專利名稱：電感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在電壓變換電路等中使用的電感器。
背景技術(shù)：
作為將交流或直流電流的電壓升壓至所要求的大小的電壓變換電路，使用如日本 專利公開2007-195282號公報所記載的那樣的交錯PFC (Power Factor Correct功率因數(shù) 校正)方式的變換電路。雙相交流電源用的交錯PFC方式的變換電路的一例如圖8所示。 圖8所示的變換電路S，將來自交流電源E的交流電流分支輸入到兩個電感器L1和L2。并 且，通過配置在交流電源E和電感器Lp L2之間的二極管，在電感器Lp L2中流動的電流的 方向通常為恒定(在圖8中由左向右的方向)。在以下的說明中，將電感器LpL2的上游一 側(cè)的端子(圖中左側(cè))定義為輸入端，將下游一側(cè)的端子(圖中右側(cè))定義為輸出端。電感器‘ L2的輸出端分別分支為兩股。分支后的一方的路徑經(jīng)由二極管與變換 電路S的第一輸出端O1連接。另一方面，從電感器LpL2的輸出端分支的另一方的路徑，經(jīng) 由MOS晶體管M1J2與變換電路S的第二輸出端O2連接。此外，在第一輸出端O1和第二輸 出端O2之間，設(shè)置有電解電容器。MOS晶體管M1J2的柵極與控制器C連接。控制器C間歇地向柵極傳送脈沖信號， 由此，電感器Lp L2的輸出端與變換電路S的第二輸出端O2間歇地連接/斷開。控制器C 使向MOS晶體管M1傳送的脈沖信號的相位與向MOS晶體管M2傳送的脈沖信號的相位相差 180°進行供給。將上述結(jié)構(gòu)的變換電路S與交流電源E連接時，能夠從輸出端OpO2獲得比交流電 源E的電壓Vin更高的電壓Vott的直流電流。將交流電流通過使用單一的電感器的變換電路進行變換時，其輸出，電流和電壓 以山形變動，紋波較多。與此相對，使用交錯PFC方式的變換電路的情況下，由于合成了紋 波的相位偏移的多個電流，能夠獲得紋波較少的良好的電流。

發(fā)明內(nèi)容
但是，由于現(xiàn)有的交錯PFC方式的變換電路使用多個電感器，存在電路變得大型 的問題。本發(fā)明是為了解決上述問題而完成。即，本發(fā)明的目的在于，提供能夠獲得良好的 輸出并且能夠?qū)崿F(xiàn)小型的電壓變換電路的電感器。為了達成上述目的，本發(fā)明的電感器具有多組線圈，磁芯由分別被多個線圈纏繞 的多個線圈用臂、和與各線圈用臂的各個形成磁通的環(huán)的至少一個共用臂一體地形成。例如，磁芯具有上下一對的磁芯部，共用臂設(shè)置在磁芯部的中央間，線圈用臂設(shè)置 在磁芯部間且在共用臂的兩側(cè)。此處，優(yōu)選構(gòu)成為在共用臂的與線圈用臂的各個接近的一 對側(cè)面，形成有配置線圈的一部分的凹部的結(jié)構(gòu)。也可以代替共用臂設(shè)置在磁芯部的中央間，線圈用臂設(shè)置在磁芯部間且在共用臂的兩側(cè)的結(jié)構(gòu)，而構(gòu)成為磁芯具有上下一對的磁芯部，共用臂設(shè)置在磁芯部間，線圈用臂設(shè) 置在磁芯部間且在共用臂之間的結(jié)構(gòu)?；蛘撸€可以構(gòu)成為磁芯具有上下一對的多角形的 磁芯部，線圈臂設(shè)置在將磁芯部的各角部相互連接的位置，共用臂配置在磁芯部間的結(jié)構(gòu)。在上述的電感器中，優(yōu)選構(gòu)成為共用臂和線圈用臂與上下一對的磁芯部的任意一 個一體地形成的結(jié)構(gòu)。此外，也可以構(gòu)成為還具有多組輔助線圈，多組輔助線圈分別纏繞在多個線圈用
