电感部件和用于调整电感的方法
阅读说明：本技术 电感部件和用于调整电感的方法 (Inductive component and method for adjusting an 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：本发明涉及一种电感部件(1)包括绕组(2)和用于调整所述电感部件(1)的电感(L)的至少一个调整主体(4、4-1、4-2、4-n),其中所述调整主体(4、4-1、4-2、4-n)包括铁磁性材料并且围绕所述绕组(2)的至少一些区域,其中所述电感(L)经由调整主体(4、4-1、4-2、4-n)的形状和/或位置和/或数量来调整。(The invention relates to an inductive component (1) comprising a winding (2) and at least one adjusting body (4, 4_1, 4_2, 4_ n) for adjusting an inductance (L) of the inductive component (1), wherein the adjusting body (4, 4_1, 4_2, 4_ n) comprises a ferromagnetic material and surrounds at least some regions of the winding (2), wherein the inductance (L) is adjusted via the shape and/or position and/or number of the adjusting body (4, 4_1, 4_2, 4_ n).)
技术领域
本发明涉及一种电感部件和用于调整电感部件的电感的方法。这可以是具有磁芯的线圈或空气芯线圈(即不具有磁芯的线圈)。电感部件用于立体声系统，以及其他方面。
背景技术
对于许多应用，需要对部件的电感值进行精确调整，至少在一组电感(批)的统计平均值上进行调整。共振应用尤其需要对电感进行高度精确的调整。
确切的几何尺寸、材料特性和工作温度影响电气部件的电感。高度精确的电感值只能在一定的物理极限内产生，并且一方面要求材料对温度的依赖性可忽略不计，另一方面要求对几何形状和材料特性的精确控制。校正成品部件的电感值与期望目标值的偏差称为“调整”或“调谐”。
文件DE 36 18 122 A1、DE 39 26 231 A1、DE 199 52 192 A1和DE 10 2008 063312 A1描述了可调整电感部件。通常通过将软磁性材料的芯推入或推出绕组的内部，或通过拉开或压缩绕组来实现调整。
发明内容
本发明的一个目的是提供改进的电感部件和用于调整电感部件的电感的方法。
根据本发明的第一方面，电感部件包括绕组和用于调整所述电感部件的电感的至少一个调整主体。调整主体包括铁磁性材料并且围绕绕组的至少一些区域。
特别地，调整主体的至少一些区域设置在比绕组的外侧更远离绕组的绕组轴线的区域中。特别地，绕组至少部分地设置在调整主体内。因此，调整主体的至少一些区域设置在绕组的外部空间中。特别地，调整主体不延伸到绕组的内部中，并且因此不被配置为磁芯或磁芯的一部分。绕组还可完全设置在调整主体内，或者仅绕组的边缘区域可从调整主体突出。
举例来说，调整主体的长度类似于绕组的长度。调整主体的长度可比绕组短或长至多为绕组长度的一半。因此，由于在绕组的端部处的调整主体的纵向端部是主要影响因素，因此可通过将调整主体移出中心位置来实现电感的特别好的设定。
绕组的磁场被引导通过调整主体的铁磁性材料，其结果是调整部件的电感。调整主体的材料优选地不导电或仅经微导电。因此，在调整主体中没有感应出电流来抵消由绕组生成的场。举例来说，当调整主体相对于线圈居中时，电感可最大化，并且当其位移时，电感可减小。
