KR20000071255A

KR20000071255A - 코일 장치 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20000071255A
Application number: KR1020000002109A
Authority: KR
Inventors: 요시모리히또시
Original assignee: 요시모리 히또시; 가부시끼가이샤 에스애취티
Priority date: 1999-01-18
Filing date: 2000-01-18
Publication date: 2000-11-25
Also published as: CN1299301C; JP2000277337A; CN1261200A; KR100768356B1; JP3309372B2

Abstract

자기 갭부(41a)를 갖는 코어(4)의 주위에 코일(5)을 권취 장착하여 이루어지는 초크 코일 장치에 있어서, 자기 갭부(41a)는 코어(4)의 중심축과 직교하는 단면에 있어서의 관통 방향이 코어(4)의 반경 방향에 대하여 경사져 있다. 코어(4)는 자기 갭부(41a)를 사이에 두고 서로 대향하는 한 쌍의 단부면을 갖는 C자형 코어편과, 자기 갭부 내에 코일 도선이 통과 가능한 간극을 남기고 코어편을 수용하는 케이스로 구성된다. 이로써, 권선 작업이 종래보다도 용이해지고 자동화가 가능해진다.

Description

코일 장치 및 그 제조 방법{COIL DEVICE AND PROCESSES FOR PRODUCING SAME}

본 발명은 각종 교류 기기에 있어서의 정류 회로, 잡음 방지 회로, 공진 회로 등에 장비되는 코일 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

종래부터 초크 코일 장치는 도17에 도시한 바와 같이 링형의 코어(7)에 코일(8)을 권취 장착하여 구성되고, 코어(7)는 도18에 도시한 바와 같이 폭(G)의 자기 갭부를 갖는 C자형 코어편(71)과, 코어편(71)을 수용하는 합성 수지로 만들어진 상반 케이스(72) 및 하반 케이스(73)로 구성되어 있다. 코일(8)은 도19a 내지 도19c에 도시한 바와 같이, 코어(7)의 중앙 구멍(70)에 도선(81)의 선단부(81a)를 삽입 관통시키면서 코어(7)의 주위에 도선(81)을 소정 횟수만큼 권취하여 형성된다.

상기 초크 코일 장치에 있어서는 상반 케이스(72) 및 하반 케이스(73)에 의해서 코어편(71)과 코일(8) 사이의 전기적 절연을 꾀할 수 있다. 또, 도선(81)은 코어(7)의 주위에 권취했을 때의 상호의 단락을 방지하는 것을 주목적으로 하여 절연 수지에 의해서 피복되어 있다.

그런데, 상기 초크 코일 장치의 제조 방법에 있어서, 코어(7)에 도선(81)을 가지런한 권선 상태로 권취하기 위해서는 중앙 구멍(70)에 삽입 관통시켜야 하는 도선(81)의 선단부(81a)를 가능한 한 길게 하여 도선(81)을 직선에 가까운 상태로 유지하면서 권선 작업을 행할 필요가 있다.

그러나, 코어(7)의 중앙 구멍(70)에 삽입 관통시켜야 하는 도선(81)의 선단부(81a)의 길이가 커지면 커질수록 작업자는 권선의 길이에 따라 이동해야 하므로, 작업이 곤란해지는 문제가 있다. 코어(7)의 중앙 구멍(70)에 삽입 관통시켜야 하는 도선(81)을 짧게 절첩하여 정리하면 작업성은 개선되지만, 도선(81)을 절곡함으로써 도선(81)에 굽힘 자국이 생겨서 그 후의 도선(81)의 권취가 곤란해진다. 또, 도19a 내지 도19c에 도시한 권선 작업은 자동화가 곤란하여 수작업에 의존하고 있었으므로, 생산 능률이 낮은 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 코어에 대한 권선 작업이 종래보다도 용이하고 자동화가 가능해지는 신규 구조의 코일 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

도1은 본 발명의 제1 실시예의 초크 코일 장치를 도시한 사시도.

도2는 도1의 초크 코일 장치를 구성하는 코어의 분해 사시도.

도3a 내지 도3d는 도2의 코어에 대한 권선 공정을 도시한 사시도.

도4a 내지 도4d는 권선 공정을 자동화한 경우의 공정도.

도5a 내지 도5c는 스페이서의 장착 공정 및 스페이서의 다른 구성예를 도시한 사시도.

도6은 자성 스페이서를 장착한 경우의 갭 폭을 설명하는 도면.

도7은 직류 바이어스 전류와 인덕턴스의 관계에 있어서 구성이 다른 초크 코일 장치의 특성을 도시한 그래프.

도8은 직류 바이어스 전류와 인덕턴스의 관계에 있어서 코어편의 특성과 자성 스페이서의 특성을 합성하여 얻어지는 특성을 도시한 그래프.