臂的結(jié)構(gòu)。此外，優(yōu)選將共用臂的磁阻設(shè)定為比線圈用臂的磁阻小。例如為，在線圈用臂形成 有用于使磁阻上升的間隙，在共用臂沒有形成間隙的結(jié)構(gòu)。此外，間隙例如為空氣間隙。此外，優(yōu)選構(gòu)成為以使共用臂被上述線圈用臂夾住的方式，共用臂和線圈用臂配 置為大致一列的結(jié)構(gòu)。此外，優(yōu)選構(gòu)成為基于纏繞在多個線圈用臂的各線圈的在共用臂上的磁通以相互 抵消的方式被設(shè)定的結(jié)構(gòu)。將以上說明的本發(fā)明的電感器用于交錯PFC方式的電壓變換電路的情況下，基于 各線圈的磁通能夠在共用臂相互抵消。因此，能夠減小貫通共用臂的磁通的大小。因此，能 夠使共用臂的截面積比線圈用臂的截面積充分小。將這樣的電感器用于交錯PFC方式的電 壓變換電路時，與使用多個電感器的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相比，能夠?qū)㈦姼衅鞯捏w積和接地面積抑制 為較小，實現(xiàn)小型的電壓變換電路。


圖1是本發(fā)明的第一實施方式的電感器的立體圖。圖2是本發(fā)明的第一實施方式的電感器的概略側(cè)面圖。圖3是本發(fā)明的第一實施方式的電感器的另一例的概略側(cè)面圖。圖4是本發(fā)明的第二實施方式的電感器的立體圖。圖5是本發(fā)明的第三實施方式的電感器的概略側(cè)面圖。圖6是本發(fā)明的第四實施方式的電感器的立體圖。圖7是本發(fā)明的第五實施方式的電感器的立體圖。圖8是交錯PFC方式的電壓變換電路的一例的電路圖。
具體實施例方式以下，對于本發(fā)明的實施方式使用附圖詳細地說明。圖1表示本發(fā)明的第一實施方式的電感器的立體圖。此外，圖2是本實施方式的電感器的概略側(cè)面圖。如圖1所示，本 實施方式的電感器1具有磁芯(core) 10、第一線圈21和第二線圈22。磁芯10將第一磁芯部11和第二磁芯部12組合而形成。第一磁芯部11，從棒狀的基部Ila伸出互相大致平行的3根第一臂lib、第二臂11c、第三臂Ild而形成，呈E形。此 外，第二磁芯部12為棒狀，S卩I形。即，磁芯10為所謂的EI型磁芯。第一線圈21和第二 線圈22分別纏繞在第一磁芯部11的第一臂lib和第三臂Ild上。此外，第一線圈21和第 二線圈22的下側(cè)的端子分別與另外的引線21a、22a連接，上側(cè)的端子與共通的引線23連 接。
其中，作為磁芯10，能夠使用將鐵、鐵素體等強磁體的粉末壓縮成形而形成的壓粉 磁芯或?qū)⒐桎摰蠕摪瀵B層而形成的疊層磁芯等。此外，第一磁芯部11和第二磁芯部12可 以為相同種類的磁芯，或者，也可以為不同種類的磁芯。另外，被線圈21和22纏繞的第一 臂lib和第三臂Ild與中央的第二臂Ilc也可以為不同種類的磁芯。在以上結(jié)構(gòu)的電感器1的第一線圈21和第二線圈22流通電流時，如圖2所示，在 磁芯10，形成基于第一線圈21的磁通Bl和基于第二線圈22的磁通B2。磁通Bl在第一臂 lib和第二臂Ilc中形成，此外，磁通B2在第三臂Ild和第二臂Ilc形成。即，第二臂Ilc 被磁通Bl和B2雙方貫通。此處，由于第一線圈21纏繞的方向與第二線圈22纏繞的方向相反，從引線23向 引線21a、22a通過電流時，在第二臂Ilc中磁通Bl和磁通B2的方向成為互為相反。因此， 在第二臂Ilc中磁通Bl和磁通B2相互抵消，貫通第二臂Ilc的磁通的大小減小。從而，第 二臂Ilc的截面積為比第一臂lib和第三臂Ild合計的截面積充分小的大小即可。如上所述，在本實施方式中，使第一線圈21和第二線圈22共有磁芯10的一部分 (即第二臂lie)，與第一線圈21和第二線圈22纏繞在不同的磁芯上的結(jié)構(gòu)相比，能夠大幅 度減少電感器的體積和設(shè)置面積。因此，通過將本實施方式的電感器用于交錯PFC電路，可 以實現(xiàn)小型并且紋波較小的電壓變換電路。此外，在本實施方式中，由于電感器的兩組線圈 被安裝在磁芯的外側(cè)的臂上，線圈產(chǎn)生的熱不會聚集在磁芯的中央部，能夠使熱有效地向 外部逸散。此外，本實施方式的電感器1，中央的第二臂Ilc的長度，比配置在其兩側(cè)的第一 臂lib和第三臂Ild的長度稍長。因此，將第一磁芯部11和第二磁芯部12組合形成磁芯 10時，在第一臂lib、第三臂Ild和第二磁芯部12之間形成空氣間隙G。該空氣間隙G防止 在第一臂lib和第三臂Ild的磁飽和。