JPH06196341A - 巻線部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 電子機器用の小型・薄型で高いインダクタン
スを有する直流重畳特性の優れた高性能巻線部品を提供
する。 【構成】 巻枠本体２の略中央にて巻線部を分断すると
ともに巻枠本体２を挟装して所定の間隔で平行に対峙す
る二つの鍔１０、１１で構成される中間嵌装枠１２と、
前記分断された双方の巻線部に巻線３５を渡す渡り部１
３が底部に設けられた前記中間嵌装枠１２を支持する基
台１４を有するコイルボビン１に、巻線を捲回後、前記
中間嵌装枠１２の基台１４上に巻枠本体２の巻軸と直交
するＩ字形状の磁心１６を前記二つの鍔１０、１１の間
に嵌挿するとともに、二つのＥ字形状の磁心１７、１８
の各中央磁脚１９、２０を前記嵌挿孔３に向かい合わせ
に嵌挿することにより、物理的に両磁心の対応する中央
磁脚１９と２０及び側磁脚２１と２２が各々Ｉ型磁心と
物理的に接合して田字形状の閉磁路が形成された構造。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子機器の回路基板
に実装する小型のトランス、チョークコイル等の巻線部
品に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器等に対する小型・高性能
化の消費者ニーズは強く、これに伴い電子回路基板に搭
載される電子部品において比較的大きい容積を占める巻
線部品であるトランスやチョークコイル等も小型・薄型
化を図りつつ高性能化（高インダクタンス・高許容電流
値）を求める声が強い。

【０００３】例えば、トランスはコンバーター、インバ
ーター等で使用され、磁性材料等よりなる磁心を巻線が
捲回されたコイルボビンに嵌装し、更に固定具等により
固定することにより構成されており、必然的に電子回路
基板に面実装される他の電子部品に比べて容積の大きい
部品となっている。

【０００４】一方、巻線部品はその容積に比較してイン
ダクタンスＬが大きく、且つ許容電流値ｉｍａｘの大き
いものが高性能巻線部品として求められているが、一般
に所定の実効透磁率を有する磁性材料の磁心を用い、コ
イルの実効断面積が一定の場合、近似的に下記関係式が
成り立つ。

【０００５】（インダクタンス）Ｌ＝Ｎ²・μｅ・Ａ／
ｙ 但し、μｅ；実効透磁率、Ｎ；巻数、Ａ；実効断面積、
ｙ；実効磁路長 上記関係式から明らかなようにインダクタンスＬを大き
くするにはコイルボビンに巻く巻線の巻数Ｎを多くする
か、もしくは実効磁路長ｙを短くする必要がある。

【０００６】次に、従来の巻線部品構造の典型として小
型トランスの構造を図６及び図７を基に詳述する。

【０００７】図６は上記従来の小型トランスのコイルボ
ビン及び磁心の構造を示す分解斜視図である。

【０００８】図中、コイルボビン４１は合成樹脂等を金
型等により成形加工することにより形成されている。即
ち、四角柱形状を有する巻枠本体４２の外周部には、エ
ナメル線等の巻線が捲回される巻線部４３が設けられて
おり、また内部には、磁心（例えば後述のＥ字形状を有
する磁心５０の中央磁脚５１）が嵌挿される嵌挿孔４４
が貫通形成されている。

【０００９】前記巻枠本体４２の手前並びに後方には、
それぞれ第一嵌装枠４５及び第二嵌装枠４６が前期巻枠
本体２を挟装するように設けられており、然るに前記巻
枠本体４２、第一嵌装枠４５及び第二嵌装枠４６より略
糸巻形状を形成している。

【００１０】この際、前記嵌挿孔４４は、例えばコイル
ボビン４１が一体成型されることより、第一嵌装枠４５
及び第二嵌装枠４６にも開口形成される。

【００１１】更に、前記第一嵌装枠４５及び第二嵌装枠
４６には、手前側に第一基台４７が、また後方側に第二
基台４８がそれぞれ延設されており、各基台４７、４８
の嵌挿孔方向の側面には、嵌挿孔３に平行な位置で該側
面に直角にピン端子４９が突設されている。

【００１２】一方、上記コイルボビン４１に組み合わせ
る磁心５０はＥ字形状の磁心（以下、Ｅ型磁心とも称
す。）であり、巻線を捲回後、このＥ型磁心５０を二個
向かい合わせにそれぞれの中央磁脚５１が嵌挿孔４４に
嵌挿されるとともに、巻枠本体外側の側磁脚５２も併せ
て互いに物理的に接合される。

