JP6724385B2

JP6724385B2 - Coil device

Info

Publication number: JP6724385B2
Application number: JP2016010612A
Authority: JP
Inventors: 前田　浩; 浩前田; 聡司眞保; 熊谷　勝; 勝熊谷; 克己春田
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2016-01-22
Filing date: 2016-01-22
Publication date: 2020-07-15
Anticipated expiration: 2036-01-22
Also published as: JP2017130613A

Description

本発明は、電源用トランス等として好適に用いられるコイル装置に関する。 The present invention relates to a coil device preferably used as a power transformer or the like.

トランス等として用いられるコイル装置、特に漏れ磁束を積極的に使用する電源用コイル装置では、表皮効果による渦電流損を減らすために、巻線をリッツ線で構成する対応が考えられる。しかしながら、大電流をハンドリングする場合、リッツ線では占積率が低いためコイル装置の大型化を回避することが難しく、また、細線を並列に巻回する構造では、循環電流による損失悪化の問題が生じる。 In a coil device used as a transformer or the like, particularly in a power supply coil device that positively uses leakage magnetic flux, it is conceivable to configure the winding with a litz wire in order to reduce eddy current loss due to the skin effect. However, when handling a large current, it is difficult to avoid an increase in the size of the coil device because the space factor is low with the litz wire, and with a structure in which thin wires are wound in parallel, there is a problem of loss deterioration due to circulating current. Occurs.

従来、このような大電流出力に対応したコイル装置として、巻線を平角線や導体の板材で構成したものが提案されている（特許文献１及び特許文献２参照）。このようなコイル装置には、巻線における占積率を向上させ、小型化を図りながら大電流出力に対応する狙いがある。 Conventionally, as a coil device corresponding to such a large current output, there has been proposed one in which a winding is configured by a flat wire or a plate material of a conductor (see Patent Documents 1 and 2). Such a coil device has the aim of improving the space factor in the winding and achieving a large current output while achieving downsizing.

特開平４−３４８５０７号公報JP-A-4-348507 特開２０１３−８９７８７号公報JP, 2013-89787, A

しかしながら、高周波数で駆動され、かつ大電流出力に対応する必要のあるコイル装置、たとえばＬＬＣ電源のようなスイッチング電源用のトランス等では、従来のコイル装置では、表皮効果による渦電流損等に起因する損失が大きくなりすぎる問題がある。 However, in a coil device that is driven at a high frequency and needs to support a large current output, for example, a transformer for a switching power supply such as an LLC power supply, the conventional coil device causes an eddy current loss due to a skin effect. There is a problem that the loss is too large.

本発明は、このような課題に鑑みてなされ、その目的は、大電流出力に対応しており、かつ高周波数での駆動における損失を低減し得るコイル装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a coil device that is compatible with a large current output and that can reduce loss in driving at a high frequency.

本発明に係るコイル装置は、
軸方向に延びる軸部を有する磁心と、
前記軸部の周りを周回するリッツ線で構成される１次巻線と、
前記軸部の周りを周回する平角線又は導体板で構成される２次巻線と、を有しており、
前記２次巻線は、互いに直列に接続されており、前記軸方向に沿って順に配置される第１部分と、第２部分と、第３部分とを少なくとも有しており、
前記１次巻線は、前記２次巻線の前記第１部分と前記第３部分の間に、前記軸方向の両側を挟まれるように配置されており、
前記２次巻線の前記第２部分は、前記１次巻線の一部と、前記１次巻線の他の一部との間に、前記軸方向の両側を挟まれるように配置されていることを特徴とする。 The coil device according to the present invention,
A magnetic core having an axial portion extending in the axial direction,
A primary winding composed of a litz wire that circulates around the shaft,
And a secondary winding constituted by a rectangular wire or a conductor plate that circulates around the shaft portion,
The secondary windings are connected in series with each other, and have at least a first portion, a second portion, and a third portion that are sequentially arranged along the axial direction,
The primary winding is arranged between the first portion and the third portion of the secondary winding so as to sandwich both sides in the axial direction,
The second portion of the secondary winding is arranged so as to sandwich both sides in the axial direction between a part of the primary winding and another part of the primary winding. It is characterized by being

本発明に係るコイル装置は、平角線又は導体板で構成される２次巻線が、少なくとも第１部分〜第３部分に分かれており、第１部分と第３部分の間に１次巻線が挟まれており、第２部分は、１次巻線の間に挟まれる。このようなコイル装置は、平角線又は導体板を採用して大電流出力に対応すると同時に、従来のコイル装置と比較して、損失を低減して結合を高めることが可能である。 In the coil device according to the present invention, the secondary winding composed of the rectangular wire or the conductor plate is divided into at least the first part to the third part, and the primary winding is provided between the first part and the third part. And the second portion is sandwiched between the primary windings. Such a coil device can employ a rectangular wire or a conductor plate to support a large current output, and at the same time, can reduce loss and enhance coupling as compared with a conventional coil device.

また、例えば、前記磁心には、前記１次巻線及び前記２次巻線の内部において、漏れ磁束を発生させるギャップが形成されていてもよい。 Further, for example, the magnetic core may be provided with a gap for generating a leakage magnetic flux inside the primary winding and the secondary winding.

このようなコイル装置は、ギャップを形成して磁心の磁気飽和を防ぐとともに、１次巻線及び２次巻線の内部にギャップを形成することにより、漏れ磁束がコイル装置１０の外部に影響し難く、ノイズを低減できる。 In such a coil device, by forming a gap to prevent magnetic saturation of the magnetic core and forming a gap inside the primary winding and the secondary winding, the leakage magnetic flux affects the outside of the coil device 10. Difficult to reduce noise.

また、例えば、前記平角線又は前記導体板は、前記軸部の周方向に延びるＣリング状の周回部分と、前記周回部分における周方向端部に接続しており、少なくとも一部が前記軸方向に延びる接続部分とを有してもよく、
前記２次巻線の前記第１部分、前記第２部分及び前記第３部分は前記周回部分で構成されていてもよく、
前記第１部分、前記第２部分及び前記第３部分は、前記接続部分を介して直列に接続されていてもよい。 In addition, for example, the rectangular wire or the conductor plate is connected to a C-ring-shaped encircling portion extending in the circumferential direction of the shaft portion and a circumferential end portion of the encircling portion, and at least a part of the rectangular wire or the conductor plate is in the axial direction. And a connecting portion extending to
The first portion, the second portion and the third portion of the secondary winding may be composed of the winding portion,
The first portion, the second portion, and the third portion may be connected in series via the connecting portion.

このようなコイル装置は、２次巻線の第１部分、第２部分及び第３部分を容易に連結することが可能であり、製造が容易である。 Such a coil device can easily connect the first portion, the second portion, and the third portion of the secondary winding, and is easy to manufacture.

図１は、本発明の一実施形態に係るコイル装置の全体斜視図である。FIG. 1 is an overall perspective view of a coil device according to an embodiment of the present invention. 図２は、図１に示すコイル装置のＹＺ平面による断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the YZ plane of the coil device shown in FIG. 図３は、図１に示すコイル装置において、コアを非表示しとした斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of the coil device shown in FIG. 1 with the core not shown. 図４は、図１に示すコイル装置の分解斜視図である。FIG. 4 is an exploded perspective view of the coil device shown in FIG. 図５は、図１に示すコイル装置の回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of the coil device shown in FIG. 図６は、実施例及び参考例に係る回路シミュレーションで使用した回路を表す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a circuit used in the circuit simulation according to the example and the reference example. 図７は、実施例に係るコイル装置を表す断面図である。FIG. 7 is a sectional view showing the coil device according to the embodiment. 図８は、参考例１に係るコイル装置を表す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a coil device according to Reference Example 1. 図９は、参考例２に係るコイル装置を表す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a coil device according to Reference Example 2.

