JP2009224753A - 電磁誘導器 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁スペースを少なくしながら、巻線スペースおよびコアの有効断面積を十分に確保して、小型、薄型化が可能な電磁誘導器を提供する。
【解決手段】引出し線絶縁材１９によって扁平な環状に巻回された巻線５の巻き始めの引き出し線５３が内周面で折り返された部分５５を確実に絶縁できるとともに、アーム部８の中脚周縁部８ａを残して略Ｖ字状の切欠部１０を設けているので、コアの有効断面積を確保し、かつ、アーム部８における中脚部周縁部８ａに、径方向外方に延びて、筒端面上の引き出し線５３を収納する引き出し溝１２を設けているので、引き出し線５３が引き出し溝１２に収納されて、引き出し線５３の高さ分だけ全体の巻線スペースも最大限確保できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、チョークコイルやトランス等の電磁誘導器の小型化および薄型化に関する。

従来から、巻線とコアとを巻線の巻枠を兼ねたボビンで絶縁した構造を有するチョークコイルやトランス等の電磁誘導器が知られている。この電磁誘導器は、一般に電気製品の部品として配線基板等に組み込まれるので、電気製品の小型化に伴って、小型化および薄型化が求められる。

一方、巻線とコアとをボビンを用いて絶縁した構造では、小型化および薄型化に一定の限界があるため、ボビンをなくし、巻線とコア間やコアと端子間を絶縁フィルムで絶縁するチョークコイルも知られている（例えば、特許文献１）。

さらに、ボビンをなくし、絶縁フィルムに代えてコイル引出線処理用の電極部を形成した絶縁板を用いた構造のコイル部品も知られている（例えば、特許文献２）。
実開平６−５５２２８号公報 特開平１０−９２６５５号公報

上記特許文献１では、筒状の巻線の巻き始めの引き出し線を筒内周面で折り返して引き出すので、この際に折り返し部分で絶縁破壊が生じやすいため、通常この根元部分に樹脂フィルム製の粘着テープなどを貼り付けて絶縁を施すが、通電時の発熱などによりテープが収縮してしまい、根元部分の絶縁が十分でない場合がある。また、特許文献１、２のコア形状では、小型化および薄型化にしたがって、絶縁スペースや巻線スペース、およびコアの有効断面積を十分に確保できない場合もある。

本発明は、前記の問題点を解決して、絶縁スペースを少なくしながら、巻線スペースおよびコアの有効断面積を十分に確保して、小型化および薄型化できる電磁誘導器を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明にかかる電磁誘導器は、扁平な環状に巻回された巻線と、巻線の中空部に中脚部が挿入されるＥ型コア片およびＩ型コア片からなるＥＩ型コアとを備えた電磁誘導器であって、前記巻線の内周面から折り返されて引き出され、巻線の端面上を経て径方向へ引き出された巻き始めの引出し線と、前記中脚部の外周面および前記巻線の端面との間に介在させることにより絶縁する、引出し線絶縁材が設けられ、前記Ｅ型コア片は、長手方向に対向する一対の外脚部と中脚部とがアーム部で連結されており、前記中脚部の前記長手方向と直交する幅方向の寸法が前記アーム部の幅方向の寸法よりも小さく設定され、かつ、前記アーム部の少なくとも一方の幅方向側部に、側方に開口し中脚部周縁部に達する略Ｖ字状の切欠部が設けられ、前記アーム部における中脚部周縁部に、径方向外方に延びて、前記端面上の前記巻き始めの引き出し線を収納する引き出し溝が設けられている。

この構成によれば、引出し線絶縁材によって扁平な環状に巻回された巻線の巻き始めの引き出し線が内周面で折り返された部分を確実に絶縁することができるとともに、アーム部の中脚周縁部を残して略Ｖ字状の切欠部を設けているので、コアの有効断面積を確保し、かつ、アーム部における中脚部周縁部に、径方向外方に延びて、筒端面上の巻き始めの引き出し線を収納する引き出し溝を設けているので、引き出し線が引き出し溝に収納されて、引き出し線の高さ分だけ全体の巻線スペースも最大限確保することができる。これにより、絶縁スペースを少なくしながら、巻線スペースおよびコアの有効断面積を十分に確保して、小型化および薄型化することができる。

