JP3309372B2 - コイル装置及びその製造方法 - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F17/00—Fixed inductances of the signal type
- H01F17/04—Fixed inductances of the signal type with magnetic core
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- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種交流機器にお
ける整流回路、雑音防止回路、共振回路等に装備される
コイル装置及びその製造方法に関するものである。
ける整流回路、雑音防止回路、共振回路等に装備される
コイル装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、チョークコイル装置は、図１
７に示す様にリング状のコア(７)にコイル(８)を巻装し
てなり、コア(７)は、図１８に示す如く、幅Ｇの磁気ギ
ャップ部を有するＣ字状のコア片(71)と、コア片(71)を
収容する合成樹脂製の上半ケース(72)及び下半ケース(7
3)から構成されている。コイル(８)は、図１９(ａ)(ｂ)
(ｃ)に示す様に、コア(７)の中央孔(70)へ導線(81)の先
端部(81a)を挿通させつつ、コア(７)の周囲に導線(81)
を所定回数だけ巻き付けて形成される。上記チョークコ
イル装置においては、上半ケース(72)及び下半ケース(7
3)によって、コア片(71)とコイル(８)の間の電気的絶縁
が図られる。尚、導線(81)は、コア(７)の周囲に巻き付
けたときの相互の短絡を防止することを主目的として、
絶縁樹脂によって被覆されている。
７に示す様にリング状のコア(７)にコイル(８)を巻装し
てなり、コア(７)は、図１８に示す如く、幅Ｇの磁気ギ
ャップ部を有するＣ字状のコア片(71)と、コア片(71)を
収容する合成樹脂製の上半ケース(72)及び下半ケース(7
3)から構成されている。コイル(８)は、図１９(ａ)(ｂ)
(ｃ)に示す様に、コア(７)の中央孔(70)へ導線(81)の先
端部(81a)を挿通させつつ、コア(７)の周囲に導線(81)
を所定回数だけ巻き付けて形成される。上記チョークコ
イル装置においては、上半ケース(72)及び下半ケース(7
3)によって、コア片(71)とコイル(８)の間の電気的絶縁
が図られる。尚、導線(81)は、コア(７)の周囲に巻き付
けたときの相互の短絡を防止することを主目的として、
絶縁樹脂によって被覆されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記チョー
クコイル装置の製造方法において、コア(７)に導線(81)
を整然とした巻線状態に巻き付けるためには、中央孔(7
0)へ挿通すべき導線(81)の先端部(81a)を出来るだけ長
くして、導線(81)を直線に近い状態に維持しながら巻線
作業を行なう必要がある。しかしながら、コア(７)の中
央孔(70)へ挿通すべき導線(81)の先端部(81a)の長さが
大きくなればなるほど、作業者は巻線の長さに応じて移
動しなければならず、作業が困難となる問題がある。コ
ア(７)の中央孔(70)へ挿通すべき導線(81)を短く折り畳
んでまとめれば、作業性は改善されるが、導線(81)を折
り曲げることによって導線(81)に癖がつき、その後の導
線(81)の巻き付けが困難となる。又、図１９(ａ)(ｂ)
(ｃ)に示す巻線作業は自動化が困難であり、手作業に頼
っていたため、生産能率が低い問題があった。
クコイル装置の製造方法において、コア(７)に導線(81)
を整然とした巻線状態に巻き付けるためには、中央孔(7
0)へ挿通すべき導線(81)の先端部(81a)を出来るだけ長
くして、導線(81)を直線に近い状態に維持しながら巻線
作業を行なう必要がある。しかしながら、コア(７)の中
央孔(70)へ挿通すべき導線(81)の先端部(81a)の長さが
大きくなればなるほど、作業者は巻線の長さに応じて移
動しなければならず、作業が困難となる問題がある。コ
ア(７)の中央孔(70)へ挿通すべき導線(81)を短く折り畳
んでまとめれば、作業性は改善されるが、導線(81)を折
り曲げることによって導線(81)に癖がつき、その後の導
線(81)の巻き付けが困難となる。又、図１９(ａ)(ｂ)
(ｃ)に示す巻線作業は自動化が困難であり、手作業に頼
っていたため、生産能率が低い問題があった。
【０００４】本発明の目的は、コアに対する巻線作業が
従来よりも容易であり、自動化が可能となる新規な構造
のコイル装置、及びその製造方法を提供することであ
る。
従来よりも容易であり、自動化が可能となる新規な構造
のコイル装置、及びその製造方法を提供することであ
る。
【０００５】
【課題を解決する為の手段】本発明に係るコイル装置
は、磁気ギャップ部(41a)を有するリング状若しくはＣ
字状のコア(４)と、該コア(４)の周囲に巻装されたコイ
ル(５)とを具え、コア(４)の磁気ギャップ部(41a)は、
コア(４)の円弧部を貫通して開設され、該円弧部の中心
軸と直交する断面における貫通方向が、該円弧部の半径
線に対して傾斜している。
は、磁気ギャップ部(41a)を有するリング状若しくはＣ
字状のコア(４)と、該コア(４)の周囲に巻装されたコイ
ル(５)とを具え、コア(４)の磁気ギャップ部(41a)は、
コア(４)の円弧部を貫通して開設され、該円弧部の中心
軸と直交する断面における貫通方向が、該円弧部の半径
線に対して傾斜している。
【０００６】或いは、コア(４)の磁気ギャップ部(41a)
は、コア(４)の円弧部を貫通して開設され、該円弧部の
中心軸と直交する断面における貫通方向が、該円弧部の
中心軸からずれている。 或いは、コア(４)の磁気ギャッ
プ部(41a)は、コア(４)の円弧部に、該円弧部の内周面
と同心の円の接線方向へ貫通して開設されている。尚、
