磁路部件的制作方法

文档序号:11161376阅读:287来源:国知局
磁路部件的制造方法与工艺

本申请基于2014年7月8日申请的日本申请号2014-140436号,在此引用其记载内容。

技术领域

本公开申请涉及磁路部件。



背景技术:

近年,随着要求开关电源的小型化,对于电源电路中使用的称为电抗器、变压器的磁路部件也越来越强烈地要求小型化。在开关电源中,作为实现小型化的方法之一,具有实现高频化。伴随高频化,在铜线、线圈处的集肤效应、邻近效应、或者漏磁通所造成的涡流损耗增加,因此,具有线圈的交流电阻增加这样的问题。在交流电阻增加时,在线圈产生的损耗增加,因此,开关电源的效率显著地恶化这点令人担忧。

在这种情况下,对于上述的损耗,在将高频化作为前提进行考虑时,对于集肤效应,交流电阻与频率的平方根成比例地增大。另一方面,与集肤效应相比,由漏磁通造成的交流电阻的涡流损耗与频率的平方成比例地增加。因此,抑制在高频化时由漏磁通造成的交流电阻的增大成为问题。另外,在开关电源用的电抗器、变压器中,大多是磁芯(磁心)也与线圈邻接配置的情况,因此,还容易产生由来自磁芯的漏磁通造成的损耗。

作为使由漏磁通产生的涡流损耗减少这样的问题的对策,提出了例如用铁(Fe)、镍(Ni)这样的软磁性材料对形成线圈的铜线的外周进行电镀的技术。由此,能够使在其他导体产生磁场不经由自身的导体内而经由并通过软磁性体,因此,能够缩小对导体内部进行作用的磁场,能够抑制由磁场产生的涡流损耗。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:国际公开第2006/046358号

在上述的构成中,能够在交流磁场中存在单一的导体这样的假想条件下有效地抑制涡流的产生。然而,在电抗器、变压器等中的使用中,在被紧密地绕周缠绕(对应日语:周回)的线圈形状的情况、或者在线圈附近存在磁心这样的配置状态的情况下,会产生在上述的构成中无法避免的新的问题,不能够有效地发挥涡流的抑制效果。

这被认为是显著地产生被称为邻近效应的现象,该邻近效应的现象是在对卷绕利用电镀使软磁性体被膜后的铜线等绕阻而成的线圈通电高频电流的情况下,相邻的绕阻作出的磁场对自身的铜线产生影响,上述的涡流损耗的分布偏颇。

另外,进一步地,作为使状况恶化的问题,具有来自磁心的漏磁通的问题。在用磁性材料对线圈的绕阻进行电镀时,来自磁心的漏磁通优选地在电镀上通过。尤其是,在小型化的电抗器、电感器上,一般来说磁心与线圈表面邻接配置,因此,尤其是从磁心泄漏的磁通在线圈表面上较多地通过。

根据上述记载,由于在电抗器、电感器中的线圈中用磁性材料对绕阻进行电镀时,在绕阻间产生的邻近效应的影响、来自磁心的漏磁通较大这样的问题,因而具有如下问题:在线圈表面的电镀上通过较大的磁通密度,在考虑电镀为磁性材料的薄膜的情况下容易产生磁饱和。涡流与磁通密度的大小成比例,与磁导率成反比例,所以,若磁通密度大则涡流也变大。并且,在绕阻的电镀部分产生磁饱和时,实质的磁导率降低,因此,会产生更大的涡流。



技术实现要素:

本公开申请是考虑到上述情况而作出的,其目的是提供一种磁路部件来作为电抗器、电感器,该磁路部件能够在安装了绕阻的状态下高效地减少线圈的交流电阻。

本公开申请的1个方式的磁路部件,具备磁芯、以及对上述磁芯卷绕导体而成的线圈,该磁路部件的特征在于,在上述磁路部件中设置有由软磁性材料构成的磁性体部,该磁性体部覆盖上述线圈的表面的一部分或全部,并且与上述磁芯分离地配置。

通过采用上述构成,在卷绕导体而成的线圈的状态下磁通集中的线圈表面部设置磁性体部,因此,能够实现线圈表面部中磁通的磁通密度的减少,能够实现涡流损的减少。另外,由此,与利用磁性电镀线构成线圈的导体的情况相比,能够减少没有对磁通密度的减少起到帮组的磁性材料的量,换言之,通过将没有发挥作用的磁性材料配置于线圈的表面部,从而,在与磁性材料的量等量的情况下,能够得到更有效地较少磁通密度的效果。者相当于增大了磁通交链的剖面面积,在以产生相同磁通的方式对导线通电时,能够与增大剖面面积的量对应地减少由磁性材料构成的磁性材部内部的磁通密度。因此,能够得到与磁性电镀相同的涡流损耗减少效果,同时,不会花费成本而增加磁性材料的量,能够抑制在由磁性电镀线构成的线圈中成为问题的磁饱和。

附图说明

对于本公开申请的上述目的以及其他目的、特征、优点,参照附图并且通过下述的详细的记述而变得更加明确。其附图是,

图1中,第1实施方式中的图1(a)是线圈的顶视图,图1(b)是以图1(a)中A-A线切断的线圈的纵剖面图,图1(c)是将线圈纵断后的状态的外观立体图。

图2是第1实施方式中的邻近效应的说明图。

图3中,第1实施方式中的图3(a)是表示线圈的纵剖面中的磁性体部中的磁通的状态的图,图3(b)是图3(a)中以虚线表示的区域P1的放大图。

图4中,表示第2实施方式的图4(a)是线圈的顶视图,图4(b)是以图4(a)中B-B线切断的线圈的纵剖面图,图4(c)是表示线圈的纵断侧面的外观立体图。

图5中,第2实施方式中的图5(a)是表示线圈的纵剖面中的磁性体部中的磁通的状态的图,图5(b)是图5(a)中以虚线表示的区域P2的放大图,图5(c)是说明磁性材料中的磁通的分布状态的图。

