JP2021125695A - 複合コイル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】巻き線作業の自動化が容易であり低コストで安定した品質を有する複合コイル装置を提供すること。【解決手段】磁性体を少なくとも一部に含み、第１区画と第２区画とが軸方向に形成してある巻軸部と、前記第１区画と前記第２区画とに連続して巻回してある第１導体部と、前記第２区画に巻回してある第２導体部と、を有する複合コイル装置である。【選択図】図６

Description

本発明は、たとえばトランスとコモンモ−ドフィルタなどのように２つ以上のコイル要素が組み込まれることが可能な複合コイル装置に関する。

たとえば特許文献１では、パルストランスとチョークコイルトランスなどのように２つ以上のコイル要素が組み込まれることが可能な複合コイル装置が提案されている。

しかしながら、特許文献１に示すような従来技術では、複数のトロイダルコアに、複雑な巻線を手作業で行っていたため、巻き線作業の自動化が困難で、品質が安定せず、製造コストも高くなるという課題を有している。

特開平9−１６２０３６号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、巻き線作業の自動化が容易であり低コストで安定した品質を有する複合コイル装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る複合コイル装置は、
磁性体を少なくとも一部に含み、第１区画と第２区画とが軸方向に形成してある巻軸部と、
前記第１区画と前記第２区画とに連続して巻回してある第１導体部と、
前記第２区画に巻回してある第２導体部と、を有する。

本発明に係る複合コイル装置では、第１導体が第１区画と第２区画とに連続して、それぞれの区画に別のコイル要素を形成することが可能になると共に、第２区画に巻回してある第２導体と第１導体との間でトランスなどを構成することが可能になる。また、第１区画では、第２区画に形成してあるトランスなどとは異なる機能を有するコイル要素を構成することができる。

このように、本発明の複合コイル装置では、中間結線を設けること無く、第１区画と第２区画とに、異なる機能を有するコイル要素を形成することができる。本発明に係る複合コイル装置では、中間結線を設ける必要がないため、自動巻線機での巻き線作業の自動化が容易になり、コストの低減が図れるとともに、品質の安定性確保が容易になる。また、異なる機能を有する複数のコイル装置を配線で接続した従来の複合コイル装置に比較して、本発明の複合コイル装置では、大幅な小型化を図ることができる。

前記第１導体部とは異なり、前記第１区画と前記第２区画とに連続して巻回してある第３導体部をさらに有していてもよい。これらの第１導体部と第２導体部と第３導体部とは、巻軸部に対して同軸上に巻回されることになる。

このように構成することで、第１区画では、第１導体と第３導体とで、コモンモードフィルタなどの機能を有する回路を形成することが可能になり、また、第２区画では、第３導体と第２導体との間で追加のトランスを形成することも可能になる。さらに、このように構成することで、コモンモードフィルタとトランスとを別々のコイル装置で作製して接続した従来の複合コイル装置に比較して、大幅な装置の小型化を図ることができる。

前記巻軸部には、折返部が形成してもよく、前記第１導体部は、前記第１区画と前記第２区画とでは、前記巻軸部に、逆方向に巻回してもよい。巻軸部に折返部を形成することで、第１導体部は、第１区画と第２区画とで、巻軸部に、逆方向に巻回することも可能になる。また、第３導体部も同様にして、第１区画と第２区画とで、巻軸部に、逆方向に巻回することも可能になるが、折返部で折り返さずに、第１区画と第２区画とで、巻軸部に、同一方向に巻回してもよい。

少なくとも前記第２区画では、第１導体部と第２導体部とが、相互に異なる層に巻回してあることが好ましい。また、第３導体部が第１区画と第２区画とに連続して巻軸部に巻回してある場合には、前記第２区画では、第１導体部と第２導体部と第３導体部とが、相互に異なる層に巻回してあることが好ましい。また、第１区画では、第１導体部と第３導体部とが相互に異なる層に巻回してあることが好ましい。このように構成することで、各導体の巻軸部に対する巻乱れなどを有効に防止することができると共に、巻き数の制御も容易であり、品質の安定化に寄与する。

好ましくは、前記巻軸部には、前記第１区画と前記第２区画とを仕切る仕切壁が形成してある。仕切壁を形成することで、第１区画と第２区画とに、異なるコイル要素を形成しやすくなり、第１区画と第２区画とで、コイル要素間の相互干渉を抑制することが容易になる。好ましくは、仕切壁は、巻軸部に含まれる磁性体にも形成してある。このように構成することで、第１区画と第２区画とで、コイル要素間の相互干渉を抑制することが容易になる。

好ましくは、前記仕切壁には、前記第１区画と前記第２区画とを連絡する切り欠きが形成してある。第１導体部または第３導体部は、この切り欠きを通して、第１区画および第２区画に連続して、同一の巻軸に巻回することが可能になる。なお、第２導体部は、第２区画のみで巻軸に対して巻回してあることが好ましいが、用途によっては、この切り欠きを通して、第２導体部が、第１区画および第２区画で巻軸部に巻回してあってもよい。

好ましくは、前記切り欠きは、実装面側に形成してある。また、好ましくは、絶縁部材を巻軸部が含み、絶縁部材に仕切壁が形成してあり、絶縁部材が実装面側に位置し、絶縁部材の仕切壁に、切り欠きが形成してあることが好ましい。このように構成することで、絶縁部材の仕切壁に形成してある切り欠きを通して、第１導体部または第３導体部を、第１区画と第２区画との間に通すことができる。そのため、外部回路基板などとの絶縁性を確保しながら、第１区画および第２区画に、連続しているコイル要素を形成しやすくなる。また、装置の小型化にも寄与する。

好ましくは、前記巻軸部は、開口を有するボビンの凹部に前記磁性体から成るコアの少なくとも一部が取り付けられて構成されている。このように構成することで、中間結線を設けること無く、第１区画と第２区画とに、異なる機能を有するコイル要素を、さらに容易に形成することができる。

