JP5915588B2 - コイル及びコイルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、コイル及びコイルの製造方法に関するものである。

特許文献１，２等において、１本の平角線のエッジワイズ巻きによりコイルを形成する技術が開示されている。

特許第３７３７４６１号公報 特開２００７−３０５８０３号公報

ところで、銅板よりなる線材をエッジワイズ巻きするときにおいては、銅板よりなる線材に絶縁被膜を設けたものを曲げる、もしくは、銅板よりなる線材を曲げた後に絶縁被膜を被覆している。そのため、銅板よりなる線材を巻く際において、図７に示すように、曲げることにより銅板よりなる線材１００の内側が太ったり絶縁被膜が破れてしまったりすることがある。より詳しくは、銅板よりなる線材を薄くすると（Ｗ寸法を小さくすると）、断面積が小さくなるので断面積を稼ぐためにＬ寸法を大きくすることになる。この場合、曲げ加工の際の半径が大きくなり、外径側では引っ張り応力が加わる。その結果、外径側では絶縁被膜が破れる虞がある。また、内径側では圧縮応力が加わり、内径側において内径側端面には金型が位置して移動を規制していることにより銅板が厚さ方向に広がり（厚肉となり）内径側が太ることになる。

そのため、銅板よりなる線材１００を薄く幅広にすることは限度があった。また、銅板よりなる線材１００を重なるようにして巻くときに、図８（ａ）に示すように銅板よりなる線材１００の巻き太りにより隙間（空隙）Ｇａが発生してしまう。つまり、図８（ｂ）に示すように銅板よりなる線材１００を巻いて重ねた状態において巻き太りがまったく無ければ隙間Ｇａは発生しないが、図７を用いて説明したように巻き太りが発生すると軸方向の長さが同じターン数であっても不要に大きくなってしまっていた。

本発明の目的は、軸方向の長さを小さくすることができるコイルを提供することにある。

請求項１に記載の発明では、軸方向に導線が螺旋状に巻回されたコイルであって、帯板状をなし、前記軸方向に螺旋状に巻回された絶縁性板材を備え、前記絶縁性板材の少なくとも一方の面に前記導線としての導電性部材を付着させてなることを要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、帯板状をなす絶縁性板材が軸方向に螺旋状に巻回され、この絶縁性板材の少なくとも一方の面に導線としての導電性部材を付着させているので、金属の板よりなる線材を曲げてコイルを構成する場合に比べて、軸方向の長さを同じターン数であっても小さくすることができる。

また、請求項１に記載の発明は、前記絶縁性板材における前記導電性部材の付着面に前記絶縁性板材の延設方向に沿って延びる突起が形成され、前記突起の先端が前記絶縁性板材における当該突起が形成されている面とは反対側に当接することにより、内径側の導線としての第１導電性部材および外径側の導線としての第２導電性部材が区画形成されていると、ターン数を大きくすることができる。

請求項２に記載のように、請求項１に記載のコイルにおいて、前記絶縁性板材および前記導線としての導電性部材における端部において締結用貫通孔を形成すると、形成した締結用貫通孔を用いて、端部において外部端子との接続を容易に行うことができる。
請求項３に記載の発明では、軸方向に導線が螺旋状に巻回されたコイルの製造方法であって、帯板状の絶縁性板材を螺旋状に巻回す成形工程と、前記成形工程の後に、前記絶縁性板材の少なくとも一方の面に前記導線としてのめっき膜を付着させる付着工程とを有する。

本発明によれば、軸方向の長さを小さくすることができる。

（ａ）は実施形態におけるコア付きコイルを模式的に示す斜視図、（ｂ）はコア付きコイルを模式的に示す正面図。 （ａ）はコイルを模式的に示す斜視図、（ｂ）はコイルを模式的に示す正面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線での断面図。 （ａ）は絶縁性板材を模式的に示す斜視図、（ｂ）は絶縁性板材を模式的に示す正面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線での断面図、（ｄ）はマスク領域を説明するための絶縁性板材の模式斜視図。 （ａ）は別例の絶縁性板材を模式的に示す斜視図、（ｂ）は絶縁性板材を模式的に示す正面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線での断面図。 （ａ）は別例のコイルを模式的に示す正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図。 （ａ）は別例のコイルを模式的に示す一部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図。 課題を説明するためのコイルを模式的に示す一部斜視図。 （ａ），（ｂ）は課題を説明するためのコイルを模式的に示す一部断面図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、コイル部品１０は、コイル２０とコア５０よりなり、コア付きコイルとなっている。コア５０としてＥ−Ｅ型コアを用いており、Ｅ−Ｅ型コアはＥ型コア５１とＥ型コア５２により構成されている。

