感应装置制造方法
【专利摘要】提供了一种感应装置，该感应装置包括磁芯和线圈。通过将多个多层布线板层叠并电连接在一起来围绕磁芯形成线圈。每个多层布线板具有孔，磁芯通过该孔而被插入。每个多层布线板包括第一外导体、内导体和第二外导体，第一外导体、内导体和第二外导体与设置在第一外导体和内导体之间的绝缘层以及还有设置在内导体和第二外导体之间的绝缘层层叠在一起。第一外导体、内导体和第二外导体是围绕多层布线板的孔而形成的。第一外导体和第二外导体连接至内导体。
【专利说明】感应装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种感应装置。
【背景技术】
[0002]已公知其中围绕磁芯缠绕导线的诸如电抗器或变压器的感应装置(参见日本未审查专利申请公报第4-144212号)。一些感应装置属于使用多层布线板作为线圈的多层类型，该多层布线板具有层叠在一起的多个布线片，并且每个布线板具有在绝缘片的一个表面或两个表面上图案化的螺旋导体。
[0003]由于增加导体的层数在技术上受到限制，所以增加每层中导体的匝数以增加多层布线板中线圈的匝数。在这样的情况下，多层布线板的宽度(或线圈的径向尺寸)往往随着线圈匝数增加而增加。
[0004]为了允许高电流流过感应装置中使用的线圈，需要增加线圈的导体的横截面面积。在多层布线板的情况下，通过增加每层的导体的宽度来实现导体的横截面面积的增加。然而，多层布线板的宽度(或线圈的径向尺寸)往往随着通过导体的电流增加而增加。
[0005]因此，往往增加多层布线板的宽度。使用多层布线板作为线圈的感应装置难以避免感应装置的大小的增加。本发明针对一种感应装置，该感应装置的大小在线圈的径向尺寸上被减小，并且容易增加该感应装置的多层布线板中线圈的匝数。
【发明内容】
[0006]根据本发明的一个方面，感应装置包括磁芯和线圈。通过将多个多层布线板层叠并电连接在一起来围绕磁芯形成线圈。每个多层布线板具有孔，磁芯通过该孔而被插入。每个多层布线板包括第一外导体、内导体和第二外导体，第一外导体、内导体和第二外导体与设置在第一外导体和内导体之间的绝缘层以及还有设置在内导体和第二外导体之间的绝缘层层叠在一起。第一外导体、内导体和第二外导体是围绕多层布线板的孔而形成的。第一外导体和第二外导体连接至内导体。
[0007]通过结合附图进行的以下描述，本发明的其它方面和优点将变得明显，其中附图通过示例的方式示出了本发明的原理。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]参照结合附图进行的当前优选实施方式的以下描述，可以最佳地理解本发明及其目的和优点，在附图中:
[0009]图1是示出了根据本发明的实施方式的变压器的分解透视图；
[0010]图2是示出了图1的变压器的透视图；
[0011]图3是示出了图1的变压器的多层布线板的配置示意图；
[0012]图4A是示出了图1的变压器的局部顶视图；以及
[0013]图4B是示出了根据【背景技术】的变压器的局部顶视图。【具体实施方式】
[0014]下面将参照附图来描述根据本发明的实施方式的变压器。参照图1和图2，变压器包括磁芯10、初级线圈Cl和次级线圈C2。围绕磁芯10缠绕线圈Cl和线圈C2 二者。
[0015]磁芯10具有包含E形芯11和I形芯12的E-1芯。E形芯11包括矩形板11A、从板IlA的下表面的中心延伸的中心腿部11B、以及在板IlA的对置(opposite)端部处从板IlA的下表面延伸的外腿部11C。I形芯12被形成为矩形板。在磁芯10中，E形芯11的中心腿部IlB和外腿部IlC的端部接合至I形芯12的上表面从而形成闭合磁路。
[0016]变压器还包括绝缘基底30。次级线圈C2由铜片形成并且在绝缘基底30的下表面上被图案化。如图1所示，绝缘基底30具有E形芯11的中心腿部IlB通过其被插入的第一孔31、以及E形芯11的外腿部IlC通过其被插入的第二孔32。次级线圈C2被形成为环绕绝缘基底30的第一孔31或者被形成为围绕E形芯11的通过第一孔31被插入的中心腿部IlB进行缠绕。
