JP2015159278A - コイル構造体、トランス及び電力変換装置 - Google Patents

コイル構造体、トランス及び電力変換装置 Download PDF

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Abstract

【課題】簡単に形成できるコイル構造体、当該コイル構造体を含むトランス及び当該コイル構造体を含む電力変換装置を提供する。
【解決手段】複数の折曲部240で折れ曲がってコイル軸CAの周りを周回する導体帯200と、導体帯の少なくとも一部が巻きつけられ、複数の折曲部の少なくとも1つに沿う第1縁部を有する第1絶縁板と、を備える。導体帯は、第1帯面と、第1帯面とは反対側の第2帯面とを有し、複数の折曲部は、第1帯面の一部が内側に折り込まれた複数の第1折部と、第2帯面の一部が内側に折り込まれた複数の第2折部と、を含み、複数の第1折部と複数の第2折部とが、導体帯が延びる方向に沿って交互に設けられている。
【選択図】図6

Description

本開示は、コイル構造体、コイル構造体を含むトランス、及び、コイル構造体を含む電力変換装置に関する。
特許文献1は、シート状の導線から形成されたコイルを開示している。当該コイルにおいて、シート状の導線は、その裏面と表面とが互いに反転するように、複数個所で折り返されている。
特許文献2は、帯状導体板から形成されたコイルを開示している。当該コイルにおいて、帯状導体板は、裏側または表側に複数回折り曲げられている。
特開2011−9433号公報 特開2013−21307号公報
従来技術において、簡便に形成できるコイル構造体が望まれている。そこで、本開示は、簡単に形成できるコイル構造体、当該コイル構造体を含むトランス、及び、当該コイル構造体を含む電力変換装置を提供する。
本開示の一態様に係るコイル構造体は、複数の折曲部で折れ曲がってコイル軸の周りを周回する導体帯と、前記導体帯の少なくとも一部が巻きつけられ、前記複数の折曲部の少なくとも1つに沿う第1縁部を有する第1絶縁板と、を備える。
これらの包括的または具体的な態様は、トランス、電力変換装置、システム、または製造方法として実現されてもよく、それらの任意の組み合わせで実現されてもよい。
本開示に係るコイル構造体、トランス及び電力変換装置は、簡便に製造されうる。
図1は、コイル構造体の製造方法の一例を示すフローチャートである。 図2Aは、導体帯の一例を示す模式的な斜視図である。 図2Bは、図2Aに示される導体帯の模式的な平面図である。 図2Cは、図2Aに示される導体帯の模式的な側面図である。 図2Dは、図2Bに示されるA−A線に沿う断面図である。 図3Aは、従来のエッジワイズコイルの模式的な斜視図である。 図3Bは、図3Aに示されるエッジワイズコイルの模式的な平面図である。 図3Cは、図3Aに示されるエッジワイズコイルの模式的な側面図である。 図4は、図2Aに示される導体帯の一部を示す模式的な斜視図である。 図5は、絶縁板の一例を示す模式的な斜視図である。 図6は、第2実施形態に係るコイル構造体の一例を示す模式的な斜視図である。 図7は、第3実施形態に係るコイル構造体の一例を示す模式的な斜視図である。 図8は、第4実施形態に係るコイル構造体の一例を示す模式的な斜視図である。 図9は、図8に示されるコイル構造体に含まれる絶縁板の模式的な斜視図である。 図10Aは、図8に示されるコイル構造体に含まれる磁性ケースの模式的な断面図である。 図10Bは、図10Aに示されるA−A線に沿うコイル構造体の模式的な断面図である。 図10Cは、図10Aに示されるB−B線に沿うコイル構造体の模式的な断面図である。 図11Aは、導体帯の折り曲げ方の一例を示す模式図である。 図11Bは、導体帯の折り曲げ方の一例を示す模式図である。 図11Cは、導体帯の折り曲げ方の一例を示す模式図である。 図11Dは、導体帯の折り曲げ方の一例を示す模式図である。 図11Eは、導体帯の折り曲げ方の一例を示す模式図である。 図11Fは、導体帯の折り曲げ方の一例を示す模式図である。 図11Gは、導体帯の折り曲げ方の一例を示す模式図である。 図11Hは、導体帯の折り曲げ方の一例を示す模式図である。 図12Aは、導体帯の折り曲げ方の一例を示す模式図である。 図12Bは、導体帯の折り曲げ方の一例を示す模式図である。 図12Cは、導体帯の折り曲げ方の一例を示す模式図である。 図12Dは、導体帯の折り曲げ方の一例を示す模式図である。 図12Eは、導体帯の折り曲げ方の一例を示す模式図である。 図13Aは、絶縁板の一例を示す模式的な斜視図である。 図13Bは、図13Aに示される絶縁板の模式的な平面図である。 図13Cは、図13Bに示されるA−A線に沿う模式的な断面図である。 図14Aは、絶縁板の一例を示す模式的な斜視図である。 図14Bは、図14Aに示される絶縁板の模式的な平面図である。 図14Cは、図14Bに示されるA−A線に沿う模式的な断面図である。 図15は、図14Aに示される絶縁板を含むコイル構造体の展開断面図である。 図16Aは、導体帯の一例を示す模式的な斜視図である。 図16Bは、図16Aに示される導体帯の模式的な平面図である。 図17Aは、図16Aに示される導体帯と組み合わされる絶縁板の一例を示す模式的な斜視図である。 図17Bは、図17Aに示される絶縁板の模式的な平面図である。 図18Aは、コイル構造体の一例を示す模式的な斜視図である。 図18Bは、図18Aに示されるコイル構造体の模式的な平面図である。 図19は、絶縁板の一例を示す模式的な斜視図である。 図20は、複数の導体帯の例示的な折曲パターンを表す模式的な斜視図である。 図21Aは、第1導体帯及び第2導体帯の折り曲げ方の一例を示す模式図である。 図21Bは、第1導体帯及び第2導体帯の折り曲げ方の一例を示す模式図である。 図21Cは、第1導体帯及び第2導体帯の折り曲げ方の一例を示す模式図である。 図21Dは、第1導体帯及び第2導体帯の折り曲げ方の一例を示す模式図である。 図21Eは、第1導体帯及び第2導体帯の折り曲げ方の一例を示す模式図である。 図21Fは、第1導体帯及び第2導体帯の折り曲げ方の一例を示す模式図である。 図21Gは、第1導体帯及び第2導体帯の折り曲げ方の一例を示す模式図である。 図21Hは、第1導体帯及び第2導体帯の折り曲げ方の一例を示す模式図である。 図22は、コイル構造体の一例を示す模式的な斜視図である。 図23は、第1導体帯及び第2導体帯の折曲パターンの一例を表す模式的な斜視図である。 図24は、電力変換装置の一例を示す模式的なブロック図である。
<本開示の基礎となった知見>
マグネットワイヤと呼ばれる導線、またはリッツ線のような細い線材から形成されたコイルは、大電流用に適していない。一方、導電性を有する平板から形成されたエッジワイズコイルは、大電流用途に適している。
エッジワイズコイルは、例えば図3Aに示されるように、コイル軸を周回する平板から形成される。エッジワイズコイルは、コイル軸の近くの内周縁と、コイル軸から遠い外周縁と、を含む。内周縁は、外周縁よりも短いので、内周縁は、外周縁よりも低い電気抵抗を有する。したがって、電流は、内周縁に集中しやすくなる。そのため、エッジワイズコイルは、大きな抵抗損失を生じさせる場合がある。
特許文献1及び2は、帯状導体板から形成されたコイルを開示する。帯状導体板は、エッジワイズコイルと同様に、大電流用途に適している。しかしながら、特許文献1及び2に基づいて作成されるコイルの形状的は、安定しない。コイルに物理的な力(例えば、自重や他の圧縮力)が加わるならば、帯体に含まれる領域同士が互いに接触することもある。したがって、特許文献1及び2に開示されるコイルは、帯状導体板の表面を覆う絶縁膜を必要とする。このことは、コイルの製造工程の複雑化をもたらす。加えて、絶縁膜は帯状導体板とともに折り曲げされるため、絶縁膜が損傷することもある。
以上の課題の少なくとも1つを解決すべく、本発明者らは、簡便に形成できる大電流用コイルについて鋭意検討を行い、本開示に至った。
<実施の形態の概要>
本開示の一態様に係るコイル構造体は、複数の折曲部で折れ曲がってコイル軸の周りを周回する導体帯と、前記導体帯の少なくとも一部が巻きつけられ、前記複数の折曲部の少なくとも1つに沿う第1縁部を有する第1絶縁板と、を備える。
上記構成によれば、導体帯の少なくとも一部が第1絶縁板に巻き付けられるので、コイル構造体の形状が安定化されうる。したがって、コイル構造体内での導体帯に含まれる領域同士の接触が生じにくくなる。第1絶縁板の第1縁部は、複数の折曲部のうち少なくとも1つに沿うので、コイル構造体を製造する製造者は、第1縁部を用いて、導体帯を折り曲げることができる。したがって、製造者は、コイル構造体を容易に製造することができる。
本開示の一態様に係るコイル構造体において、例えば、前記導体帯は、第1帯面と、前記第1帯面とは反対側の第2帯面とを有し、前記複数の折曲部は、前記第1帯面の一部が内側に折り込まれた複数の第1折部と、前記第2帯面の一部が内側に折り込まれた複数の第2折部と、を含み、前記複数の第1折部と前記複数の第2折部とが、前記導体帯が延びる方向に沿って交互に設けられていてもよい。
上記構成によれば、第1折部及び第2折部が交互に形成されるので、コイル構造体内で、電気長の差異を低減できる。よって、コイル構造体は、低い電気抵抗を有することができる。
