线圈部件、电抗器和形成线圈部件的方法 |
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| 申请号 | CN201110126733.6 | 申请日 | 2011-05-11 | 公开(公告)号 | CN102315001B | 公开(公告)日 | 2014-06-25 |
| 申请人 | 株式会社丰田自动织机; | 发明人 | 大野博史; | ||||
| 摘要 | 一种线圈部件(20)，包括多个并列设置的线圈元件和使线圈元件(21，22)互连的连接部(40，70)。多个线圈元件由单个扁平金属丝(30)以扁立绕法卷绕而形成，使得线圈元件同向卷绕并具有矩形环状构造。连接部(40，70)包括扁平金属丝(30)的在两个线圈元件(21，22)之间的一部分，这一部分以扁立绕法卷绕以从线圈元件的矩形环状构造的两个相邻面(21a，22a)径向向外凸出，并在包括翻折部的三个 位置 (41、42和43；71、72和73)以平绕法弯折，使得两个线圈元件(21，22)以各自轴线(L1，L2)彼此平行的方式并列设置。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种线圈部件(20)，包括： |
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| 说明书全文 | 线圈部件、电抗器和形成线圈部件的方法技术领域[0001] 本发明涉及一种线圈部件、电抗器和形成线圈部件的方法。 背景技术[0002] 作为一种线圈元件，日本专利No.3737461和日本专利公报特开No.2007-305803中公开了使用单个扁平金属丝形成两个线圈元件的技术。具体而言，在日本专利No.3737461中，通过以扁立绕法卷绕单个扁平金属丝形成具有偏移轴线的两线圈元件。在日本专利公报特开No.2007-305803中，左、右线圈元件的卷绕方向相反，即在一个方向卷绕单个扁平金属丝形成第一线圈元件后，将形成第二线圈元件所必要的长度的扁平金属丝向前输送并在反方向卷绕回来以形成第二线圈元件。 发明内容[0003] 在日本专利No.3737461中，在两线圈元件通过使其轴线偏移同时以扁立绕法卷绕单个扁平金属丝而形成的情况下，由于需要偏移轴线以及在盘卷的同时扁平金属丝的摆动变大，故而很难提高速度。 [0004] 在日本专利公报特开No.2007-305803中，使单个扁平金属丝卷绕形成第一线圈元件之后，向前输送形成第二线圈元件所必要的长度的扁平金属丝。必要长度的扁平金属丝全部抽出后盘卷第二元件。两线圈元件之间的距离很大时这会增加时间。此外，第一线圈元件在第二线圈元件盘卷期间摆动。这使得很难提高盘卷速度。此外，由于两线圈元件的卷绕方向相反，故而需要两种卷绕头。 [0005] 本发明的目标是提供一种在由单个扁平金属丝形成多个并列设置的线圈元件时容易处理的线圈部件、电抗器和形成线圈部件的方法。 [0006] 根据本发明的第一方面提供了一种线圈部件。线圈部件包括多个并列设置的线圈元件和使线圈元件互连的连接部。多个线圈元件由单个扁平金属丝以扁立绕法卷绕而形成，使得线圈元件同向卷绕并具有矩形环状构造。连接部包括扁平金属丝的在两个线圈元件之间的一部分，该一部分以扁立绕法卷绕以从线圈元件的矩形环状构造的两个相邻面径向向外凸出，并在包括翻折部的三个位置以平绕法弯折，使得两个线圈元件以各自轴线彼此平行的方式并列设置。 [0007] 在一种实施方式中，线圈元件可以包括第一线圈元件和第二线圈元件。