図１は、本発明の一実施形態に係るコイル装置１０の斜視図であり、図２はコイル装置１０の断面図である。図１及び図２に示すように、コイル装置１０は、磁心としてのコア６０と、１次巻線７０と、２次巻線８０とを有している。また、コイル装置１０の分解図である図４に示すように、コイル装置１０は、１次巻線７０及び２次巻線８０を収容するための第１ボビン２０、第２ボビン３０、第３ボビン４０、第４ボビン５０及びコアカバー９８ａ、９８ｂを有している。 FIG. 1 is a perspective view of a coil device 10 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the coil device 10. As shown in FIGS. 1 and 2, the coil device 10 has a core 60 as a magnetic core, a primary winding 70, and a secondary winding 80. As shown in FIG. 4, which is an exploded view of the coil device 10, the coil device 10 includes a first bobbin 20, a second bobbin 30, and a third bobbin 30 for accommodating the primary winding 70 and the secondary winding 80. The bobbin 40, the fourth bobbin 50, and the core covers 98a and 98b are included.

なお、実施形態に係るコイル装置１０に関しては、図１に示すように、コイル装置１０を実装する実装面に対して垂直な方向をＺ軸方向、実装面に平行であって、図２に示すように第１ボビン２０及び第２ボビン３０の両サイドを通るコア６０の２つの側脚部６４ａｂ（又は２つの側脚部６４ｂｂ）を結ぶ方向をＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に垂直な方向をＸ軸方向として、説明を行う。 Regarding the coil device 10 according to the embodiment, as shown in FIG. 1, the direction perpendicular to the mounting surface on which the coil device 10 is mounted is the Z-axis direction, which is parallel to the mounting surface, and is shown in FIG. As described above, the direction connecting the two side leg portions 64ab (or the two side leg portions 64bb) of the core 60 passing through both sides of the first bobbin 20 and the second bobbin 30 is the Y-axis direction, the Z-axis direction, and the Y-axis direction. The description will be given assuming that the vertical direction is the X-axis direction.

図４に示すように、コア６０は、別々に成形された２つの部品である第１コア６０ａと第２コア６０ｂとを、組み立てて形成される。第１コア６０ａと第２コア６０ｂとは、断面がＥ字状の略対称な形状を有しており（Ｅ−Ｅコア）、１次巻線７０及び２次巻線８０を収納する第１〜第４ボビン２０〜５０を、軸方向の両側から挟むように配置されている。コア６０の外周に巻かれている絶縁テープ１２は、第１コア６０ａと第２コア６０ｂとの接合をサポートする。 As shown in FIG. 4, the core 60 is formed by assembling two separately molded parts, a first core 60a and a second core 60b. The first core 60a and the second core 60b have a substantially symmetrical shape with an E-shaped cross section (EE core), and the first winding 70 and the secondary winding 80 are accommodated in the first core 60a and the second core 60b. The fourth bobbins 20 to 50 are arranged so as to sandwich them from both sides in the axial direction. The insulating tape 12 wrapped around the outer periphery of the core 60 supports the joining of the first core 60a and the second core 60b.

図２に示すように、コア６０は、コイル装置１０の中央部において、軸方向であるＺ軸方向に延びる軸部としての軸脚部６２ａ、６２ｂを有している。軸脚部６２ａの下端６２ａａと、軸脚部６２ｂの上端６２ｂａは軸方向の中央で互いに対向している。軸脚部６２ａ、６２ｂにおける下端６２ａａと上端６２ｂａとの間には、漏れ磁束を発生させるギャップ６５が形成されている。なお、コイル装置１０におけるギャップ６５は、図２に示すように隙間であってもよいが、ギャップ材が配置されていてもよい。また、ギャップ６５の有無及びギャップ６５の大きさは、コイル装置１０に求められる特性に応じて適宜調整される。 As shown in FIG. 2, the core 60 has shaft leg portions 62 a and 62 b as shaft portions extending in the Z-axis direction, which is the axial direction, in the central portion of the coil device 10. The lower end 62aa of the shaft leg portion 62a and the upper end 62ba of the shaft leg portion 62b face each other at the center in the axial direction. A gap 65 for generating a leakage magnetic flux is formed between the lower end 62aa and the upper end 62ba of the shaft leg portions 62a, 62b. The gap 65 in the coil device 10 may be a gap as shown in FIG. 2, or a gap material may be arranged. The presence or absence of the gap 65 and the size of the gap 65 are appropriately adjusted according to the characteristics required for the coil device 10.

図４に示すように、コア６０は、軸脚部６２ａの軸方向上端と軸方向下端とを、１次巻線７０及び２次巻線８０の外部を通って接続する接続部６４ａ、６４ｂを有している。接続部６４ａ、６４ｂは、軸脚部６２ａ、６２ｂと並行にＺ軸方向に延びる側脚部６４ａｂ、６４ｂｂと、軸脚部６２ａ、６２ｂと側脚部６４ａｂ、６４ｂｂとをＹ軸方向に接続する上端部６４ａａ及び下端部６４ｂａとを有する。 As shown in FIG. 4, the core 60 has connecting portions 64a and 64b for connecting the axial upper end and the axial lower end of the shaft leg portion 62a through the outside of the primary winding 70 and the secondary winding 80. Have The connection portions 64a and 64b connect the side leg portions 64ab and 64bb extending in the Z-axis direction in parallel with the shaft leg portions 62a and 62b, and the shaft leg portions 62a and 62b and the side leg portions 64ab and 64bb in the Y-axis direction. It has an upper end portion 64aa and a lower end portion 64ba.

図４に示すように、コイル装置１０は、１次巻線７０と、２次巻線８０とを有している。１次巻線７０は、細い導線を寄り合わせた撚り線であるリッツ線で構成される。これに対して、２次巻線８０は、断面が略矩形の単線である平角線又は導体板で構成される。１次巻線７０を構成するリッツ線及び２次巻線８０を構成する平角線又は導体板は、いずれもコア６０の軸脚部６２ａ、６２ｂの周りを周回している。 As shown in FIG. 4, the coil device 10 has a primary winding 70 and a secondary winding 80. The primary winding 70 is composed of a litz wire which is a stranded wire in which thin conductors are twisted together. On the other hand, the secondary winding 80 is composed of a rectangular wire or a conductor plate that is a single wire having a substantially rectangular cross section. The litz wire forming the primary winding 70 and the rectangular wire or the conductor plate forming the secondary winding 80 both circulate around the shaft leg portions 62 a and 62 b of the core 60.

図２及び図４に示すように、１次巻線７０は、後述する２次巻線８０の第２部分８４ａに対してＺ軸正方向側（上方）に配置される上部分７２と、第２部分８４ａに対してＺ軸負方向側（下方）に配置される下部分７４とを有している。１次巻線７０の上部分７２は、第２ボビン３０に収容されている。 As shown in FIGS. 2 and 4, the primary winding 70 includes an upper portion 72 arranged on the Z-axis positive direction side (upper side) with respect to a second portion 84a of a secondary winding 80, which will be described later, and a second portion 84a. The second portion 84a has a lower portion 74 arranged on the Z axis negative direction side (downward). The upper portion 72 of the primary winding 70 is housed in the second bobbin 30.

図４に示すように、第２ボビン３０は、中空筒状の第２中空筒部３２と、第２中空筒部３２の外周壁から径方向に突出する上鍔部３４、中間鍔部３５及び下鍔部３６を有している。上鍔部３４、中間鍔部３５及び下鍔部３６は、Ｚ軸負方向へ向かって（上方から下方に向かって）、上鍔部３４、中間鍔部３５、下鍔部３６の順に配置されている。 As shown in FIG. 4, the second bobbin 30 includes a second hollow tubular portion 32 having a hollow tubular shape, an upper flange portion 34, an intermediate flange portion 35, and an intermediate flange portion 35 that project radially from an outer peripheral wall of the second hollow tubular portion 32. It has a lower collar portion 36. The upper flange portion 34, the intermediate flange portion 35, and the lower flange portion 36 are arranged in the order of the upper flange portion 34, the intermediate flange portion 35, and the lower flange portion 36 in the negative Z-axis direction (from the upper side to the lower side). ing.

