CN100341081C - 多联扼流圈及使用多联扼流圈的电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及各种电子设备所使用的多联扼流圈及使用多联扼流圈的电子设备,尤其是电源设备。本发明的多联扼流圈由配置了多个端子一体型线圈(1)、(4)并具有规定的位置关系的的线圈组和将上述线圈组埋设在磁性体内部的磁性体(7)构成;上述端子一体线圈(1)、(4)由规定的展开形状构成的金属平板经弯折形成。上述线圈组的配置为,将上述线圈并排排列从而使构成上述线圈组的多个上述线圈的中心轴相互平行,同时,从多个上述线圈(1)、(4)中选择的至少一个线圈的中心点与上述所选择的线圈以外的线圈的中心点的高度不同。这样,可做成整体为薄型、并且可在高频段以大电流工作的多联扼流圈。
Description
技术领域
本发明涉及各种电子设备所使用的多联扼流圈及使用多联扼流圈的电子设备,尤其是电源设备。
背景技术
对于扼流圈等电感器,为与电子设备的小型化、轻量化相适应,希望其实现小型化、薄型化。另外,相对于CPU等LSI的高速化、高集成度,希望电感器能在高频段以数A至数十A的大电流使用。
因此,希望能廉价地提供具有下述性能的电感器:具有小的体积及为抑制发热而具有小的电阻,在高频段的损失小,并且即使在大电流的情况下因直流叠加导致的电感值的降低也小。
最近,在DC/DC等转换器中,作为用于在高频段中通过大电流的电源电路,可以采用称之为多相方式的电路方式。这种电路方式是对多个DC/DC转换器进行相位控制的同时,还使用开关使其依次并行工作的方式。这种方式的特征是能以高的效率在高频段通过大电流并实现脉动电流的降低。
但是,采用上述电路结构对高频段通过大电流未必是足够的,即使是对于这样的电源电路设备所用的扼流圈也要求其实现小型化、并能在高频段通过大电流。
对于这样的课题,例如在日本特开2002-246242号公报中公开的扼流圈具有如下结构:将具有聚氨酯类等绝缘覆膜的导线卷绕成线圈状而形成的空心线圈埋设在磁性体中。作为这种磁性体是使用以2种或以上的树脂材料包覆了表面的磁性材料粉末经固化而成的。另外,在磁性体上装有经弯折加工而成的金属端子,通过焊接、软钎焊或导电性粘结剂等将空心线圈和金属端子予以电连接。
然而,在上述现有技术的扼流圈的结构中,由于必须对金属端子进行后续连接加工,难于将直流电阻值作得很小;另外,若根据多相数并排多个上述线圈则设置空间增大,也难于小型化。再则,在多相使用的情况下,还存在由于多个线圈间的电感值的参差不齐不能充分发挥其特征的问题。
另外,将具有聚氨酯类等绝缘覆膜的导线卷绕成线圈状而形成的空心线圈用于多相方式时,若将多个空心线圈例如,在纵向配置成一列,则因整个高度增大而不能实现薄型化。再有,使用这样的空心线圈,为增大电感值就必须增加圈数,也存在扼流圈本身增大的问题。
发明内容
本发明的目的就在于解决这些问题,提供一种多联扼流圈,其直流叠加特性优良,在高频段可确保电感值的同时能以大电流工作,并且可实现小型化。
本发明的多联扼流圈包括具有设定的位置关系而配置的多个端子一体线圈的线圈组和将上述线圈组埋设在磁性体内部的磁性体;上述端子一体线圈由预先设定的展开形状构成的金属平板经弯折形成。采用这种结构,由于多个端子一体线圈的线圈部埋设在具有绝缘性的磁性体中,因而在高频段的特性良好,电感值的误差也小,并且,可以得到很少出现短路的、生产性优良的多联扼流圈。
另外,本发明的多联扼流圈可以做成,在上述结构中,上述线圈组的配置为:将线圈并排排列从而使构成线圈组的多个线圈的中心轴相互平行,同时,从多个线圈中选择的至少一个线圈的中心点与所选择的线圈以外的线圈的中心点的高度不同。这样,可以做成体积小、可实现高偶合、而且能适用于大电流的多联扼流圈。
进而,其结构可以做成,在上述结构中,通过改变从线圈组中选择的至少一个线圈的中心点和从该所选择的线圈以外的多个线圈中选择的至少一个线圈的中心点间的距离而得到规定的电感值。并且,通过改变从线圈组中选择的至少一个线圈的中心点和从该所选择的线圈以外的多个线圈中选择的至少一个线圈的中心点间的高度位置而得到规定的电感值。由于采用这种结构,即使线圈的圈数相同,也可以很容易地得到电感值不同的体积小、高度低结构的多联扼流圈。
再有,其结构可以做成,在上述结构中,将从线圈组中选择的至少一个线圈和与该所选择的线圈相邻的两个线圈配置成V字形或倒V字形,从而使电流流过上述所选择的线圈时所产生的穿过线圈内的磁通方向与电流流过配置在与该所选择的线圈相邻的两个线圈时所产生的穿过线圈内的磁通方向为相互不同的方向。由于采用这种结构,也可以使电感值更大的同时,制得小型的多联扼流圈。
另外,其结构可以做成,在上述结构中,将从线圈组中选择的至少一个线圈和与该所选择的线圈相邻的两个线圈配置成V字形或倒V字形,从而使电流流过上述所选择的线圈时所产生的磁通方向与电流流过配置在与该所选择的线圈相邻的两个线圈时所产生的磁通方向为相同的方向。由于采用这种结构,可以制得直流叠加特征优良、体积小、高度低结构的多联扼流圈。
此外,其结构可以做成,在上述结构中,构成线圈组的线圈的圈数由(N+0.5)圈(其中,N为1或以上的整数)构成,其结构为从上述线圈组中选择的线圈的N圈部分和与该所选择的线圈相邻接的线圈的(N+0.5)圈部分叠层配置而成。由于采用这种结构,也可以制得体积小、高度低结构的多联扼流圈。
进而,其结构可以做成,在上述结构中,通过改变所选择的线圈的中心点和配置在与该所选择的线圈相邻的两个线圈的线圈的中心点间的各个距离而得到规定的电感值。由于采用这种结构,即使线圈的圈数相同,也可以制得电感值不同的小型的多联扼流圈。
另外,本发明的多联扼流圈的结构可以做成,在上述结构中,线圈的配置使得构成线圈组的多个线圈的中心点处于同一平面上。这样,可以制得多个线圈之间的电感值的误差小、高度低结构、可适用于大电流和高频段的多联扼流圈。
再有,可以做成,在上述结构中,通过改变多个上述线圈中相邻的2个线圈的中心点间的距离得到规定的电感值。这样,即使使用圈数相同的线圈,也可以很容易地制得电感值不同的多联扼流圈。
此外,可以做成,在上述结构中,线圈组的配置使得电流流过多个线圈的各个时所产生的线圈内的磁通的方向相互不同。这样,各个磁通相互叠加,可以制得电感值大的多联扼流圈。
并且,可以做成,在上述结构中,线圈组的配置使得电流流过多个线圈的各个时所产生的线圈内的磁通的方向为相同方向。这样,由于可抑制磁通饱和,因而可以制得直流叠加特性优良的多联扼流圈。
另外,本发明的多联扼流圈的结构可以做成,在上述结构中,上述线圈组的配置为:线圈并排排列从而使得构成线圈组的多个线圈的中心轴相互平行,同时,使从多个线圈中选择的至少一个线圈的中心点和与所选择的线圈相邻接的线圈的中心点间的距离为所选择的线圈的外径和相邻接的线圈的外径之和的1/2或以下,所选择的线圈的至少1圈与相邻接的线圈咬合。由于采用这种结构,可以做成体积小、可实现高偶合、而且能适用于大电流的多联扼流圈。
进而,可以做成,在上述结构中,所选择的线圈和相邻接的线圈的圈数由N圈(其中,N为2或以上的整数)构成,其配置使得所选择的线圈的(N-1)圈与相邻接的线圈咬合。这样,可以做成体积小、可实现高偶合、而且能适用于大电流的多联扼流圈。
再有,可以做成,在上述结构中,线圈组的配置使得所选择的线圈的外径和内径之差与相邻接的线圈的外径和内径之差相同,所选择的线圈的中心点和相邻接的线圈的中心点间的距离与所选择的线圈的外径和相邻接的线圈的内径之和的1/2一致。这样,可以做成体积更小、可实现高偶合、而且能适用于大电流的多联扼流圈。
此外,可以做成,在上述结构中,通过改变在线圈组内所选择的至少一个线圈的中心点和与所选择的线圈相邻接的线圈的中心点间的距离而得到规定的电感值。这样,即使线圈的圈数相同,由于也可以得到不同的电感值,因而可更加自由地设定规定的电感值。
并且,可以做成,在上述结构中,线圈组的配置使得电流流过在线圈组内所选择的至少一个线圈时的线圈内的磁通的方向和电流流过与所选择的线圈所邻接的线圈时的磁通的方向为同方向。这样,可以制得直流叠加特性优良、体积小、高度低结构。
另外,可以做成,在上述结构中,线圈组的配置使得电流流过在线圈组内所选择的至少一个线圈时的线圈内的磁通的方向和电流流过与所选择的线圈所邻接的线圈时的磁通的方向为不同方向。这样,可在保持小型形状的同时,使电感值更大。
进而,可以做成,在上述结构中,线圈组的多个线圈都配置在一条直线上。这样一来,可高精度地控制电感值。
另外,上述的多联扼流圈中,可以做成,从多个线圈中选择的至少一个线圈配置在与配置在一条直线上的多个其它线圈错开的位置上。这样,由于可在磁性体中高效率地填充配置多个线圈,因而可进一步使多联扼流圈的整体形状小型化。
另外,上述的多联扼流圈中,可以做成,线圈组的配置使得所选择的2个或以上的输入端子和输出端子中的至少一方在相同的表面上露出。这样,与半导体集成电路等的电路配置变得容易,可以容易地进行多联扼流圈的安装及及其确认作业。
另外,本发明的多联扼流圈的结构为,上述线圈组中,构成线圈组的多个上述线圈纵向埋设在磁性体的内部。采用这种结构,可使其工作频段为高频段,并且,可减小电感值及直流电阻值,从而可做成能适用于大电流、可实现小型化的多联扼流圈。
进而,可以做成,在上述结构中,通过改变多个线圈间的间隔而得到规定的电感值。这样,即使圈数相同,也可以改变电感值,因而可容易地实现满足需要的电感值。
再有,可以做成,在上述结构中,线圈组的配置使得电流流过多个线圈时所产生的线圈内的磁通的方向为同方向。这样,可以减小脉动电流。
另外,可以做成,在上述结构中,线圈组的配置使得电流流过多个线圈时所产生的线圈内的磁通的方向为相互不同方向。这样,可以改善直流叠加特性。
此外,可以做成,在上述结构中,多个线圈的圈数由(N+0.5)圈(其中,N为1或以上的整数)构成,其结构为位于上下的各个线圈的0.5圈部分配置成处于同一平面上。这样,可减小整体的高度。
还有,可以做成,在上述结构中,将多个线圈的所有的输入端子和输出端子的至少一方在相同的平面上露出。这样,可改善安装性能。
另外,在上述的多联扼流圈中,可以做成,磁性体由铁氧体磁性体,铁氧体磁性粉末和绝缘性树脂的复合体及金属磁性粉末和绝缘性树脂的复合体中选择的至少一种构成。这样,由于将线圈组埋设在具有绝缘性的磁性体的内部,因而可减少短路等的发生,并且可做成适用于高频段的多联扼流圈。
此外,上述的多联扼流圈的结构可以做成,在线圈的表面形成绝缘膜。这样,即使将构成线圈的金属平板弯折并使其密合,金属平板间也不会出现短路等,还可增大填充率。
