TW201814740A - 線圈部件 - Google Patents

Abstract

本發明涉及一種線圈部件。該線圈部件具有：具有磁性體粉末和樹脂的磁芯部；空心線圈部；從上述空心線圈部引出的引出部；以及端子部，至少上述空心線圈部的整體被埋設在上述磁芯部的內部，上述磁芯部的外形為從大致長方體中除去了1個以上的角部後的形狀，被除去的角部包含該大致長方體的邊並且是與空心線圈部的捲繞軸方向大致平行的邊的全部，除去的部分的體積為所述大致長方體的體積的2%以上。根據本發明，可以提供一種可以維持磁特性並且降低磁性體的使用量的線圈部件。

Description

線圈部件

本發明涉及一種具有空心線圈和埋設有該空心線圈的磁芯部的線圈部件。特別是涉及一種適合安裝於電源類電路的線圈部件。

近年來，伴隨著電子設備的小型化和高性能化，在驅動這些電子設備的DC/DC轉換器等的電源電路中，強烈尋求對應於高頻化和大電流化之小型且高性能的線圈部件。

一直以來，作為能夠達成上述要求的線圈部件，已知有將捲繞有電線的空心線圈埋設於將磁性粉末和樹脂的混合物進行加壓成型而成的壓粉磁芯(磁芯)內的線圈封入型磁性部件(例如，參照專利文獻1)。

為了得到小型並且高性能的線圈部件，能夠得到高的電感，並且直至大電流區域都可以保持高的電感從而抑制電流驅動時的磁飽和很重要。為了抑制磁飽和並且實現小型化，通過使在由磁性體構成的磁芯內產生的磁通密度的分佈接近均勻從而有效地利用磁芯整體很重要。另外，作為表徵磁飽和特性的指標，例如可以示例直流疊加特性。

然而，如專利文獻1所記載的，線圈封入型磁性部件通常具有在長方體的磁芯內部埋設有圓筒形狀的空心線 圈的結構。在第8A圖中示出該結構。另外，第8B圖是從空心線圈40的捲繞軸方向來觀察線圈封入型磁性部件100的圖，結果成為配置於空心線圈40的內側的磁性體(磁芯20的中足部21)的外周形狀為圓形，而相對於此配置於空心線圈的外側的磁性體(磁芯20的外足部22)的外周形狀為四邊形(正方形)的結構。

在此，如第8B圖所示，從磁芯20的中足部21向著磁芯20的外足部22，即從空心線圈40的內側向外側流通的磁通仿照中足部21的外周形狀流通，因此，其方向成為放射狀。另一方面，存在著在外足部22即遠離空心線圈形成的角部附近(在第8B圖中為以虛線包圍的部分)，所產生的磁通密度極度變低，難以有效地利用由磁性體構成的磁芯20整體的問題。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利第3654251號公報

本發明是鑒於這樣的實際情況完成的，其目的在於提供一種可以維持磁特性並且降低磁性體的使用量的線圈部件。

本發明的實施方式如下所示。

[1]一種線圈部件，其中，該線圈部件具有：具有磁性體粉末和樹脂的磁芯部； 空心線圈部；從空心線圈部引出的引出部；和端子部，至少空心線圈部的整體被埋設在磁芯部的內部，磁芯部的外形為從大致長方體中除去了1個以上的角部後的形狀，被除去的角部包含該大致長方體的邊並且是與空心線圈部的捲繞軸方向大致平行的邊的全部，除去的部分的體積為大致長方體的體積的2%以上。

