JP2008028301A - Laminated electric component and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シート体により形成した連続部材を順次折り曲げて積層した積層電気部品及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a laminated electrical component in which continuous members formed of a sheet body are sequentially folded and laminated, and a method for manufacturing the same.
従来、一枚の導体により形成した連続部材を順次折り曲げて積層したコイル(積層電気部品)は、特開平9−275023号公報(特許文献1)及び特開2001−338811号公報(特許文献2)で知られている。 Conventionally, a coil (laminated electrical component) in which a continuous member formed of a single conductor is sequentially bent and laminated is disclosed in JP-A-9-275023 (Patent Document 1) and JP-A-2001-338811 (Patent Document 2). Is known.
特許文献1で開示される連続折曲コイルは、連続的に折り返して形成し、高周波トランスや高周波リアクタ等の電気素子に使用する連続折曲コイルであって、千鳥状に交互に反転する同一形状・連続波形の箔形導体が所定の折り返し部分から毎回特定角度ずれた方向に折り返して環状の連続巻コイルを形成するものである。また、特許文献2で開示される偏平コイル体は、螺旋形状にしてなるシート状の導電体パターンを備え、この導電体パターンのシート状面を、導電体パターンの螺旋軸に対して略垂直に配置したものである。
しかし、上述した従来の積層電気部品(連続折曲コイル及び偏平コイル体)は、次のような問題点があった。 However, the above-described conventional laminated electrical components (continuous bending coil and flat coil body) have the following problems.
第一に、順次異なる角度で折り返すため、任意の折り返し間で得られる巻数は1ターン以下となり巻効率に劣る。また、フープ母材から切出す際の形状が複雑となるため、製造工程(加工工程)も煩雑化し、製造コストの上昇や製造精度の低下を招きやすい。 First, since folding is performed sequentially at different angles, the number of windings obtained between any foldings is one turn or less, resulting in poor winding efficiency. In addition, since the shape when cutting from the hoop base material is complicated, the manufacturing process (processing process) is also complicated, which tends to cause an increase in manufacturing cost and a decrease in manufacturing accuracy.
第二に、コイル自身を構成する導線内に折り返し部分が存在するため、磁気回路としての磁気効率に劣るとともに、小型化(薄型化)を図る上でも不利になる。 Second, since a folded portion exists in the conducting wire constituting the coil itself, the magnetic efficiency as a magnetic circuit is inferior, and it is disadvantageous for miniaturization (thinning).
第三に、積層した際における各層の表裏面が交互に反転するため、表面に絶縁処理を施す場合、表裏両面に施す必要があり、絶縁面からも薄型化及び低コスト化を図る上で不利になる。 Thirdly, since the front and back surfaces of each layer are alternately reversed when laminated, it is necessary to perform the insulation treatment on the front and back surfaces, which is disadvantageous in reducing the thickness and cost from the insulation surface. become.
第四に、シート状の導体を積層することから、発熱はコイルの内部に籠もりやすく、放熱性に劣る。 Fourthly, since the sheet-like conductors are laminated, the heat is easily trapped inside the coil and is inferior in heat dissipation.
第五に、コイルの形状は一定の対称性を有する形状に限定されるため、設計自由度に劣る。また、製造できる積層電気部品としては、コイルやトランス等のインダクタンス部品に限定され、他の積層電気部品に応用しにくく、汎用性及び発展性に劣る。 Fifth, since the shape of the coil is limited to a shape having a certain symmetry, it is inferior in design freedom. In addition, the laminated electrical components that can be manufactured are limited to inductance components such as coils and transformers, are difficult to apply to other laminated electrical components, and are inferior in versatility and development.
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した積層電気部品の提供を目的とするものである。 An object of the present invention is to provide a laminated electrical component that solves the problems existing in the background art.
