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JP2018125442A - コイル部品 - Google Patents

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Abstract

【課題】交流抵抗が抑制され、十分なＱ値を確保することが可能な構造のコイル部品を提供する。【解決手段】コイル部品は、コア３０と、コア３０の周囲に巻回されたコイルと、を備えるコイル部品であって、コア３０は、コイルの軸心方向に直線状に並んで配置された複数個の分割コア３１を含んで構成されており、複数個の分割コア３１のうち互いに隣り合う分割コア３１どうしの間に、非磁性材料の介在層（例えば絶縁被膜３５により構成されている）がそれぞれ配置されている。【選択図】図３

Description

本発明は、コイル部品に関する。
棒状のコアと、コアの周囲に巻回されたコイルと、を備えるコイル部品が知られている（例えば特許文献１）。
特開２００６−６６８４７号公報
本発明者の検討によれば、特許文献１に記載されたような構造のコイル部品では、交流抵抗に起因して、電力の大きな損失が生じ、Ｑ値を十分に確保できない可能性がある。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、交流抵抗が抑制され、十分なＱ値を確保することが可能な構造のコイル部品を提供するものである。
本発明によれば、コアと、前記コアの周囲に巻回されたコイルと、を備えるコイル部品であって、
前記コアは、前記コイルの軸心方向に直線状に並んで配置された複数個の分割コアを含んで構成されており、
前記複数個の分割コアのうち互いに隣り合う分割コアどうしの間に、非磁性材料の介在層がそれぞれ配置されているコイル部品が提供される。
本発明によれば、交流抵抗を抑制し、十分なＱ値を確保することが可能となる。
第１実施形態に係るコイル部品が備えるコアの斜視図である。 第１実施形態に係るコイル部品が備えるコアの正面図である。 第１実施形態に係るコイル部品が備えるコアの正面断面図である。 第１実施形態に係るコイル部品が備えるボビンの斜視図である。 第１実施形態に係るコイル部品の斜視図である。 第１実施形態に係るコイル部品ユニット（コイル部品）の斜視図である。 第１実施形態に係るコイル部品ユニット（コイル部品）の平断面図である。 第２実施形態に係るコイル部品が備えるコアの斜視図である。 第２実施形態に係るコイル部品が備えるコアの正面断面図である。 図１０（ａ）は第１実施形態の変形例に係るコイル部品が備えるコアの正面断面図であり、図１０（ｂ）は第２実施形態の変形例に係るコイル部品が備えるコアの正面断面図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。
〔第１実施形態〕
先ず、図１から図５を用いて本実施形態に係るコイル部品４０について説明する。
本実施形態に係るコイル部品４０は、コア３０と、コア３０の周囲に巻回されたコイル１０と、を備えるコイル部品４０であって、コア３０は、コイル１０の軸心方向に直線状に並んで配置された複数個の分割コア３１を含んで構成されており、複数個の分割コア３１のうち互いに隣り合う分割コア３１どうしの間に、非磁性材料の介在層（例えば、図３に示す絶縁被膜３５により構成されている）がそれぞれ配置されている。
なお、コア３０を構成する複数個の分割コア３１が、コイル１０の軸心方向に直線状に並んで配置されているということは、換言すれば、コア３０の軸方向に沿ってコイル１０が巻回されていることを意味する。
本実施形態に係るコイル部品４０によれば、コア３０を構成する複数個の分割コア３１どうしの間に、非磁性材料の介在層がそれぞれ配置されていることにより、漏洩磁束を抑制できることから、コイル１０の交流抵抗を抑制することができる。
本実施形態に係るコイル部品４０は、電界結合非接触給電システム用の共振コイルとして好適に用いることができ、高周波（例えばＭＨｚ帯）かつ大電力（ｋｗ以上）に対応でき、且つ、低損失な構造にすることができる。そのような共振コイルでは、浮遊容量、近接効果およびコア損失による交流抵抗が大きな損失となるが、本実施形態によれば、漏洩磁束の抑制と磁束の表皮効果低減によりコア損失を低減できるためＱ値に優れた共振コイルを実現することができる。
