JP5482432B2

JP5482432B2 - コイル部品、リアクトル、コイル部品の成形方法

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Publication number: JP5482432B2
Application number: JP2010112643A
Authority: JP
Inventors: 博史大野
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2010-05-14
Filing date: 2010-05-14
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2030-05-14
Also published as: US8400247B2; JP2011243662A; CN102315000B; US20110279210A1; EP2387049A2; EP2387049B1; EP2387049A3; CN102315000A

Description

本発明は、コイル部品、リアクトル、コイル部品の成形方法に関するものである。

コイル部品として、特許文献１，２において、１本の平角線を用いて２つのコイル要素を構成する技術が開示されている。詳しくは、特許文献１では、１本の平角線をエッジワイズ巻きする時に軸をずらして２つのコイル要素を製造している。また、特許文献２では、左右のコイル要素において巻き方を反対として、１本の平角線について第１コイル要素の形成が完了した後に第２コイル要素の形成に必要な長さを送り出した上で、反対方向に巻き戻すようにして第２コイル要素の形成を行っている。

特許第３７３７４６１号公報特開２００７−３０５８０３号公報

特許文献１のように１本の平角線をエッジワイズ巻きする時に軸をずらして２つのコイル要素を形成する場合においては、軸をずらす必要があるために、コイリング時において平角線を巻くときの振れが大きく、スピードアップすることが難しい。

また、特許文献２のように１本の平角線について第１コイル要素の形成が完了した後に第２コイル要素の形成に必要な長さを送り出すと、即ち、平角線を全て引き出してから第２コイル要素のコイリングを行う手法においては、平角線を引き出す必要があり、そのために両コイル要素の間の距離が大きい場合には時間がかかってしまう。また、第２コイル要素のコイリングの際に第１コイル要素が振れてしまい、スピードアップすることが難しい。さらに、２つのコイル要素の巻き方向が反対であるので、２種類の巻き線ヘッドが必要となる。

本発明は、このような背景の下になされたものであり、その目的は、並列状に並ぶ複数のコイル要素を１本の平角線によって形成するときに容易に加工することができるコイル部品、リアクトル、コイル部品の成形方法を提供することにある。

請求項１に記載の発明では、平角線のエッジワイズ巻きによって形成される第１のコイル要素と、前記平角線のエッジワイズ巻きによって前記第１のコイル要素とは巻き方向が逆に形成される第２のコイル要素とが、軸線が平行となる状態で並設されており、前記第１及び第２のコイル要素が前記平角線で形成された連絡部によって連結されているコイル部品において、前記第１のコイル要素と前記第２のコイル要素との間に空隙が設けられており、前記連絡部は、２箇所でのフラットワイズ曲げにより当該２箇所の間の部分が前記空隙に収容されており、前記連絡部は、前記空隙において前記フラットワイズ曲げの曲げ軸方向に沿って延びているとともに前記第１のコイル要素及び第２のコイル要素の軸線方向における同じ側を連結していることを要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、並列状に並ぶ同一巻き方向の第１及び第２のコイル要素が１本の平角線のエッジワイズ巻きによって形成される。また、相互に連続する両コイル要素の相互間に架かる平角線の連絡部において、２箇所でのフラットワイズ曲げにより両コイル要素が軸線が平行となる状態で並設される。

このようにエッジワイズ巻きを一度に行うことができる。また、両コイル要素間の連絡部は２箇所でフラットワイズ曲げにより形成することができ、加工が容易となる。その結果、並列状に並ぶ第１及び第２のコイル要素を１本の平角線によって形成するときに容易に加工することができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のコイル部品において、前記第１及び第２のコイル要素は、角筒形状をなすことを要旨とする。
請求項２に記載の発明によれば、第１及び第２のコイル要素は角筒形状をなすので、平角線の連絡部を形成しやすい。

請求項３に記載のように、請求項１または２に記載のコイル部品において、前記第１及び第２のコイル要素における平角線の前記連絡部が収容されている部位の径は、前記コイル要素における他の部位の径よりも小さくされていてもよい。