图6中,表示第3实施方式的图6(a)是线圈的顶视图,图6(b)是以图6(a)中C-C线切断的线圈的纵剖面图,图6(c)是表示线圈的纵断侧面的外观立体图。

图7中,第3实施方式中的图7(a)是表示线圈的纵剖面中的磁性体部中的磁通的状态的图,图7(b)是图7(a)中以虚线表示的区域P3的放大图。

图8中,表示第4实施方式的图8(a)是线圈的纵剖面图,图8(b)是磁通分布的说明图。

图9是表示第5实施方式的线圈的纵剖面图。

图10是表示第6实施方式的线圈的纵剖面图。

图11是第6实施方式中的另一线圈的纵剖面图。

图12中,表示第7实施方式的图12(a)是线圈的顶视图,图12(b)是以图12(a)中D-D线切断的线圈的纵剖面图,图12(c)是表示线圈的纵断侧面的外观立体图。

图13中,表示第8实施方式的图13(a)是线圈的纵剖面图,图13(b)是另一线圈的纵剖面图。

图14中,表示第9实施方式的图14(a)是线圈的顶视图,图14(b)是以图14(a)中E-E线切断的线圈的纵剖面图。

图15中,第9实施方式中的图15(a)是线圈的纵剖面图,图15(b)是另一线圈的纵剖面图。

图16中,表示第10实施方式的图16(a)是线圈的纵剖面图,图16(b)是另一线圈的纵剖面图,图16(c)是又另一线圈的纵剖面图。

具体实施方式

(第1实施方式)

以下,参照图1~图3对第1实施方式进行说明。图1表示整体构成,因此,示出了装入电抗器或者变压器的线圈1的外观。图1(a)是从上表面观察线圈1的俯视图,图1(b)是以图1(a)中A-A线表示的部分的剖视图。另外,图1(c)是切断后的状态下的外观立体图。

线圈1卷绕剖面被形成为扁平的长方形的平角的导体2,因此,在成为绕阻的导体2的表面覆盖有绝缘膜3。绝缘膜3作为整体以相同的厚度形成,例如以10~100μm的范围的任意的厚度形成。线圈1被形成为绕轴z卷绕导体2并在轴z方向重叠扁平的面的状态。线圈1的导体2成为以绝缘膜3将与上下相邻的导体2之间隔开的状态。在线圈1的表面部即上表面、下表面、外侧面以及内侧面粘接有磁性体4a~4d作为由软磁性材料构成的磁性体部4,线圈1的表面整体设置为被磁性体部4覆盖的状态。磁性体4a~4d由整体相同的厚度例如0.1~3.0mm的范围的厚度来形成。

上述构成的线圈1在被装配于作为没有图示的磁芯(磁心)的铁心的状态下作为磁路部件即变压器或者电抗器被使用。铁心能够使用例如E型或者I型的铁心。在为E型的铁心时,被装配成贯通且被插通于线圈1的成为卷绕中心的轴z部分,在线圈1的外周侧也进行包围。另外,在为I型的铁心时,被装配成贯通线圈1的成为卷绕中心的轴z部分的状态。另外,线圈1以在外周面隔着绝缘物等的状态被装配于铁心,以使在外周面配置的磁性体4a~4d不与铁心直接接触。

随后,对上述构成的作用进行说明。上述构成的线圈1没有设置成在导体2的外周面分别单独地设置由电镀等造成的磁性体的构成,而是在线圈1的外周面配置由软磁性体构成的磁性体部4。由此,作为用于线圈1的磁性体部,没有设置于上下重叠的导体2间,从而,与之对应地能够使用在外周面配置的磁性体部4。

因此,在本实施方式中,能够得到与磁性电镀线的构成相同的涡流损耗减少效果,同时不会花费成本而增加磁性材料的量,能够抑制在由磁性电镀线构成的线圈中成为问题的磁饱和。

随后,对通过采用本实施方式中的线圈1的构成所得到的效果进行说明。在此之前,首先,对使用将磁性体电镀于导体得到的磁性电镀线的构成的变压器、电抗器等中的作用进行说明。

一般地,在构成线圈的导体的周围,通过其他线圈的导体的通电电流、来自磁芯的漏磁通,产生在附近通过的磁通。另外,线圈的通电电流中含有交流成分,在线圈的导体的周围产生的磁通中也含有交流成分Bac。另一方面,在线圈导体的内部交流磁通不能通过,因此,在导体的内部,交流磁通变为0。

于是,考察相对交流磁场较薄地包围线圈导体表面的矩形的微小闭合曲线C,在闭合曲线C上应用安培法则。这样,在由该闭合曲线C包围的区间产生的涡流Iac如下式(1)那样被求得。在此,dl为线素,l(字母el)为闭合曲线C的长度。μs为导体表面上的磁导率。

[数式1]

因此可知,在线圈的导体的表面,每单位长度产生Bac/μs的涡流。于是,根据上式(1)可知,在导体表面上配置磁性材料的膜,使磁导率μs增加时涡流Iac变小。因此,通过在导体的表面实施的磁性电镀,能够抑制由涡流造成的损耗的产生。

