JP2013051308A - 積層磁性素子 - Google Patents

Abstract

【課題】積層磁性素子のコイルに流れる無効電流を減少させること。
【解決手段】積層磁性素子１は、絶縁性を有する絶縁シート１０と、絶縁シート１０を貫通して設けられた鉄心２０と、絶縁シート１０の一方の面に設けられた第１コイル３１と、絶縁シート１０の他方の面に設けられた第２コイル３２と、を備える。第１コイル３１は、長尺状の導体で形成されており、鉄心２０を巻回し軸として三角形状に３ターン巻回されている。第２コイル３２も、長尺状の導体で形成されており、鉄心２０を巻回し軸として三角形状に３ターン巻回されている。ただし、第１コイル３１と第２コイル３２とは、鉄心２０を回転軸として、６０度だけずらして設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、積層磁性素子に関する。

従来、絶縁性を有する絶縁シートの表裏両面にコイルを形成する積層磁性素子が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に示されている積層磁性素子によれば、インダクタやトランスを形成することができる。

特開２００８−１８６８４８号公報

特許文献１に示されている積層磁性素子では、絶縁シートの一方の面に形成されたコイルと、絶縁シートの他方の面に形成されたコイルと、が絶縁シートを挟んで対向する。この絶縁シートを挟んでコイル同士が対向する領域では、容量成分が形成されてしまうため、コイルを流れる無効電流が増大してしまう。

上述の課題を鑑み、本発明は、積層磁性素子のコイルに流れる無効電流を減少させることを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するために、以下の事項を提案している。
（１） 本発明は、絶縁性を有する絶縁性板状部材（例えば、図２の絶縁シート１０に相当）と、前記絶縁性板状部材の一方の面に設けられ、導体を１ターン以上巻回して形成された第１コイル（例えば、図１の第１コイル３１に相当）と、前記絶縁性板状部材の他方の面に設けられ、導体を１ターン以上巻回して形成された第２コイル（例えば、図１の第２コイル３２に相当）と、を備え、前記第１コイルの他端と前記第２コイルの一端とが導通するとともに、前記第１コイルと前記第２コイルとには、前記絶縁性板状部材を挟んで対向しない領域が形成されることを特徴とする積層磁性素子を提案している。

この発明によれば、絶縁性板状部材の一方の面に第１コイルを設けるとともに、絶縁性板状部材の他方の面に第２コイルを設け、第１コイルの他端と第２コイルの一端とを導通させた。また、絶縁性板状部材を挟んで第１コイルと第２コイルとが対向しない領域を形成した。このため、絶縁性板状部材を挟んで第１コイルの全領域と第２コイルの全領域とが対向する場合と比べて、絶縁性板状部材を挟んで第１コイルと第２コイルとが対向する領域が小さくなるので、この領域により形成される容量成分が小さくなる。したがって、第１コイルおよび第２コイルに流れる無効電流を減少させることができる。

（２） 本発明は、（１）の積層磁性素子について、前記第１コイルを形成する導体を巻回した部分の形状と、前記第２コイルを形成する導体を巻回した部分の形状とは、非円形の同一形状であり、前記第１コイルと前記第２コイルとは、当該第１コイルおよび当該第２コイルの巻回し軸（例えば、図１の鉄心２０に相当）を回転軸として、予め定められた角度（例えば、図１では６０度、図３では４５度、図４では３６度、図５では３０度、図６では９０度に相当）だけずらして設けられることを特徴とする積層磁性素子を提案している。

この発明によれば、（１）の積層磁性素子において、第１コイルを形成する導体を巻回した部分の形状と、第２コイルを形成する導体を巻回した部分の形状とを、非円形の同一形状とした。また、第１コイルと第２コイルとを、第１コイルおよび第２コイルの巻回し軸を回転軸として、予め定められた角度だけずらして設けた。このため、絶縁性板状部材を挟んで第１コイルと第２コイルとが対向しない領域が形成されることとなる。したがって、上述した効果と同様の効果を奏することができる。