本発明に係る積層電気部品1は、上述した課題を解決するため、シート体Sにより形成した連続部材2を、順次折り曲げて積層した積層電気部品であって、シート体Sにより形成し、かつ一方向に順次並んだ複数の部品構成部3…及び相隣る部品構成部3…同士を連結する連結部4…を連続形成した連続部材2における連結部4…の二位置X1,X2…をそれぞれ反対方向に折り曲げることにより部品構成部3…を順次積層してなることを特徴とする。
The laminated
この場合、発明の好適な態様により、シート体Sは、一枚の導体Sx、又は二枚以上の導体Sa,Sbを含む積層体Syを用いてもよいし、或いは二枚の電極体Pa,Pbを含むキャパシタンス素子体Mx又は電池素子体Myにより構成してもよい。一方、各連結部4…は、それぞれ異なる複数の形成位置F1,F2から選択した所定の形成位置F1又はF2に形成することができるとともに、一又は二以上の所定の連結部4…には、中間タップ部11…を一体に連続形成することができる。
In this case, according to a preferred aspect of the invention, the sheet body S may be a single conductor Sx, or a laminate Sy including two or more conductors Sa and Sb, or two electrode bodies Pa, You may comprise by the capacitance element body Mx or battery element body My containing Pb. On the other hand, each connecting
また、本発明に係る積層電気部品1の製造方法は、上述した課題を解決するため、シート体Sにより形成した連続部材2を順次折り曲げて積層した積層電気部品1を製造するに際し、シート体Sにより形成し、かつ一方向に順次並んだ複数の部品構成部3…及び相隣る部品構成部3…同士を連結する連結部4…を連続形成した連続部材2を製作し、この連続部材2における連結部4…の二位置X1,X2…をそれぞれ反対方向に折り曲げることにより部品構成部3…を順次積層して積層電気部品1を製造するようにしたことを特徴とする。
Further, in order to solve the above-described problem, the method for manufacturing the laminated
このような本発明に係る積層電気部品1及びその製造方法によれば、次のような顕著な効果を奏する。
According to the laminated
(1) 順次一定の角度で折り返すことができるため、任意の折り返し間で得られるコイルを製造する際の巻数は1ターン(360〔゜〕)となり巻効率を高めることができる。また、フープ母材から切出す際の形状が一方向に整列するため、製造工程(加工工程)を単純化し、製造コストの低減及び製造精度の向上を図ることができる。 (1) Since the coil can be folded at a constant angle sequentially, the number of turns in producing a coil obtained between arbitrary turns is 1 turn (360 [°]), and the winding efficiency can be improved. Moreover, since the shapes when cutting from the hoop base material are aligned in one direction, the manufacturing process (processing process) can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced and the manufacturing accuracy can be improved.
(2) コイルを製造する際におけるコイル自身の内部には折り返し部分が存在しないため、磁気回路としての磁気効率を高めることができるとともに、小型化(薄型化)を図る上で有利になる。 (2) Since there is no folded portion inside the coil itself when the coil is manufactured, the magnetic efficiency as the magnetic circuit can be increased, and it is advantageous for downsizing (thinning).
(3) 積層した際における各層の表裏面が全て同じ向きとなるため、表面に絶縁処理を施す場合、一方の面に施せば足り、絶縁面から薄型化及び低コスト化に貢献することができる。 (3) Since the front and back surfaces of each layer when stacked are in the same direction, when the surface is subjected to insulation treatment, it is sufficient to apply it to one surface, which can contribute to reduction in thickness and cost from the insulation surface. .
(4) 積層電気部品1の全体形状を任意の形状に選定できるため、設計自由度を飛躍的に高めることができる。また、積層電気部品1は、コイルやトランス等のインダクタンス部品に限定されることなく、他の各種積層電気部品にも容易に応用でき、汎用性及び発展性に優れる。この場合、シート体Sに、一枚の導体Sxを用いればコイル1cを、二枚以上の導体Sa,Sbを含む積層体Syを用いればトランスを、二枚の電極体Pa,Pbを含むキャパシタンス素子体Mxを用いれば電気二重層キャパシタを、二枚の電極体Pa,Pbを含む電池素子体Myを用いれば燃料電池を、それぞれ構成できる。
(4) Since the entire shape of the laminated
(5) 好適な態様により、各連結部4…を、それぞれ異なる複数の形成位置F1,F2から選択した所定の形成位置F1又はF2に形成すれば、シート状の導体を積層する構造の積層電気部品1であっても、内部に籠もりやすい発熱を外部に効率的に放出することができ、放熱性に優れる。
(5) According to a preferred embodiment, if each connecting
(6) 好適な態様により、一又は二以上の所定の連結部4…に、中間タップ部11…を一体に連続形成すれば、コイル1cやトランスにおける中間タップ部11…を他の電極リード部と同一方向に容易に設けることができる。
(6) According to a preferred embodiment, if the intermediate tap portions 11 are continuously formed integrally with one or two or more predetermined connecting
次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。 Next, the best embodiment according to the present invention will be given and described in detail with reference to the drawings.
