JP6298287B2

JP6298287B2 - コイル部品

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Publication number: JP6298287B2
Application number: JP2013264165A
Authority: JP
Inventors: 陽一郎桜田; 次夫武田; 啓祐赤木
Original assignee: Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2018-03-20
Anticipated expiration: 2033-12-20
Also published as: JP2015122358A

Description

本発明は、昇圧回路の構成に用いられるコイル部品に関する。

複数の磁性体コアとコイルとから成る従来のコイル部品は、磁性体コアと磁性体コアとの間にギャップ形成用のスペーサを配置し、磁性体コアとコイルとの間に絶縁性のボビンやスペーサを配置した構造のものが多く用いられている。この場合、それぞれの箇所に個別のスペーサが配置されるのが一般的である。

しかし、従来の方法では部品点数が多くなり、管理工数の増加や、コストが高くなるという問題があった。また、組み立て作業の効率が悪いという問題があった。

その対策として、特許文献１に開示された方法がある。特許文献１では、磁性体ブロック間にスペーサを配置して磁性体ブロック間のギャップを確保すると共に、該スペーサにコアとコイルの絶縁機能を持たせるようにした方法が記載されている。

特開２００９−２５９９８６号公報

複数の磁性体コアとコイルとからなるコイル部品では、磁性体コアの間や、磁性体コアとコイルとの間の隙間に、樹脂から成る充填材を流し込む方法が一般的である。

従来技術は、磁性体コア間の外周部を覆っている枠体に切り欠きを設けることで、充填材をギャップ内部に流し込む方法をとっている。しかしながら、ギャップである磁性体コア間の間隔が狭いため、切り欠きを設けていても枠体が邪魔となり、充填材のギャップ内部への充填率が悪いという課題がある。

そこで本発明は、ギャップ内部への充填材の充填性が良好なコイル部品を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明のコイル部品は、第１の軟磁性コアと、第２の軟磁性コアと、導体線を巻き回したコイルと、スペーサとを備え、前記スペーサはギャップ部と絶縁部を有し、前記第１の軟磁性コアと前記第２の軟磁性コアとの間の一部に前記ギャップ部を配置し、前記第１の軟磁性コア、前記第２の軟磁性コアおよびギャップ部の周囲に前記コイルを配置し、前記第１の軟磁性コアと前記コイルとの間および前記第２の軟磁性コアと前記コイルとの間の一部に前記絶縁部を配置し、前記スペーサは、前記第１の軟磁性コアと前記第２の軟磁性コアとの間を遮らない開口部を有していることを特徴とする。

また、本発明のコイル部品のギャップ部は、放射形状であることが望ましい。

また、本発明のコイル部品は、放射状に少なくとも３本の前記ギャップ部を有していることが望ましい。

また、本発明のコイル部品の絶縁部は、前記第１の軟磁性コアおよび前記第２の軟磁性コアを挟み込むバネ状の係止爪を有していることが望ましい。

本発明によれば、第１の軟磁性コアと第２の軟磁性コアとの間を遮らない開口部を有することにより、充填材の流れ込みを邪魔するものがないため、ギャップ内部への固定樹脂の充填が良好に行われる。

以上のことより、ギャップ内部への充填材の充填性が良好なコイル部品が得られる。

本発明における第１の実施形態によるコイル部品であり、コイルの中心軸を含む断面図である。本発明の第１の実施形態における内部コアとスペーサの斜視図である。本発明の第１の実施形態において、変形例のスペーサを用いた場合のコイル部品であり、コイルの中心軸を含む断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明における第１の実施形態によるコイル部品であり、コイルの中心軸を含む断面図である。

図１に示すように、本実施形態によるコイル部品１は、軟磁性コアからなる内部コア１１、内部コア１２、上部コア１３、下部コア１４および外部コア１５と、コイル２０と、スペーサ３０、３３、３４を備えている。

本実施形態では、内部コア１１が第１の軟磁性コア、内部コア１２が第２の軟磁性コアを示している。

内部コア１１と内部コア１２の間に、スペーサ３０のギャップ部３２を介在し、内部コア１１、内部コア１２の外側には、スペーサ３０の絶縁部３１を挟んでコイル２０が配置されている。さらに、コイル２０の外側には外部コア１５が配置されている。

