JP2023092146A - コイル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シンプルな工程で組み立て可能であって、小型低背化に有利なコイル装置に関する。【解決手段】第１方向に延びており、第２方向に所定の間隔を空けて配置される一対のコアベース部と、第１方向に沿ってコアベース部の第１方向における一方の端部から他方の端部へ向かって順に互いに間隔を空けて配列される第１コア脚部、第２コア脚部、第３コア脚部、第４コア脚部および第５コア脚部を有するコア脚部と、を有するコアと、第１隙間と第３隙間とを通り、第２コア脚部および第３コア脚部を囲むように巻回する第１巻回部を有する第１巻線と、第２隙間と、第３隙間とを通り、第３コア脚部を囲むように巻回する第２巻回部を有する第２巻線と、第４隙間と、第３隙間とを通り第４コア脚部を囲むように巻回する第３巻回部を有する第３巻線と、第１巻回部、第２巻回部、および第３巻回部が巻回されるボビンと、を有するコイル装置。【選択図】図１

Description

本発明は、３つ以上の巻回部を有する複合的なコイル装置に関する。

３つ以上の巻回部を有し、トランスとインダクタの機能を併せ持つ複合トランスのような複合的なコイル装置に関する需要がある。従来の複合的なコイル装置としては、E―Eコアを用いて形成されるトランス部分の一方側のEコアの背面に、さらにEコアを追加して３つのEコアを用いた構造とし、追加したEコアに配置される巻回部に、インダクタの機能を持たせるものが提案されている（特許文献１等参照）。

しかしながら、特許文献１に示すような従来のコイル装置では、３つのEコアが３段に重ねられる構造を有するため、軸方向の長さを短縮することが難しく、小型低背化の観点で課題を有する。また、Eコアを三段重ねにした構造では、コアおよびボビンの組み立て工程が煩雑である。

特開２０１２－５４５４９号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、３つ以上の巻回部を有する複合的なコイル装置であって、シンプルな工程で組み立て可能であって、小型低背化に有利なコイル装置に関する。

本発明の第１の観点に係るコイル装置は、
第１方向に延びており、前記第１方向に垂直な第２方向に所定の間隔を空けて、互いに略平行に配置される一対のコアベース部と、一対の前記コアベース部の少なくともいずれか一方側から他方側へ突出しており、前記第１方向に沿って前記コアベース部の前記第１方向における一方の端部から他方の端部へ向かって順に互いに間隔を空けて配列される第１コア脚部、第２コア脚部、第３コア脚部、第４コア脚部および第５コア脚部を有するコア脚部と、を有するコアと、
前記第１コア脚部と前記第２コア脚部との間に形成される第１隙間と、前記第３コア脚部と前記第４コア脚部との間に形成される第３隙間とを通り、前記第２コア脚部および前記第３コア脚部を囲むように巻回する第１巻回部を有する第１巻線と、
前記第２コア脚部と前記第３コア脚部との間に形成される第２隙間と、前記第３隙間とを通り、前記第３コア脚部を囲むように巻回する第２巻回部を有する第２巻線と、
前記第４コア脚部と前記第５コア脚部との間に形成される第４隙間と、前記第３隙間とを通り、前記第４コア脚部を囲むように巻回する第３巻回部を有する第３巻線と、
前記第１巻回部、前記第２巻回部、および前記第３巻回部が巻回されるボビンと、を有する。

本発明の第１の観点に係るコイル装置では、第１～第５コア脚部を有するコアを用いて、巻線の第１～第３巻回部を、第１～第４隙間のうち所定の位置に配置することにより、シンプルな工程で組み立て可能であって、小型低背化に有利なコイル装置を実現する。たとえば、第１～第５脚部の全てが１つのコアベース部の間に配置されるため、シンプルな工程で組み立て可能であり、小型低背化に有利である。また、第１巻回部、第２巻回部および第３巻回部の全てが、コアの第３隙間を通る構造であるため、コアの小型化および巻線長さの短縮の観点で有利である。

また、たとえば、前記第２巻線と、前記第３巻線とは、電気的に接続していてもよい。

第２巻線と第３巻線とが電気的に接続していることにより、コイル装置は、トランス部分の第２巻線に直列接続する共振コイルとしての第３巻線を有する複合コイル装置を構成する。ただし、これとは異なり、第２巻線と第３巻線との電気的な接続はコイル装置の外部、たとえば、コイル装置を実装した基板を介して、成されてもよい。

また、たとえば、前記ボビンは、前記第１巻回部が巻回される第１ボビン部と、前記第２巻回部が巻回される第２ボビン部と、前記第３巻回部が巻回される第３ボビン部と、を有し、前記第１ボビン部、前記第２ボビン部および前記第３ボビン部は、互いに分離可能であってもよい。

３つのボビンが別々に成形されたものであることにより、各ボビンに対して第１～第３巻回部を別々に形成した後に、これらを組み立ててコイル装置を製造できるため、このようなコイル装置は、組み立てが容易である。

また、たとえば、前記第２ボビン部は、前記第３コア脚部を挿通させる第２中空筒部を有してもよく、
前記第１ボビン部は、前記第２ボビン部および前記第２コア脚部を挿通させる第１中空筒部を有してもよく、
前記第３ボビン部は、前記第４コア脚部を挿通させる第３中空筒部を有してもよい。