まず、本実施形態に係るコイル1c(積層電気部品1)の製造方法について、図1〜図3を参照して説明する。 First, the manufacturing method of the coil 1c (laminated electrical component 1) according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
コイル1cの製造に際しては、図3に示すように、シート体Sにより形成し、かつ一方向に順次並んだ複数の部品構成部3…及び相隣る部品構成部3…同士を連結する連結部4…を連続形成した連続部材2を用意する。この場合、薄い銅板,銅箔等の導電素材により形成した一枚のシート状の導体Sxがシート体Sとなり、このシート体Sをプレス成形により打ち抜く(切り抜く)ことにより、図3に示す連続部材2を製作することができる。そして、得られた連続部材2の一方の表面(例えば、上面のみ)に、絶縁材を塗布するなどの絶縁処理を施す。なお、この時点での絶縁処理は行わず、部品構成部3…の積層時に、絶縁紙を挟み込むなどの絶縁処理を行ってもよい。
When the coil 1c is manufactured, as shown in FIG. 3, a connecting portion that is formed by the sheet body S and connects a plurality of component
また、連続部材2における部品構成部3は、図3に部分抽出図で示すように、ハッチングで示した矩形枠部分となり、この矩形枠部分における右上部分に切断部3cを有する。一つの部品構成部3はコイル1cを製造する際の一巻(1ターン)分となる。さらに、連結部4は、図3に部分抽出図で示すように、部品構成部3に対して異なるハッチングにより示した短冊部分となる。そして、連結部4の一端は、図3中、部品構成部3の上フレーム3uにおける同図中の右端部に連続形成するとともに、連結部4の他端は、隣の部品構成部3の縦フレーム3sにおける同図中の上端部に連続形成する。
Further, as shown in the partial extraction diagram in FIG. 3, the
連続部材2が得られたなら、この連続部材2における連結部4…の二位置X1,X2…をそれぞれ反対方向に折り曲げる。図2に、折り曲げ途中の状態を示している。これにより、図1及び図2に示すように、複数の部品構成部3…は積層され、順次一定の角度で折り曲げることができるとともに、積層した際における各層の表裏面を同じ向きにすることができる。図4は、以上の工程を経て製造したコイル1cを示し、21は一端側の電極リード部、22は他端側の電極リード部である。
When the
他方、図5は、コイル1cを製造する際における連続部材2の変更例を示す。図5は、部品構成部3を、対称性を有しない任意の形状に形成したものであり、特に、コイル1cを実装する場所に障害物Eが存在し、この障害物Eを避けつつインダクタンスをできるだけ大きくする際などに有効であり、例えば、小型軽量薄型が要求される携帯電話やノートパソコンのように、限られた空きスペースを拾い集めて有効に部品配置する場合に用いて最適である。なお、図5において、図3と同一部分には同一符号を付してその構成を明確にした。
On the other hand, FIG. 5 shows a modification of the
また、図6は、コイル1cを製造する際における連続部材2の他の変更例を示す。図6中、連続部材2の左側の部分は、各連結部4…を、それぞれ異なる複数(例示は二つ)の形成位置F1,F2から選択した所定の形成位置F1又はF2に形成したものである。これにより、形成位置F1における連結部4と形成位置F2における連結部4は、位置がオフセットするため、シート状の導体を積層する構造の積層電気部品1であっても、内部に籠もりやすい発熱を外部に効率的に放出することができ、放熱性を高めることができるとともに、連結部4…の二位置X1,X2…をそれぞれ反対方向に折り曲げた際の連結部4…の積層部分における厚さを分散させることができる。
FIG. 6 shows another modification of the
一方、図6中、連続部材2の右側の部分には、一又は二以上の所定の連結部4…に、中間タップ部11…を一体に連続形成した場合を示す。これにより、コイル1cにおける中間タップ部11…を他の電極リード部21,22と同一方向に容易に設けることができる。なお、図6における連続部材2の基本形態(基本形状)は、図3に示した連続部材2と同一である。このため、図6において、図3と同一部分には同一符号を付してその構成を明確にした。
On the other hand, in FIG. 6, the right side portion of the
次に、本発明の変更実施形態に係る積層電気部品1について、図7及び図8を参照して説明する。
Next, the laminated
図7は、シート体Sとして、二枚以上の導体Sa,Sbを含むシート状の積層体Syを用いたものである。積層体Syは、図7に示す抽出拡大図のように、上から、絶縁シート31,導体Sa,絶縁シート32,導体Sb,絶縁シート33の順に、全五層となるように予め積層した積層体Sy(シート体S)として製作する。この積層体Syを用いた積層電気部品1も、基本的には図1〜図4に示した基本実施形態と同様に製造することができる。このような積層体Syを利用すれば、一方の導体Saが一次巻線となり、他方の導体Sbが二次巻線となるトランス(積層電気部品1)を構成することができる。
FIG. 7 shows an example in which a sheet-like laminate Sy including two or more conductors Sa and Sb is used as the sheet body S. As shown in the enlarged enlarged view of FIG. 7, the multilayer body Sy is a laminate in which the insulating
図8は、シート体Sとして、二枚の電極体Pa,Pbを含むキャパシタンス素子体Mx又は電池素子体Myとして構成したものであり、特に、部品構成部3に開口部を設けることなく平板状に形成した。図8(a)に示す抽出拡大図は、キャパシタンス素子体Mx(シート体S)として製作した場合の例を示す。同図(a)に示すように、キャパシタンス素子体Mxとして構成する場合は、上から、絶縁シート(セパレータ)41,電極体(集電体:アノード極)Pa,セパレータ42,電極体(集電体:カソード極)Pb,絶縁シート(セパレータ)43の順に、全五層となるように予め積層したキャパシタンス素子体Mx(シート体S)として製作する。このキャパシタンス素子体Mxを用いた積層電気部品1も、基本的には図1〜図4に示した基本実施形態と同様に製造できる。このようなキャパシタンス素子体Mxを利用すれば、電気二重層キャパシタ(積層電気部品1)を構成することができる。
