TWI768832B - 線圈及製造線圈之方法 - Google Patents

Abstract

一種線圈(1)具有管件(2)，該管件(2)具有由導電材料製成的管件壁(6)，該管件(2)具有感應區段(7)，其中，間隙(4)安置在該管件壁(6)中，該間隙(4)在該感應區段(7)中形成該管件壁(6)以形成螺旋，且其中，該管件(2)具有兩個接觸區段(8)，該接觸區段(8)具有一連接區域(10)及至少一個連接區域(11)，其中，該連接區域(10)具有與該線圈的相鄰區段相同的輪廓，且其中，該連接區域(11)形成該線圈(1)的電性連接，且其中，該連接區域(10)、該連接區域(11)與該感應區段(7)電性連接。進一步的態樣係關於一種具有複數個線圈(1)的模組、一種用於製造線圈(1)的方法及一種用於製造模組的方法。

Description

線圈及製造線圈之方法

本發明係關於一種線圈，包括由導電材料製造的管件，及一種用於製造該線圈的方法。

在電路的微型化過程中，具有低功率損耗、高載流能力和可靠壽命的小型電感組件(inductive component)係備受關注。

特別是在線軸(wire spool)的例子中，弱點可能是在於電線與外部接觸所需之接觸元件的連接。由於所使用的合金(含有銅、錫或鎳)或由於氧氣汙染，通常藉由焊接(weld)或焊接接合(soldered joint)所進行的連接可能具有至少稍微增加的電阻。此外，如果接觸不當，則電阻會大大地增加。這會導致高接觸電阻(high contact resistance)，從而導致高功耗。因此，此時也可能出現熱負荷(thermal load)增加，這在無害的情況下會導致線圈故障，或者在嚴重的情況下導致火災。

特別是在小線圈的情況下，線圈的觸點及供電線(supply line)的配置對線圈的電氣特性有嚴重的影響。引線(lead)尺寸與線圈尺寸的大比例對作為電子組件之線圈的特性有相當大的影響。

本發明的目標係提供一種具有改善特性的線圈。本發明的另一個目標係提供一種線圈的製造方法。

本發明的目標係藉由依據請求項1所述的線圈來實現。該線圈的進一步實施例及一種製造該線圈的方法係可在另外的請求項中得到。

提出一種線圈，該線圈具有管件，該管件具有由導電材料製成的管件壁，該管件具有在該管件壁中安置有一間隙的感應區段，該間隙使該感應區段的管件壁中形成為螺旋，且其中，該管件具有至少一個接觸區段，該接觸區段具有一個連接區域和至少一個連接區域，該連接區域具有與該線圈的相鄰區段相同的輪廓，且該連接區域形成該線圈的電性連接，該連接區域將該連接區域電性連接至該感應區段。

細長的中空主體可被稱為管件，該管件具有開口，該開口從主體的第一終端延伸穿過整個該主體至與該第一終端相對的第二終端。該管件可在其縱軸上對稱，該縱軸從位於該第一終端之基部的中心延伸至位於該第二終端之基部的中心。在一個實施例中，該管件可以具有圓形、橢圓形或矩形的橫截面。然而，也可能具有其他橫截面。

螺旋結構可以稱之為螺旋。該螺旋可特別地形成該線圈的匝。

特別地，該管件可具有螺旋間隙在該管件壁中，由此該線圈的匝(turn)係由該管件形成。該管件係由導電材料製成。導電材料係指電導率大於10⁴S/m的材料，但尤其指電導率大於10⁵S/m或大於10⁶S/m的材料。具有非常高 電導率的材料，例如像是銅、鋁、銀或金的金屬，可以適用於此。像是碳鋼、不銹鋼、合金鋼或工具鋼的工業鋼也可以用作為管件的原材料。

該管件具有該感應區段及至少一個接觸區段。由於藉由該間隙形成的線圈，該感應區段可形成一電感(inductance)。該感應區段及該接觸區段由該管件壁的材料一體形成。因此，不需要例如焊料的連接部(connection partner)來將該感應區段連接到接觸區段。相反地，該感應區段和該接觸區段可以藉由該管件壁的相應結構來形成，並且藉由該管件材料保持彼此連接。

該線圈的優點是不需要內部連接點(internal connection point)來將電感連接至連接點。相反地，該感應區段及該接觸區段可一體形成。與需要內部連接點將電感連接至端子(terminal)的線圈相比，該線圈具有較低的總電阻。此外，藉由省去內部接點，也不會在可能的內部接點上產生熱應力及機械應力，從而降低該線圈對錯誤的敏感性(susceptibility)。

