JP2021153110A - コイル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２つのコイル要素を同一の装置内に配置しており、巻線の占有率を向上させたコイル装置を提供する。【解決手段】巻芯部を有するコアと、第１ワイヤと第２ワイヤとを前記巻芯部に多層に巻回してある巻回部と、を有するコイル装置であって、前記巻回部は、同一ターンの前記第１ワイヤと前記第２ワイヤとが、隣り合って同じ層に巻かれている第１部分と、同一ターンの前記第１ワイヤと前記第２ワイヤとが、隣り合わず異なる層に巻かれている第２部分と、を有するコイル装置。【選択図】図３

Description

本発明は、コイル装置に係り、さらに詳しくは、２つのコイル要素を同一の装置内に配置するコイル装置に関する。

２つのコイル要素を同一の装置内に配置するコイル装置は、たとえばパワーインダクタ、ノイズフィルタ、トランスなどとして、さまざまな分野で用いられている。また、高い電流値に対応する必要がある回路などでは、積層タイプのチップコイルよりも、コアにワイヤを巻いた巻線タイプのコイル装置が、好適に用いられている。

特許文献１では、２本の巻線をコアに巻き付けることにより、２本の巻線を装置内において磁気的に組み合わせたコイル装置が提案されている。しかしながら、このような従来のコイル装置では、コイル装置内、特に巻芯部の両端付近において、巻線が配置されていない隙間が大きくなり、このためコイル装置内における巻き線の占有率が低いという課題を有している。巻き線の占有率が低い場合、コイル装置のインダクタンスが低下したり、コイル装置の小型化の妨げになる場合がある。

特開２００３−３２４０１８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、２つのコイル要素を同一の装置内に配置しており、巻線の占有率を向上させたコイル装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係るコイル装置は、
巻芯部を有するコアと、第１ワイヤと第２ワイヤとを前記巻芯部に多層に巻回してある巻回部と、を有するコイル装置であって、
前記巻回部は、
同一ターンの前記第１ワイヤと前記第２ワイヤとが、隣り合って同じ層に巻かれている第１部分と、
同一ターンの前記第１ワイヤと前記第２ワイヤとが、隣り合わず異なる層に巻かれている第２部分と、を有する。

本発明に係るコイル装置では、同一ターンの第１ワイヤと第２ワイヤとが隣り合って同じ層に巻かれている第１部分と、同一ターンの第１ワイヤと第２ワイヤとが隣り合わず異なる層に巻かれている第２部分とを有することにより、特に巻芯部の両端付近などにおいて形成されやすい傾向のある、ワイヤが配置されていない隙間を、小さくすることができる。したがって、このようなコイル装置は、巻線の占有率を向上させることができ、インダクタンスを向上させることができるとともに、小型化の観点で有利である。

また、たとえば、前記巻回部のうち前記巻芯部に接触する最内層は、前記第１部分のみからなっていてもよい。

最内層は、巻線の凹凸の影響を受けずに巻芯部に巻くことができるので、第１部分のみからなることにより、巻線の占有率を向上させることができる。

また、たとえば、前記巻回部は、同一ターンの前記第１ワイヤと前記第２ワイヤとが、隣り合わず同じ層に巻かれている第３部分を有してもよい。
また、たとえば、前記巻回部は、同一ターンの前記第１ワイヤと前記第２ワイヤとが、隣り合って異なる層に巻かれている第４部分を有してもよい。

第１部分と第２部分に加えて、第３部分や第４部分を有することにより、コイル装置は、巻線と巻線との間や、巻線とコアの間の隙間を減少させ、巻線の占有率を向上させることができる。

また、たとえば、前記第２部分において、同一ターンの前記第１ワイヤと前記第２ワイヤのうち外側の層に巻かれている一方のワイヤは、同一ターンの前記第１ワイヤと前記第２ワイヤのうち前記外側の層より前記巻芯部に近い内側の層に巻かれている他方のワイヤより、前記巻芯部の巻軸方向に関して中心側に位置してもよい。

第２部分において内側の層に巻かれている他方のワイヤを、巻軸方向の中心から離間する巻芯部の端部の近くに配置することにより、比較的隙間が形成されやすい巻芯部の端部の近くにおけるワイヤの占有率を向上させることができる。

また、たとえば、前記巻回部における前記第１ワイヤの最終ターンと、前記第２ワイヤの最終ターンとは、いずれも、前記巻芯部の巻軸方向に関する一方の端部であって、前記巻回部から離れた前記第１ワイヤおよび前記第２ワイヤの端部が引き出される側である巻芯第１端部より、前記巻軸方向に関する他方の端部である巻芯第２端部の近くに配置されてもよい。

第１ワイヤと第２ワイヤとの最終ターンを、巻芯第２端部の近くに配置することにより、第１ワイヤおよび第２ワイヤの巻回部からの引き出し部分を、緩やかな角度でコアの角に接触させることができるため、ワイヤの表面が損傷する問題を防止できる。

また、たとえば、前記第１ワイヤの前記最終ターンおよび前記第２ワイヤの前記最終ターンは、前記第１部分に含まれてもよい。

最終ターンの第１ワイヤと、最終ターンの第２ワイヤとが隣り合って同一の層に巻かれていることにより、第１ワイヤおよび第２ワイヤを、巻回部から任意の方向に、容易に引き出すことができる。

また、たとえば、前記巻回部は、前記第１部分に含まれる前記第１ワイヤの第１のターンより後に巻かれており、前記第１ワイヤの前記第１のターンが含まれる第１の層より前記巻芯部に近い第２の層に巻かれている前記第１ワイヤの第２のターンを有してもよく、
前記巻回部は、前記第１ワイヤの前記第１のターンと同一ターンである前記第２ワイヤの第１のターンより後に巻かれており、前記第１ワイヤの前記第２のターンと同一ターンであって前記第２の層に巻かれている前記第２ワイヤの第２のターンを有してもよい。

