JP2000068129A

JP2000068129A - コイル装置

Info

Publication number: JP2000068129A
Application number: JP10235123A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Sugimoto; 聡杉本; Norio Sato; 則夫佐藤
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1998-08-21
Filing date: 1998-08-21
Publication date: 2000-03-03
Anticipated expiration: 2018-08-21
Also published as: JP2951324B1

Abstract

(57)【要約】【課題】高度の取り付け安定性、及び、大きな機械的
接続強度を確保し得る高周波大電流用コイル装置を提供
する。【解決手段】第１のコア部材１及び第２のコア部材２
は、一面が互いに対向して重ね合わされている。溝４
１、４２は幅方向Ｙに互いに間隔を隔てて、長さ方向Ｘ
にほぼ平行に延び、長さ方向Ｘの両端で開口している。
コイル導体３の第１、第２の導体辺３１、３２は、間隔
を隔てて互いに対向し、それぞれの一端が端子部３１
１、３２１となっていて、他端が第３の導体辺３３によ
って互いに連続している。第１、第２の導体辺３１、３
２は、溝４１、４２内に電気絶縁して挿入されている。
端子部３１１、３２１、及び、第３の導体辺３３は、溝
４１、４２の外部で、同一方向に折り曲げられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コイル装置に関
し、更に詳しくは、高周波大電流を通すのに適したコイ
ル装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】近年、スイッチング電源は、小型、軽量
化等の要請から、スイッチング周波数が２００ｋＨｚ以
上に高周波化されている。このような高周波のスイッチ
ング電源において、スイッチング周波数によって駆動さ
れるコイル装置は、インダクタンスが小さくてよいの
で、１ターン程度の巻き数で済むが、例えば２０Ａ程度
の大電流が流れるので、十分大きな電流容量を有するこ
とが必要である。このようなコイル装置は、例えば、実
開平２ー１０１５１０号公報等に開示されている。この
公知文献に記載されたコイル装置は、Ｅ形状の一対のフ
ェライト磁心の間に、Ｕ形状のコイル導体を、絶縁して
挟み込んだ１ターン構造になっていた。コイル導体は、
銅板等の導体板をＵ形状に加工して得られたものであ
る。

【０００３】Ｕ形状のコイル導体の両端は、フェライト
磁心の外部に導出され、同一方向に折り曲げられ、折り
曲げられた先端部が、外部接続用端子として用いられ
る。外部接続用端子となる両端とは反対側は、Ｕ形状の
底部（折り返し部）となっていて、一対のフェライト磁
心の重ね合わせ面とほぼ平行な平面状として、一対のフ
ェライト磁心の外部に導出されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した先行技術の問
題点は、Ｕ形状のコイル導体の両端を、外部接続用端子
として用いる構造であるので、片持ち状態で回路基板等
に実装せざるを得ず、取り付け状態が不安定になった
り、機械的接続強度が不充分になる等の不具合を生じ易
いことである。

【０００５】しかも、コイル導体は、一対のフェライト
磁心の間に配置されており、フェライト磁心の重量が片
持ち状態のコイル導体に加わるため、振動、衝撃等によ
る影響を受け、取り付け安定性の低下や、機械的接続強
度の劣化を招き易い。

【０００６】本発明の課題は、高周波大電流を通すのに
適したコイル装置を提供することである。

【０００７】本発明のもう一つの課題は、回路基板等へ
実装した場合、高度の取り付け安定性、及び、大きな機
械的接続強度を確保し得るコイル装置を提供することで
ある。

【０００８】本発明のもう一つの課題は、小型、薄型及
び軽量化に適した構造を持つコイル装置を提供すること
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、本発明に係るコイル装置は、第１のコア部材と、
第２のコア部材と、コイル導体とを含む。前記第１のコ
ア部材及び前記第２のコア部材は、一面が互いに対向し
て重ね合わされている。前記第１のコア部材及び前記第
２のコア部材の少なくとも一方は、重ね合わせ面に少な
くとも１つの溝を有する。

