JP2007096020A - コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】 微少電流領域でもインダクタンス値の変化が少ない定量的に安定したコイル部品を提供する。
【解決手段】 巻線が巻回された巻芯部２３と巻芯部２３の両端部に設けられた第一、第二鍔部２１、２２を備えたドラムコア２と、ドラムコア２の外周部分を覆い第一、第二電極が設けられた外周コア３とを備えたコイル部品において、外周コア３には、ドラムコア２と対峙する内曲面４Ａが規定され、内曲面４Ａには、ドラムコア２に向けて第一、第二基部４１Ａ、４２Ａから突出すると共に第一、第二当接部４１Ｂ、４２Ｂがドラムコア２に当接する第一、第二突起部４１、４２が設けられている。第一、第二突起部４１、４２は、第一、第二当接部４１Ｂ、４２Ｂから第一、第二基部４１Ａ、４２Ａに向かって幅広となるように構成されている。
【選択図】図３

Description

本発明はコイル部品に関し、特に微少電流域でのインダクタンスの安定化を図ったコイル部品に関する。

従来、電気回路内にはその回路の特性を変化させるために、ドラムコアと外周コアとを備えてドラムコアに導線が巻回されたチョークコイルからなるコイル部品が配置されている。このコイル部品では、所望の特性、例えば磁気飽和特性を得るために、磁路を形成するドラムコアと外周コアとの間に所定の隙間（ギャップ）を形成する必要があり、このギャップを形成するため、特許文献１に示されるように、外周コアのドラムコアと対向する面に突起を設け、この突起をドラムコアに当接させることによりギャップを管理する手法が提案されている。ギャップを適切な値に管理することにより、磁束の一部が外部に漏れ、良好な磁気飽和状態を得ることが可能となっている。
特開２００２−３１３６３５号公報

しかし、従来のコイル部品では、外周コアの突起がドラムコアに当接してギャップを管理しているため、微少電流領域でインダクタンス値Ｌが上昇していた。この場合に、電気回路に含まれる電源回路ＩＣの応答速度が遅くなり、電源回路の電圧変換効率が悪くなる場合があった。そうするとロスが発生するために、回路に接続されているバッテリーの寿命が低下する問題が発生していた。そこで本発明は、微少電流領域でもインダクタンス値の変化が少ない定量的に安定したコイル部品を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、柱状の巻芯部と巻芯部の両端に設けられた一対の鍔部とを有するドラムコアと、巻芯部に巻回される巻線と、ドラムコアの外周部分を覆う外周コアと、ドラムコア又は外周コアの少なくともいずれかに設けられて巻線の端部が継線される電極と、を備えたコイル部品を提供する。このコイル部品において外周コアには、一対の鍔部の外周部分と対峙する外周コア対峙面が規定され、一対の鍔部には、外周コア対峙面と対峙する鍔部対峙面が規定されている。外周コア対峙面と鍔部対峙面との少なくともいずれか一方には、一方側を基部として他方側に向けて突出すると共に他方に当接する当接部を備えた突起部が複数設けられ、突起部は、当接部から基部に向かって幅広に構成されている。

このような構成によると、突起部の体積が増加すると共に、当接部で磁束が飽和する前に突起部の当接部近傍から基部側にかけて拡がる裾部分で磁束が通り、磁気飽和が発生する時期を遅らせることができる。よって磁気飽和によって発生するインダクタンス値の低下を抑制することができ、微少電流領域から電流が増加した場合にインダクタンス値の変化が少なくなる。よって微少電流領域から電流を増加させた場合であっても、インダクタンス値を高い値に維持することができる。従って巻線の巻回数を減らしたとしても、インダクタンス値を所望の値に保つことができる。

上記構成において、外周コアはドラムコアの周方向において複数の分割コアから構成され、分割コアは鍔部対峙面と対峙する分割コア対峙面をそれぞれ有し、分割コア対峙面から外周コア対峙面が構成され、一の分割コア対峙面と鍔部対峙面との間には、少なくとも２以上の突起部が介在していることが好ましい。

このような構成によると、リングコア形状の外周コアを備えたコイル部品と比較して、小型化を図ることができる。

また上記構成において、外周コアの外形は、１２mm×１２mm以下であり、突起部における基部から当接部までの距離と基部における幅方向長さとの比が１：４〜８となるように構成されていることが好ましい。

