(57)【要約】【課題】リング状のコア１と、該コアの表面を覆う絶縁層３と、該コア１の周囲に前記絶縁層３を介して巻装されたコイル２とを具えたコイル装置において、インダクタンス値を維持したまま、コイル装置を小型化することが可能である新規な構造のコイル装置を提供することである。【解決手段】本発明に係るコイル装置において、前記コア１の表面を覆う絶縁層３は、コア１の外周面７を覆う外周壁70と、コア１の上面71及び下面72を覆う上面壁73及び下面壁74とから構成され、コア１の内周面75は該絶縁層３から露出している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング状のコア(１)と、該コア(１)の表面を覆う絶縁層(３)と、該コア(１)の周囲に前記絶縁層(３)を介して巻装されたコイル(２)とを具えたコイル装置において、前記コア(１)の表面を覆う絶縁層(３)は、コア(１)の外周面(７)を覆う外周壁(70)と、コア(１)の上面(71)及び下面(72)を覆う上面壁(73)及び下面壁(74)とから構成され、コア(１)の内周面(75)は該絶縁層(３)から露出していることを特徴とするコイル装置。
【請求項２】
前記コア(１)はリング状の磁性体(14)から構成され、コア(１)の表面に磁性体(14)が露出している請求項１に記載のコイル装置。
【請求項３】
前記コア(１)は、リング状の磁性体(15)の表面を粉体塗装膜(30)により覆って構成されるダストコアである請求項1に記載のコイル装置。
【請求項４】
前記リング状の磁性体には、該磁性体の中心軸とは交差する方向に貫通する磁気ギャップ部(10)が形成されている請求項２又は請求項３に記載のコイル装置。
【請求項５】
前記コイル(２)は、前記コア(１)の周囲に導線(22)を巻回して構成され、少なくともコア(１)の内周面には、複数のコイル層が形成されている請求項１乃至請求項４の何れかに記載のコイル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種交流機器における整流回路、雑音防止回路、共振回路等に装備されるコイル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のコイル装置は、図８に示す様に磁気ギャップ部(40)を有するＣ字状のコア(４)にコイル(５)を巻装して構成され、コイル(５)の両端部は、一対のリード部(50)(51)を形成している(特許文献１)。該コア(４)は、図９に示す如く、合成樹脂製の絶縁層(６)に覆われている。コイル(５)は、図１０に示す様に、コア(４)の周囲に導線(52)を所定の回数だけ巻き付けて形成される。該コイル装置においては、絶縁層(６)によって、コア(４)とコイル(５)との間の電気的絶縁が図られる。尚、導線(52)は、コア(４)の周囲に巻き付けられた状態での相互の短絡を防止することを主目的として、絶縁樹脂によって被覆されている。
【特許文献１】特開２００２−７４７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、上記の如きコイル装置を装備した交流機器においては小型化が進んでおり、これに伴ってコイル装置の更なる小型化が要求されている。
又、コイル装置のインダクタンスを更に増大させることが必要な場合があり、この様な場合においても、コイル装置の大型化を阻止する必要がある。
【０００４】
ところで、コイル装置のインダクタンスＬは、コイルの巻数Ｎ、磁路長l、コアの磁路に直交する断面の面積(以下、単にコアの断面積という)Ａ、及びコアの透磁率μを用いて、下記数１で表わすことが出来る。
【０００５】
(数１)
Ｌ＝（Ａ／ｌ）×μ×Ｎ２
【０００６】
数１から明らかな様に、インダクタンスＬと、コアの断面積Ａと、磁路長ｌと、コイルの巻数Ｎとの関係は、インダクタンスＬとコアの断面積Ａについては比例関係にあり、インダクタンスＬとコイルの巻数Ｎの二乗については比例関係にあり、インダクタンスＬと磁路長ｌについては反比例関係にある。
従って、インダクタンスを同一の値に維持したまま、コイル装置を小型化する一つの方法としては、コアの断面形状の相似を保ったままコアを小型化して、コアの断面積Ａを小さくする一方、コイルの巻数Ｎを増大させる方法が考えられる。しかしながら、該方法では、コアの小型化に伴って、コア中央孔の内径も小さくなるため、コア中央孔に詰め込むことが可能な導線の本数が減少することとなり、コイルの巻数Ｎを増大させることは困難である。このため、コイル装置の小型化に限度がある問題があった。
又、コイル装置を大型化することなく、コイル装置のインダクタンスを増大させるためには、コアの断面形状を変えることなく、コイルの巻数Ｎを増大させればよい。しかしながら、コア中央孔に詰め込むことが可能な導線の本数には制約があるため、コイルの巻数Ｎを無制限に増大させることは困難であり、このため、コイル装置のインダクタンスの増大に限度がある問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、インダクタンスを同一の値に維持したまま小型化を図り、或いは大型化を招くことなくインダクタンスの増大を図ることが可能な、新規な構造のコイル装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで本発明者らは、コイル装置のコア内周面を覆う絶縁層に着目し、該絶縁層を省略したとしてもコイルとコアの間の絶縁を維持することが出来ることを見出し、これによってコイル装置の小型化に成功した。