【００１０】前記第１のコア部材及び前記第２のコア部
材を重ね合わせたときに生じる前記溝の数は２本であ
る。前記２本の溝は、前記重ね合わせ面に長さ方向及び
幅方向を仮想したとき、幅方向に互いに間隔を隔てて長
さ方向に延び、長さ方向の両端で開口している。

【００１１】前記コイル導体は、金属導体板で構成さ
れ、第１の導体辺、第２の導体辺及び第３の導体辺を含
んでいる。前記第１の導体辺及び前記第２の導体辺は、
間隔を隔てて互いに対向し、それぞれの一端が端子部と
なっていて、他端が前記第３の導体辺によって互いに連
続している。

【００１２】前記第１の導体辺及び前記第２の導体辺
は、前記溝内に電気絶縁して挿入されている。

【００１３】上記構成によれば、第１のコア部材と、第
２のコア部材との重ね合わせ面において、２本の溝内
に、約１ターンのコイル導体を配置したコイル装置が得
られる。コイル導体は金属導体板によって構成されてい
るので、断面積が大きくなり、大きな電流容量が確保さ
れる。このようなコイル装置は、例えば、チョッパ方式
のスイッチング電源の出力回路等のように、高周波大電
流回路に適する。

【００１４】第１のコア部材と第２のコア部材とは、一
面が互いに対向して重ね合わされており、その重ね合わ
せ面に形成された溝内に、コイル導体の第１の導体辺及
び第２の導体辺を、電気絶縁して挿入する構造であるの
で、コイル導体に流れる電流によって生じる磁束に対し
て、第１のコア部材及び第２のコア部材による閉磁路が
形成される。

【００１５】更に、第１の導体辺及び第２の導体辺は、
間隔を隔てて互いに対向し、それぞれの一端が端子部と
なっていて、端子部が溝の外部に導出され、かつ、重ね
合わせ方向で見て一方向に折り曲げられている。したが
って、第１の導体辺及び第２の導体辺の両端子部を、外
部接続用端子として用い、回路基板等に備えられた導体
パターンに半田付け等の手段によって接続固定できる。

【００１６】しかも、第１の導体辺及び第２の導体辺の
両端子部とは反対側に位置する第３の導体辺の少なくと
も一部が、溝の外部で、端子部と同一方向に折り曲げら
れている。したがって、第１の導体辺及び第２の導体辺
の両端子部とは反対側においても、第３の導体辺の一部
を、ダミー端子として、回路基板上のダミー導体パター
ンに、半田付け等の手段によって、接続固定できる。

【００１７】結局、実装状態としては、第１の導体辺及
び第２の導体辺の両端子部と、その反対側にある第３の
導体辺の一部とを、回路基板上の導体パターンに、半田
付け等の手段によって、接続固定した構造となる。この
ため、回路基板等へ実装した場合、高度の取り付け安定
性、及び、大きな機械的接続強度を確保し得る。

【００１８】好ましくは、第１の導体辺及び第２の導体
辺の両端子部及び第３の導体辺は、第１のコア部材の側
面に沿って折り曲げられる。この構造によれば、長さ寸
法を最小にし、小型、軽量化を達成することができる。
しかも、第３の導体辺が放熱部分として動作するので、
放熱性を向上させることができる。

【００１９】更に好ましい態様として、第１のコア部材
は、前記重なり面と対向する底面と、前記側面との間に
傾斜面を有する。傾斜面は、第１のコア部材または第２
のコア部材の外面に近づくにつれて、端子部及び第３の
導体辺との間の距離を拡大する方向に傾斜させる。この
構造によれば、端子部及び第３の導体辺を、第１のコア
部材及び第２のコア部材の側面に、近接する状態で折り
曲げた場合でも、傾斜辺によって、端子部及び第３の導
体辺と、第１のコア部材及び第２のコア部材との間に、
大きな半田付着空間を生じさせ、十分な半田付け強度を
確保することができる。

【００２０】本発明に係るコイル装置は、スイッチング
回路に用いることができる。このようなスイッチング回
路の具体例は、スイッチ素子のスイッチング出力を、直
流電圧に変換して出力するスイッチング電源、特に、チ
ョッパ方式のスイッチング電源である。

