(57)【要約】【課題】所望の磁気的性能を保持しながら放熱性に優れ、導線の巻きつけ数を容易に増やすことができ、巻きつけ時に導線の絶縁被膜が受ける損傷を軽減することができる環状コイルを提供する。【解決手段】絶縁被覆導線と、第１の巻線部、第１の非巻線部、および前記第１の非巻線部の終端に形成された第１の接合面を有する第１のコアセグメントと、第２の巻線部、第２の非巻線部、および前記第２の非巻線部の終端に形成された第２の接合面を有する第２のコアセグメントと、を有し、前記第１及び第２の非巻線部の長さＬ３と導線の直径ｄ１，ｄ２と巻きつけ層数ｍ１，ｍ２との関係がＬ３＞ｄ１・ｍ１＋ｄ２・ｍ２を満たし、放熱性に優れている横置き型の環状コイル。但し、Ｌ３：前記第１及び第２の非巻線部の長さ、ｄ１：前記第１の巻線部に巻きつけられた導線の直径、ｄ２：前記第２の巻線部に巻きつけられた導線の直径、ｍ１：前記第１の巻線部への導線の巻きつけ層数、ｍ２：前記第２の巻線部への導線の巻きつけ層数【選択図】    図１
2015130540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア外周に導線を巻きつけたコイルを回路基板上に横置きして用いる環状コイルであって、
絶縁被覆導線と、
金属磁性粉末を非磁性バインダで結合して成形して成り、電気絶縁被膜で覆われ、前記絶縁被覆導線が巻きつけられる第１の巻線部と、前記第１の巻線部の長手方向両端または一端から変曲し、前記第１の巻線部の長手に対して交差する向きに延び出すように、前記第１の巻線部の長手方向両端または一端に連続して形成され、その長さが前記第１の巻線部の長さより短く、前記絶縁被覆導線が巻きつけられない第１の非巻線部と、前記第１の巻線部に巻きつけられた導線に通電したときに生成される磁束に交差する向きとなる、前記第１の非巻線部の終端に形成された第１の接合面と、を有する第１のコアセグメントと、
金属磁性粉末を非磁性バインダで結合して成形して成り、電気絶縁被膜で覆われ、前記絶縁被覆導線が巻きつけられる第２の巻線部と、前記第２の巻線部の長手方向両端または一端から変曲し、前記第２の巻線部の長手に対して交差する向きに延び出すように、前記第２の巻線部の長手方向両端または一端に連続して形成され、その長さが前記第２の巻線部の長さより短く、前記絶縁被覆導線が巻きつけられない第２の非巻線部と、前記第１の接合面と対向して配置され、前記第２の巻線部に巻きつけられた導線に通電したときに生成される磁束に交差する向きとなる、前記第２の非巻線部の終端に形成された第２の接合面と、を有する第２のコアセグメントと、
を有し、
前記第１及び第２の非巻線部の長さＬ３と導線の直径ｄ１，ｄ２と巻きつけ層数ｍ１，ｍ２との関係が下式を満たし、放熱性に優れていることを特徴とする環状コイル。
Ｌ３＞ｄ１・ｍ１＋ｄ２・ｍ２
但し、Ｌ３：前記第１及び第２の非巻線部の長さ
ｄ１：前記第１の巻線部に巻きつけられた導線の直径
ｄ２：前記第２の巻線部に巻きつけられた導線の直径
ｍ１：前記第１の巻線部への導線の巻きつけ層数
ｍ２：前記第２の巻線部への導線の巻きつけ層数
【請求項２】
前記第１の接合面と前記第２の接合面とが接着されていることを特徴とする請求項１記載の環状コイル。
【請求項３】
前記第１の接合面と前記第２の接合面との間にギャップが設けられていることを特徴とする請求項１記載の環状コイル。
【請求項４】
前記巻線部が真っ直ぐであることを特徴とする請求項１記載の環状コイル。
【請求項５】
前記絶縁被服導線は、絶縁皮膜の厚みが薄い２種の導線であることを特徴とする請求項１記載の環状コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種機器の電源回路などに用いられる環状コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
トロイダルコイルは、スイッチング電源の昇圧や平滑あるいはノイズ防止用フィルタなどに用いられる部品として高インダクタンスが要求されており、インダクタンスの増大化を図るためにコアの形状が環状である。このような環状の部品に導線を巻きつける作業は、手作業で行なうとかなりの労力と時間を要し、製造コストを押し上げる原因となる。また、トロイダルコイルの環状コアは、その横断面形状が矩形であるため、巻線がコアのコーナー部分だけに当接して、巻線をコアの表面に密着させることが難しい。これらの問題を解消するために種々の巻線方法や巻線装置が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１では、線径の太い導線をコアに巻回するトロイダルコイルの巻線方法を提案している。また、特許文献２では、巻線を自動的に行うための巻線装置を提案している。さらに、特許文献３では、環状コアを複数の部品に分割し、分割したコア部品をコイル形状に予め成形したコイル導線のなかに挿入するトロイダルコイルの製造方法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１０３４３４号公報