도9는 본 발명의 제2 실시예의 초크 코일 장치를 도시한 사시도.

도10은 도9의 초크 코일 장치를 구성하는 코어의 분해 사시도.

도11은 도10의 코어의 평면도.

도12는 중공 코일의 사시도.

도13a 내지 도13c는 코어에 중공 코일을 장착하는 공정을 도시한 평면도.

도14a 및 도14b는 단면이 원형인 도선에 의해서 코일을 형성하는 예를 설명하는 도면.

도15a 및 도15b는 단면이 직사각형인 도선에 의해서 코일을 형성하는 예를 설명하는 도면.

도16a 및 도16b는 단면이 사다리꼴형인 도선에 의해서 코일을 형성하는 예를 설명하는 도면.

도17은 종래의 초크 코일 장치를 도시한 사시도.

도18은 도17의 초크 코일 장치를 구성하는 코어의 분해 사시도.

도19a 내지 도19c는 도18의 코어에 대한 권선 공정을 도시한 사시도.

도20은 직류 바이어스 전류와 인덕턴스의 관계에 있어서 자기 갭부의 관통 방향이 다른 두 개의 초크 코일 장치의 특성을 비교한 그래프.

도21은 자속 밀도와 코어 손실의 관계에 있어서 자기 갭부의 관통 방향이 다른 두 개의 초크 코일 장치의 특성을 비교한 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 4, 7 : 코어

2, 5, 8 : 코일

3, 6 : 스페이서

10, 40 : 간극

11, 41 : 코어편

11a, 41a : 자기 갭부

12, 42 : 상반 케이스

13, 43 : 하반 케이스

21, 51 : 도선

50 : 중공 코일

본 발명에 관한 코일 장치는 자기 갭부(11a)를 갖는 코어(1)와, 상기 코어(1)의 주위에 권취 장착된 코일(2)을 구비하고, 코어(1)는 상기 자기 갭부(11a)를 사이에 두고 서로 대향하는 한 쌍의 단부면을 갖는 C자형 코어편(11)과, 상기 자기 갭부(11a) 내에 코일 도선(21)이 통과 가능한 간극(10)을 남기고 코어편(11)의 표면을 피복하는 절연층으로 구성되어 있다.

종래의 코일 장치에 있어서는 코어편 전체가 케이스에 의해 피복되고, 코어는 끊어짐이 없는 링형으로 형성되어 있었던 데 비해, 본 발명의 코일 장치에 있어서는 코어(1)가 간극(10)을 갖는 C자형으로 형성되어 있으므로, 상기 간극(10)을 이용함으로써 코어(1)에 코일 도선(21)을 용이하게 권취할 수 있다.

또, 상기 본 발명에 관한 코일 장치에 있어서, 절연층은 코어편(11)을 수용하는 수지로 만들어진 케이스로 형성하거나, 또는 코어편(11)의 표면에 도포된 절연 도료로 형성하거나, 또는 삽입체 성형에 의해서 형성하는 것이 가능하다.

또, 코어(1)의 간극(10)에는 자성 또는 비자성 스페이서(3)를 장착할 수 있다. 여기서, 스페이서(3)를 코어편(11)과는 다른 특성의 자성 재료로 형성한 경우, 코어(1)에는 코어편(11)의 자기 특성과 스페이서(3)의 자기 특성을 합성한 자기 특성을 얻을 수 있게 된다.

본 발명에 관한 코일 장치의 구체적 구성에 있어서, 코어(1)의 자기 갭부(11a)는 코어편(11)의 중심축과 직교하는 단면에 있어서의 관통 방향이 코어편(11)의 중심축과 교차하거나 또는 코어편(11)의 중심축으로부터 어긋나 있다.

또, 코일 도선(21)의 단면 형상은 원형, 직사각형 또는 코어 표면에 하측 바닥부가 접촉하는 사다리꼴형으로 형성되어 있다.

상기 본 발명의 코일 장치의 제조 방법은,

자기 갭부(11a)를 사이에 두고 서로 대향하는 한 쌍의 단부면을 갖는 C자형 코어편(11)의 표면에 자기 갭부(11a) 내에 코일 도선(21)이 통과 가능한 간극(10)을 남기고 절연층을 형성하는 코어 제조 공정과,

코어 제조 공정을 거쳐서 얻어진 코어(1)의 간극(10)으로부터 코어(1)의 중앙 구멍에 코일 도선(21)을 통과시킴으로써 코어(1)의 주위에 코일(2)을 권취 장착하는 코일 권취 장착 공정을 갖고 있다.

