JP2000182869A - 磁心入りコイルを有する回路部品とその製造方法および製造に用いるボビン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁性材の磁心に巻き線したコイルや変圧器等
の回路部品には、性能上、閉磁路をなす磁心を用いるも
のがあるが、閉じた形状の磁心に巻き線するには種々の
不便がある。本発明は閉じた形状の磁心に容易に巻き数
の多い巻き線を施すことを可能にして、小型、高性能、
低価格のコイル部品を実現する。 【解決手段】 閉じた形状の磁心と、分割した部分を結
合して一体化するボビンを用い、磁心の巻き線部をボビ
ンの穴に通した形でボビンを磁心に回転可能に取り付
け、ボビンを回転させて能率よく巻き線する。ボビン
は、磁心に巻き線を残してボビンだけを取り外せるよう
に構成する。巻き線後にボビンを除去し、磁心をはさむ
両側の巻き線部分に互いに反対方向の力を加え、これら
をつなぐ巻き線部分を斜めに倒して両側部分を磁心に当
て、巻き線と磁心の隙間をなくす。ボビンの分割の仕方
によっては、ボビンの一部を完成コイルに残すこともで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は小型インダクタ、フ
ィルタ用コイル、素子の駆動回路用昇圧コイル、変圧
器、モータ部品等、磁心入りコイルを有する回路部品に
関する。

【０００２】

【従来の技術】コイルを含む各種の電気、電子回路部品
には、所要のインダクタンスを得るために磁性材の磁心
を用い、かつ磁心を閉じた形状の閉磁路にしたものがあ
る。しかし閉じた磁心に巻き線するのは簡単でないか
ら、コイルの構造や製法にはいろいろ工夫がなされてい
る。従来のそのようなコイル部品の例をいくつか示す。

【０００３】図７（Ａ）のコイルは磁心１に巻き線２を
施したもので、磁心１は閉磁路をなしている。これは同
図（Ｂ）に示すように、磁心１をＥ字形をした二つの磁
心ａ（１ａ）と磁心ｂ（１ａ）に分割して作り、別に巻
き線２を用意してこれらを組み合わせ、二つの磁心を接
合して一体化して製作している。

【０００４】図８（Ａ）のコイルでは磁心１は鎖のリン
クのような長円形で、その断面は円形である。この磁心
１の巻き線部に穴７のあるボビン４をはめるのである
が、ボビン４が一体に作られた部品であっては磁心１に
取り付けることができないから、ボビン４は同図（Ｂ）
に示すようにボビンａ（４ａ）とボビンｂ（４ｂ）に２
分割して作り、これを磁心１に組み合わせて接合するの
である。そして同図（Ａ）のように巻き線２の一端をボ
ビン４のフランジ６に立てたピン８にからげて、ボビン
４を図の矢印のように回転させて胴部５に巻き線してゆ
く。これにより閉じた形状の磁心１に比較的能率よく巻
き線するものである。

【０００５】図９はトロイダル・コイルで磁心１は断面
が円形の円環であり、中心の穴に線を通しながら直に巻
き線してゆくので、巻き数の少ないもの向きである。こ
れらの部品で巻き線が単一のものはコイルであるが、変
圧器の場合は１次コイルのほか２次コイル、３次コイル
等が巻き線される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来のコイル部
品には次のような問題がある。電子機器の小型化や回路
の表面実装方式の普及に応じて、コイルや変圧器も小
型、薄型で性能のいいものが求められるが、図７のもの
は磁心の接合部に空隙を生じて磁気抵抗が増えるのを防
ぐため、磁心１ａ、１ｂの接合面３を鏡面仕上げするこ
とが必要であって、加工コストが上がる。

【０００７】図８のものは、磁心１が一体部品であって
磁気損失を生じる接合部がなく、ボビン４を回転させて
能率よく巻き線できる等の利点があるが、磁束の漏洩を
少なくするよう磁心１と巻き線２を接近させるために、
磁心１の断面を円形にし、ボビン４の穴７、胴部５の断
面等も円形にしなければならない。そのため薄型の部品
でボビン４、従って磁心１の直径が小さくなると、磁心
１の断面積が急激に減少しする。この形式のコイルは磁
心１の断面積の大きなものを作ることができない。図９
のものは円環の磁心１に単純に巻き線してゆくのである
から、巻き数の多いものは到底作れない。

