專利名稱：線圈部件、電抗器和形成線圈部件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種線圈部件、電抗器和形成線圈部件的方法。
背景技術(shù)：
作為一種線圈元件，日本專利No. 3737461和日本專利公報(bào)特開No. 2007-305803 中公開了使用單個(gè)扁平金屬絲形成兩個(gè)線圈元件的技術(shù)。具體而言，在日本專利 No. 3737461中，通過(guò)以扁立繞法卷繞單個(gè)扁平金屬絲形成具有偏移軸線的兩線圈元件。在日本專利公報(bào)特開No. 2007-305803中，左、右線圈元件的卷繞方向相反，即在一個(gè)方向卷繞單個(gè)扁平金屬絲形成第一線圈元件后，將形成第二線圈元件所必要的長(zhǎng)度的扁平金屬絲向前輸送并在反方向卷繞回來(lái)以形成第二線圈元件。

發(fā)明內(nèi)容
在日本專利No. 3737461中，在兩線圈元件通過(guò)使其軸線偏移同時(shí)以扁立繞法卷繞單個(gè)扁平金屬絲而形成的情況下，由于需要偏移軸線以及在盤卷的同時(shí)扁平金屬絲的擺動(dòng)變大，故而很難提高速度。在日本專利公報(bào)特開No. 2007-305803中，使單個(gè)扁平金屬絲卷繞形成第一線圈元件之后，向前輸送形成第二線圈元件所必要的長(zhǎng)度的扁平金屬絲。必要長(zhǎng)度的扁平金屬絲全部抽出后盤卷第二元件。兩線圈元件之間的距離很大時(shí)這會(huì)增加時(shí)間。此外，第一線圈元件在第二線圈元件盤卷期間擺動(dòng)。這使得很難提高盤卷速度。此外，由于兩線圈元件的卷繞方向相反，故而需要兩種卷繞頭。本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種在由單個(gè)扁平金屬絲形成多個(gè)并列設(shè)置的線圈元件時(shí)容易處理的線圈部件、電抗器和形成線圈部件的方法。在本發(fā)明的第一方面中提供了一種線圈部件。該線圈部件包括多個(gè)并列設(shè)置的線圈元件和使線圈元件互連的連接部。多個(gè)線圈元件由單個(gè)扁平金屬絲以扁立繞法卷繞而形成，使得線圈元件同向卷繞。連接部包括扁平金屬絲的在兩個(gè)線圈元件之間的以扁立繞法卷繞的一部分。連接部的一部分從兩個(gè)線圈元件徑向向外凸出。連接部在兩個(gè)位置以平繞法彎折，使得兩個(gè)線圈元件以各自軸線彼此平行的方式并列設(shè)置。在一種實(shí)施方式中，兩個(gè)線圈元件具有矩形環(huán)狀構(gòu)造。在另一種實(shí)施方式中，線圈元件在設(shè)置連接部的位置處的直徑相比于線圈元件其他位置處的直徑縮小。在再一種實(shí)施方式中提供了一種電抗器，所述電抗器包括如上文描述的線圈部件和設(shè)置在線圈部件中的鐵心。在又一種實(shí)施方式中，鐵心包括間隙，兩個(gè)線圈元件各自具有內(nèi)面，鐵心包括外面，并且兩個(gè)線圈元件的各自內(nèi)面與鐵心的外面之間沿著設(shè)置扁平金屬絲的連接部的位置的距離比兩個(gè)線圈元件的各自內(nèi)面與鐵心的外面之間沿著在兩個(gè)線圈元件之間形成間隙的位置的距離窄。
在本發(fā)明的第二方面中，提供了一種形成線圈部件的方法。該方法包括繞單一軸線以扁立繞法卷繞扁平金屬絲使得形成多個(gè)線圈元件且多個(gè)線圈元件同向卷繞，并且卷繞互連兩個(gè)線圈元件的連接部使得連接部的一部分從兩個(gè)線圈元件徑向向外凸出；和以扁立繞法卷繞扁平金屬絲之后，在兩個(gè)位置以平繞法使連接部彎折，使得兩個(gè)線圈元件以各自軸線彼此平行的方式并列設(shè)置。在一種實(shí)施方式中，在兩個(gè)位置以平繞法使連接部彎折是分兩個(gè)步驟進(jìn)行的。在另一種實(shí)施方式中，在兩個(gè)位置以平繞法使連接部彎折是同時(shí)進(jìn)行的。