상기 제조 방법에 따르면, 코일 권취 장착 공정에서 코어(1)의 간극(10)으로부터 코어(1)의 중앙 구멍에 코일 도선(21)을 통과시키면서 코어(1)의 주위에 코일 도선(21)을 권취할 수 있으므로, 종래와 같이 코일 도선의 선단부를 코어의 중앙 구멍에 삽입 관통시키는 작업은 불필요하며, 권선 작업이 종래보다도 용이해진다. 또, 코일 도선의 선단부를 코어의 표면에 고정하고, 상기 코어를 회전시킴으로써 코일 도선을 코어의 주위에 권취할 수 있으므로, 권선 작업의 자동화가 가능하다.

또, 본 발명에 관한 다른 코일 장치는 자기 갭부(41a)를 갖는 링형 또는 C자형 코어(4)와, 상기 코어(4)의 주위에 권취 장착된 코일(5)을 구비하고, 코어(4)의 자기 갭부(41a)는 코어(4)의 중심축과 직교하는 단면에 있어서의 관통 방향이 코어(4)의 반경 방향에 대하여 경사져 있다.

그리고, 코어(4)의 중심축이라 함은 코어(4)가 그리는 원형 또는 원호의 중심 위치를 코어(4)에 대하여 수직으로 관통하는 축을 의미한다.

상기 본 발명의 코일 장치에 따르면, 후술하는 실험 결과로부터 명확해지는 바와 같이, 코어의 중심축과 직교하는 단면에 있어서의 자기 갭부의 관통 방향이 코어의 중심축과 교차하는 종래의 코일 장치에 비해 코어 손실이 작아진다. 따라서, 상기 코일 장치를 사용한 교류 기기의 에너지 효율을 개선할 수 있다.

구체적 구성에 있어서, 코어(4)는 상기 자기 갭부(41a)를 사이에 두고 서로 대향하는 한 쌍의 단부면을 갖는 C자형 코어편(41)과, 상기 자기 갭부(41a) 내에 코일 도선(51)이 통과 가능한 간극(40)을 남기고 코어편(41)의 표면을 피복하는 절연층으로 구성된다.

상기 구체적 구성에 따르면, 코어(4)가 간극(40)을 갖는 C자형으로 형성되어 있으므로, 상기 간극(40)을 이용함으로써 코어(4)에 코일 도선(51)을 용이하게 권취할 수 있다.

상기 본 발명에 관한 코일 장치에 있어서, 절연층은 코어편(41)을 수용하는 수지로 만들어진 케이스로 형성하거나, 또는 코어편(41)의 표면에 도포된 절연 도료로 형성하거나, 또는 삽입체 성형에 의해서 형성하는 것이 가능하다.

또, 코어(4)의 간극(40)에는 자성 또는 비자성 스페이서(6)를 장착할 수 있다. 여기서, 스페이서(6)를 코어편(41)과는 다른 특성의 자성 재료로 형성한 경우, 코어(4)에는 코어편(41)의 자기 특성과 스페이서(6)의 자기 특성을 합성한 자기 특성을 얻을 수 있게 된다.

상기 본 발명의 코일 장치의 제조 방법은,

코어편(41)의 중심축과 직교하는 단면에 있어서의 자기 갭부(41a)의 관통 방향이 코어편(41)의 반경 방향에 대하여 경사지게 되는 코어편(41)을 제조하는 코어편 제조 공정과,

코어편 제조 공정을 거쳐서 얻어진 코어편(41)의 표면에 상기 자기 갭부(41a) 내에 코일 도선(51)이 통과 가능한 간극(40)을 남기고 절연층을 형성하는 절연층 형성 공정과,

절연층 형성 공정을 거쳐서 얻어진 코어(4)의 간극(40)으로부터 코어(4)의 중앙 구멍에 중공 코일(50)의 일부를 통과시켜서 코어(4)의 주위에 중공 코일(50)을 권취 장착하는 코일 권취 장착 공정을 갖고 있다.

상기 제조 방법에 있어서는 코어의 주위에 도선을 권취하는 것이 아니라, 미리 코어(4)와는 별개 부재로 중공 코일(50)을 제조해 두고, 그 후 코어(4)의 간극(40)으로부터 코어(4)의 중앙 구멍에 중공 코일(50)의 일부를 통과시켜서 코어(4)의 주위에 중공 코일(50)을 장착한다. 따라서, 권선 공정이 한층 더 간단해진다.