第１ターンより後に巻かれており、かつ内側の層に配置される第２ターンを有する巻回部は、巻回中の第１ワイヤおよび第２ワイヤによって形成される傾斜および凹凸を利用して第１ワイヤおよび第２ワイヤを巻くことにより、ワイヤ間およびワイヤとコアの間の隙間を少なくし、ワイヤの占有率を向上させることができる。

また、たとえば、前記第１ワイヤのうち前記巻芯部からの距離が最も大きい第３のターンおよび前記第２ワイヤのうち前記巻芯部からの距離が最も大きい第４のターンのうち少なくとも一方は、前記巻芯部における巻軸方向の中心位置を通って巻軸方向に直交する線に交わってもよい。

このようなコイル装置は、巻芯部の巻軸方向における中央付近に、巻回部において最も巻芯部から遠い部分が配置されるため、第１ワイヤおよび第２ワイヤが巻軸方向の一方側に偏って配置されることを防止し、ワイヤの占有率を向上させることができる。

また、たとえば、前記巻芯部は、前記巻芯部の巻軸方向に関して中央側に位置しており前記巻軸方向に沿って伸びる中央外周面と、前記中央外周面から前記巻芯部の前記巻軸方向の一方の端部である巻芯第１端部まで、および前記中央外周面から前記巻芯部の前記巻軸方向の他方の端部である巻芯第２端部まで延びる端部湾曲面と、を有してもよく、
前記端部湾曲面は、前記第１ワイヤおよび前記第２ワイヤにおけるワイヤ延在方向に直交する断面の曲率より小さい曲率を有してもよい。

巻芯部がこのような端部湾曲面を有することにより、第１ワイヤおよび第２ワイヤと巻芯部との間に形成される隙間を小さくして、ワイヤの占有率を向上させることができる。

また、たとえば、前記コアは、前記巻芯部の巻軸方向の一方の端部である巻芯第１端部に接続する第１鍔部と、前記巻芯部の前記巻軸方向の他方の端部である巻芯第２端部に接続する第２鍔部と、を有してもよい。

第１鍔部や第２鍔部を有するコアを用いると、第１鍔部および第２鍔部に近い場所に隙間ができやすいが、巻回部が第１部分と第２部分とを有するコイル装置は、第１鍔部および第２鍔部があっても、ワイヤの占有率を向上させることができる。

また、たとえば、前記第２部分において、同一ターンの前記第１ワイヤと前記第２ワイヤのうち外側の層に巻かれている一方のワイヤは、前記第１鍔部および前記第２鍔部から離間してもよく、同一ターンの前記第１ワイヤと前記第２ワイヤのうち前記外側の層より前記巻芯部に近い内側の層に巻かれている他方のワイヤは、前記第１鍔部または前記第２鍔部に接触してもよい。

第１鍔部および第２鍔部に近い位置には、ワイヤが配置されていない隙間ができ易い傾向があるが、第２部分における他方のワイヤが第１鍔部または第２鍔部に接触することにより隙間が形成され難くなり、ワイヤの占有率を向上させることができる。

また、たとえば、前記第１鍔部には、互いに絶縁されている第１電極部、第２電極部、第３電極部および第４電極部が設けられていてもよく、
前記第１ワイヤが接続される前記第１電極部および前記第３電極部は、前記第１鍔部の１つの対角線上に配置されていてもよく、
前記第２ワイヤが接続される前記第２電極部および前記第４電極部は、前記第１鍔部の他の１つの対角線上に配置されていてもよい。

このようなコイル装置では、第１ワイヤと第２ワイヤの一方の端部が、他方の端部に対していずれも１８０度回転した位置の電極部に接続されるため、自動巻線機によって効率的に製造できる。

図１は、本発明の一実施形態に係るコイル装置を斜め上方向から見た斜視図である。 図２は、図１に示すコイル装置を斜め下方向から見た斜視図である。 図３は、図１に示すコイル装置に含まれる第１ワイヤと第２ワイヤによる巻回部を示す概念図である。 図４は、図３に示す巻回部の第１部分を強調して表示した概念図である。 図５は、図３に示す巻回部の第２部分を強調して表示した概念図である。 図６は、図３に示す巻回部の第３部分を強調して表示した概念図である。 図７は、図３に示す巻回部の第４部分を強調して表示した概念図である。 図８は、図３に示す巻回部の一部を強調して表示した概念図である。 図９は、参考例に係るコイル装置に含まれる第１ワイヤと第２ワイヤの巻回状態を示す概念図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るコイル装置１０を斜め上方向から見た斜視図である。図１〜図８に示す本発明の一実施形態に係るコイル装置１０は、たとえばチョークコイル、ノイズフィルタなどとして用いられ、特に好ましくは、車載用として用いられるインダクタ装置であり、２つのコイル要素を同一のコイル装置１０内に配置してある。

図１に示すように、コイル装置１０は、コア２０と、外装樹脂１５と、外装樹脂１５に覆われている巻回部３０（図３参照）と、を有する。また、図２は、コイル装置１０を斜め下方向から見た斜視図である。図２に示すように、コイル装置１０は、第１電極部６１と、第２電極部６２と、第３電極部６３と、第４電極部６４とを有する。