【０００８】本発明はこれらの問題を解決し、磁心が閉
じた形状であって断面が円形に限定されないものに所要
の巻き線を能率よく施したコイル部品と、その製造方法
を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明では、一体構造で
閉じた形の磁心を用いる。従って磁心には接合部がない
からその部分で磁気損失を生じる恐れがない。それには
あらかじめいくつかに分割して作ったボビンを磁心の巻
き線部に組み合わせて結合し、一体になったボビンの穴
に磁心がはまっている形にする。そして磁心を軸にして
ボビンを回転させて巻き線してゆく。

【００１０】以上の説明は先に図８に示したコイルと共
通点があるが、図８のものと異なって磁心の断面を円形
に限らず、例えば長方形にする。円形断面では、部品の
薄型化のために磁心の直径を小さくすると断面積が急激
に減るが、長方形断面なら断面の高さを低くしたぶん幅
を増して断面積の減少を押さえることができる。

【００１１】そのようにして磁心にはめたボビンを回転
させて巻き線した後、再びボビンを分割して、磁心に巻
き線を残したままボビンを取り除く。するとボビンが占
めていた場所が巻き線と磁心の間に大きな隙間を作り、
巻き線が磁心に非常に緩くはまった状態になる。そこで
巻き線を斜めに倒して磁心に押し当てる。従って横から
見た場合、磁心の軸線にほぼ直角であった巻き線の各部
分が傾斜して、巻き線の上下の部分が磁心の表面に近づ
いた形になる。

【００１２】このようにして、ボビンを取り除いた上で
巻き線を変形させ、磁心から大きく離れている巻き線部
分を磁心に近づけて隙間をほぼなくし、磁束が磁心の外
に漏れるのを最少限にすることができる。もっとも実施
形態によっては、巻き線後に分解したボビンの一部を磁
心と巻き線の間に残すことがあるが、その場合も巻き線
を倒して残っているボビン部品を磁心に当接させ、巻き
線と磁心を近づけるのである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を説明する。図１は本発明の原理を示す図で、磁
心１は閉じた枠状で閉磁路をなし、断面が長方形であ
る。磁心１の巻き線部に丸穴１４のあるボビン１１をは
めるが、穴１４の直径ｄを磁心１の長方形断面の対角線
ｃよりも大きくして、ボビン１１が磁心１の回りで回転
できるようにする。そして図中の矢印のようにボビン１
１を回転させて巻き線２を胴部１２に巻き付けてゆく。
なお、穴１４は丸穴にするのが自然であるが、必ずしも
丸穴に限る必要はなく、例えば正方形または長方形の穴
にすることもできる。その場合、穴の１辺の長さが磁心
１の断面の対角線ｃより大きくなければならないのはい
うまでもない。

【００１４】簡単のため、図１ではボビン１１も一体構
造のごとくに画いてあるが、もとより閉じた形状の磁心
１に一体構造のボビン１１を取り付けることはできない
から、ボビン１１はいくつかの部分に分割して作ったも
のを磁心１に組み合わせて結合して、磁心１がボビンの
穴１４を通っている形にするのであり、これについては
この後に詳述する。なお巻き線する時には、先の図８の
場合と同様にフランジ１３にピンを立てて巻き線２の線
端をからげたり、フランジ１３に切り込みを作っておい
て線端をこれにはさむなどしておくのである。

【００１５】巻き線を終えたら、ボビン１４を分解して
磁心１から取り外す。ボビン１４を取り除いた状態が同
図（Ｂ）で、巻き線２が磁心１に非常に緩くはまってい
る。図１（Ｂ）のＣ−Ｃ断面が同図（Ｃ）で、このよう
に磁心１と巻き線２の間に大きな隙間があったのでは、
コイルが安定せず寸法的にかさばる上に、磁束の漏洩が
大きくて、到底、満足なコイル性能が得られない。そこ
で図（Ｃ）にて、巻き線２の上部と下部をそれぞれ力ｆ
で反対方向に押して巻き線を変形させる。

【００１６】図１（Ｄ）は同図（Ｂ）の矢印Ｄ方向に磁
心１と巻き線２を見たものであるが、このように巻き線
２の上部と下部をつなぐ部分を斜めに倒して、上部と下
部を磁心１の上面と下面にそれぞれ押しつけるのであ
る。図１（Ｃ）にて磁心１の厚さをｔ1 、巻き線部の厚
さをｔ2 とすると、巻き線２をこのように変形させるこ
とによって、同図（Ｄ）に見るように厚さがほぼｔ1 ＋
２ｔ2 のコイルあるいは変圧器が得られる。