또, 코어(4)의 간극(40)으로부터 코어(4)의 중앙 구멍에 중공 코일(50)의 일부를 통과시킬 때, 자기 갭부(41a)는 코어(4)의 중심축과 직교하는 단면에 있어서의 관통 방향이 코어(4)의 중심축으로부터 어긋나 있고, 이로써 코어편(41)의 한 쪽 단부면이 코어 내주면의 접선 방향을 향해 경사지게 된다. 따라서, 코어(4)의 간극(40)으로부터 코어(4)의 중앙 구멍에 중공 코일(50)의 일부를 통과시킬 때, 상기 중공 코일의 중앙 구멍을 통과해야 하는 코어 선단부의 단면 형상이 작아져서, 중공 코일(50)을 코어(4)의 표면에 가능한 한 밀착시키도록 소경화한 경우에도 중공 코일(50)을 무리없이 코어(4)에 권취 장착하는 것이 가능하다.

특히, 코어편(41)의 한 쪽 단부면을 코어편(41)의 중심축으로부터의 수직 거리가 코어편(41)의 내주면 반경과 동일 또는 대략 동일한 거리가 되는 위치에 형성한 경우, 상기 코어 선단부의 단면 형상이 가장 작아지고, 그 결과 코어편(41)에 장착 가능한 중공 코일(50)의 내경을 최소화할 수 있다.

또, 일반적으로 자기 갭부의 갭 폭이 커질수록 인덕턴스는 작아지므로, 본 발명의 코일 장치에 따르면 종래의 코일 장치와 동일한 인덕턴스를 실현하는 경우, 자기 갭부(41a)의 갭 폭을 보다 크게 설정하는 것이 가능하고, 이로써 코어(4)에 대한 중공 코일(50)의 장착이 한층 더 용이해진다.

또한, 상기 제조 방법에 따르면 중공 코일을 별도로 제조하므로, 코일 도선(51)으로서 단면 형상이 원형인 것 뿐만 아니라 직사각형 또는 코어 표면에 하측 바닥부가 접촉하는 사다리꼴형의 도선을 채용할 수 있다.

또, 상기 본 발명의 코일 장치 및 그 제조 방법에 있어서, 절연 재료로 피복된 도선을 사용하여 코일을 형성하면 코어편과 코일 사이의 절연층은 생략 가능하다.

이하, 본 발명을 초크 코일 장치에 실시한 두가지 예에 기초하여 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

<제1 실시예>

제1 실시예의 초크 코일 장치는 도1에 도시한 바와 같이, 폭(G)의 자기 갭부(11a)를 갖는 C자형 코어(1)에 코일(2)을 권취 장착하는 동시에 자기 갭부(11a)에 스페이서(3)를 장착하여 구성되어 있고, 코일(2)의 양단부는 동일 방향으로 연신되어 한 쌍의 리드부(23, 24)를 형성하고 있다.

코어(1)는 도2에 도시한 바와 같이, 상기 자기 갭부(11a)가 되는 간극(10)을 갖는 C자형 코어편(11)과, 상기 코어편(11)을 수용하는 수지로 만들어진 상반 케이스(12) 및 하반 케이스(13)로 구성되고, 상반 케이스(12) 및 하반 케이스(13)에는 각각 코어편(11)의 간극(10)을 노출시키기 위한 절결(12a, 13a)이 자기 갭부의 폭(G)과 일치하는 폭으로 개설되어 있다.

상기 초크 코일 장치의 제조 공정에 있어서는 우선 도2에 도시한 코어편(11), 상반 케이스(12) 및 하반 케이스(13)를 각각 제조한다. 그 후, 도3a에 도시한 코어(1)를 조립한다. 상기 코어(1)에는 자기 갭부의 폭(G)과 일치하는 폭의 간극(10)이 형성되게 된다.

그 후, 도3b 내지 도3d에 도시한 바와 같이 코어(1)의 간극(10)으로부터 코어(1)의 중앙 구멍에 도선(21)을 통과시키면서 코어(1)의 주위에 도선(21)을 권취한다. 이 과정에서 종래와 같이 도선(21)의 선단부를 코어(1)의 중앙 구멍에 삽입 관통시키는 작업은 불필요하며, 도면중에 화살표로 나타낸 바와 같이 도선(21)을 코어(1)의 외측으로부터 간극(10)을 통과시켜서 중앙 구멍의 내부로 이동시킨 후, 코어(1)의 주위에 권취하는 작업을 반복하면 된다.

따라서, 권선 작업에 있어서 작업자는 종래보다도 좁은 범위 내에서 권선을 행할 수 있고, 권선 작업은 종래보다도 용이하고 능률적이 된다.

또, 자기 갭부(11a)를 갖는 코어(1)는 링형의 코어편을 링형의 케이스에 수용하여 링형의 코어를 제조한 후, 자기 갭부(11a)가 되어야 하는 영역을 절제하는 방법에 의해서 얻는 것도 가능하다.