本開示の一態様に係るコイル構造体は、例えば、前記第1絶縁板と隣り合う第2絶縁板をさらに備え、前記導体帯は、第1帯面と、前記第1帯面とは反対側の第2帯面とを有し、前記複数の折曲部は、前記第1帯面の一部が内側に折り込まれた第1折部と、前記第2帯面の一部が内側に折り込まれた第2折部とを含み、前記第1絶縁板は、前記第1折部に沿う前記第1縁部を有し、前記第2絶縁板は、前記第2折部に沿う第2縁部を有し、前記第1折部と前記第2折部とによって区画される前記導体帯の帯部が、前記第1絶縁板と前記第2絶縁板との間に挟まれていてもよい。
上記構成によれば、製造者は、第1縁部を利用して、第1折部を形成し、且つ、第2縁部を利用して、第2折部を形成することができる。したがって、製造者は、コイル構造体を容易に製造することができる。
本開示の一態様に係るコイル構造体は、例えば、前記第1絶縁板を含む複数の絶縁板をさらに備え、前記複数の絶縁板の数が前記複数の折曲部の数以上であってもよい。
上記構成によれば、複数の折曲部のそれぞれが、異なる絶縁板に巻きつくことができる。これにより、コイル構造体の形状が安定化されうる。
本開示の一態様に係るコイル構造体は、例えば、前記第1絶縁板を含む第1の複数の絶縁板と、第2の複数の絶縁板と、第2導電帯とをさらに備え、複数の折曲部は、複数の第1折曲部と、複数の第2折曲部とを含み、前記導体帯は、前記複数の第1折曲部で折れ曲がってコイル軸の周りを1周分周回する第1ターン部と、前記第1ターン部の一端に連なり、かつ、前記複数の第2折曲部で折れ曲がってコイル軸の周りを1周分周回する第2ターン部とを含み、前記第1ターン部は前記第1の複数の絶縁板に巻きついており、前記第2ターン部は、前記第2の複数の絶縁板に巻きついていてもよい。
上記構成によれば、第1ターン部が巻きつく第1の複数の絶縁板と、第2ターン部が巻きつく第2の複数の絶縁板とが異なるため、第1ターン部と第2ターン部とが接触しにくくできる。
本開示の一態様に係るコイル構造体は、例えば、前記コイル軸の方向に延びる磁性コアをさらに備え、前記第1絶縁板は、前記磁性コアが通過する第1軸穴を有し、前記第2絶縁板は、前記磁性コアが通過する第2軸穴を有してもよい。
上記構成によれば、各軸穴に挿入された磁性コアによって、高いインダクタンスがもたらされうる。
本開示の一態様に係るコイル構造体において、例えば、前記磁性コアの形状は、前記第1および第2軸穴の形状に対して相補的であり、前記第1および第2軸穴の形状は、非円形であってもよい。
上記構成によれば、絶縁板は磁性コアに対して、不必要に回転しない。したがって、製造者は、磁性コアを用いて、コイル構造体を容易に製造することができる。
本開示の一態様に係るコイル構造体において、例えば、前記第1絶縁板は、第1主面と、前記第1主面とは反対側の第2主面とを有し、前記第1縁部は、前記第1主面の外形輪郭と前記第2主面の外形輪郭とをつなぐ側面の一部であってもよい。
上記構成によれば、導体帯は、第1絶縁板の外周縁を取り巻くので、製造者は、コイル構造体を容易に製造することができる。
本開示の一態様に係るコイル構造体において、例えば、前記第1絶縁板は、前記導体帯が挿通される挿通穴を有し、前記第1縁部は、前記挿通穴を画定する内周面の一部であってもよい。
上記構成によれば、コイル構造体を備える装置を設計する設計者は、コイル構造体の近くに配置された装置とコイル構造体との間で長い沿面距離を設定することができる。
本開示の一態様に係るコイル構造体において、例えば、前記導体帯は、第1帯面と、前記第1帯面とは反対側の第2帯面とを有し、前記複数の折曲部は、前記第1帯面の一部が内側に折り込まれた複数の折部を含み、前記導体帯は、前記複数の折部で折れ曲がって前記コイル軸の周りを1周分周回するターン部を含み、前記第1絶縁板は、前記第1縁部を含む複数の縁部を有し、前記ターン部に含まれる前記複数の折部は、前記複数の縁部に沿って折れ曲がっていてもよい。
上記構成によれば、製造者は、ターン部に含まれる複数の折部を、第1絶縁板が有する複数の縁部に巻きつけることができる。そのため、ターン部が巻きつけられる絶縁板の枚数が低減されうる。
本開示の一態様に係るコイル構造体は、例えば、第2絶縁板をさらに備え、前記導体帯は、前記複数の折曲部によって区画され、前記第1絶縁板と前記第2絶縁板との間に挟まれる帯部を含み、前記第1絶縁板及び前記第2絶縁板の少なくとも一方は、前記帯部と対向する位置に、前記帯部を収容する収容部を有してもよい。
上記構成によれば、設計者は、帯部は収容部内に配置されるので、第2絶縁板と第1絶縁板との距離が近づけることができる。したがって、コイル構造体は、薄くなりうる。
本開示の一態様に係るコイル構造体において、例えば、前記導体帯は、5以上の前記折曲部で折れ曲がって前記コイル軸の周りを1周分周回するターン部を含み、前記複数の第1折部と前記複数の第2折部とが、前記ターン部が延びる方向に沿って交互に設けられてもよい。
上記構成によれば、撚り線効果が得られやすくなる。したがって、コイル構造体は、低い電気抵抗を有することができる。
本開示の一態様に係るコイル構造体において、例えば、前記複数の折り曲げ部は、第1の複数の折曲部であり、前記導体帯は、第1導体帯であり、前記コイル構造体は、第2の複数の折曲部で折れ曲がってコイル軸の周りを周回する第2導体帯をさらに含み、前記第2の複数の折曲部の少なくとも1つは、前記第1縁部に沿って折れ曲がっていてもよい。
上記構成によれば、コイル構造体を製造する製造者は、第1縁部を用いて、第1導体帯と、第2導体帯とを折り曲げることができる。したがって、製造者は、コイル構造体を容易に製造することができる。
本開示の一態様に係るコイル構造体において、例えば、前記複数の折り曲げ部は、第1の複数の折曲部であり、前記導体帯は、第1導体帯であり、前記コイル構造体は、第2の複数の折曲部で折れ曲がってコイル軸の周りを周回する第2導体帯をさらに含み、前記第1絶縁板は、前記第1縁部とは異なる別の縁部を有し、前記第2の複数の折曲部の少なくとも1つは、前記別の縁部に沿って折れ曲がっていてもよい。
上記構成によれば、コイル構造体を製造する製造者は、第1縁部を用いて、第1導体帯を折り曲げ、別の縁部を用いて第2導体帯を折り曲げることができる。したがって、製造者は、コイル構造体を容易に製造することができる。
本開示の一態様に係るコイル構造体において、例えば、前記導体帯は、前記複数の折曲部の間に帯部を有し、前記帯部の主面の法線は、前記コイル軸に対して略平行であってもよい。
帯部の主面がコイル軸に対して略平行であっても、導体帯を部分的に折り重ねながらコイルが形成されているため、コイル全体の電気長の差異が低減されうる。
本開示の一態様に係るコイル構造体において、例えば、前記絶縁板は、前記導体帯よりも曲げ剛性が高くてもよい。
上記構成によれば、導体帯の方が絶縁板よりも曲がりやすいため、製造者は、コイル構造体を容易に製造することができる。
本開示の一態様に係るトランスは、例えば、前記第1導体帯と前記第2導体帯とを含む上記記載のコイル構造体を備え、前記第1導体帯及び前記第2導体帯のうち一方に電流が供給されたとき、前記第1導体帯及び前記第2導体帯のうち他方に誘起電流が生じてもよい。
上記構成によれば、トランスは、容易に製造されうる。
本開示の一態様に係る電力変換装置は、例えば、上記記載のコイル構造体と、スイッチング素子を含むスイッチング回路と、を備えてもよい。
上記構成によれば、電力変換装置は、容易に製造されうる。
本開示の一態様に係るコイル構造体の製造方法は、例えば、導体帯と、第1絶縁板を含む少なくとも1つの絶縁板とを用意する工程と、前記導体帯を、前記少なくとも1つの絶縁板に巻きつける工程とを備え、前記巻きつける工程は、前記導体帯を前記第1絶縁板の第1縁部に沿って折り曲げて、前記導体帯の一部で前記第1絶縁板を挟む工程を含む。
本開示の一態様に係るコイル構造体の製造方法は、例えば、導体帯と、第1絶縁板、第2絶縁板、第3絶縁板を含む複数の絶縁板とを用意する工程と、前記導体帯に含まれる第1帯部の上に前記第1絶縁板を配置する工程と、前記導体帯を前記第1絶縁板の第1縁部に沿って折り曲げて、第1折曲部と、前記第1帯部の反対側で前記第1折曲部に連なる第1残部とを形成する工程と、前記第1残部に含まれる第2帯部の上に前記第2絶縁板を配置して、前記第2帯部を前記第1絶縁板と前記第2絶縁板との間に挟む工程と、前記第1残部を前記第2絶縁板の第2縁部に沿って折り曲げて、第2折曲部と、前記第2帯部の反対側で前記第2折曲部に連なる第2残部とを形成する工程と、前記第2残部に含まれる第3帯部の上に前記第3絶縁板を配置して、前記第3帯部を前記第2絶縁板と前記第3絶縁板との間に挟む工程と、前記第2残部を前記第3絶縁板の第3縁部に沿って折り曲げて、第3折曲部と、前記第3帯部の反対側で前記第3折曲部に連なる第3残部とを形成する工程と、を含む。
本開示の一態様に係るコイル構造体の製造方法は、例えば、導体帯と、絶縁板とを用意する工程と、前記導体帯に含まれる第1帯部の上に前記絶縁板を配置する工程と、前記導体帯を前記絶縁板の第1縁部に沿って折り曲げて、第1折曲部と、前記第1帯部の反対側で前記第1折曲部に連なる第1残部とを形成する工程と、前記第1残部を前記絶縁板の第2縁部に沿って折り曲げて、第2折曲部と、前記第1残部に含まれる第2帯部の反対側で前記第2折曲部に連なる第2残部とを形成する工程と、前記第2残部を前記絶縁板の第3縁部に沿って折り曲げて、第3折曲部と、前記第2残部に含まれる第3帯部の反対側で前記第3折曲部に連なる第3残部とを形成する工程と、を含む。