【００１７】図１（Ｃ）におけるコイルの長さａは、同
図（Ａ）のボビン１１の胴部１２の長さａに相当し、ボ
ビン１１の全長はａに両側のフランジ１３の厚さを加え
たものである。ボビン１１の分割については後述する
が、分割の仕方を選ぶことによって、全長が図１（Ａ）
の磁心１の巻き線部の長さｂに近いものを着脱すること
ができる。しかし、同図（Ｃ）のコイル長ａはコイルを
倒すと同図（Ｄ）のａ′のように増えるから、コイルの
長さａを初めから磁心１の巻き線部長さｂに近くしたの
ではコイルが倒せなくなってしまう。ボビンの胴部１２
の長さａあるいはボビン１１の全長は、コイル２を倒す
ための余裕分だけ磁心１の巻き線部長さｂよりも短く選
ぶ。

【００１８】図１（Ａ）にて、磁心１を通すボビン１１
の穴１４が円形なのに合わせて、ボビン１１の胴部１２
の断面形状も円形にすることはもちろんできるが、磁心
１の断面が長方形の場合、円形に巻き線すると同図
（Ｄ）のように巻き線２を倒して磁心１に押しつける作
業がかえってやりにくく、巻き線２に残る円弧形状が磁
心１の表面から浮いて部品の完成厚さがｔ1 ＋２ｔ2 よ
り大きくなったりする。長方形断面の磁心１に対しては
ボビン１１の胴部１２も長方形断面にするのが具合がい
いのである。

【００１９】図１（Ｃ）とは別のコイル断面を図２に示
す。同図（Ａ）は、どれだけのインダクタンスのコイル
を作るのかにもよるが、巻き線２を単層にしたものであ
る。単層の巻き線２は倒して磁心１に押しつけるのが容
易であるし、完成時は磁心に単層の巻き線が重なっただ
けのものとなって、非常に薄型のコイルが得られる。ま
た、同図（Ｂ）は多層巻きであるが、巻き線２を三つの
部分に分けたものである。このように間隔を設けて巻き
線することによって、図１（Ｄ）のように巻き線２を倒
すのが容易になる。

【００２０】図２（Ｂ）のように巻き線２をいくつかの
部分に分けて行うものは、単純なコイル部品なら全体が
１本の巻き線でつながっているし、変圧器ならそれぞれ
が別個の１次巻き線、２次巻き線等である。このように
グループ分けして巻き線するには図１（Ａ）におけるボ
ビン１１の胴部１２に仕切板を着脱可能に設け、巻き線
後に仕切板を外して、ボビン１４を分解、除去すればよ
い。

【００２１】次に、このように分解組立して磁心に着脱
することのできるボビンの実施形態をいくつか示す。図
３（Ａ）はそのようなボビンの第１の例で、ボビン２１
は胴部２２、フランジ２３、穴２４等を備えており、穴
２４の内側に２点鎖線で示したのは磁心１の断面であ
る。基本形状は図１（Ａ）のものと同じであるが、フラ
ンジに設けた切り欠き２５によって、穴２４がフランジ
２３の１辺に向かって開いている。このボビン２１は、
同図（Ｂ）に示すように分割した二つの部品であるボビ
ンａ（２１ａ）、ボビンｂ（２１ｂ）を組み合わせてね
じ２６で結合したものである。

【００２２】ボビンａ（２１ａ）とボビンｂ（２１ｂ）
は同じものであって、向きを変えて組み合わせるのであ
る。図３（Ａ）の胴部２２は穴２４の軸線を含む面によ
って分割し、穴２４は図（Ｂ）のように分割したそれぞ
れのボビン部分で半円形の溝になっている。それぞれの
胴部２２とフランジ２３の一つが一体になっており、胴
部２２にねじ穴２７、フランジ２３にねじを通す穴２８
を設けてある。

【００２３】このような二つのボビンａ、ｂ（２１ａ、
２１ｂ）を磁心１と組み合わせ、図３（Ａ）のようにね
じ締めして一体化すれば、先の図１（Ａ）のボビン１１
のように、ボビン２１の穴２４に磁心１を通してボビン
を磁心に取り付けた状態になり、ボビン２１を回転して
能率的に巻き線ができる。巻き線後、ねじ２６を外し、
ボビン２１を磁心１に関し適宜回して磁心１の板厚がフ
ランジ２３の切り欠き２５を通り抜ける向きにし、ボビ
ンａ、ｂ（２１ａ、２１ｂ）をそれぞれ磁心１の巻き線
部に沿って互いに逆方向に抜き取れば、磁心１からボビ
ン２１を除去して巻き線されたコイルだけを磁心１に残
すことができる。