このような構成によると、例えば上記比が４未満である場合には、突起部の当接部から基部へと向かって拡がる裾部分を十分確保することができなくなるため、磁気飽和が生じやすくなる。また上記比が８より大きい場合には、突起形状が限りなく平面形状に近くなるため、ドラムコアと外周コアとの接触が面接触している状態に近くなり、所望のインダクタンス値を得ることが難しくなる。

本発明のコイル部品によれば、微少電流領域でもインダクタンス値が上昇せずに定量的に安定する。

以下、本発明の実施の形態に係るコイル部品について、図１から図４に基づいて説明する。図１に示されるコイル部品１は、その外形が約３ｍｍ四方であり、プリント基板等にリフローハンダ付で面実装された上で、携帯電話やハードディスク装置等の電子機器の電源回路に適用され、例えば２５０ＫＨｚ〜２ＭＨｚのスイッチング周波数で好適に使用される。

コイル部品１は、図１に示されるように、ドラムコア２と外周コア３とから主に構成され、ドラムコア２には、後述の巻芯部２３に巻線７が巻回されており、外周コア３には後述の第一電極６１、第二電極６２が設けられている。

ドラムコア２は例えばＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系の磁気材料を基材として、図２に示されるように、略円柱状の巻芯部２３と、巻芯部２３の軸方向両端に同軸に設けられた第一鍔部２１及び第二鍔部２２とから構成されている。第一鍔部２１及び第二鍔部２２はそれぞれ略同形状の円板状に構成されており、その円板の外周位置にそれぞれ鍔部対峙面となる第一側面２１Ａ及び第二側面２２Ａが規定されている。

巻芯部２３に巻回される巻線７は、銅線に絶縁用のウレタン被覆を施して構成されており、その両端は後述の第一電極６１、第二電極６２（図１）に継線される継線箇所となる。

図１に示されるように、外周コア３は、第一分割コア４と第二分割コア５とから構成されている。第一分割コア４と第二分割コア５とは、同形状であるため、以下特に明記しない限り第一分割コア４のみについて説明する。

第一分割コア４は、ドラムコア２と同様にＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系の磁気材料を基材としており、第一側面２１Ａ及び第二側面２２Ａと対峙する外周コア対峙面である内曲面４Ａを有している。内曲面４Ａは、円弧状に構成されており、その円弧の曲率半径は、第一鍔部２１及び第二鍔部２２の半径に後述の第一突起部４１の突出量を加えた値と等しい値となるように構成されている。また内曲面４Ａの円弧方向長さは、第一側面２１Ａ及び第二側面２２Ａの周方向長さの１／４強となるように構成されている。

内曲面４Ａにおいて円弧方向と直交する方向、即ち第一分割コア４をドラムコア２の外周位置に配置した状態で、第一鍔部２１から第二鍔部２２に向かう方向における第一分割コア４の厚さは、ドラムコア２の厚さ（軸方向長さ）と略同じになるように構成されている。

また図３に示されるように、内曲面４Ａにおいて、円弧方向の略両端近傍位置に、それぞれ第一突起部４１と第二突起部４２とが設けられている。第一突起部４１と第二突起部４２とは、それぞれドラムコア２の軸方向と一致する方向に延びると共に、内曲面４Ａ表面位置を第一基部４１Ａ及び第二基部４２Ａとして、この第一基部４１Ａ及び第二基部４２Ａから内曲面４Ａの半径方向中心側に向かって突出している。第一突起部４１及び第二突起部４２の突出方向最先端部には、それぞれ第一側面２１Ａ及び第二側面２２Ａに当接する第一当接部４１Ｂ及び第二当接部４２Ｂが設けられている。この第一当接部４１Ｂ及び第二当接部４２Ｂは、図４に示されるように、少なくとも外周コア３の平面視状態においてドラムコア２と点接触となるように構成されていることが好ましい。点接触となるように構成されることにより、コイル部品１のインダクタンス値を低く押さえることができるからである。また第一当接部４１Ｂ及び第二当接部４２Ｂから内曲面４Ａへと連なる部分には、それぞれ第一裾部４１Ｃ及び第二裾部４２Ｃが規定されている。

また第一突起部４１の第一基部４１Ａから第一当接部４１Ｂまでの突出量と、第一突起部４１の突出方向と直交する方向であって第一基部４１Ａにおける幅との比は、１：４〜８の間に収まるように構成されており、第二突起部４２においても同様の構成を採っている。ここで上記比率を１：４〜８の間としたのは、例えば上記比率が４未満である場合には、第一突起部４１の第一当接部４１Ｂから第一基部４１Ａへと向かって拡がる第一裾部４１Ｃを十分確保することができなくなるため、磁気飽和が生じやすくなるからである。また上記比率が８より大きい場合には、第一突起部４１の突起形状が限りなく平面形状に近くなるため、ドラムコア２と外周コア３との接触が面接触している状態に近くなり、所望のインダクタンス値を得ることが難しくなるからである。

