JP2022109008A - コイル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の異なる機能の素子を一体化することが容易でありながら、磁気飽和を回避しやすいコイル装置を提供すること。【解決手段】コイル装置１は、第１コア１０と、第２コア２０と、を有する。第２コア２０の外脚部２２が配置してあるベース部２３の背面２３ａには、第１コア１０の外脚部１２に接続する凸部２４が、第１コア１０の外脚部１２に対応して形成してある。【選択図】図４

Description

本発明は、たとえば複数の異なる機能の素子が一体化されたコイル装置に関する。

複数の異なる機能の素子が一体化されたコイル装置として、たとえば下記の特許文献１に示すコイル装置が知られている。特許文献１には、３つのＥ型のコアを組み合わせ、単一のコイル装置に複数の機能を持たせている。

しかしながら、このような従来のコイル装置では、磁気飽和を回避することが困難な構造であることが判明した。

特開２０１２－５４５４９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、複数の異なる機能の素子を一体化することが容易でありながら、磁気飽和を回避しやすい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、
第１コアと、第２コアと、を有するコイル装置であって、
前記第２コアの外脚部が配置してあるベース部の背面には、前記第１コアの外脚部の先端面（飛び出している方向に沿っての先端面／以下同様）に接続する凸部が、前記第１コアの外脚部に対応して形成してある。

このように構成することで、第１コアを一部として含む第１コイル素子と、第２コアを一部として含む第２コイル素子とに、別々の異なる機能を持たせることが可能になる。しかも、第２コアは、第１コイル素子の一部として兼用することもできる。そのため、２つ以上の機能を持つコイル装置の全体としての小型化を図ることが可能である。

また、第１コアの外脚部の先端面に接続する凸部が、前記第１コアの外脚部に対応して形成してあることから、第１コアと第２コアとの接続面を、第２コアの背面から遠ざけることが可能になる。その結果、磁束が集中しやすい箇所を第２コアの背面から遠ざけることが容易になり、磁気飽和し難い構造となる。

さらに、本発明のコイル装置では、凸部の先端面のみを研磨することで、第１コアの外脚部の先端面との接続時の密着性がよくなり、磁気的結合が向上する。なお、第１コアの外脚部の先端面も研磨してもよく、その場合には、第１コアの外脚部の先端面の研磨と同時に、第１コアの中脚部の先端面の研磨も同時に行うことができ、第１コアの中脚部の先端面と第２コアの背面との間のギャップの調整も容易である。

好ましくは、前記第２コアのベース部の背面から前記凸部が突出している交差角部には、前記凸部の内側面と前記第２コアのベース部の背面との間を滑らかに結ぶＲ部または面取り部が形成してある。このような構成にすることで、本発明のコイル装置は、さらに磁気飽和し難い構成となる。

好ましくは、前記第１コアの外脚部の前記先端面と、前記第１コアの中脚部の先端面とは、略同一平面上に位置する。このように構成してあることで、第２コアの背面に形成してある凸部の突出高さを調整することのみで、第１コアの中脚部の先端面と第２コアの背面との間のギャップの調整も容易である。

好ましくは、前記第２コアの背面からの前記凸部の突出高さは、前記第２コアの厚みよりも小さい。第２コアの背面からの凸部の突出高さは、凸部と背面との間の交差角部にＲ部または面取り部を形成できる程度で十分である。第２コアの背面からの凸部の突出高さは、小さい方が、凸部の先端面を平坦にし易く、第１コアの外脚部の先端面との磁気的接続を良好にし易い。

好ましくは、前記第１コアの中脚部の先端面と、前記第２コアのベース部の背面との間には、所定幅のギャップが形成してある。ギャップを形成することで、第１コアを含む第１コイル素子の特性を制御することができる。

好ましくは、本発明のコイル装置は、第３コアをさらに有し、
前記第３コアの外脚部の先端面が、前記第２コアの外脚部の先端面に接続している。第２コアと第３コアとで、たとえばトランスなどの第２コイル素子を構成することができる。

好ましくは、前記第３コアの巻軸に沿った長さは、前記第１コアの巻軸に沿った長さとは異なり、前記第１コアの巻軸に沿った長さは、前記第２コアの巻軸に沿った長さとは異なる。このように構成することで、種々の特性が異なる複数の素子を有するコイル装置を実現することができる。

前記第２コアの中脚部と、前記第３コアの中脚部との間には、所定幅のギャップが形成してあっても良いし、ギャップは形成しなくてもよい。

好ましくは、前記第１コアの中脚部の回りには、第１ワイヤの巻回部が配置してあり、前記第２コアの中脚部の回りには、第２ワイヤの巻回部が配置してある。第１ワイヤの巻回部が第１コイル素子の一部を構成し、第２ワイヤの巻回部が第２コイル素子の一部を構成する。

好ましくは、本発明のコイル装置は、
前記第１コアの中脚部を覆い、前記第１ワイヤが巻回される第１ボビンと、
前記第２コアの中脚部を覆い、前記第２ワイヤが巻回される第２ボビンと、を有し、
前記第１ボビンと前記第２ボビンとは、前記第２コアのベース部の側面で嵌合してある。

これらのワイヤとコアとの間にボビンを介在させることで、ワイヤをボビンに巻回してからコアをボビンに取り付けることが可能になり、各コアの中脚部の回りにワイヤの巻回部を配置することが容易になる。また、ワイヤとコアとの絶縁も容易になる。さらに、第１ボビンと第２ボビンとを、第２コアのベース部の側面で嵌合させることで、これらのボビン同士の一体化も容易であり、ワイヤのリード部の配線も容易になる。