好ましくは、前記ボビンが実装面側に配置してある。このように構成することで、外部回路基板などとの絶縁性を確保しながら、第１区画および第２区画に、連続しているコイル要素を形成しやすくなる。また、装置の小型化にも寄与する。

好ましくは、前記コアは、分離可能な部材が組み合わされて構成してある。たとえば巻軸部に含まれる磁性体は、断面Ｅ字形状のコアで構成してもよく、その断面Ｅ字形状のコアと組み合わされるコアは、平板状のコアであってもよい。断面Ｅ字形状のコアであれば、磁性体に第１区画と第２区画とを容易に形成することができると共に、これらの区画の間に形成される仕切壁も容易に形成することができる。

さらに、断面Ｅ字形状のコアが、巻軸部の軸方向に分割してあってもよい。たとえば第１区画を構成するコアと、第２区画を構成するコアとに軸方向に分割することで、これらの区画に形成してあるコイル要素の間の相互干渉を、さらに抑制することができる。たとえばコイル要素間の結合係数を小さくすることができる。また、平板状のコアも、巻軸部の軸方向に分割してあってもよい。このように構成することで、第１区画および第２区画にそれぞれ形成してあるコイル要素の間の結合を、さらに小さくすることができる。

好ましくは、前記磁性体が、前記第１区画および／または前記第２区画で閉磁路を構成する形状を有する。このように構成することで、第１区画および第２区画にそれぞれ形成してあるコイル要素の間の結合を、さらに小さくすることができる。

好ましくは、前記磁性体が、前記第１区画および／または前記第２区画で、板状部材を有する。板状部材を有することで、板状部材の外表面に吸着チャックなどが着脱自在に付着しやすくなり、複合コイル装置のピックアップ搬送などの自動化が容易になる。また、板状部材が磁性体であることにより、第１区画および／または前記第２区画に閉磁路を形成しやすくなる。

好ましくは、前記第２導体部は、前記巻軸部にバイファラ巻きされている少なくとも二本の導体ワイヤで構成してある。このように構成することで、第２区画には、２組以上のトランスを容易に形成しやすくなる。

前記第１区画または前記第２区画に位置する前記巻軸部の外周には、前記第１導体部または前記第２導体部の巻乱れを防止するスペーサが配置してあってもよい。必要に応じてスペーサを配置することで、巻乱れを有効に防止することができる。

図１は本発明の一実施形態に係る複合コイル装置の斜視図である。 図２は図１に示す複合コイル装置のII−II線に沿う概略断面図である。 図３は図１に示す複合コイル装置の平面図である。 図４Ａは図１に示す複合コイル装置の底面図である。 図４Ｂは図４Ａに示す複合コイル装置のコイル要素を構成するワイヤの巻き方を示す底面図である。 図５は図１に示す複合コイル装置（ワイヤは図示せず）の分解斜視図である。 図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は図４Ｂに示すワイヤの巻き方を、さらに詳細に示すボビンの底面図である。 図７（Ａ）〜図７（Ｃ）は図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示すワイヤの巻き方に対応する部分を示す回路図である。 図８は図２に対応し、本発明の他の実施形態に係る複合コイル装置の断面図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。

第１実施形態
図１に示す本実施形態に係る複合コイル装置１０は、たとえばバッテリーマネジメントシステム（ＢＭＳ）などの用途において、トランスとコモンモードフィルタとが一体化された複合コイル装置などとして用いられる。しかしながら、複合コイル装置１０は、その他の用途、たとえば車などの乗り物のバッテリーの電圧変換、あるいは電子機器のバッテリーの電圧変換などに用いられてもよい。この複合コイル装置１０は、ボビン２０と、コア本体４０と、平板部５０と、コイル部６０とを有する。

図５に示すように、ボビン２０は、Ｘ軸方向に離れて配置される一対の端子台２２，２３を有する。これらの端子台２２，２３は、Ｘ軸方向に延びている底板３２と一対の連結側部２６により連結されて一体化してある。各端子台２２，２３には、Ｚ軸方向の上部に開口を有する鍔収容凹部２４，２５がそれぞれ形成してある。鍔収容凹部２４，２５の開口には、後述するコア本体４０の鍔部４３が入り込み易いように、テーパ状傾斜面が形成してあることが好ましい。

なお、図面において、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは、相互に略直角であり、本実施形態では、Ｘ軸は、連結側部２６が延びる方向に略一致（図１に示すコイル部６０の巻回軸方向にも略一致）し、Ｙ軸は一対の連結側部２６が離れる方向に略一致し、Ｚ軸は、複合コイル装置１０の高さ方向に一致し、Ｚ軸の下側が、実装面側となる。

図５に示すように、コア本体４０は、平板状の底壁４２と、底壁４２のＸ軸方向の両端に位置する一対の鍔部４３とを有する。鍔部４３は、それぞれ底壁４２と略同じＹ軸方向の幅を持つ鍔中央部４５を有する。各鍔中央部４５のＹ軸方向の両側には、一対の鍔側方凸部４６が一体化して形成してあり、鍔側方凸部４６は、底壁４２のＹ軸方向の両端部よりもＹ軸方向の外側に飛び出すように構成してある。なお、「外側」とは、複合コイル装置１０の中心（重心）から離れる方向を意味し、「内側」とは、複合コイル装置１０の中心（重心）に近づく方向を意味する。

本実施形態では、鍔中央部４５のＺ軸方向高さ（以下、単に「高さ」とも言う）は、鍔側方凸部４６の高さよりも高く設定してあり、鍔部４３のＺ軸方向上面（以下、単に「上面」とも言う）には段差が形成してあり、鍔部４３のＺ軸方向下面（以下、単に「下面」とも言う）は略面一となっている。

また、底壁４２の下面は、鍔中央部４５の下面と略面一であり、底壁４２のＺ軸方向厚み（以下、単に「厚み」とも言う）は、底板３２の上面からの連結側部２６の高さと略同一である。また、連結側部２６の下面は、底板３２の下面と略面一となっている。

