JP5402523B2 - 巻線部品 - Google Patents

Description

本発明は、パワーインダクタ等として用いて好適なドラム型コアに平角線が巻回された巻線部品に関するものである。

巻線部品の一種として、半導体等への電源供給回路やＤＣ−ＤＣコンバータなどの電源回路に組み込まれて、ノイズ抑制や整流を行うためのパワーインダクタが知られている。
そして、このようなパワーインダクタとしては、例えば下記特許文献１に開示されているような、円柱部とこれに連なる両端の鍔部とが一体化されたフェライト等からなるドラムコアの上記円柱部の外周に、線形断面が円形状の銅線を巻回したものが主流となっている。

ところで、上記従来のパワーインダクタにあっては、巻線として断面円形状の銅線を用いているために、銅線間に隙間を生じることが避けられず、よって高い線積率を得ることが難しいという欠点があった。このため、高いインダクタンス値と定格電流値が要求される場合には、鍔部の外径を大きくして、銅線を所望のターン数巻回するための容積を確保する必要があり、部品の小型化への要請に応えることが難しいという問題点があった。

加えて、ドラムコアの円柱部へ巻線するに際して、上記円柱部に巻回されて引き出された巻始め端部が、後続の巻線の周回毎に当該巻線よって擦られるために、線皮膜に摩擦擦れが起こり、場合によっては短絡を生じて故障の原因になるという問題点もあった。

また、この問題点を解決するために、鍔部の内面に巻始め端部を収納するスリットを形成した巻線部品も開発されているが、小型で小径のパワーインダクタ等に適用しようとすると、上記スリットの加工が困難であるとともに、当該スリットの形成部分において鍔部の強度が極端に低下して欠損を生じるという問題点があった。

一方、上記巻線として、断面円形状の銅線に代えて平角銅線を用いれば、容易に高い線積率を得ることができる。ところが、上記平角銅線を用いた場合には、最初に円柱部に巻回されて引き出された巻始め端部の処理が一層困難になる。

そこで、下記特許文献２においては、巻回時のおける平角銅線に摩擦擦れが生じない巻回方法として、クロスワイズ法（あるいはα巻による巻線方法）が開示されている。この巻線方法は、先ず平角銅線の長さ方向の中央部分をドラムコアの円柱部の軸線方向中央部に巻回し、上記平角銅線の一端部側を上記中央部と一方の鍔部との間に巻回するとともに、他端部側を上記中央部と他方の鍔部との間に巻回してゆくものである。

しかしながら、上記クロスワイズ法によって巻線を行った場合にも、巻線となる平角銅線の幅寸法を、ドラムコアの円柱部の軸線方向の全長の１／２以下にしなければならないという欠点があり、線積率を大幅に向上させることが難しいという問題点があった。

特開２００４−７９９１７号公報 特開２００４−６６１７号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、線積率を大幅に向上させることができ、よって小型であっても高いインダクタンス値と定格電流値を実現することができるとともに、巻回時に巻線に摩擦擦れを生じることがない平角線を用いた巻線部品を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、円柱部の両端に鍔部が一体化されたドラム型コアと、このドラム型コアの上記円柱部に巻回される平角線とを備えた巻線部品において、上記ドラム型コアの一方の鍔部に、その表裏面に貫通して上記円柱部の根元部分に開口する挿通孔を穿設し、かつ上記平角線の一端部をＬ字状に形成して当該端部を上記挿通孔に挿通させるとともに、上記Ｌ字の交差部を上記円柱部の外周に位置させて当該平角線を上記円柱部の外周に巻回してなり、上記貫通孔は、上記鍔部の表面側の中心部から外周側に向けて方形状に開口されているとともに、当該表面側から裏面側に向けて漸次外周方向に傾斜する傾斜面が形成され、かつ上記鍔部の裏面側の上記円柱部の根元部分が上記平角銅線の断面寸法よりも僅かに大きな帯状に開口されていることを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記平角線の一端部が、上記平角線を屈曲させることによりＬ字状に形成されているとともに、上記挿通孔の開口部に臨む上記円柱部の外周に、軸線方向に延在する平坦部が形成されていることを特徴とするものである。

請求項１または２に記載の発明によれば、ドラム型コアの鍔部に形成した挿通孔に、巻始め端部となるＬ字状に形成した平角線の端部を挿通して鍔部の外方に突出させ、Ｌ字の交差部を円柱部の外周に位置させた状態で、平角線の他の部分を順次ぜんまい巻状に円柱部の外周に巻回することにより製造することができる。

