(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギャップ部が設けられた軟磁性体から成る平坦で円環状を呈する磁芯と、予め巻線が巻回されて形成された上で前記ギャップ部から挿入装着される空芯巻線とを有するコイル部品において、
前記磁芯は、その内径の中心点を通るＹ軸よりも外側に前記ギャップ部がズレた形状を呈し、かつ、前記ギャップ部から始まり前記Ｙ軸方向に真っ直ぐ切り立った片部を有し、
前記ギャップ部は、コイルとギャップ部を形成する内壁面からのクリアランスよりも大きいギャップ寸法を有し、
前記空芯巻線は、前記巻線を予め巻き幅が最小限となるように密に巻回して形成されると共に、前記ギャップ部に対して略反対側の隔たった位置に組み込まれて成ることを特徴とするコイル部品。
【請求項２】
請求項１記載のコイル部品において、前記ギャップ部には、少なくとも磁性体又は非磁性体を含んで成る充填材が充填されたことを特徴とするコイル部品。
【請求項３】
請求項１又は２記載のコイル部品において、前記空芯巻線は、予め前記磁芯に挿入可能な孔を内側に有する巻枠の外側に前記巻線を巻回して成る巻枠付き構造であることを特徴とするコイル部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として電子機器の電源回路やインバーター等に適用される小型で高性能なコイル部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のコイル部品は、閉磁路の磁芯に巻線を巻回して構成されるが、一般に直流重畳時での巻線のインダクタンス値の低下を防ぐため、磁芯の磁路上に適当なギャップ（空隙）部を設けることによって磁気飽和を低減する対策が施されている。
【０００３】
図８は、従来のトロイダル型コイル部品の基本構成を示した側面図である。このトロイダル型コイル部品は、単一の幅Ｗ１のギャップ部３１が設けられた磁芯となるギャップ付きコア１１に対し、巻線２１を一定の巻きピッチで放射状に所定回数ターンさせて巻回することにより、ギャップ付きコア１１における巻線２１の巻き幅Ｐが得られるように構成されている。
【０００４】
このトロイダル型コイル部品の場合、規格としてギャップ付きコア１１を透磁率μ＝１００の軟磁性体の金属系材料から成る外径φ２７ｍｍ×内径φ１４ｍｍ×高さ（厚さ）１８ｍｍの寸法でギャップ部３１の幅Ｗ１＝６ｍｍのものとし、且つ巻線２１を１２ターン巻回してギャップ付きコア１１における巻線２１の巻き幅Ｐ＝４５ｍｍとする場合を例示できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したトロイダル型コイル部品の場合、磁芯となるギャップ付きコアの磁路上にギャップ部を設ける構成であるため、透磁率μの実効値が下がる条件下で要求されるインダクタンス値を得るためには巻線の巻回数を上げる必要があるが、こうした構成であれば結果的として巻線の直流抵抗が増加して線材の劣化（銅損等）を来し易いという問題や、巻線の外形が大きくなることで全体の小型化，低損失化，省資源化，省エネルギー化を具現し難いという重大な問題がある。
【０００６】
又、製造上においても、閉磁路のギャップ付きコアに巻線を巻回する場合、巻線の巻回が困難である上、機械巻きを実施するための仕様が限られているため、製造時の自動化作製の実施に支障を来し易く、工業的に不適切となってしまうという問題もある。
【０００７】
