特開 2023-129881 コイル部品、ボビン、及びコイル装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023129881

(43)【公開日】2023-09-20

(54)【発明の名称】コイル部品、ボビン、及びコイル装置

(51)【国際特許分類】

   H01F 30/10 20060101AFI20230912BHJP

   H01F 37/00 20060101ALI20230912BHJP

   H01F 27/08 20060101ALI20230912BHJP

   H01F 27/28 20060101ALI20230912BHJP

   H01F 5/02 20060101ALI20230912BHJP

【ＦＩ】

H01F30/10 E

H01F30/10 S

H01F37/00 E

H01F37/00 S

H01F27/08 101

H01F27/28 176

H01F5/02 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022034211

(22)【出願日】2022-03-07

(71)【出願人】

【識別番号】519315280

【氏名又は名称】ＮＪコンポーネント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】弁理士法人一色国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】木村 浩之

【テーマコード（参考）】

5E043

5E070

【Ｆターム（参考）】

5E043DA01

5E070AB01

5E070BA08

5E070DA05

5E070DA12

(57)【要約】

【課題】コイルの内側を放熱材により効果的に放熱できるコイル部品を提供する。
【解決手段】中空筒状の巻軸部２２を有するボビン２と、巻軸部の周囲に導線３２が巻回されてなるコイル３と、巻軸部の中空部２４に挿通される中脚４２を有するコア４とを備えたコイル部品１であって、ボビンは、コイルと接する面に、当該コイルが配置される領域の内外を連絡する溝２６が形成されている。巻軸部にコイルの巻軸３１方向に延長する溝が形成されていてもよい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状の巻軸部を有するボビンと、前記巻軸部の周囲に導線が巻回されてなるコイルを備えたコイル部品であって、
前記ボビンは、前記コイルと接する面に、当該コイルが配置される領域の内外を連絡する溝が形成されている、
コイル部品。

【請求項2】

請求項１に記載のコイル部品であって、前記巻軸部に、前記コイルの巻軸方向に延長する前記溝が形成されているコイル部品。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載のコイル部品であって、前記コイルの巻軸方向を前後方向として、
前記ボビンは、前記巻軸部の前後両端にフランジ状の鍔部を備え、
前記溝は、前記鍔部に形成されている、
コイル部品。

【請求項4】

請求項２に記載のコイル部品であって、
前記コイルの巻軸方向を前後方向として、
前記ボビンは、前記巻軸部の前後両端にフランジ状の鍔部を備え、
前記溝は、前記巻軸部に前記コイルの巻軸方向に形成された第１の溝と、前記鍔部に形成された第２の溝とを有し、
前記第１の溝と前記第２の溝とが連続して形成されている、
コイル部品。

【請求項5】

請求項１～４のいずれかに記載のコイル部品であって、前記溝は、前記コイルを形成する前記導線の巻はじめと巻終わりのリード部が引き出される方向に沿って形成されている、コイル部品。

【請求項6】

請求項１～５のいずれかに記載のコイル部品を構成する前記ボビンであって、
周囲にコイルを形成する導線が巻回される筒状の巻軸部を有し、
前記コイルと接する面に、当該コイルが配置される領域の内外を連絡する溝が形成されている、
ボビン。

【請求項7】

請求項１～５のいずれかのコイル部品が樹脂からなる放熱材が充填された有底箱状のケース内に収納されたコイル装置であって、
前記放熱材は、前記コイル部品の外面を覆うとともに、前記溝の内方に充填されて、前記コイルと前記ボビンとが接触する領域に介在している、
コイル装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コイル部品、ボビン、及びコイル装置に関する。

【背景技術】

【0002】

巻線型のコイル部品は、中空筒状の巻軸部を有するボビンと、巻軸部の外周に巻回されてコイルを形成する導線と、巻軸部の中空部に挿入されるコアとを有する。周知のごとく、コイル部品は導線に流れる電流によって発熱する。そのため、大電力を扱うトランス等のコイル部品では、熱対策を施す必要がある。そこで、以下の特許文献１に記載されているコイル装置のように、コイル部品を、熱伝導率が高い金属製のケース内に設置する場合がある。そして、このような場合では、そのケース内に熱伝導性と絶縁性とを有する放熱材を充填する。放熱材は、コイル部品とケースとの間に充填されることで、コイル部品とケースとを電気的に絶縁しつつ、コイル部品からの熱を、ケースを介して外部に放出させる。なお、放熱材としては、周知の「ポッティング材」等と呼ばれる樹脂材料が用いられる。ポッティング材として用いられる樹脂としては、例えば、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等がある。

