(57)【要約】      （修正有）【課題】環状エッジワイズ巻きインダクタの巻数を増加する。【解決手段】環状エッジワイズ巻きインダクタは、環状磁心３０６と、コイルと、絶縁フレームとを備える。コイルは、電磁コード３０２で環状磁心３０６を取り巻いてエッジワイズ巻きをしてなる。絶縁フレームは、環状磁心３０６とコイルとの間にあって絶縁と固定に用いられる。電磁コード３０２は環状磁心３０６に巻かれる際に環状磁心から遠ざかる第１の端部の両側が面取りされる。【選択図】図６
2015204462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁コードが、環状磁心に巻かれる際に、前記環状磁心から遠ざかる第１の端部の両側が面取りされている、環状エッジワイズ巻きインダクタの環状磁心に巻く電磁コード。
【請求項２】
面取りされた前記第１の端部の両側のいずれか一方側が、
平面、外向きに突出した円弧面、内向きに凹んだ円弧面、又は、複数の短平面が連なって形成される近似曲面のうちいずれかで構成されている請求項１に記載の環状エッジワイズ巻きインダクタの環状磁心に巻く電磁コード。
【請求項３】
面取りされた前記第１の端部の頂部の幅ｈが、前記電磁コードの横断面の幅Ｗの９０％より小さく、ｈ＜０．９Ｗとなる請求項１または請求項２に記載の環状エッジワイズ巻きインダクタの環状磁心に巻く電磁コード。
【請求項４】
前記電磁コードの横断面の高さＬの方向で、前記第１の端部の面取りされた高さｂが、前記横断面の幅Ｗと前記頂部の幅ｈとの差の１０％より大きく、ｂ＞０．１（Ｗ−ｈ）となる請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の環状エッジワイズ巻きインダクタの環状磁心に巻く電磁コード。
【請求項５】
前記電磁コードが前記環状磁心から近づく前記第２の端部の両側が面取りされている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の環状エッジワイズ巻きインダクタの環状磁心に巻く電磁コード。
【請求項６】
環状磁心と、
電磁コードで前記環状磁心を取り巻いてエッジワイズ巻きしてなるコイルと、
前記環状磁心と前記コイルとの間に位置し、絶縁と固定に用いられる絶縁フレームとを備え、
前記電磁コードが、前記環状磁心に巻かれる際に、前記環状磁心から遠ざかる第１の端部の両側が面取りされている、
環状エッジワイズ巻きインダクタ。
【請求項７】
面取りされた前記第１の端部の両側のいずれか一方側が、
平面、外向きに突出した円弧面、内向きに凹んだ円弧面、又は、複数の短平面が連なって形成される近似曲面のうちいずれかとなる請求項６に記載の環状エッジワイズ巻きインダクタ。
【請求項８】
面取りされた前記第１の端部の頂部の幅ｈが、前記電磁コードの横断面の幅Ｗの９０％より小さく、ｈ＜０．９Ｗとなる請求項６または請求項７に記載の環状エッジワイズ巻きインダクタ。
【請求項９】
前記電磁コードの横断面の高さＬの方向で、前記第１の端部の面取りされた高さｂが、前記横断面の幅Ｗと前記頂部の幅ｈとの差の１０％より大きく、ｂ＞０．１（Ｗ−ｈ）となる請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の環状エッジワイズ巻きインダクタ。
【請求項１０】
前記電磁コードが、前記環状磁心に巻かれる際に、前記環状磁心に近づく第２の端部の両側が面取りされている請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の環状エッジワイズ巻きインダクタ。
【請求項１１】
前記絶縁フレームは、コイル巻回し部を有し、
前記コイル巻回し部に前記コイルを絶縁する絶縁板を備え、
前記コイルの端部または側面を前記絶縁板で挟持している請求項６に記載の環状エッジワイズ巻きインダクタ。
【請求項１２】
前記絶縁フレームは、台座部を有し、
前記台座部は突起部を備え、
前記突起部で前記コイル間を絶縁している請求項６または請求項１１に記載の環状エッジワイズ巻きインダクタ。
【請求項１３】
