(57)【要約】  【課題】  磁脚のギャップからの漏れ磁束による影響を抑え、渦電流によるコイルの発熱を抑制することができ、且つ巻線を効率良く巻くことで小型化できるコイル部品用ボビンおよびコイル部品を提供する。  【解決手段】  磁心３の中央磁脚が有するエアギャップに対応するボビン２の巻枠の外周に、セパレータ１１を設けて、巻枠を巻枠１２と巻枠１３とに分割する。セパレータ１１は、断面が略三角形状を有しており、先端の幅が起点の幅よりも狭い形状を備えている。これにより、エアギャップからの漏れ磁束による発熱と、巻線領域の確保とを両立する。【選択図】        図４
2005340487.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁脚部にエアギャップを有するコイル部品に用いられるコイル部品用ボビンであって、
巻線を巻回してコイルを形成する外周には、上記エアギャップに対応する位置にセパレータが周設されており、
上記セパレータの先端の幅は、末端の幅よりも狭いことを特徴とするコイル部品用ボビン。
【請求項２】
上記セパレータに、上記巻線が通るスリットが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のコイル部品用ボビン。
【請求項３】
上記スリットが、上記セパレータに対して斜めに設けられていることを特徴とする請求項２に記載のコイル部品用ボビン。
【請求項４】
磁脚部にエアギャップを有する磁心と、ボビンと、コイルとを有するコイル部品であって、
巻線を巻回して上記コイルを形成する上記ボビンの外周には、上記エアギャップに対応する位置にセパレータが周設されており、
上記セパレータの先端の幅は、末端の幅よりも狭いことを特徴とするコイル部品。
【請求項５】
上記セパレータに、上記巻線が通るスリットが設けられていることを特徴とする請求項４に記載のコイル部品。
【請求項６】
上記スリットが、上記セパレータに対して斜めに設けられていることを特徴とする請求項５に記載のコイル部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、コイル部品用ボビンおよびコイル部品に関し、特に、磁脚部にエアギャップを有するコイル部品に用いられるコイル部品用ボビンおよびそのコイル部品用ボビンを有するコイル部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の電源供給回路などでは、磁心とボビンとコイルとを備えたコイル部品が使用されている。ディスプレイなどの電源供給回路には、大電流を流さなければならないが、磁心は、大電流を流すと磁気飽和状態になってしまう。そこで、通常、磁心の中央磁脚にエアギャップを設け、磁束を磁心に全て流さず、エアギャップから外に漏らすことで、大きな電流を流せるようにしている。
【０００３】
コイル部品の温度特性や安全規格などを考慮すると、コイル部品の発熱は、できる限り抑えることが望ましい。しかしながら、上述のように、磁心の中央磁脚にエアギャップが設けられていると、エアギャップから磁心の外に漏れた磁束、所謂漏れ磁束がボビンに巻かれた巻線と交叉し、渦電流による損失が生じ、発熱してしまう。特に、大電流が流れる場合には、漏れ磁束が多くなるため、高温になってしまう。
【０００４】
そこで、磁心の中央磁脚のエアギャップから漏れる漏れ磁束と巻線とが交叉しないようにし、渦電流による発熱を抑制するボビン形状のコイル部品が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００５】
【特許文献１】特開平５−９００４７号公報
【０００６】
特許文献１に記載されているコイル部品、すなわちチョークコイルでは、中央磁脚のエアギャップ部分に位置する区間に巻線が巻かれないように、ボビンの巻胴部に鍔を設けて空間を空けることにより、エアギャップ部からの漏れ磁束と巻線とが交叉しないようにし、渦電流によるコイルの発熱を抑えている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のボビン構造では、エアギャップ部分に巻線が巻かれないように鍔を設け、空間を空けることで渦電流の発生を抑えているが、その構造上、巻線部であるボビンの外周巻回方向に鍔が垂設されているため、巻線が巻かれない区間が大きくなってしまいコイル部品のサイズを小型化できないという問題点があった。
【０００８】
また、特許文献１に記載のコイル部品、すなわちチョークコイルに大電流を流し、直流重畳特性を伸ばすためには、磁心がエア磁気飽和を起こさないように、エアギャップを大きくとる必要がある。依って、このエアギャップに合わせて巻線が巻かれない区間をさらに大きくとる必要があり、巻線が巻かれる部分が極端に減少してしまうという問題点がある。
【０００９】
