TWI459421B - 製造一線圈總成之方法及裝置 - Google Patents

Description

製造一線圈總成之方法及裝置

本發明係關於一種製造一線圈總成的方法及裝置，特別是製造一環形線圈總成的方法及裝置。

隨著科技的發展，各式的電子裝置已成為現代化社會不可或缺的要素，由於電子裝置須由外界提供一特定電壓使其正常運作，因此用以供應該特定電壓之相關電性元件也廣泛地被使用。上述之電性元件係可為一電感元件，電感元件包含至少一線圈總成，用以將由外部輸入之交流電源，藉由線圈總成的相互電性感應，轉換為特定之直流電源而輸出，供電子裝置正常運作及被使用。

習知一種用於電感元件之線圈總成，包含一環型鐵芯，其可為一金屬材質，環型鐵芯用以纏繞預定圈數之銅線，造成特定之阻抗，以作為電性感應作用之主要元件。上述之線圈總成其金屬材質之環型鐵芯，需要額外藉由其他設備製造提供(例如一成型模具)，且由於在不同的電感元件中，除了線圈總成需要形成特定的阻抗以外，更需與其他電子零件相應配合，以提供特定之輸出電壓。基於上述之原因，不同電感元件之線圈總成所纏繞的銅線圈數因而產生差異，且藉以纏繞銅線之金屬環型鐵芯之尺寸也將有所不同，即每一上述線圈總成需要提供特定之金屬環型鐵芯供其纏繞銅線，亦即需要額外準備相關之特定生產設備(例如一出成型模具)，用以製造該金屬環型鐵芯。

由上述可知，習知具有金屬環型鐵芯之線圈總成，其只能供以特定單一之線圈總成使用，而當欲生產其他尺寸之線圈總成時，製造金屬環型鐵芯之設備無法共用，造成生產成本無法有效降低。因此，提供一可製造各式尺寸之線圈總成的方法及設備，以增加線圈總成應用之彈性，並同時有效控制生產成本，增加產品市場競爭力，乃為此一業界亟待努力之目標。

本發明之一目的在於提供一線圈總成的製造方法，該製造方法可製造用以取代傳統金屬環狀鐵芯之線圈總成。

本發明之另一目的在於提供製造一線圈總成的設備，該設備包含一繞線單元及一加熱單元。

為達上述目的，該製造方法係利用該繞線單元以纏繞一繞線組於一繞線管芯上，最後藉由加熱之方式將穿置有該繞線管芯之一套管定型，使該套管緊密地包覆該繞線組，以形成該線圈總成。

由於上述之線圈總成具有一撓性材質之管芯，因此適可將該管芯彎曲成一環型，用以取代傳統之金屬環型鐵芯。此外，繞線管芯之長度係依照實際繞線組之圈數多寡，以及具有該線圈總成的電性裝置之尺寸等因素而決定。藉此，於製造不同尺寸及繞線圈數之線圈總成時，可不必額外準備相應各不同線圈總成尺寸之金屬環型鐵芯，藉此可增加生產效率，同時降低生產成本。

為讓本發明之上述目的、技術特徵和優點能更明顯易懂，下文係以較佳實施例配合所附圖式進行詳細說明。

本發明之一實施例如第1圖所示，一用以製造一線圈總成之裝置1，包含一繞線單元1a及一加熱單元1b。繞線單元1a包含一本體11及一緊固器13，緊固器13可旋轉地固定於本體11上，用以夾持一繞線管芯12，而本體11具有一致動器(圖未示出)，用以轉動緊固器13轉動，並連同轉動繞線管芯12。藉此，如第3A圖及第3B圖所示，將一繞線組3纏繞於繞線管芯12上。

加熱單元1b實質上係為係具有一預定外型之模具，透過一加熱器(圖未示出)，適以加熱穿置有繞線管芯12之一套管41，並使之定型(如第4圖所示)，其中繞線管芯係為可撓之材質。於本實施例中，預定外型係呈現一環型，撓性材質之管芯係可彎曲地容置於加熱單元1b中。更特別地是，本加熱單元1b模具上之環型側壁15係為可調整側壁，亦即該模具上之環型可依據線圈之尺寸而作不同圓弧尺寸的調整，以因應不同線圈尺寸加熱套管41。

本發明更提出一線圈總成的製作方法，如第2圖所示，第一步驟21係纏繞一繞線組於一繞線管芯上；其次，第二步驟22係穿置該繞線管芯於一套管中；最後，第三步驟23係將穿置有該繞線管芯之該套管定型。

