JP2011249699A

JP2011249699A - 磁気コア装置及びこれを用いたコイル装置

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Publication number: JP2011249699A
Application number: JP2010123738A
Authority: JP
Inventors: Taira Yoshimori; 平吉森
Original assignee: SHT Co Ltd
Current assignee: SHT Co Ltd
Priority date: 2010-05-31
Filing date: 2010-05-31
Publication date: 2011-12-08

Abstract

【課題】磁気特性を良好に維持したままコイル装置の小型化を実現することが可能な磁気コア装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る磁気コア装置は、積層型磁性芯体からなる環状の第１芯体部61と、第１芯体部61の表面に添って配置された環状の第２芯体部62とを有し、第１芯体部61は、その磁路と直交する断面形状が矩形を呈し、第２芯体部62は、その磁路と直交する断面形状が、第１芯体部61の矩形断面の少なくとも１辺に重なる第１辺63を有すると共に、該第１辺63とは反対側に位置して外側へ膨らむ第２辺64を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、環状の磁路を形成すべき磁気コア装置及びこれを用いたコイル装置に関するものである。

従来、磁気コア装置の周囲にコイルを巻装してなるトロイダルコイル装置が広く普及している。
例えば図６に示すトロイダルコイル装置は、リング状のコア(１)に３つのコイル(２)(２)(２)を巻装して構成され、３つのコイル(２)(２)(２)には３相の交流電流が供給される。

コア(１)は、リング状の磁性芯体を合成樹脂製の被覆層で覆ったものであって、該コア(１)の外周面には、１２０度の位相差で３つのリブ(11)(11)(11)が突設されており、これによって３つの巻線領域が形成され、各巻線領域にコイル(２)が巻装されている。
各コイル(２)は、コア(１)の周囲に導線(21)を巻回して形成される巻回部(22)と、該巻回部(22)の両端から突出する導線(21)によって形成される一対のリード部(４)(５)とを具えている。

図６に示すコイル装置は、図７に示す如く、各コイル(２)の両リード部(４)(５)の先端部が基板(10)を貫通して、基板(10)上に実装される。
ここで、各コイル(２)を形成している導線(21)は、断面長方形の平角線であって、その高さ寸法は幅寸法よりも大きく、互いに直交する方向の２つの断面二次モーメントの間に大きな差を有している。
各コイル(２)を形成している導線(21)は、図６の如く、コア(１)の外周面に沿って導線(21)の幅方向に並べて繰り返し巻回されている。
各コイル(２)には、一方のリード部(４)と巻回部(22)との間に、導線(21)を９０度だけ捻った捻り部(３)が形成されており、両リード部(４)(５)は、互いに９０度だけ向きが異なっている。

又、コア(１)を構成すべき磁性芯体として、量産性に優れるばかりでなく磁気特性にも優れた巻き鉄心や積層鉄心が使用されている(特許文献１参照)。例えば、巻き鉄心は、帯状の珪素鋼板をループ状に巻回したものであり、積層鉄心は、板状の珪素鋼板を積層したものである。
以下、巻き鉄心と積層鉄心を積層型磁性芯体と総称する。

トロイダルコイル装置の製造においては、被覆層により覆われたコアの周囲にコイルを巻装することが必要である。そこで、コアの周囲に、導線が貫通するガイド部材と、該ガイド部材へ導線を送り込む一対の駆動ローラと、ガイド部材から送り出される導線を屈曲させるための成形部材とを配備してなる自動巻線装置が提案されている(特許文献２参照)。
上記製造装置を用いたトロイダルコイル装置の製造においては、ガイド部材から導線を送り出しつつ、該導線を成形部材の成形面に押し付けることにより、導線を屈曲させ、該導線をコアの外周面に巻き付ける。