再则,上述的多联扼流圈的结构可以做成,线圈组至少有2个端子从各不相同的面露出。这样,由于可加宽端子的宽度,因而可改善散热性能。再有,由于可增大端子部分的连接强度,因而还可改善可靠性。
另外,上述的多联扼流圈的结构可以做成,线圈组的至少一个端子经底面及其周围的面的至少2个面而露出。这样,可改善安装密度及可靠性。
此外,在上述的多联扼流圈中,可以做成,上述线圈组中,至少露出在表面的端子部分具有由镍(Ni)或包含镍(Ni)的层构成的衬底层,其最上层形成软钎料层或锡(Sn)层。这样,能使软钎焊牢固并提高其可靠性。
再有,在上述的多联扼流圈中,可以做成,磁性体上设置表示输入端子和输出端子的至少一方的标记部。这样,能容易地进行安装作业及安装前后的检查。
另外,在上述的多联扼流圈中,可以做成,磁性体形成长方体形状。这样,能容易地进行自动安装。
此外,通过将上述的多联扼流圈装载于电源设备中,可做成体积小并能以大电流工作的电源设备,可实现各种电子设备的小型、薄型化。
附图说明
图1是本发明实施例1的多联扼流圈的透视立体图。
图2是实施例1的多联扼流圈的布线图。
图3是表示形成实施例1的多联扼流圈所用的端子一体型线圈之前的冲压平板形状的平面图。
图4是实施例1的多联扼流圈所用的端子一体型线圈的立体图。
图5是沿实施例1的多联扼流圈的图1所示的A1-A1线的剖面图。
图6是使用实施例1的多联扼流圈的多相方式的电源电路的电路图。
图7是本发明的实施例2的多联扼流圈的透视立体图。
图8是实施例2的多联扼流圈的布线图。
图9是沿实施例2的多联扼流圈的图7所示的B1-B1线的剖面图。
图10是沿实施例2的多联扼流圈的图7所示的B1-B1线的剖面图。
图11是表示在实施例2的多联扼流圈中,用于求线圈的中心点间距离或高度位置与电感值的关系的基本结构图,是端子一体型线圈的线圈部分和周围的磁性体区域部分的立体图。
图12A是表示在实施例2的多联扼流圈中,用于求线圈的中心点间距离或高度位置与电感值的各自的关系的多联扼流圈的布置结构的透视立体图。
图12B是表示在实施例2的多联扼流圈中,用于求线圈的中心点间距离或高度位置与电感值的各自的关系的多联扼流圈的布置结构的剖面图。
图13A是表示在实施例2的多联扼流圈中,线圈的中心点间距离和电感值的关系图。
图13B是表示在实施例2的多联扼流圈中,线圈的中心点之间的高度位值和电感值的关系图。
图14是表示实施例2的多联扼流圈的变形例图,是表示在与配置在一条直线上的多个端子一体型线圈错开的位置上配置另外的端子一体型线圈的结构立体图。
图15是本发明实施例3的多联扼流圈的透视立体图。
图16是沿实施例3的多联扼流圈的图15所示的B2-B2线的剖面图。
图17A是本发明的实施例4的多联扼流圈的正偶合结构场合的透视立体图。
图17B是实施例4的正偶合结构的多联扼流圈的布线图。
图18是沿实施例4的多联扼流圈的图17A所示的A2-A2线的剖面图。
图19A是沿实施例4的多联扼流圈的图17A所示的B3-B3线的剖面图。
图19B是沿实施例4的多联扼流圈的图17A所示的B3-B3线的剖面图。
图20A是实施例4的多联扼流圈的负偶合结构场合的透视立体图。
图20B是实施例4的负偶合结构的多联扼流圈的布线图。
图21A是实施例4的多联扼流圈中,具有穿过2个线圈的磁通的方向相同的结构的多联扼流圈的剖面图。
图21B是实施例4的多联扼流圈中,具有穿过2个线圈的磁通的方向相同的结构的多联扼流圈的剖面图。
图22A是表示在实施例4的多联扼流圈中,用于求得线圈的中心点间距离和电感值的关系的基本结构图,是端子一体型线圈的线圈部分和周围的磁性体区域部分的立体图。
图22B是表示在实施例4的多联扼流圈中,用于求得线圈的中心点间距离和电感值的关系的多联扼流圈的布置结构的透视立体图。
图22C是表示在实施例4的多联扼流圈中,用于求得线圈的中心点间距离和电感值的关系的多联扼流圈的布置结构的俯视图。
图22D是表示在实施例4的多联扼流圈中,线圈的中心点间距离和电感值的关系图。
图23A是实施例4的多联扼流圈的变形例,是将3联扼流圈做成正偶合结构场合的透视立体图。
图23B是图23A的变形例的正偶合结构的3联扼流圈的布线图。
图23C是实施例4的多联扼流圈的另一变形例,是将3联扼流圈做成负偶合结构场合的透视立体图。
图23D是图23C的变形例的负偶合结构的3联扼流圈的布线图。
图24A是实施例4的多联扼流圈的再一变形例,是将端子一体型线圈按V字形布置在同一平面上并做成负偶合结构的多联扼流圈的透视立体图。
图24B是图24A的再一变形例的多联扼流圈的侧视图。
图24C是图24A的再一变形例的多联扼流圈的布线图。
图25是实施例4的多联扼流圈的又一变形例,是将端子一体型线圈的中心点布置在一条直线上的多联扼流圈的剖面图。
图26是本发明的实施例5的多联扼流圈的透视立体图。
图27是表示实施例5的多联扼流圈中,用于制作端子一体型线圈的冲压平板的形状的俯视图。
图28是表示实施例5的多联扼流圈中,通过弯折做成端子一体型线圈的形状的立体图。
图29是沿实施例5的多联扼流圈的图26所示的A3-A3线的剖面图。
图30是沿实施例5的多联扼流圈的图26所示的B4-B4线的剖面图,是表示正偶合结构场合的图。
图31是沿实施例5的多联扼流圈的图26所示的B4-B4线的剖面图,是表示负偶合结构场合的图。
图32A是用于说明在实施例5的多联扼流圈中,线圈的中心点间距离与偶合的关系图,是使中心点距离R=6mm的结构的多联扼流圈的剖面图。
图32B是在实施例5的多联扼流圈中,使中心点距离R=7mm的结构的多联扼流圈的剖面图。
图32C是在实施例5的多联扼流圈中,使中心点距离R=8mm的结构的多联扼流圈的剖面图。
图32D是在实施例5的多联扼流圈中,使中心点距离R=0mm的结构的多联扼流圈的剖面图。
图33A是表示本发明的实施例6的多联扼流圈的线圈部的结构的剖面图。
图33B是在实施例6的多联扼流圈中,同样表示线圈部的结构的剖面图。
图34是表示在实施例6的多联扼流圈中,线圈部的中心点间距离S与电感值的关系图。
图35是实施例6的多联扼流圈的变形例的多联扼流圈的剖面图。
图36A是实施例6的多联扼流圈的另一变形例的多联扼流圈的透视立体图。
图36B是上述另一变形例的多联扼流圈所用的端子一体型线圈的立体图。
图36C是上述另一变形例的多联扼流圈所用的端子一体型线圈的立体图。
图36D是上述另一变形例的多联扼流圈的布线图。
图37A是实施例6的多联扼流圈的再一变形例的多联扼流圈的透视立体图。
图37B是上述再一变形例的多联扼流圈所用的端子一体型线圈的立体图。
图37C是上述再一变形例的多联扼流圈所用的端子一体型线圈的立体图。
图37D是上述再一变形例的多联扼流圈的布线图。
图38A是实施例6的多联扼流圈的又一变形例的多联扼流圈的透视立体图。
图38B是上述又一变形的多联扼流圈所用的端子一体型线圈的立体图。
图38C是上述又一变形的多联扼流圈所用的端子一体型线圈的立体图。
图38D是上述又一变形的多联扼流圈的布线图。
图39是本发明的实施例7的多联扼流圈的外观立体图。
图40是表示本发明的实施例7的多联扼流圈的另一结构的外观立体图。
图41是表示本发明的实施例7的多联扼流圈的另一结构的外观立体图。
符号说明
1,71,131,601 第一线圈
2,72,602 第一输入端子
3,73,603 第一输出端子
4,74,132,604 第二线圈
5,75,605 第二输入端子
6,76,606 第二输出端子
7,607,713,723,730,740,750 磁性体
31,631 圆弧状部分
32,134,135,136,635 端部
33,633 连接部
34,634,715,716 线圈部
50,505,506,507,508,509,510,711,712,721,722,731,732,
741,742,751,752 线圈
51,632 绝缘膜
52 衬底层
53 最上层
61 输入电力
63 扼流圈
64 电容器
65 负载
77,133 第三线圈
78 第三输入端子
79 第三输出端子
121 标记部分
501 右线圈(端子一体型线圈)
502,504 中央线圈(端子一体型线圈)
503 左线圈(端子一体型线圈)
641,642,643,644,649,650,651,652 中心点
645,646,647,648 外周部分
20,151,161,171,733,735,743,745,753,755,5052,5062,5072输入端子
30,162,172,734,736,744,746,754,756,5053,5063,5073 输出端子
具体实施方式
下面,参照附图对本发明的实施例进行详细说明。在下面的附图中,有时由于对相同的结构部分标上相同的标号而省略其说明。
实施例1
图1是本发明的实施例1的多联扼流圈的透视立体图。而图2是该多联扼流圈的布线图。第一线圈1由一体形成的第一输入端子2和第一输出端子3构成。第二线圈4同样也由一体形成的第二输入端子5和第二输出端子6构成。第一线圈1和第二线圈4卷绕成同方向,它们的圈数都是1.5圈。这样,当从第一线圈1的第一输入端子2和第二线圈4的第二输入端子5流过电流的情况下,第一线圈1和第二线圈4的线圈内的磁通方向为同一方向。
另外,第一线圈1的中心轴和第二线圈4的中心轴平行,并且其配置使第一线圈1位于上层、第二线圈4位于下层。此外,各自的中心轴是指通过环状线圈中心的轴线。另外,由于第一线圈1和第二线圈4的圈数相同,因而其中心点的高度位置也不同。
再有,第一线圈1和第二线圈4埋设于磁性体7的内部,使整个磁性体7形成大致的长方体形状。因此,本实施例的多联扼流圈由于其整体为大致长方体形状,因而在自动安装时易于操作,难于产生安装时的卡装错误等。
另外,图3和图4是用于说明第一线圈1和第二线圈4的制作方法和结构的说明图,图3是表示冲压平板的形状的平面图,图4是表示将其折叠做成端子一体型线圈,即第一线圈1和第二线圈4的状态的立体图。
下面,使用图3和图4对第一线圈1和第二线圈4的具体结构进行说明。首先,对第一线圈1和第二线圈4的端子一体型线圈的制作方法及其结构进行说明。图3是表示做成端子一体型线圈之前冲压平板的形状的平面图。冲压平板由金属平板利用腐蚀或冲压形成的环状的3个圆弧状部分31、连接这些圆弧状部分31之间的连接部分33和从2个圆弧状部分延长的2个端部32构成。此外,作为金属平板,主要使用铜或银等电阻低、热传导率大的材料。另外,冲压平板的形成方法不限于腐蚀或冲压加工,也可以利用切断加工或压制成型加工等方法形成。