好ましくは、前記引出し線絶縁材は、前記巻線の径方向に延びる細長い形状を有して、その中央部近傍に前記端面上へ引き出される引き出し線を挿入する孔が設けられ、前記巻線の巻き始めの引き出し線の折り返し部分と前記Ｅ型コア片の中脚部の外周面との間に介在する立上り部、および前記引き出し線の径方向外方へ引き出された部分と前記巻線の端面との間に介在する引出部を備えている。したがって、巻線の巻き始めの引き出し線を引出し線絶縁材の立上り部および引出部によってより確実に絶縁することができる。

好ましくは、前記巻線の両端面を覆って巻線と前記一対のコアとの間を絶縁する第１巻線絶縁材を備え、前記第１巻線絶縁材は、前記Ｅ型コア片の中脚部が貫通する孔部と、前記巻線のＥ型コア片側の端面を覆う第１端面絶縁部と、前記巻線のＩ型コア片側の端面を覆う第２端面絶縁部とを有し、前記第１端面絶縁部と第２端面絶縁部とが、単一のシートから形成され、折り畳みによって前記巻線を覆うものである。また好ましくは、前記中脚部の外周面および先端面と、アーム部における少なくとも前記巻線の一端面に対向する部分とを覆って、巻線とＥ型コアの中脚部およびアーム部との間を絶縁する第２巻線絶縁材を備えている。したがって、ボビンに代えて引出し線絶縁材、第１巻線絶縁材および第２巻線絶縁材を用いることにより、絶縁スペースを少なくすることができる。

好ましくは、前記ＥＩ型コアを基板に固定するための固定用金具が設けられており、前記固定用金具は、ＥＩ型コアを保持する保持部と、基板取り付け用の脚部とを有し、前記保持部は、Ｅ型コア片の外脚部の側面高さとほぼ同一またはこれよりも小さい高さを有し、Ｅ型コア片の外側面の一部または全部に当接して保持する。したがって、電磁誘導器の小型化および薄型化を保持しながら、電磁誘導器を基板に固定することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態にかかるチョークコイル１のような電磁誘導器を示す分解斜視図である。図２は、組立後のチョークコイル１を示す斜視図である。図１のチョークコイル１は、扁平な筒状に巻回された、例えば厚さが薄く幅の小さい平角線からなる線材を厚さ方向に重ね巻きされた巻線高さ（軸方向寸法）の小さい円環状の巻線５と、一対の平面視でリボン形状のＥ型コア片３Ａおよび長方形状のＩ型コア片３Ｂからなる高さの小さい（厚さが薄い）ＥＩ型コア２とを備えており、巻線５の中空部６にＥ型コア片３Ａの中脚部７が挿入されてなる。

図２のように、チョークコイル１は、全体高さが極めて小さく（例えば約１０ｍｍ）、薄型かつ小型の形状を有している。チョークコイル１は、Ｅ型コア片３ＡとＩ型コア片３Ｂを、巻線５やＥ型コア片３Ａの外脚部９などの複数の所定箇所で接着剤により接着して組み立てられる。このチョークコイル１は、ボビンを用いた絶縁構造ではなく、複数の絶縁紙や絶縁フィルムのような薄い絶縁材料を組み合わせてボビンに代替させている。

図１のＥ型コア片３Ａは、中央の柱状、例えば円柱状の中脚部７と、Ｅ型コア片３Ａの左右方向である長手方向Ｘに対向する左右一対の外脚部９とをアーム部８により連結したもので、アーム部８の両端部に外脚部９が、アーム部８の中央部に中脚部７がそれぞれ、アーム部８から同一方向に平行に延びるように突出して、側面視でＥ字形状になっている（図３）。図３の側面図に示すように、Ｅ型コア片３Ａの中脚部７は外脚部９よりも高さが低く設けられており、該中脚部７とＩ型コア片３Ｂ間にギャップＧが形成されている。このギャップＧを設けることにより、ボビンの代替となる前記絶縁材料の組み合わせ使用が可能となる。図１の外脚部９は円形に巻回された巻線５を収納するために内側面が平面視で湾曲状に形成された湾曲部９ａと、湾曲部９ａの両端に設けられて内側面が平面視で直線状に形成された直線部９ｂとからなる。この直線部９ｂは、後述する固定用金具１５の鍵部１７の引掛け部分となる。