コア(４)の円弧部の中心軸とは、コア(４)が描く円形若
しくは円弧の中心位置をコア(４)に対して垂直に貫通す
る軸を意味する。
は、コア(４)の円弧部を貫通して開設され、該円弧部の
中心軸と直交する断面における貫通方向が、該円弧部の
中心軸からずれている。 或いは、コア(４)の磁気ギャッ
プ部(41a)は、コア(４)の円弧部に、該円弧部の内周面
と同心の円の接線方向へ貫通して開設されている。尚、
コア(４)の円弧部の中心軸とは、コア(４)が描く円形若
しくは円弧の中心位置をコア(４)に対して垂直に貫通す
る軸を意味する。
【０００７】上記本発明のコイル装置によれば、後述す
る実験結果から明らかな様に、コアの中心軸と直交する
断面における磁気ギャップ部の貫通方向がコアの中心軸
と交差する従来のコイル装置に比べて、コア損失が小さ
くなる。従って、該コイル装置を用いた交流機器のエネ
ルギー効率を改善することが出来る。
る実験結果から明らかな様に、コアの中心軸と直交する
断面における磁気ギャップ部の貫通方向がコアの中心軸
と交差する従来のコイル装置に比べて、コア損失が小さ
くなる。従って、該コイル装置を用いた交流機器のエネ
ルギー効率を改善することが出来る。
【０００８】具体的構成において、コア(４)は、前記磁
気ギャップ部(41a)を挟んで互いに対向する一対の端面
を有するＣ字状のコア片(41)と、前記磁気ギャップ部(4
1a)内にコイル導線(51)が通過可能な隙間(40)を残して
コア片(41)の表面を覆う絶縁層とから構成される。
気ギャップ部(41a)を挟んで互いに対向する一対の端面
を有するＣ字状のコア片(41)と、前記磁気ギャップ部(4
1a)内にコイル導線(51)が通過可能な隙間(40)を残して
コア片(41)の表面を覆う絶縁層とから構成される。
【０００９】該具体的構成によれば、コア(４)が隙間(4
0)を有するＣ字状に形成されているので、該隙間(40)を
利用することによって、コア(４)にコイル導線(51)を容
易に巻き付けることが出来る
0)を有するＣ字状に形成されているので、該隙間(40)を
利用することによって、コア(４)にコイル導線(51)を容
易に巻き付けることが出来る
【００１０】上記本発明に係るコイル装置において、絶
縁層は、コア片(41)を収容する樹脂製のケースから形成
し、若しくは、コア片(41)の表面に塗布された絶縁塗料
から形成し、或いは、インサート成形により形成するこ
とが可能である。又、コア(４)の隙間(40)には、磁性若
しくは非磁性のスペーサ(６)を装着することが出来る。
ここで、スペーサ(６)をコア片(41)とは異なる特性の磁
性材料から形成した場合、コア(４)には、コア片(41)の
磁気特性とスペーサ(６)の磁気特性を合成した磁気特性
が得られることになる。
縁層は、コア片(41)を収容する樹脂製のケースから形成
し、若しくは、コア片(41)の表面に塗布された絶縁塗料
から形成し、或いは、インサート成形により形成するこ
とが可能である。又、コア(４)の隙間(40)には、磁性若
しくは非磁性のスペーサ(６)を装着することが出来る。
ここで、スペーサ(６)をコア片(41)とは異なる特性の磁
性材料から形成した場合、コア(４)には、コア片(41)の
磁気特性とスペーサ(６)の磁気特性を合成した磁気特性
が得られることになる。
【００１１】上記本発明のコイル装置の製造方法は、上
記本発明のコイル装置を製造する方法であって、コア片
(41)の円弧部の中心軸と直交する断面における磁気ギャ
ップ部(41a)の貫通方向がコア片(41)の円弧部の半径方
向に対して傾斜することとなるコア片(41)を作製するコ
ア片作製工程と、コア片作製工程を経て得られたコア片
(41)の表面に、前記磁気ギャップ部(41a)内にコイル導
線(51)が通過可能な隙間(40)を残して、絶縁層を形成す
る絶縁層形成工程と、絶縁層形成工程を経て得られたコ
ア(４)の隙間(40)からコア(４)の中央孔へ空芯コイル(5
0)の一部を通過させて、コア(１)の周囲に空芯コイル(5
0)を巻装するコイル巻装工程とを有している。
記本発明のコイル装置を製造する方法であって、コア片
(41)の円弧部の中心軸と直交する断面における磁気ギャ
ップ部(41a)の貫通方向がコア片(41)の円弧部の半径方
向に対して傾斜することとなるコア片(41)を作製するコ
ア片作製工程と、コア片作製工程を経て得られたコア片
(41)の表面に、前記磁気ギャップ部(41a)内にコイル導
線(51)が通過可能な隙間(40)を残して、絶縁層を形成す
る絶縁層形成工程と、絶縁層形成工程を経て得られたコ
ア(４)の隙間(40)からコア(４)の中央孔へ空芯コイル(5
0)の一部を通過させて、コア(１)の周囲に空芯コイル(5
0)を巻装するコイル巻装工程とを有している。
【００１２】上記製造方法においては、コアの周囲に導
線を巻き付けるのではなく、予めコア(４)とは別体に、
空芯コイル(50)を作製しておき、その後、コア(４)の隙
間(40)からコア(４)の中央孔へ空芯コイル(50)の一部を
通過させ、コア(４)の周囲に空芯コイル(50)を装着す
る。従って、更に巻線工程が簡易となる。
線を巻き付けるのではなく、予めコア(４)とは別体に、
空芯コイル(50)を作製しておき、その後、コア(４)の隙
間(40)からコア(４)の中央孔へ空芯コイル(50)の一部を
通過させ、コア(４)の周囲に空芯コイル(50)を装着す
る。従って、更に巻線工程が簡易となる。
【００１３】尚、コア(４)の隙間(40)からコア(４)の中
央孔へ空芯コイル(50)の一部を通過させる際、磁気ギャ
ップ部(41a)は、コア(４)の中心軸と直交する断面にお
ける貫通方向がコア(４)の中心軸からずれており、これ
によって、コア片(41)の一方の端面が、コア内周面の接
線方向へ向けて傾斜することになる。従って、コア(４)
の隙間(40)からコア(４)の中央孔へ空芯コイル(50)の一
部を通過させる際、該空芯コイルの中央孔を通過すべき
コア先端部の断面形状が小さくなり、空芯コイル(50)を