為此，該管件的橫截面不必是圓形的，但可例如是橢圓形、方形、矩形、多邊形、具有圓角的方形、具有圓角的矩形或具有圓角的多邊形。方形橫截面的優點是在給定之高度或寬度的情況下可以最佳利用可用的安裝空間。

取決於該線圈的預期用途，該管件的基部區域可為平坦的，即與擴展到一個高度相比，跨越該基部區域的該管件的擴展較大，且其高度可較小。或者，該管件可具有高度相當高的小覆蓋面(footprint)。如果將線圈安裝在例如狹窄殼體中設置的電路板上，則平面及扁平形狀係有利的。另一方面，如果可在印刷電路板本身上提供很小的空間，則管狀可能是有利的，該管狀具有較小的覆蓋面，但具有顯著的高度。

該連接區域具有與該線圈的相鄰區域相同的輪廓。該連接區域的變形(deformation)將轉移到直接連接的該線圈上，因此可免除該連接區域的變形。變形尤其是指彎曲及壓紋(embossing’s)。作用在該連接區域上的這種力作為彎矩直接作用在該感應區段上並導致該螺旋的變形。該螺旋的節距，即螺旋中之匝和間隙的規律性，即使作用在該連接區域的力很小，也會惡化。例如，螺旋可因此在一側上具有較小的間隙寬度，並在相反側上具有較大的間隙寬度。該連接區域受力過大也很容易導致螺旋短路，因為螺旋的匝，尤其是靠近該連接區域的匝，可以彎曲在一起然後接觸。

輪廓被理解為是指在平行於管件的縱向軸的方向上觀察時，螺旋的區域或區段所具有的外部形狀。例如，如果該管件是正方形，且該連接區域在該正方形的直邊上，則該連接區域也是直的。如果該螺旋的相鄰區段具有拐角(corner)，則該拐角的輪廓也將出現在該連接區段中。在圓管的例子中，該連接區段相應地具有圓弧段的輪廓。尤其地，具有相同輪廓的螺旋的相鄰區段及該連接區域可彼此平行地安置。

從該連接區域至該感應區段的過渡(transition)可以在該管件的縱向軸的方向上是直的。藉由消除該連接區域及該感應區段之間的扭結(kink)或角度，可避免材料在此點(point)上的弱化，因此防止破損。此外，直線的過渡避免了流動電流的路徑或曲率的變化，因此避免了線圈中的未預期之電感。

感應區域可較佳地沒有變形。因為連接區域具有與螺旋的相鄰區段一樣的輪廓，所以不需要使該連接區域變形，且因此免除作用在該連接區域上的力。作用在該連接區域上的力也會導致該連接區域的變形，可輕易地導致該螺旋內的變形。即使是該感應區域的微小變形也可能導致節距變化(這表示線圈與 間隙比和線圈匝的規律性)，並導致該線圈的電氣特性發生變化，這意味著它不再滿足預期的要求。

較強的變形可壓縮該螺旋的各個匝，並甚至導致該線圈短路。兩個繞組(windings)之間的短路不一定會導致線圈無法工作，然而，短路的匝不會在沒有電流流過的情況下產生該線圈的電感。

此外，可藉由使管件壁變形來形成連接區域。以這種方式，可實現從該連接區域到包含感應區段的線圈的整體構造，並可使該線圈的串聯電阻(series resistance)保持較低。

連接區域及連接區域可在垂直於該管件之縱向軸的平面中。以此方式布置的連接區域不會延長整個線圈的尺寸，因為該連接區域在管件的縱向軸之方向上不會鄰接(adjoin)連接區域。因此，可使整個線圈長度相對於該螺旋保持較短，且可在該線圈達到有利的形狀因子(form factor)。

此外，該連接區域可具有形成可焊接連接(solderable connection)的平坦表面。因此，該線圈可以特別地被設計成被焊接到例如電路板的導線軌(conductor track)。該感應區段可藉由該連接區域的部分而與支撐表面間隔開。這具有使感應區域與安裝有線圈之支撐表面機械及熱絕緣的優點。這防止了線圈的振動或熱量傳遞到諸如電路板的安裝表面。該線圈的磁場也較不受間隔開的安裝表面強烈地影響，因此該線圈具有預期的電氣特性。在一個實施例中，該線圈可以被磁性材料包圍或嵌入其中，該線圈與支撐表面的間隔確保了可在該線圈和該支撐表面之間安置足夠的磁性材料。以此方式，該線圈可以被該磁性材料均勻地包封，由此可以在該線圈周圍產生均勻的磁場，並且從所有側面額外地保護了該線圈。

該感應區段可例如藉由L型連接區域間隔開。該L型連接區域的垂直部作為間隔物(spacer)，而水平部可作為用於電接觸的平面。該連接區域的該垂直部將該線圈的該感應區段與安裝表面(例如印刷電路板)分開，該線圈可以透過該水平部電性連接到該安裝表面。