圖1是根據(jù)第一實(shí)施方式的電抗器的立體圖；圖2是圖1所示電抗器的平面圖；圖3是圖1所示電抗器的正視圖；圖4是線圈部件的立體圖；圖5和圖6是圖示了形成圖4所示線圈部件的步驟的立體圖；圖7A是根據(jù)第二實(shí)施方式的電抗器的平面圖；圖7B是取自圖7A中7B-7B線的橫截面圖；
圖7C是取自圖7A中7C-7C線的橫截面圖；圖8是電抗器的鐵心之間的空氣間隙的放大圖，圖示了鐵心之間形成的間隙附近的磁通量狀態(tài)；以及圖9是圖示了形成線圈部件的步驟的立體圖。
具體實(shí)施例方式參照附圖描述本發(fā)明第一實(shí)施方式。圖1圖示了根據(jù)第一實(shí)施方式的電抗器10的立體圖。圖2和圖3分別圖示了圖 1所示電抗器10的平面圖(圖1中箭頭A方向視圖)、正視圖(圖1中箭頭B方向視圖)。 在所有附圖中，箭頭FX指示線圈元件21或22的磁通量密度，箭頭WD則指示扁平金屬絲30 的卷繞方向。電抗器10包括線圈部件20和UU型鐵心60。UU型鐵心60包括U型鐵心61和U 型鐵心62。U型鐵心61具有矩形橫截面，并且在圖2所示平面圖中示出為U形。類似地， U型鐵心62也具有矩形橫截面，并且在圖2所示平面圖中示出為U形。U型鐵心61的兩端面均與U型鐵心62的兩端面相對(duì)且靠近。線圈部件20的矩形環(huán)狀線圈元件21繞U型鐵心61與U型鐵心62的相對(duì)面中的一個(gè)卷繞，而矩形環(huán)狀線圈元件22繞U型鐵心61與U型鐵心62的相對(duì)面中的另一個(gè)卷繞。如圖4中圖示的，線圈部件20包括第一線圈元件21和第二線圈元件22。第一線圈元件21具有矩形環(huán)狀構(gòu)造，并且第二線圈元件22具有矩形環(huán)狀構(gòu)造。線圈元件21的軸線由Ll表示，而線圈元件22的軸線由L2表示(見圖2)。第一線圈元件21和第二線圈元件22設(shè)置成彼此并列。第一線圈元件21和第二線圈元件22通過(guò)以扁立繞法卷繞具有矩形橫截面的扁平金屬絲30而形成。第一元件21 與第二元件22的卷繞方向相同。具體地，如圖5中圖示的，在形成兩線圈元件21和22之前，扁平金屬絲30繞單一軸線以扁立繞法卷繞。扁平金屬絲30由銅制成。本文中使用的術(shù)語(yǔ)“以扁立繞法卷繞”指繞扁平金屬絲的縱向橫截面的短邊卷繞。如圖4中圖示的，線圈部件20包括扁平金屬絲30的連接部40。連接部40使兩線圈元件21和22互相連接。線圈部件20的連接部40通過(guò)使扁平金屬絲30以扁立繞法卷繞的方式徑向向外延伸而形成，使得連接部40的一部分從線圈元件21和22凸出。具體而言，連接部40橫向凸出至線圈元件21和22的相對(duì)側(cè)面21a和22a。如圖5中圖示的，線圈部件20的連接部40包括第一彎折線41和第二彎折線42。 如圖4中圖示的，連接部40在第一彎折線41處以平繞法垂直地即以90°角彎折。類似地， 連接部40在圖5所示的第二彎折線42處如圖4中圖示的以平繞法垂直地即以90°角彎折。本文中使用的術(shù)語(yǔ)“以平繞法彎折”指繞扁平金屬絲的縱向橫截面的長(zhǎng)邊彎折因此，通過(guò)使連接部40在兩個(gè)部分處(在彎折線41、42處)以平繞法彎折，線圈元件21和22設(shè)置成彼此平行，使得其軸線Ll和L2平行(見圖2)。在線圈部件20的第一線圈元件21中，扁平金屬絲30的一端30a向上(徑向向夕卜) 凸出以用作連接終端。類似地，在第二線圈元件22中，扁平金屬絲30的另一端向上(徑向向外)凸出以用作連接終端。下面描述制造電抗器10的方法。首先描述形成線圈部件20的方法。如圖5中圖示的，具有矩形橫截面的單個(gè)扁平金屬絲30以扁立繞法卷繞的方式卷繞以形成多個(gè)線圈元件21和22。所述線圈元件21和22的卷繞方向相同，并具有繞共有單一軸線的矩形環(huán)狀構(gòu)造。同時(shí)，通過(guò)以扁立繞法卷繞扁平金屬絲30而形成使連續(xù)線圈元件 21與22互連的、由扁平金屬絲30制成的連接部40，使得連接部40的一部分從線圈元件21 和22徑向向外凸出。這是扁立繞法卷繞的過(guò)程。扁立繞法卷繞過(guò)程之后，如圖6中圖示的，扁平金屬絲30的連接部40在第一彎折線41處以90°角以平繞法彎折。