このようなボビンを有するコイル装置は、第１～第３中空筒部を、対応するコア脚部の部分に配置することにより、容易に組み立てることが可能である。また、コアに対するボビンおよび第１～第３巻回部の配置精度も良好である。

また、たとえば、前記第１ボビン部と、前記第３ボビン部とは、前記第３隙間で互いに隣接してもよい。

このようなコイル装置では、トランス部分と共振コイル部分（インダクタ部分）とが隣接して配置されるため、小型化の観点で有利である。

また、たとえば、前記コアベース部の前記一方の端部から前記第３コア脚部までの前記第１方向に沿う距離は、前記他方の端部から前記第３コア脚部までの前記第１方向に沿う距離より短くてもよい。

このようなコイル装置は、第３コア脚部を基準としてコアが非対称となり、トランス部分に必要なスペースと、共振コイル部分に必要なスペースを過不足なく割り当てることができ、小型化の観点で有利である。

また、たとえば、前記第１方向に沿う幅に関して、前記第３隙間は、前記第２隙間より広くてもよい。

第１～第３巻回部のうち、第２隙間は第２巻回部のみが通り、第３隙間は第１～第３巻回部のみが通るため、第３隙間を第２隙間より広くすることにより、巻回部が通る隙間を過不足なく形成することができ、小型化の観点で有利である。

また、たとえば、前記第１方向および前記第２方向に垂直な第３方向の長さに関して、前記第１コア脚部と、前記第５コア脚部とは略等しくてもよい。

このようなコアは、磁束を通過させるために過不足のないサイズの第１コア脚部および第５コア脚部を形成しやすく、コアの小型化の観点で有利である。

また、たとえば、前記第１方向および前記第２方向に垂直な第３方向の長さに関して、前記第３コア脚部は前記第１コア脚部、前記第２コア脚部、前記第４コア脚部および前記第５コア脚部のいずれよりも短くてもよい。

第３コア脚部の第３方向の長さを短くすることにより、このようなコアでは、コアベース部が第１方向の中央部分でくびれた形状とすることができる。そのため、このようなコアを有するコイル装置では、第１～第３巻線の引出部分を、コアベース部のくびれ部分に配置することができるため、小型低背化の観点で有利である。

また、たとえば、前記第２方向に直交する断面による断面積に関して、前記第１コア脚部と前記第５コア脚部とは略等しくてもよく、前記第３コア脚部は、前記第１コア脚部と前記第５コア脚部の和に略等しくてもよい。

このようなコアは、磁束を通過させるために過不足のないサイズの第１コア脚部、第３コア脚部および第５コア脚部を形成しやすく、コアの小型化の観点で有利である。

また、たとえば、前記第２コア脚部には、第２ギャップが形成されていてもよく、前記第３コア脚部には第３ギャップが形成されていてもよく、前記第４コア脚部には第４ギャップが形成されていてもよく、前記第３ギャップの前記第２方向の長さは、前記第２ギャップおよび前記第４ギャップの前記第２方向の長さより短くてもよい。

このようなギャップを形成することにより、比較的大きい所定のリーケージを生じる複合コイル装置を得られる。

また、本発明の第２の観点に係るコイル装置は、第１方向に延びており、前記第１方向に垂直な第２方向に所定の間隔を空けて、互いに略平行に配置される一対のコアベース部と、一対の前記コアベース部の少なくともいずれか一方側から他方側へ突出しており、前記第１方向に沿って前記コアベース部の前記第１方向における一方の端部から他方の端部へ向かって順に互いに所定の間隔を空けて配列される第１コア脚部、第２コア脚部、第３コア脚部、第４コア脚部および第５コア脚部を有し、少なくとも一方の前記コアベース部を含む第１コア部分と、少なくとも他方のコアベース部を含む第２コア部分と、に分離可能であるコアと、
一方の前記コアベース部と他方の前記コアベース部との間に配置されており、第１巻線の第１巻回部が巻回される第１ボビン部と、第２巻線の第２巻回部が巻回される第２ボビン部と、第３巻線の第３巻回部が巻回される第３ボビン部と、を有し、前記第１ボビン部、前記第２ボビン部および前記第３ボビン部が、互いに分離可能であるボビンと、を有する。

本発明の第２の観点に係るコイル装置は、第１～第５コア脚部が第１方向に配置され、第１コア部分と第２コア部分とに分離可能なコアを有し、２つのコアベース部の間に、互いに分離可能な第１～第３ボビン部を配置する構造を有する。このようなコイル装置は、シンプルな工程で組み立て可能であり、小型低背化に有利である。

図１は、本発明の一実施形態に係るコイル装置の外観図である。 図２は、図１に示すコイル装置の分解斜視図である。 図３は、図１に示すコイル装置におけるコアを除く部分を示す斜視図である。 図４は、図１に示すコイル装置におけるコアを除く部分を示す上面図である。 図５は、図１に示すコイル装置におけるボビンを示す斜視図である。 図５は、図５に示すボビンの分解斜視図である。 図７は、図１に示すコイル装置の断面図である。 図８は、図１に示すコイル装置の巻線構造を示す概念図である。 図９は、図１に示すコイル装置における磁束の流れを示す概念図である。 図１０は、図１に示すコイル装置の回路を示す概念図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るコイル装置１０を示す概略斜視図である。コイル装置１０は、たとえば車載電源用、充電ステーション用、ＥＳＳ（Energy Storage System）用などとして用いることができるが、コイル装置１０の用途としては、これらのみには限定されない。図１に示すように、コイル装置１０は、コア２０と、第１巻線３１、第２巻線３２（図７、８参照）、第３巻線３３、ボビン４０等を有する。