以下に、添付の図面を参照して、コイル構造体、トランス及び電力変換装置に関する様々な実施形態が説明される。コイル構造体、トランス及び電力変換装置は、以下の説明によって、明確に理解可能である。「上」、「下」、「左」や「右」といった方向を表す用語は、単に、説明の明瞭化を目的とする。したがって、これらの用語は、限定的に解釈されるべきものではない。なお、以下の全ての図において、同一又は相当部分には、同一の符号が付され、重複する説明は省略される場合がある。
また、以下で説明される実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置、接続形態、作製順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
<第1実施形態>
図1は、コイル構造体の製造方法の一例を表す模式的なフローチャートである。図1を参照して、コイル構造体の製造方法の一例が説明される。
(ステップS110)
ステップS110において、少なくとも1つの導体帯及び少なくとも1つの絶縁板が用意される。
(ステップS120)
ステップS120において、導体帯は、絶縁板に巻き付けられる。絶縁板は、導体帯の折曲加工に利用される縁部を含む。この結果、絶縁板の縁部は、導体帯の折曲部に沿う。導体帯は、コイル軸を周回するように繰り返し折り曲げられ、コイル部に加工される。
導体帯の長手方向に伸びる一対の側面の長さの差異が小さいほど、それらの側面付近の電気長の差異が小さい。これにより、コイル部の抵抗損失が低減されうる。
以下の実施形態において、導体帯の様々な折曲パターンが説明される。これらの折曲パターンは、図1に示される製造方法にしたがって形成されうる。本実施形態に係る導体帯の折曲パターンは、下記の特定の折曲パターンに限定されない。
絶縁板の形状は、導体帯の折曲パターンに応じて決定されてもよい。したがって、本実施形態に係る絶縁板は、下記の特定の形状に限定されない。
<第2実施形態>
第2実施形態において、例示的な折曲パターンが説明される。
図2Aは、第1実施形態に係る製造方法にしたがって折り曲げられた導体帯200の模式的な斜視図である。図2Bは、導体帯200の模式的な平面図である。図2Cは、導体帯200の模式的な側面図である。図2Dは、図2Bに示されるA−A線に沿う断面図である。図2A乃至図2Dを参照して、導体帯200が説明される。
導体帯200は、第1帯面210と、第1帯面210とは反対側の第2帯面220と、第1帯面210と第2帯面220との間をつなぐ一対の側面231,232と、を含む。導体帯200は、コイル軸CAを周回するように繰り返し折り曲げられることによって形成された複数の折曲部240をさらに含む。複数の折曲部240は、第1折部241と、第2折部242と、を含む。第1折部241において、第1帯面210の一部が内側に折り込まれている。言い換えると、第1折部241において、第1帯面210に含まれる2つの領域が互いに向き合っている。第2折部242において、第2帯面220の一部が内側に折り込まれている。言い換えると、第2折部242において、第2帯面220に含まれる2つの領域が互いに向き合っている。第1折部241及び第2折部242は、導体帯200の延設方向に沿って交互に形成される。
図3Aは、従来のエッジワイズコイル900の模式的な斜視図である。図3Bは、エッジワイズコイル900の模式的な平面図である。図3Cは、エッジワイズコイル900の模式的な側面図である。図2A乃至図3Cを参照して、導体帯200とエッジワイズコイル900との間の差異が説明される。
エッジワイズコイル900は、第1帯面910と、第1帯面910とは反対側の第2帯面920と、第1帯面910と第2帯面920との間をつなぐ一対の側面931,932と、を含む。図2Aと同様に、図3Aは、コイル軸CAを示す。側面931は、コイル軸CAの近くを常に周回する。側面932は、コイル軸CAの遠くを常に周回する。したがって、側面931は、側面932よりも顕著に短くなる。
図2Bは、XY座標を示す。導体帯200は、X軸方向に延びる区間とY軸方向に延びる区間とを有する。X軸方向に延びる区間及びY軸方向に延びる区間は交互に形成される。したがって、導体帯200は、矩形状のコイルである。
導体帯200がX軸方向に延びる区間において、側面231は、側面232よりもコイル軸CAから遠くに存在する。一方、導体帯200がY軸方向に延びる区間において、側面231は、側面232よりもコイル軸CAの近くに存在する。したがって、側面231,232間の長さの差異は小さい。この結果、導体帯200を流れる電流は、側面231,232の一方に集中しにくい。それゆえ、導体帯200が引き起こす抵抗損失は、エッジワイズコイル900よりも小さくなる。
図4は、導体帯200の一部の模式的な斜視図である。図1及び図4を参照して、導体帯200の折曲パターンが説明される。
図4は、コイル軸CAと、コイル軸CAに平行な基準線RLと、を示す。図4は、基準線RLと導体帯200との交点IP1,IP2をさらに示す。連続する交点IP1,IP2間の導体帯200の区間は、以下の説明において、「ターン部」と称される。交点IP1,IP2の間で、導体帯200は、コイル軸CAを1回周回する。導体帯200は、典型的に、リッツ線よりも大きな断面積を有するので、使用者は、導体帯200に大きな電流を流すことができる。したがって、コイル構造体は、少数のターン部を有してもよい。
図4において、1つのターン部内に、4つの折曲部240が形成されている。したがって、製造者は、図1を参照して説明されたステップS110において、ターン部当たり4枚の絶縁板を用意してもよい。
図5は、導体帯200とともに用いられる絶縁板300の一例を示す模式的な斜視図である。図4及び図5を参照して絶縁板300が説明される。
絶縁板300は、略8角形のベース部310と、ベース部310から突出する4つの突出部320と、を含む。ベース部310は、4つの外周縁311を含む。突出部320及び外周縁311は、交互に配列される。4つの外周縁311のうち1つは、図4に示される折曲部240のうち1つに沿う。したがって、外周縁311は、折曲部240の折曲角度を規定することができる。折曲部240を挟む一対の突出部320は、導体帯200の側面231,232に対向する面をそれぞれ有する。したがって、突出部320は、折曲部240を位置的に安定させることができる。4つの外周縁311のうち1つは、本開示における「第1縁部」の一例である。
図6は、コイル構造体100の一例を示す模式的な斜視図である。図4及び図6を参照して、コイル構造体100が説明される。
コイル構造体100は、コイル部120と、絶縁構造部130と、を備える。コイル部120は、図4を参照して説明された導体帯200であってもよい。絶縁構造部130は、コイル軸CAに沿って整列された4つの絶縁板300から形成された絶縁板列であってもよい。絶縁板300が折曲部240ごとに配置されている。この構造により、コイル軸CAの方向の圧縮力がコイル構造体100に作用しても、導体帯200に含まれる領域同士の接触は生じにくい。
<第3実施形態>
第2実施形態のコイル構造体は、1つのターン部を有する。代替的に、コイル部は、複数のターン部を有してもよい。コイル構造体を設計する設計者は、コイル構造体がどのくらい多くのターン部を有するかを、コイル構造体に要求される性能を考慮して決定してもよい。第3実施形態において、2つのターン部を有するコイル構造体が説明される。
図7は、第3実施形態のコイル構造体100Aの模式的な斜視図である。図7を参照して、コイル構造体100Aが説明される。第2実施形態及び第3実施形態の間で共通して用いられる符号は、当該共通の符号が付された要素が第2実施形態と同一の機能を有することを意味する。したがって、第2実施形態の説明は、これらの要素に援用される。
コイル構造体100Aは、コイル部120Aと、絶縁構造部130Aと、を備える。コイル部120Aは、第2実施形態に関連して説明された導体帯200であってもよい。導体帯200は、2つのターン部を有する。以下の説明において、2つのターン部のうち一方は、「第1ターン部」と称される。2つのターン部のうち他方は、「第2ターン部」と称される。第1ターン部の導体帯200は、コイル軸CAの周りを1回周回する。第2ターン部は、第1ターン部に連なる。第2ターン部の導体帯200も、コイル軸CAの周りを1回周回する。
絶縁構造部130Aは、コイル軸CAに沿って整列された8つの絶縁板300から形成された絶縁板列であってもよい。第1ターン部に対して、4つの絶縁板300が割り当てられる。第2ターン部に対して、4つの絶縁板300が割り当てられる。
本開示において、第1ターン部に割り当てられた複数の絶縁板を「第1の複数の絶縁板」と称し、第2ターン部に割り当てられた複数の絶縁板を「第2の複数の絶縁板」と称する場合がある。図7に示される例において、第1の複数の絶縁板及び第2の複数の絶縁板は、それぞれ4枚の絶縁板300からなる。第1の複数の絶縁板は、例えば第1絶縁板を含む。また、本開示において、第1ターン部に含まれる折曲部を「第1折曲部」と称し、第2ターン部に含まれる折曲部を「第2折曲部」と称する場合がある。