상기의 권선 작업을 자동화하는 경우, 도4a 내지 도4d에 도시한 바와 같이 릴(22)에 권취되어 있는 도선(21)의 선단부(21a)를 코어(1)의 표면에 고정하고, 상기 코어(1)를 도시한 바와 같이 회전시킴으로써 도선(21)을 릴(22)로부터 방출하면서 코어(1)의 주위에 권취하는 공정을 채용할 수 있다. 이와 같이 하여 권선 작업을 자동화함으로써 초크 코일 장치의 생산 능률이 비약적으로 향상되는 동시에, 완성의 균일화 및 품질의 향상을 꾀할 수 있다.

상기 권선 작업에 의해, 도5a에 도시한 바와 같이 코어(1)를 포위하여 코일(2)이 권취 장착되게 된다. 마지막으로, 코어(1)의 간극(10)에 스페이서(3)를 끼워 넣고 접착제에 의해서 이를 고정한다. 스페이서(3)가 도전성 재료로 형성되어 있는 경우는 스페이서(3)를 고정한 후, 스페이서(3)의 표면에 절연 테이프나 절연 도료를 실시한다. 이 결과, 도1에 도시한 초크 코일 장치가 완성된다.

스페이서(3)는 비자성 재료 또는 자성 재료로 형성하는 것이 가능하고, 비자성 재료로서는 플라스틱, 알루미늄, 스테인레스 강 등을 채용할 수 있다. 또, 자성 재료로서는 코어편(11)과는 다른 성질의 재료나 같은 성질이라도 자기 특성이 다른 페라이트, 규소 강판 등을 채용하는 것이 가능하고, 예를 들어 도5b에 도시한 적층 구조의 철심(31)이나 도5c에 도시한 성형 구조의 철심(32)을 채용할 수 있다.

비자성 스페이서(3)를 장착한 경우, 초크 코일 장치의 특성을 좌우하게 되는 갭 폭은 스페이서(3)의 재질에 관계없이 코어편(11)에 형성된 갭 폭(G)과 일치하지만, 자성 스페이서(3) 예를 들어 철심(31)을 장착한 경우, 초크 코일 장치의 갭 폭(G)은 도6에 도시한 바와 같이 철심(31)의 양 쪽에 충전된 비자성 접착제(33, 34)에 의해서 형성되는 두 개의 갭 폭(G1, G2)의 합계치(G1＋G2)가 된다.

도7은 구성이 다른 초크 코일 장치에 있어서의 직류 바이어스 전류와 인덕턴스의 관계를 나타내고 있다. 일정 갭 폭(G)과 감김수를 갖는 초크 코일 장치의 특성(C)은 동작 안정 영역(A)과 동작 불안정 영역(B)으로 구분된다. 여기서, 갭 폭(G)을 감소시키거나 또는 감김수를 증대시키면 특성(C)은 이점 쇄선으로 도시한 특성(C')으로 변화하고, 갭 폭(G)을 증대시키거나 또는 감김수를 감소시키면 특성(C)은 일점 쇄선으로 도시한 특성(C")으로 변화하게 된다.

또, 코어(1)의 간극(10)에 코어편(11)과는 다른 자성 재료로 이루어진 스페이서(3)를 장착한 경우, 인덕턴스 특성은 도8에 도시한 바와 같이 코어편(11)의 특성(C1)과 자성 스페이서(3)의 특성(C2)을 합성한 특성(C0)이 된다. 여기서, 코어편(11)의 특성에 있어서의 동작 안정 영역(A1) 및 동작 불안정 영역(B1)과, 스페이서(3)의 특성에 있어서의 동작 안정 영역(A2) 및 동작 불안정 영역(B2)은 경사 각도가 다르므로, 합성 특성(C0)에 있어서는 그 중간의 경사 각도를 갖는 동작 안정 영역 및 동작 불안정 영역이 형성되게 된다.

따라서, 자성 스페이서(3)의 재질과 치수를 적절하게 선정함으로써 초크 코일 장치의 특성을 조정하는 것이 가능하다.

<제2 실시예>

제2 실시예의 초크 코일 장치는 도9에 도시한 바와 같이, 폭(G)의 자기 갭부(41a)를 갖는 C자형 코어(4)에 코일(5)을 권취 장착하는 동시에 자기 갭부(41a)에 스페이서(6)를 장착하여 구성되어 있고, 코일(5)의 양단부는 동일 방향으로 연신되어 한 쌍의 리드부(53, 54)를 형성하고 있다.

코어(4)는 도10에 도시한 바와 같이, 자기 갭부(41a)가 되는 간극(40)을 갖는 C자형 코어편(41)과, 상기 코어편(41)을 수용하는 수지로 만들어진 상반 케이스(42) 및 하반 케이스(43)로 구성되고, 상반 케이스(42) 및 하반 케이스(43)에는 각각 코어편(41)의 자기 갭부(41a)를 노출시키기 위한 절결(42a, 43a)이 자기 갭부의 폭(G)과 일치하는 폭으로 개설되어 있다.