此外，該線圈可具有磁芯(magnetic core)。例如，使用鐵磁芯(ferromagnetic core)可確保該線圈中的較高的磁通密度(magnetic flux density)及增加該線圈的電感。用於該芯的合適材料可以是金屬鎳鋅、錳鋅和鈷以及其他合金。該芯不限於僅安置在該線圈內部的芯，還包含作為模組化線圈殼體的一部分而一體形成該芯的芯。具有模組化線圈殼體的線圈的實施例可改善該線圈的電磁相容性(electromagnetic compatibility)。藉由使用例如EP芯作為殼體，可改善該殼體的電磁屏蔽，特別是在高頻應用的情況下，並且因此可以提高電磁相容性。

此外，該管件可嵌入塑料中，以便主要保護該管件不受機械性影響，也可不受溫度及化學影響。環氧樹脂(epoxy resin)、苯基樹脂(phenyl resin)及矽樹脂(silicones)也都適合作為塑料。藉由將該管件嵌入塑料中，線圈組件更適合在自動組裝機的幫助下進行組裝，例如在取放(pick-and-place)過程中。可將具有磁性的例如鐵粉的粉末或磁性奈米顆粒混合到塑料中。藉由將磁性顆粒添加到該塑料中，可以增加該線圈的電感並改善電氣性能。可以透過該塑料中磁性顆粒的比例來調整電感。此外，當該線圈嵌入到塑料中時，該線圈也可以具有磁芯，而與是否含有一定比例的磁粉無關，以增加該線圈的電感。藉由將該線圈嵌入塑料中，尤其是嵌入含有一部分具有磁性的粉末的塑料中，可改善組件的電磁屏蔽，特別是在高頻應用中，並且可以提高電磁相容性。

此外，該線圈可具有0.2至50mm的外徑。該線圈的該外徑可以較佳地在0.5及20mm之間的範圍內。此尺寸特別適合用於提供適用於印刷電路板上的線圈。該外徑不應小於0.2mm，較佳地不小於0.5mm，因為如此小的線圈會使得自動零件處理將具有相當大的技術難度。該外徑不應大於50mm，較佳地不大於20mm，否則，用這種管件製造線圈似乎是不經濟的。

本申請的另一個態樣係關於一種具有至少兩個線圈的模組。該線圈尤其可以是上述的線圈。該至少兩個線圈安置在一共同殼體中。該殼體可以由塑料形成，兩個線圈都嵌入其中。該兩個線圈可以在空間上彼此平行地安置。

該線圈較佳地以這種方式安置，使得該線圈可單獨地電性接觸且在模組中不彼此連接。在替代的實施例中，該線圈可以並聯或串聯的方式電性互連，以使整個模組具有期望的電感。以此方式，可用數個線圈組裝一模組的方式，使得整個模組具有比單個線圈更高或更低的電感。

該模組的使用可縮短具有大量線圈的印刷電路板的組裝，並因此導致製造過程中的周期時間減少。由於模組係安裝在單個線圈上，而不是大量的單個線圈，因此在組裝該線圈時(例如使用取放機器)，只需將一個模組而不是數個單個線圈放置在電路板上。因此，該模組可以簡化安裝模組的後續過程。

此外，與將數個單獨的線圈並排安置相比，將數個線圈安置在一個模組內可以節省空間。在可用空間非常有限的應用中，例如在用於例如智能手機的移動設備的電路板的情況下，這種空間節省可以是一個顯著的優勢。此外，當使用模組代替單獨嵌入的線圈時，可以節省殼體材料。

本申請的另一個態樣係關於一種用於製造線圈的方法。該線圈尤其可指上述的線圈。

該程序包括以下步驟：

A.提供具有由導電材料製成之管件壁的管件，以及

B.在該管件中的感應區段中產生間隙，該感應區段中的該間隙使管件壁形成為螺旋，且使該管件的至少兩個接觸區段形成為接觸區段，

C.該接觸區段的第一部分變形為每個至少一個連接區域，該接觸區段的第二部分維持該管件壁的形狀並形成連接區域，該接觸區域具有一個連接區域和至少一個連接區域，該連接區域將該連接區域電性連接至該感應區段。

該感應區段的電感僅能藉由製造該間隙來製造。該間隙可以是用雷射所產生的切割間隙。該接觸區段的形狀也可用雷射製造，尤其是在與該間隙的製造一起的雷射製程(laser process)中。

雷射製程係不僅適合用於在該感應區段製造該間隙，也適合用於在該管件之該接觸區段中製造凹口(recess)。該雷射製程具有彈性及使用迅速的優點。此外，該雷射製程具有不會產生任何機械應力的優點，因為它無需接觸即可運作，並且幾乎沒有殘留物。用於產生該間隙的其他替代方案可為例如銑削製程(milling process)、鋸切製程(sawing process)或水刀切割(water jet cutting)。