好ましくは、前記第１ワイヤのリード部は、前記第２ボビンに取り付けてある第１端子に接続してあり、前記第２ワイヤのリード部は、前記第１ボビンに取り付けてある第２端子に接続してある。このように構成することで、これらのワイヤのリード部を絶縁を確保しながら端子に取り付けることが容易になる。

好ましくは、本発明のコイル装置は、複数の異なる機能の素子を有する。単一のコイル装置に複数の機能を有する素子が搭載でき、これらの素子を別々に製造するよりも材料を少なくすることができ、製造コストの低減を図ることができる。

また、好ましくは、前記第１コアがインダクタの一部として機能し、前記第２コアがトランスの一部として機能する。このようなコイル装置は、たとえば、自動車に搭載する充電器などに好適に使用することができる。

本発明の他の観点に係るコイル装置は、
第１コアと、第２コアと、第３コアとを有し、
前記第３コアの外脚部が接続してある前記第２コアのベース部の背面には、前記第１コアの外脚部の先端面に接続する凸部が、前記第１コアの外脚部に対応して形成してある。

このコイル装置でも、上述したコイル装置と同様に、コイル装置の小型化を図ることができると共に、複数の異なる機能の素子を一体化することが容易でありながら、磁気飽和を回避しやすいコイル装置を実現することができる。

図１は本発明の一実施形態に係るコイル装置の全体斜視図である。 図２は図１に示すコイル装置の一部分解斜視図である。 図３Ａは図２に示すコア部分の拡大図斜視図である。 図３Ｂは図１に示すコイル装置の他の実施形態に係るコア部分の拡大斜視図である。 図４は図３Ａに示すコア部分のIV－IV線での断面図である。 図５Ａは図１に示すコイル装置のVA－VA線での断面図である。 図５Ｂは図５Ａに示すコイル装置の他の実施形態に係る断面図である。 図５Ｃは図５Ａに示すコイル装置のさらに他の実施形態に係る断面図である。

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、本実施形態のコイル装置１は、たとえば車載充電器のためのコイル装置などとして用いられ、トランスとインダクタとが一体化してある。このコイル装置１は、第１コア１０と、第２コア２０と、第３コア３０と、第１ワイヤ９０と、第２ワイヤ９２と、第３ワイヤ９４とを有している。

図５Ａに示すように、本実施形態では、第１ワイヤ９０は、第１ボビン４０に巻回してあり、第２ワイヤ９２および第３ワイヤ９４は、それぞれ第２ボビン５０に巻回してある。なお、図面においてＸ軸方向は、それぞれのワイヤ９０，９２，９３の巻軸方向に一致しており、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は互いに直交している。また、本実施形態では、Ｚ軸がコイル装置１の高さ方向に一致している。

図４に示すように、第１コア１０、第２コア２０および第３コア４０は、それぞれ、断面が略Ｅ字の形状を有し、いわゆるＥ型コアと称される。第１コア１０および第３コア３０は、一般的な図５Ａに示すように、Ｘ軸方向の長さは異なるが、一般的なＥ型コアである。本実施形態では、第２コア２０が一般的なＥ型コアとは異なる。詳細については後述する。

図２および図３Ａに示すように、第１コア１０は、Ｙ軸およびＺ軸に平行な矩形平板状の第１ベース１３を有する。第１コア１０は、第１ベース部１３のＹ軸方向の両端にそれぞれ第１外脚部１２を有し、これらの第１外脚部１２は、ベース部１３の内表面１３ｂからＸ軸に沿って略直角に突出している。

また、第１コア１０は、これらの一対の第１外脚部１２のＹ軸方向の略中間位置に、ベース部１３の内表面１３ｂからＸ軸に沿って外脚部１２と同じ方向に突出している第１中脚部１１を有する。図４に示すように、第１外脚部１２は、第１ベース部１３の内表面１３ｂから、Ｘ軸方向に突出高さＨ１で突き出している。本実施形態では、第１中脚部１１は、第１外脚部１２と同様に、Ｘ軸方向に突出高さＨ１で突き出している。その結果、第１外脚部１２の先端面１２ａと第１中脚部１１の先端面１１ａとは、同一平面上に位置する。

また、第１ベース部１３のＺ軸に沿った上端に位置する外側面１３ｃは、一対の第１外脚部１２のＺ軸に沿った上端に位置する外側面と面一になっている。第１ベース部１３のＺ軸に沿った高さと、第１外脚部１２のＺ軸に沿った高さとは略同一である。第１中脚部１１は、Ｙ軸およびＺ軸と平行な断面で略円形の形状を持ち、第１中脚部１１の外径は、第１ベース部１３のＺ軸に沿った高さよりも小さい。

図２に示すように、第１中脚部１１の外周面と第１外脚部１２の内側面１２ｂとの間には、所定の隙間が形成してある。その所定の隙間には、第１ボビン４０のＸ軸方向の一端が入り込む。そのため、第１外脚部１２の内側面１２ｂは、第１ボビン４０の第１端壁鍔４１の形状に対応して曲面になっている。第１中脚部１１は、円柱形状であり、その外径は、第１ボビン４０の第１貫通孔４８の内径に対応している。

第２コア２０は、第１ベース部１３と同じＹ軸およびＺ軸に沿った幅を持つ矩形平板状の第２ベース部２３を有する。第２ベース部２３のＸ軸に沿う厚みは、第１ベース部１３のＸ軸に沿う厚みと略同じ、あるいは厚いことが好ましいが、小さくてもよい。

第２ベース部２３のＹ軸方向の両端にそれぞれ第２外脚部２２を有し、これらの第２外脚部２２は、ベース部２３の平面からＸ軸に沿って略直角に突出している。第２ベース部２３に対する第２外脚部２２の突出方向は、第１ベース部１３に対する第１外脚部１２の突出方向とＸ軸に沿って同じである。また、第２コア２０は、これらの一対の第２外脚部２２のＹ軸方向の略中間位置に、ベース部２３の平面からＸ軸に沿って外脚部２２と同じ方向に突出している第２中脚部２１を有する。

