JP5074895B2

JP5074895B2 - コイル装置

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Publication number: JP5074895B2
Application number: JP2007294469A
Authority: JP
Inventors: 雄一斉藤; 剛大澤
Original assignee: Nagano Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Nagano Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2007-11-13
Filing date: 2007-11-13
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2027-11-13
Also published as: JP2009123827A

Description

本発明は、リングコア及びこのリングコアに導線を巻回したコイル本体を有するコイルと、このコイルを支持するベース部材とを備えるコイル装置に関する。

従来、リングコア及びこのリングコアに導線を巻回したコイル本体を有するコイルと、このコイルを支持するベース部材とを備えるコイル装置は知られており、例えば、特許文献１には、ラインフィルタの、通電時におけるコイル線間の振動防止のために、樹脂注形によるコイル固定を行うことなく、コイルの発熱を空気中に放散し易くして温度上昇を抑え、より大電流の通電を可能にすることを目的としたトロイダルコイルが開示されており、このトロイダルコイル（コイル装置）は、平角線を巻回したトロイダルコイル（コイル本体）を基板に搭載するトロイダルコイル支持具（ベース部材）であって、リングコア支持部、基板への取付け穴、およびコイル端子と配線との接続用の中継端子を一対備えたトロイダルコイル支持具を備えている。
特開２００１−１９６２３３号公報

しかし、上述した従来のコイル装置（トロイダルコイル）は、次のような問題点があった。

第一に、リングコアを用いたトロイダルコイル（コイル装置）は、導線をリングコアのほぼ全周に巻回するため、トロイダルコイル支持具（ベース部材）によりコイルを支持する際には、僅かなターン巻線間の隙間を利用してリングコアを支持する必要がある。したがって、トロイダルコイル支持具の構造が複雑で部品点数も多くなり、結局、部品コスト及び製造コスト双方の増加を招く。

第二に、リングコアとトロイダルコイル支持具（ベース部材）間にコイルの巻線が介在するとともに、リングコアをトロイダルコイル支持具（ベース部材）により支持する際の支持面積が限られる。したがって、機械的な振動や衝撃に弱くなり、安定した強固な支持ができないとともに、トロイダルコイル（コイル装置）全体の高さも高くなり、トロイダルコイル（コイル装置）の大型化を招く。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決したコイル装置の提供を目的とするものである。

本発明は、上述した課題を解決するため、リングコア２及びこのリングコア２に導線Ｗを巻回したコイル本体３を有するコイル４と、このコイル４を支持するベース部材５とを備えるコイル装置１を構成するに際して、少なくともリングコア２における３０〜１５０〔゜〕の任意の角度範囲Ｚｎに導線Ｗを巻回しない巻線無区間部２ｎを設け、かつこの巻線無区間部２ｎ側に対して対称となる反対側の位置に、導線Ｗの両端における巻始リード部Ｗｓと巻終リード部Ｗｅの導出位置を設けることにより、当該巻始リード部Ｗｓと当該巻終リード部Ｗｅを、リングコア２における巻線無区間部２ｎの側方を通して延出させるとともに、コイル本体３を、巻始リード部Ｗｓから巻線無区間部２ｎの一端２ｎｓに至り、折返して巻線無区間部２ｎの他端２ｎｅに至り、折返して巻終リード部Ｗｅに至る巻線経路により構成してなるコイル４と、巻線無区間部２ｎの外周面２ｎｆに面接触する支持面５ｓを有するベース部材５とを備えることを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、巻始リード部Ｗｓの導出位置Ｘｓと巻終リード部Ｗｅの導出位置Ｘｅの相互間は、１５０〔゜〕以下の任意の角度範囲Ｚｎに設定することができる。さらに、ベース部材５には、ベース本体部１１とこのベース本体部１１の底面１１ｄから下方に突出する少なくとも一つ以上の取付ピン１２，１３を設けることができる。

このような構成を有する本発明に係るコイル装置１によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１）少なくともリングコア２における所定の角度範囲Ｚｎに導線Ｗを巻回しない巻線無区間部２ｎを設けてなるコイル４と、巻線無区間部２ｎの外周面２ｎｆに面接触する支持面５ｓを有するベース部材５を備えるため、ベース部材５によりコイル４を支持する際における支持構造の単純化を図ることができる。したがって、ベース部材５自身の構造単純化及び部品点数の削減によって部品コスト及び製造コスト双方の低減を図ることができる。