図１に示すように、コイル装置１０は、略直方体の外形状を有する。分解斜視図である図２に示すように、コイル装置１０のコア２０は、一対の板状のコアベース部２１ａ、２１ｂを有する。また、コア２０は、一対のコアベース部２１ａ、２１ｂのうち一方である第１コアベース部２１ａを少なくとも有する第１コア部分２０ａと、一対のコアベース部２１ａ、２１ｂのうち他方である第２コアベース部２１ｂを少なくとも有する第２コア部分２０ｂとを有しており、第１コア部分２０ａと、第２コア部分２０ｂとは、互いに分離可能である。

なお、コイル装置１０の説明では、図１および図２等に示すように、板状のコアベース部２１ａ、２１ｂが延びる方向であって、後述するコア脚部２２が配列される方向をＸ軸方向、互いに略平行に配置される一対の板状のコアベース部２１ａ、２１ｂに直交する方向をＺ軸方向、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向として、説明を行う。また、コイル装置１０の説明では、Z軸方向を上下方向として説明を行うが、コイル装置１０は、図１に示すように第１コア部分２０ａが上方に位置するように設けられてもよく、他の方向が上向きになるように設けられてもよい。

図２に示すように、コア２０は、一対のコアベース部２１ａ、２１ｂと、一対のコアベース部２１ａ、２１ｂの間に配置されるコア脚部２２と、を有する。一対のコアベース部２１ａ、２１ｂの一方である第１コアベース部２１ａと、他方である第２コアベース部２１ｂとは、いずれもＸ軸方向に平行である第１方向（第１方向Ｄ１については図２参照）に延びている。第１コアベース部２１ａと第２コアベース部２１ｂとは、第１方向に垂直な第２方向（Ｚ軸方向に平行、第２方向Ｄ２については図２参照）に所定の間隔を空けて、互いに略平行に配置される。

コア脚部２２は、一対のコアベース部２１ａ、２１ｂの少なくとも一方側から他方側へ突出している。図２に示すように、コイル装置１０におけるコア脚部２２は、第１コアベース部２１ａから第２コアベース部２１ｂへ突出する部分と、第２コアベース部２１ｂから第１コアベース部２１ａへ突出する部分とを併せて構成される。すなわち、コア２０は、第１コアベース部２１ａおよびコア脚部２２の一部を有する第１コア部分２０ａと、第２コアベース部２１ｂおよびコア脚部２２の他の一部を有する第２コア部分２０ｂとが略同形状であるＥ－Ｅコアである。ただし、コイル装置１０のコア２０としてはＥ－Ｅコアのみには限定されず、一方がコアベース部のみからなるＥ－Ｉコアなど、Ｅ－Ｅコア以外の形状であっても構わない。

図２に示すように、コア脚部２２は、第１コア脚部２２ａと、第２コア脚部２２ｂと、第３コア脚部２２ｃと、第４コア脚部２２ｄと、第５コア脚部２２ｅとを有する。第１コア脚部２２ａ、第２コア脚部２２ｂ、第３コア脚部２２ｃ、第４コア脚部２２ｄおよび第５コア脚部２２ｅは、X軸方向に平行である第１方向に沿って、コアベース部２１ａ、２１ｂの一方の端部２１ａｃ、２１ｂｃから他方の端部２１ａｄ、２１ｂｄへ向かって、順に配列されている。

第１コア脚部２２ａ、第２コア脚部２２ｂ、第３コア脚部２２ｃ、第４コア脚部２２ｄおよび第５コア脚部２２ｅは、第１方向に沿って、互いに間隔を空けて配列される。これにより、図２に示すように、第１コア脚部２２ａと第２コア脚部２２ｂとの間には第１隙間２４ａが形成され、第２コア脚部２２ｂと第３コア脚部２２ｃとの間には第２隙間２４ｂが形成され、第３コア脚部２２ｃと第４コア脚部２２ｄとの間には第３隙間２４ｃが形成され、第４コア脚部２２ｄと第５コア脚部２２ｅとの間には第４隙間２４ｄが形成される。

後述するように、それぞれの第１～第５コア脚部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅの間に形成される第１～第４隙間２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄの第１方向の長さは、全てが共通にはなっていない。ただし、これとは異なり、それぞれの第１～第５コア脚部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅが等間隔に配置されるコアを用いて、コイル装置を構成することも可能である。

図７は、XZ平面に平行な断面であって、コイル装置１０の中心を通る断面による、コイル装置１０の断面図である。図７に示すように、第２コア脚部２２ｂには第２ギャップ２２ｂａが形成されており、第３コア脚部２２ｃには第３ギャップ２２ｃａが形成されており、第４コア脚部２２ｄには第４ギャップ２２ｄａが形成されている。第３ギャップ２２ｃａの第２方向（Ｚ軸に平行な方向）の長さは、第２ギャップ２２ｂａおよび第４ギャップ２２ｄａの第２方向の長さより短い。これにより、コイル装置１０は、トランス部分および共振コイル部分で生じるリーケージを適切な値にすることができ、たとえば、コイル装置１０の一次側（図１０参照）に接続するチョークコイルなどを省略して、回路全体としての小型化を図ることができる。