図４に示すように、第２外脚部２２は、第２ベース部２３の内表面２３ｂから、Ｘ軸方向に突出高さＨ２で突き出している。突出高さＨ２は、突出高さＨ１と同等でもよいが、好ましくは突出高さＨ１よりも大きい。本実施形態では、第２中脚部２１は、第２外脚部２２と同様に、Ｘ軸方向に突出高さＨ２で突き出している。その結果、第２外脚部２２の先端面２２ａと第２中脚部２１の先端面２１ａとは、同一平面上に位置しているが、中脚部２１の先端面にギャップを持たせるために、中脚部２１の突出長さは、外脚部２２の突出長さよりも短くてもよい。

また、図２および図３Ａに示すように、第２ベース部２３のＺ軸に沿った上端に位置する外側面２３ｃは、一対の第２外脚部２２のＺ軸に沿った上端に位置する外側面と面一になっている。第２ベース部２３のＺ軸に沿った高さと、第２外脚部２２のＺ軸に沿った高さとは略同一である。第２中脚部２１は、Ｙ軸およびＺ軸と平行な断面で略円形の形状を持ち、第２中脚部２１の外径は、第２ベース部２３のＺ軸に沿った高さよりも小さく、第１中脚部１１の外径と略同一であるが、異なっていてもよい。

図２に示すように、第２中脚部２１の外周面と第２外脚部２２の内側面２２ｂとの間には、所定の隙間が形成してある。その所定の隙間には、第２ボビン５０のＸ軸方向の一端が入り込む。そのため、第２外脚部２２の内側面２２ｂは、第２ボビン５０の第２端壁鍔５１の形状に対応して曲面になっている。第２中脚部２１は、円柱形状であり、その外径は、第２ボビン５０の第２貫通孔５８の内径に対応している。

図４に示すように、第２ベース部２３の背面２３ａは、第１コア１０の第１中脚部１１の先端面１１ａと所定の隙間で向き合っており、その背面２３ａのＹ軸方向の両端には、それぞれ凸部２４が形成してある。各凸部２４は、第２ベース部２３の背面２３ａから、第２外脚部２２が突き出す方向とはＸ軸に沿って相互に反対側に突出高さＨ４で突き出している。

その結果、本実施形態では、第１コア１０の第１中脚部１１の先端面１１ａと、第２ベース部２３の背面２３ａの略中央部との間には、突出高さＨ４に対応するギャップＷ１が形成される。各凸部２４の突出高さＨ４は、ベース部２３のＸ軸方向の厚みの１．５倍以下が好ましく、ベース部２３の厚み以下であることがさらに好ましい。また、各凸部２４の突出高さＨ４は、０．１ｍｍ～５ｍｍであることが好ましい。

第２コア２０のベース部２３の背面２３ａから凸部２４が突出している交差角部には、凸部の内側面２４ｂとベース部２３の背面２３ａとの間を滑らかに結ぶＲ部または面取り部が形成してある。本実施形態では、Ｒ部の曲率半径、または面取り部のＸ軸方向の長さが、凸部の突出高さＨ４に対応する。

図２に示すように、凸部２４の内側面２４ｂの少なくとも一部は、第１ボビン４０のＸ軸方向の他端に具備してある第１端壁鍔４２の外形形状に合わせて曲面になっている。各凸部２４のＸ軸に沿う先端面２４ａは、第１コア１０の各外脚部１２の先端面１２ａが突き合わされて接続されるように、先端面２４ａ，１２ａ同士の形状は、相互に同じ形状であることが好ましい。

図３Ａに示すように、第３コア３０は、第１ベース部１３と同じＹ軸およびＺ軸に沿った幅を持つ矩形平板状の第３ベース部３３を有する。第３ベース部３３のＸ軸に沿う厚みは、第１ベース部１３のＸ軸に沿う厚みと略同じことが好ましいが、異なっていてもよい。

第３ベース部３３のＹ軸方向の両端にそれぞれ第３外脚部３２を有し、これらの第３外脚部３２は、ベース部３３の内表面３３ｂからＸ軸に沿って略直角に突出している。第３ベース部３３に対する第３外脚部３２の突出方向は、第２ベース部２３に対する第２外脚部２２の突出方向とＸ軸に逆になる。また、第３コア３０は、これらの一対の第３外脚部３２のＹ軸方向の略中間位置に、ベース部３３の内表面３３ｂからＸ軸に沿って外脚部３２と同じ方向に突出している第３中脚部３１を有する。

図４に示すように、第３外脚部３２は、第３ベース部３３の内表面３３ｂから、Ｘ軸方向に突出高さＨ３で突き出している。突出高さＨ３は、突出高さＨ２と同等でもよいが、突出高さＨ２よりも大きくても小さくてもよい。本実施形態では、第３中脚部３１は、第３外脚部３２と同様に、Ｘ軸方向に突出高さＨ３で突き出している。

その結果、第３外脚部３２の先端面３２ａと第３中脚部３１の先端面３１ａとは、同一平面上に位置しているが、中脚部３１の先端面３１ａにギャップを持たせるために、中脚部３１の突出長さは、外脚部３２の突出長さよりも短くてもよい。すなわち、中脚部３１の先端面３１ａは、中脚部２１の先端面２１ａに接触して接続されてもよいし、所定のギャップで離れて向き合っていてもよい。

