JP2944875B2 - スパイラル状コイル装置とその製造方法 - Google Patents

スパイラル状コイル装置とその製造方法

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JP2944875B2 JP5339866A JP33986693A JP2944875B2 JP 2944875 B2 JP2944875 B2 JP 2944875B2 JP 5339866 A JP5339866 A JP 5339866A JP 33986693 A JP33986693 A JP 33986693A JP 2944875 B2 JP2944875 B2 JP 2944875B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スパイラル状の自己終
端コイル装置とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電気回路の形成において、しばしばイン
ダクタによるリアクタンスを形成する必要がある。この
インダクタは導電体を巻回して、通常形成されている。
このようなインダクタが大電流を流す場合には、インダ
クタの抵抗を最小にする必要がある。この抵抗を最小に
するためには、導電体の断面を最大にする必要がある。
導電体として金属ストリップを螺旋状(スパイラル)に
して巻回する場合には、内側の端部を外側に取り出す必
要がある。このように内側の端部を外側に取り出す場合
には、導体の断面が減少してしまう。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、金属
ストリップをインダクタ用に巻回を形成する場合、その
内側の端部を導体の断面積を減らすことなく、外側に取
り出すことのできるスパイラル状コイル装置を提供する
ことである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明のスパイラル状コ
イル装置は、矢印16に直交し、金属ストリップ14の
第1端部18と第2端部20から伸び、互いに平行な第
1タブ22と第2タブ23と、からなり、少なくとも一
つのノッチ26が、各第1タブ22と第2タブ23に平
行で、第1端部18と第2端部20との間の金属ストリ
ップ14に形成され、前記金属ストリップ14は、第1
タブ22がスパイラルの内側に配置されるように少なく
とも一巻回を有するようスパイラル状に巻かれ、前記第
1タブ22は、このスパイラルの各巻回に直交する方向
に各ノッチ26を介して、スパイラルから半径方向の外
側に伸びるように曲げられて形成される。
【0005】
【実施例】図1に本発明による金属部材10と、これを
スパイラル状に巻回して形成されるコイル12が図2に
図示されている。この金属部材10は、金属ストリップ
14を有し、この金属ストリップ14は、矢印16の方
向を縦軸に持つような銅製のリボンからエッチングまた
は打ち抜きにより形成される。この金属ストリップ14
は、第1端部18と第2端部20とを有する。第1タブ
22と第2タブ23は、それぞれ第1端部18と第2端
部20に金属ストリップ14と一体に形成されて、矢印
16に直交する方向に金属ストリップ14の第1表面2
4から外側に伸びている。
【0006】この金属ストリップ14の第1表面24
は、少なくとも一つの、好ましくは複数のノッチ26を
第1タブ22と第2タブ23との間に有する。各ノッチ
26はそれぞれ第1側壁27aと第2側壁27bとを有
し、それらは第1タブ22の幅より若干広い幅を持つ。
図1の実施例においては、第1表面24には3個のノッ
チ26が形成されている。このノッチ26の数は、図2
のコイル12の巻回数に依る。ノッチ26の深さは第1
タブ22の厚さ以上である。
【0007】金属ストリップ14の一表面に均一に誘電
体層28が形成されている(第1タブ22、第2タブ2
3の上の表面にも)。実際の例では、誘電体層28は、
絶縁材料、例えば、ポリイミド製である。他の絶縁材
料、例えば、紙等も使用されている。金属部材10が緊
密に巻回されて、図2のコイル12を形成すると、各巻
回は互いに接触し、誘電体層28がこれらの巻回の間を
絶縁する。この絶縁の程度は、金属部材10の上部表面
と底部表面を誘電体層28で均一にコーティングするこ
とにより増加できるし、また誘電体層28の厚さを増加