【0003】

なお、以下の特許文献２に記載のコイル装置では、一次巻き線と二次巻き線とがボビンの巻軸部に同心に巻回されたコイルを有し、外周側のコイルの巻線は、内周側のコイルの外周を覆うボビンカバーの外周に巻回されている。そして、ボビンカバーは、外周側のコイルの巻線が巻回される領域より下方の位置に内外を連通させる開口部と切欠部とを有している。それにより、コイル装置の外方から供給されるポッティング樹脂が、開口部と切欠部とを介して内周側のコイルの外表面に接触できるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－０１６７３９号公報

【特許文献2】特開２０２０－１２６９５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述したように、コイル部品の放熱対策として、コイル部品が設置されたケース内にポッティング樹脂を充填することがある。そして、従来のコイル部品の熱対策は、ポッティング樹脂をコイルの表面に接触させることで放熱している。特許文献２に記載のコイル装置においても、外周側のコイルと内周側のコイルの双方の表面にポッティング剤を接触させている。したがって、従来の熱対策では、導線をボビンの巻軸部に巻回して形成されるコイルの内側からの熱を効果的に放出することが難しい。そして、近年のコイル部品では、さらなる小型化と高出力化とが求められており、熱対策が十分でないとコイル部品の電気的な特性が低下し、求められる仕様を満たすことが難しくなる。

【0006】

そこで、本発明は、コイルの内側を放熱材により効果的に放熱できるコイル部品、ボビン、及びコイル装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するための本発明の一態様は、筒状の巻軸部を有するボビンと、前記巻軸部の周囲に導線が巻回されてなるコイルとを備えたコイル部品であって、前記ボビンは、前記コイルと接する面に、当該コイルが配置される領域の内外を連絡する溝が形成されているコイル部品である。

【0008】

また、前記巻軸部に、前記コイルの巻軸方向に延長する前記溝が形成されているコイル部品、あるいは前記コイルの巻軸方向を前後方向として、前記ボビンは、前記巻軸部の前後両端にフランジ状の鍔部を備え、前記溝は、前記鍔部に形成されているコイル部品であってもよい。

【0009】

前記コイルの巻軸方向を前後方向として、前記ボビンは、前記巻軸部の前後両端にフランジ状の鍔部を備え、前記溝は、前記巻軸部に前記コイルの巻軸方向に形成された第１の溝と、前記鍔部に形成された第２の溝とを有し、前記第１の溝と前記第２の溝とが連続して形成されている、コイル部品とすることもできる。

【0010】

上記いずれかのコイル部品において、前記溝が、前記コイルを形成する前記導線の巻はじめと巻終わりのリード部が引き出される方向に沿って形成されてもよい。

【0011】

上記いずれかに記載のコイル部品を構成する前記ボビンも本発明の範囲であって、当該ボビンは、周囲にコイルを形成する導線が巻回される筒状の巻軸部を有し、前記コイルと接する面に、当該コイルが配置される領域の内外を連絡する溝が形成されているボビンとしている。

【0012】

本発明の範囲には、上記のいずれかのコイル部品が樹脂からなる放熱材が充填された有底箱状のケース内に収納されたコイル装置も含まれており、当該コイル装置は、前記放熱材が、前記コイル部品の外面を覆うとともに、前記溝の内方に充填されて、前記コイルと前記ボビンとが接触する領域に介在しているコイル装置である。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、コイルの内側を放熱材により効果的に放熱できるコイル部品、ボビン、及びコイル装置が提供される。なお、その他の効果については以下の記載で明らかにする。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施例に係るコイル部品の外観図である。

【図2】実施例に係るコイル部品の分解斜視図である。

【図3】実施例に係るコイル部品の一部を切断したときの斜視図である。

【図4】実施例に係るコイル部品を備えたコイル装置の外観図である。

【図5A】実施例に係るコイル部品を構成するボビンの外観図である。

【図5B】実施例に係るコイル部品を構成するボビンの外観図である。

【図6A】実施例に係るコイル部品におけるポッティング材の充填経路を示す図である。

【図6B】実施例に係るコイル部品におけるポッティング材の充填経路を示す図である。

【図7】実施例に係るコイル部品におけるポッティング材の充填状態を示す図である。

【図8】実施例に係るコイル部品を構成するボビンの変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の実施例について、添付図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明に用いた図面において、同一又は類似の部分に同一の符号を付して重複する説明を省略することがある。図面によっては説明に際して不要な符号を省略することもある。