具有上述結構的線圈部件與磁芯部為大致長方體形狀的線圈部件相比，磁特性相等，並且可以降低磁性體的使用量。

[2]如[1]所述的線圈部件，其中，角部通過C倒角而被除去。

通過進行C倒角，可以容易地除去角部。

[3]如[1]或[2]所述的線圈部件，其中，2個以上的角部被除去。

[4]如[1]或[2]所述的線圈部件，其中，3個以上的角部被除去。

[5]如[1]或[2]所述的線圈部件，其中，4個角部被除去。

根據具有上述結構的線圈部件，可以維持磁特性，並且進一步降低磁性體的使用量。

[6]如[5]所述的線圈部件，其中，所述磁芯部的外形為大致正八角柱狀。

根據具有上述結構的線圈部件，可以維持磁特 性，並且進一步降低磁性體的使用量，而且，製造和安裝變得容易。

10、10a、10b、10c‧‧‧線圈部件

2‧‧‧磁芯部

2a‧‧‧磁芯部2之第1主面

2b‧‧‧磁芯部2之第2主面

2c‧‧‧磁芯部2之第1外周面

2d‧‧‧磁芯部2之第2外周面

2e‧‧‧磁芯部2之第3外周面

2f‧‧‧磁芯部2之第4外周面

2g‧‧‧磁芯部2之第5外周面

2h‧‧‧磁芯部2之第6外周面

2i‧‧‧磁芯部2之第7外周面

2j‧‧‧磁芯部2之第8外周面

2cd、2de、2ef、2fc‧‧‧邊

C、C1、C2、C3、C4‧‧‧角部

4a‧‧‧電線

40‧‧‧空心線圈

41‧‧‧捲繞部

42‧‧‧引出部

P‧‧‧捲繞部41上顯示與角部C的最短距離的點

TL‧‧‧捲繞部41上顯示與角部C的最短距離的點P的切線

E1、E2‧‧‧磁芯部2的邊

D‧‧‧與切線TL平行的線距點P的距離

100‧‧‧線圈封入型磁性部件

20‧‧‧磁芯

21‧‧‧磁芯20的中足部

22‧‧‧磁芯20的外足部

第1A圖為本發明的第1實施方式所涉及的線圈部件的透視立體圖，第1B圖為本發明的第1實施方式所涉及的線圈部件的透視俯視圖。

第2圖為空心線圈部與引出部的截面圖。

第3A圖為顯示在本發明的第1實施方式所涉及的線圈部件中被除去的角部的透視立體圖，第3B圖為顯示在本發明的第1實施方式所涉及的線圈部件中被除去的角部的透視俯視圖。

第4圖為顯示除去角部的範圍的圖。

第5A圖為本發明的第2實施方式所涉及的線圈部件的透視立體圖，第5B圖為本發明的第2實施方式所涉及的線圈部件的透視俯視圖。

第6A圖為本發明的第3實施方式所涉及的線圈部件的透視立體圖，第6B圖為本發明的第3實施方式所涉及的線圈部件的透視俯視圖。

第7A圖為本發明的第4實施方式所涉及的線圈部件的透視立體圖，第7B圖為本發明的第4實施方式所涉及的線圈部件的透視俯視圖。

第8A圖為現有例所涉及的線圈部件的透視立體圖，第8B圖為現有例所涉及的線圈部件的透視俯視圖。

以下，基於圖式所示的實施方式，按照以下的順序來詳細地說明本發明。

1.線圈部件

1.1 第1實施方式

1.2 第2實施方式

1.3 第3實施方式

1.4 第4實施方式

2.實施方式的效果

3.變形例

(1.線圈部件)

(1.1 第1實施方式)

如第1A圖與第1B圖所示，第1實施方式所涉及的線圈部件10具有：作為壓縮成型體的磁芯部2、捲繞有電線而形成的空心線圈部41、從空心線圈部41引出的引出部(省略圖示)、與引出部電性連接並且設置於磁芯部2的外周的端子部(省略圖示)，空心線圈部41的整體被埋設於磁芯部2的內部。因此，在實際的線圈部件10中，不能從外部觀察空心線圈部41。

如第1A圖與第1B圖所示，磁芯部2的外形具有正八面形的第1主面2a和第2主面2b經由長方形的8個外周面(第1外周面2c、第2外周面2d、第3外周面2e、第4外周面2f、第5外周面2g、第6外周面2h、第7外周面2i以及第8外周面2j)連接而構成的正八角柱狀。

