电感器、具备电感器的装置以及电感器的制造方法与流程

本发明涉及电感器、具备电感器的装置以及电感器的制造方法。

背景技术：

以往，提出了具有将扁线(rectangularwire)做成扁平卷构造的线圈的电感器。扁线通过紧密地卷绕而能够比圆线高密度化，因此具有能够增大线圈的自感的优点。

作为这样的构造的电感器，以前提出了具有将扁线相对于铁芯形成为扁平卷构造的一层环状线圈的电感器(例如，参照专利文献1)。通过使用铁芯，除了使用扁线的效果(与圆线相比高密度化)之外，与空心的情况相比，产生能够增大线圈的自感的效果。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-69786号公报

技术实现要素：

-发明要解决的课题-

如专利文献1所记载的电感器那样，在将扁线相对于铁芯紧密地形成为扁平卷构造的情况下，与空心的情况相比，能够增大电感。但是，线圈的内侧(铁芯侧)的散热性较低，线圈的内侧的温度容易变高。其结果是，线圈的内侧附近的热量传递至铁芯，提高铁芯的温度。

进而，铁芯中的铁损随着流过线圈的电流的频率变高而变大，因此在高频带中铁损变大，铁损引起的发热量也变大。因此，在高频带(例如，数百khz以上的无线频带)中使用的情况下，存在铁芯发生热失控的可能性。

此外，在高频带中使用的情况下，线圈自身的发热变大，根据情况的不同，线圈表面(扁线的表面)的绝缘覆盖(例如，搪瓷镀层等)会损伤。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种电感器、具备电感器的装置以及电感器的制造方法，能够提高将扁线做成扁平卷构造的电感器的散热性，应用于高频带中的使用环境。

-用于解决课题的手段-

本发明所涉及的电感器具备多个线圈部，该线圈部是将扁线沿径向设置间隙的同时、进行层叠而形成为扁平卷的，所述多个线圈部沿轴向设置间隙而排列。

在本发明中，通过在多个线圈部之间设置间隙，空气在该间隙流通，因此能够提高散热性。

本发明所涉及的电感器卷绕所述扁线，以使所述多个线圈部中的层叠了所述扁线的部分的径向尺寸与轴向尺寸之比为预先确定的比。

在本发明中，通过将多个线圈部中的层叠了所述扁线的部分的径向尺寸与轴向尺寸之比设定为预先确定的比，从而能够得到所希望的电感。

本发明所涉及的电感器的所述径向尺寸与所述轴向尺寸之比大致为1。

在本发明中，通过使所述径向尺寸与所述轴向尺寸之比大致为1，从而能够增大电感。

在本发明所涉及的电感器中，在从轴向目视观察的情况下，所述线圈部被卷绕成四边形状。

在本发明中，若将线圈部卷绕成四边形状，则能够使相互电感的影响最小，能够使每一圈的线圈部的合成电感为最大。

本发明所涉及的电感器的线圈部为空心。

在本发明中，通过将线圈部设为空心，能够减少铁损，此外能够使电感器的特性成为线形。在线圈部设置铁芯的情况下，电感器的特性表现出滞后，电感器的变动变大，无法用于要求高精度的控制的装置(机器)。

在本发明所涉及的电感器中，所述多个线圈部具有在轴向上相邻的第一线圈部以及第二线圈部，配置有所述第一线圈部以及第二线圈部，以使第一线圈部中的所述扁线之间的间隙与第二线圈部中的所述扁线之间的间隙沿轴向相连。

在本发明中，由于构成第一线圈部的扁线之间的间隙与构成第二线圈部的扁线之间的间隙沿轴向相连，因此风容易在第一线圈部以及第二线圈部流通，能够提高空气的冷却效果。

本发明所涉及的装置具备上述任意一个电感器。

在本发明中，发挥与上述电感器相同的作用。

本发明所涉及的电感器的制造方法是具备多个线圈部的电感器的制造方法，该线圈部是将扁线沿径向设置间隙的同时进行层叠而形成为扁平卷的，在该制造方法中沿轴向设置间隙而排列所述多个线圈部。

