JP5858969B2

JP5858969B2 - コイル及びその製造方法

Info

Publication number: JP5858969B2
Application number: JP2013230002A
Authority: JP
Inventors: 景信丁
Original assignee: 景信丁
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2013-11-06
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2033-11-06
Also published as: US20140167899A1; TW201423780A; EP2743945A2; TWI475579B; US20170330680A1; CN103871719A; US9761369B2; CN103871719B; JP2014120762A; EP2743945A3; US10002706B2; EP2743945B1

Description

本発明はコイル及びその製造方法に関するものであり、例えば、電磁石、発電機、変圧器、モーター、電子機器、及び高周波回路素子等々のインダクタンス素子に用いて好適な、コイル及びその製造方法に関するものである。

インダクタンス素子の多くは、エナメル線によってマルチターンコイル（coil）を形成したものであり、これらのコイルは、電磁石や、発電機、変圧器などに広く応用されて使われている。

今日の業界は、低製造コストで高占積率のコイルの開発に努めている。ここで占積率（space factor、スペースファクター）とは、コイルに流れる電流と直交する断面において、コイル導線の断面積がコイルの断面積に占める比率（コイル断面積に占める導体断面積の割合）のことである。占積率が高いほど、コイルの磁気損失（magnetic loss）も小さくなる。その上、コイルはモーターの主な構成要素であるので、仮にコイルの占積率を高めることができれば、小型、軽量かつ強力なモーターを実現することができる。また、高周波応用分野においては、コイル電流の表皮効果がエネルギー損耗を引き起こすが、フラット導線は一般の円形導線よりも比較的大きい表面積を有しているため、フラット導線を使用することにより、高周波コイルのエネルギー損耗を減少させるのに有利となる。また、フラット導線は、好ましい放熱性能も有している。

しかし、従来のコイル構造は、エナメル線を用いた導線で巻線を行うので、その構造では占積率を高めることができない。そのため、仮に、小型、軽量のモーターを製作する場合、コイルの低占積率によって制限されているため、モーター効率が比較的低くなるという問題がある。また仮に、フラット導線を使用した場合には、導線のフラット面とコイル中心軸が互いに直交する場合、一般の巻線方法でコイルを製造することができないため、製造コストが比較的高くなるという問題がある。

そのため、低コスト、高占積率、低損耗のコイルを如何に設計し、且つ更にフラット導線を使用してコイルを製造することが業界においてますます重要な課題の１つとなっている。

上記課題に鑑み、本発明の目的は、占積率を高めることのできるコイルを提供し、更に高占積率のフラットコイルを提供することにあり、また更に、生産過程が比較的簡単で低コストで製造できると共に、表皮効果による影響も少なく、放熱効果の向上やコイル構造の緊密化も可能なコイル及びその製造方法を提供することにある。

上記の課題を達成するために、本発明に基づいたコイルは、互いに接続される複数のコイルセクションを有するコイルであって、前記各コイルセクションは、それぞれ本体と、前記各本体の片側に設置され、且つ他のコイルセクションのうちの１つに接続される少なくとも１つの接続部と、を備え、前記複数のコイルセクションは、前記コイルの中心軸を取巻く少なくとも１つの周回電路を形成し、互いに接続される２つのコイルセクションは、それぞれの前記接続部の接続部分において１つの重畳面のみを形成し、且つ、１つの周回電路における前記複数の本体においては、１つの本体の第１端部は他の本体の第２端部に隣接し、この第２端部は前記中心軸の延伸方向に向けた表面を有し、前記表面の仮想延伸面は、前記周回電路に沿って前記第１端部側へ向けて延伸し、かつ前記第１端部を通過するように成したことを特徴とする。
ここで、「直接に接続される」とは、第１端部と第２端部が少なくとも１つの接続部によって接続され、特に「電気的に接続される」との意味である。

本発明の他の一実施例においては、前記第１端部と前記第２端部のうち１つの表面の仮想延伸面は、前記周回電路に沿って同一平面に位置し、或は前記第２端部のうち１つの表面の仮想延伸面は、前記周回電路に沿って前記第１端部の２つの表面の間に位置し、或は前記第２端部のうち１つの表面の仮想延伸面は、前記周回電路に沿って前記第１端部の１つの表面を通過することを特徴とする。

本発明の一実施例において、前記複数のコイルセクションは、めっき、或ははんだ付けの方式によって互いに接続される。

本発明の一実施例においては、前記複数のコイルセクションは、金属シートをプレス加工の後、互いに接続される前記複数のコイルセクションを形成し、更に前記複数の接続部を折り畳むことにより、前記コイルを形成する。

本発明の一実施例において、前記コイルセクションは、コイルの用途により異なる幅及び／又は異なる厚さを有する。
。

上記課題を達成するために、本発明に基づいたもう１つのコイルは、互いに接続される複数のコイルセクションを有するコイルであって、前記各コイルセクションは、それぞれ本体と、前記各本体の片側に設置され、他のコイルセクションのうちの１つに接続される少なくとも１つの直接接続部、或は少なくとも１つの突出接続部と、を備え、前記複数のコイルセクションは、前記コイルの中心軸を取巻く少なくとも１つの周回電路を形成し、前記複数の突出接続部は、前記コイルの中心軸方向の投影において、前記複数の直接接続部を含む前記周回電路のメインコイル領域よりも外側に突出するよう形成され、且つ、
互いに接続される２つのコイルセクションは、それぞれの前記直接接続部、或は前記突出接続部の接続部分において１つの重畳面のみを形成し、且つ、前記１つの周回電路における前記複数の本体においては、１つの本体の第１端部は他の本体の第２端部に隣接し、この第２端部は前記中心軸の延伸方向に向けた表面を有し、前記表面の仮想延伸面は、前記周回電路に沿って前記第１端部側へ向けて延伸し、かつ前記第１端部を通過するよう構成される。

