JP2005079546A - 低背型コイル部品 - Google Patents

Abstract

【目的】低背型コイル部品の損失低減を目的とする。
【構成】本発明のコイル部品は、ギャップ１３を各磁脚１２ａ、１２ｃに分散して設けて、Ｉ型コア１１とＥ型コア１２の連結板１２ｂ間にコイル１４を直交する漏れ磁束の発生を抑制して、コイル部品としての損失を低減する。
【選択図】図１

Description

本発明は、扁平で薄型のトランス、チョークコイル等の低背型のコイル部品に関するものである。

近年、省エネ、エコロジーの観点からスイッチング電源等の電源の効率アップが要求され、電源に搭載されるトランス、チョークコイル等のコイル部品についても損失の削減が要求されている。特にコイル部品は、使用コアの材質・形状、コイルの構造など、損失低減のための改善要因点が多く、顧客からの要求が特に高い。

扁平、薄型の低背型コイル部品についても、電流容量が大きなものについて特に損失の低減要求がある。図５に低背型コイル部品であるチョークコイルの断面を示す。このチョークコイルは、Ｉ型コア５１とＥ型コア５２を組み合わせたコアを使用し、コイル５４はＥ型コア５２の中脚５２ａを中心軸とした板状導体が渦巻状に巻回したものである。また、コアに設けるギャップ５３は、取り扱いが容易で、ギャップ精度の高い中脚５２ａ先端に設けるセンターギャップとし、電流に対する磁気飽和を抑制し、大きな電流に対して所要のインダクタンス値を発生させることができる。

図５のようにコアにギャップを設けたことにより、前記ギャップから漏れ磁束が発生し、コイル部品の損失を増加させていた。この漏れ磁束による損失低減は、前記ギャップ近くにコイルを配置させないことであるが、低背型のコイル部品は限られた容積に対してコイルを設けたものであり、前記損失を低減するには特性の低下を避けて通ることができなかった。
特開平７−３０２７２０号公報（第２頁、第１図）

本発明は、上記に説明した損失以外に、コイル部品の特性低下を起こすことがなく、コイル部品としての損失を低減できる損失要因を見つけ出し、該要因による損失を削減することにより、低背型コイル部品を部品とする電源の効率向上を提供するものである。

本発明は、コア形状を扁平とする低背のコイル部品において、薄板のＩ型コアと該コアに組み合う扁平形状の磁脚付コアは、該磁脚付コアの各磁脚先端とＩ型コアとの間にギャップを設けて、コイルの磁気誘導により発生する前記コイルを直交するコア漏れ磁束を抑制する低背型コイル部品である。

また本発明は、コア形状を扁平とする低背のコイル部品において、各磁脚を結ぶ薄厚の連結板と該連結板平坦部より立設する複数の磁脚からなる磁脚付コアを対として使用し、対向する前記磁脚付コアの各磁脚先端にギャップを設けて、コイルの磁気誘導により発生する前記コイルを直交するコア漏れ磁束を抑制する低背型コイル部品ある。

また本発明は、コア磁脚先端のギャップは、コアに組み込まれるコイル、あるいは、コイルが巻回あるいは装着したボビンにより形成する上記記載の低背型コイル部品である。

本発明は低背型コイル部品であるトランス、チョークコイルの損失改善が著しく、それらによる効果として、前記コイル部品を部品とする各種電源の効率が向上し、電源の省エネルギー化を向上させるものである。

本願発明者は、扁平、薄型の低背型コイル部品の損失要因を新たに見出し、しかもその損失要因はコイル部品の特性を低下させることなく実施できるものである。図を用いて実施の形態を説明する。図１は本発明の低背型コイル部品のコアの磁束経路を示す断面図である。図２は従来技術の低背型コイル部品のコアの磁束経路を示す断面図である。図３は本発明の別の実施形態を示す低背型コイル部品の断面図である。

図２に示す従来の低背型コイル部品は、Ｉ型コア２１とＥ型コア２２を組み合わせコアで、中脚２２ａにギャップ２３が設けられコイル２４が装着する。コイル２４によって発生する磁束は、磁路上の磁束φ３，φ４と漏れ磁束の磁束φ５が発生する。磁束φ５が発生する理由は、ギャップ２３のギャップ長が大きく、そのためにギャップ２３近傍の磁路では磁気抵抗が高くなり、またＩ型コア２１とＥ型コア２２の連結板２２ｂとの距離が短く、さらにコイル２４の磁気誘導によって、前記距離箇所を経路する磁束φ５が発生する。該磁束φ５がコイル２４に直交するように発生しているため、コイル２４の損失が増え低背型コイル部品としての損失も増大させていた。

本発明は新たに見つけ出した上記損失要因を対策したものであり、図１の本発明のコイル部品は、ギャップ１３を各磁脚１２ａ、１２ｃに分散して設けたことにより、従来技術のギャップ長を短くでき、そのためギャップ１３近郊の磁気抵抗は上記の従来技術より低く、Ｉ型コア１１とＥ型コア１２の連結板１２ｂ間にコイル１４を直交する図２に示した磁束φ５の発生を低減することができ、従来技術に比べコイル部品の損失を低減できる。すなわち本発明により、コアに装着するコイル収容積を削減することなく、低背型のコイル部品の損失改善を実施できる。