在本发明中，通过在多个线圈部之间设置间隙，空气在该间隙流通，因此能够提高散热性。

本发明所涉及的电感器的制造方法卷绕所述扁线，以使所述多个线圈部中的层叠了所述扁线的部分的径向尺寸与轴向尺寸之比为预先确定的比。

在本发明中，通过将多个线圈部中的层叠了所述扁线的部分的径向尺寸与轴向尺寸之比设定为预先确定的比，从而能够得到所希望的电感。

-发明效果-

在本发明所涉及的电感器、具备电感器的装置以及电感器的制造方法中，通过在多个线圈部之间设置间隙，空气在该间隙中流通，因此能够提高散热性。

附图说明

图1是简略表示电感器的立体图。

图2是简略表示电感器的主视图。

图3是简略表示电感器的俯视图。

图4是简略表示电感器的右侧视图。

图5是简略表示电感器的左侧视图。

图6是简略表示电感器的后视图。

图7是简略表示电感器的仰视图。

图8是将图3所示viii-viii线作为切断线的简略表示剖视图。

图9是表示电感器中的层叠有扁线的部分的剖面形状的纵横比与电感器的合成电感的关系的图表。

图10是将构成电感器的线圈部设为三个的情况下的简略表示剖视图。

图11是表示高频电力供给系统的结构例的图。

图12是阻抗调整装置内的阻抗调整电路的电路图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式所涉及的电感器1进行说明。图1是简略表示电感器1的立体图，图2是简略表示电感器1的主视图，图3是简略表示电感器1的俯视图，图4是简略表示电感器1的右侧视图，图5是简略表示电感器1的左侧视图，图6是简略表示电感器1的后视图，图7是简略表示电感器1的仰视图。

电感器1具备在轴向上并列设置的第一线圈部10以及第二线圈部20。第一线圈部10以及第二线圈部20通过阿尔法缠绕而卷绕并连结。第一线圈部10以及第二线圈部20分别是将扁线2卷绕成扁平卷而形成的，在从轴向观察到的情况下，呈四边形状、例如正方形或者长方形。第一线圈部10以及第二线圈部20的四角弯曲成圆弧状。另外，第一线圈部10以及第二线圈部20的四角也可以是直角。

在从轴向目视观察的情况下，第一线圈部10呈四边形状。通过将扁线2从外侧向内侧卷绕成螺旋状，从而形成第一线圈部10。扁线2沿径向层叠。位于第一线圈部10的最外侧的扁线2的端部与俯视呈四边形状的第一线圈部10的边平行地向外侧突出，形成第一端子11。

在从轴向目视观察的情况下，第二线圈部20呈四边形状。通过将扁线2从内侧向外侧卷绕成螺旋状，从而形成第二线圈部20。扁线2沿径向层叠。位于第二线圈部20的最外侧的扁线2的端部与俯视呈四边形状的第二线圈部20的边平行地向外侧突出，形成第二端子21。第二端子21配置在第一端子11的相反侧。第一线圈部10以及第二线圈部20的匝数相同。

图8是将图3所示的viii-viii线作为切断线的简略表示剖视图。如图1以及图8所示，位于第一线圈部10的最内侧的扁线2和位于第二线圈部20的最内侧的扁线2经由连结部3连结。在第一线圈部10以及第二线圈部20的径向中央部没有配置芯，电感器1为空心。第一线圈部10以及第二线圈部20沿轴向设置间隙15而排列。间隙15的距离为d3。

如图8所示，将层叠有扁线2的部分中的电感器1的径向尺寸设为d1，将轴向尺寸设为d2。电感器1扁线2卷绕成径向尺寸d1与轴向尺寸d2相等。换言之，在将与电感器1的轴平行的面设为切断面的情况下，卷绕扁线2，以使层叠有扁线2的部分的剖面形状成为正方形。

如图8所示，第一线圈部10中的相邻的两个扁线2之间的间隙12与第二线圈部20中的相邻的两个扁线2之间的间隙22沿轴向相连。

图9是表示电感器1中的层叠有扁线2的部分的剖面形状的纵横比与电感器1的合成电感的关系的图表。在图9中，横轴表示纵横比，纵轴表示合成电感。纵横比与径向尺寸d1/轴向尺寸d2对应。如图9所示，在纵横比为1的情况下，即，在层叠有扁线2的部分的剖面形状为正方形的情况下，合成电感的值最大。

因此，如果使纵横比为1，则能够最大限度地增大每单位重量的电感，因此能够实现电感器1的小型化。因此，通过设为具备上述电感器1的阻抗调整装置，能够有助于阻抗调整装置的小型化。

这样，优选将层叠有扁线2的部分的剖面形状设为正方形(纵横比＝1)，但作为现实问题而产生制造上的尺寸误差。因此，现实的是，构成为相对于所希望的纵横比设定允许误差，以使纵横比收敛在允许误差内。

