CN101090027A - 磁性元件 - Google Patents

Abstract

本发明提供小型且可线圈与瑞子连接容易的磁性元件。磁性元件(1)构成为包括：在卷轴的端部设有具凸缘面(2d)的凸缘部(2b)的鼓型磁芯(2)；在上述卷轴上卷绕的线圈(3)；上述线圈(3)的端部连接用的端子；设有其形状为沿上述凸缘部外周的一部分的嵌合部(4a)的屏蔽磁芯(4)。

Description

磁性元件

技术领域

本发明涉及磁性元件，特别涉及用于电源用途的电感元件。

背景技术

一直以来，在卷轴上卷绕线圈的圆形鼓型磁芯的周围配置矩形或圆筒形的环形磁芯结构的磁性元件是众所周知的(例如，参照专利文献1)。

[专利文献1]特开2006-73847号公报

发明内容

但是，上述结构的磁性元件中，为了在圆形的鼓型磁芯的周围配置矩形或圆筒形的鼓型磁芯，磁性元件的大小成为鼓型磁芯的外径尺寸和环形磁芯的半径方向的尺寸之和，磁性元件大型化。而且，存在装于基板上时磁性元件的配置面积变大的问题。

另外，由于用环形磁芯包围鼓型磁芯的周围，将端子和线圈连接时，存在难以将鼓型磁芯卷轴上卷绕的线圈的端部向端子侧引出的问题。

本发明的目的是考虑了上述的问题而提供小型且可简单地将线圈与端子连接的磁性元件。

本发明为达成上述的目的而提出，其目的由下述的(1)～(3)的发明实现。

(1)一种磁性元件，其特征在于包括：

在卷轴的端部设有具凸缘面的凸缘部的鼓型磁芯；

在上述卷轴上卷绕的线圈；

与上述线圈的端部连接用的端子；以及

设有其形状为沿上述凸缘部的外周的一部分的嵌合部的屏蔽磁芯。

(2)上述(1)所述的磁性元件，其特征在于，

上述屏蔽磁芯具有平面状的壁部和沿着该壁部连接而形成的多个上述嵌合部，

多个上述鼓型磁芯嵌合在上述多个嵌合部中。

(3)上述(1)所述的磁性元件，其特征在于，

设上述卷轴的与上述凸缘面平行方向的截面积为S1，上述屏蔽磁芯的与上述凸缘面平行方向的截面积为S2，有0.5×S1≤S2≤5×S1的关系。

本发明的磁性元件中，通过使鼓型磁芯的凸缘部的一部分和屏蔽磁芯嵌合来组装磁性元件。

根据本发明的磁性元件，通过将鼓型磁芯的凸缘部的一部分和屏蔽磁芯嵌合来构成磁性元件，因此，可使磁性元件小型化。另外，鼓型磁芯上卷绕的线圈的端部可容易地引出，因此可容易进行线圈和端子的连接操作。

附图说明

图1是本发明实施例的磁性元件的分解透视图。

图2是本发明实施例的磁性元件的透视图。

图3是图2所示的磁性元件的A-A线上的剖视图。

图4是图3所示的磁性元件的B-B线上的剖视图。

图5是本发明实施例的磁性元件装于安装基板时的透视图。

图6是本发明另一实施例的磁性元件装于安装基板时的透视图。

图7是本发明另一实施例的磁性元件的剖视图。

图8是本发明另一实施例的磁性元件的透视图。

图9是本发明另一形态例的磁性元件的透视图。

图10是图9所示的磁性元件的上平面图。

[标记说明]

1，11，21，41···电感元件

2，12···鼓型磁芯

3···线圈

2b，12b，13b···凸缘部

2c，12c···卷轴

2d，12d，13d···凸缘面

2e，13e···安装面

4，4′，14，14′，42···屏蔽磁芯

4a，4′a，14a，14′a，42a···嵌合部

5···端子电极

6···安装基板

7···连接端子

14a···本体部

14b···台座部

S 1···鼓型磁芯卷轴的截面积

S2···屏蔽磁芯的截面积，

Φ1···磁通

X···卷轴的长轴线

Y···安装面轴

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的最佳实施例，但是本发明不限于以下的实施例。

图1是本发明实施例的磁性元件的分解透视图。

如图1所示，作为磁性元件的电感元件1，由鼓型磁芯2、线圈3、屏蔽磁芯4构成。

鼓型磁芯2包括卷轴和具有平面状的凸缘面2d的凸缘部2b。鼓型磁芯2由采用Ni-Zn系铁氧体的磁性材料构成。另外，在与凸缘部2b连接的卷轴(未图示)上卷绕线圈3。

另外，在鼓型磁芯2上设有与线圈3的端部连接的端子(未图示)。端子可通过将金属的端子件安装到鼓型磁芯上而形成，也可通过用银膏将端子电极印刷到鼓型磁芯上而形成。另外，端子电极也可设在屏蔽磁芯4上。