（２）リングコア２とベース部材５の面接触によりリングコア２の外周面２ｎｆをベース部材５の支持面５ｓにより直接支持するため、リングコア２とベース部材５は接着剤等により容易に組付けることができる。したがって、ベース部材５によりコイル４を強固かつ安定に支持できるとともに、接着部位には導線Ｗが介在しないため、高さを低く抑えることができ、コイル装置１の小型化を図れ、しかも、支持構造における製造上のバラツキを抑制できる。

（３）巻線無区間部２ｎ側に対して対称となる反対側の位置に、導線Ｗの両端における巻始リード部Ｗｓと巻終リード部Ｗｅの導出位置Ｘｓ，Ｘｅを設けるとともに、巻始リード部Ｗｓと巻終リード部Ｗｅは、巻線無区間部２ｎの側方に配し、かつベース部材５に設けたリード挿通孔５ｐ，５ｑを通して支持面５ｓの反対側の面に至らせるようにしたため、巻始リード部Ｗｓの導出位置Ｘｓと巻終リード部Ｗｅの導出位置Ｘｅの相互間を任意の角度範囲Ｚｆに設定した場合であっても、巻始リード部Ｗｓと巻終リード部Ｗｅを、常に、巻線無区間部２ｎの側方であって、その中央位置など、所定の位置を通して延出させることができる。

（４）コイル本体３は、巻始リード部Ｗｓから巻線無区間部２ｎの一端２ｎｓに至り、折返して巻線無区間部２ｎの他端２ｎｅに至り、折返して巻終リード部Ｗｅに至る巻線経路により構成したため、コイル４自身の浮遊容量を有効に低減でき、もって、他のコンデンサと共に共振回路を構成するような場合であっても、共振周波数を正規の大きさに正確に設定できる。しかも、浮遊容量を低減するための他の施策、例えば、導線Ｗの絶縁被膜を厚くするなどの施策を講じる必要がないため、コイル装置１の大型化やコストアップを回避できる。

次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係るコイル装置１の構成部品であるコイル４とベース部材５について、図１〜図７を参照して説明する。

最初に、コイル４について、図２及び図３を参照して説明する。コイル４は、基本的な構成として、フェライトを用いたリングコア２と、このリングコア２に断面丸形の導線Ｗを巻回して構成したコイル本体３からなる。そして、コイル４には、リングコア２における３０〜１５０〔゜〕の任意の角度範囲Ｚｎに導線Ｗを巻回しない巻線無区間部２ｎを設ける。図２に例示するコイル４は、角度範囲Ｚｎとして、９０〔゜〕程度を設定した場合を示す。一方、この巻線無区間部２ｎ側に対して対称となる反対側の位置には、導線Ｗの両端における巻始リード部Ｗｓと巻終リード部Ｗｅの導出位置Ｘｓ，Ｘｅを設ける。即ち、図２に示すように、巻線無区間部２ｎの中央位置をリングコア２の下端位置に設定した場合には、導出位置Ｘｓ，Ｘｅの相互間の中央位置をリングコア２の上端位置に設定する。この場合、巻始リード部Ｗｓの導出位置Ｘｓと巻終リード部Ｗｅの導出位置Ｘｅの相互間は、１５０〔゜〕以下の任意の角度範囲Ｚｆに設定する。図２に例示するコイル４は、角度範囲Ｚｆとして、１０〔゜〕程度に設定した場合を示す。

また、リングコア２に対する導線Ｗの巻回は次のように行う。まず、リングコア２とこのリングコア２に巻回する所定長さの導線Ｗを用意する。そして、第一巻線工程により、リングコア２に対して導線Ｗを所定巻数だけ一定のピッチで巻回し、第一層目の巻線部を設ける。この際、上述したように、リングコア２に対して、任意の角度範囲Ｚｎには、導線Ｗを巻回しない巻線無区間部２ｎを設ける。即ち、導線Ｗは、この巻線無区間部２ｎの一端２ｎｓから他端２ｎｅまで巻回する。なお、導線Ｗの巻始位置と巻終位置からは、それぞれ所定長さの導線Ｗを導出させた状態にする。