【００２１】本発明の他の目的、構成及び利点について
は、添付図を参照し、更に具体的に説明する。添付図面
は単に例を示すに過ぎない。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係るコイル装置の
分解斜視図、図２は図１に示したコイル装置の外観斜視
図、図３は図１に示したコイル装置を、図２とは逆方向
から見た斜視図、図４は図２の４ー４線に沿った断面図
である。図示するように、本発明に係るコイル装置は、
第１のコア部材１と、第２のコア部材２と、コイル導体
３とを含む。第１のコア部材１及び第２のコア部材２
は、一面が互いに対向して重ね合わされている。第１の
コア部材１及び第２のコア部材２は、重ね合わせ面にお
いて、接着剤等によって接合されていてもよいし、弾性
を有するバンドまたはテープ等によって互いに結合して
あってもよい。第１のコア部材１及び第２のコア部材２
は、例えば、ＭｎＺｎ系フェライト、ＮｉＺｎ系フェラ
イト磁性材料等によって構成することができる。第１の
コア部材１及び第２のコア部材２は、磁気特性がほぼ同
一であってもよいし、異なっていてもよい。

【００２３】第１のコア部材１及び第２のコア部材２の
少なくとも一方は、重ね合わせ面に少なくとも１つの溝
４１、４２を有する。第１のコア部材１及び第２のコア
部材２を重ね合わせたときに生じる溝４１、４２の数は
２本である。２つの溝４１、４２を用意するに当たり、
溝４１、４２の一方を、第１のコア部材１に備え、溝４
１、４２の他方を第２のコア部材２に備える構造でもよ
いし、２つの溝４１、４２を、第１のコア部材１または
第２のコア部材２の何れか一方に備える構造でもよい。

【００２４】実施例では、２本の溝４１、４２は、第１
のコア部材１の重ね合わせ面に備えられている。これら
の溝４１、４２は重ね合わせ面に長さ方向Ｘ及び幅方向
Ｙを仮想したとき、幅方向Ｙに互いに間隔を隔てて、長
さ方向Ｘにほぼ平行に延び、長さ方向Ｘの両端で開口し
ている。第２のコア部材２は、重ね合わせ面が、平面で
ある。

【００２５】コイル導体３は、金属導体板で構成され、
第１の導体辺３１、第２の導体辺３２及び第３の導体辺
３３を含んでいる。コイル導体３は、例えば、０．５ｍ
ｍ以上の厚みを有する銅板を打ち抜いて製造することが
できる。第１の導体辺３１及び第２の導体辺３２は、間
隔を隔てて互いに対向し、それぞれの一端が端子部３１
１、３２１となっていて、他端が第３の導体辺３３によ
って互いに連続している。第１の導体辺３１及び第２の
導体辺３２は、溝４１、４２内に電気絶縁して挿入され
ている。第１の導体辺３１、第２の導体辺３２及び第３
の導体辺３３の幅は、前述した厚みを前提として、流れ
る電流を考慮して定められる。一例であるが、スイッチ
ング電源用としては、０．５ｍｍの厚みで、２〜３ｍｍ
程度の幅に選定される。

【００２６】上記構成によれば、第１のコア部材１と、
第２のコア部材２との重ね合わせ面において、２本の溝
４１、４２の内部に、約１ターンのコイル導体３を配置
したコイル装置が得られる。コイル導体３は金属導体板
によって構成されているので、断面積が大きくなり、大
きな電流容量が確保される。このようなコイル装置は、
例えば、チョッパ方式のスイッチング電源の出力回路等
のように、高周波大電流回路に適する。

【００２７】第１のコア部材１と第２のコア部材２と
は、一面が互いに対向して重ね合わされており、その重
ね合わせ面に形成された溝４１、４２の内部に、コイル
導体３の第１の導体辺３１及び第２の導体辺３２を、電
気絶縁して挿入する構造であるので、コイル導体３に流
れる電流によって生じる磁束に対して、第１のコア部材
１及び第２のコア部材２による閉磁路が形成される。

