JP2008244247A - 巻線部品 - Google Patents

Abstract

【課題】コアの外周に巻回される巻線間の浮遊容量を大幅に低減化させることができ、よって高周波数領域におけるインピーダンス特性を高めることが可能になる巻線部品を提供する。
【解決手段】磁性体からなる環状の芯材の外周が絶縁層となる合成樹脂製のコアカバー２によって覆われたコア１と、コア１の外周の一部に巻回された第１の巻線８と、コア１の外周の他部に巻回された第２の巻線９とを備えた巻線部品において、コアカバー２に、その外周を第１の巻線８または第２の巻線９の巻回方向に分割する１以上の壁状のリブ４、５を形成し、リブ４、５を跨いで各々第１の巻線８または第２の巻線９を連続して巻回するとともに、少なくとも１のリブ４、５に、コア１の軸線方向に延在する溝部６、７を形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、コモンモードチョークコイル等のコアの外周に巻線を有する巻線部品に関し、より詳しくは上記巻線間の浮遊容量を低減化させた巻線部品に関するものである。

一般に、デジタル電子機器類間における高速のデータ伝送においては、１８０°の位相差を有する信号を２本の信号線で流すことにより、外部ノイズの影響を受け難くした差動伝送方式が採用されている。
ところが、このような差動伝送方式を用いた電送ケーブルにあっても、２本の信号線におけるインピーダンスのアンバランスなどの伝送特性の相違に起因してコモンモードのノイズ電流が発生してしまう。

このコモンモードのノイズ電流は、電送信号の往路および帰路に対して同方向に流れる伝導モードであるために、他の伝導体を介して大きなループを形成し、この結果周囲の電子機器類にもノイズ障害を発生させるという問題点がある。
そこで、従来、上記電送ケーブルにコモンモードチョークコイル等を介装することにより、上記コモンモードノイズを除去する方法が採られている。

このコモンモードチョークコイルは、コア（磁性体）に巻線をほどこした電子部品であり、同じ向きに巻線が巻回された２組のチョークコイルを合体した構造を有している。
上記構成からなるコモンモードチョークコイルによれば、ノーマルモードの電流が流れた場合には、逆向きの磁束が発生する結果、上記電流がそのまま通過するに対して、コモンモードのノイズ電流が流れた場合には、上記コアに同じ向きの磁束が発生し、インダクタンス成分で電流が減衰されるために、当該コモンモードのノイズ電流のみを除去することができる。

ところで、上記コモンモードチョークコイルにあっては、コアに巻回された巻線間における浮遊容量が大きいために、高いインピーダンス特性を得ることが難しいという問題点があった。
そこで、コアの外周に、上記巻線をその巻線方向に複数に区画する壁状のリブを設けて上記巻線間の浮遊容量の低減化を図ったコモンモードチョークコイルも開発されているが、当該リブを構成する合成樹脂材も、所定の誘電率を有しているために、上記インピーダンス特性の改善には限度があった。

他方、近年における上記伝送データの一層の高速化および大容量化に伴って、特に１ＭＨｚ以上の高周波数領域におけるインピーダンス特性の改善が望まれている。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、コアの外周に巻回される巻線間の浮遊容量を大幅に低減化させることができ、よって高周波数領域におけるインピーダンス特性を高めることが可能になる巻線部品を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、磁性体からなる環状の芯材の外周が絶縁層となる合成樹脂製のコアカバーによって覆われたコアと、このコアの外周の一部に巻回された第１の巻線と、上記コアの外周の他部に巻回された第２の巻線とを備えた巻線部品において、上記コアカバーに、当該コアカバーの外周を上記第１の巻線または第２の巻線の巻回方向に分割する１以上の壁状のリブを形成し、当該リブを跨いで各々上記第１の巻線または第２の巻線を連続して巻回するとともに、少なくとも１の上記リブに、上記コアの軸線方向に延在する溝部を形成したことを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記コアの軸線方向の一端側に、上記第１および第２の巻線のリード部が挿通される孔部が形成されたベースプレートが設けられ、かつ上記ベースプレートと上記コアカバーとに、互いに嵌合して両者を一体化させる嵌合部を形成するとともに、上記ベースプレートの上記孔部に、上記リード部が嵌合する巻線リード部の固定部を形成したことを特徴とするものである。

ここで、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の巻線リード部の固定部が、上記孔部の周縁から当該孔部の内方に向けて突出し、上記リード部が挿入される際に弾性変形して上記リード部を挟持する凸部であることを特徴とするものである。

