WO2015170756A1 - コアケースユニット、コイル部品およびコイル部品の製造方法 - Google Patents

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conducting wire
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三木 裕彦
隆行 森川
雅俊 秋田
昌浩 森田
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    • H01F41/10Connecting leads to windings

Definitions

  • the present invention relates to a coil component such as a transformer, a core case unit used for the coil component, and a method for manufacturing the coil component.
  • a switching power supply with an output exceeding 1 kW and a power supply device such as an insulated inverter are driven at approximately 10 kHz to 80 kHz from the viewpoint of efficiency.
  • Mn—Zn ferrite is typical.
  • soft magnetic alloy materials such as amorphous materials and nanocrystalline materials with high saturation magnetic flux density are also used.
  • the transformer is composed of UU-shaped and EE-shaped magnetic cores that are put together in a coil form that is formed by winding a wire around a bobbin in advance. The structure which forms is common.
  • Patent Document 1 proposes a configuration capable of mechanical winding by rotating a bobbin using a drive source. A winding frame (bobbin) disclosed in Patent Document 1 is shown in FIG.
  • teeth that mesh with the drive gear are provided on the outer periphery of a flange (hook part) 315 disposed on both ends of the body part 312 on which the coil is provided, and the winding start end of the conducting wire is provided on the inner surface of the hook part 315.
  • a groove 318 is provided for engaging and fixing the. The purpose of providing the groove 318 is to prevent the winding start end portion of the conducting wire to be a coil from hindering the rotation of the bobbin.
  • Patent Document 2 discloses a bobbin having another configuration.
  • FIG. 19 shows an external view thereof.
  • the bobbin includes a restriction wall 415 having a smaller diameter than the flange part 414 inside the flange part 414 disposed on both ends of the body part 425, and a space formed between the flange part 414 and the restriction wall 415. Is used as the coil end winding groove 427.
  • An end portion of a coil (not shown) provided in the body portion 425 is wound around a coil end winding groove 427, and a conductor wire serving as a coil is formed through an insertion groove (not shown) provided in the restriction wall 415.
  • a rotational force is applied to the flange portion 414 to form a coil in the body portion 425 in an orderly manner.
  • a claw (not shown) is provided on the coil end winding groove 427 side of the flange portion 414 so that the end portion of the coil does not come out of the coil end winding groove 427.
  • the hook part 414 is provided with a claw for restricting the movement of the coil end.
  • the hook part since it is close to the outer peripheral surface of the hook part 414 to which the rotational force is applied, the hook part, the drive gear, There is still a fear of being bitten in between. There is a similar reason on the winding end side.
  • the end portion of the conducting wire constituting the coil is referred to as a conducting wire end.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 are indifferent.
  • the present invention provides a core case unit including a bobbin that can be applied to mechanical winding by gear drive, a coil component using the same, and a manufacturing method of the coil component. It aims at providing a suitable structure for prevention of entrainment of a conducting wire end.
  • a core case unit includes an annular case for housing a magnetic core, and a bobbin for winding a conducting wire, and the bobbin has a cylindrical portion for winding the conducting wire, At least one of the inner flanges disposed on both ends of the cylindrical portion, the outer flanges disposed on the outer sides of the inner flanges through the spaces capable of accommodating the conductor ends, and the outer flanges, respectively.
  • a gear portion that is provided outside and receives rotational force, and is rotatably supported by the case in the cylindrical portion, and an outer diameter of the outer flange portion is a tip circle of the gear portion.
  • the inner diameter and the outer collar are each provided with a notch through which the conductor end is passed.
  • the notch portion of the inner flange portion and the notch portion of the outer flange portion overlap at least partially when viewed from the axial direction of the cylindrical portion.
  • the inner flange portion and the outer flange portion each have a pair of cutout portions, and the pair of notch portions provided in the inner flange portion as viewed from the axial direction of the cylindrical portion is 180. It is preferable that the pair of notches provided in the outer flange portion is also in a rotationally symmetric position of 180 degrees.
  • the space that can accommodate the conducting wire end is preferably a groove portion that makes one round in the circumferential direction of the cylindrical portion, and further a distance from the center of the cylindrical portion to the bottom surface of the groove portion in the radial direction. It is preferable that the distance from the center of the cylindrical portion to the side surface of the cylindrical portion in the radial direction is substantially equal.
  • a protrusion for supporting the end of the conducting wire protrudes from the surface of the inner flange toward the outer side in the axial direction of the cylindrical portion.
  • the outer diameter of the inner flange is larger than the outer diameter of the outer flange, and the protruding position of the protrusion is outside the outer periphery of the outer flange as viewed in the axial direction of the cylindrical portion. Preferably there is.
  • the protrusion is in a rotationally symmetric position of 180 degrees when viewed from the axial direction of the cylindrical portion.
  • the bottom of the cutout portion of the inner flange is substantially equal in distance from the side surface of the cylindrical portion and the central axis of the cylindrical portion, and the bottom of the cutout portion of the outer flange is It is preferable that the distance from the peripheral surface of the gear tip circle of the gear portion and the central axis of the cylindrical portion is substantially equal.
  • a coil component according to an embodiment of the present invention includes any one of the core case unit, a magnetic core of an uncut closed magnetic path accommodated in the case, and a coil configured by winding a conductive wire around the bobbin.
  • the said coil is provided between the inner side collar parts arrange
  • a coil component includes the core case unit provided with a notch, a magnetic core of an uncut closed magnetic path accommodated in the case, and a coil configured by winding a conducting wire around the bobbin. And the coil is provided between the inner flanges disposed on both ends of the cylindrical portion, and the conductive wire ends of the conductor constituting the coil are provided on the inner flange portion and the outer flange portion. It is derived
  • the coil in the coil component, includes a primary coil and a secondary coil that constitute a transformer, and a winding portion of a conductor that constitutes the primary coil and a conductor that constitutes a secondary coil. It is preferable that the winding portions are alternately arranged in multiple layers in the radial direction of the cylindrical portion.
  • two notch portions are provided in the inner flange portion and the outer flange portion, respectively, and the conductive wire ends of the conductors constituting the primary coil are connected to the inner flange portion and the outer flange portion, respectively.
  • the conductive wire ends of the conductive wires that are derived from one of the two notched portions provided in the flange portion and that constitute the secondary coil are the two provided in the inner flange portion and the outer flange portion, respectively. It is preferable to derive from the other of the notches.
  • a coil component manufacturing method includes a first step of accommodating a magnetic core of an uncut closed magnetic path in a case, a cylindrical portion for winding a conducting wire, and both ends of the cylindrical portion.
  • the bobbin has a gear portion for receiving rotational power on at least one outer side of the outer flange portion, and the outer diameter of the outer flange portion is that of the gear portion.
  • the coil includes a primary coil and a secondary coil that constitute a transformer, and a winding portion of a conducting wire that constitutes the primary coil and a winding portion of a conducting wire that constitutes the secondary coil. It is preferable to form a multilayer in the radial direction of the cylindrical portion.
  • a protrusion for supporting the end of the conducting wire protrudes from the surface of the inner flange toward the outside in the axial direction of the cylindrical portion, and in the third step, the conducting wire It is preferable that the end of the conductor is supported by the protrusion to restrict the movement of the conductor end toward the outside of the outer flange.
  • the inner flange portion and the outer flange portion are each provided with a notch portion, and after the third step, the conductive wire ends are connected to the inner flange portion and the outer flange portion. It is preferable to have a step of leading out of the outer flange portion through the provided notch portion.
  • two notch portions are provided in each of the inner flange portion and the outer flange portion, and after the third step, a plurality of conductor ends of the conductor wire constituting the primary coil;
  • the method includes a step of leading a plurality of conductor ends of the conductors constituting the secondary coil from separate notches.
  • a configuration suitable for preventing entrainment is provided in a core case unit including a bobbin applicable to a winding driven by a gear, a coil component using the same, and a manufacturing method of the coil component.
  • a configuration suitable for preventing entrainment is provided in a core case unit including a bobbin applicable to a winding driven by a gear, a coil component using the same, and a manufacturing method of the coil component.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows embodiment of the core case unit which concerns on this invention. It is a disassembled perspective view of the case used for embodiment of the core case unit which concerns on this invention. It is a disassembled perspective view of the bobbin used for embodiment of the core case unit which concerns on this invention. It is the elements on larger scale of the bobbin used for embodiment of the core case unit which concerns on this invention. It is the elements on larger scale of the bobbin used for embodiment of the core case unit which concerns on this invention. (A)-(c) is a three-plane figure which shows the bobbin used for embodiment of the core case unit based on this invention. It is a figure which shows the other example of the bobbin used for embodiment of the core case unit which concerns on this invention.
  • (A) And (b) is a figure for demonstrating the process of winding conducting wire around a bobbin with the manufacturing method of the coil components which concern on one Embodiment of this invention.
  • (A) And (b) is a figure for demonstrating the process of winding conducting wire around a bobbin with the manufacturing method of the coil components which concern on one Embodiment of this invention.
  • (A) And (b) is a figure for demonstrating the process of winding conducting wire around a bobbin with the manufacturing method of the coil components which concern on one Embodiment of this invention.
  • the core case unit includes an annular case for housing a magnetic core and a bobbin for winding a conducting wire.
  • the case typically has a straight portion along the magnetic path of the magnetic core.
  • the bobbin includes a cylindrical portion for winding the conductive wire, an inner flange disposed on both ends of the cylindrical portion, an outer flange disposed on the outer side of the inner flange, A gear portion for receiving rotational force is provided on at least one outer side of the outer flange portion, and is rotatably supported by the case in the cylindrical portion.
  • gear winding mechanical winding (hereinafter also referred to as gear winding) by rotation through the gear portion is possible, so that the workability of the winding is ensured when an annular case containing a magnetic core is used. be able to.
  • the space formed between the inner flange portion and the outer flange portion can be used for accommodating the conductor end when winding. It is also possible to store the wire ends of a plurality of coils during winding.
  • the outer diameter of the outer flange is larger than the outermost diameter of the gear part. According to such a configuration, even if the conductor end when winding the conductor is violated, fluttered, or disturbed, the end of the conductor housed in the space between the inner flange portion and the outer flange portion bites into the gear portion. Can be prevented more reliably.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a core case unit of the present invention
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a case used in the embodiment shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a bobbin.
  • the core case unit 100 includes an annular case 1 for housing the magnetic core 4 and a bobbin 2 for winding a conducting wire.
  • the structure of the magnetic core 4 accommodated in the annular case 1 is not particularly limited, for example, an uncut core using a magnetic alloy ribbon can be used. Uncut means that there is no cut portion in the middle of the magnetic path of the magnetic alloy ribbon. Since the magnetic core of the uncut closed magnetic path does not have a magnetic gap, the influence of the leakage magnetic flux is eliminated, and the transformer can be driven with a high operating magnetic flux density. Details of the configuration of the magnetic core will be described later.
  • the case (protective member) 1 is an assembly of an upper case 1a and a lower case 1b divided in the vertical direction (z direction in the drawing). Note that the concept of “upper and lower” here is for convenience to show the directionality during assembly.
  • a space 51 for accommodating the magnetic core 4 is formed in the lower case 1b, and the upper case 1a and the lower case 1b are fitted so as to cover the space with the upper case 1a.
  • the joint portion (overlapping portion) between the upper case 1 a and the lower case 1 b is formed on the side surface (a surface parallel to the z axis shown in FIG. 1) of the annular case 1.
  • the case 1 has a pair of straight portions 3 along the magnetic path of the magnetic core 4 (along the x direction in the figure).
  • the case 1 is a rectangular annular case configured to match the shape of the magnetic core 4 and also has a straight line portion along the y direction in the figure. Note that the four corners of the case 1 are formed with protruding portions in the y direction as fixing portions for fastening the upper case 1a and the lower case 1b. Even when such protruding parts or rounded corners (curved surfaces) are formed, the overall shape of the case is handled as a rectangle.