コア(４)の表面に出来るだけ密着させるように小径化し
た場合にも、空芯コイル(50)を無理なくコア(４)に巻装
することが可能である。
央孔へ空芯コイル(50)の一部を通過させる際、磁気ギャ
ップ部(41a)は、コア(４)の中心軸と直交する断面にお
ける貫通方向がコア(４)の中心軸からずれており、これ
によって、コア片(41)の一方の端面が、コア内周面の接
線方向へ向けて傾斜することになる。従って、コア(４)
の隙間(40)からコア(４)の中央孔へ空芯コイル(50)の一
部を通過させる際、該空芯コイルの中央孔を通過すべき
コア先端部の断面形状が小さくなり、空芯コイル(50)を
コア(４)の表面に出来るだけ密着させるように小径化し
た場合にも、空芯コイル(50)を無理なくコア(４)に巻装
することが可能である。
【００１４】特に、コア片(41)の一方の端面を、コア片
(41)の中心軸からの垂直距離がコア片(41)の内周面半径
と同一若しくは略同一距離となる位置に形成した場合、
前記コア先端部の断面形状が最も小さくなり、この結
果、コア片(41)に装着可能な空芯コイル(50)の内径を最
小化することが出来る。
(41)の中心軸からの垂直距離がコア片(41)の内周面半径
と同一若しくは略同一距離となる位置に形成した場合、
前記コア先端部の断面形状が最も小さくなり、この結
果、コア片(41)に装着可能な空芯コイル(50)の内径を最
小化することが出来る。
【００１５】また一般に、磁気ギャップ部のギャップ幅
が大きくなる程、インダクタンスは小さくなるので、本
発明のコイル装置によれば、従来のコイル装置と同一の
インダクタンスを実現する場合、磁気ギャップ部(41a)
のギャップ幅をより大きく設定することが可能であり、
これによって、コア(４)に対する空芯コイル(50)の装着
が更に容易となる。
が大きくなる程、インダクタンスは小さくなるので、本
発明のコイル装置によれば、従来のコイル装置と同一の
インダクタンスを実現する場合、磁気ギャップ部(41a)
のギャップ幅をより大きく設定することが可能であり、
これによって、コア(４)に対する空芯コイル(50)の装着
が更に容易となる。
【００１６】更に又、上記製造方法によれば、空芯コイ
ルを別途作製するので、コイル導線(51)として、断面形
状が円形のみならず、矩形、若しくはコア表面に下底が
接する台形の導線を採用することが出来る。
ルを別途作製するので、コイル導線(51)として、断面形
状が円形のみならず、矩形、若しくはコア表面に下底が
接する台形の導線を採用することが出来る。
【００１７】尚、上記本発明のコイル装置及びその製造
方法において、絶縁材料で被覆された導線を用いてコイ
ルを形成すれば、コア片とコイルの間の絶縁層は省略可
能である。
方法において、絶縁材料で被覆された導線を用いてコイ
ルを形成すれば、コア片とコイルの間の絶縁層は省略可
能である。
【００１８】
【発明の効果】本発明に係るコイル装置及びその製造方
法によれば、コアに対する巻線作業が従来よりも容易で
あり、自動化が可能である。
法によれば、コアに対する巻線作業が従来よりも容易で
あり、自動化が可能である。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、チョークコイル装置の２つ
の実施例につき、図面に沿って具体的に説明する。第１実施例 第１実施例のチョークコイル装置は、図１に示す如く幅
Ｇの磁気ギャップ部(11a)を有するＣ字状のコア(１)に
コイル(２)を巻装すると共に、磁気ギャップ部(11a)に
スペーサ(３)を装着して構成されており、コイル(２)の
両端部は同一方向に伸びて、一対のリード部(23)(24)を
形成している。
の実施例につき、図面に沿って具体的に説明する。第１実施例 第１実施例のチョークコイル装置は、図１に示す如く幅
Ｇの磁気ギャップ部(11a)を有するＣ字状のコア(１)に
コイル(２)を巻装すると共に、磁気ギャップ部(11a)に
スペーサ(３)を装着して構成されており、コイル(２)の
両端部は同一方向に伸びて、一対のリード部(23)(24)を
形成している。
【００２０】コア(１)は、図２に示す如く、前記磁気ギ
ャップ部(11a)となる隙間(10)を有するＣ字状のコア片
(11)と、該コア片(11)を収容する樹脂製の上半ケース(1
2)及び下半ケース(13)から構成され、上半ケース(12)及
び下半ケース(13)にはそれぞれ、コア片(11)の隙間(10)
を露出させるための切欠き(12a)(13a)が、磁気ギャップ
部の幅Ｇと一致する幅に開設されている。
ャップ部(11a)となる隙間(10)を有するＣ字状のコア片
(11)と、該コア片(11)を収容する樹脂製の上半ケース(1
2)及び下半ケース(13)から構成され、上半ケース(12)及
び下半ケース(13)にはそれぞれ、コア片(11)の隙間(10)
を露出させるための切欠き(12a)(13a)が、磁気ギャップ
部の幅Ｇと一致する幅に開設されている。
【００２１】上記チョークコイル装置の製造工程におい
ては、先ず、図２に示すコア片(11)、上半ケース(12)及
び下半ケース(13)をそれぞれ作製する。その後、図３
(ａ)に示すコア(１)を組み立てる。該コア(１)には、磁
気ギャップ部の幅Ｇと一致する幅の隙間(10)が形成され
ることになる。その後、図３(ｂ)(ｃ)(ｄ)に示す様に、
コア(１)の隙間(10)からコア(１)中央孔へ導線(21)を通
過させながら、コア(１)の周囲に導線(21)を巻き付け
る。この過程で、従来の如く導線(21)の先端部をコア
(１)の中央孔に挿通させる作業は不要であり、図中に矢
印で示す如く導線(21)をコア(１)の外側から隙間(10)を
通過させて中央孔の内部へ移動させた後、コア(１)の周
囲に巻き付ける作業を繰り返せばよい。
ては、先ず、図２に示すコア片(11)、上半ケース(12)及
び下半ケース(13)をそれぞれ作製する。その後、図３
(ａ)に示すコア(１)を組み立てる。該コア(１)には、磁
気ギャップ部の幅Ｇと一致する幅の隙間(10)が形成され