図１に示されるように、第一分割コア４がドラムコア２の外周位置に配置された状態で第一分割コア４の外周位置となる外側面４Ｂには、第一電極６１が接着剤により固定されている。第一電極６１は第一分割コア４の図示せぬ下面、即ち基板実装面まで配置されており、コイル部品１が図示せぬ基板上に面実装された場合に、基板上の電極と電気的に接続される。第一電極６１の端部には、継線部６１Ａが設けられており、この継線部６１Ａに巻線７の一端が配置されて継線される。第二分割コア５にも同様の第二電極６２が設けられて第二分割コア５の基板実装面まで配置されている。また第二電極６２にも図示せぬ継線部が設けられており、この図示せぬ継線部に巻線７の他端が配置されて継線される。

上記構成のコイル部品１に通電した場合、ドラムコア２と外周コア３との間に磁束が発生する。ドラムコア２と外周コア３との間には、第一側面２１Ａ及び第二側面２２Ａと、内曲面４Ａとの間に形成されるギャップがある。このギャップは磁気飽和に起因するコイル部品１のインダクタンス値を抑制すべく形成されているが、例えば第一分割コア４においては、第一突起部４１及び第二突起部４２が第一側面２１Ａ及び第二側面２２Ａに接している。この場合に、これら第一突起部４１及び第二突起部４２を介してドラムコア２から外周コア３へと磁束が通過するが、第一突起部４１及び第二突起部４２はいずれも第一当接部４１Ｂ及び第二当接部４２Ｂのみでドラムコア２と当接しており、その接触面積が小さいため、微少電流領域において第一突起部４１及び第二突起部４２で磁気飽和が発生するおそれがある。

しかし例えば第一突起部４１では、第一当接部４１Ｂから第一基部４１Ａに向かって幅広となるように構成されているため、第一突起部４１の体積が大きくなり、磁束が通りやすくなっている。また電流の増加に従い、第一裾部４１Ｃの第一当接部４１Ｂ近傍位置から第一基部４１Ａ位置に向かって徐々に磁束が通過することができる。よって第一突起部４１において、磁気飽和の発生する時期を遅らせて磁気飽和を抑制することができ、同様の構成を採っている第二突起部４２においても磁気飽和を抑制することができる。

従って図５に示されるように、微少電流領域においてインダクタンス値の低下が抑制され、微少電流領域から電流が増加した場合のインダクタンス値の急激な変化を抑制することができる。尚、従来例としてコイル部品１と略同じ形状のリングコア、外周コアを備え巻線の巻回数を等しくしたコイル部品における電流とインダクタンス値との関係を表したグラフを示す。この従来例に係るコイル部品は、突起部において当接部から基部に向かって幅広となる構成は採っていない。

この従来のコイル部品とコイル部品１とを比較すると、少なくとも微少電流領域において本実施の形態に係るコイル部品１の方が従来例のコイル部品よりインダクタンス値が大きくなっていた。インダクタンス値は巻線の巻回数の２乗に比例するため、高インダクタンス値が要求されない場合には、図６に示されるように、巻線７の巻回数を減らして従来例と同程度のインダクタンス値とすることもできる。この場合に導線７の巻回数が減ることにより、コイル部品１としての直流抵抗を減少することができる。

本発明によるコイル部品は上述の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。例えば図７に示される第一の変形例の外周コア１４には、ドラムコア１２に第一突起部１２１及び第二突起部１２２が設けられていてもよい。このような形状であっても実施の形態に係るコイル部品１と同様の効果を得ることができる。