  • the case 1 ensures an insulation distance (spatial distance and creepage distance) between the magnetic core 4 and the coil.
  • the cross section perpendicular to the magnetic path is usually rectangular regardless of whether the core is a wound core or a laminated core. Therefore, the internal shape of the cross section of the case that accommodates it is also generally rectangular.
  • the outer shape of the case cross section may be other than a rectangle, but is preferably rectangular from the viewpoint of simplifying the case structure.
  • the outer shape of the cross section of the straight portion of the case 1 supporting the cylindrical portion of the bobbin 2 can be circular or n-gonal (n is a natural number of 5 or more), a case with a rectangular cross section is used. Also has the following advantages: For example, when a transformer is configured using a core case unit, the magnetic core generates heat when the transformer is driven. However, since the heat radiation is inhibited by the coil in the portion covered with the coil, the temperature of the transformer increases. In contrast, when a case having a rectangular cross-section is used, a large space is formed between the outer surface of the case and the inner surface of the bobbin, leading to the outside of the bobbin. Therefore, heat dissipation is promoted, and the temperature rise of the transformer can be suppressed. .
  • the shape of the cross section perpendicular to the magnetic path direction of the magnetic core 4 is rectangular, and on the joint side of the upper case 1 a and the lower case 1 b, that is, on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the annular case,
  • the magnetic core 4 is accommodated in the case 1 so that the long side of the rectangular cross section of the magnetic core 4 is arranged.
  • the cross-sectional shape of the case disposed inside the cylindrical portion of the bobbin is preferably as close to a square as possible.
  • the thickness of the case is relatively larger at the joint between the upper case 1a and the lower case 1b than at other portions.
  • a magnetic core having a rectangular cross section is prepared and arranged so that its long side is on the joint side (side surface side)
  • the thickness of the case increases as described above. It can be offset by the dimensional difference from the side.
  • the shape of the cross section perpendicular to the magnetic path direction of the magnetic core 4 in the outer shape of the case 1 is closer to a square than the cross sectional shape of the magnetic core 4 (the ratio of the short side to the long side is 1). Close) or square. Of these, a square is most preferable, and in the configuration of FIG.
  • the cross-sectional shape of the case 1 is a square.
  • the cross section perpendicular to the magnetic path direction of the magnetic core 4 may have a substantially square shape.
  • the outer shape of the cross section of the case 1 is also reduced. Like the magnetic core 4, it is substantially square.
  • Case 1 is used for the purpose of protecting the magnetic core 4 and ensuring insulation.
  • the material of the case is not particularly limited as long as it is suitable for such purposes, but for example, a resin such as polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polyphenylene sulfide (PPS) or the like may be used. it can.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PPS polyphenylene sulfide
  • the form which comprises the case 1 as a protective member combining the several member was demonstrated above, it is not limited to this.
  • the case 1 comprised so that the space which accommodates the whole magnetic core 4 may be used is not restricted to this, the protection member is a form which covers only a part of magnetic core. It may be.
  • the protective member is provided so as to cover the magnetic core 4 at least in a portion where the bobbin 2 is attached.
  • the protective member is provided so as to cover the magnetic core 4 at least in a portion where the bobbin 2 is attached.
  • the bobbin 2 includes a cylindrical portion 5 for winding a conducting wire to form a coil, an inner flange portion 6 disposed on both ends of the cylindrical portion 5, and an outer flange portion 7 disposed on the outer side of the inner flange portion 6. And a gear portion 8 provided outside the outer collar portion 7.
  • the gear unit 8 is configured to be able to mesh with a gear provided in a drive device (not shown). As will be described later, the bobbin 2 can be rotated around the straight portion of the case 1 via the gear portion 8 by rotating the gear of the driving device.
  • the bobbin 2 is also configured as an assembly of two divided portions 2a and 2b, and the bobbin 2 is assembled so that the case 1 is sandwiched between the two divided portions 2a and 2b.
  • the inner flange portion 6 (6a, 6b) has a disk shape whose outer diameter is larger than the outer diameter of the cylindrical portion 5 (5a, 5b), and defines a winding portion of the conducting wire. That is, a conducting wire for forming a coil is wound on the peripheral surface of the cylindrical portion 5 sandwiched between the pair of inner flanges 6 arranged at intervals.
  • the outer flange 7 is disposed outside the inner flange 6 (6a, 6b) (in the x direction shown in FIG. 1 and opposite to the winding portion of the conductive wire) with a gap from the inner flange 6.
  • a gear portion 8 for receiving the rotational force.
  • FIG. 4 and 5 are partially enlarged views of the two-segment bobbin shown in FIG.
  • This separable bobbin is configured by combining two members, and is divided into two by a virtual dividing line (not shown) passing through the center of the axis.
  • the dividing surfaces are provided with projections 60 and 70 and depressions 61 and 71 so that the combination can be easily and accurately performed and no axial displacement occurs.
  • the inner peripheral side of the cylindrical portion 5 of the bobbin 2 and the corner of the case 1 are gently in contact with each other or are arranged with a slight clearance therebetween, and the bobbin 2 is rotated around the straight portion 3 of the case 1 in the cylindrical portion 5. It is supported movably.
  • the gear portion 8 has a common axis with the cylindrical portion 5, and the cylindrical portion 5 rotates integrally with the gear portion 8. Therefore, by applying a driving force of a motor or the like to the gear portion 8, the conductive wire can be wound and workability of the winding is ensured.
  • the outer flange 7 is disposed between the inner flange 6 that defines the winding portion of the conductive wire and the gear portion 8 that receives the turning force.
  • FIG. 6A to 6C are a side view, a front view, and a top view of the bobbin, respectively.
  • the outer flange portion 7 has a disk shape whose outer diameter is larger than the outer diameter of the cylindrical portion 5.
  • the inner flange portion 6 and the outer flange portion 7 are spaced apart from each other over the entire circumference of the cylindrical portion 5, and a ring-like shape for accommodating the conductor end between the inner flange portion 6 and the outer flange portion 7.
  • a space 11 is formed.
  • the space 11 is configured as a groove portion that makes one round in the circumferential direction of the cylindrical portion 5, and the conductive wire end can be accommodated so as to be wound around the bottom of the groove portion in the space 11, for example. it can. Since the outer diameter of the outer flange portion 7 is configured to be larger than the outer diameter (tip diameter) defined by the tooth tip circle of the gear portion 8, the gear portion at the end of the conducting wire is used during gear winding. The wraparound to the side can be prevented.
  • the conductor end only needs to be housed so as to be wound in the space 11, and the gear portion 8 is located farther inward in the radial direction than the outer periphery of the outer flange portion 7, so that even if the portion of the conductor end becomes longer, it is ensured. It is possible to restrict the wrapping of the conductive wire end to the gear portion side, and to prevent the wire portion 8 from being caught in the gear portion 8.
  • the distance from the axial center of the cylindrical portion 5 to the bottom surface of the space (groove portion) 11 in the radial direction and the distance to the side surface of the cylindrical portion 5 in the radial direction are made substantially equal to each other without a step. It is preferable to configure. In this way, the conducting wire routed from the space (groove portion) 11 to the cylindrical portion 5 is brought into close contact with the bottom surface of the groove portion and the outer peripheral surface of the cylindrical portion through a notch portion described later without passing through a step. It becomes easy to start winding in a state, and when the coils are formed in multiple layers, it is possible to suppress the occurrence of coil disturbance in the vicinity of the inner flange portion 6.
  • the gear portion 8 (8a, 8b) is formed to protrude outward in the axial direction on the outer surface of the outer flange portion 7 (7a, 7b). That is, since the outer flange portion 7 and the gear portion 8 are integrally formed, no gap is formed between the outer flange portion 7 and the gear portion 8.
  • the outer flange portion 7 is used.
  • the gear portion 8 are preferably integrated.
  • the inner flange portion 6 and the outer flange portion 7 on both ends of the cylindrical portion 5 are notched from the outer periphery toward the center of the cylindrical portion 5 (5a, 5b).
  • 15 (15a, 15b), 16 (16a, 16b) are provided. It is possible to provide a hole in the inner flange 6 and lead out the end of each coil from the hole to the outside of the inner flange. However, the workability of the winding is high and preferable.
  • the notch portion after the coil is formed in the cylindrical portion 5, the conductive wire end of each coil can be drawn straightly in the axial direction without being routed unnecessarily in the radial direction of the cylindrical portion 5. it can.
  • the notches 15 and 16 reach the outer peripheral surface of the cylindrical portion 5 as in the embodiment shown in FIGS. Further, as shown in the partially enlarged view of the bobbin in FIG. 5, the notch portion 16 of the outer flange portion 7 is positioned at the bottom portion in the radial direction of the outer flange portion 7 so that the strength of the gear portion 8 is improved. It is preferable that the outer peripheral surface of the gear portion is outside the peripheral surface of the tooth tip circle.
  • the shape of the notches 15 and 16 is not particularly limited, but for example, it may be formed in a slit shape having a sufficient width to draw out the conducting wire. Naturally, the width of the notches 15 and 16 (particularly the width of the notch 16 provided in the outer flange 7) hinders the function of restricting the wraparound of the conductor end of the outer flange 7 toward the gear portion. The width is not too wide.
  • the width of the notch portion 16 provided in the outer flange portion 7 is designed to be larger than the width of the tooth gap of the gear constituting the gear portion 8 (the length of the gap between teeth on the pitch circle of the gear). May have been. Further, the width of the notch 16 may be larger than the gear pitch.
  • the notched portion 16 is provided in the outer flange portion 7 having a larger diameter provided inside the gear portion 8, the shape and size of the notched portion 16 are relatively free. Can be designed to As a result, after winding the coil, the conductor end of the coil can be easily pulled straight along the axial direction without applying tension, and the possibility of damage to the conductor can be reduced.
  • the outer flange 7 is also provided with a notch 16 so that the end of the conductor can be led out to the outside of the outer flange 7 after the end of the winding. .
  • the notch portion 15 of the inner flange portion 6 and the notch portion 16 of the outer flange portion 7 overlap each other, so that the conductor end is connected to the outer flange portion 7.
  • the overlap between the notch 15 of the inner collar 6 and the notch 16 of the outer collar 7 may be partial, but as in the embodiment shown in FIGS. It is more preferable that the notch portion 15 and the notch portion 16 of the outer flange portion 7 are configured so that the end portions in the width direction coincide with each other.
  • Notches 15 and 16 are provided on both sides of the connecting portion of the divided portions 2a and 2b when viewed from the axial direction (x direction) of the cylindrical portion 5, and the conductive wire ends (leads) of the coil are connected to the notches from each notch. It is possible to pull it out.
  • a total of four notches 15 and 16 are provided on each side of the flanges 6 and 7. If a transformer is configured using such a core case unit, the lead-out position of the coil conductor end is separated by 180 degrees about the axis of the cylindrical portion 5, and the insulation from the coil in the conductor end treatment, the conductor end of each coil It is possible to improve the insulation between.
  • a pair of notches 15 and 16 are provided for one flange, but two or more pairs may be provided depending on the configuration of the coil. However, from the viewpoint of securing the space between the conductive wire ends of the different drawn coils, it is preferable that only one pair of notch portions is formed per one flange portion.
  • the bobbin has a structure for supporting so that the conductive wire end of each coil drawn out as described above is not scattered during the gear winding operation.
  • the protrusion 10 for restricting the radial movement of the inner flange portion 6 at the end of the conductive wire extends from the surface of the inner flange portion 6 to the axial direction of the cylindrical portion 5 ( Projected outward (x direction).
  • the end of the conductive wire drawn out from the notch 15 of the inner flange 6 is routed through the space 11 between the inner flange 6 and the outer flange 7.
