JP2006032557A - コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】 唸りを低減して静音性の高いコイル部品を提供する。
【解決手段】 コイル部品１は、枠コア１３およびコイル２を有する。コイル２は、枠コア１３内部に配置されており、スペーサ１９と巻芯５と巻線３とからなる。枠コア１３と巻芯５とは別体に形成されている。枠コア１３は、厚みが均一かつ一体的に形成され、対向する２側面が開口をなす断面ロ字状の箱型形状である。巻線３は、両端が電極９、１１として形成されている。電極９、１１は、開口部１４側のベース１５の所定位置に配置されている。巻芯５の周りには巻線３が巻回されている。巻線３と巻線５との間の所定部分、および、巻線３と枠コア１３との間の所定部分は互いに樹脂により固定されており、動作時の唸りが低減されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種電子機器および家電製品等に用いられるコイル部品に関する。

従来、１対のＥ型コアを備え、巻芯部にコイルが嵌合装着されたＥＥ型のコイル部品がある（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−１４４９７３（第２−３頁、第１図）

コイル部品は、ノート型のパーソナルコンピュータやプラズマテレビ等に用いられることがあるが、これらの機器には静音性が要求される。しかし、従来のコイル部品では、コイルとコアとが接着等により互いに固定されていないため、使用時に唸り音がしてしまう。

このため、コアの内部に全体的にシリコン樹脂等を充填することが考えられるが、巻線、コア、樹脂の熱膨張の違いにより、コアにクラックが入ってしまうという問題がある。

そこで、本発明は、使用時にクラックなどが入ることがなく、動作音が静かなコイル部品を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によるコイル部品は、軸方向に沿って延びる巻芯を有するコアと、前記巻芯の周りに前記軸方向に沿って所定回数巻回されて巻回部が形成され、前記巻回部の内径が前記巻芯の外径よりも大きな巻線と、前記巻芯と前記巻線との間の少なくとも一部に備えられ、前記巻芯と前記巻線とを互いに固定する樹脂とを有することを特徴としている。

巻線と巻芯とは、樹脂により互いに固定されているため、巻線と巻芯とが動作時にぶつかり合い振動して音を発することが防止される。

樹脂の塗布範囲は、巻芯の外周面上において、巻芯の軸方向には少なくとも一部でよく、巻芯の周方向には全周、等間隔に３箇所以上、または合計長さが半周以上のいずれでもよい。このように樹脂を配置することで、巻線と巻芯とが互いにぶつかりあい振動しないように固定される。

コアは、一体または分割可能で対向する二側面が開口した箱型形状の枠コアと、枠コアと一体または分割可能に形成された巻芯とからなるようにしてもよい。

さらに、巻芯は枠コアと分割可能に形成されており、枠コアと巻芯との間に磁気ギャップが形成されていてもよい。このように、枠コアと巻芯とを別体に形成すれば、両者の間に磁気ギャップを容易に形成し、コイルの特性を調整することができる。

巻線と枠コアとの間の少なくとも一部には、巻線と枠コアとを互いに固定する樹脂が設けられていることが好ましい。巻線と枠コアとが互いにぶつかり合い振動することが防止される。

巻芯は、分割可能な２つの部分から構成され、この２つの部分の間に磁気ギャップが形成されているのでも良い。すなわち、巻芯は分割して形成されていてもよい。巻芯を構成する２つの部分の間に磁気ギャップを容易に形成し、コイルの特性を調整することができる。

本発明によるコイル部品によれば、使用時に部品が破損することがなく、動作音が静かであるという優れた効果を奏し得る。

本発明の１実施の形態によるコイル部品１について、図１から図５を参照しながら説明する。

図１は、コイル部品１を電極９，１１が備えられた側から見た概略斜視図である。図２は、図１に示した切断線ＩＩ−ＩＩに沿って切断したときの断面図である。図３は、コイル部品１をダミー端子１７が備えられた側から見た概略斜視図である。

図１及び図２に示すように、コイル部品１は、ベース１５、枠コア１３、コイル２等を備えている。

ベース１５は、略矩形状平板部と、当該平板部の一辺に沿って起立した電極固定部とからなり、両者は絶縁性の樹脂で一体成形されている。電極固定部の外側面には、凹部２３、２５が形成されている。