本発明の一実施例においては、前記第１端部と前記第２端部のうち１つの表面の仮想延伸面は、前記周回電路に沿って同一平面に位置し、或は前記第２端部のうち１つの表面の仮想延伸面は、前記周回電路に沿って前記第１端部の２つの表面の間に位置し、或は前記第２端部のうち１つの表面の仮想延伸面は、前記周回電路に沿って前記第１端部の１つの表面を通過するように構成される。

本発明の一実施例においては、前記複数のコイルセクションは、金属シートをプレス加工の後、互いに接続される前記複数のコイルセクションを形成し、更に前記複数の直接接続部及び前記複数の突出接続部を折り畳むことにより、前記コイルを形成する。

本発明の一実施例においては、前記複数のコイルセクションは、２組に分けられ、それぞれ金属シートをプレス加工して成り、且つ、前記各直接接続部と前記各突出接続部においてそれぞれ１回の折り畳みを形成し、前記２組のコイルセクションを互いに巻き付けることにより前記コイルを形成する。

本発明の一実施例においては、少なくとも１つのコイルセクションは、コイルの用途により異なる幅及び／又は異なる厚さを有する。

上述したように、本発明に係るコイルは、金属シートをプレス加工して得たコイルセクションを、めっき、はんだ付け、或は折り畳むことにより多段に重ねて形成されるので、従来の巻線方式により作製されたコイルに比べて、コイルの占積率を高めることができ、且つフラット導線による表面積の増加によって、表皮効果（導体中に交流電流、或は交番電磁場がある場合、導体内部の電流が表面に集中する現象を指す）による悪影響を低減させ、コイルの放熱効果を高め、また、コイルの構造を緊密化できると共に、コイルの厚さも均一化できるため、例えば、電磁石、発電機、変圧器、モーター、電子機器、及び高周波回路素子等々のインダクタンス素子として広い技術分野で好適に利用できるコイルを提供し得る。
また、本発明に係るコイルの製造方法は、金属シートをプレス加工する方式によって、互いに接続することができるコイルセクションを製作し、更にめっき、はんだ付け、或は折り畳みの方式によってコイルを形成するため、その生産過程は比較的簡単であり、且つ従来のエッジ巻きコイルの製造過程に比べて更に迅速化が可能であるので、量産しやすく、生産コストを大幅に下げることができる。

本発明の第１実施例のコイルを示す展開図である。図１Ａのコイルの一部をスタック状で表した立体図である。図１Ａのコイルの一部をスタック状で表したもう１つの立体図である。図１Ａのコイルの一部をスタック状で表した変化立体図である。図１Ａのコイルの一部をスタック状で表したもう１つの変化立体図である。図１Ｂのコイルの上面図である。本発明の第１実施例のコイルのはんだ付けによる接続状態を示す図である。図１Ｇのコイルの一部がスタック状で表した立体図である。本発明の第１実施例のコイルのもう１つの状態を示す展開図である。図１Ｉのコイルをスタック状で表した立体図である。本発明の第２実施例のコイルを示す展開斜視図である。図２Ａのコイルセクションの分解斜視図である。図２Ａのコイルをスタック状で表した立体図である。図２Ｃのコイルの上面図である。本発明の第２実施例のコイルのはんだ付けによる接続状態を示す図である。本発明の第三実施例のコイルを示す展開図である。図３Ａのコイルが互いに巻き付けられた状態を示す図である。図３Ａのコイルをスタック状で表した立体図である。図３Ｃのコイルの側面図である。図３Ｃのコイルの上面図である。本発明に基づいたコイルの製作方法の流れ図である。本発明のコイルセクションの一部に絶縁体を設置する過程を示す概略図である。

以下に関連する図面を参照しながら、本発明の複数の実施例に係るコイルを説明する。以下の説明において、同じ部材は同じ符号を付して説明する。

図１Ａから図１Ｆを同時に参照されたい。図１Ａは本発明の第１実施例のコイルを示す展開図であり、図１Ｂは図１Ａのコイルの一部をスタック状で表した立体図であり、図１Ｃは図１Ａのコイルの一部をスタック状で表したもう１つの立体図であり、図１Ｄは図１Ａのコイルの一部をスタック状で表した変化立体図であり、図１Ｅは図１Ａのコイルの一部をスタック状で表したもう１つの変化立体図であり、図１Ｆは図１Ｂのコイルの上面図である。

