JP2001338812A - コイル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定したコイル特性が得られる。製造が容易
にできる。 【解決手段】 絶縁体によりなる基材１に形成した溝部
４に導電性材料３を埋設して螺旋状に形成したコイル２
である。導電性材料３が低融点金属、金属粉末又は金属
繊維を含む導電性樹脂３ａで構成してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種電子機器や通
信機器に利用されるトロイダルコイルのようなコイル及
びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からトロイダルコイルは、特にパワ
ーラインのコモンモードノイズ除去や各種測定器、シス
テム機器の誤動作防止用等に使用されており、最近は小
型で低価格なコイルの需要が増えてきている。

【０００３】上記のようなパワー回路用のトロイダルコ
イルは、構造上自動巻が難しく、現在もその殆どは図１
３に示すように基材１に導線８を手巻きすることで形成
してある。このため従来にあっては生産性が悪く、ま
た、人件費がかさんでコストも高くなるという問題がっ
た。

【０００４】更に、手巻きであるため巻き方によって巻
き線ピッチが変わってしまうため安定したコイル特性
（周波数特性など）が得られない可能性があるという問
題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の点に鑑
みてなされたものであり、安定したコイル特性が得ら
れ、また、環境に良好で、基材との密着性が向上し、振
動による導電性樹脂の破壊、断線防止が図れ、絶縁性が
向上し、更に、生産性が向上し、コストダウンが可能な
コイル及びその製造方法を提供することを課題とするも
のである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係るコイルは、基材１に形成した溝部４に導
電性材料３を埋設して螺旋状に形成したコイル２であっ
て、導電性材料３が低融点金属、金属粉末又は金属繊維
を含む導電性樹脂３ａで構成してあることを特徴とする
ものである。このような構成とすることで、一定ピッチ
でコイル２となる導電性材料３を基材１に巻装でき、ま
た、導電性材料３が導電性樹脂３ａで形成してあるの
で、基材１との一体成形が可能となる。

【０００７】また、低融点金属が鉛フリーハンダで構成
してあることが好ましい。このような構成とすること
で、環境に良好なコイル２を提供できるものである。

【０００８】また、溝部４を有する基材１を構成する樹
脂が導電性樹脂３ａに含有される樹脂と同成分であるこ
とが好ましい。このような構成とすることで、基材１と
導電性材料３との密着力が向上することになる。

【０００９】また、溝部４の開口巾が溝部内の最大溝巾
よりも狭くなっていることが好ましい。このような構成
とすることで、導電性材料３が溝部４に確実に埋設さ
れ、振動が加わっても導電性材料３が破壊したり、断線
したりするのを防止できることになる。

【００１０】また、基材１にコート層５を設けてコート
層５により少なくとも溝部４に埋設した導電性材料３の
外面を覆うことが好ましい。このような構成とすること
で、耐震性が向上し、絶縁性も向上するものである。

【００１１】また、本発明のコイル２の製造方法は、溝
部４を形成した基材１を注型用型１０にセットし、注型
成形により導電性材料３を溝部４に流し込んでコイル２
を製造することを特徴とするものである。このような方
法を採用することで、注型成形により簡単且つ正確に溝
部４に導電性材料３を埋設できて、手で巻く手間が省け
るものである。

【００１２】また、溝部４を形成した基材１を射出成形
用型１３にセットし、射出成形により導電性材料３を溝
部４に流し込んでコイル２を製造することを特徴とする
ものであってもよい。このような方法を採用すること
で、射出成形により簡単且つ正確に溝部４に導電性材料
３を埋設できて、手で巻く手間が省けるものである。

【００１３】また、基材１に溝部４を形成し、この溝部
４の一部に金属板３ｂを嵌め込み、その後、溝部４の一
部に金属板３ｂを嵌め込んだ基材１を成形型１６内にセ
ットし、溝部４の金属板３ｂを嵌め込んでいない部分に
導電性樹脂３ａを流し込んで導電性樹脂３ａと金属板３
ｂとを接続してコイル２を製造することを特徴とするも
のであってもよい。このような方法を採用することで、
流動性が悪い導電性樹脂３ａを流し込む溝部４の距離も
短くでき、流動性が悪い導電性樹脂３ａを溝部４に流し
込んでいる途中で導電性樹脂３ａが固化する恐れが無く
なるものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に示す実
施形態に基づいて説明する。