上述B步驟可具有進一步的子步驟，其中藉由除去該管件壁的區域(region)於該管件的該接觸區段中形成一凹口。該管件之該接觸區段中的該凹口及該感應區域中的該間隙可在一單一製程步驟中一起製造。因此，整個B步驟可在例如藉由雷射切割的一單一製程步驟中製造。

此外，在步驟C中，可藉由在垂直於該管件的縱向軸的方向上使該接觸區段的該第一部分變形來形成該連接區域。由於該連接區域在該管件的 縱向軸的一個方向上不變形，因此該連接區域在垂直於縱向軸的方向上的變形不會使該線圈加長。與該感應區段或該螺旋的長度相比，在垂直於管件之縱向軸的方向上主要地延伸的連接區域可避免整個線圈的長度增加太多。

此外，在步驟C中，該接觸區段的第一部分可藉由沖壓製程(stamping process)形成為連接區域。借助沖壓製程形成像是彎曲或壓紋(embossing)係有效、可靠且可再現的。

該接觸區段的第二部分(經由該沖壓製程可成為該連接區域)可在該沖壓製程期間藉由反沖壓(counter-stamp)或支撐面來支撐，使得在該沖壓製程期間沒有彎曲力作用在該第二部分。反向沖頭(counter punch)可在形狀上適應該管件的輪廓或外形。因為沒有彎矩作用在該連接區段上，所以該連接區域保持了形成它的管件壁的輪廓，因此與相鄰的感應區段的輪廓相同。也避免了作用在該感應區段上的力，該力會導致該感應區段不期望的變形。即使該感應區段的變形很小，也可能導致該線圈的電氣特性變化。作用在該連接區域上的較大的力甚至可能導致該感應區域的短路，因為該螺旋的兩個相鄰繞組由於該力的作用而彼此接觸。由於可消除該連接區域中的彎矩，因此可以再現及規劃使用上述方法生產的線圈的電氣特性。

此外，在步驟B中，首先，可藉由沿著該管件產生數個感應區段來產生線圈股(coil strand)，在每個感應區段中產生間隙，該間隙在相應的感應區段中使該管件壁形成為螺旋，並且在兩個感應區段之間形成接觸區段。在步驟C中，例如該接觸區段的第一部分可分別形成至少一個連接區域，且該接觸區域的第二部分保持該管件壁的形狀並形成連接區域，該連接區域將該連接區域電性連接至該感應區段。

這樣的線圈可以最佳化生產中的線圈的處理。可同時處理數個線圈，從而可縮短生產週期。此外，可藉由在一個管件中製造數個感應區段來節省材料。

此外，可藉由在垂直於該管件的縱向軸之方向上使管件壁變形來形成連接區域。該管件壁的變形以在垂直於該管件的縱向軸之方向上形成連接區域，使得可以在不會引起該線圈股的長度變化之下形成一連接區域，無論是膨脹或是壓縮。在平行於縱向軸方向上的變形將不可避免地導致該線圈股的長度變化。因此，儘管對連接區域有變形處過程，以這種方式形成的線圈股仍保持其限定的總長度。由於可以在生產線的不同製造步驟中假定相同的尺寸和因此相同的框架條件，因此改善了該線圈股的處理。特別是在製造過程中，在整個生產中保持該線圈股的長度恆定是有利的，因為在不同的生產步驟中不需要額外的測量或框架條件的新輸入，例如線圈股的分離。

此外，在進一步的步驟D中，該線圈股的分離發生在兩個感應區段之間垂直於該管件的縱向軸。然後可將一線圈股分成數個線圈。該線圈可單獨地分開，使得一次只產生一個具有兩個相鄰接觸區段的感應區段。然而，也可以從該線圈股中分離出數個感應區段，每個感應區段藉由接觸區段保持在一起，以形成適合的總體線圈，該總體線圈由數個單獨的線圈組成。

數個線圈或線圈股可嵌入塑料中，且因此形成一封裝(package)。該線圈或線圈股在此刻可能已經具有磁芯。此處有利的是，在嵌入之前將該線圈股彼此平行地安置。藉由同時而不是單獨地嵌入數個線圈股，可加快製造過程。該塑料可保護該線圈不受機械、溫度及化學影響。具有磁性的粉末或磁性奈米顆 粒也可混進該塑料中。通過在塑料中添加磁性顆粒，可增加線圈的電感，且還可透過該塑料中的磁性顆粒的比例來調整。

