JP2010093015A - 薄型コイルとこれを用いた電源 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の巻線コイルは、薄型化が難しく、巻線コイルの冷却のために通気性を改善した場合であっても、回路基板に実施した状態では通気性に課題が残る場合があった。
【解決手段】薄型コイル１１の端子１６を設けていない側面側に、空冷等に対応する通風孔１４や開口部１９を積極的に設けることで、回路基板２０に高密度に密着させて実装させた場合においても、回路基板２０の裏表間等での通風量を増加させることができ、更に薄型コイル１１本体を包み込むように冷却できるため、電源２２等の薄型化、小型化が可能になる。
【選択図】図１

Description

本願は、薄型ディスプレイ（例えば、液晶テレビやプラズマテレビ、ＥＬテレビ等の壁かけ用のもの）等やＩＨ調理器を始めとする各種電気製品の電源回路等に使う薄型コイルとこれを用いた電源に関するものである。

薄型ＴＶは、更なる薄型化や、低消費電力化が求められている。そのため、これら電気製品に使われる電源（電源モジュールや電源ユニット等も含む）において、その薄型化、低消費電力化が、急務となっている。そのため電源に用いるトランスやチョークコイル（本発明の薄型コイルにはトランスやチョークコイルも含む）においては、低背化（あるいは薄型化）、高放熱化（高放熱化することによって、コイル部の電気抵抗が低下し、機器の低消費電力化が実現できる）が求められる。こうした課題に対して、コイル部品の効率的な冷却が求められている。

図８は、従来の巻線コイルに使われる通風孔付きボビンの一例を示す斜視図である。図８において、１、２及び１’、２’は巻線ボビンのフランジ、３、３’は巻線ボビンの捲枠、ａは３の下側に開口する窓、Ａは（イ）の中に（ロ）を嵌入する方向、ａとａ’は開口と切欠の重複窓、ｂとｂ’は下部の重複窓、ｃとｃ’は重複窓、ｄとｄ’は上部の重複窓である。そして図８の（イ）、（ロ）の部品を組み合わせることで、ａ−ａ’、ｃ−ｃ’からなる一種の通風孔を形成する。

そして、このような通風孔付きのボビンを用いることで、ボビンに巻いた巻線（図示していない）を冷却するものである（特許文献１参照）。
実開昭６２−９１７１８号公報

しかしながら、図８で提案された従来のコイル部品では、巻線部分からの放熱は可能であっても、コア部分からの放熱に限界があった。またコイル部品自体の薄型化実装に対応することが難しかった。また実装後の空冷についても限界があった。

上記課題を解決するために、本発明は、巻線を有するボビンと、このボビンに固定したＵコアと、前記ボビンの一以上の側面に設けられ、前記巻線の一端を接続した端子と、からなる薄型コイルであって、前記ボビンの前記端子を設けていない一以上の側面に、通風孔もしくは開口部のいずれか一つ以上を設けた薄型コイルとしたものである。

以上のように、本発明によれば、薄型コイルの端子を設けていない一つ以上の側面に、空冷に対応する通風孔や開口部を積極的に設けることで、回路基板に高密度に密着させて実装させた場合においても、なおかつ回路基板の裏表間での通風や冷却効果と共に、薄型コイルを冷却できる。

また本発明の薄型コイルの一部（例えば、Ｕコア部分等）を挿入する孔を有する回路基板に実装することで、電源の低背化を可能にする。さらに本発明の薄型コイルのボビンの端子を設けていない一以上の側面に設けた通風孔もしくは開口部によって、薄型コイルを包み込むように冷却する。

なお本発明の実施の形態に示された各図面は模式図であり、各位置関係を寸法的に正しく示したものではない。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図１〜図３を用いて具体的に説明する。

図１（Ａ）は、実施の形態１における薄型コイルの内部構造の一例を示す斜視図、（Ｂ）はその断面図である。図１（Ａ）（Ｂ）において、１１は薄型コイル、１２は樹脂等を成形してなるボビンである。１３はボビン１２の一部に設けたリブ等からなる補強部、１４はボビン１２の一部に設けた通風孔、１５は磁性材料からなるＵコア、１６は実装用の端子、１７は巻線、１８は矢印である。巻線１７は、コイル用の市販銅線（絶縁強化銅線、３層被覆線等も含む）であって、これをボビン１２を利用してコイル状に巻いている。１９は開口部であり、開口部１９を回路基板等と組合せることで、通風孔とすることもできる。なお開口部１９の形状を強固なものとするために、必要に応じて補強部１３等で強化する。

