JP2020021779A - ボビンおよびコイル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化が可能であると共に、ワイヤの巻乱れが少なく、コイル特性値のばらつきが小さいコイル装置と、それに適したボビンを提供すること。【解決手段】ボビン４０の外周部には、ワイヤ２２の巻回軸に沿って相互に隣り合うワイヤ巻回部分相互を各巻回区画４７毎に分離する複数の巻回隔壁鍔４６が形成してある。それぞれの巻回隔壁鍔４６には、隣接する各巻回区画４７相互を連絡する少なくとも１の連絡溝４６ａが形成してある。それぞれの連絡溝４６ａの周方向幅を規定するように巻回隔壁鍔４６に形成してある一対の切欠縁部４６ｂ，４６ｃの少なくともいずれか一方の周方向位置が、巻軸方向に沿って隣接する巻回隔壁鍔４６の相互間で異なる。【選択図】図４Ｂ

Description

本発明は、たとえばトランスなどとしても好適に用いることができるコイル装置と、それに用いられるボビンに関する。

たとえばトランスなどに用いられるボビンとしては、特許文献１に示すボビンが知られている。この従来のボビンでは、一対の鍔部の間に一本のワイヤのみが入り込む隙間が形成してあり、鍔部の間に多層巻きが可能になっている。

しかしながら、従来のボビンでは、巻き軸方向に多数の鍔部を形成し、各鍔部に連絡溝を設け、鍔部間でワイヤを掛け渡してボビンの外周に巻軸方向に沿って多数回ワイヤを巻回しようとする場合に問題が生じることが判明した。すなわち、従来のボビンでは、各鍔部に形成してある連絡溝が巻軸方向に沿って直線状に形成することが一般的であるために、連絡溝の部分でワイヤの交差部が巻軸方向に重なり、鍔部を変形させてしまうなどの課題がある。

巻回されるワイヤの線径に比較して、近接する鍔部の間の隙間を大きくすれば、このような問題は生じないが、その場合には、ワイヤの巻乱れが生じやすくなり、インダクタンスなどのコイル特性値のばらつきが大きくなる。また、ワイヤの巻乱れを防止するために、近接する鍔部の隙間を小さくすると、連絡溝の部分でワイヤの交差部が膨らみ、その外側にワイヤカバーを密着して取り付けることが困難になるおそれもある。

すなわち、ワイヤカバーの外側に巻回されるワイヤ（コイル）と、内側に巻回されるワイヤ（コイル）との距離を一定にすることが困難になり、コイル相互間の結合係数が低下したり、ばらついたりするおそれがある。また、コイル装置の小型化が困難になる。

特開２００８−６６５３９号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、小型化が可能であると共に、ワイヤの巻乱れが少なく、コイル特性値のばらつきが小さいコイル装置と、それに適したボビンを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係るボビンは、
ワイヤが巻回される外周部を持つボビンであって、
前記ボビンの外周部には、前記ワイヤの巻回軸に沿って相互に隣り合うワイヤ巻回部分相互を各巻回区画毎に分離する複数の巻回隔壁鍔が形成してあり、
それぞれの前記巻回隔壁鍔には、隣接する各巻回区画相互を連絡する少なくとも１の連絡溝が形成してあり、
それぞれの前記連絡溝の周方向幅を規定するように前記巻回隔壁鍔に形成してある一対の切欠縁部の少なくともいずれか一方の周方向位置が、前記巻軸方向に沿って隣接する前記巻回隔壁鍔の相互間で、異なることを特徴とする。

本発明に係るボビンでは、連絡溝の周方向幅を規定するように前記巻回隔壁鍔に形成してある一対の切欠縁部の少なくともいずれか一方の周方向位置が、前記巻軸方向に沿って隣接する前記巻回隔壁鍔の相互間で、異なる。このため、各巻回区画に二層以上にワイヤを巻回したとしても、巻軸方向に沿って近接する連絡溝をそれぞれ通過するワイヤの交差部の周方向位置を、周方向に沿ってずらすことが可能になる。

すなわち、本発明のボビンでは、各巻回区画に二層以上にワイヤを巻回したとしても、連絡溝の近くでワイヤの交差部による膨らみや巻乱れが無くなり、コイル特性値のばらつきも小さくなる。また、コイル装置の小型化も容易になる。

前記巻軸方向に沿って相互に隣接する前記連絡溝の周方向幅が、相互に異なっていてもよい。また、巻軸方向に沿って中央から外側に向けて前記連絡溝の周方向幅が、大きくなっていてもよい。

あるいは、それぞれの前記巻回隔壁鍔に形成してある一対の切欠縁部のうちの一方側の周方向位置が、前記巻軸方向に沿って、前記中央から上方向に向けて広がる位置にあってもよく、
それぞれの前記巻回隔壁鍔に形成してある一対の切欠縁部のうちの他方側の周方向位置が、前記巻軸方向に沿って、前記中央から下方向に向けて広がる位置にあってもよい。

このように構成することで、特に、ボビンの巻軸方向の中央部からワイヤのα巻きを行う場合に、連絡溝において、巻軸方向に沿って、ワイヤの交差部を周方向にずらしやすくなる。

前記巻軸方向に沿って前記連絡溝の周方向幅が略同一であっても良い。ただし、一対の切欠縁部の少なくともいずれか一方の周方向位置が、前記巻軸方向に沿って隣接する前記巻回隔壁鍔の相互間で、異なることが必要である。前記連絡溝が、前記ボビンの外周部で斜めに形成してあってもよい。

本発明に係るコイル装置は、
上記に記載のボビンと、
前記ボビンの外周部に巻回してある第１ワイヤと、
前記第１ワイヤが巻回してあるボビンの周囲を覆うワイヤカバーと、
前記ワイヤカバーの外周に巻回してある第２ワイヤと、を有する。