【００２４】なお、ボビンａ、ｂ（２１ａ、２１ｂ）の
結合方法としては、ねじ２６による以外にも、例えば胴
部２２のねじ穴２７とフランジ２３のねじを通す穴２８
の一方を突起、他方を穴にして、突起を穴に軽く押し込
んだり抜いたりすることによりボビンａ、ｂ（２１ａ、
２１ｂ）を結合、分解するようにすることもできる。

【００２５】図４（Ａ）のボビン３１はボビンの第２の
例で、これも二つの部分をネジ３６で結合して概略形状
が図１（Ａ）のボビン１１と同じになるようにしたもの
である。同図（Ｂ）に分割した二つの部分であるボビン
ａ、ｂ（３１ａ、３１ｂ）を示すが、先の図３のボビン
２１では穴２４の軸線を含む面で胴部２２を２分割した
のに対し、図４のボビン３１では穴３４の軸線に垂直な
面で胴部３２を左右に２分割してある。

【００２６】ここでは切り欠き３５は、胴部３２とフラ
ンジ３３の両方を通じて穴３４を切り欠いている。この
ようなボビンａ、ｂ（３１ａ、３１ｂ）を用い磁心１を
穴３４に通した形で図４（Ａ）のボビン３１のように一
体化し、巻き線後にボビンａ、ｂ（３１ａ、３１ｂ）を
分離し磁心１にコイルだけを残して取り去ることができ
る。先の図３の実施形態では、ボビン２１の胴部２２が
磁心１を完全に取り囲んでいたのに対し、図４のボビン
３１は左右半分ずつ、胴部３２の一面に切り欠き３５に
よる開口部が生じるが、巻き線作業の上で格別の支障は
ない。

【００２７】図５は本発明のボビンの第３の実施形態
で、先の２例とはやや趣が異なる。図５（Ａ）のボビン
４１は胴部４２、フランジ４３、穴４４を備えていて穴
４４を磁心１が通るのであり、基本的には図１（Ａ）の
ボビン１１と同様であるが、フランジ４３は上下にだけ
あって、左右にはない。このボビン４１は同図（Ｂ）に
示すようにボビンａ、ｂ、ｃ、ｄ（４１ａ、ｂ、ｃ、
ｄ）の四つの部分に分割される。そしてボビンａ（４１
ａ）とボビンｂ（４１ｂ）、ボビンｃ（４１ｃ）とボビ
ンｄ（４１ｄ）はそれぞれ同じものを向きを変えて用い
ている。一体化したボビン４１の穴４４は、ボビンｃ
（４１ｃ）とボビンｄ（４１ｄ）で半円形の溝になって
いる。

【００２８】図５（Ｂ）にて、ボビンａ（４１ａ）とボ
ビンｂ（４１ｂ）に底部の広がった形のいわゆる蟻溝４
６を設け、一方、ボビンｃ（３４ｃ）とボビンｄ（３４
ｄ）に逆斜面を持つ凸部４７を設けて、同図（Ａ）のご
とく凸部４７を蟻溝４６にはめることにより、磁心１を
囲んで四つの部分を結合し一体のボビン４１にする。ボ
ビン４１をこのように組み立てることは、組み立ての途
中で磁心１に対し適宜回して向きを変えながら、分割し
たボビンの各部分を相互に磁心１の軸方向に動かして行
うことができる。この結合方法ではねじ等は不要であ
る。

【００２９】図５のボビン４１を用いて巻き線した後、
先の二つの例と同じくボビンを取り除いて、図１（Ｄ）
のように巻き線２を倒して磁心１に押しつけ、高さを低
くしたコイルを得るのであるが、ボビン４１の場合、分
割したボビンの一部を磁心上に残してコイルを完成する
こともできる。図６にその様子を示し、同図（Ａ）は完
成コイルを図１の矢印Ｄ方向に見た正面図、同図（Ｂ）
は磁心１の軸心方向から見た図であり、巻き線のために
磁心１に取り付けた状態のボビン４１の輪郭を２点鎖線
で画いてある。

【００３０】図６では、巻き線を終えたら図５のボビン
４１の構成部品のうちボビンｃ（４１ｃ）とボビンｄ
（４１ｄ）を除去し、ボビンａ（４１ａ）とボビンｂ
（４１ｂ）を残したまま巻き線２を傾けて、これらの部
品を介して磁心１に巻き線した形にしたものである。こ
のようにボビンの一部を残してコイルにした場合も、２
点鎖線で示した一体に結合した状態のボビン４１の輪郭
と比べると、コイルの厚さが十分薄くなっていることが
分かる。以上、ボビンの実施形態として三つの例を示し
たが、これらのボビンはいずれも繰り返し使用できるこ
とが分かる。また、この外にも本発明に適するボビンを
さまざまな形で構成できることはいうまでもない。

