线圈架、电感部件和用于调节电感的方法

文档序号:474746 发布日期:2021-12-31 浏览:29次 >En<

阅读说明:本技术 线圈架、电感部件和用于调节电感的方法 (Coil former, inductive component and method for adjusting inductance ) 是由 O·福尔萨 J·弗雷 S·韦伯 于 2020-05-27 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种用于电感部件(7)的线圈架(1)包括基体(2),所述基体的一些区域用电绝缘箔(3)包裹。一种电感部件(7)包括线圈架(1)和围绕其卷绕的绕线(8),使得箔(3)设置在基体(2)与绕线(8)之间。在用于调节电感的方法中,根据电感的目标值来选择箔(3)的长度。(The invention relates to a coil former (1) for an inductive component (7), comprising a base body (2), some areas of which are wrapped with an electrically insulating foil (3). An inductive component (7) comprises a coil former (1) and a winding (8) wound therearound such that a foil (3) is arranged between a base body (2) and the winding (8). In a method for adjusting the inductance, the length of the foil (3) is selected in accordance with a target value of the inductance.)

线圈架、电感部件和用于调节电感的方法

技术领域

本发明涉及一种用于电感部件的线圈架和一种包括具有线绕组的线圈架的电感部件。这可以是空芯线圈,即没有磁芯的线圈。电感部件用于立体系统等。

背景技术

对于许多应用,期望至少在一组电感(批次)的统计平均值上精确调节部件的电感值。谐振应用特别需要对电感进行高度精确的调节。

几何尺寸强烈影响电气部件的电感,特别是在空芯线圈的情况下。高度精确的电感值只能在一定物理限制内产生,并且需要精确地控制几何形状。对于带或不带铁氧体磁芯的电感,材料特性和工作温度的变化也会导致电感值的变化。修正成品部件的电感值与所需目标值的偏差称为“调节”或“调谐”。

文献DE 36 18 122 A1、DE 39 26 231 A1、DE 199 52 192 A1和DE 10 2008 063312 A1描述了可调电感部件。通常通过将软磁材料芯推入或推出绕组内部,或者通过拉开或压缩绕组来实现调节。

发明内容

本发明的目标是提供一种改进的线圈架,一种改进的电感部件以及一种用于调节电感部件的电感的方法。

根据本发明的第一方面,一种线圈架被构造为电感部件的绕线的载体。线圈架包括基体,所述基体的至少一些区域用电绝缘箔包裹。所述线圈架的直径通过用箔包裹而选择性地增加。因此,在绕线已卷绕到线圈架上和箔的至少一些区域上之后可以以靶向方式调节电感。

在一个实施例中,线圈架的基体由非磁性材料制成。例如,这可以是塑料材料。因此,电感部件可以被构造为空芯线圈,即,不包括绕线围绕其卷绕的磁芯。因此,线圈架仅用作绕线的载体,而不引导磁通量。在这样的实施例中,电感特别强烈地依赖于线圈的几何形状,特别是直径,使得通过改变直径进行精确微调是可能的。

例如,箔的厚度明显小于1mm。例如,箔的最大厚度为100μm。箔的厚度特别可以在10与40μm之间。

在替代实施例中,基体可以由磁性材料制成。例如,这可以是铁氧体磁芯。

例如,箔围绕基体螺旋地包裹。箔的长度以及如果包裹物的几何形状是固定的,则围绕基体的箔的匝数也可以根据电感的目标值限定。例如,匝数在一匝与四匝之间变化。

箔特别以这样的方式布置,使得绕线的绕组可以设置在箔的包裹物上。箔的包裹物的几何形状特别对应于线的绕组的几何形状,其中箔的包裹物优选地短于线的绕组。线绕组可以覆盖箔的整个长度并延伸超出箔。绕线也可以覆盖箔的整个宽度。

在下文中,最大可能的有效长度是箔存在于整个绕组下方的箔的长度。整个绕组因此施加在扩大直径上。

例如,在第一步骤中将箔施加到可能的最大有效长度的一半,接着施加绕组并测量部件的电感。接着,根据测量的电感值减小或增加箔的长度以用于生产其他部件。箔初始施加在最大可能长度的仅一部分上(例如,一半上)旨在为微调箔的长度提供灵活性。

所得部件中的箔不在基体的整个长度上延伸,例如,特别是不在箔的最大可能有效长度上延伸。例如,箔在不超过基体的长度的三分之二或者最大可能有效长度上延伸。或者,箔在基体的长度的至少三分之一或者最大可能有效长度上延伸。箔还可以在开始时或在调谐部件中在整个最大可能有效长度上延伸,或者可以没有箔。

