(57)【要約】【課題】小型化及び薄型化できる低コストのコイル装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】コア２の脚部２１にコイル素子１が巻回されたコイル装置であって、コイル素子１は、中央に開口部を有して一方向に渦巻く渦巻き状に成形された金属薄板からなる第１巻線１０と、中央部に開口部を有して前記一方向とは逆方向に渦巻く渦巻き状に成形された金属薄板からなる第２巻線１１と、第１巻線１０と第２巻線１１との間を絶縁する絶縁物１２とを備え、第１巻線１０及び第２巻線１１の各開口部が対応するように第１巻線１０と第２巻線１１とが絶縁物１２を介して重ねられ、且つ第１巻線１０の開口部側の端部Ｔ１と第２巻線１１の開口部側の端部Ｔ２とが、第１巻線１０及び第２巻線１０を電流が同一方向に流れるように接続されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアの脚部にコイル素子が巻回されたコイル装置であって、
前記コイル素子は、
中央に開口部を有して一方向に渦巻く渦巻き状に成形された金属薄板からなる第１巻線と、
中央に開口部を有して前記一方向とは逆方向に渦巻く渦巻き状に成形された金属薄板からなる第２巻線と、
前記第１巻線と前記第２巻線との間を絶縁する絶縁物とを備え、
前記第１巻線及び前記第２巻線の各開口部が対応するように前記第１巻線と前記第２巻線とが前記絶縁物を介して重ねられ、且つ前記第１巻線の開口部側の端部と前記第２巻線の開口部側の端部とが、前記第１巻線及び前記第２巻線を電流が同一方向に流れるように接続されていることを特徴とするコイル装置。
【請求項２】
前記絶縁物は、前記第１巻線と前記第２巻線との間に配置された絶縁板又は前記第１巻線及び前記第２巻線の各々に塗布された絶縁塗料であることを特徴とする請求項１記載のコイル装置。
【請求項３】
前記第１巻線と前記第２巻線とは同一形状を有し、前記第１巻線の渦巻きの方向が前記第２巻線の渦巻きの方向と逆になるようにして重ねられることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のコイル装置。
【請求項４】
中央に開口部を有する渦巻き状に金属薄板を成形して第１巻線及び第２巻線を作製する巻線作製工程と、
前記巻線作製工程で作製された前記第１巻線及び前記第２巻線の各開口部が対応し、且つ前記第１巻線の渦巻きの方向が前記第２巻線の渦巻きの方向と逆になるようにして前記第１巻線と前記第２巻線とを絶縁物を介して重ね合わせ、前記第１巻線の開口部側の端部と前記第２巻線の開口部側の端部とを、前記第１巻線及び前記第２巻線を電流が同一方向に流れるように接続してコイル素子を作製するコイル素子作製工程と、
前記コイル素子作製工程で作製されたコイル素子の開口部にコアの脚部を挿入する組立工程と、
を備えたことを特徴とするコイル装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１巻線と前記第２巻線との間に絶縁板を配置又は前記第１巻線と前記第２巻線とに絶縁塗料を塗布することにより、前記第１巻線と前記第２巻線との間の絶縁を行なうことを特徴とする請求項４記載のコイル装置の製造方法。
【請求項６】
前記巻線作製工程では、前記第１巻線と前記第２巻線とが同一形状を有するように作製され、
前記コイル素子作製工程では、前記第１巻線の渦巻きの方向が前記第２巻線の方向と逆になるようにして重ねられることを特徴とする請求項４又は請求項５記載のコイル装置の製造方法。
【請求項７】
前記巻線作製工程では、同一形状を有する複数の巻線が形成された巻線プレートを２個作製し、
前記コイル素子作製工程及び前記組立工程では、一方の巻線プレートに形成された各巻線を前記第１巻線とし、他方の巻線プレートに形成された各巻線を前記第２巻線として、巻線プレート単位で前記コイル素子の作製及び組立がそれぞれ行われることを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれか１項記載のコイル装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイル装置及びその製造方法に関し、特にコイル装置を超小型化、薄型化する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、種々の電子機器に小型のコイル装置が使用されている。このようなコイル装置は、例えば図４に示すように、コイル素子１０１とコア１０２とから構成されている。コイル素子１０１としては、例えばエナメル線といった丸型の絶縁電線が使用されている。この丸型の絶縁電線を用いたコイル装置は、占積率が悪く、大きな電流を流すことができない。また、絶縁電線の巻き始め部１０３が、平坦に巻回された絶縁電線の面からはみ出すので、高さが増大し、コイル装置の薄型化の妨げとなっていた。
【０００３】