由此,在单一的导体存在于交流磁场中这样的假想条件之下,能够如上述所示有效地抑制涡流的产生。然而,如在电抗器、变压器等中使用那样,考虑到紧密地绕周缠绕的线圈形状、在线圈附近存在磁心这样的情况时,产生新的问题,因此,可能无法有效地发挥涡流的抑制效果。即,显著地产生被称为邻近效应的现象,该邻近效应的现象是:在对卷绕被膜铜线后的线圈通电高频电流时,邻接的铜线作出的磁场对自身的铜线产生影响,上述的涡流损耗的分布偏颇。

图2中示出邻近效应的机理。例如,如图2(a)所示,在2根向相同朝向通电的铜线2a、2b中,在两者如图示所示分离的配置状态下,在各个铜线2a、2b的周围产生磁场Φa、Φb。对此,如图2(b)所示,铜线2a、2b被配置于接近的位置时,在与各个铜线2a、2b相邻的铜线2b、2a之间的相邻面产生的磁场Φa、Φb成为与从自身的铜线2a、2b产生的磁场相反方向的向量,因此相互抵消。因此,实际上,如图2(c)所示,在铜线2a、2b间的区域中交流磁场相互抵消而变弱,涡流的产生变小,即使将磁性电镀设置于铜线的表面,其效果也很小。相反地,在铜线2a、2b的外侧的面上,磁场Φa、Φb相互增强成为较大的磁场Φab,因此,容易产生较大的涡流。该现象在多重卷绕铜线而成的图1那样的线圈1中也会发生,线圈1的表面附近的磁场与线圈1的导体2间的部分的磁场相比变得更高。

另外,作为使状况恶化的问题,具有来自卷绕安装线圈1的磁心(铁心)的漏磁通的问题。在用磁性材料对线圈1的导体2进行电镀时,来自磁心的漏磁通在电镀上通过。尤其是,在小型化的电抗器、电感器上,一般将磁心与线圈1的表面邻接地配置,因此,尤其是从磁心泄漏的磁通在线圈1的表面上较多地通过。

根据上述记载,由于在电抗器、电感器中的线圈1中用磁性材料对导体2进行电镀时,导体2间产生的邻近效应的影响、来自磁心的漏磁通较大这样的问题,因而具有如下问题:在线圈表面的电镀上磁通密度增加,在考虑电镀为磁性材料的薄膜的情况下容易产生磁饱和。原本,较大磁通密度根据式1产生较大的涡流。但是,电镀产生磁饱和时,磁导率降低,因此,如式1所示会产生更大的涡流。

在这点上,本实施方式的线圈1将由上述那样的磁性电镀线构成的线圈中没有发挥功能的线圈的表面以外的部分的磁性体去除,与该去除的量对应地设置磁性体部4,该磁性体部4构成为在磁通集中的线圈1的表面多个配置磁性体4a~4d。这相当于增大了磁通交链的剖面面积S。因此,相对由导体2产生的磁通Φ1,由软磁性材料构成的磁性体部4的内部的磁通密度B1为B1=Φ1/S,因此,变小剖面面积S增大的量。

关于这点,发明者们通过模拟进行验证。可知在将本实施方式的线圈1的角部处的磁通密度分布与由磁性电镀线构成的线圈的情况进行比较时,在使软磁性材料的磁导率、软磁性材料的量、铜线的形状、匝数相等的条件下,通过在本实施方式的线圈1产生较强的磁场的位置配置较厚的磁性体部4,从而能够减少磁通密度B1。

根据以上记载,通过使用本实施方式的线圈1,从而能够得到与磁性电镀线相同的涡流损耗减少效果,同时,不会花费成本增加磁性材料的量,能够抑制在由磁性电镀线构成的线圈中成为问题的磁饱和。

根据这样的本实施方式,构成为在构成线圈1的导体2上覆盖绝缘膜3,在线圈1的表面设置磁性体部4,因此,能够在磁通容易集中的线圈1的角部减少磁通密度,即使在通电高频的交流电流的情况下,也能够提高涡流的抑制效果。另外,没有用磁性体覆盖导体2,因此,不会在对磁通密度的减少有益的效果低的部分使用磁性体,在表面优先地设置,从而能够在不增加线圈1的整体体积、使用的磁性体的情况下在表面设置厚的磁性体部4。

(第2实施方式)

图4以及图5示出第2实施方式。在该实施方式中,作为线圈11构成为,代替第1实施方式中的磁性体部4,设置以使卷绕的导体12的表面的绝缘膜13的一部分露出的方式进行分割而配置的磁性体部14(14a、14b)。

如图4(a)、(b)、(c)所示,线圈11卷绕有在与第1实施方式相同的导体12上覆盖绝缘膜13而得到的构件。装配有将作为线圈11表面部的上表面以及外侧面、内侧面的一部分覆盖的呈帽状的磁性体部14a,并装配有将作为线圈11表面部的下表面以及外侧面、内侧面的一部分覆盖的呈帽状的磁性体部14b。也就是说,磁性体部14a以及14b成为分别设置于与线圈11的导体12的卷绕开始和卷绕结束对应的部分。磁性体部14a、14b分别将由软磁性材料构成的板状的磁性体与线圈11粘接而成。磁性体部14a以及14b以例如0.1~3.0mm的范围的厚度被形成。