[0017]如图1和图2所示，初级线圈Cl被布置在绝缘基底30的上表面上。通过将六个多层布线板21沿其厚度方向层叠并电连接在一起来形成初级线圈Cl。
[0018]初级线圈Cl的每个多层布线板21被形成为矩形板，该矩形板在其中心处具有孔22，E形芯11的中心腿部IlB通过孔22而被插入。多层布线板21在其上表面上具有围绕孔22缠绕的第一外导体23A，并且在其下表面上具有围绕孔22缠绕的第二外导体23B (参照图3)。此外，在多层布线板21中具有围绕孔22缠绕并被层叠在一起的十四个内导体23C(参照图3)。
[0019]每个多层布线板21的上导体和下导体经由通孔24串联连接在一起并因此电连接在一起。因此，每个多层布线板21具有一个第一外导体23A、一个第二外导体23B和十四个内导体23C，从而形成具有十六个层的十六匝线圈，在每个层中围绕孔22缠绕导体。每个多层布线板21在其对置侧具有一对外部端子25，每个外部端子25具有孔25A。每个多层布线板21的成对的外部端子25分别电连接至第一外导体23A和第二外导体23B。
[0020]如图3所示，通过经由绝缘粘合剂(未示出)整体层叠多个布线片40来形成多层布线板21，该绝缘粘合剂用作任意两个相邻布线片40之间的绝缘层。通过在用作绝缘层的绝缘片41的两个表面上图案化导体42来形成每个布线片40。每个导体42由铜片形成，该铜片围绕形成在绝缘片41的中心处的孔41A进行缠绕。经由位于布线片40的对置侧的通孔24来确保每个布线片40的导体42之间的电传导。多层布线板21的表面涂覆有绝缘树脂(未示出)。
[0021]在多层布线板21中，位于最上布线板40的上表面上的导体42形成第一外导体23A，位于最下布线板40的下表面上的导体42形成第二外导体23B，其它导体42形成内导体 23C。
[0022]在每个多层布线板21中，电流经由通孔24在每个布线板40的导体之间传递，并且还被传递以针对两个相邻通孔24的每一对形成一匝的线圈。例如，从一个外部端子25流入多层布线板21中的电流首先流经第一外导体23A从而基本上围绕孔41A转向，并且然后经由一个通孔24流到与第一外导体23A相邻且正好在第一外导体23A之下的内导体23C。然后，电流流经内导体23C从而基本上围绕孔41A转向，并且然后经由一个通孔24流到与上面的内导体23C相邻且在上面的内导体23C之下的内导体23C。针对十四个内导体23C，重复进行电流的这种流动。流经最下内导体23C的电流经由一个通孔24流到与最下内导体23C相邻且正好在最下内导体23C之下的第二外导体23B，并且然后在流到其它外部端子25之前流经第二外导体23B从而基本上围绕孔41A转向。
[0023]如图1和图2所示，借助于通过多层布线板21的外部端子25的孔25A以及绝缘基底30中的孔而被插入的螺栓26，六个多层布线板21被整合成初级线圈Cl，从而将初级线圈Cl固定到绝缘基底30。初级线圈Cl的多层布线板21经由通过外部端子25的孔25A被插入的螺栓26而电连接在一起。
[0024]注意，通过串联连接三对多层布线板21来形成包括六个多层布线板21的初级线圈Cl，其中每对多层布线板21并联连接。因此，围绕E形芯11的通过相应多层布线板21的孔22被插入的中心腿部IlB来缠绕或形成初级线圈Cl。更具体地，初级线圈Cl包括并联连接的两个线圈，其中每个线圈具有四十八匝(即，I (匝/层)*16 (层/片)*3 (片))。
[0025]下面将描述本实施方式的变压器的操作。使用示例并与图4B中示出的常规结构相比来给出描述，在本示例中，各自具有十六层导体的多层布线板形成四十八匝的初级线圈。