另外,在3个圆弧状部分31的表面形成绝缘膜51。该绝缘膜51只要涂布例如聚酰亚胺等绝缘性树脂即能很容易地形成。这样,在将上述圆弧状部分31折叠并使其上下重叠形成线圈部分34时,可防止线圈间的短路。另外,由于在连接部分33上不设绝缘膜51,因而,即使折弯连接部分33,绝缘膜51也不会破裂或剥离,可防止源于这样的绝缘膜51导致的特性劣化。
该冲压平板的3个圆弧状部分31,如图4所示,由连接部分33折弯使中心点相互重合而成为线圈部34。另外,圆弧状部分31通过折弯、2个端部32相对线圈部34的中心设置成放射状而形成端子一体型线圈。
这样,第一线圈1和第二线圈4的线圈结构在线圈部34中就可以实现利用绝缘膜51进行了绝缘处理。因此,可在各自的线圈间及圆弧状部分31间实现无间隙的叠层。结果,可做成占空系数大的多联扼流圈。
其次,磁性体7可使用例如,在软磁性合金粉末中加入并混合3.3重量份硅树脂并通过筛网制粒成整粒粉末的复合磁性体。这样的复合磁性体做成用硅树脂包覆软磁性合金粉末的结构。软磁性合金粉末可使用以例如水雾化法制作的平均粒径为13μm的铁(Fe)∶镍(Ni)比为50∶50的软磁性合金粉末。
此外,本实施例的多联扼流圈的磁性体7作为金属磁性粉虽使用软磁性合金粉末,作为绝缘性树脂虽使用硅树脂做成该复合体,但不限定于此。例如,可以是铁氧体磁性粉末和绝缘树脂的复合体或者除上述以外的金属磁性粉末和绝缘树脂的复合体,进而,还可以不是复合体而只是铁氧体磁性体。这种情况的电阻虽比使用金属磁性粉末时增高,但由于电阻高,相反可防止涡流的发生,在高频段可获得良好的特性。
另外,作为金属磁性粉末,可以使用其组成总计含90重量%或以上的铁(Fe)、镍(Ni)和钴(Co)的、而且金属磁性粉末的填充率为65体积%-90体积%的金属磁性粉末。若使用这样的金属磁性粉末,可以得到其饱和磁通密度高、而且导磁率高的复合体构成的磁性体7。另外,若该金属磁性粉末的平均粒径为1μm-100μm,对降低涡流损失也是有效的。
由于这样的磁性体7的绝缘性优良,因而可防止多个线圈间及线圈部34之间短路等,可做成高可靠性的多联扼流圈。并且,通过使用这样的磁性体7,由于还可以抑制因在多联扼流圈中流过电流而在磁性体7中产生的涡流,因而还能做成可用于高频段区域的多联扼流圈。进而,在使用这种多联扼流圈构成电源电路设备等情况下,还能保证与其它部件的绝缘性。
图5表示沿图1所示的多联扼流圈的A1-A1线的剖面图。下面,对使用端子一体型线圈和磁性体7制造图1和图5所示的多联扼流圈的制造方法进行说明。首先,将磁性体7装入模具中,配置2个上述端子一体型线圈使其分别具有设定的位置关系。之后,再将磁性体7装入模具进行压制成型。该压制成型的压力为例如3吨/cm2。另外,从模具中取出来之后,在150℃进行1小时左右的热处理使其硬化。然后,将各自的端部32沿着磁性体7的表面从侧面到底面部分进行弯折,形成第一输入端子2,第二输入端子5,第一输出端子3和第二输出端子6。
另外,在第一输入端子2、第一输出端子3、第二输入端子5和第二输出端子6露出在磁性体7的表面部分上形成衬底层52,并形成最上层53使其覆盖该衬底层52。衬底层52最好为镍(Ni)层,最上层53最好为软钎料层或锡(Sn)层。此外,在埋设于磁性体7中的线圈部34的表面上形成绝缘膜51。
如上所述,在多联扼流圈的表面露出的端子上,包含直到其底面部分作为最上层52形成的软钎焊层,这样,可以更可靠地将多联扼流圈安装到基板上。另外,由于端子被弯折到多联扼流圈的下面而不是其侧面,因而可减小在将多联扼流圈安装到基板上时安装所占的面积。再有,由于在本实施例中在端子上形成Ni层作为衬底层52,在衬底层52上形成软钎料层作为最上层53,因而可防止Ni层的氧化,而且可获得良好的软钎焊性能。
例如,在现有结构的多联扼流圈的场合,在扼流圈一方的端子没有牢固地安装到基板等上的状态下使用时,也会出现如下情况:端子因发热从基板等脱开的情况或多联扼流圈产生从基板等倒立等现象。但是,在本实施例的多联扼流圈的情况下,由于软钎焊性能优良的端子区域形成于从侧面部到底面,因而能可靠地防止这种不良现象的发生。
另外,第一线圈1和第二线圈4由于是通过对金属平板进行冲压弯折而成,因而,与用导线卷绕而成的线圈相比,即使在高频波段使用也能保持小的直流电阻和足够的电感值,并且可流过大电流。另外,即使线圈的圈数不多,由于能确保足够的电感值,因而能做成体积小、高度低结构的多联扼流圈。
再有,由于第一线圈1第二线圈4埋设于磁性体7的内部,该磁性体7具有优良的绝缘性,因而,可防止在多个线圈间及线圈部34之间产生短路等故障。特别是,作为磁性体7的金属磁性粉末的主要成分,通过使用含铁(Fe)、镍(Ni)和钴(Co)中至少一种或以上的材料,可获得具有能适用于大电流的高饱和磁通密度及高导磁率的磁特性的磁性体7,可制成大电感值的多联扼流圈。
下面,对本实施例的多联扼流圈的动作进行说明。第一线圈1和第二线圈4具有相同的圈数和相同的卷绕方向。当由第一输入端子2和第二输入端子5流入电流时产生磁场,且穿过各个线圈内的磁通的方向为同一方向。第一线圈1和第二线圈4配置成不同高度使其形成磁偶合。
当第一线圈1中流过电流时产生磁通,该磁通构成穿过第一线圈1的线圈内的中心并通过第一线圈1的外侧再返回第一线圈1的线圈内的中心的磁路。第二线圈4中流过电流时也同样,产生的磁通构成穿过第二线圈4的线圈内的中心并通过第二线圈4的外侧再返回第二线圈4的线圈内的中心的磁路。这时,由于第一线圈1和第二线圈4配置成不同高度,因而,因在第一线圈1中流过电流所产生的磁路的磁通中,存在与因在第二线圈4中通过电流所产生的磁路的磁通相互重合的磁通。另外,在第二线圈4中流过电流所产生的磁路的磁通中,也同样地存在与因在第一线圈1中流过电流所产生的磁路的磁通相互重合的磁通。
因此,在第一线圈1和第二线圈4中产生偶合。另外,由于第一线圈1和第二线圈4配置成高度不同,因而,由第一线圈1所产生的磁路的磁通和由第二线圈4所产生的磁路的磁通的叠加更增大,可实现高偶合。
多联扼流圈的情况下,其电感值也受到第一线圈1和第二线圈4的偶合的影响。第一线圈1和第二线圈4的偶合随着因第一线圈1中流过电流所产生的磁路的磁通和因第二线圈4中流过电流所产生的磁路的磁通的叠加程度而变化。这种叠加还随着第一线圈1及第二线圈4的配置而变化。因此,若使第一线圈1的中心点和第二线圈4的中心点的距离改变,则磁通的叠加也产生变化。因此,即使不改变第一线圈1及第二线圈4的圈数也能改变多联扼流圈的电感值。即,通过适当地改变第一线圈1的中心点和第二线圈4的中心点的距离,则可容易地得到规定的电感值。
另外,同样地,也可以通过改变第一线圈1的中心点和第二线圈4的中心点的高度位置使磁通的叠加同样产生变化。因此,通过这种方法也可以不改变第一线圈1及第二线圈4的圈数而使多联扼流圈的电感值改变。特别是,若改变线圈的高度位置,则容易实现体积更小、高度低的结构。
如上所述,本实施例的多联扼流圈能够做成体积小、可实现高偶合、而且可适用于大电流的多联扼流圈。特别是,本实施例的多联扼流圈如图6的电路图所示,最适用于将多个DC/DC转换器并联构成的电源电路。
图6表示采用多相方式的电源电路的电路图。输入电力61被输入到开关元件62,由扼流图63和电容器64构成的积分电路,将负载65连接到输出端。此外,作为开关频率使用例如500KHz。图6所示的电源电路通过对多个DC/DC转换器进行相位控制并使其并行动作,能用于更高频率并以高的效率通过大电流。但是,在现有的电路结构中,作为输出有脉动电流产生。作为输出为了得到所要求的直流电流,最好尽可能减小该脉动电流;为了降低脉动电流,增大扼流圈63的电感值是有效的。
另一方面,为了得到适用于大电流的电源电路,必须防止在大电流流过时扼流圈63的磁通出现饱和,为此,最好减小扼流圈63的电感值。电感值一小,由于能提高扼流圈63的直流叠加特性,因而能与大电流更好地对应。另外,当准备将上述的电源电路装在例如笔记本电脑等电子设备上时,扼流圈63也必须是小型的。
因此,当将本实施例的多联扼流圈用作图6所示的电源电路的扼流圈时,则可在高频段中使用,并能以高的效率通过大电流。另外,本实施例的多联扼流圈由于能通过改变各线圈的中心点的距离或高度位置来得到规定的电感值,因此,能比较自由地应对要抑制脉动电流的情况及适用于大电流的情况等。
此外,本实施例的多联扼流圈虽是做成二联端子一体型线圈,但也可以做成三联、四联或以上。也可以将这些端子一体型线圈配置在一条直线上。另外,还可以将配置在一条直线上的多个端子一体型线圈在平面上并排配置成二行、三行或以上,或者重叠起来配置。再有,线圈的圈数也不受1.5圈的限制。此外,也无特殊必要将各线圈的圈数和卷绕方向做得相同。
如上所述,本实施例的多联扼流圈由于能做成体积小、能实现高偶合、而且可适用于大电流的多联扼流圈,因而,在装于移动电话等电子设备的情况下特别有效。
实施例2
下面,参照图7至图10对本发明的实施例2的多联扼流圈进行说明。本实施例的多联扼流圈的基本结构虽与本发明的实施例1的多联扼流圈相同,但本实施例的特征是增加了一个端子一体型线圈并将其布置成V字型。
图7是本实施例的多联扼流圈的透视立体图。而图8是该多联扼流圈的布线图。第一线圈71将第一输入端子72和第一输出端子73做成一体。第二线圈74同样地将第二输入端子75和第二输出端子76做成一体。另外,第三线圈77也将第三输入端子78和第三输出端子79做成一体。各个线圈的卷绕方向相同,圈数都是1.5圈。这样,在第一线圈71、第二线圈74和第三线圈77中由各个输入端子流入电流的情况下,穿过第一线圈71、第二线圈74和第三线圈77的线圈内的磁通的方向为相同的方向。
另外,第一线圈71的中心轴、第二线圈74的中心轴和第三线圈77的中心轴相互平行,并且其配置使得第一线圈71和第三线圈74位于上层,而使第二线圈74位于下层。这样,将第一线圈71、第二线圈74和第三线圈77配置成V字形。第一线圈71、第二线圈74和第三线圈77埋设于磁性体7的内部,将磁性体7做成为长方体。另外,第一线圈71、第二线圈74和第三线圈77与本发明的实施例1的多联扼流圈中所用的端子一体型线圈相同,是通过对金属平板进行冲压并折叠形成的端子一体型线圈,因其制造方法相同而省略其说明。
图9和图10是沿图7所示的本实施例的多联扼流圈的B1-B1线的剖面图。此外,这些图中虽在结构上是相同的,但图9所示的箭头C1、C2、C3和图10所示的箭头D1、D2、D3的一部分的方向却不同。这些箭头C1、C2、C3、D1、D2、D3表示穿过第一线圈71、第二线圈74和第三线圈77的线圈内的磁通的方向。