ることになる。その後、図３(ｂ)(ｃ)(ｄ)に示す様に、
コア(１)の隙間(10)からコア(１)中央孔へ導線(21)を通
過させながら、コア(１)の周囲に導線(21)を巻き付け
る。この過程で、従来の如く導線(21)の先端部をコア
(１)の中央孔に挿通させる作業は不要であり、図中に矢
印で示す如く導線(21)をコア(１)の外側から隙間(10)を
通過させて中央孔の内部へ移動させた後、コア(１)の周
囲に巻き付ける作業を繰り返せばよい。
【００２２】従って、巻線作業において、作業者は従来
よりも狭い範囲内で巻線を行なうことが出来、巻線作業
は従来よりも容易で能率的となる。尚、磁気ギャップ部
(11a)を有するコア(１)は、リング状のコア片をリング
状のケースに収容してリング状のコアを作製した後、磁
気ギャップ部(11a)となるべき領域を切除する方法によ
って得ることも可能である。
よりも狭い範囲内で巻線を行なうことが出来、巻線作業
は従来よりも容易で能率的となる。尚、磁気ギャップ部
(11a)を有するコア(１)は、リング状のコア片をリング
状のケースに収容してリング状のコアを作製した後、磁
気ギャップ部(11a)となるべき領域を切除する方法によ
って得ることも可能である。
【００２３】上記の巻線作業を自動化する場合、図４
(ａ)(ｂ)(ｃ)(ｄ)に示す様に、リール(22)に巻き付けら
れている導線(21)の先端部(21a)をコア(１)の表面に固
定し、該コア(１)を図示の如く回転させることによっ
て、導線(21)をリール(22)から繰り出しつつ、コア(１)
の周囲に巻き付ける工程を採用することが出来る。この
様にして巻線作業を自動化することにより、チョークコ
イル装置の生産能率が飛躍的に向上すると共に、仕上が
りの均一化及び品質の向上が図られる。
(ａ)(ｂ)(ｃ)(ｄ)に示す様に、リール(22)に巻き付けら
れている導線(21)の先端部(21a)をコア(１)の表面に固
定し、該コア(１)を図示の如く回転させることによっ
て、導線(21)をリール(22)から繰り出しつつ、コア(１)
の周囲に巻き付ける工程を採用することが出来る。この
様にして巻線作業を自動化することにより、チョークコ
イル装置の生産能率が飛躍的に向上すると共に、仕上が
りの均一化及び品質の向上が図られる。
【００２４】上記巻線作業によって、図５(ａ)に示す如
くコア(１)を包囲してコイル(２)が巻装されることにな
る。最後に、コア(１)の隙間(10)にスペーサ(３)を嵌め
込み、接着剤によってこれを固定する。スペーサ(３)が
導電性材料から形成されている場合は、スペーサ(３)を
固定した後、スペーサ(３)の表面に絶縁テープや絶縁塗
料を施す。この結果、図１に示すチョークコイル装置が
完成する。
くコア(１)を包囲してコイル(２)が巻装されることにな
る。最後に、コア(１)の隙間(10)にスペーサ(３)を嵌め
込み、接着剤によってこれを固定する。スペーサ(３)が
導電性材料から形成されている場合は、スペーサ(３)を
固定した後、スペーサ(３)の表面に絶縁テープや絶縁塗
料を施す。この結果、図１に示すチョークコイル装置が
完成する。
【００２５】スペーサ(３)は、非磁性材料若しくは磁性
材料から形成することが可能であって、非磁性材料とし
ては、プラスチックス、アルミニウム、ステンレス鋼な
どを採用することが出来る。又、磁性材料としては、コ
ア片(11)とは異質の材料や、同質でも磁気特性の異なる
フェライト、珪素鋼板などを採用することが可能であっ
て、例えば図５(ｂ)に示す積層構造の鉄心(31)や、図５
(ｃ)に示す成型構造の鉄心(32)を採用することが出来
る。非磁性のスペーサ(３)を装着した場合、チョークコ
イル装置の特性を左右することとなるギャップ幅は、ス
ペーサ(３)の材質に拘わらず、コア片(11)に形成された
ギャップ幅Ｇと一致するが、磁性スペーサ(３)、例えば
鉄心(31)を装着した場合、チョークコイル装置のギャッ
プ幅Ｇは、図６に示す如く、鉄心(31)の両側に充填され
た非磁性接着剤(33)(34)によって形成される２つのギャ
ップ幅Ｇ１とＧ２の合計値(Ｇ１＋Ｇ２)となる。
材料から形成することが可能であって、非磁性材料とし
ては、プラスチックス、アルミニウム、ステンレス鋼な
どを採用することが出来る。又、磁性材料としては、コ
ア片(11)とは異質の材料や、同質でも磁気特性の異なる
フェライト、珪素鋼板などを採用することが可能であっ
て、例えば図５(ｂ)に示す積層構造の鉄心(31)や、図５
(ｃ)に示す成型構造の鉄心(32)を採用することが出来
る。非磁性のスペーサ(３)を装着した場合、チョークコ
イル装置の特性を左右することとなるギャップ幅は、ス
ペーサ(３)の材質に拘わらず、コア片(11)に形成された
ギャップ幅Ｇと一致するが、磁性スペーサ(３)、例えば
鉄心(31)を装着した場合、チョークコイル装置のギャッ
プ幅Ｇは、図６に示す如く、鉄心(31)の両側に充填され
た非磁性接着剤(33)(34)によって形成される２つのギャ
ップ幅Ｇ１とＧ２の合計値(Ｇ１＋Ｇ２)となる。
【００２６】図７は、構成の異なるチョークコイル装置
における直流バイアス電流とインダクタンスの関係を表
わしている。あるギャップ幅Ｇと巻数を有するチョーク
コイル装置の特性Ｃは、動作安定域Ａと動作不安定域Ｂ
に別れる。ここで、ギャップ幅Ｇを減少させ若しくは巻
数を増大させると、特性Ｃは、２点鎖線で示す特性Ｃ′
にシフトし、ギャップ幅Ｇを増大させ若しくは巻数を減
少させると、特性Ｃは、１点鎖線で示す特性Ｃ″にシフ
トすることになる。
における直流バイアス電流とインダクタンスの関係を表
わしている。あるギャップ幅Ｇと巻数を有するチョーク
コイル装置の特性Ｃは、動作安定域Ａと動作不安定域Ｂ
に別れる。ここで、ギャップ幅Ｇを減少させ若しくは巻
数を増大させると、特性Ｃは、２点鎖線で示す特性Ｃ′
にシフトし、ギャップ幅Ｇを増大させ若しくは巻数を減
少させると、特性Ｃは、１点鎖線で示す特性Ｃ″にシフ
トすることになる。
【００２７】又、コア(１)の隙間(10)に、コア片(11)と