<第4実施形態>
コイル構造体は、コイル軸に沿って延びる磁性コアを備えてもよい。磁性コアによって、強いインダクタンスが得られる。第4実施形態において、磁性コアを備えるコイル構造体が説明される。
図8は、第4実施形態のコイル構造体100Bの一例を示す模式的な斜視図である。図8を参照して、コイル構造体100Bが説明される。第2実施形態及び第4実施形態の間で共通して用いられる符号は、当該共通の符号が付された要素が第2実施形態と同一の機能を有することを意味する。したがって、第2実施形態の説明は、これらの要素に援用される。
第2実施形態と同様に、コイル構造体100Bは、コイル部120を備える。コイル構造体100Bは、絶縁構造部130Bと、磁性ケース140と、をさらに備える。絶縁構造部130Bは、複数の絶縁板300Bを備える。コイル部120内の複数の絶縁板300Bの配置は、第2実施形態と同様である。
図9は、絶縁板300Bの一例を示す模式的な斜視図である。図9を参照して絶縁板300Bが説明される。
第2実施形態と同様に、絶縁板300Bは、4つの突出部320を含む。絶縁板300Bは、略8角形のベース部310Bをさらに含む。第2実施形態と同様に、ベース部310Bは、4つの外周縁311を含む。ベース部310Bには、軸穴319が形成される。軸穴319の中心は、コイル軸CAに略一致する。図9において、軸穴319は、略矩形状である。
図10Aは、磁性ケース140の模式的な断面図である。図10Bは、図10Aに示されるA−A線に沿うコイル構造体100Bの模式的な断面図である。図10Cは、図10Aに示されるB−B線に沿うコイル構造体100Bの模式的な断面図である。図10A乃至図10Cを参照して、磁性ケース140が説明される。
第2実施形態と同様に、複数の絶縁板300Bは、コイル軸CAに沿って整列される。この結果、軸穴319は、コイル軸CAに沿って延びる。
本開示では、複数の絶縁板に含まれる第1絶縁板が軸穴を有するとき、この軸穴を「第1軸穴」と称し、複数の絶縁板に含まれる第2絶縁板が軸穴を有するとき、この軸穴を「第2軸穴」と称する場合がある。
磁性ケース140は、コイル部120が取り付けられた絶縁構造部130Bを取り囲む外壁部141と、コイル軸CAに沿って軸穴319を貫く磁性コア142と、を含む。磁性コア142の形状は、軸穴319の形状に対して相補的である。したがって、コイル部120及び絶縁構造部130Bは、磁性コア142の周りを不必要に回転しない。すなわち、磁性コア142は、コイル部120及び絶縁構造部130Bを角度的に位置決めすることができる。
軸穴の形状及び磁性コアの形状は上記に限定されない。軸穴及び磁性コアが非円形であり、且つ、それらの形状が互いに相補的であるならば、磁性コアは、コイル部が取り付けられた絶縁構造部を適切に位置決めすることができる。
<第5実施形態>
第2実施形態乃至第4実施形態に関連して説明されたコイル構造体において、絶縁板の外縁は、導体帯の折り曲げに利用される。したがって、上述のコイル構造体は、簡便な製造方法の下で作成可能である。第5実施形態において、コイル構造体の製造方法が説明される。
図11A乃至図11Hは、絶縁板を利用して折り曲げられる導体帯200の模式図である。図1、図2A、図9、図11A乃至図11Hを参照して、コイル構造体100Bの製造方法の一例が説明される。第4実施形態及び第5実施形態の間で共通して用いられる符号は、当該共通の符号が付された要素が第4実施形態と同一の機能を有することを意味する。したがって、第4実施形態の説明は、これらの要素に援用される。
図1を参照して説明されたステップS110において、製造者は、導体帯200と、絶縁板301,302,303,304と、を用意する。絶縁板301,302,303,304のそれぞれは、図9を参照して説明された絶縁板300Bに対応する。
絶縁板301,302,303,304のそれぞれは、縁部312,313,314,315を含む。縁部312,313,314,315は、図9を参照して説明された4つの外周縁311にそれぞれ対応する。図11A乃至図11Hにおいて、縁部312は、コイル軸CAの左上に存在する。縁部313は、コイル軸CAの右上に存在する。縁部314は、コイル軸CAの右下に存在する。縁部315は、コイル軸CAの左下に存在する。縁部312,313,314,315のそれぞれは、絶縁板301,302,303,304のそれぞれの外形輪郭の一部をなす。例えば、絶縁板301が互いに対向する一対の主面を有するとき、縁部312は、それらの主面の外形輪郭をつなぐ側面の一部である。
図11A乃至図11Hのそれぞれは、XY座標を示す。縁部312,313,314,315のそれぞれは、X軸に対して、「+45°」又は「−45°」傾斜する。導体帯200は、縁部312,313,314,315に沿って順次折り曲げられる。この間、導体帯200は、X軸方向に延びる部分と、Y軸方向に延びる部分とを有する。本開示では、導体帯のうち、折曲部以外の部分を、「帯部」または「残部」と呼ぶ場合がある。
導体帯200は、始端部201と、始端部201とは反対側の終端部202と、を含む。導体帯200は、始端部201と終端部202との間で、1つのターン部を有する。
図11Aには、Y軸正方向に延びる導体帯200の第1帯面210が描かれている。図11Aに示されるように、製造者は、始端部201に絶縁板301を重ねる。その後、製造者は、図11Bに示されるように、縁部312に沿って、導体帯200を折り曲げ、折曲部251を形成する。この結果、縁部312の周囲において、始端部201から縁部312までの区間の第1帯面210は、残りの区間の第1帯面210に向き合う。一方、第2帯面220は、縁部312からX軸正方向に延びる区間に現れる。折曲部251は、図2Aを参照して説明された第1折部241に対応する。
図11Aにおいて、絶縁板301と導体帯200とが重なる部分は、本実施形態における「第1帯部」の一例である。図11Bにおいて、導体帯200のうち絶縁板301の手前に位置する部分は、本実施形態における「第1残部」の一例である。図11Aおよび図11Bにおける絶縁板301は、本実施形態における「第1絶縁板」の一例である。
図11Cに示されるように、折曲部251の形成の後、製造者は、絶縁板302を絶縁板301に重ねる。この結果、導体帯200のうち縁部312と縁部313間に位置する部分が、絶縁板301及び絶縁板302によって挟まれる。その後、製造者は、図11Dに示されるように、縁部313に沿って、導体帯200を折り曲げ、折曲部252を形成する。この結果、折曲部252の周囲において、縁部312と縁部313間の区間の第2帯面220は、後続の区間の第2帯面220に向き合う。一方、図11Dにおいて、縁部313からY軸負方向に延びる導体帯200の区間に、第1帯面210が現れる。折曲部252は、図2Aを参照して説明された第2折部242に対応する。
図11Cにおいて、導体帯200のうち絶縁板301と絶縁板302との間に挟まれる部分は、本実施形態における「第2帯部」の一例である。図11Dにおいて、導体帯200のうち絶縁板302の手前に位置する部分は、本実施形態における「第2残部」の一例である。図11Cおよび図11Dにおける絶縁板302は、本実施形態における「第2絶縁板」の一例である。
図11Eに示されるように、折曲部252の形成の後、製造者は、絶縁板303を絶縁板302に重ねる。この結果、導体帯200のうち縁部313と縁部314間に位置する部分が、絶縁板302及び絶縁板303によって挟まれる。その後、製造者は、図11Fに示されるように、縁部314に沿って、導体帯200を折り曲げ、折曲部253を形成する。この結果、折曲部253の周囲において、縁部313と縁部314間の区間の第1帯面210は、後続の区間の第1帯面210に向き合う。一方、図11Fにおいて、縁部314からX軸負方向に延びる導体帯200の区間に、第2帯面220が現れる。折曲部253は、図2Aを参照して説明された第1折部241に対応する。
図11Eにおいて、導体帯200のうち絶縁板302と絶縁板303との間に挟まれる部分は、本実施形態における「第3帯部」の一例である。図11Fにおいて、導体帯200のうち絶縁板303の手前に位置する部分は、本実施形態における「第3残部」の一例である。図11Eおよび図11Fにおける絶縁板303は、本実施形態における「第3絶縁板」の一例である。
図11Gに示されるように、折曲部253の形成の後、製造者は、絶縁板304を絶縁板303に重ねる。この結果、導体帯200のうち縁部314と縁部315間に位置する部分が、絶縁板303及び絶縁板304によって挟まれる。その後、製造者は、図11Hに示されるように、縁部315に沿って、導体帯200を折り曲げ、折曲部254を形成する。この結果、折曲部254の周囲において、縁部314と縁部315間の区間の第2帯面220は、縁部315から終端部202までの区間の第2帯面220に向き合う。一方、図11Hにおいて、縁部315から終端部202までY軸正方向に延びる導体帯200の区間に、第1帯面210が現れる。折曲部254は、図2Aを参照して説明された第2折部242に対応する。