特開平９−２７５０２１号公報特開２００４−３２７４６１号公報

ところで、コアを構成する磁性芯体として、図８に示す如く珪素鋼板等の磁性帯板を巻回してなる積層型磁性芯体(８)を採用した場合、その磁路に直交する断面の形状は図示の如く矩形とならざるを得ず、これに伴って被覆層となる絶縁ケース(９)も断面が矩形となる。
この様な断面矩形のコアの周囲にコイル(２)を巻装する工程に上述の自動巻線装置を採用した場合、コイル(２)は、導線を略一定の曲率半径で螺旋状に屈曲変形させることによって成形されるので、絶縁ケース(９)とコイル(２)の間に大きなスペースＳが形成されることになる。

このスペースＳは、コイル装置の磁気特性に何ら寄与しないばかりでなく、装置の大型化を招く問題がある。
そこで本発明は、磁気特性を良好に維持したままコイル装置の小型化を実現することが可能な磁気コア装置を提供することである。

本発明に係る磁気コア装置は、積層型磁性芯体からなる環状の第１芯体部(61)と、第１芯体部(61)の表面に添って配置された環状の第２芯体部(62)とを有し、第１芯体部(61)は、その磁路と直交する断面形状が矩形を呈し、第２芯体部(62)は、その磁路と直交する断面形状が、前記第１芯体部(61)の矩形断面の少なくとも１辺に重なる第１辺(63)を有すると共に、該第１辺(63)とは反対側に位置して外側へ膨らむ第２辺(64)を有している。

本発明に係る磁気コア装置によれば、第１芯体部(61)として積層型磁性芯体が採用されているので、積層型磁性芯体としての特長を維持しつつ、磁路に直交する断面形状が、第２芯体部(62)の配備によって矩形から円形に近づくことになり、この結果、コイルを巻装した場合のコイルとの間のスペースが小さくなる。
従って、磁性芯体の断面積を従来と略同じ大きさに維持したままコイル装置の小型化を図ることが出来る。

具体的態様において、前記第２芯体部(62)の断面形状における第１辺(63)は直線であり、第２辺(64)は円弧線である。
更に具体的な態様において、前記第２芯体部(62)は、前記第１芯体部(61)を挟んで両側にそれぞれ配備されている。
これによって、磁気コア装置の磁路と直交する断面形状が全体として更に円形に近づくことになる。

本発明に係る磁気コア装置及びこれを用いたコイル装置によれば、磁気特性を良好に維持したままコイル装置の小型化を図ることが出来る。

図１は、本発明を実施したコイル装置の断面図である。図２は、該コイル装置を構成する磁性芯体の斜視図である。図３は、該磁性芯体の分解斜視図である。図４は、該コイル装置を構成する絶縁ケースの斜視図である。図５は、種々の磁性芯体の構成を表わす断面図である。図６は、本発明を実施すべきコイル装置の斜視図である。図７は、該コイル装置を基板上に実装した状態の断面図である。図８は、従来のコイル装置の断面図である。

以下、本発明をトロイダルコイル装置に実施した形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
本発明の一実施形態であるトロイダルコイル装置は、図１に示す如く、磁性芯体(６)が絶縁ケース(７)内に収容されており、絶縁ケース(７)の周囲にコイル(２)が巻装されている。

磁性芯体(６)は、図１〜図３に示す様に、環状の第１芯体部(61)と、該第１芯体部(61)を挟んで両側に配置された一対の環状の第２芯体部(62)(62)とから構成され、第１芯体部(61)は、ファインメット(登録商標)の帯板を巻回してなる巻き鉄心から形成され、第２芯体部(62)は、フェライトコアから形成されている。

図５(ａ)に示す様に、磁性芯体(６)の第１芯体部(61)は、その磁路と直交する断面形状が矩形を呈し、第２芯体部(62)(62)はそれぞれ、その磁路と直交する断面形状が、第１芯体部(61)の矩形断面の互いに平行な２辺の一方に重なる直線の第１辺(63)を有すると共に、該第１辺(63)とは反対側に位置して外側へ膨らむ円弧線の第２辺(64)を有している。