屏蔽磁芯4形成为与鼓型磁芯2的高度大致一致，在面向鼓型磁芯2的面上，形成具有与凸缘部2b的外周形状2a吻合的形状的嵌合部4a。本实施例中，凸缘部2b的外周形状2a是圆形，因此嵌合部4a形成为具有半圆柱状的凹部。另外，嵌合部4a的半圆柱状的凹部具有的曲面的长度形成为凸缘部2b的外周全长的1/4～1/2。再有，屏蔽磁芯4由采用Ni-Zn系铁氧体的材料构成，例如，通过金属模压制法成型为预定形状。

图2是本实施例的磁性元件的透视图。

如图2所示，通过将鼓型磁芯2的凸缘部2b的外周2a的一部分和屏蔽磁芯4的嵌合部4a嵌合，组装成电感元件1。再有，组装后凸缘面2d和屏蔽磁芯4的上下面形成一个平面。另外，组装鼓型磁芯2和屏蔽磁芯4时，通过在凸缘部2b的侧面和与该侧面对应的屏蔽磁芯4的所要求部位涂敷粘接剂加以固定。

这样，通过组装鼓型磁芯2和屏蔽磁芯4，在电感元件1的内部形成闭合磁路。再有，屏蔽磁芯4使来自鼓型磁芯2的磁通通过，因此具有作为防止磁通泄漏的磁屏蔽磁芯的功能。

再有，将该电感元件1用于电源用途，即为了应付大电流，必须在磁路中设置间隙。这里，作为设置间隙的方法，考虑这样的方法：将鼓型磁芯2的至少一个凸缘部2b的外径设为比另一个凸缘部2b的外径小，从而在与屏蔽磁芯4之间形成空隙。另外，作为另一方法，也可以将屏蔽磁芯4的实效导磁率设为比鼓型磁芯2的实效导磁率低，从而实质上起到间隙的作用。采用这样的方法时可以有各种各样的变更，如将导磁率低的磁性材料或树脂与磁性粉的混合物作为磁芯材料等。

图3是图2所示的磁性元件的A-A线上的剖视图。

如图3所示，在鼓型磁芯2的卷轴2c上卷绕有线圈3。另外，在图示的箭头方向，从该线圈3发生贯穿卷轴2c、凸缘部2b、屏蔽磁芯4的磁通Φ1。另外，元件中流过的磁通的方向根据流过线圈3的电流方向而变化。

这里，定义与凸缘面2d平行的卷轴2c的截面积为S1，与凸缘面2d平行的如图所示的屏蔽磁芯4的最窄部分(本实施例中，屏蔽磁芯4的1/2的高度处的截面积)的截面积为S2。再有，本实施例的电感元件1中，由于屏蔽磁芯4的截面为同一形状，因此上述S2的值总是为定值。

本实施例的电感元件1中，截面积S1和截面积S2的关系设定成0.5×S1≤S2≤5×S1的关系。

图4是图3所示的磁性元件的B-B线上的剖视图。

在截面积为S1的卷轴2c上卷绕线圈3。凸缘部2b构成为具有比被卷绕的线圈3的外径大的外径。

另外，设在屏蔽磁芯4的嵌合部4a与鼓型磁芯2的凸缘部2b的外周的一部分嵌合，鼓型磁芯2和屏蔽磁芯4相互接触。如上所述，凸缘部2b和屏蔽磁芯4接触的部分的长度在凸缘部2b外周全长的1/4～1/2的长度范围内。通过将接触部分的长度设定在这样的范围，可维持屏蔽磁芯4保持鼓型磁芯2的强度，并可减小安装于基板时电感元件1的配置面积。

这里，凸缘部2b和屏蔽磁芯4的接触面积小时，例如为点接触时，电流流过电感元件时立即会成为磁饱和状态。但是，本实施例的电感元件1中，由于将屏蔽磁芯4的嵌合部4a的形状形成为与鼓型磁芯2的凸缘部2b的形状相吻合，因此，可使屏蔽磁芯4中产生的磁饱和与鼓型磁芯2中产生的磁饱和之间的比例相等，可推迟在电感元件内部发生局部磁饱和状态。

