇b、f 3區段♦ 區段3〇d等4個區段，在第1區段心中，從捲轴部21

=侧（凸緣部22a)朝另一端側（第2區段鳥)，A

21之表面捲繞第1層之後予以折返，再從另I 、，六ίΛ2區段3〇b )朝一端侧（凸緣部22a)捲繞第2層， 3層、第4層，—面依序折返繞線方向，同 寸、、、α束第1區段3〇a的繞線。 (第’在第2區段3〇b中，從捲軸部21之一端側 ϋ 朝另—端側（第3區段3⑹，沿著捲轴 ;二二捲繞第1層之後予以折返，再從另-端側(第 之：）朝一端側（第1區段30a)捲繞第2層，並於 ΐί:Γ!式依序折返第3層、第4層，同時結束第2 ^ & 30b之繞線。 的牛ί者’在第3區段30c以及第4區段30d亦依照同樣 、二^捲繞導線3 1而完成繞線作業。 <第2實施形態> 弟3圖係顯示關於本發明之第2實施形態之

圈之部分剖面圖。 K 起沪：發明之第2實施形態之天線用線圈110,係從左側 知繞組部130依序分割成第I區段咖、第2區段】鳩、 316313 11 200529259 第3區段130c、第4區段13〇d等4個區段，且在各區段 藉$螺線繞線以捲繞導線131的部分，係與上述第丨實施 形態之天線用線圈10相同，然而在使相鄰接之區段的邊界 面以越往上層越朝開始捲繞之凸緣部122a侧傾斜的方式 捲繞導線131而成的部分，則係與第丨實施形態之天線用 線圈10有所不同。 換言之，如第3圖所示，在第丨區段13〇a中，從捲 軸邻131之鳊側（凸緣部122a側）朝另一端側（第2 區段130b)，沿著捲軸部121之表面捲繞第丨層之後予以 折返，再從另一端側（第2區段130b)朝一端側（凸緣部 122a)捲繞第2層，並於之後按第3層、第4層，一面依 序折返繞線方向，同時結束左端側區段的繞線。 此日守，係使繞組部130之端面與凸緣部丨22a相接， 同時並將捲繞數較第i層僅減少約5〇圈（11|〇1)來捲繞第 2層，之後，並將捲繞數較第2層僅減少約5〇圈來捲繞第 3層，再將捲繞數較第3層僅減少約5〇圈來捲繞第4 =， 依此方式將捲線方向依序折返，同時減少捲繞數而進行曰導 線13 1的捲繞作業。 接下來，在第2區段130b以及第3區段13〇c，係使 繞組部130的剖面成a平行四邊形，並藉由螺線繞線來進 行繞線。 接著，在第4區段I30d，係使繞組部13〇之端部與凸 緣部㈣相接，同時依序將捲線方向予以折返並增加捲繞 數，並藉由螺線繞線來捲繞導線】31而結束繞線作業。Λ 316313 200529259 /藉由此種步驟捲繞導線131，使相鄰接之區段的邊界 $瓜成越往上層越向開始捲繞的凸緣部❿側傾斜，可確 貫防止各區段在邊界面的捲崩。 <第3實施形態> 第4圖係顯示本發明之第3實施形態之天線用線圈之 P刀d面圖’帛5圖係顯示本發明之第3實施形態之天線 用線圈之斜視圖。 本發明之第3實施形態之天線用線圈21〇，係從左側 ，將繞組部230依序分割成第1區段23〇&、第2區段2鳩、 弟3區段230c、第4區段細等4個區段，在各區段藉 ^累線繞線來捲繞導線231的部分，係與上述第}實施形 恶之天線用線圈10相同’ ‘然而在兩端部之各區段，使與凸 緣部222a、222b相對向之端面的上層附近，以越往上層越 遠離凸緣部222a、222b的方式來捲繞導線231而成的部 分，則係與第丨實施形態之天線用線圈iq有所不同。 ^此外，捲芯220之凸緣部222a、222b係如第4圖、 第5圖所示，設有朝向外側突出的繞接部2化、㈣ 由對於此繞接部241a、241b，係藉由繞接導線 曰