所述连接部可以包括： [0008] 第一直线部，第一直线部从第一线圈元件径向向外凸出； [0009] 第二直线部，第二直线部通过使连接部在第一直线部的末端以平绕法垂直地弯折、从而沿第一线圈元件的轴线方向向第一线圈元件延伸而形成； [0010] 第三直线部，第三直线部通过使连接部在第二直线部的末端以扁立绕法垂直地卷绕、从而从第一线圈元件延伸至第二线圈元件而形成； [0011] 第四直线部，第四直线部通过使连接部在第三直线部的末端以扁立绕法垂直地卷绕、从而沿第二线圈元件的轴线方向平行于第二直线部延伸而形成； [0012] 第五直线部，第五直线部通过使连接部在第四直线部的末端以平绕法垂直地弯折、从而向第二线圈元件延伸而形成； [0013] 第六直线部，第六直线部通过使连接部在第五直线部的末端以扁立绕法垂直地卷绕、从而在靠近第一线圈元件的方向延伸而形成；和 [0014] 第七直线部，第七直线部通过使连接部在第六直线部的末端以平绕法弯折、从而向第二线圈元件延伸而翻折。 [0015] 在另一种实施方式中，第一直线部可以延伸超过第一线圈元件的离第二线圈元件最远的侧部，其中，第三直线部可以向第二线圈元件的最靠近第一线圈元件的侧部延伸。 [0016] 在又一种实施方式中，第一直线部可以延伸超过第一线圈元件的离第二线圈元件最远的侧部，其中，第三直线部可以向第二线圈元件的到第一线圈元件最远的侧部延伸。 [0018] 在本发明的第二方面中，提供了一种形成线圈部件的方法。所述方法包括： [0019] 绕单一轴线以扁立绕法卷绕扁平金属丝使得形成多个线圈元件，并且多个线圈元件同向卷绕并具有矩形环状构造，并使得互连两个线圈元件的连接部从线圈元件的矩形环状构造的两个相邻面径向向外凸出；和 [0020] 以扁立绕法卷绕扁平金属丝之后，在包括翻折部的三个位置以平绕法使连接部弯折，使得两个线圈元件以各自轴线彼此平行的方式并列设置。 [0021] 在一种实施方式中，使连接部以平绕法弯折可以包括使连接部分三个步骤在三个位置以平绕法弯折。 [0023] 图1是根据第一实施方式的电抗器的立体图； [0024] 图2A至图2C是图1所示电抗器的平面图、正视图和侧视图； [0025] 图3是线圈部件的立体图； [0026] 图4A至图4C是图3所示线圈部件的平面图、正视图和侧视图； [0027] 图5至图7是图示了形成图3所示线圈部件的步骤的立体图； [0028] 图8是根据第二实施方式的电抗器的立体图； [0029] 图9A至图9C是第二实施方式的线圈部件的平面图、正视图和侧视图；以及[0030] 图10是图示了形成第二实施方式的线圈部件的步骤的立体图。 具体实施方式[0031] 参照附图描述本发明第一实施方式。 [0032] 图1图示了根据第一实施方式的电抗器10的立体图。图2A、图2B和图2C分别图示了图1所示电抗器10的平面图(图1中箭头A方向视图)、正视图(图1中箭头B方向视图)和侧视图(图1中箭头C方向视图)。在所有附图中，箭头FX指示线圈元件21或22的磁通量密度，箭头WD则指示扁平金属丝30的卷绕方向。 [0033] 电抗器10包括线圈部件20和UU型铁心60。UU型铁心60包括U型铁心61和U型铁心62。U型铁心61具有矩形横截面，并且在图2A所示平面图中示出为U形。类似地，U型铁心62也具有矩形横截面，并且在图2A所示平面图中示出为U形。U型铁心61的两端面与U型铁心62的两端面均发生接触。 [0034] 线圈部件20的矩形环状线圈元件21绕U型铁心61与U型铁心62的接触面中的一个卷绕，而线圈部件20的矩形环状线圈元件22绕U型铁心61与U型铁心62的接触面中的另一个卷绕。 [0035] 图3图示了线圈部件20的立体图。图4A、4B和图4C分别图示了图3所示线圈部件20的平面图(图3中箭头4A方向视图)、正视图(图3中箭头4B方向视图)和侧视图(图3中箭头4C方向视图)。 [0036] 如已参照图2描述的，线圈部件20包括第一线圈元件21和第二线圈元件22。第一线圈元件21具有矩形环状构造，并且第二线圈元件22具有矩形环状构造。