図２に示すように、１次巻線７０の上部分７２は、第２中空筒部３２の外周壁の外側を多層（実施形態では径方向に２層から３層）に周回している。また、上部分７２を構成するリッツ線は、Ｚ軸方向に関しては、上鍔部３４と中間鍔部３５の間と、中間鍔部３５と下鍔部３６との間とに、分割して巻回されている。 As shown in FIG. 2, the upper portion 72 of the primary winding 70 surrounds the outer side of the outer peripheral wall of the second hollow cylindrical portion 32 in multiple layers (in the embodiment, two to three layers in the radial direction). Further, the litz wire that constitutes the upper portion 72 is divided and wound in the Z-axis direction between the upper flange portion 34 and the intermediate flange portion 35 and between the intermediate flange portion 35 and the lower flange portion 36. It has been turned.

１次巻線７０における上部分７２から引き出されたリッツ線の端部である上部分端部７３の一方は、図３に示すように、第１ボビン２０の端子設置部２８に設けられた端子９２に固定されている。また、上部分端部７３の他方は、下部分端部７５に、図示しない接続部材又は配線等を介して電気的に接続されている。したがって、１次巻線７０における上部分７２と下部分７４とは、直列に接続されている。 As shown in FIG. 3, one of the upper part ends 73 of the litz wire drawn from the upper part 72 of the primary winding 70 has a terminal provided on the terminal installation part 28 of the first bobbin 20. It is fixed to 92. The other of the upper portion end portions 73 is electrically connected to the lower portion end portion 75 via a connecting member, wiring, or the like (not shown). Therefore, the upper portion 72 and the lower portion 74 of the primary winding 70 are connected in series.

なお、図４の分解図では、作図の関係上、上部分７２が、中間鍔部３５より上側に巻かれている部分と下側に巻かれている部分の２つに分離されているように記載されているが、実際には２つの部分は繋がっており、上部分７２は、１つの連続するリッツ線で構成されている。 In the exploded view of FIG. 4, for the sake of drawing, the upper portion 72 is divided into two parts, that is, a part wound above the intermediate collar part 35 and a part wound below. Although shown, in practice the two parts are connected and the upper part 72 is made up of one continuous litz wire.

図２に示すように、１次巻線７０の下部分７４は、第３ボビン４０に収容されている。図４に示すように、第３ボビン４０は、第２ボビン３０と同様に、中空筒状の第３中空筒部４２と、第３中空筒部４２の外周壁から径方向に突出する上鍔部４４、中間鍔部４５及び下鍔部４６を有している。上鍔部４４、中間鍔部４５及び下鍔部４６の配列についても、第２ボビン３０と同様である。 As shown in FIG. 2, the lower portion 74 of the primary winding 70 is housed in the third bobbin 40. As shown in FIG. 4, the third bobbin 40, like the second bobbin 30, has a third hollow tubular portion 42 having a hollow tubular shape, and an upper collar that radially projects from the outer peripheral wall of the third hollow tubular portion 42. It has a portion 44, an intermediate collar portion 45, and a lower collar portion 46. The arrangement of the upper collar portion 44, the intermediate collar portion 45, and the lower collar portion 46 is the same as that of the second bobbin 30.

図２に示すように、１次巻線７０の下部分７４は、上部分７２と同様に、第３中空筒部４２の外周壁の外側を多層（実施形態では径方向に２層から３層）に周回している。また、下部分７４を構成するリッツ線は、上鍔部４４と中間鍔部４５の間と、中間鍔部４５と下鍔部４６との間とに、分割して巻回されている。 As shown in FIG. 2, the lower portion 74 of the primary winding 70 has multiple layers (two to three layers in the radial direction in the embodiment) on the outer side of the outer peripheral wall of the third hollow cylindrical portion 42, similarly to the upper portion 72. ) Has been around. In addition, the litz wire forming the lower portion 74 is divided and wound between the upper flange portion 44 and the intermediate flange portion 45 and between the intermediate flange portion 45 and the lower flange portion 46.

１次巻線７０における下部分７４から引き出されたリッツ線の端部である下部分端部７５の一方は、図４に示すように、第１ボビン２０の端子設置部２８に設けられた端子９２に固定されている。また、下部分端部７５の他方は、先に述べたように、端子９２に固定されていない上部分端部７３に対して電気的に接続されている。なお、下部分７４についても、上部分７２と同様に、１つの連続するリッツ線で構成されている。 As shown in FIG. 4, one of the lower portion end portions 75, which are the end portions of the litz wire drawn from the lower portion 74 of the primary winding 70, has terminals provided on the terminal installation portion 28 of the first bobbin 20. It is fixed to 92. Further, the other of the lower portion end portions 75 is electrically connected to the upper portion end portion 73 not fixed to the terminal 92, as described above. The lower portion 74 is also composed of one continuous litz wire, like the upper portion 72.

図４に示すように、２次巻線８０は、３つの平角線である第１平角線８２と、第２平角線８４と、第３平角線８６とを有している。第１平角線８２、第２平角線８４及び第３平角線８６は、帯状の平角線をエッジ方向（断面における長辺に沿う方向）に曲げることにより、軸脚部６２ａ、６２ｂを周回する周回部分を形成したものである。ただし、２次巻線８０としてはこれに限定されず、２次巻線８０は、板材をＣ字状に打ち抜いて周回部を形成した導体板で構成されていてもよい。 As shown in FIG. 4, the secondary winding 80 has a first rectangular wire 82 that is three rectangular wires, a second rectangular wire 84, and a third rectangular wire 86. The first rectangular wire 82, the second rectangular wire 84, and the third rectangular wire 86 circulate around the shaft leg portions 62a and 62b by bending the belt-shaped rectangular wire in the edge direction (direction along the long side in the cross section). It is a part formed. However, the secondary winding 80 is not limited to this, and the secondary winding 80 may be configured by a conductor plate in which a plate material is punched into a C shape to form a winding portion.

第１平角線８２は、第１部分８２ａと、接続部分８２ｂと、外部接続部分８２ｃとを有している。第１部分８２ａは、軸脚部６２ａ、６２ｂの周方向に延びるＣリング状の周回部分で構成されている。図２に示すように、第１部分８２ａの上下面は、軸方向（Ｚ軸方向）に垂直である。 The first rectangular wire 82 has a first portion 82a, a connecting portion 82b, and an external connecting portion 82c. The first portion 82a is composed of a C-ring-shaped revolving portion extending in the circumferential direction of the shaft leg portions 62a and 62b. As shown in FIG. 2, the upper and lower surfaces of the first portion 82a are perpendicular to the axial direction (Z-axis direction).

図２に示すように、第１平角線８２の第１部分８２ａは、第１ボビン２０と第２ボビン３０の間に挟まれた状態で収納されている。図４に示すように、第１ボビン２０は、中空筒状の第１中空筒部２２と、第１中空筒部２２の外周壁から径方向に突出する蓋部２４と、蓋部２４の上面に設けられた端子設置部２８とを有している。 As shown in FIG. 2, the first portion 82 a of the first rectangular wire 82 is housed in a state of being sandwiched between the first bobbin 20 and the second bobbin 30. As shown in FIG. 4, the first bobbin 20 includes a first hollow tubular portion 22 having a hollow tubular shape, a lid portion 24 that radially projects from an outer peripheral wall of the first hollow tubular portion 22, and an upper surface of the lid portion 24. And the terminal installation part 28 provided in the.

第１ボビン２０は、第２ボビン３０のＺ軸正方向側に接合される。したがって、図４に示すように、第１平角線８２の第１部分８２ａは、Ｚ方向に関しては、第１ボビン２０の蓋部２４と、第２ボビン３０の上鍔部３４との間に配置されている。 The first bobbin 20 is joined to the Z-axis positive direction side of the second bobbin 30. Therefore, as shown in FIG. 4, the first portion 82a of the first rectangular wire 82 is arranged between the lid portion 24 of the first bobbin 20 and the upper collar portion 34 of the second bobbin 30 in the Z direction. Has been done.