図11Gにおいて、導体帯200のうち絶縁板303と絶縁板304との間に挟まれる部分は、本実施形態における「第4帯部」の一例である。図11Hにおいて、導体帯200のうち絶縁板304の手前に位置する部分は、本実施形態における「第4残部」または「第5帯部」の一例である。図11Gおよび図11Hにおける絶縁板304は、本実施形態における「第4絶縁板」の一例である。
<第6実施形態>
第5実施形態において、1つのターン部の形成に4枚の絶縁板が用いられている。代替的に、単一の絶縁板が1つのターン部の形成に利用されてもよい。第6実施形態において、単一の絶縁板を用いて、1つのターン部の形成する製造方法が説明される。
図12A乃至図12Eは、絶縁板301を利用して折り曲げられる導体帯200の模式図である。図1、図12A乃至図12Eを参照して、コイル構造体100Cの製造方法の一例が説明される。第5実施形態及び第6実施形態の間で共通して用いられる符号は、当該共通の符号が付された要素が第5実施形態と同一の機能を有することを意味する。したがって、第5実施形態の説明は、これらの要素に援用される。
図1を参照して説明されたステップS110において、製造者は、導体帯200と、絶縁板301と、を用意する。
図12A乃至図12Eのそれぞれは、XY座標を示す。導体帯200は、絶縁板301の縁部312,313,314,315に沿って順次折り曲げられる。この間、導体帯200は、X軸方向に延びる部分と、Y軸方向に沿って延びる部分とを有する。
図12Aには、Y軸正方向に延びる導体帯200の第1帯面210が描かれている。図12Aに示されるように、製造者は、始端部201に絶縁板301を重ねる。その後、製造者は、図12Bに示されるように、縁部312に沿って、導体帯200を折り曲げ、折曲部251を形成する。この結果、縁部312の周囲において、始端部201から縁部312までの区間の第1帯面210は、残りの区間の第1帯面210に向き合う。一方、図12Bにおいて、第2帯面220は、縁部312からX軸正方向に延びる導体帯200の区間に現れる。
図12Aにおいて、絶縁板301と導体帯200とが重なる部分は、本実施形態における「第1帯部」の一例である。図12Bにおいて、導体帯200のうち絶縁板301の手前に位置する部分は、本実施形態における「第1残部」の一例である。
図12Cに示されるように、折曲部251の形成の後、製造者は、縁部313に沿って、導体帯200を折り曲げ、折曲部252Cを形成する。この結果、折曲部252Cの周囲において、縁部312と縁部313間の区間の第1帯面210は、後続の区間の第1帯面210に向き合う。図12Cにおいて、第1帯面210は、縁部313からY軸負方向に延びる導体帯200の区間に現れる。
図12Cにおいて、導体帯200のうち絶縁板301の手前にある部分は、本実施形態における「第2帯部」の一例である。図12Dにおいて、導体帯200のうち絶縁板301の奥に位置し、かつ、折曲部252Cから延びる部分は、本実施形態における「第2残部」の一例である。
図12Dに示されるように、折曲部252Cの形成の後、製造者は、縁部314に沿って、導体帯200を折り曲げ、折曲部253Cを形成する。この結果、折曲部253Cの周囲において、縁部313と縁部314間の区間の第1帯面210は、後続の区間の第1帯面210に向き合う。図12Dにおいて、第2帯面220は、縁部314からX軸負方向に延びる導体帯200の区間に現れる。
図12Dにおいて、導体帯200のうち絶縁板301の奥に位置し、かつ折曲部252Cと折曲部253Cとの間に延びる部分は、本実施形態における「第3帯部」の一例である。図12Dにおいて、導体帯200のうち絶縁板301の手前に位置し、かつ、折曲部253Cから延びる部分は、本実施形態における「第3残部」の一例である。
図12Eに示されるように、折曲部253Cの形成の後、製造者は、縁部315に沿って、導体帯200を折り曲げ、折曲部254Cを形成する。この結果、折曲部254Cの周囲において、縁部314と縁部315間の区間の第1帯面210は、縁部315から終端部202までの区間の第1帯面210に向き合う。終端部202は、始端部201に近接し、1つのターン部が形成される。この結果、1つのターン部からなるコイル構造体100Cが形成される。
図12Eにおいて、導体帯200のうち絶縁板301の手前に位置し、かつ折曲部253Cと折曲部254Cとの間に延びる部分は、本実施形態における「第4帯部」の一例である。図12Eにおいて、導体帯200のうち絶縁板301の奥に位置し、かつ、折曲部254Cから延びる部分は、本実施形態における「第4残部」または「第5帯部」の一例である。図12Eにおいて、折曲部251,252C,253C,254Cは、本実施形態における「複数の折部」の一例である。折曲部251,252C,253C,254Cのそれぞれにおいて、第1帯面210の一部が内側に折り込まれている。
コイル構造体100Cは、単独で用いられてもよい。代替的に、製造者は、図12A乃至図12Eに示される折曲工程を繰り返し、複数のコイル構造体100Cを用意してもよい。製造者は、これらのコイル構造体100Cを整列させ、且つ、コイル構造体100Cの間に絶縁部材を配置してもよい。
<第7実施形態>
コイル構造体は、様々な装置に適用可能である。コイル構造体が組み込まれた装置が小型に設計されるならば、コイル構造体は、装置内の他の部品の近くに配置されることもある。装置の信頼性や安全性の観点から、コイル構造体と当該他の部品との間に長い沿面距離が要求されることもある。第7実施形態において、長い沿面距離を可能にする絶縁板が説明される。本実施形態の絶縁板は、第2実施形態乃至第4実施形態に関連して説明された絶縁板に代えて利用可能である。
図13Aは、絶縁板300Dの一例を示す模式的な斜視図である。図13Bは、絶縁板300Dの模式的な平面図である。図13Cは、図13Bに示されるA−A線に沿う模式的な断面図である。図2A、図13A乃至図13Cを参照して、絶縁板300Dが説明される。
絶縁板300Dは、第1面331と、第1面331とは反対側の第2面332と、第1面331と第2面332との間で略円形の外形輪郭を描く外縁333と、外形輪郭と略同軸の軸穴319Dを規定する内縁334と、を含む。本実施形態において、絶縁板300Dの外形輪郭及び軸穴319Dは、例えば、円形である。代替的に、絶縁板及び軸穴は、他の形状であってもよい。絶縁板300Dの外形輪郭及び軸穴319Dの形状は何ら限定されない。
絶縁板300Dには、第1挿通穴341、第2挿通穴342、第3挿通穴343及び第4挿通穴344が形成されている。第1挿通穴341、第2挿通穴342、第3挿通穴343及び第4挿通穴344は、軸穴319D周りに略等間隔に配置される。
図2Aを参照して説明された導体帯200の折曲パターンが用いられるならば、導体帯200は、第1挿通穴341乃至第4挿通穴344のいずれか1つを通過する。第6実施形態に関連して説明された折曲加工が用いられるならば、導体帯200は、第1挿通穴341乃至第4挿通穴344それぞれを順次通過する。本開示において、第1挿通穴341、第2挿通穴342、第3挿通穴343及び第4挿通穴344のいずれか1つは、本開示における「挿通穴」の一例である。
図13A及び図13Bに示される例において、絶縁板300Dは、4つの挿通穴を有する。しかしながら、挿通穴の数、形状及び配置は、導体帯200の折曲パターンに応じて適切に決定されてもよい。挿通穴の数、形状及び配置は、何ら限定されない。
絶縁板300Dは、導体帯200の折曲加工に利用される縁部311D、312D、313D、314Dを含む。縁部311Dは、第1挿通穴341の輪郭の一部を形成する。縁部312Dは、第2挿通穴342の輪郭の一部を形成する。縁部313Dは、第3挿通穴343の輪郭の一部を形成する。縁部314Dは、第4挿通穴344の輪郭の一部を形成する。
言い換えると、縁部311Dは、第1挿通穴341を画定する内周面の一部である。縁部312Dは、第2挿通穴342を画定する内周面の一部である。縁部313Dは、第3挿通穴343を画定する内周面の一部である。縁部314Dは、第4挿通穴344を画定する内周面の一部である。
絶縁板300Dのうち、第1挿通穴341乃至第4挿通穴344よりもコイル軸からの距離が遠い外側領域は、コイル構造体とコイル構造体の近くに配置された他の部品との間の沿面距離の増大に貢献する。
<第8実施形態>
コイル構造体が、複数の絶縁板に巻き付けられた導体帯から形成されるならば、導体帯は、一対の絶縁板の間を通過する。この結果、一対の絶縁板は、導体帯の厚さの分だけ離間する。これは、コイル軸方向におけるコイル構造体の寸法の増大をもたらす。第8実施形態において、コイル軸方向におけるコイル構造体の寸法の低減を可能にする絶縁板が説明される。本実施形態の絶縁板は、上述の実施形態に関連して説明された様々な絶縁板に代えて利用可能である。
図14Aは、絶縁板300Eの一例を示す模式的な斜視図である。図14Bは、絶縁板300Eの模式的な平面図である。図14Cは、図14Bに示されるA−A線に沿う模式的な断面図である。図2A、図14A乃至図14Cを参照して、絶縁板300Eが説明される。第7実施形態及び第8実施形態の間で共通して用いられる符号は、当該共通の符号が付された要素が第7実施形態と同一の機能を有することを意味する。したがって、第7実施形態の説明は、これらの要素に援用される。