【特許文献２】特開２００２−２８９４５５号公報
【特許文献３】特開２００１−６８３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のトロイダルコイルにおいては、手作業で導線を巻きつける場合あるいは特許文献１，２に記載された方法または装置を用いてコアに導線を巻きつける場合に、図８に示すように、コア103の内周側に導線104が集中するため、コアの中央スペース109が導線104により狭められてしまい、ある一定以上の巻き数になると導線104を巻きつけられなくなる。その対策としてコア内径を大きくすると、コイル外径が大きくなり、電子部品の小型化のユーザー要望に応えられない。
【０００６】
また、２層や３層の多層巻きされたトロイダルコイルでは、巻線が発熱して過熱状態になりやすいため、巻線から熱を逃がす必要がある。しかし、従来のトロイダルコイルは放熱性が悪く、とくにコイル内周側の放熱性が著しく悪いために、巻線の温度が上昇して正常に機能しなくなるおそれがある。すなわち、図９に示すように、トロイダルコイルの巻線104は、矩形断面コア103のコーナー部分のみに接触し、コア面108から離れた状態に巻かれやすいため、巻線104からコア103のほうに熱が逃げにくく、過熱状態になりやすい。
【０００７】
また、特許文献３のトロイダルコイルにおいては、分割コアと分割コアの間の継ぎ目またはギャップにも導線が巻かれているため、この継ぎ目またはギャップから磁束が漏れ出す。この漏れ磁束により導線に渦電流が誘導生成され、導線の電流損失を生じるため、コイルの発熱や鉄損の増大などが発生するおそれがある。
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、所望の磁気的性能を保持しながら放熱性に優れ、導線の巻きつけ数を容易に増やすことができ、巻きつけ時に導線の絶縁被膜が受ける損傷を軽減することができる環状コイルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る環状コイルは、コア外周に導線を巻きつけたコイルを回路基板上に横置きして用いる環状コイルであって、
絶縁被覆導線と、金属磁性粉末を非磁性バインダで結合して成形して成り、電気絶縁被膜で覆われ、前記絶縁被覆導線が巻きつけられる第１の巻線部と、前記第１の巻線部の長手方向両端または一端から変曲し、前記第１の巻線部の長手に対して交差する向きに延び出すように、前記第１の巻線部の長手方向両端または一端に連続して形成され、その長さが前記第１の巻線部の長さより短く、前記絶縁被覆導線が巻きつけられない第１の非巻線部と、前記第１の巻線部に巻きつけられた導線に通電したときに生成される磁束に交差する向きとなる、前記第１の非巻線部の終端に形成された第１の接合面と、を有する第１のコアセグメントと、金属磁性粉末を非磁性バインダで結合して成形して成り、電気絶縁被膜で覆われ、前記絶縁被覆導線が巻きつけられる第２の巻線部と、前記第２の巻線部の長手方向両端または一端から変曲し、前記第２の巻線部の長手に対して交差する向きに延び出すように、前記第２の巻線部の長手方向両端または一端に連続して形成され、その長さが前記第２の巻線部の長さより短く、前記絶縁被覆導線が巻きつけられない第２の非巻線部と、前記第１の接合面と対向して配置され、前記第２の巻線部に巻きつけられた導線に通電したときに生成される磁束に交差する向きとなる、前記第２の非巻線部の終端に形成された第２の接合面と、を有する第２のコアセグメントと、を有し、
前記第１及び第２の非巻線部の長さＬ３と導線の直径ｄ１，ｄ２と巻きつけ層数ｍ１，ｍ２との関係が下式を満たし、放熱性に優れていることを特徴とする環状コイル。
【００１０】
Ｌ３＞ｄ１・ｍ１＋ｄ２・ｍ２
但し、Ｌ３：前記第１及び第２の非巻線部の長さ
ｄ１：前記第１の巻線部に巻きつけられた導線の直径
ｄ２：前記第２の巻線部に巻きつけられた導線の直径
ｍ１：前記第１の巻線部への導線の巻きつけ層数
ｍ２：前記第２の巻線部への導線の巻きつけ層数
【発明の効果】
【００１１】
本発明の環状コイルに用いるコアセグメントは、導線を狭い間隙に通すことなくコア巻線部周囲の自由空間を利用してコア巻線部に巻きつけることができるため、線径が太い導線であってもコアの表面に密着した状態で導線を巻きつけることができる（図７）。このため、巻線に生じた熱がコアに伝わりやすくなり、コアを通して非巻線部から熱を外部に逃がすことができ、コイル全体としての放熱性能が大幅に向上する。
【００１２】
本発明によれば、従来のトロイダルコイル中央スペースへの巻線の集中（図８）が解消され、コアに巻きつける導線の巻き数を増やすことができる（図２）ため、インダクタンスを増大化することが容易になる。また、同じ巻き数であれば、本発明品は従来品に比べてコイルの厚みを更に薄くすることができる。