另外，根据本实施例的电感元件1，鼓型磁芯2和屏蔽磁芯4均具有简单的结构，元件的制造容易，可降低制造成本。

另外，根据本实施例的电感元件1，设鼓型磁芯2的卷轴2c的截面积为S1、屏蔽磁芯4的截面积为S2，截面积S1和截面积S2的关系设定成0.5×S1≤S2≤5×S1，因此，即便将电感元件1用作各种用途，也可推迟在鼓型磁芯2和屏蔽磁芯4的内部发生磁饱和，可抑制电感元件的电气特性的变动。再有，本实施例中，为了抑制基板的安装面积，将截面积S2设定为截面积S1的5倍以下，但是为了提高磁芯的结构上的强度，也可将截面积S2设定为截面积S1的5倍以上。

图5是本发明实施例的磁性元件装于安装基板时的透视图。

图5中，与图2对应的部分附加相同标记，省略重复的说明。

如图5所示，在设于鼓型磁芯2的凸缘面2d的安装面2e上形成端子电极5。该端子电极5与卷轴2c上卷绕的线圈3的端部(未图示)连接。另外，电感元件1以通过焊接保持端子电极5和安装基板6之间的接触的状态，安装在安装基板6上。从而，从安装基板6供给的电流经由端子电极5，供给电感元件1。

根据本实施例的电感元件1，凸缘部2b和屏蔽磁芯4接触部分的长度设定成凸缘部2b的外周全长的1/4～1/2的长度，因此不会有整个鼓型磁芯2被屏蔽磁芯4包围的情况。因此，可从不存在屏蔽磁芯4的部分看到卷轴2c上卷绕的线圈3的端部，因此，容易进行将线圈3的端部引出并与端子电极5连接的操作。

另外，图中点划线所示的X-X线表示鼓型磁芯2的卷轴2c(未图示)的长轴方向。另外，图中点划线所示的Y-Y线表示与安装面2e平行的方向。即，本实施例中，电感元件1以鼓型磁芯2的卷轴2c的长轴相对于安装面2e垂直的状态装到基板6上。因而，可通过凸缘面2d减少电感元件1在上下方向的磁通泄漏，因此，例如，在将元件用于沿电源基板的上下方向配置信号基板的多层电路结构等时，可减少上下方向泄漏的磁通导致的信号处理用电子部件的误作动。

图6是本发明另一实施例的磁性元件装于安装基板时的透视图。

图6中与图2对应的部分附上同一标记，省略重复的说明。

如图6所示，本实施例中的屏蔽磁芯4′形成为与鼓型磁芯2的高度大致一致，在面向鼓型磁芯2的面上，形成具有与凸缘部2b的外周形状2a吻合的形状的嵌合部4′a。本实施例中，凸缘部2b的外周的形状2a为圆形，因此嵌合部4′a形成为具有半圆柱状的凹部。

另外，屏蔽磁芯4′沿凸缘部2b的半径方向的宽度形成为与沿凸缘部2b的外周大致相等的大小。从而，可使屏蔽磁芯4′小型化，因此可减小基板上电感元件1的配置面积。

另外，嵌合部4′a的半圆柱状凹部具有的曲面长度，形成为凸缘部2b外周全长的约1/2。再有，屏蔽磁芯4′由采用Ni-Zn系铁氧体的材料构成，例如，通过金属模压制法成型为预定形状。

图7是本发明另一实施例的磁性元件的剖视图。

图7中，与图3对应部分附加同一标记，其说明省略。

如图7所示，电感元件11由所谓T字型的鼓型磁芯12、鼓型磁芯的卷轴12c上卷绕的线圈3和屏蔽磁芯14构成。

鼓型磁芯12由卷轴12c和仅与卷轴12c的一端连接的凸缘部12b构成。

屏蔽磁芯14由面向鼓型磁芯12的本体部14a和与本体部14a的下端侧连接的平板状的台座部14b构成，如图所示，屏蔽磁芯14的截面，形成为所谓的L字型。电感元件11通过将未形成凸缘部12b的一侧的卷轴12c的端部12f置于屏蔽磁芯14的台座部14b而组装。

图8是本发明另一实施例的磁性元件的透视图。

如图8所示，鼓型磁芯13由卷轴(未图示)和与该卷轴连接的具有近似正方形的凸缘面13d的凸缘部13b构成。另外，卷轴上卷绕有线圈3。再有，鼓型磁芯13由采用Ni-Zn系铁氧体的磁性粉末材料构成。