鍔部４３が各端子台２２，２３の鍔収容凹部２４，２５の内部に収容された状態では、コア本体４０の底壁４２は、一対の連結側部２６，２６の間に位置し、底壁４２の上面と連結側部２６の上面とが略一致し、底壁４２の下面と底板３２の上面とが接触する。なお、「略一致する」とは、後述するワイヤ（導体）６２〜６５の巻線作業に支障が無ければ、多少ずれてもよいとの趣旨である。

本実施形態では、一対の鍔部４３の間に位置する平板状の底壁４２の上面に、仕切壁４４が底壁４２と一体化して形成してある。底壁４２の上面からの仕切壁４４のＺ軸方向に沿った突出高さは、鍔部４３のＺ軸方向に沿った突出高さと略同じ、または少し低いことが好ましい。また、仕切壁４４のＸ軸方向に沿った厚みは、鍔部４３のＸ軸方向に沿った厚みと略同じであることが好ましい。さらに、仕切壁４４のＹ軸方向に沿った幅は、底壁４２のＹ軸方向に沿った幅と略同じであることが好ましい。

仕切壁４４がコア本体４０に形成されることで、コア本体４０は、Ｘ軸方向に沿って第１区画４８と第２区画４９とに分割され、コア本体４０は、図２に示すように、Ｘ-Ｚ軸に平行な断面でみて略Ｅ字形状を有する。すなわち、コア本体４０は、Ｅ型コアとも称される。

平板部５０は、コア本体４０とは別部材として成形され、コア本体４０のＸ軸方向長さ（以下、単に「長さ」とも言う）と略同じ長さを有し、コア本体４０の底壁４２のＹ軸方向幅（以下、単に「幅」とも言う）と略同じ幅を有する。平板部５０厚みは、底壁４２の厚みに比べて、７０〜１３０％の厚みであることが好ましい。平板部５０は、好ましくは、少なくとも一対の鍔部４３の上面に接触していることが好ましく、さらに好ましくは、仕切壁４４の上面にも接触していることが好ましいが、仕切壁４４の上面とは必ずしも接触していなくてもよい。

コア本体４０は、金属、あるいはフェライト等の磁性体で構成されるが、磁性体の種類は特に限定されない。また、平板部５０は、コア本体４０と同様な磁性体で構成されることが好ましいが、必ずしも同一の磁性体の材料で構成する必要はない。また、平板部５０は、合成樹脂などの非磁性材料で構成してもよい。

図５に示すように、ボビン２０の各端子台２２，２３のＸ軸方向の内壁には、切り欠き２７が形成してある。切り欠き２７の幅は、底壁４２の幅と同等以上の幅であり、一対の連結板部２６のＹ軸方向の相互間距離と略同じ幅であることが好ましい。各切り欠き２７の高さは、各鍔収容凹部２４，２５の深さ（高さ）と略同一である。

各切り欠き２７を通して、コア本体４０の底壁４２と鍔部４３との境界部分が差し込まれ、鍔部４３が鍔収容凹部２４，２５の内部に収容され、底壁４２の下面が底壁３２の下面に設置され、底壁４２は、一対の連結側部２６，２６の間に配置される。一対の連結側部２６，２６の間で底壁４２の上部は、Ｚ軸方向の上に向けて開口している。

また、図１に示すように、各切り欠き２７の上部には、コア本体４０とは別の平板部５０の両端がそれぞれ差し込まれ、図２に示すように、平板部５０の上面は、各端子台２２，２３の上面からＺ軸上方に所定高さで飛び出すようになっている。所定高さは、平板部５０の厚みの１／２以下が好ましく、さらに好ましくは１／４以下である。また、平板部５０の上面は、各端子台部２２，２３の上面と同じ、またはそれよりもＺ軸方向に引っ込んでいてもよい。

図２および図５に示すように、コア本体４０の仕切壁４４に対応する位置で、ボビン２０の連結側部２６の外側面には、ボビン側の仕切壁３４がボビン２０と一体に形成してある。ボビン側の仕切壁３４は、底壁３２の下面と連結側部２６の外側面とを、Ｘ軸方向に第１区画３８と第２区画３９とに仕切る役割を果たす。ただし、図４Ａに示すように、底壁３２の下面では、仕切壁３４には、Ｙ軸方向に連続せずに切り欠き３６が形成してあり、切り欠き３６が形成してある部分では、底壁３２の下面は、第１区画３８と第２区画３９とで連続してある。

図５に示すように、連結側部２６の外側面に一体的に形成してある仕切壁３４は、連結側部２６よりもＺ軸方向の上方に突出している。仕切壁３４のＺ軸方向の突出高さは、端子台２２，２３のＺ軸方向の突出高さと同程度以下であることが好ましい。仕切壁３４のＺ軸方向の上方でも、仕切壁３４は、一対の連結側部２６の間隔と同程度、またはそれよりも広い幅で切りかかれている。すなわち、仕切壁３４は、一対の連結側部２６の外側面にそれぞれ一体的に形成してある一対の仕切板片で構成してあるとも言える。

図２に示すように、仕切壁３４は、コア側の仕切壁４４と組み合わされて、底壁３２と底壁４２とで構成される巻軸部１０２の周囲に巻回してあるコイル部６０を、第１区画６０ａと第２区画６０ｂとに分離させることができる。すなわち、コイル部６０の第１区画６０ａは、コア本体４０の第１区画４８とボビン２０の第１区画３８との組み合わせにより形成される。また、コイル部６０の第２区画６０ｂは、コア本体４０の第２区画４９とボビン２０の第２区画３９との組み合わせにより形成される。また、図４Ａに示すように、仕切壁３４に形成してある切り欠き３６を通して、第１区画６０ａに位置するワイヤ（導体）６２，６５と、第２区画６０ｂに位置するワイヤ６２，６５とは、それぞれ連続させることができる。