作为替代或附加地,可选地还可以通过改变箔的厚度或箔的层数来调节直径并因此调节电感。箔可以以一层施加到基体。然而,为了进一步改变厚度,箔也可以以多层施加。例如,为了调节电感,最初存在特定数量的箔层,并且然后根据测量的电感值去除或添加一个或多个层。箔也可以具有不同的厚度并且箔的厚度可以变化以进行微调。例如,箔总是在最大有效长度上延伸。替代地,改变长度和改变箔的层数或厚度的组合也是可能的。

在一个实施例中,箔由非磁性材料制成。例如,这可以是塑料材料。箔可以包括与线圈架相同的材料。因此,箔仅用于增加线圈架的直径,而不用于引导磁通量。

线圈架可以包括凹部,箔设置在所述凹部中。凹部被构造成用于箔的准确放置和/或绕线的准确放置。

例如,凹部的构造是周向的。凹部特别围绕基体螺旋地延伸。凹部可以仅围绕基体以多个部段周向延伸或连续地围绕基体周向延伸。例如,凹部包括至少两匝,特别是连续的匝。例如,凹部至少在箔的整个长度上延伸。凹部优选地构造成不仅用于放置箔,而且用于放置绕线。凹部优选地在基体的大部分长度上延伸。

凹部包括侧向限制部,使得箔和/或绕线以防滑方式垂直于其在其主延伸方向上的行进被引导。侧向限制部可以由基体的材料形成。凹部特别可以在制造基体期间,例如在注射模制过程中直接形成。也可能只有一个侧向限制部用于定位。

例如,箔仅比凹部稍宽。箔也可以具有与凹部相同的宽度,或者比凹部稍宽。在该情况下,箔可以通过夹紧固定在凹部中。

根据本发明的另一方面,一种电感部件包括先前描述的线圈架和围绕线圈架卷绕的绕线。至少在一些区域中,特别是在绕线的长度的区域上,箔设置在绕线和基体之间。因此,线圈架的外径的至少一些区域并且因此绕组的内径的至少一些区域增加。这使得部件的电感增加。

例如,绕线被构造为扁线。绕线也可以替代地被构造为圆线。它可以是铜线。

部件的电感例如在1与1000nH之间。例如,根据设计,通过改变箔的长度,可以以0.1%的步长在高达电感的10%的范围内调节电感。

绕线优选地在箔的整个长度上延伸,并且例如还超过箔的长度。箔和绕线特别地被构造为彼此叠加定位的两个均匀绕组。卷绕的绕线优选地比箔长。因此,绕线仅在箔的主延伸方向上覆盖箔的一部分。例如,绕线的端部在两侧延伸超过箔。

绕线优选地包括比箔更多的绕组。例如,箔的匝数至多是绕线的匝数的三分之二。例如,绕线包括八匝并且箔包括五匝。因此,有足够的灵活性来微调电感。

因此,线的绕组的直径在不同区域中可以不同。在绕线设置在箔上的位置处,直径特别更大。

根据一个实施例,电感部件包括具有凹部的线圈架,其中箔和绕线的至少一些区域设置在凹部内。凹部可以特别地如上文针对线圈架所述构造。凹部可以特别地为螺旋形的并且包括至少两匝。绕线可以比凹部稍窄。绕线也可以具有与凹部相同的宽度,或者比凹部稍宽。在该情况下,绕线可以通过夹紧固定在凹部中。

箔也可以替代地胶合到基体。例如,箔是自粘的。箔也可以通过施加的粘合剂附接到基体。绕线同样可以胶合到基体。也可以首先例如通过将箔胶合到绕线来将箔附接到绕线,并且然后将绕线与箔一起布置和附接在基体上。

绕线和/或箔也可以替代地通过热铆接附接到基体。在该过程中,在将箔和绕线置于凹部中之后,可以使用压力和热来扩大限制部的径向突出区域,使得箔和绕线在径向方向上至少部分地由限制部包围。这里,也可以先通过胶合来附接箔,然后可以通过热铆接来附接绕线。

根据本发明的另一方面,提供了一种用于调节电感部件的电感值的方法。在该情况下,线圈架的基体的至少一些区域用箔包裹。根据电感的目标值来选择箔的长度。对于固定的几何形状,长度对应于箔的匝数。

线圈架然后用绕线包裹,使得箔至少在一些区域中,特别是沿着绕线的区域设置在基体与绕线之间。线圈架和电感部件例如如上所述构造。

例如,为了调节箔的长度,测量相同设计的电感部件的电感。也可以间接测量电感,即作为电感的量度的不同参数。然后可以根据测量值与目标值的偏差来改变箔的用于另一电感部件的长度。

