JP2011003879A - コイルモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】円形コアと巻線とを備えたコイルモジュールを提供する。
【解決手段】円形コアは外円形部と内円形部とを有する。該巻線は該外円形部に１層に、該内円形部に多層に巻かれる。該コイルモジュールは、該外円形部に該巻線が巻かれた後の第１厚みと、該内円形部に該巻線が巻かれた後の第２厚みとを有し、該第１厚みは該第２厚み以上である。
【選択図】図２

Description

本発明は、薄い外形のコイルモジュールを提供する。

受動電子部品として、コイルモジュールは、様々な電子製品に広く使用され、電気エネルギーを磁気エネルギーに変換するか又は逆の変換により出力電流を安定させることでフィルタリング、エネルギー蓄積、エネルギー解放等の機能を提供してきた。従来の技術では、コイルモジュール（不図示）は、図１に示したような円形コア１０（断面図を図１に示す）と、円形コア１０の周りに巻かれた１つ以上の巻線（不図示）とを備える。従来のコイルモジュールの円形コア１０は通常、矩形の断面１３を有し、その結果、円形コア１０の内円形部１２と外円形部１１とは同じ高さＨ０を有する。外円形部１１に対応する外周の長さは、内円形部１２に対応する内周の長さより大きいので、巻線を円形コア１０の周りに巻き付けた場合、円形コア１０の内円形部１２における巻線密度は円形コア１０の外円形部１１における巻線密度より高い。円形コア１０の周りに巻き付けた巻線の巻き数が増加すると、円形コア１０の内円形部１２における巻線密度はより高くなり、円形コア１０の内円形部１２において複数の巻線層が重なる結果になる場合がある。巻線層が増えるとコイルモジュールの内円形部１２に対応する高さが高くなる。これは、特に巻線のワイヤー厚みが大きく、外周長さと内周長さとの差が過度に大きい場合に当てはまる。

今日、大多数の電子製品は、軽量で、薄型で、小型化されたデザインに進化しているので、従来のコイルモジュールではもはやこのような要求を満たすことができない。コイルモジュールの内円形部１２に対応する高さの増加は、該コイルモジュールの全体積に重大な悪影響があり、このような従来のコイルモジュールを小型で薄型の電子製品内に実装することは不可能である。

上記に鑑みて、様々な小型化された電子製品に使用できるように、全体積を効果的に低減するのに適合した薄い外形のコイルモジュールを提供する努力がなされなければならない。

本発明の目的は、小型で薄型の電子製品に使用できるように、全体積を低減するのに適合した薄い外形のコイルモジュールを提供することである。

本発明に開示するコイルモジュールは円形コアと巻線とを備える。円形コアは外円形部と内円形部とを有し、巻線は該円形コアの周りに巻かれる。該巻線は該外円形部に１層に、該内円形部に多層に巻かれる。該円形コアの該外円形部は第１高さを、該内円形部は第２高さを有し、該第１高さは該第２高さより高い。

本発明の別の実施形態では、コイルモジュールは円形コアと巻線とを備える。円形コアは外円形部と内円形部とを有し、巻線は該円形コアの周りに巻かれる。該巻線は該外円形部に１層に、該内円形部に多層に巻かれる。該コイルモジュールは、該外円形部に該巻線が巻かれた後の第１厚みと、該内円形部に該巻線が巻かれた後の第２厚みとを有し、該第１厚みは該第２厚み以上である。

本発明の詳細な技術と好適な実施形態を下記において添付の図面を参照しながら当業者が本発明の特徴をよく理解できるように説明する。

従来の円形コアの概略断面図である。 本発明のコイルモジュールの斜視図である。 図２のコイルモジュールの概略断面斜視図である。 図３Ａの破線で囲った部分の部分拡大概略図である。 図２のコイルモジュールの円形コアの断面図である。 本発明の他の実施形態の円形コアの断面図である。 本発明の他の実施形態の円形コアの断面図である。 本発明の他の実施形態の円形コアの断面図である。 ２つの巻線を有する本発明のコイルモジュールの概略図である。

図２、図３Ａ、及び図３Ｂは本発明のコイルモジュール２の実施形態を示す。図３Ａは図２に示すコイルモジュールの断面斜視図であり、図３Ｂは図３Ａの破線で囲った部分の部分拡大概略図である。コイルモジュール２は円形コア２０と巻線２４とを備える。円形コア２０は外円形部２１と内円形部２２とを有し、巻線２４は円形コア２０の周りに巻かれている。具体的には、巻線２４は円形コア２０の外円形部２１に１層に巻かれ、円形コア２０の内円形部２２に多層に巻かれている。外円形部２１に１層に巻かれた巻線２４の１巻き同士は隣接し、一方、内円形部２２に多層に巻かれた巻線２４の１巻き同士は重なっている。このため、図３Ｂに示すように、円形コア２０の外円形部２１と内円形部２２に巻線２４が巻かれた後、コイルモジュール２は外円形部２１に対応する第１厚みＴ１と、内円形部２２に対応する第２厚みＴ２とを有し、第１厚みＴ１は第２厚みＴ２以上である。