更に、トロイダル型コイル部品の作製において、ギャップ付きコアのギャップ部から予め巻線が巻回されて形成された空芯巻線を挿入してコイル部品を作製することで機械巻きを可能とする技術も一部では実用化されているが、こうした構成によればギャップ付きコアのギャップ部において空芯巻線を挿入し得るだけのギャップ量の確保が必要な構造であるため、高インダクタンス値が要求される場合には不向きとなってしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、直流重畳時での巻線のインダクタンス値の低下を十分に防止できると共に、小型化，低損失化，省資源化，省エネルギー化を具現でき、しかも製造時の自動化作製が容易なコイル部品を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ギャップ部が設けられた軟磁性体から成る磁芯と、予め巻線が巻回されて形成された上でギャップ部から挿入装着される空芯巻線とを有するコイル部品において、空芯巻線は、巻線を予め巻き幅が最小限となるように密に巻回して形成されると共に、ギャップ部に対して隔たった位置に組み込まれて成るコイル部品が得られる。
【００１０】
又、本発明によれば、上記コイル部品において、ギャップ部には、少なくとも磁性体又は非磁性体を含んで成る充填材が充填されたコイル部品が得られる。
【００１１】
更に、本発明によれば、上記何れかのコイル部品において、空芯巻線は、予め磁芯に挿入可能な孔を内側に有する巻枠の外側に巻線を巻回して成る巻枠付き構造であるコイル部品が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に幾つかの実施例を挙げ、本発明のコイル部品について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施例１に係るトロイダル型コイル部品の基本構成を示した側面図である。このトロイダル型コイル部品は、単一の幅Ｗ１のギャップ部３１が設けられた磁芯となるギャップ付きコア１１に対し、巻線２１ａを予め巻き幅Ｐ１が最小限となるように密に所定回数ターンさせて巻回して形成された空芯巻線をギャップ部３１に対して反対側の隔たった最も遠くの位置に組み込まれるようにギャップ部３１から挿入装着して構成されている。
【００１４】
このトロイダル型コイル部品の場合、図８に示した場合と同様な規格としてギャップ付きコア１１を透磁率μ＝１００の軟磁性体の金属系材料から成る外径φ２７ｍｍ×内径φ１４ｍｍ×高さ（厚さ）１８ｍｍの寸法でギャップ部３１の幅Ｗ１＝６ｍｍのものとし、且つ巻線２１ａを巻線２１と同じ線材として１２ターン巻回する構成とすれば、ギャップ付きコア１１における巻線２１ａの巻き幅Ｐ１（Ｐ１＜Ｐ）＝１５ｍｍとなり、図８に示した従来のトロイダル型コイル部品と比べて巻き幅Ｐ１が巻き幅Ｐに対して１／３に圧縮された形態となる。
【００１５】
即ち、この実施例１に係るトロイダル型コイル部品は、巻線２１ａの巻き幅Ｐ１が従来の場合の巻線２１の巻き幅Ｐよりもずっと小さくなっているため、直流重畳時での巻線のインダクタンス値の低下を十分に防止できる（直流重畳特性を大幅に改善できる）と共に、小型化，低損失化，省資源化，省エネルギー化を具現でき、しかも自動化作製が容易となる。
【００１６】
図２は、このトロイダル型コイル部品における電流（Ａ）に対するインダクタンス（μＨ）の関係で得られる直流重畳特性の実測データを図８に示す従来のトロイダル型コイル部品のものと比較して示したものである。図２からは、実施例１のトロイダル型コイル部品の場合、従来構成のものと比べて電流が０〜１００Ａの範囲でインダクタンス値が約１５〜２０％高くなっていることが判る。このことは、実施例１のトロイダル型コイル部品では、従来構成の場合と同一な単一のギャップ部３１を有するギャップ付きコア１１を用いているにも拘らずインダクタンス値が高くなることにより、その分、巻線２１ａの巻回数を減らすことが可能となることを示しているので、こうした構成とすれば特にコイル部品の小型化や直流抵抗（銅損等）の低減による省エネルギー化に有効となる。
【００１７】