【００１３】図７は小型トランス４０の斜視図である。
図において、小型トランス４０はピン端子４９を突設し
たコイルボビン４１に巻線４６を捲回して所定のピン端
子にからげてある。次に、二つのＥ型磁心５０の中央磁
脚５１をコイルボビン４１の嵌挿孔４４に向かい合わせ
に挿入し、また側磁脚５２を巻線の外に位置させ、各々
の側磁脚５２の先端を物理的に接合した構造となってい
る（ＥＥ型構造）。

【００１４】尚、上記Ｅ型磁心をＵ字形状のＵ型磁心に
置換したトランスも一般に利用されている（ＵＵ型構
造）。

【００１５】更には、一方をＥ型磁心またはＵ型磁心と
して、他方をＩ字形状のＩ型磁心として、巻枠本体の中
央で接合するのでなく、一方の基台上で接合する構造の
トランス（ＥＩ型、ＵＩ型構造）も開発されている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、巻線部
品の高性能化（高インダクタンス化）、小型・薄型化の
要求に対して、実効透磁率μｅは使用磁心の材質（パー
マロイ、圧粉磁心、フェライト等）で決まり、巻数Ｎを
多くすると巻厚が厚くなり薄型化の要求に反することに
なる。

【００１７】また、巻線部品においては直流重畳特性が
問題になる。この直流重畳特性とは一般に直流電流を加
えたときの特性値の変動をいうが、巻線部品において
は、巻数Ｎを増やすと該特性が劣化して電流があまり流
せなくなる。所定のインダクタンス値に対する許容電流
値ｉｍａｘの値が巻線部品の直流重畳特性に相当する
（図５参照）。

【００１８】一方、実効磁路長ｙを短くすると巻枠本体
の巻線部の領域が短くなるので巻数Ｎを変えないで同等
のインダクタンスを得るには重ねて捲回せざるをえず、
必然的に巻厚が厚くなって薄型化に反することになって
しまう。

【００１９】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、小型・薄型化を図りつつ、高インダクタンスを
得ることが可能な直流重畳特性に優れた巻線部品を提供
するものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、内側に磁心が
嵌挿される嵌挿孔が形成されるとともに外側に巻線が捲
回される巻線部を有する巻枠本体と、前記巻枠本体を両
端にて挟装する嵌装枠と、これら両嵌装枠を各々支持す
るとともにピン端子が配設された基台と、前記巻枠本体
の略中央にて巻線部を分断するとともに巻枠本体を挟装
して所定の間隔で平行に対峙する二つの鍔で構成される
中間嵌装枠と、前記分断された双方の巻線部に巻線を渡
す渡り部が底部に設けられた前記中間嵌装枠を支持する
基台と、を有するコイルボビンに、前記中間嵌装枠の基
台上に巻枠本体の巻軸と直交するＩ字形状の磁心を前記
二つの鍔の間に嵌挿するとともに、二つのＥ字形状の磁
心の各中央の磁脚を前記嵌装孔に向かい合わせに嵌挿す
ることにより、田字形状の閉磁路が形成されていること
を特徴とする巻線部品を提供することにより、上記目的
を達成するものである。

【００２１】また、前記コイルボビンの嵌挿孔に向かい
合わせに嵌挿される磁脚が二つのＵ型形状の磁心の各一
方の磁脚であり、前記中間嵌装枠の二つの鍔の間に嵌挿
されたＩ字形状の磁心とともに日型形状の閉磁路が形成
されていることを特徴とする巻線部品を提供することに
より、上記目的を達成するものである。

【００２２】

【作用】本発明においては、中間嵌装枠に設けられた所
定の間隔で平行に対峙する二つの鍔は巻枠の巻線部を嵌
挿孔とともに分断しているので、上記平行に対峙する二
つの鍔の間に嵌挿されたＩ字形状の磁心（以下Ｉ型磁心
と称す）は物理的に嵌装孔に向かい合わせに嵌挿された
二つのＥ字形状の磁心の各中央の磁脚、及び側磁脚とと
もに田字形状に接合して閉磁路を構成する。したがっ
て、磁路の分岐が可能となり、実効磁路長が短くなる。

【００２３】また同様に二つのＵ型磁心とＩ型磁心との
上記と同様の組み合わせで、日字形状の閉磁路が構成さ
れ、磁路の分岐が可能となり、実効磁路長が短くなる。

【００２４】したがって、巻数を増やすことなく高いイ
ンダクタンスが得られるので優れた直流重畳特性が得ら
れる。

【００２５】さらに、中間嵌装枠基台の底部に分断され
た双方の巻線部に巻線を渡す渡り部が設けられているの
で、段差を生じることなく一連に巻線を両巻線部に捲回
することが可能である。したがって、巻線を両巻線部に
渡って捲回した場合、中間嵌装枠基台部分にて巻線がふ
くらんで巻厚が増すことはない。