次いで、第二巻線工程により、巻線無区間部２ｎの一端２ｎｓから導出する導線Ｗを、巻始リード部Ｗｓの導出位置Ｘｓまで所定巻数だけ巻回し、片側一方における第二層目の巻線部を設ける。この場合、上述したように、巻線無区間部２ｎ側に対して対称となる反対側の位置に、導線Ｗの両端における巻始リード部Ｗｓと巻終リード部Ｗｅの導出位置Ｘｓ，Ｘｅを予め設定し、この導出位置Ｘｓまで導線Ｗを巻回する。各導出位置Ｘｓ，Ｘｅは、導出位置Ｘｓ，Ｘｅの相互間が、任意の角度範囲Ｚｆになるように設定される。また、この第二層目の巻線部における各ターン巻線の相互間のピッチは少なくとも一部の区間で異ならせる。例示の場合、巻始側（巻線無区間部２ｎの一端２ｎｓ側）の四ターン分は、比較的狭いピッチ（第一層目の巻線部と同一ピッチ）にし、かつ巻終側（巻始リード部Ｗｓ側）の二ターン分は、比較的広いピッチ（第一層目の巻線部に対して二倍のピッチ）にする。

次いで、第三巻線工程により、巻線無区間部２ｎの他端２ｎｅから導出する導線Ｗを、巻終リード部Ｗｅの導出位置Ｘｅまで所定回数だけ巻回し、片側他方における第二層目の巻線部を設ける。また、この第二層目の巻線部における各ターン巻線の相互間のピッチも少なくとも一部の区間で異ならせる。例示の場合、巻始側（巻線無区間部２ｎの他端２ｎｓ側）の四ターン分は、比較的狭いピッチ（第一層目の巻線部と同一ピッチ）にし、かつ巻終側（巻終リード部Ｗｅ側）の二ターン分は、比較的広いピッチ（第一層目の巻線部に対して二倍のピッチ）にする。

この巻線方法、即ち、導線Ｗを巻線無区間部２ｎの一端２ｎｓから他端２ｎｅまで巻回して第一層目の巻線部を設け、この後、巻線無区間部２ｎの一端２ｎｓから導出する導線Ｗを巻始リード部Ｗｓの導出位置Ｘｓまで巻回して片側一方における第二層目の巻線部を設けるとともに、巻線無区間部２ｎの他端２ｎｅから導出する導線Ｗを巻終リード部Ｗｅの導出位置Ｘｅまで巻回して片側他方における第二層目の巻線部を設ける巻線方法を用いれば、リングコア２に対して、導線Ｗを容易かつ効率的に巻回できるとともに、巻線自動化も容易となる。特に、第二層目の巻線部における各ターン巻線相互間のピッチを、少なくとも一部の区間で異ならせれば、例えば、高電圧が印加されるターン巻線に広いピッチを適用するなどによって、浮遊容量の低減化に寄与できる。

なお、このような巻線方法は、導線Ｗを、リングコア２に対して、巻始リード部Ｗｓから巻線無区間部２ｎの一端まで巻回し、更に折返して巻線無区間部２ｎの他端まで巻回し、更に折返して巻終リード部Ｗｅまで巻回する場合と同じになる。したがって、リングコア２上には、巻始リード部Ｗｓから巻線無区間部２ｎの一端２ｎｓに至り、折返して巻線無区間部２ｎの他端２ｎｅに至り、折返して巻終リード部Ｗｅに至る巻線経路が構成される。そして、各導出位置Ｘｓ，Ｘｅにある巻始リード部Ｗｓと巻終リード部Ｗｅは、巻線無区間部２ｎの側方に配する。図２の場合、巻始リード部Ｗｓと巻終リード部Ｗｅは巻線無区間部２ｎの中央位置の側方を通して鉛直方向下方へ延出させた場合を示す。これにより、目的のコイル４を製造することができる。図２及び図３は、このように製造されたコイル４を示す。