なお、図７に示すように、第２～第４ギャップ２２ｂａ～２２ｄａはエアギャップであるが、第２～第４ギャップ２２ｂａ～２２ｄａとしてはエアギャップのみには限定されず、非磁性材料により第２～第４ギャップ２２ｂａ～２２ｄａが形成されていてもよい。また、第１コア脚部２２ａや第５コア脚部２２ｅにも、ギャップ（第１ギャップと第２ギャップ）が形成されていてもよい。この場合、第１コア脚部２２ａおよび第５コア脚部２２ｅに形成されるギャップの第２方向の長さは、第２～第４ギャップ２２ｂａ～２２ｄａのそれより短いことが、コイル装置１０の複合トランスとしての特性上、好ましい。

図８は、コイル装置１０における第２コア部分２０ｂと、第１巻線３１、第２巻線３２および第３巻線３３の配置状態を示す概念図であり、コイル装置１０におけるこれらの部材を上方から見た図である。なお、図８では、第１コア部分２０ａおよびボビン４０については、表示を省略している。

図８および図７に示すように、コアベース部２１ａ、２１ｂの一方の端部２１ａｃ、２１ｂｃから第３コア脚部２２ｃの中心までの第１方向（Ｘ軸方向に平行）に沿う距離は、他方の端部２１ａｄ、２１ｂｄから第３コア脚部２２ｃの中心までの第１方向に沿う距離より短い。すなわち、第１～第５コア脚部２２ａ～２２ｅは、第１方向に等間隔では配置されておらず、コア２０は、第１方向に関して非対称である。コア２０におけるコア脚部２２を、図７および図８に示すように配置することにより、第１～第３巻線３１、３２、３３を通過させる隙間を過不足なく形成し、コイル装置１０の小型化を図ることができる。

図２および図７に示すように、第１コア脚部２２ａと第２コア脚部２２ｂとの間には第１隙間２４ａが形成されており、第１巻線３１の第１巻回部３１ａが、第１隙間２４ａを通る。また、第２コア脚部２２ｂと第３コア脚部２２ｃの間には第２隙間２４ｂが形成されており、第２巻線３２の第２巻回部３２ａが、第２隙間２４ｂを通る。

また、第４コア脚部２２ｄと第５コア脚部２２ｅとの間には第４隙間２４ｄが形成されており、第３巻線３３の第３巻回部３３ａが第４隙間２４ｄを通る。さらに、第３コア脚部２２ｃと第４コア脚部２２ｄとの間には第３隙間２４ｃが形成されており、第１～第３巻線３１～３３の第１～第３巻回部３１ａ～３３ａが、第３隙間２４ｃを通る。

図７に示すように、第１方向に沿う幅に関して、第３隙間２４ｃは、第２隙間２４ｂより広い。また、第１方向に沿う幅に関して、第３隙間２４ｃは、第１隙間２４ａおよび第４隙間２４ｄより広い。第１～第３巻回部３１ａ～３３ａの全てが通過する第３隙間２４ｃの幅を、第１隙間２４ａ、第２隙間２４ｂおよび第４隙間２４ｄより広くすることにより、コア脚部２２の間に形成される第１～第４隙間２４ａ～２４ｄを、その第１～第４隙間２４ａ～２４ｄを通過する第１～第３巻回部３１ａ～３３ａに対応する、過不足ない幅とすることができ、コイル装置１０の小型化に資する。

図８に示すように、第１方向および第２方向に垂直な第３方向（Ｙ軸方向に平行、第３方向Ｄ３については図８参照）の長さに関して、第１コア脚部２２ａ（長さＬ１）と第５コア脚部２２ｅ（長さＬ５）とは略等しい。また、第３方向の長さに関して、第３コア脚部２２ｃ（長さＬ３）は、第１コア脚部２２ａ、第２コア脚部２２ｂ（長さＬ２）、第４コア脚部２２ｄ（長さＬ４）、第５コア脚部２２ｅのいずれよりも短い。

第１～第５コア脚部２２ａ～２２ｅの第３方向の長さを図８に示すようにすることにより、図２に示すように、第１コアベース部２２ａにおける第１方向の中間部分には、一方の端部２１ａｃおよび他方の端部２１ａｄより第３方向の幅の狭い窪み部２１ａａ、２１ａｂが形成される。これらの窪み部２１ａａ、２１ａｂには、図４に示すボビン４０における第１引出溝部４１ｂ、第２引出溝部４２ｂおよび第３引出溝部４３ｂ等を配置することができる。このように、第１コアベース部２１ａに窪み部２１ａａ、２１ａｂを形成し、そこに第１～第３引出溝部４１ｂ～４３ｂ等を配置することにより、第１～第３巻線３１～３３の引き出し部分のでっぱりを抑制し、コイル装置１０の小型化を図ることができる。