在該線圈股或該線圈中安置磁芯可為有利的。這可增加該線圈或線圈股的電感。此外，藉由在嵌入塑料之前將鐵芯安置在該線圈或線圈股中，可以製造具有磁芯的線圈，該線圈嵌入也可具有磁性成分的塑料中。這可增加該線圈的電感及電磁相容性。

在一封裝中嵌入數個平行的線圈股之後，線圈可橫向分開且平行於該線圈股的縱向軸。此處有利的是，使分界線(dividing line)穿過該線圈的該接觸區段。因此，該封裝被分成單獨的線圈。可先將封裝橫向分開然後平行分開，也可以先將封裝平行分開然後橫向分開。

另一個態樣係關於一種用於製造模組的方法。具有複數個平行安置的線圈股的封裝可橫向於該股的縱向軸分開。通過這種選擇，也有利於使分界線穿過該線圈的該接觸區段。沒有分離成平行於該軸的單獨的線圈。

該模組在一共同殼體中具有至少兩個線圈，該管件具有分成一連接區域及一連接區域的接觸區段。製造該模組的過程具有以下步驟：

- 產生至少兩個線圈股，其中沿著每個管件產生複數個感應區段，在每個感應區段中產生一間隙，該間隙在相應的感應區段中將管件壁形成為螺旋，並在兩個感應區段之間形成一接觸區段，且其中該接觸區段的第一部分分別形成為至少一個連接區域，且其中該接觸區段的第二部分保持該管件壁的形狀並形成一連接區域，該連接區域將該連接區域電性連接至該感應區域，

- 該線圈股的平行安置，

- 在形成該殼體之塑料中嵌入該線圈股，以及

- 藉由該塑料連接的線圈股沿著分界線分離，該分界線橫向穿越該線圈股的縱向軸延伸至該模組。

1:線圈、筒管

2:管件

3:縱向軸

4:間隙、圓柱

5:套管表面

6:管件壁

7:感應區段

8:接觸區段

9:塑料

10:連接區域

11:連接區域

12:分界線

以下借助於示例性實施例的示意圖式更詳細地描述本發明。

圖1a示出一管件的可能實施例的三維示意圖。

圖1b示出一管件的可能的第二實施例的三維示意圖。

圖2示出一線圈股的三維示意圖。

圖3示出從線圈股產生一線圈時，中間產品的三維示意圖。

圖4示出一依據本發明實施例的線圈的三維示意圖。

圖5示出數個線圈股係嵌入在塑料中以形成一封裝的三維示意圖。

圖6示出一已經嵌入在塑料中且係準備使用的單獨組件之線圈的三維示意圖。

在圖中，相同的元件、相似或看似相同的元件具有相同的元件符號。圖中的數字和比例不是按比例繪製的。

在圖1a及1b中，示出具有圓形和圓角方形之橫截面積的管件2。管件2是具有開口的細長之中空主體，該開口從該主體的第一終端穿過整個該主體延伸到與該第一終端相對的第二終端。該管件2可相對於其縱向軸3對稱，該縱向 軸3從該第一終端之基部的中心延伸到該第二終端之基部的中心。在一個實施例中，該管件2可具有圓形、橢圓形、矩形或多邊形的橫截面。其他橫截面也是可能的。

該管件2可具有0.2至50mm的外徑。該管件2的該外徑可以較佳地在0.5及20mm之間的範圍內。此尺寸特別適合用於生產適用於應用在印刷電路板上的線圈1。管件壁6的厚度由該管件2的內徑與外徑之間的距離決定，該管件壁6可根據所使用的該管件2而有很大的變化，具有小於1mm的厚度對於機械加工係有利的。該管件2的套管表面(jacket surface)5沿該外徑在該縱向軸3方向上延伸。該管件2主要由導電材料組成。

該管件2代表用於製造線圈1的原材料。在製造過程中，首先可將圖1a的該管件2構造成一線圈股。圖2示出了該線圈股。在這種情況下，該管件2尤其可以藉由雷射製程來構造，其中在該管件2中形成感應區段7及接觸區段8。該感應區段7和該接觸區段8沿著該管件2交替。

在該感應區段7中，產生穿透管件壁6並將該管件壁6形成為螺旋的間隙4。這會產生該感應區段7的電感。在製造過程中，該接觸區段8部分地形成為連接區域11，該接觸區段的另一部分成為連接區域10。當構造該管件2時，在該接觸區段8中形成凹口，該管件壁6的一部分被去除。

生產中的筒管(bobbin)1的處理係藉由筒管列(bobbin train)來最佳化。以此方式，可同時處理數個線圈1，這導致生產週期的減少。此外，藉由在管件2中製造複數個感應區段7，可節省材料。