また別の実施形態としては、Ｅ型コアを組み合わせてなる日字型コアにおいても、同様の効果が得られ、図３はＥ型コア３１、３２と板状導体が渦巻状に巻回したコイル３４からなり、ギャップ３３はＥ型コア３１の磁脚先端対向部にそれぞれ設けられ、前記ギャップ３３はＥ型コア３１、３２に装着する外装を絶縁処理したコイル３４の高さにより形成され、ギャップを形成するためのスペーサーを不要とした。この低背型コイル部品では、ギャップを各磁脚先端に設けているため、各磁脚を結ぶ連結板３１ｂと連結板３２ｂからコイル３４を直交する漏れ磁束は抑制され、コイル部品の損失を削減することができる。

図１及び図２に示した低背型コイル部品のひとつであるチョークコイルを使用して本発明の効果を確認した。コア材質はＭｎ系フェライトを使用し、コア形状はＥ型コアとＩ型コアを用い、該コアの組み合わせ寸法はギャップ寸法を含めて１８ｍｍ×１３ｍｍ×高さ５．２ｍｍである。また、コイルは２ｍｍ幅−０．３ｍｍ厚の板状導体をエッジワイズ巻の５ターンとした。図１の本発明と図２の従来技術との違いは、本発明は各磁脚先端のギャップ１３を０．２ｍｍ、従来技術は中脚２２ａ先端のギャップ２３を０．５ｍｍとして、インダクタンスの特性をほぼ同じとなるようにした。比較する特性として、コイルへのコアからの漏れ磁束の影響を確認するインピーダンスにおける交流抵抗分と実際に各チョークコイルを電源に搭載した時の電源効率を確認した。

本発明は主にコイルの損失分で占めるインピーダンスの抵抗分が従来例に比べ、著しく低い交流抵抗値を示し、また電源への実装でも０．４％もの電源の効率を向上させることができた。すなわち、本発明はコイルがコアからの漏れ磁束の影響を低減できたことにより、チョークコイルとしての損失が低減でき、またそのチョークコイルを使用することにより、電源の効率を改善することができた。

図４は本発明の低背型コイル部品の別の一実施例を示したもので、薄板状のＩ型コア４１と扁平、薄型のＥ型コア４２を使用し、コイル４４は板状導体の幅広面が積層状態となるエッジワイズ巻とし、コイル４４は樹脂ケース４６に収納した。この低背型コイル部品は、コイル４４を収納する樹脂ケース４６の高さによって、Ｅ型コア４２の各磁脚先端に所要のギャップ４３が設けられ、Ｉ型コア４１とＥ型コアの各磁脚を結ぶ連結板４２ｂ間に発生するコイル４４を直交する漏れ磁束の発生が低減でき、損失を低減したコイル部品とすることができた。また、外方に接する空間であるギャップ部分を使用して、接着剤４７を塗布してコア４１、４２とコイルケース４６を固着した。なお、コイル４４の絶縁性を確保し、また決められたギャップ長を得る方法としては、図示する樹脂ケース４６の他に、樹脂モールド、インジェクション成型等でおこなうこともできる。

本発明の明細書中では、チョークコイルについて説明したが、低背型のトランスついても本明細書記載の効果が得られ、低背型のコイル製品の損失を改善することができる。

本発明の低背型コイル部品の作用を示す断面図である。 本発明のおいて従来技術の低背型コイル部品より見つけ出した損失要因を示す断面図である。 本発明の低背型コイル部品の一実施例を示す断面図である。 本発明の低背型コイル部品の別の一実施例を示す断面図である。 従来の低背型コイル部品の断面図である。

符号の説明

１１：Ｉ型コア
１２：Ｅ型コア
１２ａ：磁脚
１２ｂ：連結板
１２ｃ：磁脚
１３：ギャップ
１４：コイル
φ１、φ２：磁束

Claims (3)

1. コア形状を扁平とする低背のコイル部品において、薄板のＩ型コアと該コアに組み合う扁平形状の磁脚付コアは、該磁脚付コアの各磁脚先端とＩ型コアとの間にギャップを設けて、コイルの磁気誘導により発生する前記コイルを直交するコア漏れ磁束を抑制することを特徴とする低背型コイル部品。
2. コア形状を扁平とする低背のコイル部品において、各磁脚を結ぶ薄厚の連結板と該連結板平坦部より立設する複数の磁脚からなる磁脚付コアを対として使用し、対向する前記磁脚付コアの各磁脚先端にギャップを設けて、コイルの磁気誘導により発生する前記コイルを直交するコア漏れ磁束を抑制することを特徴とする低背型コイル部品。
3. コア磁脚先端のギャップは、コアに組み込まれるコイル、あるいは、コイルが巻回あるいは装着したボビンにより形成されることを特徴と請求項１、請求項２記載の低背型コイル部品。

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