JP2019021796A - エッジワイズコイル部品およびエッジワイズコイル部品用絶縁部材 - Google Patents

Abstract

【課題】コアとコイルの絶縁が確保され、組立てが容易なエッジワイズコイル部品を提供する。【解決手段】内周の平面形状が正多角形または正多角形の各隅が面取りされてなるエッジワイズ巻きコイル３がコア２と絶縁した状態で取り付けられる絶縁部材４は、平板状のベース部４１の上面に上下方向を軸とした円筒状の胴部５２の上端に複数の突起５３が巻軸１００に対して放射外方向に突出して形成されてなる巻軸部５０を有し、コイルは内周が胴部の周りに取り付けられて上下方向の位置が突起とベース部との間にあり、突起が正多角形の所定の辺３４を放射外方向に向かって横断している状態で取り付けられ、コイルの内周と巻軸部の平面形状は、コイルと巻軸部を巻軸の周りに相対的に回転させて突起を正多角形の所定の隅の方向に突出させた際にコイルの内周の内側に巻軸部の上端面が包含される形状に形成されているエッジワイズコイル部品１としている。【選択図】図２

Description

本発明は、エッジワイズコイル部品およびエッジワイズコイル部品用絶縁部材に関する。

チョークコイルやトランスなどのコイル部品には、エッジワイズコイルを用いたものがある。エッジワイズコイルは、断面積が大きな平角線が巻軸周りに巻回されたコイルであり、その平角線における面の法線方向が巻軸に平行になっている。そのため、大電流を扱うコイル部品を薄型にすることができる。なお、エッジワイズコイルを用いたコイル部品（以下、エッジワイズコイル部品とも言う）は、コイルに大電流を流して用いられることが多いことから、コアとコイル、あるいは複数のコイル間を確実に絶縁する必要がある。例えば、コイルの巻軸の方向を上下方向とすると、以下の特許文献１に記載されたコンバータートランスでは、絶縁ベースとボビンの二つの部材が一つのエッジワイズコイルを上下方向から狭持した構造となっている。

特開２００３−１７３３４号公報

上述したようにエッジワイズコイル部品は、コアとコイルとを絶縁するために、コイルを二つの部材で上下方向から狭持する構成となっている。そのため、絶縁に要する部材（以下、絶縁部材とも言う）に掛かるコストや、二つの部材を組み立てるコストが必要となる。また、エッジワイズコイル部品では、二つの絶縁部材を、接着したり、複雑な係合構造を設けて二つの絶縁部材を組み付けたりすることで相互に固定する必要がある。そのためエッジワイズコイル部品を安価に提供することが難しくなる。

そこで本発明は、コアとコイルの絶縁を確保しつつ容易に組立てることができる構造を備えたエッジワイズコイル部品と、そのエッジワイズコイル部品用絶縁部材を提供することを目的としている。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、コアによって形成された閉磁路内にエッジワイズ巻きされたコイルが配置されてなるエッジワイズコイル部品であって、
前記コアと前記コイルとを絶縁するとともに当該コイルが取り付けられる絶縁部材を備え、
前記コイルの巻軸方向を上下方向として、
前記コイルは、上下方向から見た際の内周の平面形状が、正多角形、あるいは正多角形の各隅が面取りされた形状となるように成形され、
前記絶縁部材は、コイルの下面を支持する平板状のベース部の上面に上下方向を軸とした筒状の巻軸部が形成されてなり、
前記巻軸部は、巻軸方向を軸とした円筒状の胴部の上端に、前記正多角形の辺の数に応じた複数の突起が前記巻軸周りに所定の角度間隔で当該巻軸に対して放射外方向に突出して形成されてなり、
前記コイルは、内周が前記胴部の周りに取り付けられて上下方向の位置が前記突起と前記ベース部との間にあるとともに、前記突起が前記正多角形の所定の辺を放射外方向に向かって横断している状態で取り付けられ、
前記コイルの内周と前記巻軸部の平面形状は、当該コイルと当該巻軸部を前記巻軸の周りに相対的に回転させて前記突起を前記正多角形の所定の隅の方向に突出させた際に、前記コイルの内周の内側に前記巻軸部の上端面が包含される形状に形成されている、
ことを特徴とするエッジワイズコイル部品としている。

前記コイルの前記正多角形は偶数の辺を有し、
前記突起は、巻軸に対して対称位置に形成されているとともに、前記巻軸を挟んで対向する先端間の距離は、前記コイルの前記正多角形の対角線に対応する線分の長さ以下で、当該正多角形の対辺距離よりも大きい、
ことを特徴とするエッジワイズコイル部品とすることもできる。