本発明のコイル装置では、各巻回区画に二層以上に第１ワイヤを巻回したとしても、巻軸方向に沿って近接する連絡溝をそれぞれ通過するワイヤの交差部の周方向位置を、周方向に沿ってずらすことが可能になる。すなわち、本発明のコイル装置では、各巻回区画に二層以上に第１ワイヤを巻回したとしても、連絡溝の近くでワイヤの交差部による膨らみや巻乱れが無くなり、コイル特性値のばらつきも小さくなる。また、コイル装置の小型化も容易になる。なお、第１ワイヤによるコイルは、１次ワイヤであってもよく、あるいは２次ワイヤであってもよい。

前記ボビンの外周部の前記巻軸方向の上端部または下端部には、前記第１ワイヤが巻回されない非巻回区画を形成するための巻回規制鍔が形成してあっても良い。また、前記非巻回区画に位置する前記ボビンの外周部には、前記ワイヤカバーを前記ボビンに対して位置決めして取り付けるための位置決め部が形成してあってもよい。位置決め部が形成してあることで、ボビンとワイヤカバーとの位置決めが容易になる。

前記ワイヤカバーの外周部には、前記非巻回区画に対応する位置を含めて、前記第２ワイヤが前記巻回軸に沿って所定範囲の長さ範囲で巻回されることを規定する位置決め鍔部が形成してあってもよい。このように構成することで、第１ワイヤが巻回されていない非巻回区画の外側に、第２ワイヤの巻回部を位置させることが可能になり、たとえばコイル装置のリーケージ特性の調整が容易になる。

前記ワイヤカバーの内周部には、前記第１ワイヤのリード部を前記巻軸方向の上部に引き出すための通路用凹部が形成してあってもよい。このようにすることで、コイル装置の小型化を図ることができる。

好ましくは、前記通路用凹部と前記連絡溝の位置以外の部分では、前記巻回隔壁鍔の外周縁が前記ワイヤカバーの内周部に接触可能になっている。このように構成することで、ワイヤカバーの内側と外側に巻回されるワイヤのコイル間距離を一定にし易くなり、コイル特性値のばらつきが少なくなる。

前記ワイヤカバーの外周部には、前記巻軸方向の下端部に巻回してある前記第２ワイヤのリード部を引っ掛けて前記巻軸方向の上部に向けるための偏向用凸部が形成してあってもよい。このように構成することで、端子台をボビンの巻軸方向の上部に形成しやすくなる。

本発明のコイル装置では、前記巻回区画に前記第１ワイヤが二層以上に巻回されている場合に特に有効である。また、巻回区画の前記巻軸方向の幅は、単一の前記第１ワイヤが入り込める幅に設定してある場合に特に有効であり、巻乱れを有効に防止することができる。

図１は本発明の一実施形態に係るコイル装置の斜視図である。 図２Ａは図１に示すコイル装置の分解斜視図である。 図２Ｂは図２Ａに示すワイヤカバーを分解したボビンの斜視図である。 図３Ａは図２Ｂに示すボビンにワイヤを巻回するための斜視図である。 図３Ｂは図３Ａに示すボビンの左側面図である。 図３Ｃは図３Ａに示すボビンの正面図である。 図３Ｄは図３Ｃに示すに示すIIIＤ−IIIＤ線に沿う要部断面図である。 図３Ｅは図３Ｂに示すボビンの変形例に係る左側面図である。 図４Ａは図２Ｂに示すワイヤ巻回後のボビンをＸ軸の逆方向から見た斜視図である。 図４Ｂは図２Ｂに示すボビンの左側面図である。 図４Ｃは図４Ｂに示すボビンの変形例を示す左側面図である。 図４Ｄは図４Ｂに示すボビンの比較例を示す左側面図である。 図５は図２Ｂに示すコイルカバーの異なる角度から見た斜視図である。 図６Ａは図１Ａに示すVIＡ−VIＡ線に沿う要部断面図である。 図６Ｂは図１Ａに示すVIＢ−VIＢ線に沿う要部断面図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
第１実施形態
図１に示すように、本発明の一実施形態に係るコイル装置１０は、４つのコア１２と、ボビン４０と、ワイヤカバー５０と、２つのコアカバー６０とを有する。本実施形態では、図において、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは、相互に垂直であり、コイル装置１０の実装面に対して垂直方向がＺ軸であり、ボビン４０に形成してある一対のリード引出部４９が相互に反対側に位置する方向がＸ軸である。

図２Ａに示すように、４つのコア１２は、組み立てられて、後述するコイルにより発生する磁束を通過させる磁路を形成する。これらのコア１２は、対称な形状を有しており、ワイヤカバー５０およびボビン４０を上下方向（図においてＺ軸方向）から挟むようにして互いに連結される。

各コア１２は、それぞれ縦断面（Ｙ軸およびＺ軸を含む切断面）が略Ｅ字形状コアである。各コア１２は、たとえばフェライト、金属磁性体などの軟磁性体で構成され、Ｙ軸方向に延びる平板状のベース１３と、各ベース１３のＹ軸方向の両端からＺ軸方向に突出する一対の側脚１６，１６と、各ベース１３のＹ軸方向の中間位置からＺ軸方向に突出する中脚１４とを有する。

本実施形態では、各コア１２の中脚１４がボビン４０の第１中空筒部４４に形成してある第１貫通孔４４ａの内部に入り込み、第１中空筒部４４の内周壁に形成してある分離用凸部４４ｂにより、Ｘ軸方向に隣り合うコア１２，１２には、相互に隙間が形成される。この隙間に、後述する放熱性樹脂が入り込むことにより、コイル装置１０の内部に発生する熱の放熱性が向上する。