【０００９】
本発明に係るコイル装置は、リング状のコア(１)と、該コア(１)の表面を覆う絶縁層(３)と、該コア(１)の周囲に前記絶縁層(３)を介して巻装されたコイル(２)とを具え、前記コア(１)の表面を覆う絶縁層(３)は、コア(１)の外周面(７)を覆う外周壁(70)と、コア(１)の上面(71)及び下面(72)を覆う上面壁(73)及び下面壁(74)とから構成され、コア(１)の内周面(75)は該絶縁層(３)から露出している。
【００１０】
該コイル装置においては、コア(１)の内周面(75)を覆う絶縁層が存在せず、コア(１)の内周面(75)とコイル(２)との間に隙間(13)が形成されている。この隙間(13)の存在により、コア(１)の内周面(75)を覆う絶縁層が存在せずとも、コア(１)とコイル(２)との間の電気的絶縁が維持される。
上記の如き隙間(13)が形成される理由は次の通りである。コイル(２)の導線は金属製であり、弾性を有しているため、導線をコア(１)の周囲に巻き付ける過程で、導線は、絶縁層(３)で覆われたコア(１)の角の部分で直角には曲がらず、一定の曲率半径以上で湾曲することになる。その結果、導線は、絶縁層(３)で覆われたコア(１)の角には接触するが、コア(１)の内周面(75)からは離間して、コア(１)の内周面(75)とコイル(２)との間に隙間(13)が形成されるのである。
【００１１】
具体的構成において、前記コア(１)はリング状の磁性体(14)から構成され、コア(１)の表面に磁性体(14)が露出している。
【００１２】
他の具体的構成において、前記コア(１)は、リング状の磁性体(15)の表面を粉体塗装膜(30)により覆って構成されるダストコアである。
【００１３】
更に具体的構成において、前記リング状の磁性体には、該磁性体の中心軸とは交差する方向に貫通する磁気ギャップ部(10)が形成されている。
【００１４】
該具体的構成によれば、コイル装置の組立工程において、コア(１)の磁気ギャップ部(10)からコアの中央孔(16)へ空芯コイル(２)の一部を通過させて、コア(１)の周囲に空芯コイル(２)を装着することが出来る。
【００１５】
更に又、具体的構成において、前記コイル(２)は、前記コア(１)の周囲に導線(22)を巻回して構成され、少なくともコア(１)の内周面には、複数のコイル層が形成されている。
【００１６】
該具体的構成においては、コア(１)の内周面に複数のコイル層を形成することによって、コイル(２)の巻数の増大が図られている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るコイル装置においては、コア(１)の内周面(75)を覆う絶縁層が存在しないため、該絶縁層が閉める面積だけコア中央孔が拡大することになる。従って、その面積の増大分だけ大きな領域内にコイル(２)の導線を詰め込むことが出来、これによってコイル(２)の巻数を増大させることが出来る。従って、コイル装置のインダクタンスを同一の値に維持したまま、その小型化を図ることが可能であり、或いは、その大型化を招くことなくインダクタンスの増大を図ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面に沿って具体的に説明する。
【００１９】
本発明に係るコイル装置は、図１に示す如く、幅Ｇの磁気ギャップ部(10)を有するＣ字状のコア(１)にコイル(２)を巻装して構成され、コイル(２)の両端部は、一対のリード部(20)(21)を形成している。
【００２０】
コア(１)は、図３に示す如く、リング状の磁性体(14)から構成され、コア(１)の表面に磁性体(14)が露出している。該磁性体(14)には、図６に示す如く、該磁性体(14)の中心軸とは交差する方向に貫通する磁気ギャップ部(10)が形成されている。
コイル(２)は、図７に示す如く、前記コア(１)の周囲に導線(22)を巻回して構成され、コア(１)の内周面には、複数のコイル層が形成されている。
【００２１】
図３に示す如く、コア(１)の表面を覆う絶縁層(３)は、コア(１)の外周面(７)を覆う外周壁(70)と、コア(１)の上面(71)及び下面(72)を覆う上面壁(73)及び下面壁(74)とから構成され、コア(１)の内周面(75)を覆う絶縁層は存在しない。
【００２２】
コイル(２)の導線は金属製であって弾性を有しているため、導線をコア(１)に巻き付ける過程で、導線は、コア(１)の角部分でコア(１)の直交面に沿って直角には曲がらず、一定の曲率半径以上で湾曲することになる。その結果、導線は、コア(１)の上面(71)及び下面(72)を覆う上面壁(73)及び下面壁(74)の各々の両端でのみ絶縁層(３)と接触することになり、コア(１)の内周面(75)とコイル(２)との間には、隙間(13)が形成されることになる。
この隙間(13)の存在により、コア(１)とコイル(２)との間の電気的絶縁が維持されている。
【００２３】