  • the end of the conductor is extended to the protrusion 10, it can be supported by the protrusion 10 and the end of the conductor can be prevented from being scattered by the centrifugal force generated by rotating the bobbin.
  • the conductive wire end may be fixed by being entangled with the protrusion 10.
  • the height of the protrusion 10 from the surface of the inner flange 6 is preferably set so that the end of the conductor can be bound. Further, the protrusion 10 is set to a range that does not cover at least the gear portion 8 so as not to obstruct the gear drive during the winding operation. Further, as in the embodiment shown in FIGS. 1 to 6, the outer diameter of the inner flange portion 6 is larger than the outer diameter of the outer flange portion 7, and the protruding position of the protrusion 10 is viewed from the axial direction of the cylindrical portion 5. It is preferable that it is outside the outer periphery of the outer flange 7. This is because it is easy to fit the end of the conducting wire in the space 11. Further, when the conductive wire end is entangled with the protrusion 10, the work is also facilitated. Further, it is not necessary to increase the distance between the inner flange portion 6 and the outer flange portion 7 more than necessary in order to ensure the workability.
  • the position where the protrusion 10 is provided is one notch portion from which the conductive wire end tangled to it is led out. It is preferable that the position is closer to the other notch.
  • the notches 15 and 16 and the protrusion 10 are separated by 130 degrees or more with a central angle ⁇ in the circumferential direction of the half of the inner flange 6 and the outer flange 7, respectively. It is arrange
  • the notch portion and the protrusion are each in a rotationally symmetric position of 180 degrees.
  • the notch portions and the protrusions need only be realized in a state where the halves are combined. Therefore, the notches 15 and 16 and the protrusions 10 can be arranged near the center of each halved portion. . However, if the position of the protrusion 10 is at the end of the half portion as in the embodiment shown in FIGS. 1 to 6, it is easy to form a bobbin with a protrusion.
  • the gear portion 8 is provided on each outer side of the outer flange portion 7 on both ends of the cylindrical portion 5, but the gear portion 8 is provided on at least one outer side of the outer flange portion 7. If provided, rotation is possible. Therefore, as shown in FIG. 7, it is possible to reduce the size of the bobbin without providing a gear portion outside one of the outer flange portions 7. However, from the viewpoint of driving the bobbin stably by driving the both ends, it is preferable to provide the gear portions 8 on the outer sides of the outer flanges 7 on both ends of the cylindrical portion.
  • the material of the bobbin 2 is not particularly limited, but as in the case 1, for example, a resin such as PET, PBT, or PPS can be used.
  • FIG. 14A is a front view of the coil component
  • FIG. 14B is a side view thereof. Since the above-described core case unit has a structure suitable when gear winding is applied to a transformer, the following description will be made assuming a transformer as a coil component. Can also be configured.
  • the coil component 200 of the embodiment shown in FIGS. 14A and 14B has a core case unit composed of the case 1 and the bobbin 2 and a magnetic core of an uncut closed magnetic circuit accommodated in the case 1.
  • the core case unit and the magnetic core may have the same configuration as the core case unit 100 and the magnetic core 4 in the embodiment described with reference to FIGS.
  • the coil component 200 includes a coil 40 and a coil 41 that are configured by winding a conducting wire around the bobbin 2.
  • the coils 40 and 41 are formed in multiple layers between the inner flanges 6 arranged on both ends of the cylindrical part 5.
  • 14 (a) and 14 (b) has a coil 40, 41 provided on each of two bobbins.
  • a plurality of coils 40 are connected in parallel to form a primary subcoil
  • a plurality of coils 41 are connected in parallel to form a secondary subcoil
  • the primary subcoils are connected to each other.
  • the secondary coils are connected in series to form a primary coil Np and a secondary coil Ns.
  • the conducting wire constituting the primary coil Np and the conducting wire constituting the secondary coil Ns for example, a wire with an insulation coating such as a three-layer insulated wire having a wire diameter of ⁇ 1 mm or more is used. Insulation between the secondary coil Ns can be ensured. However, if the insulation between the primary coil Np and the secondary coil Ns is to be ensured by the insulation coating for each conductive wire, the volume of the entire winding portion increases due to the thickness of the insulation coating itself. ) Is used to place an insulating sheet between the coil constituting the primary coil and the coil constituting the secondary coil.
  • the insulating sheet By using an insulating sheet having flexibility, strength, and dielectric strength that can be wound around the bobbin 2, the insulating sheet can be wound using the rotation of the gear portion 8 described above.
  • the material of the insulating sheet is preferably, for example, polyester, nonwoven insulating paper: Nomex (registered trademark of DuPont) or the like. In consideration of insulation and flexibility, it is desirable to use, for example, a polyester sheet of 25 ⁇ m to 50 ⁇ m and a Nomex sheet of 50 ⁇ m to 200 ⁇ m. In the illustrated example, an insulating sheet is wound around the outermost surfaces of the coils 40 and 41.
  • the end 40a of the primary coil Np and the end 41a of the secondary coil Ns are passed through a cylindrical resin member for insulation.
  • One end of the end portion 40a of the primary coil Np was connected by a crimping connector 90, and the other end side was crimped and connected to a round terminal 96 to form a primary coil Np.
  • one end of the end portion 41a of the secondary coil was connected by a crimping connector 90, and the other end side was crimped and connected to a round terminal 96 to obtain a secondary coil Ns.
  • a relay member 70 for mounting was connected to the crimp connector 90 side of the case 1 to form the coil component 200.
  • the relay member 70 is fixed by a bolt 95 that is passed through a screw hole provided in a leg portion that connects the straight portion 3 of the case 1.
  • the relay member 70 is provided with a through hole for mounting, and can be placed vertically with respect to the mounting surface to which the coil component 200 is fixed. By placing the coil component 200 vertically, the air in the space between the outer surface of the case 1 and the inner surface of the bobbin 2 is warmed by the heat generated by the coil, and a flow of air is generated in the space by the chimney effect to promote heat dissipation. I can do it.
  • the uncut magnetic core 4 may be a wound magnetic core formed by winding a magnetic alloy ribbon in an annular shape or a laminated magnetic core in which a plurality of magnetic alloy ribbons punched into a predetermined shape are stacked.
  • the magnetic core 4 shown in FIG. 2 is a rectangular annular magnetic core constituting a rectangular magnetic path, but the shape of the magnetic core is not limited to this. However, in order to be accommodated in the case 1 having the straight part 3, a part having a straight part is used.
  • a magnetic core such as a rectangular ring (b-shaped), a race track, or a rectangular ring with a middle leg (day-shaped) can be used.
  • a wound magnetic core configuration is particularly suitable from the viewpoint of productivity.
  • a rectangular core with a middle leg can be obtained by laminating magnetic alloy ribbons punched in such a shape, or by surrounding two wound cores juxtaposed with another winding core.
  • the wording of the rectangle representing the shape of the magnetic core is not limited to a complete rectangle, but includes a shape having a rounded corner portion that is inevitably generated when a magnetic alloy ribbon is wound.
  • the magnetic core 4 can be formed by winding or laminating a magnetic alloy ribbon.
  • Magnetic alloy ribbons are, for example, Fe-based amorphous alloy ribbons, Co-based amorphous alloy ribbons, and Fe-based nanocrystalline alloy ribbons obtained by quenching molten metal.
  • Co-based amorphous alloy ribbons with relatively low saturation flux density have saturation flux densities of approximately 0.55 T or more.
  • These magnetic alloy ribbons have a higher saturation flux density than ferrite and are small in transformer size. It is advantageous to make. In order to make full use of this advantage, the magnetic core 4 is configured as an uncut core.
  • the composition and characteristics of the magnetic alloy ribbon used to constitute the magnetic core 4 are not particularly limited.
  • the magnetic alloy ribbon used has a saturation magnetic flux density Bs of 1.0 T or more and a ratio Br / Bs of the residual magnetic flux density Br to the saturation magnetic flux density Bs. It preferably has a magnetic property of 0.3 or less.
  • a material in which Br is decreased by imparting anisotropy in a direction perpendicular to the magnetic path in the heat treatment in a magnetic field is preferable. By providing anisotropy in a direction perpendicular to the magnetic path by heat treatment in a magnetic field, the ratio Br / Bs of the residual magnetic flux density Br to the saturation magnetic flux density Bs can be reduced.
  • a bobbin having a cylindrical portion, an inner flange portion disposed on both ends of the cylindrical portion, and an outer flange portion respectively disposed on the outer side of the inner flange portion is attached to the linear portion of the case.
  • the bobbin is rotatably supported by the linear portion of the case in the cylindrical portion, and has a gear portion for receiving rotational power on at least one outer side of the outer flange portion.
  • the outer diameter of the outer flange is larger than the outermost diameter of the gear part.
  • the conducting wire is wound around the cylindrical part to form a coil.
  • the winding end (winding end) of the coil is disposed between the inner and outer flanges on the other side. In this state, the next conductor is wound in the same manner. After the winding of all the conducting wires is completed, the winding ends are connected and the formation of the coil is completed.
  • FIG. 8A is an AA cross-sectional view around the end portion on the bobbin winding end during winding of the coil component
  • FIG. 8B shows a state in the middle of the winding.
  • the end portion of the conducting wire (conducting wire end) is accommodated in the space 11 through the notch portion 15 a provided in the inner flange portion 6 on the winding start side in the x direction.
  • the conductive wire end is wound about one turn in the direction opposite to the rotation of the bobbin and is entangled with the protrusion 10 b provided on the inner flange 6.
  • FIG. 9B shows a state after the winding
  • FIG. 9A is an AA cross-sectional view around the end of the bobbin winding end.
  • the conductor end on the winding end side of the coil 40 is also wound about one turn in the direction opposite to the rotation of the bobbin and is entangled with the protrusion 10 b provided on the inner flange 6.
  • FIG. 10 (b) shows the state after the winding in two layers
  • FIG. 10 (a) is a cross-sectional view along the line AA around the bobbin winding end.
  • the winding lead end of the coil 41 is accommodated in the space 11 through a notch 15b (not shown) provided in the inner flange 6 on the winding start side in the x direction.
  • the conductive wire end is wound about one turn in the direction opposite to the rotation of the bobbin and is entangled with a protrusion 10 a (not shown) provided on the inner flange 6.
  • the wire end on the winding end side of the coil 41 is also wound about one turn in the direction opposite to the rotation of the bobbin and is entangled with the protrusion 10 a provided on the inner flange 6.
  • the formation of the coil 40 and the formation of the coil 41 are sequentially performed a plurality of times and stacked in multiple layers.
  • An insulating sheet 55 is disposed on the outermost coil 41 that appears between the coil layers and as side surfaces, but a description of the method of forming the insulating sheet 55 is omitted.
  • Rotating the gear part to perform winding makes winding work easy even when using an uncut magnetic core.
  • the outer collar is larger than the outermost diameter of the gear section between the inner collar and the gear section, the winding end is accommodated in the space between the inner collar and the outer collar.
  • the winding operation can be performed so that the end of the conducting wire does not go around to the gear portion side or the like.
  • Such a configuration is suitable when the primary coil Np and the secondary coil Ns constituting the transformer are wound.
  • the winding part of the conducting wire constituting the primary coil Np and the winding part of the conducting wire constituting the secondary coil Ns can be alternately formed with high accuracy in the radial direction of the cylindrical part.
  • a preferable form such as a configuration according to the above is as described above. Among these, it supplements below about the structure which concerns on protrusion.
  • the lead wire end can be held in the space only by winding in the space between the inner and outer collars. For example, by winding for more than one turn, or as shown in FIG. 11, the end of the conducting wire is placed on the inner diameter side of the projections 10a and 10b and wound around the inside of the projections 10a and 10b. It can be held.