また、占積率を大きくするために、角型の絶縁電線を用いてコイル素子を構成することも行われている。しかしながら、角型の絶縁電線は、特殊電線であるので、コストが高い。また、絶縁電線の巻き始め部に起因して高さが増大するという問題は、緩和されるが十分とは言えず、コイル装置の薄型化を図れないという問題は残っている。また、角型の太線を小型に巻回することは難しく、これもコイル装置の小型化を妨げていた。
【０００４】
そこで、コイル装置の小型化、薄型化及び低コスト化を実現するために、薄板を打ち抜いて作製された薄板状のコイル素子を用いてコイル装置を製造する方法がある（特許文献１）。このコイル装置の製造方法では、１ターンコイルが２個連続するように打ち抜かれた薄板を折り畳むことにより２ターンコイルを形成し、この２ターンコイルをコイル素子としてコアに挿入することによりコイル装置が構成される。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０８−３１６０７９号公報（図４、図５）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した丸型及び角型の絶縁導線によって構成されたコイル素子を使用した従来のコイル装置にあっては、小型化、薄型化及び低コスト化が十分達成されない。
【０００７】
また、特許文献１に開示されたコイル装置の製造方法では、コイル素子の巻数を確保しようとすると、折り畳み数を増加する必要がある。このため、薄板の積層数が増加し、薄型化が妨げられると共に、製造工程が増加して製造コストが上昇する。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、小型化及び薄型化できる低コストのコイル装置及びその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために以下の構成とした。請求項１の発明に係るコイル装置は、コアの脚部にコイル素子が巻回されたコイル装置であって、前記コイル素子は、中央に開口部を有して一方向に渦巻く渦巻き状に成形された金属薄板からなる第１巻線と、中央に開口部を有して前記一方向とは逆方向に渦巻く渦巻き状に成形された金属薄板からなる第２巻線と、前記第１巻線と前記第２巻線との間を絶縁する絶縁物とを備え、前記第１巻線及び前記第２巻線の各開口部が対応するように前記第１巻線と前記第２巻線とが前記絶縁物を介して重ねられ、且つ前記第１巻線の開口部側の端部と前記第２巻線の開口部側の端部とが、前記第１巻線及び前記第２巻線を電流が同一方向に流れるように接続されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明に係るコイル装置によれば、例えば金属薄板を打ち抜いて、開口部を有する渦巻き状の第１巻線及び第２巻線を形成し、第１巻線及び第２巻線を渦巻きの方向が互いに逆（一方が表側、他方が裏側）になるようにして絶縁物を介して重ね、第１巻線及び第２巻線の開口部側の各端部を接続してコイル素子を構成したので、コイル素子の厚さは２枚の金属薄板の厚みと絶縁物の厚みだけとなる。その結果、コイル装置の小型化及び薄型化が可能となる。
【００１１】
請求項２の発明に係るコイル装置では、前記絶縁物は、前記第１巻線と前記第２巻線との間に配置された絶縁板又は前記第１巻線及び前記第２巻線の各々に塗布された絶縁塗料であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明に係るコイル装置では、前記第１巻線と前記第２巻線とは同一形状を有し、前記第１巻線の渦巻きの方向が前記第２巻線の渦巻きの方向と逆になるようにして重ねられることを特徴とする。即ち、第１巻線及び第２巻線として同一形状の巻線を用いることができるので、巻線の種類は一種類で済み、量産効果による低コスト化が可能になる。
【００１３】
請求項４に係るコイル装置の製造方法は、中央に開口部を有する渦巻き状に金属薄板を成形して第１巻線及び第２巻線を作製する巻線作製工程と、前記巻線作製工程で作製された前記第１巻線及び前記第２巻線の各開口部が対応し、且つ前記第１巻線の渦巻きの方向が前記第２巻線の渦巻きの方向と逆になるようにして前記第１巻線と前記第２巻線とを絶縁物を介して重ね合わせ、前記第１巻線の開口部側の端部と前記第２巻線の開口部側の端部とを、前記第１巻線及び前記第２巻線を電流が同一方向に流れるように接続してコイル素子を作製するコイル素子作製工程と、前記コイル素子作製工程で作製されたコイル素子の開口部にコアの脚部を挿入する組立工程とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明に係るコイル装置の製造方法は、前記第１巻線と前記第２巻線との間に絶縁板を配置又は前記第１巻線と前記第２巻線とに絶縁塗料を塗布することにより、前記第１巻線と前記第２巻線との間の絶縁を行なうことを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明に係るコイル装置の製造方法は、前記巻線作製工程では、前記第１巻線と前記第２巻線とが同一形状を有するように作製され、前記コイル素子作製工程では、前記第１巻線の渦巻きの方向が前記第２巻線の方向と逆になるようにして重ねられることを特徴とする。