上部コア１３は、スペーサ３３を介して内部コア１１に接し、内部コア１１と外部コア１５を相互に連結している。同様に、下部コア１４は、スペーサ３４を介して内部コア１２に接し、内部コア１２と外部コア１５を相互に連結している。

上部コア１３、下部コア１４、外部コア１５はそれぞれ結合して、一つの軟磁性コアを形成している。この結合方法に制限はなく、接着等で適宜行えばよい。

また、図示していないが、断面全体は充填材である固定樹脂が充填されている。

上部コア、内部コアおよび下部コアの間にそれぞれ磁気ギャップを構成することで、各々の軟磁性コアの磁気飽和を抑制し、コイルへの直流重畳電流に対して必要なインダクタンスが得られる。

また、内部コア１１と内部コア１２の間にギャップ部３２が介在することで、内部コア間のギャップのバラツキを抑制できる。

また、コイル２０と、内部コア１１、１２との間に絶縁部３１を介在することで、内部コアとコイル間との望ましい距離を維持でき、絶縁性を保つことが容易となる。

さらに、スペーサ３０がギャップ部３２と絶縁部３１を有することで、内部コア間および内部コアとコイルとの間にそれぞれスペーサを介在させる場合に比べて、部品点数を削減できるため、それに伴い、コストの削減および管理工数の削減が可能となる。

ここで、スペーサ３０、３３、３４は、例えばポリアミド等により構成することができる。また、樹脂等の有機物で構成して、ある程度の柔軟性を持たせることで、コイル２０表面との衝突による損傷を防ぐことができる。

スペーサ３０の絶縁部３１およびギャップ部３２は同一の材料で構成してもよいし、それぞれ別の材料で構成してもよい。

また、上記軟磁性コアは、例えば鉄系の圧粉磁心による構成することができる。

図２は、本発明の第１の実施形態における内部コアとスペーサの斜視図である。

図２に示すように、本実施形態のスペーサ３０、３３、３４は４本のスペーサが放射状にあることで十字を形成している。本実施形態のスペーサ３０は、前述したように、この十字状の枝部分がギャップ部３２で、十字状の枝部分の先端部がコイル巻き軸方向に延長した部分が絶縁部３１である。

ギャップ部３２の隣り合う十字状の枝の先端部と、第１の軟磁性コアと、第２の軟磁性コアとで囲まれた空間が開口部であり、開口部は、第１の軟磁性コアと第２の軟磁性コア間を遮るものがないため、一方の十字状の枝側から他方の十字状の枝側へと固定樹脂が流れ込みやすい。そのため、内部コア１１と内部コア１２の間における固定樹脂の充填率が高くなる。固定樹脂が高い熱伝導率を有する場合、コア間の熱伝導率が上がり、コアからの放熱性が向上する。

また、絶縁部３１は十字状の枝の先端部がコイル巻き軸方向に延長した形状をしているため、隣り合う絶縁部３１間に固定樹脂が流れ込みやすい。そのため、コイル２０と、内部コア１１、１２との間における固定樹脂の充填率が高くなり、コイルとコア間の絶縁性が向上する。

スペーサ３０がギャップ部３２と絶縁部３１を一体形成していることで、内部コア間および内部コアとコイルとの間にそれぞれスペーサを介在させる場合に比べて、組み立て作業の効率が向上する。また、内部コア１１と内部コア１２、およびコイル２０と、内部コア１１、１２との正確な位置決めを容易に行える。

次に、第１の実施形態でのスペーサ３０の変形例について説明する。

図３は、本発明の第１の実施形態において、変形例のスペーサを用いた場合のコイル部品であり、コイルの中心軸を含む断面図である。つまり、第１の実施形態のコイル部品において、スペーサ３０を本変形例でのスペーサ５４に置き換えた場合の断面図である。

本変形例のスペーサ５４の形状は、第１の実施形態でのスペーサ３０と同じである。ただし、本変形例のスペーサ５４は、絶縁部７１の端部に一体形成された係止爪７０を有しており、絶縁部７１と係止爪７０とでＬ字型の形状をしている。また、係止爪７０は挟み込む内部コア１１、１２側である、ギャップ部７２の中心を向くように設けられており、内部コア１１、１２の接触面の背面側はテーパ形状を有している。