前記絶縁板は凹部を有し、前記凹部に前記突起部が嵌合している請求項１２に記載の環状エッジワイズ巻きインダクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インダクタ、特に環状エッジワイズ巻きインダクタ及びこれに対応する特定形状の電磁コードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インダクタの高周波特性を改善して、巻線間の寄生容量を減少させながら、巻線が空気に触れる放熱面積を上げて、限りあるトーラス空間でできる限り多くのコイル巻数が巻かれてなることをさらに実現するために、円形コードをフラットコードに改良してエッジワイズ巻きをすることは、従来のインダクタコイルの設計において優れた設計手段であった。このようなエッジワイズ巻きをする方法は、ＰＦＣインダクタ、コモンモードチョークコイルなどのような各種高周波インダクタコイルの設計に益々多く利用されているところである。図１は、３巻線の環状エッジワイズ巻きコイル及び磁心の巻付け効果の立体図である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３２７４６１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明における課題を図２〜４に沿って説明する。図２は従来技術における、環状エッジワイズ巻きインダクタに用いるコードの断面図である。具体的にはコード１０２はフラットコードとなっていて、その断面の形状は縦横比（Ｌ／Ｗ）が1を超える矩形となっている。
【０００５】
図３は従来技術における、1つの巻線の環状エッジワイズ巻きコイル及び磁心の巻付け効果の上面図である。図３に示すコイル１００は、２つの巻線を有する単相コモンモード高周波チョークコイルである。
【０００６】
図４は、図３に示す上面図の磁心内径部の局部拡大図である。図３及び図４に示すように、コード１０２は、その断面の長方形の長さＬの方向に沿って環状磁心１０６を取り巻いて均一に巻線を曲げており、巻線の回りと回りとの間が、フラットコードの幅（厚さ）Ｗの方向に沿って円弧・扇形に配列されている。環状磁心１０６の内径の大きさ、絶縁板１０４の厚さａ、フラットコード１０２の長さＬ及び幅Ｗ（厚さ）も巻線巻数の制約要因になっており、さらに、環状磁心のサイズが固定されていて、絶縁板の厚さ、コードの断面のサイズも決まっていれば、巻くことができる最大巻数も決まってしまう課題がある。図４に示すように、フラットコード１０２が環状磁心１０６の内輪で中心部に近づいて、コード１０２の幅Ｗによって構成される半径がｒである１つの円弧が形成される。その巻線巻数Ｎ、コード１０２の幅Ｗ、絶縁板の厚さａと円弧の半径ｒは、次の関係式Ｎ≦（πｒ−ａ）／Ｗとなっている。
【０００７】
回路の応用において大電流の需要によるコードの断面積Ｌ×Ｗを大きくすることが必要となるに伴って、Ｌも大きくなり、それによって構成される図４の円弧の半径ｒも急遽に小さくなる上、Ｗが大きくなると、巻きつけることができる最大巻数も著しく減少するという課題がある。そして、インダクタンスを取り巻くインダクタンス・キャパシタンスとコイル巻数Ｎの二乗とが正比例することから、同一の環状磁心のサイズで同一のコード断面積についてであれば、巻線の巻数をできる限り高く引き上げることで、コイルの性能という重要な要求を向上させる必要がある。
【０００８】
本発明は前記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものである。本発明の目的は、環状エッジワイズ巻きインダクタの巻線巻数及びインダクタンス・キャパシタンスを効果的に増加できる電磁コードを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の環状エッジワイズ巻きインダクタの環状磁心に巻く電磁コードは、環状磁心に巻かれる際に、環状磁心から遠ざかる第１の端部の両側が面取りされている構成とすると良い。この構成にすることで、隣接する間の間隔が狭くなることで巻き回したコイルが巻き太ることを抑制でき環状磁心に巻き回すコイルのターン数を増やすことができる。
【００１０】