【００１６】
このコイル装置の製造方法によれば、上述したコイル装置と同様の効果が得られる。
【００１７】
また、請求項７の発明に係るコイル装置の製造方法において、前記巻線作製工程では、同一形状を有する複数の巻線が形成された巻線プレートを２個作製し、前記コイル素子作製工程及び前記組立工程では、一方の巻線プレートに形成された各巻線を前記第１巻線とし、他方の巻線プレートに形成された各巻線を前記第２巻線として、巻線プレート単位で前記コイル素子の作製及び組立がそれぞれ行われることを特徴とする。この構成によれば、複数のコイル素子を同時に製造できるので、製造コストを下げることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るコイル装置及びその製造方法の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施の形態に係るコイル装置に使用されるコイル素子１の構造を示す図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は側面図である。
【００２０】
このコイル素子１は、第１巻線１０、第２巻線１１及び絶縁板１２から構成されている。なお、図１（ａ）では、絶縁板１２の記載を省略した。第１巻線１０と第２巻線１１とは同一形状を有する。即ち、第１巻線１０と第２巻線１１とは同じものであり、一方は表面が上側、他方は裏面が上側になるようにして使用されている。
【００２１】
第１巻線１０及び第２巻線１１の各々は、金属薄板を、中央に開口部１４を有する渦巻き状（スパイラル状）に打ち抜いて製造される。第１巻線１０及び第２巻線１１の各々の渦巻きの巻数は、コイル装置に必要な巻数の１／２になるように成形される。
【００２２】
これら第１巻線１０及び第２巻線１１は、第１巻線１０の渦巻きの方向と第２巻線１１の渦巻きの方向とが互いに逆になるようにして絶縁板１２を挟んで対向し、且つ第１巻線１０及び第２巻線１１の各開口部１４が対応するようにして重ねられている。
【００２３】
また、第１巻線１０の開口部１４側の端部Ｔ１と第２巻線１１の開口部１４側の端部Ｔ２とが重なり合う部分に接続部１３が形成され、接続部１３において、第１巻線１０と第２巻線１１とが半田付けや溶接により接続されている。この接続により、コイル装置に必要な巻数が確保されている。
【００２４】
なお、絶縁板１２の、接続部１３に対応する位置には、予め穴が形成されており、半田付けや溶接による接続が可能になっている。
【００２５】
第１巻線１０の他方の端部は、第１端子Ｔ３として、第２巻線１１の他方の端部は第２端子Ｔ４として渦巻きの外側方向に延伸されており、給電端子として使用される。第１端子Ｔ３と第２端子Ｔ４との間に給電されると、電流は、第１巻線１０及び第２巻線１１を同一方向に流れる。従って、電流が流れることにより生じた磁束が打ち消し合うことはない。
【００２６】
コイル素子１を流れる電流の大きさに応じた第１巻線１０及び第２巻線１１の断面積は、第１巻線１０及び第２巻線１１を構成する金属薄板の厚さを変えることにより調整できる。また、コイル素子１を流れる電流の大きさに適合するように、第１巻線１０及び第２巻線１１の巻数を変えることもできる。一般に、大きい電流を流すコイルは、インダクタンスも小さいことから、巻数を減じることにより断面積を増やすのと同等の効果を発揮させることができる。
【００２７】
以上のように構成されたコイル素子１は、第１巻線１０及び第２巻線１１を構成する２枚の金属薄板の厚みと絶縁板１２の厚みとを加えた厚みしか有しないので、コイル素子１の薄型化を実現できる。
【００２８】
次に、コイル素子１を用いて構成されたコイル装置を、図２を参照しながら説明する。図２（ａ）はコイル装置の平面図、図２（ｂ）は正面図である。
【００２９】
コイル装置は、コイル素子１とコア２とから構成されている。コア２としては、ＥＩコアを用いることができる。このコイル装置は、コア２のＥ字部分に形成された脚部２１にコイル素子１の開口部１４を挿入し、その後、コア２のＥ字部分とＩ字部分とを接着剤等で接合することにより構成されている。
【００３０】
このように構成されたコイル装置によれば、コイル素子１は上述したように薄型化されているので、コア２の脚部２１の高さを低くすることができる。その結果、コイル装置の全体を小型化且つ薄型化することができる。
【００３１】
なお、上述した実施の形態では、第１巻線１０及び第２巻線１１をプレス等による打ち抜きによって製造する例を示したが、例えば、エッチング等により開口部１４を有する渦巻き状の第１巻線１０及び第２巻線１１を製造することもできる。
【００３２】
また、第１巻線１０と第２巻線１１とは、必ずしも同一形状（つまり同じもの）である必要はないが、量産という観点からは同一形状であることが好ましい。この場合、同一形状の２個の巻線の一方（例えば第１巻線１０）は裏面を上にし、他方（例えば第２巻線１１）は表面を上にして絶縁板１２を挟んで重ね合わせることにより、１つのコイル素子１を製造できるので、１種類の巻線を製作するだけでよい。その結果、量産効果による低コスト化が可能になる。