したがって、この発明の目的は、磁心の磁脚のエアギャップからの漏れ磁束による影響を抑え、渦電流によるコイルの発熱を抑制することができ、且つ巻線を効率良く巻くことで小型化できるコイル部品用ボビンおよびコイル部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、この発明の第１の発明は、磁脚部にエアギャップを有するコイル部品に用いられるコイル部品用ボビンであって、
巻線を巻回してコイルを形成する外周には、エアギャップに対応する位置にセパレータが周設されており、
セパレータの先端の幅は、末端の幅よりも狭いことを特徴とするコイル部品用ボビンである。
【００１１】
また、この発明の第２の発明は、磁脚部にエアギャップを有する磁心と、ボビンと、コイルとを有するコイル部品であって、
巻線を巻回してコイルを形成するボビンの外周には、エアギャップに対応する位置にセパレータが周設されており、
セパレータの先端の幅は、末端の幅よりも狭いことを特徴とするコイル部品である。
【発明の効果】
【００１２】
この発明では、巻線を巻回してコイルを形成する巻枠の外周には、エアギャップに対応する位置にセパレータが周設されており、セパレータの先端の幅は、起点の幅よりも狭いため、エアギャップからの漏れ磁束によるコイルへの影響を抑え、渦電流による発熱を抑制することができ、且つエアギャップ部分にも巻線を巻回でき、コイル部品を小型化できる。直流重畳特性などを向上するために、磁脚のエアギャップを広くした場合でも、セパレータの起点だけを広くすれば良いため、巻線を効率良く巻き、コイル部品を小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１および図２は、この発明の一実施形態によるコイル部品の外観を示す斜視図である。図１は、コイル部品の表側の外観を示す斜視図であり、図２は、コイル部品の裏側の外観を示す斜視図である。コイル部品１は、例えば、プラズマディスプレイの電源回路などで使用されるチョークコイルである。コイル部品１は、ボビン２、磁心３、コイル４およびピン５から構成されている。
【００１４】
（１）一実施形態によるコイル部品の構成
磁心３は、例えばフェライトから形成されたコア６およびコア７から構成されている。図３は、磁心３の一形状例を示す断面である。磁心３は、３個の磁脚を有する断面Ｅ字形状の一対のコア（コア６およびコア７）を、互いの３個の磁脚を合わせるように対向して形成されている。すなわち、コア６が有する磁脚８ａ，８ｂ，８ｃと、コア７が有する磁脚９ａ，９ｂ，９ｃとをそれぞれ合わせるように、コア６とコア７とを対向して形成されている。コア６の中央の磁脚８ｂおよびコア７の中央の磁脚９ｂは、それぞれ、ボビン２に挿入される。ボビン２の詳細については、後述する。
【００１５】
コア６の両側の磁脚８ａおよび８ｃは、それぞれ、コア７の両側の磁脚９ａおよび９ｃと当接されている。コア６の中央の磁脚８ｂとコア７の中央の磁脚９ｂとの間には、エアギャップ１０が設けられている。エアギャップ１０は、磁脚８ｂと磁脚９ｂとの間の空間である。コイル部品１は、このように、磁脚８ｂと磁脚９ｂとからなる磁心３の中央磁脚にエアギャップ１０を設けることで、大電流が流れた場合であっても、磁心３が磁気飽和状態となりにくいようにしている。
【００１６】
コイル４は、例えば銅線などを撚り合わせたコイル用の巻線をボビン２に巻回したものである。絶縁性およびコイル４の保護などを考慮すると、例えば、巻線の巻回後に、図１および図２に示すように、外表面が絶縁性を有するシート状部材で覆うようにしても良い。ピン５は、コイル部品１を例えばプリント基板にはんだ付けなどによって固定するための固定ピンである。ピン５は、ボビン２の下部に複数個（この例では両側にそれぞれ６個）設けられている。なお、コイル部品１では、ピン５を端子として使用している。すなわち、ピン５を金属などの導電材料で構成し、このピン５に対して、例えば、はんだ付けなどによって巻線を電気的に接続している。
【００１７】
ボビン２は、例えば絶縁性を有する樹脂材料から構成され、この樹脂材料としては、例えば熱硬化樹脂材料が用いられる。また、ボビン２の成形方法としては、例えば射出成形が用いられる。
【００１８】
ここで、図４〜図１０を参照してボビン２の詳細な形状について説明する。図４は、コイル４を省略した表側の外観斜視図であり、図５は、裏側の外観斜視図である。また、図６は、ボビン２の形状を示す表側の外観斜視図であり、図７は、裏側の外観斜視図である。図８は、コイル４を省略したコイル部品１の上面図であり、図９は、コイル４を省略したコイル部品１の正面図であり、図１０は、コイル４を省略したコイル部品１の側面図である。
【００１９】
ボビン２は、筒形状を有する巻枠であり、磁脚８ｂおよび磁脚９ｂをそれぞれ挿入するための筒孔１５を有する。また、ボビン２は、エアギャップ１０に対応する外周表面に周設されたセパレータ１１を有する。このセパレータ１１によって、巻枠であるボビン２は巻枠１２と巻枠１３とに分割される。