【００１３】
また、本発明によれば、導線を狭い間隙に通すことなくコア巻線部周囲の自由空間を利用してコア巻線部に巻きつけることができることから、導線に過大な繰返し屈曲力が負荷されなくなり、特別に剥離しにくい絶縁被膜で被覆された高価な導線の代わりに汎用の一般的な絶縁被膜で被覆された安価な導線を用いることができるようになるというメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る環状コイルを示す斜視図。
【図２】本発明の実施形態に係る環状コイルを示す平面図。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は他の実施形態のコイルコアをそれぞれ示す図。
【図４】（ａ）は実施形態のコアセグメントを示す図、（ｂ）は実施形態のコアセグメントを示す断面図、（ｃ）は他の実施形態のコアセグメントを示す断面図、（ｄ）は他の実施形態のコアセグメントを示す断面図。
【図５】（ａ）は実施形態のコイルを示す図、（ｂ）は他の実施形態のコイルを示す図、（ｃ）は比較例のコイルを示す図。
【図６】コイル電流とインダクタンスとギャップＧとの相関を示す特性線図。
【図７】本発明のコイルコアと巻線との接触状態を示す断面図。
【図８】従来のトロイダルコイルを示す図。
【図９】従来のトロイダルコアと巻線との接触状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の種々の好ましい実施の形態について説明する。
【００１６】
（１）本発明の環状コイルは、コア外周に導線を巻きつけたコイルを回路基板上に横置きして用いる環状コイルであって、絶縁被覆導線と、金属磁性粉末を非磁性バインダで結合して成形して成り、電気絶縁被膜で覆われ、前記絶縁被覆導線が巻きつけられる第１の巻線部と、前記第１の巻線部の長手方向両端または一端から変曲し、前記第１の巻線部の長手に対して交差する向きに延び出すように、前記第１の巻線部の長手方向両端または一端に連続して形成され、その長さが前記第１の巻線部の長さより短く、前記絶縁被覆導線が巻きつけられない第１の非巻線部と、前記第１の巻線部に巻きつけられた導線に通電したときに生成される磁束に交差する向きとなる、前記第１の非巻線部の終端に形成された第１の接合面と、を有する第１のコアセグメントと、金属磁性粉末を非磁性バインダで結合して成形して成り、電気絶縁被膜で覆われ、前記絶縁被覆導線が巻きつけられる第２の巻線部と、前記第２の巻線部の長手方向両端または一端から変曲し、前記第２の巻線部の長手に対して交差する向きに延び出すように、前記第２の巻線部の長手方向両端または一端に連続して形成され、その長さが前記第２の巻線部の長さより短く、前記絶縁被覆導線が巻きつけられない第２の非巻線部と、前記第１の接合面と対向して配置され、前記第２の巻線部に巻きつけられた導線に通電したときに生成される磁束に交差する向きとなる、前記第２の非巻線部の終端に形成された第２の接合面と、を有する第２のコアセグメントと、を有し、
前記第１及び第２の非巻線部の長さＬ３と導線の直径ｄ１，ｄ２と巻きつけ層数ｍ１，ｍ２との関係が下式を満たし、放熱性に優れていることを特徴とする環状コイル。
【００１７】
Ｌ３＞ｄ１・ｍ１＋ｄ２・ｍ２
但し、Ｌ３：前記第１及び第２の非巻線部の長さ
ｄ１：前記第１の巻線部に巻きつけられた導線の直径
ｄ２：前記第２の巻線部に巻きつけられた導線の直径
ｍ１：前記第１の巻線部への導線の巻きつけ層数
ｍ２：前記第２の巻線部への導線の巻きつけ層数
第１及び第２の巻線部への導線の巻きつけ層数ｍ１，ｍ２が増えると、式（１）の右項の巻線厚さ（ｄ１・ｍ１＋ｄ２・ｍ２）が大きくなり、中央スペース９が狭まる。中央スペース９がゼロになると、第１及び第２の巻線部に巻かれた巻線の背中と背中が接触して放熱性能が阻害されるようになり、過熱状態を招来することとなる。
【００１８】
本発明によれば、導線を狭い間隙に通すことなくコア巻線部周囲の自由空間を利用して巻線部に巻きつけることができるため、太い導線であってもコアの表面に密着した状態で導線を巻きつけることができる（図７）。このため、巻線からコアに熱が伝わりやすくなり、コアを通して巻線から熱を外部に効率よく逃がすことができ、コイル全体の放熱性能が向上する。
【００１９】
また、本発明では、接合面を含む非巻線部に導線が巻きつけられないため、継ぎ目またはギャップから漏れ出した磁束が導線まで到達せず、磁束が渦電流を誘起することなく損失が発生しない。
【００２０】
金属磁性粉として、純鉄粉、Fe-Si合金粉（3-8質量％のSi含有）、Fe-Si-Al合金粉（センダスト）、Fe-Ni合金粉、Mn-Zn系フェライト粉、Ni-Zn系フェライト粉を用いることができる。またはこれらのアモルファス粉、またはこれらのナノ結晶粉を用いてもよい。また、金属磁性体として、珪素鋼板、または珪素鋼アモルファスリボンを用いることができる。