例如,长度逐渐增加或减小,直到达到所需的目标值。例如,匝数在1.00到4.00匝的范围内变化。例如,长度变化的增量小于一匝,例如0.01匝。

根据本发明的另一方面,一种用于电感部件的线圈架包括用于定位绕线的限制部。

限制部特别地被构造成在绕组的中心区域中引导绕线的部段;即,这是在两侧邻接绕线的至少另一匝的部段。因此,这不是绕组的边缘部段。例如,部段在两侧通过两个限制部被引导。限制部因此形成用于容纳绕线的至少一个部段的凹部。

限制部或凹部特别地围绕线圈架的基体螺旋地延伸。例如,限制部或凹部包括至少两匝。凹部可以在线圈架的基体中构造。凹部也可以被构造成用于定位如上所述的箔。然而,线圈架也可以不包括箔。否则,线圈架可以如上所述构造。

根据本发明的另一方面,一种电感部件包括具有凹部的这样的线圈架,绕线设置在所述凹部中。例如,绕线被构造为扁线。箔可以设置在绕线与线圈架的基体之间。也可以没有这样的箔。电感部件可以如上所述另外构造。绕线如上所述(例如,通过夹紧、胶合或热铆接)附接到基体。

这里提供的对象的描述不限于各个具体实施例。而是,各个实施例的特征可以在技术上合理的范围内彼此组合。

附图说明

这里描述的对象将在下文中在示意性设计示例的基础上更详细地解释。

附图示出了:

图1在侧视图中示出了线圈架的实施例,

图2在侧视图中示出了电感部件的实施例,

图3A至3E在示意图中示出了用于调节电感的方法。

具体实施方式

在以下附图中,相同的附图标记优选地指代各种实施例的功能或结构等效的部分。

图1示出了用于电感部件的线圈架1。线圈架1被构造为绕线的载体。

线圈架1特别地被构造成用于空芯线圈,即其中没有磁芯的线圈。线圈架1是非磁性的。线圈架1可以包括由塑料制成的基体2。线圈架1例如在注射模制过程中制造。空芯线圈的电感很大程度上取决于绕组的几何形状。

在一个替代实施例中,线圈架1也可以被构造为磁芯,例如铁氧体磁芯,或者线圈架1中可以有磁芯。

基体2在当前情况下具有圆柱形状。基体2也可以具有不同的形状,例如长方体形状。基体2也可以是较大体(例如环形体)的一部分。基体2可以被构造为空心体。

基体2的一些区域用箔3包裹。箔3用于选择性地增加基体2的直径。

箔3是薄的,这允许微调基体2的直径,并且因此在将绕线卷绕在箔3上之后微调部件的电感。例如,箔3的厚度在10μm与40μm之间。例如,箔3的厚度为25μm。在当前情况下,箔3以一层施加。

箔3包括非磁性材料。箔3可以包括塑料材料或由塑料材料制成。线圈架1和箔3例如可以由相同材料制成。在其他实施例中,箔3可以包括磁性材料。

通过选择性地改变对应于匝数k的箔3的长度,可以选择性地调节直径增加的区域,因此允许调谐所得部件的电感。在当前情况下,箔3在k=2.00匝上延伸。例如,箔3的匝数在k=1.00至4.00匝的范围内变化。例如,以0.01匝的增量进行此变化。

线圈架1还包括凹部4,所述凹部被构造用于箔3和/或绕线8的精确定位。箔3和/或绕线8可以更精确地定位在线圈架1上,可以更精确地调节部件的电感。

凹部4围绕基体2周向延伸。凹部4特别围绕线圈架1的基体2螺旋地延伸。凹部4在垂直于圆周方向的两侧由限制部5、6界定。限制部5、6同样围绕基体2延伸。因此,凹部4被构造为周向引导凹槽/通道。换言之,凹部4被构造为螺纹并且限制部5、6被构造为螺纹侧面。