請求項４に記載の発明では、請求項１または２に記載のコイル部品における内部にコアが配置されていることを要旨とする。
請求項４に記載の発明によれば、加工が容易なリアクトルとすることができる。

請求項５に記載の発明は、平角線のエッジワイズ巻きによって形成される第１のコイル要素と、前記平角線のエッジワイズ巻きによって前記第１のコイル要素とは巻き方向が逆に形成される第２のコイル要素とが、軸線が平行となる状態で並設されており、前記第１及び第２のコイル要素が前記平角線で形成された連絡部によって連結されており、前記第１のコイル要素と前記第２のコイル要素との間に空隙が設けられており、前記連絡部は、２箇所でのフラットワイズ曲げにより当該２箇所の間の部分が前記空隙に収容されているコイル部品と、前記コイル部品における内部に配置されているコアとを有するリアクトルであって、前記コアはギャップを有し、前記第１及び第２のコイル要素における前記ギャップの形成部でのコイル要素の内面とコアの外面との間隔に比べて、前記両コイル要素における前記平角線の連絡部が収容されている部位での各コイル要素の内面とコアの外面との間隔が狭くされていることを要旨とする。

請求項５に記載の発明によれば、第１及び第２のコイル要素間に平角線の連絡部の配置スペースを確保しつつ損失の悪化を回避しながら第１及び第２のコイル要素を接近して配置することが可能となる。
請求項６に記載の発明は、同一巻き方向の第１及び第２のコイル要素を、１本の平角線のエッジワイズ巻きによって、その軸方向が一致する１軸上に形成し、かつ、相互に連続する前記第１及び第２のコイル要素の相互間に架かる平角線の連絡部を、前記平角線のエッジワイズ巻きによって前記第１及び第２のコイル要素よりも一部が外径側に突出するように形成するエッジワイズ巻き工程と、前記エッジワイズ巻き工程の後に、前記平角線の前記連絡部において、前記第１及び第２のコイル要素を軸線が平行となる状態で並設されるように２箇所でフラットワイズ曲げを行うことにより、前記第１及び第２のコイル要素の間の空隙に前記連絡部の前記２箇所の間の部分を収容するフラットワイズ曲げ工程と、を有することを要旨とする。

請求項６に記載の発明によれば、請求項１に記載のコイル部品を成形することができる。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のコイル部品の成形方法において、前記フラットワイズ曲げ工程における前記２箇所でのフラットワイズ曲げを、２つの工程で行うことを要旨とする。

請求項７に記載の発明によれば、２箇所でのフラットワイズ曲げを確実に行うことができる。
請求項８に記載の発明は、請求項６に記載のコイル部品の成形方法において、前記フラットワイズ曲げ工程における前記２箇所でのフラットワイズ曲げを、同時に行うことを要旨とする。

請求項８に記載の発明によれば、２箇所でのフラットワイズ曲げを同時に行うことができる。

本発明によれば、並列状に並ぶ複数のコイル要素を１本の平角線によって形成するときに容易に加工することができる。

第１の実施形態におけるリアクトルの斜視図。リアクトルの平面図。リアクトルの正面図。コイル部品の斜視図。コイル部品の成形工程を説明するための斜視図。コイル部品の成形工程を説明するための斜視図。（ａ）は第２の実施形態におけるリアクトルの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での縦断面図。コアに形成されるエアギャップ付近の磁束の状態を示すリアクトルにおけるコアのギャップ部分の拡大図。コイル部品の成形工程を説明するための斜視図。

（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図面に従って説明する。
図１には、本実施形態におけるリアクトル１０の斜視図を示す。図１のリアクトル１０の平面図（図１のＡ矢視図）、正面図（図１のＢ矢視図）を、図２，３に示す。

リアクトル１０は、コイル部品２０とＵＵ型コア６０を備えている。
ＵＵ型コア６０はＵ型コア６１とＵ型コア６２により構成されている。Ｕ型コア６１は断面が四角形状をなし、図２の平面視においてＵ字状をなしている。同様に、Ｕ型コア６２も断面が四角形状をなし、図２の平面視においてＵ字状をなしている。Ｕ型コア６１における両端面とＵ型コア６２における両端面とが接近して対向配置されている。