図４に示すように、第１平角線８２の接続部分８２ｂは、第１部分８２ａにおける周方向端部の一方に接続している。接続部分８２ｂは、その少なくとも一部が、第１部分８２ａである周回部分に対して折り曲げられて、軸方向（Ｚ軸方向）に延びている。図１及び図３に示すように、第１平角線８２の接続部分８２ｂは、第１ボビン２０及び第２ボビン３０から露出しており、第２平角線８４の接続部分８４ｂに対して、ボルト９０ａ及びナット９０ｂを用いて接続されている。 As shown in FIG. 4, the connecting portion 82b of the first rectangular wire 82 is connected to one of the circumferential end portions of the first portion 82a. At least a part of the connecting portion 82b is bent with respect to the circumferential portion that is the first portion 82a, and extends in the axial direction (Z-axis direction). As shown in FIGS. 1 and 3, the connecting portion 82b of the first rectangular wire 82 is exposed from the first bobbin 20 and the second bobbin 30, and the connecting portion 84b of the second rectangular wire 84 is bolted to the connecting portion 84b. 90a and a nut 90b are used for connection.

図４に示すように、第１平角線８２の外部接続部分８２ｃは、第１部分８２ａにおける周方向端部の他方に接続している。図１に示すように、外部接続部分８２ｃは、第１ボビン２０及び第２ボビン３０から露出しており、外部接続部分８２ｃには、基板又は他の電子部品に対する導電経路が接続される。 As shown in FIG. 4, the external connection portion 82c of the first rectangular wire 82 is connected to the other of the circumferential end portions of the first portion 82a. As shown in FIG. 1, the external connection portion 82c is exposed from the first bobbin 20 and the second bobbin 30, and a conductive path for a substrate or another electronic component is connected to the external connection portion 82c.

図４に示す第２平角線８４は、第２部分８４ａと、接続部分８２ｂ及び接続部分８４ｃを有している。第２部分８４ａは、第１部分８２ａと同様に、軸脚部６２ａ、６２ｂの周方向に延びるＣリング状の周回部分で構成されている。コイル装置１０では、第２部分８４ａの上下面は、軸方向（Ｚ軸方向）に垂直である。 The second rectangular wire 84 shown in FIG. 4 has a second portion 84a, a connecting portion 82b, and a connecting portion 84c. The second portion 84a is, like the first portion 82a, formed of a C-ring-shaped circulating portion extending in the circumferential direction of the shaft leg portions 62a and 62b. In the coil device 10, the upper and lower surfaces of the second portion 84a are perpendicular to the axial direction (Z-axis direction).

図２に示すように、第２部分８４ａは、Ｚ軸方向に関して、第２ボビン３０の下鍔部３６と第３ボビン４０の上鍔部４４の間に挟まれた状態で収納されている。また、第２ボビン３０は、第３ボビン４０のＺ軸正方向側に接合される。 As shown in FIG. 2, the second portion 84a is housed in a state of being sandwiched between the lower collar portion 36 of the second bobbin 30 and the upper collar portion 44 of the third bobbin 40 in the Z-axis direction. The second bobbin 30 is joined to the Z-axis positive direction side of the third bobbin 40.

図４に示すように、第２平角線８４の接続部分８４ｂ、８４ｃは、第２部分８４ａにおける周方向端部の一方と他方に、それぞれ接続している。接続部分８４ｂ、８４ｃは、その少なくとも一部が、第２部分８４ａである周回部分に対して折り曲げられて、軸方向（Ｚ軸方向）に延びている。図１及び図３に示すように、第２平角線８４の接続部分８４ｂ、８４ｃは、第２ボビン３０及び第３ボビン４０から露出している。第２平角線８４の接続部分８４ｃは、第３平角線８６の接続部分８６ｂに対して、ボルト９４ａ及びナット９４ｂを用いて接続されている。 As shown in FIG. 4, the connection portions 84b and 84c of the second rectangular wire 84 are connected to one and the other of the circumferential end portions of the second portion 84a, respectively. At least a part of each of the connection portions 84b and 84c is bent with respect to the circumferential portion that is the second portion 84a and extends in the axial direction (Z-axis direction). As shown in FIGS. 1 and 3, the connection portions 84b and 84c of the second rectangular wire 84 are exposed from the second bobbin 30 and the third bobbin 40. The connecting portion 84c of the second rectangular wire 84 is connected to the connecting portion 86b of the third rectangular wire 86 using a bolt 94a and a nut 94b.

図４に示す第３平角線８６は、第３部分８６ａと、接続部分８６ｂ及び外部接続部分８６ｃを有している。第３部分８６ａは、第１部分８２ａ及び第２部分８４ａと同様に、軸脚部６２ａ、６２ｂの周方向に延びるＣリング状の周回部分で構成されている。コイル装置１０では、第３部分８６ａの上下面は、軸方向（Ｚ軸方向）に垂直である。 The third rectangular wire 86 shown in FIG. 4 has a third portion 86a, a connecting portion 86b, and an external connecting portion 86c. The third portion 86a is, like the first portion 82a and the second portion 84a, formed of a C-ring-shaped circulating portion extending in the circumferential direction of the shaft leg portions 62a and 62b. In the coil device 10, the upper and lower surfaces of the third portion 86a are perpendicular to the axial direction (Z-axis direction).

図２に示すように、第３平角線８６の第３部分８６ａは、Ｚ軸方向に関して、第３ボビン４０の下鍔部４６と、第４ボビン５０の底部５４の間に挟まれた状態で収納されている。図４に示すように、第４ボビン５０は、中空筒状の第４中空筒部５２と、第４中空筒部５２の外周壁から径方向に突出する底部５４と、底部５４からＺ軸負方向側へ突出する設置部５８とを有している。 As shown in FIG. 2, the third portion 86a of the third rectangular wire 86 is sandwiched between the lower collar portion 46 of the third bobbin 40 and the bottom portion 54 of the fourth bobbin 50 in the Z-axis direction. It is stored. As shown in FIG. 4, the fourth bobbin 50 includes a fourth hollow tubular portion 52 having a hollow tubular shape, a bottom portion 54 radially protruding from an outer peripheral wall of the fourth hollow tubular portion 52, and a Z-axis negative portion from the bottom portion 54. It has the installation part 58 which protrudes to the direction side.

図４に示すように、第３平角線８６の接続部分８６ｂは、第３部分８６ａにおける周方向端部の一方に接続している。接続部分８６ｂは、その少なくとも一部が、第１部分８２ａである周回部分に対して折り曲げられて、軸方向（Ｚ軸方向）に延びている。図１及び図３に示すように、第３平角線８６の接続部分８６ｂは、第３ボビン４０及び第４ボビン５０から露出している。 As shown in FIG. 4, the connecting portion 86b of the third rectangular wire 86 is connected to one of the circumferential end portions of the third portion 86a. At least a part of the connecting portion 86b is bent with respect to the circumferential portion that is the first portion 82a and extends in the axial direction (Z-axis direction). As shown in FIGS. 1 and 3, the connecting portion 86b of the third rectangular wire 86 is exposed from the third bobbin 40 and the fourth bobbin 50.

図４に示すように、第３平角線８６の外部接続部分８６ｃは、第３部分８６ａにおける周方向端部の他方に接続している。図１に示すように、外部接続部分８６ｃは、第３ボビン４０及び第４ボビン５０から露出しており、外部接続部分８６ｃには、基板又は他の電子部品に対する導電経路が接続される。 As shown in FIG. 4, the external connection portion 86c of the third rectangular wire 86 is connected to the other end of the third portion 86a in the circumferential direction. As shown in FIG. 1, the external connection portion 86c is exposed from the third bobbin 40 and the fourth bobbin 50, and a conductive path to a substrate or another electronic component is connected to the external connection portion 86c.

