JP2004356516A

JP2004356516A - チョークコイル及びチョークコイルの製造方法

Info

Publication number: JP2004356516A
Application number: JP2003154628A
Authority: JP
Inventors: Koji Suzuki; 宏司鈴木; Atsushi Takahashi; 淳高橋
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Keihin Corp
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2004-12-16

Abstract

【課題】電流容量が大きくインダクタンスのバラツキのない小型のチョークコイルを製造する。
【解決手段】銅箔（９１）と合成樹脂膜（９５）とが積層されて一部に不連続な間隙を備えた平板環状形状であって、両端部近傍部分の銅箔（９１）を除いて合成樹脂膜（９５）が銅箔表面に積層されて両端部近傍の銅箔（９１）を接続端子部（６５，６７）としたコイル板（６１）の多数枚を、順次接続端子部（６５，６７）で相互に接続して多数回の巻回数を有するコイル（８０）を形成する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チョークコイルと呼ばれるコイルに関するものであり、尚詳しくは、数キロボルト程度以下で十アンペア程度以下の容量を備えるチョークコイルであって、比較的大きな電力を必要とする負荷に電力を供給する回路においてノイズを除去するチョークコイルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、数キロボルトアンペア程度のチョークコイルは、フェライト素材等のコアに絶縁被覆を施した銅線を巻回して形成し、コイルの巻回数及びコア形状によりインダクタンスを調整し、且つ、素材に応じたコア形状により磁気飽和を起こさないようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
フェライトなどのコアに銅線を巻回したチョークコイルでは、巻回を注意深く行っても巻線の偏りによってインダクタンスにバラツキが生じることがあった。
又、巻線の折り返し部に浮遊容量が発生し、周波数特性が悪化することもあった。
【０００４】
そして、銅線を多数回巻回した大容量のチョークコイルでは、使用時の振動により巻線間で相互に摩擦が生じ、銅線の絶縁被覆が破損することもあった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、銅箔（９１）と合成樹脂膜（９５）とが積層されて一部に不連続な間隙を備えた平板環状形状のフレキシブル基板であって、両端部近傍部分の銅箔（９１）を除いて合成樹脂膜（９５）が銅箔表面に積層されて両端部近傍の銅箔（９１）を接続用の端子部（６５，６７）としたコイル板（６１）の多数枚を、順次接続用の端子部（６５，６７）で相互に接続して同心に重ねることにより多数回の巻回数を有するコイル（８０）としてチョークコイルを形成するものである。
【０００６】
このように、銅箔（９１）と合成樹脂膜（９５）とが積層されて一部に不連続な間隙を備えた平板環状形状のフレキシブル基板の多数枚を同心に重ねてコイル（８０）とする故、コイル（８０）の巻回に際し、巻回に偏りを生じさせないようにすることが容易に可能となる。
そして、平板環状形状の銅箔（９１）を連接することによりコイル（８０）を形成する故、電流容量が大きくてもコイルを薄く形成することができる。
【０００７】
又、コイル（８０）はフレキシブル基板を同軸として重ねることにより、厚みを小さくした小型のチョークコイルとすることができる。
又、本発明は、一部に不連続部分を備えて略環状の形状とした銅箔（９１）と合成樹脂膜（９５）とを積層したフレキシブル基板であって、不連続部分近傍の両端の銅箔（９１）を合成樹脂膜（９５）から露出させた略環状形状のコイル板（６１）の多数枚を同心状に積層し、各コイル板（６１）の銅箔（９１）が露出した端部近傍（６５，６７）を相互に重ねて半田付けし、短円筒状にコイル板（６１）を積み重ねて順次各コイル板（６１）の銅箔（９１）を螺旋状に連続させ、前記半田付けした端部（６５，６７）を除くように環状形状の合成樹脂膜を（９５）各コイル板（６１）の銅箔（９１）と銅箔（９１）との間に配置したチョークコイルとするものである。