在本實施方式中，第5外周面2g、第6外周面2h、第7外周面2i以及第8外周面2j在後詳述，然而，係為通過 除去了正四角柱的角部而形成的面。

磁芯部2通過將含有磁性體粉末和作為結合磁性體粉末中所含的磁性體顆粒的黏結劑的樹脂的顆粒進行壓縮成型或注射成型，並根據需要進行熱處理而形成。作為磁性體粉末的材質，只要是發揮規定的磁特性的就沒有特別地限定，例如，可以列舉Fe-Si(鐵-矽)、鐵矽鋁合金(Sendust)(Fe-Si-Al；鐵-矽-鋁)、Fe-Si-Cr(鐵-矽-鉻)、坡莫合金(Fe-Ni)、羰基鐵系等的鐵系的金屬磁性體。另外，也可以是Mn-Zn系鐵氧體、Ni-Cu-Zn系鐵氧體等的鐵氧體。

作為黏結劑的樹脂，沒有特別地限定，例如，可以列舉環氧樹脂、酚醛樹脂、丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、矽樹脂、將這些組合而成的混合物等。

構成空心線圈部和引出部的電線例如由導線和根據需要包覆導線的外周的絕緣包覆層構成。導線由例如，Cu、Al、Fe、Ag、Au、磷青銅等構成。絕緣包覆層由例如聚氨酯、聚醯胺醯亞胺、聚醯亞胺、聚酯、聚酯-醯亞胺、聚酯-尼龍等構成。電線的橫截面形狀沒有特別地限定，可以列舉圓形、方形等。

如第2圖所示，空心線圈部41捲繞有電線4a而被形成，引出部42從空心線圈部41引出。在本實施方式中，空心線圈部41是將電線4a捲繞成中空圓筒狀的部分。該空心線圈以捲繞軸O與磁芯部2的兩主面2a、2b垂直的方式被埋設於磁芯部2的內部。

另外，電線4a的兩端即至少一對引出部42從空心線圈部41引出至磁芯2的外部。引出的電線4a(引出部42) 與設置於磁芯部2的外周面的一對端子部電性連接。另外，端子部沒有特別地限定，可以適用公知的結構。

如果在端子部施加電壓，則電流在電線4a中流通，以貫通空心線圈部41的中空部的方式產生磁通，由此線圈部件發揮規定的磁特性。

在本實施方式中，如第3A圖與第3B圖所示，具有正八角柱狀的外形的磁芯部2，為具有正四角柱狀的4個角部C1~C4被以相對於構成角部的面傾斜45°的面除去而成的結構。即，4個角部成為C倒角的結構。在第3A圖與第3B圖中，以虛線表示被除去的部分(角部C1~C4)。

另外，也可以使用具有對應於除去了4個角部的正八角柱狀的磁芯部2的形狀的模具等，成型預先除去了4個角部的磁芯部2，也可以通過從長方體狀的磁芯部通過C倒角除去4個角部來形成磁芯部2。在本實施方式中，優選通過C倒角除去4個角度，而本實施方式中通過進行的倒角除去的量顯著多於通過通常的倒角除去的量。對於線圈部件進行的通常的倒角是為了防止破片等線圈部件的破損而進行的，不會如本實施方式那樣較大地除去角部。

除去角部前的磁芯部的外形為正四角柱，具有與第8圖所示的線圈部件的磁芯部的外形同樣的形狀。如上所述，在第8圖所示的線圈部件中，由於配置於空心線圈的內部的磁性體的外周形狀為圓形，因此，由在線圈中流通的電流產生的磁通從空心線圈的內部向外部呈放射狀，其中較多沿著空心線圈的外周面前進。因此，在第8圖中以虛線表示的角部中 產生的磁通少。

因此，雖然含有磁性體粉末的磁芯部作為用於增大電感的部分存在，但是對於作為線圈部件的磁特性，由在第8圖所示的角部中產生的磁通產生的貢獻非常少，難以說該角部作為用於增大電感的部分被有效地利用了。

換而言之，可以通過除去對作為線圈部件的磁特性的貢獻少的部分，從而不僅維持作為線圈部件的磁特性，並且還實現磁性體的有效利用。即，可以有效地降低線圈部件的磁性體的使用量，並提高磁芯部的單位體積的性能，從而也能夠實現線圈部件的輕量化。