  • the respective conductive wire ends of the coils 40 and 41 drawn out from the notches 15a and 15b of the inner flange portion 6 are wound about a half circumference in the space 11, and the conductive wire end of the coil 40 is the protrusion 10b.
  • the conducting wire end of the coil 41 is supported by the protrusion 10a.
  • the winding end may be entangled with the protrusion for each winding part.
  • the winding end is temporarily entangled with the protrusion, and after the formation of all the winding parts is completed, the winding end does not come apart if processing such as connection of the winding end is performed. Winding work becomes easy.
  • the winding end of the conducting wire is connected to the inner flange portion 6 and the outer flange portion. It can be led out of the outer flange 7 via the notches 15 and 16 provided in the flange 7.
  • the insulating film of the end portions 40a and 41a is removed from the winding start side and winding end side of the coil housed in the space 11 between the inner flange portion 6 and the outer flange portion 7.
  • the coil 40 is pulled out from the cylindrical portion of the bobbin through the notches 15a and 16a, and the coil 41 is pulled out through the notches 15b and 16b (not shown).
  • the notch portion 15 of the inner collar portion 6 and the notch portion 16 of the outer collar portion 7 overlap each other, and the conductor end is linear from the inner collar portion 6 to the outer collar portion 7. Has been derived.
  • the conductor ends of the plurality of coils 40 are wound and the plurality of coils 40 are connected in parallel to form a primary subcoil.
  • the conductor ends of the plurality of coils 41 are wound and the plurality of coils 41 are connected in parallel to form a secondary subcoil.
  • Each subcoil is connected in series with the subcoil provided on the other bobbin to form the coil component shown in FIG.
  • the winding end can be more reliably restrained by covering the space containing the winding end with the cover 30.
  • the cover shown in FIG. 13 has a width equal to or smaller than the distance between the inner flange portion 6 and the outer flange portion 7, and the side surface shape is substantially C-shaped.
  • the cover 30 shown in FIG. 13 is substantially C-shaped, the form of the cover is not limited to this. It is only necessary that the side surface shape covering the outer periphery of the space accommodating the winding end is a substantially circular cover. For example, a form closed so that the front end side of the cover overlaps is also applicable.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a coil component having a primary coil and a secondary coil constituting a transformer as coils.
  • the winding part of the conducting wire constituting the primary coil Np and the winding part of the conducting wire constituting the secondary coil Ns are alternately arranged in the radial direction of the cylindrical part 5 of the bobbin 2. Since the winding part of the primary coil Np and the winding part of the secondary coil Ns are wound around the same part of the magnetic core 4, the coil is configured by bringing the primary coil conductor and the secondary coil conductor into close contact with each other.
  • the bond between is increased.
  • an increase in effective resistance AC resistance
  • the effect of suppressing increase in copper loss can be obtained. Together with the effect of reducing the gap loss due to the use, it contributes to the loss reduction and miniaturization of the transformer.
  • the conducting wire is wound from one end side of the cylindrical part 5 to the other end side (x direction).
  • each winding part should not be superposed on each coil for the purpose of enhancing the coupling between the coils. It is preferable to configure with a single layer winding.
  • the primary coil Np and the secondary coil Ns are each divided into a plurality of winding parts connected in parallel, and the plurality of winding parts are divided into the primary coil and the secondary coil. It is preferable that the secondary coils are alternately stacked in the radial direction of the cylindrical portion. With this configuration, the resistance of the coil is reduced and the coupling between the primary coil Np and the secondary coil Ns is enhanced.
  • the connection form of the divided coils is not limited to parallel connection, and series connection is also applicable. It is more advantageous for coupling between the coils to divide and arrange them alternately as described above, rather than winding the conductive wires in a superimposed manner.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment thereof. This embodiment is different from the other embodiments in that the bobbin 2 provided with the primary coil Np and the secondary coil Ns is arranged on the middle leg of the magnetic core 4, but the configuration of the coil and the bobbin is the same as that of the other embodiments. Therefore, explanation is omitted.
  • the configuration in which the primary coil and the secondary coil are each divided into a plurality of winding portions connected in parallel or in series is not limited to the above embodiment.
  • the primary coil and the secondary coil should just contain the part divided
  • parallel connection or series connection can be applied alone, or parallel connection and series connection can be applied in combination.
  • the coil component according to the embodiment of the present invention can effectively utilize the characteristics of the magnetic alloy ribbon having a high magnetic flux density while ensuring the workability of the winding, various power supply devices, in particular, the output is 1 kW. It is suitable for transformers for power supply devices such as switching power supplies and insulation inverters that exceed.