また、図２および図３Ａに示すように、第３ベース部３３のＺ軸に沿った上端に位置する外側面３３ｃは、一対の第３外脚部３２のＺ軸に沿った上端に位置する外側面と面一になっている。第３ベース部３３のＺ軸に沿った高さと、第３外脚部3２のＺ軸に沿った高さとは略同一である。第３中脚部３１は、Ｙ軸およびＺ軸と平行な断面で略円形の形状を持ち、第３中脚部３１の外径は、第３ベース部３３のＺ軸に沿った高さよりも小さく、第２中脚部２１の外径と略同一であることが好ましい。

図２に示すように、第３中脚部３１の外周面と第３外脚部３２の内側面３２ｂとの間には、所定の隙間が形成してある。その所定の隙間には、第２ボビン５０のＸ軸方向の他端が入り込む。そのため、第３外脚部３２の内側面３２ｂは、第２ボビン５０の第２端壁鍔５２の形状に対応して曲面になっている。第３中脚部３１は、円柱形状であり、その外径は、第２ボビン５０の第２貫通孔５８の内径に対応している。

図４に示すように、第３ベース部３３の背面３３ａは、平坦面であり、凸部などは形成されていないことが好ましいが、第２コア２０の背面１３ａに形成してある凸部２４と同様な凸部が形成してあってもよい。なお、本実施形態では、ベース部１３の背面１３ａも、凸部などは形成されず、平坦面であることが好ましいが、第２コア２０の背面１３ａに形成してある凸部２４と同様な凸部が形成してあってもよい。

図２に示すように、第１ボビン４０は、第１ボビン本体４７を有しており、第１ボビン本体４７には、第１貫通孔４８が形成してある。図５Ａに示すように、第１ボビン本体４７のＸ軸方向の長さは、図４に示す第１外脚部１２の突出高さＨ１よりもギャップＷ１の分で長く構成してある。図２に示す第１貫通孔４８の内径は、第１中脚部１１の外径に対応しており、第１中脚部１１が第１貫通孔４８に収まるように設計してある。

図２に示すように、第１ボビン本体４７は、Ｘ軸に沿って両端に、第１端壁鍔４１，４２を有している。一方の第１端壁鍔４１のＺ軸方向の一方（上端）には、Ｙ軸に沿って延びる第１端子台４３が一体的に形成してある。第１端子台４３のＹ軸方向の長さは、第１ベース部１３のＹ軸方向の長さに対応している。第１端子台４３は第１ベース部１３の外側面１３ｃに接着剤などで固定してもよい。

他方の第１端壁鍔４２のＺ軸方向の一方（上端）には、Ｙ軸に沿って延びる第１係止板４４が形成してある。第１係止板４４の中央には、嵌合突起４５が形成してある。第１係止板４４のＹ軸方向の長さは、第２ベース部２３のＹ軸方向の長さに対応している。第１係止板４４は第２ベース部２３の外側面２３ｃに接着剤などで固定してもよい。

図１に示すように、第１端子台４３には、一対の導電性の第２端子７０ａ，７０ｂと、一対の導電性の第３端子８０ａ，８０ｂが、それぞれ具備してある。これらの端子７０ａ，７０ｂ，８０ａ，８０ｂは、端子台４３にインサート成形してあるが、別に嵌合や接着などの方法で取り付けてもよい。

隣接する第２端子７０ｂと第３端子８０ａとの間には、第２リード部９３ｂと第３リード部９５ａとを絶縁する絶縁凸部４６が形成してある。第２端子７０ａ，７０ｂは、Ｚ軸方向に突出している外部接続部と、Ｘ軸方向に突出しているリード取付部とを有している。リード取付部は、板状であり、ワイヤのリード部を係止するカシメ片７０ａ１，７０ｂ１を有している。第２端子７０ａ，７０ｂと、第３端子８０ａ，８０ｂとは、それぞれＸ軸を軸として線対称な形状と配置を有する。

図２に示すように、第２ボビン５０は、Ｘ軸方向に連なる２つの第２ボビン本体５７ａ，５７ｂを有しており、第２ボビン本体５７ａ，５７ｂには、Ｘ軸方向に共通して貫通する第２貫通孔５８が形成してある。

図５Ａに示す第２ボビン本体５７ａ，５７ｂのＸ軸方向の長さの合計は、図４に示す第２外脚部２２の突出高さＨ２および第３外脚部３２の突出高さＨ３の合計より少し短い長さを有する。図２に示す第２貫通孔５８の内径は、第２中脚部２１および第３中脚部３１の外径に対応しており、第２中脚部１１および第３中脚部３１が、第２貫通孔５８に収まるように決定される。

図２に示すように、第２ボビン本体５７ａ，５７ｂの間には、中間鍔５９が一体に形成してあり、図５Ａに示すように、第２ボビン本体５７ａ，５７ｂのそれぞれに巻回される第２ワイヤ９２および第３ワイヤ９３の絶縁性を高めている。なお、中間鍔５９のＸ軸に沿う厚みは、各端壁鍔１３，２３，３３のＸ軸に沿う厚みよりも小さくてよい。

また、第２ボビン本体５７ａは、第２コア２０側の一端に、第２端壁鍔５１を有している。第２ボビン本体５７ｂは、第３コア３０側の一端に、第２端壁鍔５２を有している。一方の第２端壁鍔５２のＺ軸方向の上端には、Ｙ軸に沿って延びる第２係止板５４が形成してある。第２係止板５４のＹ軸方向の長さは、第３ベース部３３のＹ軸方向の長さに対応している。第２係止板５４は第３ベース部３３の外側面３３ｃに接着剤などで固定してあってもよい。

他方の第２端壁鍔５１のＺ軸方向の上端には、Ｙ軸に沿って延びる第２端子台５３が形成してある。第２端子台５３の中央下面には、嵌合凹部５５が形成してある。嵌合凹部５５は、嵌合突起４５と対応する形状および大きさであり、嵌合突起４５が嵌合凹部５５に嵌合可能になっている。第２端子台５３のＹ軸方向の長さは、第２ベース部２３のＹ軸方向の長さに対応している。第２端子台５３は第１係止板４４の上に接着剤などで固定してもよい。