Ｅ型コア片３Ａは、中脚部７の幅、つまり長手方向Ｘと直交する前後方向である幅方向Ｙの寸法（この場合は直径に等しい）がアーム部８の前後幅、つまり幅方向寸法よりも小さく設定され、かつ、アーム部８の幅方向Ｙに対向する両側部に、側方に開口し中脚部７の外周面の周縁部８ａまで略Ｖ字状に切り欠いた切欠部１０が設けられており、平面視でリボン状の外形を有している。前記中脚部７と切欠部１０間の周縁部８ａには、中脚部７から前後にそれぞれ径方向外方へ延びる引き出し溝１２、１２が形成されている。この引き出し溝１２で、後述する巻線５の筒内周面から引き出されて折り曲げられ、巻線５の端面上を経て径方向外方へ引き出される巻き始めの引き出し線５３（図４）を収納する。仮に溝１２を設けない場合には、引き出し線５３の厚みだけ全体の巻線スペースが損なわれることになる。この例では、前後両側に引き出し溝１２が設けられて、前後のいずれからでも引き出し線５３を引き出せるようになっているが、片側だけでもよい。

Ｅ型コア片３Ａは高さが小さい（厚さが薄い）ので、中脚部７の外面に接するまで切り欠いた、つまり中脚周縁部８ａを残さないで切り欠いた場合には、コアの有効断面積が損なわれる。そこで、アーム部８の中脚周縁部８ａを残して略Ｖ字状の切欠部１０を形成して、コアの有効断面積を確保し、かつ、当該中脚周縁部８ａに、中脚部８の根元から切欠部１０の開口まで径方向外方に延びて、巻き始めの引き出し線（立上りリード線）５３を収納しうる１本分の高さと幅（図５のように、引出し線絶縁材１９および第１、第２巻線絶縁材１３、１４の一部も収納される）を有する前記引き出し溝１２を形成している。このため、引き出し線５３が引き出し溝１２に収納されて、引き出し線５３の高さ分だけ全体の巻線スペースも最大限確保することができる。アーム部８の略Ｖ字状の切欠部１０により、巻線５の絶縁被覆部分を小さくできる。また、Ｅ型コア片３Ａは略Ｖ字状の切欠部１０を有しているものの、中脚周縁部８ａを残しており、Ｉ型コア片３Ｂは長方形状で巻線５の全体を覆うので、可能な限り巻線５をコアで覆うことにより、漏れ磁束を極力おさえることができる。

図１のように、第２巻線絶縁材である１枚の絶縁フィルム１３は、円柱状の中脚部７の外面（上面と外周面）に密着するようにしてこれらを覆って、巻線５の内周面と中脚部７との間を絶縁する。絶縁フィルム１３は、例えば裏面が粘着性を有するポリエステルフィルムであり、絶縁フィルム１３を上方から中脚部７およびアーム部８に冶具などにより押しつけることにより、中脚部７の外周面およびアーム部８上でしわ３６が生じる。絶縁フィルム１３は、作業性の面から粘着性を有しているが、粘着性を有していなくてもよい。絶縁フィルム１３のしわが緩衝材となり、巻線５のがたつきの防止を兼ねることができる。この絶縁フィルム１３のうち中脚部７の外面を覆う一部は前記ギャップＧ内に収納される。