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Abstract

 コアケースユニット(100)は、磁心(4)を収容するための環状のケース(1)と、導線を巻回するためのボビン(2)とを備え、ボビン(2)は、導線を巻回するための円筒部(5)と、円筒部の両端側に配置された内側鍔部(6)と、内側鍔部の外側にそれぞれ導線端を収容可能な空間を介して配置された外側鍔部(7)と、外側鍔部のうち少なくとも一方の外側に回動力を受けるためのギア部(8)とを有し、円筒部においてケースに回動可能に支持され、外側鍔部(7)の外径はギア部の歯先円で規定される外径よりも大きく、内側鍔部(6)と外側鍔部(7)とには、それぞれ導線端を通すための切欠き部(15、16)が設けられている。

Description

コアケースユニット、コイル部品およびコイル部品の製造方法
 本発明は、トランス等のコイル部品、該コイル部品に用いられるコアケースユニットおよびコイル部品の製造方法に関する。
 出力が1kWを超えるスイッチング電源および絶縁式インバータ等の電源装置は、効率の観点からおおよそ10kHzから80kHzで駆動される。かかる条件で駆動されるスイッチング電源等に用いられるトランスの磁心材料としては、Mn-Znフェライトが代表的である。小型化の観点から、飽和磁束密度が高いアモルファス材料、ナノ結晶材料などの軟磁性合金材料も使われる。トランスの構成としては、UU形状、EE形状に成型した磁心を、予めボビンに導線を巻回して形成したコイルフォーム内で突き合わせて、ロの字状、レーストラック状、日の字状の磁路を形成する構成が一般的である。
 上記構造においては、突合せ面で、僅かであるにせよギャップが生じる。特に、比抵抗が低い軟磁性合金薄帯から形成されたカットコアを用いる場合、かかるギャップが生じることで、漏れ磁束による損失が増加する。そのため、軟磁性合金薄帯をカットコアの形態で使用する場合、動作磁束密度を十分に高くすることができず、軟磁性合金材料が持つ特性を十分に活かした設計ができるとは言い難い。
 一方で、トロイダルトランスのように、切断しないコアを使用したトランスも存在する。ここで、切断しないコアを、カットコアと対比してノーカットコアと呼ぶ場合がある。しかしながらトロイダルトランスにおける導線の巻回は手作業となるため、作業性が悪いという問題が生じたり、導線の巻回状態を均一にするのが難しく、乱れた巻線による寄生容量の影響を受けて特性ばらつきが大きくなりやすい等の問題が生じたりする。切断しない磁心に効率よく巻線を施す技術としては、例えば特許文献1に、駆動源を用いてボビンを回転させることによって機械巻線することが可能な構成が提案されている。特許文献1に開示された巻枠(ボビン)を図18に示す。このボビンでは、コイルを設ける胴部312の両端側に配置されたフランジ(鍔部)315の外周に駆動歯車に噛み合う歯が設けられるとともに、鍔部315の内側面には導線の巻始め端部を係入して固定するための溝318が設けられている。かかる溝318を設ける目的は、コイルとなる導線の巻始め端部がボビンの回転を妨げることを防止することにある。
 また、特許文献2には他の構成のボビンが開示されている。図19にその外観図を示す。このボビンは、胴部425の両端側に配置された鍔部414の内側に前記鍔部414よりも小径の規制壁415を備え、前記鍔部414と規制壁415との間に形成された空間をコイル端巻付溝427として利用している。前記胴部425に設けられるコイル(図示せず)の端部をコイル端巻付溝427に巻き付け、規制壁415に設けられた挿通溝(図示せず)を介して、コイルとなる導線を胴部425へ通し、前記鍔部414に回転力を加えて胴部425にコイルを整然と形成する。鍔部414のコイル端巻付溝427側に爪(図示せず)が設けられていて、コイルの端部がコイル端巻付溝427から外に出ないようにしている。
実公昭62-36270号公報 実公昭58-12426号公報
 しかしながら、特許文献1や特許文献2に記載のボビンを用いる場合であっても、溝318あるいはコイル端巻付溝427に導線の巻始め端部を確実に固定することは困難である。機械巻線における巻き始めにおいては、コイルを構成する導線の端部に大きな張力が作用しやすく、導線の端部が溝から外れたり、巻き付けが緩む場合がある。ボビンを回転させてコイルを形成する際に、導線の端部が一旦溝から外れたり、巻き付けが緩むと、導線の端部が鍔部と駆動歯車との間に噛み込まれたり、導線の巻回部分(コイル部分)に巻き込まれたりして、正常な巻線作業を阻害してしまう。かかる問題は、複数のコイルを多層に形成し各コイルを構成する導線の端部が複数ある場合ほど、また、導体の巻始め端部が長くなればなるほど顕著になる。特許文献2のボビンでは鍔部414にコイル端部の移動を規制する爪が設けられているが、回転力が与えられる鍔部414の外周面と近接しているため、鍔部と駆動歯車との間に噛み込まれる恐れは依然として残っている。巻き終わり側においても同様の理由がある。以下コイルを構成する導線の端部について導線端と呼ぶ。
 またボビンに複数のコイルを構成しトランスとする場合、導線端のボビンからの引き出しの処理について、一次コイルと二次コイル間の絶縁を確保することが必要である。更に1kWを超えるようなパワートランス等のコイル部品では、導体損失による発熱が大きいので、コイルやコイル巻枠の熱損傷を防ぐように放熱させることが必要である。だが、特許文献1や特許文献2ではそれ等の点については無頓着である。
 そこで、上記課題に鑑み、本発明は、ギア駆動による機械巻線に適用可能なボビンを備えたコアケースユニット、それを用いたコイル部品および該コイル部品の製造方法において、ギアおよびコイル部分への導線端の巻き込み防止に好適な構成を提供することを目的とする。
 本発明の実施形態によるコアケースユニットは、磁心を収容するための環状のケースと、導線を巻回するためのボビンとを備え、前記ボビンは、前記導線を巻回するための円筒部と、該円筒部の両端側に配置された内側鍔部と、前記内側鍔部の外側にそれぞれ導線端を収容可能な空間を介して配置された外側鍔部と、前記外側鍔部のうち少なくとも一方の外側に設けられ回動力を受けるためのギア部とを有し、前記円筒部において前記ケースに回動可能に支持されるものであり、前記外側鍔部の外径は前記ギア部の歯先円で規定される外径よりも大きく、前記内側鍔部と外側鍔部には、それぞれ導線端を通す切欠き部が設けられている。
 ある実施形態において、前記円筒部の軸方向から見て、前記内側鍔部の切欠き部と外側鍔部の切欠き部とが少なくとも部分的に重なっていることが好ましい。
 ある実施形態において、前記内側鍔部および外側鍔部には一対の切り欠き部がそれぞれ設けられ、前記円筒部の軸方向から見て、前記内側鍔部に設けられた一対の切り欠き部は180度の回転対称の位置にあり、前記外側鍔部に設けられた一対の切り欠き部もまた180度の回転対称の位置にあることが好ましい。
 ある実施形態において、前記導線端を収容可能な空間は前記円筒部の円周方向に1周する溝部であるのが好ましく、更に径方向における前記円筒部の中心から前記溝部の底面までの距離と、前記径方向における前記円筒部の中心から前記円筒部の側面までの距離が実質的に等しく構成するのが好ましい。
 ある実施形態において、前記コアケースユニットにおいて、前記導線端を支え止めるための突起が、前記内側鍔部の表面から前記円筒部の軸方向外側に向けて突設されていることが好ましい。
 ある実施形態において、前記内側鍔部の外径が前記外側鍔部の外径よりも大きく、前記突起の突設位置が、前記円筒部の軸方向から見て前記外側鍔部の外周の外側であることが好ましい。
 ある実施形態において、前記円筒部の軸方向から見て、前記突起が180度の回転対称の位置にあることが好ましい。
 ある実施形態においては、前記内側鍔部の切欠き部の底部は前記円筒部の側面と前記円筒部の中心軸からの距離が実質的に等しく、前記外側鍔部の切欠き部の底部は前記ギア部の歯先円の周面と前記円筒部の中心軸からの距離が実質的に等しいことが好ましい。
 本発明の実施形態によるコイル部品は、前記いずれかのコアケースユニットと、前記ケースに収容されたノーカットの閉磁路の磁心と、導線を前記ボビンに巻回して構成されたコイルとを有し、前記コイルは前記円筒部の両端側に配置された内側鍔部の間に設けられている。
 本発明の実施形態によるコイル部品は、切欠き部が設けられた前記コアケースユニットと、前記ケースに収容されたノーカットの閉磁路の磁心と、導線を前記ボビンに巻回して構成されたコイルとを有し、前記コイルは前記円筒部の両端側に配置された内側鍔部の間に設けられており、前記コイルを構成する前記導線の導線端が前記内側鍔部と外側鍔部とに設けられた切欠き部を介して外側鍔部の外に導出されている。
 また、ある実施形態において、前記コイル部品において、前記コイルは、トランスを構成する一次コイルおよび二次コイルを有し、前記一次コイルを構成する導線の巻回部と二次コイルを構成する導線の巻回部が前記円筒部の径方向に多層に交互に配置されていることが好ましい。
 また、ある実施形態において、前記コイル部品では、前記内側鍔部と外側鍔部とにそれぞれ2つの切欠き部が設けられ、前記一次コイルを構成する導線の導線端は、前記内側鍔部と外側鍔部とにそれぞれ設けられた2つの切欠き部のうちの一方から導出され、前記二次コイルを構成する導線の導線端は、前記内側鍔部と外側鍔部とにそれぞれ設けられた2つの切欠き部のうちの他方から導出されることが好ましい。
 本発明の実施形態によるコイル部品の製造方法は、ノーカットの閉磁路の磁心をケースに収容する第1の工程と、導線を巻回するための円筒部と、該円筒部の両端側に配置された内側鍔部と、前記内側鍔部の外側にそれぞれ配置された外側鍔部とを備えたボビンを前記ケースに回転可能に取り付ける第2の工程と、前記円筒部に導線を巻回してコイルを形成する第3の工程とを有し、前記ボビンは、回動力を受けるためのギア部を前記外側鍔部のうち少なくとも一方の外側に有し、前記外側鍔部の外径は前記ギア部の歯先円で規定される外径よりも大きく、前記第3の工程において、前記ギア部を介して前記ボビンを回転させることによって前記円筒部に前記導線を巻回してコイルを形成し、導線端を前記内側鍔部と外側鍔部の間の空間に配置した状態で前記第3の工程を繰り返して、複数のコイルを前記円筒部の外側に形成する。
 また、ある実施形態において、前記コイルは、トランスを構成する一次コイルおよび二次コイルを有し、前記一次コイルを構成する導線の巻回部と二次コイルを構成する導線の巻回部とを前記円筒部の径方向に交互に多層に形成することが好ましい。
 さらに、ある実施形態において、前記導線端を支え止めるための突起が、前記内側鍔部の表面から前記円筒部の軸方向外側に向けて突設されており、前記第3の工程において、前記導線端を前記突起に支え止めて前記外側鍔部の外側に向けての前記導線端の移動を規制することが好ましい。
 また、ある実施形態において、前記内側鍔部と外側鍔部とには、それぞれ切欠き部が設けられており、前記第3の工程の後に、前記導線端を前記内側鍔部と外側鍔部に設けられた切欠き部を介して外側鍔部の外に導出する工程を有することが好ましい。
 また、ある実施形態において、前記内側鍔部と外側鍔部とにそれぞれ2つの切欠き部が設けられており、前記第3の工程の後に、前記一次コイルを構成する導線の複数の導線端と前記二次コイルを構成する導線の複数の導線端を、それぞれ別々の切欠き部から導出させる工程を有することが好ましい。
 本発明の実施形態によれば、ギア駆動による巻線に適用可能なボビンを備えたコアケースユニット、それを用いたコイル部品および該コイル部品の製造方法において、ギアおよびコイル部分への導線端の巻き込み防止に好適な構成が提供される。かかる構成を用いることで巻線の作業性が向上する。また、ボビンに複数のコイルを設けるコイル部品に適用したときに、それぞれコイルの端部を分離して引き出すことを容易にする。
本発明に係るコアケースユニットの実施形態を示す斜視図である。 本発明に係るコアケースユニットの実施形態に用いるケースの分解斜視図である。 本発明に係るコアケースユニットの実施形態に用いるボビンの分解斜視図である。 本発明に係るコアケースユニットの実施形態に用いるボビンの部分拡大図である。 本発明に係るコアケースユニットの実施形態に用いるボビンの部分拡大図である。 (a)~(c)は、本発明に係るコアケースユニットの実施形態に用いるボビンを示す三面図である。 本発明に係るコアケースユニットの実施形態に用いるボビンの他の例を示す図である。 (a)および(b)は、本発明の一実施形態に係るコイル部品の製造方法にてボビンに導線を巻線する工程を説明するための図である。 (a)および(b)は、本発明の一実施形態に係るコイル部品の製造方法にてボビンに導線を巻線する工程を説明するための図である。 (a)および(b)は、本発明の一実施形態に係るコイル部品の製造方法にてボビンに導線を巻線する工程を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るコイル部品の製造方法にてボビンに導線を巻回する工程における導線端の処理方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るコイル部品の製造方法にてボビンに導線を巻線した後の工程を説明するための図である。 (a)および(b)は、本発明の一実施形態に係るコイル部品の製造方法に適用可能なカバーの構成を示す図である。 (a)および(b)は、本発明に係るコイル部品の実施形態を示す図である。 本発明に係るコイル部品の他の実施形態を示す断面模式図である。 本発明に係るコイル部品の他の実施形態を示す断面模式図である。 本発明に係るコイル部品の他の実施形態を示す断面模式図である。 従来のボビン構造を示す図である。 従来の他のボビン構造を示す図である。