在此，在本實施方式中，如第3A圖與第3B圖所示，從作為長方體的正四角柱中除去了包含與空心線圈部41的捲繞軸O平行的邊的全部的角部(包含邊2cd的C1、包含邊2de的C2、包含邊2ef的C3以及包含邊2fc的C4)。而且，相對於除去角部前的正四角柱的體積100%，通過將除去的角部的體積設定為2%以上，優選為3%以上，從而可以維持作為線圈部件的磁特性，並且可以有效地降低磁性體的使用量。

另外，為了提高磁芯部的單位體積的性能，優選考慮到空心線圈的大小而將除去的角部的大小設定為規定的範圍內。第4圖為從空心線圈部41的捲繞軸方向來觀察的磁芯部2的部分俯視圖，並且為顯示被除去的部分的大小的範圍的圖。在第4圖中，磁芯部2形成為正四角柱狀，空心線圈部41形成為圓筒狀。如果描繪出為捲繞部41上的點且顯示與角部C的最短距離的點P的切線TL，則相對於形成磁芯部2的 邊E1與邊E2兩者，呈45°的角度。

通過沿著該切線從磁芯部2除去角部C，則可以最大降低磁性體的使用量，但是在從捲繞部41內部向外部環繞時，由於存在於捲繞部41的外側的磁性體少，因此，產生的磁通變少，其結果，作為線圈部件的磁特性也變差。

另一方面，如果在從切線TL向著角部C的方向(遠離空心線圈部41的方向)離開過多，則雖然磁特性良好，但是未有效利用的磁性體部增加，單位體積的性能降低。

因此，優選為在從切線TL向著角部C的方向上，與切線TL平行的線配置成距點P的距離D成為0.01mm以上，並且沿著該線除去了角部C的結構。通過將除去角部C的部分設定為上述的範圍內，可以提高線圈部件的單位體積的性能。

本實施方式所涉及的線圈部件例如適合作為個人電腦或可攜式電子設備等中所搭載的DC/DC轉換器等的電源電路、個人電腦或可攜式電子設備等中所搭載的電源線中的扼流圈等的要求高頻化和大電流化的線圈部件。

(1.2 第2實施方式)

如第5A圖與第5B圖所示，第2實施方式所涉及的線圈部件10a除了被除去的角部為1個以外，其它與第1實施方式的線圈部件10相同，省略重複的說明。本實施方式所涉及的線圈部件10a也可以產生與第1實施方式所涉及的線圈部件10同樣的作用效果。

(1.3 第3實施方式)

如第6A圖與第6B圖所示，第3實施方式所涉及的線圈 部件10b除了被除去的角部為2個以外，其它與第1實施方式的線圈部件10相同，省略重複的說明。本實施方式所涉及的線圈部件10b也可以產生與第1實施方式所涉及的線圈部件10同樣的作用效果。

(1.4 第4實施方式)

如第7A圖與第7B圖所示，第4實施方式所涉及的線圈部件10c除了被除去的角部為3個以外，其它與第1實施方式的線圈部件10相同，省略重複的說明。本實施方式所涉及的線圈部件10c也可以產生與第1實施方式所涉及的線圈部件10同樣的作用效果。

(2.實施方式的效果)

在上述的實施方式中，在埋設有圓筒形狀的空心線圈部的磁芯部中，該磁芯部的外形為從長方體形狀中除去了對線圈部件的磁特性的貢獻非常少的長方體的角部的結構。

由此，可以確實地兼顧線圈部件的良好的磁特性和磁性體的使用量的降低。另外，由於角部的除去通過C倒角來進行，因此，能夠不將製造工序複雜化而容易地除去角部。

特別是通過將磁芯部的外形設定為正八角形柱，從而除了上述的效果以外，還增大在磁芯部的外周形成端子部時的自由度。

以上對本發明的實施方式進行了說明，但是本發明不限定於上述的實施方式，也可以在本發明的範圍內以各種方式進行改變。

(3.變形例)

在上述的實施方式中，記載了空心線圈部為截面圓形狀的情況。然而，空心線圈部的形狀只要是具有中空形狀的就沒有特別地限定。例如，也可以是截面多邊形狀。在該情況下，優選將通過空心線圈部的截面形狀的頂點並且相對於第4圖所示的邊E1和E2呈45°的線作為基準，以上述的距離除去角部。