图9的场合,分别表示第一线圈71、第三线圈77从各地自的第一输入端子72、第三输入端子78流入电流时的磁通方向,并且表示第二线圈74从第二输出端子76流入电流时的磁通方向。因此,穿过第一线圈71、第三线圈77的线圈内的磁通方向和穿过第二线圈74的线圈内的磁通方向成为反向。将这种状态称为正偶合。
另一方面,图10的场合,分别表示第一线圈71、第二线圈74和第三线圈77从各自的第一输入端子72、第二输入端子75和第三输入端子78流入电流时的磁通方向。因此,穿过第一线圈71、第二线圈74和第三线圈77各自的线圈内的磁通方向相同。将这种状态称为负偶合。
下面,对上述结构的多联扼流圈的动作进行说明。
图9中,当第一线圈71中流过电流时便产生磁通,该磁通构成穿过第一线圈71的线圈内的中心并通过第一线圈71的外侧再返回到第一线圈71的线圈内的中心的磁路。第二线圈74和第三线圈77中流过电流时也同样地构成磁路。这时,第一线圈71、第二线圈74和第三线圈77由于配置成V字形,因而,在因电流流过第一线圈71、第二线圈74和第三线圈77中所产生的磁路的磁通中,存在相互重合的磁通。特别是,各个线圈的中心附近是该磁通重合最强之处。
即,在因电流流过第一线圈71中所产生的磁通中,有穿过第二线圈74的线圈内的中心的磁通,同样在因电流流过第三线圈77中所产生的磁通中,也有穿孔第二线圈77的线圈内的中心的磁通。并且,由于穿孔该第二线圈74的线圈内的中心的磁通的方向和电流流过第二线圈74中时穿过第二线圈74的线圈内的中心的磁通方向相同,因而穿过第二线圈74内的中心的磁通增大。
另外,在因电流流过第二线圈74中所产生的磁通中,存在穿过第一线圈71和第三线圈77的线圈内的中心的磁通。并且,由于穿过该第一线圈71和第三线圈77的线圈内的中心的磁通方向和电流流过第一线圈71和第三线圈77中时穿过第一线圈71的线圈内和第三线圈77的线圈内的中心的磁通方向相同,因而,穿过第一线圈71的线圈内和第三线圈77的线圈内的中心的磁通增大。
这样,多联扼流圈中产生大的磁场,则电感值更大。因而,当将这种正偶合的多联扼流圈用作图6所示的电源电路的扼流圈63时,因为正偶合的多联扼流圈的电感值大,因而可抑制脉动电流,可在高频段使用,并能做成可适用于大电流的电源电路。
图10所示的结构的情况下,第一线圈71中流过电流时便产生磁通,该磁通构成穿过第一线圈71的线圈内的中心并通过第一线圈71的外侧再返回到第一线圈71的线圈内的中心的磁路。第二线圈74和第三线圈77中流过电流时也同样构成磁路。这时,由于第一线圈71、第二线圈74和第三线圈77配置成V字形,因而电流流过第一线圈71、第二线圈74和第三线圈77中所产生的磁路的磁通中存在相互重合的磁通。特别是,在各个线圈的中心附近为该磁通的重合最强之处。
在电流流过第一线圈71中所产生的磁通中,存在穿过第二线圈74的线圈内的中心的磁通。同样地,在电流流过第三线圈77中所产生的磁通中,也存在穿过第二线圈74的线圈内的中心的磁通。并且,由于穿过该第二线圈74的线圈内的中心的磁通方向和电流流过第二线圈74中时穿过第二线圈74的线圈内的中心的磁通方向为反方向,因而穿过第二线圈74的线圈内的中心的磁通减小。
另外,在因电流流过第二线圈74中所产生的磁通中,存在穿过第一线圈71和第三线圈77的线圈内的中心的磁通。并且,由于穿过该第一线圈71和第三线圈77的线圈内的中心的磁通方向和电流流过第一线圈71和第三线圈77中时穿过第一线圈71的线圈内和第三线圈77的线圈内的中心的磁通方向不同,因而,穿过第一线圈71的线圈内和第三线圈77的线圈内的中心的磁通减小。
结果是,多联扼流圈中所产生的磁场减小,从而可减小电感值。因此,当将这样的负偶合的多联扼流圈用作图6所示的电源电路的扼流圈63时,由于电感值减小,从而可提高扼流圈63的直流叠加特性,能做成可与适用于更大电流的电源电路。
本实施例的多联扼流圈的电感值,受到第一线圈71、第二线圈74和第三线圈77的偶合的影响。即,第一线圈71、第二线圈74和第三线圈77的偶合随因电流流过第一线圈71、第二线圈74和第三线圈77中所产生的磁路的磁通的重合程度而变化。这种重合随第一线圈71、第二线圈74和第三线圈77的配置而变化。因此,以第二线圈74为基准,通过使其两端的线圈即第一线圈71的中心点和第三线圈77的中心点的距离改变,可改变磁通的重合。通过该磁通重合的变化,而不用改变第一线圈71、第二线圈74和第三线圈77的圈数则可改变多联扼流圈的电感值。
此处,图11至图13B表示求得正偶合或负偶合的本实施例的多联扼流圈的第一线圈71的中心点和第二线圈74的中心点的距离或高度位置与电感值的关系的结果。
图11是将本实施例中所用的端子一体型线圈的线圈部34和其周围的磁性体7的部分区域抽出来表示的透视立体图。作为磁性体7的磁芯是长×宽×高为10mm×10mm×3.5mm的长方体,端子一体型线圈的线圈部34的内径为4.2mm,外径为7.9mm,高度为1.7mm,其导磁率μ=26。此外,图7-图10中,圈数虽为1.5圈,但上述关系是以圈数为3圈而求得的。
另外,图12A和图12B为使用图11所示的端子一体型线圈的线圈部34时的多联扼流圈的布置结构的透视立体图(图12A)和剖面图(图12B)。这些图是说明用于分别求得以第二线圈74为基准、与第一线圈71之间和与第三线圈77之间的距离D与电感值的关系,以及以第二线圈74为基准的第一线圈71和第三线圈77的高度位置H与电感值的关系的结构图。
图13A是将高度位置H保持一定、即设为H=2.7mm,使第一线圈71的中心点和第二线圈74的中心点的距离D(这与第三线圈77的中心点和第二线圈74的中心点的距离相等)改变时求得的电感值L的结果。根据该结果可知,线圈为正偶合配置时比负偶合配置时的电感值增大。另外,通过使距离D改变可改变电感值L。
图13B是表示将距离保持一定,使高度位置H改变时与电感值L的关系图。如该图所表明的,可以看到通过使高度位置H改变也可以改变电感值L。此时,距离D保持一定,其值为D=6.5mm。
因此,通过改变第一线圈71的中心点和第三线圈77的中心点的位置从而改变距离D、高度位置H,就能制得电感值L为希望值的多联扼流圈。此外,在本实施例中,虽然第一线圈71的中心点和第二线圈74的中心点的距离与第三线圈77的中心点和第二线圈74的中心点的距离相同,但本发明并不限定于此。这些距离也可以互不相同。另外,本发明中,第一线圈71和第三线圈77的高度位置虽相同,但不必一定相同,也可以不同。
根据这些结果,可根据设计以第二线圈74为基准配置第一线圈71的中心点和第三线圈77的中心点的距离,从而得到具有使电感值增大的结构的多联扼流圈,当将这种多联扼流圈用作与实施例1的多联扼流圈同样的图6所示的电源电路的扼流圈63时,则能制作可抑制脉动电流,适用于高频段及大电流的电源电路。
另一方面,同样地可根据设计配置第一线圈71的中心点和第三线圈77的中心点的距离,从而得到具有抑制电感值的结构的多联扼流圈,当将这种多联扼流圈用作与实施例1的多联扼流圈同样的图6所示的电源电路的扼流圈63时,则可提高扼流圈63的直流叠加特性,还可以得到能适用于更大电流的电源电路。
此外,本实施例的多联扼流圈虽将线圈做成三联,但也可以在一条线上增加到四联或以上。另外,还可以将一条直线上配置的多个端子一体型线圈在一个平面上并排二行、三行或以上,还可以做成叠层结构。再有,线圈的圈数也不限定于1.5圈。另外,各线圈的圈数和卷绕方向也可以不同。再则,本实施例中,各线圈的配置虽为V字形,但也可以配置成倒V字形。
再有,如图14所示,也可以将端子一体型线圈122配置在与一条直线上配置的多个端子一体型线圈121、121偏离的位置上。因此,可提高磁性体7内的线圈的填充率,可使多联扼流圈整体更加小型化。
如上所述,本实施例的多联扼流圈由于能得到体积小、可实现高偶合、可适用于大电流的多联扼流圈,因而,当用于移动电话等电子设备上时可发挥极大的效果。
实施例3
下面,参照图15和图16对本发明的实施例3的多联扼流圈进行说明。本实施例的多联扼流圈的基本结构与实施例1的多联扼流圈相同。
图15是本实施例的多联扼流圈的透视立体图。第一线圈131、第二线圈132和第三线圈133与实施例1的多联扼流圈所用的线圈相同,由金属平板经冲压折叠而成的端子一体型线圈构成。各个线圈的圈数都为2.5圈。
图16是沿图15所示的多联扼流圈的B2-B2线的剖面图。第一线圈131的中心轴、第二线圈132的中心轴和第三线圈133的中心轴相互平行,并且其配置使第一线圈131和第三线圈133位于上层,而第二线圈132位于下层。另外,将第一线圈的端部134、第二线圈的端部135和第三线圈的端部136配置在同一平面上。将第一线圈131、第二线圈132和第三线圈133的线圈部埋设于磁性体7的内部。
下面,对上述结构的多联扼流圈的动作进行说明。
本实施例的多联扼流圈通过线圈的偶合能与实施例1同样地实现体积小,能进行高偶合并能适用于大电流。本实施例的多联扼流圈通过在线圈的圈数及配置方面具有下述特征,从而可进一步做成体积小和高度低的结构。
如图16所示,在具有2圈高度的第二线圈132的右侧部分的上方,叠层具有3圈高度的第一线圈131的左侧部分。另外,在具有3圈高度的第二线圈132的左侧部分的上方叠层具有2圈高度的第三线圈133的右侧部分。这样,第一线圈131、第二线圈132和第三线圈133可分别配置成为具有2.5圈的线圈。因此,在做成将第一线圈131和第三线圈133配置在上层,而将第二线圈132配置在下层的结构时,可容易地做成不浪费空间的、填充度大的线圈的叠层结构。这样,可进一步做成体积小、高度低结构的多联扼流圈。
当将这样的多联扼流圈用作图6所示的电源电路的扼流圈63时,可以很容易地确保设计上所要求的电感值,也可实现小型化,并能做成小型、高性能的电源电路设备。
实施例4
使用图17A、图17B和图18说明本发明的实施例4的多联扼流图。图17A是本实施例的多联扼流圈的透视立体图,图17B是其布线图。图18是沿图17A所示的多联扼流圈的A2-A2线的剖面图。
首先,由于端子一体型线圈50只要按照与实施例1的图3和图4所示的制作方法相同的方法制作即可,因而省略其说明。此外,端子一体型线圈50的圈数不必特别为整数,可以自由地设定为1.5圈、1.75圈等。另外,有关线圈的尺寸和电感值等也同样。在实施例中,仅将这些线圈作为端子一体型线圈50做如下说明。因此,对于与其连接的端子,也仅对输入端子20和输出端子30进行说明。另外,由于磁性体7也可以是按照相同的制造方法制作出的与实施例1中说明的材料相同的部件,因而省略其说明。