【００２０】
セパレータ１１は、ボビン２の外周表面から突出した形状を有する突出部であって、具体的には、突出起点（末端）の幅よりも先端の幅が狭くなるように突出した突出部であり、例えば、突出起点（末端）から先端に向けて徐々に幅が狭くなるように突出した突出部である。ここで、エアギャップ１０に対応する外周表面とは、エアギャップ１０上の部分をいう。セパレータ１１の突出起点の幅は、特に限定されるものではないが、漏れ磁束と巻線との交叉を防止する観点からすると、エアギャップ１０の幅以上であることが好ましく、例えば、エアギャップ１０の幅と略同一である。
【００２１】
セパレータ１１の断面形状は、漏れ磁束と巻線との交叉を防止する形状である。このような形状としては、エアギャップ１０に近い突出起点（末端）の幅に比して、エアギャップ１０から遠い先端側の幅が狭くなった突出形状を挙げることができ、例えば、略三角形状を挙げることができる。また、漏れ磁束の膨らみの最大値とセパレータ１１の高さの最大値とが一致するようにすることが好ましい。このようにすることで、漏れ磁束と巻線との交叉をより防止することができる。
【００２２】
セパレータ１１には、巻線が通る溝状のスリット１４が設けられている。これにより、巻線を巻回する場合に、巻枠１２から巻枠１３に、または巻枠１３から巻枠１２に、スムーズに巻線を移行することができる。スリット１４は、セパレータ１１に対して斜めに設けることが好ましい。これにより、よりスムーズに巻線を移行することができる。
【００２３】
このような構成を有するボビン２では、例えば、以下のようにして巻線が巻回される。巻枠１２側に巻線を層状に巻回した後、スリット１４を通って、巻枠１３に移動し、巻枠１３側に巻線を層状に巻回する。セパレータ１１にスリット１４が斜めに設けられている場合には、例えば、巻線を、スリット１４の斜め方向に順ずる方向（図８中、上方から下方）に巻回する。なお、巻線は、巻枠１３側から行っても良い。
【００２４】
（２）一実施形態によるコイル部品の動作
以下、コイル部品１の動作について説明する。図１１は、巻線が巻回された状態での図９に示すXI−XI´間の断面を示す。図１１では、セパレータ１１の断面が略三角形状であり、その底辺の長さがエアギャップ１０の幅と略同じ大きさである場合を例として示している。コイル部品１に電流を流すと、エアギャップ１０、すなわち磁脚８ｂと磁脚９ｂとの間から、漏れ磁束が発生する。漏れ磁束は、図１１の部分拡大図である図１２の太線矢印に示すように、磁脚８ｂと磁脚９ｂとの間から、ボビン２を突き抜けるように膨らんで形成される。
【００２５】
ボビン２は、セパレータ１１を有するため、漏れ磁束の影響を受け、渦電流が発生し易いエアギャップ１０の近傍付近から巻線を遠ざけることができ、漏れ磁束による渦電流の発生を抑えることができる。なおかつ、漏れ磁束の影響が少ないエアギャップ１０から遠い部分では、セパレータ１１の厚みが薄くなっているため巻線を巻くスペースが多く取れる。
【００２６】
図１３は、従来のコイル部品用ボビン（セパレータ１１が無いもの）を使用し、巻線したコイル部品と、上述したセパレータ１１を有するコイル部品１との実装状態での、それぞれの温度特性を比較した結果である。なお、縦軸Ｙは温度〔℃〕を示し、横軸Ｘは測定ポイントを示す。ポイントＢは、巻枠全体の中央部を位置し、ポイントＡおよびＣは、巻枠全体の一端および他端部を位置する。
【００２７】
なお、測定条件は、スイッチング周波数を５０ｋＨｚとし、入力電力を５００Ｗとし、入力電圧をＡＣ９０．０Ｖとした。図１３に示す結果から、セパレータ１１が無い従来のコイル部品よりも、セパレータ１１を有するコイル部品１の方が、明らかに発熱による温度上昇を低く抑えられることがわかる。特に、中央部では、２０℃以上温度が減少している。なお、スイッチング周波数や入力電力等の測定条件を変化させた場合でも、セパレータ１１が無い従来のコイル部品よりも、セパレータ１１を有するコイル部品１の方が低発熱であったことが確認できた。
【００２８】
以上説明したように、この発明の一実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。ボビン２がセパレータ１１を有することにより、漏れ磁束が巻線と交叉した際に発生する渦電流による発熱を抑え、低発熱化を可能とし、かつ巻線を巻きつける巻枠を大きくすることができる。セパレータ１１は、エアギャップ１０に近い起点側の幅が広く、エアギャップ１０から遠い先端側の幅が狭い形状を有しているため、エアギャップ１０の幅に左右されず、巻線を巻くスペースが安定的に確保でき、且つ発熱による温度上昇を抑えることができる。これにより、巻線が巻かれない無駄な区間を設けることなく小型化を実現でき、コイル部品１のコストを下げることができる。
【００２９】