該感應區段7藉由接觸區段8而彼此一體地連接，且彼此之間沒有任何不必要的接觸電阻。

該線圈股的不同感應區段7可以具有不同或相同的電感。因此可以從管件2製造不同的線圈1，其電感可在每種情況下變化，並且因此適用於多種應用。例如可透過間隙4形成的匝數或間隙4在繞該管件2旋轉一圈後沿縱向軸3方向的間距來改變電感，這對應於匝的寬度。在圖2的示例性實施例中，示出的圓柱(column)4是相同的，而因此各個感應區段7的電感也相同。

圖3示出在從該線圈股產生線圈1時之中間產品的三維示意圖。該線圈股係沿橫向於該線圈股的縱向軸3延伸的分界線12分開。

該線圈1具有由導電材料製成的管件2，產生沿著套管表面5並且圍繞該管件2的該縱向軸3延伸的間隙4，並從而形成感應區段7。在一替代實施例中，整個管件2可以以這樣的方式構造，即只有單個感應區段7和兩個與此結果鄰接的接觸區段8。因此，可將該管件2構造成圖3所示的該中間產品，將該管件2切割成合適的長度。該接觸區段8和該感應區段7直接彼此連接。該接觸區段8和該感應區段7經由結構化的管件壁6一體地形成且形成為一體。

圖4示出了借助於沖壓製程將該接觸區段的第一部分彎曲成兩個連接區域11之後的該線圈1，該接觸區段的未變形的第二部分形成了連接區域10。為了該沖壓製程的目的，該接觸區段的該第二部分藉由反沖壓或支撐表面支撐，以便在該沖壓製程中不允許任何彎曲力或力矩作用在該第二部分上。反向沖頭的形狀係較佳地適合於該管件2的輪廓或外形。由於在該連接區域10上沒有彎矩，所以該連接區域10保持不變，並具有與相鄰的感應區段的輪廓相同的管件壁6的輪廓。

由於當該接觸區段的該第一部分形成以形成該連接區域11時，在該連接區域10中的該沖壓製程的力在反向沖頭的幫助下被抵消，因此也沒有彎 矩作用在相鄰的螺旋上。以此方式，螺旋可以保持其形狀和節距，並且還可排除相鄰繞組之間可能發生的短路。

在圖4所示的實施例中，由於用來製造該線圈1的該管件2是圓形的，所以該連接區域10具有圓弧形的形狀。在該管件2具有矩形基本形狀的示例性實施例中，該連接區域10可因此例如具有筆直的輪廓。然而，這不限制該連接區域10的形狀。相反地，該連接區域10可以具有與相鄰區段中的該管件2相同的任何形狀和輪廓。

圖4中的該連接區域11是藉由使該管件壁6在垂直於該管件2的縱向軸3之方向上變形而形成的。連接區域11在垂直於該管件2的縱向軸3之方向上的變形允許形成該連接區域11而不會造成該線圈股的長度變化，無論是膨脹或是壓縮。在平行於該縱向軸3之方向上的變形將不可避免地導致該線圈股的長度的變化。如果該連接區域11在例如該管件2的縱向軸3之方向上形成(在圖4中，因此在圖示之外)，則具有數個這樣的區段的線圈股將會由於變形而被縮短。另一方面，如果該連接區域11垂直於該管件2的縱向軸3彎曲，則儘管該連接區域11變形，以這種方式成形的線圈股仍保持其限定的總長度。在此方面，改進了該線圈股的處理，特別是在製造過程中，因為可在生產線的各個製造步驟中假定相同的尺寸和相關的框架條件，例如該感應區段的位置。例如，在分離該線圈股時，可自動在兩個感應區段之間進行中心切割，而無需進行進一步的測量。

垂直於該管件2的縱向軸3安置該連接區域11的另一個優點是整個線圈長度，特別是與螺旋的長度相比，可以保持較短，以便為該線圈1實現更好的形狀因子。

此外，在圖4所示的示例性實施例中呈L型的該感應區段藉由該連接區域11的一部分與該支撐表面間隔開。以這種方式，該感應區段與支撐表面機械及熱隔離。以這種方式，該線圈1的振動或熱量傳遞至例如可以是印刷電路板的支撐表面。此外，該感應區段7和支撐表面之間的距離確保產生足夠的空間以將該感應區段完全嵌入塑料9中。該線圈1的磁場以及與之相關的電感藉由間隔開的支撐表面也受到較少的影響。

圖4所示的L型連接區域11的水平部分形成平坦表面，該平坦表面形成可焊接連接。相應地，可以將該線圈1焊接到例如電路板的導線軌。該管件2的該線圈1的整體設計使得可省去額外的連接技術。基於此理由，該線圈1具有較低的總電阻，這又導致較低的功率損耗。此外，還降低了熱負荷，尤其是在可能的接觸處，這降低了該線圈1對錯誤的敏感性。

