JP4343871B2 - コイル部品 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器等に用いられるコイル部品に関するものである。

従来のコイル部品としては、例えば特許文献１に記載されているようなコモンモードチョークコイルが知られている。この公報に記載のコイル部品は、巻芯部と、巻芯部の両端に一体的に設けられた１対の鍔部と、巻芯部に巻回形成された２本の巻線とを有している。これらの巻線は、巻芯部の中心軸に沿う方向に並んだ状態で、巻芯部を中心とした同心円状に重ね巻きされている。
特開２００４−１７９３１４号公報

ところで、上記のようなコモンモードチョークコイルでは、２本の巻線の引き出し部の結合係数に応じてインピーダンス（インダクタンス）が変わり、各巻線の引き出し部同士が近接した状態で引き出されると、結合係数が高くなり、インピーダンスが高くなる。コイル部品のインピーダンス特性は、用途に応じて決まるものであるため、容易に調整可能であることが望ましい。

しかし、上記従来技術においては、２本の巻線のうち１本の巻線の引き出し部は、内側の層から引き出されているため自由に動かすことができず、コイル部品のインピーダンス特性を調整することが困難である。その結果、要求されている用途に対処したコイル部品が得られない場合がある。

本発明の目的は、インピーダンス特性の調整を容易に且つ確実に行うことができるコイル部品を提供することである。

本発明のコイル部品は、巻芯部を有するコア部材と、巻芯部に巻回された複数本の巻線と、コア部材に設けられ、各巻線の両端の引き出し部とそれぞれ電気的に接続される複数の端子電極とを備え、複数本の巻線は、巻芯部の軸芯方向に並んだ状態で、引き出し部が最外層に位置するように巻芯部の軸芯に垂直な方向に複数層巻回されてなり、各巻線の引き出し部は全て最外層から引き出されており、コア部材は、略正方形状を有し、コア部材における４つの角部を含む部位には切り欠き部がそれぞれ形成されており、各端子電極は、コア部材の側壁を上下から挟み込むように取り付けられた断面コの字状の電極本体部と、電極本体部と一体的に形成された継線部とを有し、継線部は、コア部材の外形寸法内に収まるように切り欠き部に配置されており、最外層から引き出された各巻線の引き出し部は、巻芯部に対応する高さ位置で継線部に接続されていることを特徴とするものである。

このように複数本の巻線の引き出し部が全て最外層から引き出される構成とすることにより、全ての引き出し部を自在に動かすことが可能となるため、各巻線の引き出し部同士を近づけた状態で引き出したり、各巻線の引き出し部同士を離した状態で引き出すことができる。これにより、各巻線の引き出し部同士の結合係数を自在に設定可能となるので、コイル部品のインピーダンス特性の調整を容易に且つ確実に行うことができる。また、複数本の巻線の引き出し部が全て最外層から引き出されるような巻回法を採用することにより、巻線の線積率を向上させて、コイル部品のインピーダンスを高くすることができる。さらに、巻線の引き出し部が最外層から引き出されていない場合には、例えば引き出し部を端子電極に接続する際に、引き出し部が無理に急激に曲げられて断線する可能性があるが、各巻線の引き出し部を全て最外層から引き出すことで、そのような巻線の断線を防ぐことができる。

好ましくは、コア部材は、巻芯部と巻芯部の両端に設けられた１対の鍔部とを有する第１コアと、第１コアを包囲するように第１コアに固定された第２コアとを有し、端子電極は、第２コアに設けられている。この場合には、コア部材を閉磁路構造とすることができる。これにより、コア部材の漏れ磁束の低減化が図れるため、コイル部品のインピーダンス特性を向上させることができ、ノイズの発生を抑制することが可能となる。

本発明によれば、コア部材の巻芯部に巻回された複数本の巻線の両端の引き出し部を全て最外層から引き出すような構成としたので、コイル部品のインピーダンス特性の調整を容易に且つ確実に行うことができる。これにより、例えば客先の用途に十分対処した高品質のコイル部品を提供することが可能となる。

以下、本発明に係わるコイル部品の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係わるコイル部品の一実施形態を上面側から見た斜視図であり、図２は、図１に示すコイル部品を下面側から見た斜視図である。各図において、本実施形態のコイル部品１は、例えば電源ライン用のコモンモードチョークコイルである。コイル部品１は、ドラムコア２及びリングコア３からなるコア部材４を備えている。コア部材４は、フェライト等の磁性体で形成されている。

ドラムコア２は、図３及び図４に示すように、円柱状の巻芯部５と、この巻芯部５の両端に設けられた１対の円板状の鍔部６Ａ，６Ｂとを有している。巻芯部５には２本の巻線（導線）７，８が巻回されており、これによってコイル部９が形成されている。