 本発明の実施形態に係るコアケースユニットの構成を以下に説明する。
 本発明の実施形態に係るコアケースユニットは、磁心を収容するための環状のケースと、導線を巻回するためのボビンとを備える。前記ケースは、典型的には、前記磁心の磁路に沿った直線部を有している。また、前記ボビンは、前記導線を巻回するための円筒部と、該円筒部の両端側に配置された内側鍔部と、前記内側鍔部の外側にそれぞれ配置された外側鍔部と、前記外側鍔部のうち少なくとも一方の外側に回動力を受けるためのギア部とを有し、前記円筒部において前記ケースに回動可能に支持されるものである。かかる構成によって、ギア部を介した回動による機械巻線(以下、ギア巻ともいう)が可能となるため、磁心を収容した環状のケースを用いた場合の、巻線の作業性を確保することができる。しかも、内側鍔部と外側鍔部との間に形成された空間を巻線の際に導線端の収容に利用することができる。また巻線時に複数のコイルの導線端を溜めておくことも出来る。
 さらに、前記外側鍔部の外径は、前記ギア部の最外径よりも大きい。かかる構成によれば、導線を巻回する際の導線端の暴れ、ばたつき、乱れが生じても、内側鍔部と外側鍔部との間の空間に収容する導線端がギア部に噛み込むことをより確実に防止することができる。
 以下、本発明に係るコアケースユニット、それを用いたコイル部品およびコイル部品の製造方法の実施形態を、図面を参照しながら、より具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また、各実施形態において説明する構成は、その実施形態の趣旨を損なわない限りにおいて他の実施形態においても適用することが可能であり、その場合、重複する説明は適宜省略する。以下の説明においては、参照する図面に数字の後にアルファベットを付した符号のみを付していても、特にアルファベット符号による限定の必要がない場合には、アルファベットを付さない代表数字を用いて説明する場合がある。
 図1は本発明のコアケースユニットの実施形態を示す斜視図であり、図2は図1に示す実施形態に用いるケースの分解斜視図であり、図3はボビンの分解斜視図である。以下の説明でコアケースユニットを適用するコイル部品としてはトランスを想定しているが、コアケースユニットの用途はこれに限定するものではない。コアケースユニット100は、磁心4を収容するための環状のケース1と、導線を巻回するためのボビン2とを備える。環状のケース1に収容される磁心4の構成はこれを特に限定するものではないが、例えば磁性合金薄帯を用いたノーカットコアを用いることができる。ノーカットとは、磁性合金薄帯の磁路の途中に切断部分を持たないことをいう。ノーカットの閉磁路の磁心は、磁気ギャップを持たないため、漏れ磁束の影響が排除され、高い動作磁束密度でのトランスの駆動が可能となる。磁心の構成の詳細については後述する。
 (ケース)
 ケース(保護部材)1は、上下方向(図中のz方向)に分割された上ケース1aと下ケース1bとの組立体である。なお、ここでいう上下の概念は、組立時の方向性を示す便宜的なものである。下ケース1bに磁心4を収容する空間51が形成されており、かかる空間に上ケース1aで蓋をするように、上ケース1aと下ケース1bとが嵌合する。図1に示す実施形態では、上ケース1aと下ケース1bとの接合部(重ね合わせ部分)は、環状のケース1の側面(図1に示すz軸に平行な面)において形成されている。ケース1は、磁心4の磁路に沿った(図中のx方向に沿った)一対の直線部3を有する。ケース1は、磁心4の形状に適合するように構成した矩形環状のケースであり、図中のy方向に沿った直線部も有する。なお、ケース1の四つの角には、上ケース1aと下ケース1bとを締結するための固定部としてy方向に突出した部分が形成されている。かかる突出した部分や角のアール部分(曲面部分)などが形成されている場合も、ケースの全体的な形状としては矩形として取り扱う。ケース1によって、磁心4とコイルとの間の絶縁距離(空間距離や沿面距離)が確保される。
 磁性合金薄帯を用いた磁心の場合、巻磁心、積層磁心のいずれの形態であっても、磁路に垂直な断面は通常矩形となる。したがって、それを収容するケースの断面の内形も通常矩形である。ケース断面の外形は矩形以外にすることも可能であるが、ケース構造の簡略化の観点からは矩形であることが好ましい。
 ボビン2の円筒部を支持するケース1の直線部の断面の外形を円形やn角形(nは5以上の自然数)にすることも可能であるが、断面の外形が矩形のケースを用いることには以下の利点もある。例えば、コアケースユニットを用いてトランスを構成する場合、トランス駆動時には磁心が発熱するが、コイルに覆われている部分は放熱がコイルによって阻害されるため、トランスの温度が高くなる。これに対して断面の外形が矩形のケースを用いると、ケース外面とボビン内面との間にボビン外側に通じる大きな空間が形成されるため、放熱が促進され、トランスの温度上昇を抑えることができる。
 図1に示す実施形態では、磁心4の磁路方向に垂直な断面の形状が長方形であり、上ケース1aと下ケース1bの接合部側、すなわち環状のケースの内周側および外周側に、磁心4の長方形断面の長辺側が配置されるように、磁心4がケース1内に収容される。ボビンに巻回する巻線の全長を短くするためには、ボビンの円筒部分の内側に配置されるケースの断面形状はなるべく正方形に近いことが好ましい。しかしながら、ケースを薄くして小型化を図る場合、上ケース1aと下ケース1bの接合部は他の部分に比べて相対的にケースの厚さは大きくなる。これに対して、断面が長方形の磁心を用意し、その長辺が接合部側(側面側)になるように配置すれば、前述のようにケースが厚くなる分を、磁心の長辺と短辺との寸法差で相殺することができる。かかる構成を備えた上で、ケース1の外形における、磁心4の磁路方向に垂直な断面の形状が、磁心4の断面の形状よりも正方形に近い(短辺と長辺の比が1に近い)か、正方形であることが好ましい。このうち正方形がもっとも好ましく、図1の構成ではケース1の断面形状は正方形である。ただし、磁心4の磁路方向に垂直な断面は略正方形の形状を有していても良く、この場合にも、ケース1が十分に薄く形成されているときは、ケース1の断面の外形も磁心4と同様に略正方形となる。
 ケース1は、磁心4の保護、絶縁性の確保等の目的で用いられる。かかる目的に適うものであれば、ケースの材質はこれを特に限定するものではないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)等の樹脂を用いることができる。
 なお、以上には保護部材としてのケース1を複数の部材(上ケース1aおよび下ケース1b)を組み合わせて構成する形態を説明したが、これに限定されない。例えば、磁心に適合する収容空間を有する開口型の単一部材からなるケースを用いてもよい。この場合、ケース内に磁心を収容してから、絶縁性テープなどを用いて磁心がケースから脱離しないように固定するとともに磁心4とコイル間の絶縁を確保すればよい。また、上記に説明した形態では、磁心4の全体を収容する空間を形成するように構成されたケース1を用いているが、これに限られず、保護部材は、磁心の一部のみを覆う形態であってもよい。ただし、保護部材は、少なくともボビン2が取り付けられる部分において、磁心4を覆うように設けられていることが好ましい。これによって、後述するように、ボビン2を磁心4の周りで回転させるときに、磁心が損傷する可能性を保護部材により低減することができる。また、保護部材だけでは強度が不足するときには、磁心4に対して樹脂含浸を行うことによって磁心自体の強度を向上させてもよい。
 (ボビン)
 ボビン2は、導線を巻回しコイルを構成するための円筒部5と、円筒部5の両端側に配置された内側鍔部6と、内側鍔部6の外側にそれぞれ配置された外側鍔部7と、外側鍔部7の外側に設けられたギア部8とを有する。ギア部8は、図示しない駆動装置に備えられたギアと噛み合わせ可能に構成されている。後述するように、駆動装置のギアを回転させることによって、ギア部8を介してボビン2をケース1の直線部の周りで回転させることが可能である。
 ボビン2も二つの分割部2a、2bの組立体として構成されており、二つの分割部2a、2bでケース1を挟み込むようにしてボビン2が組立てられる。内側鍔部6(6a,6b)は、その外径が円筒部5(5a,5b)の外径よりも大きい円板状であり、導線の巻回部分を画定する。つまり、間隔を空けて配置された一対の内側鍔部6で挟まれた円筒部5の周面上においてコイルを形成するための導線が巻回される。また、内側鍔部6(6a,6b)の外側(図1に示すx方向で、導線の巻回部分とは反対側)に、内側鍔部6と間隙を開けて配置された外側鍔部7および回動力を受けるためのギア部8とを有する。
 図4および図5は、図3に示した2分割構造のボビンの部分拡大図である。この分割可能なボビンは2つの部材を組み合わせて構成され、軸中心を通る仮想分割線(図示せず)で2つに別れる。分割面には組み合わせが容易に、かつ正確に行えるように、また軸方向のずれが生じないように突起部60,70と窪み部61,71が設けられている。
 ボビン2の円筒部5の内周側とケース1の角とは緩やかに接するか、両者の間にわずかなクリアランスを介して配置され、ボビン2は円筒部5においてケース1の直線部3に回動可能に支持される。ギア部8は円筒部5と軸を共通にしており、円筒部5がギア部8と一体的に回動する。したがって、モータ等の駆動力をギア部8に与えることにより、導線の巻回が可能となり、巻線の作業性が確保される。
 導線の巻回部分を画定する内側鍔部6と回動力を受けるギア部8との間に外側鍔部7が配置されている点が、図1および2に示す実施形態の特徴的な構成の一つである。かかる構成を図6も参照しつつ説明する。図6(a)~(c)はそれぞれ、ボビンの側面図、正面図および上面図である。外側鍔部7も、内側鍔部6と同様に、その外径が円筒部5の外径よりも大きい円板状である。内側鍔部6と外側鍔部7とは互いに円筒部5の全周に渡って離間しており、内側鍔部6と外側鍔部7との間には導線端を収容するためのリング状の空間11が形成されている。前記空間11は、前記円筒部5の円周方向に1周する溝部として構成されており、導線端は、例えば、空間11の中で溝部の底部の周囲に巻回するように収容することができる。外側鍔部7の外径はギア部8の歯先円で規定される外径(歯先円直径)よりも大きくなるように構成されているので、ギア巻の際に、導線端のギア部側への回り込みを防止することができる。導線端は空間11の中で巻回するように収められればよく、ギア部8は外側鍔部7の外周よりも径方向内側に遠く位置するので、導線端の部分が長くなっても確実に導線端のギア部側への回り込みを拘束しておくことができるし、ギア部8への巻き込みを防ぐことが出来る。
 また、前記円筒部5の軸中心から径方向における前記空間(溝部)11の底面までの距離と、同様に径方向における前記円筒部5の側面までの距離とを実質的に等しくして段差なく構成することが好適である。このようにすれば、前記空間(溝部)11から前記円筒部5へ引き回された導線を、後述する切り欠き部を介して、段差を経ずに溝部底面および円筒部外周面に密着させた状態で巻き始めることが容易となって、多層にコイルを形成する場合に、内側鍔部6の近傍でコイルの巻乱れが生じるのを抑制することが出来る。
 図1~6に示す実施形態では、ギア部8(8a、8b)は外側鍔部7(7a,7b)の外面において軸方向外側に突出するように形成されている。すなわち、外側鍔部7とギア部8は一体で構成されているため、外側鍔部7とギア部8との間に隙間は形成されていない。外側鍔部7とギア部8とが円筒部の軸方向(x方向)に離間した構成を用いることも可能であるが、ボビン2が大型化することを回避するためには、外側鍔部7とギア部8とが一体である構成が好ましい。
 図1~6に示す実施形態では、円筒部5の両端側の内側鍔部6と外側鍔部7には、それぞれの外周から円筒部5(5a,5b)の中心方向に向かって切欠き部15(15a,15b),16(16a,16b)が設けられている。内側鍔部6に穴を設けて、該穴から各コイルの導線端を内側鍔部の外側に導出することも可能であるが、切欠き部を設けて、そこから導線端を引き出す構成の方が巻線の作業性が高く、好ましい。切欠き部を設けることによって、円筒部5にコイルを形成した後、各コイルの導線端を円筒部5の径方向に不必要に引き回さずに、軸方向にそのまま直線的に引き出すことができる。かかる観点から、図1~6に示した実施形態のように、切欠き部15,16は円筒部5の外周面まで達していることが好ましい。また、図5のボビンの部分拡大図に示すように、外側鍔部7の切欠き部16を、前記ギア部8の強度が向上するように、その底部の位置が外側鍔部7の径方向において前記ギア部の歯先円の周面よりも外側となるようにするのが好ましい。
 切欠き部15,16の形状はこれを特に限定するものではないが、例えば導線を引き出すのに十分な幅を持つスリット状に形成すればよい。当然に切欠き部15,16の幅(特に外側鍔部7に設けられた切り欠き部16の幅)は、外側鍔部7が有する導線端のギア部側への回り込みを拘束する機能を阻害しない程度に広すぎない幅となっている。