在圖5中，四個線圈股被嵌入塑料9中，該線圈1的該縱向軸3彼此平行地佈置。這樣的安置也稱為封裝(package)。該四個線圈股在此分別具有四個感應區段7和四個接觸區段8。圖7中所示的該封裝僅是一實例，並且可以使用更多的線圈股，尤其是多於20個的線圈股，以及任何其他數量的感應區段7和接觸區段8。在該示例性實施例中，該接觸區段8藉由凹口打開，然後沖壓成未變形的連接區域10和兩個連接區域11中。虛線代表多個可能的用於分離的分界線12，該分界線12橫向於或平行於該線圈1的該縱向軸3並且穿過該接觸區段8。還可以想到替代的實施例，其中沿任何其他數量的分界線12進行分離。如果該線圈1係平行於該管件2的該縱向軸3分離，則該感應區段7彼此串聯連接。藉由同時而不是單獨地嵌入多個線圈股，可加快製造過程。

作為外殼的一種類型，塑料9代表對防止來自直接環境的可能危險的保護措施。藉由添加具有所需磁性的顆粒，可實用地擴展該塑料的保護功能。也可以透過該塑料中該磁性顆粒的數量或濃度來調節電感。在一替代實施例中，線圈1可以連接到一EP芯，該EP芯也一體地形成一殼體。該EP芯可由兩半組成，然後可以黏合。該線圈1可以藉由EP芯來電磁屏蔽，尤其是在高頻應用的情況下，因此可提高組件的電磁相容性。

也可以以簡單的方式由封裝製造在殼體中具有數個線圈1的模組。在此，如圖5中所示，依需要以平行於及/或垂直於該管件2的縱向軸3的方式隔離封裝。圖5中所示的該封裝僅是一個實例且明顯較長的線圈股，其具有更多的線圈1及更多數量的線圈股可安置在該封裝中。

模組本身的接觸表面可以從下方接觸，並且必要時也可以從側面接觸，並且可以例如透過焊接或膠合製程(gluing process)透過焊墊或導線軌進行接觸。模組的使用可縮短組裝該線圈1的周期時間。例如，藉由安裝模組而不是單個線圈1，取放機器僅需將組件放置在電路板上一次即可，而不是好幾次。此外，與數個單個線圈1彼此相鄰的安置相比，模組內的數個線圈1的安置節省了空間。

可以將模組中的該線圈1設置為彼此並聯、串聯或完全不連接。在數個線圈1彼此相鄰安置的一個實施例中，每個線圈1可單獨地接觸。另一方面，如果這樣的模組係與垂直於該縱向軸3的兩個導線軌接觸，則該感應區段7可彼此並聯電性連接。如果該導線軌以曲折的形狀安置在模組下方，則該感應區段7可串聯連接。該線圈1本身可因此在一模組中以多種方式互連，但也可以在電子裝置內互連。

圖6示出單個線圈1，該單個線圈1被嵌入塑料9中。在嵌入的線圈1的端面上設有接觸區段，該接觸區段具有圓弧形(circular segment-shaped)的連接區域10和兩個L型的連接區域11。該線圈1可以藉由將該線圈1與封裝分離或藉由將如圖4所示的單個線圈1嵌入塑料9中來製成。

1:線圈、筒管

7:感應區段

10:連接區域

11:連接區域

Claims (24)