コイル１は同一の金属シートをプレス加工することにより形成した複数の連続コイルセクション１０ａ〜１０ｄを有し、コイルセクション１０ａ〜１０ｄの幅ｄは、例えば、１センチメートルであるが、それに限定されない。各コイルセクション１０ａ〜１０ｄはそれぞれ本体１０、及び少なくとも１つの接続部１１を有し、接続部１１は、それぞれ各本体１０の片側、或は両側に設置され、各本体１０と各接続部１１は、いずれも異なる形状を有することができる。図１Ａにおいて、一番左下方のコイルセクション群を左側から右側へ見た場合、第１組目の４種のコイルセクション１０ａ〜１０ｄが設けられ、且つ各コイルセクション１０ａ〜１０ｄは互いに接続され、一番左のコイルセクション１０ａは１つの接続部１１を有し、コイルセクション１０ｂは２つの接続部１１を有し、コイルセクション１０ｃは２つの接続部１１を有し、コイルセクション１０ｄは２つの接続部１１を有する。図１Ａにおけるコイルセクション１０ａの接続部１１を破線に沿って、コイルセクション１０ｂの一方の接続部１１の上方へ折り畳み（図１Ｂ）、コイルセクション１０ｂの他方の接続部１１は破線に沿って、コイルセクション１０ｃの一方の接続部１１の上方へ折り畳み、コイルセクション１０ｃの他方の接続部１１は破線に沿って、コイルセクション１０ｄの一方の接続部１１の上方へ折り畳むことにより、第１組目のこれら４種のコイルセクション１０ａ〜１０ｄによって、図１Ｃに示す如く、コイルの中心軸Ｃを取巻く二段分の周回電路Ｍ１、Ｍ２を形成することができる。これを更に、図１Ａにおいて右側の第２組目のコイルセクション１０ａ〜１０ｄと重ね合わせるよう、前記第１組目のコイルセクション１０ｄのもう一方の接続部１１を破線に沿って、右側の第２組目のコイルセクション１０ａの一方の接続部１１の上方へ折り畳み、以下同様にして、第三組目、第四組目のコイルセクション１０ａ〜１０ｄも順に積み重ねて行くものであり、その操作は上記と同様であるので、ここで繰り返して述べない。

接続部１１の特徴を明らかにするために、図１Ｂにおいてはコイルセクション１０ａとコイルセクション１０ｂのみを表し、これらのコイルセクションとその接続部について説明する。そのうち、図１Ａにおける破線に沿って、折り畳んだ接続部の上半部はコイルセクション１０ａの接続部１１であり、下半部はコイルセクション１０ｂの接続部１１である。コイルセクション１０ａとコイルセクション１０ｂは、１つのコイルの中心軸Ｃを取巻く周回電路（一段分）を形成し、且つ、図１Ｆに示す如く、前記複数の接続部１１の接続部分ごとに１つの重畳面Ｆのみを形成し、重畳面Ｆの厚さは、コイルセクション１０ａと１０ｂの二層重畳の厚さに等しい。注意すべきことは、この重畳面Ｆは、接続された隣接する２つのコイルセクションの一回の重ね合わせに過ぎず、それ以上の連続した複数回の折り畳みによって引き起こされる二層を超える重畳面ではないことである。もちろん、隣接する２つのコイルセクションが接続部１１によって接続される時、矩形の重畳面によって重畳するとは限らず、上記接続部１１は接続部分において、少なくとも１つの分岐を有するように構成できる。例えば、接続部１１が分岐を有し、分岐した２つの部分のそれぞれを、隣接するコイルセクションの接続部１１と接続することができ、この時、接続部１１は、依然として重畳面Ｆとして重畳する共に、本体１０も少なくとも１つの分岐を有するように構成することができる。これにより、コイルのセット全体は、複数の並列のコイルセットと等価なものとすることができる。

ここで説明すべきことは、コイルセクション１０ａとコイルセクション１０ｂの本体１０ａ１、１０ｂ１（図１Ｂ参照）は同一の周回電路に属し、且つ本体１０ａ１は第１端部ｅ１を有し、もう１つの本体１０ｂ１は第２端部ｅ２を有し、第１端部ｅ１と第２端部ｅ２は直接互いに接続されることなく、隣接して配置されていることである。第２端部ｅ２のうち１つの側面（例えば上面）Ｇ１の延伸面Ｈ１（後記するように、実際に延伸されるものではないので、本願において「仮想延伸面」と言う。）は、周回電路Ｍ１に沿って第１端部ｅ１の１つの側面（例えば上面）Ｋ１と同一表面上に延伸する（図１Ｂ参照）。上記の一段分の周回電路は周回電路の基本単位であり、コイルセクション１０ａとコイルセクション１０ｂが接続された後、コイルの中心軸Ｃを取巻くことによって形成される。この場合、コイルセクション１０ａとコイルセクション１０ｂは同一コイル（wind or turn）、或は同一段の周回電路Ｍ１に属する。図１Ｃに示すように、コイルセクション１０ａとコイルセクション１０ｂが接続されることにより同一コイルを形成し（即ち、同一の周回電路である）、コイルセクション１０ｃとコイルセクション１０ｄが接続されることによりもう一段のコイルを形成する（即ち、もう一段の周回電路である）。この場合、一段分の周回電路は２つのコイルセクションより構成されているが、もちろん、周回電路は２つ以上のコイルセクションから構成することもできる。それについては図１Ｉ、図１Ｊで説明する。

図１Ｂと、図１Ｄと、図１Ｅとを参照されたい。本実施例において、コイルセクション１０ａ、１０ｂはフラット状を例とするので、コイルセクション１０ａ、１０ｂの表面は実質的に上、下の２つの側面で構成される。図に示したように、第２端部ｅ２のうち１つの側面（例えば上面、すなわち、中心軸Ｃの延伸方向に向けた第２端部ｅ２の上面）Ｇ１の仮想延伸面Ｈ１（破線で示す）は、周回電路Ｍ１に沿って第１端部ｅ１へ向けて延伸する。図１Ｂに示した例では、この第２端部ｅ２の１つの側面Ｇ１（例えば上面）の仮想延伸面は、実質上、第１端部ｅ１の１つの側面（上面）Ｋ１と同一平面上に位置する。図１Ｄに示した例では、第２端部ｅ２の１つの側面（例えば上面）Ｇ１の仮想延伸面は、周回電路Ｍ１に沿って第１端部ｅ１の上下２つの側面Ｋ１及びＫ２の中間に位置する。図１Ｅに示した例では、第２端部ｅ２の１つの側面（例えば下面、すなわち、中心軸Ｃの延伸方向に向けた第２端部ｅ２の下面）Ｇ２の仮想延伸面は、周回電路Ｍ１に沿って第１端部ｅ１の１つの側面（例えば上面）Ｋ１をこれと交差するように通過する。ここで注意すべきことは、上記の仮想延伸面は、あくまで仮想面であり、実際に延伸されるものではないことである。