上述构成的线圈11在被装配于没有图示的铁心的状态下作为电抗器或者变压器而使用。铁心例如使用E型或者I型。在为E型的铁心时,被装配为贯通且被插通于线圈11的成为卷绕中心的轴z部分,在线圈11的外周侧也进行包围。另外,在为I型的铁心时,被装配成贯通线圈11的成为卷绕中心的轴z部分的状态。另外,线圈11以在外周面隔着绝缘物等的状态被装配于铁心,以使在外周面配置的磁性体部14a、14b不与铁心直接接触。

如上述那样构成,因此,在该线圈11中流动电流时,在被装配于线圈11的磁性体部14a、14b产生磁通。此时,磁通Φ1如图5(a)或者将图5(a)中的区域P2部分放大表示的图5(b)所示那样分布。在磁性体部14a、14b中,由于磁阻低,因此成为大致均等地分布的状态,能够将磁通密度B2抑制得较低而抑制涡流的产生。另外,在没有配置磁性体部14a、14b的线圈11的外侧面部以及内侧面部,磁通成为以磁通Φ1从线圈11的侧面远离的方式弯曲的分布。

随后,对采用这样的构成的经过原委说明。首先,如上述所示,在观察线圈11的剖面时,在导体12间的部分由于邻近效应,交流磁通密度(以及磁场)显著地变小。因此,线圈11的周围的漏磁通(交流)以在线圈11的表面迂回(对应日语:迂回)的方式产生。此时具有如下问题:根据磁学,一般在线圈表面存在角部时,在该位置上交流的磁通密度容易变得极端地极端增大。

例如,如图4(b)所示,在线圈剖面中形成有角部。此时,在考虑到交流磁场只在线圈11的表面区域通过时,在此时的交流磁场的产生位置上,线圈11的表面成为边界。边界带有角的情况下的、磁场的分布根据磁学可知有随后的解。即,如图5(c)所示,在假想为在线圈表面的角部附近的区域磁导率为一定时,在顶角θ的足够附近,磁通密度分布遵循随后式(2)所示的分布。在此,长度r是距角的顶点的距离,θ是角的顶角,B2是磁通密度。

[数式2]

上述式(2)中,通常的线圈11的剖面中的角部就是这种情况,在θ比π大时,B在角部的顶点发散。因此,即使在线圈11的表面之中,尤其是在角部,磁通密度B2容易增加。于是,尤其是通过设置在角部优先地较厚地配置磁性材料的磁性体部14a、14b,从而抑制磁性材料膜的磁饱和,并且,追加较少的磁性材料就能够有效地抑制涡流损耗。也就是说,追加较少的磁性材料的追加就能够有效地减少交流电阻。

另外,如第1实施方式所示,以覆盖线圈11表面的方式设置磁性体,对于减少通过从外部泄漏的磁通所感应的涡流损耗是有效的。在该实施方式中,为了进一步使效果提高,采用了上述的构成。即,作为磁性体部14a、14b,构成为不覆盖线圈11的整体而局部地覆盖。

这基于随后的理由。与第1实施方式相同地,假想磁性体部14覆盖线圈11的剖面的整体的状态。此时,考虑绕线圈11的剖面一周的闭合曲线C,在线圈11中流动有交流电流I。在这种状态下,在闭合曲线C上应用安培法则时,得到随后的式(3)。在此,l(字母el)是闭合曲线C的长度,Hav是平均磁场,Bav是平均磁通密度,μs是磁性体部14的磁导率。匝数N与电流I相乘后的值NI由电感器、变压器的使用方法(由规格)决定,因此,左边被给定。因此,磁性体部14的磁导率高时产生高的磁通密度,磁性体部14会磁饱和,具有不能充分地得到涡流损耗效果的情况。

[数式3]

这反映出如下内容:通过假想出磁性体部14覆盖线圈11的整周的构成,从而闭合曲线C的磁路的磁阻也变小,因此,在线圈的交流电流中感应出非常大的磁通密度。于是,通过采用磁性体部14a、14b的构成,从而成为在线圈11的侧面部局部地加入缺口的状态,充分增大闭合曲线C的磁阻,从而,能够难以在磁性膜上感应出过大的磁通密度。由此,磁性体部14a、14b中的磁通密度降低,因此,磁性膜的磁饱和被缓和,能够适宜地抑制由磁性膜覆盖的部分的涡流损耗产生。其结果是,能够减少线圈11的交流电阻。

如上述所示,通过设置为利用磁性体不覆盖线圈11的整周,从而,在磁性体覆盖的部分能够减少涡流损耗。另一方面,在没有设置磁性体部的成为缺口的位置上,不能预期涡流损耗的减少效果。于是,在该实施方式中构成为,在涡流容易产生的线圈11的角部作为磁性体部14a、14b进行配置,在涡流难以产生的位置设置缺口。

如上述所示,线圈11的外周以及内周的角部附近,磁通密度容易变高,因此,设置缺口并不是优选地。相反地,在从线圈11的角部远离的位置,磁通密度小,因此容易允许设置缺口。因此可知,作为没有配置磁性体部14a、14b的缺口,优选地设置为在线圈11的剖面的外侧表面的z轴向上截断磁性体部14。

构成考虑以上情况的线圈11,因此,在线圈11中流动电流时产生的磁通通过的部分之中,在磁通密度变高的线圈11的外周以及内周的角部,将覆盖该角部的磁性体部14a、14b配置为剖面面积变大,所以,能够抑制磁通密度变高而饱和,由此,能够减少涡流的产生。