図５に示すボビン２０の一方の端子台２２には、端子７０，９０，８０が、Ｙ軸に沿って所定間隔で、この順で取り付けてある。端子７０と端子８０とは、相互に線対称な形状を有しており、同様な構成部分を有しているが、完全に同一な部材ではない。また、Ｙ軸方向に沿って端子７０と端子８０との間に配置される端子９０は、端子７０と端子８０とは異なり、二つの継線部９２ａ，９２ｂを有している。

端子７０は、継線部７２と、埋込部７４と、実装部７６とを有し、これらは金属片などの導電性板材からプレス加工などで一体成形してある。また、端子８０は、継線部８２と、埋込部８４と、実装部８６とを有し、これらは金属片などの導電性板材からプレス加工などで一体成形してある。

端子９０は、二つの継線部９２ａ，９２ｂと、これらを接続するように一体成形してある埋込部９４と、埋込部９４の下端部に連続している単一の実装部９６とを有する。この端子９０も、端子７０，８０と同様に、金属片などの導電性板材からプレス加工などで一体成形してある。

各端子７０，８０，９０の埋込部７４，８４，９４は、図２に示すように、端子台２２のＸ軸方向の外側でＺ軸方向の下方部分に、ボビン２０を構成する絶縁材料の内部に埋め込まれている。埋込部７４，８４，９４は、端子台２２の鍔収容凹部２４の内壁面には露出せずに、ボビン２０を構成する絶縁材料の内部に埋め込まれていることが好ましい。

図５に示すボビン２０の他方の端子台２３には、端子１７０，１９０，１８０が、Ｙ軸に沿って所定間隔で、この順で取り付けてある。端子１７０と端子１８０とは、相互に線対称な形状を有しており、同様な構成部分を有しているが、完全に同一な部材ではない。端子１７０および端子１８０は、それぞれ端子７０および８０にそれぞれ対応し、これらは同じ部材であってもよい。また、Ｙ軸方向に沿って端子１７０と端子１８０との間に配置される端子１９０は、端子１７０と端子１８０とは異なり、二つの継線部１９２ａ，１９２ｂを有している。端子１９０は、端子９０に対応し、これらは同じ部材であってもよい。

端子１７０は、継線部１７２と、埋込部１７４と、実装部１７６とを有し、これらは金属片などの導電性板材からプレス加工などで一体成形してある。また、端子１８０は、継線部１８２と、埋込部１８４と、実装部１８６とを有し、これらは金属片などの導電性板材からプレス加工などで一体成形してある。

端子１９０は、二つの継線部１９２ａ，１９２ｂと、これらを接続するように一体成形してある埋込部１９４と、埋込部１９４の下端部に連続している単一の実装部１９６とを有する。この端子１９０も、端子１７０，１８０と同様に、金属片などの導電性板材からプレス加工などで一体成形してある。

各端子１７０，１８０，１９０の埋込部１７４，１８４，１９４は、図２に示すように、端子台２３のＸ軸方向の外側でＺ軸方向の下方部分に、ボビン２０を構成する絶縁材料の内部に埋め込まれている。埋込部１７４，１８４，１９４は、端子台２３の鍔収容凹部２５の内壁面には露出せずに、ボビン２０を構成する絶縁材料の内部に埋め込まれていることが好ましい。

端子７０，８０，９０，１７０，１８０，１９０を構成する導電性材料としては、特に限定されないが、たとえばリン青銅、タフピッチ鋼、無酸素鋼、ステンレス、真鍮、銅ニッケル合金、などの金属が例示される。

ボビン２０を構成する絶縁材料としては、特に限定されないが、ＬＣＰ、ナイロン、フェノール、ＤＡＰ、ＰＢＴ、ＰＥＴなどの合成樹脂が例示される。各端子７０，８０は、ボビン２０を成型する際に、インサート成形されてボビン２０に一体化される。

各端子７０，８０，９０（１７０，１８０，１９０）の実装部７６，８６，９６（１７６，１８６，１９６）は、図２に示すように、ボビン２０の下面（底面）で各端子台２２，２３の端面からＸ軸方向の外側に飛び出すように、ボビン２０に取り付けてある。また、継線部７２，８２，９２ａ，９２ｂ（１７２，１８２，１９２ａ，１９２ｂ）は、実装部７６，８６，９６（１７６，１８６，１９６）よりもＺ軸方向に高い位置で、各端子台２２，２３の端面からＸ軸方向の外側に飛び出すように、ボビン２０に取り付けてある。

また、図３および図４Ａに示すように、Ｚ軸方向から見て、各端子７０，８０，９０（１７０，１８０，１９０）の継線部７２，８２，９２ａ，９２ｂ（１７２，１８２，１９２ａ，１９２ｂ）と実装部７６，８６，９６（１７６，１８６，１９６）とは、Ｙ軸方向に位置ずれして配置される。本実施形態では、継線部７２，８２，９２ａ，９２ｂ（１７２，１８２，１９２ａ，１９２）のＹ軸方向の間に、実装部７６，８６，９６（１７６，１８６，１９６）が位置するように、図５に示す埋込部７４，８４，９４（１７４，１８４，１９４）が、ボビン２０を構成する絶縁材料の内部に埋め込まれている。

なお、図３に示すように、端子台２２では、Ｙ軸方向に沿って、端子８０，９０，７０が、この順で並んで配置されるが、端子台２３では、逆に、端子１７０，１９０，１８０が、この順で並んで配置される。

図２に示すように、実装部７６，８６，９６（１７６，１８６，１９６）の下面は、ボビン２０の下面よりも下方向に所定高さで突出するようになっている。所定高さは、０よりも大きいことが好ましく、好ましくは、実装部７６，８６，９６（１７６，１８６，１９６）を構成する板材の厚みの０．５〜２倍程度である。

本実施形態では、図４Ａに示すように、ボビン２０の下側には、合計で１０個の実装側凸部２８が形成してあり、凸部２８の下面がボビン２０の下面となる。実装側凸部２８は、各端子台２２，２３の下面に、それぞれＹ軸方向に所定間隔で離れて５つずつ形成してあり、Ｙ軸方向に隣り合う実装側凸部２８の間には、リード連絡溝（導電経路）２９が形成してある。