詳細來說，請同時參照第3A圖及第3B圖，本實施例的第一步驟21係纏繞一繞線組3於繞線管芯12上，更進一步來說，本實施例係將繞線組3纏繞於長度範圍介於70-100毫米之繞線管芯12上，其中，繞線管芯12係為一矽膠材質之可撓柱狀體，而繞線組3較佳地由材質為銅之一金屬導線所構成，而其線徑係為34AWG(American wire gauge)。

其次，繞線組3係由二繞線層組成，首先將前述之金屬導線纏繞於繞線管芯12上以形成一第一繞線層31，接著於第一繞線層31上繼續纏繞，以形成一第二繞線層33。於其他實施例中，繞線管芯12之長度以及構成繞線組3之金屬線之材質及線徑並不以此為限，繞線管芯12之材質亦可為其他具有撓性之高分子材料。

更詳細而言，如第3A圖所示，於纏繞繞線組3之前可先於繞線管芯12之一第一端32環繞一膠帶36以作為定位之用，其次，藉由繞線單元1a使繞線管芯12旋轉，由繞線管芯12之第一端32至與第一端32相對之一第二端34之一方向X纏繞一第一金屬線，以形成第一繞線層31，第3A圖中之纏繞圈數係用於示意，並非代表實際圈數，實際上纏繞第一金屬線(即形成第一繞線層31)之步驟係纏繞第一金屬線約400圈於繞線管芯12上。同時，可於第二端34環繞一膠帶36’，以界定出繞線層3之範圍。接著，如第3B圖所示，相似地，自繞線管芯12之第二端34至與第一端32之一方向Y(即方向X之反方向)纏繞一第二金屬線，以形成第二繞線層33，第3B圖中之纏繞圈數係用於示意，並非代表實際圈數，其中纏繞第二金屬線(即形成第二繞線層33)之步驟係纏繞第二金屬線約400圈於繞線管芯12上。

需注意的是，於本實施例中，以方向X纏繞第一金屬線於繞線管芯12後，接續地，以方向Y纏繞第二金屬線於繞線管芯12，即第一金屬線與第二金屬線係實質上為同一金屬線。然而於其他實施例中，金屬線所纏繞之圈數，所形成之繞線層數，以及各金屬線是否實質上為同一金屬線，係依實際需求而定，並不以此為限。

本實施例於纏繞繞線組3於繞線管芯12之後，更包含利用一繞線測試儀(圖未示出)以確認各繞線層31及33之繞線圈數是否正確之步驟；同時亦包含利用一磁性分析儀(magnetic analyzer)(圖未示出)以及一多功能量測儀(multi-meter)(圖未示出)分別確認繞線組3之電感值以及電阻值之步驟。

參閱第4圖及第5圖，完成上述之第一步驟21後，以第二步驟22將纏繞有繞線組3之繞線管芯12穿置於一套管41之中，以形成線圈總成半成品4’，接著實施第三步驟23將穿置有繞線管芯12之套管41定型。於本實施例中，套管41可為一熱縮套管，穿置有繞線管芯12之套管41係利用加熱單元1b以加熱方式定型。上述加熱步驟係將線圈總成半成品4’置於加熱單元1b，於本實施例中，加熱單元1b實質上係為具有複數個環型側壁15之模具，適以分別容置複數個線圈總成半成品4’。藉此，使繞線管芯12藉由加熱而彎曲定型，而套管41亦藉由加熱收縮而緊密包覆於繞線組3，形成線圈總成4。

參閱第5圖及第6圖，藉由加熱定型後之線圈總成4更包含使繞線管芯12之二相對端32、34配合地相互固接之一步驟。上述之固接步驟係可設置一連接組43於繞線管芯12之第一端32上(如第5圖所示)，於此實施例中，繞線管芯12係一中空管，同時連接組43之外露部分亦可同時插置於第二端34，而形成環型外型之一線圈總成5。於其他實施例中，連接組43可為其他之構型，繞線管芯12亦相應而設計，並不以此為限。

線圈總成5更包含分別連接二引線51、53於第一繞線層31以及第二繞線層33之步驟。於本實施例中，第一金屬線與第二金屬線係分別用以形成第一繞線層31以及第二繞線層33，而第一金屬線與第二金屬線係實質上為同一金屬線，其中引線51、53係分別與該金屬線之二端連結，於上述之連結處亦可以一膠帶55將二引線51、53與線圈總成5固定。