分離用凸部４４ｂにより形成される隙間は、分離用凸部４４ｂのＸ軸方向の厚みに対応する。分離用凸部４４ｂは、貫通孔４４ａの内部で、Ｘ軸方向の中央部で、Ｙ軸方向の両側に、Ｚ軸に沿って形成してある。分離用凸部４４ｂのＸ軸方向の厚みは、特に限定されないが、好ましくは０．０５〜５ｍｍ、さらに好ましくは、０．１〜３ｍｍである。

図２Ｂに示すように、ボビン４０は、そのＺ軸方向の下端部に、略楕円形平板状のボビン基板４２を有する。ボビン基板４２の略中央部には、図３Ａ〜図３Ｄに示すように、第１中空筒部４４がＺ軸方向の上部に伸びるように一体成形してある。

図３Ａに示すように、第１中空筒部４４のＺ軸方向上部には、ボビン上鍔部４８がＹ軸−Ｘ軸平面で第１中空筒部４４から径方向に突き出るように一体成形してある。ボビン上鍔部４８のＸ軸方向両端部には、それぞれリード引出部４９が一体に成形してある。

図２Ｂに示すように、一方のリード引出部４９は、内側コイル２０を構成する第１ワイヤ２２の両端部である一対のリード部２２ａ，２２ａが共通してＺ軸の上方向に引き出される共通引出溝４９ａが形成してある台座４９ｃを有する。台座４９ｃには、共通引出溝４９ａのＺ軸方向の上部でＹ軸方向の反対側に導かれる個別引出溝４９ｂが形成してある。各個別引出溝４９ｂには、各リード部２２ａ，２２ａが案内されるようになっている。各リード部２２ａ，２２ａの先端には、図示省略してある端子が接続される。端子は、台座４９ｃに埋め込まれて一体化されていてもよい。

図２Ｂに示す他方のリード引出部４９は、外側コイル３０を構成する第２ワイヤ３２の両端部である一対のリード部３２ａ，３２ａが共通してＺ軸の上方向に引き出される共通引出溝４９ａが形成してある台座４９ｃを有する。台座４９ｃには、共通引出溝４９ａのＺ軸方向の上部でＹ軸方向の反対側に導かれる個別引出溝４９ｂが形成してある。各個別引出溝４９ｂには、各リード部３２ａ，３２ａが案内されるようになっている。各リード部３２ａ，３２ａの先端には、図示省略してある端子が接続される。端子は、台座４９ｃに埋め込まれて一体化されていてもよい。

また、それぞれのリード引出部４９には、台座４９ｃと第１中空筒部４４との境界部からＺ軸上方向に立ち上げられている絶縁壁４９ｄが形成してある。絶縁壁４９ｄは、リード部２２ａまたは３２ａと、図１に示すコア１２，１２との絶縁距離を向上させることができるようになっている。

図３Ａ〜図３Ｃに示すように、ボビン上鍔部４８とボビン基板４２との間に位置する第１中空筒部４４の外周部には、第１巻回部４５が形成してある。第１巻回部４５では、図６Ｂに示すように、第１ワイヤ２２の巻回軸（Ｚ軸）に沿って相互に隣り合うワイヤ巻回部分相互を分離する複数の巻回隔壁鍔４６が巻回軸に沿って所定間隔で、ボビン基板４２（およびボビン上鍔部４８）と略平行に第１中空筒部４４と一体に形成してある。巻回隔壁鍔４６の詳細と第１ワイヤ２２の巻回方法については後述する。

ボビン４０におけるボビン基板４２、第１中空筒部４４、ボビン上鍔部４８、リード引出部４９および巻回隔壁鍔４６は、射出成形などにより一体成形してあることが好ましい。

ボビン基板４２における第１中空筒部４４の内部には、Ｚ軸方向に貫通する第１貫通孔４４ａが形成してある。第１貫通孔４４ａには、コア１２における中脚１４が、Ｚ軸方向の上下から入り込み、貫通孔４４ａのＺ軸方向の略中央部において中脚１４の先端が突き合わされるようになっている。なお、図６Ｂに示すように、貫通孔４４ａのＺ軸方向の略中央部において、Ｚ軸の上下から挿入された中脚１４の先端は、接触せずに所定間隔でギャップが形成されていてもよい。

図２Ｂに示すように、ワイヤカバー５０は、Ｘ軸方向に２つに分割可能な一対の半割体５０ａ，５０ｂで構成してあり、巻回軸（Ｚ軸）に平行な分割接続部５３で組み合わされ、組み合わされた状態で、第２巻回部５５が、カバー５０の外周部に形成される。ワイヤカバー５０は、ボビン４０の第１巻回部に第１ワイヤ２２が巻回されて内側コイル２０が形成された後に、ボビン４０の外周に装着され、分割接続部５３で組み合わされる。

ワイヤカバー５０は、内側コイル２０を外側から覆う第２中空筒部５４を有し、第２中空筒部５４の外周部に、ワイヤカバー下鍔部５２とワイヤカバー上鍔部５８とがＺ軸方向に所定間隔で周方向に沿って形成してある。下鍔部５２および上鍔部５８は、Ｘ−Ｙ軸の平面に平行に設けられ、設置面と平行に延在する。

これらの下鍔部５２と上鍔部５８との間が、第２巻回部５５となり、この第２巻回部５５に、たとえば２次コイルとなる外側コイル３０を構成する第２ワイヤ３２が整列巻き（またはα巻き）される。整列巻とは、巻回軸の一方の端から他方の端に向けてワイヤが巻かれる通常の巻き方である。α巻きについては後述する。

図２Ａに示すように、外側コイル３０が装着してあるワイヤカバー５０の第２巻回部５５の外周には、Ｙ軸方向の両側から一対のコアカバー６０が装着される。コアカバー６０は、たとえば合成樹脂などの絶縁部材で構成され、カバー本体６２を有し、その外周面は、コア１２における側脚１６を案内する案内面となり、その内周面には、外側コイル３０が位置する。