（３） 本発明は、（１）または（２）の積層磁性素子について、前記絶縁性板状部材は、折り線部（例えば、図８、９の折り線部１１０、１２０、１３０に相当）において折り畳まれることによって重なり合う複数のコイル形成部（例えば、図８、９のコイル形成部１１〜１４に相当）を有し、前記複数のコイル形成部のそれぞれの一方の面には、前記第１コイルが設けられ、前記複数のコイル形成部のそれぞれの他方の面には、前記第２コイルが設けられ、前記複数のコイル形成部のうち同一のものに設けられた前記第１コイルの他端と前記第２コイルの一端とは、導通し、前記複数のコイル形成部のうち予め定められたコイル形成部（例えば、図９のコイル形成部１２に相当）に設けられた第１コイルの一端と、当該予め定められたコイル形成部の一方側に隣接するコイル形成部（例えば、図９のコイル形成部１３に相当）に設けられた第１コイルの一端とは、当該隣接するコイル形成部の間の折り線部（例えば、図９の折り線部１２０に相当）を介して導通し、前記予め定められたコイル形成部に設けられた第２コイルの他端と、当該予め定められたコイル形成部の他方側に隣接するコイル形成部（例えば、図９のコイル形成部１１に相当）に設けられた第２コイルの他端とは、当該隣接するコイル形成部の間の折り線部（例えば、図９の折り線部１１０に相当）を介して導通することを特徴とする積層磁性素子を提案している。

この発明によれば、（１）または（２）の積層磁性素子において、折り線部において折り畳まれることによって重なり合う複数のコイル形成部を絶縁性板状部材に設け、複数のコイル形成部のそれぞれの一方の面に第１コイルを設け、複数のコイル形成部のそれぞれの他方の面に第２コイルを設けた。そして、複数のコイル形成部のうち同一のものに設けられた第１コイルの他端と第２コイルの一端とを、導通させた。また、予め定められたコイル形成部に設けられた第１コイルの一端と、この予め定められたコイル形成部の一方側に隣接するコイル形成部に設けられた第１コイルの一端とを、これら隣接するコイル形成部の間の折り線部を介して導通させた。また、上述の予め定められたコイル形成部に設けられた第２コイルの他端と、この予め定められたコイル形成部の他方側に隣接するコイル形成部に設けられた第２コイルの他端とを、これら隣接するコイル形成部の間の折り線部を介して導通させた。このため、積層磁性素子の大型化を抑制しつつ、コイルの巻数を増加させることができる。

本発明によれば、積層磁性素子のコイルに流れる無効電流を減少させることができる。

本発明の第１実施形態に係る積層磁性素子の正面図である。 図１の積層磁性素子のＡ−Ａ断面図である。 本発明の第２実施形態に係る積層磁性素子の正面図である。 本発明の第３実施形態に係る積層磁性素子の正面図である。 本発明の第４実施形態に係る積層磁性素子の正面図である。 本発明の第５実施形態に係る積層磁性素子の正面図である。 本発明の第６実施形態に係る積層磁性素子の正面図である。 本発明の第７実施形態に係る積層磁性素子に設けられる絶縁シートの斜視図である。 前記積層磁性素子の正面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素などとの置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、以下の実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る積層磁性素子１の正面図であり、図２は、図１の積層磁性素子１のＡ−Ａ断面図である。なお、図１では、便宜上、絶縁シート１０の記載を省略している。

積層磁性素子１は、絶縁性を有する絶縁シート１０と、絶縁シート１０を貫通して設けられた鉄心２０と、絶縁シート１０の一方の面に設けられた第１コイル３１と、絶縁シート１０の他方の面に設けられた第２コイル３２と、を備える。

第１コイル３１は、長尺状の導体で形成されており、鉄心２０を巻回し軸として三角形状に３ターン巻回されている。第２コイル３２も、長尺状の導体で形成されており、鉄心２０を巻回し軸として三角形状に３ターン巻回されている。ただし、第１コイル３１と第２コイル３２とは、鉄心２０を回転軸として、６０度だけずらして設けられている。

第１コイル３１の一端には、端子４１が接続され、第２コイル３２の他端には、端子４２が接続されている。第１コイル３１の他端と、第２コイル３２の一端とは、絶縁シート１０を貫通する貫通孔４３を介して導通している。なお、本実施形態では、第１コイル３１の他端と第２コイル３２の一端とは、貫通孔４３を介して導通しているが、第１コイル３１の他端と第２コイル３２の一端とが導通していれば、本発明はこれに限定されない。

