JP2015207635A - コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた耐電圧特性を有し且つ実現可能性の高いコイルを備えるコイル部品を提供すること。
【解決手段】コイル部品１０は、磁気コア３００と、磁気コア３００内に保持されたコイル２００とを備えている。コイル２００は、一定の幅を有する一本の平角導線からなるものであり、上下方向に延びる軸を中心として第１内端部２１２から第１外端部２１４まで第１巻回方向に沿って平角導線の一部をフラットワイズ巻きしてなる上側コイル部２１０と、その軸を中心として第２内端部２３２から第２外端部２３４まで第１巻回方向の反対方向である第２巻回方向に沿って平角導線の一部をフラットワイズ巻きしてなる下側コイル部２３０と、第１内端部２１２と第２内端部２３２とを連結する連結部とを有している。上下方向において、第１外端部２１４と第２外端部２３４との間の距離δは、第１内端部２１２と第２内端部２３２との間の距離より長い。
【選択図】図４

Description

本発明は、導線をアルファ巻きしてなるコイルを有するコイル部品に関する。

導線をアルファ巻きしてなるコイルは、例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１のコイルは、上側コイル部と下側コイル部とを内側で連結してなるものである。コイルの２つの端子は、上側コイル部の外周と下側コイル部の外周から引き出されている。特許文献１のコイルは、上側コイル部と下側コイル部とが上下方向において一定のクリアランスを有するように配置されている。

特許文献２には、扁平管状編組線をアルファ巻きしてなるコイルが開示されている。特に、特許文献２においては、コイルの内周部と外周部における扁平管状編組線の潰し方を異ならせることにより、上下方向における端子間の距離を空けて、耐電圧特性を向上させることとしている。

特開２０１１−２３８７１６号公報 特開２０１０−０９３１４５号公報、実施例１

特許文献２のコイルは、材料コストや製造コストの観点から実現性に乏しいという問題がある。また、コイルの占積率が低く、直流抵抗が大きいという問題がある。

そこで、本発明は、優れた耐電圧特性を有し且つ実現可能性の高いコイルを備えるコイル部品を提供することを目的とする。

本発明は、第１のコイル部品として、
磁気コアと、前記磁気コア内に保持されたコイルとを備えるコイル部品であって、
前記コイルは、一定の幅を有する一本の平角導線からなるものであり、
前記コイルは、上下方向に延びる軸を中心として第１内端部から第１外端部まで第１巻回方向に沿って前記平角導線の一部をフラットワイズ巻きしてなる上側コイル部と、前記軸を中心として第２内端部から第２外端部まで前記第１巻回方向の反対方向である第２巻回方向に沿って前記平角導線の一部をフラットワイズ巻きしてなる下側コイル部と、前記第１内端部と前記第２内端部とを連結する連結部とを有しており、
前記上側コイル部と前記下側コイル部の少なくとも一方は、外周に向かうに連れて前記上下方向にずれる様に前記平角導線の一部を巻回されてなるものであり、
前記上下方向において、前記第１外端部と前記第２外端部との間の距離は、前記第１内端部と前記第２内端部との間の距離より長い
コイル部品を提供する。

また、本発明は、第２のコイル部品として、第１のコイル部品であって、
前記上側コイル部は、外周に向かうに連れて上側にずれる様に前記平角導線の一部を巻回されてなるものであり、
前記下側コイル部は、外周に向かうに連れて下側にずれる様に前記平角導線の一部を巻回されてなるものである
コイル部品を提供する。

また、本発明は、第３のコイル部品として、第１又は第２のコイル部品であって、
前記上下方向において、前記第１内端部の上縁から前記磁気コアの上端までの距離は、前記第１外端部の上縁から前記磁気コアの前記上端までの距離である第１所定距離よりも長く、
前記上下方向において、前記第２内端部の下縁から前記磁気コアの下端までの距離は、前記第２外端部の下縁から前記磁気コアの前記下端までの距離である第２所定距離よりも長く、
前記第１所定距離及び前記第２所定距離は、夫々、１ｍｍ以上である
コイル部品を提供する。

また、本発明は、第４のコイル部品として、第３のコイル部品であって、
前記第１所定距離及び前記第２所定距離は、夫々、５ｍｍ以上である
コイル部品を提供する。

また、本発明は、第５のコイル部品として、第１乃至第４のいずれかのコイル部品であって、
前記上下方向において、前記第１外端部と前記第２外端部との距離が１ｍｍ以上である
コイル部品を提供する。

本発明のコイル部品のコイルは、一般的に使用される平角導線を使用して作成していることから実現可能である。

また、外周に向かうに連れて上下方向にずれる様に平角導線の一部を巻回して上側コイル部と下側コイル部の少なくとも一方を形成し、それによって、上下方向において、第１外端部と第２外端部との間の距離を第１内端部と第２内端部との間の距離より長くしたため、本発明のコイルは、優れた耐電圧特性を有している。