また本発明の環状エッジワイズ巻きインダクタの環状磁心に巻く電磁コードは、面取りされた第１の端部の両側のいずれか一方側が、平面、外向きに突出した円弧面、内向きに凹んだ円弧面、又は、複数の短平面が連なって形成される近似曲面のうちいずれかで構成されていると良い。
【００１１】
また本発明の環状エッジワイズ巻きインダクタの環状磁心に巻く電磁コードは、面取りされた第１の端部の頂部の幅ｈが、電磁コードの横断面の幅Ｗの９０％より小さく、ｈ＜０．９Ｗとなっていることが好ましい。電磁コードの幅Ｗに対して、第１の端部の頂部の幅ｈを上記の値とすることで電磁コード間の間隔を狭くすることができる。
【００１２】
また本発明の環状エッジワイズ巻きインダクタの環状磁心に巻く電磁コードは、電磁コードの横断面の高さＬの方向で、第１の端部の面取りされた高さｂが、横断面の幅Ｗと頂部の幅ｈとの差の１０％より大きく、ｂ＞０．１（Ｗ−ｈ）となっていることが好ましい。電磁コードの幅Ｗおよび頂部の幅ｈに対して、第１の端部の面取りされた高さｈを上記の値とすることで電磁コード間の間隔を狭くすることができる。
【００１３】
また本発明の環状エッジワイズ巻きインダクタの環状磁心に巻く電磁コードは、環状磁心から近づく第２の端部の両側が面取りされていると良い。
【００１４】
本発明の環状エッジワイズ巻きインダクタは、環状磁心と、電磁コードで環状磁心を取り巻いてエッジワイズ巻きしてなるコイルと、環状磁心とコイルとの間に位置し、絶縁と固定に用いられる絶縁フレームとを備え、電磁コードが環状磁心に巻かれる際に、環状磁心から遠ざかる第１の端部の両側が面取りされている構成とすると良い。この構成にすることで、隣接する電磁コード間の間隔が狭くなることで巻き回したコイルが巻き太ることを抑制でき環状磁心に巻き回すコイルのターン数を増やしたインダクタを得ることができる。
【００１５】
また本発明の環状エッジワイズ巻きインダクタは、面取りされた前記第１の端部の両側のいずれか一方側が、平面、外向きに突出した円弧面、内向きに凹んだ円弧面、又は、複数の短平面が連なって形成される近似曲面のうちいずれかとなっていると良い。
【００１６】
また本発明の環状エッジワイズ巻きインダクタは、電磁コードの面取りされた第１の端部の頂部の幅ｈが、電磁コードの横断面の幅Ｗの９０％より小さく、ｈ＜０．９Ｗとなっていることが好ましい。電磁コードの幅Ｗに対して、第１の端部の頂部の幅ｈを上記の値とすることで電磁コード間の間隔を狭くしてコイルのターン数を増やしたインダクタを得ることができる。
【００１７】
また本発明の環状エッジワイズ巻きインダクタは、電磁コードの横断面の高さＬの方向で、第１の端部の面取りされた高さｂが、横断面の幅Ｗと頂部の幅ｈとの差の１０％より大きく、ｂ＞０．１（Ｗ−ｈ）となっていることが好ましい。電磁コードの幅Ｗおよび頂部の幅ｈに対して、第１の端部の面取りされた高さｈを上記の値とすることで電磁コード間の間隔を狭くしてコイルのターン数を増やしたインダクタを得ることができる。
【００１８】
また本発明の環状エッジワイズ巻きインダクタは、電磁コードが環状磁心に巻かれる際に、環状磁心に近づく第２の端部の両側が面取りされていると良い。
【００１９】
また本発明のエッジワイズ巻き環状インダクタにおける絶縁フレームは、コイル巻回し部を有し、コイル巻回し部にコイルを絶縁する絶縁板を備え、コイルの端部または側面を絶縁板で挟持している構成とすると良い。この構成にすることでコイルの絶縁を確実に行えるとともに、コイルをしっかりと固定することができる。
【００２０】
また本発明の環状エッジワイズ巻きインダクタにおける絶縁フレームは、台座部を有し、
台座部は突起部を備え、突起部でコイル間を絶縁している構成とすると良い。この構成にすることで、コイルの絶縁を確実に行うことができる。
【００２１】