他方、請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記孔部が長孔に形成されるとともに、上記巻線リード部の固定部が、上記ベールプレートの上記コアに対する裏面側に配設された第２のベースプレートと、この第２のベースプレートから突出して上記孔部内に嵌合される突起部と、この突起部に穿設されて上記リード部が挿通される第２の孔部とを備えてなり、上記第２のベースプレートの上記突起部を上記孔部に嵌合する際に当該突起部の弾性変形により上記リード部を挟持するようにしたことを特徴とするものである。

また、請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれかに記載の発明において、上記ベースプレートの上記孔部の周囲には、上記リード部を囲繞する絶縁部材が設けられ、かつ当該絶縁部材の外周に第２のコア部材が設けられていることを特徴とするものである。
ここで、上記第２のコア部材としては、例えばフェライトコアやフェライト含有シート等のコア部材が好適である。

さらに、請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、上記巻線部品が、上記コアが円環状に形成され、かつその半周に各々上記第１の巻線および上記第２の巻線が巻回されるとともに、上記コアカバーに、上記第１および第２の巻線を区画する隔壁部が上記コアの直径方向に一体に形成されてなるコモンモードチョークコイルであることを特徴とするものである。

請求項１〜６のいずれかに記載の発明においては、コアカバーに、その外周を第１の巻線または第２の巻線の巻回方向に分割する１以上の壁状のリブを形成しているために、上記第１の巻線間または第２の巻線間における浮遊容量を減少させることができる。これに加えて、少なくとも１の上記リブに、上記コアの軸線方向に延在する溝部を形成しているために、上記リブを構成する合成樹脂の誘電率が３〜４程度であるのに対して、上記溝部内に形成される空気層の誘電率は１であるために、一層上記浮遊容量を低減化させて、高周波数領域におけるインピーダンス特性を高めることができる。

ところで、この種の巻線部品においては、機器類への取り付けや、上記第１および第２の巻線への配線の便宜から、上記コアをベースプレート上に固定するとともに、このベースプレートに穿設された孔部に上記第１および第２の巻線のリード部を挿入して固定する構造が多く採用されている。そして、従来上記ベースプレートを用いた巻線部品においては、上記コアや巻線のリード部をベースプレートに固定する際に、これらの間に接着剤を注入して硬化させる方法が採られているが、上記注入・硬化時に別途固定治具を用いて位置決めを行う必要があり、当該作業に多くの手間やコストを要するという問題点がある。

この点、請求項２〜４に記載の発明によれば、上記ベースプレートとコアカバーとに、互いに嵌合して両者を一体化させる嵌合部を形成するとともに、上記ベースプレートの孔部に、リード部が嵌合する巻線リード部の固定部を形成しているために、ベースプレートとコアカバーと上記嵌合部において嵌め合わせ、さらにリード部を孔部内に挿入して上記固定部と嵌合させるのみで、ベースプレートに対するコアおよびリード部の固定を行うことができ、上記作業が大幅に簡易化されるとともに、別途固定治具等を準備する必要がないために、経済性にも優れる。

また、請求項５に記載の発明においては、上記ベースプレートの孔部の周囲に、リード部を囲繞する絶縁部材を設け、この絶縁部材の外周に第２のコア部材を設けているために、上記コアにおいて生成するインダクタンスに、さらに上記第２のコア部材によって生成するインダクタンスが加算されることにより、一段と高周波数領域におけるインピーダンス特性を高めることができる。

（第１の実施形態）
図１〜図３は、本発明に係る巻線部品をコモンモードチョークコイルに適用した第１の実施形態、図４はその変形例を示すものであり、図中符号１がコアである。
このコア１は、フェライト等の磁性体からなる肉厚円筒状の芯材の外周が、絶縁層となる合成樹脂製のコアカバー２によって覆われたもので、このコア１には、その直径方向に延在する板状の隔壁部３がコアカバー２と一体に成形されている。

さらに、このコアカバー２の外周には、隔壁部３間の中間部に、それぞれコアカバー２から外方に壁状に突出する板状のリブ４、５が一体に成形されている。ここで、各々のリブ４、５には、コア１の軸線方向および径方向外方に開口する溝部６、７が形成されており、これによりリブ４、５は、コア１の軸線方向視においてＵ字状に形成されている。