は異なる磁性材料からなるスペーサ(３)を装着した場
合、インダクタンス特性は、図８に示す如くコア片(11)
の特性Ｃ１と磁性スペーサ(３)の特性Ｃ２を合成した特
性Ｃ０となる。ここで、コア片(11)の特性における動作
安定域Ａ１及び動作不安定域Ｂ１と、スペーサ(３)の特
性における動作安定域Ａ２及び動作不安定域Ｂ２とは、
傾斜角度が異なっているため、合成特性Ｃ０において
は、その中間の傾斜角度を有する動作安定域及び動作不
安定域が形成されることになる。従って、磁性スペーサ
(３)の材質や寸法を適宜選定することによって、チョー
クコイル装置の特性を調整することが可能である。
は異なる磁性材料からなるスペーサ(３)を装着した場
合、インダクタンス特性は、図８に示す如くコア片(11)
の特性Ｃ１と磁性スペーサ(３)の特性Ｃ２を合成した特
性Ｃ０となる。ここで、コア片(11)の特性における動作
安定域Ａ１及び動作不安定域Ｂ１と、スペーサ(３)の特
性における動作安定域Ａ２及び動作不安定域Ｂ２とは、
傾斜角度が異なっているため、合成特性Ｃ０において
は、その中間の傾斜角度を有する動作安定域及び動作不
安定域が形成されることになる。従って、磁性スペーサ
(３)の材質や寸法を適宜選定することによって、チョー
クコイル装置の特性を調整することが可能である。
【００２８】第２実施例 第２実施例のチョークコイル装置は、図９に示す如く幅
Ｇの磁気ギャップ部(41a)を有するＣ字状のコア(４)に
コイル(５)を巻装すると共に、磁気ギャップ部(41a)に
スペーサ(６)を装着して構成されており、コイル(５)の
両端部は同一方向に伸びて、一対のリード部(53)(54)を
形成している。
Ｇの磁気ギャップ部(41a)を有するＣ字状のコア(４)に
コイル(５)を巻装すると共に、磁気ギャップ部(41a)に
スペーサ(６)を装着して構成されており、コイル(５)の
両端部は同一方向に伸びて、一対のリード部(53)(54)を
形成している。
【００２９】コア(４)は、図１０に示す如く、磁気ギャ
ップ部(41a)となる隙間(40)を有するＣ字状のコア片(4
1)と、該コア片(41)を収容する樹脂製の上半ケース(42)
及び下半ケース(43)から構成され、上半ケース(42)及び
下半ケース(43)にはそれぞれ、コア片(41)の磁気ギャッ
プ部(41a)を露出させるための切欠き(42a)(43a)が、磁
気ギャップ部の幅Ｇと一致する幅に開設されている。
ップ部(41a)となる隙間(40)を有するＣ字状のコア片(4
1)と、該コア片(41)を収容する樹脂製の上半ケース(42)
及び下半ケース(43)から構成され、上半ケース(42)及び
下半ケース(43)にはそれぞれ、コア片(41)の磁気ギャッ
プ部(41a)を露出させるための切欠き(42a)(43a)が、磁
気ギャップ部の幅Ｇと一致する幅に開設されている。
【００３０】但し、第１実施例におけるコイル装置の磁
気ギャップ部(11a)がコア中心軸と直交する断面にてコ
ア中心軸と交叉する方向に貫通しているのに対し、本実
施例におけるコア(４)の磁気ギャップ部(41a)は、図１
１に示す如く、コア(４)の中心軸Ｚと直交する断面(Ｘ
−Ｙ平面)における貫通方向が、コア(４)の半径方向に
対して傾斜して、コア(４)の中心軸Ｚからずれている。
即ち、図１１に示すＸ−Ｙ−Ｚ座標系において、コア
(４)の磁気ギャップ部(41a)の前記貫通方向は、Ｘ軸と
直交し且つＹ軸及びＺ軸からずれている。ここで、磁気
ギャップ部(41a)と対向するコア片の一対の端面の内、
Ｚ軸から遠い一方の端面ＴのＺ軸からのずれ量は、０よ
りも大きく、コア内周面の半径以下に設定することが可
能であるが、出来るだけ大きいことが望ましい。該ずれ
量が最大値、即ちコア内周面の半径と同一距離に設定さ
れたとき、前記一方の端面Ｔは、Ｘ軸がコア内周面と交
叉する点Ｑにてコア内周面と接することなる。尚、磁気
ギャップ部(41a)のずれ量が０の場合、磁気ギャップ部
(41a)は、Ｙ軸がコア内周面と交叉する点Ｒを通過し
て、第１実施例と同じ構成となる。
気ギャップ部(11a)がコア中心軸と直交する断面にてコ
ア中心軸と交叉する方向に貫通しているのに対し、本実
施例におけるコア(４)の磁気ギャップ部(41a)は、図１
１に示す如く、コア(４)の中心軸Ｚと直交する断面(Ｘ
−Ｙ平面)における貫通方向が、コア(４)の半径方向に
対して傾斜して、コア(４)の中心軸Ｚからずれている。
即ち、図１１に示すＸ−Ｙ−Ｚ座標系において、コア
(４)の磁気ギャップ部(41a)の前記貫通方向は、Ｘ軸と
直交し且つＹ軸及びＺ軸からずれている。ここで、磁気
ギャップ部(41a)と対向するコア片の一対の端面の内、
Ｚ軸から遠い一方の端面ＴのＺ軸からのずれ量は、０よ
りも大きく、コア内周面の半径以下に設定することが可
能であるが、出来るだけ大きいことが望ましい。該ずれ
量が最大値、即ちコア内周面の半径と同一距離に設定さ
れたとき、前記一方の端面Ｔは、Ｘ軸がコア内周面と交
叉する点Ｑにてコア内周面と接することなる。尚、磁気
ギャップ部(41a)のずれ量が０の場合、磁気ギャップ部
(41a)は、Ｙ軸がコア内周面と交叉する点Ｒを通過し
て、第１実施例と同じ構成となる。
【００３１】上記チョークコイル装置の製造方法におい
ては、図１１に示すコア(４)を作製すると共に、該コア
(４)とは別体に、図１２に示す空芯コイル(50)を作製す
る。該空芯コイル(50)は、図９に示すコア(４)の周囲に
装着されてコイル(５)となるものであって、コア(４)の
半径線に沿う断面形状よりも僅かに大きな中央孔を有し
て、所定の巻数に巻線されている。尚、空芯コイル(50)
は、図１２に示す如き角筒状のコイルに限らず、円筒状
のコイルに形成することも可能である。この場合、コア
(４)の磁気ギャップ部(41a)は適当な幅に形成する必要
がある。
ては、図１１に示すコア(４)を作製すると共に、該コア
(４)とは別体に、図１２に示す空芯コイル(50)を作製す
る。該空芯コイル(50)は、図９に示すコア(４)の周囲に