【0016】

＝＝＝実施例＝＝＝
本実施例に係るコイル装置１００の全体構成を図１及び図２に示す。図１及び図２に示すように、コイル装置１００は、コイル部品１とケース１０とを備えて構成される。図１には、実施例に係るコイル部品１の外観が示されている。図２には、コイル部品１の分解斜視図が示されている。なお、以下の説明では、コイル３の巻軸３１と平行な方向を前後方向とする。

【0017】

実施例に係るコイル部品１は、巻軸３１と同じ前後方向を筒軸２１とした中空筒状の巻軸部２２を有するボビン２と、その巻軸部２２の外周面に導線３２が巻回されてなるコイル３と、コイル３を囲繞して閉磁路を形成するコア４とを基本的な構成としている。

【0018】

実施例に係るコイル部品１におけるコア４は、図２に示したように、互いに前後方向に対面するＥ型の二つのコア部材４１によって構成され、各コア部材４１の中脚４２がボビン２の巻軸部２２の中空部２４に挿通されている。以下、Ｅ型のコア部材４１の外脚４３が中脚４２に対して左右両側に形成されていることとして、前後方向と直交する左右方向を規定するとともに、前後方向と左右方向とに直交する方向を上下方向とする。また、図１、図２を、上方から見た時の斜視図として、上下の各方向を規定することとする。

【0019】

図３に、図１における一点鎖線ａ－ａを含んで左右上下の各方向と平行な面でコイル部品１を切断したときの斜視図を示した。以下、図１～図３を参照しつつ、実施例に係るコイル部品１の基本構成について説明する。実施例に係るコイル部品１はトランスであり、二つのコイル３が前後方向に同軸に配置されている。また、二つのコイル３のそれぞれを構成する導線３２の巻はじめと巻終わりの部分がリード部３３としてボビン２の外方に案内されている。

【0020】

組み立てられた状態のコイル部品１では、図１に示したように、コア４の前後左右の面を囲繞するようにテープ５ａが巻回され、二つのコア部材４１が互いに分離しないようになっている。また、コイル３の周囲にも、主に絶縁を目的としたテープ５ｂが巻回されている。なお、図２と図３では、コイル部品１の内部構造が理解し易いようにテープ（５ａ、５ｂ）を省略している。

【0021】

ところで、コイル部品１は、最終的に回路基板などに実装されることから、図１と図３に示したような、有底箱状の金属製のケース１０内に収納された電子部品（以下、「コイル装置１００」と言うことがある。）の形態で提供されることがある。そして、コイル部品１は、コイル装置１００において、放熱材（以下、「ポッティング材」と言うことがある。）に覆われた状態でケース１０内に収納される。

【0022】

図４にコイル装置１００の外観図を示した。図中網点で示したポッティング材６が、ケース１０の内面とコイル部品１との間に充填され、ケース１０内のコイル部品１は、そのほとんどの領域がポッティング材６によって覆われている。図４に示したコイル装置１００では、実装時に基板上の回路に接続されるリード部３３の先端が上方に屈曲されてポッティング材６から外方に突出している。もちろん、リード部３３が端子台等に接続されつつポッティング材６に覆われた状態で固定され、端子台の端子がポッティング材６の外方の突出していてもよい。なお、図４ではポッティング材６に覆われたコイル部品１を透視して示している。

【0023】

＝＝＝放熱構造＝＝＝
図１～図３に示したように、実施例に係るコイル部品１では、ボビン２に、コイル３が配置される領域の内外を連絡する溝２６が形成されている。そしてコイル部品１は、その溝２６により、コイル３の導線３２に発生した熱を、ポッティング材６を介して効果的にコイル装置１００の外部に放出することができるようになっている。

【0024】

図５Ａ、図５Ｂにボビン２の外観を示した。ここで、上記の前後左右上下の各方向に関する規定に従えば、図５Ａはボビン２を上方から見たときの斜視図であり、図５Ｂはボビン２を下方から見たときの斜視図である。図５Ａ、図５Ｂに示したように、ボビン２は、コイル部品１において前後方向に同軸に配置された二つのコイル３に対応して前後方向に二つの巻軸部２２が同軸に接続された構造を有する。