実装側凸部２８のＸ軸方向の外端面は、ボビン２０の外側端面よりもＸ軸方向に所定間隔で引き込まれて配置してあることが好ましい。本実施形態では、図２に示すように、実装部７６，８６，９６（１７６，１８６，１９６）は、実装側凸部２８の外側端面からＸ軸方向の外側に向けて、ボビン２０の外側端面よりも外側に飛び出すように延びている。このように構成することで、実装側凸部２８の外側端面が、実装部７６，８６，９６（１７６，１８６，１９６）と埋込部７４，８４，９４（１７４，１８４，１９４）との境界部分を補強することになり、実装部７６，８６，９６（１７６，１８６，１９６）を、外部回路基板（図示省略）などの実装面に実装しやすくなる。

実装側凸部２８の突出高さは、図１に示す鍔収容凹部２４，２５の深さを十分に確保できるように、しかも図４Ａに示すリード連絡溝２９を確保できるように決定されることが好ましい。

本実施形態では、図５に示す一対の連結側部２６の間に位置する底壁３２と、コア本体４０の底壁４２とが組み合わされて、図２に示すように、巻軸部１０２となる。すなわち、磁性体から成るコア本体４０の底壁４２を含む巻軸部１０２に、第１ワイヤ６２、第２ワイヤ６３，６４と、第３ワイヤ６５とが巻回されてコイル部６０が形成される。また、コイル部６０は、仕切壁３４，４４により仕切られて、第１区画６０ａと第２区画６０ｂとに仕切られる。

４本のワイヤ６２〜６５は、それぞれ外周面に絶縁被膜が形成された導電性線材（絶縁被覆導体）である。本実施形態では、ワイヤ６２〜６５の絶縁被膜としては、たとえばポリウレタン、ＥＴＦＥ、ＰＦＡ、ＰＥＴ、ポリアミド、ＰＰＳなどを用いることができる。

ワイヤ６２〜６５が、底壁４２と底壁３２と連結側部２６との組み合わせから成る巻軸部１０２の上から巻回されることで、コイル部６０が形成される。その巻回作業は、本実施形態では、自動で行うことができるが、手作業で行ってもよい。

次に、ワイヤ６２〜６５の巻回手順の一例について、主として図４Ｂおよび図６に基づき説明する。

図４Ｂおよび図６（Ａ）に示すように、第１ワイヤ６２の一端であるリード部６２ａを端子７０の継線部７２に絡げる（またはカシメる／以下同様）。そして、第１ワイヤ６２を、端子７０の近くに位置するリード連絡溝２９に通し、第１区画６０ａで巻軸部１０２の回りに複数ターンで巻回させる。なお、図４Ｂおよび図６では、図示を容易にするために、複数ターンではなく、１ターンまたは２ターン未満で巻回してあるように図示してある。以下同様である。

第１区画６０ａで巻軸部１０２の回りに、第１ワイヤ６２を、複数ターンで巻回させた後に、仕切壁３４の切り欠き３６を通して、第２区画６０ｂへと移動させ、仕切壁３４の切り欠き３６の縁部に第１ワイヤ６２を引っ掛ける。その後に、第２区画６０ｂで、第１ワイヤ６２を、第１区画６０ａでの巻回方向とは逆方向に、巻軸部１０２の回りに複数ターンで巻回させる。その後に、仕切壁３４の切り欠き３６を通して、Ｙ軸方向の中央に位置する端子９０の継線部９２ｂに絡げる。

その結果、図７（Ａ）に示すように、第１ワイヤ６２は、第１区画６０ａでは、コモンモードフィルタ回路の一つのコイル要素を構成し、同時に、第２区画６０ｂでは、トランスの一つのコイル要素ＮＰ２を構成する。

次に、図４Ｂおよび図６（Ｂ）に示すように、一つの第２ワイヤ６３の一端であるリード部６３ａを端子１７０の継線部１７２に絡げると共に、他の一つの第２ワイヤ６４の一端であるリード部６４ａを、端子１９０の継線部１９２ｂに絡げる。そして、これらの第２ワイヤ６３，６４を、それぞれの端子１７０，１９０の継線部１７２，１９２ｂの近くに位置するリード連絡溝２９に通して、第２区画６０ｂにおいて、巻軸部１０２の回りにバイファラ巻で複数ターンに巻回する。なお、これらの第２ワイヤ６３，６４の巻回方向は、相互に同じであり、第２区画６０ｂにおける第１ワイヤ６２の巻回方向とは逆である。

一方の第２ワイヤ６３の他方の端部であるリード部６３ｂは、端子１６０の継線部１９２ａに絡げられる。また、他方の第２ワイヤ６４の他方の端部６４ｂは、端子１８０の継線部１８２に絡げられる。継線部１９２ａと継線部１９２ｂは、同一の端子１９０に形成してあることから、リード部６３ｂとリード部６４ａとは端子１９０により電気的に接続される。

その結果、図７（Ｂ）に示すように、第２ワイヤ６３，６４は、それぞれ第２区画６０ｂにおいて、トランスのコイル要素ＮＳ１とＮＳ２とを構成する。なお、本実施形態では、二本の第２ワイヤ６３，６４を同時にバイファラ巻きしてあるが、第２ワイヤ６３，６４のそれぞれを一つずつ別々に巻回してもよい。また、たとえば一本の第２ワイヤを用いて、端子１７０の継線部１７２から、第２ワイヤ６３と同様に第２区画６０ｂで巻軸部１０２の回りに巻回した後に、継線部１９２ａに絡げ、その後に、第２区画６０ｂに戻し、そこで、第２ワイヤ６４と同様に巻回させてもよい。その場合には、１本の第２ワイヤで、図７（Ｂ）に示す二つのコイル要素ＮＳ１，ＮＳ２を形成することができる。