【００３１】

【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
によれば、 １．閉じた形の磁心を使うので磁路の継ぎ目で損失を生
じるということがなく、優れた性能のコイル部品が得ら
れる。 ２．磁心にボビンをはめて回転させるので巻き線するの
が容易であり、巻き数の多いコイルを安価に製作でき
る。 ３．磁心断面が円形でなくてよいので、小型化の制約の
中で磁心の断面積を極力大きくできる。 ４．巻き線後、ボビンを除去して巻き線を磁心に接近さ
せるので、漏洩磁束が減って性能が上がるとともに、コ
イルの高さを減らして回路部品を小型、薄型にできる。 等の効果が得られるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるコイル巻き線の説明図である。

【図２】本発明によるコイル巻き線の説明図の続きであ
る。

【図３】本発明のボビンの第１の実施形態の図である。

【図４】本発明のボビンの第２の実施形態の図である。

【図５】本発明のボビンの第３の実施形態の図である。

【図６】本発明のボビンの第３の実施形態を用いたコイ
ルの図である。

【図７】従来のコイル部品の例である。

【図８】従来のコイル部品の他の例である。

【図９】従来のコイル部品のさらに他の例である。

【符号の説明】

１ 磁心 ２ 巻き線 ４、１１、２１、３１、４１ ボビン ５、１２、２２、３２、４２ 胴部 ６、１３、２３、３３、４３ フランジ ２１ａ、３１ａ、４１ａ ボビンａ ２１ｂ、３１ｂ、４１ｂ ボビンｂ ４１ｃ ボビンｃ ４１ｄ ボビンｄ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 閉じた形状の磁心に隙間をもって巻いた
   巻き線を、磁心の軸線に対し斜めに倒してあることによ
   り、斜めの両端の部分の巻き線が磁心に接近しているこ
   とを特徴とする磁心入りコイルを有する回路部品。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の磁心入りコイルを有す
   る回路部品において、 巻き線と磁心の間には介在する
   部材がないか、 あるいは 磁心の軸線に直角な磁心断面の輪郭の一部を
   占めるボビンが、巻き線と磁心の間に介在することを特
   徴とする磁心入りコイルを有する回路部品。
3. 【請求項３】 閉じた形状の磁心に巻き線する方法であ
   って、 ボビンの構成部品を磁心を囲んで結合して、ボビンの穴
   に磁心の巻き線部を通した形で磁心にボビンを取り付
   け、 巻き線の一端をボビンに固定し磁心の回りでボビンを回
   転させてボビンの胴部に巻き線し、 ボビンの結合を解いてボビンの構成部品の一部または全
   部を磁心から取り除き、 磁心をはさんで両側にある巻き線部分に、磁心の軸線に
   沿って互いに反対方向に力を加えて、両側部分をつなぐ
   巻き線部分を磁心の軸線に対し斜めに倒すことにより、
   両側部分を直接あるいはボビンの残留部分を介して磁心
   に接近させることを特徴とする磁心入りコイルを有する
   回路部品の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の磁心入りコイルを有す
   る回路部品の製造方法において、 コイルは複数の部分に分けて巻き線し、部分と部分の間
   に隙間を設けたことを特徴とする磁心入りコイルを有す
   る回路部品の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項３に記載の磁心入りコイルを有す
   る回路部品の製造方法において用いるボビンであって、 複数の部品を結合して構成し、結合状態で巻き線用の胴
   部に磁心の通る穴を生じて穴はボビンが磁心の回りで回
   転できる大きさであり、穴に磁心の巻き線部を通した形
   で磁心に組み付けることができるとともに、巻き線後に
   コイルを残して磁心から取り外すことができることを特
   徴とする磁心入りコイルを有する回路部品の製造に用い
   るボビン。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の磁心入りコイルを有す
   る回路部品の製造に用いるボビンの結合手段は、ねじと
   ねじ穴、突起と穴、あるいは蟻溝と傾斜面のある凸部で
   あることを特徴とする磁心入りコイルを有する回路部品
   の製造に用いるボビン。
7. 【請求項７】 請求項５に記載の磁心入りコイルを有す
   る回路部品の製造に用いるボビンにおいて、巻き線のた
   めの胴部の断面形状は磁心の断面と同種の形状であるこ
   とを特徴とする磁心入りコイルを有する回路部品の製造
   に用いるボビン。