図１に示すように、第２端子台５３には、一対の導電性の第１端子６０ａ，６０ｂが具備してある。第１端子６０ａ，６０ｂは、第２端子台５３にインサート成形してあるが、別に嵌合または接着などにより第２端子台５３に設置してあってもよい。

第２端子台５３には、第２端子７０ａのＸ軸方向に対応する位置に、第２リード部９３ａが案内されるリード溝５６ａが形成してあってもよい。また、第２端子台５３には、第２端子７０ｂのＸ軸方向に対応する位置に、第２リード部９３ｂが案内されるリード溝５６ｂが形成してあってもよい。

第２端子台５３には、第３リード部９５ａを案内するリード溝５６ｃが、第３端子８０ａのＸ軸方向に対応する位置に形成してあってもよい。第２端子台５３には、第３リード部９５ｂを案内するリード溝５６ｄが、第２端子８０ｂのＸ軸方向に対応する位置に形成してあってもよい。

第１端子６０ａ，６０ｂは、Ｚ軸方向に突出している外部接続部と、Ｘ軸方向に突出しているリード接続部とからなるＬ字形状の金属端子で構成してある。第１端子６０ａが取り付けてある第２端子台５３の端子取付部５３ａは、第１端子６０ｂが取り付けてある端子取付部５３ｂよりも第１端子台４３側に向けて突き出しており、第１端子６０ａが、第１端子６０ｂよりも第１端子台４３側に配置されている。

図５Ａに示すように、第１ワイヤ９０は、第１ボビン４０の第１ボビン本体４７の回りに巻回され、第１ワイヤの巻回部となり、第１コイル素子（たとえばインダクタ）を構成する。第１ワイヤ９０の第１リード部９１ａは、第１端子６０ａに電気的に接続してある。第１ワイヤ９０の第１リード部９１ｂは、第１端子６０ｂに電気的に接続してある。これらの接続方法は、特に限定されず、たとえばレーザ溶接、熱圧着またはハンダなどが用いられる。

第２ワイヤ９２は、第２ボビン５０の第２ボビン本体５７ａの回りに巻回され、第２ワイヤの巻回部となり、第２コイル素子の一部を構成する。第２ワイヤ９２の第２リード部９３ａは、第２端子７０ａのカシメ片７０ａで係止され、第２端子７０ａに電気的に接続される。第２ワイヤ９２の第２リード部９３ｂは、第２端子７０ｂのカシメ片７０ｂで係止され、第２端子７０ｂに電気的に接続される。これらの接続方法は、前述した接続方法と同様である。

第３ワイヤ９４は、第２ボビン５０の第２ボビン本体５７ｂに巻回され、第３ワイヤの巻回部となり、第２コイル素子の他の一部を構成する。第２コイル素子としては、たとえばトランスなどが例示される。第３ワイヤ９４の第３リード部９５ａは、第３端子８０ａのカシメ片８０ａで係止され、第３端子８０ａに電気的に接続される。第３ワイヤ９４の第３リード部９５ｂは、第３端子８０ｂのカシメ片８０ｂで係止され、第３端子８０ｂに電気的に接続される。これらの接続方法は、前述した接続方法と同様である。

本実施形態では、第１コア１０、第２コア２０および第３コア３０は、たとえばＮｉ－Ｚｎ系フェライトや、Ｍｎ－Ｚｎ系フェライト、あるいは金属磁性体などの磁性体で構成してある。本実施形態では、第１コア１０、第２コア２０および第３コア３０は、たとえば磁性粉体を成型および焼結することにより作製されるが、磁性粉末と樹脂バインダとの圧粉成形体などで構成されてもよい。

また、第１ボビン４０および第２ボビン５０は、たとえばＰＰＳ、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＬＣＰなどのプラスチックで構成してあるが、その他の絶縁部材で構成されてもよい。また、第１ボビン４０および第２ボビン５０は、同じ材質であることが好ましいが、別々の材質であってもよい。

第１ワイヤ９０、第２ワイヤ９２および第３ワイヤ９４は、それぞれ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てもよい。また、これらのワイヤ９０，９２，９４は、丸線でもよく平角線でもよい。

さらに、これらのワイヤ９０，９２，９４は、それぞれ同じ材質および構造でもよく、あるいは異なっていてもよい。また、これらのワイヤ９０，９２，９４を構成する材料としては、たとえば、銅または銅合金、あるいは銀、ニッケルなどの金属の良導体が挙げられるが、導体材料であれば特に限定されない。また、図１に示す第１端子６０ａ，６０ｂ、第２端子７０ａ，７０ｂ、第３端子８０ａ，８０ｂは、銅または銅合金などの金属で構成される。

本実施形態に係るコイル装置１では、図５Ａに示す第１コア１０および第１ワイヤ９０を有する第１コイル素子を、インダクタとして用いることができる。また、第２コア２０および第２ワイヤ９２と、第３コア３０および第３ワイヤとを有する第２コイル素子を、トランスとして用いることができる。

すなわち、本実施形態のコイル装置は、単一の装置で、別々の異なる機能を持つコイル素子を有することが可能になる。しかも、第２コア２０の第２ベース部２３は、第１コア１０と組み合わされることで、第１コイル素子としてのインダクタの一部として兼用することもできる。そのため、２つ以上の機能のコイル素子を持つコイル装置の全体としての小型化を図ることが可能である。