단, 제1 실시예에 있어서의 코일 장치의 자기 갭부(11a)가 코어 중심축과 직교하는 단면에서 코어 중심축과 교차하는 방향으로 관통하고 있는 데 비해, 본 실시예에 있어서의 코어(4)의 자기 갭부(41a)는 도11에 도시한 바와 같이 코어(4)의 중심축(Z)과 직교하는 단면(X-Y 평면)에 있어서의 관통 방향이 코어(4)의 반경 방향에 대하여 경사지게 코어(4)의 중심축(Z)으로부터 어긋나 있다.

즉, 도11에 도시한 X-Y-Z 좌표계에 있어서, 코어(4)의 자기 갭부(41a)의 상기 관통 방향은 X축과 직교하고 동시에 Y축 및 Z축으로부터 어긋나 있다. 여기서, 자기 갭부(41a)와 대향하는 코어편의 한 쌍의 단부면 중, Z축으로부터 먼 한 쪽 단부면(T)의 Z축으로부터의 어긋남량은 0보다 크고 코어 내주면의 반경 이하로 설정하는 것이 가능하지만, 가능한 한 큰 것이 바람직하다. 상기 어긋남량이 최대치, 즉 코어 내주면의 반경과 동일 거리로 설정되었을 때, 상기 한 쪽 단부면(T)은 X축이 코어 내주면과 교차하는 점(Q)에서 코어 내주면과 접하게 된다.

또, 자기 갭부(41a)의 어긋남량이 0인 경우, 자기 갭부(41a)는 Y축이 코어 내주면과 교차하는 점(R)을 통과하고, 제1 실시예와 동일한 구성으로 이루어진다.

상기 초크 코일 장치의 제조 방법에 있어서는 도11에 도시한 코어(4)를 제조하는 동시에, 상기 코어(4)와는 별개 부재로 도12에 도시한 중공 코일(50)을 제조한다. 상기 중공 코일(50)은 도9에 도시한 코어(4)의 주위에 장착되어 코일(5)이 되는 것으로서, 코어(4)의 반경선을 따르는 단면 형상보다도 다소 큰 중앙 구멍을 갖고, 소정의 감김수로 권선되어 있다.

또, 중공 코일(50)은 도12에 도시한 바와 같이 각진 통형의 코일로 한정하지 않고, 원통형의 코일로 형성하는 것도 가능하다. 이 경우, 코어(4)의 자기 갭부(41a)는 적당한 폭으로 형성할 필요가 있다.

다음에, 도13a에 도시한 바와 같이 코어(4)의 간극(40)으로부터 코어(4)의 중앙 구멍에 중공 코일(50)의 일부를 삽입하여 코어(4)의 주위에 중공 코일(50)을 장착한다. 이 때, 도11에 도시한 코어(4)의 한 쪽 단부면(T)과 코어 표면 사이의 X축 방향을 따르는 거리(W)는 도12에 도시한 중공 코일(50)의 중앙 구멍의 폭(H)보다 약간 작게 형성되어 있고, 중공 코일(50)의 선단이 코어(4)의 점(Q)을 통과하기까지는 중공 코일(50)의 중앙 구멍에 코어(4)의 선단부를 삽입하면서 중공 코일(50)을 Y축 방향으로 밀어낼 수 있다.

그리고, 중공 코일(50)을 더욱 더 밀어내면, 상기 중공 코일(50)은 도13b에 도시한 바와 같이 코어(4)의 원호 형상을 따라서 탄성 변형하여 전체 길이가 코어(4)의 주위에 장착되게 된다. 그 후, 코어(4)의 간극(40)에 스페이서(6)를 장착하여 고정한다. 또, 스페이서(6)는 제1 실시예와 마찬가지로 자성 재료 또는 비자성 재료로 형성할 수 있다. 또한, 스페이서(6)가 도전성 재료로 형성되어 있는 경우는 절연 테이프나 절연 도료에 의해서 표면에 절연을 실시한다.

마지막으로, 도13c에 도시한 바와 같이 중공 코일(50)의 권선 피치를 일정하게 하고, 게다가 도9에 도시한 리드부(53, 54)를 형성하여 본 발명의 초크 코일 장치를 완성한다.

상기 초크 코일 장치의 제조 방법에 따르면, 코어(4)와는 별개 부재로 중공 코일(50)을 제조한 후, 상기 중공 코일(50)을 코어(4)에 장착하여 코일(5)을 형성하므로 권선 작업이 한층 더 용이하고, 간단한 구조의 권선기에 의해서 중공 코일(50)을 제조할 수 있다.