第１巻線絶縁材である絶縁紙１４は、例えば耐熱性のあるアラミド(全芳香族ポリアミドポリマー）紙からなる単一のシートから切り抜かれており、Ｅ型コア片３Ａの中脚部の先端形状に対応する孔部を有して、巻線５のＥ型コア片３Ａ側の端面を覆う第１端面絶縁部１４ａと、予め第１端面絶縁部１４ａに一部接続した状態で展開されて、折り畳むと巻線５のＩ型コア片３Ｂ側の端面を覆う第２端面絶縁部１４ｂとを有する。絶縁紙１４は単一のシートなので、取り扱いが容易になる。前記絶縁フィルム１３の上に第１端面絶縁部１４ａを置き、その上に巻線５を装着した後、第２端面絶縁部１４ｂで巻線５を覆うように折り畳んで、上下に巻線５を包み込むようにして、ＥＩ型コア２と絶縁する。この絶縁紙１４のうち第２端面絶縁部１４ｂの一部も前記ギャップＧ内に収納される。

図４（Ａ）は、図１の巻線５を上下逆にした状態を示す図である。図４（Ａ）のように、巻線５は巻き始めと巻き終わりに端子部５１、５２を有し、端子部５１に続く巻き始めの引き出し線５３は、径方向に延びる細長い引出し線絶縁紙１９で絶縁されている。図４（Ｂ）のように、引出し線絶縁紙１９は、例えば短冊状の形状を有して、前記アラミド紙からなり、その中央部近傍に巻線５の筒端面上へ引き出される巻き始めの引き出し線５３を挿入する孔１９ａが開けられている。なお、端子部５２に続く巻き終わりの引き出し線５４は、巻線高さ内で径方向外方へ引き出される。

図２のＶ−Ｖ線一部断面図である図５に示すように、引き出し線５３を孔１９ａに挿入することにより、引き出し線５３の折り返し部分５５とＥ型コア片３Ａの中脚部７の外周面との間に介在する引出し線絶縁紙１９の立上り部３１で、引き出し線５３の立ち上がり部分の根元に確実に絶縁を施すことができる。巻線５の巻き線形成の際における引き出し線５３の内側への折り返し部分５５は、折り曲げているので絶縁が破壊されやすい。このため、組み立ての際に、この折り返し部分５５とＥ型コア片３Ａの中脚部７の外周面が接触するが、前記立上り部３１により前記絶縁フィルム１３の損傷を防止することもできる。

また、引き出し線５３を巻線５の内周面から立ち上げて筒端面で折り曲げて径方向外方に延ばしその先端を端子部５１とするときに、引き出し線５３の径方向外方に延びて引き出された部分と巻線５の筒端面との間に介在する引出し線絶縁紙１９の引出部３２で、引き出し線５３と巻線５間を絶縁する。さらに、Ｅ型コア片３Ａの中脚部先端部とＩ型コア片３Ｂとの間に介在する引出し線絶縁紙１９の延長部３３は、この巻線５の端面内に折り込まれることなく径方向内方へ延びて、この間を絶縁する。この延長部３３における引出し線絶縁紙１９も前記ギャップＧ内に収納される。

Ｅ型コア片３ＡとＩ型コア片３Ｂの材料には、例えばフェライトが用いられる。Ｅ型コア片３Ａは、切欠部１０を有するリボン形状であるので、プレス面積が小さくなり、製造の際、焼結プレス圧力を低くでき、歩留まりがよい。一方、Ｉ型コア片３Ｂは、Ｅ型コア片３Ａと異なり、長方形状で切り欠かないので、薄く成形できるとともに、縦に焼結プレス加工が可能で、炉内で縦に連続して並べて焼結できるので、同様に歩留まりがよい。

図１の一対の固定用金具１５は、チョークコイル１を配線基板等に固定するためのもので、チョークコイル１の薄型化および小型化のため、薄い金属板材からなり、チョークコイル１を保持する保持部１１と、基板取り付け用の脚部１８とを有し、前記保持部１１は、Ｅ型コア片３Ａの外脚部９の側面高さとほぼ同一またはこれよりも小さい高さを有し、つまりＥ型コア片３Ａの上面から突出しない形状を有して、Ｅ型コア片３Ａの外側面の一部に当接して装着されて、チョークコイル１を保持する。