することによっても増加可能である。誘電体層28の大
きさは金属部材10以上でも構わない。コイル12をル
ーズに(緩く)巻回すると、各巻回は、互いに若干離間
し、その間に空気が入って、誘電体層28の代わり、あ
るいは、誘電体層28とともに誘電材料として機能す
る。
【0008】図2において、コイル12は金属部材10
をスパイラル状に巻回することによって得られ、その結
果、第1タブ22が、第2タブ23の内側に配置される
ことになる。このノッチ26は、金属部材10内に形成
されて、金属部材10がコイル12のように巻回された
時に第1タブ22と整合するようになる。コイル12の
各完全な巻回に対し、少なくとも一つのノッチ26が存
在しなければならない。
【0009】図2から分かるように、第1タブ22が元
の位置から(点線で示す)90°折り曲げられた時に、
ノッチ26は、第1タブ22がコイル12の内側から、
その間の電気的接触なしに外側に飛び出せるように金属
部材10を巻回する。この誘電体層28は、第1タブ2
2が折り曲げられた時に、誘電体層28がノッチ26の
金属部材10の露出部分から第1タブ22を絶縁するよ
うに形成されている。実際には、この第2タブ23は、
ほぼ90°折り曲げられて、第1タブ22と平行に離間
して整合している。第1タブ22と第2タブ23を折り
曲げる目的は、図2に示すように元の位置から外側に折
り曲げられた時に、コイル12はプリント回路基板(図
示せず)の表面に搭載されるようにするためである。
【0010】金属部材10に形成されたノッチ26の正
確な位置は、金属ストリップ14の形状およびそれによ
り得られたコイル12の形状を考慮に入れて、以下に説
明するようにして求めることができる。 nturns(巻回数)=3 φC (最大コア内径)=6.40mm(0.252インチ) c (コア内径と第1巻回との差)=0 g1 (ノッチ26の第1側壁27aの位置、図2の第1ラインy( t)=0から測定したとして)=0 g2 (ノッチ26の第2側壁27bの位置、ラインy(t)から測 定ものとして)=−21.6mm(−0.85インチ) dR (一巻回当たりの巻回半径の増加)=0.51mm(0.02 インチ)
【0011】計算の第1ステップは最初の巻回半径の値
(Ri)を決定することである。このRiの値は以下の
関係がある。
【数1】 次に、コイル12のパスtに対するパラメータスペース
は以下の関係式となる。
【数2】
【0012】tを決定すると、コイル12に対するパラ
メータスペースは以下の関係を有する。パラメータ関数
x(t)とy(t)の二つを用いることが有益である。
【数3】
【数4】 (t)とy(t)が求まると、一対のパラメータ式は一
対の平行なラインy1(t)とy2(t)のそれぞれに
対し計算できる。これらのy1(t)とy2(t)は平
行空間関係でスパイラルを切断したものである。このラ
インy1(t)とy2(t)は、以下のように第1側壁
27aと第2側壁27bの位置に応じて決定される。
【数5】
【数6】
【0013】ラインy1(t)とy2(t)の各々と領
域内のスパイラルtとの交差について解くことにより、
ノッチ26、第1側壁27a、第2側壁27bの位置が
計算できる。この計算に簡単にするために、t=2n
π、n=1、2、3…に最も近くに存在する数値計算に
対し、最初の推定ベクトルを規定するのが良い。このよ
うなベクトルは以下に表される。
【数7】
【0014】次に、yとy1の交差する点が以下の関係
から決定される。
【数8】 上記の式は次の条件に従う。
【数9】 初期推定ベクトルsは繰り返し、数値解法アルゴリズム
(公知)に入力されて、アウト解法ベクトルν1(s)
を生成する。この解法ベクトルν1(s)はn=3の場
合には次のようになる。
【数10】 ベクトルν1(s)の各要素はノッチ26の第1側壁2
7aの位置(ラジアン)を決定する。
【0015】yとy2との交差点は以下の式で与えられ
る。
【数11】 これは次の条件に従う。
【数12】 n=3の場合の解法ベクトルは次の通りである。
【数13】 上記の式はノッチ26の第2側壁27bの位置(ラジア
ン)を決定する。
【0016】第1端部18のスタートポイントから解法
ベクトルν1、ν2の各点までのノッチの側壁の位置を
決定するために、螺旋の長さはスパイラルの適当な長さ
にわたって、パラメータ方程式x(t)とy(t)を積
分することによって得られる。このスパイラルの全長は