図４に示すように、コイル装置１０のボビンは、第１ボビン２０、第２ボビン３０、第３ボビン４０及び第４ボビン５０を有している。第１ボビン２０、第２ボビン３０、第３ボビン４０及び第４ボビン５０は、軸方向に分離可能であり、第１ボビン２０と第２ボビン３０の間に２次巻線８０の第１部分８２ａを収容し、第２ボビン３０と第３ボビン４０の間に２次巻線８０の第２部分８４ａを収容し、第３ボビン４０と第４ボビン５０の間に２次巻線８０の第３部分８６ａを収容する。 As shown in FIG. 4, the bobbin of the coil device 10 includes a first bobbin 20, a second bobbin 30, a third bobbin 40, and a fourth bobbin 50. The first bobbin 20, the second bobbin 30, the third bobbin 40, and the fourth bobbin 50 are axially separable, and the first portion of the secondary winding 80 is located between the first bobbin 20 and the second bobbin 30. 82a is accommodated, the second portion 84a of the secondary winding 80 is accommodated between the second bobbin 30 and the third bobbin 40, and the second portion 80a of the secondary winding 80 is accommodated between the third bobbin 40 and the fourth bobbin 50. 3 parts 86a are accommodated.

図２に示すように、第１ボビン２０、第２ボビン３０、第３ボビン４０及び第４ボビン５０で構成されるボビンは、２次巻線８０の第１部分８２ａ、第２部分８４ａ及び第３部分８６ａを、１次巻線７０の上部分７２及び下部分７４に対して適切に絶縁した状態で収容している。なお、図３に示すように、ボビンの両サイドには、ボビンに収容された１次巻線７０及び２次巻線８０を、コア６０に対して絶縁するためのコアカバー９８ａ、９８ｂが配置されている。 As shown in FIG. 2, the bobbin constituted by the first bobbin 20, the second bobbin 30, the third bobbin 40, and the fourth bobbin 50 has a first portion 82 a, a second portion 84 a, and a second portion 84 a of the secondary winding 80. The three parts 86a are accommodated in an appropriately insulated state with respect to the upper part 72 and the lower part 74 of the primary winding 70. As shown in FIG. 3, core covers 98a and 98b for insulating the primary winding 70 and the secondary winding 80 housed in the bobbin from the core 60 are arranged on both sides of the bobbin. Has been done.

図２に示すように、コイル装置１０において、１次巻線７０は、２次巻線８０の第１部分８２ａと第３部分８６ａとの間に、軸方向（Ｚ軸方向）の両側を挟まれるように配置されている。さらに、２次巻線８０の第２部分８４ａは、１次巻線７０の一部である上部分７２と、１次巻線７０の他の一部である下部分７４との間に、軸方向（Ｚ軸方向）の両側を挟まれるように配置されている。なお、２次巻線８０の第１部分８２ａ、第２部分８４ａ及び第３部分８６ａは、第１部分８２ａ、第２部分８４ａ、第３部分８６ａの順に、直列に接続されている。 As shown in FIG. 2, in the coil device 10, the primary winding 70 sandwiches both sides in the axial direction (Z-axis direction) between the first portion 82a and the third portion 86a of the secondary winding 80. It is arranged as follows. Further, the second portion 84 a of the secondary winding 80 has an axis between the upper portion 72 which is a part of the primary winding 70 and the lower portion 74 which is another part of the primary winding 70. It is arranged so as to sandwich both sides in the direction (Z-axis direction). The first portion 82a, the second portion 84a, and the third portion 86a of the secondary winding 80 are connected in series in the order of the first portion 82a, the second portion 84a, and the third portion 86a.

図５は、コイル装置１０の回路図である。１次巻線７０における上部分７２と下部分７４との接続は、コイル装置１０を設置する際に、外部の基板又は端子等を介して行われる場合がある。そのため、図５において、１次巻線７０は、上部分７２と下部分７４の２つのコイルとして記載している。一方、２次巻線８０については、第１〜第３部分８２ａ〜８６ａが、コイル装置１０の内部で接続されている。そのため、２次巻線８０は１つのコイルとして記載している。 FIG. 5 is a circuit diagram of the coil device 10. The connection between the upper portion 72 and the lower portion 74 of the primary winding 70 may be made via an external substrate or terminal when the coil device 10 is installed. Therefore, in FIG. 5, the primary winding 70 is described as two coils of an upper portion 72 and a lower portion 74. On the other hand, with respect to the secondary winding 80, the first to third portions 82a to 86a are connected inside the coil device 10. Therefore, the secondary winding 80 is described as one coil.

図２に示すコイル装置１０において、２次巻線８０のターン数は合計３ターンであり、第１部分８２ａと、第２部分８４ａと、第３部分８６ａとが、それぞれ１ターンずつとなっている。また、１次巻線７０のターン数は合計１１ターンであり、上部分７２と下部分７４とが、それぞれ５．５ターンずつとなっている。 In the coil device 10 shown in FIG. 2, the number of turns of the secondary winding 80 is 3 in total, and the first portion 82a, the second portion 84a, and the third portion 86a are each 1 turn. There is. The number of turns of the primary winding 70 is 11 in total, and the upper part 72 and the lower part 74 are each 5.5 turns.

１次巻線７０及び２次巻線８０のターン数は、コイル装置１０に求められる特性に応じて適宜設定すれば良いが、第１部分８２ａ、第２部分８４ａ及び第３部分８６ａのターン数は同じであり、かつ、上部分７２及び下部分７４のターン数は同じであることが、コイル装置１０の損失を低減する観点から好ましい。また、２次巻線８０の第１部分８２ａ、第２部分８４ａ及び第３部分８６ａのターン数は、実施形態に示すように各１ターンずつであることが、損失の低減の観点から特に好ましい。 The number of turns of the primary winding 70 and the secondary winding 80 may be appropriately set according to the characteristics required for the coil device 10, but the number of turns of the first portion 82a, the second portion 84a, and the third portion 86a. Is the same, and the number of turns of the upper portion 72 and the lower portion 74 is preferably the same from the viewpoint of reducing the loss of the coil device 10. In addition, it is particularly preferable that the number of turns of each of the first portion 82a, the second portion 84a, and the third portion 86a of the secondary winding 80 is one, as shown in the embodiment, from the viewpoint of reducing loss. ..

コイル装置１０の製造方法は特に限定されないが、例えば以下の方法により製造される。 Although the manufacturing method of the coil device 10 is not particularly limited, for example, it is manufactured by the following method.

まず、図４に示す第１平角線８２、第２平角線８４及び第３平角線８６と、第１ボビン２０、第２ボビン３０、第３ボビン４０及び第４ボビン５０とを準備し、第１〜第３平角線８２〜８６の第１〜第３部分８２ａ〜８６ａを、図２に示すように収容しながら、ボビンを組み立てる。 First, the first rectangular wire 82, the second rectangular wire 84, and the third rectangular wire 86 shown in FIG. 4, the first bobbin 20, the second bobbin 30, the third bobbin 40, and the fourth bobbin 50 are prepared. The bobbin is assembled while accommodating the first to third portions 82a to 86a of the first to third rectangular wires 82 to 86 as shown in FIG.

第１〜第３平角線８２〜８６又は導体板の材質としては特に限定されず、例えば、銅、鉄、アルミニウム又はこれらを含む合金のような良導体が挙げられるが、導電性等の観点から銅が好ましい。第１〜第３平角線８２〜８６は、例えば帯状の平角線材料をエッジ方向に曲げることによりＣ字状の第１〜第３部分８２ａ〜８６ａを形成し、さらに端部を軸方向に曲げて接続部分８２ｂ〜８６ｂ、８４ｃと外部接続部分８２ｃ、８６ｃを形成することにより、作成される。 The material of the first to third rectangular wires 82 to 86 or the conductor plate is not particularly limited, and examples thereof include good conductors such as copper, iron, aluminum, and alloys containing these. Is preferred. The first to third rectangular wires 82 to 86 form C-shaped first to third portions 82a to 86a, for example, by bending a strip-shaped rectangular wire material in the edge direction, and further bend the ends in the axial direction. Are formed by forming the connection portions 82b to 86b, 84c and the external connection portions 82c, 86c.

第１〜第４ボビン２０〜５０の材質としては特に限定されないが、樹脂等の絶縁材料によって形成され、例えばフェノール樹脂等を用いることが、耐熱性や強度等の観点から好ましい。 The material of the first to fourth bobbins 20 to 50 is not particularly limited, but it is preferable to use an insulating material such as a resin and use, for example, a phenol resin from the viewpoint of heat resistance and strength.