举例来说，调整主体包括铁氧体或铁合金。调整主体的材料可选择成使得其大体上与温度无关。这意味着与温度无关的调整是可能的。
可仅存在一个调整主体，或者可存在多个此类调整主体。多个调整主体还将在下文中被称为调整组件。所描述的用于一个调整主体的特性也可类推地适用于调整组件，或者适用于调整组件的单个调整主体。
在一个实施方案中，绕组至少部分地设置在调整主体内。举例来说，调整主体被配置为中空主体。调整主体可具体地被配置为环或套筒。
部件的电感经由调整主体的形状和/或位置和/或调整主体的数量来调整。特别地，可通过改变部件的调整主体的形状、位置和/或数量来微调电感。
电感部件可包括所谓的空气芯线圈。在这种情况下，部件不具有插入到绕组中的磁芯。在此类实施方案中，可经由外部调整主体特别良好地调整电感。在替代实施方案中，感应部件可包括磁芯，例如铁氧体磁心。在这种情况下，调整主体优选地与铁氧体磁心分开配置。
举例来说，绕组线被配置为扁线。它可以是铜线。举例来说，部件的电感在1nH与1000nH之间。取决于设计，电感可通过改变调整主体在高达10％的范围内来调整。
在一个实施方案中，部件包括多个此类调整主体。举例来说，调整主体形成套筒形状的调整组件，绕组设置在该调整组件中。可通过组合具有不同的长度、形状和材料组成的调整主体，并且通过改变调整主体的数量来灵活地调整电感。
调整主体可具有不同的长度。长度被定义为沿绕组的绕组轴线的延伸。可添加或移除调整主体以调整电感。如果部件的电感值对应于目标值，则调整主体可固定在其位置。
替代地或另外，调整主体可具有不同的直径。直径被定义为垂直于绕组轴线的调整主体的延伸。为了执行调整，一个调整主体可由具有不同的直径的调整主体替换。还可组合具有不同几何形状的调整主体。举例来说，可组合具有圆形、椭圆形和矩形外部轮廓的调整主体。
替代地或另外，调整主体可包括不同的铁磁性材料。为了执行调整，一个调整主体可由包括不同材料的调整主体替换。
为了调整电感，还可改变调整主体的数量。包括非磁性材料的填充主体也可由调整主体替换，反之亦然。包括非磁性材料的填充主体还可设置在调整主体中的至少两个之间。举例来说，填充主体包括塑料材料。
在各种实施方案中，调整主体具有相对于绕组轴线的中心点，其中该中心点相对于绕组轴线位于距绕组的中心点的一段距离处。绕组轴线也可定义为x轴线。因此，调整主体的中心点在x方向上位于距绕组的中心点的一段距离处。
举例来说，中心点是指绕组或调整主体相对于绕组轴线的几何中心点。中心点还可指绕组或调整主体的质量中心或磁中心。
举例来说，调整主体远离绕组的中心点的位移导致电感的减小，并且朝向中心点的位移导致电感的增加。距中心点的一段距离处的初始布置(即偏心布置)为调整电感提供足够的灵活性。特别地，在微调之后也可存在间隔布置。
可直接移动调整主体或绕组以偏移中心点。改变调整主体的形状、材料或数量也可偏移中心点。
在一个实施方案中，电感经由调整主体相对于绕组轴线的位置来调整。为了执行调整，调整主体可相对于绕组在两个方向上移动，例如直到达到目标值为止。对应地，也可移动调整组件的单个调整主体或整个调整组件。
电感部件可包括用于限制沿绕组轴线的调整主体的位移的止挡件。举例来说，止挡件由线圈载体的一部分形成，或附接到该线圈载体。也可在两侧上提供用于限制位移的止挡件。
举例来说，调整主体在位移之前和/或之后布置在距止挡件的一段距离处。因此，存在将调整主体朝向止挡件移动的余地，使得存在微调电感的灵活性。调整主体还可在微调之前邻接止挡件，并且在微调期间移动远离止挡件。
举例来说，在微调之前和/或之后，调整主体被布置成使得在一个方向上的位移将导致电感的增加，并且在相反方向上的位移将导致电感的减小。举例来说，调整主体的中心点位于距绕组的中心点和距止挡件位置两者的一段距离处。止挡件位置是当调整主体邻接止挡件时调整主体的中心点的位置。