カバー本体６２のＺ軸方向の両端には、取付縁６４，６４が一体に形成してある。Ｚ軸上側の取付縁６４は、ボビン上鍔部４８の上面に係合し、Ｚ軸下側の取付縁６４は、ボビン基板４２の下面に係合し、コアカバー６０はボビン４０に取り付けられる。

カバー本体６２は、コアカバー６０の外周面形状に対応した内周面形状を有し、そのＸ軸方向の両端には、絶縁板部６６が一体に成形してある。絶縁板部６６のＺ軸方向の上下には、Ｙ軸方向の内側に突出する係合凸部６６ａが形成してある。Ｚ軸上方側の係合凸部６６ａは、リード引出部４９の絶縁壁４９ｄの内面に係合し、Ｚ軸下側の係合凸部６６ａは、ボビン基板４２のＸ軸両端からＺ軸下方に向けて一体成形してある脚部４２ａの内面に係合する。

その結果、図１に示すように、コアカバー６０の絶縁板部６６は、絶縁壁４９ｄおよび脚部４２と組み合わされて、コア１２と外側コイル３０との絶縁を向上させる。絶縁板部６６の内面は、コア１２と接触していてもよく、コア１２の外形状に合わせた形状を有していてもよい。

図２Ｂに示すワイヤカバー５０を構成する一方の半割体５０ａの第２中空筒部５４の外周面には、Ｘ軸方向の外側位置で、Ｚ軸方向の下端部近くに、偏向用凸部５４ａがＸ軸方向の外側に向けて突出して形成してある。偏向用凸部５４ａは、半割体５０ａと共に、射出成形などにより一体成形してある。図１に示すように、外側コイル３０を構成する第２ワイヤ３２の一方のリード部３２ａは、Ｚ軸方向の下側で偏向用凸部５４ａに係止可能になっており、Ｚ軸上方向に導き、リード引出部４９の共通引出溝４９ａへと案内されるようになっている。

図２Ｂに示すワイヤカバー５０を構成する他方の半割体５０ｂの第２中空筒部５４の内周面には、図５に示すように、Ｘ軸方向の外側に向けて凹む通路用凹部５６がＺ軸方向に沿って形成してある。また、通路用凹部５６の底壁には、位置決め凹部５１が形成してある。図６Ａおよび図６Ｂに示すように、通路用凹部５６には、Ｚ軸下側から引き出される第１ワイヤ２２のリード部２２ａがＺ軸上方向に案内される。図６Ｂに示すように、位置決め凹部５１には、位置決め凸部４７ｃが嵌合し、ワイヤカバー５０とボビン４０との位置決めがなされる。

なお、図２Ｂに示すワイヤカバー５０を構成する一方の半割体５０ａの第２中空筒部５４の内周面にも、図５に示す半割体５０ｂの位置決め凹部５１と同様な位置決め凹部（図示省略）が形成してあり、図２Ｂに示す位置決め凸部４７ｂに嵌合可能になっている。半割体５０ａの第２中空筒部５４の内周面には、図５に示す半割体５０ｂとは異なり、通路用凹部５６は形成されていない。

図３Ａ〜図３Ｃに示すように、本実施形態では、略楕円筒形状の第１中空筒部４４の外周部に、Ｚ軸方向に沿って所定間隔の巻回区画４７が形成されるように、楕円リング形状の巻回隔壁鍔４６がＸ−Ｙ軸に略平行な平面で形成してある。本実施形態では、Ｚ軸方向に沿って所定間隔で７つの巻回隔壁鍔４６が略平行に形成してあるが、その数は特に限定されない。これらの巻回隔壁鍔４６が形成してある領域が、第１巻回部４５となる。

本実施形態では、第１中空筒部４４の外周部のＺ軸方向の下端部（上端部でもよい）には、図４Ａに示す第１ワイヤ２２が巻回されない非巻回区画４７ａを形成するための巻回規制鍔４３が形成してある。すなわち、本実施形態では、第１中空筒部４４の外周部で、ボビン上鍔部４８と巻回規制鍔４３との間が、第１巻回部となり、その部分に、複数の巻回隔壁鍔４６がＺ軸方向に沿って所定間隔で形成してある。

巻回隔壁鍔４６で分離される各巻回区画４７における巻回軸（Ｚ軸）に沿っての巻回区画幅は、１本のみのワイヤ２２が入り込める幅に設定してある。すなわち、巻回区画幅ｗ１（図３Ｂ参照）は、ワイヤ２２の線径ｄ１に対して、好ましくは、ｄ１＜ｗ１＜（２×ｄ１）、さらに好ましくはｄ１＜ｗ１＜（１．２×ｄ１）の関係にあることが好ましい。線径ｄ１に対して巻回区画幅ｗ１が広すぎると、巻乱れが生じやすくなると共に、コイル装置のコンパクト化の要請に反する。

なお、各巻回区画４７において、巻回区画幅は、全て同一であることが好ましいが、多少異なっていてもよい。また、ボビン上鍔部４８と最上位置の巻回隔壁鍔４６との間の巻回区画幅は、巻回隔壁鍔４６の相互間の巻回区画幅よりも大きくてもよい。また、同様に、巻回規制鍔４３と最下位置に位置する巻回隔壁鍔４６との間の巻回区画幅は、巻回隔壁鍔４６の相互間の巻回区画幅よりも大きくてもよい。