コイル装置１０の断面図である図３に示すように、コア２０は、巻芯部２２と、第１鍔部２４と、第２鍔部２６とを有するドラムコア２０である。巻芯部２２は、第１ワイヤ３０ａと第２ワイヤ３０ｂとを多層に巻回してある。巻芯部２２の横断面（Ｘ−Ｙ軸平面の断面）は、特に限定されず、正方形断面、長方形断面、円形断面、あるいは、その他の断面形状であっても良いが、本実施形態では、略円形状となっている（図示省略）。

図３に示すように、巻芯部２２は、巻芯部２２の巻軸方向に関して中央側に位置しており巻軸方向（Ｚ軸方向）に沿って伸びる中央外周面２２ｃと、中央外周面２２ｃから巻芯部２２の巻軸方向の一方の端部である巻芯第１端部２２ａまで、および中央外周面２２ｃから巻芯部２２の巻軸方向の他方の端部である巻芯第２端部２２ｂまで延びる端部湾曲面２２ｄと、を有する。図３のような巻軸を通る断面でみて、中央外周面２２ｃは直線的に延びているのに対して、端部湾曲面２２ｄは湾曲している。端部湾曲面２２ｄは、第１ワイヤ３０ａおよび第２ワイヤ３０ｂにおけるワイヤ延在方向に直交する断面の曲率より小さい曲率を有する。端部湾曲面２２ｄが、図３に示されるワイヤ断面の曲率より小さい曲率を有することにより、第１ワイヤ３０ａおよび第２ワイヤ３０ｂと巻芯部２２との間に形成される隙間を小さくすることができる。

第１鍔部２４は、巻芯部２２の巻軸方向の一方の端部（Ｚ軸負方向側の端部）である巻芯第１端部２２ａに接続する。また、第２鍔部２６は、巻芯部２２の巻軸方向の他方の端部（Ｚ軸正方向側の端部）である巻芯第２端部２２ｂに接続する。なお、図３〜図９では、外装樹脂１５および電極部６１〜６４などは図示を省略している。

コイル装置１０のコア２０は、図１〜図３に示す第１鍔部２４および第２鍔部２６を有することが、コイル装置１０の実装性などの観点から好ましい。たたし、コア２０は、巻芯部２２を有する他の形状であってもよい。なお、コイル装置１０の説明に用いるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、相互に垂直であり、Ｚ軸は、巻軸方向に一致している。

図１および図２に示す外装樹脂１５は、図３に示す巻回部３０を覆っている。巻回部３０を外装樹脂１５で覆うことにより、巻回部３０の第１ワイヤ３０ａおよび第２ワイヤ３０ｂを有効に保護することができると共に、ショート不良なども抑制することができる。また、外装樹脂１５は、磁性体含有樹脂で構成してあることが好ましい。このように構成することで、磁性体含有の外装樹脂１５が、磁場の通り道となり、コイル装置１０の磁気特性が向上する。外装樹脂１５に含まれる磁性体としては、特に限定されないが、コア２０を構成する磁性体粉と同様な磁性体粉、あるいはその他の磁性体粉が例示される。

図２に示すように、第１鍔部２４の下面には、互いに絶縁されている第１電極部６１、第２電極部６２、第３電極部６３および第４電極部６４が設けられている。第１ワイヤ３０ａの両端部は、第１電極部６１と第３電極部６３に接続されており、第２ワイヤ３０ｂの両端部は、第２電極部６２と第４電極部６４に接続されている。

第１ワイヤ３０ａが接続される第１電極部６１および第３電極部６３は、第１鍔部２４の１つの対角線２４ａ上に配置されており、第２ワイヤ３０ｂが接続される第２電極部６２および第４電極部６４は、第１鍔部２４の他の１つの対角線２４ｂ上に配置されている。このようなコイル装置１０では、第１ワイヤ３０ａと第２ワイヤ３０ｂの一方の端部が、他方の端部に対していずれも１８０度回転した位置の電極部に接続されるため、自動巻線機によって効率的に製造できる。

第１〜第４電極部６１〜６４は、導電性金属板を用いて形成されており、材質としては、タフピッチ鋼、リン青銅、黄銅、鉄、ニッケルなどが挙げられるが、特に限定されない。たとえば、第１〜第４電極部６１〜６４は、銀やスズなどのメッキ層、ペースト層または薄膜など、導電性金属板以外の材料で構成されていてもよい。

第１ワイヤ３０ａおよび第２ワイヤ３０ｂの両端部は、レーザ溶接を用いて第１〜第４電極部６１〜６４に接続されている。ただし、第１ワイヤ３０ａおよび第２ワイヤ３０ｂの第１〜第４電極部６１〜６４への接続方法はレーザ溶接のみには限定されず、熱圧着、ヒュージング、はんだ付けなどの他の方法で接続されていてもよい。

図３に示す巻回部３０を形成する第１ワイヤ３０ａおよび第２ワイヤ３０ｂとしては、特に限定されず、たとえば銅などで構成される平角線、丸線、撚り線、リッツ線、編組線などの導電性芯線、あるいはこれらの導電性芯線を絶縁被覆してあるワイヤなどを用いることができる。具体的には、ＡＩＷ（ポリイミドワイヤ）、ＵＥＷ（ポリウレタンワイヤ）、ＵＥＷ、ＵＳＴＣなどの公知の巻線を用いることができる。第１ワイヤ３０ａおよび第２ワイヤ３０ｂの線径は、特に限定されず、たとえば０．１〜０．５ｍｍである。二本のワイヤ３０ａ、３０ｂの線径および材質などは、同じであってもよく、異なっていてもよい。