上述の磁性芯体(６)は、図４に示す合成樹脂製の絶縁ケース(７)に収容され、該絶縁ケース(７)の周囲に図１の如くコイル(２)が巻装されて、トロイダルコイル装置が構成されている。
該トロイダルコイル装置においては、図１の如く磁性芯体(６)の断面形状がトラック形状を呈して、第１芯体部(61)の断面形状である矩形よりも円形に近いものとなっている。
又、絶縁ケース(７)も、磁性芯体(６)の断面形状に応じて、円形に近い断面形状に形成されている。

従って、絶縁ケース(７)の周囲にコイル(２)を巻装する工程に自動巻線装置を採用した場合においても、コイル(２)は、絶縁ケース(７)の外周面に沿って成形されることとなり、絶縁ケース(７)とコイル(２)との間には極く僅かなスペースが形成されるに過ぎない。

この結果、磁性芯体(６)の断面積を図８に示す従来のトロイダルコイル装置における磁性芯体(８)と略同じ断面積に形成して、磁気特性を従来と同じに維持した場合には、絶縁ケース(７)の小型化、ひいてはトロイダルコイル装置の小型化を図ることが出来る。
或いは、トロイダルコイル装置の外形を従来と同じ大きさに維持する場合には、磁性芯体(６)の断面積を図８に示す従来のトロイダルコイル装置における磁性芯体(８)よりも大きく形成して、磁気特性を従来よりも改善することが出来る。

尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、第１芯体部(61)の材質としては、ファインメット(登録商標)の他、珪素鋼板、電磁鋼板、アモルファス、パーマロイ等、種々の磁性帯板を用いることが出来る。又、第２芯体部(62)としては、フェライトコアの他、ダストコア等、各種の磁性粉体コアを採用することにより、所定の断面形状に成形することが出来る。

又、磁性芯体(６)の構成としては、図５(ａ)に示す如く第１芯体部(61)の上下両側に一対の第２芯体部(62)(62)を配備したものに限らず、同図(ｂ)の如く第１芯体部(61)の左右両側に一対の第２芯体部(62)(62)を配備したもの、同図(ｃ)の如く第１芯体部(61)の上下両側にそれぞれＬ字状の一対の第２芯体部(62)(62)を配備したもの、同図(ｄ)の如く第１芯体部(61)の断面積を各第２芯体部(62)の断面積よりも小さく形成したもの等、種々の構成を採用することが出来る。

更に又、磁性芯体(６)は、その磁路の途中に磁気ギャップ部を有していてもよい。

(１) コア
(２) コイル
(６) 磁性芯体
(61) 第１芯体部
(62) 第２芯体部
(７) 絶縁ケース

Claims

積層型磁性芯体からなる環状の第１芯体部(61)と、第１芯体部(61)の表面に添って配置された環状の第２芯体部(62)とを有し、第１芯体部(61)は、その磁路と直交する断面形状が矩形を呈し、第２芯体部(62)は、その磁路と直交する断面形状が、前記第１芯体部(61)の矩形断面の少なくとも１辺に重なる第１辺(63)を有すると共に、該第１辺(63)とは反対側に位置して外側へ膨らむ第２辺(64)を有していることを特徴とする磁気コア装置。
前記第２芯体部(62)の断面形状における第１辺(63)は直線であり、第２辺(64)は円弧線である請求項１に記載の磁気コア装置。
前記第２芯体部(62)は、前記第１芯体部(61)を挟んで両側にそれぞれ配備されている請求項１又は請求項２に記載の磁気コア装置。
前記第２芯体部(62)は、磁性粉体コアから形成されている請求項１乃至請求項３の何れかに記載の磁気コア装置。
磁気コア装置の周囲に絶縁層を介してコイルを巻装してなるコイル装置において、
前記磁気コア装置は、積層型磁性芯体からなる環状の第１芯体部(61)と、第１芯体部(61)の表面に添って配置された環状の第２芯体部(62)とを有し、第１芯体部(61)は、その磁路と直交する断面形状が矩形を呈し、第２芯体部(62)は、その磁路と直交する断面形状が、前記第１芯体部(61)の矩形断面の少なくとも１辺に重なる第１辺(63)を有すると共に、該第１辺(63)とは反対側に位置して外側へ膨らむ第２辺(64)を有していることを特徴とするコイル装置。