図４は図３Ａに示す円形コア２０の断面図を例示する。円形コア２０は台形の断面２３を有する。本実施形態では、円形コア２０の外円形部２１と内円形部２２とは、それぞれ第１高さＨ１と第２高さＨ２とを有し、第１高さＨ１は第２高さＨ２より大きい。また、本実施形態では、図２及び図３Ａに示すように、単一の巻線２４が円形コア２０の周りに巻かれ、外円形部２１と内円形部２２との層数の差ΔＬは１である。即ち、巻線２４は外円形部２１に１層に巻かれ、内円形部２２に２層に巻かれている。

実際には、図２、図３Ａ、及び図３Ｂに示すように、巻線２４は第１端２５から始まって、円形コア２０の外円形部２１を通り過ぎ、次に円形コア２０の中心部を内円形部２２に沿って通過する。巻線２４は内円形部２２から外円形部２１へ戻り、円形コア２０を回る１巻きが完成する。引き続き、すぐ前の１巻きに隣接して、巻線２４は外円形部２１から進み内円形部２２に沿って巻かれるが、該すぐ前の１巻きに重なり、円形コア２０の中心部を通過する。その後、巻線２４は内円形部２２から外円形部２１へ戻り、円形コア２０を回る別の１巻きが完成する。上記ステップを繰り返すことで、巻線２４は外円形部２１に１巻き同士が隣接して巻かれ、内円形部２２に１巻き同士が重なって巻かれて、円形コア２０の周りに巻かれた巻線２４が完成する。次に、第１端２５と第２端２６との間に電流を流すことで、コイルモジュール２に亘って電磁誘導効果が発生する。

上記実施形態を下記に詳細に説明する。本発明の円形コア２０を上記要件に適合させるために、円形コア２０は関係式：（Ｈ１−Ｈ２）／２≧ΔＬ×Φを満たさなければならない。ここでΦは巻線２４のワイヤー直径である。これは、巻線２４が内円形部２２に多層に巻かれた後のコイルモジュール２の第２厚みＴ２が、巻線２４が外円形部２１に１層に巻かれた後のコイルモジュール２の第１厚みＴ１以下であることを保証する。即ち、内円形部２２に巻かれた巻線２４の層数の増加によってコイルモジュール２の最大厚みが増大することがない。実際には、第１高さＨ１と第２高さＨ２との差が一定であれば、巻線２４のワイヤーが細いほど（即ち、直径Φが小さいほど）、外円形部２１と内円形部２２との層数の差ΔＬは大きくできる。逆に、巻線２４のワイヤーが太いほど（即ち、直径Φが大きいほど）、外円形部２１と内円形部２２との層数の差ΔＬは小さい。

また、円形コア２０は外円形部２１に対応する外周長さを有し、外円形部２１に巻かれた単一層は第１巻き数を有し、該外周長さは該第１巻き数とワイヤー直径Φとの積より大きい。これは、巻線２４を外円形部２１に多層になることなく１層に巻くことができることを保証する。

また、円形コア２０は内円形部２２に対応する内周長さを有し、内円形部２２に巻かれた２つの巻線層はそれぞれ第２巻き数（本実施形態では、第１巻き数の半分）を有する。該内周長さは該第２巻き数とワイヤー直径Φとの積より大きい。従って、内円形部２２に巻かれた各巻線層は第２巻き数を有する。このため、上記パラメータを制御することで、様々な要件に適合し、第２厚みＴ２以上の第１厚みＴ１を有するコイルモジュール２を実際の条件に合わせて設計することができる。

本発明の他の実施形態では、円形コア２０は図５に示すような段のある断面を有してもよい。しかし、本発明はこれに限定されず、図６及び図７に示すような断面を有してもよい。コイルモジュール２が第２厚みＴ２以上の第１厚みＴ１を有するのを可能にする断面の他の形状を当業者は容易に想到するであろう。一方、本実施形態では円形コア２０自体は円形であるが、他の実施形態では楕円形又は多角形でもよく、本発明はこれに限定されない。

上記実施形態では、巻線２４が１つだけ円形コア２０の周りに巻かれ、層数の差ΔＬは１であるが、他の実施形態では、図８に示すように、コイルモジュール２’の円形コア２０’の周りに１つより多い巻線（例えば２４’、２４”）が巻かれ、層数の差ΔＬは１より大きくてもよい。また、図４〜図７に示すように、円形コア２０の断面２３は垂直方向に対して対称な形状を有する。しかし、本発明はこれに限定されず、コイルモジュール２の第１厚みＴ１が第２厚みＴ２以上でさえあれば、断面２３の形状は非対称であってもよい。