このため、得られた巻線部品は、平角線の幅寸法をドラム型コアの円柱部の軸線方向の全長とほぼ等しくすることができるとともに、上記鍔部間の円柱部の外周に、密に巻回することができるために、線積率を大幅に向上させることができる。

この結果、小型であっても高いインダクタンス値と定格電流値を実現することができるとともに、巻始め端部は、鍔部に形成した挿通孔から外部に引き出されているために、巻回時に巻線に摩擦擦れを生じることがない。

ところで、平角線の巻始め端部となる端部をＬ字状に形成するに際しては、請求項２に記載の発明のように、汎用の平角線の端部を折り返してＬ字状に屈曲形成すれば容易に形成することができる。ところが、この場合には、屈曲部（Ｌ字の交差部）に平角線の積層部分が生じるために、上記屈曲部以降の平角線を円柱部の外周に巻回する際に、上記積層部分が盛り上がることになる。

この点、請求項２に記載の発明においては、上記挿通孔の開口部に臨む円柱部の外周に、軸線方向に延在する平坦部を形成しているために、この平坦部によって上記積層部分における厚さ寸法の増加を吸収して、円滑な円形の巻線を実現することができ、よって効率よく線積率を向上させることが可能になる。

本発明に係る巻線部品の一実施形態に用いられるドラム型フェライトコアの形状を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 図１のドラム型フェライトコアの製造方法を説明するための縦断面図である。 図１のドラム型フェライトコアに平角銅線を巻始める状態を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 図３の巻始めが完了した状態を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 図４の平角銅線における屈曲部の処理を示す図４のＶ−Ｖ線視図である。 本発明の他の実施例における巻はじめが完了した状態を示す図４のＶ−Ｖ線視相当図である。

図１〜図５は、本発明に係る巻線部品をパワーインダクタに適用した一実施形態を示すもので、図中符号１がドラム型フェライトコアである。
このドラム型フェライトコア（ドラム型コア）１は、円柱部２の両端に、円板状の鍔部３ａ、３ｂが一体化されたものである。ちなみに、円柱部２の軸線方向の長さ寸法は、当該円柱部２に巻回される平角銅線（平角線）５の幅寸法より僅かに大きく形成されている。

そして、このドラム型フェライトコア１の一方の鍔部３ａには、その表裏面に貫通して円柱部２の根元部分に開口する挿通孔４が穿設されている。この挿通孔４は、鍔部３ａの表面側においては、その中心部から外周側に向けて方形状に開口するとともに、鍔部３ａの裏面側では、円柱部２の根元部分において、上記平角銅線５の断面寸法よりも僅かに大きな帯状に開口するように形成されている。これにより、挿通孔４内には、鍔部３ａの表面側から裏面側に向けて漸次外周方向に傾斜する傾斜面４ａが形成されている。

ここで、図２に基づいて、ドラム型フェライトコア１の製造方法とともに、挿通孔４の形成方法について説明する。
先ず、このドラム型フェライトコア１は、周知の粉末成形によってフェライトの原料粉末を成形金型により円柱状に成形して焼結した後に、得られた円柱状の焼結体１ａを両端の鍔部３ａ、３ｂを残して切削加工して円柱部２を形成することにより製造されている。

そこで、上記挿通孔４は、例えば、予め上記成形金型における鍔部３ａの画成面に、くさび状の凸部を設けておくことにより、焼結体１ａの鍔部３ａ側の端面に、傾斜面４ａを有する凹部１ｂを形成しておき、次いで図２に点線で示すように、円柱部２を切削加工する際に、凹部１ｂの底部まで切削することにより、鍔部３ａの裏面側において円柱部２の根元部分に開口するように形成することができる。

そして、上記構成からなるドラム型フェライトコア１の円柱部２の外周に、巻線となる平角銅線５が巻回されている。
この平角銅線５は、図３に示すように、その巻始め側となる一端部がＬ字状に折り返されている。そして、これによって形成された屈曲端部５ａが、ドラム型フェライトコアの鍔部３ａに形成された挿通孔４に挿通されて、鍔部３ａの外部に引き出されている。ちなみに、上記屈曲端部５ａは、屈曲部（Ｌ字の交差部）６が円柱部２の外周に位置するまで、挿通孔４の傾斜面４ａに沿って延出されている。

そして、この状態から、ドラム型フェライトコア１の円柱部２の外周に、平角銅線５がぜんまい巻状に密に巻回されることにより、本実施形態のパワーインダクタが構成されている。