接下來(lái)，如圖4中圖示的，連接部40在第二彎折線42處以90°角彎折。。因此，連接部40在兩個(gè)部分處彎折，從而使線圈元件21和22設(shè)置成彼此平行，使得其軸線Ll和L2平行。這是以平繞法彎折的過(guò)程。因此，以平繞法彎折的過(guò)程在兩個(gè)部分處分兩個(gè)步驟進(jìn)行。之后，如圖1、圖2和圖 3中圖示的，U型鐵心61和62的末端插入線圈元件21和22中從而使U型鐵心61和62的兩端面均彼此相對(duì)且靠近。如上文描述的，每次卷繞兩個(gè)線圈元件21和22，只有扁平金屬絲30的中間一圈的尺寸改變以形成連接部40，之后連接部40以平繞法彎折兩次即連接部彎折兩次。即整根單個(gè)金屬絲30繞單一軸線以扁立繞法彎折，之后金屬絲30以平繞法彎折兩次以完整地形成線圈部件20 (線圈元件21和22)。連接部40中的電流流向與線圈元件21和22中的電流流向相同。連接部40處產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)，故而連接部40可以用作1/4圈。據(jù)此，可以一次進(jìn)行以扁立繞法進(jìn)行的卷繞。此外，以扁立繞法進(jìn)行卷繞的方向無(wú)需改變。由此簡(jiǎn)化了步驟、提高了卷繞速度。更詳細(xì)地，如果兩個(gè)線圈元件通過(guò)以使線圈元件的兩軸線如日本專利No. 3737461 描述的那樣偏移的方式以扁立繞法卷繞單個(gè)扁平金屬絲形成，則盤卷扁平金屬絲時(shí)的卷繞的擺動(dòng)變大。這使得難以提高制造線圈的速度。另一方面，由于線圈元件在單一軸線上形成，本實(shí)施方式使得能夠提高制造線圈的速度。此外，在日本專利公報(bào)特開No. 2007-305803中，第一線圈元件完全卷繞之后，直線扁平金屬絲全部抽出，扁平金屬絲向回卷繞從而反向形成第二線圈元件。這由于抽出扁平金屬絲所需的時(shí)間不可缺少而很耗時(shí)。此外，由于第一線圈元件的擺動(dòng)使得第二線圈元件無(wú)法順暢地盤卷，故而很難提高速度。另一方面，本實(shí)施方式由于消除了抽出扁平金屬絲的需要故而使得能夠縮短時(shí)間，并且由于在單一軸線上形成兩個(gè)線圈元件而提高速度。此外，由于線圈元件的卷繞方向相同，本實(shí)施方式只需要一種卷繞頭，而日本專利 No. 2007-305803A則需要兩種卷繞頭。本實(shí)施方式具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)作為線圈部件20的結(jié)構(gòu)，并列設(shè)置的多個(gè)線圈元件21和22通過(guò)以扁立繞法卷繞單個(gè)扁平金屬絲30而形成?？缃泳€圈元件21與部分線圈元件22的扁平金屬絲30的連接部40從兩線圈元件21和22徑向向外凸出。之后，連接部40在兩個(gè)位置(彎折線41 和42)以平繞法彎折，故而線圈元件21和22設(shè)置成平行，其軸線Ll和L2彼此平行。以扁立繞法卷繞可以一次性進(jìn)行。此外，線圈元件21和22之間的連接部40可以在兩個(gè)位置通過(guò)以平繞法彎折形成，這有利于該過(guò)程。因此，多個(gè)線圈元件21和22設(shè)置成平行的，并通過(guò)容易地處理單個(gè)扁平金屬絲30而形成。(2)兩線圈元件21和22具有矩形環(huán)狀構(gòu)造。因此，扁平金屬絲30的連接部40的一部分很容易制成通過(guò)以扁立繞法卷繞而從線圈元件21和22徑向向外凸出。(3)作為電抗器10的結(jié)構(gòu)，鐵心(UU型鐵心60)設(shè)置在線圈部件20中。這有利于鐵心的加工以及電抗器的微型化。(4)形成線圈部件20的方法包括以扁立繞法卷繞的過(guò)程和以平繞法卷繞的過(guò)程。 在以扁立繞法卷繞的過(guò)程中，單個(gè)扁平金屬絲30沿一條軸線以扁立繞法卷繞以形成多個(gè)線圈元件21和22。所述線圈元件21和22同向卷繞并且具有矩形環(huán)狀構(gòu)造。