JP2000068130A - コイル装置 - Google Patents

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】コア部材１は２つの貫通孔２１、２２を有
する。貫通孔２１、２２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３
１、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、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、３２は、貫通孔２１、２２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、貫通孔２１、２２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、コア部材と、コイル
導体とを含む。前記コア部材は２本の貫通孔を有する。
前記２本の貫通孔は、前記コア部材の幅方向に互いに間
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。

【００１０】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
む。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。

【００１１】前記第１の導体辺及び前記第２の導体辺
は、前記貫通孔内に電気絶縁して挿入され、前記端子部
が前記貫通孔の外部に導出され、一方向に折り曲げられ
ている。前記第３の導体辺は、前記貫通孔の外部で、前
記端子部と同一方向に折り曲げられている。

【００１２】上記構成によれば、コア部材に設けられた
２本の貫通孔内に、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。

【００１３】しかも、コア部材に形成された貫通孔内
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、コア部材による完
全な閉磁路が形成される。

【００１４】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、端子部が貫通孔の外部に導出され、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。

【００１５】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の導体辺が、貫通孔
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。

【００１６】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。

【００１７】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、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。

【００１８】更に好ましい態様として、コア部材は、底
面と、前記側面との間に傾斜面を有する。傾斜面は、コ
ア部材の底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、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、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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】

【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、
コア部材１と、コイル導体３とを含む。コア部材１は、
高周波特性の良好な磁性材料によって構成する。好まし
い例としては、例えば、ＭｎＺｎ系フェライト、ＮｉＺ
ｎ系フェライト等の磁性材料を挙げることができる。コ
ア部材１は、２つの貫通孔２１、２２を有する。貫通孔
２１、２２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。

【００２２】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、貫通孔２１、２２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、２〜３
ｍｍ程度の幅に選定される。

【００２３】上記構成によれば、コア部材１に設けられ
た２本の貫通孔２１、２２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。

【００２４】しかも、コア部材１の貫通孔２１、２２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、
コア部材１による完全な閉磁路が形成される。

【００２５】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
が貫通孔２１、２２の外部に導出され、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、３２１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。

【００２６】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、貫通孔２１、２
２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、３
２１とは反対側においても、第３の導体辺３３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５２
に、半田付け６２等の手段によって、接続固定できる。

【００２７】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。

【００２８】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、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、コア部材１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。

【００２９】また、両端子部３１１、３２１及び第３の
導体辺３３は、先端部が、コア部材１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、６２することができる。

【００３０】コイル導体３の第１の導体辺３１及び第２
の導体辺３２を、貫通孔２１、２２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。

【００３１】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。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。

【００３２】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、コア部材１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、コア部材１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。

【００３３】第２の態様は、少なくとも貫通孔２１、２
２の内面に電気絶縁膜を付着することである。電気絶縁
膜は、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、コア部材１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。

【００３４】第３の態様は、コア部材１を、絶縁性磁性
材料で構成することである。その一例は、コア部材１
を、固有抵抗値の高いフェライト磁性材料、例えば、Ｎ
ｉーＺｎ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、コア部材１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。

【００３５】図８は本発明に係るコイル装置の別の実施
例を示す断面図である。この実施例では、コア部材１
は、外面（底面）と、側面１１、１２との間に、角度θ
で傾斜する傾斜面１３、１４を有する。傾斜面１３、１
４は、コア部材１の外面（底面）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。

【００３６】図９は図８に示したコイル装置を回路基板
に実装した時の状態を示す図である。図示するように、
図８の実施例に示すコイル装置の場合、その端子部３１
１、３２１及び第３の導体辺３３を、コア部材１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、コア部材１との間に、大きな半田付着空間を生じさ
せ、半田付け６１、６２に用いられる半田を、この空間
に回り込ませ、十分な半田付け強度を確保することがで
きる。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】チョークコイル７２は、本発明に係るコイ
ル装置であり、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。

【００４１】

【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】本発明に係るコイル装置の別の実施例を示す断
面図である。

【図９】図８に示したコイル装置を回路基板に実装した
ときの状態を示す図である。

【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 コア部材 ２１、２２ 貫通孔 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

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｆ 37/00 Ｈ０１Ｆ 37/00 Ｎ 27/24 Ｄ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コア部材と、コイル導体とを含むコイル
   装置であって、 前記コア部材は、２本の貫通孔を有しており、 前記２本の貫通孔は、前記コア部材の幅方向に互いに間
   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、前記貫通孔
   内に電気絶縁して挿入され、前記端子部が前記貫通孔の
   外部に導出され、かつ、一方向に折り曲げられており、 前記第３の導体辺は、前記貫通孔の外部で、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。
2. 【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。
3. 【請求項３】請求項２に記載されたコイル装置であっ
   て、 前記コア部材は、ＮｉーＺｎ系フェライト磁性材料でな
   るコイル装置。
4. 【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。
5. 【請求項５】 請求項４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。
6. 【請求項６】 請求項５に記載されたコイル装置であっ
   て、 前記コア部材は、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。