図３は、本発明の実施例２に係るトロイダル型コイル部品の基本構成を示した側面図である。このトロイダル型コイル部品の場合、実施例１のものと比べて基本構成はほぼ同様であり、単一の幅Ｗ３（幅Ｗ１とほぼ同じであるとする）のギャップ部３１ａが設けられた磁芯となるギャップ付きコア１１ａに対し、巻線２１ａを予め巻き幅Ｐ１が最小限となるように密に所定回数ターンさせて巻回して形成された空芯巻線をギャップ部３１ａに対して反対側の最も遠くの位置に組み込まれるようにギャップ部３１ａから挿入装着して構成されている他、ここでは更にギャップ部３１ａには幅Ｗ３の隙間より僅かに小さい幅Ｗ２（Ｗ２＜Ｗ３）を持つ磁性体４０を埋め戻した構造となっている。
【００１８】
因みに、ここでギャップ部３１ａに充填される磁性体４０の代わりに非磁性体を埋め戻すような構造にしても良く、一般的には磁性体４０や非磁性体を含んで成る充填材が充填される形態であれば良い。
【００１９】
この実施例２に係るトロイダル型コイル部品の場合、ギャップ部３１ａに磁性体４０を埋め戻した構造であるため、実施例１のものと比較すれば直流重畳特性上においてインダクタンス値が低電流のときに上昇し、高電流のときに降下する傾向になるが、巻線２１ａを密にした空芯巻線を具備する効果は同様に得られることが確認された。
【００２０】
図４は、本発明の実施例３に係るトロイダル型コイル部品の基本構成を示した側面図である。このトロイダル型コイル部品の場合、実施例１のものと比べて単一の幅Ｗ６（Ｗ１＜Ｗ６とする）のギャップ部３１ｂが内径の中心点Ｏを通るＹ軸よりも外側にズレ量△Ｗの分だけズレた形状のギャップ付きコア１１ｂを用いている点が相違しており、このギャップ付きコア１１ｂに対して実施例１と同様に巻線２１ａを予め巻き幅Ｐ１が最小限となるように密に所定回数ターンさせて巻回して形成された空芯巻線をギャップ部３１ｂに対して反対側の隔たった位置に組み込まれるようにギャップ部３１ｂから挿入装着して構成されている。
【００２１】
図５は、この実施例３に係るトロイダル型コイル部品で空芯巻線をギャップ付きコア１１ｂに挿入装着する様子を説明するために示した側面図である。ここでは、巻線２１ａを密に巻回して成る空芯巻線の空芯部分をギャップ部３１ｂ近傍のＹ軸から隔てられてＹ軸方向に切り立ったギャップ付きコア１１ｂの片部におけるギャップ部３１ｂを形成する内壁面からおおよそ幅Ｗ７（但し、Ｗ７＜Ｗ６）のクリアランスを持たせて挿入し、その後に空芯巻線をギャップ付きコア１１ｂのＹ軸方向に切り立った片部に沿わせて回動させるように組み込む様子を示している。
【００２２】
この実施例３に係るトロイダル型コイル部品の場合、ギャップ付きコア１１ｂのギャップ部３１ｂの幅Ｗ６を実施例１や従来構成の場合の幅Ｗ１と比べて大きくすること（即ち、Ｗ１＜Ｗ６とすること）が可能なため、従来では特性上の理由によりギャップ部の幅を大きく確保することができず、ギャップ付きコアのギャップ部から予め自動巻回された空芯巻線を挿入してコイル部品を作製することができずに巻線の巻回作業を手巻きに頼らざるを得なかったような場合にも、ギャップ部３１ｂの幅Ｗ６を十分大きく確保していることにより、自動化作製の実施が容易になる。又、巻線２１ａの巻回数を同じにした条件下では実施例１の構成の場合よりも一層自動化作製の実施が容易になる。
【００２３】
図６は、本発明の実施例４に係るトロイダル型コイル部品の基本構成を示した側面図である。このトロイダル型コイル部品の場合、実施例１のものと比べて基本構成はほぼ同様であり、単一の幅Ｗ４（但し、Ｗ４＜Ｗ１とする）のギャップ部３１ｃが設けられた磁芯となるギャップ付きコア１１ｃに対し、予めギャップ付きコア１１ｃに挿入可能な孔を内側に有する巻枠５１の外側に巻線２１ｂを密に所定回数ターンさせて巻回して形成された幅Ｗ５（但し、Ｗ５＜Ｗ４とする）の巻枠付き構造の空芯巻線をギャップ部３１ｃに対して反対側の最も遠くの位置に組み込まれるようにギャップ部３１ｃから挿入装着して構成されている。
【００２４】