【0025】

巻軸部２２の端面は、長円形で、左右の縁辺が半円になっている。二つの巻軸部２２のそれぞれの前後両端には、前後方向から見ると、長円環状にフランジ状に張り出した部位（以下、「鍔部２３ａ、鍔部２３ｂ」と言うことがある。）が形成されている。なお、ボビン２の前後両端に形成されている鍔部２３ａは、長円の上縁辺の一部が巻軸部２２の外面２２ｓまでの領域で切り欠かれており、巻軸部２２の上面２２ｕは、その切り欠かれた領域（以下、「切欠部２５」と言うことがある。）を介して前方、及び後方に延長し、中空部２４の開口端よりも前方、及び後方に平板状に突出している。なお、以下では、この平板状に突出する部位を「舌片部２７」と称することとする。

【0026】

そして、実施例に係るコイル部品１のボビン２は、コイル３と接する面に、当該コイル３が配置される領域の内外を連絡する溝２６が形成されている。具体的には、巻軸部２２の外面２２ｓに前後方向に延長する溝（以下、「第１の溝２６ａ」と言うことがある。）が形成されている。また、二つの巻軸部２２のそれぞれに形成されている前後二つの鍔部（２３ａ、２３ｂ）には、前後方向で互いに対面する側の面（以下、「鍔部の内面２３i」と言うことがある。）に長円の環状に形成された鍔部２３の内周側から外周側に向かって延長する溝（以下、「第２の溝２６ｂ」と言うことがある）が形成されている。

【0027】

なお、本実施例において、第１の溝２６ａは、巻軸部の上面２２ｕ側と下面２２ｄ側とに、それぞれ左右に平行となるように二つずつ形成されている。巻軸部２２の上面２２ｕ側の第１の溝２６ａは、鍔部２３ａの切欠部２５を介して舌片部２７の縁端２７ｅまで延長し、この縁端２７ｅで開口している。

【0028】

また、巻軸部２２の上面２２ｕ側の二つの第１の溝２６ａは、夫々が舌片部２７の縁端２７ｅから前後内方に向かって延長しつつ前後内方の鍔部２３ｂに形成された二つの第２の溝２６ｂのそれぞれと個別に連続している。そして、前後内方の鍔部２３ｂに形成された二つの第２の溝２６ｂは、当該鍔部２３ｂの上縁側にて開口している。

【0029】

一方、巻軸部２２の下面２２ｄ側の二つの第１の溝２６ａは、ボビン２の前後両端側では、この二つの第１の溝２６ａを包含するように前後両端の鍔部２３ａに形成された一つの幅広の溝２６ｃに連続しているとともに、上面２２ｕ側の第１の溝２６ａと同様に、ボビン２の前後両端から前後内方に向かって延長して前後内方の鍔部２３ｂに形成された二つの第２の溝２６ｂのそれぞれに連続している。そして、この鍔部２３ｂに形成された二つの第２の溝２６ｂは、当該鍔部２３ｂの下縁辺にて開口している。

【0030】

＝＝＝ポッティング材の充填状態＝＝＝
実施例に係るコイル部品１は、コイル３が形成される領域に溝２６が形成されたボビン２を備えている。そして、コイル装置１００を得るためには、このコイル部品１をケース１０に収納した後、ケース１０内にポッティング材６を充填する。実施例に係るコイル部品１では、このポッティング材６がケース１０内に充填される際、そのポッティング材６が溝２６を介して導線３２が巻軸部２２の周囲に中空筒状に巻回されてなるコイル３の内面側に案内される。それによって、実施例に係るコイル部品１では、コイル３の内面側に巻回されている導線３２にもポッティング材６が接触し、コイル３の内面側の熱を効果的に放出することができるようになっている。

【0031】

図６Ａ、図６Ｂは、コイル部品１におけるポッティング材６の充填経路を示す図である。図６Ａ、及び図６Ｂは、コイル３が形成された状態のボビン２を、図１における二点鎖線ｂ－ｂを含んで上下方向と前後方向とに平行な面で切断したときに、上方、及び下方から見たときの斜視図である。

【0032】

コイル部品１をケース１０に収納し、そのケース１０にポッティング材６を充填すると、ポッティング材６は、コイル部品の表面を覆いつつ、図６Ａ、図６Ｂにおいて白抜き矢印で示したように、コイル３と鍔部２３との隙間や鍔部２３や舌片部２７の縁端における溝（２３ａ～２３ｃ）の開口から溝（２３ａ～２３ｃ）の内方に案内される。