【００２８】第１の導体辺３１及び第２の導体辺３２
は、間隔を隔てて互いに対向し、それぞれの一端が端子
部３１１、３２１となっていて、端子部３１１、３２１
が溝４１、４２の外部に導出され、かつ、重ね合わせ方
向で見て一方向に折り曲げられている。したがって、回
路基板への実装に当たって、図５に示すように、第１の
導体辺３１及び第２の導体辺３２の両端子部３１１、３
２１を、外部接続用端子として用い、回路基板５に備え
られた導体パターン５１に半田付け６１等の手段によっ
て接続固定できる。

【００２９】しかも、第１の導体辺３１及び第２の導体
辺３２の両端子部３１１、３２１とは反対側に位置する
第３の導体辺３３の少なくとも一部が、溝４１、４２の
外部で、端子部３１１、３２１と同一方向に折り曲げら
れている。したがって、図５に示すように、第１の導体
辺３１及び第２の導体辺３２の両端子部３１１、３２１
とは反対側においても、第３の導体辺３３の一部を、ダ
ミー端子として、回路基板５上のダミー導体パターン５
２に、半田付け６２等の手段によって、接続固定でき
る。

【００３０】結局、実装状態としては、第１の導体辺３
１及び第２の導体辺３２の両端子部３１１、３２１のみ
ならず、その反対側にある第３の導体辺３３の一部を
も、回路基板５上の導体パターン５１、５２に、半田付
け６１、６２等の手段によって、接続固定した構造とな
る。このため、回路基板５へ実装した場合、高度の取り
付け安定性、及び、大きな機械的接続強度を確保し得
る。

【００３１】実施例では、第１の導体辺３１及び第２の
導体辺３２の両端子部３１１、３２１及び第３の導体辺
３３は、第１のコア部材１の側面１１、１２に沿って折
り曲げられる。この構造によれば、長さ寸法を最小に
し、小型、軽量化を達成することができる。しかも、第
３の導体辺３３が、第１のコア部材１及び第２のコア部
材２の外部に位置し、放熱部分として動作するので、放
熱性が向上する。

【００３２】また、両端子部３１１、３２１及び第３の
導体辺３３は、先端部が、第１のコア部材１または第２
のコア部材２の外面よりも突出するように折り曲げられ
ている。この構造によれば、両端子部３１１、３２１及
び第３の導体辺３３の先端部を、回路基板５上の導体パ
ターン５１、５２に接触させ、確実に半田付け６１、６
２することができる。

【００３３】更に、図１〜図４に示した実施例におい
て、第１のコア部材１は、重なり面と対向する外面（底
面）と、側面１１、１２との間に、角度θで傾斜（図４
参照）する傾斜面１３、１４を有する。傾斜面１３、１
４は、第１のコア部材１または第２のコア部材２の外面
に近づくにつれて、端子部３１１、３２１及び第３の導
体辺３３との間の距離を拡大する方向に傾斜させる。こ
の構造によれば、端子部３１１、３２１及び第３の導体
辺３３を、第１のコア部材１及び第２のコア部材２の側
面に近接する状態で折り曲げた場合でも、傾斜面１３、
１４によって、端子部３１１、３２１及び第３の導体辺
３３と、第１のコア部材１及び第２のコア部材２との間
に、大きな半田付着空間を生じさせ、半田付け６１、６
２に用いられる半田を、この空間に回り込ませ（図５参
照）、十分な半田付け強度を確保することができる。

【００３４】コイル導体３の第１の導体辺３１及び第２
の導体辺３２を、溝４１、４２内に電気絶縁して挿入す
る手段として、次の３つの態様を取ることができる。

【００３５】第１の態様は、少なくとも、コイル導体３
の第１の導体辺３１及び第２の導体辺３２を、電気絶縁
膜で覆うことである。

【００３６】図６は第１の態様による電気絶縁処理を施
したコイル導体の斜視図、図７は図６の７ー７線に沿っ
た断面図である。この実施例では、コイル導体３の第１
の導体辺３１及び第２の導体辺３２のほぼ全面を、電気
絶縁膜３０で覆ってある。端子部３１１、３２１、及
び、第３の導体辺３３は、導体パターンへの半田付け
（図５参照）のために、電気絶縁膜３０では覆わない。
電気絶縁膜３０としては、例えば、５０μｍ程度の膜厚
を有するフッ素膜が適している。このようなフッ素膜で
なる電気絶縁膜３０はコーティング技術によって形成す
ることができる。