図７は、この実施例４に係るトロイダル型コイル部品で空芯巻線をギャップ付きコア１１ｃに挿入装着する様子を説明するために示した側面図である。ここでは、巻枠５１の外側に巻線２１ｂが巻回された巻枠付き構造の空芯巻線の空芯部分をギャップ部３１ｃ近傍のギャップ付きコア１１ｃの一方の片部におけるギャップ部３１ｃを形成する内壁面からクリアランスを持たせて挿入し、その後に巻枠付き構造の空芯巻線をギャップ付きコア１１ｃの一方の片部に沿わせて回動させるように組み込む様子を示している。
【００２５】
この実施例４に係るトロイダル型コイル部品の場合、ギャップ付きコア１１ｃのギャップ部３１ｃの幅Ｗ４を実施例１や従来構成の場合の幅Ｗ１と比べて小さく（即ち、Ｗ４＜Ｗ１）すると共に、巻枠付き構造の空芯巻線の幅Ｗ５をギャップ付きコア１１ｃのギャップ部３１ｃの幅Ｗ４よりも小さく（即ち、Ｗ５＜Ｗ４）しているため、巻線２１ｂの巻回数を同じにした条件下では実施例１の構成の場合よりも一層小形化した上で自動化作製の実施が容易になる。
【００２６】
尚、上述した各実施例のトロイダル型コイル部品の場合、磁芯（ギャップ付きコア１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）の材質としては、ダスト系，積層銅板系，フェライト系等の何れの軟磁性材料を適用しても良い。又、各実施例のトロイダル型コイル部品では、単一の磁芯（ギャップ付きコア１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）を有する構造として説明したが、本願発明の巻枠付き構造を含む空芯巻線は、他の形態の磁芯を用いたコイル部品の全般に対しても適用できるので、各実施例で開示したものに限定されない。
【００２７】
【発明の効果】
以上に述べた通り、本発明のコイル部品によれば、ギャップ部を有する軟磁性体から成る磁芯に対し、巻線を予め巻き幅が最小限となるように密に巻回して形成された空芯巻線（巻枠付き構造を含む）をギャップ部から挿入装着してギャップ部に対して隔たった位置に組み込んだ構造とすることにより、直流重畳時での巻線のインダクタンス値の低下を十分に防止できるようになる（直流重畳特性を大幅に改善できる）と共に、所望の電流定格に対するインダクタンスを得るに当たって電子機器の使命である小型化，低損失化，省資源化，省エネルギー化を具現し得るようになり、しかも製造時の自動化作製が容易となるため、結果として工業的，経済的に極めて有益となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係るトロイダル型コイル部品の基本構成を示した側面図である。
【図２】図１に示すトロイダル型コイル部品における電流に対するインダクタンスの関係で得られる直流重畳特性の実測データを図８に示す従来のトロイダル型コイル部品のものと比較して示したものである。
【図３】本発明の実施例２に係るトロイダル型コイル部品の基本構成を示した側面図である。
【図４】本発明の実施例３に係るトロイダル型コイル部品の基本構成を示した側面図である。
【図５】図４に示すトロイダル型コイル部品で空芯巻線をギャップ付きコアに挿入装着する様子を説明するために示した側面図である。
【図６】本発明の実施例４に係るトロイダル型コイル部品の基本構成を示した側面図である。
【図７】図６に示すトロイダル型コイル部品で空芯巻線をギャップ付きコアに挿入装着する様子を説明するために示した側面図である。
【図８】従来のトロイダル型コイル部品の基本構成を示した側面図である。
【符号の説明】
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ  ギャップ付きコア
２１，２１ａ，２１ｂ  巻線
３１，３１ａ，３１ｂ  ギャップ部
４０  磁性体
５１  巻き枠
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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