Ｕ型コア６１とＵ型コア６２との両対向配置面のうちの一方の対向配置面付近における周囲には四角環状のコイル要素２１が巻回されている。また、Ｕ型コア６１とＵ型コア６２との両対向配置面のうちの他方の対向配置面付近における周囲には四角環状のコイル要素２２が巻回されている。

図４に示すように、コイル部品２０は、第１のコイル要素２１と第２のコイル要素２２を有している。第１のコイル要素２１は角筒状をなしている。第２のコイル要素２２も角筒状をなしている。コイル要素２１の軸線をＬ１とするとともにコイル要素２２の軸線をＬ２とする（図２参照）。

第１のコイル要素２１と第２のコイル要素２２は、並列状に並んで配置されている。第１のコイル要素２１と第２のコイル要素２２は、１本の平角線３０のエッジワイズ巻きによって形成され、巻き方向が同一である。即ち、図５に示すように１本の平角線３０をエッジワイズ巻きにより１軸上に巻回し、その後、２つのコイル要素２１，２２に形成したものである。平角線３０は銅よりなる。

また、コイル部品２０は、図４に示すように、平角線３０の連絡部４０を有し、連絡部４０は、相互に連続する両コイル要素２１，２２の相互間に架かっている。
コイル部品２０の連絡部４０は両コイル要素２１，２２における対向する側面２１ａ，２２ａ（図４参照）から横方向に突出して構成されている。即ち、両コイル要素２１，２２よりも一部が外径側に突出するように平角線３０をエッジワイズ巻きにより飛び出して構成されている。

コイル部品２０の連絡部４０は、図５に示すように、第１の曲げ線４１と第２の曲げ線４２を有している。第１の曲げ線４１においてフラットワイズ曲げにより図４に示すように直角（９０°）に曲げられている。同様に、図５の第２の曲げ線４２においてフラットワイズ曲げにより図４に示すように直角（９０°）に曲げられている。

このように、第１の曲げ線４１と第２の曲げ線４２の２箇所でのフラットワイズ曲げにより両コイル要素２１，２２が、軸線Ｌ１，Ｌ２（図２参照）が平行となる状態で並設されている。コイル部品２０の第１のコイル要素２１において平角線３０の一端３０ａが上方（外径側）に突出しており、接続端子として用いられる。同様に、第２のコイル要素２２において平角線３０の他端３０ｂが上方（外径側）に突出しており、接続端子として用いられる。

次に、リアクトル１０の製造方法について説明する。
まず、コイル部品２０の成形方法について述べる。
図５に示すように、同一巻き方向の複数のコイル要素２１，２２を、１本の平角線３０のエッジワイズ巻きによって、その軸方向が一致する１軸上に形成する。同時に、相互に連続する両コイル要素２１，２２の相互間に架かる平角線３０の連絡部４０を、平角線３０のエッジワイズ巻きによって両コイル要素２１，２２よりも一部が外径側に突出するように形成する。これが、エッジワイズ巻き工程となる。

そして、エッジワイズ巻き工程の後に、平角線３０の連絡部４０において、図６に示すように第１の曲げ線４１で９０°折り曲げ、その後、図４に示すように第２の曲げ線４２で９０°折り曲げる。即ち、両コイル要素２１，２２を軸線Ｌ１，Ｌ２が平行となる状態で並設されるように２箇所でフラットワイズ曲げを行う。これが、フラットワイズ曲げ工程となる。

このようにフラットワイズ曲げ工程における２箇所でのフラットワイズ曲げを、２つの工程で行う。
引き続き、図１，２，３に示すように、コイル要素２１，２２にＵ型コア６１，６２の先端部を挿入してＵ型コア６１，６２における両端面同士を接近して対向配置させる。