図８に示すように、第２方向（Ｚ軸に平行）に直交する断面による断面積に関して、第１コア脚部２２ａ（断面積Ｓ１）と第５コア脚部２２ｅ（断面積S５）とは略等しく、第３コア脚部２２ｃ（断面積Ｓ３）は、第１コア脚部２２ａと第５コア脚部２２ｅの和（断面積Ｓ１＋Ｓ３）に略等しい。このような関係とすることにより、コア２０の磁気特性を好適に確保できる。ただし、各コア脚部２２ａ～２２ｅは、第８に示す実施形態とは異なっていてもよい。

図６は、図１に示すコイル装置１０に含まれるボビン４０の分解斜視図である。図６に示すように、ボビン４０は、第１ボビン部４１と、第２ボビン部４２と、第３ボビン部４３とを有しており、第１ボビン部４１と、第２ボビン部４２と、第３ボビン部４３とは、互いに分離可能である。

図２に示すように、第１～第３ボビン部４１～４３は、一方のコアベース部である第１コアベース部２１ａと、他方のコアベース部である第２コアベース部２１ｂとの間に配置されている。図３および図７から理解できるように、第１ボビン部４１には、第１巻線３１の第１巻回部３１ａが巻回されている。また、第２ボビン部４２には、第２巻線３２の第２巻回部３２ａ（図７参照）が巻回されている。また、第３ボビン部４３には、第３巻線３３の第３巻回部３３ａが巻回されている。

図８に示すように、コイル装置１０が有する第１～第３巻線３１～３３の第１～第３巻回部３１ａ～３３ａは、第２～第３コア脚部２２ｂ～２２ｃのうち少なくとも１つの周りを周回するように、第１コアベース部２１ａと第２コアベース部２１ｂの間に配置されている。

図７および図８に示すように、第１巻線３１の第１巻回部３１ａは、コア２０の第１隙間２４ａと第３隙間２４ｃとを通り、コア２０における第２コア脚部２２ｂと第３コア脚部２２ｃとを囲むように巻回する。

また、第２巻線３２の第２巻回部３２ａは、コア２０の第２隙間２４ｂと第３隙間２４ｃとを通り、コア２０の第３コア脚部２２ｃを囲むように巻回する。さらに、第３巻線３３の第３巻回部３３ａは、コア２０の第４隙間２４ｄと第３隙間２４ｃとを通り、第４コア脚部２２ｄを囲むように巻回する。

図３は、コイル装置１０に含まれる第１～第３巻線３１～３３とボビン４０の概略斜視図であり、図４は、第１～第３巻線３１～３３とボビン４０をＺ軸正方向から見た上面図である。図２～図４に示すように、第１巻線３１は、第１巻回部３１ａから引き出される一対の第１引出部３１ｂを有する。第１巻線３１の両端部である第１引出部３１ｂは、第１ボビン部４１の第１引出溝部４１ｂを通って、第１ボビン部４１から外部へ引き出されている。

また、第２巻線３２は、第２巻回部３２ａから引き出される一対の第２引出部３２ｂ、３２ｃを有する。第２巻線３２の両端部である第２引出部３２ｂ、３２ｃの一方である第２引出部３２ｂは、第２ボビン部４２の第２引出溝部４２ｂを通って、第２ボビン部４２から外部へ引き出されている。第２引出部３２ｂ、３２ｃの他方である第２引出部３２ｃは、後述するように、第３巻線３３の第３引出部３３ｃに接続されている。

また、図４に示すように、第３巻線３３は、第３巻回部３３ａから引き出される一対の第３引出部３３ｂ、３３ｃを有する。一方の第３引出部３３ｂは、第３ボビン部４３の第３引出溝部４３ｂを通って、第３ボビン部４３から外部へ引き出されている。第３巻線３３における他方の第３引出部３３ｃは、第３ボビン部４３の第３引出溝部４３ｂを通って、第２巻線３２の他方の第２引出部３２ｃに接続されている。したがって、第２巻線３２と第３巻線３３とは、第２巻線３２の他方の第２引出部３２ｃと、第３巻線３３の他方の第３引出部３３ｃとを介して、電気的に接続している。

図１０は、コイル装置１０の回路を示す概念図である。図１０に示すように、コイル装置１０では、第１巻回部３１ａと第２巻回部３２ａとを含む部分によりトランス部分を構成し、第３巻回部３３ａを含む部分により共振コイル（二次共振コイル）部分を構成している。図９は、コイル装置１０のコア２０内に形成されるトランス部分による磁束の流れ（矢印６１）と共振コイル部分による磁束の流れ（矢印６２）を示す概念図である。

図９に示すように、コイル装置１０では、トランス部分と共振コイル部分との間の共通磁路が、従来の複合的なコイル装置に比べて多く生じるため、小型化の観点で有利である。コイル装置１０では、トランス部分と共振コイル部分とを隔てる磁路を形成しなくても、第１コア脚部２２ａおよび第５コア脚部２２ｅのギャップを、他の第２～第４コア脚部２２ｂ～２２ｄのギャップより小さくすることにより、相互に磁束が錯交しにくくなり、互いの動作に干渉する問題を防止できる。