また、前記エッジワイズコイルの内周は、正方形の各隅がＲ状に面取りされた平面形状を有し、前記突起は前記巻軸周りに９０゜の角度間隔で４箇所に配置されていてもよい。

本発明の範囲には、コアによって形成された閉磁路内に、上下方向を巻軸方向としてエッジワイズ巻きされているとともに、上下方向から見た際の内周の平面形状が、正多角形、あるいは正多角形の各隅が面取りされた形状となるように成形されたコイルが配置されてなるエッジワイズコイル部品において、前記コアと前記コイルとを絶縁するとともに当該コイルが取り付けられるエッジワイズコイル部品用絶縁部材も含まれ、当該絶縁部材の一態様は、
前記コイルの下面を支持する平板状のベース部と、当該ベース部の上面に上下方向を軸とした筒状の巻軸部とを備え、
前記巻軸部は、巻軸方向を軸とした円筒状の胴部の上端に、前記正多角形の辺の数に応じた複数の突起が前記巻軸周りに所定の角度間隔で当該巻軸に対して放射外方に突出して形成されてなり、
前記巻軸部の上端面の平面形状は、前記コイルの内周の内側に包含される形状に形成されている、
ことを特徴としている。

本発明の一態様によれば、組立てが容易でより安価に提供することができるとともに、コアとコイルの絶縁が確保されて高い信頼性を有するエッジワイズコイル部品が提供される。また、本発明のエッジワイズコイル部品用絶縁部材によれば、エッジワイズコイル部品においてコアとコイルとを確実に絶縁をすることができるとともに、エッジワイズコイルの組立を容易にすることができる。それによって信頼性の高い安価なエッジワイズコイルを提供することができる。なお、その他の効果については以下の記載で明らかにする。

本発明の実施例に係るエッジワイズコイル部品の外観を示す図である。 上記実施例に係るエッジワイズコイル部品の分解斜視図である。 上記実施例に係るエッジワイズコイル部品を構成する絶縁部材の構造を示す図である。 上記実施例に係るエッジワイズコイル部品を構成するコイルが上記絶縁部材に取り付けられている状態を示す図である。 上記絶縁部材に上記コイルを取り付ける手順を示す図である。 本発明のその他の実施例に係るエッジワイズコイル部品におけるコイルと絶縁部材とを示す図である。

本発明の実施例について、以下に添付図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明に用いた図面において、同一または類似の部分に同一の符号を付して重複する説明を省略することがある。図面によっては説明に際して不要な符号を省略することもある。

＝＝＝実施例＝＝＝
図１に本発明の実施例に係るエッジワイズコイル部品１の外観図を示した。ここに示したエッジワイズコイル部品１は、チョークコイルであり、上下方向を巻軸１００として、コア２によって形成された閉磁路内にエッジワイズ巻きされたコイル３が配置されてなる。そして、絶縁部材４には、コイル３がコア２と離間した状態で取り付けられることで、コア２とコイル３との絶縁が確保されている。

図２は、本実施例のエッジワイズコイル部品１の分解斜視図である。図示したように、本実施例に係るエッジワイズコイル部品１は、上下方向で対面する二つのコア部材（２１、２２）からなるコア２と、帯状の金属板からなる平角線をエッジワイズ巻きにしてなるコイル３と、当該コイル３をコア２によって形成される閉磁路内に固定しつつ、コア２とコイル３との絶縁を確保するための絶縁部材４とで構成されている。

ここに示したエッジワイズコイル部品１では、コア２は、円柱状の中足２３を備えたＥ型のコア部材（２１，２２）を上下方向で対面させてなるＥＥＲ型であり、コイル３は、円柱状の中足２３の軸が巻軸１００となるように絶縁部材４に取り付けられている。環状に形成されたコイル３は、上下方向から見たときに、外周３１と内周３２の平面形状が、ともに正方形の四隅が丸められてＲ状に面取りされたような形状である。そして、上下方向に直交する一方向にコイル３の端部３３が導出されている。

絶縁部材４は、上下方向を法線とした平坦面を有するベース部４１と、ベース部４１の上下一方の面に突出して形成されている中空筒状の巻軸部５０とを有し、巻軸部５０の中空部５１にコア２の中足２３が挿通され、巻軸部５０の外周を取り囲むようにコイル３が配置される。ここで巻軸部５０がベース部４１の上面側に形成されていることとして、上下の各方向を規定し、コイル３の端部３３が前方に導出されていることとして前後の各方向を規定する。左右の各方向については、前方から後方を見たときの方向に従って規定することとする。したがって、図２は、エッジワイズコイル部品１を左上前方から見たときの分解斜視図となる。また、ここでは説明を容易にするために、筒状の巻軸部５０の軸、およびコア２の中足２３の軸がコイル３の巻軸１００に一致しているものとする。そして、本実施例に係るエッジワイズコイル部品１では、絶縁部材４は、一つの部材で構成されており、原理的に二つの絶縁部材を接着したり、複雑な係合構造を設けて一体化したりする工程が不要なものとなっている。