本発明の実施の形態によるコイル部品を示す斜視図である。 図１のコイル部品に含まれるコイルを示す斜視図である。 図２のコイルの形成における一状態を示す図である。 図１のコイル部品をIV--VI線に沿って示す断面図である。 図４のコイル部品の直流重畳特性を示すグラフである。

図１を参照すると、本発明の実施の形態によるコイル部品１０は、ケース１００と、横蓋部１１０と、蓋部１２０と、コイル２００と、磁気コア３００とを備えている。

図２及び図３を参照すると、コイル２００は、一定の幅を有する一本の平角導線２０２をアルファ巻きしてなるものである。詳しくは、平角導線２０２は、絶縁コーティングされた金属板からなるものである。

コイル２００は、上側コイル部２１０と、上側端子部２２０と、下側コイル部２３０と、下側端子部２４０と、連結部２５０とを有している。上側コイル部２１０は、上下方向に延びる軸を中心として第１内端部２１２から第１外端部２１４まで第１巻回方向に沿って平角導線２０２の一部をフラットワイズ巻きしてなるものであり、上側端子部２２０は、上側コイル部２１０の第１外端部２１４から外側に引き出されている。下側コイル部２３０は、前述の軸を中心として第２内端部２３２から第２外端部２３４まで第２巻回方向に沿って平角導線２０２の一部をフラットワイズ巻きしてなるものである。第２巻回方向は、第１巻回方向の反対方向である。図示された例において、第１巻回方向は反時計回りであり、第２巻回方向は時計回りである。連結部２５０は、第１内端部２１２と第２内端部２３２とを連結している。

詳しくは、図３に示されるように、芯部材４００の表面に斜めに平角導線２０２の一部を連結部２５０として配した上で、連結部２５０から延びる一方の平角導線２０２を芯部材４００の上側に第１巻回方向に沿ってフラットワイズ巻きして上側コイル部２１０を形成し、連結部２５０から延びる他方の平角導線２０２を芯部材４００の下側に第２巻回方向に沿ってフラットワイズ巻きして下側コイル部２３０を形成する。その後、芯部材４００を引き抜いて、上述したコイル２００を得ることができる。しかしながら、本発明のコイル２００の構造及びコイル２００の製法は、これに限定されるわけではなく、他の方法によって形成することとしてもよい。

図２及び図４を参照すると、上下方向において、第１外端部２１４と第２外端部２３４との間の距離δ（第３距離）は、第１内端部２１２と第２内端部２３２との間の距離より長い。詳しくは、本実施の形態の上側コイル部２１０は、外周に向かうに連れて上側にずれる様に平角導線２０２の一部を巻回されてなるものであり、本実施の形態の下側コイル部２３０は、外周に向かうに連れて下側にずれる様に平角導線２０２の一部を巻回されてなるものである。換言すると、上下方向と直行する水平面と上側コイル部２１０を構成する平角導線２０２の下縁２１８とがなす角度θ_１は０度より大きく、且つ、当該水平面と下側コイル部２３０を構成する平角導線２０２の上縁２３８とがなす角度θ_２は０度より大きい。特に、図４に示されるように、本実施の形態のコイル２００において、角度θ_１と角度θ_２は互いに等しい。但し、第１外端部２１４と第２外端部２３４との間の距離δが第１内端部２１２と第２内端部２３２との間の距離より長いのであれば、上側コイル部２１０と下側コイル部２３０の一方のみが外周に向かうに連れて上下方向にずれる様に平角導線２０２の一部を巻回されてなるものであってもよい。即ち、角度θ_１と角度θ_２は互いに異なっていてもよいし、一方が０度であってもよい。また、平角導線２０２の一部を上下方向にずらさずに数回フラットワイズ巻きした後に上下方向にずらして、再度上下方向にずらさずに数回フラットワイズ巻きすることを繰り返して、上側コイル部２１０及び下側コイル部２３０の少なくとも一方を階段状にしてもよい。

図１及び図４から理解されるように、ケース１００は、底部を有する略円筒形状を有しており、側部には切り欠き１０２が形成されている。切り欠き１０２は、横蓋部１１０により閉じられている。具体的には、横蓋部１１０は、接着剤を用いてケース１００に取り付けられており、それにより切り欠き１０２が塞がれている。横蓋部１１０には、２つの孔が形成されている。コイル２００の殆どはケース１００と蓋１２０で閉じられた空間内に収容されており、上側端子部２２０と下側端子部２４０のみが横蓋部１１０の孔を通じてケース１００の外部に引き出されている。

図４に示されるように、本実施の形態において、ケース１００と蓋１２０で閉じられた空間内は、コイル２００と磁気コア３００で占められている。本実施の形態のコイル２００は、磁気コア３００内に保持されている。即ち、本実施の形態の磁気コア３００は、いわゆるポットコアである。具体的には、本実施の形態の磁気コア３００は、ガラスコートされた磁性粉末をフィラーと共にエポキシ樹脂等の樹脂に混ぜて注型材料を構成した後、コイル２００をケース１００内部に配置した上でケース１００に注型材料を流し込み、更に熱硬化させて形成されたものである。