1. 一種線圈(1)，包括，管件(2)，具有由導電材料製成的管件壁(6)，該管件(2)具有感應區段(7)，其中，在該管件壁(6)中安置有間隙(4)，該間隙(4)使該感應區段(7)中的該管件壁(6)形成為螺旋，以及其中，該管件(2)具有至少一個接觸區段(8)，該接觸區段(8)具有一個連接區域(10)和至少一個連接區域(11)，其中，該連接區域(10)具有與該螺旋的相鄰區段相同的輪廓，以及其中，該連接區域(11)形成用於該線圈(1)的電性連接，以及其中，該連接區域(10)將該連接區域(11)電性連接至該感應區段(7)。
2. 如請求項1所述的線圈(1)，其中，從該連接區域(10)至該感應區段(7)的過渡在該管件(2)的縱向軸(3)方向是直的。
3. 如請求項1至2中任一項所述的線圈(1)，其中，該感應區域沒有變形。
4. 如請求項1或2所述的線圈(1)，其中，藉由該管件壁(6)的變形來形成該連接區域(11)。
5. 如請求項1或2所述的線圈(1)，其中，該連接區域(11)及該連接區域(10)在垂直於該管件(2)的縱向軸的平面中。
6. 如請求項1或2所述的線圈(1)，其中，該連接區域(11)具有形成可焊接連接的平坦表面。
7. 如請求項1或2所述的線圈(1)，其中，該感應區域係藉由該連接區域(11)的部分而與支撐表面間隔開。
8. 如請求項7所述的線圈(1)，其中，該線圈(1)具有芯，尤其是EP芯。
9. 如請求項1或2所述的線圈(1)，其中，該管件(2)係嵌入塑料(9)中。
10. 如請求項9所述的線圈(1)，其中，該塑料(9)係與磁粉、磁性顆粒或另外的磁性材料混合。
11. 一種模組，包括至少兩個如請求項1至10中任一項所述的線圈(1)，該至少兩個線圈(1)係安置在共同殼體中。
12. 一種用於製造線圈(1)的方法，包括以下步驟：a.提供具有由導電材料製成之管件壁(6)的管件(2)，b.在該管件(2)的感應區段(7)中產生一間隙(4)，該感應區段(7)中的該間隙(4)使該管件壁(6)形成為螺旋，且使該管件(2)的至少兩個區段形成為接觸區段(8)，c.該接觸區段(8)的第一部分的變形形成至少一個連接區域(11)，該接觸區段(8)的第二部分維持該管件壁(6)的形狀並形成連接區域(10)，該連接區域(10)將該連接區域(11)電性連接至該感應區段(7)。
13. 如請求項12所述的方法，其中，使用雷射製程產生該間隙(4)，並形成該接觸區段(8)。
14. 如請求項12或13所述的方法，其中，在步驟b的子步驟中，藉由去除該管件壁(6)的一區域而在該管件(2)的該接觸區段(8)中形成凹口。
15. 如請求項14所述的方法，其中，該管件(2)之該接觸區段(8)中的該凹口及該感應區段(7)中的該間隙(4)係在單一過程步驟中一起製造。
16. 如請求項12或13所述的方法，其中，在步驟c中，藉由在垂直於該管件(2)的該縱向軸(3)之方向使該接觸區段(8)的該第一部分變形來形成各個該連接區域(11)。
17. 如請求項12或13所述的方法，其中，在步驟c中，該接觸區段(8)的第一部分藉由帶有反沖壓的沖壓製程形成為連接區域(11)。
18. 如請求項17所述的方法，其中，經由該沖壓製程成為該連接區域(10)之接觸區段(8)的第二部分在該沖壓製程期間藉由反沖壓來支撐，使得在該沖壓製程中沒有彎曲力作用在該第二部分。
19. 如請求項12或13所述的方法，其中，在步驟b中，首先，沿著該管件(2)產生數個感應區段(7)來產生線圈股，在每個感應區段(7)中產生間隙(4)，該間隙(4)在相應的感應區段(7)中形成該管件壁(6)而形成螺旋，以及其中，接觸區段(8)係形成於兩個感應區段(7)之間，以及其中，在步驟c中，該接觸區段(8)的第一部分分別形成為至少一個連接區域(11)，且其中，該接觸區段(8)的第二部分維持該管件壁(6)的形狀並形成連接區域(10)，該連接區域(10)將該連接區域(11)電性連接至該感應區段(7)。
20. 如請求項19所述的方法，其中，藉由在垂直於該管件(2)的該縱向軸(3)之方向使該管件壁(6)變形來形成該連接區域(11)。
21. 如請求項19所述的方法，進一步具有以下步驟：d.在兩個感應區段(7)之間垂直於該管件(2)的該縱向軸(3)而分離該線圈股。
22. 如請求項19所述的方法，進一步具有以下步驟：產生多股線圈，並在塑料(9)中嵌入數個線圈股，藉此使線圈股彼此平行安置。
23. 如請求項22所述的方法，進一步包括以下步驟：該線圈股橫向及/或平行於該線圈股的縱向軸(3)而分離。
24. 一種用於製造模組的方法，各模組具有至少兩個線圈(1)在共同殼體中，包括步驟：產生至少兩個線圈股，其中，沿著各管件(2)產生複數個感應區段(7)，在每個該感應區段(7)中產生間隙(4)，該間隙(4)在相應的感應區段中將管件壁(6)形成為螺旋，並在兩個感應區段(7)之間形成接觸區段(8)，以及其中，該接觸區段(8)的第一部分分別形成為至少一個連接區域(11)，且其中，該接觸區段(8)的第二部分維持該管件壁(6)的形狀並形成連接區域(10)，該連接區域(10)將該連接區域(11)電性連接至該感應區域(7)，該線圈股的平行安置，在形成該殼體的塑料(9)中嵌入該線圈股，由該塑料(9)連接之該線圈股沿著分界線(12)分離，該分界線(12)垂直於該線圈股的縱向軸(3)並在該感應區段(7)之間至該模組。

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