JPH11204340A - コイル部品及びそれを用いた電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各種電子機器に使用されるコイル部品におい
て、低損失、低リーケージフラックス、低発熱などの電
気性能向上の課題を解決し、高効率で高磁束密度で小形
化可能、接合部の溶接レス、接着レスなどの作業性がよ
く、低振動など高品質、高信頼性、省電力設計を実現で
きることを目的とする。 【解決手段】 巻線１６を巻装したコイルボビン１７
に、中央磁脚として両先端が略三角形のくさび状の角度
約４５度のテーパ面１８を設けた２方向性電磁鋼板から
なるＩ形積層コア１９を組み込み、両側磁脚の内側に角
度約４５度のテーパ面２０を設けた２方向性電磁鋼板か
らなるＣ形積層コア２１を外磁脚として前記コイルボビ
ン１７に２個組み込んで、Ｉ形、Ｃ形積層コア１９，２
１のテーパ面１８，２０どうしを接合面として２方向よ
り突き合わせて結合して、日の字状の閉磁路を構成し、
コイル部品としたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は各種電子機器に使用
されるコイル部品及びそれを用いた電子機器に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、各種電子機器に使用されるトラン
スなどのコイル部品において、軽薄短小などの小型化や
低損失、低発熱、高効率、低リーケージフラックスなど
の高性能化に加え、省電力対応が一層要求されている。

【０００３】これらの要求のため、過去より多種多様な
磁芯構成が考案され、例えばトロイダルコア方式、ＯＩ
コア方式、リングコア方式などいずれも１方向性電磁鋼
板を材料とした巻きコアタイプが有効であったが、数Ｗ
の小容量のものになるほど作りにくくコスト高であり、
作業性のよい積層コアの突き合わせ日の字状閉磁路構成
を改良することで電気特性向上が図れ、小型化できない
かが求められていた。

【０００４】以下、従来の技術を図１１〜図１５により
説明する。まず、同図によると２は巻線１を巻装し、合
成樹脂により形成されたコイルボビンであり、無方向性
電磁鋼板や１方向性電磁鋼板を材料とし所定の厚みに積
層したＥ形積層コア３とＩ形積層コア４を前記コイルボ
ビン２に組み込んで、そのＥ形積層コア３の中央磁脚の
突き合わせ部５に接着剤を塗布後、Ｅ形積層コア３の外
磁脚突き合わせ部の両端６に溶接７を施し、接合して日
の字状の閉磁路を構成し、図１１のような完成品として
いた。

【０００５】また、類似形状の日の字状の閉磁路とし
て、図１４のようにＥ形積層コア８どうしを組み込んで
突き合わせ溶接接合したものもある。

【０００６】また、すでに図１５のようにＩ形積層コア
９は両端に約４５度の角度のテーパ面１０をもつ逆台形
状に形成され、Ｅ形積層コア１１は中央磁脚１２が短く
端面が平坦となっており、両外磁脚１３は中央磁脚１２
より長く構成され、その端部の内側には約４５度の角度
のテーパ面１４が設けられ、両テーパ面１０，１４を突
き合わせて両端角部１５を溶接接合して、日の字状の閉
磁路を構成したものも考案されている。もちろん、溶接
の前に巻線１を巻装したコイルボビン２を磁脚に組み込
んでおく。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような日の字状の閉磁路構成ではまず、Ｅ形積層コア３
とＩ形積層コア４の突き合わせ部５，６が平坦であり、
磁脚幅と突き合わせ部幅が同一であるため磁気抵抗が大
きく、磁束は流れにくく漏れやすい。特に１方向電磁鋼
板を用いた日の字状閉磁路では、Ｅ形積層コア３の中央
磁脚と両外磁脚は圧延方向と同一方向で形成できるが、
つなぎのヨーク部磁脚は圧延方向と直角方向に形成され
るため磁化容易軸と逆となり磁気ロスが大きい。よっ
て、電気特性的には、励磁電流や鉄損やリーケージフラ
ックスが大きく、効率が悪く、従って温度上昇も高くな
り小型化できないという問題があった。また、磁化力が
強く振動が大きくうなり音を発しやすいという品質上の
問題もあった。