また、セパレータ１１によって２分割された巻枠１２と巻枠１３に、順次巻線を巻回することにより、セパレータ１１が無いものと比べ、最大層間電圧を大幅（およそ１／４）に低減できる。これにより、高印加電圧対応や、高寿命化を実現することができる。また、巻枠１２および巻枠１３のそれぞれにおける線間耐圧が確保されるため、積層フィルムやバリアテープ等が不用となり、その挿入手間が省けるので、巻回作業が容易となる。
【００３０】
さらに、コイル４の内部の分布容量（巻線間に生じるコンデンサ容量）も大幅に低減させることができるため、コイル部品１自体が発生させているコイル高周波領域でのノイズ伝導を抑え、コイル４の外部に漏れにくくすることができる。さらには、スイッチング電源等の場合、コイル４の内部の分布容量分を通し流れていた電流が低減出来ることからスイッチング素子のロスも減少でき半導体等の発熱も抑えることが可能となる。
【００３１】
したがって、この発明の一実施形態によれば、低発熱化、小型化を実現し、コストダウンを図り、なおかつ高寿命化が可能な、安価で高品質なコイル部品１の供給を実現できる。
【００３２】
この発明は、上述したこの発明の一実施形態に限定されるものでは無く、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば、上述した一実施形態では、セパレータ１１の断面を三角形状とすることで、セパレータ１１がエアギャップ１０に近い起点側の幅が広く、エアギャップ１０から遠い先端側の幅が狭い形状を有するようにしたが、セパレータ１１の断面は三角形状に限らず、台形状、階段状に盛り上がった形状、若しくは、滑らかに曲線状に盛り上がった形状、または、これら形状の組み合わせなど、他の断面形状であっても良い。
【００３３】
また、エアギャップ１０およびセパレータ１１の位置は、巻枠１２側と巻枠１３側とで、電圧の印加が均等となるように、巻枠全体の中央部に設けているが、必ずしも中央部でなくても良い。また、上述したスリット１４は、ボビン２の筒壁までの深さとせず、途中までの深さとしても良い。
【００３４】
また、磁心３の形状として、中央の磁脚８ｂおよび９の断面が円形状であるＥＥＲ形（日本工業規格：JIS C 2514 参照）のものを用いたが、磁心３は、エアギャップ１０を有するならば、断面が角形状であるＥＥ形（日本工業規格：JIS C 2514 参照）など、他の形状であっても良い。なお、ボビン２が有する筒形状は、図に示した円筒形状に限ったものではなく、磁心３の形状に合わせたものであることはいうまでもない。
【００３５】
また、コイル部品１は、ピン５を有する挿入型の部品に限らず、表面実装型の部品であっても良い。さらに、上述した一実施形態では、コイル部品１としてチョークコイルを用いて説明したが、コイル部品１は、変調器、変圧器などの他のコイル部品にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明の一実施形態によるコイル部品の表側の外観斜視図である。
【図２】この発明の一実施形態によるコイル部品の裏側の外観斜視図である。
【図３】磁心の断面構造の一例を示す。
【図４】コイルを省略した一実施形態によるコイル部品の表側の外観斜視図である。
【図５】コイルを省略した一実施形態によるコイル部品の裏側の外観斜視図である。
【図６】一実施形態によるボビンの表側の形状を示す斜視図である。
【図７】一実施形態によるボビンの裏側の形状を示す斜視図である。
【図８】一実施形態によるコイル部品の上面図である。
【図９】一実施形態によるコイル部品の正面図である。
【図１０】一実施形態によるコイル部品の側面図である。
【図１１】一実施形態によるコイル部品の断面図である。
【図１２】一実施形態によるコイル部品の拡大断面図である。
【図１３】セパレータの有無による温度特性の違いを説明するためのグラフである。
【符号の説明】
【００３７】
１・・・コイル部品
２・・・ボビン
３・・・磁心
４・・・コイル
８ｂ，９ｂ・・・中央の磁脚
１０・・・エアギャップ
１１・・・セパレータ
１４・・・スリット
【図１】
2005340487.tif 000003
【図２】
2005340487.tif 000004
【図３】
2005340487.tif 000005
【図４】
2005340487.tif 000006
【図５】
2005340487.tif 000007
【図６】
2005340487.tif 000008
【図７】
2005340487.tif 000009
【図８】
2005340487.tif 000010
【図９】
2005340487.tif 000011
【図１０】
2005340487.tif 000012
【図１１】
2005340487.tif 000013
【図１２】
2005340487.tif 000014
【図１３】
2005340487.tif 000015