また本発明の環状エッジワイズ巻きインダクタにおける絶縁フレームの絶縁板は、凹部を有し、凹部に突起部が嵌合している構成とすると良い。この構成にすることで、コイルを絶縁板および突起部の一方または両方で確実に絶縁することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、電磁コードの端部の形状を、本発明の形態とすることで、環状磁心に巻き回すコイルのターン数を増加させることができる。そして、環状エッジワイズ巻きインダクタのインダクタンスは、巻線巻数Ｎの二乗に正比例することから、同一の環状磁心のサイズで同一の電磁コード断面積であれば、コイルの巻数をできる限り多くすることで、インダクタのインダクタンスやキャパシタンスなどの磁気特性を向上させることができる。また第１の端部を本発明の形態とすることで、隣接する電磁コード間の間隔を狭くし巻き回したコイルの巻き太りを抑えることができ、コイルの小型化にも貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】３巻線の環状エッジワイズ巻きコイル及び磁心のインダクタの形態を説明した斜視図である。
【図２】従来技術における、環状エッジワイズ巻きインダクタに用いるコードの断面を説明した断面図である。
【図３】従来技術における、１つの巻線を巻いた環状エッジワイズ巻きコイル及び磁心の巻き付け効果を表すインダクタの上面図である。
【図４】図３に示す上面図の局部拡大図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に基づいた環状エッジワイズ巻きインダクタに使用するコードの断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に基づいた、１つの巻線を巻いた環状エッジワイズ巻きコイル及び磁心の巻き付け効果を表すインダクタの上面図である。
【図７】図６に示す上面図の局部拡大図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に基づいた環状エッジワイズ巻きインダクタに用いるコードの断面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態における絶縁フレームの絶縁板によってコイルを挟持している環状エッジワイズ巻きインダクタを示す上面図である。
【図１０】本発明の第１実施形態の環状エッジワイズ巻きインダクタを側面から見た側面図である。
【図１１】（ａ）本発明の第１の実施形態の絶縁フレームのコイル巻回し部の第１のフレームを上側面からみた斜視図、（ｂ）コイル巻回し部の第２のフレームを上側面からみた斜視図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態の絶縁フレームの台座部を上側面からみた斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
ここに、図面を詳細に参考にしつつ本発明の実施形態について説明する。
【００２５】
図５は、本発明の第１の実施形態に基づいた、環状エッジワイズ巻きインダクタに用いるコードの横断面図である。図２に示すコード１０２に比べ、図５に示すように、同じようなコードの最大外形Ｌ×Ｗについて、コード３０２は、環状磁心に巻かれる際に、環状磁心から遠ざかる第１の端部３１２（以下、「上側端部３１２」ともいう）の両側が面取りされている。具体的には、コード３０２を断面の上側端部３１２に沿ってアングルカットするもので、このようにして得られたコード３０２の断面は、もとの長方形から図５に示す形状に変わる。コード３０２の断面の下側端部３１４はもとの形を保つ一方、上側端部３１２は上向きの台形形状となる。
【００２６】
１つの実施例において、面取りされた上側端部３１２の頂部の幅ｈは、コード３０２の横断面の幅Ｗの９０％より小さく、すなわち、ｈ＜０．９Ｗとなる。
【００２７】
１つの実施例において、コード３０２の断面の高さＬの方向で、上側端部３１２の面取りされた高さｂは、横断面の幅Ｗと頂部の幅ｈとの差の１０％より大きく、すなわち、ｂ＞０．１（Ｗ−ｈ）となる。
【００２８】
１つの実施例において、面取りされた第１の端部の両側の形状は対称となる。
【００２９】
コード３０２の横断面を図２に示すコード１０２の長方形の断面と比べると、断面積は、２つの角を取り去っただけにすぎないため僅かに減少する程度に留まり、例えば、僅か５％の面積減少に留まる。
【００３０】