【０００８】一般的にこの対策として、設計面では磁束
密度を低く設計したり、無方向性電磁鋼板の中でも珪素
含有量の多い材質を使ったりする。また、低リーケージ
フラックス施策として積層コアの外周に珪素鋼板よりな
る防磁シールド板やコイルとコア外周に鋼板からなるシ
ョートリングを施す。振動対策として、突き合わせ部に
接着剤塗布や溶接したりワニス含浸をしていた。しか
し、電磁鋼板の珪素含有量が増えると磁気飽和点が早く
なり磁束密度が高くとれず小型化の障害になったり、生
産性を疎外したり、部材コストアップになるなどの問題
があった。

【０００９】以上のように従来のトランスは、高性能化
による小形化、特に電子機器の消費電力や待機電力低減
のための省電力化設計という面で課題があった。

【００１０】本発明は上記課題を解決するもので、低リ
ーケージフラックス、低鉄損、高効率、低発熱、小形
化、低振動、溶接接合レス、中脚接着レスなどの高性
能、高品質、高信頼性、高作業性を実現するコイル部品
を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のコイル部品は、巻線を巻装したコイルボビン
と、このコイルボビンに組み込まれる中央磁脚として両
先端が略三角形のくさび状のテーパ面をもつ２方向性電
磁鋼板により形成されるＩ形積層コアと、前記コイルボ
ビンに２個組み込み両外磁脚となる両側磁脚の内側にテ
ーパ面を設けた２方向性電磁鋼板により形成されるＣ形
積層コアとの、各々の前記テーパ面どうしを接合面とし
て２方向より突き合わせて結合して日の字状の閉磁路を
構成したものである。

【００１２】上記構成において、従来のＥ形、Ｉ形積層
コアの平坦突き合わせ方式に比べ、突き合わせ部位が中
央磁脚のテーパ面だけであり外磁脚部分はフリーであ
る。また突き合わせ部の接触面積が増えるため、突き合
わせ接触面での磁気抵抗が小さくなり、磁路を通過する
磁束は通りやすく、よって突き合わせ部付近の磁束密度
は小さく、漏れ磁束も少ない。磁化力も小さく、振動も
小さくなる。

【００１３】また、略三角形テーパ接合突き合わせ面に
おいて、磁束が４５度に真横に回転するので有効に閉磁
路内に伝達され、リーケージフラックスが少ない。ま
た、Ｉ形、Ｃ形積層コアの材質を珪素含有量が３％で、
水平方向と直角方向の２方向を圧延した２方向性電磁鋼
板を用いるので、中央磁脚と両外磁脚とヨーク部磁脚の
日の字状閉磁路全周にわたり、鋼板の磁化容易軸が規制
正しく形成できる圧延方向となり、前記積層コアの突き
合わせテーパ面の接合手段とあいまって一層の磁気効率
が向上し低鉄損、低リーケージフラックスが可能とな
る。また、突き合わせテーパ面の外側先端部は最も磁束
密度が低くなるので、溶接結合しても鉄損ロスは極めて
小さく、振動も小さいので溶接レスも可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、巻線を巻装したコイルボビンと、このコイルボビン
に組み込まれる中央磁脚として両先端が略三角形のくさ
び状のテーパ面をもち２方向性電磁鋼板からなるＩ形積
層コアと、前記コイルボビンに２個組み込み両外磁脚と
なる両側磁脚の内側にテーパ面をもち２方向性電磁鋼板
からなるＣ形積層コアとを、前記Ｉ形積層コアのテーパ
面と前記Ｃ形積層コアのテーパ面どうしを接合面として
２方向より突き合わせ結合して日の字状の閉磁路を構成
したため、突き合わせ接触面で磁束が４５度に回転し有
効に閉磁路に伝達され、コアも直角方向と水平方向とに
２方向に圧延されており閉磁路全周にわたり磁化容易軸
が形成されるので磁気効率が極めてよく、漏れ磁束が少
なく、低鉄損が可能となり電気性能向上できるものであ
る。

【００１５】請求項２に記載の発明は、請求項１に加え
Ｉ形積層コアとＣ形積層コアの積層面を加圧するように
形成し構成したため、コア積層面に面圧がかかり、圧縮
力が作用し張力がかかり、２方向性電磁鋼板の磁化容易
軸が細分化されうず電流損を要因とする鉄損が低減でき
るものである。

【００１６】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２に加えＩ形積層コアとＣ形積層コアの各積層間
をブロックカシメして構成したため、コア積層面を加圧
することによる磁気特性の向上に加え、うなり振動の低
減、溶接接合レスや組み立て作業性向上が図れるもので
ある。