また、コイル装置１０では、図１０に示すように電流の向きを調整することにより、トランス部分による磁束の流れ（矢印６１）と共振コイル部分による磁束の流れ（矢印６２）とが逆方向になる部分が多くなる。特に、コイル装置１０では、第１コア脚部２２ａおよび第５コア脚部２２ｅにおいて、トランス部分による磁束の流れ（矢印６１）と共振コイル部分による磁束の流れ（矢印６２）とが逆方向になる。コイル装置１０では、逆方向に磁束が生じるようにすることにより、磁束が相殺され、コア２０の各部の断面積を狭くすることができる。

ただし、コイル装置１０では、第１コア脚部２２ａおよび第５コア脚部２２ｅにおいて、トランス部分による磁束の流れ（矢印６１）と共振コイル部分による磁束の流れ（矢印６２）とが同じ方向になるように構成してもよい。コア２０の各部の断面積や、電流の方向は、コイル装置１０の動作条件や、各種のロスなどを考慮して決定することができる。

図６に示すように、第２ボビン部４２は、第２中空筒部４２ａと、一対の第２引出溝部４２ｂとを有する。第２中空筒部４２ａの外周には、第２巻線３２の第２巻回部３２ａ（図７参照）が配置される。第２ボビン部４２は、第２中空筒部４２ａの下端部の近傍に、中間鍔部４２ｄと第２ガイド部４２ｅとが形成されている。中間鍔部４２ｄおよび第２ガイド部４２ｅは、一層巻きである第２巻回部３２ａをガイドし、第２巻回部３２ａの第２方向への位置ずれや、巻き崩れを防止する。

図７に示すように、第２中空筒部４２ａは、第３コア脚部２２ｃを挿通させる。図９に示すように、第２中空筒部４２ａを挿通する第３コア脚部２２ｃは、コイル装置１０におけるトランス部分の中脚部として機能する。また、図７に示すように、第２隙間２４ｂに配置される第２中空筒部４２ａの一部には、第２巻回部３２ａの第２コア脚部２２ｂに対する絶縁距離を確保する第２カバー部４２ｃが取り付けられている。

図６に示す第１ボビン部４１は、第１中空筒部４１ａと一対の第２引出溝部４１ｂとを有する。第１中空筒部４１ａの外周には、第１巻線３１の第１巻回部３１ａ（図３および図７参照）が配置される。第１巻回部３１ａは２層巻きであるが、第１巻回部３１ａの巻き数および層数は、図７に示す実施形態のみには限定されない。

図５および図７に示すように、第１ボビン部４１の第１中空筒部４１ａは、第２ボビン部４２および第２コア脚部２２ｂを挿通させる。図７に示すように、第１中空筒部４１ａの内部には、第３コア脚部２２ｃ、第２中空筒部４２ａ、第２巻回部３２ａおよび第２コア脚部２２ｂの少なくとも一部が収容される。

図４に示すように、第１中空筒部４１ａの内部に収容される第２中空筒部４２ａの中心は、Ｚ軸方向から見て第１中空筒部４１ａの中心に一致せず、第１中空筒部４１ａの中心より、第３ボビン部４３の近くに配置される。これにより、第１中空筒部４１ａの内壁と、第２中空筒部４２ａの外周縁との間には、第２中空筒部４２ａの中心より第３ボビン部４３から離れたＸ軸負方向側に、より大きな隙間が形成される。この第１中空筒部４１ａの内壁と、第２中空筒部４２ａの外周縁との間に形成された隙間に、第２コア脚部２２ｂの少なくとも一部が挿入される。

図９に示すように、第１中空筒部４１ａを挿通する第２コア脚部２２ｂは、コイル装置１０におけるトランス部分のリーケージ調整用脚部として機能する。第２コア脚部２２ｂの第２ギャップ２２ｂａの長さを短くするとトランス部分のリーケージが増大し、第２ギャップ２２ｂａの長さを長くするとリーケージが減少する。なお、図７に示すように、第１隙間２４ａに配置される第１中空筒部４１ａの一部には、第１巻回部３１ａの第１コア脚部２２ａに対する絶縁距離を確保する第１カバー部４１ｃが取り付けられている。

図６に示す第３ボビン部４３は、第３中空筒部４３ａと一対の第３引出溝部４３ｂとを有する。第３中空筒部４３ａの外周には、第３巻線３３の第３巻回部３３ａ（図３および図７参照）が配置される。第３巻回部３３ａは２層巻きであるが、第３巻回部３３ａの巻き数および層数は、図７に示す実施形態のみには限定されない。

図４および図７に示すように、第３ボビン部４３の第３中空筒部４３ａは、第４コア脚部２２ｄを挿通させる。図９に示すように、第３中空筒部４３ａを挿通する第４コア脚部２２ｄは、コイル装置１０における共振コイル部分の中脚部として機能する。なお、図７に示すように、第４隙間２４ｄに配置される第３中空筒部４３ａの一部には、第３巻回部３３ａの第５コア脚部２２ｅに対する絶縁距離を確保する第３カバー部４３ｃが取り付けられている。また、第３隙間２４ｃに配置される第３中空筒部４３ａの他の一部には、第３巻回部３３ａの第１巻線３１に対する絶縁距離を確保する第３カバー部４３ｃが取り付けられている。

図４および図７に示すように、第１ボビン部４１と第３ボビン部４３とは、コア２０の第３隙間２４ｃで、互いに隣接するように配置される。図４に示すように、第３ボビン部４３の第３引出溝部４３ｂの他方は、第１方向に沿って第１ボビン部４１側へ延びている。また、第２引出溝部４２ｂと、第３引出溝部４３ｂとは、いずれも第１コアベース部２１ａに対してＹ軸負方向側に配置される。