図３は、巻回部３０における第１ワイヤ３０ａと第２ワイヤ３０ｂの巻回状態を表す概念図であり、コア２０および巻回部３０の断面を表している。巻回部３０における白丸は第１ワイヤ３０ａを表しており、巻回部３０における網掛けの丸は第２ワイヤ３０ｂを表している。また、丸の中の数字は、それぞれの第１ワイヤ３０ａおよび第２ワイヤ３０ｂにおける部分が、何ターン目の部分であるかを表している。たとえば、第１ワイヤ３０ａおよび第２ワイヤ３０ｂの巻きはじめの第１ターンの部分には数字の「１」が記載されており（第１ワイヤ３０ａの第１ターン３８ａおよび第２ワイヤ３０ｂの第１ターン３８ｂ）、第１ワイヤ３０ａおよび第２ワイヤ３０ｂの巻き終わりの第２２ターンの部分には数字の「２２」が記載されている（第１ワイヤ３０ａの第２２ターン３６ａおよび第２ワイヤ３０ｂの第２２ターン３６ｂ）。

図３に示す巻回部３０は、後述するコイル装置１０における巻回部３０の形成方法でも説明するように、第１ワイヤ３０ａと第２ワイヤ３０ｂとを、同時に巻芯部２２に巻くことにより形成される。第１ワイヤ３０ａと第２ワイヤ３０ｂとは、コイル装置１０の内部において磁気的に組み合わせられる。

図３に示すように、巻回部３０は、第１ワイヤ３０ａと第２ワイヤ３０ｂを巻芯部２２に６層巻きすることにより形成されており、第１ワイヤ３０ａと第２ワイヤ３０ｂのターン数は、いずれも２２ターンである。コイル装置１０が有する巻回部３０は、第１ワイヤ３０ａおよび第２ワイヤ３０ｂを多層に巻回していれば、層数およびターン数は限定されない。また、第１ワイヤ３０ａと第２ワイヤ３０ｂのターン数は、同じであることが好ましいが、異なっていてもよい。

図３に示す巻回部３０は、図４に示す第１部分３１と、図５に示す第２部分３２と、図６に示す第３部分３３と、図７に示す第４部分３４とを有する。図４は、図３に示す巻回部３０における第１部分３１を濃く（強調して）表示し、巻回部３０における他の部分３２〜３４を薄く表示している。

図４に示すように、第１部分３１は、同一ターンの第１ワイヤ３０ａと第２ワイヤ３０ｂとが、隣り合って同じ層に巻かれている。図４に示すように、第１ターンから第７ターン、第９ターンから第１１ターン、第１４ターン、第１８ターン〜第２０ターン、第２２ターンが第１部分３１を構成している。第１部分３１としては、図３に示す第１ワイヤ３０ａの第１ターン３８ａおよび第２ワイヤ３０ｂの第１ターン３８ｂや、第１ワイヤ３０ａの第２２ターン３６ａおよび第２ワイヤ３０ｂの第２２ターン３６ｂなどが挙げられる。

第１部分３１は、巻回部３０の中に含まれる４つの部分の中で最も多くの割合を占め、特に巻芯部２２に近い部分と、巻芯部２２における巻軸方向の中心位置を通って巻軸方向に直交する中心線２７に近い部分は、第１部分３１の割合が多い。特に、巻回部３０のうち巻芯部２２に接触する最内層である第１層４１は、第１部分３１のみからなる。最内層である第１層４１は、巻回するときに内側層の凹凸の影響を受けないため、第１部分３１と第４部分３４（図７参照）のみで構成することがワイヤの占有率を上げる観点から好ましく、第１部分３１）のみで構成することがさらに好ましい。ただし、最内層である第１層４１に、第２部分３２（図５参照）の一部などが含まれていてもよい。

図５は、図３に示す巻回部３０における第２部分３２を濃く（強調して）表示し、巻回部３０における他の部分３１、３３、３４を薄く表示している。図５に示すように、第２部分３２は、同一ターンの第１ワイヤ３０ａと第２ワイヤ３０ｂとが、隣り合わず異なる層に巻かれている。

図５に示すように、第１２ターン、第１５ターン、第１６ターンが第２部分３２を構成している。第２部分３２としては、図５に示す第１ワイヤ３０ａの第１２ターン３２ａおよび第２ワイヤ３０ｂの第１２ターン３２ｂや、第１ワイヤ３０ａの第１６ターン３２ｃおよび第２ワイヤ３０ｂの第１６ターン３２ｄなどが挙げられる。

たとえば、第１ワイヤ３０ａの第１６ターン３２ｃは第３層４３に位置し、第２ワイヤ３０ｂの第１６ターン３２ｄは第４層４４に位置するため、両者は異なる層に巻かれている。また、図３または図５に示すように、第１ワイヤ３０ａの第１６ターン３２ｃと、第２ワイヤ３０ｂの第１６ターン３２ｄとの間には、第１ワイヤ３０ａの第１５ターンと第１７ターンとが挟まれており、両者は隣り合わず、接触していない。

また、第２部分３２において、同一ターンの第１ワイヤ３０ａと第２ワイヤ３０ｂのうち外側の層に巻かれている一方のワイヤは、同一ターンの第１ワイヤ３０ａと第２ワイヤ３０ｂのうち外側の層より巻芯部２２に近い内側の層に巻かれている他方のワイヤより、巻芯部２２の巻軸方向に関して中心側に位置する。たとえば、第２部分３２において、外側の層である第４層４４に巻かれている第１ワイヤ３０ａの第１２ターン３２ａは、内側の層である第３層４３に巻かれている第２ワイヤ３０ｂの第１２ターン３２ｂより、巻芯部２２の巻軸方向に関して、中心線２７の近くに位置する。