本変形例の場合、係止爪７０が絶縁部７１よりギャップ部７２の中心側へ飛び出しているため、絶縁部７１はバネ性を有しているのが望ましい。

本変形例のスペーサ５４を用いた場合、内部コア１１をスペーサ５４の係止爪７０側からギャップ部７２側へ挿入すると、内部コア１１は係止爪７０と接触する。しかし、絶縁部７１はバネ性を有しており、係止爪７０はテーパ形状を有しているため、内部コア１１によって外側に押し広げられる。

内部コア１１が係止爪７０を通り過ぎると、係止爪７０はバネの弾性によって内側に戻り、内部コア１１をギャップ部７２側へ押さえ込むようにして固定する。

内部コア１２も内部コア１１と同様に、係止爪７０によってギャップ部７２側へ押さえ込むようにして、スペーサ５４に固定される。

このように、内部コア１１と、内部コア１２とを、係止爪７０で挟み込み、スペーサ５４と一体化できるため、容易に組み立てを行うことができる。また、コイル部品を組み立てる際に、スペーサ３４から順番に内部コア１２、スペーサ５４、内部コア１１、スペーサ３３と、一つずつ組み立てる必要がなく、先に、内部コア１１、１２と、スペーサ５４とを組み立てておくことができるため、作業効率を向上できる。

本発明における係止爪は、本変形例の形状に限らず、軟磁性コアをスペーサ内に固定できれば、どのような形状であってもよい。

本実施形態では、下部コア１４と、上部コア１３と、内部コア１１、１２と、外部コア１５とはそれぞれ独立した軟磁性コアを用いて、一つの軟磁性コアを形成しているが、これに限らない。つまり、本発明による軟磁性コアは、Ｅ型の軟磁性コアを二つ向き合わせて結合するＥＥ形状の軟磁性コアであっても構わない。

また、コイル２０は、本発明におけるコイルとしての機能を有する限り、どのようなコイルであってもよい。つまり、丸線を巻き回したコイル、フラットワイズ巻き１層のコイル、エッジワイズ巻きのコイルやダブルパンケーキ状に巻き回されたコイルであっても構わない。

本実施形態ではケースおよび蓋を用いていないため、冷却部材をコイル部品に密着させて放熱を促進させる構成の場合、ケースや蓋を介さない分、内部の熱が効率的に放熱できる。

一方、コイル部品が振動等の外部からの力が加わる環境下において用いられる場合には、本実施形態のコイル部品をアルミ等より成るケースおよび蓋によって形成される収容空間に収容しても構わない。

この場合、収容空間の内部に残った隙間を埋めるように、充填材として熱伝導体からなる絶縁性樹脂を充填させてもよい。絶縁性樹脂を充填することによって、軟磁性コアとコイルは、ケースおよび蓋と間接的に接触する。絶縁性樹脂が高い熱伝導率を有する場合、軟磁性コアやコイルから放出された熱は、効果的にケースおよび蓋に伝わり、外部へと放出される。

また、振動等の外部からの力が加えられる環境下で用いられる場合などにおいては、軟磁性コアおよびコイルは所定の位置に維持される。

本実施形態では、ケースおよび蓋を用いていないため、上部コア１３と下部コア１４、外部コア１５は接着等を用いてそれぞれ結合して、一つの軟磁性コアを形成しているが、ケースおよび蓋を用いた場合、接着剤等で固定しなくても構わない。つまり、上部コア１３と下部コア１４、外部コア１５の位置が固定されていればよく、ケースと外部コア１５との間、ケースと下部コア１４との間、蓋と上部コア１３との間に弾性体を介在させてもよい。

ケースと蓋の固定方法に制限はなく、接着や螺子止め等で適宜行えばよい。

また、本実施形態および本変形例のギャップ部は、４本のスペーサが放射状にあることで十字を形成しているが、これに限らず、本発明におけるスペーサは第１の軟磁性コアと第２の軟磁性コアとの間を遮らない開口部を有していればよい。つまり、放射状の３本のスペーサで形成していても、放射状の５本のスペーサで形成してもよく、放射状の本数に制限はない。ただし、本数が多ければ多いほど開口部は狭くなるため、充填材の粘度等の仕様に応じて適宜設定すれば良い。