【００３７】図６及び図７に示した絶縁処理によれば、
コイル導体３を、第１のコア部材１及び第２のコア部材
３に直接に組み込むことができるので、組立作業が容易
になると共に、組立工数が低減できる。また、第１のコ
ア部材１及び第２のコア部材２の材料として、電気絶縁
抵抗の高低をそれほど考慮することなく、専ら、高周波
磁気特性の良好なものを選択使用し、磁気特性を向上さ
せることができる。

【００３８】第２の態様は、少なくとも溝４１、４２の
内面に電気絶縁性を付与することである。第８図は第２
の態様による絶縁処理を施した第１のコア部材１の斜視
図、図９は図８に示した第１のコア部材１の拡大側面図
である。

【００３９】図示するように、溝４１、４２の内面に電
気絶縁膜３０を付着させてある。電気絶縁膜３０は、上
述したフッ素膜によって構成することができる。第２の
態様を採用した場合は、絶縁処理を施さないコイル導体
３を用いることができる他、第１のコア部材１及び第２
のコア部材２の材料として、電気絶縁抵抗の高低をそれ
ほど考慮することなく、専ら、高周波磁気特性の良好な
ものを選択使用し、磁気特性を向上させることができ
る。

【００４０】第３の態様は、第１のコア部材１及び第２
のコア部材２を、電気絶縁性を有する磁性材料で構成す
ることである。その一例は、第１のコア部材１及び第２
のコア部材２を、固有抵抗値の高いフェライト磁性材
料、例えばＮｉＺｎ系フェライト磁性材料で構成するこ
とである。もう一つの例は、第１のコア部材１及び第２
のコア部材２を、金属磁性粉やフェライト磁性粉等の磁
性粉と、絶縁樹脂と混合した複合磁性材料によって構成
することである。第３の態様によれば、絶縁処理を施さ
ないコイル導体３を用いることができる。

【００４１】本発明に係るコイル装置は、スイッチング
回路に用いることができる。具体的には、スイッチング
電源、特に、チョッパ方式のスイッチング電源である。
このスイッチング電源は、昇圧型であってあってもよい
し、降圧型であってもよい。

【００４２】図１０は降圧型チョッパ方式スイッチング
電源の回路図を示している。このスイッチング電源は、
スイッチ素子７１と、チョークコイル７２と、ダイオー
ド７３と、コンデンサ７４と、制御回路７５とを含む。
チョークコイル７２は、本発明に係るコイル装置によっ
て構成されている。スイッチ素子７１は、制御回路７５
によって、そのスイッチング動作が制御され、直流電源
７６から供給される直流入力電圧Ｖｉｎを、例えば２０
０ｋＨｚの高いスイッチング周波数でスイッチングす
る。スイッチ素子７１のオン期間には、チョークコイル
７２を通して電流が流れ、負荷７７に電力が供給され
る。

【００４３】スイッチ素子７１のオン期間に、チョーク
コイル７２に蓄積されたエネルギーは、スイッチ素子７
１のオフ期間に、ダイオード７３を通して、負荷７７に
供給される。

【００４４】チョークコイル７２は、本発明に係るコイ
ル装置であり、第１のコア部材１と、第２のコア部材２
との重ね合わせ面に約１ターンのコイル導体３を配置し
た構造（図１〜図４参照）となり、インダクタンスは小
さいが、２００ｋＨｚ以上の高いスイッチング周波数で
用いられるので、問題はない。しかも、コイル導体３
は、金属導体板によって構成されているので、断面積が
大きくなり、大きな負荷電流を流すことができる。