綜上所述，本發明提出一線圈總成之製造方法及裝置，其中線圈總成具有一繞線管芯，將金屬線纏繞於繞線管芯之上而形成繞線組，並將一套管包覆於繞線組，而繞線管芯適可彎曲，並藉由加熱而使之定型。藉此係可改善習知線圈總成之製作方法，將傳統之金屬環形鐵芯用以本發明之可彎曲之繞線管芯取代，同時，繞線管芯之長度亦可依實際應用而定。藉此，可不必依據不同尺寸之線圈總成，而提供特定之金屬環形鐵芯，可有效降低裝置成本，並提升生產之效率。

上述實施例僅為例示性說明本發明之原理及其功效，以及闡釋本發明之技術特徵，而非用於限制本發明之保護範疇。任何熟悉本技術者之人士均可在不違背本發明之技術原理及精神的情況下，可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍。因此，本發明之權利保護範圍應如後述之申請專利範圍所列。

1．．．裝置

1a．．．繞線單元

1b．．．加熱單元

11．．．本體

12．．．繞線管芯

13．．．緊固器

15．．．環型側壁

3．．．繞線組

31．．．第一繞線層

32．．．第一端

33．．．第二繞線層

34．．．第二端

36、36’．．．膠帶

4．．．線圈總成

4’．．．線圈總成半成品

41．．．套管

43．．．連接組

5．．．線圈總成

51、53．．．引線

55．．．膠帶

第1圖係為根據本發明之一線圈總成之製作裝置示意圖；

第2圖係為根據本發明之一線圈總成之製作方法流程圖；

第3A圖係為根據本發明之一實施例，纏繞一第一繞線層於一繞線管芯示意圖；

第3B圖係為根據本發明之一實施例，纏繞一第二繞線層於一繞線管芯示意圖；

第4圖係為根據本發明之一實施例，利用一加熱單元使一線圈半成品定型之示意圖；

第5圖係為根據本發明之一線圈示意圖；以及

第6圖係為根據本發明之一具有二引線之一線圈示意圖。

1．．．裝置

1a．．．繞線單元

1b．．．加熱單元

11．．．本體

12．．．繞線管芯

13．．．緊固器

15．．．環型側壁

Claims (14)

1. 一種線圈總成的製造方法，包含下列步驟：纏繞一繞線組於一繞線管芯上，該繞線管芯為可撓之材質；穿置該繞線管芯於一套管中；以及將穿置有該繞線管芯之該套管置於一預定形狀之模具中加熱，使該套管收縮緊密包覆該繞線管芯上的該繞線組的同時定形該套管。
2. 如請求項1所述之製造方法，其中該預定形狀之模具為環型模具，該環型模具的一環型側壁為可調整而改變環型模具的尺寸。
3. 如請求項1所述之製造方法，其中纏繞該繞線組之步驟更包含：纏繞一第一繞線層於該繞線管芯上；以及纏繞一第二繞線層於該第一繞線層上。
4. 如請求項3所述之製造方法，其中纏繞該第一繞線層之步驟更包含自該繞線管芯之一第一端至與該第一端相對之一第二端之一方向纏繞一第一金屬線。
5. 如請求項4所述之製造方法，其中纏繞該第一金屬線之步驟更包含纏繞該第一金屬線約400圈之一步驟。
6. 如請求項4所述之製造方法，其中纏繞該第二繞線層之步驟更包含自該繞線管芯之該第二端至與該第一端之一方向纏繞一第二金屬線。
7. 如請求項6所述之製造方法，其中纏繞該第二金屬線之步驟 更包含纏繞該第二金屬線約400圈之一步驟。
8. 如請求項1所述之製造方法，其中纏繞該繞線組之步驟更包含纏繞該繞線組於長度界於70-100毫米間之該繞線管芯上。
9. 如請求項1所述之製造方法，更包含設置一連接組於該繞線管芯上，使該繞線管芯之二相對端配合地相互固接之一步驟。
10. 如請求項3所述之製造方法，更包含分別連接二引線於該第一繞線層以及該第二繞線層之步驟。
11. 一種製造一線圈總成之裝置，包含：一繞線單元，用以將一繞線組纏繞於一繞線管芯上，該繞線管芯為可撓之材質；以及一加熱單元，用以彎曲固定穿置有該繞線管芯之一套管的形狀並加熱形狀固定好的該套管，使該套管收縮和定型以形成該線圈總成。
12. 如請求項11所述之裝置，其中該繞線單元包含：一本體，具有一致動器；以及一緊固器，可旋轉地固定於該本體，適可夾持該繞線管芯；其中該本體適可藉由該致動器轉動該緊固器，以轉動該繞線管芯。
13. 如請求項11所述之裝置，其中該加熱單元實質上係為具有一預定形狀之模具，適可容置穿置有該繞線管芯之該套管。
14. 如請求項13所述之裝置，其中該預定形狀係為一環型。