【００１５】図１（ｂ）に示すように絶縁体である合成
樹脂により形成した基材１は円筒状をしており、この円
筒状の基材１に円筒の内周から外周にわたるように螺旋
状の溝部４を形成してあり、図１（ａ）に示すようにこ
の基材１に形成した螺旋状の溝部４に導電性材料３を埋
設して螺旋状に回路を形成してコイル２を形成してあ
る。溝部４に埋設される導電性材料３は低融点金属、金
属粉末又は金属繊維を含む導電性樹脂３ａで構成してあ
る。本実施形態ではコイルとしてトロイダルコイルの例
を示している。

【００１６】ここでいう導電性樹脂３ａとは特開平１０
−２３７３３１号公報に記載してあるような体積固有抵
抗値が１０Ｅ-３Ω-ｃｍ以下の通電回路として適用可能
な樹脂をいう。本樹脂は、熱可塑性樹脂と可塑化時に溶
融しうる低融点金属としてのハンダ（共晶ハンダ又は鉛
フリーハンダ）とこのハンダを前記熱可塑性樹脂中に細
かく分散させることを補助する金属粉末又は金属粉末と
金属繊維の混合物を含む導電性樹脂である。

【００１７】使用される熱可塑性樹脂の例としてはＡＢ
Ｓ樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレンテレフ
タレート（ＰＢＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ
アミド（ＰＡ）等やこれらを主成分とする樹脂を挙げる
ことができる。

【００１８】また、低融点金属は融点３５０℃以下の金
属が好適で、その例としては亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓ
ｕ）、ビスマス（Ｂｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、カド
ミウム（Ｃｄ）、インジウム（Ｉｎ）、鉛（Ｐｂ）、及
びそれらの合金であり、好ましい合金としては、Ｓｎ−
Ｐｂ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｚｎ、Ｓｎ−Ａｌ、Ｓｎ−Ａ
ｇ等を挙げることができる。

【００１９】金属粉末や金属繊維としては銅（Ｃｕ）、
ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃ
ｒ）等及びこれらの合金粉末あるいは合金繊維を挙げる
ことができるものである。

【００２０】更に、前記記載の低融点金属のうちＳｎ−
Ｃｕ、Ｓｎ−Ｚｎ、Ｓｎ−Ａｇのような鉛（Ｐｂ）を含
まない合金で構成してあると、環境に影響を及ぼす鉛成
分を含まないので環境に良好なコイル２を提供できるも
のである。

【００２１】なお、上記導電性樹脂の代わりに上記の低
融点合金のみを使って回路を形成することも考えられ
る。

【００２２】基材１は合成樹脂のような絶縁体の方が好
ましい。ここで、溝部４を有する基材１を合成樹脂によ
り形成する場合、この基材１を形成する合成樹脂が溝部
４に埋設される上記導電性樹脂３ａに含有される樹脂と
同成分であるほうが外部から熱が加わった時の膨張率
（線膨張係数）が同じ程度になるので、両樹脂の密着界
面での剥離防止効果が高まり好ましい。このように基材
１は絶縁体の方が好ましいが、基材１が導電体であって
もよく、基材１が導電体の場合には図２に示すように溝
部４に埋設する導電性材料３が基材１と電気的に絶縁さ
れるように絶縁層７（例えばポリエチレン樹脂のような
絶縁性樹脂の絶縁層）が形成してあれば使用することが
できるものである。

【００２３】また、この筒状をした基材１の内部にはコ
イルのインダクタンス調整用のコア材６としてフェライ
トが入っている方が好ましい。また、フェライトのコア
材６に溝部４を形成して基材１として兼用させてもよい
ものである。

【００２４】基材１に形成する溝部４は図３に示すよう
に断面四角形、断面略半円形、断面略くさび形、断面略
丸形等種々の断面形状のものが考えられる。

【００２５】ところで本発明においては上記のように基
材１に形成した溝部４に導電性樹脂３ａを埋設してコイ
ル２を構成することで、基材１と導電性樹脂３ａとの一
体化が可能であり、また、従来のように導線８を基材１
に巻き付けるものにおいては図４（ｂ）において矢印部
分を拡大した図に示すように基材１の角部において導線
８が曲がりにくくて導線８が浮いて隙間９が生じ、磁束
漏れが多くなるが、本発明においては図４（ａ）におい
て矢印部分を拡大した図に示すように基材１の角部（溝
部４の角部）において導電性樹脂３ａとの間に隙間が生
じることがなくて漏れ磁束が少なくなるものである。