【００１７】請求項４に記載の発明は、請求項１または
請求項２に加えＩ形積層コアとＣ形積層コアの磁脚の外
周部を金属からなる取り付けフレームを圧接結合して構
成したため、コア積層間を加圧することによる磁気特性
の向上に加え、コア外周が金属で覆われるためリーケー
ジフラックスの低減、溶接接合レスが可能となり組み立
て作業性向上が図れるものである。

【００１８】請求項５に記載の発明は、請求項１または
請求項２に加え巻装したコイルボビンの外周及びＩ形積
層コア、Ｃ形積層コアの外周を合成樹脂により一体モー
ルド成形し構成したため、合成樹脂が充填され固化する
ことでコア積層間が加圧され磁気特性が向上することに
加え、温度放熱性向上による低発熱や異常時の発煙、発
火の防止、コイル断線防止、防水絶縁性などの高信頼
性、品質向上が図れるものである。

【００１９】請求項６に記載の発明は、請求項１のコイ
ル部品を電子機器の電源回路に用いることで、低鉄損に
よる動作時のセット消費電力や待機電力の低減、低リー
ケージフラックスにより機器内での取り付け位置の制約
がなくなり、設計自由度向上が図れるものである。

【００２０】以下本発明の実施の形態について図１〜図
１０により説明する。なお、説明にあたっては従来技術
と同一部分は同一番号を付し、説明を省略する。

【００２１】（実施の形態１）図１はコイル部品の斜視
図であり、図２は分解斜視図である。同図によると、巻
線１６を巻装した筒胴状のコイルボビン１７に、両端に
約４５度の角度で略三角形のくさび状テーパ面１８を設
けた２方向性電磁鋼板により形成されるＩ形積層コア１
９を中央磁脚として挿入し組み込む。次に、このくさび
状のＩ形積層コア１９の挿入方向と直角方向に、あらか
じめ両側磁脚の先端の内側に約４５度の角度のテーパ面
２０を設けた２方向性電磁鋼板により形成されるＣ形積
層コア２１を外磁脚として左右対称に前記コイルボビン
１７に２個組み込んで、Ｉ形積層コア１９のテーパ面１
８とＣ形積層コア２１のテーパ面２０を接合面として２
方向より突き合わせて結合し日の字状の閉磁路を構成す
る。

【００２２】図３は前記コイル部品の断面図であるが、
２つのＣ形積層コア２１と１つのＩ形積層コア１９がお
互いのテーパ面１８，２０を接触面として介しながら、
３つの夫々のテーパ先端部２２が最終的には１つの線状
の突き合わせ部となり、溶接接合する場合でも１ヶ所の
ビート溶接で可能である。また、コイルボビン１７の構
造において、巻線１６を巻回するボビン鍔部２３の肉厚
もあらかじめテーパをとっておき、Ｃ形積層コア２１を
挿入する場合、入口では楽に挿入でき、奥にいけばいく
ほどボビン鍔部２３に引っ掛かり滑り込み位置の固定が
でき、Ｉ形積層コア１９と突き合わせしやすくしてい
る。

【００２３】また、従来のＥＩ形コア方式では、コイル
外形の大きいものに対してコアを無理に挿入する場合、
コイルに傷がつくなど作業性が極めて悪かったが、本発
明では、コア挿入方向が９０度異なるので、コイルに傷
がつかず作業性もよい。

【００２４】なお、Ｉ形、Ｃ形積層コア１９，２１のテ
ーパ面１８，２０の角度は実験によれば、４５度±１５
度の範囲であれば、磁束の集中が緩和され、リーケージ
フラックスなどの電気特性に効果的である。

【００２５】本実施の形態によると、４５度テーパにて
実験確認したところ、図４は閉磁路内を流れる磁束の分
布図を示すが、テーパ接合部位で４５度に回転し真横に
走るので、ヨーク部磁脚において２方向性電磁鋼板の圧
延方向と合致し効率よく磁束が流れる。従来のＥＩコア
方式と同一サイズで比較したところ、励磁電流で約３０
％、鉄損失で約５０％、特にリーケージフラックスでは
約８０％ダウンの大幅な低減効果があった。また、日の
字状の閉磁路の結合方法であるが、一般的には、Ｉ形、
Ｃ形積層コア１９，２１のテーパ面１８，２０に接着剤
を塗布して仮固定しておき、テーパ先端部２２を溶接固
定する。しかし、本実施の形態では、コイルボビン１７
の筒胴部の入口鍔２４に１つのＩ形、２つのＣ形積層コ
ア１９，２１を同時に仮固定するストッパー部２５を設
けることで、溶接なしで接着剤塗布あるいはワニス含浸
のみでコイルボビン１７とコアテーパ面１８，２０の突
き合わせ部が一体固着結合が可能である。