另外,作为磁性体部14a、14b在线圈11的上下部分分割设置,并设置有在z轴向的外周以及内周表面部分没有配置磁性体的缺口,因此,能够充分增大磁阻,由此,磁性体部14a、14b中的磁通密度降低,磁性体部14a、14b的磁饱和被缓和,能够适宜地抑制由磁性体覆盖的部分的涡流损耗产生。由此,能够减少线圈11的交流电阻。

(第3实施方式)

图6以及图7示出第3实施方式。在该实施方式中,作为线圈21构成为,设置以使卷绕的导体22的绝缘膜23的表面的一部分露出的方式分割配置成4个部分的磁性体部24(24a~24d)。

如图6(a)、(b)、(c)所示,线圈21卷绕有在与第1实施方式相同的导体22上覆盖绝缘膜23而得到的构件。分别装配有将作为线圈21表面部的外侧面的上表面部覆盖的磁性体部24a、将作为线圈21表面部的下表面部覆盖的磁性体部24b、将作为线圈21表面部的内侧面的上表面部覆盖的磁性体部24c、将作为线圈21表面部的下表面部覆盖的磁性体部24d。磁性体部24a~24d分别将由软磁性材料构成的板状的磁性体与线圈21粘接而成。磁性体部24a~24d以例如0.1~3.0mm的范围的厚度被形成。

上述构成的线圈21在被装配于没有图示的铁心的状态下作为电抗器或者变压器而使用。铁心例如使用E型或者I型。在为E型的铁心时,被装配为贯通且被插通于线圈21的成为卷绕中心的轴z部分,在线圈21的外周侧也进行包围。另外,在为I型的铁心时,被装配成贯通线圈21的成为卷绕中心的轴z部分的状态。另外,线圈21以在外周面隔着绝缘物等的状态被装配于铁心,以使在外周面配置的磁性体部24a~24d不与铁心直接接触。

如上述那样构成,因此,在该线圈21中流动电流时,在被装配于线圈21的磁性体部24a~24d产生磁通。此时,磁通Φ3如图7(a)或者将图7(a)中的区域P3部分放大表示的图7(b)所示那样分布。在磁性体部24a~24d中,由于磁阻低,因此成为大致均等地分布的状态,能够将磁通密度B3抑制得较低而抑制涡流的产生。另外,在没有配置磁性体部24a~24d的线圈21的外侧面部、内侧面部、以及上表面部、下表面部的中央区域中,磁通成为以磁通Φ3从线圈21的侧面远离的方式弯曲的分布。

构成考虑以上情况的线圈21,因此,在线圈21中流动电流时产生的磁通通过的部分之中,在磁通密度变高的线圈21的外周以及内周的4个角部,将覆盖这些角部的磁性体部24a~24d配置为剖面面积变得更大,所以,能够抑制磁通密度变高而饱和,由此,能够进一步减少涡流的产生。

另外,作为磁性体部24a~24d在线圈21的4个角部分割设置,并设置有在z轴向的外周以及内周的表面部分、上表面以及下表面的表面部分分别没有配置磁性体的缺口,因此,能够充分增大磁阻,由此,磁性体部24a~24d中的磁通密度进一步降低,磁性体部24a~24d的磁饱和进一步被缓和,能够适宜地抑制由磁性体覆盖的部分的涡流损耗产生。由此,能够减少线圈21的交流电阻。

(第4实施方式)

图8表示第4实施方式,在该实施方式中,示出了将与第3实施方式所示的线圈21相同构成的线圈31装配于铁心35的构成。

在该实施方式中,如图8(a)所示,作为线圈31构成为,设置以使卷绕的导体32的绝缘膜33的表面的一部分露出的方式分割配置成4个部分的磁性体部34(34a~34d)。线圈31装配于具有缺口G的铁心35。铁心35中,贯通线圈31中心部的腿部35a和位于线圈31外侧的2个腿部35b是与上下配置的磁轭35c隔着缺口G而设置的。如图8(b)所示,该铁心35例如在设置于铁心A、B间的缺口G部分中磁阻变大,磁通向外侧扩散而产生漏磁通。装配于线圈31的磁性体部34a~34d被配置为与铁心35的缺口G部分对应。

在这样的构成的铁心35中所装配的线圈31中,铁心35的磁通在缺口G部分泄漏,成为对线圈31作用的成分。但是,在缺口G部分泄漏的磁通正好向线圈31的磁性体部34a~34d部分流动,能够抑制对线圈31直接作用的情况。由此,能够抑制涡流损耗增大。

(第5实施方式)

图9表示第5实施方式,对与第4实施方式不同的部分进行说明。在该实施方式中构成为,代替第4实施方式所示的线圈31而设置线圈41,代替铁心35而设置铁心45。

在该实施方式中,如图9所示,作为线圈41构成为,设置以使卷绕的导体42的绝缘膜43的表面的一部分露出的方式分割配置成6个部分的磁性体部44(44a~44f)。线圈41装配于具有缺口Ga的铁心45。铁心45中,贯通线圈41中心部的腿部45a和位于线圈41外侧的2个腿部45b与上下配置的磁轭45c连结。各腿部45a、45b是在z方向的中心部具有缺口Ga的构成。该铁心45在缺口Ga部分磁阻变大,磁通向外侧扩散而产生泄漏。装配于线圈41的磁性体部44e、44f配置为与铁心45的缺口Ga部分对应。