屏蔽磁芯14′形成为与鼓型磁芯13在卷轴方向上的高度大体上一致，在面向鼓型磁芯13的面上，形成具有与凸缘部1 3b的外周形状吻合的形状的嵌合部14′a。本实施例中，凸缘部13b的外周形状为正方形，因此在嵌合部14′a上形成长方体状的凹部。屏蔽磁芯14′由采用Ni-Zn系铁氧体的材料构成，例如，通过金属模压制法成型为预定形状。再有，屏蔽磁芯14′也可由加入磁性体的粘接剂构成。

电感元件21通过将凸缘部1 3b的外周13a的一部分和屏蔽磁芯14′的嵌合部14′a嵌合而组装成。凸缘部13b与屏蔽磁芯14′相接触部分的长度设定成凸缘部13b的外周全长的1/4～1/2的长度。通过将接触部分的长度设定在这样的范围，可维持鼓型磁芯13和屏蔽磁芯14′的保持强度，并可减小装于基板时电感元件21的配置面积。

再有，组装鼓型磁芯13和屏蔽磁芯14′时，在凸缘部13b的侧面和与该侧面对应的屏蔽磁芯14′的所要求部位涂敷粘接剂进行固定。从而，在电感元件21中，通过鼓型磁芯13和屏蔽磁芯14′形成了闭合磁路。

另外，设电感元件21中与凸缘面13d平行的卷轴的截面积为S1，与凸缘面13d平行的屏蔽磁芯14′的最窄部分的截面积为S2，截面积S1和截面积S2的关系设定成0.5×S1≤S2≤5×S1的关系。

在凸缘部13b的安装面13e上设有端子电极15。端子电极15通过在安装面13e上涂敷银膏并烧固而形成。这样，通过采用在要作为端子的部位涂敷银膏并烧固成电极的这种电极型磁芯，可改善生产性和对基板的安装性。另外，电感元件21通过将固定端子电极15与安装基板焊接而装到安装基板6上，基板供给的电流经由端子电极15供给电感元件21。

根据本实施例的电感元件21，凸缘部13b略呈正方形状，因此，可改善安装到基板时的安装性/稳定性。另外，可降低装于基板时的电感元件21的高度，整体地实现小型化。

图9是本发明另一实施例的磁性元件的透视图。

如图9所示，本实施例的电感元件41由绕有线圈3的多个鼓型磁芯2A、2B、2C和屏蔽磁芯42构成。鼓型磁芯2A、2B、2C具有互为相同的形状。另外，鼓型磁芯2A、2B、2C均由采用Ni-Zn系铁氧体的磁性材料构成。

屏蔽磁芯42形成为与鼓型磁芯2的高度大体上一致，在面向鼓型磁芯2A、2B、2C的一侧，形成带有平面的壁部42b。在该壁部42b上，形成多处具有与鼓型磁芯的凸缘部2b的外周形状2a的一部分吻合的形状的嵌合部42a。本实施例中，凸缘部2b的外周形状2a为圆形，因此在嵌合部42a上形成半圆柱状的凹部。另外，需要将3个鼓型磁芯2A、2B、2C嵌合于屏蔽磁芯42，因此沿壁部42b连接地形成3处嵌合部42a。再有，屏蔽磁芯42由采用Ni-Zn系铁氧体的材料构成，例如，通过金属模压制法成型为预定形状。另外，屏蔽磁芯42也可用加入磁性体的粘接剂构成。

电感元件41通过将各鼓型磁芯2A、2B、2C的凸缘部2b的外周2a的一部分与屏蔽磁芯42的嵌合部42a嵌合而组装。凸缘部2b和屏蔽磁芯41接触部分的长度分别设定成凸缘部2b的外周全长的1/4～1/2的长度。通过将接触部分的长度设定在这样的范围，屏蔽磁芯42可维持保持鼓型磁芯2A、2B、2C的强度，并减小装于基板时的电感元件41的配置面积。再有，将各鼓型磁芯2A、2B、2C和屏蔽磁芯42组装时，在凸缘部2b的侧面和与该侧面对应的屏蔽磁芯42的所要求部位涂敷粘接剂加以固定。

连接线圈用的端子也可通过在各鼓型磁芯安装金属的端子件来形成。另外，也可以通过用银膏将端子电极印刷到鼓型磁芯的安装面来形成。再有，端子电极也可设置在屏蔽磁芯42上。