各巻回隔壁鍔４６の高さｈ１は、各巻回区画４７に巻回される予定の総巻回数をｍとすると、巻回隔壁鍔４６の高さｈ１は、ｍ×ｄ１よりも大きいことが好ましい。その場合には、巻回隔壁鍔４６の頂部を、図２Ｂに示すワイヤカバー５０の内周面に当接させ、第１巻回部４５と第２巻回部５５とを略同芯状に位置決めすることができる。本実施形態では、各巻回区画４７に巻回される予定の総巻回数ｍは、２であるが、３以上であってもよい。

なお、全ての巻回隔壁鍔４６の頂部をワイヤカバー５０の内周面に当接させる必要はなく、いずれか一つ、好ましくは巻回軸方向に離れた２つ以上の巻回隔壁鍔の長さを、他の巻回隔壁鍔よりも長く設定し、それらの巻回隔壁鍔の頂部のみを、ワイヤカバー５０の内周面に当接させるようにして位置決めしても良い。あるいは、巻回規制鍔４３の外周がワイヤカバー５０の内周面に当接させるようにしてもよい。

なお、巻回隔壁鍔４６の高さｈ１は、ｍ×ｄ１よりも小さくしても良い。ただし、ワイヤ２２が隣の巻回区画４７に移動しないように、はみ出し部の長さΔｈ（＝ｍ×ｄ１−ｈ１）は、ｄ１／２よりも小さいことが好ましい。また、ボビン基板４２およびボビン上鍔部４８の飛び出し高さは、巻回隔壁鍔４６の飛び出し高さよりも高いことが好ましい。

第１ワイヤ２２は、単線で構成されても良く、あるいは撚り線で構成されても良く、絶縁被覆導線で構成されることが好ましい。第１ワイヤ２２の外径ｄ１は、特に限定されないが、大電流を流す場合には、たとえばφ１．０〜φ３．０ｍｍが好ましい。第２ワイヤ３２は、第１ワイヤ２２と同じであっても良いが、異なっていても良い。

この実施形態では、図２Ｂに示す第１ワイヤ２２から成る内側コイル２０は、トランスの一次コイルを構成し、ワイヤカバー５０の回りに巻回される第２ワイヤ３２から成る外側コイル３０が二次コイルを構成する。そのため、本実施形態では、図６Ｂに示すように、外側コイル３０を構成する第２ワイヤ３２の線径が、第１ワイヤ２２に比較して線径を太くしてあるが、線径は、特に限定されず、線径を同じにしても良いし、逆に異ならせても良い。また、第１ワイヤ２２および第２ワイヤ３２の材質に関しても同一でも異なっていても良い。

図３Ａおよび図３Ｂに示すように、本実施形態のボビン４０では、各巻回隔壁鍔４６には、隣接する各巻回区画４７相互を連絡する少なくとも１の連絡溝４６ａが形成してある。本実施形態では、それぞれの連絡溝４６ａの周方向幅ｗ２を規定するように巻回隔壁鍔４６に形成してある一対の切欠縁部４６ｂ，４６ｃの少なくともいずれか一方の周方向位置が、Ｚ軸方向（巻軸）に沿って隣接する巻回隔壁鍔４６の相互間で、異なる。なお、周方向とは、中空筒部４４の楕円状外周面に沿った方向である。

本実施形態では、Ｚ軸方向に沿って相互に隣接する連絡溝４６ａの周方向幅ｗ２が、相互に異なっており、しかもＺ軸方向に沿って中央から外側に向けて連絡溝４６ａの周方向幅ｗ２が、大きくなっている。さらに、それぞれの巻回隔壁鍔に形成してある一対の切欠縁部４６ｂ，４６ｃのうちの一方側の切欠縁部４６ｂの周方向位置が、Ｚ軸方向に沿って、中央から上方向に向けて広がる位置にある。他方側の切欠縁部４６ｃの周方向位置は、Ｚ軸方向に沿って、中央から上方向に向けて同じ位置にある。

また、それぞれの巻回隔壁鍔４６ａに形成してある一対の切欠縁部４６ｂ，４６ｃのうちの他方側の切欠縁部４６ｃ周方向位置は、Ｚ軸方向に沿って、中央から下方向に向けて広がる位置にある。また一方側の切欠縁部４６ｂの周方向位置は、Ｚ軸方向に沿って、中央から下方向に向けて同じ位置にある。切欠縁部４６ｂ，４６ｃの中空筒部４４の外周面に対する切欠角度は、特に限定されないが、図３Ｄに示すように、Ｚ軸中央部の切欠縁部４６ｂ，４６ｃと同じ周方向位置にある切欠縁部４６ｂ，４６ｃのみを、Ｘ軸に平行に近い角度とし、その他の切欠縁部４６ｂ，４６ｃを、Ｙ軸に近い角度にしてもよい。

図３Ａおよび図３Ｂに示すように、本実施形態のボビン４０では、第１ワイヤ２２が、たとえば第１巻回部４５のＺ軸方向の中央部からα巻きされる。すなわち、第１ワイヤ２２の中央部２２ｃを、第１巻回部４５のＺ軸方向の中央部に位置する連絡溝４６ａを通過するように配置し、第１ワイヤ２２の中央部から端に向けて一方の下巻回部分２２ｄを、中央から一段下の巻回区画４７に通す。また、第１ワイヤ２２の中央部から端に向けて他方の上巻回部分２２ｄを、下巻回部分２２ｄが通された巻回区画４７の一つ上に位置する巻回区画４７に通す。

その後に、下巻回部分２２ｄは、同じ巻回区画４７で、Ｚ軸上から見て左巻きで２回巻回し、上巻回部分２２ｅは、上の段の同じ巻回区画４７で、Ｚ軸上から見て右巻きで２回巻回する。その後に、下巻回部分２２ｄは、２巻した巻回区画４７から、連絡溝４６ａを通し、Ｚ軸方向の一段下の巻回区画４７に移動し、その巻回区画４７で、同様に同じ方向に巻回される。また、上巻回部分２２ｅは、２巻した巻回区画４７から、連絡溝４６ａを通し、Ｚ軸方向の一段上の巻回区画４７に移動し、その巻回区画４７で、同様に同じ方向に巻回される。