枠コア１３は、ベース１５上に配置されている。枠コア１３は、断面がロ字状で、対向する２側面が開口した箱型のコアである。枠コア１３は、底板１３ａ、天板１３ｃ、および２つの側板１３ｂ、１３ｄを有している。枠コア１３は、また、開口部１４と開口部１６とを有している。底板１３ａ、天板１３ｃ、および２つの側板１３ｂ、１３ｄは、厚さが均一で一体に形成されている。枠コア１３は、例えば、Ｍｎ、Ｚｎ等を主成分とするフェライトで形成されている。底板１３ａの下面がベース１５に固着されている。

枠コア１３の内部には、コイル２が設けられている。

コイル２は、スペーサ１９と、スペーサ１９に固着された巻芯５と、巻芯５の周りに巻かれた巻線３とからなる。

スペーサ１９は底板１３ａ上に配置されている。スペーサ１９と巻芯５の下面とは図示しない樹脂により接着されている。巻芯５と天板１３ｃとは接しておらず、両者間に空隙が形成されている。巻芯５の上面と天板１３ｃの間の空隙と、巻芯５の下面と底板１３ａとの間のスペーサ１９が介挿入された部分とが、それぞれ、磁気ギャップとして作用する。巻線３は、巻芯５の上面と下面との間の範囲内に巻かれている。すなわち、巻線３の最上部は、巻芯５の上面と同じかそれよりも下部に位置している。巻線３の最下部は巻芯５の下面と同じ高さに位置している。

巻線３は、１本の平角線からなり、所定回数巻回されて、その両端部分（巻線端部３ａ，３ｂ）は開口部１４に向かってほぼ平行方向に延びている。巻線端部３ａ、３ｂは、開口部１４付近で樹脂５３、５５により枠コア１３と固定され、さらに、開口部１４から出たところで下方に屈曲され、ベース１５に形成された凹部２３，２５内にはめ込まれている。凹部２３，２５にはめ込まれた巻線３の部分は、それぞれ、電極９、１１として機能する。樹脂５３は、巻線端部３ａを底板１３ａと側板１３ｂとに対し固定している。すなわち、樹脂５３は、巻線端部３ａの上面にその幅全体に亘って延びるように塗布されており、樹脂５３の側板１３ｂ側の端部は底板１３ａと側板１３ｂとに固着し、樹脂５３の反対側の端部は底板１３ａに固着している。一方、樹脂５５は巻線端部３ｂを天板１３ｃと側板１３ｄとに対し固定している。すなわち、樹脂５５は巻線端部３ｂと天板１３ｃと側板１３ｄとの間の隙間に塗布されている。樹脂５３，５５としては、例えばエポキシ樹脂を用いることができる。

図３に示すように、ベース１５のうち、電極９、１１が備えられた側と対向する側には、ダミー端子１７が設けられている。ダミー端子１７は、コイル部品１を基板に面実装する際にコイル部品１の実装安定性、および固着強度を増すために設けられた固定用端子である。ダミー端子１７は、例えば、すず（Ｓｎ）、銅（Ｃｕ）等を成分とする金属よりなる。

また、巻線３の巻回部の外周面のうち、開口部１６側（ダミー端子１７側）に面した一部は、底板１３ａに樹脂５７で固定されている。樹脂５７としては、例えばエポキシ樹脂を用いることができる。

次に、コイル２について、図２と図４と図５とを参照して、より詳細に説明する。図４は、コイル２の斜視図である。図５は、コイル２を上から見た平面図である。なお、図５では明瞭化を図るためスペーサ１９の図示は省略している。

スペーサ１９は、例えば、カプトンテープ等のポリイミド製の樹脂シートである。スペーサ１９と巻芯５の下面とは図示しない樹脂により接着されている。

巻芯５は円柱形状をなし、例えば、マンガン（Ｍｎ）および亜鉛（Ｚｎ）を主成分とするフェライトで構成されている。巻芯５の軸方向の長さ（下面から上面までの高さ）とスペーサ１９の厚みとの和は、枠コア１３の内部の上下方向の高さ（底板１３ａと天板１３ｂとの間の距離）よりも小さい。したがって、下面がスペーサ１９に固着された巻芯５を枠コア１３の底板１３ａ上に配置しても、巻芯５と天板１３ｃとの間に磁気ギャップが形成される。