第7実施形態と同様に、絶縁板300Eは、第2面332と、外縁333と、内縁334と、を含む。絶縁板300Eには、軸穴319D、第1挿通穴341、第2挿通穴342、第3挿通穴343及び第4挿通穴344が形成される。
絶縁板300Eは、第2面332とは反対側の第1面331Eをさらに含む。第1面331Eには、第1溝351及び第2溝352が形成される。例えば、第1溝351は、第1挿通穴341と第2挿通穴342の間の区間に延びる導体帯200の帯部を収容し、第2溝352は、第3挿通穴343と第4挿通穴344の間に延びる導体帯200の帯部を収容する。
図2Aを参照して説明された導体帯200の折曲パターンが用いられるならば、導体帯200は、第1溝351及び第2溝352のうち一方に沿って延びる。第6実施形態に関連して説明された折曲加工が用いられるならば、導体帯200は、第1溝351及び第2溝352の両方に収容される。
図15は、絶縁板300Eを用いて形成されたコイル構造体100Eの展開断面図である。図2A及び図15を参照して、コイル構造体100Eが説明される。
コイル構造体100Eは、2つの絶縁板300Eと、導体帯200と、を備える。2つの絶縁板300Eのうち一方は、第1絶縁板301Eと称される。2つの絶縁板300Eのうち他方は、第2絶縁板302Eと称される。第1絶縁板301E及び第2絶縁板302Eは、コイル軸CAに沿って整列される。
第1絶縁板301Eの第2面332は、第2絶縁板302Eの第1面331Eに対向する。第1絶縁板301Eの第2面332は、本実施形態における「第1対向面」の一例である第2絶縁板302Eの第1面331Eは、本実施形態における「第2対向面」の一例である。
図2Aに示されるように、導体帯200は、第1折部241と第2折部242とによって区画された真っ直ぐな帯部を含む。図15は、帯部における導体帯200の断面を表す。
導体帯200の帯部は、第1溝351又は第2溝352内に配置される。したがって、第1絶縁板301Eの第2面332は、第2絶縁板302Eの第1面331Eに密着される。第1絶縁板301Eの第2面332は、第1溝351及び第2溝352を閉じるので、導体帯200の帯部は、第1溝351又は第2溝352内で適切に保持される。第1絶縁板301Eの第2面332によって閉じられた第1溝351又は第2溝352の空間は、本開示における「収容部」の一例である。
本実施形態において、第1溝351及び第2溝352は、第1面331Eに形成される。代替的に、導体帯を収容するための溝部は、第1面及び第2面の両方に形成されてもよい。
<第9実施形態>
第2実施形態乃至第8実施形態において、1つのターン部中に4つの折曲部が形成されている。1つのターン部中に多数の折曲部が形成されるならば、顕著な撚り線効果が得られる。本開示者等によれば、1つのターン部中に5以上の折曲部が形成されるならば、撚り線効果によって、コイル構造体中の電気的な損失は顕著に低減されうる。第9実施形態において、1つのターン部中に6つの折曲部を有する導体帯が説明される。
図16Aは、導体帯200の一例を示す模式的な斜視図である。図16Bは、導体帯200の模式的な平面図である。図16A及び図16Bを参照して、導体帯200が説明される。第2実施形態又は第5実施形態と、第9実施形態との間で共通して用いられる符号は、当該共通の符号が付された要素が第2実施形態又は第5実施形態と同一の機能を有することを意味する。したがって、第2実施形態又は第5実施形態の説明は、これらの要素に援用される。
製造者は、導体帯200を繰り返し折り曲げ、6つの折曲部240Fを1つのターン部内に形成してもよい。6つの折曲部240Fは、3つの第1折部241と、3つの第2折部242と、を含んでもよい。第1折部241及び第2折部242は、始端部201から終端部202までの区間に亘って、交互に形成されてもよい。
図17Aは、折曲部240Fと組み合わされる絶縁板300Fの一例を示す模式的な斜視図である。図17Bは、絶縁板300Fの模式的な平面図である。図16A乃至図17Bを参照して、絶縁板300Fが説明される。
絶縁板300Fは、略12角形のベース部310Fと、ベース部310Fから突出する6つの突出部320Fと、を含む。ベース部310Fは、6つの外周縁311Fを含む。突出部320F及び外周縁311Fは、交互に配列される。6つの外周縁311Fのうち1つは、図16A及び図16Bに示される折曲部240Fのうち1つに沿う。したがって、外周縁311Fは、折曲部240Fの折曲角度を規定することができる。折曲部240Fを挟む一対の突出部320Fは、導体帯200の側面231,232に対向する面をそれぞれ有する。したがって、突出部320Fは、折曲部240Fを位置的に安定させることができる。6つの外周縁311Fのうち1つは、本開示における「第1縁部」の一例である。
図18Aは、コイル構造体100Fの模式的な斜視図である。図18Bは、コイル構造体100Fの模式的な平面図である。図18A及び図18Bを参照して、コイル構造体100Fが説明される。
コイル構造体100Fは、導体帯200と、6つの絶縁板300Fと、を含む。6つの絶縁板300Fは、コイル軸CAに沿って整列される。6つの絶縁板300Fそれぞれの外周縁311Fのうち1つは、6つの折曲部240Fのうち1つの形成に利用される。
<第10実施形態>
コイル構造体は、様々な装置に適用可能である。コイル構造体が組み込まれた装置が小型に設計されるならば、コイル構造体は、装置内に配置された他の部品の近くに配置されることもある。装置の信頼性や安全性の観点から、コイル構造体と当該他の部品との間に長い沿面距離が要求されることもある。第10実施形態において、長い沿面距離を可能にする絶縁板が説明される。本実施形態の絶縁板は、第9実施形態に関連して説明された絶縁板に代えて利用可能である。
図19は、絶縁板300Gの一例を示す模式的な斜視図である。図16A及び図19を参照して、絶縁板300Gが説明される。第7実施形態と第10実施形態との間で共通して用いられる符号は、当該共通の符号が付された要素が第7実施形態と同一の機能を有することを意味する。したがって、第7実施形態の説明は、これらの要素に援用される。
第7実施形態と同様に、絶縁板300Gは、第1面331と、第2面332と、外縁333と、内縁334と、を含む。絶縁板300Gには、軸穴319Dが形成される。
絶縁板300Gには、第1挿通穴341G、第2挿通穴342G、第3挿通穴343G、第4挿通穴344G、第5挿通穴345G及び第6挿通穴346Gが形成されている。第1挿通穴341G、第2挿通穴342G、第3挿通穴343G、第4挿通穴344G、第5挿通穴345G及び第6挿通穴346Gは、軸穴319D周りに略等間隔に配置される。
図16Aを参照して説明された導体帯200は、第1挿通穴341G乃至第6挿通穴346Gのいずれか1つを通過する。第1挿通穴341G、第2挿通穴342G、第3挿通穴343G、第4挿通穴344G、第5挿通穴345G及び第6挿通穴346Gのいずれか1つは、本開示における「挿通穴」の一例である。
絶縁板300Gは、導体帯200の折曲加工に利用される縁部311G、312G、313G、314G、315G、316Gを含む。縁部311Gは、第1挿通穴341Gの輪郭の一部を形成する。縁部312Gは、第2挿通穴342Gの輪郭の一部を形成する。縁部313Gは、第3挿通穴343Gの輪郭の一部を形成する。縁部314Gは、第4挿通穴344Gの輪郭の一部を形成する。縁部315Gは、第5挿通穴345Gの輪郭の一部を形成する。縁部316Gは、第6挿通穴346Gの輪郭の一部を形成する。
絶縁板300Gのうち、第1挿通穴341G乃至第6挿通穴346Gよりもコイル軸からの距離が遠い外側領域は、コイル構造体とコイル構造体の近くに配置された他の部品との間の沿面距離の増大に貢献する。
<第11実施形態>
第2実施形態乃至第10実施形態に関連して説明されたコイル構造体は、単一の導体帯を備える。代替的に、コイル構造体は、複数の導体帯を備えてもよい。複数の導体帯が用いられるならば、使用者は、大きな電気エネルギをコイル構造体に容易に供給することができる。したがって、導体帯それぞれは細くてもよい。細い導体帯が用いられるならば、撚り線効果によって、電気的な抵抗は大幅に低減される。使用者は、複数の導体帯のうち1つに電気エネルギを供給してもよい。電気エネルギの供給によって、複数の導体帯のうち他のもう1つに誘起電流が生ずるならば、コイル構造体は、トランスとして利用可能である。第11実施形態において、2つの導体帯を備えるコイル構造体が説明される。
図20は、複数の導体帯の折曲パターンの一例を示す模式的な斜視図である。図20を参照して、複数の導体帯の折曲パターンが説明される。第5実施形態及び第11実施形態の間で共通して用いられる符号は、当該共通の符号が付された要素が第5実施形態と同一の機能を有することを意味する。したがって、第5実施形態の説明は、これらの要素に援用される。
図20は、複数の導体帯として、第1導体帯410と、第2導体帯420と、を示す。第1導体帯410は、コイル軸CA周りを1周分周回する1つのターン部を有する。第1導体帯410と同様に、第2導体帯420も、コイル軸CA周りを1周分周回する1つのターン部を有する。第1導体帯410及び第2導体帯420は、それぞれ複数のターン部を含んでもよい。ターン部の数は、何ら限定されない。