【０００８】
このように、同一のコイル板（６１）の端部近傍（６５，６７）を半田付けし、半田付けした部分（６５，６７）を除いて合成樹脂膜（９５）により銅箔（９１）と銅箔（９１）との間を絶縁する故、多数巻回したチョークコイルを容易に製造することができる。
そして、本発明は、銅箔（９１）と合成樹脂膜（９５）とを積層して一部に不連続な間隙を備えた平板環状形状のフレキシブル基板であって、両端部近傍部分の銅箔（９１）を除いて合成樹脂膜（９５）を銅箔表面に積層することにより両端部近傍の銅箔（９１）を接続用の端子部（６５，６７）としたコイル板（６１）の多数枚を作成し、このコイル板（６１）を順次接続用の端子部（６５，６７）で相互に接続して同心に重ねることにより多数回の巻回数を有するコイル（８０）を形成することによりチョークコイルを形成する方法である。
【０００９】
従って、電流容量が大きく、巻回に偏りが無く、インダクタンスにバラツキの無いチョークコイルを容易に製造することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係るチョークコイルは、図１及び図２に示すように、上部コア体１１と下部コア体１５との間に、コイル板の多数を積層したコイル８０を挟み込んで形成するものである。
この上部コア体１１と下部コア体１５は、同一形状にして、上部コア体１１は中央に円柱状の上部中央コア１２を、下部コア体１５は同様に円柱状の下部中央コア１６を有し、上部コア体１１は、上部中央コア１２の端部から左右に板状のアーム部１４を備え、アーム部１４の外側端部から各々上部中央コア１２と同方向に上部外側コア１３を有し、又、下部コア体１５は、下部中央コア１６の端部から左右に板状のアーム部１８を備え、アーム部１８の外側端部から各々下部中央コア１６と同方向に下部外側コア１７を有し、上部中央コア１２の端部と下部中央コア１６の端部とを突き合わせたとき、上部外側コア１３の端部と下部外側コア１７の端部も突き合わされて形成されるものである。
【００１１】
又、このコイル８０は、図３の（Ａ）に示す第１端部用コイル板５１の１枚及び図３の（Ｃ）に示す第２端部用コイル板７１の１枚と、図３の（Ｂ）に示す連接用コイル板６１の多数枚とを組み合わせて所用巻回数のコイル８０とするものである。
尚、第１端部用コイル板５１や第２端部用コイル板７１を用いることなく、連接用コイル板６１のみの多数枚を用いてコイル８０とすることもある。
【００１２】
この第１端部用コイル板５１は、一部に不連続部分を有して略環状形状とされる本体部５３とする銅箔の一端を接続端子部５７とし、他端には環状の本体部５３から外方に突出する引出し端子部５５とした導電体５９の上下両面を、接続端子部５７及び引出し端子部５５とした両端部分を除いてポリイミドなどの絶縁性を有する合成樹脂膜で覆うものである。
【００１３】
又、第２端部用コイル板７１は、一部に不連続部分を有して略環状形状とされる本体部７３とする銅箔の一端を接続端子部７７とし、他端には環状の本体部７３から外方に突出する引出し端子部７５とした導電体７９である銅箔の上下両面を、接続端子部７７及び引出し端子部７５とした両端部分を除いてポリイミドなどの合成樹脂膜で覆うものである。
【００１４】
そして、連接用コイル板６１は、一部に不連続部分である間隙を有して略環状とされる本体部６３とする銅箔の一端を接続用の端子部である第１端子部６５とし、他端も接続用の端子部である第２端子部６７とするものであり、導電体６９である銅箔の上下両面を第１端子部６５及び第２端子部６７とした両端部分を除いてポリイミドなどの合成樹脂膜で覆うものである。
【００１５】
尚、この第１端部用コイル板５１における接続端子部５７の中心角α、第２端部用コイル板７１における接続端子部７７の中心角α、連接用コイル板６１における第１端子部６５の中心角αや連接用コイル板６１における第２端子部６７の中心角αは、全て同一角度としているものである。
【００１６】
又、この導電体５９，６９，７９は、図４のＣに示すように、フレキシブル基板と呼ばれるポリイミド系の合成樹脂膜９５の両面に銅箔９１を蒸着させたものであって、図４のＡや図４のＢに示すように、両面に銅箔９１を有する合成樹脂膜９５と銅箔９１との積層体を所定のコイル板用導電体５９，６９，７９の形状に形成し、図４のＤに示すように、更にこの３層構造とした導電体５９，６９，７９の両面を各端子部を除いてポリイミド系の合成樹脂膜９５により覆い、図３などに示す第１端部用コイル板５１や第２端部用コイル板７１及び連接用コイル板６１とするものであり、第１端部用コイル板５１や第２端部用コイル板７１の接続端子部５７，７７、及び、連接用コイル板６１の第１端子部６５や第２端子部６７にはスルーホール９３を設けるものである。