在这样的构成的铁心45所装配的线圈41中,铁心45的磁通在缺口Ga部分泄漏,成为对线圈41作用的成分。但是,在缺口Ga部分泄漏的磁通正好向线圈41的磁性体部44e~44f部分流动,能够抑制对线圈41直接作用的情况。由此,与第4实施方式相同地,能够抑制涡流损耗增大。

(第6实施方式)

图10以及图11表示第6实施方式。在该实施方式中,作为铁心使用呈圆环状的环形铁心。

如图10所示,线圈51与第3实施方式所示的线圈21相同地,卷绕有在导体52上覆盖绝缘膜53而得到的构件。分别装配有将作为线圈51表面部的外侧面的上表面部覆盖的磁性体部54a、将作为线圈51表面部的下表面部覆盖的磁性体部54b、将作为线圈51表面部的内侧面的上表面部覆盖的磁性体部54c、将作为线圈51表面部的下表面部覆盖的磁性体部54d。磁性体部54a~54d分别将由软磁性材料构成的板状的磁性体与线圈51粘接而成。磁性体部54a~54d以例如0.1~3.0mm的范围的厚度被形成。

将这样构成的线圈51装配于圆环状的环形铁心55。在该实施方式中,设置为将线圈51插通到环形铁心55的呈环状的一部分中。具体地讲,对环形铁心55插通并卷绕导体52来形成线圈51。

根据上述构成,线圈51中,在流动电流时产生的磁通通过的部分之中,在磁通密度变高的线圈51的外周以及内周的4个角部,将覆盖这些角部的磁性体部54a~54d配置为剖面面积变得更大,因此,能够抑制磁通密度变高而饱和的情况,由此,能够进一步减少涡流的产生。

另外,作为磁性体部54a~54d在线圈51的4个角部分割设置,并设置有在z轴向的外周以及内周的表面部分、上表面以及下表面的表面部分分别没有配置磁性体的缺口,因此,能够充分增大磁阻,由此,磁性体部54a~54d中的磁通密度进一步降低,磁性体部54a~54d的磁饱和进一步被缓和,能够适宜地抑制由磁性体覆盖的部分的涡流损耗产生。由此,能够减少线圈51的交流电阻。

图11构成为代替上述构成的环形铁心55,将线圈61装配于带缺口的环形铁心65。线圈61与上述的线圈51相同地,卷绕有在导体62上覆盖绝缘膜63而成的构件。分别装配有将作为线圈61的表面部的外侧面的上表面部覆盖的磁性体部64a、将作为线圈61的表面部的下表面部覆盖的磁性体部64b、将作为线圈61的表面部的内侧面的上表面部覆盖的磁性体部64c、将作为线圈61的表面部的下表面部覆盖的磁性体部64d。磁性体部64a~64d分别将由软磁性材料构成的板状的磁性体与线圈61粘接而成。磁性体部64a~64d以例如0.1~3.0mm的范围的厚度被形成。

将这样构成的线圈61装配于圆环状且具有缺口Gb的环形铁心65。在该实施方式中,将环形铁心65的呈环状的一部分除去而整体形成为C字状。在线圈61中,中心部插通有铁心65a。将该线圈65装配于环形铁心65的缺口部分。在线圈65的装配状态下,成为在与环形铁心65之间设有缺口Gb的状态。

根据上述构成,除了使用图10所示的无缺口的环形铁心55的构成的效果之外,通过使用设有缺口Gb的环形铁心65,从而,环形铁心65的磁通在缺口Gb部分泄漏,成为对线圈61作用的成分,但是,在缺口Gb部分泄漏的磁通正好向线圈61的磁性体部64a~64d部分流动,能够抑制对线圈61直接作用的情况。由此,能够抑制涡流损耗增大。

(第7实施方式)

图12表示第7实施方式。以下,对与第1实施方式不同的部分进行说明。线圈71卷绕平角的导体72,因此,在导体72的表面覆盖有绝缘膜73。在作为线圈71的表面部的上表面、下表面、外侧面以及内侧面配置有磁性体74a、74b作为由软磁性材料构成的磁性体部74。该磁性体74a、74b与线圈骨架75粘接。

线圈骨架75由树脂等绝缘体形成,由骨架75a与2个骨架外壳75b构成。骨架75a是由轴部与上下的法兰盘部构成的缠线轴状的骨架,以覆盖轴部的表面以及法兰盘部的内侧的面的方式利用粘接剂等粘接有磁性体部74a。在骨架75a中,导体72绕z轴旋转地被卷绕于轴部。

骨架外壳75b是将具有上表面以及底面的圆筒沿轴向半切割的形状,以覆盖上表面的里面侧、下表面的里面侧、以及圆筒面的内面侧的方式利用粘接剂等粘接有磁性体部74b。骨架外壳75b以覆盖向骨架75a外侧露出的导体72的方式装配于骨架75a。

在装配线圈骨架75的状态下,成为线圈71的表面整体被磁性体部74a、74b覆盖的状态。磁性体部74a、74b以整体相同的厚度例如以0.1~3.0mm的范围的厚度被形成。

上述构成的线圈71在被装配于没有图示的铁心(磁心)的状态下作为变压器或者电抗器被使用。铁心使用例如E型或者I型。在为E型的铁心时,被装配为贯通且被插通于线圈1的成为卷绕中心的轴z部分,在线圈71的外周侧也进行包围。另外,在为I型的铁心时,被装配为贯通线圈1的成为卷绕中心的轴z部分的状态。另外,线圈71装配有线圈骨架75,因此,成为外周面具有绝缘物的状态,能够直接装配于铁心。