第２部分３２において外側の層に巻かれている一方のワイヤより、内側の層に巻かれている他方のワイヤが巻軸方向に関して中心線２７から離れた位置にあることにより、第１鍔部２４や第２鍔部２６の近くでワイヤが配置されていない隙間が形成される問題を好適に防止できる。第２部分３２の第１５ターンおよび第１６ターン３２ｃ、３２ｄもこのような関係を満たす。ただし、第２部分３２に含まれる全ての部分がこの関係を満たす必要はなく、第２部分３２の一部のみがこの関係を満たしていてもよい。

また、図５に示す第２部分３２において、同一ターンの第１ワイヤ３０ａと第２ワイヤ３０ｂのうち外側の層に巻かれている一方のワイヤは、第１鍔部２４および第２鍔部２６から離間しており、同一ターンの第１ワイヤ３０ａと第２ワイヤ３０ｂのうち外側の層より巻芯部に近い内側の層に巻かれている他方のワイヤは、第１鍔部２４または第２鍔部２６に接触していてもよい。たとえば、第２部分３２において、外側の層である第４層４４に巻かれている第１ワイヤ３０ａの第１２ターン３２ａは第１鍔部２４および第２鍔部２６から離間しており、内側の層である第３層４３に巻かれている第２ワイヤ３０ｂの第１２ターン３２ｂは第２鍔部２６に接触している。これにより、第２鍔部２６とワイヤ３０ａ、３０ｂとの隙間を第２ワイヤ３０ｂの第１２ターン１２ｂが埋め、さらに第１ワイヤ３０ａの第１２ターン３２ａと第２ワイヤ３０ｂの第１２ターン３２ｂとの間を第２ワイヤ３０ｂの第９ターンや第１３ターンなどの他のワイヤが埋めることにより、第２鍔部２６の近くに隙間が形成される問題を好適に防止できる。

図６は、図３に示す巻回部３０における第３部分３３を濃く（強調して）表示し、巻回部３０における他の部分３１、３２、３４を薄く表示している。図６に示すように、第３部分３３は、同一ターンの第１ワイヤ３０ａと第２ワイヤ３０ｂとが、隣り合わず同じ層に巻かれている。

図６に示すように、第８ターン、第１３ターン、第２１ターンが第３部分３３を構成している。第３部分３３としては、図６に示す第１ワイヤ３０ａの第１３ターン３３ａおよび第２ワイヤ３０ｂの第１３ターン３３ｂなどが挙げられる。

たとえば、第１ワイヤ３０ａの第１３ターン３３ａは第４層４４に位置し、第２ワイヤ３０ｂの第１３ターン３３ｂは第４層４４に位置するため、両者は同じ層に巻かれている。また、第１ワイヤ３０ａの第１３ターン３３ａと、第２ワイヤ３０ｂの第１３ターン３３ｂとの間には、第１ワイヤ３０ａの第１２ターンと第２０ターンおよび第２ワイヤ３０ｂの第２０ターンとが挟まれており、両者は隣り合わず、接触していない。

図７は、図３に示す巻回部３０における第４部分３４を濃く（強調して）表示し、巻回部３０における他の部分３１〜３３を薄く表示している。図７に示すように、第４部分３４は、同一ターンの第１ワイヤ３０ａと第２ワイヤ３０ｂとが、隣り合って異なる層に巻かれている。

図７に示すように、第４部分３４としては、第１ワイヤ３０ａの第１７ターン３４ａおよび第２ワイヤ３０ｂの第１７ターン３４ｂが挙げられる。第１ワイヤ３０ａの第１７ターン３４ａは第４層４４に位置し、第２ワイヤ３０ｂの第１７ターン３４ｂは第５層４５に位置するため、両者は異なる層に巻かれている。また、第１ワイヤ３０ａの第１７ターン３４ａと、第２ワイヤ３０ｂの第１７ターン３４ｂとは隣り合っており、互いに接触している。

図９は、参考例に係るコイル装置１１０の巻回状態を示す断面図である。コイル装置１１０は、コイル装置１０と同一のコア２０に、第１ワイヤ１３０ａと第２ワイヤ１３０ｂとを同時に巻回して形成した巻回部１３０を有する。

図９に示す巻回部１３０において、第１ワイヤ１３０ａと第２ワイヤ１３０ｂとは、同一ターン同士が常に接触した状態で巻回されており、同一ターンの第１ワイヤ１３０ａと第２ワイヤ１３０ｂとが、隣り合って同じ層に巻かれている第１部分と、同一ターンの第１ワイヤ１３０ａと第２ワイヤ１３０ｂとが、隣り合って異なる層に巻かれている第４部分の２つの部分だけを有する。このような巻回部１３０は、たとえば第２層と第２鍔部２６の間の部分などに、第１ワイヤ１３０ａおよび第２ワイヤ１３０ｂが配置されていない比較的大きな隙間（空隙）１９０が形成される問題がある。また、巻回部１３０は、第１鍔部２４に近い第１７ターンおよび第１８ターンの周辺にも隙間１９２が多い傾向がみられる。

これに対して、図３に示す巻回部３０は、図６に示す第３部分３３や図５に示す第２部分３２を有することにより、第１ワイヤ３０ａと第２ワイヤ３０ｂの間およびワイヤ３０ａ、３０ｂとコア２０の間の隙間を少なくし、ワイヤの占有率を向上させることができる。

すなわち、図３に示す巻回部３０は、同一ターンの第１ワイヤ３０ａと第２ワイヤ３０ｂとが接触しない第２部分３２や第３部分３３を形成することにより、図９に示すように第１ワイヤ１３０ａと第２ワイヤ１３０ｂとを常に接触させて巻回部１３０を形成した場合に生じる隙間を小さくすることができ、ワイヤの占有率を向上させることができる。