【００２６】上記のようなコイル２は様々な環境下で使
用され、特に、自動車用部品として利用される場合など
は、走行時の振動やエンジンの熱などの影響で基材１と
一体成形された導電性樹脂３ａが基材１から剥離する可
能性がある。これは、エンジン等の外部から熱が加わっ
た際に、基材１を構成する樹脂とそれに一体化されてい
る導電性樹脂３ａとの膨張率（線膨張係数）が異なるこ
とが原因で、両樹脂の密着界面に亀裂が生じて剥離する
のである。そこで、前述のように、基材１を形成する合
成樹脂を溝部４に埋設される上記導電性樹脂３ａに含有
される樹脂と同成分とすることで、両樹脂の膨張率を同
じ程度にすることができ基材１と導電性材料３との密着
力が向上し、剥離防止効果が高いものとなる。ここで、
基材１を形成する合成樹脂と溝部４に埋設される上記導
電性樹脂３ａに含有される樹脂とが同樹脂でなくとも、
似通った線膨張係数のものであってもよいものである。

【００２７】基材１に形成する溝部４を図３（ｃ）
（ｄ）に示すように断面略くさび形、断面略丸形等のよ
うに溝部４の開口巾が溝部内の最大溝巾よりも狭くなっ
ていると、導電性材料３が溝部４に埋設されて構造的に
剥離を防止できるものである。したがって、様々な環境
下で使用されるコイル２に振動が加わっても導電性材料
３が破壊したり、断線したりするのを防止できることに
なる。例えば、コイル２が自動車用部品として利用され
る場合などは、走行時の振動やエンジンの熱などの影響
で基材１の溝部４に埋設された導電性樹脂３ａが基材１
から剥離する可能性がある（これは走行時等の振動が加
わった際に基材１の溝部４に埋設されている導電性材料
３が動いてしまい、最後には断線などの故障を引き起こ
す可能性がある）が、図３（ｃ）（ｄ）に示すように開
口巾を溝部内の最大溝巾よりも狭くした溝部４に図５
（ａ）、（ｂ）のように導電性樹脂３ａを埋設すること
で、振動や熱サイクルの影響によって接合強度が低下
し、導電性材料３が溝部４から外部に動いて剥離してし
まうことを防止できて断線などの故障を防止することが
できるものである。

【００２８】また、コイル２を自動車部品として利用し
た場合における走行時の振動が加わった際の断線などの
故障を防ぐに当たって、基材１にコート層５を設けてコ
ート層５により少なくとも溝部４に埋設した導電性材料
３の外表面を覆うようにしてもよいものである。図６は
基材１の溝部４内に導電性材料３を埋設し、更に、溝部
４内の上部にコート層５を充填してコート層５により導
電性材料３の外面を覆って導電性材料３を保護したり、
あるいは、図７に示すようにコイル２全体をコート層５
で覆うことで基材１及び基材１の溝部４に埋設した導電
性樹脂３ａをコート層５で覆ってコイル２全体を保護す
る。上記コート層５としては、絶縁性に優れ、振動を吸
収するためにある程度の弾性を持った材料が望ましい。
例えば、エポキシ系、シリコン系、プリスルフィド系、
ポリウレタン系、ブチルゴム系などの材料が好ましい。

【００２９】次に、コイル２の製造方法につき説明す
る。図８には本発明のコイル２の製造方法の一実施形態
が示してある。本実施形態においては、溝部４を形成し
た基材１をあらかじめ形成し、この溝部４を形成した基
材１を図８（ａ）→図８（ｂ）に示すように注型用型１
０にセットし、次に、図８（ｃ）→図８（ｄ）のように
注型用型１０に蓋１１を被せ、次に、図８（ｅ）のよう
に蓋１１の吸引孔１２ａに接続した真空ポンプ１４によ
り真空吸引しながら蓋１１に設けた注入孔１２から溶融
した導電性樹脂３ａを注入することにより、図８（ｆ）
のような基材１の溝部４に導電性樹脂３ａを一体に埋設
したコイル２を製造するものである。このような注型成
形により製造することで簡単且つ正確に溝部４に導電性
材料３を埋設できて、手で巻く手間が省けるものであ
る。

【００３０】図９、図１０には本発明のコイル２の製造
方法の他の実施形態が示してある。本実施形態において
は、溝部４を形成した基材１をあらかじめ形成し、この
溝部４を形成した基材１を図９（ａ）→図９（ｂ）に示
すように射出成形用型１３の可動型１３ａのキャビティ
１３ｃ内にセットし、次に、図９（ｃ）のように、可動
型１３ａと固定型１３ｂとを型締めし、図９（ｃ）の矢
印のように溶融した導電性樹脂３ａを射出成形用型１３
内に射出成形することにより、図９（ｄ）のような基材
１の溝部４に導電性樹脂３ａを一体に埋設したコイル２
を製造するものである。このように射出成形により製造
することで簡単且つ正確に溝部４に導電性材料３を埋設
できて、手で巻く手間が省けるものである。上記のよう
に射出成形で製造するに当たり、多数個取り金型により
製造してもよい。図１０には多数個取り金型としての可
動型１３ａの例が示してあり、６個のキャビティ１３ｃ
を形成した６個取りの例である。このように射出成形に
より簡単且つ正確に溝部４に導電性材料３を埋設でき
て、手で巻く手間が省けるものであり、また、多数個取
りが可能で生産性がいっそう向上するものである。