如上述那样构成,因此,能够得到与第1实施方式相同的作用效果。另外,设置为将磁性体部74与线圈骨架75粘接的构成,因此,通过对卷绕的导体72装配线圈骨架75,从而能够简单地配置磁性体部74。

另外,在上述实施方式中构成为,将线圈骨架75分割成骨架75a以及2个骨架外壳75b,但是线圈骨架75的分割方式能够增加分割个数或者变更分割部分等进行各种变形。例如,骨架75a能够不是一体型而在z轴向的中途进行分割。另外,骨架75a还能够将一方的法兰盘部与骨架外壳75b侧一体地设置,或者与法兰盘部分别单独地设置。另外,通过这样分割骨架75a,从而,能够作为预先卷绕导体72的状态装配到骨架75a。

(第8实施方式)

图13(a)、(b)表示第8实施方式。以下,对与第7实施方式不同的部分进行说明。图13(a)所示的内容是在线圈71的构成中将与线圈骨架75粘接的磁性体部74与第2实施方式同等地配置而成的线圈76。即,与骨架75a以及骨架外壳75b分别粘接的磁性体部77a被上下分割成77aa、77ab,磁性体部77b被上下分割成77ba、77bb。由此,磁性体部77a、77b成为z轴向的中间部分被部分切除的状态也就是说具有缺口的状态。另外,在没有设置磁性体部的缺口部分也能够直接设为空隙部,还能够在该部分配置绝缘体。

其结果是,磁性体部77aa、77ab、77ba、77bb分别设置于与线圈76的导体72的卷绕开始和卷绕结束对应的部分。磁性体部77aa、77ab、77ba、77bb分别是由软磁性材料构成的板状的磁性体,以例如0.1~3.0mm的范围的厚度被形成。

如上述所示构成线圈76,因此,能够得到与第7实施方式相同的效果,并且能够得到与第2实施方式相同的作用效果。随后,图13(b)所示的内容是在线圈71的构成中将与线圈骨架75粘接的磁性体部74配置成与第2实施方式同等地配置而成的线圈78。即,与骨架75a以及骨架外壳75b分别粘接的磁性体部79a被上下分割成79aa、79ab,磁性体部79b被上下分割成79ba、79bb。

另外,在该实施方式中,磁性体部79aa与磁性体部79ba对置的部分以及磁性体部79ab与磁性体部79bb对置的部分均以与骨架75a与骨架外壳75b对置的位置相比更短的尺寸来形成,以便在两者之间形成缺口。由此,磁性体部79a、79b成为z轴向的中间部分被部分切除的状态也就是说具有缺口的状态,并且,成为上表面以及下表面的中间部分也被部分切除的状态。另外,在没有设置磁性体部的缺口部分能够直接设置空隙部,还能够在该部分配置绝缘体。

其结果是,磁性体部79aa、79ab、79ba、79bb分别设置于与线圈78的导体72的卷绕开始和卷绕结束对应的部分的角部。磁性体部79aa、79ab、79ba、79bb分别是由软磁性材料构成的板状的磁性体,以例如0.1~3.0mm的范围的厚度被形成。

如上述所示构成线圈76,因此,能够得到与第7实施方式相同的效果,并且能够得到与第3实施方式相同的作用效果。在上述线圈76以及78中,能够将磁性体部77aa、77ab、77ba、77bb、磁性体部79aa、79ab、79ba、79bb设定为适宜的厚度而配置。尤其是,设置有缺口,所以通过将配置于缺口部分的磁性材料配置于磁性体部,从而能够高效地使用磁性材料。

(第9实施方式)

图14以及图15表示第9实施方式。以下,对与第7实施方式以及第8实施方式不同的部分进行说明。图14(a)、(b)表示线圈81。线圈81中,代替第7实施方式说明的线圈76的线圈骨架75,具备线圈骨架84。

线圈81卷绕平角的导体82,在导体82的表面覆盖有绝缘膜83。线圈骨架84是以作为磁性体部而发挥作用的方式将混合软磁性材料后的材料与树脂等一体地成型而成的构成。线圈骨架84由骨架84a以及2个骨架外壳84b构成。对骨架84a卷绕导体82,之后,装配2个骨架外壳84b,由此形成线圈81。由此,线圈81通过被装配于线圈骨架84,从而,在作为表面部的上表面、下表面、外侧面以及内侧面配置有作为构成线圈骨架84的磁性体部的软磁性材料。

上述构成的线圈81在被装配于没有图示的铁心(磁心)的状态下作为变压器或者电抗器被使用。铁心使用例如E型或者I型。另外,线圈81是线圈骨架84兼用磁性体部的构成,所以,在向铁心装配时,用绝缘物等覆盖外周面,配置成在与铁心之间存在间隔的状态。

如上述所示构成,因此,能够得到与第7实施方式相同的作用效果。另外,以使线圈骨架84兼用磁性体部的方式由包括磁性材料的构件形成,因此,能够减少组装的部件个数。

另外,图15(a)、(b)表示代替上述构成的线圈81,以相同的目的应用于第2实施方式或者第3实施方式的类型的线圈85、87。图15(a)表示线圈85。线圈85卷绕有与线圈81相同的平角的导体82,在导体82的表面覆盖有绝缘膜83。线圈骨架86是以作为磁性体部而发挥作用的方式将混合软磁性材料后的材料与树脂等一体地成型的构成。线圈骨架86由骨架86a以及2个骨架外壳86b构成。在这种情况下,线圈骨架86设置有部分不同的软磁性材料。