各Ｅ型コア５１，５２は、長方形の板状をなし水平方向に延設された本体部５５と、本体部５５の一方の面の中央部から突出する中央磁脚５６と、本体部５５の一方の面の端部から突設する両側磁脚５７，５８とからなる。中央磁脚５６および両側磁脚５７，５８はその断面が長方形をなしている。

各Ｅ型コア５１，５２における中央磁脚５６の先端面同士が突き合わされる（両端面同士が対向配置される）。また、各Ｅ型コア５１，５２における両側磁脚５７，５８の先端面同士が突き合わされる（両端面同士が対向配置される）。Ｅ型コア５１，５２の中央磁脚５６における周囲にコイル２０が四角環状に巻回されて配置されている。

図２に示すように、コイル２０は、軸方向に導線（４０）が螺旋状に巻回されたコイルである。導線（４０）は銅よりなる。コイル２０は絶縁性板材３０を備えており、絶縁性板材３０は、帯板状をなし、軸方向に螺旋状に巻回されている。

図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、絶縁性板材３０は、断面長方形の板を軸方向に延びる状態で螺旋状に巻回したものである。絶縁性板材３０は樹脂よりなり、押し出し成形により製作したものである。詳しくは、樹脂を板状に押し出しつつ軸方向に螺旋状に巻回したものである。この帯板状の絶縁性板材３０の厚さは０．１ｍｍ程度である。

図３に示す絶縁性板材３０の両面（図面においては主表面３０ａおよびその裏面３０ｂの両方の面）に対し、図２に示すように、導線としての導電性部材４０が付着されている。導電性部材４０は銅のめっき膜であり、導電性部材４０の厚さは０．１ｍｍ程度である。巻回した絶縁性板材３０において重なり部分における一方の面（主表面３０ａ）に付着した導電性部材４０と他方の面（裏面３０ｂ）に付着した導電性部材４０とは接触して繋がっている。また、図３（ｄ）に網点で示したように絶縁性板材３０における両面（主表面３０ａ、裏面３０ｂ）に対し側面については導電性部材４０が付着されていない。

なお、巻回した絶縁性板材３０において重なり部分における一方の面（主表面３０ａ）に付着した導電性部材４０と他方の面（裏面３０ｂ）に付着した導電性部材４０とは離間していてもよい。

図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、１軸上に四角環状に巻回した絶縁性板材３０において一端が上方（外径側）に突出しており、接続端子部３１となっている。同様に、絶縁性板材３０において他端が上方（外径側）に突出しており、接続端子部３２となっている。

図２に示すように、絶縁性板材３０の一方の接続端子部３１にも導線としての導電性部材４０が付着されている。同様に、絶縁性板材３０の他方の接続端子部３２にも導線としての導電性部材４０が付着されている。これにより、コイル２０において線材の一端が上方（外径側）に突出しており、接続端子（２５）として用いられる。同様に、コイルの他端が上方（外径側）に突出しており、接続端子（２６）として用いられる。

次に、コイル部品１０の製造方法について説明する。
まず、コイル２０の成形方法について述べる。
図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、樹脂製の絶縁性板材３０を軸上に四角環状に巻回したものを成形する。このように、樹脂の絶縁物で先にコイルの形状を作る。そして、そこに導電性物質（導電性部材）を付着させて、図２に示す導電性のコイル２０を作る。付着方法には、めっきを用いる。めっきの場合、絶縁性板材３０をめっき液に漬けると良い。

この際、図３（ｄ）において網点で示した領域、即ち、絶縁性板材３０の内側の側面および外側の側面はマスクされる。即ち、絶縁性板材３０の内側の側面および外側の側面をマスキングテープ等によりマスクして導電性物質（導電性部材）が付着しないようにする。あるいは、図３（ｄ）において網点で示した領域に着いた銅めっき膜を取り除くようにしてもよい。その後、必要に応じて絶縁被膜で被覆する。

図７，８を用いて説明したように従来のコイルでは銅板よりなる線材を薄くするとともにＬ寸法を大きくすると絶縁被膜が破れる虞があったり、銅板の内径側が太ることにより銅板を薄くして幅広にすることは限度があったり、巻き太りにより軸方向の長さが不要に大きくなってしまっていた。

これに対し本実施形態では、軸方向に螺旋状に巻回された絶縁性板材３０に導線としての導電性部材４０を付着させることにより、導通部の薄型幅広化、曲げ太り軽減を図ることができる。また、製作コストを低減することができる（金属製線材の成形よりも樹脂製絶縁性部材の成形のほうが容易である）。さらに、コイルの形状についての自由度がアップする。