そして、コアカバー２の隔壁部３を間に挟んだ一方の外周に、第１の巻線８がリブ４を跨いで連続して巻回されるとともに、他方の外周に、第２の巻線９がリブ５を跨いで連続して巻回されている。なお、コアカバー２に対する第１の巻線８および第２の巻線９の巻線方向は、それぞれ電流の流れ方向に対して同じ方向（コモン巻き）になっており、これにより第１および第２の巻線８、９は、隔壁部３を間に挟んで対称に巻回されている。

また、上記構成からなるコア１の軸線方向の一端側には、方形板状のベースプレート１０が設けられている。そして、このベースプレート１０の中央部には、コア１の隔壁部３の下端部が嵌合する嵌合溝１１（図４参照）が形成されており、この嵌合溝１１の長手方向両側には、帯板状のガイド部１１ａが突設されている。また、図２に示すように、このベースプレート１０の嵌合溝１１の延長線に位置する外周部には、爪部１２が一体に立設されている。

他方、コア１の隔壁部３の両端側面には、凹部３ａが形成されており、この凹部３ａの下縁部３ｂに爪部１２が嵌合するようになっている。そして、コア１は、その隔壁部３の下端部がガイド部１１ａに案内されて嵌合溝１１に嵌合されるとともに、凹部３ａの下縁部３ｂに爪部１２が嵌合されることにより、ベースプレート１０上に固定されている。これにより、隔壁部３の下端部、嵌合溝１１、凹部３ａの下縁部３ｂおよび爪部１２によって、コア１をベースプレート１０上に嵌合固定するための嵌合部が構成されている。

他方、ベースプレート１０の４角隅部には、孔部１３が穿設されている。そして、各孔部１３には、図３に示すように、内周縁から内方に向けて突出する薄肉板状の舌部（凸部）１４がベースプレート１０と一体に成形されている。この舌部１４は、略三角形状に形成されており、孔部１３の円周方向に等間隔をおいた複数箇所（図では４箇所）に形成されている。

そして、第１の巻線８における両端のリード部８ａ、８ｂおよび第２の巻線９における両端のリード部９ａ、９ｂは、各々ベースプレート１０の孔部１３内に挿入されるとともに、この際に舌部１４が上記挿入方向に弾性変形し、その復元力によって各リード部８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂの外周面を挟持することにより、孔部１３内に固定されている。これにより、上記舌部１４によって、巻線リード部８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂの固定部が構成されている。

なお、図４は、上記巻線リード部の固定部の変形例を示すものであり、他の構成については、図１〜図３に示したコモンモードチョークコイルと同一である。
図４に示すように、このコモンモードチョークコイルにおいては、ベースプレート１０の４角隅部に、外周縁部に開口する長孔状の孔部２０が形成されている。

また、ベールプレート１０の上記コア１に対する裏面側には、第２のベースプレート２１が配設されている。そして、この第２のベースプレート２１の外周部であって、各々上記孔部２０に臨む位置には、外周縁から孔部２０に沿って内方へと延在する突起部２２が形成されている。

各々の突起部２２は、孔部２０に嵌合されてその開口側を塞ぐ幅寸法に形成されており、その内方側端部には、孔部２０の内壁とともにリード部８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂを挟持する半円状の壁部２２ａが形成されている。そして、この第２のベースプレート２１には、孔部２０の内壁および壁部２２によって形成されるリード部８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂの挿通孔と連通する孔部２３が穿設されている。

これにより、各リード部８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂは、ベースプレート１０の孔部２０に挿入されるとともに、第２のベースプレート２１がその突起部２２を孔部２０内に嵌合させてベースプレート１０に一体化されることにより、各々の外周面が弾性変形した突起部２２の壁部２２ａと孔部２０との内壁との間で挟持されて固定されている。これにより、ベースプレート１０の孔部２０，第２のベースプレート２１およびその突起部２２によって、巻線リード部の固定部が構成されている。

以上の構成からなるコモンモードチョークコイルによれば、コアカバー２に、その外周を第１の巻線８または第２の巻線９の巻回方向に２分割する壁状のリブ４、５を形成しているために、第１の巻線８間または第２の巻線９間における浮遊容量を減少させることができる。

加えて、これらリブ４、５に、コア１の軸線方向に延在する溝部６、７を形成しているために、リブ４、５を構成する合成樹脂の誘電率が３〜４程度であるのに対して、溝部６、７内の空気の誘電率は１であるために、これら溝部６、７によって形成される空気層により、一層浮遊容量を低減化させることができる。