巻線３は断面が略長方形の一本の平角ワイヤからなり、巻芯５の軸方向に巻回されている。巻線３は、巻芯５の上面から下面までの高さ範囲内に巻回されている。巻線３は、例えば、エポキシ変性アクリル樹脂により被覆されている。電極９、１１は、巻線３の両端部を扁平に潰した後、表面の被覆を剥離し、さらに幅を凹部２３，２５の幅に揃えるように切断して半田を被せて作成されたものである。巻線３は、枠コア１３に組み込まれる前に、電極９、１１がほぼコ字状に屈曲されており、この電極９、１１をベース１５の所定位置（凹部２３，２５）に合わせて枠コア１３に組み込むことで、巻線３の位置決めが可能となっている。

図２に示すように、巻線３の巻回部の内径は巻芯５の外径より大きいため、巻線３の内周面と巻芯５の外周面との間には隙間が形成されている。この隙間の所定部分に樹脂５１が塗布されており、巻線３と巻芯５とを接着固定している。樹脂５１としては、例えばエポキシ樹脂を用いることができる。

樹脂５１は、図２の断面図に示すように、巻芯５の外周面上の巻芯５の軸方向における少なくとも一部であって、かつ、図５の平面図に示すように、巻芯５の全周に亘って、塗布されている。このように、巻線３と巻芯５とは、樹脂５１により互いに接着固定されているため、これらが動作時に互いにぶつかりあい振動して唸りが生じることが防止されている。本発明者らは、コイル部品１を作製した。本発明者らは、さらに、比較例のコイル部品を作製した。この比較例のコイル部品は、コイル部品１と同一な構成を有するが、巻線３と巻芯５とが樹脂５１にて接着固定されておらず、巻線３と枠コア１３も樹脂５３，５５，５７にて接着固定されていない。コイル部品１と比較例のコイル部品とを動作させたところ、コイル部品１では、比較例のコイル部品に比べ、唸りが軽減されることが確認された。

なお、樹脂５１は、巻芯５の全周に亘って塗布しなくても良い。例えば、図６に示すように、樹脂５１を、巻芯５の周りに周方向に４箇所互いに離間して等間隔に塗布しても良い。もしくは、図７に示すように、樹脂５１を、巻芯５の半周に亘って塗布しても良い。あるいは、図８に示すように、樹脂５１を巻芯５の周りに４分の１周ずつ２ヶ所に塗布しても良い。図６〜図８のいずれの場合にも、樹脂５１は、図５の場合と同様、巻線３と巻線５とを、これらが動作時にぶつかり合い振動しないように、固定することができる。なお、図６〜図８のいずれの場合にも、軸方向については、樹脂５１は、巻芯５の外周面上の軸方向における少なくとも一部に塗布すればよい。

なお、図６のように樹脂５１を周方向に互いに離間して等間隔に塗布する場合には、４箇所でなくても良い。３箇所以上であればよい。

図７では半周に亘って延びる塗布範囲を１箇所設け、図８では４分の１周に亘って延びる塗布範囲を２箇所設けた。しかしながら、塗布範囲の合計長さが半周以上であれば、塗布範囲を３箇所以上互いに離間して設けても良い。

以上説明したように、本実施の形態によるコイル部品１によれば、巻芯５の外周部、すなわち、巻線３と巻芯５との間が、軸方向には少なくとも一部に、周方向には、全周に亘って、または等間隔に、あるいは塗布範囲の合計長さが半周以上になるように樹脂５１により接着硬化されており、互いにぶつかり合い振動して唸り音を発生することが抑制されている。

しかも、巻線３の巻回部の外周部の一部が枠コア１３と樹脂５７によって接着固定され、巻線３の巻線端部３ａ、３ｂが枠コア１３と樹脂５３、５５によって接着固定されている。このように、巻線３の開口部１６側を枠コア１３に対し樹脂５７により固定し、巻線３の開口部１４側を枠コア１３に対し樹脂５３，５５により固定しているため、さらに静音性が向上している。

枠コア１３の底板１３ａ、天板１３ｃ、および２つの対向する側板１３ｂ、１３ｄの厚さが全て均一である。従って、特定部位の板材の厚さが他の部位の板材の厚さより厚いコイル部品と比較した場合、本実施の形態によるコイル部品１は、その外形寸法が比較対象のコイル部品の外形寸法と同じであれば、より広い内部空間を確保することができるし、内部空間の広さが上記した比較対象のコイル部品の内部空間の広さと同じであれば、外形寸法を小さくすることができる。