巻線７の両端の引き出し部７ａ，７ｂ及び巻線８の両端の引き出し部８ａ，８ｂは、巻芯部５から略四方に向けて延びている。巻線７，８は、巻芯部５の軸芯方向に並んだ状態で、引き出し部７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂがコイル部９の最外層に位置するように巻芯部５の軸芯に垂直な方向に複数層巻回されている。これにより、巻線７の引き出し部７ａ，７ｂ及び巻線８の引き出し部８ａ，８ｂは、全てコイル部９の最外層から引き出されることになる。

リングコア３は、図５に示すように、ドラムコア２が挿入される断面円形状の貫通孔１０を有し、ドラムコア２を包囲する略正方形状のコアである。リングコア３の下面における４つの角部を含む部位には、切り欠き部１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂがそれぞれ形成されている。なお、リングコア３は、貫通孔１０の代わりに、断面円形状の凹部を有していても良い。

リングコア３には、巻線７の引き出し部７ａ，７ｂとそれぞれ電気的に接続される端子電極１３ａ，１３ｂと、巻線８の引き出し部８ａ，８ｂとそれぞれ電気的に接続される端子電極１４ａ，１４ｂとが設けられている。端子電極１３ａ，１４ａは、リングコア３の一方の側壁に固定され、端子電極１３ｂ，１４ｂは、リングコア３の他方の側壁に固定されている。端子電極１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂは、リングコア３の側壁を上下から挟み込むように取り付けられた断面コの字状の電極本体部１５と、この電極本体部１５と一体的に形成され、巻線７，８と接続される断面Ｕ字状の継線部１６とを有している。各継線部１６は、リングコア３の切り欠き部１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂに配置されるように構成されている。

巻線７，８が巻回されたドラムコア２をリングコア３に組み付けるときは、まずドラムコア２をリングコア３の下面側から貫通孔１０内に挿入する。そして、巻線７の両端の引き出し部７ａ，７ｂを端子電極１３ａ，１３ｂの継線部１６にそれぞれ継線し、巻線８の両端の引き出し部８ａ，８ｂを端子電極１４ａ，１４ｂの継線部１６にそれぞれ継線する。具体的には、図６に示すように、引き出し部７ａ，７ｂは、略垂直に折り曲げた状態で端子電極１３ａ，１３ｂの継線部１６にそれぞれ継線し、引き出し部８ａ，８ｂは、略まっすぐ延ばした状態で端子電極１４ａ，１４ｂの継線部１６にそれぞれ継線する。このとき、引き出し部７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂはコイル部９の最外層から引き出されているので、引き出し部７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂを無理に曲げずに継線することができる。

このように巻線７，８を配線した後、リングコア３の上面３ａ及びドラムコア２の鍔部６Ｂに跨って接着剤を塗布することにより、リングコア３とドラムコア２とを一体固定する。その後、例えば端子電極１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂの継線部１６にレーザ光を照射することにより、各継線部１６と引き出し部７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂとを溶融させて接続する。

次に、巻線７の引き出し部７ａ，７ｂ及び巻線８の引き出し部８ａ，８ｂがコイル部９の最外層から引き出されるように、ドラムコア２の巻芯部５に巻線７，８を一緒に巻回する方法について説明する。図７は、巻線７，８の巻回に使用する巻線装置１７の概略構成図である。

同図において、巻線装置１７は、ドラムコア２を保持する回転可能なドラムチャック部１８と、このドラムチャック部１８の上方に配置された巻線導出フライヤ１９，２０と、ドラムチャック部１８の下方に配置された巻線引込フライヤ２１，２２とを有している。なお、ドラムチャック部１８と巻線引込フライヤ２２との間には、リングコア３を保持するリングチャック部２３が配置されている。

巻線導出フライヤ１９，２０には、下方に延びる筒状の巻線導出ノズル２４，２５がそれぞれ設けられている。巻線導出ノズル２５は、巻線導出ノズル２４よりも所定量だけドラムチャック部１８側に配置されている。巻線導出ノズル２４，２５は、巻線供給部（図示せず）から張力付与部２６，２７を介して供給される巻線７，８をそれぞれ挿通させる。巻線導出フライヤ１９，２０は、ドラムチャック部１８の回転軸Ｐを中心軸として、個別に回動可能である。

巻線引込フライヤ２１，２２には、上方に延びる断面略Ｕ字状の巻線引込ノズル２８，２９がそれぞれ設けられている。巻線引込ノズル２９は、巻線引込ノズル２８よりも所定量（巻線導出ノズル２５，２６間の間隔と同等分）だけドラムチャック部１８側に配置されている。巻線引込ノズル２８，２９には、巻線導出ノズル２４，２５から導出された巻線７，８がそれぞれ引き込まれる。巻線引込フライヤ２１，２２は、ドラムチャック部１８の回転軸Ｐを中心軸として、個別に回動可能である。