以下、詳細に説明する。
図１から図３のいずれかに示すように、本実施形態の場合、コア３０を構成する分割コア３１の各々は、環状（例えば円環状）の形状に形成されている。
そして、分割コア３１の軸方向がコイル１０の軸心方向と一致するように、コイル１０がコア３０の周囲に配置されている（図５、図７参照）。
円環状の分割コア３１の集合体であるコア３０は、円筒状に形成されている。
すなわち、本実施形態の場合、コア３０は、円筒状のコア本体３０ａにより構成されており、コア本体３０ａの内側には円柱状の中空部３０ｂが形成されている。
図３に示すように、分割コア３１の表面全体に、非磁性材料の被膜（例えば、絶縁被膜３５）が形成されており、この被膜において、隣接する分割コア３１に面する部分が、上記の介在層を構成している。
すなわち、各分割コア３１は、磁性材料により構成されていて環状（例えば円環状）に形成されている分割コア本体３４と、分割コア本体３４の表面全体に形成されている絶縁被膜３５と、を備えて構成されている。
絶縁被膜３５は、例えば、樹脂等の絶縁性の材料により構成されている。
なお、例えば、各分割コア３１（各分割コア本体３４）は、当該分割コア３１の軸方向における両端面の周縁部（外周側の周縁部及び内周側の周縁部）が面取り形状となっている。このため、コア本体３０ａの外周面は、コア３０の軸方向において周期的に括れた形状となっており、逆に、コア本体３０ａの内周面は、コア３０の軸方向において周期的に径方向外側に向けて膨出した形状となっている。
ただし、本発明は、この例に限らず、コア本体３０ａの外周面及び内周面は、コア３０の軸方向における位置にかかわらず同径の寸胴形状であってもよい。
図４に示すように、ボビン２０は、円筒状のボビン本体２０ａにより構成されている。ボビン本体２０ａの内側には円柱状の中空部３０ｂが形成されている。
なお、ボビン本体２０ａには、例えば、当該ボビン本体２０ａの内外を貫通する１つ又は複数の開口２０ｃが形成されている。すなわち、開口２０ｃを介して、ボビン本体２０ａの内部空間である中空部２０ｂとボビン本体２０ａの外部空間とが相互に連通している。
ボビン２０は、樹脂等の非磁性材料且つ絶縁材料によって構成されている。
図５に示すように、コイル１０は、金属製の線材１０ａを螺旋状に巻回することにより構成されている。コイル１０は、両端にそれぞれ外方延出片１３を有している。
なお、図５の例では、線材１０ａが平角線であり、コイル１０がエッジワイズコイルである例を示しているが、線材１０ａはその他の線材であってもよく、コイル１０はエッジワイズコイル以外の構造のものであってもよい。
コア３０（コア本体３０ａ）の外径は、ボビン２０（ボビン本体２０ａ）の内径よりも小さい。
コイル１０の内径は、ボビン２０（ボビン本体２０ａ）の外径よりも大きい。
図５に示すように、コイル部品４０は、ボビン本体２０ａの周囲にコイル１０を配置し、ボビン２０の中空部２０ｂにコア３０を挿通させることにより構成されている。
図６及び図７は、複数個（例えば２個）のコイル部品４０をユニット化することにより構成されたコイル部品ユニット１００を示す図であり、このうち図６は斜視図、図７は平断面図である。なお、本発明でいうコイル部品は、コイル部品ユニット１００のことも含む。
図６と図７でのコイル部品ユニット１００の位置関係の対応付けのため、図６及び図７の各図に前、後、左、右の方向を示している。なお、これらの方向は、コイル部品ユニット１００の構造の説明のための便宜上のものであり、コイル部品ユニット１００の製造時や使用時の位置関係とは必ずしも一致しない。
ここで、図４及び図５では、ボビン２０のフランジ部２５（図６、図７参照）の図示を省略しているが、ボビン２０は、ボビン本体２０ａの軸方向における両端部にそれぞれ設けられた一対のフランジ部２５を備えている。フランジ部２５は、例えば、正方形状などの矩形状に形成されている。