前記固定用金具１５は、例えば保持部１１であるプレート部１６と両端に一対の鍵部１７と、プレート部１６の外方（下方）に延びる脚部１８とを有する。固定用金具１５の組み付けは、まず、Ｅ型コア片３Ａの外脚部９の外側面にプレート部１６の内面を当て、かつ、鍵部１７を外脚部９の直線部９ｂの内側面に挿入して引掛けることにより固定する。また、一対のＥ型コア片３ＡとＩ型コア片３Ｂ同士を接着するときの、外脚部９から外面にあふれた接着剤を流用することで、固定用金具１５が外脚部９に接着されて固定用金具１５のがたつきを防止する。

こうして、引出し線絶縁材１９によって扁平な環状に巻回された巻線５の巻き始めの引き出し線５３が内周面で折り返された部分５５を確実に絶縁することができるとともに、アーム部８の中脚周縁部８ａを残して略Ｖ字状の切欠部１０を設けているので、コアの有効断面積を確保し、かつ、アーム部８における中脚部周縁部８ａに、径方向外方に延びて、筒端面上の巻き始めの引き出し線５３を収納する引き出し溝１２を設けているので、引き出し線５３が引き出し溝１２に収納されて、引き出し線５３の高さ分だけ全体の巻線スペースも最大限確保することができる。これにより、絶縁スペースを少なくしながら、巻線スペースおよびコアの有効断面積を十分に確保して、小型化および薄型化したチョークコイル１が得られる。

図６は本発明の第２実施形態に係る例えばトランス１Ａのような電磁誘導器を示す平面図、図７は、図６の電磁誘導器の一部を示す平面図である。図７のように、第２実施形態のトランス１Ａは、例えばカレントトランスであり、前記巻線５を１次巻線とし、１次巻線の外周に１ターンされた絶縁被覆された巻線を２次巻線（センス巻線）２０としたものである。カレントトランスは、交流電流を検出して電圧交換するものである。

図６のように、固定用金具１５Ａは、トランス１Ａを保持する保持部２１と、基板取り付け用の脚部（Ｌ型端子）２２とを有する。前記保持部２１は、例えば樹脂製で、Ｅ型コア片３Ａの外脚部９の側面高さとほぼ同一またはこれよりも小さい高さを有し、つまりＥ型コア片３Ａの上面から突出しない形状からなり、Ｅ型コア片３Ａを取り囲むようにその外側面全てに当接して、接着剤などで接合して保持する。保持部２１には１次巻線５の巻き始めの引き出し線５３を挿入する孔２３が設けられている。前記脚部２２は例えば４箇所設けられており、任意の２箇所で２次巻線２０と半田付けされて接続される。その他の構成は第１実施形態と同様である。

第２実施形態も、第１実施形態と同様に、絶縁スペースを少なくしながら、巻線スペースおよびコアの有効断面積を十分に確保して、小型化および薄型化したトランス１Ａが得られる。

なお、各実施形態では、Ｅ型コア片３Ａは、アーム部８の両方の幅方向側部に、側方に開口し中脚部周縁部８ａに達する略Ｖ字状の切欠部１０が設けられて、平面視でリボン形状となっているが、この切欠部１０を一方の幅方向側部にのみ設けるようにしてもよい。

なお、Ｅ型コア片３Ａの中脚部７は楕円形でもよく、この場合、巻線５は楕円環状になる。

なお、本発明をチョークコイルやトランスのほかにリアクトルなどの電磁誘導器に適用してもよい。

本発明の第１実施形態にかかる電磁誘導器を示す分解斜視図である。 図１の組立後の電磁誘導器を示す斜視図である。 図１の電磁誘導器のＥＩ型コアを示す側面図である。 （Ａ）は図１の電磁誘導器の巻線、（Ｂ）はその引出し線絶縁紙を示す斜視図である。 図２のＶ−Ｖ線一部断面図である。 第２実施形態にかかる電磁誘導器を示す平面図である。 図６の電磁誘導器の一部を示す平面図である。