【００３１】図１１、図１２には本発明のコイル２の製
造方法の更に他の実施形態が示してある。本実施形態に
おいては、基材１に溝部４を形成し、この溝部４の一部
に金属板３ｂを嵌め込み、その後、溝部４の一部に金属
板３ｂを嵌め込んだ基材１を成形型内にセットし、溝部
４の金属板３ｂを嵌め込んでいない部分に導電性樹脂３
ａを流し込んで導電性樹脂と金属板とを接続してコイル
２を製造するものである。

【００３２】すなわち、前述の導電性樹脂３ａは汎用の
熱可塑性樹脂と比較して流動性が大幅に悪いので、溶融
した導電性樹脂３ａを溝部４に流し込んでも溝部４を内
周側から外周側にわたって一周回り込むまでに固化して
しまう可能性がある。そこで、本実施形態においては、
図１１（ａ）のようにコ字状の金属板３ｂを基材１に形
成した溝部４の一部であるコ字状の部分に嵌め込み、次
に、このように溝部４の一部に金属板３ｂを嵌め込んだ
基材１を図１１（ｂ）のように成形型１６の可動型１６
ａ内にセットし、次に、図１１（ｃ）のように成形型１
６の可動型１６ａと固定型１６ｂとを型締めし、溶融し
た導電性樹脂３ａを成形型１６に流し込むことで、図１
１（ｄ）のように溝部４の導電性樹脂３ａが金属板３ｂ
を嵌め込んでない部分に一体に埋設されると共に該導線
性樹脂３ａがコ字状をした金属板３ｂの両先端に接続さ
れて回路が形成されるものである。この場合の成形型１
６としては前述の注型成形用型、射出成形用型のいずれ
であってもよいものである。このように溝部４内に埋設
する導電性材料３の一つである金属板３ｂをあらかじめ
溝部４の一部に嵌め込んで、溝部４の残りの部分に導電
性樹脂３ａを流し込んで回路を形成するので、流動性が
悪い導電性樹脂３ａを流し込む溝部４の距離を短くで
き、流動性が悪い導電性樹脂３ａを溝部４に流し込んで
いる途中で導電性樹脂３ａが固化する恐れが無くなり、
成形しやすくなるものである。勿論本実施形態において
も手巻きの手間が必要でないものである。

【００３３】

【発明の効果】上記のように本発明の請求項１記載の発
明にあっては、基材に形成した溝部に導電性材料を埋設
して螺旋状に形成したコイルであって、導電性材料が低
融点金属、金属粉末又は金属繊維を含む導電性樹脂で構
成してあるので、一定ピッチで導電性材料が埋設された
安定した周波数特性が得られるコイルを提供できるもの
であり、また、導電性材料が低融点金属、金属粉末又は
金属繊維を含む導電性樹脂で構成してあるので、基材と
の一体成形が可能である。

【００３４】また、請求項２記載の発明にあっては、上
記請求項１記載の発明の効果に加えて、低融点金属が鉛
フリーハンダで構成してあるので、環境的に良好なコイ
ルを提供できるものである。

【００３５】また、請求項３記載の発明にあっては、上
記請求項１又は請求項２記載の発明の効果に加えて、溝
部を有する基材を構成する樹脂が導電性樹脂に含有され
る樹脂と同成分であるので、基材との密着力が向上し、
剥離防止効果が高く、コイルの品質が安定するものであ
る。

【００３６】また、請求項４記載の発明にあっては、上
記請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発明の効果
に加えて、溝部の開口巾が溝部内の最大溝巾よりも狭く
なっているので、振動による導電性樹脂の破壊、断線が
防止でき、コイルの品質が安定するものである。

【００３７】また、請求項５記載の発明にあっては、上
記請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発明の効果
に加えて、基材にコート層を設けてコート層により少な
くとも溝部に埋設した導電性材料の外面を覆っているの
で、耐振動性、絶縁性が向上し、コイルの品質が向上す
るものである。

【００３８】また、請求項６記載の発明にあっては、溝
部を形成した基材を注型用型にセットし、注型成形によ
り導電性材料を溝部に流し込んでコイルを製造するの
で、注型成形によりコイルが製造でき、手で巻く手間が
省けて生産効率が向上するものである。

