JP2023092146A - コイル装置 - Google Patents
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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。
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。
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。
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。
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。
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
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240711 |