また、図５及び図７に示すように、ボビン本体２０ａの軸方向において、ボビン２０の長手寸法よりも、コア３０の長手寸法の方が大きく、ボビン２０の両端からそれぞれコア３０の端部が突出している。
ここで、コイル部品ユニット１００が備える２つのコイル部品４０は、各々のボビン本体２０ａの軸方向が互いに平行に延在するように、並列に配置されている。
そして、２つのコイル部品４０どうしの間には、平板状の仕切板８０が配置されている。
ボビン本体２０ａの軸方向において、仕切板８０の両端には、それぞれ当該仕切板８０が矩形状に切り欠かれた形状の切欠形状部８０ａが形成されている。
図７に示すように、ボビン本体２０ａの軸方向において、コイル部品４０の両側には、それぞれ平板状のスペーサ５０が配置されている。
更に、ボビン本体２０ａの軸方向において、スペーサ５０よりも外方の位置（図７における前側のスペーサ５０よりも前側の位置と、後側のスペーサ５０よりも後側の位置）には、それぞれ挟持部材６０が配置されている。
すなわち、コイル部品ユニット１００は、一対のスペーサ５０と、一対の挟持部材６０と、を備えている。
挟持部材６０及びスペーサ５０はコイル部品ユニット１００が備える２つのコイル部品４０の固定に共用される。
スペーサ５０及び挟持部材６０には、それぞれ挿通孔５０ａ及び挿通孔６０ａが形成されており、コイル部品４０の両側のスペーサ５０及び挟持部材６０の各々の挿通孔５０ａ及び挿通孔６０ａと、コア３０の中空部３０ｂ内とにボルト７１が挿通されている。ボルト７１の先端側にはナット７２が締結されている。これにより、ボルト７１とナット７２とにより構成される止着部材７０によって、一対の挟持部材６０と、一対のスペーサ５０と、コイル部品４０と、が相互に固定されている。
すなわち、ボルト７１とナット７２とが締結されることで、コア３０の両端がそれぞれスペーサ５０を介して一対の挟持部材６０により挟持されている。
これにより、コア３０を構成する複数個の分割コア３１どうしが相互に圧接された状態となっており、分割コア３１どうしの位置ずれが抑制されている。
このように、コイル部品ユニット１００（コイル部品）は、コア３０の両端を挟持することで複数個の分割コア３１どうしを圧接させる挟持部材６０を備えている。
なお、一方のスペーサ５０と、当該スペーサ５０に隣接する挟持部材６０とは、一方の切欠形状部８０ａを介して仕切板８０の板面を貫通（図６及び図７に示す左右方向に貫通）して配置されている。
同様に、他方のスペーサ５０と、当該スペーサ５０に隣接する挟持部材６０とは、他方の切欠形状部８０ａを介して仕切板８０の板面を貫通（図６及び図７に示す左右方向に貫通）して配置されている。
また、各コイル部品４０のコイル１０の両端の外方延出片１３には、それぞれ外部接続用の端子部１５が設けられている。
以上のような第１実施形態によれば、コア３０を構成する複数個の分割コア３１どうしの間に、非磁性材料の介在層がそれぞれ配置されていることにより、コイル１０の交流抵抗を抑制することができる。
すなわち、コア３０が複数に分割された磁気ギャップ（各分割コア３１間に存在する磁気ギャップ）を備えていることにより、コア３０からの漏洩磁束が減少し、これにより高周波帯におけるコイル１０の交流抵抗を抑制することができる。
本実施形態の場合、各分割コア３１が環状であり、コア３０が筒状であるため、高周波磁束がコア３０の外周面だけではなく内周面も通るようにできるため、表皮効果の影響が低減されることから、交流抵抗を更に抑制できる。
〔第２実施形態〕
次に、図８及び図９を用いて第２実施形態を説明する。
本実施形態に係るコイル部品は、コア３０を構成する分割コア３１が円板状である点で、上記の第１実施形態に係るコイル部品４０と相違しており、その他の点では、第１実施形態に係るコイル部品４０と同様に構成されている。
すなわち、図９に示すように、分割コア３１は、磁性材料により構成されていて円板状に形成されている分割コア本体３４と、分割コア本体３４の表面全体に形成されている絶縁被膜３５と、を備えている。
なお、例えば、各分割コア３１（各分割コア本体３４）は、当該分割コア３１の軸方向における両端面の周縁部が面取り形状となっている。このため、コア本体３０ａの外周面は、コア３０の軸方向において周期的に括れた形状となっている。