装着されてコイル(５)となるものであって、コア(４)の
半径線に沿う断面形状よりも僅かに大きな中央孔を有し
て、所定の巻数に巻線されている。尚、空芯コイル(50)
は、図１２に示す如き角筒状のコイルに限らず、円筒状
のコイルに形成することも可能である。この場合、コア
(４)の磁気ギャップ部(41a)は適当な幅に形成する必要
がある。
【００３２】次に、図１３(ａ)に示す如く、コア(４)の
隙間(40)からコア(４)の中央孔へ空芯コイル(50)の一部
を挿入して、コア(４)の周囲に空芯コイル(50)を装着す
る。この際、図１１に示すコア(４)の一方の端面Ｔとコ
ア表面との間のＸ軸方向に沿う距離Ｗは、図１２に示す
空芯コイル(50)の中央孔の幅Ｈよりも僅かに小さく形成
されており、空芯コイル(50)の先端がコア(４)の点Ｑを
通過するまでは、空芯コイル(50)の中央孔へコア(４)の
先端部を挿入しつつ、空芯コイル(50)をＹ軸方向に押し
進めることが出来る。
隙間(40)からコア(４)の中央孔へ空芯コイル(50)の一部
を挿入して、コア(４)の周囲に空芯コイル(50)を装着す
る。この際、図１１に示すコア(４)の一方の端面Ｔとコ
ア表面との間のＸ軸方向に沿う距離Ｗは、図１２に示す
空芯コイル(50)の中央孔の幅Ｈよりも僅かに小さく形成
されており、空芯コイル(50)の先端がコア(４)の点Ｑを
通過するまでは、空芯コイル(50)の中央孔へコア(４)の
先端部を挿入しつつ、空芯コイル(50)をＹ軸方向に押し
進めることが出来る。
【００３３】そして、更に空芯コイル(50)を押し進める
と、該空芯コイル(50)は図１３(ｂ)に示す様にコア(４)
の円弧形状に沿って弾性変形し、全長がコア(４)の周囲
に装着されることになる。その後、コア(４)の隙間(40)
にスペーサ(６)を装着し、固定する。尚、スペーサ(６)
は、第１実施例と同様、磁性材料若しくは非磁性材料か
ら形成することが出来る。又、スペーサ(６)が導電性材
料から形成されている場合は、絶縁テープや絶縁塗料に
よって表面に絶縁を施す。最後に、図１３(ｃ)に示す如
く空芯コイル(50)の巻線ピッチを整え、更に図９に示す
リード部(53)(54)を形成して、本発明のチョークコイル
装置を完成する。
と、該空芯コイル(50)は図１３(ｂ)に示す様にコア(４)
の円弧形状に沿って弾性変形し、全長がコア(４)の周囲
に装着されることになる。その後、コア(４)の隙間(40)
にスペーサ(６)を装着し、固定する。尚、スペーサ(６)
は、第１実施例と同様、磁性材料若しくは非磁性材料か
ら形成することが出来る。又、スペーサ(６)が導電性材
料から形成されている場合は、絶縁テープや絶縁塗料に
よって表面に絶縁を施す。最後に、図１３(ｃ)に示す如
く空芯コイル(50)の巻線ピッチを整え、更に図９に示す
リード部(53)(54)を形成して、本発明のチョークコイル
装置を完成する。
【００３４】上記チョークコイル装置の製造方法によれ
ば、コア(４)とは別体に、空芯コイル(50)を作製した
後、該空芯コイル(50)をコア(４)に装着してコイル(５)
を形成するので、巻線作業が更に容易であり、簡易な構
造の巻線機によって空芯コイル(50)を作製することが出
来る。
ば、コア(４)とは別体に、空芯コイル(50)を作製した
後、該空芯コイル(50)をコア(４)に装着してコイル(５)
を形成するので、巻線作業が更に容易であり、簡易な構
造の巻線機によって空芯コイル(50)を作製することが出
来る。
【００３５】巻線作業を自動化する場合、コイル(５)を
形成すべき導線は、図１４(ａ)(ｂ)に示す如く断面円形
の導線(51)に限らず、図１５(ａ)(ｂ)に示す如く断面矩
形の導線(55)や、図１６(ａ)(ｂ)に示す如くコア(４)の
表面に下底が接触する断面台形の導線(56)を採用するこ
とが出来る。これによって、コア(４)の中央孔の断面積
中に占める導線の全断面積の割合、即ち導線の占積率が
向上し、チョークコイル装置の小形化、軽量化が可能と
なるばかりでなく、線間遷遊容量が低減する等の優れた
効果が得られる。特に図１６(ａ)(ｂ)に示す断面台形の
導線(56)によれば、空芯コイル(50)の作製工程におい
て、導線(56)は、上底側が伸び、下底側が縮むことによ
って、容易に屈曲するので、空芯コイル(50)の作製が簡
易となる。
形成すべき導線は、図１４(ａ)(ｂ)に示す如く断面円形
の導線(51)に限らず、図１５(ａ)(ｂ)に示す如く断面矩
形の導線(55)や、図１６(ａ)(ｂ)に示す如くコア(４)の
表面に下底が接触する断面台形の導線(56)を採用するこ
とが出来る。これによって、コア(４)の中央孔の断面積
中に占める導線の全断面積の割合、即ち導線の占積率が
向上し、チョークコイル装置の小形化、軽量化が可能と
なるばかりでなく、線間遷遊容量が低減する等の優れた
効果が得られる。特に図１６(ａ)(ｂ)に示す断面台形の
導線(56)によれば、空芯コイル(50)の作製工程におい
て、導線(56)は、上底側が伸び、下底側が縮むことによ
って、容易に屈曲するので、空芯コイル(50)の作製が簡
易となる。
【００３６】図１に示すチョークコイル装置と、図９に
示すチョークコイル装置とを作製して、特性を比較し
た。その結果を図２０及び図２１に示す。図２０は直流
バイアス電流とインダクタンスの関係を表わし、図２１
は磁束密度とコアロスの関係を表わしている。これらの
図において、Ａは図９に示すチョークコイル装置の結果
を示し、Ｂは図１に示すチョークコイル装置の結果を示
している。尚、何れのチョークコイル装置においても、
コアの寸法は、外径２２ｍｍ、内径１５ｍｍ、高さ１５
ｍｍであり、ギャップ幅Ｇは１ｍｍである。又、コア材
料は鉄粉である。
示すチョークコイル装置とを作製して、特性を比較し
た。その結果を図２０及び図２１に示す。図２０は直流
バイアス電流とインダクタンスの関係を表わし、図２１
は磁束密度とコアロスの関係を表わしている。これらの
図において、Ａは図９に示すチョークコイル装置の結果
を示し、Ｂは図１に示すチョークコイル装置の結果を示