この際に、本実施形態においては、平角銅線５の端部を折り返してＬ字状に屈曲形成することにより屈曲端部５ａを形成しているために、図５に示すように、屈曲部６に平角銅線５の積層部分が生じる。そこで、円滑な円形の巻線を行うには、円柱部２への巻回を開始する前に、円柱部２の曲率とほぼ等しい曲率の円弧面１０を有する治具１１を用いて、上記屈曲部６を上記円弧面１０によって円柱部２側に押圧し、上記屈曲部６の盛り上がりを抑制してから平角銅線５を巻回することが好ましい。

以上の構成からなるパワーインダクタによれば、ドラム型フェライトコア１の一方の鍔部３ａに形成した挿通孔４に、巻始め端部となるＬ字状に形成した平角銅線５の屈曲端部５ａを挿通して当該鍔部３ａの外方に突出させ、屈曲部６を円柱部２の外周に位置させた状態で、平角銅線５の他の部分を順次ぜんまい巻状に円柱部２の外周に巻回することにより製造することができる。

このため、当該パワーインダクタにおいては、平角銅線５の幅寸法をドラム型フェライトコア１の円柱部２の軸線方向の全長とほぼ等しくすることができるとともに、鍔部３ａ、３ｂ間の円柱部２の外周に密に巻回することができるために、線積率を大幅に向上させることができる。

この結果、小型であっても高いインダクタンス値と定格電流値を実現することができるとともに、巻始め端部となる屈曲端部５ａは、鍔部３ａに形成した挿通孔４から外部に引き出されているために、平角銅線５を巻回する際に摩擦擦れを生じることがない。

次いで、図６は、本発明に係る巻線部品をパワーインダクタに適用した他の実施形態を示すもので、図１ないし図５に示したものと同一構成部分については、同一符号を付してその説明を簡略化する。
このドラム型フェライトコア１５においては、一方の鍔部３ａに穿設した挿通孔４の開口部に臨む円柱部２の外周に、軸線方向に延在する平坦部１６（いわゆるＤカット）が形成されている。

上記構成からなるパワーインダクタによれば、図１〜図５に示したものと同様の作用効果が得られることに加えて、さらに挿通孔４の開口部に臨む円柱部２の外周に平坦部１６を形成しているために、円柱部２へ平角銅線５を巻回する際に、当該平角導線５によって、図６に矢印で示すように、屈曲部６を平坦部１６側に押圧することにより、当該平坦部１６によって屈曲部６の積層部分における厚さ寸法の増加を吸収することができる。

このため、図５に示した治具１１等を用いることなく、容易かつ確実に円滑な円形の巻線を実現することができ、よって効率よく線積率を向上させることが可能になる。
また、円柱部２に臨む挿通孔４の開口部が長方形に形成されるために、平角銅線５の屈曲端部５ａの挿入が容易になるという利点も得られる。

なお、上記実施形態においては、本発明に係る巻線部品を、パワーインダクタに適用した場合についてのみ説明したが、これに限定されるものではなく、本発明は、ドラム型コアに平角線が巻回された各種の巻線部品に適用することが可能である。

パワーインダクタ等のドラム型コアに平角線が巻回された各種の巻線部品として利用可能である。

１、１５ ドラム型フェライトコア（ドラム型コア）
２ 円柱部
３ａ、３ｂ 鍔部
４ 挿通孔
５ 平角銅線（平角線）
５ａ 屈曲端部（端部）
６ 屈曲部（Ｌ字の交差部）
１６ 平坦部

Claims (2)

1. 円柱部の両端に鍔部が一体化されたドラム型コアと、このドラム型コアの上記円柱部に巻回される平角線とを備えた巻線部品において、
   上記ドラム型コアの一方の鍔部に、その表裏面に貫通して上記円柱部の根元部分に開口する挿通孔を穿設し、かつ上記平角線の一端部をＬ字状に形成して当該端部を上記挿通孔に挿通させるとともに、上記Ｌ字の交差部を上記円柱部の外周に位置させて当該平角線を上記円柱部の外周に巻回してなり、
   上記貫通孔は、上記鍔部の表面側の中心部から外周側に向けて方形状に開口されているとともに、当該表面側から裏面側に向けて漸次外周方向に傾斜する傾斜面が形成され、かつ上記鍔部の裏面側の上記円柱部の根元部分が上記平角銅線の断面寸法よりも僅かに大きな帯状に開口されていることを特徴とする巻線部品。
2. 上記平角線の一端部は、上記平角線を屈曲させることによりＬ字状に形成されているとともに、上記挿通孔の開口部に臨む上記円柱部の外周に、軸線方向に延在する平坦部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の巻線部品。

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