【００２１】
（１）において、巻線部は電気絶縁被膜により被覆され、電気的に絶縁されている（図２）。本発明では、巻線部の周面を電気絶縁被膜で被覆しているため、巻線部に導線を巻きつける時に万が一つに導線の絶縁被膜が損傷したとしても、コア磁性体と絶縁被膜が損傷した導線との接触によるレアショートを抑制することができる。巻線部を被覆する電気絶縁被膜を形成する電気絶縁体として、エポキシやウレタンのような樹脂を含む塗料、エポキシやポリエステルのような樹脂を含むテープ、シリコーン、ポリビニルアルコール、水ガラスのいずれかを塗布した塗布膜、ポリオレフィンやポリ塩化ビニル（PVC）のような熱収縮チューブ、ＰＥＴのような樹脂を含むケースのいずれかを用いることができる。ただし、継ぎ目またはギャップを構成する接合面は、絶縁被膜で覆ってはならない。接合面に絶縁体が無いことで接合面で磁性体同士が接触するためにギャップ幅は抑制され、インダクタンスの低下を最小限に抑えることができる。換言すると、接合面を電気絶縁被膜で覆うと、接合面間に挟まれた電気絶縁被膜が実質的にギャップとなり、インダクタンスを低下させる。本発明では接合面に電気絶縁被膜が無いことから、意図的に環状コイルにギャップを形成することになる。すなわち、コイルの磁気特性をコントロールしたい場合にはギャップ長を細かく設定することができ、コイルのロット間の特性のばらつきを抑制することが可能になる。なお、非巻線部は電気絶縁被膜で覆わないほうが、放熱性が損なわれない。しかし、非巻線部を電気絶縁被膜で覆うようにしてもよい。
【００２２】
（１）において、非巻線部を巻線部に対して変曲させている（図１、図２、図３（ａ）（ｂ）、図４（ａ）、図５（ａ）（ｂ））。このように非巻線部を変曲させると、コアの形状が環状に整い、従来のトロイダルコアと同様に環状の閉磁路をつくりだすことができる。接合面には導線が巻きつけられていないため、接合面から発生した漏れ磁束は導線まで到達せず、磁束が渦電流を誘起することなく損失が発生しない。
【００２３】
（１）において、巻線部の長さＬ４を長くすればするほど導線の巻き数が増えるので、インダクタンスＬが増加する。電源回路にコイルを組み込む方式として台座支持方式がある。台座支持方式ではコイルの一端部を台座に保持させ、コイルが縦置き姿勢になるように台座を回路基板（ボード）上に取り付ける。しかし、最近のスイッチング電源回路では、大電流にも対応できるようにするために、台座支持方式の代わりに、コイルを回路基板上に横置きする設計が増えてきている。コイルを横置きすれば巻線部をいくらでも長くでき、インダクタンスＬを好きなだけ大きくすることができるからである。
【００２４】
ところで、コイルを横置きにすると、コイルから熱が逃げにくくなり、コイル温度が上昇しやすくなるという問題がある。とくに従来のトロイダルコイルは図８と図９に示したように放熱性が劣っているので、コイルが過熱状態となり、故障しやすい。しかし、本発明のコイルは、図２と図７に示したように放熱性を向上させているので、コイルを横置きにした場合であってもコイルが過熱状態にならず、故障しない。
【００２５】
（２）（１）において、第１の接合面と第２の接合面とが接着されていることが好ましい（図２）。第１及び第２の接合面を接着すると、磁気的には従来のトロイダルコイルに近似したものになり、インダクタンスなどの磁気特性の面では従来のトロイダルコイルと比べて遜色なく（図６の特性線ＡとＢ）、放熱性の面では従来のトロイダルコイルよりも優れたものとなる。
【００２６】
（３）（１）において、第１の接合面と第２の接合面との間にギャップＧを設けるようにしてもよい（図１、図６）。コイルに直流電流を加え、ある電流値を超えると磁気飽和により透磁率μは小さくなる（図６の特性線Ａ、Ｂ）。ギャップＧを設けると磁気抵抗が大きくなるので磁気飽和を起こすまでには大きな電流を必要とすることから、電流値が大きくなっても透磁率μはほぼ一定の範囲内に安定する（図６の特性線Ｃ、Ｄ、Ｅ）。このため大電流が流れるスイッチング電源回路のノイズ防止用フィルタなどに適したものになる。
【００２７】
（４）（１）において、巻線部を真っ直ぐにすることが好ましい（図１、図２、図３（ａ）、（ｃ）（ｄ）、図５（ａ））。このように巻線部を真っ直ぐにした２つのコアセグメントにそれぞれ導線を巻きつけることで、コアの表面への導線の密着度が高まる。このため、巻線に生じた熱がコアに伝わりやすくなり、コアを通して非巻線部から熱を外部に逃がすことができ、コイル全体としての放熱性能が大幅に向上する。
【００２８】
（５）（１）において、前記絶縁被服導線は、絶縁皮膜の厚みが薄い２種の導線であることが好ましい。上記パラメータ式を満たす導線の巻きつけは、コイルの放熱性を改善するばかりでなく、表１に示すようにコイルの耐圧性能も向上させる。