俾以固定導線231之端部。 而P 此繞接部241a、241b係作為可對凸緣部222a、22孔 之本體裝卸之端子構件24〇a、雇之—部分而設。端 件鳩、240b係形成剖面田κ字狀，為由具有彈性及可 撓性之合成樹脂等所形成。藉由將此端子構件鳥、雇 扣合於凸緣部2瓜、雇之本體，即整體形成凸緣部 316313 13 200529259 222a 、 222b 〇 關於第3實施形態之線圈，係如第4圖所示，從左側 起依序將繞組部230分割成第1區段23〇a、第2區段23〇b、 第3區段230c、第4區段23〇d等4個區段，在第}區段 23 0a中，從捲軸部221之一端側（凸緣部222a)朝另一端 側（第2區段230b)，沿著捲軸部221之表面捲繞第！層 之後予以折返，再從另一端側（第2區段23〇b )朝一端側 (凸緣部222a)捲繞第2層，並於之後按第3層、第4層， 一面依序折返繞線方向，同時結束第丨區段23〇a的繞線。 此時，為使與凸緣部222a相對向之端面的上層附近 越往上層越遠離凸緣部222a，在較例如第n層更上層侧， 將捲繞數較第η層僅減少約5〇圈來捲繞第n + i層，之後， 將捲繞數較第n+l層僅減少約5〇圈來捲繞第n+2層，再 將捲繞數較第n+2層僅減少約50圈來捲繞第n+3層，依 此方式隨著成為上層而依序減少捲繞數，同時依序折返繞 線方向以進行導線231的捲繞作業。纽，_正的自^ 其中，開始減少捲繞數的層可以是任意層，而且， 可例如每2層或每3層依序減少捲繞數，而非各 捲繞數。 θ 4 接下來，在第2區段纖以及第3區段23〇c，係盘 弟〗實施形態同樣的步驟進行導線231的捲繞。 /、 最後，在f 4區段230d亦係與第】區段相 乂驟’越往上層則依序減少捲繞數，同時捲繞導線^ 316313 14 200529259 結束繞線作業。 由於藉由此種步驟捲繞導線231，使與凸緣部222a、 222b相對向之繞組部230之端面越往上層越遠離凸緣部 222a、222b侧，因此即使在凸緣部222a、222b之上部與 、ί、且。P 230a、230d之間產生間隙，於凸緣部222a、222b 之附近焊接導線23 1時，亦不會有熔融的銲錫附著在凸緣 邛222a、222b與繞組部230a、230d之間而導致絕緣不良 之情形。 <第4實施形態> 第6圖係顯示本發明第4實施形態之變壓器用線圈的 平面圖，第7圖係顯示本發明第4實施形態之變壓器線圈 的部分剖面圖。 本發明之第4實施形態之變壓器用線圈31〇，係在2 次側繞組將繞組部330分割成4個區段，並在各區段藉由 螺線繞線將導線33 1作捲繞者，而在2次侧繞組之導線33】 之捲繞步驟’係與第1實施形態之天線用線圈丨〇幾乎相同。 換言之，如第6圖、第7圖所示，本發明之第4實施 形態之變壓器用線圈310係具備：線圈線軸（c〇ilb〇bbin) 370、插入於線圈線軸37〇内之I型芯（c〇re) 36〇、使位 於I型芯360兩端之C型芯35〇、以及具有連接！次侧繞 組與2次侧繞組之端子3 81 a至3 81 f之端子台3 8 0。 Ϊ型忍3 60及C型芯350係藉由具有良好磁性特性之 之鐵氧體（ferrite)材料而形成。 線圈線軸370係設有用以捲繞！次側繞組34〇與2次 316313 200529259 側繞組330之凸緣部371a、371b、371c。此凸緣部371a、 37lb、371c係由分別位於線圈線轴37〇兩端之凸緣部371a 與371c、以及位於！次側繞組34〇與2次侧繞組33〇之邊 界的凸緣部3 71 b等3個所構成。 在1次側繞組340中，係遍及凸緣部371a與凸緣部 371b間之整體長度而以螺線繞線來捲繞導線341。 2次側繞組330係從左侧起依序分割成第1區段 330a、第2區段330b、第3區段330c、第4區段330d等 4個區段，在第1區段33 〇a中，從線圈線軸37〇之一端侧 (凸緣部371b)朝另一端侧（第2區段33〇b)，沿著線圈 線$ 370之表面捲繞第丨層之後予以折返，再從另一端侧 (第2區段330b)朝一端侧（凸緣部371b)捲繞第2層， f於之後按第3層、第4層，一面依序折返繞線方向，同 曰結束弟1區段3 3 0 a的繞線。 山接下來，在第2區段330b中，從線圈線軸37〇之一 柒側（第1區段330a)朝另一端侧（第3區段33〇c)， 著線圈線軸370之表面捲繞第丨層之後予以折返，再從^ 糕側（乐3區段330c)朝一端側（第丨區段33〇&)捲姑 第2層，並於之後以同樣方式依序折返第3層、第*層^ 同日·^結束弟2區段3 3 0 b之繞線。 接著，在第3區段330C以及箆4卩妒dm女从 汉乐4 [ ^又330d亦依照同 払的步驟捲繞導線331而完成繞線作業。 <導線之捲繞層間所產生之雜散電容〉 如上所边，如本發明之各實施形態所述，將繞組部分 316313 16 200529259 剎成複數個區段，且各區段均以螺線繞線來捲繞導線時， 舁白知技術中遍及繞組部整體長度而以螺線繞線來捲繞導 線之情況相較之下，可將導線之捲繞層間所產生的雜散電 容大幅減少。 ]习亦即，本發明之各實施形態中之層的長度L1，與作為 習知技術所述之第9圖所示範例中之層的長度L2相較， 約為1/4,顯然可將層的長度予以大幅減少。藉此，即可 將雜散電容成分大幅減少。 '茲說明有關本實施形態之天線用、線圈降低雜散電容 成分之情況。 在本實施形態之天線用線圈由於可大幅降低雜散電 ::分，因此即可提昇因為此雜散電容成分Cp與線圈（電 怎态）之電感成分L所產生之自共振頻率f( (LCp)，）的值。 ^ (27Γ 如此，由於自共振頻率大幅上升，可令 =之共振頻率）位於從其自共振尖峰邊緣部分離開幻 之特性穩定的部分，因此即使因為零㈣的性能」 不背或周圍溫度有大幅變化，在使用頻率中，亦不合_ 有電感值大幅變化的情況。 曰4 如前所述，雖然電感值與電容器的電容均係用以決; =頻率的要素，其每—使用頻率均設為分別與其 然而由於本實施形態中使用頻率之電感值不至 :大幅變化之情況，因此供收訊之用的共振頻率瞻 …而可避免使用頻率的收訊困難，或可收訊範圍㈣ 316313 17 200529259 狹窄等事態的發生。 第8圖係將本實施形態之天線用線圈應用在一般開關 開閉電路之電路圖例。亦即，係與天線用線圈41〇並聯連 接預定電容之電容器420，而天線用線圈41〇之導線兩端 係連接於收訊機構430。此外，此收訊機構43〇係以可將 開關440予以開閉之方式而構成。 帝天線用、，東圈41 〇係對於由其電感成分L與電容器 之電容成分C所決定之使用頻率f (=1/ (2冗（LC)】/2) 之電，信號作共振，並據此而辨識在收訊機構43〇已接收 到預定L唬之h形。收訊機構43〇即據此將開關設定 為閉狀恶，且使具有開關44〇之電路設定成⑽狀態。將 本實施形態之天線用線圈41〇應用在此種開關開閉電路 時，由於即使零件間之特性參差不齊或周圍溫度發生變 化，亦不會有使收訊靈敏度不良之虞，因此在具有開關⑽ 之電路的ON/ OFF切換中不會產生誤動作（malfuncti〇n)。 此外’本實施形態之變壓器用線圈由於係將2次側繞 組分割成複數個（例如為4個）區段，因此可將2次側繞 、、且之始古而與終端的電位差縮小。此時，各區段之間因為不 須有凸緣部’因此可達成製品小型化及低廉化。 <其他實施形態> 另外，本發明之線圈並不以上述實施形態為限，亦可 作各種形悲之變更。例如，在天線用線圈中，雖使2個凸 、彖。P形成於捲芯的兩端，然而亦可將凸緣部設置於捲芯的 途中。 316313 18 200529259 此外，以繞組部之分割數而言，不以上 限，亦可加以適當變更而實施。 再者，上述之捲芯、τ荆# ^ 孓心及c型芯雖係以鐵氧體而 不以此為限，亦可違用盆从 的一般捲；材料，例如可接一、 、/、 娜/^力人入/ 木用尚寺磁合金（permalloy )、 鐵矽鋁合金（Sendust)、鍇# | · Μ叛基（iron carbonvl)耸妊姐 亦可使用將該等之細微粉文^ η )寺材枓， 似知末予以壓縮成型之粉芯 (dustcore ) ° 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示本發明之第1實施形 部分剖面圖。 述實施形態為 形成’然而捲芯的形成材料並 態之天線用線圈 之 弟2圖係顯示本發 捲芯之斜視圖。 第3圖係顯示本發明之第2實施形 部分剖面圖。 月之弟1貫施形態之天線用線圈之 態之天線用線圈之 第4圖係顯示本發明之第3實施形態之天線用線圈之 部分剖面圖。 第5圖係顯示本發 斜視圖。 明之第3實施形態之天線用線圈 之 第6圖係顯示本發明之第4實施形態之變壓器用線圈 之平面圖。 第7圖係顯示本發明之第4實施形態之變壓器用線圈 之部分剖面圖。 第8圖係將本實施形態之天線用線圈應用在一般開關 19 316313 200529259 開閉電路之電路圖例。 第9圖係顯示用於習知之天線或變壓器之一般線圈之 部分剖面圖。 【主要元件符號說明】 10、110、210、310、410 天線用線圈 20、 120、220、320 捲芯 21、 121、221、521 捲軸部 22a、22b、122a、122b、 222a、222b 凸緣部 30 、 130 、 230 、 330 繞組部 30a、130a、230a、330a 第1區段 30b 、 130b 、 230b 、 330b 第2區段 30c 、 130c 、 230c 、 330c 第3區段 30d 、 130d 、 230d 、 330d 第4區段 31 、 131 、 231 、 331 導線 241a、b 繞接部 240a、b 端子構件 310 變壓器用線圈 330 2次側繞組 340 1次側繞組 341 1次側繞組之導線 350 C型芯 360 I型芯 370 線圈線轴 371a 至 371c 凸緣部