次に、図４Ｂおよび図６（Ｃ）に示すように、第３ワイヤ６５の一端であるリード部６５ａを端子８０の継線部８２に絡げる。そして、第３ワイヤ６５を、端子８０の近くに位置するリード連絡溝２９に通し、第１区画６０ａで巻軸部１０２の回りに複数ターンで巻回させる。なお、第１区画６０ａでの第３ワイヤ６５の巻回方向は、第１区画６０ａでの第１ワイヤ６２の巻回方向と同じである。

第１区画６０ａで巻軸部１０２の回りに、第３ワイヤ６５を、複数ターンで巻回させた後に、仕切壁３４の切り欠き３６を通して、第２区画６０ｂへと移動させ、第２区画６０ｂで、第３ワイヤ６５を、第１区画６０ａでの巻回方向と同じ方向に、巻軸部１０２の回りに複数ターンで巻回させる。その後に、仕切壁３４の切り欠き３６を通して、Ｙ軸方向の中央に位置する端子９０の継線部９２ａに絡げる。

その結果、図７（Ｃ）に示すように、第３ワイヤ６５は、第１区画６０ａでは、コモンモードフィルタ回路の他の一つのコイル要素を構成し、同時に、第２区画６０ｂでは、トランスの一つのコイル要素ＮＰ１を構成する。

なお、上記の巻回例は、ワイヤ６２〜６５の巻回順序の一例であり、巻回の順序は、上記に限定されない。たとえば上記では、リード部６２ａ〜６５ａから巻回作業を始めて、リード部６２ｂ〜６５ｂで巻回を終えているが、その逆でもよい。また、設計すべき回路に応じて、複数のワイヤを、種々の巻回方法と巻回順で巻回することが可能である。

巻回作業が終了した時点で、必要に応じて、各継線部７２，８２，９２ａ，９２ｂ，１７２，１８２，１９２ａ，１９２ｂの先端部に、たとえばレーザを照射し、図３に示す接続部１００を形成し、各リード部６２ａ，６２ｂ，６３ａ，６３ｂ，６４ａ，６４ｂ，６５ａ，６５ｂを、各継線部に電気的に接続して固定してもよい。なお、接続部１００は、レーザ照射以外の方法、たとえばハンダ接合、あるいは導電性接着剤による接合、あるいは熱融着、あるいは抵抗溶接などにより形成することもできる。

本実施形態では、図１に示す接続部１００を形成した後に、平板部５０が、ボビン２０に取り付けられることが好ましいが、接続部１００を形成する前で、コイル部６０を形成するためのワイヤ６２〜６５の巻回作業後に、平板部５０をボビン２０の切り欠き２７に取り付けてもよい。平板部５０を取り付けた後には、図３に示す各鍔収容溝２４，２５のＹ軸方向の両側に形成された接着用凹部３０の中に、接着剤を塗布してもよい。この接着剤の塗布により、平板部５０とコア本体４０とボビン２０との接着固定を同時に行うことができる。接着剤としては、特に限定されないが、たとえばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ＵＶ樹脂、嫌気性樹脂などを用いることができる。

本実施形態に係る複合コイル装置１０では、トロイダルコアに直接に巻線してコイル部を形成するのではなく、コア本体４０がボビン２０に取り付けられた状態で、ボビン２０の一部である連結側部２６および底壁３２がコア本体４０の底壁４２と共に巻軸部１０２を構成し、その巻軸部１０２の周囲に、ワイヤ６２〜６５が巻回されてコイル部６０が形成される。したがって、巻軸部１０２の強度が向上し、ワイヤ６２〜６５の巻回作業が容易であり、生産性に優れ、特性のばらつきも少ない。

さらにまた、コア本体４２の鍔部４３は、端子台部２２，２３の鍔収容凹部２４，２５の内部に収容されるために、絶縁耐圧も向上する。また、本実施形態では、図２に示すように、コア本体４０と端子７０，８０，９０，１７０，１８０，１９０との最短距離（絶縁距離あるいは沿面距離）を十分に長く設定することができるため、絶縁体性に優れている。

しかも、ワイヤ６２〜６５は、外周面に絶縁被膜が形成された導電性線材で構成してある。ワイヤ６２〜６５は、コア本体４０の表面にも触れる部分があることから、絶縁被膜が形成されることで、ワイヤ６２〜６５とコア４０との絶縁を図ることができ、コア本体４０として、金属コアなどの導電性を持つコアを用いることも可能である。

さらに端子台部２２，２３には、底壁４２と鍔部４３との境界部分が差し込まれる切り欠き２７が形成してあることから、ボビン２０へのコア本体４０の取付と位置合わせが容易であり、作業性が向上する。しかも、切り欠き２７の上部には、コア本体４０とは別の平板部５０の両端がそれぞれ差し込まれるため、平板部５０とコア本体４０とボビン２０との位置合わせと取付が容易になる。なお、平板部５０は、必ずしも磁性体で構成しなくてもよい。その場合には、平板部５０は、たとえばトランスを実装する際にトランスを移動させるための吸着ノズルの吸着部などとして機能させることができる。

特に本実施形態に係る複合コイル装置１０では、図４Ｂに示すように、第１ワイヤ６２が第１区画６０ａと第２区画６０ｂとに連続して、図７（Ａ）に示すように、それぞれの区画６０ａおよび６０ｂに別のコイル要素を形成することが可能になる。また、図７（Ｂ）に示す第２区画６０ｂに巻回してある第２ワイヤ６４によるコイル要素ＮＳ２と第１ワイヤ６２によるコイル要素ＮＰ２との間でトランスなどを構成することが可能になる。また、第１区画６０ａでは、第２区画６０ｂに形成してあるトランスなどとは異なる機能を有するコモンモードフィルタ回路などのコイル要素を構成することができる。

このように、本実施形態の複合コイル装置１０では、中間結線を設けること無く、第１区画６０ａと第２区画６０ｂとに、異なる機能を有するコイル要素を形成することができる。本実施形態に係る複合コイル装置１０では、中間結線を設ける必要がないため、自動巻線機での巻き線作業の自動化が容易になり、コストの低減が図れるとともに、品質の安定性確保が容易になる。また、異なる機能を有する複数のコイル装置を配線で接続した従来の複合コイル装置に比較して、本実施形態の複合コイル装置１０では、大幅な小型化を図ることができる。