また、枠コア１３は一体に形成されているので、接合面を研磨する必要がなく、製造を簡略化することができる。さらに、接合部分から磁束が漏れることがないので、周りの部品に悪影響を及ぼしたり、交流銅損を増大させたりすることがない。

巻線３の両端部が電極９、１１となっており、基板に巻線３を直接接続できるので、漏れ磁束による影響を受けず、交流銅損が小さい。また、電極と巻線とをはんだ等により接続する必要がなく、断線の危険性が低減するとともに、直流抵抗が小さく、直流抵抗値の部品毎のばらつきも少ない。電極９と電極１１は、開口部１４の同一の一辺側に配置されているので、対向する開口側には磁束が漏れることがない。さらに、電極９、１１をベース１５の凹部２３、２５にはめ込むことで巻線３および巻芯５の枠コア１３内での位置決めが可能であり、コイル部品１の部品毎のインダクタンス、その他特性上のばらつきを軽減することができる。

巻芯５には接合面がないので、研磨工程が不要で製造が容易である。また、巻芯５は、枠コア１３とは別体に形成されており、巻芯５と枠コア１３との間に磁気ギャップを形成することが容易である。

枠コア１３と巻芯５との間に磁気ギャップを設けたことで、枠コア１３と巻芯５との間の磁束密度の飽和を軽減することが可能になる。これにより、コイル部品１の直流重畳特性を向上させることができる。特に、巻芯５の上面および下面が枠コア１３との間に形成する２つの磁気ギャップの距離を略同一とすることで、直流重畳特性の向上を図ることができる。

ベース１５を、枠コア１３の底板１３ａに接して配置したので、電極９、１１と枠コア１３との間の絶縁が可能である。ダミー端子１７を設けたので、コイル部品１の基板への実装安定性、および固着強度を増すことができる。

コイル部品１において、巻線３は巻芯５の上面と下面との間に巻回されている。また、枠コア１３は一体に形成されており、接合面から磁束が漏れることがないので、漏れ磁束が巻線３に当たりづらい構造となっている。よって、例えばＥ型のコアを採用している他のコイル部品と比較して、巻線３による交流抵抗を半分近くまで軽減させることが可能となる。また、巻線３は断面が略長方形の平角ワイヤを用いており、断面が円形のワイヤに比べて断面積を大きくとることができるので、銅損を下げることができる。

本発明によるコイル部品は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。

例えば、上述した実施の形態では、枠コア１３は一体型であった。しかしながら、一体型の代わりに、図９に示すような分割型の枠コア４５を用いてもよい。分割型の枠コア４５は、平板状のＩ型コア４１とＣ型コア４３とからなる。Ｃ型コア４３は、対向する１対の側面と底面とを有している。Ｉ型コア４１がＣ型コア４３の上部を塞ぐように接着固定されて枠コア４５が作成される。

また、上述した実施の形態では、別体の枠コア１３と巻芯５とからコアを構成していた。しかしながら、図１０に示すような、ＥＩ型のコア４９を用いても良い。コア４９は、Ｉ型コア４１とＥ型コア４６とからなる。Ｅ型コア４６には巻芯４７が予め一体的に形成されている。Ｉ型コア４１がＥ型コア４６の上部を塞ぐように接着固定されコア４９が作成される。巻芯４７の外周に図示しない巻線３が巻回され巻線３と巻芯４７との間の一部に樹脂が塗布される。

もしくは、上述した実施の形態の枠コア１３と巻芯５とからなるコアの代わりに、図１１に示すような、ＥＥ型のコア５９を用いてもよい。コア５９は、２つのＥ型コア５３からなる。各Ｅ型コア５３の中心には、内側に突出する円柱部５７が形成されている。コア５９は、Ｅ型コア５３を２つ向かい合わせて接着固定することで作成される。このとき、２つの円柱部５７は、同軸状に向かい合って１つの分割型の巻芯を構成する。巻芯の外周に図示しない巻線が巻回され、巻線と巻芯との間の一部に樹脂が塗布される。ここで、２つの円柱部５７の互いに対向する面の間に磁気ギャップを形成してもよいし、形成しなくてもよい。