【００１７】
そして、第１端部用コイル板５１や第２端部用コイル板７１の接続端子部５７，７７、及び、連接用コイル板６１の第１端子部６５や第２端子部６７にはクリーム半田を塗布し、第１端部用コイル板５１の接続端子部５７と連接用コイル板６１の第１端子部６５とを重ね、所要枚数の連接用コイル板６１における一つの連接用コイル板６１の第２端子部６７を他の連接用コイル板６１の第１端子部６５に重ねるように順次重ね、最後の連接用コイル板６１の第２端子部６７を第２端部用コイル板７１の接続端子部７７に重ねて同心円状に積み重ねた第１端部用コイル板５１や連接用コイル板６１及び第２端部用コイル板７１を治具で圧着させた状態として加熱処理し、所要巻回数のコイル８０とするものである。
【００１８】
尚、第１端部用コイル板５１や第２端部用コイル板７１及び連接用コイル板６１は、銅箔９１と合成樹脂膜９５により５層構造とする場合のみでなく、銅箔９１の両面を合成樹脂膜９５として３層構造とする場合や、銅箔９１と合成樹脂膜９５とを各々１層とする２層構造とする場合もある。
【００１９】
この５層構造や３層構造とする場合は、第１端部用コイル板５１や第２端部用コイル板７１の引出し端子部５５，７５及び接続端子部５７，７７、及び、連接用コイル板６１の第１端子部６５と第２端子部６７の各端子部を導電体５９，６９，７９の上下の両面を露出させるようにする場合のみでなく、上面又は下面のみ導電体５９，６９，７９を露出させて各端子部を形成することも有り、２層構造においては、銅箔９１の一端近傍には合成樹脂膜９５を設けることなく、銅箔９１の両面を露出させて各端子部を形成するものである。
【００２０】
そして、この１枚の第１端部用コイル板５１及び第２端部用コイル板７１と所要枚数の連接用コイル板６１とにより所要巻回数のコイル８０とするとき、コイル８０の巻回数をｎ回とし、図５の（Ｄ）に示すように第１端部用コイル板５１の引出し端子部５５と接続端子部５７との間隙が形成する中心角をθ１、図５の（Ｂ）に示すように第２端部用コイル板７１の引出し端子部７５と接続端子部７７との間隙が形成する中心角をθ２としたとき、ｍ枚の連接用コイル板６１を用いるとすると、連接用コイル板６１における第１端子部６５と第２端子部６７との中心角βは、
（式１） β＝｛３６０×（ｎ−２）＋θ１＋θ２｝÷ｍ
となり、連接用コイル板６１の円周長さを決定することができる。
但し、（式２） β＜３６０−２α
を満足するβの値であって、この式２を満足する範囲でβが最大となるようにｍを定めるものである。
【００２１】
従って、例えば巻回数を１０回とするコイル８０を作成する場合、第１端部用コイル板５１の引出し端子部５５と接続端子部５７との間隙が形成する中心角θ１及び第２端部用コイル板７１の引出し端子部７５と接続端子部７７との間隙が形成する中心角θ２を共に３０度とし、第１端部用コイル板５１における接続端子部５５の中心角α、第２端部用コイル板７１における接続端子部７７の中心角α、連接用コイル板６１における第１端子部６５の中心角αと第２端子部６７の中心角αを２０度とすれば、
β＝｛３６０×（１０−２）＋３０＋３０｝÷９≒３２６．７
β＝｛３６０×（１０−２）＋３０＋３０｝÷１０＝２９４
であり、（式２）β＜３６０−２α＝３６０−４０＝３２０を満足するためには中心角βが２９４度の連接用コイル板６１を１０枚用いることになる。
【００２２】
尚、第１端部用コイル板５１と第２端部用コイル板７１とは同一形状として第１端部用コイル板５１を第２端部用コイル板７１として使用する場合もあり、又、第１端部用コイル板５１や第２端部用コイル板７１を省略し、連接用コイル板６１のみの多数枚を連結し、多数枚を積み重ねた連接用コイル板６１の上端に位置する連接用コイル板６１の第２端子部６７と下端に位置する連接用コイル板６１の第１端子部６５から引出し線を設けることも有る。
【００２３】