【００２６】

【実施例】本発明の実施例を、図面に基いて詳細に説明
する。

【００２７】図１は本発明に係わる巻線部品の例として
の小型トランスの構造を示す分解斜視図、図２は同実施
例において巻線を捲回し入出力端子にからげ、磁心を挿
入して完成させた小型トランスの斜視図である。

【００２８】両図面において、小型トランス３０は、内
側に磁心が嵌挿される嵌挿孔３が形成されるとともに外
側に巻線が捲回される巻線部を有する巻枠本体２と、前
記巻枠本体２を両端にて挟装する嵌装枠５、６と、これ
ら両嵌装枠を各々支持するとともにピン端子７が配設さ
れた基台８、９と、前記巻枠本体２の略中央にて巻線部
を分断するとともに巻枠本体２を挟装して所定の間隔で
平行に対峙する二つの鍔１０、１１で構成される中間嵌
装枠１２と、前記分断された双方の巻線部に巻線３５を
渡す渡り部１３が底部に設けられた前記中間嵌装枠１２
を支持する基台１４と、を有するコイルボビン１に、巻
線３５を捲回後、前記中間嵌装枠１２の基台１４上に巻
枠本体２の巻軸と直交するＩ字形状の磁心１６を前記二
つの鍔１０、１１の間に嵌挿するとともに、二つのＥ字
形状の磁心１７、１８の各中央磁脚１９、２０を前記嵌
挿孔３に向かい合わせに嵌挿することにより、物理的に
両磁心の対応する中央磁脚１９と２０及び側磁脚２１と
２２が各々Ｉ型磁心と物理的に接合して田字形状の閉磁
路が形成された構造となっている。尚、前記コイルボビ
ン１は、例えばフェノール樹脂等を材質としており、該
合成樹脂を金型等により成型加工することにより一体形
成される。

【００２９】上記構造の小型トランス３０においては、
図４の（Ａ）の各磁心が組み合わされた平面図から明ら
かなようにＩ型磁心１６が介されることによって閉磁路
が分岐して、実効磁路長ｙが短くなることが解る。比較
として同図（Ｂ）に従来のＥＥ型構造の小型トランス４
０の実効磁路長ｙ′を示す。

【００３０】前述のように巻線部品がその容積に比較し
てインダクタンスＬが大きく、且つ許容電流値ｉｍａｘ
の大きいものが高性能巻線部品として求められている現
在、一般に所定の実効透磁率を有する磁性材料の磁心を
用い、小型・薄型化のためコイルの実効断面積が大きく
できない条件の元では、下記近似式において明らかなよ
うに、インダクタンスＬを大きくするにはコイルボビン
に巻く巻線の巻数Ｎを多くするか、もしくは実効磁路長
ｙを短くする方法がある。

【００３１】（インダクタンス）Ｌ＝Ｎ²・μｅ・Ａ／
ｙ （但し、μｅ；実効透磁率、Ｎ；巻数、Ａ；実効断面
積、ｙ；実効磁路長）しかしながら、従来の問題点で指
摘したとおり、巻数Ｎを増やすと直流重畳特性が劣化し
て巻線に流す電流が大きくできない。一方、単にコイル
ボビンの巻枠を短くして実効磁路長ｙを短縮すると巻枠
本体の巻線部の領域が短くなるので巻数Ｎを変えないで
同等のインダクタンスを得るには重ねて捲回せざるをえ
ず、必然的に巻厚が厚くなって薄型化に反することにな
ってしまう。

【００３２】この点、本発明に係わる巻線部品の構造に
おいては、巻線部の領域を短くすることなしに前記実効
磁路長ｙの短縮が可能となって、上記問題点が解決され
る。図５は巻線部品の直流重畳特性として所定のインダ
クタンス値に対する許容電流値ｉｍａｘの値の関係を示
す一例であるが、同条件の従来品の特性（ｂ）と比較し
て本発明に係わる巻線部品の特性（ａ）が明らかな有意
差をもって向上していることが解る。

【００３３】次に、図３は巻線３５が一重に捲回された
本発明に係わるコイルボビン１を裏面から見た斜視図で
ある。尚、本実施例では基台８、９の底面には巻枠本体
とリード端子間に巻線を導出する切り込み溝３１が各リ
ード端子間に配設されている。

【００３４】上記コイルボビン１では、中間嵌装枠１２
の基台１４の底面３２に巻線３５を渡す渡り部１３とし
ての凹部が設けられているので、巻線３５が分断された
両巻線部を巻軸と平行に一連に渡すことが可能であるこ
とが解る。