図１Ｇと図１Ｈを参照されたい。図１Ｇは、本発明の第１実施例のコイルのはんだ付けによる接続状態であり、図１Ｈは図１Ｇのコイルの一部をスタック状で表した立体図である。

図１Ｇに示すコイル２は、同一金属シートをプレス加工して形成され、分離された独立の４種のコイルセクション２０ａ〜２０ｄを複数組（図では四組）備え、コイルセクション２０ａ〜２０ｄの幅ｄは、例えば、１センチメートルであるが、これに限定されない。各コイルセクション２０ａ〜２０ｄは、本体２０と少なくとも１つの接続部２１とをそれぞれ有し、各コイルセクションの接続部２１は、いずれも各本体２０の片側、或は両側に設置される。前記図１Ａ〜図１Ｆの形態と異なる所は、コイル２のコイルセクション２０ａ〜２０ｄの接続部２１は、本体２０上に位置する溶接点（図中の黒点）で構成され、これらの溶接点は、はんだ付け、或はめっきによって接続されるようにした点である。即ち、コイルセクション２０ａの接続部２１をコイルセクション２０ｂの接続部２１の上方にはんだ付けし、コイルセクション２０ｂの接続部２１をコイルセクション２０ｃの接続部２１の上方にはんだ付けし、コイルセクション２０ｃの接続部２１をコイルセクション２０ｄの接続部２１の上方にはんだ付けするようにする。これら複数のコイルセクション２０ａ〜２０ｄをはんだ付け（或はめっき）方式によって互いに接続し、且つ積み重ねることにより、コイルを形成するものである。図１Ｈには、コイルセクション２０ａと２０ｂをはんだ付けしたスタック状のものを立体図で示してある。

図１Ｉと図１Ｊを参照されたい。図１Ｉは、本発明の第１実施例のコイルのもう１つの状態を示す展開図であり、図１Ｊは図１Ｉのコイルセクションをスタック状で表した立体図である。

コイル３は同一金属シートをプレス加工して形成された複数の連続のコイルセクション３０ａ、３０ｂ、３０ｃを備え、各コイルセクション３０ａ、３０ｂ、３０ｃは円弧状を呈し、且つ本体３０と、少なくとも１つの接続部３１とをそれぞれ有し、接続部３１は、各本体３０の片側、或は両側にそれぞれ設置される。図１Ｊに示したように、コイル３は、そのコイルセクション３０ａ、３０ｂ、３０ｃの形状が前記図１Ａ〜図１Ｈの実施例と異なる以外に、コイル３における一段分に含まれるコイルセクションの数が３つ（コイルセクション３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）である点が、これまでの図１Ａ〜図１Ｈの実施例では２つのコイルセクションだけで構成されていたのと異なっている。図１Ｉと図１Ｊに示す実施例において、互いに接続された３つのコイルセクションのうち、コイルセクション３０ａ、３０ｂの間、及び３０ｂ、３０ｃの間において直接に接続されていない端部同士は同一平面上に位置していないが、コイルセクション３０ｃの本体の第２端部ｅ２と、コイルセクション３０ａの本体の第１端部ｅ１とについては、互いに隣接させることができ、第２端部ｅ２の上面の仮想延伸面は、前記と同様、周回電路Ｍ１に沿って第１端部ｅ１側に向けて延伸することができ、これにより、第２端部ｅ２と第１端部ｅ１の上面は、実質上、同一の平面上（図示の円形破線の如く）にあるようにすることができる。このように、接続される２つのコイルセクション（３０ａと３０ｂ、及び、３０ｂと３０ｃ）と、一方の端部同士が、実質上同一の平面上に位置する２つのコイルセクション（３０ａと３０ｃ）とは、異なる組み合わせの２つコイルセクションであることができる。つまり、接続された２つのコイルセクション３０ａ、３０ｂ、或は２つのコイルセクション３０ｂ、３０ｃは、前記複数の接続部３１の接続部分においてそれぞれ１つの重畳面のみを形成し、且つ隣接する２つのコイルセクション３０ａ、３０ｃの各本体３０の直接接続されていない片側の端部（ｅ１、ｅ２）は、実質上、同一の平面上に位置させるようにすることができる。もちろん、上記の如く、第１端部ｅ１と第２端部ｅ２の一方の側面が、実質上、周回電路Ｍ１に沿って他方の側面と同一平面に位置する以外に、第２端部ｅ２の１つの側面の仮想延伸面が、周回電路Ｍ１に沿って第１端部ｅ１の上下２つの側面の間に位置したり、或は第２端部ｅ２の１つの側面の仮想延伸面が、周回電路Ｍ１に沿って第１端部ｅ１の１つの側面をこれと交差して通過するように構成することもできる。それらについては前記の実施例と同様であるのでここでは繰り返して述べない。

コイルセクションは金属シートをプレス加工して成り、これを更に折り畳み、或ははんだ付け、或はめっきすることによってコイルを製作するため、この生産工程は便利で、且つ量産しやすく、従来の巻き線式のコイルよりもコストを大幅に省くことができる。更に、コイル形状をフラット（flat）にすることができるので、占積率を高め、表皮効果を下げることができ、且つ好ましい放熱効果を得ることができる。