このようにして、２つのコイル要素（２１，２２）分を一度に曲げ、連絡部４０となる中間ターンのみ寸法を変え、その後、フラットワイズ２回のフォーミングとする。即ち、１軸で全てエッジワイズ巻きし、２回のフラットワイズ曲げにてフォーミングしてコイル部品２０（コイル要素２１，２２）が完成する。つまり、連絡部４０となる中間ターンのみ寸法が異なる。また、連絡部４０は、電流が流れる方向がコイル要素２１，２２での電流が流れる方向と同一であり、起磁力が発生し、連絡部４０を１／４ターン（１／４周分）として利用することができる。

これにより、エッジワイズ巻きを一度に行うことが可能となる。また、エッジワイズ曲げの曲げ方向を変える必要がない。このようにして、工程を簡素化し、巻きスピードをアップすることができる。

より詳しく説明する。特許文献１のように１本の平角線をエッジワイズ巻きする時に軸をずらして２つのコイル要素を形成する場合にはコイリング時に平角線を巻くときの振れが大きくスピードアップすることが難しいが、本実施形態では１軸上にコイル要素を形成するのでスピードアップを図ることができる。また、特許文献２のように第１コイル要素の形成が完了した後に平角線を全て引き出してから第２コイル要素を反対方向に巻き戻すと、平角線を引き出す必要があるために時間がかかってしまうとともに第２コイル要素のコイリングの際に第１コイル要素が振れてスピードアップすることが難しい。これに対し本実施形態では、平角線を引き出す必要がなく時間短縮を図ることができるとともに１軸上にコイル要素を形成するのでスピードアップを図ることができる。また、本実施形態ではコイル要素の巻き方向が同一であるので、特許文献２では２種類の巻き線ヘッドを必要としていたが本実施形態では１種類の巻き線ヘッドでよい。

以上のごとく、本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）コイル部品２０の構造として、並列状に並ぶ同一巻き方向の複数のコイル要素２１，２２を１本の平角線３０のエッジワイズ巻きによって形成した。また、相互に連続する両コイル要素２１，２２の相互間に架かる平角線３０の連絡部４０を、両コイル要素２１，２２よりも一部が外径側に突出するように平角線３０をエッジワイズ巻きにより飛び出させ、かつ、２箇所（曲げ線４１，４２）でのフラットワイズ曲げにより両コイル要素２１，２２を軸線Ｌ１，Ｌ２が平行となる状態で並設するようにした。よって、エッジワイズ巻きを一度に行うことができる。また、両コイル要素２１，２２間の連絡部４０は２箇所でフラットワイズ曲げにより形成することができ、加工が容易となる。その結果、並列状に並ぶ複数のコイル要素２１，２２を１本の平角線３０によって形成するときに容易に加工することができる。

（２）両コイル要素２１，２２は、角筒形状をなすので、平角線３０の連絡部４０を両コイル要素２１，２２よりも一部が外径側に突出するように平角線３０をエッジワイズ巻きにより飛び出しやすい。

（３）リアクトル１０の構成として、コイル部品２０における内部にコア（ＵＵ型コア６０）を配置したので、加工が容易なリアクトルとすることができる。
（４）コイル部品２０の成形方法として、エッジワイズ巻き工程とフラットワイズ曲げ工程とを有する。エッジワイズ巻き工程においては、同一巻き方向の複数のコイル要素２１，２２を、１本の平角線３０のエッジワイズ巻きによって、その軸方向が一致する１軸上に形成する。また、相互に連続する両コイル要素２１，２２の相互間に架かる平角線３０の連絡部４０を、平角線３０のエッジワイズ巻きによって両コイル要素２１，２２よりも一部が外径側に突出するように形成する。フラットワイズ曲げ工程においては、エッジワイズ巻き工程の後に、平角線３０の連絡部４０において、両コイル要素２１，２２を軸線Ｌ１，Ｌ２が平行となる状態で並設されるように２箇所でフラットワイズ曲げを行う。これにより、（１）のコイル部品が得られる。