此外，由图9可知，通过调整纵横比，能够调整合成电感。因此，能够以成为所希望的合成电感的方式调整纵横比。即便在该情况下，也相对于纵横比设定允许误差是现实的。

由此，在将电感器1组装于装置(设备)而使用的情况下，能够进行更适当的控制。另外，纵横比的调整例如能够通过调整第一线圈部10与第二线圈部20之间的间隙15的距离d3来进行。或者，可以调整构成第一线圈部10的扁线2之间的间隙12的距离，也可以调整构成第二线圈部20的扁线2之间的间隙22的距离。

在上述那样的间隙12、15、22的距离的调整中，能够通过插入绝缘构件并改变该绝缘构件的厚度来实现。此外，在不进行间隙12、15、22的距离的调整的情况下，在可靠地确保间隙的目的下，也可以插入绝缘构件。

接下来，对电感器1的制造方法进行说明。例如，在将扁线2从外侧向内侧卷绕成螺旋状而形成第一线圈部10之后，形成连结部3，使位置沿轴向错开，将扁线2从内侧向外侧卷绕成螺旋状，由此形成第二线圈部20。扁线2通过阿尔法缠绕而被卷绕，从而制造电感器。此时，将电感器1扁平地卷绕，以使层叠扁线2的部分的径向尺寸以及轴向尺寸相等。另外，也可以在形成第二线圈部20之后，形成第一线圈部10。另外，扁线2的材质例如为铜，在表面实施了绝缘覆盖(搪瓷镀层等)。

在实施方式所涉及的电感器以及电感器的制造方法中，通过沿轴向排列第一线圈部10以及第二线圈部20，与以往那样的线圈部进一步的情况相比能够增大自感。此外，以使电感器1中的层叠有扁线2的部分的径向尺寸以及轴向尺寸相等，即，卷绕扁线2，以使在与轴平行的面将层叠有扁线2的部分切断的情况下的剖面的形状为正方形，因此能够进一步增大自感。

此外，由于将电感器1在俯视下卷绕成四边形状，因此能够在确保绕组的占有率的同时获得自感。

此外，通过将电感器1设为空心，能够减少铁损，此外，能够使电感器的特性成为线性。在电感器1设置铁芯的情况下，电感器的特性出现滞后，电感器的变动变大，无法用于要求高精度的控制的装置(设备)。

此外，由于构成第一线圈部10的扁线2之间的间隙12与构成第二线圈部20的扁线2之间的间隙22沿轴向相连，因此风容易在第一线圈部10以及第二线圈部20中流通，能够提高基于强制空冷的冷却效果。

即，如上所述，通过用扁线2构成绕组，并且在扁线2之间设置间隙，风容易在第一线圈部10以及第二线圈部20中流通，绕组本身起到散热器的作用。因此，也能够缩短扁线2之间的间隙12的距离、扁线2之间的间隙22的距离。因此，能够更紧密地卷绕绕组，因此能够使单位重量的自感增加。

此外，即便在高频带内为大电流的情况下，也能够得到充分的冷却效果，因此能够防止破损。

另外，优选上述的间隙12与间隙22沿轴向完全相连，但现实中产生一些尺寸误差，因此，如图8所示，难以使间隙12与间隙22成为沿轴向完全相连的状态。

即，有时没有成为间隙12与间隙22沿轴向完全相连的状态，但即便在这样的情况下，由于在第一线圈部10与第二线圈部20之间存在间隙15，因此，也能够在该间隙15流通风，对第一线圈部10和第二线圈部20进行冷却。

因此，如果在轴向、即从第一线圈部10朝向第二线圈部20的方向或者从第二线圈部20朝向第一线圈部10的方向产生空气的流动，则风与扁线2的大部分面积接触地流动，因此能够提高空气对电感器1的冷却效果。

另外，为了使空气的流动产生，例如，能够通过设置空冷风扇来实现。当然，也可以在与上述轴向不同的方向上产生空气的流动。例如，也可以在与上述轴向垂直的方向、即图8中从纸面的右朝向左的方向、或者从纸面的左朝向右的方向产生空气的流动。在这样的情况下，在图8中，由于风在第一线圈部10的上方、第二线圈部20以及第一线圈部10与第二线圈部20之间的间隙15中流动，因此能够利用空气对电感器1进行冷却。

另外，构成电感器1的线圈部并不限定于两个，也可以将三个以上的线圈部沿轴向排列。例如，如图10所示，也可以将构成电感器1的线圈部设为第一线圈部10、第二线圈部20以及第三线圈部30的三个。第一线圈部10以及第二线圈部20沿轴向设置间隙15而排列。第二线圈部20以及第三线圈部30沿轴向设置间隙25而排列。间隙25的距离为d4。