注意すべきことは、前記コイル１、２、３中のコイルセクションの数は、いずれも製品の実際の需要に応じて調整することができる。且つ各コイルセクションの幅ｄ及び厚さも製品に応じて変えることができることである。表皮効果に応じて、各コイルセクションの断面積、或は断面の円周長をほぼ同じに保つだけで、不必要な損耗を回避することができる。

図２Ａと図２Ｂを同時に参照されたい。図２Ａは本発明の第２実施例のコイルを示す展開斜視図であり、図２Ｂは図２Ａのコイルセクションの分解斜視図である。

コイル４は、同一金属シートをプレス加工して形成された連続する複数のコイルセクション４０ａ〜４０ｄを備え、これらのコイルセクション４０ａ〜４０ｄは折り畳まれてコイル４に形成される。各コイルセクション４０ａ〜４０ｄの形状はいずれも異なり、且つ幅は例えば１センチメートルであるが、これに限定されない。各コイルセクション４０ａ〜４０ｄは、本体４０と、直接接続部４１、或は突出接続部４２をそれぞれ有する。直接接続部４１、或は突出接続部４２は、各本体４０の片側、或は両側にそれぞれ設置される。即ち、図２Ｂの各コイルセクション４０ａ〜４０ｄを上から下の順に見た場合、コイルセクション４０ａは直接接続部４１を有する。コイルセクション４０ｂは直接接続部４１と突出接続部４２を有する。コイルセクション４０ｃは２つの突出接続部４２を有する。コイルセクション４０ｄは突出接続部４２を有する。前記複数の突出接続部４２は、図２Ｃに示すようにスタック状に組み立てられたとき、前記複数の直接接続部４１を含む周回電路Ｍ１、Ｍ２のメインコイル領域Ｚ（図２Ｄ参照）よりも外側に突出し、且つ、互いに接続される２つのコイルセクションは、直接接続部４１、或は突出接続部４２の接続部分において、それぞれ１つの重畳面Ｆのみを形成するようになっている。

本実施例において、各コイルセクション４０ａ〜４０ｄの本体４０は略Ｕ字型を呈する。図２Ｃから分かるように、コイルセクション４０ａ、４０ｂにより一段の周回電路Ｍ１を形成することができる。コイルセクション４０ａ、４０ｂの本体中において、コイルセクション４０ｂの本体上の第１端部ｅ１とコイルセクション４０ａの本体上の第２端部ｅ２は互いに隣接すると共に、図２Ｂに示す直接接続部４１、４１において両コイルセクションは直接接続し、前記第２端部ｅ２の上面の仮想延伸面は、前記図１Ｂ、１Ｈ、１Ｊの実施例と同様に、周回電路に沿って第１端部ｅ１に向けて延伸するように構成することができる。図２Ｃの場合は、第２端部ｅ２の上面の仮想延伸面と第１端部ｅ１の上面とが実質的に同一平面上にあることを例とする。もちろん、第１端部ｅ１と第２端部ｅ２のうちそれぞれ１つの側面同士が、実質上、同一平面上に位置する以外に、第２端部ｅ２の１つの側面の仮想延伸面が、周回電路に沿って第１端部ｅ１の上下２つの側面の中間に位置したり、或は第２端部ｅ２の１つの側面の仮想延伸面が、周回電路に沿って第１端部ｅ１の１つの側面をこれと交差するよう通過したりするように構成することができる。これらについては、前記の実施例と同様であるのでここでは繰り返して述べない。また、注意すべきことは、本実施例の第２端部ｅ２は、コイルセクション４０ａの直接接続部４１上に位置すること、つまり、本体４０ａ１の一部となっていることである。一方、第１端部ｅ１は、コイルセクション４０ｂの本体４０ｂ１上に位置し、突出接続部４２が、当該本体４０ｂ１の第１端部ｅ１に接続するように設けられていることである。

図２Ａから図２Ｄを同時に参照されたい。図２Ｃは図２Ａのコイルをスタック状で表した立体図である。図２Ｄは図２Ｃのコイルの上面図である。

図２Ａのコイルセクション４０ａの直接接続部４１をコイルセクション４０ｂの直接接続部４１の上方へ折り畳み、コイルセクション４０ｂの突出接続部４２をコイルセクション４０ｃのうち１つの突出接続部４２の上方へ折り畳み、コイルセクション４０ｃのもう１つの突出接続部４２をコイルセクション４０ｄの突出接続部４２の上方へ折り畳むことで、図２Ｃに示す如く、前記複数のコイルセクション４０ａ〜４０ｄは１つのコイルの中心軸Ｃを取巻く二段分の周回電路Ｍ１、Ｍ２を形成することができる。この場合において、コイルセクション４０ｂの本体４０の一部４０ｂ１（本実施例では本体４０の中間部分）を傾斜面として形成することによって、コイルセクション４０ｂの本体４０の上面（top surface）を、コイルセクション４０ａの本体４０の底面（bottom surface）の高さ位置からコイルセクション４０ａの本体の上面の高さ位置まで上方へ向けて傾け、つまり、一段の高さ分（one layer's height）だけ持ち上げるように形成する。コイルセクション４０ｄについても同様に、コイルセクション４０ｄの本体４０の上面を、コイルセクション４０ｃの底面の高さ位置からコイルセクション４０ｃの本体４０の上面の高さ位置まで上方へ向けて傾けることにより、各コイルセクション４０ａ〜４０ｄを互いに重ねたときに、図２Ｃのコイル立体図と図２Ｄの上面図に示したようなコイル４が得られ、そのとき各コイルセクション４０ａ〜４０ｄがいずれも緊密に重なり合うようになっている。