また、図５に示すように、巻回部３０の第２部分３２は、第２ワイヤ３０ｂの第１２ターン３２ｂや、第１ワイヤ３０ａの第１６ターン３２ｃのように、所定の層（第３層４３）の巻軸方向両端部に、同一ターンにおける一方のワイヤだけが、内側（内層側）に落ち込む構造を有する。このような構造を有するコイル装置１０は、巻回時に、第１ワイヤ３０ａおよび第２ワイヤ３０ｂが、第１鍔部２４または第２鍔部２６に押し付けられて損傷する問題を防止しつつ、鍔部２４、２６とワイヤ３０ａ、３０ｂとの間に隙間が形成される問題を防止できる。

なぜなら、コイル装置１０では、巻回部３０の形成時において、第１ワイヤ３０ａおよび第２ワイヤ３０ｂのうち片方だけが、その下層のワイヤの凹凸に沿って自然に鍔部２４、２６と他のワイヤ３０ａ、３０ｂとの隙間に入り込むようになっている。そのため、コイル装置１０における巻回部３０の形成時には、ワイヤ３０ａ、３０ｂを巻軸方向へ引っ張る力を小さくすることができ、ワイヤ３０ａ、３０ｂが第１鍔部２４または第２鍔部２６に接触するか、第１鍔部２４または第２鍔部２６に対して擦れて、ワイヤ３０ａ、３０ｂが損傷する問題を防止できる。

以下、コイル装置１０の製造方法および巻回部３０の形成方法の一例を挙げつつ、コイル装置１０の構造をさらに詳細に説明するが、コイル装置１０の製造方法および巻回部３０の形成方法は、以下に示す例のみには限定されない。

図１に示すコイル装置１０における巻回部３０の形成の第１段階では、まず、第１〜第４電極部６１〜６４が取り付けられたコア２０を、自動巻線機にセットする。コア２０は、たとえば圧縮成形、ＣＩＭ（セラミックインジェクションモールディング）成形、ＭＩＭ（メタルインジェクションモールディング）成形などにより成形され、必要に応じて焼成されることにより、製造される。また、第１〜第４電極部６１〜６４はたとえば接着等によりコア２０に固定される。ただし、コア２０の形成方法および第１〜第４電極部６１〜６４の固定方法は、これらのみには限定されない。

次に、自動巻線機にセットしたコア２０に対して、図３に示す第１ワイヤ３０ａおよび第２ワイヤ３０ｂを誘導するノズルを操作し、第１ワイヤ３０ａと第２ワイヤ３０ｂとを、巻芯部２２における巻はじめの位置（第１ワイヤ３０ａの第１ターン３８ａおよび第２ワイヤ３０ｂの第１ターン３８ｂの位置）に接触させる。

次に、ノズルが第１ワイヤ３０ａと第２ワイヤ３０ｂとを引っ張りながら、自動巻線機がコア２０を回転させることにより、図３に示す第１ターンから第２２ターンまで順に第１ワイヤ３０ａと第２ワイヤ３０ｂを巻回し、巻回部３０を形成する。図４に示すように、第１〜第１１ターンまでは、第８ターン（第３部分３３図６参照））を除き、第１部分３１に含まれる。

この際、図３に示す巻回部３０は、図９に示す巻回部１３０とは異なり、内側の第１層４１から外側の第６層４６へ順番に形成されるのでなく、外側の層の一部を、それより内側の層より先に形成する。図８は、図３に示す巻回部３０の一部を強調して表示した概念図である。

図８に示すように、巻回部３０は、第１部分３１に含まれる第１ワイヤ３０ａの第１のターンである第７ターン３１ｂより後に巻かれており、第１ワイヤ３０ａの第７ターン３１ｂが含まれる第１の層である第３層４３より巻芯部２２に近い第２の層である第２層４２に巻かれている第１ワイヤ３０ａの第２のターンである第１０ターン３７ａを有する。また、巻回部３０は、第１ワイヤ３０ａの第７ターン３１ｂと同一ターンである第２ワイヤ３０ｂの第７ターン３１ｂより後に巻かれており、第１ワイヤ３０ａの第１０ターン３７ａと同一ターンであって第２の層である第２層４２に巻かれている第２ワイヤ３０ｂの第１０ターン３７ｂを有する。

また、図８に示すように、第１ワイヤ３０ａおよび第２ワイヤ３０ｂの第１のターンである第７ターン３１ａ、３１ｂは、第１ワイヤ３０ａおよび第２ワイヤ３０ｂの第２のターンである第１０ターン３７ａ、３７ｂより、巻芯部２２の巻軸方向に関して中心側（中心線２７の近く）に位置する。第１ワイヤ３０ａおよび第２ワイヤ３０ｂの第７ターン３１ａ、３１ｂと、第１ワイヤ３０ａおよび第２ワイヤ３０ｂの第８ターンとの関係も、これと同様である。

図８に示すように、巻回部３０を形成する際に、巻芯部２２の巻軸方向に関して中心側を先にピラミッド状に形成し、巻芯部２２の巻軸方向に関して両端側を、後から形成する。これにより、後から両端側に形成されるターン（第１０ターン、第８ターン）を構成するワイヤ３０ａ、３０ｂは、すでにピラミッド状に形成されているターンと鍔部２４、２６との隙間に入り込むように誘導される。このため、このようなコイル装置１０は、鍔部２４、２６とワイヤ３０ａ、３０ｂとの隙間を小さくできる。

さらに、第３層４３の両端部には、図４に示すように第２部分３２が形成され、鍔部２４、２６とワイヤ３０ａ、３０ｂとの隙間や、ワイヤ３０ａ、３０ｂ間の隙間を小さくし、ワイヤ３０ａ、３０ｂの占有率を高めることができる（第１２ターンから第１７ターン）。