本实施例的电感元件41由1个屏蔽磁芯42和3个鼓型磁芯2A、2B、2C组合而构成，因此，在1个电感元件41中形成3处闭合磁路，分别独立地发生贯穿卷轴2c、凸缘部2b、屏蔽磁芯42的磁通路径ΦA、ΦB、ΦC。这些磁通路径ΦA、ΦB、ΦC如图所示，在屏蔽磁芯42的沿鼓型磁芯的卷轴的长轴方向上存在。再有，元件中流过的磁通的方向根据各鼓型磁芯上卷绕的线圈3中流过的电流方向而变化。

这样，根据本实施例的电感元件41，可对于各鼓型磁芯2A、2B、2C分别形成独立的磁通路径，因此，各磁通混合少，即便使用多个鼓型磁芯，也可将电感元件41的电气特性维持稳定。

再有，与屏蔽磁芯嵌合的鼓型磁芯的数量可以是本实施例的3个，也可为2个或4个以上。这种情况下，在屏蔽磁芯中形成与鼓型磁芯同数量的嵌合部。另外，鼓型磁芯也可采用具有略呈正方形状的凸缘部的鼓型磁芯。

另外，也可用所谓T字型的鼓型磁芯作为多个鼓型磁芯，且在壁部42b的下端侧设置平板状的台座部14b，并将屏蔽磁芯的截面形成为L字状，在台座部上设置T字型的鼓型磁芯，从而完成电感元件。

图10是图9所示的磁性元件的上平面图。

图10中与图9对应的部分附加相同标记，省略重复的说明。

如图10所示，在各鼓型磁芯2A、2B、2C的卷轴2c上卷绕线圈3，凸缘部2b具有比卷绕的线圈3的外经大的外径。

另外，在各鼓型磁芯的下方，连接用户端子或绕组出线端子即端子7。端子7可以与设置鼓型磁芯的基板一体形成，也可为另行成型的端子件。

这里，设与各鼓型磁芯的凸缘面2d平行的卷轴的截面积S1的合计面积为S′1、与凸缘面2d平行的屏蔽磁芯42的最窄部分的截面积为S′2，则电感元件41的截面积S′1和截面积S′2的关系构成为0.5×S′1≤S′2≤5×S′1。

这样，根据本实施例的电感元件41，设多个鼓型磁芯2的卷轴2c的截面积S1合计的面积为S′1、屏蔽磁芯42的截面积为S′2，截面积S′1和截面积S′2的关系设定成0.5×S′1≤S′2≤5×S′1，因此，即使将电感元件41用于各种用途，也可推迟各鼓型磁芯2A、2B、2C及屏蔽磁芯42的内部发生的磁饱和的发生，可抑制电感元件的电气特性的变动。同时，可维持元件的强度并减小基板上的电感元件41的配置面积。再有，屏蔽磁芯42也可用加入磁性体的粘接剂构成。

再有，本发明的磁性元件不限于上述的各实施例，在其他的材料、结构等方面，可在不脱离本发明结构的范围内进行各种变形、变更。特别是，上述的鼓型磁芯及屏蔽磁芯的形成中采用的磁性材料不限于Ni-Zn系铁氧体，也可采用Mn-Zn系铁氧体或金属系磁性材料、非定形磁性材料等。

Claims (5)

1.一种磁性元件，其特征在于包括：

在卷轴的端部设有具凸缘面的凸缘部的鼓型磁芯；

在所述卷轴上卷绕的线圈；

与所述线圈的端部连接用的端子；以及

设有其形状为沿所述凸缘部的外周的一部分的嵌合部的屏蔽磁芯。

2.权利要求1所述的磁性元件，其特征在于，

所述屏蔽磁芯具有平面状的壁部和沿该壁部连接地形成的多个所述嵌合部，

所述多个所述鼓型磁芯嵌合在所述多个嵌合部中。

3.权利要求1所述的磁性元件，其特征在于，

设所述卷轴的与所述凸缘面平行方向的截面积为S1、所述屏蔽磁芯与所述凸缘面的平行方向的截面积为S2，则有0.5×S1≤S2≤5×S1的关系。

4.权利要求1所述的磁性元件，其特征在于，

在所述凸缘部的外周，所述屏蔽磁芯沿全周长的1/4～1/2而构成。

5.权利要求1所述的磁性元件，其特征在于，

所述鼓型磁芯采用在所述卷轴的一端具有所述凸缘部的T字型磁芯，所述屏蔽磁芯采用具有设在所述鼓型磁芯的无凸缘部侧的台座部的L字型磁芯。

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