コイル装置１０のコア２０の材質としては、特に限定されないが、フェライトや金属などの軟磁性体が挙げられる。たとえば、第１コア部分２０ａおよび第２コア部分２０ｂは、フェライトや金属などの粉末を、所定の形状に成形することなどにより作製することができる。また、ボビン４０の材質としては、特に限定されないが、絶縁性の樹脂等が挙げらる。たとえば、第１～第３ボビン部４１～４３は、樹脂等の材料を射出成形などによって成形することにより作製される。

なお、コイル装置１０のコア２０およびボビン４０の説明において、「分離可能」であるとは、コイル装置１０の組み立て工程において、一体ではなく分離した状態から組み立てられるものであることを意味し、コイル装置１０において、他の部材に接着等で固定されないもののみには限定されない。「分離可能」な関係にある部材としては、分離した状態から組み立てられ、組み立て時または組み立て後に他の部材に接着等により固定されるものも含まれる。

コイル装置１０の第１～第３巻線３１～３３としては、特に限定されないが、銅などの導線部分を有する被覆導線などが挙げられる。第１～第３巻線３１～３３としては、単線を用いてもよく、リッツ線などの撚り線を用いても構わない。

上述したコイル装置１０は、コイル装置１０の内部で第２巻線３２と第３巻線３３とをコンパクトに接続することができる。ただし、第２巻線３２と第３巻線３３とは、図８に示す実施形態とは異なり、コイル装置１０の内部で接続されていない態様も考えられる。この場合、第２巻線３２と第３巻線３３とは、コイル装置１０を実装する基板等を介して接続されることにより、図１０に示す回路と同様の回路を構成することができる。

コイル装置１０は、第１～第５コア脚部２２ａ～２２ｅを有するコア２０を用いて、第１～第３巻回部３１ａ～３３ａを第１～第４隙間２４ａ～２４ｄのうち所定の位置を通るように配置することにより、シンプルな工程で組み立て可能であって、小型低背化に有利である。すなわち、第１～第５コア脚部２２ａ～２２ｅの全てが、一対のコアベース部２１ａ、２１ｂの間に配置されるため、シンプルな工程で組み立て可能であり、小型低背化に有利である。また、第１巻回部３１ａ、第２巻回部３２ａおよび第３巻回部３３ａの全てが、コア２０の第３隙間２４ｃを通る構造であるため、コア２０の小型化および巻線長さの短縮の観点で有利である。

また、コイル装置１０は、一対のコアベース部２１ａ、２１ｂの間に、互いに分離可能な第１～第３ボビン部４１～４３を配置する構造を有するため、シンプルな工程で組み立て可能であり、小型低背化に有利である。

以上、実施形態を挙げて本発明に係るコイル装置１０を説明してきたが、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明は他の実施形態や変形例を多く含むことは言うまでもない。たとえば、コイル装置１０は、コア２０およびボビン４０等を収容するケース５０（図８参照）を有していてもよく、ケース５０にコア２０およびボビン４０等を固定するポッティング樹脂等を有していてもよい。

また、実施形態に示すコイル装置１０では、図１０に示すように、第２巻回部３２ａと第３巻回部３３ａとが直列接続されており、第１巻回部３１ａが一次側を構成し、第２巻回部３２ａと第３巻回部３３ａとが２次側を構成する。しかしながら、これとは異なり、第１巻回部３１ａと第３巻回部３３ａとが直列接続されており、第１巻回部３１ａと第３巻回部３３ａとが一次側を構成し、第２巻回部３２ａが２次側を構成するコイル装置も、本発明の実施形態の一つである。このような実施形態では、たとえば、図８に示す第３引出部３３ｃと、第１引出部３１ｂの一方とが、電気的に接続される。

１０…コイル装置
２０…コア
２０ａ…第１コア部分
２０ｂ…第２コア部分
２１…コアベース部
２１ａ…第１コアベース部
２１ａｃ…一方の端部
２１ａｄ…他方の端部
２１ａａ、２１ａｂ…窪み部
２１ｂ…第２コアベース部
２１ｂｃ…一方の端部
２１ｂｄ…他方の端部
２２…コア脚部
２２ａ…第１コア脚部
２２ｂ…第２コア脚部
２２ｂａ…第２ギャップ
２２ｃ…第３コア脚部
２２ｃａ…第３ギャップ
２２ｄ…第４コア脚部
２２ｄａ…第４ギャップ
２２ｅ…第５コア脚部
２４ａ…第１隙間
２４ｂ…第２隙間
２４ｃ…第３隙間
２４ｄ…第４隙間
Ｄ１…第１方向
Ｄ２…第２方向
Ｄ３…第３方向
３１…第１巻線
３１ａ…第１巻回部
３１ｂ…第１引出部
３２…第２巻線
３２ａ…第２巻回部
３２ｂ、３２ｃ…第２引出部
３３…第３巻線
３３ａ…第３巻回部
３３ｂ、３３ｃ…第３引出部
４０…ボビン
４１…第１ボビン部
４１ａ…第１中空筒部
４１ｂ…第１引出溝部
４１ｃ…第１カバー部
４２…第２ボビン部
４２ａ…第２中空筒部
４２ｂ…第２引出溝部
４２ｃ…第２カバー部
４２ｄ…中間鍔部
４２ｅ…第２ガイド部
４３…第３ボビン部
４３ａ…第３中空筒部
４３ｂ…第３引出溝部
４３ｃ…第３カバー部
５０…ケース