さらに本実施形態では、第１ワイヤ６２とは別に、第１区画６０ａと第２区画６０ｂとに連続して巻回してある第３ワイヤ６５をさらに有している。これらの第１ワイヤ６２と第２ワイヤ６３，６４と第３ワイヤ６５とは、巻軸部１０２に対して同軸上に巻回されることになる。

このように構成することで、第１区画６０ａでは、第１ワイヤ６２と第３ワイヤ６５とで、コモンモードフィルタなどの機能を有する回路を形成することが可能になり、また、第２区画６０ｂでは、第３ワイヤ６５と第２ワイヤ６３との間と、第１ワイヤ６２と第２ワイヤ６４との間で、追加のトランスを形成することも可能になる。さらに、このように構成することで、コモンモードフィルタとトランスとを別々のコイル装置で作製して接続した従来の複合コイル装置に比較して、大幅な装置の小型化を図ることができる。

また本実施形態では、図４Ｂに示すように、巻軸部１０２には、仕切壁３４の切り欠き３６の縁部により折返部が形成してあり、たとえば第１ワイヤ６２を、第１区画６０ａと第２区画６０ｂとでは、巻軸部１０２に、逆方向に巻回させることができる。巻軸部１０２に仕切壁３４の切り欠き３６による折返部を形成することで、第１ワイヤ６２は、第１区画６０ａと第２区画６０ｂとで、巻軸部１０２に、逆方向に巻回することも可能になる。

また、第３ワイヤ６５も同様にして、第１区画６０ａと第２区画６０ｂとで、巻軸部１０２に、逆方向に巻回することも可能になるが、本実施形態では、折返部で折り返さずに、第１区画６０ａと第２区画６０ｂとで、巻軸部１０２に、同一方向に巻回してある。その結果、図７（Ｃ）に示す回路を形成することができる。

また本実施形態では、図２に示すように、第１区画６０ａでは、第１ワイヤ６２と第３ワイヤ６５とが相互に異なる層で巻回してあり、第２区画６０ｂでは、第１ワイヤ６２と第２ワイヤ６３，６４と第３ワイヤ６５とが、相互に異なる層に巻回してある。このように構成することで、各ワイヤ６２〜６５の巻軸部１０２に対する巻乱れなどを有効に防止することができると共に、巻き数の制御も容易であり、品質の安定化に寄与する。

さらに、巻軸部１０２には、第１区画６０ａと第２区画６０ｂとを仕切る仕切壁３４，４４が形成してある。仕切壁３４，４４を形成することで、第１区画６０ａと第２区画６０ｂとに、異なるコイル要素を形成しやすくなり、第１区画６０ａと第２区画６０ｂとで、コイル要素間の相互干渉を抑制することが容易になる。また、仕切壁４４は、磁性体から成るコア本体にも形成してある。このように構成することで、第１区画６０ａと第２区画６０ｂとで、コイル要素間の相互干渉を抑制することが容易になる。

しかも本実施形態では、図４Ｂに示すように、ボビン２０側の仕切壁３４には、第１区画６０ａと第２区画６０ｂとを連絡する切り欠き３６が形成してある。第１ワイヤ６２または第３ワイヤ６５は、この切り欠き３６を通して、第１区画６０ａおよび第２区画６０ｂに連続して、同一軸芯の巻軸部１０２に巻回することが可能になる。なお、第２ワイヤ６３，６４は、第２区画６０ｂのみで巻軸に対して巻回してあることが好ましいが、用途によっては、この切り欠き３６を通して、第２ワイヤ６３または６４が、第１区画６０ａおよび第２区画６０ｂで巻軸部１０２に巻回してあってもよい。

本実施形態では、切り欠き３６は、実装面側に形成してある。また、絶縁部材であるボビン２０の一部を巻軸部１０２が含み、絶縁部材であるボビン２０に仕切壁３４が形成してあり、ボビン２０の底壁３２の下面が実装面側に位置し、底壁３２の仕切壁３４に、切り欠き３６が形成してある。

このように構成することで、仕切壁３４に形成してある切り欠き３６を通して、第１ワイヤ６２または第３ワイヤ６５を、底壁３２の下面に沿って、第１区画６０ａと第２区画６０ｂとの間に通すことができる。しかも、仕切壁３４の下面は、底壁３２の下面に対して、Ｚ軸の下方に十分に突出している。そのため、図示しない外部回路基板などとの絶縁性を確保しながら、第１区画６０ａおよび第２区画６０ｂに、連続しているコイル要素を形成しやすくなる。また、装置の小型化にも寄与する。

また、図２に示すように、巻軸部１０２は、上方に開口を有するボビン２０の凹部に磁性体から成るコア本体４０の少なくとも一部が取り付けられて構成されている。このように構成することで、中間結線を設けること無く、第１区画６０ａと第２区画６０ｂとに、異なる機能を有するコイル要素を、さらに容易に形成することができる。

図２に示すように、ボビン２０の底壁３２が実装面側に配置してあることで、図示しない外部回路基板などとの絶縁性を確保しながら、第１区画６０ａおよび第２区画６０ｂに、連続しているコイル要素を形成しやすくなる。また、装置の小型化にも寄与する。

また、コア本体４０は、断面Ｅ字形状のコアであることから、磁性体に第１区画４８と第２区画４９とを容易に形成することができると共に、これらの区画４８，４９の間に形成される仕切壁４４も容易に形成することができる。