また、図３に示すように、巻回部３０における第１ワイヤ３０ａの最終ターンである第２２ターン３６ａと、第２ワイヤ３０ｂの最終ターンである第２２ターン３６ｂとは、いずれも、巻芯部２２の巻軸方向に関する一方の端部であって、巻回部３０から離れた第１ワイヤ３０ａおよび第２ワイヤ３０ｂの端部が引き出される側である巻芯第１端部２２ａより、巻軸方向に関する他方の端部である巻芯第２端部２２ｂの近くに配置される。

これにより、第１ワイヤ３０ａおよび第２ワイヤ３０ｂの最終ターンである第２２ターン３６ａ、３６ｂが、電極部６１〜６４などが配置される第１鍔部２４へ接続する鍔部第１端部２２ａから離間して配置される。したがって、電極部６１〜６４へ向かって引き出される第１ワイヤ３０ａおよび第２ワイヤ３０ｂが、第１鍔部２４に接触して屈曲する角度を小さくすることができ、第１ワイヤ３０ａおよび第２ワイヤ３０ｂの第１鍔部２４との接触による損傷を防止できる。

また、図３および図４に示すように、第１ワイヤ３０ａの最終ターンである第２２ターン３６ａおよび第２ワイヤ３０ｂの最終ターンである第２２ターン３６ｂは、第１部分３１に含まれる。第１ワイヤ３０ａの第２２ターン３６ａと第２ワイヤ３０ｂの第２２ターン３６ｂとが接触していることにより、第１ワイヤ３０ａおよび第２ワイヤ３０ｂの双方の第２２ターン３６ａ、３６ｂを、第１鍔部２４から大きく離間させることができる。

また、図３に示すように、第１ワイヤ３０ａのうち巻芯部２２からの距離が最も大きい第３のターンである第２２ターン３６ａおよび第２ワイヤ３０ｂのうち巻芯部２２からの距離が最も大きい第３のターンである第２２ターン３６ｂのうち少なくとも一方は、巻芯部２２における巻軸方向の中心位置を通って巻軸方向に直交する中心線２７に交わる。

このようなコイル装置１０は、巻軸方向の中央部分、すなわち第１鍔部２４および第２鍔部２６から離間した位置に、巻回部３０が最も多層になる部分が形成される。したがって、このようなコイル装置１０は、第１鍔部２４や第２鍔部２６に近い巻芯第１端部２２ａや巻芯第２端部２２ｂの外周に形成される層数を抑制し、ワイヤ３０ａ、３０ｂ間およびワイヤ３０ａ、３０ｂとコア２０の間の隙間を少なくし、ワイヤ３０ａ、３０ｂの占有率を向上させることができる。

図３に示す第２２ターン３６ａ、３６ｂまで巻回部３０が形成されると、ノズルが第１ワイヤ３０ａおよび第２ワイヤ３０ｂの端部を第１鍔部２４へ引き出す。さらに、第１ワイヤ３０ａの両端部を第１電極部６１および第３電極部６３へ固定し、第２ワイヤ３０ｂの両端部を第２電極部６２および第４電極部６４へ固定する。なお、第１ワイヤ３０ａおよび第２ワイヤ３０ｂの一方の端部は、巻回部３０を形成する前に、電極部６１〜６４に固定または仮固定されていてもよい。

最後に巻回部３０の外周に、図１および図２に示すような外装樹脂１５を形成し、巻回部３０を外装樹脂１５で覆うことにより、図１〜図８に示すコイル装置１０を得る。

図３〜図８に示すように、本発明に係るコイル装置１０では、同一ターンの第１ワイヤ３０ａと第２ワイヤ３０ｂとが隣り合って同じ層に巻かれている第１部分３１だけでなく、同一ターンの第１ワイヤ３０ａと第２ワイヤ３０ｂとが隣り合わず異なる層に巻かれている第２部分３２を有する。このようなコイル装置１０では、特に巻芯部２２の両端付近などにおいて形成されやすい傾向のある、ワイヤ３０ａ、３０ｂが配置されていない隙間を、小さくすることができる。したがって、このようなコイル装置１０は、巻線の占有率を向上させることができ、インダクタンスを向上させることができる。また、小型化の観点でも有利である。

以上、実施形態を挙げて本発明のコイル装置を説明したが、本発明の技術的範囲は上述の実施形態のみに限定されず、他の多くの実施形態や変形例を含み得ることは言うまでもない。たとえば、図３に示すように、コイル装置１０では、巻きはじめの位置が第１鍔部２４側であるが、本発明はこれに限定されず、第２鍔部２６側から巻き始めるもののであってもかまわない。

１０、１１０…コイル装置
１５…外装樹脂
２０…コア
２２…巻芯部
２２ａ…巻芯第１端部
２２ｂ…巻芯第２端部
２２ｃ…中央外周面
２２ｄ…端部湾曲面
２４…第１鍔部
２４ａ、２４ｂ…対角線
２６…第２鍔部
２７…中心線
３０、１３０…巻回部
３０ａ、１３０ａ…第１ワイヤ
３０ｂ、１３０ｂ…第２ワイヤ
３１…第１部分
３１ａ、３１ｂ…第１ターン（第１のターン）
３７ａ、３７ｂ…第１０ターン（第２のターン）
３２…第２部分
３２ａ…第１ワイヤ３０ａの第１２ターン（一方のワイヤ）
３２ｂ…第２ワイヤ３０ｂの第１２ターン（他方のワイヤ）
３２ｃ…第１ワイヤ３０ａの第１６ターン（他方のワイヤ）
３２ｄ…第２ワイヤ３０ｂの第１６ターン（一方のワイヤ）
３３…第３部分
３３ａ、３３ｂ…第１３ターン
３４…第４部分
３４ａ、３４ｂ…第１７ターン
３６ａ…第１ワイヤ３０ａの第２２ターン（第３のターン）
３６ｂ…第２ワイヤ３０ｂの第２２ターン（第４のターン）
４１…第１層（再内層）
４２…第２層
４３…第３層
４４…第４層
４５…第５層
４６…第６層
６１…第１電極部
６２…第２電極部
６３…第３電極部
６４…第４電極部
１９０、１９２…隙間