している。尚、何れのチョークコイル装置においても、
コアの寸法は、外径２２ｍｍ、内径１５ｍｍ、高さ１５
ｍｍであり、ギャップ幅Ｇは１ｍｍである。又、コア材
料は鉄粉である。
【００３７】図２０の結果から明らかな様に、動作安定
域である低バイアス電流域でのインダクタンスが、図１
のチョークコイル装置よりも図９のチョークコイル装置
の方が高くなっている。一方、図７の結果から明らかな
様に、動作安定域においてはギャップ幅が大きくなる
程、インダクタンスは小さくなる。従って、両チョーク
コイル装置で同じインダクタンスを実現する場合、図１
のチョークコイル装置よりも図９のチョークコイル装置
の方が、ギャップ幅を大きくすることが出来ると言え
る。この様に図９に示すチョークコイル装置においてギ
ャップ幅を大きくすることによって、図１３(ａ)(ｂ)
(ｃ)に示す製造工程でコア(４)に空芯コイル(50)を装着
する作業が容易となり、より小径の空芯コイル(50)の装
着が可能となる。もし、低バイアス電流域においてより
高い透磁率が要求されるのであれば、図１に示すチョー
クコイル装置と同一のギャップ幅を維持した上で、図９
に示すチョークコイル装置を採用すればよい。
域である低バイアス電流域でのインダクタンスが、図１
のチョークコイル装置よりも図９のチョークコイル装置
の方が高くなっている。一方、図７の結果から明らかな
様に、動作安定域においてはギャップ幅が大きくなる
程、インダクタンスは小さくなる。従って、両チョーク
コイル装置で同じインダクタンスを実現する場合、図１
のチョークコイル装置よりも図９のチョークコイル装置
の方が、ギャップ幅を大きくすることが出来ると言え
る。この様に図９に示すチョークコイル装置においてギ
ャップ幅を大きくすることによって、図１３(ａ)(ｂ)
(ｃ)に示す製造工程でコア(４)に空芯コイル(50)を装着
する作業が容易となり、より小径の空芯コイル(50)の装
着が可能となる。もし、低バイアス電流域においてより
高い透磁率が要求されるのであれば、図１に示すチョー
クコイル装置と同一のギャップ幅を維持した上で、図９
に示すチョークコイル装置を採用すればよい。
【００３８】又、図２１の結果から明らかな様に、周波
数に拘わらず、図１のチョークコイル装置よりも図９の
チョークコイル装置の方が、コアロスが小さくなってい
る。従って、図９のチョークコイル装置の採用によっ
て、交流機器のエネルギー効率を改善することが出来
る。尚、図２０及び図２１に示す効果は、図１０に示す
コア片(41)を図１８に示すケース(72)(73)に収納したチ
ョークコイル装置においても同様に得ることが出来る。
数に拘わらず、図１のチョークコイル装置よりも図９の
チョークコイル装置の方が、コアロスが小さくなってい
る。従って、図９のチョークコイル装置の採用によっ
て、交流機器のエネルギー効率を改善することが出来
る。尚、図２０及び図２１に示す効果は、図１０に示す
コア片(41)を図１８に示すケース(72)(73)に収納したチ
ョークコイル装置においても同様に得ることが出来る。
【００３９】本発明の各部構成は上記実施の形態に限ら
ず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形
が可能である。例えば、図１０に示すコア片(41)を図１
８に示すケース(72)(73)に収納して、チョークコイル装
置を構成することも可能である。
ず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形
が可能である。例えば、図１０に示すコア片(41)を図１
８に示すケース(72)(73)に収納して、チョークコイル装
置を構成することも可能である。
【図１】本発明の第１実施例のチョークコイル装置を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図２】該チョークコイル装置を構成するコアの分解斜
視図である。
視図である。
【図３】該コアに対する巻線工程を示す斜視図である。
【図４】巻線工程を自動化した場合の工程図である。
【図５】スペーサの装着工程及びスペーサの他の構成例
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図６】磁性スペーサを装着した場合のギャップ幅を説
明する図である。
明する図である。
【図７】直流バイアス電流とインダクタンスの関係にお
いて、構成の異なるチョークコイル装置の特性を示すグ
ラフである。
いて、構成の異なるチョークコイル装置の特性を示すグ
ラフである。
【図８】直流バイアス電流とインダクタンスの関係にお
いて、コア片の特性と磁性スペーサの特性を合成して得
られる特性を示すグラフである。
いて、コア片の特性と磁性スペーサの特性を合成して得
られる特性を示すグラフである。
【図９】本発明の第２実施例のチョークコイル装置を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図１０】該チョークコイル装置を構成するコアの分解
斜視図である。
斜視図である。
【図１１】該コアの平面図である。
【図１２】空芯コイルの斜視図である。
【図１３】コアに空芯コイルを装着する工程を示す平面
図である。
図である。
【図１４】円形断面の導線によってコイルを形成する例
を説明する図である。
を説明する図である。
【図１５】矩形断面の導線によってコイルを形成する例
を説明する図である。
を説明する図である。
【図１６】台形断面の導線によってコイルを形成する例
を説明する図である。
を説明する図である。
【図１７】従来のチョークコイル装置を示す斜視図であ
る。
る。
【図１８】該チョークコイル装置を構成するコアの分解
斜視図である。
斜視図である。
【図１９】該チョークコイル装置における巻線工程を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図２０】直流バイアス電流とインダクタンスの関係に