以上の積層磁性素子１によれば、以下の効果を奏することができる。

積層磁性素子１では、第１コイル３１と第２コイル３２とは、貫通孔４３を介して導通している。このため、第１コイル３１と第２コイル３２とは、積層コイルを形成し、これら第１コイル３１および第２コイル３２を備える積層磁性素子１を、インダクタンス素子として用いることができる。

また、積層磁性素子１では、第１コイル３１と第２コイル３２とが、鉄心２０を回転軸として、６０度だけずらして設けられている。このため、絶縁シート１０を挟んで第１コイル３１と第２コイル３２とが対向しない領域が形成されることとなる。したがって、鉄心２０を回転軸とした第１コイル３１と第２コイル３２とのずれがゼロ度の場合と比べて、絶縁シート１０を挟んで第１コイル３１と第２コイル３２とが対向する領域が小さくなるので、この領域により形成される容量成分が小さくなる。よって、第１コイル３１および第２コイル３２に流れる無効電流を減少させることができる。

＜第２実施形態＞
図３は、本発明の第２実施形態に係る積層磁性素子１Ａの正面図である。積層磁性素子１Ａは、図１に示した本発明の第１実施形態に係る積層磁性素子１とは、第１コイル３１の代わりに第１コイル３１Ａを備える点と、第２コイル３２の代わりに第２コイル３２Ａを備える点と、が異なる。なお、積層磁性素子１Ａにおいて、積層磁性素子１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。

第１コイル３１Ａは、長尺状の導体で形成されており、鉄心２０を巻回し軸として四角形状に３ターン巻回されている。第２コイル３２Ａも、長尺状の導体で形成されており、鉄心２０を巻回し軸として四角形状に３ターン巻回されている。ただし、第１コイル３１Ａと第２コイル３２Ａとは、鉄心２０を回転軸として、４５度だけずらして設けられている。

以上の積層磁性素子１Ａによれば、積層磁性素子１が奏することのできる上述の効果と同様の効果を奏することができる。

＜第３実施形態＞
図４は、本発明の第３実施形態に係る積層磁性素子１Ｂの正面図である。積層磁性素子１Ｂは、図１に示した本発明の第１実施形態に係る積層磁性素子１とは、第１コイル３１の代わりに第１コイル３１Ｂを備える点と、第２コイル３２の代わりに第２コイル３２Ｂを備える点と、が異なる。なお、積層磁性素子１Ｂにおいて、積層磁性素子１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。

第１コイル３１Ｂは、長尺状の導体で形成されており、鉄心２０を巻回し軸として五角形状に４ターン巻回されている。第２コイル３２Ｂも、長尺状の導体で形成されており、鉄心２０を巻回し軸として五角形状に４ターン巻回されている。ただし、第１コイル３１Ｂと第２コイル３２Ｂとは、鉄心２０を回転軸として、３６度だけずらして設けられている。

以上の積層磁性素子１Ｂによれば、積層磁性素子１が奏することのできる上述の効果と同様の効果を奏することができる。

＜第４実施形態＞
図５は、本発明の第４実施形態に係る積層磁性素子１Ｃの正面図である。積層磁性素子１Ｃは、図１に示した本発明の第１実施形態に係る積層磁性素子１とは、第１コイル３１の代わりに第１コイル３１Ｃを備える点と、第２コイル３２の代わりに第２コイル３２Ｃを備える点と、が異なる。なお、積層磁性素子１Ｃにおいて、積層磁性素子１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。

第１コイル３１Ｃは、長尺状の導体で形成されており、鉄心２０を巻回し軸として六角形状に４ターン巻回されている。第２コイル３２Ｃも、長尺状の導体で形成されており、鉄心２０を巻回し軸として六角形状に４ターン巻回されている。ただし、第１コイル３１Ｃと第２コイル３２Ｃとは、鉄心２０を回転軸として、３０度だけずらして設けられている。

以上の積層磁性素子１Ｃによれば、積層磁性素子１が奏することのできる上述の効果と同様の効果を奏することができる。

＜第５実施形態＞
図６は、本発明の第５実施形態に係る積層磁性素子１Ｄの正面図である。積層磁性素子１Ｄは、図１に示した本発明の第１実施形態に係る積層磁性素子１とは、第１コイル３１の代わりに第１コイル３１Ｄを備える点と、第２コイル３２の代わりに第２コイル３２Ｄを備える点と、が異なる。なお、積層磁性素子１Ｄにおいて、積層磁性素子１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。

第１コイル３１Ｄは、長尺状の導体で形成されており、鉄心２０を巻回し軸として楕円状に３ターン巻回されている。第２コイル３２Ｄも、長尺状の導体で形成されており、鉄心２０を巻回し軸として楕円状に３ターン巻回されている。ただし、第１コイル３１Ｄと第２コイル３２Ｄとは、鉄心２０を回転軸として、９０度だけずらして設けられている。

以上の積層磁性素子１Ｄによれば、積層磁性素子１が奏することのできる上述の効果と同様の効果を奏することができる。

＜第６実施形態＞
図７は、本発明の第６実施形態に係る積層磁性素子１Ｅの正面図である。積層磁性素子１Ｅは、図１に示した本発明の第１実施形態に係る積層磁性素子１とは、第１コイル３１の代わりに図６に示した第１コイル３１Ｄを備える点が異なる。なお、積層磁性素子１Ｅにおいて、積層磁性素子１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。

以上の積層磁性素子１Ｅによれば、絶縁シート１０の一方の面に設けられたコイル（第１コイル３１Ｄ）の形状と、絶縁シート１０の他方の面に設けられたコイル（第２コイル３２）の形状と、が異なる。このため、絶縁シート１０を挟んで第１コイル３１Ｄと第２コイル３２とが対向しない領域が形成されることとなる。したがって、積層磁性素子１が奏することのできる上述の効果と同様の効果を奏することができる。

＜第７実施形態＞
図８は、本発明の第７実施形態に係る積層磁性素子１Ｆに設けられる絶縁シート１０Ａの斜視図である。なお、積層磁性素子１Ｆにおいて、図１に示した本発明の第１実施形態に係る積層磁性素子１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。

絶縁シート１０Ａは、帯状に形成されており、互いの表面積が略同一であるコイル形成部１１〜１４と、絶縁シート１０Ａの短手方向に延びる折り線部１１０、１２０、１３０と、を備える。絶縁シート１０Ａは、折り線部１１０、１２０、１３０において折り畳み可能となっている。これら折り線部１１０、１２０、１３０で折り畳むことで絶縁シート１０Ａをつづら折りすると、コイル形成部１１〜１４が重なり合い、絶縁シート１０Ａは四つ折りとなる。

図９に示すように、コイル形成部１１〜１４のそれぞれの一方の面には、図１に示した第１コイル３１が設けられ、コイル形成部１１〜１４のそれぞれの他方の面には、図１に示した第２コイル３２が設けられている。コイル形成部１１〜１４のそれぞれの一方の面の第１コイル３１を形成する導体を巻回した部分の形状と、コイル形成部１１〜１４のそれぞれの他方の面の第２コイル３２を形成する導体を巻回した部分の形状とは、同一である。また、同一のコイル形成部における第１コイル３１と第２コイル３２とは、第１コイル３１および第２コイル３２の巻回し軸である鉄心２０を回転軸として、６０度だけずらして設けられている。

コイル形成部１１に設けられた第１コイル３１の他端と、コイル形成部１１に設けられた第２コイル３２の一端とは、コイル形成部１１を貫通する貫通孔を介して導通している。コイル形成部１２〜１４のそれぞれにおいても、第１コイル３１の他端と第２コイルの一端とは、コイル形成部１２〜１４のそれぞれを貫通する貫通孔を介して導通している。

コイル形成部１２に設けられた第１コイル３１の一端と、コイル形成部１２の一方側に隣接するコイル形成部１３に設けられた第１コイル３１の一端とは、これら隣接するコイル形成部１２、１３の間の折り線部１２０を介して導通している。

コイル形成部１２に設けられた第２コイル３２の他端と、コイル形成部１２の他方側に隣接するコイル形成部１１に設けられた第２コイル３２の他端とは、これら隣接するコイル形成部１１、１２の間の折り線部１１０を介して導通している。また、コイル形成部１４に設けられた第２コイル３２の他端と、コイル形成部１４の他方側に隣接するコイル形成部１３に設けられた第２コイル３２の他端とは、これら隣接するコイル形成部１３、１４の間の折り線部１３０を介して導通している。

以上の積層磁性素子１Ｆによれば、積層磁性素子１が奏することのできる上述の効果と同様の効果に加えて、以下の効果を奏することができる。

コイル形成部１１〜１４のそれぞれに第１コイル３１および第２コイル３２が設けられた絶縁シート１０Ａを折り線部１１０、１２０、１３０で折り畳むことにより、積層磁性素子１Ｆの大型化を抑制しつつ、積層磁性素子１に設けられたコイルの巻数を増加させることができる。

なお、絶縁シート１０Ａを折り畳む際には、コイル形成部１２〜１４のうち重なり合うもの同士の間に、間隙を設けたり、絶縁シート１０Ａとは異なる他の絶縁シートを挿入したりしてもよい。また、第１コイル３１および第２コイル３２の上に絶縁膜を形成してもよい。これらによれば、コイル形成部１２〜１４のうち重なり合う２つに設けられた第１コイル３１同士や第２コイル３２同士が短絡してしまうのを防止できる。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

例えば、上述の各実施形態では、第１コイルおよび第２コイルの形状を、三角形状、四角形状、五角形状、六角形状、および楕円形状にした例を示したが、これら第１コイルおよび第２コイルの形状を同一形状にする場合には、これに限らず、非円形状であればよい。

また、上述の各実施形態において、第１コイルおよび第２コイルの巻数は、１ターン以上であればよく、また、第１コイルの巻数と第２コイルの巻数とは、同一であってもよいし異なっていてもよい。

また、上述の第６実施形態では、三角形状のコイルと楕円形状のコイルとを組み合わせた例を示したが、これに限らず、絶縁シートを挟んで第１コイルと第２コイルとが対向しない領域が形成されておればよく、例えば四角形状のコイルと五角形状のコイルのように、巻回した形状が互いに異なるコイルを組み合わせることもできる。また、２つのコイルのうち一方に非円形状のコイルを用いれば、他方のコイルに円形状のコイルを用いることもできる。

１、１Ａ〜１Ｆ；積層磁性素子
１０、１０Ａ；絶縁シート
１１〜１４；コイル形成部
２０；鉄心
３１、３１Ａ〜３１Ｄ；第１コイル
３２、３２Ａ〜３２Ｄ；第２コイル
４３；貫通孔
１１０、１２０、１３０；折り線部

Claims (3)

1. 絶縁性を有する絶縁性板状部材と、
   前記絶縁性板状部材の一方の面に設けられ、導体を１ターン以上巻回して形成された第１コイルと、
   前記絶縁性板状部材の他方の面に設けられ、導体を１ターン以上巻回して形成された第２コイルと、を備え、
   前記第１コイルの他端と前記第２コイルの一端とが導通するとともに、前記第１コイルと前記第２コイルとには、前記絶縁性板状部材を挟んで対向しない領域が形成されることを特徴とする積層磁性素子。
2. 前記第１コイルを形成する導体を巻回した部分の形状と、前記第２コイルを形成する導体を巻回した部分の形状とは、非円形の同一形状であり、
   前記第１コイルと前記第２コイルとは、当該第１コイルおよび当該第２コイルの巻回し軸を回転軸として、予め定められた角度だけずらして設けられることを特徴とする請求項１に記載の積層磁性素子。
3. 前記絶縁性板状部材は、折り線部において折り畳まれることによって重なり合う複数のコイル形成部を有し、
   前記複数のコイル形成部のそれぞれの一方の面には、前記第１コイルが設けられ、
   前記複数のコイル形成部のそれぞれの他方の面には、前記第２コイルが設けられ、
   前記複数のコイル形成部のうち同一のものに設けられた前記第１コイルの他端と前記第２コイルの一端とは、導通し、
   前記複数のコイル形成部のうち予め定められたコイル形成部に設けられた第１コイルの一端と、当該予め定められたコイル形成部の一方側に隣接するコイル形成部に設けられた第１コイルの一端とは、当該隣接するコイル形成部の間の折り線部を介して導通し、
   前記予め定められたコイル形成部に設けられた第２コイルの他端と、当該予め定められたコイル形成部の他方側に隣接するコイル形成部に設けられた第２コイルの他端とは、当該隣接するコイル形成部の間の折り線部を介して導通することを特徴とする請求項１または２に記載の積層磁性素子。