図８に示すように、巻線導出ノズル２５の先端（下端）は、巻線導出ノズル２４の先端よりも巻線７，８の外径分だけ下方に位置している。また、巻線引込ノズル２９の先端（上端）は、巻線引込ノズル２８の先端よりも巻線７，８の外径分だけ下方に位置している。これにより、巻線７，８をドラムコア２の巻芯部５の軸芯方向に並べた状態で一緒に巻回することが可能となる。

図７に戻り、巻線引込フライヤ２１，２２の下方には、巻線７，８に張力を与えるように巻線７，８をそれぞれ保持する巻線保持部３０，３１が配置されている。巻線保持部３０，３１は、巻線引込フライヤ２１，２２と一緒にそれぞれ回動可能である。

このような巻線装置１７によりドラムコア２の巻芯部５に巻線７，８を巻回するときは、まず図７及び図９に示すように、巻線導出ノズル２４，２５及び巻線引込ノズル２８，２９をそれぞれ略同じ位置となるように配置する。そして、その状態で、ドラムチャック部１８及び巻線引込フライヤ２１，２２を時計回りに回転させる。なお、巻線引込フライヤ２１，２２の回転数は、ドラムチャック部１８の回転数の２倍となるようにする。

このとき、図９に示す初期状態から、ドラムチャック部１８を１／４回転させると、巻線引込フライヤ２１，２２は１／２回転することになるため、図１０に示すように、巻線引込ノズル２８，２９は、ドラムコア２に対して初期位置の反対側の位置まで移動する。これにより、巻線７，８は、ドラムコア２の巻芯部５の軸芯方向に並んだ状態で、巻芯部５に接して巻回され始める。

図１０に示す状態から、ドラムチャック部１８を更に１／４回転させると、巻線引込フライヤ２１，２２は更に１／２回転することになるため、図１１に示すように、巻線引込ノズル２８，２９は初期位置に戻ってくる。これにより、巻線７，８は、ドラムコア２の巻芯部５の軸芯方向に並んだ状態で、約２／３周程度巻回されることになる。

図１１に示す状態から、ドラムチャック部１８を更に１／４回転させると、巻線引込フライヤ２１，２２は更に１／２回転することになるため、図１２に示すように、巻線引込ノズル２８，２９は、再びドラムコア２に対して初期位置の反対側の位置まで移動する。これにより、巻線７，８は、ドラムコア２の巻芯部５の軸芯方向に並んだ状態で、約１周巻回されることになる。

図１２に示す状態から、ドラムチャック部１８を更に１／４回転させて、トータルでドラムチャック部１８を１回転させると、巻線引込フライヤ２１，２２は更に１／２回転することになるため、図１３に示すように、巻線引込ノズル２８，２９は、再び初期位置に戻ってくる。これにより、既に巻かれた巻線７，８を押し上げるように巻線７，８が更に巻回されることになる。

以上のようにしてドラムチャック部１８及び巻線引込フライヤ２１，２２を更に回転させると、図１４に示すように、巻線７，８は、ドラムコア２の巻芯部５の軸芯方向に並んだ状態で、巻芯部５の軸芯に対して垂直な方向に複数層（ここでは３層）に亘って巻回されることになる。

そして、巻線導出ノズル２４，２５が図１５に示すような位置に達するように巻線導出フライヤ１９，２０を回転させると共に、巻線引込ノズル２８，２９が図１５に示すような位置に達するように巻線引込フライヤ２１，２２を回転させる。その後、リングチャック部２３に保持されたリングコア３にドラムコア２を組み付けた状態で、巻線７の両端の引き出し部７ａ，７ｂ及び巻線８の両端の引き出し部８ａ，８ｂが所定量だけ確保されるように、巻線７，８を切断する。これにより、図３に示すような巻線７，８が巻回された状態のドラムコア２が得られる。

以上のように本実施形態のコイル部品１にあっては、巻線７の両端の引き出し部７ａ，７ｂ及び巻線８の両端の引き出し部８ａ，８ｂがいずれもコイル部９の最外層から引き出されているので、引き出し部７ａ，７ｂ及び引き出し部８ａ，８ｂを無理なく自在に動かすことができる。このため、異なる巻線７，８の引き出し部の接近具合で決定される結合係数を容易に制御可能となるので、結果的にコイル部品１のインピーダンス（インダクタンス）等の電気的特性を容易に調整することができる。例えば、高インピーダンスが要求されている場合には、巻線７，８の引き出し部同士を接近させた状態で引き出すことで結合係数を高くし、低インピーダンスが要求されている場合には、巻線７，８の引き出し部同士を離間させた状態で引き出すことで結合係数を低くすれば良い。従って、要求されている用途に応じたインピーダンス特性を有するコイル部品１を提供することができる。