【００３５】尚、本実施例において、中間嵌装枠の基台
１４底部の渡り部１３の形状は前記実施例のような凹形
状に限らず、段を越えることなく一連に渡すことが可能
であれば他の形状であってもよい。

【００３６】また、本実施例において磁心の組み合わせ
は二つのＥ型磁心とＩ型磁心を組み合わせたＥＩＥ型構
造であったが、第二の実施例として二つのＵ型磁心とＩ
型磁心を組み合わせたＵＩＵ型構造の巻線部品がある。
これも基本的に同発明の範囲内であって、前述のコイル
ボビン１とほぼ同形のコイルボビンの嵌挿孔に向かい合
わせに嵌挿される磁脚が二つのＵ型形状の磁心の各一方
の磁脚であり、前述の中間嵌装枠の二つの鍔の間に嵌挿
されたＩ字形状の磁心とともに日字形状の閉磁路が形成
される構造となっており、以下詳細な説明は省略する。

【００３７】念のため付言すれば、従来のＵＵ型構造も
しくはＵＩ型構造の巻線部品と比較して上記ＵＩＵ型構
造の閉磁路が口字形状から日字形状となって実効磁路長
ｙが短くなり、直流重畳特性が向上するのは明らかであ
る。

【００３８】

【発明の効果】本発明に係わる巻線部品は上記のように
構成されているため、巻厚を増やすことなく直流重畳特
性に優れ、且つ大きなインダクタンスを有する高性能な
小型・薄型の巻線部品が得られるという優れた効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる巻線部品の構造を示す分解斜視
図である。

【図２】同実施例における中間嵌装枠底面の凸部付近の
巻線状態を底面側から見た拡大斜視図である。

【図３】（Ａ）は本発明に係わる巻線部品の閉磁路の状
態、（Ｂ）は従来の巻線部品の閉磁路の状態をそれぞれ
示す図である。

【図４】巻線が捲回された本発明に係わるコイルボビン
を裏面から見た斜視図である。

【図５】横軸にインダクタンス、縦軸に許容電流値を表
した巻線部品の直流重畳特性図である。

【図６】従来の小型トランスの構造を示す分解斜視図で
ある。

【図７】従来の小型トランスの斜視図である。

【符号の説明】

１ コイルボビン ２ 巻枠本体 ３ 嵌挿孔 ５、６ 嵌装枠 ７ ピン端子 ８、９ 基台 １０、１１ 鍔 １２ 中間嵌装枠 １３ （巻線）渡り部 １４ 基台 １６ Ｉ型磁心 １７、１８ Ｅ型磁心 １９、２０ 中央磁脚 ２１、２２ 側磁脚 ３０ 小型トランス ３１ 切り込み溝 ３２ 中間嵌装枠基台の底面 ３５ 巻線 ４０ 小型トランス ４１ コイルボビン ４２ 巻枠本体 ４３ 巻線部 ４４ 嵌挿孔 ４５ 第一嵌装枠 ４６ 第二嵌装枠 ４７ 第一基台 ４８ 第二基台 ４９ ピン端子 ５０ Ｅ型磁心 ５１ 中央磁脚 ５２ 側磁脚

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内側に磁心が嵌挿される嵌挿孔が形成さ
   れるとともに外側に巻線が捲回される巻線部を有する巻
   枠本体と、前記巻枠本体を両端にて挟装する嵌装枠と、
   これら両嵌装枠を各々支持するとともにピン端子が配設
   された基台と、前記巻枠本体の略中央にて巻線部を分断
   するとともに巻枠本体を挟装して所定の間隔で平行に対
   峙する二つの鍔で構成される中間嵌装枠と、前記分断さ
   れた双方の巻線部に巻線を渡す渡り部が底部に設けられ
   た前記中間嵌装枠を支持する基台と、を有するコイルボ
   ビンに、前記中間嵌装枠の基台上に巻枠本体の巻軸と直
   交するＩ字形状の磁心を前記二つの鍔の間に嵌挿すると
   ともに、二つのＥ字形状の磁心の各中央の磁脚を前記嵌
   装孔に向かい合わせに嵌挿することにより、田字形状の
   閉磁路が形成されていることを特徴とする巻線部品。
2. 【請求項２】 請求項１記載のコイルボビンの嵌挿孔に
   向かい合わせに嵌挿される磁脚が二つのＵ型形状の磁心
   の各一方の磁脚であり、前記中間嵌装枠の二つの鍔の間
   に嵌挿されたＩ字形状の磁心とともに日型形状の閉磁路
   が形成されていることを特徴とする巻線部品。