ここで説明すべきことは、本実施例ではコイルセクション４０ｂ、４０ｄのみが前記傾斜面を有するが、実際上はコイルセクション４０ａ、４０ｃも傾斜面を有するように構成することができる。四つのコイルセクション４０ａ〜４０ｄは、上記の如く折り畳まれた後、本体４０と直接接続部４１により構成された矩形のメインコイル領域Ｚ（図２Ｄ中に破線のブロックで示す）と、突出接続部４２とを有する。即ち、メインコイル領域Ｚは前記コイル中心軸Ｃを取巻く長方形領域である。突出接続部４２は、直接接続部４１を含む周回電路において外側に突出するように、即ち前記メインコイル領域Ｚよりも外側に突出するように構成される。これによって、互いに接続される任意の２つのコイルセクションが、直接接続部４１、或は突出接続部４２の接続部分において１つの重畳面Ｆ（図２Ｄにおいて斜めの破線で示す。）のみを形成する。注意すべきことは、この重畳面Ｆは、隣接するコイルセクションによる単に一回だけの重ね合わせであり、連続した複数の折り畳みによって引き起こされた重畳面ではないため、図１Ｂ、図１Ｆ等に示す如く、折り畳み部分（折り目線部分）は最低限の高さとなり、この折り目線部分の高さは重畳面Ｆの厚さ、即ち二層重畳面Ｆの厚さより小さくできる。もちろん、直接接続部４１、或は突出接続部４２による接続部分が、矩形の重畳面によって重畳するとは限らず、直接接続部４１、或は突出接続部４２は接続部分において、少なくとも１つの分岐を有するように構成することができる。例えば、直接接続部４１が分岐を有し、分岐する２つの部分が、分岐する本体４０と分岐する突出接続部４２とにそれぞれ接続するように構成することができ、この時、直接接続部４１、或は突出接続部４２は、前記と同様に重畳面Ｆのように重畳させることができる。これによって、コイルのセット全体としては、複数のコイルセットの並列と等価なものとすることができる。

次に、図２Ｅを参照されたい。図２Ｅは本発明の第２実施例のコイルのはんだ付けによる接続状態を示す図である。コイル５は、互いに分離、独立した２組のコイルセクション５０ａ〜５０ｄ（合計８個のコイルセクション）を有する。そのうち、コイルセクション５０ａの直接接続部５１は、コイルセクション５０ｂの直接接続部５１の上方へはんだ付けされ、コイルセクション５０ｂの突出接続部５２はコイルセクション５０ｃの突出接続部５２の上方へはんだ付けされ、コイルセクション５０ｃのもう１つの突出接続部５２はコイルセクション５０ｄの突出接続部５２の上方へはんだ付けされる。この形態のはんだ付け方式は、第１実施例と同じであるため、ここで繰り返して述べない。このはんだ付け形態は、８つのコイルセクション５０ａ〜５０ｄを繰り返してはんだ付けして成るが、実際の場合においては、コイルセクションの数は製品の実際の需要に応じて増加または減少することができるため、図示した例に限定されるものではない。また、コイルセクションの接続方式も、折り畳み、或はめっきに変更することができる。

図３Ａから図３Ｅを参照されたい。図３Ａは本発明の第三実施例のコイルを示す展開図であり、図３Ｂは図３Ａのコイルが互いに巻き付けられた状態の概略図である。図３Ｃは図３Ａのコイルをスタック状で表した立体図であり、図３Ｄは図３Ｃのコイルの側面図であり、図３Ｅは図３Ｃのコイルの上面図である。

図３Ａに示すように、コイル６はコイル列６ａとコイル列６ｂを有し、コイル列６ａ、６ｂはそれぞれ同一金属シートをプレス加工して形成され、いずれも連続した複数のコイルセクション６０ａ、６０ｂを備え、コイルセクション６０ａとコイルセクション６０ｂは交差配置され、コイル列６ａ、６ｂはいずれも、３つのコイルセクション６０ａと、２つのコイルセクション６０ｂとを有する例を示してある。コイルセクション６０ａとコイルセクション６０ｂの幅ｄは、例えば、１センチメートルであるが、これに限定されない。各コイルセクション６０ａ、６０ｂはそれぞれ本体６０と、直接接続部６１、或は突出接続部６２を有する。直接接続部６１、或は突出接続部６２は、それぞれ各本体６０の片側、或は両側に設置される。コイル列６ａとコイル列６ｂを、それぞれ左側から右側へ見てゆくと、コイルセクション６０ａは直接接続部６１及び突出接続部６２を有し、コイルセクション６０ｂも直接接続部６１及び突出接続部６２を有する。