図３に絶縁部材４の構造を示した。図３（Ａ）は、絶縁部材４を左上前方から見たときの斜視図であり、図３（Ｂ）は右下前方から見たときの斜視図である。図３（Ａ）に示したように、巻軸部５０は、上下方向を軸１００とした中空円筒状の胴部５２の上端に放射外方向に向かって突出する突起５３が、当該軸１００周りに９０゜の角度間隔で前後左右の４箇所に形成されてなる。なお、図３（Ｂ）に示したように、ベース部４１の下面には、下側のコア部材（図２、符号２２）を保持するためのガイド部４２が左右両端側に形成されており、下側のコア部材２２は、自身の外形がこのガイド部４２と係合することでベース部４１に対して所定の位置に固定される。

上述したように、本実施例に係るエッジワイズコイル部品１では、一つの絶縁部材４のみでコイル３とコア２との絶縁が確保され、コイル３が所定の位置に取り付けられている。図４に絶縁部材４に対するコイル３の取り付け状態を示した。図４に示したように、コイル３は、絶縁部材４の巻軸部５０の胴部５２に内接した状態でベース部４１と突起５３との間に配置されている。また、内周３２の平面形状が、四隅が面取りされた正方形（以下、略正方形とも言う）となっているコイル３に対し、各突起５３は、当該略正方形の各辺３４を二分する位置にて当該辺を内周側から外周側に向かって延長するように突出している。したがって、コイル３は、巻軸部５０の胴部５２を取り囲むように配置されていることで左右前後方向の移動が規制され、かつ、ベース部４１と突起５３とによって上下方向の移動が規制された状態で取り付けられている。

ここで、図２と図４を参照すると、本実施例のエッジワイズコイル部品１では、前後方向に開口するコア２が絶縁部材４に対して所定の位置に配置されている。それによって、絶縁部材４に取り付けられているコイル３は、そのコア２の左右の外足２４との間に間隙を有して配置され、コイル３とコア２との左右方向の絶縁が確保されている。また、コイル３と下方のコア部材２２との間には絶縁部材４のベース部４１が介在し、コイル３と上方のコア部材２１との間には絶縁部材４の突起５３が介在している。それによって、コア２とコイル３との上下方向の絶縁が確保されている。もちろん、コア２の中足２３が巻軸部５０の中空部５１に挿通されていることで、コア２の中足２３とコイル３との間の絶縁も確保されている。

そして、コイル３の内周における対向する二辺間（３４、３４）の距離（以下、対辺距離Ｄ１とも言う）が胴部５２の外径φ以下であり、本実施例に係るエッジワイズコイル部品１では、コイル３における対辺距離Ｄ１が胴部５２の外径φと同等で、コイル３は、内周が胴部５２の外周に内接している。もちろん、コイル３が絶縁部材４に対して上方に逸脱しなければ、コイル３が胴部５２に対して遊びを有して取り付けられていてもよい。いずれにしても、コイル３の上方への逸脱を防止できるように、突起５３の長さと胴部５２の外径φとの差を適宜に設計しておけばよい。

図５に絶縁部材４にコイル３を取り付ける手順を示した。図５はコイル３と絶縁部材４を上方から見たときの平面図であり、図５（Ａ）は、コイル３を絶縁部材４に取り付ける際のコイル３と巻軸部５０との相対的な位置関係を示しており、図５（Ｂ）は、コイル３が絶縁部材４に取り付けられた後の状態を示している。なお、図中では巻軸１００周りのコイル３と巻軸部５０との相対的な回転位置がわかりやすいように、巻軸部５０の上端面をハッチングによって示している。