第1導体帯410は、1つのターン部内に4つの折曲部411を含む。4つの折曲部411は、2つの第1折部241と、2つの第2折部242と、を含む。第1折部241及び第2折部242は、交互に形成される。
第2導体帯420は、1つのターン部内に4つの折曲部421を含む。4つの折曲部421は、2つの第1折部241と、2つの第2折部242と、を含む。第1折部241及び第2折部242は、交互に形成される。
図21A乃至図21Hは、絶縁板301,302,303,304を利用して折り曲げられる第1導体帯410及び第2導体帯420の模式図である。図21A乃至図21Hを参照して、コイル構造体100Hの製造方法が説明される。
第1導体帯410及び第2導体帯420は、縁部312,313,314,315に沿って順次折り曲げられる。この間、第1導体帯410及び第2導体帯420は、それぞれ、X軸方向に延びる部分と、Y軸方向に延びる部分とを有する。
第1導体帯410は、始端部412と、始端部412とは反対側の終端部413と、を含む。第1導体帯410は、始端部412と終端部413との間に、1つのターン部を有する。
第2導体帯420は、始端部422と、始端部422とは反対側の終端部423と、を含む。第2導体帯420は、始端部422と終端部423との間に、1つのターン部を有する。
図21Aに示されるように、製造者は、第1導体帯410の隣に、第2導体帯420を配置する。図21Aにおいて、第1導体帯410及び第2導体帯420はともにY軸正方向に延びる。その後、製造者は、始端部412,422に絶縁板301を重ねる。製造者は、図21Bに示されるように、縁部312に沿って、第1導体帯410及び第2導体帯420を折り曲げる。この結果、第1導体帯410には、折曲部411が形成される。第2導体帯420には、折曲部421が形成される。
図21Cに示されるように、折曲部411,421の形成の後、製造者は、絶縁板302を絶縁板301に重ねる。この結果、第1導体帯410及び第2導体帯420は、縁部312,313の区間において、絶縁板301,302によって挟まれる。その後、製造者は、図21Dに示されるように、縁部313に沿って、第1導体帯410及び第2導体帯420を折り曲げる。この結果、第1導体帯410には、折曲部411が形成される。第2導体帯420には、折曲部421が形成される。
図21Eに示されるように、折曲部411,421の形成の後、製造者は、絶縁板303を絶縁板302に重ねる。この結果、第1導体帯410及び第2導体帯420は、縁部313,314の区間において、絶縁板302,303によって挟まれる。その後、製造者は、図21Fに示されるように、縁部314に沿って、第1導体帯410及び第2導体帯420を折り曲げる。この結果、第1導体帯410には、折曲部411が形成される。第2導体帯420には、折曲部421が形成される。
図21Gに示されるように、折曲部411,421の形成の後、製造者は、絶縁板304を絶縁板303に重ねる。この結果、第1導体帯410及び第2導体帯420は、縁部314,315の区間において、絶縁板303,304によって挟まれる。その後、製造者は、図21Hに示されるように、縁部315に沿って、第1導体帯410及び第2導体帯420を折り曲げる。この結果、第1導体帯410には、折曲部411が形成される。第2導体帯420には、折曲部421が形成される。
縁部312,313,314,315は、4つの折曲部411にそれぞれ沿う。縁部312,313,314,315は、4つの折曲部421にそれぞれ沿う。4つの折曲部421は、本実施形態における「第2の複数の折曲部」の一例である。4つの折曲部411は、本実施形態における「第1の複数の折曲部」の一例である。縁部312,313,314,315のうち1つは、本実施形態における「第1縁部」の一例である。
<第12実施形態>
第11実施形態において、絶縁板は、複数の縁部を有する。第1導体帯及び第2導体帯は、共通の縁部によって折り曲げられる。代替的に、第2導体帯は、第1導体帯の折曲加工に用いられた縁部とは異なる縁部によって折り曲げられてもよい。この場合、第2導体帯は、第1導体帯とは異なる螺旋経路を描くことができる。したがって、第1導体帯及び第2導体帯は、太い金属帯から形成されてもよい。第12実施形態において、互いに異なる螺旋経路を描く第1導体帯及び第2導体帯を有するコイル構造体が説明される。使用者が、第1導体帯及び第2導体帯のうち一方に電気エネルギを供給するならば、第1導体帯及び第2導体帯のうち他方に誘起電流が生ずるので、コイル構造体は、トランスとして利用されてもよい。
図22は、コイル構造体100Iの一例を示す模式的な斜視図である。図23は、複数の導体帯の折曲パターンの一例を表す模式的な斜視図である。図22及び図23を参照して、複数の導体帯の折曲パターンが説明される。第11実施形態及び第12実施形態の間で共通して用いられる符号は、当該共通の符号が付された要素が第11実施形態と同一の機能を有することを意味する。したがって、第11実施形態の説明は、これらの要素に援用される。
第11実施形態と同様に、コイル構造体100Iは、絶縁板301,302,303,304を備える。コイル構造体100Iは、複数の導体帯として、第1導体帯510と、第2導体帯520と、を含む。
第1導体帯510は、始端部512と、始端部512とは反対側の終端部513と、を含む。第1導体帯510は、始端部512と終端部513との間で、1つのターン部を有する。第1導体帯510は、複数のターン部を有してもよい。ターン部の数は何ら限定されない。
第2導体帯520は、始端部522と、始端部522とは反対側の終端部523と、を含む。第2導体帯520は、始端部522と終端部523との間で、1つのターン部を有する。第2導体帯520は、複数のターン部を有してもよい。ターン部の数は、何ら限定されない。
第2導体帯520の始端部522は、例えば、第1導体帯510の始端部512に対して、コイル軸CA周りの点対称の位置に配置される。第2導体帯520の終端部523は、第1導体帯510の終端部513に対して、コイル軸CA周りの点対称の位置に配置される。したがって、第2導体帯520のコイル軸CA周りの周回位相は、第1導体帯510の周回位相に対して180°ずれている。なお、導体帯間の周回の位相差は、何ら限定されない。
第1導体帯510は、絶縁板301の縁部312によって折り曲げられた折曲部511を含む。第2導体帯520は、絶縁板301の縁部314によって折り曲げられた折曲部521を含む。縁部312は、第1導体帯510の折曲部511に沿う一方で、縁部312の反対側の縁部314は、第2導体帯520の折曲部521に沿う。
第1導体帯510は、絶縁板302の縁部313によって折り曲げられた折曲部511を含む。第2導体帯520は、絶縁板302の縁部315によって折り曲げられた折曲部521を含む。縁部313は、第1導体帯510の折曲部511に沿う一方で、縁部313の反対側の縁部315は、第2導体帯520の折曲部521に沿う。
第1導体帯510は、絶縁板303の縁部314によって折り曲げられた折曲部511を含む。第2導体帯520は、絶縁板303の縁部312によって折り曲げられた折曲部521を含む。縁部314は、第1導体帯510の折曲部511に沿う一方で、縁部314の反対側の縁部312は、第2導体帯520の折曲部521に沿う。
第1導体帯510は、絶縁板304の縁部315によって折り曲げられた折曲部511を含む。第2導体帯520は、絶縁板304の縁部313によって折り曲げられた折曲部521を含む。縁部315は、第1導体帯510の折曲部511に沿う一方で、縁部315の反対側の縁部313は、第2導体帯520の折曲部521に沿う。
4つの折曲部521は、本実施形態における「第2の複数の折曲部」の一例である。4つの折曲部511は、本実施形態における「第1の複数の折曲部」の一例である。縁部312が、本実施形態における「第1縁部」の一例であるとき、縁部314が、本実施形態における「別の縁部」の一例である。縁部313が、本実施形態における「第1縁部」の一例であるとき、縁部315が、本実施形態における「別の縁部」の一例である。縁部314が、本実施形態における「第1縁部」の一例であるとき、縁部312が、本実施形態における「別の縁部」の一例である。縁部315が、本実施形態における「第1縁部」の一例であるとき、縁部313が、本実施形態における「別の縁部」の一例である。
<第13実施形態>
上述の様々な実施形態に基づいて作成されたコイル構造体は、変圧器や変成器といったトランスとして、交流電流を直流電流に変換する電力変換装置に組み込まれてもよい。この場合、電力変換装置は、電気エネルギを蓄える充電装置に組み込まれてもよい。第13実施形態において、上述の様々な実施形態に基づいて作成されたコイル構造体を有する電力変換装置が説明される。
図24は、電力変換装置600の一例を示す模式的なブロック図である。図24を参照して、電力変換装置600が説明される。
電力変換装置600は、一次回路610と、二次回路620と、コイル構造体630と、を備える。一次回路610は、スイッチング素子611を含む。二次回路620の電圧が安定化されるように、スイッチング素子611のオンタイミング及びオフタイミングは調整されてもよい。一次回路610は、本開示における「スイッチング回路」の一例である。