【００２９】
以下、添付の図面を参照して本発明を実施するための好ましい形態を説明する。
【００３０】
先ず図１と図２を参照して最も好ましい実施の形態の環状コイルを説明する。
【００３１】
本実施形態の環状コイル２は、図中のＺ軸に対してほぼ軸対称な１対のコイルアッセンブリ２ａ，２ｂを組み合わせて成るものである。一方側のコイルアッセンブリ２ａは、Ｘ−Ｚ平面視野内で略Ｃ字状の形状に成形されたコアセグメント３ａと、このコアセグメント３ａの巻線部５ａにらせん状に巻きつけられた絶縁被覆導線４ａとを備えている。他方側のコイルアッセンブリ２ｂは、Ｘ−Ｚ平面視野内で逆Ｃ字状に形成されたコアセグメント３ｂと、このコアセグメント３ｂの巻線部５ｂに巻きつけられた絶縁被覆導線４ｂとを備えている。両コアセグメント３ａ，３ｂは、例えばFe-9% Si-5% Al合金粉（センダスト）のような軟磁性粉末を非磁性バインダで結合させ、成形して成るものである。
【００３２】
絶縁被覆導線４ａ，４ｂは、絶縁性の被膜で覆われた純Cu線である。具体的には、導線の絶縁性被膜は、ポリウレタンやポリエステルなどからなる。本実施形態では、導線４ａ，４ｂを狭い間隙に通すことなくコア巻線部５ａ周囲の自由空間を利用して導線４ａ，４ｂを巻線部５ａに巻きつけることができることから、絶縁性被膜の膜厚が薄いものを利用することができ、トロイダルコイルに巻回される従来の難剥離性被覆の導線に比べて安価である。
【００３３】
本実施形態において一方側のコアセグメント３ａと他方側のコアセグメント３ｂとは実質的に同じ構成であるので、以下、両者を代表して一方側のコアセグメント３ａのみを説明する。
【００３４】
コアセグメント３ａは、Ｚ軸方向に延び出す巻線部５ａと、この巻線部５ａの両端に連続して一体成形され、巻線部５ａの長手軸（Ｚ軸）に対してほぼ直交する向き（Ｘ軸方向）に変曲する非巻線部６ａと、この非巻線部６ａの端部を成す接合面７ａと、を有する。非巻線部６ａの長さは、巻線部５ａの長さと比べて短い。例えば、巻線部５ａの長さと非巻線部６ａの長さの比は２：１〜１０：１の範囲とすることが望ましい。両者の長さ比が２：１を下回ると、環状コイルの磁路長Ｌ７（図２中のコア中心線長さ）が長くなるためインダクタンスＬが低下する。さらに非巻線部６ａ，６ｂの占める割合が大きくなることから、環状コイルの小型化の要請に反することになる。巻線部５ａの長さの割合を大きくするほどコアセグメントの巻線部の長さは長くなり、巻線数を増加させてインダクタンスＬを増加させることができるが、一方、この長さ比が１０：１を超えると、インダクタンスＬとコアロスとのバランスがとりにくくなる。
【００３５】
さらに、コアセグメントの巻線部５ａの周面が電気絶縁被膜１１で被覆されている。電気絶縁被膜１１で巻線部５ａと非巻線部６ａを覆うことにより、巻線部５ａに導線４ａを巻きつける時に万が一つに導線４ａの絶縁被膜が損傷したとしても、コア磁性体と絶縁被膜が損傷した導線４ａとの接触によるレアショートが抑制される。電気絶縁被膜１１を形成する電気絶縁体として、エポキシやウレタンのような樹脂を含む塗料、エポキシやポリエステルのような樹脂を含むテープ、シリコーン、ポリビニルアルコール、水ガラスのいずれかを塗布した塗布膜、ポリオレフィンやポリ塩化ビニル（PVC）のような熱収縮チューブ、ＰＥＴのような樹脂を含むケースのいずれかを用いることができる。ただし、継ぎ目またはギャップを構成する接合面７ａ，７ｂは、電気絶縁被膜で覆ってはならない。接合面に絶縁体が無いことで接合面で磁性体同士が接触するためにギャップ幅は抑制され、インダクタンスの低下を最小限に抑えることができる。換言すると、接合面を電気絶縁被膜で覆うと、接合面間に挟まれた電気絶縁被膜が実質的にギャップとなり、インダクタンスを低下させる。本発明では接合面に電気絶縁被膜が無いことから、意図的に環状コイルにギャップを形成することになる。すなわち、コイルの磁気特性をコントロールしたい場合にはギャップ長を細かく設定することができ、コイルのロット間の特性のばらつきを抑制することが可能になる。
【００３６】
なお、本実施形態では、巻線部５ａ，５ｂのみを電気絶縁被膜１１で覆い、非巻線部６ａ，６ｂのほうはコア磁性体が露出しているが、本発明はこれのみに限定されるものではなく巻線部５ａと非巻線部６ａの両方を電気絶縁被膜１１で被覆する態様とすることもできる。
【００３７】
本実施形態の環状コイル２では、図１と図２に示すように環状コイルコア３ａ，３ｂの形状を矩形または略矩形状としている。しかし、本発明では環状コイルコアの形状をこれのみに限定するものではなく、例えば図３（ａ）に示す環状コイル３Ａのように環状コイルコア３ａ，３ｂの形状を長円形状としてもよい。また、図３（ｂ）に示す環状コイル３Ｂのように環状コイルコア３ａ，３ｂの形状を楕円形状としてもよい。
【００３８】