线圈元件21的轴线由L1表示，而线圈元件22的轴线由L2表示(见图4A)。 [0037] 第一线圈元件21和第二线圈元件22设置成彼此并列。第一线圈元件21和第二线圈元件22通过以扁立绕法卷绕具有矩形横截面的扁平金属丝30而形成。第一元件21与第二元件22的卷绕方向相同。具体地，如图5中图示的，在形成两线圈元件21和22之前，扁平金属丝30绕单一轴线以扁立绕法卷绕。扁平金属丝30由铜制成。本文中使用的术语“以扁立绕法卷绕”指绕扁平金属丝的纵向横截面的短边卷绕。 [0038] 如图3中图示的，线圈部件20包括扁平金属丝连接部40。连接部40使两线圈元件21和22互相连接。如图4B中图示的，线圈部件20的连接部40通过使扁平金属丝30以扁立绕法卷绕的方式径向向外延伸而形成，使得连接部40的一部分从线圈元件21的矩形环面的两相邻面21a和21b凸出。此外，如图5中图示的，连接部40通过使扁平金属丝30以扁立绕法卷绕的方式径向向外延伸而形成，使得连接部40的一部分从线圈元件22的矩形环面的两相邻表面22a和22b凸出。 [0039] 如图5中图示的，线圈部件20的连接部40包括第一弯折线41、第二弯折线42和第三弯折线43。如图3中图示的，连接部40在第一弯折线41处以平绕法垂直地(即以90°角)弯折。连接部40在图5所示的第二弯折线42处如图3和图4A中图示的以平绕法翻折。即在第二弯折线42处，连接部40以180°角弯折以形成翻折部。连接部40在图5所示的第三弯折线43处如图3中图示的以平绕法垂直地(即以90°角)弯折。本文中使用的术语“以平绕法弯折”指绕扁平金属丝的纵向横截面的长边弯折。 [0040] 因此，通过使连接部40在包括翻折部的三个部分处(在弯折线41、42和43处)弯折，线圈元件21和22设置成彼此平行，使得其轴线L1和L2平行(见图4A)。 [0041] 在图3和图4中，扁平连接部40包括第一直线部51、第二直线部52、第三直线部53、第四直线部54、第五直线部55、第六直线部56和第七直线部57。 [0042] 第一直线部51比第一线圈元件21的外表面更径向向外(向上)凸出，所述第一线圈元件21是线圈元件21和22中的一个。具体而言，在图4B中，第一直线部51从第一线圈元件21的左侧部分延伸并超过所述左侧部分，即从第一线圈元件21上离第二线圈元件22最远的部分延伸并超过该部分。 [0043] 第二直线部52通过使扁平连接部40在第一直线部51的末端以平绕法垂直地弯折而形成，从而沿第一线圈元件21的轴线L1向第一线圈元件21延伸。第三直线部53通过使扁平连接部40在第二直线部52的末端以扁立绕法垂直地弯折而形成，从而向第二线圈元件22延伸，所述第二线圈元件22是线圈元件21和22中的另一个。具体而言，在图4B中，第三直线部53向第二线圈元件22的左侧部分即第二线圈元件22最靠近第一线圈元件21的侧部延伸。 [0044] 第四直线部54通过使扁平连接部40在第三直线部53的末端(图4B中第二线圈元件22的左侧部)以扁立绕法垂直地弯折而形成，从而沿第二线圈元件22的轴线L2平行于直线部52延伸。第五直线部55通过使扁平连接部40在第四直线部54的末端以平绕法垂直地弯折而形成，从而向图4B中的第二线圈元件22的下侧部延伸。 [0045] 第六直线部56通过使扁平连接部40在第五直线部55的末端(图4B中第二线圈元件22的下侧部)以扁立绕法垂直地弯折而形成，从而向第一线圈元件21延伸。第七直线部57通过使扁平连接部40在第六直线部56的末端(在第一线圈元件21与第二线圈元件22之间的位置)以平绕法翻折而形成，从而向第二线圈元件22延伸以便与第二线圈元件22连接。 [0046] 在线圈部件20的第一线圈元件21中，扁平金属丝30的一端30a向上(径向向外)凸出以用作连接终端。类似地，在第二线圈元件22中，扁平金属丝30的另一端向上(径向向外)凸出以用作连接终端。 [0047] 下面描述制造电抗器10的方法。 [0048] 首先描述形成线圈部件20的方法。 [0049] 如图5中图示的，具有矩形横截面的单个扁平金属丝30以扁立绕法卷绕以形成多个线圈元件21和22。所述线圈元件21和22的卷绕方向相同，并具有绕共有单一轴线的矩形环状构造。同时，通过以扁立绕法卷绕扁平金属丝30而形成使连续线圈元件21与22互连的、由扁平金属丝制成的连接部40，使得连接部40从线圈元件21和22的环状矩形构造的两相邻面21a和21b以及两相邻面22a和22b径向向外凸出。这是扁立绕法卷绕的过程。 [0050] 扁立绕法卷绕过程之后，如图6中图示的，连接部40在第一弯折线41处以90°角以平绕法弯折。接下来，如图7中图示的，连接部40在第二弯折线42处以平绕法翻折180°角以形成翻折部。此外，如图3中图示的，连接部40在第三弯折线43处以平绕法以90°角弯折。因此，连接部40在三个部分处(在弯折线41、42和43处)弯折，包括翻折部，从而使线圈元件21和22设置成彼此平行，使得其轴线L1和L2平行。这是以平绕法弯折的过程。 [0051] 因此，以平绕法弯折的过程在三个步骤中在包括翻折部的三个部分处进行。之后，如图1和图2中图示的，U型铁心61和62的末端插入线圈元件21和22中从而使U型铁心61和62的两端面均发生接触。 [0052] 如上文描述的，每次卷绕两个线圈元件21和22，只有扁平金属丝30的中间一圈的尺寸改变以形成连接部40，之后连接部40以平绕法弯折三次。即整根单个金属丝30绕单一轴线以扁立绕法弯折，之后金属丝30以平绕法弯折三次以完整地形成线圈部件20(线圈元件21和22)。线圈部件20的尺寸在中间一圈的位置即形成连接部40的部分不同。 [0053] 据此，可以一次进行以扁立绕法进行的卷绕。此外，以扁立绕法进行卷绕的方向无需改变。由此简化了步骤、提高了卷绕速度。 [0054] 更详细地，如果两个线圈元件通过以使线圈元件的两轴线如日本专利No.3737461描述的那样偏移的方式以扁立绕法卷绕单个扁平金属丝形成，则盘卷扁平金属丝时的卷绕的摆动变大。这使得难以提高制造线圈的速度。另一方面，由于线圈元件在单一轴线上形成，本实施方式使得能够提高制造线圈的速度。 [0055] 此外，在日本专利公报特开No.2007-305803中，第一线圈元件完全卷绕之后，直线扁平金属丝全部抽出，扁平金属丝向回卷绕从而反向形成第二线圈元件。这由于抽出扁平金属丝所需的时间不可缺少而很耗时。此外，由于第一线圈元件的摆动使得第二线圈元件无法顺畅地盘卷，故而很难提高速度。另一方面，本实施方式由于无需抽出扁平金属丝故而使得能够缩短时间，并且由于在单一轴线上形成两个线圈元件而提高速度。此外，由于线圈元件的卷绕方向相同，本实施方式只需要一种卷绕头，而日本专利No.2007-305803A则需要两种卷绕头。 [0056] 在两线圈元件之间置入连接部由于存在居间空间而使电抗器尺寸更大。为解决这个问题，在本实施方式中，用于两个线圈元件21和22的扁平金属丝的一部分一次卷绕，而中间一圈(或连接部40)的尺寸改变。之后以平绕法弯折的过程分三次进行(一次在弯折线41处弯折90°，一次在弯折线42处弯折180°，一次在弯折线43处弯折90°)以形成最终产品。因此，线圈元件21和线圈元件22可以定位成彼此靠近，这可以使电抗器获得小尺寸。 [0057] 本实施方式具有如下优点： [0058] (1)作为线圈部件20的结构，具有矩形环状构造且并列设置的多个线圈元件21和22通过以扁立绕法卷绕单个扁平金属丝30而形成。在形成线圈部件20的过程中，跨接线圈元件21与线圈元件22的扁平金属丝30的连接部40通过以扁立绕法卷绕而从两相邻面 21a、21b、22a、22b径向向外凸出。