次に、組み立てられたボビンの第２ボビン３０及び第３ボビン４０にリッツ線を巻回し、１次巻線７０の上部分７２と下部分７４とを形成する。上部分７２から引き出された上部分端部７３及び下部分７４から引き出された下部分端部７５を、端子９２等により第１ボビン２０の端子設置部２８に固定することにより、１次巻線７０がボビンに固定される。１次巻線７０を構成するリッツ線も特に限定されず、エナメル線を撚り合わせて絶縁材で被覆したもの等を用いることができる。リッツ線に含まれる細線の径及び本数等については、コイル装置１０の要求特性等に応じて適宜選択される。 Next, the litz wire is wound around the second bobbin 30 and the third bobbin 40 of the assembled bobbin to form the upper portion 72 and the lower portion 74 of the primary winding 70. By fixing the upper part end part 73 drawn out from the upper part 72 and the lower part end part 75 drawn out from the lower part 74 to the terminal installation part 28 of the first bobbin 20 by the terminals 92 and the like, the primary winding 70 is fixed to the bobbin. The litz wire that constitutes the primary winding 70 is not particularly limited, and an enameled wire twisted and covered with an insulating material can be used. The diameter and the number of thin wires included in the litz wire are appropriately selected according to the required characteristics of the coil device 10.

さらに、図１及び図３に示すように、第１平角線８２と接続部分８２ｂと第２平角線８４の接続部分８４ｂ、第２平角線８４の接続部分８４ｃと第３平角線の接続部分８６ｂをそれぞれボルト９０ａ、９４ａ及びナット９０ｂ、９４ｂを用いて接続し、２次巻線８０を形成する。なお、各接続部分８２ｂ、８４ｂ、８６ｂ、８４ｃの接続方法は特に限定されず、溶接、はんだ付け、接着等の他の方法を用いてもよい。 Further, as shown in FIGS. 1 and 3, the connecting portion 84b of the first rectangular wire 82, the connecting portion 82b and the second rectangular wire 84, and the connecting portion 84c of the second rectangular wire 84 and the connecting portion 86b of the third rectangular wire. Are connected using bolts 90a and 94a and nuts 90b and 94b, respectively, to form the secondary winding 80. The method of connecting the connecting portions 82b, 84b, 86b, 84c is not particularly limited, and other methods such as welding, soldering, and adhesion may be used.

次に、１次巻線７０及び２次巻線８０を形成したボビンに、図３に示すコアカバー９８ａ、９８ｂを取り付けた後、ボビンの上下から第１コア６０ａ及び第２コア６０ｂを取り付けてコア６０を形成する。最後に、コア６０の外周に絶縁テープ１２を巻付けることにより、図１に示すコイル装置１０を得る。 Next, after attaching the core covers 98a and 98b shown in FIG. 3 to the bobbin in which the primary winding 70 and the secondary winding 80 are formed, the first core 60a and the second core 60b are attached from above and below the bobbin. The core 60 is formed. Finally, the insulating tape 12 is wound around the core 60 to obtain the coil device 10 shown in FIG.

図２に示すように、コイル装置１０は、平角線又は導体板で構成される２次巻線８０が、少なくとも第１部分８２ａ、第２部分８４ａ、第３部分８６ａの３つに、軸方向に分けて配置されている。さらに、コイル装置１０では、第１部分８２ａと第３部分８６ａの間に１次巻線７０が挟まれており、第２部分８４ａは、１次巻線７０の上部分７２と下部分７４との間に挟まれている。このようなコイル装置１０は、平角線又は導体板を採用して大電流出力に対応すると同時に、このような配置になっていない従来のコイル装置と比較して、損失を低減して結合を高めることが可能である。なお、２次巻線８０の軸方向の分割数は３つに限定されず、２次巻線８０が４つ以上の部分に分割されて配置されていてもよい。 As shown in FIG. 2, in the coil device 10, the secondary winding 80 composed of a rectangular wire or a conductor plate is axially arranged in at least three of the first portion 82a, the second portion 84a, and the third portion 86a. It is arranged separately. Further, in the coil device 10, the primary winding 70 is sandwiched between the first portion 82a and the third portion 86a, and the second portion 84a includes the upper portion 72 and the lower portion 74 of the primary winding 70. Sandwiched between. Such a coil device 10 employs a rectangular wire or a conductor plate to support a large current output, and at the same time, reduces loss and enhances coupling as compared with a conventional coil device which does not have such an arrangement. It is possible. Note that the number of axial divisions of the secondary winding 80 is not limited to three, and the secondary winding 80 may be divided into four or more parts and arranged.

また、コイル装置１０は、１次巻線７０及び２次巻線８０の内部に配置される軸脚部６２ａ、６２ｂにギャップ６５を形成することで、漏れ磁束がコイル装置１０の外部に影響することを防止し、ノイズを低減することができる。なお、図２に示すように、２次巻線８０における第２部分８４ａは、ギャップ６５に最も近いため、ギャップ６５からの漏れ磁束の影響により発熱を生じやすい。したがって、第２部分８４ａの内径を、第１部分８２ａ及び第３部分８６ａの内径より大きくすることにより、２次巻線８０とギャップ６５との最短距離を長くして、損失を低減してもよい。 In the coil device 10, the leakage magnetic flux affects the outside of the coil device 10 by forming the gap 65 in the shaft leg portions 62a and 62b arranged inside the primary winding 70 and the secondary winding 80. This can be prevented and noise can be reduced. As shown in FIG. 2, since the second portion 84a of the secondary winding 80 is closest to the gap 65, heat is likely to be generated due to the influence of the leakage magnetic flux from the gap 65. Therefore, even if the inner diameter of the second portion 84a is made larger than the inner diameters of the first portion 82a and the third portion 86a, the shortest distance between the secondary winding 80 and the gap 65 is lengthened and the loss is reduced. Good.

また、第１〜第３平角線８２〜８６が接続部分８２ｂ、８４ｂ、８６ｂ、８４ｃを有するため、コイル装置１０は２次巻線８０を容易に形成できる。なお、第１〜第３平角線８２〜８６は、ＸＹ平面に平行な平らな状態でボビンに組み込み、接続部分８２ｂ、８４ｂ、８６ｂ、８４ｃは、１次巻線７０を形成した後に、平角線を折り曲げて形成してもよい。これにより、リッツ線を第２ボビン３０及び第３ボビン４０に巻回する工程を迅速に行うことが可能となる。また、リッツ線を第２ボビン３０及び第３ボビン４０を巻回する工程を、ボビンの組み立て工程の前に行ってもよい。また、２次巻線８０における第１〜第３部分８２ａ〜８６ａは、その断面における長辺がＸＹ平面に平行であるため、コイル装置１０全体におけるＺ軸方向の長さを短縮することができる。ただし、平角線又は導体板で構成される２次巻線の第１〜第３部分は、その断面における短辺がＸＹ平面に平行であってもよい。 Further, since the first to third rectangular wires 82 to 86 have the connecting portions 82b, 84b, 86b, 84c, the coil device 10 can easily form the secondary winding 80. The first to third rectangular wires 82 to 86 are assembled in a bobbin in a flat state parallel to the XY plane, and the connecting portions 82b, 84b, 86b and 84c are formed by forming the primary winding 70 and then the rectangular wires. May be formed by bending. This makes it possible to quickly perform the step of winding the litz wire around the second bobbin 30 and the third bobbin 40. Further, the step of winding the litz wire around the second bobbin 30 and the third bobbin 40 may be performed before the bobbin assembly step. In addition, since the long sides of the cross sections of the first to third portions 82a to 86a of the secondary winding 80 are parallel to the XY plane, the length of the coil device 10 in the Z-axis direction can be shortened. .. However, the short sides in the cross section of the first to third portions of the secondary winding configured by the rectangular wire or the conductor plate may be parallel to the XY plane.

以下、具体的な実施例に基づき本発明の説明を行うが、本発明はこれらの実施例には限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described based on specific examples, but the present invention is not limited to these examples.