此外，跨接或互連兩線圈元件21和22的連接部40通過(guò)以扁立繞法卷繞扁平金屬絲30，使得連接部40 的一部分從兩線圈元件21和22徑向向外凸出。在以扁立繞法卷繞之后的以平繞法彎折的過(guò)程中，連接部40在兩個(gè)位置以平繞法彎折，這樣線圈元件21和22并列設(shè)置并且其軸線 Ll和L2彼此平行。這樣就制成了項(xiàng)目(1)中的線圈部件。(5)在兩個(gè)位置以平繞法彎折的過(guò)程包括兩個(gè)獨(dú)立的步驟，由此保證以平繞法的彎折的精確性。接下來(lái)描述第二實(shí)施方式，而著重描述其與第一實(shí)施方式不同之處。圖7A圖示了第二實(shí)施方式的電抗器，第二實(shí)施方式的電抗器是圖2所示電抗器的替代。圖7B是取自圖7A中7B-7B線的橫截面圖。圖7C是取自圖7A中7C-7C線的橫截面圖。在圖7A中，U型鐵心61的端面與U型鐵心62的端面之間存在空氣間隙。在此實(shí)施方式中，使第一線圈元件21與第二線圈元件22之間的距離或間隔 L5(見圖2、更短從而使電抗器最小化。在圖2和圖3中，第一線圈元件21與第二線圈元件22之間需要移動(dòng)扁平金屬絲30的連接部40的空間。另一方面，如果UU型鐵心60的腿部設(shè)置得更近(或使圖2中的UU型鐵心60在左-右方向更小)，UU型鐵心60與線圈元件 21和22之間的距離或間隔L6(見圖幻變得更短。這使得磁通量70從U型鐵心61和62 的磁性腿部之間的空氣間隙72泄漏至U型鐵心61和62之外。泄漏的磁通71與線圈部件20的扁平金屬絲30連接時(shí)(如圖8中的雙點(diǎn)劃線指出的)，線圈部件20的線圈中產(chǎn)生渦流。這樣，由渦流造成的損失變大。在此實(shí)施方式中，如圖7A至圖7C中圖示的，第一線圈元件21與第二線圈元件22 比在第一實(shí)施方式中更靠近，而線圈元件21和22設(shè)置連接部40的部分具有縮小的直徑以保證在第一線圈元件21與第二線圈元件22之間容納連接部40的空間。如圖7B中圖示的，沿著在線圈元件21與22之間形成空氣間隙的位置，線圈元件 21和22的各內(nèi)面25與UU型鐵心60 (U型鐵心61和U型鐵心62)的相應(yīng)外面65之間的距離或間隔LlO具有固定值。如圖7C中圖示的，沿著設(shè)置扁平金屬絲30的連接部40的位置，線圈元件21和22的各內(nèi)面25與UU型鐵心60 (U型鐵心61和U型鐵心62)的相應(yīng)外面65之間的距離或間隔L11。相比于距離或間隔L10，距離或間隔Lll更窄。即設(shè)置連接部40的位置處的線圈元件的直徑小于剩余部分的線圈元件的直徑。在形成如圖9中圖示的作為圖5所示裝置的替代的線圈元件的過(guò)程中，線圈的直徑在對(duì)應(yīng)于第一線圈元件21的區(qū)段的特定區(qū)域以及對(duì)應(yīng)于第二線圈元件22的區(qū)段的特定區(qū)域處縮小。之后，扁平金屬絲如圖6和圖4中圖示的那樣彎折以形成線圈部件。如上文描述的，在此實(shí)施方式中，線圈元件21和22的各內(nèi)面25與UU型鐵心60 的相應(yīng)外面65之間沿著設(shè)置扁平金屬絲30的連接部40的位置的距離Lll比線圈元件21 和22的各內(nèi)面25與UU型鐵心60的相應(yīng)外面65之間沿著在線圈元件21與22之間形成間隙的位置的距離LlO窄。因此，線圈元件21和線圈元件22可以定位成彼此非?？拷瑫r(shí)保持將連接部40設(shè)置在兩線圈元件21與22之間的空間，減小渦流損失。由此可以減小電抗器的尺寸。本發(fā)明范圍內(nèi)的實(shí)施方式不局限于上述實(shí)施方式，而是可以特別地包括如下實(shí)施方式。在上述實(shí)施方式中，以平繞法彎折的過(guò)程分兩個(gè)步驟在兩個(gè)部分(彎折線41和 42)進(jìn)行。替代地，在兩個(gè)部分的以平繞法彎折也可以同時(shí)進(jìn)行。線圈元件21和22可以不具有矩形環(huán)狀構(gòu)造。在第二實(shí)施方式中，線圈元件21和22的直徑在設(shè)置連接部40的位置均縮小。替代地，也可以縮小線圈元件21和22中任一個(gè)的直徑。