此外，在中央的第二臂Ilc和第二磁芯部12之間不形成間隙。因此，從第一臂lib 或者第三臂Ild朝向第二臂Ilc的路徑的磁阻，比第一臂lib和第三臂Ild之間的路徑的 磁阻充分小。其結(jié)果是，第一線圈21生成的磁通的大部分不貫通第三臂Ild而是貫通第二 臂11c。同樣，第二線圈22生成的磁通的大部分不貫通第一臂lib而是貫通第二臂11c。從 而，能夠避免因基于一方的線圈的磁通，對另一方的線圈發(fā)生電磁感應(yīng)，使在輸出中產(chǎn)生噪 聲的問題。其中，本實施方式的電感器1，如上所述，具有2組線圈21、22。但是，本發(fā)明不限于 上述結(jié)構(gòu)。例如，如圖3所示，也可以為在第一線圈21和第二線圈22的基礎(chǔ)上，分別在第 一臂lib和第三臂Ild分別設(shè)置第一輔助線圈21’和第二輔助線圈22’的結(jié)構(gòu)。上述結(jié)構(gòu) 的電感器1’，用于當檢測出用于升壓的線圈中流通的電流的大小為零(零交)時進行MOS 晶體管的開關(guān)、以所謂的臨界模式動作的交錯PFC方式的變換電路。S卩，第一輔助線圈21’ 和第二輔助線圈22’與控制MOS晶體管的PFC控制器連接，PFC控制器檢測第一線圈21和 第二線圈22中流通的電流的大小基于該檢測結(jié)果控制MOS晶體管的開關(guān)動作。此外，該結(jié)構(gòu)在兩個系統(tǒng)使用交錯PFC方式的變換電路時也有用。即，根據(jù)本結(jié) 構(gòu)，能夠由一個電感器形成基于線圈21、22的變換電路與基于輔助線圈21’、22’的變換電 路。在以上說明的本發(fā)明的第一實施方式中，如圖1所示，第二臂Ilc呈大致棱柱形。但是，本發(fā)明不限于上述結(jié)構(gòu)。例如，圖4的立體圖所示的本發(fā)明的第二實施方式的電感器 101，如圖4所示，未配置第一線圈121和第二線圈122的中央的第二臂Illc的進深方向 (即與第一線圈121和第二線圈122的排列方向以及軸方向的雙方垂直的方向。圖中由右 下至左上的方向)尺寸D的大小，與第一線圈121和第二線圈122的外徑大致相同。此外，第二臂Illc的第一臂Illb—側(cè)的側(cè)面115a和第三臂Illd—側(cè)的側(cè)面 115b，都成為沿著線圈121、122的軸方向延伸的圓筒面形狀的凹面。并且，第一線圈121和 第二線圈122的一部分，分別配置在第二臂Illc的側(cè)面115a和115b的凹部內(nèi)。如上所述，根據(jù)本實施方式的結(jié)構(gòu)，能夠抑制電感器101的寬度方向(即第一線圈 121和第二線圈122的排列方向。從圖中左下向右上的方向)尺寸。進而，根據(jù)本實施方式 的結(jié)構(gòu)，使第二臂Illc的進深方向尺寸在不增大電感器101的進深方向尺寸的范圍內(nèi)盡量 變長。因此，根據(jù)本實施方式，能夠?qū)崿F(xiàn)使第二臂Illc的截面積充分大，在確保電感器的性 能的同時，抑制電感器的接地面積和體積的電感器。其中，在本例的電感器101中，在被線圈121和122纏繞的第一臂Illb和第三臂 Illd形成有空氣間隙G，另一方面，在未設(shè)置線圈121和122的第二臂111c，沒有形成空氣 間隙。以上說明的本發(fā)明的第一和第二實施方式中，構(gòu)成為磁芯的排成一列的3個臂 中，在外側(cè)的兩個臂設(shè)置有線圈的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明不限于上述結(jié)構(gòu)。圖5是本發(fā)明的第三實施 方式的電感器的概略側(cè)面圖。圖5所示的電感器201，磁芯210具有上下一對的磁芯部和在 該磁芯部間排成一列的第一臂211b、第二臂211c、第三臂211d以及第四臂211e，第一線圈 221和第二線圈222纏繞在內(nèi)側(cè)的第二臂211c和第三臂211d上。在該結(jié)構(gòu)中，由第一線圈 221和第二線圈222生成的磁通Bll和B12都貫通外側(cè)的第一臂211b和第四臂211e。