符号の説明

１、１Ａ：電磁誘導器
２：ＥＩ型コア
３Ａ：Ｅ型コア片
３Ｂ：Ｉ型コア片
５：巻線
７：中脚部
８：アーム部
９：外脚部
１０：切欠部
１２：引き出し溝
１３：第２巻線絶縁材（絶縁フィルム）
１４：第１巻線絶縁材（絶縁紙）
１４ａ：第１端面絶縁部
１４ｂ：第２端面絶縁部
１５、１５Ａ：固定用金具
１９：引出し線絶縁材（引出し線絶縁紙）
３６：しわ
５３：巻き始めの引き出し線
Ｇ：ギャップ

Claims (5)

1. 扁平な環状に巻回された巻線（５）と、巻線（５）の中空部（６）に中脚部（７）が挿入されるＥ型コア片（３Ａ）およびＩ型コア片（３Ｂ）からなるＥＩ型コア（２）とを備えた電磁誘導器であって、
   前記巻線（５）の内周面から折り返されて引き出され、巻線（５）の端面上を経て径方向へ引き出された巻き始めの引出し線（５３）と、前記中脚部（７）の外周面および前記巻線（５）の端面との間に介在させることにより絶縁する、引出し線絶縁材（１９）が設けられ、
   前記Ｅ型コア片（３Ａ）は、長手方向（Ｘ）に対向する一対の外脚部（９）と中脚部（７）とがアーム部（８）で連結されており、前記中脚部（７）の前記長手方向（Ｘ）と直交する幅方向（Ｙ）の寸法が前記アーム部（８）の幅方向（Ｙ）の寸法よりも小さく設定され、かつ、前記アーム部（８）の少なくとも一方の幅方向（Ｙ）側部に、側方に開口し中脚部周縁部（８ａ）に達する略Ｖ字状の切欠部（１０）が設けられ、
   前記アーム部（８）における中脚部周縁部（８ａ）に、径方向外方に延びて、前記端面上の前記巻き始めの引き出し線（５３）を収納する引き出し溝（１２）が設けられている、電磁誘導器。
2. 請求項１において、
   前記引出し線絶縁材（１９）は、前記巻線（５）の径方向に延びる細長い形状を有して、その中央部近傍に前記端面上へ引き出される引き出し線（５３）を挿入する孔（１９ａ）が設けられ、前記巻線（５）の巻き始めの引き出し線（５３）の折り返し部分（５５）と前記Ｅ型コア片（３Ａ）の中脚部（７）の外周面との間に介在する立上り部（３１）、および前記引き出し線（５３）の径方向外方へ引き出された部分と前記巻線（５）の端面との間に介在する引出部（３２）を備えている、電磁誘導器。
3. 請求項２において、さらに、前記巻線（５）の両端面を覆って巻線（５）と前記ＥＩ型コア（２）との間を絶縁する第１巻線絶縁材(１４)を備え、
   前記第１巻線絶縁材(１４)は、前記Ｅ型コア片（３Ａ）の中脚部（７）が貫通する孔部（１４ｃ）と、前記巻線（５）のＥ型コア片（３Ａ）側の端面を覆う第１端面絶縁部（１４ａ）と、前記巻線（５）のＩ型コア片（３Ｂ）側の端面を覆う第２端面絶縁部（１４ｂ）とを有し、前記第１端面絶縁部（１４ａ）と第２端面絶縁部（１４ｂ）とが、単一のシートから形成され、折り畳みによって前記巻線（５）を覆うものである、電磁誘導器。
4. 請求項３において、さらに、前記中脚部（７）の外周面および先端面と、アーム部（８）における少なくとも前記巻線（５）の一端面に対向する部分とを覆って、巻線（５）とＥ型コア片（３Ａ）の中脚部（７）およびアーム部（８）を絶縁する第２巻線絶縁材（１３）を備えた、電磁誘導器。
5. 請求項１から３のいずれかにおいて、
   前記ＥＩ型コア（２）を基板に固定するための固定用金具（１５）が設けられており、
   前記固定用金具は、ＥＩ型コア（２）を保持する保持部（１１）と、基板取り付け用の脚部（１８）とを有し、前記保持部（１１）は、Ｅ型コア片（３Ａ）の外脚部（９）の側面高さとほぼ同一またはこれよりも小さい高さを有し、Ｅ型コア片（３Ａ）の外側面の一部または全部に当接して保持する、電磁誘導器。

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