[0026]在图4B的常规结构中，通过增加多层布线板的每层的导体42的匝数，具体地通过将导体42的匝数增加到三个螺旋匝(B卩，3 (匝/层)*16 (层/片)*1 (片)=48 (匝))，由单个多层布线板形成四十八匝的初级线圈Cl。在该情况下，多层布线板的宽度LI (或线圈的径向尺寸)被设置成允许径向层叠三匝的导体42。
[0027]在本实施方式的变压器中，另一方面，通过层叠六个多层布线板21并串联连接该六个多层布线板21中的三个多层布线板21来形成初级线圈Cl。结果，形成48匝的线圈，以使得多层布线板21的每层的导体的匝数为如图4A所示的一匝(S卩，I (匝/层)*16 (层/片)*3 (片)=48 (匝))。在该情况下，多层布线板的宽度LI仅需要被设置成允许布置一匝的导体42。因此，本实施方式的多层布线板的宽度LI与常规结构相比显著减小。
[0028]为了允许高电流通过初级线圈Cl，需要增加包括四十八匝的线圈的初级线圈Cl的导体的横截面面积。为了增加这样的横截面面积，在本实施方式中，三个多层布线板21分别与上述串联连接的三个多层布线板21并联连接。因此，初级线圈Cl的横截面面积基本上加倍。
[0029]因此，当确保线圈的导体的预定横截面面积时，本实施方式的每个导体42的宽度L2与常规结构相比被减小到一半。每个导体42的宽度L2的减小使得能够进一步减小多层布线板21的宽度LI。
[0030]使用通过层叠多个多层布线板21并串联或并联连接多层布线板21形成的初级线圈Cl，减小了多层布线板的宽度LI。因此，容易实现变压器大小(或初级线圈Cl的径向尺寸)的减小。本实施方式的多层布线板21被层叠在一起的初级线圈Cl与常规结构相比具有增加的厚度。由于多层布线板21的厚度增加的程度小于多层布线板21的宽度LI减小的程度，但是整体上减小了变压器的大小。
[0031 ] 本实施方式的变压器具有以下有益效果。
[0032](I)变压器包括磁芯10、初级线圈Cl和次级线圈C2。围绕磁芯10形成线圈Cl和线圈C2 二者。通过将多层布线板21层叠并电连接在一起来形成初级线圈Cl。每个多层布线板21具有孔22，磁芯10通过孔22而被插入。每个多层布线板21包括第一外导体23A、内导体23C和第二外导体23B，第一外导体23A、内导体23C和第二外导体23B与设置在任意两个相邻导体23A、23C和23B之间的绝缘层层叠在一起。围绕多层布线板21的孔22形成第一外导体23A、内导体23C和第二外导体23B。第一外导体23A和第二外导体23B连接至内导体23C。这样构造的变压器使得能够减小初级线圈Cl的多层布线板21的宽度LI。因此，容易减小变压器的大小。此外，通过将多层布线板21电连接在一起，容易增加初级线圈Cl的匝数。
[0033](2)图4A中示出的初级线圈Cl的多层布线板21的减小的宽度LI能够使磁芯10的长度L3 (或线圈的径向尺寸)减小，从而减小磁芯10的磁阻。
[0034](3)在初级线圈Cl的至少两个多层布线板21串联连接的结构中，整体上增加了初级线圈Cl的匝数，同时防止多层布线板21的每层中的导体的匝数增加。具体地，当期望增加初级线圈Cl的匝数时，多层布线板21的宽度LI设置得较小。
[0035](4)在初级线圈Cl的至少两个多层布线板21并联连接的结构中，显著增加了初级线圈Cl的横截面面积，同时防止多层布线板21的每层中的导体的宽度L2增加。具体地，当期望高电流通过初级线圈Cl时，多层布线板21的宽度LI设置得较小。
[0036](5)每个多层布线板21包括第一外导体23A、第二外导体23B和至少一个内导体23C，或者总共三个或更多个导体。此外，通过层叠各自具有三个或更多个导体的多层布线板21来形成初级线圈Cl。在初级线圈Cl中，初级线圈Cl的布线板的层叠数目与通过层叠各自仅有一层或两层导体的布线板而形成的初级线圈相比降低了。