また図８に示される第二の変形例のように、外周コアを４分割の分割コア２４Ａ〜２４Ｄから構成されていても良い。この場合であっても、例えば分割コア２４Ａにおいて、第一突起部２４Ａ１及び第二突起部２４Ａ２を有し、第一突起部２４Ａ１と第二突起部２４Ａ２とにおいて、当接部から基部にむかって幅広となっていることにより、実施の形態に係るコイル部品１と同様の効果を得ることができる。また図９に示される第三の変形例のように、外周コア４３がリングコア形状であっても良い。この場合においても第一突起部４３１及び第二突起部４３２を有し、第一突起部４３１及び第二突起部４３２において当接部から基部にむかって幅広となっていることにより、実施の形態に係るコイル部品１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態においては、突起部の形状を当接部から基部に向けて平面となる裾部を備える構成であったが、これに限らず、図１０に示されるように、種々の形状をとっても良い。図１０（ａ）に示される第一変形例では、突起１０１において、当接部１０１Ｂから基部１０１Ａへと続く裾部１０１Ｃが凹状となるように構成されている。図１０（ｂ）に示される第二変形例では、当接部１０２Ｂから基部１０２Ａへと続く裾部１０２Ｃが凸状となるように構成されている。また図１０（ｃ）に示される第三変形例では、当接部１０３Ｂから基部１０３Ａへと続く裾部１０３Ｃを構成する斜面の一方は急斜面となり他方は緩斜面となるように構成されていてもよい。これらのような構成を採った場合であっても、上述した寸法内において上述した突起部の突出量と基部の幅との比率内に収まるならば実施の形態と同様の効果を得ることができる。

尚、本実施の形態においては、円形状のドラムコアを用いて説明したがこれに限らず、方形状のドラムコアを用いても良い。この場合に、外周コアのドラムコアと対峙する内面は平面より構成され、この平面位置に基部が規定されて突起部が突出し、ドラムコアと接する構成となる。

本発明の実施の形態に係るコイル部品の斜視図。 本発明の実施の形態に係るコイル部品のドラムコアの側面図。 本発明の実施の形態に係るコイル部品の外周コアの斜視図。 本発明の実施の形態に係るコイル部品のドラムコアと外周コアの関係を示した平面図。 本発明の実施の形態に係るコイル部品と従来例とを同巻線数で比較したグラフ。 本発明の実施の形態に係るコイル部品と従来例とを異なる巻線数で比較したグラフ。 本発明の実施の形態に係るコイル部品の第一の変形例に係るドラムコアと外周コアの関係を示した平面図。 本発明の実施の形態に係るコイル部品の第二の変形例に係るドラムコアと外周コアの関係を示した平面図。 本発明の実施の形態に係るコイル部品の第三の変形例に係るドラムコアと外周コアの関係を示した平面図。 本発明の実施の形態に係る突起部の（ａ）第一変形例（ｂ）第二変形例（ｃ）第三変形例を示した部分平面図。

符号の説明

１・・コイル部品 ２・・ドラムコア ３・・外周コア ４・・第一分割コア
４Ａ・・内曲面 ４Ｂ・・外側面 ５・・第二分割コア ７・・巻線 ２１・・第一鍔部
２１Ａ・・第一側面 ２２・・第二鍔部 ２２Ａ・・第二側面 ２３・・巻芯部
４１・・第一突起部 ４１Ａ・・第一基部 ４１Ｂ・・第一当接部 ４１Ｃ・・第一裾部
４２・・第二突起部 ４２Ａ・・第二基部 ４２Ｂ・・第二当接部 ４２Ｃ・・第二裾部
６１・・第一電極 ６１Ａ・・継線部 ６２・・第二電極

Claims (3)

1. 柱状の巻芯部と該巻芯部の両端に設けられた一対の鍔部とを有するドラムコアと、該巻芯部に巻回される巻線と、該ドラムコアの外周部分を覆う外周コアと、該ドラムコア又は該外周コアの少なくともいずれかに設けられて該巻線の端部が継線される電極と、を備え、
   該外周コアには、一対の該鍔部の外周部分と対峙する外周コア対峙面が規定され、
   一対の該鍔部には、該外周コア対峙面と対峙する鍔部対峙面が規定され、
   該外周コア対峙面と該鍔部対峙面との少なくともいずれか一方には、該一方側を基部として他方側に向けて突出すると共に他方に当接する当接部を備えた突起部が複数設けられ、
   該突起部は、該当接部から該基部に向かって幅広に構成されていることを特徴とするコイル部品。
2. 該外周コアは該ドラムコアの周方向において複数の分割コアから構成され、該分割コアは該鍔部対峙面と対峙する分割コア対峙面をそれぞれ有し、該分割コア対峙面から該外周コア対峙面が構成され、
   一の該分割コア対峙面と該鍔部対峙面との間には、少なくとも２以上の該突起部が介在し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. 該外周コアの外形は、１２mm×１２mm以下であり、該突起部における該基部から該当接部までの距離と該基部における幅方向長さとの比が１：４〜８となるように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のコイル部品。

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