從 而，外側(cè)的第一和第四臂211b、211e，作為由第一線圈221和第二線圈222雙方使用的共用 臂發(fā)揮作用。如圖5所示，由于第一線圈221和第二線圈222纏繞的方向互為相反方向，在第一 臂211b和第四臂211e磁通Bll和磁通B12變?yōu)橄喾捶较颍嗷サ窒?。因此，貫通第一?211b和第四臂21 Ie的磁通的大小變得較小。從而，第一臂211b和第四臂21 Ie的截面積， 為比第二臂211c和第三臂211d的截面積充分小的大小即可。此外，在本實施方式的電感器201中，在被線圈221和222纏繞的第二臂211c和 第三臂211d形成有空氣間隙G，另一方面，在未設(shè)置線圈221和222的第一臂211b和第四 臂211e，沒有形成空氣間隙。在以上說明的結(jié)構(gòu)中，磁芯的臂排成一列地配置，但本發(fā)明不限于該結(jié)構(gòu)。圖6是 本發(fā)明的第四實施方式的電感器的立體圖。圖6所示的電感器301，磁芯310具由上下地配 置的一對大致三角形的磁芯部和配置在連接該磁芯部的各個角部的位置的三個柱狀的第 一臂311b、第二臂311c、以及第三臂311d組成，第一線圈321和第二線圈322被纏繞在第 一臂311b和第二臂311c上。在該結(jié)構(gòu)中，由第一線圈321和第二線圈322生成的磁通都 貫通第三臂311d。在本實施方式的電感器301中，按照基于第一線圈321的磁通和基于第二線圈322 的磁通在第三臂311d的位置成為相反方向的方式設(shè)定線圈纏繞的方向。從而，在第三臂 311d，雙方的磁通相互抵消，貫通第三臂311d的磁通的大小變得較小。從而，第三臂311d的截面積，為比第一臂311b、第二臂311c的合計的截面積充分小的大小即可。此外，在本實施方式的電感器301中，在被線圈321和322纏繞的第一臂311b和 第二臂311c形成有空氣間隙G，另一方面，在未設(shè)置線圈321和322的第三臂311d，沒有形 成空氣間隙。以上說明的本發(fā)明的第一 第四實施方式的電感器，適用于圖8所示的使被輸入 多個MOS晶體管的柵極的脈沖的相位相差180°的雙相型的交錯PFC電路。但是，本發(fā)明的 電感器也能夠適用于雙相型以外的交錯PFC電路。以下說明的本發(fā)明的第五實施方式的電 感器，適用于以使被輸入分別設(shè)置在4組線圈的MOS晶體管的脈沖的相位每相差90°的方 式設(shè)定的四相型的交錯PFC電路。圖7是本發(fā)明的第五實施方式的電感器的立體圖。本實施方式的電感器401的磁 芯410，由上下地配置的一對大致四角形的磁芯部；配置在連接該磁芯部的各個角部的位 置的4個柱狀的第一臂411b、第二臂411c、第三臂411d、第四臂411e ；和配置在長方形的中 央的第五臂411f組成。本實施方式的電感器401具有第一線圈421、第二線圈422、第三線 圈423和第四線圈424，它們分別被纏繞在第一臂411b、第二臂411c、第三臂411d和第四臂 411e 上。在以上結(jié)構(gòu)的電感器401的第一線圈421、第二線圈422、第三線圈423和第四線 圈424中流通電流時，在磁芯410，形成分別由第一線圈421 第四線圈424產(chǎn)生的磁通。 上述磁通都貫通第五臂41 If。本實施方式的電感器401的第一線圈421 第四線圈424纏繞的方向，以使由各 線圈產(chǎn)生的在第五臂411f中的磁通相互抵消的方式設(shè)置。因此，貫通第五臂411f的磁通 的大小變得較小。從而，第五臂411f的截面積，為比第一臂411b 第四臂411e的合計的 截面積充分小的大小即可。如上所述，在本實施方式中，在第一線圈421 第四線圈424共有磁芯410的一部 分(即，在本實施方式中為第五臂411f)，與各線圈被纏繞在不同的磁芯的結(jié)構(gòu)相比，能夠 大幅度減少電感器的體積和設(shè)置面積。因此，通過在交錯PFC電路中使用本實施方式的電 感器401，可以實現(xiàn)小型并且紋波較小的電壓變換電路。