本発明に係るコイル装置の製造工程においては、図４(ａ)に示す如く、先ず巻線治具（図示省略）を用いて空芯コイル(22)を作製する。その後、空芯コイル装着工程においては、図４(ａ)及び図４(ｂ)に示す如く、別途作製したコア(１)に空芯コイル(22)を装着する。先ず、図４(ａ)に示す如く、コア(１)のギャップ部(10)を挟む一対のコア端面(11)(12)の内、コア中心から遠い一方のコア端面(12)が空芯コイル(22)の中央孔(16)へ侵入する様に、図中に矢印で示す如く空芯コイル(22)をコア(１)のギャップ部(10)へ押し込む。更に空芯コイル(22)をコア(1)の奥部へ押し進めると、図４(ｂ)に示す如く、空芯コイル(22)がコア(１)に装着された状態になる。
【００２４】
前記製造工程においても、巻線治具を用いて空芯コイル(22)を作製する過程で、導線は巻線治具の角部分で一定の曲率半径以上で湾曲した状態になるので、空芯コイル(22)をコア(１)に装着した後においても、コイル(２)は、コア(１)の上面(71)及び下面(72)を覆う上面壁(73)及び下面壁(74)の各々の両端でのみ絶縁層(３)と接触し、コア(１)の内周面(75)とコイル(２)との間には、隙間(13)が形成されることになる。
【００２５】
本発明に係る他のコイル装置において、コア(１)は、図５に示す如く、焼結体からなる磁性体(15)の表面を粉体塗装膜(30)により覆ったダストコアから構成されている。粉体塗装膜(30)の材料としては、ＣＦコーティング材料やエポキシ樹脂等を採用することが出来る。
【００２６】
該コイル装置においても、導線をコア(１)に巻き付ける過程で、導線は、コア(１)の角の部分で一定の曲率半径以上で湾曲するため、コア(１)の内周面とコイル(２)との間には隙間(13)が形成されることになる。
【００２７】
従来のコイル装置は、図８に示す如く、幅Ｇの磁気ギャップ部（40)を有するＣ字状のコア(４)にコイル(５)を巻装して構成され、コイル(５)の両端部は、一対のリード部(50)(51)を形成している。該コア(４)は、合成樹脂製の絶縁層(６)によって覆われており、図９に示す如く、該絶縁層(６)は、コア(４)の内周面(８)の内周壁(80)をも覆っている。
【００２８】
図９に示す如く、従来のコイル装置のコア中央孔(41)の直径をＷ２とすると、該コイル装置のコア中央孔(41)の面積は、０.２５πＷ２２で表わされる。
【００２９】
図６に示す如く、本発明のコイル装置のコア中央孔(16)の直径をＷ１とすると、該コイル装置のコア中央孔(16)の面積は、０.２５πＷ１２で表わされる。
【００３０】
本発明に係るコイル装置のコア(１)の中央孔(16)の直径Ｗ１は、従来のコイル装置のコア(４)の中央孔(41)の直径Ｗ２と、該コア(４)の内周面(８)を覆う絶縁層(６)の内周壁(80)の厚さｔとを用いて、数２で表わすことが出来る。
【００３１】
(数２)
Ｗ１＝Ｗ２＋２ｔ
【００３２】
従って、本発明に係るコイル装置のコア(１)の中央孔(16)の面積Ｓは、数３で表わすことが出来る。
【００３３】
(数３)
Ｓ＝０.２５πＷ１２＝０.２５π（Ｗ２＋２ｔ）２
【００３４】
本発明に係るコイル装置のコア中央孔(16)の面積Ｓと従来のコイル装置のコア中央孔(41)の面積とを比較すると、本発明に係るコイル装置のコア中央孔(16)の面積Ｓは、π（Ｗ２ｔ＋ｔ２）だけ大きいことになる。
従って、本発明に係るコイル装置によれば、π（Ｗ２ｔ＋ｔ２）の面積だけ広い領域にコイルの導線を詰め込んで、巻数を増大させることが出来る。
【００３５】
数１から明らかな様に、本発明に係るコイル装置によれば、コイルの巻数Ｎを増大させることにより、インダクタンスを同一の値に維持したまま、コアの断面積Ａを小さくすることが可能であり、これによってコイル装置の小型化を図ることが出来る。
或いは、コイル装置の大型化を招くことなく、インダクタンスの増大を図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係るコイル装置の斜視図である。
【図２】本発明に係るコイル装置の一部破断斜視図である。
【図３】本発明に係るコイル装置の要部を示す断面図である。
【図４】本発明に係るコイル装置の製造工程を示す図である。
【図５】本発明に係る他のコイル装置の要部を示す断面図である。
【図６】本発明に係るコイル装置のコアの断面図である。
【図７】本発明に係るコイル装置においてコア中央孔に複数のコイル層が形成された状態を示す断面図である。
【図８】従来のコイル装置の斜視図である。
【図９】従来のコイル装置のコアの断面図である。
【図１０】従来のコイル装置においてコア中央孔に複数のコイル層が形成された状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
(１)  コア
(10)  磁気ギャップ部
(13)  隙間
(14)  磁性体
(15)  磁性体
(２)  コイル
(22)  導線
(３)  絶縁層
(30)  粉体塗装膜
(４)  コア
(40)  磁気ギャップ部
(５)  コイル
(52)  導線
(６)  絶縁層
【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】
2009059748.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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