また、本実施形態および本変形例の絶縁部についても、内部コアとコイル間との望ましい距離を維持でき、絶縁性を保つことができればどのようなものでもよい。絶縁部の本数については、ギャップ部の本数に応じて適宜設定すればよい。つまり、放射状に形成された枝部分の全ての先端部がコイル巻き軸方向に延長していてもよく、一部の枝部分の先端部だけがコイル巻き軸方向に延長していてもよい。また、絶縁部の形状や太さについては、充填材の粘度や熱伝導等の仕様に応じて適宜設定すれば良い。

さらに、絶縁部の端部に一体形成された係止爪は、内部コアを固定できればよく、形成される数に制限はない。つまり、絶縁部の全ての端部に係止爪が形成されていてもよく、一部の端部にのみ係止爪が形成されていてもよい。また、形状についても、軟磁性コアをスペーサ内に収めて、固定するのを妨げない形状であればよい。さらに、係止爪は第１の軟磁性コア側または第２の軟磁性コア側のどちらか一方だけに形成されていてもよい。

次に、第１の実施形態でのスペーサ３０の他の変形例について説明する。

本変形例のスペーサは、ギャップ部がＣ字型の形状をしており、Ｃ字型の外周をギャップ部の中心位置から３等分に分ける位置に、絶縁部を形成している。絶縁部はスペーサ３０と同様に矩形であり、Ｃ字型の外周部からコイル巻き軸方向に延びて、ギャップ部と一体形成している。

本変形例では、ギャップ部がＣ字型であるため、Ｃ字型の輪の開いている空隙部と、第１の軟磁性コアと、第２の軟磁性コアとで囲まれた空間が開口部であり、開口部はコア間を遮るものがないため、固定樹脂が流れ込みやすい。

本変形例では、ギャップ部の３箇所からコイル巻き軸方向に延長して絶縁部を形成しているが、コイル巻き軸方向に延長する絶縁部の形成位置や形成本数、形成太さに制限はない。つまり、内部コアとコイル間との望ましい距離を維持でき、絶縁性を保つことができるものであれば、どのようなものでもよく、適宜設定すればよい。

隣り合う絶縁部間が広いと、隣り合う絶縁部間への充填材の充填率が高くなり、内部コアとコイル間との絶縁性が向上する。また、充填材が高い熱伝導率を有する場合、内部コアとコイル間との熱伝導率も向上するため、隣り合う絶縁部間は広い方が望ましい。

また、本変形例のＣ字型の空隙部の大きさに制限はなく、内部コア間のギャップのバラツキを抑制できればよく、ギャップ内部に流れ込む充填材を阻害しないよう、充填材の粘度に合わせて適宜設定すればよい。

また、本変形例では、絶縁部に係止爪を設けていないが、作業効率が向上できるので係止爪を設けてもよい。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は、上記に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の変更や修正が可能である。すなわち、当業者であれば成し得るであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれることは勿論である。

１コイル部品
１１、１２内部コア
１３上部コア
１４下部コア
１５外部コア
２０コイル
３０、３３、３４、５４スペーサ
３１、７１絶縁部
３２、７２ギャップ部
７０係止爪

Claims

上部コアと、下部コアと、外部コアとを備え、
前記上部コアと、前記下部コアと、前記外部コアにより形成された内部に、
第１の軟磁性コアと、第２の軟磁性コアと、前記第１の軟磁性コアと前記第２の軟磁性コアの周囲に配置された、導体線を巻き回したコイルと、スペーサとをさらに備え、
前記スペーサは、放射状に少なくとも３本の枝部分を備えるギャップ部と、前記ギャップ部の先端が前記コイルの巻軸方向に延長され、前記第１の軟磁性コアと前記第２の軟磁性コアの高さと同じ長さ以上の絶縁部を有し、
前記第１の軟磁性コアと前記第２の軟磁性コアとの間の一部に前記ギャップ部を配置し、
前記第１の軟磁性コアと前記コイルとの間および前記第２の軟磁性コアと前記コイルとの間の一部に前記絶縁部を配置し、
前記スペーサは、前記第１の軟磁性コアと前記第２の軟磁性コアとの間を遮らない開口部を有するとともに、
前記上部コアと、前記下部コアと、前記外部コアの内部に残った隙間を埋めるように絶縁性樹脂が充填されることを特徴とするコイル部品。
前記絶縁部は前記第１の軟磁性コアおよび前記第２の軟磁性コアを挟み込むバネ状の係止爪を有していることを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。