【００３９】また、請求項７記載の発明にあっては、溝
部を形成した基材を射出成形用型にセットし、射出成形
により導電性材料を溝部に流し込んでコイルを製造する
ので、射出成形によりコイルが製造でき、手で巻く手間
が省けて生産効率が向上するものである。

【００４０】また、請求項８記載の発明にあっては、基
材に溝部を形成し、この溝部の一部に金属板を嵌め込
み、その後、溝部の一部に金属板を嵌め込んだ基材を成
形型内にセットし、溝部の金属板を嵌め込んでいない部
分に導電性樹脂を流し込んで導電性樹脂と金属板とを接
続してあるので、流動性が悪い導電性樹脂を溝部にスム
ーズに流して製造でき、手で巻く手間が省けて生産効率
が向上するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明のコイルを示す斜視図であり、
（ｂ）は導線性材料を埋設してない状態の基材の斜視図
である。

【図２】同上の基材が導電体の実施形態における溝部の
断面図である。

【図３】（ａ）乃至（ｄ）はそれぞれ溝部の形状を示す
断面図である。

【図４】（ａ）は本発明における溝部のコーナ部分にお
いて導電性材料が隙間無く密着していることを示す説明
図であり、（ｂ）は従来例における基材のコーナ部分に
おいて基材と導線との間に隙間が生じていることを示す
説明図である。

【図５】（ａ）（ｂ）は図３（ｃ）（ｄ）の形状の溝部
に導電性材料を埋設した状態の断面図である。

【図６】（ａ）は同上の導電性材料をコート層で覆った
状態のコイルの斜視図であり、（ｂ）はコート層で覆っ
た部分の断面図である。

【図７】同上のコイル全体をコート層で覆った斜視図で
ある。

【図８】（ａ）乃至（ｆ）は本発明のコイルの製造方法
を示す一実施形態の説明図である。

【図９】（ａ）乃至（ｄ）は本発明のコイルの製造方法
を示す他の実施形態の説明図である。

【図１０】同上の多数個取り金型の一例を示す斜視図で
ある。

【図１１】（ａ）乃至（ｄ）は本発明のコイルの製造方
法を示す更に他の実施形態の説明図である。

【図１２】（ａ）は同上により製造したコイルの一部破
断した斜視図であり、（ｂ）は同上の要部断面図であ
る。

【図１３】従来例のコイルの斜視図である。

【符号の説明】

１ 基材 ２ コイル ３ 導電性材料 ３ａ 導電性樹脂 ３ｂ 金属板 ４ 溝部 ５ コート層 １０ 注型用型 １３ 射出成形用型 １６ 成形型

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5E044 AA06 AC04 5E062 FF01 FF02 FF03 FF09 5E070 AA01 AB02 AB03 AB05 AB10 BA14 CA02 CA20

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基材に形成した溝部に導電性材料を埋設
   して螺旋状に形成したコイルであって、導電性材料が低
   融点金属と、金属粉末又は金属繊維を含む導電性樹脂で
   構成してあることを特徴とするコイル。
2. 【請求項２】 低融点金属が鉛フリーハンダで構成して
   あることを特徴とする請求項１記載のコイル。
3. 【請求項３】 溝部を有する基材を構成する樹脂が導電
   性樹脂に含有される樹脂と同成分であることを特徴とす
   る請求項１又は請求項２記載のコイル。
4. 【請求項４】 溝部の開口巾が溝部内の最大溝巾よりも
   狭くなっていることを特徴とする請求項１乃至請求項３
   のいずれかに記載のコイル。
5. 【請求項５】 基材にコート層を設けてコート層により
   少なくとも溝部に埋設した導電性材料の外面を覆って成
   ることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに
   記載のコイル。
6. 【請求項６】 溝部を形成した基材を注型用型にセット
   し、注型成形により導電性材料を溝部に流し込んでコイ
   ルを製造することを特徴とするコイルの製造方法。
7. 【請求項７】 溝部を形成した基材を射出成形用型にセ
   ットし、射出成形により導電性材料を溝部に流し込んで
   コイルを製造することを特徴とするコイルの製造方法。
8. 【請求項８】 基材に溝部を形成し、この溝部の一部に
   金属板を嵌め込み、その後、溝部の一部に金属板を嵌め
   込んだ基材を成形型内にセットし、溝部の金属板を嵌め
   込んでいない部分に導電性樹脂を流し込んで導電性樹脂
   と金属板とを接続してコイルを製造することを特徴とす
   るコイルの製造方法。