また、巻線７の引き出し部７ａ，７ｂ及び巻線８の引き出し部８ａ，８ｂが全てコイル部９の最外層に位置するように巻線７，８が巻回されているので、一般的な整列巻きと比較して、線積率を向上させることができる。この場合には、コイル部品１のインピーダンスを更に高くすることが可能となる。

さらに、巻線７，８の引き出し部をコイル部９の内側の層から引き出した場合と異なり、巻線７，８の引き出し部の結合係数を調整したり、或いは巻線７，８の引き出し部を継線部１６に接続するために、巻線７，８を無理に引っ張ったり急激に曲げなくて済む。これにより、巻線７，８の断線を防止できるため、コイル部品１の信頼性を向上させることが可能となる。

なお、本発明に係わるコイル部品は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態のコイル部品１は、巻線７，８が巻かれるドラムコア２と、端子電極１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂが設けられたリングコア３とを有しているが、本発明は、これ以外にも、例えばドラムコアの一方の鍔部に端子電極を設けたタイプのものにも適用可能である。

また、上記実施形態のコイル部品１は、ドラムコア２の巻芯部５に２本の巻線７，８を巻いたものであるが、本発明は、特にこれに限られず、ドラムコアの巻芯部に３本以上の巻線を巻いたものにも適用可能である。

本発明に係わるコイル部品の一実施形態を上面側から見た斜視図である。 本発明に係わるコイル部品の一実施形態を下面側から見た斜視図である。 図１及び図２に示すドラムコアの巻芯部に２本の巻線が巻回された状態を示す斜視図である。 図３に示す状態のドラムコアの断面図である。 図１及び図２に示すリングコアの斜視図である。 図１及び図２に示すコイル部品の一部断面を含む平面図である。 図１及び図２に示すドラムコアの巻芯部に２本の巻線を巻回するために使用される巻線装置の概略構成図である。 図７に示す巻線導出ノズルから巻線引込ノズルに導かれる２本の巻線がドラムコアの巻芯部に巻かれる状態を示す図である。 図７に示す巻線装置により２本の巻線をドラムコアの巻芯部に巻回する工程を示す概念図である。 図７に示す巻線装置により２本の巻線をドラムコアの巻芯部に巻回する工程を示す概念図と、そのX−X線に沿った矢視図である。 図７に示す巻線装置により２本の巻線をドラムコアの巻芯部に巻回する工程を示す概念図と、そのXI−XI線に沿った矢視図である。 図７に示す巻線装置により２本の巻線をドラムコアの巻芯部に巻回する工程を示す概念図と、そのXII−XII線に沿った矢視図である。 図７に示す巻線装置により２本の巻線をドラムコアの巻芯部に巻回する工程を示す概念図と、そのXIII−XIII線に沿った矢視図である。 図７に示す巻線装置により２本の巻線をドラムコアの巻芯部に巻回する工程を示す概念図と、そのXIV−XIV線に沿った矢視図である。 図７に示す巻線装置により２本の巻線をドラムコアの巻芯部に巻回する工程を示す概念図である。

符号の説明

１…コイル部品、２…ドラムコア（第１コア）、３…リングコア（第２コア）、４…コア部材、５…巻芯部、６Ａ，６Ｂ…鍔部、７…巻線、７ａ，７ｂ…引き出し部、８…巻線、８ａ，８ｂ…引き出し部、１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ…端子電極。

Claims (2)

1. 巻芯部を有するコア部材と、
   前記巻芯部に巻回された複数本の巻線と、
   前記コア部材に設けられ、前記各巻線の両端の引き出し部とそれぞれ電気的に接続される複数の端子電極とを備え、
   前記複数本の巻線は、前記巻芯部の軸芯方向に並んだ状態で、前記引き出し部が最外層に位置するように前記巻芯部の軸芯に垂直な方向に複数層巻回されてなり、
   前記各巻線の前記引き出し部は全て前記最外層から引き出されており、
   前記コア部材は、略正方形状を有し、
   前記コア部材における４つの角部を含む部位には切り欠き部がそれぞれ形成されており、
   前記各端子電極は、前記コア部材の側壁を上下から挟み込むように取り付けられた断面コの字状の電極本体部と、前記電極本体部と一体的に形成された継線部とを有し、
   前記継線部は、前記コア部材の外形寸法内に収まるように前記切り欠き部に配置されており、
   前記最外層から引き出された前記各巻線の前記引き出し部は、前記巻芯部に対応する高さ位置で前記継線部に接続されていることを特徴とするコイル部品。
2. 前記コア部材は、前記巻芯部と前記巻芯部の両端に設けられた１対の鍔部とを有する第１コアと、前記第１コアを包囲するように前記第１コアに固定された第２コアとを有し、
   前記端子電極は、前記第２コアに設けられていることを特徴とする請求項１記載のコイル部品。
   

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