在凸出部分处，扁平金属丝30在包括翻折部的三个位置(弯折线41、42和43)以平绕法弯折，故而线圈元件21和22设置成平行，其轴线L1和L2彼此平行。 [0059] 以扁立绕法卷绕可以一次性进行。此外，线圈元件21和22之间的连接部40可以在包括翻折部的三个位置通过以平绕法弯折形成。这有利于该过程。因此，多个线圈元件21和22设置成平行的，并通过容易地处理单个扁平金属丝30而形成。 [0060] 此外，通过在包括翻折部的三个位置以平绕法卷绕连接部40，线圈元件21和22并列设置并且其轴线L1和L2彼此平行。连接部40并不以居间的方式在线圈元件21与22之间延伸，即线圈元件21和22可以设置成彼此靠近。 [0061] (2)作为电抗器10的结构，铁心(UU型铁心60)设置在线圈部件20中。这有利于铁心的加工以及电抗器的微型化。 [0062] (3)形成线圈部件20的方法包括以扁立绕法卷绕的过程和以平绕法弯折的过程。在以扁立绕法卷绕的过程中，单个扁平金属丝30沿一条轴线以扁立绕法卷绕以形成多个线圈元件21和22。所述线圈元件21和22同向卷绕并且具有矩形环状构造。此外，跨接或互连两线圈元件21和22的连接部40通过以扁立绕法卷绕扁平金属丝30以从线圈元件 21和22的两相邻面21a、21b、22a和22b径向向外凸出而形成。在以扁立绕法卷绕之后的以平绕法弯折的过程中，连接部40在包括翻折部的三个位置以平绕法弯折，这样线圈元件 21和22并列设置并且其轴线L1和L2彼此平行。这样就制成了项目(1)中的线圈部件。 [0063] (4)特别地，在三个位置以平绕法弯折的过程包括三个独立的步骤，由此保证以平绕法的弯折的精确性。具体而言，在三个步骤中的第二个步骤中形成翻折部是有利的。 [0064] 接下来描述第二实施方式，着重描述其与第一实施方式不同之处。 [0065] 图8图示了第二实施方式的电抗器，第二实施方式的电抗器是图1所示电抗器的替代。图9图示了第二实施方式的线圈部件，第二实施方式的线圈部件是图4所示线圈部件的替代。图10是图示了形成线圈部件的步骤的立体图，所述步骤是图5中步骤的替代。 [0066] 在图10中，线圈部件20的连接部70包括第一弯折线71、第二弯折线72和第三弯折线73。在第一弯折线71处，扁平金属丝如图8中图示的以平绕法垂直地(以90°角)弯折。在图10中的第二弯折线72处，扁平金属丝如图8和图9A中图示地弯折180°以形成翻折部。在图10中的第三弯折线73处，扁平金属丝如图8中图示地以平绕法垂直地(以90°角)弯折。 [0067] 同样，在此实施方式中，扁平金属丝在包括翻折部的三个位置(弯折线71、72、73)以平绕法弯折，使得两线圈元件21和22并列设置并且其轴线L1和L2彼此平行(见图9A)。 [0068] 连接部70的第一直线部51如在第一实施方式中那样延伸超过第一线圈元件21的左侧部，即超过第一线圈元件21离第二线圈元件22最远的侧部。第三直线部53如图9B中所示向第二线圈元件22的右侧部，即向第二线圈元件22离第一线圈元件21最远的侧部延伸。 [0069] 本发明范围内的实施方式不局限于上述实施方式，而是可以特别地包括如下实施方式。 [0070] 在图4B中，连接部40的第五直线部55对应于第二线圈元件22的左侧部。替代性地，第五直线部55可以对应于左侧部，例如超过第一线圈元件21。这在将UU型铁心60(U型铁心61和U型铁心62)设置在线圈元件21和22中是优选的。 [0071] 在图9B中，连接部70的第五直线部55对应于第二线圈元件22的右侧部。替代性地，第五直线部55可以对应于右侧部。这在将UU型铁心60(U型铁心61和U型铁心62)设置在线圈元件21和22中是优选的。 |
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