コイル構造体630は、上述の様々な実施形態のいずれかに基づいて形成されてもよい。代替的に、コイル構造体630は、上述の様々な実施形態の組み合わせに基づいて形成されてもよい。
コイル構造体630は、二次回路620を一次回路610から絶縁するトランスとして機能してもよい。
電力変換装置600は、一次回路610に入力された交流電流を直流電流に変換してもよい。この場合、電力変換装置600は、充電装置に組み込まれてもよい。
本開示は、電磁誘導を利用する様々な装置に好適に利用される。
100,100A〜100F・・・・・・コイル構造体
100H,100I・・・・・・・・・・コイル構造体
120,120A・・・・・・・・・・・コイル部
130〜130B・・・・・・・・・・・絶縁構造部
142・・・・・・・・・・・・・・・・磁性コア
200・・・・・・・・・・・・・・・・導体帯
210・・・・・・・・・・・・・・・・第1帯面
220・・・・・・・・・・・・・・・・第2帯面
231、232・・・・・・・・・・・・側面
240,240F・・・・・・・・・・・折曲部
241・・・・・・・・・・・・・・・・第1折部
242・・・・・・・・・・・・・・・・第2折部
251〜254・・・・・・・・・・・・折曲部
252C〜254C・・・・・・・・・・折曲部
300,300B・・・・・・・・・・・絶縁板
300D〜300G・・・・・・・・・・絶縁板
301〜304・・・・・・・・・・・・絶縁板
301E・・・・・・・・・・・・・・・第1絶縁板
302E・・・・・・・・・・・・・・・第2絶縁板
311,311F・・・・・・・・・・・外周縁
311D,311G・・・・・・・・・・縁部
312,312D,312G・・・・・・縁部
313,313D,313G・・・・・・縁部
314,314D,314G・・・・・・縁部
315,315G・・・・・・・・・・・縁部
316G・・・・・・・・・・・・・・・縁部
319,319D・・・・・・・・・・・軸穴
331,331E・・・・・・・・・・・第1面
332・・・・・・・・・・・・・・・・第2面
341,341G・・・・・・・・・・・第1挿通穴
342,342G・・・・・・・・・・・第2挿通穴
343,343G・・・・・・・・・・・第3挿通穴
344,344G・・・・・・・・・・・第4挿通穴
345G・・・・・・・・・・・・・・・第5挿通穴
346G・・・・・・・・・・・・・・・第6挿通穴
351・・・・・・・・・・・・・・・・第1溝
352・・・・・・・・・・・・・・・・第2溝
410・・・・・・・・・・・・・・・・第1導体帯
420・・・・・・・・・・・・・・・・第2導体帯
411,421・・・・・・・・・・・・折曲部
510・・・・・・・・・・・・・・・・第1導体帯
520・・・・・・・・・・・・・・・・第2導体帯
511,521・・・・・・・・・・・・折曲部
610・・・・・・・・・・・・・・・・一次回路
611・・・・・・・・・・・・・・・・スイッチング素子
630・・・・・・・・・・・・・・・・コイル構造体
931,932・・・・・・・・・・・・側面

Claims (18)

  1. 複数の折曲部で折れ曲がってコイル軸の周りを周回する導体帯と、
    前記導体帯の少なくとも一部が巻きつけられ、前記複数の折曲部の少なくとも1つに沿う第1縁部を有する第1絶縁板と、を備える、
    コイル構造体。
  2. 前記導体帯は、第1帯面と、前記第1帯面とは反対側の第2帯面とを有し、
    前記複数の折曲部は、前記第1帯面の一部が内側に折り込まれた複数の第1折部と、前記第2帯面の一部が内側に折り込まれた複数の第2折部と、を含み、
    前記複数の第1折部と前記複数の第2折部とが、前記導体帯が延びる方向に沿って交互に設けられている、
    請求項1に記載のコイル構造体。
  3. 前記第1絶縁板と隣り合う第2絶縁板をさらに備え、
    前記導体帯は、第1帯面と、前記第1帯面とは反対側の第2帯面とを有し、
    前記複数の折曲部は、前記第1帯面の一部が内側に折り込まれた第1折部と、前記第2帯面の一部が内側に折り込まれた第2折部とを含み、
    前記第1絶縁板は、前記第1折部に沿う前記第1縁部を有し、
    前記第2絶縁板は、前記第2折部に沿う第2縁部を有し、
    前記第1折部と前記第2折部とによって区画される前記導体帯の帯部が、前記第1絶縁板と前記第2絶縁板との間に挟まれている、
    請求項1に記載のコイル構造体。
  4. 前記第1絶縁板を含む複数の絶縁板をさらに備え、
    前記複数の絶縁板の数が前記複数の折曲部の数以上である、
    請求項1から3のいずれか1項に記載のコイル構造体。
  5. 前記第1絶縁板を含む第1の複数の絶縁板と、第2の複数の絶縁板と、第2導電帯とをさらに備え、
    複数の折曲部は、複数の第1折曲部と、複数の第2折曲部とを含み、
    前記導体帯は、前記複数の第1折曲部で折れ曲がってコイル軸の周りを1周分周回する第1ターン部と、前記第1ターン部の一端に連なり、かつ、前記複数の第2折曲部で折れ曲がってコイル軸の周りを1周分周回する第2ターン部とを含み、
    前記第1ターン部は前記第1の複数の絶縁板に巻きついており、前記第2ターン部は、前記第2の複数の絶縁板に巻きついている、
    請求項1に記載のコイル構造体。
  6. 前記コイル軸の方向に延びる磁性コアをさらに備え、
    前記第1絶縁板は、前記磁性コアが通過する第1軸穴を有し、
    前記第2絶縁板は、前記磁性コアが通過する第2軸穴を有する、
    請求項3に記載のコイル構造体。
  7. 前記磁性コアの形状は、前記第1および第2軸穴の形状に対して相補的であり、
    前記第1および第2軸穴の形状は、非円形である、
    請求項6に記載のコイル構造体。
  8. 前記第1絶縁板は、第1主面と、前記第1主面とは反対側の第2主面とを有し、
    前記第1縁部は、前記第1主面の外形輪郭と前記第2主面の外形輪郭とをつなぐ側面の一部である
    請求項1乃至7のいずれか1項に記載のコイル構造体。
  9. 前記第1絶縁板は、前記導体帯が挿通される挿通穴を有し、
    前記第1縁部は、前記挿通穴を画定する内周面の一部である、
    請求項1乃至7のいずれか1項に記載のコイル構造体。
  10. 前記導体帯は、第1帯面と、前記第1帯面とは反対側の第2帯面とを有し、
    前記複数の折曲部は、前記第1帯面の一部が内側に折り込まれた複数の折部を含み、
    前記導体帯は、前記複数の折部で折れ曲がって前記コイル軸の周りを1周分周回するターン部を含み、
    前記第1絶縁板は、前記第1縁部を含む複数の縁部を有し、
    前記ターン部に含まれる前記複数の折部は、前記複数の縁部に沿って折れ曲がっている、
    請求項1に記載のコイル構造体。
  11. 第2絶縁板をさらに備え、
    前記導体帯は、前記複数の折曲部によって区画され、前記第1絶縁板と前記第2絶縁板との間に挟まれる帯部を含み、
    前記第1絶縁板及び前記第2絶縁板の少なくとも一方は、前記帯部と対向する位置に、前記帯部を収容する収容部を有する、
    請求項1に記載のコイル構造体。
  12. 前記導体帯は、5以上の前記折曲部で折れ曲がって前記コイル軸の周りを1周分周回するターン部を含み、
    前記複数の第1折部と前記複数の第2折部とが、前記ターン部が延びる方向に沿って交互に設けられている、
    請求項2に記載のコイル構造体。
  13. 前記複数の折り曲げ部は、第1の複数の折曲部であり、
    前記導体帯は、第1導体帯であり、
    前記コイル構造体は、第2の複数の折曲部で折れ曲がってコイル軸の周りを周回する第2導体帯をさらに含み、
    前記第2の複数の折曲部の少なくとも1つは、前記第1縁部に沿って折れ曲がっている、
    請求項1に記載のコイル構造体。
  14. 前記複数の折り曲げ部は、第1の複数の折曲部であり、
    前記導体帯は、第1導体帯であり、
    前記コイル構造体は、第2の複数の折曲部で折れ曲がってコイル軸の周りを周回する第2導体帯をさらに含み、
    前記第1絶縁板は、前記第1縁部とは異なる別の縁部を有し、
    前記第2の複数の折曲部の少なくとも1つは、前記別の縁部に沿って折れ曲がっている、
    請求項1に記載のコイル構造体。
  15. 前記導体帯は、前記複数の折曲部の間に帯部を有し、
    前記帯部の主面の法線は、前記コイル軸に対して略平行である、
    請求項1に記載のコイル構造体。
  16. 前記絶縁板は、前記導体帯よりも曲げ剛性が高い、
    請求項1に記載のコイル構造体。
  17. 請求項13又は14に記載のコイル構造体を備えるトランスであって、
    前記第1導体帯及び前記第2導体帯のうち一方に電流が供給されたとき、
    前記第1導体帯及び前記第2導体帯のうち他方に誘起電流が生ずる、
    トランス。
  18. 請求項1乃至17のいずれか1項に記載のコイル構造体と、
    スイッチング素子を含むスイッチング回路と、を備える、
    電力変換装置。
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