その動作を繰り返すことで、第１巻回部４５の周囲に、第１ワイヤがα巻きされる。α巻き後の第１ワイヤ２２が巻回してあるボビン４０の状態を図４Ａおよび図４Ｂに示す。図４Ａに示すように、α巻き後の第１ワイヤ２２の下巻回部分２２ｄからのリード部２２ａは、偏向用凸部４６ｄに係止されてＺ軸方向の上部に持ち上げられ、リード引出部４９の共通引出溝４９ａに導かれる。また、α巻き後の第１ワイヤ２２の上巻回部分２２ｅからのリード部２２ａは、リード引出部４９の共通引出溝４９ａに直接に導かれ、個別引出溝４９ｂを通して、他のリード部２２ａと異なる方向に引き出される。

これに対して、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、ワイヤカバー５０では、その第２巻回部５５に、二次コイルとなる外側コイル３０を構成する第２ワイヤ３２が整列巻きされる。整列巻とは、巻回部５５の外周面に対して、Ｚ軸方向の一端から他端に向けて順次にワイヤ３２が巻回される巻き方であり、本実施形態では、一層のみで整列巻きしてある。仮に、二層で整列巻きする場合には、整列巻の場合には、一層目が全て巻かれてから、その上に二層目が巻かれる。

本実施形態に係るコイル装置１０は、図２Ａに示す各部材を組み立てると共に、ボビン４０およびワイヤカバー５０にワイヤを巻回することによって製造される。このコイル装置１０は、ケースの内部に収容されていてもよい。また、ケースの内部には、放熱用樹脂が充填してあってもよい。放熱用樹脂としては、特に限定されないが、たとえば熱伝導率が０．５〜５、好ましくは１〜３Ｗ／ｍ・Ｋである放熱性に優れた樹脂が好ましい。

放熱性に優れた樹脂としては、たとえばシリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂などがあるが、中でも、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂が好ましい。また、放熱性を高めるために、樹脂中には、熱伝導性の高いフィラーを充填させても良い。

また、本実施形態の放熱性樹脂は、ショアＡ硬度が１００以下、好ましくは６０以下であることが好ましい。コア１２が熱により変形したとしても、その変形を吸収し、コア１２に過大な応力を発生させないようにするためである。このような樹脂としては、ポッティング樹脂が例示される。

ケースの下方には、金属プレートなどを介して、あるいは、直接に冷却パイプ、冷却フィン、などの冷却装置を装着しても良い。

以下に、コイル装置１０の製造方法の一例を、図２Ａおよび図２Ｂなどを用いて説明する。コイル装置１０の作製においては、まず、ボビン４０を準備する。ボビン４０の材質は特に限定されないが、ボビン４０は、樹脂等の絶縁材料によって形成される。

次に、ボビン４０の第１中空筒部４４の外周に第１ワイヤ２２を巻回し、内側コイル２０を形成する。内側コイル２０の形成に使用される第１ワイヤ２２としては、特に限定されないが、リッツ線等が好適に使用される。

次に、内側コイル２０が形成されたボビン４０に対して、ワイヤカバー５０を取り付ける。ワイヤカバー５０における第２中空筒部５４の外周には、外側コイル３０を構成する第２ワイヤ３２を巻回する。

その後に、コアカバー６０をワイヤカバー５０におけるＹ軸方向の両側に取り付け、その後に、Ｚ軸方向の上下方向から、コア１２を取り付ける。すなわち、コア１２の中脚１４，１４の先端同士、側脚１６，１６の先端同士を突き合わせる。なお、中脚１４，１４の先端同士の間には、ギャップを持たせても良い。

各コア１２の材質としては、金属、フェライト等の軟磁性材料が挙げられるが、特に限定されない。コア１２は、接着材を用いて接着されるか、または外周をテープ状部材で巻かれることによって、ワイヤカバー５０およびボビン４０に固定される。

本実施形態では、一連の組み立て工程の後に、コイル装置１０に対してワニス含浸処理が施されても良い。以上のような工程により、本実施形態に係るコイル装置１０を製造することができる。

その後に、コイル装置１０は、放熱用樹脂が充填されたケースの内部に収容されてもよい。樹脂の充填は、コイル装置１０をケースの内部に収容する前でも後でも良い。

また、本実施形態のコイル装置１０は、実装基板面に対して、コイルの巻軸が垂直に配置される縦タイプのコイル装置として用いることができるので、ボビン４０の中空部に挿入されるコア１２を冷却しやすい。

さらに本実施形態では、ワイヤカバー５０は、図２に示すように、巻回軸に平行な分割接続部５３で分割可能であるため、ボビン４０の外周に、ワイヤカバー５０を容易に配置することができる。

本実施形態のコイル装置１０では、各巻回区画４７においては巻回軸方向に沿って単一のワイヤ巻回部分のみが存在するようにワイヤ２２を巻回するために、一層当たりのワイヤ２２の巻回数のバラツキを防止することが容易になり、リーケージ特性の安定化に寄与する。すなわち、二次コイルを構成する外側コイル３０と一次コイルを構成する内側コイル２０との結合係数を厳密に制御することが容易になり、本実施形態のコイル装置１０をリーケージトランスとしても好適に用いることができる。