20 316313 200529259 380 端子台 381a 至 381f 端子 420 電容器 430 收訊機構 440 開關 510 習知之線圈 521 捲轴部 522a、b 凸緣部 530 繞組部 531 導線 L卜L2 長度

Claims (1)

1. 200529259 十、申請專利範圍： h 一種線圈，係具備：由設有2個凸緣部之师材料所構 成之ί芯i以及在該捲芯之該2個凸緣部間，由捲繞於 该捲芯之複數層導線所構成之繞組部，其中， 前賴組部係藉由於前述2個凸緣㈣㈣錢 :固“’同時，依每一區段從—端侧朝另一端側捲繞 1層份的導線之後，將捲繞方向依" 几 疊層狀的螺線繞線而形成者。 k亚捲繞成 nt專利範圍第1項之線圈，其中，前述繞組部之導 德洗形態係使相鄰接之區段的邊界面以越往上声越， 接近開始捲繞的凸緣部側的方式傾斜。 專利範圍第1項之線圈，其中，前述繞組部之導 :係使在兩端部之各區段與前述凸緣部相對 ^ ^而的至少上層附近，越往上層越遠離前述凸緣 4·:申請專利範圍第丨至3項中任一項之線圈 =豪部係由凸緣部本體、以及可對此凸緣部本、體裝:； :如且d面呈c字狀的可撓性構件所構成。 •=天線’係使用申請專利範圍第1至4項中任—項之 線圈構成者。 項之 6.之^壓器’係使用申請專利範圍第1至4項中任—項 之線圈構成者。 T任項 3163J3 22