将箔3置于凹部4中。箔3的宽度与凹部4的宽度相似。箔3可以比凹部4略窄。箔3也可以与凹部4的宽度相同或略宽,并且通过夹紧或胶合固定在凹部4中。

绕线8(参见图2)也可以具有与凹部4的宽度相似的宽度。例如,凹部4的宽度b比绕线的宽度B大至多25%。

凹部4包括n匝,由此在当前情况下n=8。也可以少于或多于八匝。凹部优选地包括至少两匝。

在替代实施例中,线圈架1不具有用于定位绕线的凹部4,但具有箔3。

在另一替代实施例中,线圈架1不具有用于增加直径的箔,但具有用于精确定位绕线的凹部4。

图2示出了电感部件7,其包括线圈架1和围绕其卷绕的绕线8,从而形成绕组9。线圈架1可以根据图1设计。

在当前情况下,绕线8被构造为扁线。绕线8的主表面靠在线圈架1的基体2上。绕线8也可以替代地被构造为圆线。例如,这是铜线。

在当前情况下,绕线8包括m=7.50匝。箔3的最大可能有效长度因此同样为7.50匝。绕线8也可以具有更多或更少匝。

绕线8包括两个端部10、11。端部10、11继续例如将部件7连接到接触端子(未示出),或者设置有另外的接触连接(未示出)。

绕线8的一些区域设置在箔3上。箔3因此设置在线圈架1的基体2与绕线8之间。在绕线8设置在箔3上的区域中,绕组9的直径增加。因此,绕线8根据箔3的长度或匝数k在一些区域中设置在箔3上,并且在一些区域中直接设置在基体2上。绕组9的直径D因此仅在一些地区中增加。部件7的电感根据具有增加直径的区域的尺寸而增加。

绕线8设置在凹部4中以用于精确定位。绕线8的宽度B可以仅比凹部4的宽度b略小。绕线8的位置因此由凹部4精确确定。绕线8的宽度B也可以略大于凹部2的宽度b,使得绕线8通过夹紧固定在限制部5、6之间。绕线8也可以通过热铆接固定在凹部2中。限制部5、6的径向端部区域特别通过热铆接被加宽,使得绕线8至少部分地由端部区域径向向外包围。

在一个实施例中,电感部件6在线圈架1中不具有用于定位绕线8的凹部,但具有箔,如图1中所示。

在当前情况下,绕线8以一层卷绕到线圈架1上。在其他实施例中,绕线8也可以以多层卷绕到线圈架1上。

在替代实施例中,电感部件7在基体2与绕线8之间不具有箔,但是具有用于精确定位绕线8的凹部4。在该情况下,绕组9的直径D是均匀的。代替具有两个限制部5、6的凹部4,也可以仅有一个限制部5、6以用于在一侧上定位。此外,凹部4或限制部5、6也可以仅以多个部段构造。

图3A至3E示出了用于调节电感部件的电感的方法步骤。

根据图3A,提供了线圈架1。线圈架1可以如图1的线圈架1那样构造。线圈架1可以但不是必须包括凹部4。

根据图3B,基于输入测量值“M”,例如根据目标值限定箔3的长度l。该信息可以通过测量相同电感部件的电感而获得。如果测量的电感小于所需目标值,则选择具有比测量的部件长的长度l的箔3。如果测量的电感小于所需目标值,则选择具有比测量的部件短的长度l的箔3。

对于指定线圈架1和指定绕组几何形状,箔3的长度l对应于匝数k。例如,匝数k以0.01匝的增量变化。例如,匝数在1.00至4.00匝的范围内调节。

根据图3C,箔3围绕基体2包裹。在当前情况下,匝数设定为大约2.05。箔3也可以首先被包裹,然后切割成所需长度l。为了精确定位,线圈架1可以包括螺旋形凹部4(参见图1)并且箔3可以放置到凹部4中。

根据图3D,绕线8围绕线圈架1卷绕,使得形成绕组9。箔3选择性地增加绕组9的直径D,如这里示意性所示。部件7的直径根据箔3的厚度,特别是在μm范围内变化。在当前情况下,绕线8比箔3长得多。绕线8包括比箔3多至少一匝。例如,绕线8的匝数比箔3的匝数k大至少三分之一。这允许调节电感的大自由度。

根据图3E,在施加绕组9之后确定电感的测量值M。如果电感足够接近目标值,则为一组部件限定箔3的长度l。如果尚未达到目标值,则基于测量值M进一步改变箔3的长度l。

通过调节箔3的匝数,可以实现部件7的电感的高精度调节。例如,根据设计,可以在高达10%的范围内以0.1%的增量非常精确地调节电感。例如,电感的目标值在1与1000nH之间。

附图标记列表

1 线圈架

2 基体

3 箔

4 凹部

5 限制部

6 限制部

7 电感部件

8 绕线

9 绕组

10 绕线的端部

11 绕线的端部

b 凹部的宽度

B 绕线的宽度

k 箔的匝数

n 凹部的匝数

m 绕线的匝数

D 绕组的直径

M 测量值

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