【００２６】図５は、実施の形態１のコイル部品を用い
た電子機器の電源回路ブロック図である。２６は商用入
力電源、２７は本発明による電源トランス、２８はブリ
ッジ整流素子、２９は３端子レギュレータ、３０は負荷
抵抗、３１はコンデンサを示す。特に、テレビジョン受
像機、オーディオ機器、エアコン室内機、ビデオデッキ
などのリモコン用スタンバイ回路、電化機器のマイコン
駆動制御回路などに用いられる回路で、実験では従来１
Ｗの入力待機電力が実施の形態１の電源トランスを使用
することで、０．５Ｗと半減し、リーケージフラックス
も８０％減となり、省電力や取り付け位置の制約を受け
ず設計自由度が増す効果があり極めて使い勝手のよいコ
イル部品である。

【００２７】（実施の形態２）図６、図７は実施の形態
２のコイル部品の断面図であり、実施の形態１との違い
は、日の字状の閉磁路を構成するＩ形積層コア３２、Ｃ
形積層コア３３の中央磁脚と両外磁脚の位置に複数のブ
ロックカシメ３４を設け積層方向に加圧接合したもので
ある。従って、上記構成とすることで、実施の形態１よ
りもさらにコア積層面に加圧力が加わり、特に鉄損が約
５〜１０％低減可能となり、更にコア積層間のうなり振
動の低減や組み立て時の取り扱いが容易になるなど作業
性が向上するものである。

【００２８】（実施の形態３）図８は実施の形態３のコ
イル部品の斜視図であり、実施の形態１との違いは、日
の字状の閉磁路を構成するまでは同じであるが、Ｉ形積
層コア１９とＣ形積層コア２１の磁脚の外周を金属から
なる取り付けフレーム３５を圧接接合して組み込んだも
のである。

【００２９】従って、上記構成により、コアの積層方向
に加圧力が加わることとなり、鉄損が低減するととも
に、金属のフレーム３５が防磁シールド板の役目をはた
すのでリーケージフラックスがより一層低減し、またう
なり振動をおさえ溶接接合レスも可能となるものであ
る。

【００３０】（実施の形態４）図９は実施の形態４のコ
イル部品の斜視図であり、実施の形態１と違うのは、Ｃ
形積層コア２１の両外磁脚やＩ形積層コア１９のテーパ
面１８とＣ形積層コア２１のテーパ面２０の突き合わせ
接合部位に金属からなる板バネ３６を圧接してコア積層
部分をはさみこんだものである。狙いと効果は実施の形
態３と同一である。

【００３１】（実施の形態５）図１０は実施の形態５の
コイル部品の斜視図であり、実施の形態１と違うのは、
巻装したコイルボビン１７の外周及びＩ形積層コア１
９、Ｃ形積層コア２１の外周を合成樹脂３７により一体
モールド成形したものである。

【００３２】従って、上記構成により、合成樹脂３７が
充填され固化することでコア積層間に加圧力が加わり鉄
損が低減するとともに、特にコイルをモールドすること
で温度放熱性が向上し、防水絶縁性の向上、短絡などの
異常時の無煙、無発火の実現、細線の断線防止など小形
化、品質、信頼性、安全性が一層向上するものである。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明のコイル部品は、２
つのＣ形積層コアと１つのＩ形積層コアを２方向性電磁
鋼板を用いて形成し突き合わせて、日の字状閉磁路を構
成するので閉磁路全周にわたり２方向性電磁鋼板の圧延
方向と磁束の流れが同一方向となり磁気ロスが減り、ま
た両端の略三角形のテーパ状の突き合わせ部のため、磁
気の集中がなく、磁束密度も低くなり、磁気抵抗が小さ
くなり、励磁電流や鉄損失が少なく、特にリーケージフ
ラックスが顕著に低減し、電力効率が向上し消費電力が
大幅に低減し小形化も可能となる効果を有するものであ
る。