また本実施形態では、図６Ｂに示すように、第１巻回部４５における内側コイル２０の巻回軸方向の第１全幅と、第２巻回部５５における外側コイル３０の巻回軸方向の第２全幅とを異ならせてある。しかも、ワイヤカバー５０の外周部には、非巻回区画４７ａに対応する位置を含めて、第２ワイヤ３２が巻回軸に沿って所定範囲の長さ範囲で巻回されることを規定する位置決め鍔部５２，５８が形成してある。このように構成することで、第１ワイヤ２２が巻回されていない非巻回区画４７ａの外側に、第２ワイヤ３２の巻回部を位置させることが可能になり、この点でも、コイル装置１０のリーケージ特性を容易且つ正確に調整することができる。

図３Ｂに示すように、本実施形態に係るボビン４０では、連絡溝４６ａの周方向幅を規定するように巻回隔壁鍔４６に形成してある一対の切欠縁部４６ｂ，４６ｃの少なくともいずれか一方の周方向位置が、Ｚ軸方向に沿って隣接する巻回隔壁鍔４６の相互間で異なる。このため、各巻回区画４７に二層以上に第１ワイヤ２２を巻回したとしても、図４Ｂに示すように、Ｚ軸方向に沿って近接する連絡溝４６ａをそれぞれ通過するワイヤ２２の交差部２２ｂの周方向位置を、周方向に沿ってずらすことが可能になる。

すなわち、本実施形態のボビン４０では、各巻回区画４７に二層以上にワイヤを巻回したとしても、連絡溝４６ａの近くでワイヤ２２の交差部２２ｂによる膨らみや巻乱れが無くなり、コイル特性値のばらつきも小さくなる。また、コイル装置１０の小型化も容易になる。

また、本実施形態では、Ｚ軸方向に沿って相互に隣接する連絡溝４６ａの周方向幅が、相互に異なっている。さらに、Ｚ軸方向に沿って中央から外側に向けて連絡溝４６ａの周方向幅が、大きくなっている。さらにまた、それぞれの巻回隔壁鍔４６に形成してある一対の切欠縁部４６ｂ，４６ｃのうちの一方側の周方向位置が、Ｚ軸方向に沿って、中央から上方向に向けて広がる位置にある。さらに、
それぞれの巻回隔壁鍔４６に形成してある一対の切欠縁部４６ｂ，４６ｃのうちの他方側の周方向位置が、Ｚ軸方向に沿って、中央から下方向に向けて広がる位置にある。

このように構成することで、特に、ボビン４０の巻軸方向の中央部からワイヤのα巻きを行う場合に、連絡溝４６ａにおいて、巻軸方向に沿って、ワイヤの交差部を周方向にずらしやすくなる。

さらに本実施形態では、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、ワイヤカバー５０の内周部には、第１ワイヤ２２のリード部２２ａを巻軸方向の上部に引き出すための通路用凹部５６が形成してあるので、コイル装置１０の小型化を図ることができる。

また、本実施形態では、通路用凹部５６と連絡溝４６ａの位置以外の部分では、巻回隔壁鍔４６の外周縁がワイヤカバー５０の内周部に接触可能になっている。このように構成することで、ワイヤカバー５０の内側と外側に巻回されるワイヤのコイル２０，３０間距離を一定にし易くなり、コイル特性値のばらつきが少なくなる。

さらに本実施形態では、ワイヤカバー５０の外周部には、Ｚ軸方向の下端部に巻回してある第２ワイヤ２のリード部３２ａを引っ掛けてＺ軸方向の上部に向けるための偏向用凸部５４ａが形成してある。このため、リード引出部４９または端子台をボビン４０の巻軸方向の上部に形成しやすくなる。

本実施形態のコイル装置１０では、巻回区画４７に第１ワイヤ２２が二層以上に巻回されている場合に特に有効である。また、巻回区画４７の巻軸方向の幅は、単一の第１ワイヤ２２が入り込める幅に設定してある場合に特に有効であり、巻乱れを有効に防止することができる。

なお本実施形態では、内周側に配置される第１ワイヤ２２が、トランスの一次コイルであるが、その逆に、さらに高電圧が作用する二次コイル（内側コイル２０）であってもよい。その場合には、高電圧が作用する二次コイル（内側コイル２０）を、比較的に低電圧が作用する一次コイル（外側コイル３０）の内側に配置することで絶縁が容易になる。

第２実施形態
図３Ｅおよび図４Ｃに示すように、本発明の第２実施形態に係るボビン４０ａは、第１実施形態に係るボビン４０に比較して、以下の点が異なるのみであり、その他は同様であり、以下、相違する部分について説明する。

本実施形態のボビン４０ａでは、巻軸方向であるＺ軸に沿って連絡溝４６ａの周方向幅が略同一である。ただし、連絡溝４６ａが、ボビン４０の外周部で斜めに形成してある。すなわち、図３Ｅに示すように、一対の切欠縁部４６ｂ，４６ｃのうちの一方側の切欠縁部４６ｂの周方向位置が、Ｚ軸方向に沿って上から下に向けて階段状に位置ずれする位置にある。また、一対の切欠縁部４６ｂ，４６ｃのうちの他方側の切欠縁部４６ｃの周方向位置も同様に、Ｚ軸方向に沿って上から下に向けて階段状に位置ずれする位置にある。

このように構成することで、図４Ｃに示すように、Ｚ軸方向に沿って近接する連絡溝４６ａをそれぞれ通過するワイヤ２２の交差部２２ｂの周方向位置を、周方向に沿ってずらすことが可能になる。

すなわち、本実施形態のボビン４０ａでは、各巻回区画４７に二層以上にワイヤを巻回したとしても、連絡溝４６ａの近くでワイヤ２２の交差部２２ｂによる膨らみや巻乱れが無くなり、コイル特性値のばらつきも小さくなる。また、コイル装置の小型化も容易になる。