本实施例的多联扼流圈通过将多个端子一体型线圈50配置在磁性体7中构成。多联扼流圈首先分别将端子一体型线圈50以规定的位置关系配置在模具中,用磁性体7覆盖除端部以外的部分进行压制成形。由于其压制成形条件也可以与实施例1相同,因而省略其说明。
折弯从磁性体7突出来的端部使其外层的表面露出在外,为防止由铜或银构成的端子的氧化和提高软钎焊等连接的可靠性,在端子的露出部分上形成由镍(Ni)或含镍(Ni)合金构成的衬底层52。进而,在该Ni或含Ni合金的衬底层52上形成软钎料或锡(Sn)或铅(Pb)的最上层53。
该露出来的所有端部都沿着多联扼流圈的底面和与底面邻接的面弯折而形成输入端子20和输出端子30。这样,由于实质上为无引线结构,因而,与带引线结构的现有的多联扼流圈相比可进行高密度的安装。上述的制造方法基本上也与实施例1相同。
此外,磁性体7优选长方体形状这点也与实施例1的场合相同。这样,为自动安装所需要进行的吸附操作及与印刷板的定位等也能很容易地实现。此外,既可以标明安装的方向及端子的极性,也可以进行倒角。再有,无论是多角形或圆柱形,只要上表面为平坦形状即可,没有特别限制。
下面,对埋设在磁性体7中的多个线圈的配置结构进行说明。本实施例中,如图17A所示,将线圈的尺寸,圈数都相同的2个线圈布置在同一个平面上,而且使在各个线圈的中心所产生的磁通的方向相反。图17B是其布线图,在各个端子一体型线圈50、50的输入端子20和输出端子30上分别标明电源连接部I1、I2、O1、O2。
有采用以上结构的情况下,说明所产生的磁场的状况。图19A和图19B为沿图17A所示的B3-B3线的剖面图,电流流过时穿过各个线圈内的磁通的方向相互不同。因此,形成的磁路使穿过各个线圈内的磁通叠加。其结果,各个线圈的电感值增大。产生这样的磁通偶合的线圈的方向的配置为正偶合结构。
另一方面,虽将线圈的尺寸及圈数都相同的2个线圈与图17A样一样地布置在同一平面上,但也有配置成使得在各个线圈中流过电流时,穿过线圈内的磁通的方向相同的多联扼流圈结构。图20A是将相同卷绕方向的端子一体型线圈50布置在相同平面上的多联扼流圈的透视立体图。图20B表示其布线图。在各个端子一体型线圈50、50的输入端子20和输出端子30上标明各自的电源连接部I1、I2、O1、O2。
图21A和图21B是该多联扼流圈的剖面图,电流流过时穿过各个线圈内的磁通的方向都相同。因此,穿过各个线圈内的磁通虽通过线圈的外侧而返回原处,但这种情况的磁通的偶合较弱,分别形成的磁路使得在多联扼流圈整体中所产生的磁通为相互抵消的方向。也就是可以获得抑制磁通饱和的效果。即,这种线圈的布置结构为负偶合。
如上所述,正偶合和负偶合的配置可得到各不相同的特性。下面,对求得的进行正偶合的2个线圈的中心点间距离R和电感值L的关系以及采用负偶合配置的2个线圈的中心点间距离R和电感值L的关系的结果进行说明。
图22A是表示一个线圈部34及包围其周围的磁性体7的一部分的透视立体图。线圈部34的尺寸为内径4.2mm、外径7.9mm、高度1.7mm,其圈数为3圈。另外,由磁性体7构成的磁芯的导磁率为μ=26,尺寸为10mm×10mm×3.5mm,由这些得到的电感值L为L=0.595μH。
图22B和图22C是表示将2个图22A所示的单位结构的线圈部34和磁性体7配置在同一平面上的结构的透视立体图和平面图。在这种结构的多联扼流圈中,以正偶合结构和负偶合结构的结构差异为参数,将比较中心点间距离R和电感值L的结果表示在图22D中。
2个线圈50、50的中心点间距离R为10mm时,正偶合结构的电感值L为0.579μH,负偶合结构的电感值L比正偶合结构的电感值L小1.4%,即为0.571μH。同样,中心点间距离为9.2mm时,正偶合结构的电感值L为0.583μH,负偶合结构比其小2.7%,即为0.567μH。
也就是说,在正偶合结构中,随着中心点间距离R减小,其电感值L增大。另一方面,在负偶合结构中,随着中心点间距离R减小,其电感值L也减小。总之,正偶合结构只要减小中心点间距离R就能增大电感值L,即使不增加各线圈的圈数也可以得到大的电感值。再有,由于线圈的中心点间距离R越小,越能增大电感值L,因而有利于实现多联扼流圈的小型化。
另一方面,负偶合结构的线圈的中心点间距离R越小,电感值也越小。在负偶合结构中,由于各个线圈中所产生的直流磁场成分相互抵消,即使有大电流流过也容易防止磁通饱和。即,负偶合结构通过采用内置多个线圈的扼流圈,与将多个由1个线圈构成的扼流圈组合使用的场合相比,不仅能实现小型化,还能大幅度地改善直流叠加特性。
下面,对在磁性体7中配置了3个端子一体型线圈的多联扼流圈(下面,成为3联扼流圈)进行说明。
图23A是表示将3个端子一体型线圈501、502、503配置在一条直线上的结构的透视立体图。此外,为了区别这些端子一体型线圈,下面分别称其为右线圈501、中央线圈502和左线圈503。图23B表示这种配置结构,并且各个线圈为正偶合结构方式配置的3联扼流圈的布线图。另外,图23C同样是将3个端子一体型线圈501、503、504配置在一条直线上,为负偶合结构的3联扼流圈的透视立体图。同样,为了区别这些端子一体型线圈501、503、504,下面,分别称其为右线圈501、中央线圈504和左线圈503。这种结构中,包括中央线圈504,右线圈501和左线圈503的卷绕方向都相同。图23D表示这种多联扼流圈的布线图。此外,图23B利用图23D中,将输入端子20和输出端子30的电源连接部分别表示为I1、I2、I3、O1、O2、O3。
表1表示本实施例的因线圈的正偶合结构和负偶合结构的不同所致的各线圈的电感值L的结果。
表1
| 偶合结构 | 线圈配置和磁通方向 | 电感值(μH) | |
| 偶合结构 | 正偶合结构 | 图23A、图23B | 右线圈501 0.5798中央线圈502 0.5870左线圈503 0.5798 |
| 负偶合结构 | 图23C、图23D | 右线圈501 0.5715中央线圈504 0.5704左线圈503 0.5715 | |
由表1可知,3个线圈的平均电感值,正偶合结构的配置比负偶合结构的配置时更大。仅就中央线圈502而言,负偶合结构的电感值为0.5704μH,比正偶合结构时的0.5870μH小2.8%。
如上所述,即使在使用了3个端子一体型线圈501、502、503的3联扼流圈中,也和使用了2个端子一体型线圈50的场合同样,通过正偶合结构和负偶合结构,或者线圈的中心点间距离R能够对电感值L任意地进行调节,由于能根据多联扼流圈的使用目而设定与之相应的电感值L,因而容易实现最佳设计。
此外,在本实施例中,虽说明的是2联和3联结构,但本发明不限于此。还可以将4个或以上的端子一体型线圈配置在一条直线上而做成4联或以上结构。另外,还可以将配置在一条直线上的端子一体型线圈并列配置成2行或以上。
而且,在离开配置在一条直线上的多个端子一体型线圈的位置上,也可以配置至少一个端子一体型线圈。图24A是将相同圈数的3个端子一体型线圈505、506、507在同一平面上配置成V字形,做成负偶合结构的多联扼流圈的透视立体图。另外,图24B是其侧视图,图24C是布线图。端子一体型线圈505、506、507做成各个输入端子5052、5062、5072和输出端子5053、5063、5073显示为同一方向的结构。这样的线圈也与实施例1同样地通过对金属平板进行腐蚀或冲压加工制作。这样,通过交替配置多个线圈,还可增大磁性体7内的端子一体型线圈505、506、507的填充率并使扼流圈整体小型化。
另外,在如图23A所示结构的多联扼流圈中,也可将不同圈数的线圈进行组合。例如,图25是将端子一体型线圈的中心点配置成在一条直线上的结构的多联扼流圈的剖面图。这种结构的场合,将圈数为2圈的端子一体型线圈509、510和圈数为3圈的端子一体型线圈508的各个线圈508、509、510的中心点并列配置在一条直线上。
这样,采用本实施例,不改变线圈的圈数和尺寸,而通过采用多个线圈的正偶合结构或负偶合结构,以及调整各个线圈的中心点间距离并将其埋设在磁性体7中,不仅能根据设计高精度地控制电感值,而且能做成体积小、高度低结构的多联扼流图。
将由这些结构构成的多联扼流圈用作实施例1的图6中所说明的电源电路的扼流圈时,例如,就内置了采用正偶合结构配置的多个端子一体型线圈的多联扼流圈而言,可得到大的电感值。因此,若将其用作扼流圈63,则能得到可控制脉动电流的电源电路。
另外,例如,就内置了采用负偶合结构配置的多个端子一体型线圈的多联扼流圈而言,由于能很容易地得到小的电感值,因而,能做成可适用于更大电流的电源电路。此外,这样的电源电路优选用作个人计算机及移动电话等的电源电路。
实施例5
图26是本发明的实施例5的多联扼流圈的透视立体图。本实施例中,使用2个端子一体型并将其埋设在磁性体607中。第一线圈601一体形成第一输入端子602和第一输出端子603。第二线圈604同样一体形成第二输入端子605和第二输出端子606。各个线圈的卷绕方向虽不同,但圈数都为2圈。这样,当电流从第一输入端子602和第二输入端子605的各个端子流入第一线圈601和第二线圈604时,第一线圈601和第二线圈604的各个线圈内的磁通方向为不同方向。
另外,第一线圈601的中心轴和第二线圈604的中心轴相互平行,并且其配置为将第二线圈604的1圈夹在第一线圈601的2圈中。第一线圈601和第二线圈604埋设在磁性体607的内部,磁性体607做成长方体形状。采用这样的配置,可使第一线圈601和第二线圈604形成磁偶合。
这样,由于本实施例的多联扼流圈为长方体形状,在自动安装多联扼流圈时易于操作。
此处,使用图27和图28对作为第一线圈601和第二线圈604的端子一体型线圈的制造方法及其具体结构进行说明。
首先,如图27所示,通过对金属平板进行腐蚀或冲压制作由以下三部分构成的冲压平板,即:2个圆弧状部分631、连接该2个圆弧状部分631的连接部分633和从2个圆弧状部分631的一端部延长的各自的端部635。此外,金属平板只要是铜或银等低电阻、高导热率材料均可,没有特别限定。