【００３４】また、テーパ接合部の磁化力が小さく、コ
アの磁歪振動が小さくなる。よって、接合部の固着接着
剤が不要となり、接合部の結合形状によっては、溶接作
業も不要となる。もちろん、固着のためのワニス含浸な
ども不要となるなどの品質や生産性が向上する効果を有
するものである。

【００３５】また、上記に加えて、Ｉ形積層コアやＣ形
積層コアの積層面を加圧することで鉄損がより一層低減
する効果を有するものである。

【００３６】また、Ｉ形積層コアやＣ形積層コアの各積
層間をブロックカシメしたり、磁脚の外周部を金属フレ
ームや板バネを圧接接合してコア積層間を加圧すること
で、鉄損低減のほかにリーケージフラックスの低減やう
なり振動の低減、溶接レスなど電気特性、品質、作業性
向上に効果を有するものである。

【００３７】また、巻装したコイルボビンの外周及びＩ
形、Ｃ形積層コアの外周を合成樹脂により一体モールド
成形することで、コア積層間を加圧することによる鉄損
低減のほかに、温度放熱性の向上、異常時の無煙、無発
火、コイル断線防止、うなり振動低減、溶接レスなどの
高品質、信頼性向上に効果を有するものである。

【００３８】以上のように、高効率、低リーケージフラ
ックス、低鉄損、低発熱、小形化などの高性能、省電力
設計が実現でき、また、低振動などの高品質、高信頼
性、溶接レス、接着レスなどの作業性の向上など極めて
工業的価値の高いコイル部品を提供することができるも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態によるコイル部品の斜視
図

【図２】同コイル部品の分解斜視図

【図３】同コイル部品の断面図

【図４】同コイル部品の閉磁路の磁束分布断面図

【図５】同コイル部品を用いた電子機器の電源回路ブロ
ック図

【図６】同他の実施の形態のコイル部品の断面図

【図７】同他の断面図

【図８】同他のコイル部品の斜視図

【図９】同他のコイル部品の斜視図

【図１０】同他のコイル部品の斜視図

【図１１】従来のコイル部品の斜視図

【図１２】従来のコイル部品の分解斜視図

【図１３】従来のコイル部品の断面図

【図１４】従来のコイル部品の断面図

【図１５】従来のコイル部品の断面図

【符号の説明】

１６ 巻線 １７ コイルボビン １８，２０ テーパ面 １９，３２ Ｉ形積層コア ２１，３３ Ｃ形積層コア ２２ テーパ先端部 ２３ ボビン鍔部 ２４ 入口鍔 ２５ ストッパー部 ２６ 商用入力電源 ２７ 電源トランス ２８ ブリッジ整流器 ２９ ３端子レギュレータ ３０ 負荷抵抗 ３１ コンデンサ ３４ ブロックカシメ ３５ 取り付けフレーム ３６ 板バネ ３７ 合成樹脂

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 巻線を巻装したコイルボビンと、このコ
   イルボビンに組み込まれる中央磁脚として両先端が略三
   角形のくさび状のテーパ面をもち２方向性電磁鋼板から
   なるＩ形積層コアと、前記コイルボビンに２個組み込み
   両外磁脚となる両側磁脚の内側にテーパ面をもち２方向
   性電磁鋼板からなるＣ形積層コアとを、前記Ｉ形積層コ
   アのテーパ面と前記Ｃ形積層コアのテーパ面どうしを接
   合面として２方向より突き合わせて結合して日の字状の
   閉磁路を構成したコイル部品。
2. 【請求項２】 Ｉ形積層コアとＣ形積層コアの積層面を
   加圧するように形成し構成した請求項１に記載のコイル
   部品。
3. 【請求項３】 Ｉ形積層コアとＣ形積層コアの各積層間
   をブロックカシメして構成した請求項１または請求項２
   に記載のコイル部品。
4. 【請求項４】 Ｉ形積層コアとＣ形積層コアの磁脚の外
   周部を金属からなる取り付けフレームを圧接結合して構
   成した請求項１または請求項２に記載のコイル部品。
5. 【請求項５】 巻装したコイルボビンの外周及びＩ形積
   層コア、Ｃ形積層コアの外周を合成樹脂により一体モー
   ルド成形して構成した請求項１または請求項２に記載の
   コイル部品。
6. 【請求項６】 請求項１に記載のコイル部品を用いた電
   子機器。