また、図４に示すように、第１コア１０の外脚部１２の先端面１２ａに接続する凸部２４が、第１コア１０の外脚部１２に対応して背面２３ａに形成してある。このため、第１コア１０と第２コア２０との接続面（先端面１２ａ，２４ａ）を、第２コア２０の背面２３ａから遠ざけることが可能になる。その結果、磁束が集中しやすい箇所を第２コア２０の背面２３ａから遠ざけることが容易になり、磁気飽和し難い構造となる。

さらに、本実施形態のコイル装置１では、凸部２４の先端面２４ａのみを研磨することで、第１コア１０の外脚部１２の先端面１２ａとの接続時の密着性がよくなり、磁気的結合が向上する。なお、第１コア１０の外脚部１２の先端面１２ａも研磨してもよく、その場合には、第１コア１０の外脚部１２の先端面１２ａの研磨と同時に、第１コア１０の中脚部１１の先端面１１ａの研磨も同時に行うことができ、第１コア１０の中脚部１１の先端面１１ａと第２コア２０の背面２３ａとの間のギャップＷ１の調整も容易である。

また、第２コア２０のベース部２３の背面から凸部２４が突出している交差角部には、凸部２４の内側面２４ｂと第２コア２０のベース部２３の背面２３ａとの間を滑らかに結ぶＲ部または面取り部が形成してある。このような構成にすることで、本実施形態のコイル装置１は、さらに磁気飽和し難い構成となる。

また本実施形態では、第１コア１０の外脚部１２の先端面１２ａと、第１コア１０の中脚部１１の先端面１１ａとは、略同一平面上に位置する。このように構成してあることで、第２コア２０の背面２３ａに形成してある凸部２４の突出高さＨ４を調整することのみで、第１コア１０の中脚部１１の先端面１１ａと第２コア２０の背面２３ａとの間のギャップＷ１の調整も容易である。

また、第１外脚部１２の先端面１２ａおよび第１中脚部１１の先端面１１ａの研磨を同時に行うことができ、製造工程を簡素化することができる。そのため、コイル装置１の製造コストを低減することが可能になる。

第２コア２０の背面２３ａからの凸部２４の突出高さＨ４は、第２コア２０のベース部２３のＸ軸に沿った厚みよりも小さい。第２コア２０の背面２３ａからの凸部２４の突出高さＨ４は、凸部２４と背面２３ａとの間の交差角部にＲ部または面取り部を形成できる程度で十分である。

第２コア２０の背面２３ａからの凸部２４の突出高さＨ４は、小さい方が、凸部２４の先端面２４ａを平坦にし易く、第１コア１０の外脚部１２の先端面１２ａとの磁気的接続を良好にし易い。なお、第２コア２０の凸部２４の先端面２４ａは、第１コア１０の外脚部１２の先端面１２ａに対して接触して接続すればよく、必ずしも接着剤で接合する必要はないが、接着してもよい。

第１コア１０の中脚部１２の先端面１２ａと、第２コア２０のベース部２３の背面２３ａとの間には、所定幅のギャップＷ１が形成してある。ギャップＷ１を形成することで、第１コア１０を含むインダクタのコイル特性を制御することができる。

さらに、本実施形態のコイル装置１は、第３コア３０をさらに有し、第３コア３０の外脚部３２の先端面３２ａが、第２コア２０の外脚部２２の先端面２２ａに接続している。第２コア２０と第３コア３０とで、たとえばトランスなどの第２コイル素子を構成することができる。なお、第２コア２０の外脚部２２の先端面２２ａは、第３コア３０の外脚部３２の先端面３２ａに対して接触して接続すればよく、必ずしも接着剤で接合する必要はないが、接着してもよい。

図４に示す第３コア３０のＸ軸（巻軸）に沿った長さＨ３は、第１コア１０のＸ軸に沿った長さとは異なり、第１コア１０のＸ軸に沿った長さは、第２コア２０のＸ軸に沿った長さとは異なる。このように構成することで、種々の特性が異なる複数のコイル素子を有するコイル装置１を実現することができる。

本実施形態では、図５Ａに示すように、第１コア１０の中脚部１１の回りには、第１ワイヤ９０の巻回部が配置してあり、第２コア２０の中脚部２１の回りには、第２ワイヤ９２の巻回部が配置してある。第１ワイヤ９０の巻回部が第１コイル素子としてのインダクタの一部を構成し、第２ワイヤ９２の巻回部が第２コイル素子としてのトランスの一部を構成する。

また、図５Ａに示すように、本実施形態のコイル装置１は、第１コア１０の中脚部１１を覆い、第１ワイヤ９０が巻回される第１ボビン４０を有する。また、コイル装置１は、第２コア２０の中脚部２１を覆い、第２ワイヤ９２が巻回される第２ボビン本体５７ａを持つ第２ボビン５０を有する。

第２ボビン５０は、第２ボビン本体５７ａと中間鍔６９でＸ軸方向に絶縁された第２ボビン本体５７ｂも有している。第２ボビン本体５７ｂは、第３コア３０の中脚部３１を覆い、第３ワイヤ９４が巻回される。第１ボビン４０と第２ボビンと５０は、第２コア２０のベース部２３の外側面２３ｃ上で嵌合して接続してある。

これらのワイヤ９０，９２，９４とコア１０，２０，３０との間にボビン４０，５０を介在させることで、ワイヤ９０，９２，９４をボビン４０，５０に巻回してから各コア１０，２０，３０をボビン４０，５０に取り付けることが可能になる。また、各コア１０，２０，３０の中脚部１１，２１，３１の回りに各ワイヤ９０，９２，９４の巻回部を配置することが容易になる。

また、ワイヤ９０，９２，９４とコア１０，２０，３０との絶縁も容易になる。さらに、第１ボビン４０と第２ボビン５０とを、第２コア２０のベース部２３の外側面２３ｃで嵌合させることで、これらのボビン４０，５０同士の一体化も容易であり、図１に示すように、ワイヤ９０，９２，９４のリード部９１ａ，９１ｂ，９３ａ，９３ｂ，９５ａ，９５ｂの配線も容易になる。