 一方で、外側鍔部7に設けられた切り欠き部16の幅は、ギア部8を構成する歯車の歯溝の幅(歯車のピッチ円上における歯間の隙間の長さ)よりも大きく設計されていてよい。また、切り欠き部16の幅は、歯車のピッチよりも大きくても良い。本実施形態では、ギア部8の内側に設けられた、より大径の外側鍔部7において切り欠き部16を設ける構成を有しているので、切り欠き部16の形状やサイズを比較的自由に設計することができる。これによってコイルの導線端を、コイルを巻回した後、テンションをかけずに軸方向に沿ってまっすぐ引き出すことが容易になり、導線損傷の可能性を低減することができる。
 図1~6に示す実施形態では、外側鍔部7にも切欠き部16が設けられており、巻線終了後に、導線端を外側鍔部7の外側まで導出することが可能になっている。特に、円筒部5の軸方向(x方向)から見て、内側鍔部6の切欠き部15と外側鍔部7の切欠き部16とが重なっていることで、導線端を外側鍔部7の外側まで最短で導出し、導線端の引き出し構造および導線端の処理作業を簡略化することができる。内側鍔部6の切欠き部15と外側鍔部7の切欠き部16との重なりは部分的であってもよいが、図1~3に示す実施形態のように、内側鍔部6の切欠き部15と外側鍔部7の切欠き部16とは、幅方向端部が一致するように構成されていることがより好ましい。
 円筒部5の軸方向(x方向)から見て分割部2a、2bの接続部を挟んだ両側に切欠き部15,16が設けられ、コイルの導線端(リード)を、各切欠き部から引き出すことが可能である。なお、図1に示す実施形態では、各鍔部6、7の片側に二つずつ、それぞれ計四つの切欠き部15,16が設けられている。かかるコアケースユニットを用いてトランスを構成すれば、コイルの導線端の引き出し位置を円筒部5の軸を中心として180度離間させて、導線端処理におけるコイルとの絶縁性、各コイルの導線端間の絶縁性を高めることが可能である。図1~6に示す実施形態では、切欠き部15,16は一方の鍔部につき一対設けられているが、コイルの構成に応じて二対以上設けることも可能である。但し、引き出された異なるコイルの導線端間の間隔を確保する観点からは、一つの鍔部につき切欠き部は一対だけ形成されていることが好ましい。
 ボビンは、上述のように引き出された各コイルの導線端がギア巻作業中にばらけないように支え止める構造を備えていることが好ましい。この点、図1~6に示す実施形態におけるボビンでは、導線端の内側鍔部6の径方向の移動を規制するための突起10が、内側鍔部6の表面から円筒部5の軸方向(x方向)外側に向けて突設されている。詳細は後述するが、内側鍔部6の切欠き部15から引き出された導線端は内側鍔部6と外側鍔部7との間の空間11を引き回される。導線端を突起10にまで及ばせておけば突起10によって支え止められて、ボビンを回動させることで生じる遠心力によって導線端がばらけるのを防ぐことが出来る。導線端を突起10に絡げて固定しても良い。
 内側鍔部6の表面からの突起10の高さは、好適には、導線端を絡げることができるように設定される。また、突起10が巻線作業時のギア駆動の障害にならないように、少なくともギア部8にかからない範囲に設定される。さらに、図1~6に示す実施形態のように、内側鍔部6の外径が外側鍔部7の外径よりも大きく、突起10の突設位置が、円筒部5の軸方向から見て外側鍔部7の外周の外側であることが好ましい。導線端を空間11に収める作業が容易になるからである。また、導線端を突起10に絡げる場合に、その作業も容易となる。また、かかる作業性確保のために内側鍔部6と外側鍔部7との間隔を必要以上に大きくする必要もなくなる。
 ギア巻作業後の端子接続等の導線端処理のために十分な導線端の長さを確保するために、突起10を設ける位置は、それに絡げる導線端が導出される一方の切欠き部よりも他方の切欠き部に近い位置であることが好ましい。図1~6に示した実施形態では、切欠き部15,16および突起10は、内側鍔部6および外側鍔部7の半割部の周方向でそれぞれ中心角θにして130度以上離れた両端側(半割面側)に配置されている。好ましくは前記円筒部の軸方向に見て、前記切欠き部と突起がそれぞれ180度の回転対称の位置である。上記切欠き部と突起の配置は半割部を組み合わせた状態で実現されていればよいので、切欠き部15,16と突起10は各半割部の中央付近に配置することも可能である。但し、図1~6に示す実施形態のように突起10の位置を半割部の末端とすれば、突起付のボビンの形成も容易になる。
 図1~6に示す実施形態では、ギア部8は円筒部5の両端側の外側鍔部7の外側それぞれに設けられているが、ギア部8は外側鍔部7のうち少なくとも一方の外側に設けられていれば、回動は可能である。したがって、図7に示すように一方の外側鍔部7の外側にギア部を設けないようにしてボビンを小型化することも可能である。但し、両端側で駆動してボビンを安定に回動させる観点からは、円筒部両端側の外側鍔部7の外側それぞれにギア部8を設けることが好ましい。
 ボビン2の材質はこれを特に限定するものではないが、ケース1と同様に、例えばPET、PBT、PPS等の樹脂を用いることができる。
 (コイル部品)
 上述のコアケースユニットを用いたコイル部品とその製造方法について更に図8~15を参照しつつ説明する。図14(a)はコイル部品の正面図であり、図14(b)はその側面図である。上述のコアケースユニットは、ギア巻をトランスに適用する場合に好適な構成であるため、以下コイル部品としてトランスを想定して説明するが、コイル部品はこれに限定するものではなく、チョークコイル等を構成することもできる。図14(a)、(b)に示す実施形態のコイル部品200は、ケース1およびボビン2からなるコアケースユニットと、ケース1に収容されたノーカットの閉磁路の磁心とを有する。コアケースユニットおよび磁心は、図1~3を用いて説明した実施形態におけるコアケースユニット100および磁心4と同じ構成を有していてよい。また、コイル部品200は、導線をボビン2に巻回して構成されたコイル40とコイル41とを有する。コイル40,41は円筒部5の両端側に配置された内側鍔部6の間に多層に構成されている。
 図14(a)、(b)に示すコイル部品200は2つのボビンのそれぞれに設けられたコイル40,41を有する。図15に断面模式図として示すように、各ボビンにおいて複数のコイル40を並列接続して一次副コイルとし、複数のコイル41を並列接続して二次副コイルとし、一次副コイル同士、二次副コイル同士をそれぞれ直列接続して一次コイルNp、二次コイルNsを構成している。
 一次コイルNpを構成する導線、および二次コイルNsを構成する導線として、例えば線径がφ1mm以上の3層絶縁電線等の絶縁被覆付き電線を使用し、かかる絶縁被覆によって、一次コイルNpと二次コイルNsとの間の絶縁を確保することができる。但し、導線毎の絶縁被覆によって一次コイルNpと二次コイルNsとの間の絶縁を確保しようとすると、絶縁被覆自体の厚みで巻回部全体の体積が増えるため、通常のマグネットワイヤ(エナメル線)を使用し、一次コイルを構成するコイルと二次コイルを構成するコイルとの間に絶縁シートを配置することが行われる。ボビン2に巻回可能な柔軟性、強度、絶縁耐力を有する絶縁シートを用いることで、上述のギア部8の回動を利用して絶縁シートの巻回も可能になる。絶縁シートの材質は、例えばポリエステル、不織絶縁紙:ノーメックス(デュポン社の登録商標)等が好ましい。厚さは絶縁性や柔軟性を考慮して、例えば25μm~50μmのポリエステルシート、50μm~200μmのノーメックスシートを用いることが望ましい。図示した例ではコイル40,41の最表面に絶縁シートが巻かれた状態を示している。
 一次コイルNpの端部40aおよび二次コイルNsの端部41aは絶縁の為に筒状の樹脂部材に通される。一次コイルNpの端部40aの一方端どうしを圧着接続子90で接続し、他端側を丸型端子96に圧着接続して一次コイルNpとした。同様に、二次コイルの端部41aの一方端どうしを圧着接続子90で接続し、他端側を丸型端子96に圧着接続して、二次コイルNsとした。更に、ケース1の前記圧着接続子90側に、実装の為の中継部材70を接続して、コイル部品200を形成した。中継部材70は、ケース1の直線部3を繋ぐ脚部に設けられたねじ穴に通されたボルト95によって固定されている。中継部材70には実装の為の貫通孔が設けられており、コイル部品200が固定される実装面に対して縦置き可能としている。コイル部品200を縦置きすることで、コイルの発熱によってケース1の外面とボビン2の内面との間の空間の空気が温められ、煙突効果によって前記空間に空気の流れが生じて放熱を促進することが出来る。
 ノーカットの磁心4としては、磁性合金薄帯を環状に巻回して構成した巻磁心でもよいし、所定形状に打ち抜かれた複数の磁性合金薄帯を積層した積層磁心でもよい。図2に示す磁心4は長方形の磁路を構成している矩形環状の磁心であるが、磁心の形状はこれに限定されるものではない。但し、直線部3を有するケース1に収容するため、その一部に直線部を有する形状のものを用いる。例えば、矩形環状(ロの字状)、レーストラック状、中足付矩形環状(日の字状)などの磁心を用いることができる。矩形環状(ロの字状)、レーストラック状などの単純な環状の磁心に対しては、生産性の観点から巻磁心の構成が特に好適である。中足付矩形環状(日の字状)の磁心は、かかる形状に打ち抜いた磁性合金薄帯を積層する方法や、並置した二つの巻磁心をさらに別の巻磁心で囲む方法で得ることができる。なお、磁心の形状を表す矩形の文言は完全な矩形に限らず、磁性合金薄帯を巻回する際に必然的に生じる角のアール部分等を有する形状も含む趣旨である。
 上述のように磁心4は磁性合金薄帯を巻回または積層して構成することができる。磁性合金薄帯は、例えば、溶湯を急冷して得られるFe基アモルファス合金薄帯、Co基アモルファス合金薄帯、Fe基ナノ結晶合金薄帯である。比較的飽和磁束密度が低いCo基アモルファス合金薄帯でもおおよそ0.55T以上の飽和磁束密度を有しており、これらの磁性合金薄帯は、フェライトに比べて飽和磁束密度が高く、トランスの小型化に有利である。かかる優位性を最大限に利用するため、磁心4はノーカットコアとして構成される。
 磁心4を構成するために用いる磁性合金薄帯の組成および特性は特に限定されない。例えば絶縁式スイッチング電源等に用いるトランス用途であれば、用いる磁性合金薄帯は、飽和磁束密度Bsが1.0T以上であり、かつ、飽和磁束密度Bs対する残留磁束密度Brの比Br/Bsが0.3以下である磁気特性を有することが好ましい。具体的には、磁界中熱処理において、磁路に対し垂直な方向に異方性を付与することによってBrを低下させた材料が好適である。磁界中熱処理によって磁路に対し垂直な方向に異方性を付与することで、飽和磁束密度Bsに対する残留磁束密度Brの比Br/Bsを小さくすることができる。
 次に、コイル部品の好ましい形態について図8~図13を参照し製造方法を交えつつ説明する。上述のコイル部品の説明と重複する部分の具体的な説明や図示を適宜省略する。本発明の実施形態に係るコイル部品の製造方法は、ノーカットの閉磁路の磁心を、前記磁心の磁路に沿った直線部を有するケースに収容する第1の工程と、導線を巻回するための円筒部と、該円筒部の両端側に配置された内側鍔部と、前記内側鍔部の外側にそれぞれ配置された外側鍔部とを備えたボビンを前記ケースの直線部に取り付ける第2の工程と、前記円筒部に導線を巻回してコイルを形成する第3の工程とを有する。前記ボビンは、前記円筒部において前記ケースの直線部に回動可能に支持されるとともに、回動力を受けるためのギア部を前記外側鍔部のうち少なくとも一方の外側に有する。外側鍔部の外径は前記ギア部の最外径よりも大きい。第3の工程において、前記ギア部を介して前記ボビンを回転させることによって前記円筒部に前記導線を巻回してコイルを形成し、導線の巻端を前記内側鍔部と外側鍔部の間に配置した状態で次の導線の巻回を行う。
 具体的には、まず導線の一端(巻端)を一方側の内側鍔部と外側鍔部との間に配置した後、円筒部に導線を巻回してコイルを形成する。コイルの巻終わり(巻端)は他方側の内側鍔部と外側鍔部の間に配置する。かかる状態で、次の導線の巻回を同様にして行う。全ての導線の巻回が終了した後、巻端の結線処理を行いコイルの形成が完了する。
 第3の工程について更に説明する。図8(a)はコイル部品の巻線作業時のボビンの巻き終わり側端部周辺のA-A断面図であり、図8(b)は巻線の途中の状態を示している。図8(b)にてx方向の巻き始め側の内側鍔部6に設けられた切欠き部15aを通して導線の端部(導線端)が空間11に収容される。前記空間11において、導線端はボビンの回転とは逆方向に約1巻されて、内側鍔部6に設けられた突起10bに絡げられる。ギア部8を回動して円筒部5の巻き終わり側で所定の巻数となるように巻線を行い、導線の端部を所定の長さで切断する。図9(b)は巻線の後の状態を示し、図9(a)はボビンの巻き終わり側端部周辺のA-A断面図である。コイル40の巻き終わり側の導体端もまた、ボビンの回転とは逆方向に約1巻されて、内側鍔部6に設けられた突起10bに絡げられる。
 次にコイル40に重ねてコイル41を形成する。図10(b)は2層に巻線の後の状態を示し、図10(a)はボビンの巻き終わり側端部周辺のA-A断面図である。コイル41の巻き始めの導線端は、x方向の巻き始め側の内側鍔部6に設けられた切欠き部15b(図示せず)を通して空間11に収容される。前記空間11において、導線端はボビンの回転とは逆方向に約1巻されて、内側鍔部6に設けられた突起10a(図示せず)に絡げられる。コイル41の巻き終わり側の導線端もまた、ボビンの回転とは逆方向に約1巻されて、内側鍔部6に設けられた突起10aに絡げられる。第3の工程ではコイル40の形成、コイル41の形成を順次複数回行い多層に重ねる。コイル層間及び側面として現われる最外層のコイル41には絶縁シート55が配置されるがその形成方法については説明を省略する。