Claims (12)

1. 第１方向に延びており、前記第１方向に垂直な第２方向に所定の間隔を空けて、互いに略平行に配置される一対のコアベース部と、一対の前記コアベース部の少なくともいずれか一方側から他方側へ突出しており、前記第１方向に沿って前記コアベース部の前記第１方向における一方の端部から他方の端部へ向かって順に互いに間隔を空けて配列される第１コア脚部、第２コア脚部、第３コア脚部、第４コア脚部および第５コア脚部を有するコア脚部と、を有するコアと、
   前記第１コア脚部と前記第２コア脚部との間に形成される第１隙間と、前記第３コア脚部と前記第４コア脚部との間に形成される第３隙間とを通り、前記第２コア脚部および前記第３コア脚部を囲むように巻回する第１巻回部を有する第１巻線と、
   前記第２コア脚部と前記第３コア脚部との間に形成される第２隙間と、前記第３隙間とを通り、前記第３コア脚部を囲むように巻回する第２巻回部を有する第２巻線と、
   前記第４コア脚部と前記第５コア脚部との間に形成される第４隙間と、前記第３隙間とを通り、前記第４コア脚部を囲むように巻回する第３巻回部を有する第３巻線と、
   前記第１巻回部、前記第２巻回部、および前記第３巻回部が巻回されるボビンと、を有するコイル装置。
2. 前記第２巻線と、前記第３巻線とは、電気的に接続していることを特徴とする請求項１に記載のコイル装置。
3. 前記ボビンは、前記第１巻回部が巻回される第１ボビン部と、前記第２巻回部が巻回される第２ボビン部と、前記第３巻回部が巻回される第３ボビン部と、を有し、前記第１ボビン部、前記第２ボビン部および前記第３ボビン部は、互いに分離可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコイル装置。
4. 前記第２ボビン部は、前記第３コア脚部を挿通させる第２中空筒部を有し、
   前記第１ボビン部は、前記第２ボビン部および前記第２コア脚部を挿通させる第１中空筒部を有し、
   前記第３ボビン部は、前記第４コア脚部を挿通させる第３中空筒部を有する請求項３に記載のコイル装置。
5. 前記第１ボビン部と、前記第３ボビン部とは、前記第３隙間で互いに隣接する請求項３または請求項４に記載のコイル装置。
6. 前記コアベース部の前記一方の端部から前記第３コア脚部までの前記第１方向に沿う距離は、前記他方の端部から前記第３コア脚部までの前記第１方向に沿う距離より短い請求項１から請求項５までのいずれかに記載のコイル装置。
7. 前記第１方向に沿う幅に関して、前記第３隙間は、前記第２隙間より広い請求項１から請求項６までのいずれかに記載のコイル装置。
8. 前記第１方向および前記第２方向に垂直な第３方向の長さに関して、前記第１コア脚部と、前記第５コア脚部とは略等しい請求項１から請求項７までのいずれかに記載のコイル装置。
9. 前記第１方向および前記第２方向に垂直な第３方向の長さに関して、前記第３コア脚部は前記第１コア脚部、前記第２コア脚部、前記第４コア脚部および前記第５コア脚部のいずれよりも短いことを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれかに記載のコイル装置。
10. 前記第２方向に直交する断面による断面積に関して、前記第１コア脚部と前記第５コア脚部とは略等しく、前記第３コア脚部は、前記第１コア脚部と前記第５コア脚部の和に略等しいことを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれかに記載のコイル装置。
11. 前記第２コア脚部には、第２ギャップが形成されており、前記第３コア脚部には第３ギャップが形成されており、前記第４コア脚部には第４ギャップが形成されており、前記第３ギャップの前記第２方向の長さは、前記第２ギャップおよび前記第４ギャップの前記第２方向の長さより短いことを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれかに記載のコイル装置。
12. 第１方向に延びており、前記第１方向に垂直な第２方向に所定の間隔を空けて、互いに略平行に配置される一対のコアベース部と、一対の前記コアベース部の少なくともいずれか一方側から他方側へ突出しており、前記第１方向に沿って前記コアベース部の前記第１方向における一方の端部から他方の端部へ向かって順に互いに所定の間隔を空けて配列される第１コア脚部、第２コア脚部、第３コア脚部、第４コア脚部および第５コア脚部を有し、少なくとも一方の前記コアベース部を含む第１コア部分と、少なくとも他方のコアベース部を含む第２コア部分と、に分離可能であるコアと、
    一方の前記コアベース部と他方の前記コアベース部との間に配置されており、第１巻線の第１巻回部が巻回される第１ボビン部と、第２巻線の第２巻回部が巻回される第２ボビン部と、第３巻線の第３巻回部が巻回される第３ボビン部と、を有し、前記第１ボビン部、前記第２ボビン部および前記第３ボビン部が、互いに分離可能であるボビンと、を有するコイル装置。

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