举例来说，调整主体的中心点距止挡件位置的距离为止挡件位置与绕组的中心点之间的距离的至少20％。另外或替代地，举例来说，调整主体的中心点距止挡件位置的距离为止挡件位置与绕组的中心点之间的距离的至少20％。
举例来说，调整主体或调整组件相对于绕组固定。在调整电感之后，调整主体特别地被固定成防止沿绕组轴线位移。为此，举例来说，在调整之前或之后施加粘结剂。如果在调整之前施加粘结剂，则可使用缓慢固化粘结剂，使得可在粘结剂固化之前移动调整主体以进行调整。
粘结剂可以是粘合剂。举例来说，粘结剂将调整主体附接到绕组或线圈载体。因此，在调整主体已固定之后，无法再进行调整。然而，部件可以这样配置，使得在施加粘结剂之前通过沿绕组轴线移动调整主体的调整是可能的。
在一个实施方案中，电感部件包括用于屏蔽的壳体。这可以是金属壳体。调整主体可设置在壳体与绕组之间。另外或替代地，调整主体还可充当屏蔽。
根据本发明的另一方面，提供一种用于调整电感部件的电感值的方法。根据方法提供包括绕组和调整主体的电感部件。调整主体包括铁磁性材料并且围绕绕组的至少一些区域。在方法中，改变调整主体的形状和/或位置和/或数量以便调整电感。
例如，提供上述电感部件，并且在方法过程中对其进行调整。替代地或另外，方法可用于获得上述电感部件。
举例来说，可存在如上所述的多个调整主体。举例来说，可通过移除、添加或替换调整主体来调整电感。调整主体可具有不同的长度、直径和/或材料。
举例来说，在调整电感之前，测量电感。如果与目标值存在偏差，则使用调整主体来执行调整。在调整之后，可执行另一测量(如有必要)，还可执行另一调整。
在一个实施方案中，通过沿绕组轴线偏移调整主体的位置来调整电感。特别地，绕组和调整主体的相对位置在此是重要的，使得位移包括在调整主体保持在适当位置时绕组的直接位移。
例如，调整主体在调整之前被布置成使得电感可在一个方向上通过位移增加，并且电感可在相反方向上通过位移减小。特别地，当调整主体相对于绕组居中时，电感值可以是最高的，而当布置最偏心时，电感值可以是最低的。
举例来说，调整主体最初定位在止挡件位置处，然后朝向绕组的中心点移动以用于调整。调整主体也可移动超出中心点。举例来说，在调整之后，调整主体的中心点距中心点的止挡件位置的距离为止挡件位置与绕组的中心点之间的距离的至少20％。
另外或替代地，举例来说，调整主体的中心点距止挡件位置的距离为止挡件位置与绕组的中心点之间的距离的至少20％。这些最小距离也可在调整之前存在，使得对于在任一方向上有足够的位移空间，并且因此有足够的空间来减小或增加电感。
在调整之后，可固定调整主体相对于绕组的位置。举例来说，粘结剂(特别是粘合剂)用于此目的。
本公开描述了本发明的几个方面。即使在其他方面的上下文中没有明确提到相应特性，相对于部件或方法公开的所有特性也相对于另一方面对应地公开。
本文提供的对象的描述不限于各个具体实施方案。相反，各个实施方案的特征可在技术上合理的情况下彼此组合。
本文所述的目标将在下文中根据示意图设计示例进行更详细的解释。
附图说明
这些图示出了：
图1是侧视图中的电感部件的实施方案，
图2是侧视图中的电感部件的另一实施方案，
图3是侧视图中的电感部件的另一实施方案，
图4是侧视图中的电感部件的另一实施方案，
图5A至5C是用于在示意图中调整电感的方法。
在以下附图中，相同附图标号优选地是指各种实施方案的功能上或结构上等同的部分。
具体实施方式
图1示出包括绕组2的电感部件1。绕组2由螺旋缠绕的导线3形成。
例如(参见图4)，导线3缠绕在线圈载体11周围。部件1可被配置为所谓的空气芯线圈，其中在绕组2的内部中不存在磁芯。因此，线圈载体11是非磁性的。举例来说，线圈载体11包括塑料或由塑料制成。替代地，线圈载体11被配置为磁芯，或者磁芯插入到线圈载体11中。