次式によって得られる。
【数14】
【0017】ベクトルL1(s)により決定されるノッ
チ26の第1側壁27aに対する実際の距離は以下の式
で与えられる。
【数15】 その結果以下の値となる。
【数16】
【0018】同様に、第2側壁27bの実際の距離L2
(s)は以下により与えられる。
【数17】 その結果以下の値となる。
【数18】 上述したように、ノッチ26の第1側壁27aと第2側
壁27bの位置は複数の異なるパラメータと上記の式に
依存するが、それは一実施例である。
【0019】このコイル12は、図1の金属部材10を
螺旋状に巻回して、第1タブ22と第2タブ23が第1
表面24から同一方向に外側に延在するようにしてい
る。ある応用例においては、第2タブ23が、反対方向
(図1の点線で示す)に延在するように形成してもよ
い。この場合金属部材10が図2に示すようにコイル1
2に巻回されると、第1タブ22と第2タブ23は、垂
直方向に離間して配置されて(図2で点線で示す第2タ
ブ23で)、これによりスパイラルの取扱いが便利とな
る。
【0020】また、ある応用例では図2の金属部材10
は、第1タブ22と第2タブ23の間に第3のタブ30
(点線で示す)を有し、このタブ30が第1タブ22と
は反対方向に金属部材10から延在している。この第3
のタブ30は、回路基板(図示せず)にコイル12をハ
ンダ付けするためのものである。
【0021】図2のコイル12の巻回を容易にするため
に、図1の金属部材10にさらにタブ32と34を設け
るのが好ましい(点線で示す)。このタブ32は金属部
材10の第2端部20から矢印16に平行に延在し、一
方、タブ34は、金属部材10から第1タブ22に反対
方向に矢印16に直交する方向に延在する。この突起3
2とタブ34を具備すると、コイル12はまずたタブ3
4を心棒(図示せず)にクランプし、一方、タブ32を
引っ張り装置(図示せず)にクランプする。その後、こ
の金属部材10を心棒の周りに巻回する。その後、この
第2タブ23を折り曲げて、上述したようにノッチ26
内に収納させる。図2のコイル12を巻回した後、タブ
32と34を切り取る。
【0022】前述したように、コイル12は複数のノッ
チ26が互いに整合して、第1タブ22をそのコイル内
に収納するように金属部材10を巻回して形成される。
第1タブ22がコイルの巻回に直交する方向に向けられ
ると、この第1タブ22はコイルの内側から外側に延在
し、コイルの巻回と接触せずにノッチ26内に収納され
る。
【0023】上記の実施例はコイル12は一回巻きにつ
いて説明したが、多重巻きについても同様に実施でき
る。また、上記の実施例では、2個の端子(22と2
3)を有するよう記載したが、さらに、追加の端子を有
しても構わない。
【0024】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のスパイラル
状コイル装置はストリップを巻回して内側の端子を外側
に巻回と電気的に接触することなく、取り出すことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の自己終端コイルを形成するための金属
部材の斜視図(卷回前)である。
【図2】図1の金属部材により形成されたスパイラル状
自己終端コイルの斜視図(卷回後)である。
【符号の説明】
10 金属部材 12 コイル 14 金属ストリップ 16 矢印 18 第1端部 20 第2端部 22 第1タブ 23 第2タブ 24 第1表面 26 ノッチ 27a 第1側壁 27b 第2側壁 28 誘電体層 30,32 タブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マットソウ アンソニー ウィルコウス キー アメリカ合衆国 75150 テキサス、メ スクワイト、ヘザーデル ドライブ、 2339 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01F 27/28 H01F 41/04 H01F 31/00 H01F 17/00

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属ストリップ(14)をスパイラル状
    に巻いて形成されるスパイラル状コイル装置において、 前記金属ストリップは、 前記金属ストリップの第1端部(18)において、前記