図３Ａから図３Ｅを同時に参照されたい。コイル列６ａ（図３Ａにおいては下側に示す。）の中において、コイルセクション６０ａの直接接続部６１は、折り目線（図３Ａ中に破線で示す）を介して、隣接するコイルセクション６０ｂの直接接続部６１に隣接している。同様に、コイルセクション６０ｂの突出接続部６２は、折り目線を介して、もう１つ隣接するコイルセクション６０ｃの突出接続部６２に隣接している。よって、隣接するコイルセクション６０ａと６０ｂの双方の直接接続部６１の間、或は双方の突出接続部６２の間を折り目線（破線）に沿って折り畳むだけでコイル列６ａの折り畳み操作を完成することができる。同様に、コイル列６ｂを折り畳んだ上で、コイル列６ａとコイル列６ｂを図３Ｂに示すように二重らせん方式に交差するように巻き合わせることによって、これらのコイルセクション６０ａ、６０ｂがコイルの中心軸Ｃを取巻く周回電路Ｍ１〜Ｍ５を形成し、これをスタック状にすることで、図３Ｃの立体図に示すようなコイル６を得ることができる。このようにして折り畳まれた複数のコイルセクション６０ａ、６０ｂは、本体６０と直接接続部６１とにより構成された矩形のメインコイル領域Ｚ（図３Ｅ中に破線のブロックで示す。）と、突出接続部６２（図３Ｃ、３Ｄ参照）とを有する。即ち、メインコイル領域Ｚはコイル中心軸Ｃ（図３Ｃ参照）を取巻く長方形領域である。突出接続部６２は、直接接続部６１を含む周回電路において外側に突出するように、つまり、メインコイル領域Ｚより外側に突出するように構成される。互いに接続される任意の２つのコイルセクションは、直接接続部６１、或は突出接続部６２の接続部分において１つの重畳面Ｆ（図３Ｅ中に斜めの破線で示す。）のみを形成する。図３Ｃは実質上、２組のコイルが互いに巻き付けられたものであり、２組のコイルは使用者の必要に応じて並列接続、或は直列接続、或はそれぞれ独立のものとして使用することができる。

ここで説明すべきことは、本実施例において、各コイルセクション６０ａ及び６０ｂの本体は略Ｕ字型を呈することである。図３Ｃからわかるように、一段分の周回電路は前記コイル列６ａ（図３Ａ参照）中のコイルセクション６０ａと、コイル列６ｂ中のコイルセクション６０ａとから形成される。コイル列６ａのコイルセクション６０ａの本体と、コイル列６ｂのコイルセクション６０ａの本体とにおいて、互いに接続していない第１端部ｅ１と第２端部ｅ２のうち、第２端部ｅ２の上面の仮想延伸面は、前記実施例の場合と同様に、周回電路に沿ってコイル列６ａ、６ｂのコイルセクション６０ａの本体の第１端部ｅ１へ向けて延伸するように構成することができる。図３Ａ〜３Ｅに示した実施例では、第２端部ｅ２の上面の仮想延伸面と第１端部ｅ１の上面とが実質上、同一平面上にある場合を例とする（図３Ｃと図３Ｄ参照）。もちろん、第１端部ｅ１と第２端部ｅ２のうち、それぞれ１つの表面同士が、実質上、同一平面上に位置する以外に、第２端部ｅ２のうちの１つの表面の仮想延伸面が、周回電路に沿って第１端部ｅ１の２つの表面の中間に位置したり、或は第２端部ｅ２のうちの１つの表面の仮想延伸面が、周回電路に沿って第１端部ｅ１の１つの表面を、これと交差するように通過したりするように構成することもできる。これらについては、前記の実施例と同様であるのでここでは繰り返して述べない。また、注意すべきことは、本実施例の第２端部ｅ２は、コイルセクション６０ａの直接接続部６１上に位置すること、つまり、本体６０ａ１の一部となっていることである。一方、第１端部ｅ１は、本体６０ａ１上に位置し、突出接続部６２は、当該第１端部ｅ１に接続するように設けられている。

図４と図５を参照されたい。図４は本発明のコイルの製作方法の流れ図であり、図５は本発明のコイルセクションの一部に絶縁体を設置する過程を示す概略図である。第１実施例から第三実施例のコイルはいずれも図４のコイルの製作方法により製造することができる。図４の流れ図と他の図との関係を明らかにするため、以下、第１実施例の折り畳み形態のコイルセクション１０ａ、１０ｂを例として、本発明のコイル製作方法を説明する。

本発明によるコイル製作方法は、第１ステップＳ０１において、金属シートをプレスして複数のコイルセクション１０ａ、１０ｂを形成する。この第１ステップにおいて、前記各コイルセクションに、それぞれ、本体と、前記各本体の少なくとも一方の端部に設置され、且つ他のコイルセクションに接続される少なくとも１つの接続部と、を設けるようにする。第２ステップＳ０２においては、コイルセクション１０ａ、１０ｂの外表面、或は必要のある表面にコロイドＳ１を塗布する。第３ステップＳ０３においては、コロイドＳ１に複数の絶縁顆粒Ｐを設置する。第４ステップＳ０４においては、折り畳み、めっき或ははんだ付けの方式によって、コイルセクション１０ａ、１０ｂを互いに重ね合わせ、コイルセクション１０ｂをコイルセクション１０ａの上に積み重ねさせ、コロイドＳ１及び絶縁顆粒Ｐより構成された絶縁体Ｓをコイルセクション１０ａ、１０ｂの間に重ねて設置し、それを介してコイルセクションの表面間の絶縁の機能を得るようにする。この第４ステップにおいては、前記複数のコイルセクションを重ね合わせることにより、前記コイルの中心軸を取巻く周回電路を形成し、且つ、互いに接続される２つのコイルセクションにより、それぞれの前記接続部の接続部分において、１つの重畳面のみを形成するようにする。尚、第２ステップＳ０２と第３ステップＳ０３は合併することができ、つまり、絶縁顆粒ＰをコロイドＳ１中に予め混合し、更にスプレーの方式によって、コイルセクション１０ａ、１０ｂの外表面、或は必要のある表面に設置するようにすることができる。

尚、製品のニーズに基づいて更に多層のコイルセクションを積み重ねることができる。必要であれば、絶縁顆粒Ｐ及びコロイドＳ１を焼付けするステップによって更に硬化させ、絶縁体Ｓを形成することができる。注意すべきことは、図５において、説明の便宜上、絶縁顆粒ＰとコロイドＳ１の比率を誇大表示してあることである。