（５）フラットワイズ曲げ工程における２箇所でのフラットワイズ曲げを、２つの工程で行うので、２箇所でのフラットワイズ曲げを確実に行うことが可能となる。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態を、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

図２に代わる本実施形態のリアクトル１０の平面図を図７（ａ）に示す。図７（ｂ）には、図７（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面を示す。図７（ｃ）には、図７（ａ）のＢ−Ｂ線での縦断面を示す。図７において、ＵＵ型コア６０はＵ型コア６１の両端面とＵ型コア６２の両端面との間にはエアギャップを有している。

本実施形態では、図２において第１のコイル要素２１と第２のコイル要素２２との間隔（隙間）Ｌ５を小さくしてリアクトルの体格の小型化を図る際の工夫をしている。図２，３において第１のコイル要素２１と第２のコイル要素２２との間には平角線３０の連絡部４０を配置するだけのスペースが必要である。一方、ＵＵ型コア６０の磁脚を接近させようとすると（図２においてＵＵ型コア６０を左右方向に小さくしようとすると）、図３に示すＵＵ型コア６０とコイル要素２１，２２との間隔（隙間）Ｌ６も小さくなってしまう。すると、図８に二点鎖線で示すように、Ｕ型コア６１，６２の磁脚に設けたエアギャップからＵ型コア６１，６２の外に磁束が漏れ出る（漏れ磁束）。この漏れ磁束がコイル部品２０（図８に示す一点鎖線）の平角線と鎖交すると、コイル部品２０の平角線に渦電流が発生する。その結果、渦電流損失が大きくなる。

本実施形態では第１の実施形態に比べて、図７に示すように、第１のコイル要素２１と第２のコイル要素２２を接近させるとともに、両コイル要素２１，２２における連絡部４０を配置する部位を縮径化して第１のコイル要素２１と第２のコイル要素２２との間に平角線３０の連絡部４０を配置するスペースを確保している。

図７（ｂ）に示すように両コイル要素２１，２２におけるエアギャップの形成部でのコイル要素２１，２２の内面２５とＵＵ型コア６０（Ｕ型コア６１、Ｕ型コア６２）の外面６５との間隔（隙間）Ｌ１０は一定値を確保している。この間隔Ｌ１０に比べて、図７（ｃ）に示すように両コイル要素２１，２２における平角線３０の連絡部４０を配置する部位でのコイル要素２１，２２の内面２５とＵＵ型コア６０（Ｕ型コア６１）の外面６５との間隔（隙間）Ｌ１１が狭くなっている。即ち、コイル要素２１，２２における平角線３０の連絡部４０を配置する部位の径を、コイル要素２１，２２における他の部位の径よりも小さくしている。

製造工程としては、図５に代わる図９に示すように、第１のコイル要素２１となる部位のうちの特定の領域のコイル要素の径を小さくするとともに、第２のコイル要素２２となる部位のうちの特定の領域のコイル要素の径を小さくする。その後、図６で説明したように折り曲げるとともに、図４で説明したように折り曲げて、コイル部品を構成する。

以上のごとく、本実施形態においては、ＵＵ型コア６０はギャップを有し、両コイル要素２１，２２におけるギャップの形成部でのコイル要素２１，２２の内面２５とＵＵ型コア６０の外面６５との間隔Ｌ１０に比べて、両コイル要素２１，２２における平角線３０の連絡部４０を配置する部位でのコイル要素２１，２２の内面２５とＵＵ型コア６０の外面６５との間隔Ｌ１１を狭くした。これにより、両コイル要素２１，２２間に平角線３０の連絡部４０の配置スペースを確保しつつ損失の悪化を回避しながら両コイル要素２１，２２を接近して配置することが可能となる。その結果、リアクトルの体格を小さくすることができる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・上記実施形態ではフラットワイズ曲げ工程における２箇所（曲げ線４１，４２）でのフラットワイズ曲げを、２つの工程で行ったが、これに代わり、フラットワイズ曲げ工程における２箇所でのフラットワイズ曲げを、同時に行ってもよい。