ただし、本発明は、この例に限らず、コア本体３０ａの外周面は、コア３０の軸方向における位置にかかわらず同径の寸胴形状であってもよい。
なお、本実施形態に係るコイル部品ユニットは、コア３０を構成する分割コア３１が円板状である点で、上記の第１実施形態に係るコイル部品ユニット１００と相違している。更に、本実施形態に係るコイル部品ユニットは、止着部材７０を備えておらず、その代わりに、コイル部品の周囲に配置されたクランプ部材（不図示）を備えており、このクランプ部材によって、コア３０の両端が軸方向に圧縮されている。
本実施形態に係るコイル部品ユニットは、その他の点では、第１実施形態に係るコイル部品ユニット１００と同様に構成されている。
＜変形例＞
図１０（ａ）は上記の第１実施形態の構造に対応した変形例であり、図１０（ｂ）は上記の第２実施形態の構造に対応した変形例である。
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、本変形例の場合、互いに隣り合う分割コア３１どうしが、非磁性材料の接着層３６を介して相互に接着されている。
これにより、コア３０の両端を圧縮することなく、コア３０の全体が一体性を保つことができるようになっている。
接着層３６は、例えば、樹脂等の絶縁性かつ非磁性体の材料により構成されている。
以上、図面を参照して各実施形態を説明したが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。また、上記の各実施形態は、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、適宜に組み合わせることができる。
本実施形態は以下の技術思想を包含する。
（１）コアと、前記コアの周囲に巻回されたコイルと、を備えるコイル部品であって、
前記コアは、前記コイルの軸心方向に直線状に並んで配置された複数個の分割コアを含んで構成されており、
前記複数個の分割コアのうち互いに隣り合う分割コアどうしの間に、非磁性材料の介在層がそれぞれ配置されているコイル部品。
（２）前記分割コアは環状に形成されており、
前記分割コアの軸方向が前記コイルの前記軸心方向と一致している（１）に記載のコイル部品。
（３）前記分割コアの表面全体に、非磁性材料の被膜が形成されており、
前記被膜において、隣接する前記分割コアに面する部分が、前記介在層を構成している（１）又は（２）に記載のコイル部品。
（４）前記コアの両端を挟持することで前記複数個の分割コアどうしを圧接させる挟持部材を備える（１）から（３）のいずれか一項に記載のコイル部品。
１０ コイル
１０ａ 線材
１３ 外方延出片
１５ 端子部
２０ ボビン
２０ａ ボビン本体
２０ｂ 中空部
２０ｃ 開口
２５ フランジ部
３０ コア
３０ａ コア本体
３０ｂ 中空部
３１ 分割コア
３４ 分割コア本体
３５ 絶縁被膜（被膜）
３６ 接着層
４０ コイル部品
５０ スペーサ
５０ａ 挿通孔
６０ 挟持部材
６０ａ 挿通孔
７０ 止着部材
７１ ボルト
７２ ナット
８０ 仕切板
８０ａ 切欠形状部
１００ コイル部品ユニット（コイル部品）

Claims (4)

  1. コアと、前記コアの周囲に巻回されたコイルと、を備えるコイル部品であって、
    前記コアは、前記コイルの軸心方向に直線状に並んで配置された複数個の分割コアを含んで構成されており、
    前記複数個の分割コアのうち互いに隣り合う分割コアどうしの間に、非磁性材料の介在層がそれぞれ配置されているコイル部品。
  2. 前記分割コアは環状に形成されており、
    前記分割コアの軸方向が前記コイルの前記軸心方向と一致している請求項１に記載のコイル部品。
  3. 前記分割コアの表面全体に、非磁性材料の被膜が形成されており、
    前記被膜において、隣接する前記分割コアに面する部分が、前記介在層を構成している請求項１又は２に記載のコイル部品。
  4. 前記コアの両端を挟持することで前記複数個の分割コアどうしを圧接させる挟持部材を備える請求項１から３のいずれか一項に記載のコイル部品。
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