再有,在2个圆弧状部分631的表面形成绝缘膜632。这样,在将冲压平板的2个圆弧状部分631折叠使其上下重叠而构成的线圈部634中,可防止作为线圈的圆弧状部分631间的短路。此外,在连接部分633的表面不形成绝缘膜632。这样,由于在除了连接部分633外的区域上设绝缘膜632,因而,即使弯曲连接部分633也不会发生绝缘膜632的破裂或剥离等,可以抑制源于这样的绝缘膜632引起的线圈特性的劣化。
这种冲压平板如图28所示,通过在2个圆弧状部分631以连接部分633弯折使其中心点相互重合,从而使2个圆弧状部分631形成线圈部634。另外,2个端部635相对线圈634的中心设置成放射状,从而形成端子一体型线圈。此外,本实施例中,第一线圈601和第二线圈604由于做成将第二线圈604的1圈夹在第一线圈601的2圈中的结构,因而,就各自的线圈部634来说,就是设置了间隙尺寸只为圆弧状部分631的厚度尺寸状况下的叠层。
通过采用这样的冲压平板,由于在圆弧状部分631叠层而成的线圈部634使用了进行了用绝缘膜632的绝缘处理,因而,在圆弧状部分631之间不设置间隙也能叠合,可做成占空率高的多联扼流圈。
此外,图27和图28所表示的是作为端子一体型线圈为2圈的情况,但很显然,只要在冲压平板状态下进一步增加圆弧状部分631的数量,就能很容易地制作3圈或以上的端子一体型线圈。
此外,作为磁性体607,由于可利用实施例1中说明的材料和制造方法制作,因而省略其说明。
关于图26所示的多联扼流圈的制造方法,由于也可以利用与实施例1相同的制造方法制作,同样省略其说明。
图29表示沿图26所示的多联扼流圈的A3-A3线的剖面图。第一线圈601的第一输入端子602和第一输出端子603从磁性体607的侧面沿着底面形成。另外,在第一输入端子602和第一输出端子603露出于磁性体607的表面部分上形成衬底层52,在衬底层52上形成将其覆盖的最上层53。衬底层52优选以电镀形成的镍(Ni)层,最上层53优选软钎料层或锡(Sn)层。这些都与实施例1相同。
这样,第一输入端子602、第二输入端子605、第一输出端子603和第二输出端子606由于作为在磁性体607的底面进行弯折的区域部分上最上层53形成例如软钎料层,因而,能更可靠地将多联扼流圈安装到印刷电路板等上。另外,由于藉此做成无引线结构,因而还能以高密度进行安装。
本实施例的多联扼流圈的第一线圈601和第二线圈604是对金属平板进行冲压弯折而成。因此,与过去的用导线卷绕并在导线的前端部分安装端子构成的线圈相比,更易于确保在高频段所必须的电感值和低的直流电阻值,其结果,容易满足大电流的要求。
另外,由于线圈的圈数即使不多也能确保所必须的电感值,因而,能实现体积小、高度低结构的多联扼流圈。
另外,第一线圈601和第二线圈604埋设于磁性体607的内部,该磁性体607的绝缘性优良,可防止线圈之间及线圈部634之间出现短路故障,可做成高可靠性的多联扼流圈。特别是,由于金属磁性粉末的主要成分采用包含从铁(Fe)、镍(Ni)、钴(Co)中选择的一种或以上的磁性体607,因而可以得到可适用于大电流的具有高饱和磁通密度和高导磁率等磁特性的磁性体607,可制得电感值大的多联扼流圈。
下面,对上述结构的多联扼流圈的动作进行说明。
第一线圈601和第二线圈604的圈数相同,但卷绕方向相反。因此,从第一输入端子602和第二输入端子605电流流过时,因所产生的磁场穿过各个线圈内的磁通方向为反向。图30是沿图26所示的本实施例的多联扼流圈的B4-B4线的剖面图,以箭头表示穿过各个线圈内的磁通的方向。第一线圈601和第二线圈604的各个线圈内的磁通的方向相反,为正偶合结构。
另一方面,图31同样是沿图26所示的多联扼流圈的B4-B4线的剖面图,以箭头表示穿过各个线圈内的磁通的方向。在该场合,电流从第一线圈601的第一输入端子602和第二线圈604的第二输出端子606流入,第一线圈601的线圈内的磁通方向和第二线圈604的线圈内的磁通方向相同,为负偶合结构。
下面,对上述结构的多联扼流圈的动作进行说明。
如图30所示,当电流流过第一线圈601时虽产生磁通,但该磁通构成的磁路是穿过第一线圈601的线圈内,并通过第一线圈601的外侧再返回到第一线圈601的线圈内。电流流过第二线圈604时也同样构成磁路。
这时,第一线圈601和第二线圈604由于配置成一部分相互咬合,因而在第一线圈601和第二线圈604中因电流流过所产生的磁路的磁通中,存在相互重合的磁通。特别是各个线圈的中心附近是该磁通的重合较强的部分。
也就是说,因电流流过第一线圈601所产生的磁通中有穿过第二线圈604的线圈内的磁通,同样因电流流过第二线圈604所产生的磁通中也有穿过第一线圈601的线圈内的磁通。并且,由于穿过该第一线圈601的线圈内的磁通的方向和电流流过第二线圈604中时穿过第一线圈601的线圈内的磁通的方向相同,因而,这些磁通叠加,使穿过第一线圈601的线圈内的磁通增大。另外,对于第二线圈604由于也同样地叠加,从而使穿过第一线圈601的线圈内的磁通增大。
这样,在多联扼流圈中产生大的磁场,使电感值更大。因此,当将做成正偶合结构的多联扼流圈用作实施例1的图6所示的电源电路的扼流圈63时,由于正偶合的多联扼流圈的电感值可增大,因而,能做成可抑制脉动电流,并在高频段可适用于大电流的电源电路。
另外,在图31所示结构的多联扼流圈中,当有电流流过第一线圈601时虽产生磁通,但该磁通构成的磁路是穿过第一线601的线圈内,并通过第一线圈601的外侧后再返回到第一线圈601的线圈内。再有,电流流过第二线圈604时也同样构成磁路。这时,由于第一线圈601和第二线圈604配置成一部分线圈相互咬合,因而在因电流流过第一线圈601和第二线圈604所产生的磁路的磁通中存在相互重合的磁通。特别是各个线圈的中心附近是该磁通的重合较强的部分。
如图31所示,在因电流流过第一线圈601所产生的磁通中,有穿过第二线圈604的线圈内的磁通,同样在因电流流过第二线圈604所产生的磁通中也有穿过第一线圈601的线圈内的磁通。
并且,由于电流流过第二线圈604所产生的穿过线圈内的磁通的方向和电流流过第一线圈601时穿过第二线圈604的线圈内的磁通的方向相反,因而穿过第二线圈604的线圈内的磁通减小。另外,同样地,由于电流流过第一线圈601所产生的穿过线圈内的磁通的方向和电流流过第二线圈604时穿过第一线圈601的线圈内的磁通方向不同,因而,穿过第二线圈604的线圈内的磁通减小。这样,可使多联扼流圈中所产生的磁场减小,可抑制磁通出现饱和。
因此,当将负偶合结构的多联扼流圈同样用作实施例1的图6所示的电源电路的扼流圈63时,由于能抑制磁通饱和,因而能提高扼流圈63的直流叠加特性,能做成可适用于更大电流的电源电路。
另外,多联扼流圈的电感值受到第一线圈601和第二线圈604的偶合状态的影响。该第一线圈601和第二线圈604的偶合随着因电流流过第一线圈601和第二线圈604所产生的磁路的磁通重合程度而变化,而这种重合程度随第一线圈601和第二线圈604的配置而改变。
因此,只要改变多联扼流圈的第一线圈601的线圈的中心点和第二线圈604的线圈的中心点的距离就能改变磁通的重合程度,其结果,即使不改变第一线圈601和第二线圈604的圈数,也能改变多联扼流圈的电感值。这样,就能简单地得到设计上所必要的电感值。
下面,根据具体的例子对改变第一线圈601的线圈的中心点和第二线圈604的线圈的中心点间距离时,中心点间的距离R和偶合的关系进行说明。下面,设第一线圈601和第二线圈604的尺寸为:外径8mm,内径4mm,板厚0.5mm;磁性体607的尺寸为长×宽×高=10mm×10mm×3.5mm。
图32A是第一线圈601的中心点和第二线圈604的中心点间的距离R为R=6mm构成的多联扼流圈的剖面图。同样,图32B是中心点间距离R为R=7mm情况下的剖面图,图32C是中心点间距离R为R=8mm情况下的剖面图。这些图表现的基本结构是图26所示的结构,表示的是沿B4-B4线的断面形状。另外,图32D是中心点间距离R为R=0mm场合的剖面图。在这种情况下,由于整体更加小型化,因而,磁性体607的尺寸比图32A-图32C所示的结构更小。
图32A所示结构的多联扼流圈的2个线圈的咬合部分中,构成第二线圈604的线圈部的圆弧状部分631夹在构成第一线圈601的线圈部的2个圆弧状部分631之间。另外,构成第一线圈601的线圈部的2个圆弧状部分631的各自左侧的线圈断面的中心点641、642和构成第二线圈604的线圈部的2个圆弧状部分631各自的右侧的线圈断面的中心点643、644都配置在同一直线上。这是由于第一线圈610和第二线圈604的各部尺寸都为:线圈部的外径为8mm,内径为4mm,线圈的中心点间的距离为6mm所致。
另外,图32B所示结构的多联扼流圈的2个线圈的咬合部分中,构成第二线圈604的线圈部的圆弧状部分631夹在构成第一线圈601的线圈部的2个圆弧状部分631之间。而且,构成第一线圈601的线圈部的2个圆弧状部分631的各自的左侧的线圈断面的中心点641、642和构成第二线圈604的线圈部的2个圆弧状部分631的各自的右侧的线圈断面的外周部分645、646配置在同一直线上。这是由于第一线圈610和第二线圈604的各部尺寸都为:线圈部的外径为8mm,内径为4mm,线圈的中心点间的距离为7mm所致。
另外,图32C所示结构的多联扼流圈的2个线圈的咬合部分中,设置构成第一线圈601的线圈部的2个圆弧状部分631之间与构成第二线圈604的线圈部的圆弧状部分631的一部分重叠。其重叠的程度使构成第一线圈601的线圈部的2个圆弧状部分631的各自的左侧的线圈断面的外周部分647、648和构成第二线圈604的线圈部的2个圆弧状部分631的各自的右侧的线圈断面的外周部分645、646配置在同一直线上。这是由于第一线圈601和第二线圈604的各部尺寸都为:线圈部的外径为8mm,内径为4mm,线圈的中心点间的距离为8mm所致。
再有,图32D所示结构的多联扼流圈的2个线圈的咬合部分中,构成第一线圈601的线圈部的2个圆弧状部分631和构成第二线圈604的线圈部的2个圆弧状部分631配置成完全重叠。即构成第一线圈601的线圈部的2个圆弧状部分631的中心点649、650和构成第二线圈604的线圈部的2个圆弧状部分631的中心点651、652配置在同一直线上。此外,第一线圈601的线圈的中心轴是通过这2个圆弧状部分631的中心点649、650的轴线,同样,第二线圈604的线圈的中心轴是通过2个圆弧状部分631的中心点651、652的轴线。这是由于第一线圈601和第二线圈604的各部尺寸都为:线圈部的外径为8mm,内径为4mm,线圈的中心点间的距离为0mm所致。