电感部件1包括调整组件40，其由多个调整主体4_1、4_2、4_n形成。在已完成绕组2之后，可借助于调整组件40精确地调整电感。调整主体4_1、4_2、4_n围绕绕组2的至少一些区域。特别地，调整主体4_1、4_2、4_n至少部分地设置在比绕组2的外侧更远离绕组轴线的区域。
特别地，至少在一些区域中，绕组2设置在调整主体4_1、4_2、4_n中的至少一者与绕组轴线A之间。“设置在之间”由将调整主体4_1、4_2、4_n的一点连接到绕组轴线A的垂直线撞击绕组2来限定。
相应调整主体4_1、4_2、4_n由铁磁性材料制成的环或套筒形成。举例来说，材料是铁氧体。
在本案中，调整主体4_1、4_2、4_n形成中空圆柱体，绕组2设置在该中空圆柱体中。线圈载体也可设置在中空圆柱体中。导线端部6、7从调整主体4_1、4_2、4_n突出。举例来说，导线端部6、7继续延伸，以将部件1连接到接触终端(未示出)，或设置有另一接触连接(未示出)。
在调整电感之后，调整主体4_1、4_2、4_n可相对于绕组2固定。举例来说，调整主体4_1、4_2、4_n用粘结剂(例如粘合剂)附接到绕组2或线圈载体。取决于调整程序，这可以是快速或缓慢固化的粘合剂。举例来说，其是UV粘合剂。
除了调整主体4_1、4_2、4_n之外，部件1可使用至少部分地围绕调整主体4_1、4_2、4_n和绕组2的壳体(此处未示出)。壳体可增加调整范围。
举例来说，壳体可以是金属壳体。这可以是例如呈金属圆柱体的形式的单独的部件。其还可以是金属箔，特别是铝箔的缠绕物，其缠绕在调整主体4_1、4_2、4_n周围。替代地，其也可以是调整主体4_1、4_2、4_n上的涂层。壳体优选地在整个绕组2上方延伸，特别是当调整组件40不在整个绕组2上方延伸时。
在本案中，调整组件40的长度类似于绕组2的长度；特别地，调整组件40略长于绕组2。
在调整主体4_1、4_2、4_n之间也可存在间隙5。特别地，间隙5可使得调整主体4_1、4_2、4_n的位置可平行于绕组轴线改变以调整电感。
为了调整电感，可选择性地添加或移除单个调整主体4_1、4_2、4_n(在本案中为环)。举例来说，在已经产生绕组2之后，调整主体4_1、4_2、4_n布置在绕组2周围，并且随后测量部件1的电感。取决于与目标值的偏差，移除调整主体4_1、4_2、4_n中的一个或多个，或者添加其他调整主体4_1、4_2、4_n。然后可再次测量电感，并且执行检查以查看是否已达到目标值。如有必要，切换其他调整主体4_1、4_2、4_n。
调整主体4可具有不同的长度l_1、l_2、l_n。取决于目标值与测量值之间的偏差大小，移除或添加较长或较短的调整主体l_1、l_2、l_n。
举例来说，在调整之前，电感部件1包括调整主体4_1至4_n。为了进行调整，移除调整主体4_1，使得感应部件1仅包括调整主体4_2至4_n。包括剩余调整主体4_2至4_n的调整组件40现在更短，并且导致电感的改变，特别是部件1的电感的减小。特别地，在绕组2的边缘处的改变导致电感的改变。
调整组件40的重心现在也不再在轴线方向上相对于绕组2居中定位，而是相对于绕组2偏移到右侧。这导致电感的改变，特别是部件1的电感的减小。
替代地或另外，调整主体4_1、4_2、4_n也可具有不同的外围形状。举例来说，调整主体4_1、4_2、4_n可具有矩形外围形状或椭圆形外围形状。然后，可通过用具有不同大小的调整主体来改变调整主体的替换来进行调谐。
举例来说，绕组2的导线3被配置为扁线。它可以是铜线。
举例来说，部件1的电感在1nH与1000nH之间。取决于设计，通过改变调整组件40，可以以例如总电感的0.01％的步长在高达10％的范围内调整电感。如果调整组件40的细分非常精细，则可以以1nH的步长将电感值更精确地调谐到远低于1nH。