このような構成を有するコイル４は、自身の浮遊容量を有効に低減でき、もって、他のコンデンサと共に共振回路を構成するような場合であっても、共振周波数を正規の大きさに正確に設定できる。しかも、浮遊容量を低減するための他の施策、例えば、導線Ｗの絶縁被膜を厚くするなどの施策を講じる必要がないため、コイル４の大型化やコストアップを回避できる。特に、巻始リード部Ｗｓの導出位置Ｘｓと巻終リード部Ｗｅの導出位置Ｘｅの相互間は、１５０〔゜〕以下の任意の角度範囲Ｚｆに設定するため、コイル４の浮遊容量を考慮した最適な角度範囲Ｚｆを設定できる。しかも、巻始リード部Ｗｓと巻終リード部Ｗｅは、巻線無区間部２ｎの側方に配したため、巻始リード部Ｗｓの導出位置Ｘｓと巻終リード部Ｗｅの導出位置Ｘｅの相互間を任意の角度範囲Ｚｆに設定した場合であっても、巻始リード部Ｗｓと巻終リード部Ｗｅを、常に、巻線無区間部２ｎの側方であって、その中央位置など、所定の位置に配することができる。

次に、ベース部材５について、図４〜図７を参照して説明する。ベース部材５は、プラスチック等の絶縁素材により一体成形したものであり、ベース本体部１１とこのベース本体部１１の底面１１ｄから下方へ突出する二本の取付ピン１２，１３を有する。

この場合、底面１１ｄは、プリント配線基板Ｂ（図１参照）等の上面に載置するため、ほぼ平坦面に形成し、取付ピン１２，１３は、この底面１１ｄの長手方向両端付近にインサート成形する。また、ベース本体部１１の上面における中央付近には、コイル４における巻線無区間部２ｎの外周面２ｎｆが面接触する支持面５ｓを有するコア支持部１５を盛上形成する。したがって、支持面５ｓは、図６に示すように、外周面２ｎｆの形状に一致する湾曲凹面となる。さらに、コア支持部１５の両側（短手方向両側）には、巻線無区間部２ｎにおけるリングコア２の両端面部２ｎｘ…を位置決め（位置規制）する一対の把持部１６ｐ，１６ｑを起立させるとともに、各把持部１６ｐ，１６ｑには、巻始リード部Ｗｓと巻終リード部Ｗｅをそれぞれ底面１１ｄの下方に導くリード挿通孔５ｐ，５ｑを設ける。

次に、本実施形態に係るコイル装置１の組立方法となるコイル４とベース部材５の組付方法について、各図を参照して説明する。

まず、上述したコイル４とベース部材５、即ち、図２に示すコイル４と図４に示すベース部材５を用意する。そして、コイル４における巻始リード部Ｗｓと巻終リード部Ｗｅをそれぞれベース本体部１１に設けたリード挿通孔５ｐ，５ｑに挿入し、先端側をベース本体部１１の底面１１ｄの下方に突出させる。

また、この際、コイル４の巻線無区間部２ｎの外周面２ｎｆとベース部材５の支持面５ｓには接着剤等を介在させることにより、外周面２ｎｆと支持面５ｓを接着固定する。これにより、図１に示すコイル装置１を得ることができる。このように、コイル装置１は極めて容易に組立てることができる。なお、図１における仮想線は、コイル装置１を実装するプリント配線基板Ｂを示している。コイル装置１は、二本の取付ピン１２，１３，巻始リード部Ｗｓ及び巻終リード部Ｗｅをプリント配線基板Ｂに挿通させて固定及び接続可能である。即ち、コイル装置１は、巻始リード部Ｗｓ及び巻終リード部Ｗｅの取付機能（接続機能）と併せて、二本の取付ピン１２，１３を備えるため、コイル装置１における計四つの位置を支持可能となり、ベース部材５とプリント配線基板Ｂ間の取付強度を高めることができる。

よって、このような本実施形態に係るコイル装置１によれば、少なくともリングコア２における所定の角度範囲Ｚｎに導線Ｗを巻回しない巻線無区間部２ｎを設けてなるコイル４と、巻線無区間部２ｎの外周面２ｎｆに面接触する支持面５ｓを有するベース部材５を備えるため、ベース部材５によりコイル４を支持する際における支持構造の単純化を図ることができる。したがって、ベース部材５自身の構造単純化及び部品点数の削減によって部品コスト及び製造コスト双方の低減を図ることができる。また、リングコア２とベース部材５の面接触によりリングコア２の外周面２ｎｆをベース部材５の支持面５ｓにより直接支持するため、リングコア２とベース部材５は接着剤等により容易に組付けることができる。したがって、ベース部材５によりコイル４を強固かつ安定に支持できるとともに、接着部位には導線Ｗが介在しないため、高さを低く抑えることができ、コイル装置１の小型化を図れ、しかも、支持構造における製造上のバラツキを抑制できる。したがって、このようなコイル装置１は、自動車等における限られたスペースに装着する際に用いて最適となる。