图32A所示的多联扼流圈的结构的场合,电流流过第一线圈601时所产生的第二线圈604的线圈内的磁通不会被第二线圈604的圆弧状部分631遮挡。同样,电流流过第二线圈604时所产生的第一线圈601内的磁通也不会被第一线圈601的圆弧状部分631遮挡。因此,这种结构的多联扼流圈的磁路不会被第一线圈601和第二线圈604阻断,其结果,可增大各个线圈内的偶合的有效截面积。
此外,这种结构的多联扼流圈不仅存在于如上所述咬合的线圈的外径和内径完全相同的情况,在咬合线圈的外径和内径之差分别相同的情况下也成立。例如,在第一线圈601的线圈部的外径为9mm,内径为7mm,而第二线圈604的线圈部的外径为8mm,内径为6mm的情况下,若第一线圈601的线圈的中心点和第二线圈604的线圈的中心点间的距离为6.5mm,则仍能实现如上所述的高偶合的多联扼流圈。
此外,在图32A所示的多联扼流圈的结构中,第一线圈601的中心点和第二线圈604的中心点间的距离虽设定为使构成第一线圈601的线圈部的2个圆弧状部分631的各自的左侧的线圈断面的中心点641、642和构成第二线圈604的线圈部的2个圆弧状部分631各自的右侧的线圈断面的中心点643、644都在同一直线上,但也不一定非这样设置,而只要能充分地确保线圈内偶合的有效截面积并使其达到一致的程度即可。
图32B所示的多联扼流圈的结构中,电流流过第一线圈601时所产生的第二线圈604的线圈内的磁通的一部分被第二线圈604的线圈部的圆弧状部分631遮挡。同样,电流流过第二线圈604时所产生的第一线圈601的线圈内的磁通的一部分被第一线圈601的线圈部的圆弧状部分631遮挡。其结果,这种结构的多联扼流圈会产生各自的磁路被第一线圈601和第二线圈604阻断的部分。因此,与图32A所示的多联扼流圈比较,可抑制其偶合。
图32C所示的多联扼流圈的结构中,电流流过第一线圈601时所产生的第二线圈604的线圈内的磁通的一部分被第二线圈604的线圈部的圆弧状部分631遮挡。同样,电流流过第二线圈604时所产生的第一线圈601的线圈内的磁通的一部分被第一线圈601的线圈部的圆弧状部分631遮挡。其结果,这种结构的多联扼流圈会出现各自的磁路被第一线圈601和第二线圈604阻断的部分。因此,与图32A及图32B所示结构的多联扼流圈比较,可进一步抑制偶合。
图32D所示的多联扼流圈的结构中,由于第一线圈601和第二线圈604的线圈部的中心轴配置成同轴线,因而,不仅能更增强偶合,还能小型化。
如上所述,通过改变第一线圈601的线圈的中心点和第二线圈604的线圈的中心点间的距离R,不仅可调节偶合程度,而且可调节线圈内偶合的有效截面积,因而,可更自由地调节多联扼流圈整体的偶合。这样,能容易地实现具有设计上所必需的电感值的多联扼流圈。
实施例6
图33A和图33B是表示本发明的实施例6的多联扼流圈的线圈部的结构的剖面图。其结构是将2个端子一体型线圈711、712呈纵向配置并埋设在磁性体713的内部。此外,在这些图中,以虚线箭头表示磁场的方向,以实线箭箭头表示电流的方向。
图33A所示结构的多联扼流圈的结构为,2个端子一体型线圈711、712的各个线圈部715、716呈纵向配置,并且电流从端子流入从而使电流流过时所产生的线圈内的磁场的方向的相同。这种结构为正偶合结构。采用这种结构,由于所产生的磁通方向相同,因而可因各个磁通的叠加增大电感值,可实现多联扼流圈的小型化。
此外,3个或以上的端子一体型线圈也可以进行同样的配置,只要使电流从端子流入从而使电流流过时所产生的线圈内的磁场方向相同则可获得相同的效果。
图33B所示结构的多联扼流圈的结构为,2个端子一体型线圈711、712同样呈纵向配置,并且电流从端子流入从而使电流流过时所产生的线圈内的磁场方向分别反向。这种结构为负偶合结构。采用这种结构,由于所产生的磁通互相抵消,因而可抑制磁通饱和,可提高多联扼流圈的直流叠加特加。
此外,3个或以上的端子一体型线圈也可以进行同样的配置,只要电流从端子流入从而使电流流过时所产生的线圈内的磁场的方向同样为相互不同的方向,则能获得同样的效果。
下面,就这样的正偶合结构和负偶合结构的多联扼流圈,说明2个端子一体型线圈711、712的线圈的中心点间的距离S和电感值L的关系。图34是中心点间的距离S和电感值L的关系图。该结果是根据下述设定条件求得的,即:端子一体型线圈711、712的尺寸为内径4.2mm,外径7.9mm,高度1.7mm;圈数为3圈;另外,由磁性体713构成的磁芯的导磁率为μ=26,磁芯的尺寸为长×宽×高=10mm×10mm×3.5mm。电感值L为L=0.595μH。
中心点间的距离S为S=3.5mm时,正偶合结构的多联扼流圈的电感值L为L=0.747μH,负偶合结构的多联扼流圈的电感值L比正偶合结构的场合小24.9%,其值L=0.560μH。
同样,中心点间的距离S为S=2.7mm时,正偶合结构的多联扼流圈的电感值L为L=0.794μH,负偶合结构的多联扼流圈的电感值L比正偶合结构的场合小41.1%,其值L=0.468μH。
根据以上的结果发现,只要中心点间的距离相同,正偶合结构的多联扼流圈比负偶合结构的多联扼流圈具有更大的电感值L。
另一方面,在正偶合结构中使中心点间的距离S变化时,例如,S为3.5mm时,L=0.747μH;S为2.7mm时,L=0.794μH。即,S为2.7mm时的电感值L比S为3.5mm时的电感值L大6.3%。同样,在负偶合结构中使中心点间的距离S变化时,例如,S为3.5mm时L=0.560μH,S为2.7mm时L=0.468μH。即,S为2.7mm时的电感值L比S为3.5mm时的电感值L小16.5%。
根据以上的结果可知,在正偶合结构的情况下,若缩小中心点的距离S地配置各个线圈则可增大电感值。另外,在负偶合结构的情况下,若缩小中心点间的距离地配置各线圈则可减小电感值。因此,即使不改变端子一体型线圈711、712的圈数也可以通过调整中心点间的距离S而在某种程度上任意设定多联扼流圈的电感值L。
此外,上面说明的虽为2个端子一体型线圈711、712的情况,但在使用3个或以上的端子一体型线圈的情况下,也同样地只要分别调整中心点间的距离,就能比较容易地改变多联扼流圈的电感值。
图35是表示本实施例的多联扼流圈的变形例的剖面图。该变形例的多联扼流圈是表示在将端子一体型线圈配置成正偶合和负偶合的多联扼流圈中,圈数为(N+0.5,而且N为1或以上的自然数)圈的端子一体型线圈721、722的配置结构的剖面图。此外,端子一体型线圈721、722呈纵向叠层配置并埋设在磁性体723中。图35中,端子一体型线圈721、722的圈数分别为2.5圈。将线圈722的2.5圈叠层在线圈721的2圈,即右侧部分上。另外,将线圈722的2圈叠层在线圈721的2.5圈,即左侧部分上。采用这种结构,由于既不浪费空间,又能高密度地叠层线圈,因而可实现体积小、高度低结构的多联扼流圈。
下面,说明本实施例的这种多联扼流圈的配置及输入端子和输出端子的露出方向。
图36A是表示将图36B所示的端子一体型线圈731和图36C所示的端子一体型线圈732纵向配置在长方体形状的磁性体730的内部的结构的透视立体图。另外,图36D是其布线图。2个线圈731、732的圈数分别为1.5圈,具有各自的输入端子733、735和各自的输出端子734、736。
如图36A所表明的,线圈731的输入端子733和线圈732的输入端子735从相同的面露出,线圈731的输出端子734和线圈732的输出端子736从与上述面相对的面露出。
采用这种配置,由于输入端子733、735和输出端子734、736可以分别从同一个面露出,因而,在将多联扼流圈安装到印刷电路板上时,与半导体集成电路等构成电路的过程中的配置变得容易,可提高安装密度。
另外,还可以很容易地在输入侧设置标记“IN”,在输出侧设置标记“OUT”等。此外,在该变形例中,虽将2个线圈731、732的圈数作成1.5圈,但即使圈数为2.5圈、3.5圈等也可以得到同样的效果。
此外,全部输入端子或输出端子也不必一定要从一个面露出,也可以将输入端子和输出端子的至少2个从1个面露出。另外,全部输入端子和输出端子从同一个面露出时,可以将输入端子和输出端子交替露出。
另外,图37A是由另一种结构构成的多联扼流圈的透视立体图。这种多联扼流圈的结构为,图37B所示的端子一体型线圈741和图37C所示的端子一体型线圈742呈纵向配置。而图37D是其布线图。在这种多联扼流圈的情况下,其结构为,一个线圈741的输入端子743和输出端子744从磁性体740的同一个面露出,而另一个线圈742的输入端子745和输出端子746从与上述面相对的面露出。
在这种结构中,线圈也不限定于2个,同样也可以将3个或以上的线圈叠层。
图38A是由再一种结构构成的多联扼流圈的透视立体图。这种多联扼流圈的结构为,图38B所示的端子一体型线圈751和图38C所示的端子一体型线圈752呈纵向配置。而图38D为其布线图。这种多联扼流圈的线圈751、752的圈数分别为1.5圈并埋设在磁性体750的内部而形成图38D所示的布线结构。即,线圈751具有输入端子755和输出端子756,线圈752具有输入端子753和输出端子754。线圈751和线圈752的配置使各自的输入端子753、755和各自的输出端子754、756分别在不同的面露出。
采用这种结构,即使增大输入端子和输出端子的面积也难于使端子间相互接触。因此,还可以更加改善往印刷电路板上进行安装及散热性能,还可以进一步降低电阻值,从而可制作适用于大电流的多联扼流圈。
另外,若采用这种结构,由于端子的软钎焊位置被均匀地分散,因而可增大安装强度。
这种结构的多联扼流圈的线圈不限定于2个,可以将3个或以上的线圈同样地重叠。这时,多个端子也能够配置成在相同的面露出。
此外,磁性体虽以长方体形状为例进行了说明,但为了易于辨别方向既可以进行倒角,也可以在磁性体的上部设置表示输入端子和输出端子的标记。
如上所述,本实施例的多联扼流圈可确保高频段所需要的电感值的同时,还可保持小的直流电阻值,而且可适用于大电流并实现小型化。因此,当将其用于实施例1的图6中所说明的电源电路时,可做成小型、高性能的电源电路。当将这种电源电路装载于个人计算机及移动电话之类的电子设备中时,有利于实现小型化。
实施例7
下面,参照图39-图41对本发明的实施例7的多联扼流圈进行说明。本实施例的多联扼流圈的基本结构与实施例1-实施例6所说明的多联扼流圈相同。此外,图39-图41表示多联扼流圈的外观形状,图中只表示了端子一体型线圈的输入端子和输出端子。