可通过组合调整主体4_1、4_2、4_n的不同的长度、形状、数量和材料组成来灵活地调整电感。由于大量可能的组合，可找到在AC损失、电感、大小、发射特性、辐射特性、屏蔽、热发育、稳健性等方面的最佳配置，以便可实现最佳性能。
图2示出电感部件1的另一实施方案。与图1相比，除了调整主体4_1、4_2、4_n之外，本文还包括填充主体8_1、8_2、8_n。填充主体8_1、8_2、8_n是非磁性的。举例来说，填充主体8_1、8_2、8_n包括塑料材料。
填充主体8_1、8_2、8_n填充调整主体4_1、4_2、4_n之间的空间，并且用以确定调整主体4_1、4_2、4_n的位置，或者填充空百空间，例如在移除调整主体以调整电感之后。相应的填充主体8_1、8_2、8_n可具有与调整主体4_1、4_2、4_n相同的长度。填充主体8_1、8_2、8_n也可具有与调整主体4_1、4_2、4_n不同的长度。
举例来说，为了调整电感，将调整主体4_1、4_2、4_n中的一者替换为填充主体8_1、8_2、8_n，或者改变填充体8_1、8_2、8_n和调整主体4_1、4_2、4_n的位置。
图3示出电感部件1的另一实施方案。与图2相比，调整主体4_1、4_2、4_n具有不同的直径b1、b2、bn。举例来说，为了进行调整，一个调整主由具有更大或较更小外径的调整主体替换。
此处，一个或多个填充主体8_1也可设置在调整主体4_1、4_2、4_n之间。在本案中，调整主体4_1、4_2中的两者之间仅存在一个填充主体8_1，并且其他调整主体4_2、4_n之间不存在填充主体。在所有或没有调整主体之间也可存在填充主体。
此处还指示了容纳调整组件4和绕组2的壳体9。调整组件4设置在壳体9与绕组2之间。调整组件4可邻接壳体9的壁。调整主体4_1、4_2、4_n也可附接到壳体9。壳体9也可包括在所示的其他实施方案中。此类壳体9，特别是金属壳体，可改善屏蔽并且增加调整范围。
替代地或另外，调整主体4_1、4_2、4_n也可承担屏蔽功能，使得电感与环境解耦。此类电磁波/场的屏蔽特别在高频范围内是必要的。解耦可用另一金属壳体进一步优化。
在空气芯线圈的替代实施方案中，线圈载体还可被配置为磁芯(例如铁氧体磁心)，或者线圈载体中可存在磁芯。
图4示出电感部件1的另一实施方案。此处，调整组件40也设置在绕组2的外部空间中，在此情况下，该绕组仅包括单个调整主体4。调整主体4被配置为套筒。绕组2设置在调整主体4内。在本案中，导线端部6、7从调整主体4的相同端部突出。导线端部6、7也可从不同端部突出。
在本案中，调整主体4长于绕组2。举例来说，调整主体4比绕组2长至多为绕组2长度的一半。
此处通过沿绕组轴线A移动调整主体4来调整电感。因此改变调整主体4相对于绕组2的(纵向)位置。特别地，调整主体4的中心点x_4到绕组2的中心x_2的距离d是变化的。举例来说，中心点x_2、x_4是指绕组2或调整主体4相对于绕组轴线A的几何中心点，该绕组轴线也可称为x轴线。中心点x_2、x_4还可指绕组2或调整主体4的质量中心或磁中心。
电感部件1包括止挡件10，其限制调整主体4沿绕组轴线A的位移。举例来说，止挡件10是线圈载体11的整体部件，绕组2设置在该线圈载体周围。止挡件10限制调整主体4在一个方向上的最大位移。当调整主体4邻接止挡件10时，调整主体4的中心点的位置被识别为x_10。
举例来说，在初始位置中，调整主体4的中心点x_4设置在止挡件位置x_10与绕组2的中心点x_2之间的中间。在这种情况下，在两个纵向上都有足够的微调空间。举例来说，远离绕组2的中心点x_2的位移导致电感的减小，并且远离止挡件位置x_10朝向绕组2的中心点x_2的位移导致电感的增加。
特别地，改变调整主体4在绕组2的纵向边缘上的位置具有显著的效果。因此，在绕组2的纵向端部的区域中移动调整主体4的至少一个纵向端部是有利的。举例来说，在调整电感之前或之后，绕组2的纵向端部与调整主体4之间的距离至多只有几毫米。特别地，调整主体4的纵向端部与绕组2的相应最近的纵向端部之间的距离是不同的。