以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、リングコア２や導線３の素材は例示に限定されず、任意に選定できるとともに、その断面形状も丸形をはじめ角形（矩形）等の任意の形状により実施できる。また、コイル４は、導線Ｗを巻線無区間部２ｎの一端２ｎｓから他端２ｎｅまで巻回して第一層目の巻線部を設け、この後、巻線無区間部２ｎの一端２ｎｓから導出する導線Ｗを巻始リード部Ｗｓの導出位置Ｘｓまで巻回して片側一方における第二層目の巻線部を設けるとともに、巻線無区間部２ｎの他端２ｎｅから導出する導線Ｗを巻終リード部Ｗｅの導出位置Ｘｅまで巻回して片側他方における第二層目の巻線部を設ける場合を例示したが、巻始リード部Ｗｓから巻終リード部Ｗｅまで順次巻回する場合を排除するものではないし、更に、他の巻回方法を排除するものではない。他方、ベース部材５における細部の形状は、必要に応じて任意の形状を採用できる。特に、取付ピン１２，１３は、一つでもよいし、三つ以上であってもよい。また、必ずしも設けることを要しない。

本発明に係るコイル装置１は、交流電源とこの交流電源を用いる機器間を接続する電源ラインに付設するコイル、例えば、ノイズフィルタを構成するノーマルモードコイルやコモンモードコイルをはじめ、力率改善用コイル，平滑用コイル，昇圧／降圧コイル，トランス、更には、他の各種用途におけるトロイダルタイプのコイル装置として利用することができる。

本発明の最良の実施形態に係るコイル装置の一部断面正面図、同コイル装置に用いるコイルの正面図、同コイル装置に用いるコイルの平面図、同コイル装置に用いるベース部材の正面図、同コイル装置に用いるベース部材の平面図、同コイル装置に用いるベース部材の正面断面図、同コイル装置に用いるベース部材の側面断面図、

符号の説明

１：コイル装置，２：リングコア，２ｎ：巻線無区間部，２ｎｆ：巻線無区間部の外周面，２ｎｓ：巻線無区間部の一端，２ｎｅ：巻線無区間部の他端，３：コイル本体，４：コイル，５：ベース部材，５ｓ：支持面，５ｐ：リード挿通孔，５ｑ：リード挿通孔，Ｗ：導線，Ｗｓ：巻始リード部，Ｗｅ：巻終リード部，Ｚｎ：角度範囲，Ｘｓ：導出位置，Ｘｅ：導出位置，１１：ベース本体部，１１ｄ：ベース本体部の底面，１２：取付ピン，１３：取付ピン

Claims

リングコア及びこのリングコアに導線を巻回したコイル本体を有するコイルと、このコイルを支持するベース部材とを備えるコイル装置において、少なくとも前記リングコアにおける３０〜１５０〔゜〕の任意の角度範囲に前記導線を巻回しない巻線無区間部を設け、かつこの巻線無区間部側に対して対称となる反対側の位置に、前記導線の両端における巻始リード部と巻終リード部の導出位置を設けることにより、当該巻始リード部と当該巻終リード部を、前記リングコアにおける前記巻線無区間部の側方を通して延出させるとともに、前記コイル本体を、前記巻始リード部から前記巻線無区間部の一端に至り、折返して前記巻線無区間部の他端に至り、折返して前記巻終リード部に至る巻線経路により構成してなるコイルと、前記巻線無区間部の外周面に面接触する支持面を有するベース部材とを備えることを特徴とするコイル装置。
前記巻始リード部の導出位置と前記巻終リード部の導出位置の相互間は、１５０〔゜〕以下の任意の角度範囲に設定してなることを特徴とする請求項１記載のコイル装置。
前記ベース部材は、ベース本体部とこのベース本体部の底面から下方に突出する少なくとも一つ以上の取付ピンを有することを特徴とする請求項１記載のコイル装置。