なお端子１６の固定部分は、端子台等と呼ばれることもあるが、本発明において、この端子台等もボビン１２の一部とする。これは、これら各部位を一体化することで、機械的強度を高めるためである。

端子１６は、例えばＬ字型に折り曲げた金属ピンであり、その一端には、ボビン１２に設けた巻線１７の一端を接続している。

図１において、ボビン１２の上面等に形成した補強部１３は、薄型コイル１１を薄型化した場合でも樹脂製のボビン１２自体の構造を高強度化するために設けたものである。

なおボビン１２の下面側（あるいは回路基板とボビン１２との間部分）にも、通風孔１４や開口部１９となるように、補強部１３を設けることが望ましい。こうすることで、ボビン１２の機械的強度と通気性の両方を高める。なお図１における矢印１８は、通風孔１４や開口部１９を流れる空気の流れを示すものである。

図１における通風孔１４は、ボビン１２の端子１６の設けていない側面側に設ける。これは通風孔１４による、端子１６の実装性（半田付け性や端子１６付近の機械的強度アップ）等への影響を抑えるためである。

次に、図２（Ａ）（Ｂ）を用いて、薄型コイル１１を回路基板に実装した状態について説明する。

図２（Ａ）は、薄型コイル１１を回路基板に実装した状態の斜視図、（Ｂ）はその断面図である。

図２において、２０は回路基板である。回路基板２０としては、例えば、ガラス繊維やエポキシ樹脂、あるいは紙等やフェノール樹脂等からなる絶縁板に銅箔を貼り付けたものを使う。図２（Ａ）（Ｂ）に示す矢印１８は、空気の流れを示す。図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、回路基板２０と薄型コイル１１との隙間から入った空気は、回路基板２０とボビン１２との間に設けた通風孔１４を一種のダクトとし、ボビン１２と回路基板２０との間に、補強部１３によって設けた開口部１９を介して流れる。その結果、薄型コイル１１を、包み込むように冷却する。

図３は、薄型コイル１１の上面図である。図３において、２３は点線であり、点線２３はボビン１２の回路基板２０側に設けたリブ等からなる補強部１３を示す。また矢印１８は、点線２３で示した開口部１９を介して流れ、薄型コイル１１の側面を包み込むように冷却する空気の流れを示す。

以上のように、巻線１７を有するボビン１２と、このボビン１２に固定したＵコア１５と、前記ボビン１２の一以上の側面に設けられ、前記巻線１７の一端を接続した端子１６と、からなる薄型コイル１１であって、前記ボビン１２の前記端子１６を設けていない一以上の側面に、通風孔１４もしくは開口部１９のいずれか一つ以上を設けた薄型コイル１１とすることで、空冷性の優れた薄型コイル１１を提供する。

なお通風孔１４もしくは開口部１９は、ボビン１２の内部構造の一つとして作り込んでも良いが、薄型コイル１１が実装される回路基板２０を利用する（例えば、その表面を通風孔１４や開口部１９の壁面として利用する）構造とすることで、薄型コイル１１の空冷性を更に高めている。

次に、薄型コイル１１を用いた電源について、実施の形態２として説明する。

（実施の形態２）
実施の形態２では、薄型コイル１１を用いることで、電源の薄型化や空冷性を高められる様子について、図４〜図７を用いて説明する。

図４（Ａ）（Ｂ）は、薄型コイル１１を、回路基板２０に実装する様子を説明する断面図、（Ｃ）は回路基板２０に実装した薄型コイル１１の空冷効果を説明する断面図である。

図４（Ａ）〜（Ｃ）において、２１は孔、２２は電源である。孔２１は薄型コイル１１の一部（例えばＵコア１５）を挿入するためのものであり、孔２１に薄型コイル１１の一部を挿入することで電源２２の薄型化（あるいは低背実装）を可能にする。

図４（Ａ）の矢印１８ａに示すように、回路基板２０に設けた孔２１に、薄型コイル１１の一部を挿入し、図４（Ｂ）の電源２２とする。なお回路基板２０に実装（半田付けを含む）した端子１６等は図示していない。