上記説明によれば、円形コアの外円形部と内円形部とに巻線を巻き、外円形部の第１高さを内円形部の第２高さより高くすることで、円形コアの周りに巻線を巻いた後、コイルモジュールの第１厚みは第２厚み以上になる。これにより、コイルモジュールはその体積が効果的に低減され、小型で薄型の電子製品に使用することができ、該電子製品の全体積を効果的に低減する。

上記において、詳細な技術的内容と独創的な特徴を開示した。当業者は、本発明の開示及び示唆に基づいて本発明の範囲を逸脱することなく様々な変更及び置換えを想到する可能性がある。そのような変更及び置換えは、上記説明において完全には開示されていないが、添付の請求項に実質上記載されている。

２ コイルモジュール
２０ 円形コア
２１ 外円形部
２２ 内円形部
２４ 巻線

Claims (20)

1. 外円形部と内円形部とを有する円形コアと、
   該円形コアの周りに巻かれた巻線と
   を備え、
   該巻線は該外円形部に１層に、該内円形部に多層に巻かれ、該円形コアの該外円形部は第１高さを、該内円形部は第２高さを有し、該第１高さは該第２高さより高いコイルモジュール。
2. 該コイルモジュールは、前記外円形部に前記巻線が巻かれた後の第１厚みと、前記内円形部に該巻線が巻かれた後の第２厚みとを有し、該第１厚みは該第２厚み以上である請求項１に記載のコイルモジュール。
3. Ｈ１を前記第１高さ、Ｈ２を前記第２高さ、ΔＬを前記外円形部と前記内円形部とに巻かれた前記巻線の層数の差、Φを該巻線のワイヤー直径とすると、前記円形コアは関係式：（Ｈ１−Ｈ２）／２≧ΔＬ×Φを満たす請求項２に記載のコイルモジュール。
4. 前記円形コアは外周を有し、前記外円形部に１層に巻かれた前記巻線は第１巻き数を有し、該外周の長さは該第１巻き数と該巻線のワイヤー直径との積より大きい請求項３に記載のコイルモジュール。
5. 前記円形コアは内周を有し、前記内円形部に多層に巻かれた前記巻線の各層は第２巻き数を有し、該内周の長さは該第２巻き数と該巻線のワイヤー直径との積より大きい請求項４に記載のコイルモジュール。
6. 前記円形コアは台形をした断面を有する請求項１に記載のコイルモジュール。
7. 前記円形コアは段のある形状をした断面を有する請求項１に記載のコイルモジュール。
8. 前記外円形部に１層に巻かれた前記巻線の１巻き同士は隣接し、前記内円形部に多層に巻かれた該巻線の１巻き同士は重なっている請求項１に記載のコイルモジュール。
9. 前記円形コアは、円、楕円、及び多角形からなるグループから選択された形状をしている請求項１に記載のコイルモジュール。
10. 前記円形コアの周りに巻かれた複数の巻線を備える請求項２に記載のコイルモジュール。
11. 外円形部と内円形部とを有する円形コアと、
    該円形コアの周りに巻かれた巻線と
    を備えたコイルモジュールであって、
    該巻線は該外円形部に１層に、該内円形部に多層に巻かれ、該コイルモジュールは、該外円形部に該巻線が巻かれた後の第１厚みと、該内円形部に該巻線が巻かれた後の第２厚みとを有し、該第１厚みは該第２厚み以上であるコイルモジュール。
12. 前記円形コアの前記外円形部は第１高さを、前記内円形部は第２高さを有し、該第１高さは該第２高さより高い請求項１１に記載のコイルモジュール。
13. Ｈ１を前記第１高さ、Ｈ２を前記第２高さ、ΔＬを前記外円形部と前記内円形部とに巻かれた前記巻線の層数の差、Φを該巻線のワイヤー直径とすると、前記円形コアは関係式：（Ｈ１−Ｈ２）／２≧ΔＬ×Φを満たす請求項１２に記載のコイルモジュール。
14. 前記円形コアは外周を有し、前記外円形部に１層に巻かれた前記巻線は第１巻き数を有し、該外周の長さは該第１巻き数と該巻線のワイヤー直径との積より大きい請求項１３に記載のコイルモジュール。
15. 前記円形コアは内周を有し、前記内円形部に多層に巻かれた前記巻線の各層は第２巻き数を有し、該内周の長さは該第２巻き数と該巻線のワイヤー直径との積より大きい請求項１４に記載のコイルモジュール。
16. 前記円形コアは台形をした断面を有する請求項１２に記載のコイルモジュール。
17. 前記円形コアは段のある形状をした断面を有する請求項１２に記載のコイルモジュール。
18. 前記外円形部に１層に巻かれた前記巻線の１巻き同士は隣接し、前記内円形部に多層に巻かれた該巻線の１巻き同士は重なっている請求項１１に記載のコイルモジュール。
19. 前記円形コアは、円、楕円、及び多角形からなるグループから選択された形状をしている請求項１１に記載のコイルモジュール。
20. 前記円形コアの周りに巻かれた複数の巻線を備える請求項１１に記載のコイルモジュール。

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