此外，在本實施方式中，由于電感器 的4組線圈被安裝在磁芯的外側(cè)的臂上，所以線圈產(chǎn)生的熱不會聚集在磁芯的中央部，能 夠使熱有效地向外部逸散。此外，在本實施方式的電感器401中，在第一臂411b 第四臂411e中形成有空氣 間隙G。該空氣間隙G防止第一臂411b 第四臂411e的磁飽和。此外，在中央的第五臂411f沒有形成空氣間隙。因此，第五臂411f和其他臂之間 的路徑的磁阻，比第一臂411b 第四臂411f間的路徑的磁阻充分小。其結(jié)果是，在第一線 圈421 第四線圈424生成的磁通大部分貫通第五臂411f。從而，能夠避免基于某個線圈 的磁通對其他線圈發(fā)生電磁感應(yīng)，在輸出中產(chǎn)生噪聲的問題。此外，在本實施方式中，第一臂411b 第四臂411e被配置在將長方形的磁芯部的 各角部相互連接的位置，但本發(fā)明不限于上述結(jié)構(gòu)，例如，還可以為在連接菱形、直角梯形 等其他多角形的磁芯部的角部的位置，配置線圈用臂的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
一種電感器，其具有磁芯和線圈，其特征在于具有多組所述線圈，所述磁芯，由被所述多組線圈分別纏繞的多個線圈用臂、和與所述線圈用臂的各個形成磁通的環(huán)的至少一個共用臂一體地形成。
2.如權(quán)利要求1所述的電感器，其特征在于 所述磁芯具有上下一對的磁芯部，所述共用臂設(shè)置在所述磁芯部的中央間，所述線圈用臂設(shè)置在該磁芯部間且在該共用臂的兩側(cè)。
3.如權(quán)利要求2所述的電感器，其特征在于在所述共用臂的、與所述線圈用臂的各個接近的一對側(cè)面，形成有配置所述線圈的一 部分的凹部。
4.如權(quán)利要求1所述的電感器，其特征在于 所述磁芯具有上下一對的磁芯部，所述共用臂設(shè)置在所述磁芯部間，所述線圈用臂設(shè)置在該磁芯部間且在該共用臂之間。
5.如權(quán)利要求1所述的電感器，其特征在于 所述磁芯具有上下一對的多角形的磁芯部；所述線圈臂設(shè)置在將所述磁芯部的各角部相互連接的位置； 所述共用臂配置在所述磁芯部間。
6.如權(quán)利要求2 5中任一項所述的電感器，其特征在于所述共用臂和所述線圈用臂，與所述上下一對的磁芯部中的任意一個一體地形成。
7.如權(quán)利要求1所述的電感器，其特征在于還具有多組輔助線圈，所述多組輔助線圈分別被纏繞在所述多個線圈用臂上。
8.如權(quán)利要求1所述的電感器，其特征在于 所述共用臂的磁阻比所述線圈用臂的磁阻小。
9.如權(quán)利要求8所述的電感器，其特征在于在所述線圈用臂形成有用于使磁阻上升的間隙，在所述共用臂沒有形成間隙。
10.如權(quán)利要求9所述的電感器，其特征在于 所述間隙為空氣間隙。
11.如權(quán)利要求1所述的電感器，其特征在于以所述共用臂被所述線圈用臂夾住的方式，所述共用臂和所述線圈用臂配置為大致一列。
12.如權(quán)利要求1 5和權(quán)利要求7 11中任一項所述的電感器，其特征在于基于被纏繞在所述多個線圈用臂的各線圈的所述共用臂上的磁通，以相互抵消的方式 被設(shè)定。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供能夠獲得良好的輸出并且能夠?qū)崿F(xiàn)小型的電壓變換電路的電感器。為了達成上述目的，本發(fā)明的電感器具有多組線圈，并且，電感器的磁芯，由被多組線圈纏繞的多個線圈用臂、和與線圈用臂的各個形成磁通的環(huán)的至少一個共用臂一體地形成。
文檔編號H01F27/24GK101989485SQ20091016096
公開日2011年3月23日 申請日期2009年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月31日
發(fā)明者周杰, 紹革良, 鈴木敦 申請人:株式會社田村制作所;田村電子(上海)有限公司