 ギア部を回動して巻線を行うことで、ノーカットの磁心を用いた場合でも巻線作業が容易である。しかも、内側鍔部とギア部との間に、ギア部の最外径よりも外径が大きい外側鍔部を有するため、内側鍔部と外側鍔部との間の空間に巻端を収容して、導線端がギア部側等に回り込まないようにして巻線作業を行うことができる。かかる構成は、トランスを構成する一次コイルNpおよび二次コイルNsを巻回する場合に好適である。一次コイルNpを構成する導線の巻回部と二次コイルNsを構成する導線の巻回部とを円筒部の径方向に精度よく交互に形成することができる。
 一次コイルNpおよび二次コイルNsが、それぞれ、並列接続または直列接続された複数の巻回部に分割された構成、鍔部の切欠き部に係る構成、鍔部の表面に突設された突起に係る構成など、好ましい形態は上述の通りである。このうち、突起に係る構成について以下に補足する。
 導線端は、内側鍔部と外側鍔部との間の空間で巻回するだけでも空間内に保持することが可能である。例えば、1ターン以上巻回したり、図11に示すように、導線端の末端を突起10a,10bの内径側に配置させて突起10a,10bの内側をくぐるように巻回することで空間内に保持可能である。図示した例では内側鍔部6の切欠き部15a、15bから引き出されたコイル40,41のそれぞれの導線端は、空間11にて約半周巻かれて、コイル40の導線端は突起10bと、コイル41の導線端は突起10aに支え止められている。
 より確実には、図10等に示すように、第3の工程において、内側鍔部の表面に突設された突起を利用して、各巻回部毎に巻端を突起に絡げることが好ましい。各巻回部毎にその巻端を一時的に突起に絡げておき、全ての巻回部の形成が終わった後に、巻端の接続等の処理を行えば、巻端がばらけることがなく、巻線作業も容易になる。
 さらに、内側鍔部6と外側鍔部7に切欠き部15、16を設けておくことで、図12に示すように、第3の工程の後に、導線の巻端を内側鍔部6と外側鍔部7に設けられた切欠き部15、16を介して外側鍔部7の外に導出することができる。
 内側鍔部6と外側鍔部7との間に空間11に収められたコイルの巻き始め側、巻き終り側の導線端は、その端部40a,41aの絶縁被膜が取り除かれている。ボビンの円筒部からコイル40は切欠き部15a、16aを介して引き出され、コイル41は切欠き部15b、16b(図示せず)を介して引き出される。円筒部5の軸方向から見て、内側鍔部6の切欠き部15と外側鍔部7の切欠き部16とが重なる構成で、導線端が内側鍔部6から外側鍔部7へ直線状に導出されている。複数のコイル40の導線端を縒り、複数のコイル40を並列接続して一次副コイルとし、同様に複数のコイル41の導線端を縒り、複数のコイル41を並列接続して二次副コイルとする。各副コイルはもう一方のボビンに設けた副コイルと直列に接続して、図14に示したコイル部品とする。
 なお、図13に示すように、巻端を収容した空間をカバー30で覆うことで、より確実に巻端を拘束することができる。図13に示すカバーは内側鍔部6と外側鍔部7の間隔以下の幅を有し、側面形状は略C字状である。プラスチックや板バネ等の弾性体を用いてカバーを構成することで、その着脱も容易になる。なお、図13に示すカバー30は略C字状であるが、カバーの形態はこれに限らない。巻端を収容した空間の外周を覆う側面形状が略円形状のカバーであればよい。例えば、カバーの先端側が重なるように閉じた形態も適用可能である。
 次に、コイル部品の実施形態に適用されるコイルの他の構成例について説明する。図16は、コイルとして、トランスを構成する一次コイルおよび二次コイルを有するコイル部品の一実施形態を示す断面模式図である。便宜上、磁心4を収容するケースの図示は省略している。一次コイルNpを構成する導線の巻回部と二次コイルNsを構成する導線の巻回部がボビン2の円筒部5の径方向に交互に配置されている。一次コイルNpの巻回部と二次コイルNsの巻回部とを磁心4の同じ部位に巻回し、一次コイルの導線と二次コイルの導線同士を密接させてコイルが構成されるので、コイル間の結合が高められる。高結合係数のトランスを実現することで、実効抵抗(交流抵抗)の増大を抑えることができる。すなわち、一次コイルの巻回部と二次コイルの巻回部を円筒部の径方向に交互に配置する構成によれば、銅損の増大抑制の効果が得られるため、上述のノーカットの磁心を用いることによるギャップ損失低減の効果と併せて、トランスの損失低減および小型化に寄与する。
 巻回部において、導線は円筒部5の一端側から他端側(x方向)に巻回されて構成されている。巻回部では導線を径方向に重ねて巻回してコイルを構成することも可能であるが、上記のコイル間の結合を高める趣旨からは、各巻回部は、コイルごとに導線を重ねないで一層巻で構成することが好ましい。
 また、巻回部を円筒部5の径方向に交互に配置する構成として各コイルの巻回部をそれぞれ一つずつ配置して重ね一次コイルNpおよび二次コイルNsを構成することは可能である。しかしながら、図15に示す実施形態のように、一次コイルNpおよび二次コイルNsが、それぞれ、並列接続された複数の巻回部に分割され、該複数の巻回部が、前記一次コイルおよび二次コイル毎に前記円筒部の径方向に交互に重ねられて配置されていることが好ましい。かかる構成によって、コイルの抵抗が低減されるとともに、一次コイルNpと二次コイルNsとの結合が高められる。分割されたコイルの接続形態は、並列接続だけに限らず、直列接続も適用することができる。導線を重ねて巻回するよりも、分割して、上述のように交互に配置する方が、コイル間の結合に有利である。
 上述のコイルの構成は中足付矩形環状(日の字状)の磁心を用いたトランスにも適用できる。図17はその一実施形態を示す断面模式図である。本実施形態は、一次コイルNpと二次コイルNsとを設けたボビン2を磁心4の中足に配置した点で他の実施形態と異なるが、コイルやボビンの構成は他の実施形態と同様であるので説明は省略する。
 一次コイルおよび二次コイルを、それぞれ、並列接続または直列接続された複数の巻回部に分割する構成は、上記実施形態に限定されるものではない。一次コイルおよび二次コイルが並列接続または直列接続で分割された部分を含んでいればよい。接続形態として、かかる並列接続または直列接続を単独で適用することもできるし、並列接続と直列接続を組み合わせて適用することもできる。
 本発明の実施形態に係るコイル部品は、巻線の作業性を確保しながら、高磁束密度を有する磁性合金薄帯の特性を有効に活かすことができるため、各種電源装置、特に出力が1kWを超えるスイッチング電源、絶縁式インバータ等の電源装置用のトランスに好適である。
  1 ケース
  2 ボビン
  3 直線部
  4 磁心
  5 円筒部
  6 内側鍔部
  7 外側鍔部
  8 ギア部
  10 突起
  15,16 切欠き部
  30 カバー
  100 コアケースユニット
  200 コイル部品

Claims (18)

  1.  磁心を収容するための環状のケースと、
     導線を巻回するためのボビンとを備え、
     前記ボビンは、前記導線を巻回するための円筒部と、該円筒部の両端側に配置された内側鍔部と、前記内側鍔部の外側にそれぞれ導線端を収容可能な空間を介して配置された外側鍔部と、前記外側鍔部のうち少なくとも一方の外側に設けられ回動力を受けるためのギア部とを有し、前記円筒部において前記ケースに回動可能に支持されており、
     前記外側鍔部の外径は前記ギア部の歯先円で規定される外径よりも大きく、
     前記内側鍔部と外側鍔部には、それぞれ導線端を通す切欠き部が設けられているコアケースユニット。
  2.  前記円筒部の軸方向から見て、前記内側鍔部の切欠き部と外側鍔部の切欠き部とが少なくとも部分的に重なっている請求項1に記載のコアケースユニット。
  3.  前記内側鍔部および外側鍔部には一対の切り欠き部がそれぞれ設けられ、前記円筒部の軸方向から見て、前記内側鍔部に設けられた一対の切り欠き部は180度の回転対称の位置にあり、前記外側鍔部に設けられた一対の切り欠き部もまた180度の回転対称の位置にある請求項1または2に記載のコアケースユニット。
  4.  前記空間は前記円筒部の円周方向に1周する溝部である請求項1から3のいずれか一項に記載のコアケースユニット。
  5.  径方向における前記円筒部の中心から前記溝部の底面までの距離と、前記径方向における前記円筒部の中心から前記円筒部の側面までの距離が実質的に等しい請求項4に記載のコアケースユニット。
  6.  前記導線端を支え止めるための突起が、前記内側鍔部の表面から前記円筒部の軸方向外側に向けて突設されている請求項1から5のいずれか一項に記載のコアケースユニット。
  7.  前記内側鍔部の外径が前記外側鍔部の外径よりも大きく、前記突起の突設位置が、前記円筒部の軸方向から見て前記外側鍔部の外周の外側である請求項6に記載のコアケースユニット。
  8.  前記円筒部の軸方向から見て、前記突起が180度の回転対称の位置にある請求項6又は7に記載のコアケースユニット。
  9.  前記内側鍔部の切欠き部の底部は前記円筒部の側面と前記円筒部の中心軸からの距離が実質的に等しく、前記外側鍔部の切欠き部の底部は前記ギア部の歯先円の周面と前記円筒部の中心軸からの距離が実質的に等しい請求項1から8のいずれかに記載のコアケースユニット。
  10.  請求項1から9のいずれか一項に記載のコアケースユニットと、
     前記ケースに収容されたノーカットの閉磁路の磁心と、
     導線を前記ボビンに巻回して構成されたコイルとを有し、
     前記コイルは前記円筒部の両端側に配置された内側鍔部の間に設けられているコイル部品。
  11.  請求項1から9のいずれか一項に記載のコアケースユニットと、
     前記ケースに収容されたノーカットの閉磁路の磁心と、
     導線を前記ボビンに巻回して構成されたコイルとを有し、
     前記コイルは前記円筒部の両端側に配置された内側鍔部の間に設けられており、
     前記コイルを構成する前記導線の導線端が前記内側鍔部と外側鍔部とに設けられた切欠き部を介して外側鍔部の外に導出されているコイル部品。
  12.   前記コイルは、トランスを構成する一次コイルおよび二次コイルを有し、
      前記一次コイルを構成する導線の巻回部と二次コイルを構成する導線の巻回部が前記円筒部の径方向に交互に多層に配置されている請求項10または11に記載のコイル部品。
  13.  前記内側鍔部と外側鍔部とにそれぞれ2つの切欠き部が設けられ、
     前記一次コイルを構成する導線の導線端は、前記内側鍔部と外側鍔部とにそれぞれ設けられた2つの切欠き部のうちの一方から導出され、前記二次コイルを構成する導線の導線端は、前記内側鍔部と外側鍔部とにそれぞれ設けられた2つの切欠き部のうちの他方から導出される請求項12に記載のコイル部品。
  14.  ノーカットの閉磁路の磁心を、ケースに収容する第1の工程と、
     導線を巻回するための円筒部と、該円筒部の両端側に配置された内側鍔部と、前記内側鍔部の外側にそれぞれ配置された外側鍔部とを備えたボビンを前記ケースに回転可能に取り付ける第2の工程と、
     前記円筒部に導線を巻回してコイルを形成する第3の工程とを有し、
     前記ボビンは、回動力を受けるためのギア部を前記外側鍔部のうち少なくとも一方の外側に有し、前記外側鍔部の外径は前記ギア部の歯先円で規定される外径よりも大きく、
     前記第3の工程において、前記ギア部を介して前記ボビンを回転させることによって前記円筒部に前記導線を巻回してコイルを形成し、
     導線端を前記内側鍔部と外側鍔部の間の空間に配置した状態で前記第3の工程を繰り返して複数のコイルを前記円筒部の外側に形成する、コイル部品の製造方法。
  15.  前記コイルは、トランスを構成する一次コイルおよび二次コイルを有し、
     前記一次コイルを構成する導線の巻回部と二次コイルを構成する導線の巻回部とを前記円筒部の径方向に交互に多層に形成する請求項14に記載のコイル部品の製造方法。
  16.  前記外側鍔部の外側に向けての前記導線端の移動を規制するための突起が、前記内側鍔部の表面から前記円筒部の軸方向外側に向けて突設されており、
     前記第3の工程において、前記導線端を前記突起に支え止める請求項14に記載のコイル部品の製造方法。
  17.  前記内側鍔部と外側鍔部とには、それぞれ切欠き部が設けられており、
     前記第3の工程の後に、前記導線端を前記内側鍔部と外側鍔部に設けられた切欠き部を介して外側鍔部の外に導出する工程を有する請求項14から16のいずれか一項に記載のコイル部品の製造方法。
  18.  前記内側鍔部と外側鍔部とにそれぞれ2つの切欠き部が設けられており、
     前記第3の工程の後に、前記一次コイルを構成する導線の複数の導線端と前記二次コイルを構成する導線の複数の導線端を、それぞれ別々の切欠き部から導出させる工程を有する請求項15に記載のコイル部品の製造方法。
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