・コイル要素２１，２２は角筒形状でなくてもよい。
・第２の実施形態では両コイル要素２１，２２における平角線３０の連絡部４０を配置する部位を縮径化していたが、両コイル要素２１，２２における平角線３０の連絡部４０を配置する部位のどちらか一方のみを縮径化してもよい。

１０…リアクトル、２０…コイル部品、２１…第１のコイル要素、２２…第２のコイル要素、２５…内面、３０…平角線、４０…連絡部、４１…第１の曲げ線、４２…第２の曲げ線、６０…ＵＵ型コア、６１…Ｕ型コア、６２…Ｕ型コア、６５…外面、Ｌ１…軸線、Ｌ２…軸線、Ｌ１０…間隔、Ｌ１１…間隔。

Claims

平角線のエッジワイズ巻きによって形成される第１のコイル要素と、前記平角線のエッジワイズ巻きによって前記第１のコイル要素とは巻き方向が逆に形成される第２のコイル要素とが、軸線が平行となる状態で並設されており、前記第１及び第２のコイル要素が前記平角線で形成された連絡部によって連結されているコイル部品において、
前記第１のコイル要素と前記第２のコイル要素との間に空隙が設けられており、
前記連絡部は、２箇所でのフラットワイズ曲げにより当該２箇所の間の部分が前記空隙に収容されており、
前記連絡部は、前記空隙において前記フラットワイズ曲げの曲げ軸方向に沿って延びているとともに前記第１のコイル要素及び第２のコイル要素の軸線方向における同じ側を連結していることを特徴とするコイル部品。
前記第１及び第２のコイル要素は、角筒形状をなすことを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
前記第１及び第２のコイル要素における平角線の前記連絡部が収容されている部位の径は、前記コイル要素における他の部位の径よりも小さくされていることを特徴とする請求項１または２に記載のコイル部品。
請求項１または２に記載のコイル部品における内部にコアが配置されていることを特徴とするリアクトル。
平角線のエッジワイズ巻きによって形成される第１のコイル要素と、前記平角線のエッジワイズ巻きによって前記第１のコイル要素とは巻き方向が逆に形成される第２のコイル要素とが、軸線が平行となる状態で並設されており、前記第１及び第２のコイル要素が前記平角線で形成された連絡部によって連結されており、前記第１のコイル要素と前記第２のコイル要素との間に空隙が設けられており、前記連絡部は、２箇所でのフラットワイズ曲げにより当該２箇所の間の部分が前記空隙に収容されているコイル部品と、
前記コイル部品における内部に配置されているコアと
を有するリアクトルであって、
前記コアはギャップを有し、前記第１及び第２のコイル要素における前記ギャップの形成部でのコイル要素の内面とコアの外面との間隔に比べて、前記両コイル要素における前記平角線の連絡部が収容されている部位での各コイル要素の内面とコアの外面との間隔が狭くされていることを特徴とするリアクトル。
同一巻き方向の第１及び第２のコイル要素を、１本の平角線のエッジワイズ巻きによって、その軸方向が一致する１軸上に形成し、かつ、相互に連続する前記第１及び第２のコイル要素の相互間に架かる平角線の連絡部を、前記平角線のエッジワイズ巻きによって前記第１及び第２のコイル要素よりも一部が外径側に突出するように形成するエッジワイズ巻き工程と、
前記エッジワイズ巻き工程の後に、前記平角線の前記連絡部において、前記第１及び第２のコイル要素を軸線が平行となる状態で並設されるように２箇所でフラットワイズ曲げを行うことにより、前記第１及び第２のコイル要素の間の空隙に前記連絡部の前記２箇所の間の部分を収容するフラットワイズ曲げ工程と、
を有することを特徴とするコイル部品の成形方法。
前記フラットワイズ曲げ工程における前記２箇所でのフラットワイズ曲げを、２つの工程で行うことを特徴とする請求項６に記載のコイル部品の成形方法。
前記フラットワイズ曲げ工程における前記２箇所でのフラットワイズ曲げを、同時に行うことを特徴とする請求項６に記載のコイル部品の成形方法。