１次巻線と２次巻線の配列を変えた３パターン（実施例、参考例１、参考例２）のシミュレーションモデルを作成し、各シミュレーションモデルに係るコイル装置が生じる損失を算出した。 Three patterns of simulation models (Example, Reference Example 1, Reference Example 2) in which the arrangements of the primary winding and the secondary winding were changed were created, and the loss caused by the coil device according to each simulation model was calculated.

＜実施例＞
図７は、実施例に係るシミュレーションモデルが想定するコイル装置１１０を表す断面図である。コイル装置１１０は、図２に示すコイル装置１０と同様の１次巻線７０、２次巻線８０及びコア６０を有している。すなわち、２次巻線８０は、第１部分８２ａ、第２部分８４ａ、第３部分８６ａの３つの部分に分かれており、第１部分８２ａと第３部分８６ａとの間に１次巻線７０の全体を挟み、中央の第２部分８４ａは、１次巻線７０の上部分７２と下部分７４の間に挟まれて配置されている。 <Example>
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the coil device 110 assumed by the simulation model according to the embodiment. The coil device 110 has a primary winding 70, a secondary winding 80, and a core 60 similar to those of the coil device 10 shown in FIG. That is, the secondary winding 80 is divided into three parts, a first portion 82a, a second portion 84a, and a third portion 86a, and the primary winding 70 is provided between the first portion 82a and the third portion 86a. , The central second portion 84a is disposed between the upper portion 72 and the lower portion 74 of the primary winding 70.

２次巻線８０としては、断面積３０ｍｍ^２、厚さ２ｍｍ、内径４７ｍｍの平角線をエッジワイズ巻きしたものとし、コイル装置１０と同様の形状を想定した。２次巻線８０の材質は銅を採用した。１次巻線７０はリッツ線で構成されるため、１次巻線７０における渦電流の発生は、渦電流解析では考慮しなかった。また、渦電流解析では、非磁性であるボビンについても考慮していない。 As the secondary winding 80, a rectangular wire having a sectional area of 30 mm ² , a thickness of 2 mm, and an inner diameter of 47 mm is edgewise wound, and the same shape as the coil device 10 is assumed. The material of the secondary winding 80 is copper. Since the primary winding 70 is composed of a litz wire, the generation of the eddy current in the primary winding 70 was not considered in the eddy current analysis. In the eddy current analysis, non-magnetic bobbins are not taken into consideration.

２次巻線８０のターン数は合計３ターンであり、第１部分８２ａと、第２部分８４ａと、第３部分８６ａとが、それぞれ１ターンずつとなっている。また、１次巻線７０のターン数は合計１１ターンであり、上部分７２と下部分７４とが、それぞれ５．５ターンずつとなっている。 The number of turns of the secondary winding 80 is three in total, and the first portion 82a, the second portion 84a, and the third portion 86a each have one turn. The number of turns of the primary winding 70 is 11 in total, and the upper part 72 and the lower part 74 are each 5.5 turns.

実施例では、コイル装置１１０について渦電流解析を行い、７０ｋＨｚ駆動時におけるインピーダンスマトリクス（Ｚ）を算出した。さらに、算出したインピーダンスマトリクス（Ｚ）に、別途回路シミュレーションで算出した電流値を代入することにより、コイル装置１１０の交流抵抗Ｒａｃを算出した。インピーダンスマトリクス（Ｚ）から交流抵抗Ｒａｃを算出した計算式は、以下のとおりである。

In the example, the coil device 110 was subjected to eddy current analysis, and the impedance matrix (Z) at the time of driving at 70 kHz was calculated. Further, the AC resistance Rac of the coil device 110 was calculated by substituting the calculated impedance matrix (Z) with the current value calculated by the separate circuit simulation. The calculation formula for calculating the AC resistance Rac from the impedance matrix (Z) is as follows.

コイル装置１１０における交流抵抗Ｒａｃの算出条件は、２次側ショート時（Ｖ_２＝０）の１次側からみた交流抵抗とした。交流抵抗Ｒａｃの算出に用いる１次電流の値は、渦電流解析とは別に、回路シミュレーションから算出した。図６は、回路シミュレーションに用いた回路を表す回路図である。回路シミュレーションにおける回路方式は、フルブリッジＬＬＣ直流電流共振、ブリッジ全波整流とした。回路の入出力条件は、入力電圧を２２０Ｖ〜３２５Ｖとし、出力電圧を７０Ｖ〜８０Ｖとした。コイル装置１１０における交流抵抗Ｒａｃの算出結果を表１に示す。 The condition for calculating the AC resistance Rac in the coil device 110 was the AC resistance seen from the primary side when the secondary side was short-circuited (V ₂ =0). The value of the primary current used to calculate the AC resistance Rac was calculated from the circuit simulation separately from the eddy current analysis. FIG. 6 is a circuit diagram showing a circuit used for circuit simulation. The circuit system in the circuit simulation was full bridge LLC direct current resonance and bridge full wave rectification. The input/output conditions of the circuit were such that the input voltage was 220V to 325V and the output voltage was 70V to 80V. Table 1 shows the calculation result of the AC resistance Rac in the coil device 110.

参考例１
図８は、参考例１に係るシミュレーションモデルが想定するコイル装置２１０を表す断面図である。コイル装置２１０は、実施例とは巻線の配置が異なり、１次巻線２７０の上部分２７２と下部分２７４との間に、２次巻線２８０の全体が挟まれている。上部分２７２及び下部分２７４におけるリッツ線のターン数は、実施例と同様に５．５ターンずつである。また、２次巻線２８０の合計ターン数（３ターン）及びコア６０については、実施例と同様である。また、１次巻線２７０の上部分２７２及び下部分２７４を構成するリッツ線や、２次巻線２８０を構成する平角線の材質及び断面形状については、実施例と同様である。 Reference example 1
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the coil device 210 assumed by the simulation model according to the first reference example. The coil device 210 has a winding arrangement different from that of the embodiment, and the entire secondary winding 280 is sandwiched between the upper portion 272 and the lower portion 274 of the primary winding 270. The number of turns of the litz wire in the upper portion 272 and the lower portion 274 is 5.5 turns each, as in the embodiment. The total number of turns (3 turns) of the secondary winding 280 and the core 60 are the same as those in the embodiment. The material and the cross-sectional shape of the litz wire forming the upper portion 272 and the lower portion 274 of the primary winding 270 and the rectangular wire forming the secondary winding 280 are the same as in the embodiment.

図８に示すコイル装置２１０についても、実施例に係るコイル装置１１０と同様に渦電流解析を行い、７０ｋＨｚ駆動時におけるインピーダンスマトリクス（Ｚ）を算出した。さらに、算出したインピーダンスマトリクス（Ｚ）に、実施例１で説明した回路シミュレーションで算出した電流値を代入することにより、コイル装置２１０の交流抵抗Ｒａｃを算出した。コイル装置２１０における交流抵抗Ｒａｃの算出結果を表１に示す。 The coil device 210 shown in FIG. 8 was also subjected to eddy current analysis in the same manner as the coil device 110 according to the example, and the impedance matrix (Z) at the time of driving at 70 kHz was calculated. Further, the AC resistance Rac of the coil device 210 was calculated by substituting the current value calculated by the circuit simulation described in the first embodiment into the calculated impedance matrix (Z). Table 1 shows the calculation result of the AC resistance Rac in the coil device 210.

参考例２
図９は、参考例２に係るシミュレーションモデルが想定するコイル装置３１０を表す断面図である。コイル装置２１０は、実施例及び参考例とは巻線の配置が異なる。コイル装置３１０の２次巻線３８０は、第１部分３８２ａと第３部分３８６ａの２つの部分に分かれており、第１部分３８２ａと第３部分３８６ａとの間に１次巻線３７０の全体を挟んでいる。 Reference example 2
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the coil device 310 assumed by the simulation model according to the second reference example. The coil device 210 is different from the embodiment and the reference example in the arrangement of the windings. The secondary winding 380 of the coil device 310 is divided into two parts, a first part 382a and a third part 386a, and the entire primary winding 370 is provided between the first part 382a and the third part 386a. Sandwiched.