図６は、本発明の第１の実施形態における、１つの巻線の環状エッジワイズ巻きコイル及び磁心の巻き付け効果の上面図である。図６に示すように図３と比べると、コイル巻数が２ターン多く巻き回されていて、インダクタンス・キャパシタンスもこれによりもとの１５６％以上まで増加し、効果が明らかとなっている。かかる応用は、もとの巻線巻数が非常に少ないインダクタに対し、その効果が一層顕著なものとなっている。
【００３１】
図７から明らかに分かるように、フラットコード３０２の上側端部３１２の２つの角がカットされることから、カット部が非常に微小であっても、巻線の配列がされて、もともと巻線巻数を制約していた巻線軌跡に内接する円半径ｒがＲまで拡大されるため、円周全体の長さが等率に拡大されて長くなる。コード３０２の幅Ｗは比較的薄いものであるため、このように拡大された円周長さ部分の長さは、容易に幅Ｗの数倍以上となる。つまり、コード３０２の断面形状のこのようなわずかな改変によっても、コイル巻数の回数を増加させることができる。また、コイルのインダクタンス・キャパシタンスも、巻数の二乗に比例して大幅に高めることができる。
【００３２】
図８は、本発明の第２の実施形態における、環状エッジワイズ巻きインダクタに用いるコードの断面図である。図８に示すように、図５に示すコード３０２に比べ、同じようなコードの最大外形Ｌ×Ｗについて、コード４０２は、環状磁心に巻かれる際に、環状磁心から遠ざかる第１の端部４１２（以下、「上側端部４１２」ともいう）の両側が面取りされる。具体的には、コード４０２を断面の上側端部４１２に沿って円弧カットするもので、このようにして得られたコード４０２の断面は、もとの長方形から図８に示す形状に変わる。コード４０２の断面の下側端部４１４はもとの形を保つ一方、上側端部４１２は外向きに突出した円弧形形状となる。
【００３３】
図５〜図７に示す本発明の第１の実施形態と同じように、フラットコード４０２の上側端部４１２が面取りされることから、カット部が非常に微小であっても、巻線の配列がされて、もともと巻線巻数を制約していた巻線軌跡に内接する円半径も拡大されるため、円周全体の長さが等率に拡大されて長くなる。コード４０２の幅Ｗは比較的薄いものであるため、このように拡大された円周長さ部分の長さは、容易に幅Ｗの数倍以上となる。つまり、コード４０２の断面形状をこのようなわずかな改変によっても巻線巻数の回数を増加させることができる。また、コイルのインダクタンス・キャパシタンスも、巻数の二乗に比例して大幅に高められる。
【００３４】
図５に示す実施形態において、面取りされた上側端部３１２の両側３１６の形状は平面であり、図８に示す実施形態において、面取りされた上側端部４１２の両側４１６の形状は外向きに突出した円弧面であるが、端部両側の形状が内向きに凹んだ円弧面であってもよく、又は複数の短平面が連なって形成される近似曲面であっても良い。
【００３５】
図５及び図８に示す実施形態において、面取りされた上側端部３１２及び４１２の両側３１６及び４１６の形状は対称となっているが、端部両側の形状が非対称となっていても良い。
【００３６】
図５及び図８に示す実施形態において、上側端部３１２及び４１２のみが面取りされているが、同時に下側端部３１４及び４１４にも面取りをしても良い。
【００３７】
本発明は、コードの断面積がおよそ変わらないように保たれる場合において、コードの端部の形状を改良することによって、インダクタの巻線巻数を著しく増加させることができるものである。
【００３８】
コード３０２の第１の端部の面取りされた高さｂは、より大きい方が隣接するコード間の間隔を狭くすることができるが、コードの断面積を小さくしすぎると良好な磁気特性が得られないと考えられるため、ｂ＞０．１（Ｗ−ｈ）の範囲とすることが好ましい。
【００３９】
次に環状磁心が収容される絶縁フレーム３２０について説明する。図９は本発明の実施形態１における絶縁フレーム３２０で、絶縁フレーム３２０にコイル３００が巻き回され、絶縁フレーム３２０の絶縁板３０４、３０５および突起部３４６によってコイル３００を左右から挟持して押さえていることを示す図である。図１０は絶縁フレーム３２０を側面から見た図である。
【００４０】