【0033】

図７にコイル部品１におけるポッティング材６の充填状態を示した。図７は、図４において、コイル部品１をｃ－ｃ線を含んで上下前後の各方向に平行な面で切断したときの断面を左右方向から見たときの図である。図７に示したように、ポッティング材６は、コイル３と巻軸部２２の外面２２ｓとの間、及びコイル３と鍔部２３の内面２３ｉとの間に充填される。それにより、放熱しにくいコイル３の内面側からの熱が効果的に放熱される。また、実施例のコイル部品１では、ポッティング材６がコイル３の外面側と内面側の双方から導線３２の間に浸透することで、ポッティング材６とコイル３の導線３２との接触面積がより大きくなり、放熱効果をより高めることができる。

【0034】

なお、実施例に係るコイル部品１では 一つの第１の溝２６ａと一つの第２の溝２６ｂとが互いに接続されて、それぞれの溝（２３ａ、２３ｂ）が互いに連絡し合っているため、ケース１０内にポッティング材６を充填する際、コイル３の内面と、巻軸部２２の外面２２ｓや鍔部２３の内面２３ｉとの間の空気がこの溝２６を通ってボビン２の外方に逃げることができる。それによって、ポッティング材６が溝２６の全領域に渡って速やかに充填される。さらに、実施例に係るコイル部品１では、巻軸部２２の上面２２ｕ側の第１の溝２６ａが、導線３２のリード部３３の引き出し方向に沿うように舌片部２７の縁端２７ｅまで形成されており、リード部３３の領域で発生した熱も確実にポッティング材６に伝えることができるようになっている。もちろん、ポッティング材６は、巻軸部２２の中空部２４にも充填され、コア４において、ボビン２から外方に露出する部分の熱だけではなく、中脚４２からの熱もコイル部品１の外方に放出させることができる。

【0035】

＝＝＝その他の実施例＝＝＝
上記実施例に係るコイル部品１では、前後方向から見たときのボビン２の巻軸部２２や鍔部２３の平面形状が長円形であったが、巻軸部２２や鍔部２３の平面形状は、円形や矩形など、中空部２４に挿通されるコア部材４１の中脚４２の形状に応じて適宜に変更すればよい。

【0036】

上記実施例に係るコイル部品１では、巻軸部２２の上面２２ｕ側の第１の溝２６ａがボビン２の前後両端の鍔部２３ａの切欠部２５を介して舌片部２７の縁端２７ｅまで形成されていたが、鍔部２３ａに第１の溝２６ａとリード部３３とを通す孔が形成されていてもよい。また、例えば、図８に示したボビン１０２のように、巻軸部２２の上面２２ｕに形成されている第１の溝２６ａが、舌片部２７の縁端２７ｅまで延長して形成されていなくてもよい。さらに、上記実施例に係るコイル部品１では、巻軸部２２に形成される第１の溝２６ａが直線状であったが、例えば、前後方向を螺旋軸とした螺旋状となるように前後方向に延長するように形成されていてもよい。いずれにしても、巻軸部２２や鍔部２３に形成される溝２６の端部がボビン２においてコイル３が形成される領域外にあればよい。

【0037】

溝２６は巻軸部２２と鍔部２３の双方になくてもよく、いずれか一方にあってもよい。また、上記実施例では、巻軸部２２の上面２２ｕ側と下面２２ｄ側とに二本一組の第１の溝２６ａが形成されていたが、上面２２ｕ側と下面２２ｄ側とに一本ずつ形成されていてもよい。もちろん、巻軸部あるいは鍔部の内面の少なくとも一方に一本の第１の溝２６ａが形成されていてもよい、

【0038】

巻軸部２２と鍔部２３の双方に溝２６を設ける場合、双方の溝２６を互いに接続せず、個別に形成してもよい。

【0039】

上記実施例に係るコイル部品１は、コア４の構造がＥＥ型であったが、中脚４２を有するコア４であれば、ＥＩ型など、他の構造のコア４であってもよい。もちろん。コア４は、自身の一部あるいは全部がボビン２における巻軸部２２の中空部２４に挿通されるものであってもよい。コイル部品１は、インダクタなど、トランス以外のコイル部品１であってもよい。さらには、空芯コイルのようにコアがないコイル部品１であってもよい。

【符号の説明】

【0040】

１ コイル部品、２，１０２ ボビン、３ コイル、４ コア、５ａ，５ｂ テープ、
６ ポッティング材、１０ ケース、２１ 筒軸、２２ 巻軸部、
２２ｄ 巻軸部の下面、２２ｕ 巻軸部の上面、２２ｓ 巻軸部の外面、
２３，２３ａ，２３ｂ 鍔部、２４ 中空部、２６，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ 溝、
３１ 巻軸、３２ 導線、３３ リード部、４１ コア部材、４２ 中脚、４３ 外脚、１００ コイル装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】