권선 작업을 자동화하는 경우, 코일(5)을 형성해야 하는 도선은 도14a 및 도14b에 도시한 바와 같이 단면이 원형인 도선(51)으로 한정하지 않고, 도15a 및 도15b에 도시한 바와 같이 단면이 직사각형인 도선(55)이나 도16a 및 도16b에 도시한 바와 같이 코어(4)의 표면에 하측 바닥부가 접촉하는 단면이 사다리꼴형인 도선(56)을 채용할 수 있다. 이로써, 코어(4)의 중앙 구멍의 단면적 내에 점유하는 도선의 전체 단면적의 비율, 즉 도선의 점적율이 향상되고, 초크 코일 장치의 소형화 및 경량화가 가능해질 뿐만 아니라 선간 이동 간극 용적이 저감되는 등의 우수한 효과를 얻을 수 있다.

특히, 도16a 및 도16b에 도시한 단면이 사다리꼴형인 도선(56)에 따르면, 중공 코일(50)의 제조 공정에 있어서, 도선(56)은 상부 바닥측이 연신하고 하부 바닥측이 단축됨으로써 용이하게 굴곡되므로, 중공 코일(50)의 제조가 간단해진다.

도1에 도시한 초크 코일 장치와 도9에 도시한 초크 코일 장치를 제조하여 특성을 비교했다. 그 결과를 도20 및 도21에 도시한다. 도20은 직류 바이어스 전류와 인덕턴스의 관계를 나타내고, 도21은 자속 밀도와 코어 손실의 관계를 나타내고 있다. 이들 도면에 있어서, A는 도9에 도시한 초크 코일 장치의 결과를 나타내고, B는 도1에 도시한 초크 코일 장치의 결과를 나타내고 있다. 그리고, 어떠한 초크 코일 장치에 있어서도 코어의 치수는 외경 22 ㎜, 내경 15 ㎜, 높이 15 ㎜이고, 갭 폭(G)은 1 ㎜이다. 또, 코어 재료는 철분이다.

도20의 결과로부터 명확해지는 바와 같이, 동작 안정 영역인 저 바이어스 전류 영역에서의 인덕턴스가 도1의 초크 코일 장치보다도 도9의 초크 코일 장치 쪽이 높아져 있다. 한편, 도7의 결과로부터 명확해지는 바와 같이 동작 안정 영역에 있어서는 갭 폭이 커질수록 인덕턴스는 작아진다. 따라서, 양 초크 코일 장치에서 동일한 인덕턴스를 실현하는 경우, 도1의 초크 코일 장치보다도 도9의 초크 코일 장치 쪽이 갭 폭을 크게 하는 것이 가능하다고 할 수 있다. 이와 같이 도9에 도시한 초크 코일 장치에 있어서 갭 폭을 크게 함으로써, 도13a 내지 도13c에 도시한 제조 공정에서 코어(4)에 중공 코일(50)을 장착하는 작업이 용이해지고, 보다 소경의 중공 코일(50)의 장착이 가능해진다. 만약, 저 바이어스 전류 영역에 있어서 보다 높은 투자율이 요구되는 것이면, 도1에 도시한 초크 코일 장치와 동일한 갭 폭을 유지한 후에 도9에 도시한 초크 코일 장치를 채용하면 된다.

또, 도21의 결과로부터 명확해지는 바와 같이 주파수에 관계없이 도1의 초크 코일 장치보다도 도9의 초크 코일 장치 쪽이 코어 손실이 작아져 있다. 따라서, 도9의 초크 코일 장치의 채용에 의해서 교류 기기의 에너지 효율을 개선할 수 있다.

또, 도20 및 도21에 제시한 효과는 도10에 도시한 코어편(41)을 도18에 도시한 케이스(72, 73)에 수납한 초크 코일 장치에 있어서도 마찬가지로 얻을 수 있다.

본 발명의 각부 구성은 상기 실시예로 한정되는 것은 아니며, 청구항에 기재된 본 발명의 정신으로부터 일탈하지 않는 범위 내에서 각종 변형이 가능하다. 예를 들어, 제1 실시예에 있어서 코어편(11)과 코일(2) 사이의 절연층이 되는 상반 케이스(12) 및 하반 케이스(13) 대신에 에폭시계 또는 나일론계의 도료(와니스)를 코어편(11)의 표면에 도포하여 절연층을 형성하는 것도 가능하다. 또한, 제2 실시예에 있어서 도10에 도시한 코어편(41)을 도18에 도시한 케이스(72, 73)에 수납하여 초크 코일 장치를 구성하는 것도 가능하다.