従来例に係るボビンでは、図４Ｄに示すように、連絡溝４６ａを規定する巻回隔壁鍔４６の切欠縁部４６ｂ，４６ｃの周方向位置が、Ｚ軸に沿って直線状に形成してある。このため、図４Ｄに示すように、連絡溝４６ａの部分でワイヤ２２の交差部２２ｂが巻軸方向に重なり、鍔部４６を変形させてしまうなどの課題があった。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

たとえば、第１ワイヤ２２は、α巻きである必要は無く、整列巻でもよい。整列巻でも、本発明の作用効果を期待することができる。さらに、ボビン４０，４０ａの具体的な形状、あるいはコア１２の具体的な形状は、上述した実施形態に限らず、種々に改変することができる。

１０…コイル装置
１２…コア
１３…ベース
１４…中脚
１６…側脚
２０…内側コイル
２２…第１ワイヤ
２２ａ…リード部
２２ｂ…交差部
２２ｃ…中央部
２２ｄ…下巻回部分
２２ｅ…上巻回部分
３０…外側コイル
３２…第２ワイヤ
３２ａ…リード部
４０，４０ａ，４０ｂ…ボビン
４２…ボビン基板
４２ａ…脚部
４３…巻回規制鍔
４４…第１中空筒部
４４ａ…第１貫通孔
４４ｂ…分離用凸部
４５…第１巻回部
４６…巻回隔壁鍔
４６ａ…連絡溝
４６ｂ，４６ｃ…切欠縁部
４６ｄ…偏向用凸部
４７…巻回区画
４７ａ…非巻回区画
４７ｂ，４７ｃ…位置決め凸部
４８…ボビン上鍔部
４９…リード引出部
４９ａ…共通引出溝
４９ｂ…個別引出溝
４９ｃ…台座
４９ｄ…絶縁壁
５０…ワイヤカバー
５０ａ，５０ｂ…半割体
５１…位置決め凹部
５２…ワイヤカバー下鍔部
５３…分割接続部
５４…第２中空筒部
５４ａ…偏向用凸部
５５…第２巻回部
５６…通路用凹部
５８…ワイヤカバー上鍔部
６０…コアカバー
６２…カバー本体
６４…取付縁
６６…絶縁板部

Claims (15)

1. ワイヤが巻回される外周部を持つボビンであって、
   前記ボビンの外周部には、前記ワイヤの巻回軸に沿って相互に隣り合うワイヤ巻回部分相互を各巻回区画毎に分離する複数の巻回隔壁鍔が形成してあり、
   それぞれの前記巻回隔壁鍔には、隣接する各巻回区画相互を連絡する少なくとも１の連絡溝が形成してあり、
   それぞれの前記連絡溝の周方向幅を規定するように前記巻回隔壁鍔に形成してある一対の切欠縁部の少なくともいずれか一方の周方向位置が、前記巻軸方向に沿って隣接する前記巻回隔壁鍔の相互間で、異なることを特徴とするボビン。
2. 前記巻軸方向に沿って相互に隣接する前記連絡溝の周方向幅が、相互に異なっている請求項１に記載のボビン。
3. 前記巻軸方向に沿って中央から外側に向けて前記連絡溝の周方向幅が、大きくなっている請求項２に記載のボビン。
4. それぞれの前記巻回隔壁鍔に形成してある一対の切欠縁部のうちの一方側の周方向位置が、前記巻軸方向に沿って、前記中央から上方向に向けて広がる位置にあり、
   それぞれの前記巻回隔壁鍔に形成してある一対の切欠縁部のうちの他方側の周方向位置が、前記巻軸方向に沿って、前記中央から下方向に向けて広がる位置にある請求項３に記載のボビン。
5. 前記巻軸方向に沿って前記連絡溝の周方向幅が略同一である請求項１に記載のボビン。
6. 前記連絡溝が、前記ボビンの外周部で斜めに形成してある請求項５に記載のボビン。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載のボビンと、
   前記ボビンの外周部に巻回してある第１ワイヤと、
   前記第１ワイヤが巻回してあるボビンの周囲を覆うワイヤカバーと、
   前記ワイヤカバーの外周に巻回してある第２ワイヤと、を有するコイル装置。
8. 前記ボビンの外周部の前記巻軸方向の上端部または下端部には、前記第１ワイヤが巻回されない非巻回区画を形成するための巻回規制鍔が形成してある請求項７に記載のコイル装置。
9. 前記非巻回区画に位置する前記ボビンの外周部には、前記ワイヤカバーを前記ボビンに対して位置決めして取り付けるための位置決め部が形成してある請求項８に記載のコイル装置。
10. 前記ワイヤカバーの外周部には、前記非巻回区画に対応する位置を含めて、前記第２ワイヤが前記巻回軸に沿って所定範囲の長さ範囲で巻回されることを規制する位置決め鍔部が形成してある請求項８または９に記載のコイル装置。
11. 前記ワイヤカバーの内周部には、前記第１ワイヤのリード部を前記巻軸方向の上部に引き出すための通路用凹部が形成してある請求項７〜１０のいずれかに記載のコイル装置。
12. 前記通路用凹部と前記連絡溝の位置以外の部分では、前記巻回隔壁鍔の外周縁が前記ワイヤカバーの内周部に接触可能になっている請求項１１に記載のコイル装置。
13. 前記ワイヤカバーの外周部には、前記巻軸方向の下端部に巻回してある前記第２ワイヤのリード部を引っ掛けて前記巻軸方向の上部に向けるための偏向用凸部が形成してある請求項７〜１２のいずれかに記載のコイル装置。
14. 前記巻回区画に前記第１ワイヤが二層以上に巻回されている請求項７〜１３のいずれかに記載のコイル装置。
15. 前記巻回区画の前記巻軸方向の幅は、単一の前記第１ワイヤが入り込める幅に設定してある請求項７〜１４のいずれかに記載のコイル装置。

Images