[0037](6)在第一外导体23A和第二外导体23B经由通孔24电连接至内导体23C的多层布线板21中，与使用焊料将第一外导体23A和第二外导体23B与内导体23C电连接的结构相比，多层布线板21易于制造。
[0038]可以以如下例示的各种方式来实践上述实施方式。
[0039]初级线圈Cl的多层布线板21仅需要包括一层第一外导体23A、一层第二外导体23B和至少一层内导体23C。内导体23C的层数没有具体限制。
[0040]多层布线板21的导体42之间的连接方式没有具体限制。所有的导体42可以串联连接或并联连接。可替选地，导体42可以是串联连接的导体42和并联连接的导体42的混合体。
[0041]多层布线板21的导体42的结构没有具体限制。每个导体42可以被形成为具有两匝或更多匝的螺旋形状。可替选地，可以通过冲压(punch)金属片(例如铜片)来形成导体42。可替选地，可以对绝缘片41施加图案印刷。
[0042]形成初级线圈Cl的多层布线板21的数目可以为任意数目，只要该数目是两个或更多个即可。
[0043]初级线圈Cl的多层布线板21之间的连接方式没有具体限制。所有的多层布线板21可以串联连接或并联连接。
[0044]初级线圈Cl可以由相同的多层布线板21的组合来形成。可替选地，初级线圈Cl可以由具有不同匝数的导体42或不同层数的导体42的多层布线板21的组合来形成。
[0045]用于电连接初级线圈Cl的多层布线板21的结构没有具体限制。可以通过用焊料接合多层布线板21的外部端子25来将多层布线板21电连接在一起。[0046]通过使多层布线板21层叠并电连接在一起而形成的线圈结构可以被应用于变压器的次级线圈C2或应用于线圈Cl和线圈C2 二者。
[0047]磁芯10的材料和形状没有具体限制。磁芯10可以具有U-1芯、E-E芯或U-U芯。在芯之间可以形成间隙。
[0048]虽然感应装置被应用于变压器，但是感应装置也可以被应用于任何其它感应装置，例如电抗器。可以将感应装置适当地用于电动车辆或混合动力车辆。
【权利要求】
1.一种感应装置，包括磁芯(10)和围绕所述磁芯(10)形成的线圈(Cl，C2)，其中 所述线圈(Cl，C2)是通过将多个多层布线板(21)层叠并电连接在一起而形成的，每个多层布线板(21)具有孔(22)，所述磁芯(10)通过所述孔(22)而被插入，其中，每个多层布线板(21)包括第一外导体(23A)、内导体(23C)和第二外导体(23B),所述第一外导体(23A)、所述内导体(23C)和所述第二外导体(23B)与设置在所述第一外导体(23A)和所述内导体(23C)之间的绝缘层(41)以及设置在所述内导体(23C)和所述第二外导体(23B)之间的绝缘层(41)层叠在一起，其中，所述第一外导体(23A)、所述内导体(23C)和所述第二外导体(23B)是围绕所述多层布线板(21)的所述孔(22)而形成的，其中，所述第一外导体(23A)和所述第二外导体(23B)连接至所述内导体(23C)。
2.根据权利要求1所述的感应装置，其中，所述多层布线板(21)中的至少两个多层布线板(21)串联连接。
3.根据权利要求1所述的感应装置，其中，所述多层布线板(21)中的至少两个多层布线板(21)并联连接。
4.根据权利要求1所述的感应装置，其中，所述多层布线板(21)中的至少两个多层布线板(21)串联连接，并且所述多层布线板(21)中的至少两个多层布线板(21)并联连接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的感应装置，其中，所述第一外导体(23A)和所述第二外导体(23B)经由通孔(24)被电连接至所述内导体(23C)。
【文档编号】H01F27/28GK103714952SQ201310460149
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2012年10月5日
【发明者】大野博史 申请人:株式会社丰田自动织机