본 발명에 관한 코일 장치 및 그 제조 방법에 따르면, 코어에 대한 권선 작업이 종래보다도 용이하고 자동화가 가능하다.

Claims

자기 갭부를 갖는 코어와, 상기 코어의 주위에 권취 장착된 코일을 구비한 코일 장치에 있어서,

코어는,

상기 자기 갭부를 사이에 두고 서로 대향하는 한 쌍의 단부면을 갖는 C자형 코어편과,

상기 자기 갭부 내에 코일 도선이 통과 가능한 간극을 남기고 코어편의 표면을 피복하는 절연층으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 코일 장치.
제1항에 있어서, 코어의 간극에는 자성 또는 비자성 스페이서가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 코일 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 코어의 자기 갭부는 코어편의 중심축과 직교하는 단면에 있어서의 관통 방향이 코어편의 중심축과 교차하고 있는 것을 특징으로 하는 코일 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 코일 도선의 단면 형상은 원형, 직사각형 또는 코어 표면에 하측 바닥부가 접촉하는 사다리꼴형인 것을 특징으로 하는 코일 장치.
자기 갭부를 갖는 코어와, 상기 코어의 주위에 권취 장착된 코일을 구비한 코일 장치의 제조 방법에 있어서,

자기 갭부를 사이에 두고 서로 대향하는 한 쌍의 단부면을 갖는 C자형 코어편의 표면에 자기 갭부 내에 코일 도선이 통과 가능한 간극을 남기고 절연층을 형성하는 코어 제조 공정과,

코어 제조 공정을 거쳐서 얻어진 코어의 간극으로부터 코어의 중앙 구멍에 코일 도선을 통과시킴으로써 코어의 주위에 코일을 권취 장착하는 코일 권취 장착 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 코일 장치의 제조 방법.
자기 갭부를 갖는 링형 또는 C자형 코어와, 상기 코어의 주위에 권취 장착된 코일을 구비한 코일 장치에 있어서, 코어의 자기 갭부는 코어의 중심축과 직교하는 단면에 있어서의 관통 방향이 코어의 반경 방향에 대하여 경사져 있는 것을 특징으로 하는 코일 장치.
자기 갭부를 갖는 링형 또는 C자형 코어와, 상기 코어의 주위에 권취 장착된 코일을 구비한 코일 장치에 있어서, 코어의 자기 갭부는 코어의 중심축과 직교하는 단면에 있어서의 관통 방향이 코어의 중심축으로부터 어긋나 있는 것을 특징으로 하는 코일 장치.
제6항 또는 제7항에 있어서, 코어는 상기 자기 갭부를 사이에 두고 서로 대향하는 한 쌍의 단부면을 갖는 C자형 코어편과, 상기 코어편의 표면을 피복하는 절연층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 코일 장치.
제6항 또는 제7항에 있어서, 코어는 상기 자기 갭부를 사이에 두고 서로 대향하는 한 쌍의 단부면을 갖는 C자형 코어편과, 상기 자기 갭부 내에 코일 도선이 통과 가능한 간극을 남기고 코어편의 표면을 피복하는 절연층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 코일 장치.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 절연층은 상기 한 쌍의 단부면을 제외한 코어편의 표면을 피복하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 코일 장치.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 한 쌍의 단부면 중 코어편의 중심축으로부터 먼 한 쪽 단부면은 코어편의 중심축으로부터의 수직 거리가 코어편의 내주면 반경과 동일 또는 대략 동일한 거리가 되는 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 코일 장치.
제9항에 있어서, 코어의 간극에는 자성 또는 비자성 스페이서가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 코일 장치.
자기 갭부를 갖는 코어와, 상기 코어의 주위에 권취 장착된 코일을 구비하고, 코어는 상기 자기 갭부를 사이에 두고 서로 대향하는 한 쌍의 단부면을 갖는 C자형 코어편과, 상기 코어편의 표면을 피복하는 절연층으로 구성되는 코일 장치의 제조 방법에 있어서,

코어편의 중심축과 직교하는 단면에 있어서의 상기 자기 갭부의 관통 방향이 코어편의 반경 방향에 대하여 경사지게 되는 코어편을 제조하는 코어편 제조 공정과,

코어편 제조 공정을 거쳐서 얻어진 코어편의 표면에 상기 자기 갭부 내에 코일 도선이 통과 가능한 간극을 남기고 절연층을 형성하는 절연층 형성 공정과,

절연층 형성 공정을 거쳐서 얻어진 코어의 간극으로부터 코어의 중앙 구멍에 중공 코일의 일부를 통과시켜서 코어의 주위에 중공 코일을 권취 장착하는 코일 권취 장착 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 코일 장치의 제조 방법.