更に、第１端部用コイル板５１及び連接用コイル板６１と第２端部用コイル板７１とを用いてコイル８０を形成する場合、形状の決まった第１端部用コイル板５１及び第２端部用コイル板７１と連接用コイル板６１の所要枚数とを用いて所定巻回数のコイル８０を製造するために、前述のように連接用コイル板６１の円周長さと連接用コイル板６１の枚数を決定して連接用コイル板６１を成形製造する場合に限ることなく、所定中心角βの連接用コイル板６１の所要枚数により必要な所定巻回数を決定し、中心角θ１を調整した第１端部用コイル板５１又は中心角θ２を調整した第２端部用コイル板７１を連接用コイル板６１の両端に接続するようにして第１端部用コイル板５１の引出し端子部５５と第２端部用コイル板７１の引出し端子部７５とを平行に本体部５３、６３，７３から引き出して所要巻回数のコイル８０とすることもある。
【００２４】
又、所定の連接用コイル板６１の必要枚数に中心角θ１を調整した第１端部用コイル板５１又は中心角θ２を調整した第２端部用コイル板７１を接続して必要巻回数のコイル８０とする場合のみでなく、前述の巻回数を１０回とした同一のコイル８０を２個用いて一方のコイル８０における第１端部用コイル板５１の引出し端子部５５と他方のコイルにおける第２端部用コイル板７１の引出し端子部７５と接続して２つのコイル８０を直列として巻回数が２０回のコイルとするように、所定巻回数のコイル８０を必要個数用意し、各コイル８０の引出し端子部５５、７５を用いて直列に接続して必要な巻回数のコイルとすることも有る。
【００２５】
そして、このフレキシブル基板に銅箔９１を蒸着させた第１端部用コイル板５１や第２端部用コイル板７１及び連接用コイル板６１を用いたコイルは、その一巻の厚さを１００μｍ乃至５００μｍと薄くすることができ、銅箔９１による導電体５９，６９，７９の幅を１ｃｍ前後とすることにより、数十アンペアの電流容量を持たせ、電流容量の比較的大きなコイル８０を容易に小型軽量化することができる。
【００２６】
そして、この第１端部用コイル板５１や連接用コイル板６１及び第２端部用コイル板７１を同心状に重ねて接続したコイル８０や絶縁板２７を用いてチョークコイル１０とするには、図１に示したように、保護体２０の中央パイプ２３を第１端部用コイル板５１や連接用コイル板６１及び第２端部用コイル板７１と絶縁板２７に貫挿させて連接用コイル板６１などにより形成したコイル８０や絶縁板２７を同軸とするものである。
【００２７】
この保護体２０は中空パイプ状の中央パイプ２３とこの中央パイプ２３の端部から鍔状に形成される環状の板状体である基板部２１とを有するものである。
尚、前記第１端部用コイル板５１や第２端部用コイル板７１及び連接用コイル板６１の各本体部５３，６３，７３の内径は同一とし、前記第１端部用コイル板５１や第２端部用コイル板７１及び連接用コイル板６１の各本体部５３，６３，７３の外径も同一とすると共に、中央パイプ２３の外径を前記第１端部用コイル板５１や第２端部用コイル板７１及び連接用コイル板６１の各本体部５３，６３，７３の内径や保護キャップ２５の内径と略同一とし、中央パイプ２３の内径は前記上部コア体１１の上部中央コア１２や下部コア体１５の下部中央コア１６の外径と略一致させ、基板部２１の外径は保護キャップ２５及び前記第１端部用コイル板５１や第２端部用コイル板７１及び連接用コイル板６１の各本体部５３，６３，７３の外径と一致させているものである。
【００２８】
従って、図１に示したように、保護体２０の中央パイプ２３を第１端部用コイル板５１や連接用コイル板６１及び第２端部用コイル板７１を重ねて接続したコイル８０に挿入し、更に保護キャップ２５を被せるようにして中央パイプ２３に順次取付けて上部コア体１１の上部中央コア１２及び下部コア体１５の下部中央コア１６を中央パイプ２３に挿入して図２に示す如きチョークコイル１０とすることができるものである。
【００２９】
尚、保護キャップ２５は、保護体２０の基板部２１に合わせ、内径を中央パイプ２３の外径と一致させ、外径を基板部２１の外径に一致させた環状とする合成樹脂製の板状体である。
又、図６に示すように、保護体２０の中央パイプ２３を第１端部用コイル板５１や連接用コイル板６１及び第２端部用コイル板７１を重ねて接続したコイル８０に挿入し、絶縁板２７を介してコイル８０に挿入し、最後に保護キャップ２５を被せるようにして中央パイプ２３に順次取付けて上部コア体１１の上部中央コア１２及び下部コア体１５の下部中央コア１６を中央パイプ２３に挿入してチョークコイル１０とすることもある。
【００３０】
この図６に示したチョークコイル１０では、２つのコイル８０は導電性を有する端子ピン３７で並列に接続してコイルの電流容量を大きくしているものである。