第１ワイヤ９０のリード部９１ａ，９１ｂは、第２ボビン５０に取り付けてある第１端子６０ａ，６０ｂに接続してあり、第２ワイヤ９２のリード部９３ａ，９３ｂは、第１ボビン４０に取り付けてある第２端子７０ａ，７０ｂに接続してある。第３ワイヤ９４のリード部９５ａ，９５ｂは、第１ボビン４０に取り付けてある第２端子８０ａ，８０ｂに接続してある。このように構成することで、これらのワイヤ９０，９２，９４のリード部９１ａ，９１ｂ，９３ａ，９３ｂ，９５ａ，９５ｂを、絶縁を確保しながら端子に取り付けることが容易になる。

さらに本実施形態のコイル装置１は、複数の異なる機能の素子を有し、単一のコイル装置に複数の機能を有する素子が搭載でき、これらの素子を別々に製造するよりも材料を少なくすることができ、製造コストの低減を図ることができる。

また、本実施形態では、第１コア１０がインダクタの一部として機能し、第２コア２０および第３コア３０がトランスの一部として機能する。このようなコイル装置１は、たとえば、自動車に搭載する充電器などに好適に使用することができる。

第２実施形態
図５Ｂに示すように、本実施形態に係るコイル装置１は、第２ボビン５０の構造が異なると共に、第２ワイヤ９２および第３ワイヤ９４の配置が異なる以外は、第１実施形態と同様である。以下の説明では、第１実施形態と共通する部分の説明は省略する。

本実施形態では、第２ボビン５０は、単一の第２ボビン本体１５７を有しており、中間鍔を有しない。第２ボビン本体１５７には、第２ワイヤ９２が下層側に巻回されており、第２ワイヤ９２の上に第３ワイヤ９４が上層側に巻回してある。各ワイヤ９２，９４は、絶縁被覆ワイヤで構成してあり、これらは絶縁されている。あるいは、ワイヤ９２，９４の間には、絶縁テープなどが巻回してあってもよい。

いずれにしても本実施形態では、第２ワイヤ９２により形成される第２コイル素子部分と、第３ワイヤ９４により形成される第３コイル素子部分との結合が、第１実施形態に比較して高くなる。

第３実施形態
図５Ｃに示すように、本実施形態に係るコイル装置１は、第２ボビン５０の構造が異なると共に、第２ボビン本体に巻回される第２ワイヤ９２および第３ワイヤ９４の配置が異なる以外は、第１実施形態と同様である。以下の説明では、第１実施形態と共通する部分の説明は省略する。

本実施形態では、第２ボビン５０は、複数（たとえば８つ）の第２ボビン本体２５７ａ～２５７ｈに区分けされるように、複数の中間鍔２５９ａ～２５９ｇを有する。第２ボビン本体２５７ａ～２５７ｈは、第１コア１０に近い側から、この順で、Ｘ軸に沿ってボビン５０の外周に配置してある。各第２ボビン本体２５７ａ～２５７ｈには、第２ワイヤ９２および第３ワイヤ９４の順に交互にワイヤが巻回してある。

本実施形態では、第２ワイヤ９２により形成される第２コイル素子部分と、第３ワイヤ９４により形成される第３コイル素子部分との結合が、第１実施形態に比較して高くなる。

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、上述した実施形態では、第２コア２０は、いわゆるＥ型コアであるが、それに限定されず、ベース部２３のみを有する平板状コアであってもよい。たとえば、ベース部２３の内表面２３ｂには、外脚部２２の代わりに、背面２３ａに形成してある凸部２４と同様な凸部がベース部２３を挟んで対称位置に形成してあってもよい。

その場合でも、前述した実施形態と同様に、第３コア３０の外脚部３２が接続してある第２コア２０のベース部２３の背面には、第１コア１０の外脚部１２の先端面に接続する凸部２４が、第１コア１０の外脚部１２に対応して形成してある。

第４実施形態
図３Ｂに示すように、本実施形態に係るコイル装置は、第１コア１１０と第２コア１２０と第３コア１３０の構造が、第１実施形態と異なる以外は、第1実施形態のコイル装置と同様である。以下の説明では、第１実施形態と共通する部分の説明は省略する。

第1実施形態では、Ｘ軸に沿って分割する金型を用いて第１コア１０，第２コア２０および第３コア３０を形成している（縦押し成形）のに対して、本実施形態では、Ｚ軸に沿って分割する金型を用いて第１コア１１０，第２コア１２０および第３コア１３０を形成している（横押し成形）。

すなわち、本実施形態では、第１コア１１０にある第１外脚部１２は、Ｚ軸に沿って平行な内側面１２ｂを有しており、第１中脚部１１のＹ軸に沿った両側は、Ｚ軸に沿って平行な平坦面１１ｂを有している。そのため、第１コア１１０は、Ｘ－Ｚ平面に曲面を有しない単純な構造をしている。

また、本実施形態では、第２コア１２０にある第２外脚部２２は、Ｚ軸に沿って平行な内側面２２ｂを有しており、凸部２４は、Ｚ軸に沿って平行な内側面２４ｂを有しており、第２中脚部２１のＹ軸に沿った両側は、Ｚ軸に沿って平行な平坦面２１ｂを有している。そのため、第２コア１２０は、Ｘ－Ｚ平面に曲面を有しない単純な構造をしている。

また、本実施形態では、第３コア１３０にある第３外脚部３２は、Ｚ軸に沿って平行な内側面３２ｂを有しており、第３中脚部３１のＹ軸に沿った両側は、Ｚ軸に沿って平行な平坦面３１ｂを有している。そのため、第１コア１３０は、Ｘ－Ｚ平面に曲面を有しない単純な構造をしている。