另外，在上述的實施方式中，空心線圈部以捲繞有多次電線而構成，但是也可以由1匝環狀的導體構成。

另外，在上述的實施方式中，通過除去了正四角柱的角部，從而新形成了磁芯部的外周面，此時也形成了新的角部，對於形成的新的角部也可以進行通常的倒角。在該情況下，優選為將角部倒成曲面的R倒角。

實施例

(實施例1)

以下，基於實施例來具體地說明本發明，但是本發明不限定於以下的實施例。

將作為磁性體粉末的以鐵為主成分的金屬磁性材料粉末和作為樹脂的環氧樹脂混合，並造粒成顆粒狀。接著，將使用絕緣皮膜銅線製作的空心線圈和通過造粒得到的顆粒投入模具內，利用規定的壓力進行加壓成型，得到埋設有空心線圈的成型體。根據模具的形狀，得到了具有將1個角部進行了C倒角而成的形狀的樣品(實施例1)、具有將2個角部進行了C倒角而成的形狀的樣品(實施例2)、具有將3個角部進行了C倒角而成的形狀的樣品(實施例3)、具有將4個角部進行了C倒角而成的形狀的樣品(實施例4)、具有沒有將 角部進行C倒角的形狀(正四角柱形狀)的樣品(比較例1)。對於這些樣品，以規定的溫度條件進行熱處理，並得到了線圈部件。另外，實施例4所涉及的線圈部件的尺寸為，邊長為4.1mm的正八角柱，高度為4mm。另外，比較例1所涉及的線圈部件的尺寸為，邊長為10mm的正四角柱，高度為4mm。根據實施例1~4的線圈部件的尺寸算出線圈部件的體積，求得相對於比較例1的線圈部件的體積的比。將結果示於表1中。

對於得到的線圈部件的樣品，進行了起始電感和電感值的直流疊加時的飽和特性的評價。電感值的測定使用LCR測量儀(Agilent Technologies Ltd.製造的4284A)，並且使用直流偏壓電源(Agilent Technologies Ltd.製造的42841A)施加直流電流。

起始電感是沒有施加直流電流的狀態下的電感值，電感值的直流疊加時的飽和特性是施加16A和20A的直流電流時的各電感值。

起始電感越大，則表示作為線圈部件的性能越優異，並且直流疊加時的電感值越大，則表示越能夠保持直至大電流區域的高的電感值，並且成為表徵磁飽和特性的指標的直流疊加特性越優異。將結果示於表1中。表1中，“磁芯部的體積比率”是磁芯部的外形顯示的體積比率。

根據表1可以確認，實施例1-4與比較例1相比較，雖然磁芯部的體積小，但是起始電感、電感值的直流疊加時的飽和特性都可以得到與比較例1同等的特性。

另外，被除去的角部的數量越多，可以降低磁芯部的體積的效果越大，特別是可以確認在被除去4個角部的實施例4的情況下效果最大。

將表1的結果換算成線圈部件的單位體積的性能，將換算得到的結果示於表2中。

根據表2可以確認，實施例1~4與比較例1相比較，單位體積的性能更高。

Claims (6)

1. 一種線圈部件，其中，所述線圈部件具有：具有磁性體粉末和樹脂的磁芯部；空心線圈部；從所述空心線圈部引出的引出部；和端子部，至少所述空心線圈部的整體被埋設至所述磁芯部的內部，所述磁芯部的外形為從大致長方體中除去了1個以上的角部後的形狀，被除去的所述角部包含該大致長方體的邊並且是與所述空心線圈部的捲繞軸方向大致平行的邊的全部，被除去的部分的體積為所述大致長方體的體積的2%以上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之線圈部件，其中，所述角部通過C倒角而除去。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之線圈部件，其中，2個以上的所述角部被除去。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之線圈部件，其中，3個以上的所述角部被除去。
5. 如申請專利範圍第1或2項所述之線圈部件，其中，4個所述角部被除去。
6. 如申請專利範圍第5項所述之線圈部件，其中，所述磁芯部的外形為大致正八角柱狀。