權(quán)利要求
1.一種線圈部件(20)，包括:多個(gè)并列設(shè)置的線圈元件，其中，所述多個(gè)線圈元件由單個(gè)扁平金屬絲(30)以扁立繞法卷繞而形成，使得所述線圈元件同向卷繞；和連接部(40)，所述連接部00)使所述線圈元件(21,2 互連，其中，所述連接部GO) 包括所述扁平金屬絲(30)的在兩個(gè)所述線圈元件(21,2 之間的以扁立繞法卷繞的一部分，其中，所述連接部GO)的一部分從所述兩個(gè)線圈元件(21,2 徑向向外凸出，并且所述連接部GO)在兩個(gè)位置Gl，42)以平繞法彎折，使得所述兩個(gè)線圈元件01，22)以各自軸線(L1，L2)彼此平行的方式并列設(shè)置。
2.如權(quán)利要求1所述的線圈部件(20)，其特征在于，所述兩個(gè)線圈元件(21，22)具有矩形環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的線圈部件(20)，其特征在于，所述線圈元件(21，22)在設(shè)置所述連接部GO)的位置處的直徑相比于所述線圈元件(21,2 其他位置處的直徑縮小。
4.一種電抗器(10)，包括如權(quán)利要求1所述的線圈部件O0)和設(shè)置在所述線圈部件 (20)中的鐵心(60)。
5.如權(quán)利要求4所述的電抗器(10)，其特征在于，所述鐵心(60)包括間隙(72)，所述兩個(gè)線圈元件(21，22)各自具有內(nèi)面(25)，所述鐵心(60)包括外面(65)，并且所述兩個(gè)線圈元件(21,2 的各自所述內(nèi)面0 與所述鐵心(60)的所述外面(6 之間沿著設(shè)置所述扁平金屬絲(30)的所述連接部00)的位置的距離(Lll)比所述兩個(gè)線圈元件01，22)的各自所述內(nèi)面0 與所述鐵心(60)的所述外面(6 之間沿著在所述兩個(gè)線圈元件01， 22)之間形成所述間隙(72)的位置的距離(LlO)窄。
6.一種形成線圈部件的方法，包括繞單一軸線以扁立繞法卷繞扁平金屬絲(30)使得形成多個(gè)線圈元件且所述多個(gè)線圈元件同向卷繞，并且卷繞互連兩個(gè)所述線圈元件01，22)的連接部00)使得所述連接部 (40)的一部分從所述兩個(gè)線圈元件(21，22)徑向向外凸出；和以扁立繞法卷繞所述扁平金屬絲(30)之后，在兩個(gè)位置(41,4 以平繞法使所述連接部G0)彎折，使得所述兩個(gè)線圈元件01，22)以各自軸線(L1，L2)彼此平行的方式并列設(shè)置。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在所述兩個(gè)位置(41，42)以平繞法使所述連接部G0)彎折是分兩個(gè)步驟進(jìn)行的。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在所述兩個(gè)位置(41，42)以平繞法使所述連接部G0)彎折是同時(shí)進(jìn)行的。
全文摘要
一種線圈部件(20)，包括多個(gè)并列設(shè)置的線圈元件和使線圈元件(21，22)互連的連接部(40)。多個(gè)線圈元件由單個(gè)扁平金屬絲(30)以扁立繞法卷繞而形成，使得線圈元件同向卷繞。連接部(40)包括扁平金屬絲(30)的在兩個(gè)線圈元件(21，22)之間的以扁立繞法卷繞的一部分。連接部(40)的一部分從兩個(gè)線圈元件(21，22)徑向向外凸出。連接部(40)在兩個(gè)位置(41，42)以平繞法彎折，使得兩個(gè)線圈元件(21，22)軸線(L1，L2)彼此平行地并列設(shè)置。
文檔編號(hào)H01F17/04GK102315000SQ201110126448
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月14日
發(fā)明者大野博史 申請(qǐng)人:株式會(huì)社豐田自動(dòng)織機(jī)