FIG. 8 shows a configuration in which the sheet body S is formed as a capacitance element body Mx or a battery element body My including two electrode bodies Pa and Pb. Formed. The extracted enlarged view shown in FIG. 8A shows an example in the case of being manufactured as a capacitance element body Mx (sheet body S). As shown in FIG. 6A, when configured as a capacitance element body Mx, from above, an insulating sheet (separator) 41, an electrode body (current collector: anode electrode) Pa, a
図8(b)に示す抽出拡大図は、電池素子体My(シート体S)として製作した場合の例を示す。同図(b)に示すように、電池素子体Myとして構成する場合は、上から、絶縁シート(セパレータ)45,電極体(アノード極)Pa,電解質膜46,電極体(カソード極)Pb,絶縁シート(セパレータ)47の順に、全五層となるように予め積層した電池素子体My(シート体S)として製作する。この電池素子体Myを用いた積層電気部品1も、基本的には図1〜図4に示した基本実施形態と同様に製造できる。このような電池素子体Myを利用すれば、自動車等に搭載する燃料電池(積層電気部品1)を構成することができる。
The extracted enlarged view shown in FIG. 8 (b) shows an example in which the battery element body My (sheet body S) is manufactured. As shown in FIG. 4B, when the battery element body My is configured, the insulating sheet (separator) 45, the electrode body (anode electrode) Pa, the
このように、本実施形態に係る積層電気部品1は、順次一定の角度で折り返すことができるため、任意の折り返し間で得られるコイルを製造する際の巻数は1ターン(360〔゜〕)となり巻効率を高めることができる。また、フープ母材から切出す際の形状が一方向に整列するため、製造工程(加工工程)を単純化し、製造コストの低減や製造精度の向上を図ることができる。さらに、コイルを製造する際におけるコイル自身の内部には折り返し部分が存在しないため、磁気回路としての磁気効率を高めることができるとともに、小型化(薄型化)を図る上で有利になる。しかも、積層した際における各層の表裏面が全て同じ向きとなるため、表面に絶縁処理を施す場合、一方の面に施せば足り、絶縁面から薄型化及び低コスト化に貢献することができる。加えて、積層電気部品1の全体形状を任意の形状に選定できるため、設計自由度を飛躍的に高めることができる。また、積層電気部品1は、コイルやトランス等のインダクタンス部品に限定されることなく、他の各種積層電気部品にも容易に応用でき、汎用性及び発展性に優れる。
Thus, since the laminated
以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成,形状,素材,数量,製造手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更,追加,削除することができる。 Although the best embodiment has been described in detail above, the present invention is not limited to such an embodiment, and the gist of the present invention is described in detail configuration, shape, material, quantity, manufacturing method, and the like. Any change, addition, or deletion can be made without departing from the scope.
例えば、連結部4…の二位置X1,X2…をそれぞれ反対方向に折り曲げる個々の位置は任意であり、例示の位置に限定されるものではない。また、積層体Sy,キャパシタンス素子体Mx及び電池素子体Myの積層数、異なる形成位置F1,F2の数、中間タップ部11…の数などは任意である。さらに、積層電気部品1として、コイル1c,トランス,電気二重層キャパシタ,燃料電池を例示したが、同様に製造することができるモータ等の他の各種積層電気部品に適用することができる。
For example, the individual positions at which the two positions X1, X2,... Of the connecting
1:積層電気部品,2:連続部材,3…:部品構成部,4…:連結部,11…:中間タップ部,S:シート体,Sx:導体,Sa:導体,Sb:導体,Sy:積層体,X1:連結部の位置,X2:連結部の位置,Pa:電極体,Pb:電極体,Mx:キャパシタンス素子体,My:電池素子体,F1:形成位置,F2:形成位置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Laminated electrical component, 2: Continuous member, 3 ...: Component structure part, 4 ...: Connection part, 11 ...: Intermediate | middle tap part, S: Sheet body, Sx: Conductor, Sa: Conductor, Sb: Conductor, Sy: Laminated body, X1: position of connecting portion, X2: position of connecting portion, Pa: electrode body, Pb: electrode body, Mx: capacitance element body, My: battery element body, F1: forming position, F2: forming position
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