即,线圈骨架86的骨架86a以及骨架外壳86b中,骨架86a由第1磁性体部86a1、第2磁性体部86a2构成,骨架外壳86b由第1磁性体部86b1、第2磁性体部86b2构成。第1磁性体部86a1以及86b1与线圈85的包括角部的部分对应设置,以将作为第1磁导率的第1磁性体的软磁性材料混合到树脂中而得到的树脂来形成。第2磁性体部86a2、86b2设置于与线圈85的z轴向的中间部对应的部分,作为第2磁导率的第2磁性体,将具有比第1磁导率小的磁导率的软磁性体混合到树脂中。对骨架86a卷绕导体82,之后,装配2个骨架外壳86b,由此形成线圈85。

上述构成的线圈85在被装配于没有图示的铁心(磁心)的状态下作为变压器或者电抗器被使用。铁心使用例如E型或者I型。另外,线圈85是骨架86兼用磁性体部的构成,所以,在向铁心装配时,用绝缘物等覆盖外周面,配置成在与铁心之间存在间隔的状态。

如上述所示构成,因此,能够得到与第8实施方式相同的作用效果。另外,还能够得到与第2实施方式相同的作用效果。随后,图15(b)表示线圈87。线圈87卷绕与线圈81相同的平角的导体82,在导体82的表面覆盖有绝缘膜83。线圈骨架88是以作为磁性体部而发挥作用的方式将混合软磁性材料后的材料与树脂等一体地成型的构成。线圈骨架88由骨架88a以及2个骨架外壳88b构成。在这种情况下,线圈骨架88与线圈骨架86相同地,设置有部分不同的软磁性材料。

即,线圈骨架88的骨架88a以及骨架外壳88b中,骨架88a由第1磁性体部88a1、第2磁性体部88a2构成,骨架外壳88b由第1磁性体部88b1、第2磁性体部88b2构成。第1磁性体部88a1以及88b1与线圈85的包括角部的部分对应设置,以将作为第1磁导率的第1磁性体的软磁性材料混合到树脂中而得到的树脂来形成。第2磁性体部88a2、88b2设置于与线圈87的z轴向的中间部对应的部分以及线圈87的上下面的中间部,作为第2磁导率的第2磁性体,将具有比第1磁导率小的磁导率的软磁性体混合到树脂中。对骨架88a卷绕导体82,之后,装配2个骨架外壳88b,由此形成线圈87。

在上述构成中,构成第1磁性体部88a1以及88b1的第1磁导率的第1磁性体例如能够使用铁素体、铁(Fe)类合金等。另外,构成第2磁性体部88a2、88b2的第2磁导率的第2磁性体例如能够使用与铁素体相比磁导率更小的铁类合金或者非晶铁(Fe)类。另外,作为第2磁性体,能够使用与铁类合金、非晶铁类相比磁导率更小的树脂材料等。另外,第1磁导率还可以使用相对第2磁导率大5倍以上的材料。

如上述所示构成,因此,能够得到与第8实施方式相同的作用效果。另外,还能够得到与第3实施方式相同的作用效果。另外,在上述构成中,示出了由第1磁性体部和第2磁性体部来构成线圈骨架86、88的情况,但是代替第2磁性体部,除了磁性体以外,还能够直接设置除磁性体之外的状态的树脂。另外,还能够设置在内部具有空隙部的构成的树脂部。

(第10实施方式)

图16表示第10实施方式。图16(a)、(b)、(c)分别以剖面来表示线圈101、111、121的一部分。各线圈101、111、121的导体102、112、122的剖面呈圆形,在其外周面分别覆盖有绝缘膜103、113、123。在各线圈101、111、121中,以与第1实施方式、第2实施方式、第3实施方式所示相同的主旨,以覆盖与线圈角部相当的部分的方式设有磁性体部104、114a、114b、124a~124d。

如上述所示构成,因此,即使对于使用这样的剖面呈圆形的导体102、112、122的线圈101、111、121,也能够得到与第1~第3实施方式相同的作用效果。

另外,本公开申请并不仅限定于上述的一实施方式,在不脱离其主旨的范围内能够应用于各种实施方式,例如,能够如以下所示进行变形或者扩展。

磁性体部的厚度能够根据作为使用的频率、磁路部件的技术条件,设定成适宜的厚度。另外,示出了通过将磁性体部与板状的构件粘接来进行配置的情况,但是,还可以在能够利用电镀等来形成的情况下使用,还能够装配利用成型等如线圈骨架那样作为立体物来形成。进而,磁性体部通过向线圈的外周面粘接来装配,但是,除了配置成粘着状态的装配方式以外,还可以装配成形成外壳状而包围线圈外周面的方式。

如第2~第6实施方式或者第8实施方式中所示,作为磁性体部,在线圈表面分割配置,将没有设置磁性体的缺口部分设为空隙部。对此,还可以将该部分不设为空隙部,如第9实施方式示出的构成所示,能够采用配置与构成磁性体部的磁性材相比磁导率更小的磁性材料,配置绝缘体等构成。

本公开申请以实施例为基准进行说明,但是应该理解本公开申请并不限定于该实施例、构造。本公开申请还包含各种各样的变形例、均等范围内的变形。另外,各种各样的组合、方式,进而在这些组合、方式中仅包括一要素、一要素以上、或者一要素以下的其他组合、方式也在本公开申请的范畴、思想范围中。

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