上記により、本発明に係るコイルにおける各層のコイルセクションの間には、ギャップが形成されないか若しくは小さなギャップしか形成されないので、占積率を著しく高めることができる。また、コイルセクションの形状に制限がないから、円形、矩形、三角形、或は多角形、等々の多様な形状とすることができる。本発明に係るコイルは、金属シートをプレス、或はカットする方式によってコイルセクションを製作し、これを折り畳み、或ははんだ付け、めっき等の手段で接続することによってコイルを製作するため、その生産工程は比較的簡単であり、従来の巻き線式のコイルよりも迅速に製造可能である。また本発明は、コイルセクションを重ね合わせる方式によりコイルを製造するため、迅速且つ低コストに多層のフラットコイルを製作することができる。

尚、上記は例示的なものであって、本発明を限定するためのものではない。本発明の技術的思想および範囲から逸脱することなく行われる等価の修正または変更は、いずれも別紙の特許請求の範囲に含まれる。

本発明は以上の如く構成したため、占積率を高めることができるコイルを提供し、更に高占積率のフラットコイルを提供し得るものであり、また更に、生産過程が比較的簡単で低コストで製造できると共に、表皮効果による影響も少なく、放熱効果の向上やコイル構造の緊密化も可能であるため、例えば、電磁石、発電機、変圧器、モーター、電子機器、高周波回路素子、等々のインダクタンス素子として広い技術分野で好適に利用できるものである。

１、２、３、４、５、６コイル
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、６０ａ、６０ｂコイルセクション
１０、１０ａ１、１０ｂ１、２０、３０、４０、４０ａ１、４０ｂ１、５０、６０、６０ａ１本体
１１、２１、３１接続部
４１、５１、６１直接接続部
４２、５２、６２突出接続部
６ａ、６ｂコイル列
Ｃ中心軸
ｄ幅
ｅ１第１端部
ｅ２第２端部
Ｆ重畳面
Ｇ１、Ｇ２、Ｋ１、Ｋ２側面
Ｈ１、Ｈ２仮想延伸面
Ｍ１〜Ｍ５周回電路
Ｐ絶縁顆粒
Ｓ絶縁体
Ｓ１コロイド
Ｚメインコイル領域

Claims

互いに接続される複数のコイルセクションを有するコイルであって、
前記各コイルセクションは、それぞれ本体と、前記各本体の片側に設置され、且つ他のコイルセクションのうちの１つに接続される少なくとも１つの接続部と、を備え、
前記複数のコイルセクションは、前記コイルの中心軸を取巻く少なくとも１つの周回電路を形成し、
互いに接続される２つのコイルセクションは、それぞれの前記接続部の接続部分において１つの重畳面のみを形成し、
且つ、１つの周回電路における前記複数の本体においては、１つの本体の第１端部は他の本体の第２端部に隣接し、この第２端部は前記中心軸の延伸方向に向けた表面を有し、前記表面の仮想延伸面は、前記周回電路に沿って前記第１端部側へ向けて延伸し、かつ前記第１端部を通過するように成したことを特徴とする、コイル。
前記第１端部と前記第２端部のうち１つの表面の仮想延伸面は、前記周回電路に沿って同一平面に位置し、或は前記第２端部のうち１つの表面の仮想延伸面は、前記周回電路に沿って前記第１端部の２つの表面の間に位置し、或は前記第２端部のうち１つの表面の仮想延伸面は、前記周回電路に沿って前記第１端部の１つの表面を通過することを特徴とする請求項１に記載の、コイル。
前記複数のコイルセクションは、めっき、或ははんだ付けの方式によって互いに接続されることを特徴とする請求項１に記載の、コイル。
前記コイルセクションは、コイルの用途により異なる幅及び／又は異なる厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の、コイル。
互いに接続される複数のコイルセクションを有するコイルであって、
前記各コイルセクションは、それぞれ本体と、前記各本体の片側に設置され、他のコイルセクションのうちの１つに接続される少なくとも１つの直接接続部、或は少なくとも１つの突出接続部と、を備え、
前記複数のコイルセクションは、前記コイルの中心軸を取巻く少なくとも１つの周回電路を形成し、
前記複数の突出接続部は、前記コイルの中心軸方向の投影において、前記複数の直接接続部を含む前記周回電路のメインコイル領域よりも外側に突出するよう形成され、且つ、
互いに接続される２つのコイルセクションは、それぞれの前記直接接続部、或は前記突出接続部の接続部分において１つの重畳面のみを形成し、
且つ、前記１つの周回電路における前記複数の本体においては、１つの本体の第１端部は他の本体の第２端部に隣接し、この第２端部は前記中心軸の延伸方向に向けた表面を有し、前記表面の仮想延伸面は、前記周回電路に沿って前記第１端部側へ向けて延伸し、かつ前記第１端部を通過するよう構成されたことを特徴とする、コイル。
前記第１端部と前記第２端部のうち１つの表面の仮想延伸面は、前記周回電路に沿って同一平面に位置し、或は前記第２端部のうち１つの表面の仮想延伸面は、前記周回電路に沿って前記第１端部の２つの表面の間に位置し、或は前記第２端部のうち１つの表面の仮想延伸面は、前記周回電路に沿って前記第１端部の１つの表面を通過することを特徴とする請求項５に記載の、コイル。
前記複数のコイルセクションは、めっき、或ははんだ付けの方式によって互いに接続されることを特徴とする請求項５に記載の、コイル。
少なくとも１つのコイルセクションは、コイルの用途により異なる幅及び／又は異なる厚さを有することを特徴とする請求項５に記載の、コイル。