上述した実施の形態のコイル部品１においては、ベース１５は枠コア１３の底板１３ａ全体を含む大きさのものを用いたが、底板１３ａの一部を含む大きさのものであっても良い。また、ベース１５は必ずしも必要ではなく、ベース１５を設けない構成のコイル部品としてもよい。ベース１５を設けない場合には、枠コア１３の材料として抵抗値の高い、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）を主成分とするフェライト等を採用することが好ましい。このときダミー端子１７は、枠コア１３の開口部１４と対向する側の開口部１６に設ければ良い。

巻芯５の下面と枠コア１３との間に磁気ギャップを形成するためにシート状のスペーサ１９を用いているが、スペーサ１９はこのようなシート状の部材には限定されない。例えば、樹脂にガラスビーズを混入させた材料等、均一な厚みが得られ、磁気抵抗が枠コア１３よりも大きく磁気ギャップとしての作用が可能なものであれば、スペーサとして用いることができる。

巻芯５の形状は円柱形状には限定されず、断面が楕円や、角が曲線の略四角形の柱状等でもよい。また、枠コア１３の形状も、厚みが均一で、一体に形成されていれば、底板１３ａ、天板１３ｃ、および２つの側板１３ｂ、１３ｄの互いの接続部が直線をなさず、曲線状になっているような形状でもよい。

コイル部品１の構造を適用してコモンモードフィルタを構成することができる。

本発明のコイル部品は、パーソナルコンピュータの電源系等、電子機器に用いることができる。

本実施の形態によるコイル部品を電極が備えられた側から見た斜視図である。 図１のコイル部品のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図１のコイル部品をダミー端子が備えられた側から見た斜視図である。 図１のコイル部品に設けられたコイルの斜視図である。 樹脂の塗布範囲を示す図４のコイルの平面図である。 樹脂の塗布範囲の別の例を示す平面図である。 樹脂の塗布範囲の別の例を示す平面図である。 樹脂の塗布範囲の別の例を示す平面図である。 枠コアの別の例の構成を示す斜視図である。 枠コアと巻芯の別の例の構成を示す斜視図である。 枠コアと巻芯の別の例の構成を示す斜視図である。

符号の説明

１ コイル部品
２ コイル
３ 巻線
５ 巻芯
９、１１ 電極
１３ 枠コア
１５ ベース
１９ スペーサ
５１ 樹脂
５３ 樹脂
５５ 樹脂
５７ 樹脂

Claims (8)

1. 軸方向に沿って延びる巻芯を有するコアと、
   前記巻芯の周りに前記軸方向に沿って所定回数巻回されて巻回部が形成され、前記巻回部の内径が前記巻芯の外径よりも大きな巻線と、
   前記巻芯と前記巻線との間の少なくとも一部に備えられ、前記巻芯と前記巻線とを互いに固定する樹脂と、
   を有することを特徴とするコイル部品。
2. 前記樹脂は、前記巻芯の外周面上の前記軸方向における少なくとも一部であって、かつ、前記軸方向と直交する周方向における全周に亘って設けられていることを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
3. 前記樹脂は、前記巻芯の外周面上の前記軸方向における少なくとも一部であって、かつ、前記軸方向と直交する周方向における３箇所以上に互いに離間して等間隔に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
4. 前記樹脂は、前記巻芯の外周面上の前記軸方向における少なくとも一部において、前記軸方向と直交する周方向における合計長さが半周以上になるように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
5. 前記コアは、
   一体または分割可能で対向する二側面が開口した箱型形状の枠コアと、
   前記枠コアと一体または分割可能に形成された巻芯とからなることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のコイル部品。
6. 前記巻芯は前記枠コアと分割可能に形成されており、
   前記枠コアと前記巻芯との間に磁気ギャップが形成されていることを特徴とする請求項５に記載のコイル部品。
7. 前記巻線と前記枠コアとの間の少なくとも一部には、前記巻線と前記枠コアとを互いに固定する樹脂が設けられていることを特徴とする請求項５または６のいずれか一項に記載のコイル部品。
8. 前記巻芯は、分割可能な２つの部分から構成され、前記２つの部分の間に磁気ギャップが形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のコイル部品。

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