絶縁フレーム３２０は、コイル巻回し部３２１と台座部３２６とから構成され、図１１（ａ）（ｂ）に示す第１のフレーム３２３と第２のフレーム３２４とを組み合わせることで構成されるコイル巻き回し部３２１と、図１２に示す台座部３２６とが組み合わさることで構成されている。絶縁フレームはＰＰＳなどの樹脂によって構成されていると良い。
【００４１】
図１１（ａ）に示すように、環状の第１のフレーム３２３の絶縁板３０４には、環状フレームの中心側に凹部３４０が形成されている。また図１１（ｂ）に示すように、環状の第２のフレーム３２４の絶縁板３０５には、環状フレームの中心側に凹部３４１が形成されている。この２つのフレームが組み合わされることで、図１０に示すようにコイル巻回し部３２１が形成される。組み合わされたコイル巻回し部３２１には、２つの凹部３４０、３４１が連なった一連の凹部が形成される。また、絶縁板３０４、３０５の環状フレームの外周側に、それぞれ係合溝３４４、３４５が形成されている。この２つのフレームが組み合わさることで、一連の係合溝が形成される。
【００４２】
図１２に示すように、台座部３２６にはその底部から上方に延びる突起部３４６が形成されている。またその底部から上方に延び、先端にコイル巻回し部３２１と係合する爪を備えた係合舌３４８が形成されている。
【００４３】
台座部３２６の突起部３４６を、第２のフレーム３２４及び第１のフレーム３２３の開孔に貫通させ、係合溝３４５に係合舌３４８を挿入させることで、絶縁フレーム３２０を組み立てる。さらに突起部３４６が、コイル巻回し部の凹部３４０、３４１に嵌ることによって、図９に示すように、コイル巻回し部３２１と台座部３２６とが組み合わされる。このようにしてコイル巻回し部３２１と台座部３２６とはしっかりと固定されることになる。
【００４４】
図９に示すように、台座部３２６の突起部３４６によっても隣り合うコイルが接触しないように絶縁することができる。上記から、絶縁板３０４、３０５や、突起部３４６によって、コイル３００の第１の端部３１２側の端部およびコイル側面が挟持されるように押さえられており、コイル間が絶縁されていることが分かる。さらに絶縁板３０４、３０５および突起部３４６は、コイル３００を挟持することでコイル３００がスプリングバックにより広がってしまうことを防止する効果もある。なお、コイルの絶縁および固定は、絶縁板又は突起部の一方で行ったり、絶縁板と突起部の両方を使って行うなど、絶縁の方法は自由に選択することができる。
【００４５】
なお絶縁板と突起部の両方を使って絶縁する場合、凹部３４０、３４１に嵌った突起部３４６により、凹部３４０、３４１の左右に位置する腕部３４２、３４３が左右に広がることにより、広がった腕部３４２、３４３によりコイル３００がより強固に押さえ付けられるようにすることもできる。
【００４６】
本発明に係る上記の例示的な実施形態についてすることができる様々な修正や変形が本発明の趣旨及び範囲を逸脱しないことは、当分野の技術者にとって明らかなことである。よって、本発明には、添付の特許請求の範囲及びその同等な技術的解決手段の範囲内に属する本発明の修正や変形も含まれることを趣旨とするものである。
【符号の説明】
【００４７】
１００…コイル、１０２…コード、１０４…絶縁板、１０６…環状磁心、２００…コイル、３００…コイル、３０２…コード、３０４…絶縁板、３０６…環状磁心、３１２…上側端部、３１４…下側端部、３１６…両側、４０２…コード、４１２…上側端部、４１４…下側端部、４１６…両側
【図１】
2015204462.tif 000003
【図２】
2015204462.tif 000004
【図３】
2015204462.tif 000005
【図４】
2015204462.tif 000006
【図５】
2015204462.tif 000007
【図６】
2015204462.tif 000008
【図７】
2015204462.tif 000009
【図８】
2015204462.tif 000010
【図１１】
2015204462.tif 000011
【図１２】
2015204462.tif 000012
【図９】
2015204462.tif 000013
【図１０】
2015204462.tif 000014