引き続き、このようして製造したコイル２０に対し、図１に示すように、コイル２０にＥ型コア５１，５２の中央磁脚５６を挿入してＥ型コア５１，５２における中央磁脚５６および両側磁脚５７，５８の先端面同士を接近して対向配置させる。その結果、図１に示すコイル部品１０が製造される。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）軸方向に導線が螺旋状に巻回されたコイル２０の構成として、帯板状をなし、軸方向に螺旋状に巻回された絶縁性板材３０を備え、絶縁性板材３０の両面（主表面３０ａおよび裏面３０ｂの両面）に導線としての導電性部材４０を付着させた。よって、金属の板よりなる線材を曲げてコイルを構成する場合に比べて、軸方向の長さを同じターン数であっても小さくすることができる。

（２）導電性部材４０は、めっき膜であるので、製造が容易となる。
なお、本実施形態ではコイルは線材を軸方向に螺旋状に巻回したスパイラル形状であったが、線材を同一平面に渦巻き状に形成した、いわゆる平面コイルであると、コイルが径方向に巻回される。この平面コイルにおいては、ターン数（巻数）が多いと径方向に大型化するのでターン数（巻数）が限られるとともにターン数（巻数）を多くするためには積層せざるをえない。しかし、積層すると製造が複雑になる。また、コア形状も限られることになる。これに対し本実施形態では、大型化を招くことなくターン数（巻数）を多くすることができるとともに容易に製造することができ、さらに、コアの形状の自由度も高くできる。

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。
・図４に示すように、絶縁性板材３０における導電性部材の付着面に絶縁性板材３０の延設方向に沿って延びる突起３５を形成し、図５に示すように当該突起３５により、内径側の導線としての第１導電性部材４５および外径側の導線としての第２導電性部材４６を区画形成してもよい。そして、外部において、内径側の導線としての第１導電性部材４５の一端と外径側の導線としての第２導電性部材４６の一端とを電気的に接続する。これにより、ターン数（巻数）を大きくすることができる。具体的にはターン数を２倍にすることができる。

このようにして、絶縁性板材３０に突起３５を設けることで容易にターン数を増やすことができる。
・図６に示すように、絶縁性板材３０は先端部が引出し部となるが、当該部位に貫通孔３７を形成し、この部位の表面に導電性部材４０を付着させる。即ち、絶縁性板材および導線としての導電性部材における端部２５，２６において締結用貫通孔９０を形成してもよい。締結用貫通孔９０は、ねじが通る貫通孔である。この場合、形成した締結用貫通孔９０を用いて、端部において外部端子との接続を容易に行うことができる。つまり、引出部にて絶縁性板材３０に貫通孔３７を設けることで締結用貫通孔９０を設けて締結部位を確保することが可能となる。

・絶縁性板材３０の両面（主表面３０ａおよび裏面３０ｂの両方の面）に導線としての導電性部材４０を付着したが、一方の面のみ、即ち、絶縁性板材３０の主表面３０ａのみに付着させても、あるいは、裏面３０ｂのみに付着させてもよい。要は、絶縁性板材の少なくとも一方の面に導線としての導電性部材を付着させればよい。

・導電性部材４０は、銅以外にも、例えばアルミ等であってもよい。
・導電性部材４０は、銅めっき膜ではなく、他にも例えばニッケルめっき膜、アルミめっき膜等でもよい。

・導電性部材４０は、めっき膜以外にも、金属箔、例えば銅箔であってもよい。具体的には、例えば絶縁性板材３０を押し出しながらその表面に金属箔を張り付ければよい。
・樹脂性の絶縁性板材３０を用いたが、これに代わりセラミック製の絶縁性板材を用いてもよい。

・図１ではコアを用いていたが、コアはなくてもよい。
・トランスに適用してもよい。

２０…コイル、２５…端部、２６…端部、３０…絶縁性板材、４０…導電性部材、４５…第１導電性部材、４６…第２導電性部材、９０…締結用貫通孔。

Claims (3)

1. 軸方向に導線が螺旋状に巻回されたコイルであって、
   帯板状をなし、前記軸方向に螺旋状に巻回された絶縁性板材を備え、前記絶縁性板材の少なくとも一方の面に前記導線としての導電性部材を付着させてなり、
   前記絶縁性板材における前記導電性部材の付着面に前記絶縁性板材の延設方向に沿って延びる突起が形成され、前記突起の先端が前記絶縁性板材における当該突起が形成されている面とは反対側に当接することにより、内径側の導線としての第１導電性部材および外径側の導線としての第２導電性部材が区画形成されていることを特徴とするコイル。
2. 前記絶縁性板材および前記導線としての導電性部材における端部において締結用貫通孔を形成したことを特徴とする請求項１に記載のコイル。
3. 軸方向に導線が螺旋状に巻回されたコイルの製造方法であって、
   帯板状の絶縁性板材を螺旋状に巻回す成形工程と、
   前記成形工程の後に、前記絶縁性板材の少なくとも一方の面に前記導線としてのめっき膜を付着させる付着工程と
   を有することを特徴とするコイルの製造方法。