さらに、図３（ｃ）に示す環状コイル３Ｃのように、一方のコアセグメント３ａの形状と他方のコアセグメント３ｂの形状とを異ならせてもよい。すなわち、左右非対称のコアセグメント３ａと３ｂを組み合わせて環状コイルコアを形成することができる。
【００３９】
またさらに、図３（ｄ）に示す環状コイル３Ｄのように、コアセグメント３ａ，３ｂは左右対称（軸対称）であるが、一方のコアセグメント３ａの接合面７１ａ，７２ａを非対称とし、他方のコアセグメント３ｂの接合面７１ｂ，７２ｂをも非対称としてもよい。
【００４０】
本実施形態のコアセグメント３ａでは、図４（ｂ）に示すように接合面７ａの形状を正方形に近い矩形状にしている。しかし、本発明では接合面の形状をこれのみに限定するものではなく、例えば図４（ｃ）に示すように４つの角部に丸みを付けたコーナーＲ付け矩形としてもよいし、また、図４（ｄ）に示すように楕円形状としてもよい。
【００４１】
本実施形態の環状コイル２では、図１と図２に示すように矩形状の環状コイルコア３ａ，３ｂにおいて両方の巻線部５ａ，５ｂに導線４ａ，４ｂを巻きつけている。しかし、本発明では巻線をこれのみに限定するものではなく、例えば図５（ａ）に示す環状コイル２Ａでは、一方側のコアセグメント３ａの巻線部５ａのみに導線４ａを巻きつけ、他方側のコアセグメント３ｂには巻線しない構造としてもよい。
【００４２】
また、図５（ｂ）に示す環状コイル２Ｂでは、図３（ｂ）に示した楕円形状の環状コイルコアの両方の巻線部５ａ，５ｂに導線４ａ，４ｂを巻きつけている。
【００４３】
なお、図５（ｃ）に示す環状コイル２Ｃは、本発明に含まれない比較例であり、コアセグメント３ａ，３ｂの接合部７を含む部位に導線４ａ，４ｂを巻きつけている。このような環状コイル２Ｃは、上述した特許文献３のトロイダルコイルと同様に、接合部７において磁束が漏れ出し、漏れ出した磁束により導線に渦電流が誘起され、コイルからの発熱や鉄損の増大が引き起こされる。
【００４４】
図１に示す環状コイル２では、第１の接合面７ａと第２の接合面７ｂとの間にギャップＧを設けている。このようなギャップＧを設けると、電流密度（磁化力Ｈ）に対する透磁率μの依存性が低くなり、電流密度（磁化力Ｈ）の変化にかかわりなく透磁率μがほぼ一定の範囲内に安定するようになる。
【００４５】
図６は、横軸に電流ＮＩ（A/m）をとり、縦軸に透磁率μ（H/m）をとって、磁気特性について各種の実施例サンプルを比較例サンプルと対比して調べた結果を示す特性線図である。図中にて特性線Ａは従来のトロイダルコイル、特性線Ｂは本発明の接合面を接着したギャップ無し（Ｇ＝０）の環状コイル、特性線Ｃは本発明のギャップ１ｍｍの環状コイル、特性線Ｄは本発明のギャップ２ｍｍの環状コイル、特性線Ｅは本発明のギャップ３ｍｍの環状コイルの結果をそれぞれ示す。
【００４６】
図の特性線Ｂから明らかなように、ギャップ無し（Ｇ＝０）の実施例サンプルＢでは、環状コイルの透磁率μは、電流Ｉの増加とともに急激に減少する（傾きが大きい）。このギャップ無しの実施例サンプルＢは、従来のトロイダルコイルの比較例サンプルＡと磁気特性が近似したものとなることが分かる。
【００４７】
これに対して同図の特性線Ｃ（ギャップ小）や特性線Ｄ（ギャップ中）や特性線Ｅ（ギャップ大）では、透磁率μが磁化力Ｈの増加に対して緩やかに減少する（傾きが小さい）か、またはほとんど変わらない（傾きがない）。
【実施例】
【００４８】
次に実施例を説明する。
【００４９】
（第１の実施の形態）
（コイルの製造）
実施例の環状コイル、比較例のトロイダルコイルそれぞれの製造方法の概要を説明する。
【００５０】
（実施例１・２）
実施例１・２は、金属磁性粉末として組成Ｆｅ-9.5質量％Ｓｉ-5.5質量％Ａｌのいわゆるセンダスト粉末を用い、非磁性バインダ（シリコーン樹脂３重量％）で結合して成形することで、巻線部と前記巻線部の長手方向両端に連続して形成された非巻線部から構成され、さらに巻線部５ａ、５ｂの周面に電気絶縁体塗装としてエポキシ樹脂を塗布し、図２の３ａ、３ｂで示すようなコアセグメントを作製した。コアセグメント３ａ、３ｂはそれぞれ巻線部に１．０ｍｍφの導線で、巻線部５ａと５ｂを合わせて実施例１は３０回、実施例２は８０回巻線機で巻きつけられ、コアセグメント３ａ、３ｂのそれぞれの接合面を接着剤で接続することで、環状コイルを作製した。
【００５１】
実施例１で用いた、コアセグメントを組合わせた環状コイルコアの各部サイズを示す。
【００５２】
１）コイルコアの短辺の長さＬ１；５０ｍｍ
２）コイルコアの長辺の長さＬ２；３０ｍｍ
３）非巻線部の長さ（巻線部の内周面間隔）Ｌ３；３４ｍｍ
４）巻線部の長さ（非巻線部の内周面間隔）Ｌ４；１４ｍｍ
５）コアセグメントの長辺の幅Ｌ５；８ｍｍ
６）コアセグメントの短辺の幅Ｌ６；８ｍｍ
７）磁路長Ｌ７；１２８ｍｍ
８）ギャップＧ；０．１ｍｍ