Claims (14)

1. 巻芯部を有するコアと、第１ワイヤと第２ワイヤとを前記巻芯部に多層に巻回してある巻回部と、を有するコイル装置であって、
   前記巻回部は、
   同一ターンの前記第１ワイヤと前記第２ワイヤとが、隣り合って同じ層に巻かれている第１部分と、
   同一ターンの前記第１ワイヤと前記第２ワイヤとが、隣り合わず異なる層に巻かれている第２部分と、を有するコイル装置。
2. 前記巻回部のうち前記巻芯部に接触する最内層は、前記第１部分のみからなる請求項１に記載のコイル装置。
3. 前記巻回部は、同一ターンの前記第１ワイヤと前記第２ワイヤとが、隣り合わず同じ層に巻かれている第３部分を有する請求項１または請求項２に記載のコイル装置。
4. 前記巻回部は、同一ターンの前記第１ワイヤと前記第２ワイヤとが、隣り合って異なる層に巻かれている第４部分を有する請求項１から請求項３までのいずれかに記載のコイル装置。
5. 前記第２部分において、同一ターンの前記第１ワイヤと前記第２ワイヤのうち外側の層に巻かれている一方のワイヤは、同一ターンの前記第１ワイヤと前記第２ワイヤのうち前記外側の層より前記巻芯部に近い内側の層に巻かれている他方のワイヤより、前記巻芯部の巻軸方向に関して中心側に位置する請求項１から請求項４までのいずれかに記載のコイル装置。
6. 前記巻回部における前記第１ワイヤの最終ターンと、前記第２ワイヤの最終ターンとは、いずれも、前記巻芯部の巻軸方向に関する一方の端部であって、前記巻回部から離れた前記第１ワイヤおよび前記第２ワイヤの端部が引き出される側である巻芯第１端部より、前記巻軸方向に関する他方の端部である巻芯第２端部の近くに配置される請求項１から請求項５までのいずれかに記載のコイル装置。
7. 前記第１ワイヤの前記最終ターンおよび前記第２ワイヤの前記最終ターンは、前記第１部分に含まれる請求項６に記載のコイル装置。
8. 前記巻回部は、前記第１部分に含まれる前記第１ワイヤの第１のターンより後に巻かれており、前記第１ワイヤの前記第１のターンが含まれる第１の層より前記巻芯部に近い第２の層に巻かれている前記第１ワイヤの第２のターンを有しており、
   前記巻回部は、前記第１ワイヤの前記第１のターンと同一ターンである前記第２ワイヤの第１のターンより後に巻かれており、前記第１ワイヤの前記第２のターンと同一ターンであって前記第２の層に巻かれている前記第２ワイヤの第２のターンを有する請求項１から請求項７までのいずれかに記載のコイル装置。
9. 前記第１ワイヤおよび前記第２ワイヤの前記第１のターンは、前記第１ワイヤおよび前記第２ワイヤの前記第２のターンより、前記巻芯部の巻軸方向に関して中心側に位置する請求項８に記載のコイル装置。
10. 前記第１ワイヤのうち前記巻芯部からの距離が最も大きい第３のターンおよび前記第２ワイヤのうち前記巻芯部からの距離が最も大きい第４のターンのうち少なくとも一方は、前記巻芯部における巻軸方向の中心位置を通って巻軸方向に直交する線に交わる請求項１から請求項９までのいずれかに記載のコイル装置。
11. 前記巻芯部は、前記巻芯部の巻軸方向に関して中央側に位置しており前記巻軸方向に沿って伸びる中央外周面と、前記中央外周面から前記巻芯部の前記巻軸方向の一方の端部である巻芯第１端部まで、および前記中央外周面から前記巻芯部の前記巻軸方向の他方の端部である巻芯第２端部まで延びる端部湾曲面と、を有し、
    前記端部湾曲面は、前記第１ワイヤおよび前記第２ワイヤにおけるワイヤ延在方向に直交する断面の曲率より小さい曲率を有する請求項１から請求項１０までのいずれかに記載のコイル装置。
12. 前記コアは、前記巻芯部の巻軸方向の一方の端部である巻芯第１端部に接続する第１鍔部と、前記巻芯部の前記巻軸方向の他方の端部である巻芯第２端部に接続する第２鍔部と、を有する請求項１から請求項１１までのいずれかに記載のコイル装置。
13. 前記第２部分において、同一ターンの前記第１ワイヤと前記第２ワイヤのうち外側の層に巻かれている一方のワイヤは、前記第１鍔部および前記第２鍔部から離間しており、同一ターンの前記第１ワイヤと前記第２ワイヤのうち前記外側の層より前記巻芯部に近い内側の層に巻かれている他方のワイヤは、前記第１鍔部または前記第２鍔部に接触する請求項１２に記載のコイル装置。
14. 前記第１鍔部には、互いに絶縁されている第１電極部、第２電極部、第３電極部および第４電極部が設けられており、
    前記第１ワイヤが接続される前記第１電極部および前記第３電極部は、前記第１鍔部の１つの対角線上に配置されており、
    前記第２ワイヤが接続される前記第２電極部および前記第４電極部は、前記第１鍔部の他の１つの対角線上に配置されている請求項１２または請求項１３に記載のコイル装置。

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