まず、コイル３を絶縁部材４に取り付ける際には、上方から見て、コイル３の内周と巻軸部５０の胴部５２とが巻軸１００と同軸となるようにコイル３と絶縁部材４との相対的な位置関係を調整し、その上で図５（Ａ）に示したように、コイル３の内周の平面形状である略正方形の対角線３５の方向に巻軸部５０の突起５３が突出するように、コイル３を絶縁部材４に対して巻軸１００周りに相対的に回転させる。本実施例のエッジワイズコイル部品１では、巻軸１００を挟んで対向する二つの突起（５３、５３）の先端間の距離Ｄ２が、コイル３の内周における略正方形の対角線３５に対応する線分の長さ（以下、対角距離Ｄ３とも言う）以下である（Ｄ２≦Ｄ３）。また、コイル３と巻軸部５０とが図５（Ａ）に示した回転位置関係にあるときは、コイル３の内周の平面形状の内側に巻軸部５０の上面の平面形状が包含される。そして、この回転位置関係を維持しつつ、コイル３を巻軸部５０に対して上方から差し込むと、コイル３は突起５３と干渉せずに上下方向の所定位置、すなわちベース部４１の上面に当接しつつ突起５３の下方に配置される。

コイル３の上下方向の位置が定まったならば、図５（Ｂ）に示した状態になるように、コイル３を巻軸１００周りに回転させる。巻軸１００を挟んで対向する二つの突起（５３、５３）の先端間の距離Ｄ２は、略正方形の平面形状を有するコイル３の対辺距離Ｄ１よりも大きいため、コイル３は突起５３によって上方への移動が規制された最終的な取り付け位置に配置される。このように、本実施例に係るエッジワイズコイル部品１では、コイル３における内周の形状、対辺距離Ｄ１、および対角距離Ｄ３、絶縁部材４における突起５３の配置、形状、巻軸１００に対して対称位置にある二つの突起（５３、５３）の先端間の距離Ｄ２、および胴部５２の外径φが最適化されて、絶縁部材４に対してコイル３を所定の位置に容易に配置できるようになっている。

＝＝＝その他の実施例＝＝＝
上記実施例では、突起５３が巻軸１００に対して９０゜の角度間隔で４箇所に形成されていたが、突起５３は、巻軸１００に対して、少なくとも、左右、あるいは前後に対称となる２箇所に形成されていればよい。それによって、コイル３の内周の平面形状である略正方形において、互いに対向する二辺（３４、３４）に対し、巻軸１００に関して放射方向に横切る位置に突起５３が配置され、コイル３の上方への移動を規制することができる。また、コイル３は、内周の隅がＲ状などに面取りされたような形状ではなく、隅が直角となる正方形であってもよい。そして、巻軸１００に対して対称となる二つの突起（５３、５３）の先端間の距離Ｄ２が、その正方形の対角線の長さ以下で、対辺距離Ｄ１より大きければよい。さらに、突起５３の突出方向が正方形の対角線３５の方向となるように、コイル３を巻軸部５０に対して回転させたときに、突起５３を含めた巻軸部５０の平面形状がその正方形の領域に包含されていればよい。もちろん、コイル３の内周は、隅がＲ状ではなく直線状に面取り（４５゜面取り）されたような形状であってもよい。

コイルの内周は、正方形あるいは略正方形に限らず、辺が三つ以上ある正多角形あるいは正多角形の隅が面取りされたような形状であってもよい。正多角形の辺の数が偶数である場合、コイルが取り付けられている状態において、突起が巻軸部の上端に巻軸に対して対称となる位置で、かつ正多角形において互いに対向する二辺が二等分されるように放射外方向に横断する位置に形成されていればよい。そして、突起が正多角形の対角線方向に突出するようにコイルを巻軸部に対して相対的に回転させたときに、突起を含む巻軸部の平面形状がコイルの内周の平面形状に包含されていればよい。

なお、エッジワイズコイル部品の磁気特性を考慮すれば、コイルの平面形状は、偶数の辺を有する正多角形を基本としたもののほうがよい。それによって、コイルを巻軸に対して前後および左右に対称となるように閉磁路内に配置することができる。もちろん、上記実施例に係るエッジワイズコイル部品の構造や構成は、コイルの辺の数を奇数にしたエッジワイズコイル部品にも適用することができる。いずれにしても、巻軸部には、コイルの内周の平面形状の基本となる正多角形の辺の数に応じて複数の突起が巻軸周りに所定の角度間隔で巻軸に対して放射外方に突出して形成されていればよい。

図６に、内周の平面形状として、辺の数が奇数の正多角形をとるコイル１０３を備えたエッジワイズコイル部品を示した。ここでは説明を容易にするために、内周の平面形状が正三角形のコイル１０３を備えたエッジワイズコイル部品における巻軸部１５０とコイル１０３の平面形状を示している。図６（Ａ）はコイル１０３を巻軸部１５０の周りに取り付ける際の巻軸部１５０とコイル１０３との相対的な位置関係を示しており、図６（Ｂ）は、コイル１０３が絶縁部材に取り付けられた後の状態を示している。なお、この図６においても巻軸部１５０の上端面をハッチングによって示した。