図４（Ｃ）の矢印１８ｂは、電源２２における空気の流れを示す。矢印１８ｂに示すように、回路基板２０と薄型コイル１１との間（あるいは孔２１）から入った空気は、補強部１３等によって形成された通気孔１４（図示していない）や開口部１９を流れるため、薄型コイル１１を包み込むように冷却する。

図５は、開口部１９の一例を説明する斜視図である。回路基板２０を、矢印１８ａで示すように点線２３で示す位置に設置する。こうして回路基板２０とボビン１２との間に開口部１９を設ける。矢印１８ｂは、開口部１９を流れる空気の流れを示す。

図６は、開口部１９ｂの一例を説明する斜視図である。図６に示すように、巻線１７の一部を、開口部１９ａにおいて露出させることで、巻線１７を直接空冷する。

図７は、巻線１７を直接、空冷する様子を説明する斜視図である。図７の矢印１８ａに示すように、回路基板２０を点線２３の位置に固定することで、巻線１７の冷却効率を高められる。

以上にようにして、少なくとも巻線１７を有するボビン１２と、このボビン１２に固定したＵコア１５と、前記ボビン１２の一以上の側面に設けられ、前記巻線１７の一端を接続した端子１６と、からなる薄型コイル１１と、この薄型コイル１１の一部を挿入する孔２１を有する回路基板２０と、を有する電源２２であって、前記回路基板２０と、前記ボビン１２との間が、通風孔１４もしくは開口部１９となる構造を有している電源２２とすることで、低背化が可能で、空冷性に優れた電源２２を実現できる。

なお通風孔１４も開口部１９も共に、大きさ（高さもしくは幅の少なくとも一つ以上、望ましくは二つ以上）は０．５ｍｍ以上（望ましくは１．０ｍｍ以上、更には２．０ｍｍ以上）とする。これは通風孔１４や開口部１９の大きさが０．５ｍｍ未満の場合、所定の空冷性が得られないためである。

なお薄型コイル１１に用いるコアは、Ｅ型ではなくてＵ型のＵコア１５とすることが望ましい。Ｕコア１５とすることで、薄型コイル１１の更なる薄型化が可能となる。なお本発明における薄型コイルとはトランスやチョークコイル等も含むことは言うまでもないものである。

以上のように本発明の薄型コイルとこれを用いた電源によって、各種電気製品の薄型化や小型化が可能となる。

（Ａ）は、実施の形態１における薄型コイルの内部構造の一例を示す斜視図、（Ｂ）はその断面図 （Ａ）は、薄型コイルを回路基板に実装した状態の斜視図、（Ｂ）はその断面図 薄型コイルの上面図 （Ａ）（Ｂ）は、薄型コイルを回路基板に実装する様子を説明する断面図、（Ｃ）は回路基板に実装した薄型コイルの空冷効果を説明する断面図 開口部の一例を説明する斜視図 開口部の一例を説明する斜視図 コイルを直接、空冷する様子を説明する斜視図 従来の巻線コイルに使われる通風孔付きボビンの一例を示す斜視図

符号の説明

１１ 薄型コイル
１２ ボビン
１３ 補強部
１４ 通風孔
１５ Ｕコア
１６ 端子
１７ 巻線
１８、１８ａ、１８ｂ 矢印
１９、１９ａ、１９ｂ 開口部
２０ 回路基板
２１ 孔
２２ 電源
２３ 点線

Claims (3)

1. 巻線を有するボビンと、このボビンに固定したＵコアと、前記ボビンの一以上の側面に設けられ、前記巻線の一端を接続した端子と、からなる薄型コイルであって、
   前記ボビンの前記端子を設けていない一以上の側面に、通風孔もしくは開口部のいずれか一つ以上を設けた薄型コイル。
2. 前記通風孔もしくは開口部のいずれか一つ以上は、薄型コイルが実装される回路基板に設けたことを特徴とする請求項１記載の薄型コイル。
3. 少なくとも、
   巻線を有するボビンと、このボビンに固定したＵコアと、前記ボビンの一以上の側面に設けられ、前記巻線の一端を接続した端子と、からなる薄型コイルと、
   この薄型コイルの一部を挿入する孔を有する回路基板と、
   を有する電源であって、
   前記回路基板と、前記ボビンとの間が、通風孔もしくは開口部となる構造を有している電源。

Images