おいて、磁気ギャップ部の貫通方向が異なる２つのチョ
ークコイル装置の特性を比較したグラフである。
おいて、磁気ギャップ部の貫通方向が異なる２つのチョ
ークコイル装置の特性を比較したグラフである。
【図２１】磁束密度とコアロスの関係において、磁気ギ
ャップ部の貫通方向が異なる２つのチョークコイル装置
の特性を比較したグラフである。
ャップ部の貫通方向が異なる２つのチョークコイル装置
の特性を比較したグラフである。
(１) コア (10) 隙間 (11) コア (11a) 磁気ギャップ部 (12) 上半ケース (13) 下半ケース (２) コイル (21) 導線 (３) スペーサ (31) 鉄心 (32) 鉄心 (４) コア (40) 隙間 (41) コア片 (41a) 磁気ギャップ部 (５) コイル (51) 導線 (50) 空芯コイル (６) スペーサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｆ 37/00 Ｈ０１Ｆ 37/00 Ｈ Ｎ 41/04 Ｂ 41/04 41/08 Ｆ 41/08 27/24 Ｈ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01F 17/06 H01F 27/24 H01F 27/32 H01F 37/00 H01F 41/04 H01F 41/08
Claims (10)
- 【請求項１】 磁気ギャップ部(41a)を有するリング状
若しくはＣ字状のコア(４)と、該コア(４)の周囲に巻装
されたコイル(５)とを具えたコイル装置において、コア
(４)の磁気ギャップ部(41a)は、コア(４)の円弧部を貫
通して開設され、該円弧部の中心軸と直交する断面にお
ける貫通方向が、該円弧部の半径線に対して傾斜してい
ることを特徴とするコイル装置。 - 【請求項２】 磁気ギャップ部(41a)を有するリング状
若しくはＣ字状のコア(４)と、該コア(４)の周囲に巻装
されたコイル(５)とを具えたコイル装置において、コア
(４)の磁気ギャップ部(41a)は、コア(４)の円弧部を貫
通して開設され、該円弧部の中心軸と直交する断面にお
ける貫通方向が、該円弧部の中心軸からずれていること
を特徴とするコイル装置。 - 【請求項３】 磁気ギャップ部(41a)を有するリング状
若しくはＣ字状のコア(４)と、該コア(４)の周囲に巻装
されたコイル(５)とを具えたコイル装置において、コア
(４)の磁気ギャップ部(41a)は、コア(４)の円弧部に、
該円弧部の内周面と同心の円の接線方向へ貫通して開設
されていることを特徴とするコイル装置。 - 【請求項４】 コア(４)は、全体が円周線に沿って伸び
るリング状若しくはＣ字状に形成されている請求項１乃
至請求項３の何れかに記載のコイル装置。 - 【請求項５】 コア(４)は、前記磁気ギャップ部(41a)
を挟んで互いに対向する一対の端面を有するＣ字状のコ
ア片(41)と、該コア片(41)の表面を覆う絶縁層とから構
成される請求項１乃至請求項４の何れかに記載のコイル
装置。 - 【請求項６】 コア(４)は、前記磁気ギャップ部(41a)
を挟んで互いに対向する一対の端面を有するＣ字状のコ
ア片(41)と、前記磁気ギャップ部(41a)内にコイル導線
(51)が通過可能な隙間(40)を残してコア片(41)の表面を
覆う絶縁層とから構成される請求項１乃至請求項４の何
れかに記載のコイル装置。 - 【請求項７】 前記絶縁層は、前記一対の端面を除くコ
ア片(41)の表面を覆って形成されている請求項５又は請
求項６に記載のコイル装置。 - 【請求項８】 前記一対の端面の内、コア片(41)の中心
軸から遠い一方の端面は、コア片(41)の中心軸からの垂
直距離がコア片(41)の内周面半径と同一若しくは略同一
距離となる位置に形成されている請求項５又は請求項６
に記載のコイル装置。 - 【請求項９】 コア(４)の隙間(40)には、磁性若しくは
非磁性のスペーサ(６)が装着されている請求項６に記載
のコイル装置。 - 【請求項１０】 磁気ギャップ部(41a)を有するリング
状若しくはＣ字状のコア(４)と、該コア(４)の周囲に巻
装されたコイル(５)とを具え、前記磁気ギャップ部(41
a)は、コア(４)の円弧部を貫通して開設され、コア(４)
は、前記磁気ギャップ部(41a)を挟んで互いに対向する
一対の端面を有するＣ字状コア片(41)と、該コア片(41)
の表面を覆う絶縁層とから構成されるコイル装置の製造
方法において、 コア片(41)の円弧部の中心軸と直交する断面における前
記磁気ギャップ部(41a)の貫通方向がコア片(41)の円弧
部の半径線に対して傾斜することとなるコア片(41)を作
製するコア片作製工程と、 コア片作製工程を経て得られたコア片(41)の表面に、前
記磁気ギャップ部(41a)内にコイル導線(51)が通過可能
な隙間(40)を残して、絶縁層を形成する絶縁層形成工程
と、 絶縁層形成工程を経て得られたコア(４)の隙間(40)から
コア(４)の中央孔へ空芯コイル(50)の一部を通過させ
て、コア(１)の周囲に空芯コイル(50)を巻装するコイル
巻装工程とを有することを特徴とするコイル装置の製造
方法。
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| JP33118699A JP3309372B2 (ja) | 1999-01-18 | 1999-11-22 | コイル装置及びその製造方法 |
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2000
- 2000-01-17 CN CNB001011081A patent/CN1299301C/zh not_active Expired - Lifetime
- 2000-01-18 KR KR1020000002109A patent/KR100768356B1/ko active IP Right Grant
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