２次巻線３８０の第１部分３８２ａ及び第３部分３８６ａのターン数は、それぞれ１．５ターンずつであり、２次巻線３８０の合計ターン数は、実施例及び参考例１と同様に３ターンである。１次巻線３７０の合計ターン数も、実施例及び参考例１と同様に１１ターンである。また、１次巻線３７０を構成するリッツ線や、２次巻線３８０を構成する平角線の材質及び断面形状については、実施例及び参考例と同様である。 The number of turns of each of the first portion 382a and the third portion 386a of the secondary winding 380 is 1.5, and the total number of turns of the secondary winding 380 is 3 as in the embodiment and the reference example 1. It's a turn. The total number of turns of the primary winding 370 is 11 as in the embodiment and the reference example 1. The material and cross-sectional shape of the litz wire forming the primary winding 370 and the rectangular wire forming the secondary winding 380 are the same as those of the embodiment and the reference example.

図９に示すコイル装置３１０についても、実施例に係るコイル装置１１０と同様に渦電流解析を行い、７０ｋＨｚ駆動時におけるインピーダンスマトリクス（Ｚ）を算出した。さらに、算出したインピーダンスマトリクス（Ｚ）に、実施例１で説明した回路シミュレーションで算出した電流値を代入することにより、コイル装置３１０の交流抵抗Ｒａｃを算出した。コイル装置３１０における交流抵抗Ｒａｃの算出結果を表１に示す。 The coil device 310 shown in FIG. 9 was also subjected to eddy current analysis in the same manner as the coil device 110 according to the example, and the impedance matrix (Z) at the time of driving at 70 kHz was calculated. Further, the AC resistance Rac of the coil device 310 was calculated by substituting the calculated impedance matrix (Z) with the current value calculated by the circuit simulation described in the first embodiment. Table 1 shows the calculation result of the AC resistance Rac in the coil device 310.

総合評価
表１には、各コイル装置１１０、２１０、３１０の７０ｋＨｚ駆動時における交流抵抗Ｒａｃに加えて、７０ｋＨｚ駆動時において渦電流によって生じる損失Ｐ（Ｗ）と、７０ｋＨｚ駆動時における結合係数（Ｋ）を併せて表示している。損失Ｐは、回路シミュレーションで算出した１次電流の値と交流抵抗Ｒａｃから算出したものであり、結合係数（Ｋ）は、上述したインピーダンスマトリクスから算出した値である。 In the comprehensive evaluation table 1, in addition to the AC resistance Rac of each coil device 110, 210, 310 at the time of driving at 70 kHz, the loss P(W) caused by the eddy current at the time of driving at 70 kHz and the coupling coefficient (K ) Is also displayed. The loss P is calculated from the value of the primary current calculated by the circuit simulation and the AC resistance Rac, and the coupling coefficient (K) is the value calculated from the impedance matrix described above.

参考例１に係るコイル装置２１０の配置（図８参照）では、損失Ｐが９６．４Ｗと大きく、７０ｋＨｚ程度の高周波数で駆動した場合には、２次巻線２８０でかなり大きな渦電流損が生じることが理解できる。これに対して、実施例に係るコイル装置１１０の配置（図７参照）では、損失Ｐが６１．４Ｗであり、参考例１の６４％程度と小さい。すなわち、実施例に係るコイル装置１１０は、１次巻線７０および２次巻線８０の配置を参考例１に対して変更することにより、２次巻線８０で生じる渦電流による損失を低減できることが理解できる。また、結合係数（Ｋ）についても、実施例に係るコイル装置１１０は、参考例１に係るコイル装置２１０より良好である。 In the arrangement of the coil device 210 according to the reference example 1 (see FIG. 8), the loss P is as large as 96.4 W, and when driven at a high frequency of about 70 kHz, a considerably large eddy current loss occurs in the secondary winding 280. Understand that it will occur. On the other hand, in the arrangement of the coil device 110 according to the example (see FIG. 7), the loss P is 61.4 W, which is as small as about 64% of the reference example 1. That is, the coil device 110 according to the embodiment can reduce the loss due to the eddy current generated in the secondary winding 80 by changing the arrangement of the primary winding 70 and the secondary winding 80 with respect to the reference example 1. Can understand. Also, regarding the coupling coefficient (K), the coil device 110 according to the example is better than the coil device 210 according to the reference example 1.

参考例２に係るコイル装置３１０の配置（図９参照）では、損失Ｐは８０．６Ｗであり、参考例１に比べて損失Ｐを減少させることはできるものの、実施例ほどの効果は得られないことが理解できる。 In the arrangement of the coil device 310 according to the reference example 2 (see FIG. 9), the loss P is 80.6 W, and although the loss P can be reduced as compared with the reference example 1, the effect of the example is obtained. Understand that there is no.

１０…コイル装置
６０…コア
６２ａ、６２ｂ…軸脚部
６５…ギャップ
７０…１次巻線
７２…上部分
７４…下部分
８０…２次巻線
８２…第１平角線
８２ａ…第１部分
８２ｂ、８４ｂ、８４ｃ、８６ｂ…接続部分
８２ｃ、８６ｃ…外部接続部分
８４…第２平角線
８４ａ…第２部分
８６…第３平角線
８６ａ…第３部分 10... Coil device 60... Core 62a, 62b... Shaft leg 65... Gap 70... Primary winding 72... Upper part 74... Lower part 80... Secondary winding 82... 1st rectangular wire 82a... 1st part 82b, 84b, 84c, 86b... Connection part 82c, 86c... External connection part 84... Second flat wire 84a... Second part 86... Third flat wire 86a... Third part

Claims

A magnetic core having a shaft portion extending in the axial direction,
A primary winding composed of a litz wire that circulates around the shaft,
A secondary winding composed of a rectangular wire or a conductor plate that circulates around the shaft,
A first bobbin for accommodating the primary winding and the secondary winding, a second bobbin, a third bobbin, and a fourth bobbin,
The secondary windings are connected in series with each other, and have at least a first portion, a second portion, and a third portion that are sequentially arranged along the axial direction,
The primary winding is arranged between the first portion and the third portion of the secondary winding so as to sandwich both sides in the axial direction,
The second portion of the secondary winding is arranged so as to sandwich both sides in the axial direction between a part of the primary winding and another part of the primary winding. Cage,
The second bobbin and the third bobbin each have an upper flange portion, an intermediate flange portion, and a lower flange portion that are sequentially arranged from one side to the other side in the axial direction,
The part of the primary winding is divided and wound between the upper flange portion and the intermediate flange portion of the second bobbin and between the intermediate flange portion and the lower flange portion. ,
Said primary winding said other part of is wound by dividing between the third said lower flange portion, and between the intermediate flange portion of the intermediate flange portion and the upper flange portion of the bobbin And
The flat wire or the conductor plate is connected to a C-ring-shaped revolving portion extending in the circumferential direction of the shaft portion and a circumferential end portion of the revolving portion, and at least a part of the connecting portion extending in the axial direction. Has and
The first portion, the second portion and the third portion of the secondary winding are constituted by the winding portion,
The first portion is housed in a recess formed in the lower surface of the lid portion of the first bobbin and a recess formed in the upper surface of the upper collar portion of the second bobbin, respectively. It is stored between two bobbins,
The second portion is accommodated in a recess formed in the lower surface of the lower collar portion of the second bobbin and a recess formed in the upper surface of the upper collar portion of the third bobbin, respectively, and the second bobbin and Stored between the third bobbins,
The third portion is housed in a concave portion formed on the lower surface of the lower collar portion of the third bobbin and a concave portion formed on the upper surface of the bottom portion of the fourth bobbin, respectively. It is stored between bobbins,
The coil device , wherein the first portion, the second portion, and the third portion are connected in series via the connecting portion .

One end of the part of the primary winding is fixed to a terminal,
One end of the other part of the primary winding is fixed to another terminal,
The other end of the part of the primary winding and the other end of the other part of the primary winding are formed so as to be electrically connectable via an external connecting member or wiring. The coil device according to claim 1, wherein: