JP2015138817A

JP2015138817A - 巻線部品

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Publication number: JP2015138817A
Application number: JP2014008345A
Authority: JP
Inventors: 佐野　哲也; Tetsuya Sano; 哲也佐野; 祐二井田; Yuji Ida
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 2014-01-21
Filing date: 2014-01-21
Publication date: 2015-07-30
Anticipated expiration: 2034-01-21
Also published as: JP6388770B2

Abstract

【課題】縦型で用いる場合にも、コイルからの発熱を効率的に外部に放熱させることができる巻線部品を提供する。
【解決手段】平角線をエッジワイズ巻きしたコイル１と、コイル１が収納された絶縁用のカバー２と、カバー２の端部開口に配置された絶縁用のキャップ３と、カバー２およびキャップ３の周囲を囲繞するように配置されて閉磁路を形成するコア４とを備え、カバー２は、コイル１が載置される底板６と、コイル１の外周を囲繞する筒状の外壁部７と、コイル１の内周に挿入される筒状の内壁部８とを有する有底二重筒体状に形成され、外壁部７と内壁部８との間に絶縁性樹脂が充填されるとともに、コイル１は、底板６側の端部が外壁部７に沿うように屈曲されて上記端部開口から外方に引き出されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、チョークコイルやトランス等の磁場を発生させるコイルと磁路を構成するコアとを備えた巻線部品に関するものである。

ＦＡ機器や車載用の各種電子・電気機器類に組み込まれるチョークコイルやリアクトル等の巻線部品のうち、特に電力が１ｋＷ以上の電源装置に用いられるものにあっては、１０Ａ〜１５０Ａといった大きな電流が流れることから、例えば下記特許文献１に見られるように、電気抵抗値を小さくして発熱を抑制すべく、平角銅線をエッジワイズ巻きしたコイルが多く用いられている。

ところで、このような平角銅線を用いた大電流仕様のコイルにあっては、使用時に当該コイルが発熱源となって、部品温度が過度に高くなり、この結果特性の低下や製品寿命の短縮化を招く恐れがあることから、何らかの発熱量の抑制手段あるいは放熱手段を講じる必要がある。

そこで、下記特許文献２においては、フランジ付きボビン組立体の巻胴部の外周に巻線を設け、上記巻胴部の軸線方向に沿って配置した注形用放熱ベースに前記ボビン組立体を前記フランジ部分にて嵌合し、前記注形用放熱ベースに絶縁性樹脂を注形して、前記巻線下部のみが前記絶縁性樹脂に浸るようにするとともに、磁気コアを前記巻胴部内側に挿置した大電流チョークコイルが提案されている。

上記大電流チョークコイルによれば、巻線で発生した熱を、絶縁性樹脂を介して注形用放熱ベースに逃がすことができるという効果が得られる。

特開２０１３−４２０２７号公報実開平７−７１２３号公報

しかしながら、上記従来の大電流チョークコイルは、巻胴部の軸線を当該チョークコイルの取付面と平行に配置した、所謂横型の巻線部品であるために、絶縁性樹脂を介して巻胴部に沿って配置した注形用放熱ベースに放熱させることができるものの、コイルの軸線を取付面と直交させた、所謂縦型の巻線部品に対しては、コイルの端部が当該巻線部品の軸線方向の上下部から引き出される構成になるために、上記構成を適用することができない。このため、通常縦型の巻線部品においては、コイル断面積を大きくして発熱量を抑制する構成が採用されているが、大型化を招くという問題点があった。

また、上記大電流チョークコイルにおいては、巻線下部のみが絶縁性樹脂に浸るように充填しているために、空気中にある巻線上部からの放熱を効率的に行うことができないという欠点もあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、縦型で用いる場合にも、コイルからの発熱を効率的に外部に放熱させることができ、よって熱による特性の低下や製品寿命の短縮化を抑止することができる巻線部品を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明に係る巻線部品は、平角線をエッジワイズ巻きすることによって形成されたコイルと、このコイルが収納された絶縁用のカバーと、このカバーの端部開口に配置された絶縁用のキャップと、これらカバーおよびキャップの周囲を囲繞するように配置されて閉磁路を形成するコアとを備えてなり、上記カバーは、上記コイルが載置される底板と、上記コイルの外周を囲繞する筒状の外壁部と、上記コイルの内周に挿入される筒状の内壁部とを有する有底二重筒体状に形成され、かつ上記外壁部と内壁部との間に絶縁性樹脂が充填されるとともに、上記コイルは、上記底板側の端部が上記外壁部に沿うように屈曲されて上記端部開口から外方に引き出されていることを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記カバー、キャップおよびコアが、筒状のケース内に上記コアを端部の開口部に露出させて収納されていることを特徴とするものである。

さらに、請求項３に記載の発明は、上記絶縁性樹脂が、シリコン系樹脂であることを特徴とするものである。

請求項１〜３のいずれかに記載の発明によれば、コイルを収納する二重筒体状のカバーに底板を形成して環状のカップ形状に構成し、その内部に絶縁性樹脂を注入することにより、コイルの平角線間およびコイルとカバーの内外壁部との間に上記絶縁性樹脂を充填することができるために、コイルからの発熱を、上記絶縁性樹脂を介してカバーから外部に放熱することができる。

しかも、コイルの底板側の端部を、カバーの外壁部に沿うように屈曲してカバーの端部開口から外方に引き出しているために、外壁部におけるコイルの軸線方向の長さ寸法を大きく設定することができ、この結果コイルの略全長を上記絶縁性樹脂で覆うことができる。よって、縦型で用いる場合にも、コイルからの発熱を効率的に外部に放熱させることができ、よって熱による特性の低下や製品寿命の短縮化を抑止することができる。

さらに、請求項２に記載の発明のように、上記カバー、キャップおよびコアをケース内に収納する場合に、上記ケースを筒状に形成して、上記コアを端部のケースの開口部に露出されば、この巻線部品を取り付ける際に、取付面にコアを当接させることにより、放熱性を一層高めることができる。

なお、上記絶縁性樹脂としては、請求項３に記載の発明のように、弾性が高く、よって注入・硬化時や使用時の熱膨張によっても周囲の部品に過度の応力を発生させないシリコン系の樹脂が好適である。

本発明の巻線部品の一実施形態を示す平面視した斜視図である。上記巻線部品の底面視した斜視図である。上記巻線部品の構成要素を示す分解斜視図である。上記巻線部品のカバー内にコイルを収納した状態を示す斜視図である。図４のカバー内に絶縁性樹脂を充填した状態を示す斜視図である。

図１〜図５は、本発明に係る巻線部品を、チョークコイルに適用した一実施形態を示すものである。
このチョークコイルは、図３に示すように、コイル１と、このコイル１が収納された絶縁用のカバー２と、このカバー２の図中上端部に形成される開口部に配置された絶縁用のキャップ３と、カバー２およびキャップ３の周囲を囲繞するように配置されて閉磁路を形成する一対の蝶型コア４と、これらカバー２、キャップ３および蝶型コア４を収納するケース５とから概略構成されたものである。

ここで、コイル１は、平角銅線をエッジワイズ巻きすることによって形成されたもので、両端部１ａ、１ｂが平面視において交差する位置から接線方向に直線状に引き出されている。また、カバー２は、中央に円形の孔部が穿設された略円環板状の底板６と、この底板６の外周部に立設されてコイル１の外周を軸線方向に覆う外壁部７と、上記孔部に立設された円筒状の内壁部８とが一体に形成された有底二重筒状のものである。

そして、カバー２の外壁部７は、コイル１の軸線方向の長さ寸法よりも僅かに大きい高さ寸法に形成されるとともに、上記コイル１の両端部１ａ、１ｂが配置される位置に、径方向外方に突出する堰部７ａが形成されている。この堰部７ａは、外壁部７よりも僅かに高さ寸法が小さく形成されており、その下端部は底板６よりも下方に位置する底板６ａによって塞がれている。

なお、底板６ａは、底板６よりも蝶型コア４の背板４ａの厚さ寸法だけ下方に配置されており、図２に示すように、底面視において上記背板４ａの側面のＶ字形状に一致する形状に形成されている。また、底板６ａと径方向に対向する位置にも、底板６ａと同じ高さ位置であって、かつ同様に上記背板４ａの側面のＶ字形状に一致する形状を備えた底板６ｂが形成されている。さらに、このカバー２においては、外壁部７の外周部に、一対の円弧板状のマグネット９が挿入される装着部７ｂが形成されている。

上記構成からなるカバー２内に、図３および図４に示すように、コイル１が内外壁部７、８間に挿入されることにより収納されている。そして、コイル１の上端部から引き出された端部１ａは、堰部７ａの上縁から外方に引き出されている。他方、コイルの下端部から引き出された端部１ｂは、外壁部７の堰部７ａに沿うように上方に屈曲されて、同様に堰部７ａの上縁から外方に引き出されている。

そして、このケース２内には、シリコン系の絶縁性樹脂１０が充填・硬化されている。具体的には、絶縁性樹脂１０は、外壁部７および堰板７ａと内壁部８との間において底板６、６ａ、６ｂから堰板７ａの上縁付近の高さ寸法まで充填されている。これにより、コイル１は、上端部の１ターンを残した略全長にわたって平角線間および内外周部が、絶縁性樹脂１０によって覆われている。

以上のように、コイル１が収納されるとともに絶縁性樹脂１０が充填されたケース２の上端開口に、キャップ３が配置されている。このキャップ３は、中央部に挿通孔３ａが形成された円環板状の部材で、外径がカバー２の外壁部７の外径と略等しく、かつ内径がカバー２の内壁部８の外径と略等しい寸法に形成されている。また、キャップ３の上面には、蝶型コア４の背部４ａの側面が係合する一対のＶ字状の案内板３ｂが立設されている。

そして、これらカバー２およびキャップ３の周囲を囲繞するようにして、一対の上記蝶型コア４が配置されている。この蝶型コア４は、カバー２の底板６またはキャップ３と当接する平板状の背部４ａと、この背部４ａの長手方向の両端部に一体成形されて外壁部７に沿って配置される外足４ｂと、これら外足４ｂ間の中央に一体成形されてカバー２の内壁部８内に挿入される円柱状の中足４ｃとから構成されたものである。

これら一対の蝶型コア４は、中足４ｃがキャップ３の挿通孔３ａまたはカバー２の底板６から内壁部８内に挿入され、互いの先端部を当接させるか、あるいは所定のギャップを形成して配置されている。また、外足４ｂは、中足４ｃよりも短い寸法に形成されており、これら外足４ｂ間にカバー２の装着部７ｂに挿入された上記マグネット９が介装されている。

さらに、下側の蝶型コア４は、背部４ａがケース２の底板６ａ、６ｂ間に挿入されて、その端面を底板６ａ、６ｂの表面と略同一平面上に位置させて配置されるとともに、上側の蝶型コア４は、背部４ａをキャップ３の案内板３ｂ間に係合させて配置されている。そして、これらカバー２、キャップ３およびコア４の積層体が、絶縁性樹脂からなるケース５内に挿入されている。

このケース５は、上記積層体の外周を軸線方向に覆うとともに、両端部が開口した外観略筒状の壁部であって、その軸線方向の長さが上記積層体における軸線方向の長さと略等しくなるように形成されている。これにより、上記積層体は、ケース５の両端開口部に蝶型コア４の背部４ａを露出させて収納されている。

また、ケース２の堰部７ａが配置される位置の高さ寸法は、堰部７ａと略等しい寸法に形成されている。そして、このケース５の外周部には、このチョークコイルを図示されない機器類の取付面に固定するための取付部１１が設けられている。

以上の構成からなるチョークコイルによれば、コイル１を収納する二重筒体状のカバーを、底板６、６ａ、６ｂを形成することにより環状のカップ形状に形成し、その内部にシリコン系の絶縁性樹脂１０を注入することにより、コイル１の平角線間およびコイル１とカバー２の内外壁部６、７、７ａとの間に絶縁性樹脂１０を充填しているために、コイル１からの発熱を、絶縁性樹脂１０を介してカバー２およびケース５から当該チョークコイルを取り付ける筐体や空中へと放熱することができる。

しかも、コイル１の底板６、６ａ側の端部１ｂを、カバー２の外壁部７における堰部７ａに沿うように上方に屈曲して、堰部７ａの上縁から外方に引き出しているために、外壁部７における堰部７ａの高さ寸法を大きく設定することができる。この結果、コイル１の略全長を絶縁性樹脂１０によって覆うことができ、よって縦型で用いる場合にも、コイル１からの発熱を効率的に外部に放熱させることができる。

さらに、カバー２、キャップ３および蝶型コア４からなる積層体を収納するケース５を、筒状に形成することにより、その開口部から蝶型コア４の背板４ａを露出さているために、当該ケース５に設けた取付部１１を用いてこのチョークコイルを取り付ける際に、相手側の取付面に蝶型コア４の背板４ａを当接させることにより、放熱性を一層高めることができる。

ちなみに、本発明者等が同一の寸法形状のチョークコイルであって、ケース２内に絶縁性樹脂１０を充填したものと、充填しないものとの使用時の温度を計測して比較したところ、ケース２内に絶縁性樹脂１０を充填したものは、充填しないものよりもコイル１の温度が４０％低下した。

したがって、上記チョークコイルによれば、コイル１が発する熱によって特性が低下したり、あるいは製品寿命が短縮化したりすることを効果的に抑止することができる。

なお、上記実施形態においては、本発明に係る巻線部品をチョークコイルに適用した場合についてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばトランス等の他の巻線部品にも同様に適用することが可能である。

１コイル
１ａ、１ｂ端部
２ケース
３キャップ
４蝶型コア
６底板
７外壁部
７ａ堰部（外壁部）
８内壁部
１０絶縁性樹脂

Claims

平角線をエッジワイズ巻きすることによって形成されたコイルと、このコイルが収納された絶縁用のカバーと、このカバーの端部開口に配置された絶縁用のキャップと、これらカバーおよびキャップの周囲を囲繞するように配置されて閉磁路を形成するコアとを備えてなり、
上記カバーは、上記コイルが載置される底板と、上記コイルの外周を囲繞する筒状の外壁部と、上記コイルの内周に挿入される筒状の内壁部とを有する有底二重筒体状に形成され、かつ上記外壁部と内壁部との間に絶縁性樹脂が充填されるとともに、上記コイルは、上記底板側の端部が上記外壁部に沿うように屈曲されて上記端部開口から外方に引き出されていることを特徴とする巻線部品。
上記カバー、キャップおよびコアは、筒状のケース内に上記コアを端部の開口部に露出させて収納されていることを特徴とする請求項１に記載の巻線部品。
上記絶縁性樹脂は、シリコン系樹脂であることを特徴とする請求項１または２に記載の巻線部品。