图39所示的多联扼流圈的结构特征是,所有的输入端子151都从长方体形状的磁性体7的一面露出,而输出端子(未图示)都从与上述那个面相对的面露出。因此,在将多联扼流圈安装到印刷电路板上时,可以将多联扼流圈接近半导体集成电路等配置,可提高印刷电路板的安装密度。另外,在磁性体7的上部表面上还可以设置利用印刷等表示的标记部分121,例如:作为表示输入端子151的标记IN-1、IN-2、IN-3等;作为表示输出端子的标记OUT-1、OUT-2、OUT-3等。这样,在将多联扼流圈安装到印刷电路板上时或安装后,可以容易地确认是否正确地进行了安装。
此外,也可以做成将输入端子和输出端子两种端子都从一面露出的结构。例如,如图40所示,可以将输入端子161和输出端子162交替地配置并露出。这时,在磁性体7的上部表面上,在与输入端子和输出端子分别对应的位置上设置利用印刷等表示的标记部分121,例如,作为表示输入端子161的标记IN-1、IN-2、IN-3等;作为表示输出端子162的标记OUT-1、OUT-2、OUT-3等。这样,在将多联扼流圈安装到例如印刷电路板上时及安装后都能容易地进行是否正确安装的确认。
另外,不必非将所有的输入端子161和输出端子162都从一面露出,可以从2个或以上的输入端子和输出端子中选择至少2个端子从一面露出。
另外,圈数为N圈(N为1或以上的自然数)构成的端子一体型线圈的情况下,由于输入端子和输出端子做成上下同方向突出的结构,因而,可以以该状态上下设置将输入端子和输出端子并列配置在磁性体的一面。
再有,线圈的配置也可以使至少2个端子分别向不同的方向露出。例如,图41所示的多联扼流圈的结构是,3个输出端子172分别从不同的面露出,而3个输入端子171却都从同一个面露出。此外,在这种多联扼流圈的场合,在磁性体7的上部表面上,在与输入端子和输出端子分别对应的位置也设置利用印刷等表示的标记部分121,例如,作为表示输入端子171的标记IN-1、IN-2、IN-3等,作为表示输出端子172的标记OUT-1、OUT-2、OUT-3等。这样,在将多联扼流圈安装到例如印刷电路板上时及安装后,可容易地进行是否正确地安装的确认。
上述结构虽对使用3个端子一体型线圈的情况进行了说明,但端子一体型线圈的个数并没有特别限定,另外对端子的引出方向也无限定,只要在与端子引出方向相对应的面上露出即可。
这样,在配置从任意面露出端子的端子一体型线圈的情况下,可增大端子间的距离。因而可增大端子面积,从而可进一步改善散热特性。另外,由于还可以降低端子的电阻值,因而可制作适用于大电流的多联扼流圈。另外,通过采用这种结构,由于将端子的软钎焊部分分散在底面及其周围部分,因而,还可提高相对于来自各个方向的力的安装强度。另外,本实施例中虽将磁性体做成长方体形状,但为了易于辨别方向,既可以对一部分棱边进行倒角,也可以进一步在各个端子处设置标记部分。
本发明的多联扼流圈的结构为,采用对金属平板进行腐蚀或冲压等形成冲压平板,再将冲压平板弯折而制成端子一体型线圈,多个这种端子一体型线圈具有一定的位置关系并埋设在磁性体的内部;由于它能在高频段使用,并能确保所需要的电感值和小的直流电阻值,因而,适用于各种电子设备,特别是移动电话等便携式设备领域。
Claims (35)
1.一种多联扼流圈,其特征在于,包括:具有设定的位置关系而配置的多个端子一体型线圈的线圈组和将上述线圈组埋设在磁性体内部的磁性体;上述端子一体型线圈由预先设定的展开形状构成的金属平板经弯折形成。
2.根据权利要求1所述的多联扼流圈,其特征在于,上述线圈组的配置为:将上述线圈并排排列从而使构成上述线圈组的多个上述线圈的中心轴相互平行,同时,从多个上述线圈中选择的至少一个线圈的中心点与上述所选择的线圈以外的线圈的中心点的高度不同。
3.根据权利要求2所述的多联扼流圈,其特征在于,通过改变从上述线圈组中选择的至少一个线圈的中心点和从上述所选择的线圈以外的多个上述线圈中选择的至少一个线圈的中心点间的距离而得到规定的电感值。
4.根据权利要求2所述的多联扼流圈,其特征在于,通过改变从上述线圈组中选择的至少一个线圈的中心点和从上述所选择的线圈以外的多个上述线圈中选择的至少一个线圈的中心点间的高度位置而得到规定的电感值。
5.根据权利要求2所述的多联扼流圈,其特征在于,将从上述线圈组中选择的至少一个线圈和与上述所选择的线圈相邻的两个线圈配置成V字形或倒V字形,从而使电流流过上述所选择的线圈时所产生的穿过上述线圈内的磁通方向与电流流过上述配置在与上述所选择的线圈相邻的两个线圈时所产生的穿过上述线圈内的磁通方向为相互不同的方向。
6.根据权利要求2所述的多联扼流圈,其特征在于,将从上述线圈组中选择的至少一个线圈和与上述所选择的线圈相邻的两个线圈配置成V字形或倒V字形,从而使电流流过上述所选择的线圈时在线圈内所产生的磁通方向与电流流过上述配置在与上述所选择的线圈相邻的两个线圈时在线圈内所产生的磁通方向为相同的方向。
7.根据权利要求2所述的多联扼流圈,其特征在于,构成上述线圈组的上述线圈的圈数由(N+0.5)圈构成,其结构为从上述线圈组中选择的线圈的N圈部分和与上述所选择的线圈相邻接的线圈的(N+0.5)圈部分叠层配置而成,其中,N为1或以上的整数。
8.根据权利要求5或6所述的多联扼流圈,其特征在于,通过改变上述所选择的线圈的中心点和配置在与上述所选择的线圈相邻的两个线圈的线圈的中心点间的各个距离而得到规定的电感值。
9.根据权利要求1所述的多联扼流圈,其特征在于,上述线圈组中上述线圈的配置使得构成上述线圈组的多个上述线圈的中心点处于同一平面上。
10.根据权利要求9所述的多联扼流圈,其特征在于,通过改变多个上述线圈中相邻的2个线圈的中心点间的距离得到规定的电感值。
11.根据权利要求9所述的多联扼流圈,其特征在于,上述线圈组的配置使得电流流过多个上述线圈的各个时所产生的上述线圈内的磁通的方向相互不同。
12.根据权利要求9所述的多联扼流圈,其特征在于,上述线圈组的配置使得电流流过多个上述线圈的各个时所产生的上述线圈内的磁通的方向为相同方向。
13.根据权利要求1所述的多联扼流圈,其特征在于,上述线圈组的配置为:上述线圈并排排列从而使得构成上述线圈组的多个上述线圈的中心轴相互平行,同时,使从多个上述线圈中选择的至少一个线圈的中心点和与上述所选择的线圈相邻接的线圈的中心点间的距离为上述所选择的线圈的外径和上述相邻接的线圈的外径之和的1/2或以下,上述所选择的线圈的至少1圈与上述相邻接的线圈咬合。
14.根据权利要求13所述的多联扼流圈,其特征在于,上述所选择的线圈和上述相邻接的线圈的圈数由N圈构成,其配置使得上述所选择的线圈的(N-1)圈与上述相邻接的线圈咬合,其中,N为2或以上的整数。
15.根据权利要求13所述的多联扼流圈,其特征在于,上述线圈组的配置使得上述所选择的线圈的外径和内径之差与上述相邻接的线圈的外径和内径之差相同,上述所选择的线圈的中心点和上述相邻接的线圈的中心点间的距离与上述所选择的线圈的外径和上述相邻接的线圈的内径之和的1/2一致。
16.根据权利要求13所述的多联扼流圈,其特征在于,通过改变在上述线圈组内所选择的至少一个线圈的中心点和与上述所选择的线圈相邻接的线圈的中心点间的距离而得到规定的电感值。
17.根据权利要求13所述的多联扼流圈,其特征在于,上述线圈组的配置使得电流流过在上述线圈组内所选择的至少一个线圈时的线圈内的磁通的方向和电流流过与上述所选择的线圈所邻接的线圈时的在线圈内的磁通的方向为同方向。
18.根据权利要求13所述的多联扼流圈,其特征在于,上述线圈组的配置使得电流流过在上述线圈组内所选择的至少一个线圈时的线圈内的磁通的方向和电流流过与上述所选择的线圈所邻接的线圈时的在线圈内的磁通的方向为不同方向。
19.根据权利要求9或13所述的多联扼流圈,其特征在于,上述线圈组的多个上述线圈都配置在一条直线上。
20.根据权利要求1、2、9或13所述的多联扼流圈,其特征在于,从多个上述线圈中选择的至少一个线圈配置在与配置在一条直线上的多个其它线圈错开的位置上。
21.根据权利要求1、2、9或13所述的多联扼流圈,其特征在于,上述线圈组的配置使得所选择的2个或以上的输入端子和输出端子中的至少一方在相同的表面上露出。
22.根据权利要求1所述的多联扼流圈,其特征在于,上述线圈组中,构成上述线圈组的多个上述线圈纵向埋设在上述磁性体的内部。
23.根据权利要求22所述的多联扼流圈,其特征在于,通过改变多个上述线圈间的间隔而得到规定的电感值。
24.根据权利要求22所述的多联扼流圈,其特征在于,上述线圈组的配置使得电流流过多个上述线圈时所产生的上述线圈内的磁通的方向为同方向。
25.根据权利要求22所述的多联扼流圈,其特征在于,上述线圈组的配置使得电流流过多个上述线圈时所产生的上述线圈内的磁通的方向为相互不同方向。
26.根据权利要求22所述的多联扼流圈,其特征在于,多个上述线圈的圈数由(N+0.5)圈构成,其结构为位于上下的各个线圈的0.5圈部分配置成处于同一平面上,其中,N为1或以上的整数。
27.根据权利要求22所述的多联扼流圈,其特征在于,将多个上述线圈的所有的输入端子和输出端子的至少一方在相同的平面上露出。
28.根据权利要求1、2、9、13或22所述的多联扼流圈,其特征在于,上述磁性体由铁氧体磁性体,铁氧体磁性粉末和绝缘性树脂的复合体及金属磁性粉末和绝缘性树脂的复合体中选择的至少一种构成。
29.根据权利要求1、2、9、13或22所述的多联扼流圈,其特征在于,在上述线圈的表面形成绝缘膜。
30.根据权利要求1、2、9、13或22所述的多联扼流圈,其特征在于,上述线圈组至少有2个端子从各不相同的面露出。
31.根据权利要求1、2、9、13或22所述的多联扼流圈,其特征在于,上述线圈组的至少一个端子经底面及其周围的面的至少2个面而露出。
32.根据权利要求1、2、9、13或22所述的多联扼流圈,其特征在于,上述线圈组中,至少露出在表面的端子部分具有由镍(Ni)或包含镍(Ni)的层构成的衬底层,其最上层形成软钎料层或锡(Sn)层。
33.根据权利要求1、2、9、13或22所述的多联扼流圈,其特征在于,上述磁性体上设置表示输入端子和输出端子的至少一方的标记部。
34.根据权利要求1、2、9、13或22所述的多联扼流圈,其特征在于,上述磁性体形成长方体形状。
35.一种电子设备,其特征在于,装载有权利要求1、2、9、13或22所述的多联扼流圈。
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