図４から明らかなように、上下方向において、第１内端部２１２の上縁２１６から磁気コア３００の上端までの距離Ｄ１_１（第１距離）は、第１外端部２１４の上縁２１６から磁気コア３００の上端までの距離Ｄ２_１（第２距離）よりも長い。同様に、上下方向において、第２内端部２３２の下縁２３６から磁気コア３００の下端までの距離Ｄ１_２は、第２外端部２３４の下縁２３６から磁気コア３００の下端までの距離Ｄ２_１よりも長い。本実施の形態においては、距離Ｄ１_１と距離Ｄ１_２は等しく、距離Ｄ２_１と距離Ｄ２_１は等しい。しかしながら、本発明はこれに限定されるわけではなく、距離Ｄ１_１と距離Ｄ１_２が互いに異なっていてもよいし、距離Ｄ２_１と距離Ｄ２_１が互いに異なっていてもよい。

図４に示されるコイル部品１０において、上下方向における第１外端部２１４と第２外端部２３４との距離δは、好ましい耐電圧特性を確保するため、１ｍｍ以上である必要がある。

コイル２００及び磁気コア３００の形状変化が磁気特性に与える影響についてシミュレーションを行った。

詳しくは、距離Ｄ２_１及び距離Ｄ２_２を夫々０から１２．３ｍｍまで変化させた場合のインダクタンスＬ０とＬ２００の変化を調べた。ここで、Ｌ０は、コイル２００に電流を流していないとき（即ち、電流０Ａのとき）のインダクタンスであり、Ｌ２００はコイル２００に直流電流２００Ａを流したときのインダクタンスである。シミュレーションにより得られた直流重畳特性のグラフを図５に示す。図５によれば、距離Ｄ２_１や距離Ｄ２_２が１ｍｍのところに変曲点がみられる。従って、距離Ｄ２_１及び距離Ｄ２_２は夫々１ｍｍ以上であることが好ましい。加えて、距離Ｄ２_１や距離Ｄ２_２が５ｍｍになると飽和が始まることが理解される。従って、距離Ｄ２_１及び距離Ｄ２_２は夫々５ｍｍ以上であることが更に好ましい。

本発明のコイル部品は、例えば、高い耐電圧特性を要求される電力変換用リアクトルとして使用することができる。

１０ コイル部品
１００ ケース
１０２ 切り欠き
１１０ 横蓋部
１２０ 蓋部
２００ コイル
２０２ 平角導線
２１０ 上側コイル部
２１２ 第１内端部
２１４ 第１外端部
２１６ 上縁
２１８ 下縁
２２０ 上側端子部
２３０ 下側コイル部
２３２ 第２内端部
２３４ 第２外端部
２３６ 下縁
２３８ 上縁
２４０ 下側端子部
２５０ 連結部
３００ 磁気コア
４００ 芯部材

Claims (5)

1. 磁気コアと、前記磁気コア内に保持されたコイルとを備えるコイル部品であって、
   前記コイルは、一定の幅を有する一本の平角導線からなるものであり、
   前記コイルは、上下方向に延びる軸を中心として第１内端部から第１外端部まで第１巻回方向に沿って前記平角導線の一部をフラットワイズ巻きしてなる上側コイル部と、前記軸を中心として第２内端部から第２外端部まで前記第１巻回方向の反対方向である第２巻回方向に沿って前記平角導線の一部をフラットワイズ巻きしてなる下側コイル部と、前記第１内端部と前記第２内端部とを連結する連結部とを有しており、
   前記上側コイル部と前記下側コイル部の少なくとも一方は、外周に向かうに連れて前記上下方向にずれる様に前記平角導線の一部を巻回されてなるものであり、
   前記上下方向において、前記第１外端部と前記第２外端部との間の距離は、前記第１内端部と前記第２内端部との間の距離より長い
   コイル部品。
2. 請求項１記載のコイル部品であって、
   前記上側コイル部は、外周に向かうに連れて上側にずれる様に前記平角導線の一部を巻回されてなるものであり、
   前記下側コイル部は、外周に向かうに連れて下側にずれる様に前記平角導線の一部を巻回されてなるものである
   コイル部品。
3. 請求項１又は請求項２記載のコイル部品であって、
   前記上下方向において、前記第１内端部の上縁から前記磁気コアの上端までの距離は、前記第１外端部の上縁から前記磁気コアの前記上端までの距離である第１所定距離よりも長く、
   前記上下方向において、前記第２内端部の下縁から前記磁気コアの下端までの距離は、前記第２外端部の下縁から前記磁気コアの前記下端までの距離である第２所定距離よりも長く、
   前記第１所定距離及び前記第２所定距離は、夫々、１ｍｍ以上である
   コイル部品。
4. 請求項３記載のコイル部品であって、
   前記第１所定距離及び前記第２所定距離は、夫々、５ｍｍ以上である
   コイル部品。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のコネクタであって、
   前記上下方向において、前記第１外端部と前記第２外端部との距離が１ｍｍ以上である
   コイル部品。

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