【００４５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
のような効果を得ることができる。（ａ）高周波大電流を通すのに適したコイル装置を提供
することができる。（ｂ）回路基板等へ実装した場合、高度の取り付け安定
性、及び、大きな機械的接続強度を確保し得るコイル装
置を提供することができる。（ｃ）小型、薄型及び軽量化に適した構造を持つコイル
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るコイル装置の分解斜視図である。

【図２】図１に示したコイル装置の外観斜視図である。

【図３】図１に示したコイル装置を、図２とは逆方向か
ら見た斜視図である。

【図４】図２の４ー４線に沿った断面図である。

【図５】図１〜図４に示したコイル装置の使用状態を示
す図である。

【図６】第１の態様による電気絶縁処理を施したコイル
導体の斜視図である。

【図７】図６の７ー７線に沿った断面図である。

【図８】第２の態様による絶縁処理を施した第１のコア
部材の斜視図である。

【図９】図８に示した第１のコア部材の拡大側面図であ
る。

【図１０】本発明に係るコイル装置を用いたスイッチン
グ電源の回路図である。

【符号の説明】

１第１のコア部材２第２のコア部材３コイル導体３１第１の導体辺３２第２の導体辺３３第３の導体辺４１、４２溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１のコア部材と、第２のコア部材と、
コイル導体とを含むコイル装置であって、前記第１のコア部材及び前記第２のコア部材は、一面が
互いに対向して重ね合わされており、前記第１のコア部材及び前記第２のコア部材の少なくと
も一方は、重ね合わせ面に少なくとも１つの溝を有して
おり、前記第１のコア部材及び前記第２のコア部材を重ね合わ
せたときに生じる前記溝の数は２本であり、前記２本の溝は、前記重ね合わせ面に長さ方向及び幅方
向を仮想したとき、幅方向に互いに間隔を隔てて長さ方
向に延び、長さ方向の両端で開口しており、前記コイル導体は、金属導体板で構成され、第１の導体
辺、第２の導体辺及び第３の導体辺を含んでおり、前記第１の導体辺及び前記第２の導体辺は、間隔を隔て
て互いに対向し、それぞれの一端が端子部となってい
て、他端が前記第３の導体辺によって互いに連続してお
り、前記第１の導体辺及び前記第２の導体辺は、前記溝内に
電気絶縁して挿入され、前記端子部が前記溝の外部に導
出され、かつ、重ね合わせ方向で見て一方向に折り曲げ
られており、前記第３の導体辺に属する少なくとも一部は、前記溝の
外部で、前記端子部と同一方向に折り曲げられているコ
イル装置。
【請求項２】請求項１に記載されたコイル装置であっ
て、前記第１のコア部材及び前記第２のコア部材は、電気絶
縁性を有する磁性材料でなるコイル装置。
【請求項３】請求項２に記載されたコイル装置であっ
て、前記第１のコア部材及び前記第２のコア部材は、フェラ
イト磁性材料でなるコイル装置。
【請求項４】請求項１に記載されたコイル装置であっ
て、前記第１のコア部材及び前記第２のコア部材は、少なく
とも前記溝の内面が電気絶縁性を有するコイル装置。
【請求項５】請求項１に記載されたコイル装置であっ
て、前記コイル導体は、少なくとも、前記第１の導体辺及び
前記第２の導体辺の表面が、電気絶縁処理されているコ
イル装置。
【請求項６】請求項１乃至５の何れかに記載されたコ
イル装置であって、前記２つの溝は、前記第１のコア部材に備えられている
コイル装置。
【請求項７】請求項６に記載されたコイル装置であっ
て、前記端子部及び前記第３の導体辺は、前記第１のコア部
材の側面に沿って折り曲げられているコイル装置。
【請求項８】請求項７に記載されたコイル装置であっ
て、前記端子部及び前記第３の導体辺は、先端部が、前記第
１のコア部材の底面よりも突出しているコイル装置。
【請求項９】請求項７または８の何れかに記載された
コイル装置であって、前記第１のコア部材は、前記重なり面と対向する底面
と、前記側面との間に傾斜面を有しており、前記傾斜面は、前記底面に近づくにつれて、前記端子部
及び前記第３の導体辺との間の距離を拡大する方向に傾
斜しているコイル装置。