但し、非巻線部の長さＬ３とは、対向する巻線部の内周面８ａの相互間隔のことをいい、これにはギャップＧが含まれている。
【００５３】
また、巻線部の長さＬ４とは、非巻線部の内周面の相互間隔のことをいう。
【００５４】
（比較例１・２）
比較例１・２は、実施例と同様の金属磁性粉末−非磁性バインダ混合粉を成形、表面に電気絶縁体塗装としてエポキシ樹脂を塗布することで、トロイダルコア（外径４５ｍｍ、内径３７ｍｍ、高さ１０ｍｍ）を作製した。トロイダルコアは１．０ｍｍφの導線で比較例１は３０回、比較例２は８０回手巻きで巻きつけられることでトロイダルコイルを作製した。
【００５５】
（コイルの耐圧試験）
実施例１・２、比較例１・２のコイルをそれぞれ２０個作製し、絶縁耐圧試験器にかけて、不合格品が出た個数を表１に示す。耐圧試験の条件は、２ｋＶの電圧を１分間かけた時にリーク電流が１ｍＡ未満であるものを合格とし、１ｍＡ以上であるものを不合格とした。なお、導線は絶縁性の被膜で覆われた純Ｃｕ線であり、被膜の厚みが厚いもの（１種：０．０２５ｍｍ）と、薄いもの（２種：０．０１７ｍｍ）でそれぞれ評価した。
【表１】
2015130540.tif 000003
【００５６】
被膜が厚い１種の導線では実施例、比較例ともに耐圧試験での差は見られなかったが、２種と被膜が薄くなると、比較例のトロイダルコアに手巻きで巻きつけられたコイルでは、巻線工程での被膜損傷により耐圧試験の不合格品の個数が増加した。実施例では導線を狭い間隙に通すことなくコア巻線部周囲の自由空間を利用して巻線部に巻きつけることができるため、絶縁性被膜の膜厚が薄いものを利用することができる。
【００５７】
（第２の実施の形態）
実施例３として、実施例１と同様に作製したコアセグメント３ａ、３ｂにそれぞれ巻線部に１．４ｍｍφの導線で、巻線部５ａと５ｂを合わせて６０回巻きつけられ、コアセグメント３ａ、３ｂのそれぞれの接合面を接着剤で接続することで、環状コイルを作製した。環状コイルコアの各部サイズは実施例１と同様である。また比較例３として、比較例１と同様に作製したトロイダルコアに１．４ｍｍφの導線で６０回巻きつけられることでトロイダルコイルを作製した。更に比較例４として、図５（ｃ）に示すように、コアセグメント３ａ、３ｂの接合部７を含む部位に導線を、実施例３と同一条件で巻きつけて作製した環状コイルも作製した。
【００５８】
（コイルの放熱性能試験）
実施例３、比較例３・４のコイルそれぞれに２００Ｖ、１５Ａで通電し、赤外線温度計を用いて通電１分後と通電５分後での温度を測定した。測定点１は巻線部の導線上、測定点２は非巻線部、測定点３は巻線部導線上（接合部７の近傍）、測定点４は非巻線部、測定点５と６はトロイダルコイルの任意の側面である。
【表２】
2015130540.tif 000004
【００５９】
実施例３、比較例３では通電とともに特にコイルの巻線部分での温度上昇が高くなったが、比較例３の測定点３では、導線が接合部７を含む部位に巻きつけているため、接合部の磁束漏れによる導線の渦電流発生に起因する発熱により、実施例３の測定点１と比較して温度が高くなった。
【００６０】
５分通電することにより巻線から発生した熱のコアへの伝導が進行するが、実施例３・比較例３では環状コイル中に非巻線部が存在するため、放熱性に優れ、コイルの温度が特に非巻線部（測定点２、４）で低下した。しかし比較例４のトロイダルコイルでは図９に示すように巻線104がコア面108から離れた状態に巻かれやすいため、巻線104からコア103の方に熱が逃げにくく、過熱状態になる。よって通電時間が長くなると更に温度上昇が進行した。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の環状コイルは、各種機器の電源回路に適用されるインダクタや、スイッチング電源のノイズ防止用フィルタとしてのチョークコイルに用いられる。
【００６２】
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
【００６３】
［１］金属磁性粉末を非磁性バインダで結合して成形するか、または金属磁性体を成形して成り、絶縁被覆導線が巻きつけられる巻線部と、前記巻線部の長手方向両端にそれぞれ連続して形成され、前記導線が巻きつけられない非巻線部と、前記巻線部に巻きつけられた導線に通電したときに生成される磁束に交差する向きとなる、前記非巻線部の終端に形成された接合面と、を有することを特徴とするコアセグメント。
【００６４】
［２］前記非巻線部が前記巻線部に対して変曲していることを特徴とする［１］記載のコアセグメント。
【００６５】
［３］前記巻線部が真っ直ぐであることを特徴とする［１］記載のコアセグメント。
【００６６】
［４］前記巻線部が湾曲していることを特徴とする［１］記載のコアセグメント。
【００６７】
［５］前記巻線部の長さＬ４を前記非巻線部の長さＬ３よりも長くすることを特徴とする［１］記載のコアセグメント。