即便在将构成这样的电感器1的线圈部设为三个以上的线圈部的情况下，也适用与上述相同的概念。例如，在图10的例子中也优选使纵横比(径向尺寸d1/轴向尺寸d2)为1，但能够调整纵横比，以使成为所希望的合成电感。即便在该情况下，现实的也是相对于纵横比设定允许误差。

另外，纵横比的调整例如能够通过调整各线圈部间的间隙15、25的距离d3、d4或者调整扁线2之间的间隙12、22、32的距离来进行。

另外，图10是与图8所示的方向不同的方向的简略表示剖视图。因此，虽然未图示图8所示那样的连结部3，但与图8同样地，具备用于连结第一线圈部10与第二线圈部20的连结部。此外，第二线圈部20与第三线圈部30在电感器1的外侧连结。

接下来，作为将在上述的实施方式中说明的电感器组装于设备(主要是工业用设备)的一例，对组装于作为高频电力供给系统的一部分的阻抗调整装置300的情况进行说明。

图11是表示高频电力供给系统的结构例的图。该高频电力供给系统对半导体晶片、液晶基板等被加工物进行例如等离子体蚀刻、等离子体cvd这样的加工处理的系统，由高频电源装置100、传输线路200、阻抗调整装置300(有时也称为阻抗匹配装置)、负载连接部400以及负载500(等离子体处理装置)构成。而且，高频电源装置100经由传输线路200、阻抗调整装置300以及负载连接部400向负载500供给高频电力。在负载500(等离子体处理装置)中，向配置有被加工物的腔室(省略图示)内导入等离子体放电用气体，并且从高频电源装置100向腔室内的电极(图略)供给高频电力，使等离子体放电用气体放电而从非等离子体状态成为等离子体状态。然后，使用成为等离子体状态的气体对被加工物进行加工。

另外，高频电源装置100相对于负载500为无线频带的频率(一般而言为数百khz～数十mhz左右的频率。例如为400khz、2mhz、13.56mhz、50mhz等频率，是用于供给具有更高的频带(也可以使用(数100mhz等)。)的高频电力(高频电压)的装置。

在等离子体蚀刻、等离子体cvd等用途中使用的等离子体处理装置那样的负载500中，随着制造工艺的进行，等离子体的状态时时刻刻变化。进而，负载500的阻抗(负载阻抗)时时刻刻变化。为了从高频电源装置100向这样的负载500高效地供给电力，需要随着负载阻抗的变化，调整从高频电源装置100的输出端观察负载500侧的阻抗zl(以下，负载侧阻抗zl)。因此，在高频电力供给系统中，高频电源装置100与负载500(等离子体处理装置5)之间夹装有阻抗调整装置300。

阻抗调整装置300设置于向负载500供给高频电力的高频电源装置100与所述负载500之间，通过调整设置于内部的可变电特性元件(可变电容器、可变电感器)的电特性(电容、电感)来调整负载侧阻抗zl。在该阻抗调整装置300中，通过将可变电气特性元件的电特性设为适当的值，能够使高频电源装置100的阻抗与负载500的阻抗相匹配，使从负载500朝向高频电源装置100的反射波电力尽可能最小而使向负载的供给电力最大。

图12是阻抗调整装置300内的阻抗调整电路210的电路图。阻抗调整电路210例如由第1可变电容器211、第2可变电容器212以及电感器213构成。作为该电感器213，能够应用在上述的实施方式中说明的电感器1。另外，图12的阻抗调整电路210是被称为所谓“倒l型”的类型，但作为其他类型(例如，“π型”等)的阻抗调整电路210的电感器，也能够应用在上述的实施方式中说明的电感器1。

然而，在这样的阻抗调整装置300内的阻抗调整电路210中，高频带的大电流流过电感器213。因此，需要实施散热对策。此外，由于阻抗调整装置300的小型化的要求强，因此期望构成部件的小型化。

如上述说明的那样，本实施方式的电感器1能够增大每单位重量的电感，因此能够实现电感器1的小型化。因此，通过采用具备上述电感器213的阻抗调整装置300，能够有助于阻抗调整装置300的小型化。当然，不仅能够组装于阻抗调整装置300，还能够组装于其他设备。例如，也能够应用于图11所示的高频电源装置100。特别是有效的是，高频带的大电流流向电感器1的情况，但如通过上述的说明可知，若应用于在高频带中使用的设备、或者大电流流过电感器1的设备，则具有效果。

应该认为这次公开的实施方式在所有方面都是例示性的，而不是限制性的。各实施例中记载的技术特征能够相互组合，本发明的范围包含与权利要求内的全部的变更以及权利要求书均等的范围。

-符号说明-

1电感器

2扁线

3连结部

10第一线圈部

12间隙

15间隙

20第二线圈部

22间隙

25间隙。