在调整电感之后，调整主体4固定在相对于绕组2的位置，例如在线圈载体11上或直接在绕组2上。在端部位置中，调整主体4例如不居中定位，即其中心点x_4位于绕组2的中心点x_2的位置，也不位于止挡件位置x_10，而是位于这两个位置之间，或甚至位于从止挡件位置x_10观察的中心点x_2之外。举例来说，调整主体4的纵向端部到绕组4的最近边缘侧匝具有不同的距离。
线圈载体10还可包括一个或多个间隔件12，其用于将调整主体4定位，特别是居中在距绕组轴线A的固定距离处。举例来说，间隔件12被配置为线圈载体10的径向突出，调整主体4的内壁抵靠该径向突出。其他元件也可作为间隔件安装在线圈载体上。
在本案中，线圈载体10具有圆柱形形状。线圈成型器还可具有不同形状，例如类立方体形状。线圈载体10也可以是较大主体的一部分，例如环形主体。线圈载体10可被配置为中空主体。
图1至图3的实施方案与图4的实施方案的特性的组合也是可能的。特别地，线圈载体11也可包括在图1至图3的实施方案中，并且导线端部6、7从同一端部突出。在图1至图3中，调整组件40在绕组轴线A上的中心点也可用作调整组件40相对于绕组2的位置的量度，并且另外或替代地，调整组件40或调整主体4_1、4_2、4_n相对于绕组2的位移是可能的。
图5A至图5C示出用于调整电感部件1的电感的方法步骤。
根据图5A，提供了电感部件1，例如根据图4的部件。举例来说，调整主体4设置成使其中心点位于止挡件位置x_10与绕组2的中心点的位置x_2之间的中间的位置x_4处。
举例来说，调整主体4的初始位置也可以是止挡件位置x_10，并且调整主体4从止挡件位置x_10朝向绕组2的中心点x_2移动。如有必要，调整主体4也可移动超出中心点x_2。其优点是，可容易地对调整主体4的初始位置进行调整。
测量部件1的电感L。调整体4沿绕组轴线A(x轴)的所需位移被确定为部件1的电感L的目标值的函数。
根据图5B，调整主体4随后根据测量值与目标值的偏差而移动。
举例来说，如果测量值大于电感L的目标值，则调整主体4远离绕组2的中心点x_2朝向止挡件位置x_10移动。如果测量值小于电感L的目标值，则调整主体4朝向绕组2的中心点x_2移动。位移可以以限定步长(例如在μm范围内)进行。举例来说，最大位移在毫米范围内。举例来说，在步进电机的辅助下进行位移。位移的长度也可被设置为与目标值的偏差的函数。
举例来说，取决于部件1的几何形状，通过将调整主体4从中心点x_2的位置移动到止挡件位置x_10，可将电感减少高达5％。如果调整主体4相对于绕组2处于中心位置，则可实现最大电感值；如果存在到位置x_10的最大位移，则可实现最小电感值。
然后可再次测量电感值。如果电感足够接近目标值，则固定调整主体4的位置x_4。
根据图5C，调整主体4固定在其x位置中。举例来说，调整主体4借助于粘结剂13附接到绕组2或线圈载体11。举例来说，粘结剂13可以是粘合剂，特别是UV粘合剂。施加并固化粘结剂13。
端部位置x_4现在可用于一组部件1。替代地，也可对每个单个部件1再次进行调整。该方法适合在全自动生产中进行调整。
对于图1至图3的实施方案，可进行相应的调整方法。在这些实施方案中，在测量图5A中的电感L之后，例如可移除或添加调整主体4_1、4_2、4_n中的一者以进行调整。
附图标号列表
1电感部件
2绕组
3导线
40调整组件
4、4_1、4_2、4_n调整主体
5间隙
6导线端部
7导线端部
8_1、8_2、8_n填充主体
9壳体
10止挡件
11线圈载体
12间隔件
13粘结剂
A绕组轴线
x_2绕组中心
x_4调整主体/调整组件的中心
x_10止挡件位置
d绕组距离中心–调整主体中心
L电感
b1、b2、bn直径
l1、l2、ln长度