さらに、図８に示すように、断面Ｅ字形状のコア本体４０が、巻軸部１０２のＸ軸方向に分割してあってもよい。たとえば第１区画４８を構成するコアと、第２区画４９を構成するコアとに軸方向に分割することで、これらの区画４８，４９に形成してあるコイル要素の間の相互干渉を、さらに抑制することができる。たとえばコイル要素間の結合係数を小さくすることができる。また、平板状の磁性体コアで構成してある平板部５０も、巻軸部のＸ軸方向に分割してあってもよい。このように構成することで、第１区画６０ａおよび第２区画６０ｂにそれぞれ形成してあるコイル要素の間の結合を、さらに小さくすることができる。

さらに本実施形態では、図２に示すように、磁性体から成るコア本体４０と平板部５０が、第１区画４８および第２区画４９で閉磁路を構成する形状を有する。このように構成することで、第１区画６０ａおよび第２区画６０ｂにそれぞれ形成してあるコイル要素の間の結合を、小さくすることができる。

また、第１区画６０ａおよび第２区画６０ｂで、磁性体から成る平板部５０を有することで、第１区画４８および第２区画４９に閉磁路を形成しやすくなる。

さらに第２ワイヤは、巻軸部１０２にバイファラ巻きされている少なくとも二本の導体ワイヤ６３，６４で構成してあることで、第２区画６０ｂには、２組のトランスを容易に形成しやすくなる。

さらにまた図２に示すように、第１区画３８，４８または第２区画３９，４９に位置する巻軸部１０２の外周には、第１ワイヤ６２または第２ワイヤ６３，６４または第３ワイヤ６５の巻乱れを防止するスペーサ６８が配置してあってもよい。必要に応じてスペーサ６８を配置することで、巻乱れを有効に防止することができる。なお、スペーサ６８は、巻軸部１０２の外周に、絶縁テープを巻回することでも形成することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

たとえば、コア本体４０の形状は、巻軸部１０２の少なくとも一部となる形状であれば、特に限定されず、いわゆるＵ型コアあるいはドラム型コアであってもよい。さらに、ワイヤ６２〜６５の本数や、端子の数は、特に限定されない。また、図４Ｂに示すように、切り欠き３６の底部は、巻軸部１０２の底壁３２の下面と面一であるが、それに限定されず、底壁３２の下面と多少段差があってもよい。

また、巻軸部１０２は、コア本体４０と連結側部２６のみで構成してもよい。すなわち、ボビン２０の底板３２は、無くても良い。あるいは、巻軸部１０２は、コア本体４０のみで構成してもよい。

１０… 複合コイル装置
２０… ボビン
２２，２３… 端子台
２４，２５… 鍔収容凹部
２６… 連結側部
２７… 切り欠き
２８… 実装側凸部
２９… リード連絡溝
３０… 接着用凹部
３２… 底壁
３４… 仕切壁
３６… 切り欠き
３８… 第１区画
３９… 第２区画
４０… コア本体
４２… 底壁
４３… 鍔部
４４… 仕切壁
４５… 鍔中央部
４６… 鍔側方凸部
４８… 第１区画
４９… 第２区画
５０… 平板部
６０… コイル部
６０ａ… 第１区画
６０ｂ… 第２区画
６２… 第１ワイヤ（第１導体）
６３，６４… 第２ワイヤ（第２導体）
６５… 第３ワイヤ（第３導体）
62a,62b,63a,63B,64a,64b,65a,65B… リード部
６８… スペーサ
７０，８０，９０… 端子
７２，８２，９２ａ，９２ｂ… 継線部
７４，８４，９４… 埋込部
７６，８６，９６… 実装部
１００… 接合部
１０２… 巻軸部
１７０，１８０，１９０… 端子
１７２，１８２，１９２ａ，１９２ｂ… 継線部
１７４，１８４，１９４… 埋込部
１７６，１８６，１９６… 実装部

Claims (14)

1. 磁性体を少なくとも一部に含み、第１区画と第２区画とが軸方向に形成してある巻軸部と、
   前記第１区画と前記第２区画とに連続して巻回してある第１導体部と、
   前記第２区画に巻回してある第２導体部と、を有する複合コイル装置。
2. 前記第１導体部とは異なり、前記第１区画と前記第２区画とに連続して巻回してある第３導体部をさらに有する請求項１に記載の複合コイル装置。
3. 前記巻軸部には、折返部が形成してあり、前記第１導体部は、前記第１区画と前記第２区画とでは、前記巻軸部に、逆方向に巻回してある請求項１または２に記載の複合コイル装置。
4. 少なくとも前記第２区画では、前記第１導体部と前記第２導体部とが、相互に異なる層に巻回してある請求項１〜３のいずれかに記載の複合コイル装置。
5. 前記巻軸部には、前記第１区画と前記第２区画とを仕切る仕切壁が形成してある請求項１〜４のいずれかに記載の複合コイル装置。
6. 前記仕切壁には、前記第１区画と前記第２区画とを連絡する切り欠きが形成してある請求項５に記載の複合コイル装置。
7. 前記切り欠きは、実装面側に形成してある請求項６に記載の複合コイル装置。
8. 前記巻軸部は、開口を有するボビンの凹部に前記磁性体から成るコアの少なくとも一部が取り付けられて構成されている請求項１〜７のいずれかに記載の複合コイル装置。
9. 前記ボビンが実装面側に配置してある請求項８に記載の複合コイル装置。
10. 前記コアは、分離可能な部材が組み合わされて構成してある請求項８または９に記載の複合コイル装置。
11. 前記磁性体が、前記第１区画および／または前記第２区画で閉磁路を構成する形状を有する請求項１〜１０のいずれかに記載の複合コイル装置。
12. 前記磁性体が、前記第１区画および／または前記第２区画で、板状部材を有する請求項１〜１１のいずれかに記載の複合コイル装置。
13. 前記第２導体部は、前記巻軸部にバイファラ巻きされている少なくとも二本の導体ワイヤで構成してある請求項１〜１２のいずれかに記載の複合コイル装置。
14. 前記第１区画または前記第２区画の内部に位置する前記巻軸部の外周には、前記第１導体部または前記第２導体部の巻乱れを防止するスペーサが配置してある請求項１〜１３のいずれかに記載の複合コイル装置。

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