    金属ストリップに直交する方向に延びる第1タブ(2
    2)と、 前記金属ストリップの第2端部(20)において、前記
    金属ストリップに直交し、かつ、前記第1タブに平行な
    方向に延びる第2タブ(23)と、 前記第1端部と前記第2端部の間において、前記金属ス
    トリップがスパイラル状に巻かれたときに前記第1端部
    に整合するような間隔で前記金属ストリップに沿って前
    記第1タブに平行に形成された少なくとも1つのノッチ
    (26)とを有し、 前記金属ストリップは、前記第1タブがスパイラルの内
    側に配置されるように1巻回以上スパイラル状に巻か
    れ、 前記金属ストリップがスパイラル状に巻かれたときに、
    前記第1タブは、スパイラルの各巻回に直交する方向に
    各ノッチを通ってスパイラルから半径方向に外側に延び
    るように曲げられることを特徴とするスパイラル状コイ
    ル装置。
  2. 【請求項2】 前記第2タブ(23)は、前記第1タブ
    (22)と逆向きに前記金属ストリップ(14)から延
    びることを特徴とする請求項1に記載の装置。
  3. 【請求項3】 前記第2タブ(23)は、前記第1タブ
    (22)と同じ向きに前記金属ストリップ(14)から
    延びることを特徴とする請求項1に記載の装置。
  4. 【請求項4】 前記金属ストリップ(14)の表面に誘
    電体層(28)が形成されていることを特徴とする請求
    項1に記載の装置。
  5. 【請求項5】 前記コイル装置の巻回は相互に隣接して
    いるが前記誘電体層(28)により相互に絶縁されるこ
    とを特徴とする請求項4に記載の装置。
  6. 【請求項6】 金属ストリップ(14)の第1端部(1
    8)において該金属ストリップに直交する方向に延びる
    第1タブ(22)と、前記金属ストリップの第2端部
    (20)において前記金属ストリップに直交しかつ前記
    第1タブに平行な方向に延びる第2タブ(23)とを有
    する金属ストリップ(14)を用意するステップと、 前記第1端部と前記第2端部の間において、前記第1タ
    ブに平行に、前記金属ストリップに少なくとも1つのノ
    ッチ(26)を形成するステップと、 前記第1タブがスパイラルの内側に配置され、各ノッチ
    が前記第1端部に整合するように、前記金属ストリップ
    を1巻回以上スパイラル状に巻回するステップと、 前記第1タブが、各ノッチ内に収納され、各巻回に直交
    する方向にスパイラルから外側に延びるように、前記第
    1タブを曲げるステップとからなることを特徴とする、
    自己終端スパイラル状コイル装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記金属ストリップ(14)を誘電体層
    (28)でコーティングするステップをさらに有するこ
    とを特徴とする請求項6に記載の方法。
  8. 【請求項8】 前記金属ストリップ(14)は、スパイ
    ラルの各巻回が互いに隣接するように緊密に巻かれ、巻
    回間は誘電体層(28)により絶縁されることを特徴と
    する請求項6に記載の方法。
JP5339866A 1992-12-11 1993-12-07 スパイラル状コイル装置とその製造方法 Expired - Lifetime JP2944875B2 (ja)

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US07/989,393 US5252941A (en) 1992-12-11 1992-12-11 Spiral, self-terminating coil and method of making the same
US989393 1992-12-11

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JPH07302718A JPH07302718A (ja) 1995-11-14
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EP0601776A1 (en) 1994-06-15
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