図６（Ａ）に示したように、巻軸部１５０には、コイル１０３の内周の平面形状となる正三角形の辺と同じ数の三つの突起５３が巻軸１００周りに等角度間隔で形成されている。そして、各突起５３が、各辺１３４の直角二等分線１３５上にて正三角形の各頂角１３６と対向するように、コイル１０３と巻軸部１５０とを相対的に回転させたときに、巻軸部１５０の平面形状がコイル１０３の内周の平面形状に包含される。それによって、コイル１０３は、突起５３と干渉することなく、巻軸部１５０に対して所定の上下位置に配置される。図６（Ｂ）に示したように、コイル１０３を絶縁部材に取り付ける際には、巻軸部１５０の各突起５３がコイル１０３の内周の平面形状である正三角形の各辺１３４を二等分しつつ、巻軸１００から放射外方向に向かって各辺１３４を横断する位置に配置されるようにコイル１０３を巻軸１００周りに回転させればよい。

なお、本発明の実施例係るエッジワイズコイル部品は、トランスなど、複数のエッジワイズコイルを備えた各種コイル部品にも適用することができる。例えば、上記実施例における絶縁部材のベース部の下面にも巻軸部を設ければ、コイルとコアとの絶縁を確保した上で、一つの絶縁部材に二つのエッジ巻きコイルを取り付けることができる。

１ エッジワイズコイル部品、２ コア、３,１０３ コイル、４ 絶縁部材、
２１,２２ コア部材、４１ ベース部 ５０,１５０ 巻軸部、５２ 胴部、
５３ 突起

Claims (4)

1. コアによって形成された閉磁路内にエッジワイズ巻きされたコイルが配置されてなるエッジワイズコイル部品であって、
   前記コアと前記コイルとを絶縁するとともに当該コイルが取り付けられる絶縁部材を備え、
   前記コイルの巻軸方向を上下方向として、
   前記コイルは、上下方向から見た際の内周の平面形状が、正多角形、あるいは正多角形の各隅が面取りされた形状となるように成形され、
   前記絶縁部材は、コイルの下面を支持する平板状のベース部の上面に上下方向を軸とした筒状の巻軸部が形成されてなり、
   前記巻軸部は、巻軸方向を軸とした円筒状の胴部の上端に、前記正多角形の辺の数に応じた複数の突起が前記巻軸周りに所定の角度間隔で当該巻軸に対して放射外方向に突出して形成されてなり、
   前記コイルは、前記胴部の周りに取り付けられ、上下方向の位置が前記突起と前記ベース部との間にあるとともに、前記突起が前記正多角形の所定の辺を放射外方向に向かって横断している状態で取り付けられ、
   前記コイルの内周と前記巻軸部の平面形状は、当該コイルと当該巻軸部を前記巻軸の周りに相対的に回転させて前記突起を前記正多角形の所定の隅の方向に突出させた際に、前記コイルの内周の内側に前記巻軸部の上端面が包含される形状に形成されている、
   ことを特徴とするエッジワイズコイル部品。
2. 請求項１において、
   前記コイルの前記正多角形は偶数の辺を有し、
   前記突起は、巻軸に対して対称位置に形成されているとともに、前記巻軸を挟んで対向する先端間の距離は、前記コイルの前記正多角形の対角線に対応する線分の長さ以下で、当該正多角形の対辺距離よりも大きい、
   ことを特徴とするエッジワイズコイル部品。
3. 請求項２において、前記エッジワイズコイルの内周は、正方形の各隅がＲ状に面取りされた平面形状を有し、前記突起は前記巻軸周りに９０゜の角度間隔で４箇所に配置されていることを特徴とするエッジワイズコイル部品。
4. コアによって形成された閉磁路内に、上下方向を巻軸方向としてエッジワイズ巻きされているとともに、上下方向から見た際の内周の平面形状が、正多角形、あるいは正多角形の各隅が面取りされた形状となるように成形されたコイルが配置されてなるエッジワイズコイル部品において、前記コアと前記コイルとを絶縁するとともに当該コイルが取り付けられる絶縁部材であって、
   前記コイルの下面を支持する平板状のベース部と、当該ベース部の上面に上下方向を軸とした筒状の巻軸部とを備え、
   前記巻軸部は、巻軸方向を軸とした円筒状の胴部の上端に、前記正多角形の辺の数に応じた複数の突起が前記巻軸周りに所定の角度間隔で当該巻軸に対して放射外方に突出して形成されてなり、
   前記巻軸部の上端面の平面形状は、前記コイルの内周の内側に包含される形状に形成されている、
   ことを特徴とするエッジワイズコイル部品用絶縁部材。

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