以上のように、本実施形態では、第１コア１１０、第２コア１２０および第３コア１３０は、それぞれＺ軸に沿って分割する金型を用いて成形することができる（横押し形成）。

また、本発明のコイル装置は、車載充電器のためのトランスとインダクタとが一体化されたコイル装置以外の用途として、たとえば家電、ＡＶ、通信用電源など共振回路を使うすべての共振トランスなどの用途に用いられるコイル装置としても用いられることができる。

１…コイル装置
１０，１１０…第１コア
１１…第１中脚部
１１ａ…先端面
１１ｂ…平坦面
１２…第１外脚部
１２ａ…先端面
１２ｂ…内側面
１２ｃ…外側面
１３…第１ベース部
１３ａ…背面
１３ｂ…内表面
１３ｃ…外側面
２０，１２０…第２コア
２１…第２中脚部
２１ａ…先端面
２１ｂ…平坦面
２２…第２外脚部
２２ａ…先端面
２２ｂ…内側面
２２ｃ…外側面
２３…第２ベース部
２３ａ…背面
２３ｂ…内表面
２３ｃ…外側面
２４…凸部
２４ａ…先端面
２４ｂ…内側面
３０，１３０…第３コア
３１…第３中脚部
３１ａ…先端面
３１ｂ…平坦面
３２…第３外脚部
３２ａ…先端面
３２ｂ…内表面
３２ｃ…外側面
３３…第３ベース部
３３ａ…背面
３３ｂ…内表面
３３ｃ…外側面
４０…第１ボビン
４１，４２…第１端壁鍔
４３…第１端子台
４４…第１係止板
４５…嵌合突起
４６…絶縁凸部
４７…第１ボビン本体
４８…第１貫通孔
５０…第２ボビン
５１，５２…第２端壁鍔
５３…第２端子台
５３ａ，５３ｂ端子取付部
５４…第２係止板
５５…嵌合凹部
５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄ…リード溝
５７ａ，５７ｂ，１５７，２５７ａ～２５７ｈ…第２ボビン本体
５８…第２貫通孔
５９，２５９ａ～２５９ｇ… 中間鍔
６０ａ，６０ｂ…第１端子
７０ａ，７０ｂ…第２端子
７０ａ１，７０ｂ１…カシメ片
８０ａ，８０ｂ…第３端子
８０ａ１，８０ｂ１…カシメ片
９０…第１ワイヤ
９１ａ，９１ｂ…第１リード部
９２…第２ワイヤ
９３ａ，９３ｂ…第２リード部
９４…第３ワイヤ
９５ａ，９５ｂ…第３リード部

Claims (14)

1. 第１コアと、第２コアと、を有するコイル装置であって、
   前記第２コアの外脚部が配置してあるベース部の背面には、前記第１コアの外脚部の先端面に接続する凸部が、前記第１コアの外脚部に対応して形成してあるコイル装置。
2. 前記第２コアのベース部の背面から前記凸部が突出している交差角部には、前記凸部の内側面と前記第２コアのベース部の背面との間を滑らかに結ぶＲ部または面取り部が形成してある請求項１に記載のコイル装置。
3. 前記第１コアの外脚部の前記先端面と、前記第１コアの中脚部の先端面とは、略同一平面上に位置する請求項１または２に記載のコイル装置。
4. 前記第２コアの背面からの前記凸部の突出高さは、前記第２コアのベース部の厚みよりも小さい請求項１～３のいずれかに記載のコイル装置。
5. 前記第１コアの中脚部の先端面と、前記第２コアのベース部の背面との間には、所定幅のギャップが形成してある請求項１～４のいずれかに記載のコイル装置。
6. 第３コアをさらに有し、
   前記第３コアの外脚部の先端面が、前記第２コアの外脚部の先端面に接続している請求項１～５のいずれかに記載のコイル装置。
7. 前記第３コアの巻軸に沿った長さは、前記第１コアの巻軸に沿った長さとは異なり、
   前記第１コアの巻軸に沿った長さは、前記第２コアの巻軸に沿った長さとは異なる請求項６に記載のコイル装置。
8. 前記第２コアの中脚部と、前記第３コアの中脚部との間には、所定幅のギャップが形成してある請求項６または７に記載のコイル装置。
9. 前記第１コアの中脚部の回りには、第１ワイヤの巻回部が配置してあり、
   前記第２コアの中脚部の回りには、第２ワイヤの巻回部が配置してある請求項１～８のいずれかに記載のコイル装置。
10. 前記第１コアの中脚部を覆い、前記第１ワイヤが巻回される第１ボビンと、
    前記第２コアの中脚部を覆い、前記第２ワイヤが巻回される第２ボビンと、を有し、
    前記第１ボビンと前記第２ボビンとは、前記第２コアのベース部の側面で嵌合してある請求項９に記載のコイル装置。
11. 前記第１ワイヤのリード部は、前記第２ボビンに取り付けてある第１端子に接続してあり、
    前記第２ワイヤのリード部は、前記第１ボビンに取り付けてある第２端子に接続してある請求項１０に記載のコイル装置。
12. 複数の異なる機能の素子を有する請求項１～１１のいずれかにコイル装置。
13. 前記第１コアがインダクタの一部として機能し、前記第２コアがトランスの一部として機能する請求項１２に記載のコイル装置。
14. 第１コアと、第２コアと、第３コアとを有し、
    前記第３コアの外脚部が接続してある前記第２コアのベース部の背面には、前記第１コアの外脚部の先端面に接続する凸部が、前記第１コアの外脚部に対応して形成してあるコイル装置。

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