【００６８】
［６］前記巻線部を被覆して電気的に絶縁する電気絶縁被膜をさらに有することを特徴とする［１］記載のコアセグメント。
【００６９】
［７］金属磁性粉末を非磁性バインダで結合して成形するか、または金属磁性体を成形して成り、絶縁被覆導線が巻きつけられる第１の巻線部と、前記第１の巻線部の長手方向両端にそれぞれ連続して形成され、前記導線が巻きつけられない第１の非巻線部と、前記第１の巻線部に巻きつけられた導線に通電したときに生成される磁束に交差する向きとなる、前記第１の非巻線部の終端に形成された第１の接合面と、を有する第１のコアセグメントと、金属磁性粉末を非磁性バインダで結合して成形するか、または金属磁性体を成形して成り、絶縁被覆導線が巻きつけられる第２の巻線部と、前記第２の巻線部の長手方向両端にそれぞれ連続して形成され、前記導線が巻きつけられない第２の非巻線部と、前記第１の接合面と対向して配置され、前記第２の巻線部に巻きつけられた導線に通電したときに生成される磁束に交差する向きとなる、前記第２の非巻線部の終端に形成された第２の接合面と、を有する第２のコアセグメントと、を有することを特徴とする環状コイルコア。
【００７０】
［８］絶縁被覆導線と、金属磁性粉末を非磁性バインダで結合して成形するか、または金属磁性体を成形して成り、前記絶縁被覆導線が巻きつけられる第１の巻線部と、前記第１の巻線部の長手方向両端にそれぞれ連続して形成され、前記導線が巻きつけられない第１の非巻線部と、前記第１の巻線部に巻きつけられた導線に通電したときに生成される磁束に交差する向きとなる、前記第１の非巻線部の終端に形成された第１の接合面と、を有する第１のコアセグメントと、金属磁性粉末を非磁性バインダで結合して成形するか、または金属磁性体を成形して成り、前記絶縁被覆導線が巻きつけられる第２の巻線部と、前記第２の巻線部の長手方向両端にそれぞれ連続して形成され、前記導線が巻きつけられない第２の非巻線部と、前記第１の接合面と対向して配置され、前記第２の巻線部に巻きつけられた導線に通電したときに生成される磁束に交差する向きとなる、前記第２の非巻線部の終端に形成された第２の接合面と、を有する第２のコアセグメントと、を有することを特徴とする環状コイル。
【００７１】
［９］前記第１の接合面と前記第２の接合面とが接着されていることを特徴とする［８］記載の環状コイル。
【００７２】
［１０］前記第１の接合面と前記第２の接合面との間にギャップが設けられていることを特徴とする［８］記載の環状コイル。
【００７３】
［１１］非巻線部の長さＬ３と導線の直径ｄ１，ｄ２と巻きつけ数ｍ１，ｍ２との関係が下式を満たすことを特徴とする［８］記載の環状コイル。
【００７４】
Ｌ３＞ｄ１・ｍ１＋ｄ２・ｍ２
但し、Ｌ３：前記第１及び第２の非巻線部の長さ
ｄ１：前記第１の巻線部に巻きつけられた導線の直径
ｄ２：前記第２の巻線部に巻きつけられた導線の直径
ｍ１：前記第１の巻線部への導線の巻きつけ層数
ｍ２：前記第２の巻線部への導線の巻きつけ層数
［１２］前記非巻線部が前記巻線部に対して変曲していることを特徴とする［８］記載の環状コイル。
【００７５】
［１３］前記巻線部が真っ直ぐであることを特徴とする［８］記載の環状コイル。
【００７６】
［１４］前記巻線部が湾曲していることを特徴とする［８］記載の環状コイル。
【００７７】
［１５］前記巻線部の長手軸の長さのほうが前記非巻線部の長手軸の長さよりも長いことを特徴とする［８］記載の環状コイル。
【００７８】
［１６］前記巻線部を被覆して電気的に絶縁する電気絶縁被膜をさらに有することを特徴とする［８］記載の環状コイル。
【符号の説明】
【００７９】
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…環状コイル、２ａ，２ｂ…コイルアッセンブリ、
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ…環状コイルコア、３ａ，３ｂ…コアセグメント、
４，４ａ，４ｂ…絶縁被覆導線（巻線）、
５ａ，５ｂ…巻線部（長辺部）、
６ａ，６ｂ…非巻線部（短辺部）、
７…接合部、７ａ，７ｂ…接合面、
８ａ，８ｂ…内周面、９…中央スペース、11…電気絶縁被膜、
103…コア、104…導線、108…コア面、109…中央スペース、
Ｇ…ギャップ、Ｌ７…磁路長。
【図１】
2015130540.tif 000005
【図２】
2015130540.tif 000006
【図３】
2015130540.tif 000007
【図４】
2015130540.tif 000008
【図５】
2015130540.tif 000009
【図６】
2015130540.tif 000010
【図７】
2015130540.tif 000011
【図８】
2015130540.tif 000012
【図９】
2015130540.tif 000013