尚、コイル８０としては、コイル８０を連接用コイル板６１の枚数により所定の巻回数とした１個のコイルとして用いる場合や、複数個のコイル８０を直列としてコイルの巻回数を決定する場合があり、又、所要巻回数の複数個のコイルを並列として電流容量を調整する場合などがある。
【００３１】
このように、本実施の形態に係るチョークコイル１０では、多数の巻回を行うコイル８０は内径及び外径を合わせた環状薄板形状の第１端部用コイル板５１や連接用コイル板６１及び第２端部用コイル板７１を重ねて形成するものであるため、巻線とコアとの距離などにむらが生じてインダクタンスのバラツキが発生することを防止できる。
【００３２】
そして、このチョークコイル１０では、コイル８０を薄膜状の多数の連接用コイル板６１などにより形成している故、小型で容量の大きなチョークコイル１０とすることができる。
又、コイル８０の内外温度差を小さくし、放熱特性に優れたチョークコイル１０とすることができると共に、周波数特性の良好なチョークコイル１０とすることができたものである。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１に記載した本発明は、薄型のコイルとして電流容量が大きくても小型のチョークコイルとすることができるものであり、インダクタンスのバラツキが小さく、放熱特性に優れたチョークコイルとすることができるものである。
又、請求項２に記載した本発明は、コイルの厚みを薄くし、小型にして電流容量の大きなチョークコイルを組むことが容易なチョークコイルであり、インダクタンスのバラツキが小さく、放熱特性に優れたチョークコイルとすることができるものである。
【００３４】
更に、請求項３に記載した本発明は、薄型のコイルとして電流容量が大きくても小型であり、且つ、インダクタンスのバラツキが小さく、放熱特性に優れたチョークコイルを容易に製造することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るチョークコイルの一実施例を示す分解図。
【図２】本発明に係るチョークコイルの一実施例を示す斜視図。
【図３】本発明に係るチョークコイルに用いる各コイル板の一例を示す図。
【図４】本発明に係るチョークコイルに用いる各コイル板の導電体を示す図。
【図５】本発明に係るチョークコイルに用いるコイルとこのコイルを形成する各コイル板を示す図。
【図６】本発明に係るチョークコイルの他の実施例を示す分解図。
【符号の説明】
１０チョークコイル
１１上部コア体１２上部中央コア
１３上部外側コア１４アーム部
１５下部コア体１６下部中央コア
１７下部外側コア１８アーム部
２０保護体２１基板部
２３中央パイプ２５保護キャップ
２７絶縁板
３７端子ピン４１コイル部
４３ギャップ４５コイル端子部
５１第１端部用コイル板５３本体部
５５引出し端子部５７接続端子部
５９導電体
６１連接用コイル板６３本体部
６５第１端子部６７第２端子部
６９導電体
７１第２端部用コイル板７３本体部
７５引出し端子部７７接続端子部
７９導電体
８０コイル
９１銅箔９３スルーホール
９５合成樹脂膜

Claims

銅箔と合成樹脂膜とが積層されて一部に不連続な間隙を備えた平板環状形状のフレキシブル基板であって、両端部近傍部分の銅箔を除いて合成樹脂膜が銅箔表面に積層されて両端部近傍の銅箔を接続用端子部としたコイル板の多数枚が、順次接続用端子部で相互に接続されて同心に重ねられることにより多数回の巻回数とするコイルを形成したことを特徴とするチョークコイル。
一部に不連続部分を備えて略環状の形状とした銅箔と合成樹脂膜とを積層したフレキシブル基板であって、不連続部分近傍の両端の銅箔を合成樹脂から露出させた略環状形状のコイル板の多数枚が同心状に積層され、各コイル板の銅箔が露出した端部が相互に重ねて半田付けされ、短円筒状にコイル板が積み重ねられて順次各コイル板の銅箔が螺旋状に連続し、前記半田付けした端部を除くように環状形状の合成樹脂膜が各コイル板の銅箔と銅箔との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載したチョークコイル。
銅箔と合成樹脂膜とを積層して一部に不連続な間隙を備えた平板環状形状のフレキシブル基板であって、このフレキシブル基板の両端部近傍部分の銅箔を除いて合成樹脂膜を銅箔表面に積層することにより両端部近傍の銅箔を接続用端子部としたコイル板の多数枚を作成し、このコイル板を順次接続用端子部で相互に接続して同心に重ねることにより、多数回の巻回数とするコイルを形成することを特徴とするチョークコイルの製造方法。