【００３３】
また、上述した実施の形態では、第１巻線１０と第２巻線１１との間に絶縁板１２を挟むことにより、第１巻線１０と第２巻線１１との間を絶縁するように構成したが、第１巻線１０及び第２巻線１１の各々に絶縁塗料を塗布し、この絶縁塗料が塗布された第１巻線１０及び第２巻線１１を直接重ねてコイル素子１を構成することができる。
【００３４】
この構成によれば、絶縁板１２による厚みがなくなるので、コイル素子１を更に薄型化することができる。また、絶縁板１２を位置合わせして第１巻線１０と第２巻線１１との間に挟むという面倒な作業を省略することができるので、製造コストを下げることができる。
【００３５】
次に、大量生産に適したコイル装置の製造方法を、図３を参照しながら説明する。
【００３６】
まず、各々に複数の巻線が形成された２個の巻線プレートが作製される。なお、各巻線プレートは、同一形状を有する（つまり同じものである）が、説明の都合上、図３（ａ）に示すように表面を上側にして使用するものを第１巻線プレート３０、図３（ｃ）に示すように裏面を上側にして使用するものを第２巻線プレート３１と呼ぶ。
【００３７】
第１巻線プレート３０及び第２巻線プレート３１は、フレーム３５によって接続された複数のスパイラル状の巻線が形成されるように金属薄板を打ち抜いて作製される。各巻線の形状は、上述した第１巻線１０又は第２巻線１１と同じである。
【００３８】
次に、図３（ｂ）に示すように、絶縁板プレート４０が作製される。この絶縁板プレート４０は、巻線プレートに形成された巻線に対応する位置に、フレーム４５で接続された複数の絶縁板１２が形成されるように絶縁薄板を打ち抜いて作製される。各絶縁板１２は、開口部１４に対応する位置が打ち抜かれたドーナツ形状を有し、接続部１３に対応する位置に穴４６が形成されている。
【００３９】
このようにして、第１巻線プレート３０、第２巻線プレート３１及び絶縁板プレート４０が作製されると、次に、図３（ａ）に示すように、第１巻線プレート３０が載置される。次に、この第１巻線プレート３０の上に絶縁板プレート４０が重ねられて接着される。次に、絶縁板プレート４０の上に、第２巻線プレート３１が重ねられて接着される。
【００４０】
その後、絶縁板プレート４０の各絶縁板１２に形成された穴４６を介して、第１巻線プレート３０に形成された第１巻線１０と第２巻線プレート３１に形成された第２巻線１１とが半田付けや溶接により接続される。これにより、図３（ｄ）に示すような、複数のコイル素子１が形成されたコイル素子プレートが作製される。
【００４１】
なお、図３（ｄ）では、理解を容易にするために、各コイル素子１を構成する第１巻線１０、絶縁板１２及び第２巻線１１の位置をそれぞれずらして描かれているが、実際は、各々の開口部が互いに一致するように正確に位置合わせして重ねられる。
【００４２】
また、第１巻線プレート３０、絶縁板プレート４０及び第２巻線プレート３１を重ね合わせる際は、各プレートのコーナーの位置合わせが行われる。第１巻線プレート３０、絶縁板プレート４０及び第２巻線プレート３１は、この位置合わせにより、第１巻線１０、絶縁板１２及び第２巻線１１の各開口部が正確に一致するように作製されている。
【００４３】
その後、コイル素子プレートから各コイル素子１が切り離される。そして、上述したように、コア２の脚部２１にコイル素子１の開口部１４が挿入され、コア２のＥ字部分とＩ字部分とが接着剤等で接合されることによりコイル装置が完成する。
【００４４】
以上説明したコイル装置の製造方法によれば、プレート単位で位置合わせや接着ができるので、組立作業時の部品の取り扱いが容易になり、また、同時に複数のコイル素子１を作製することができるので、量産効果による低コスト化が可能になる。また、複数個のコイル素子１を同一のコアに挿入することにより、複数回路のコイル装置を作製することもできる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、小型化及び薄型化できる低コストのコイル装置及びその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るコイル装置で使用されるコイル素子の構造を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るコイル装置の構造を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るコイル装置の製造方法を説明するための図である。
【図４】従来のコイル装置を説明するための図である。
【符号の説明】
１  コイル素子
２  コア
１０  第１巻線
１１  第２巻線
１２  絶縁板
１３  接続部
１４  開口部
２１  脚部
３０  第１巻線プレート
３１  第２巻線プレート
３４，４５  フレーム
４０  絶縁板プレート
４６  穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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