この結果、図９に示す本実施形態に係るコモンモードチョークコイルのインピーダンス特性曲線（イ）と、溝部の無いリブを設けた従来のコモンモードチョークコイルのインピーダンス特性曲線（ロ）との対比からも明らかなように、本発明に係るコモンモードチョークコイルによれば、特に１ＭＨｚ以上といった高周波数領域におけるインピーダンス特性を従来よりも大幅に高めることができる。

また、コア１をベースプレート１０に固定する際にも、コア１の隔壁部３の下端部を嵌合溝１１に嵌め込むとともに、当該隔壁部３の側面に形成した凹部３ａ内に爪部１２を挿入して下縁部３ｂに嵌合させるのみで、両者を一体化させることができる。

さらに、第１および第２の巻線８、９のリード部８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂについても、単に孔部１３内に挿入するのみで、孔部１３内に形成した舌部１４によって固定することができる。このため、上記組立作業が大幅に簡易化されるとともに、別途固定治具等を準備する必要がないために、経済性にも優れる。

（第２の実施形態）
図５および図６は、本発明に係る巻線部品をコモンモードチョークコイルに適用した第２の実施形態を示すものであり、図７はその変形例を示すものである。なお、図１〜図４に示したものと同一構成部分については、同一符号を付してその説明を簡略化する。

このコモンモードチョークコイルにおいては、ベースプレート１０の孔部１３の周囲に、リード部８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂの外周を囲繞する円筒状の絶縁部（絶縁部材）３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄが一体に形成されている。そして、第１の巻線８のリード部８ａが挿通される絶縁部３０ａと、第２の巻線９のリード部９ｂが挿通される絶縁部３０ｄとの外周に跨って、環状の第２のコア部材３１ａが装着されている。

また同様にして、第１の巻線８のリード部８ｂが挿通される絶縁部３０ｂと、第２の巻線９のリード部９ａが挿通される絶縁部３０ｃとの外周に跨って、環状の第２のコア部材３１ｂが装着されている。ここで、第２のコア部材３１ａ、３１ｂとしては、フェライトコアまたはフェライト含有シートが用いられている。

以上の構成からなるコモンモードチョークコイルによれば、第１の巻線８のインダクタンスは、コア１の巻回部におけるインダクタンスＩ１に、第２のコア部材３１ａ、３１ｂにおいて生成するインダクタンスＩ３、Ｉ５が加算されたものになる。また、第２の巻線９についても、そのインダクタンスは、コア１の巻回部におけるインダクタンスＩ２に、第２のコア部材３１ａ、３１ｂにおいて生成するインダクタンスＩ４、Ｉ６が加算されたものになる。

この結果、第１の実施形態に示したものよりも、一段と高周波数領域におけるインピーダンス特性を高めることが可能になる。
また、ベースプレート１０の孔部１３の周囲に、円筒状の絶縁部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄをベースプレート１０と一体に形成しているために、異極のリード部８ａ、９ｂ（８ｂ、９ａ）の絶縁保護と併せて、容易に第２のコア部材３１ａ、３１ｂの位置決めを行うこともできる。

なお、上記第２のコア部材３１ａ、３１ｂとしては、図５に示したものに限るものではなく、例えば図７（ａ）に示すような、フェライトコアまたはフェライト含有シート等によって帯板状に形成されるとともに、両端部に絶縁部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄが挿通される孔部３５が穿設された第２のコア部材３６を用いることもできる。

さらには、図７（ｂ）に示すような、一方の絶縁部３０ａ、３０ｂを囲繞するＵ字状のコア部材３７ａと、他方の一方の絶縁部３０ｃ、３０ｄを囲繞するＵ字状のコア部材３７ｂとからなる分割型の第２のコア部材３７を用いることもできる。

（第３の実施形態）
図８は、本発明に係る巻線部品をコモンモードチョークコイルに適用した第３の実施形態を示すものであり、同様に図１〜図４に示したものと同一構成部分については、同一符号を付してある。
図８に示すように、本実施形態のコモンモードチョークコイルにおいては、隔壁部３によって区画されたコアカバー２の半外周に、各々当該半外周を４つに分割する３つのリブ４０、４１が一体に形成されている。

これらリブ４０、４１は、それぞれコアカバー２から外方に壁状に突出する板状に形成されるとともに、中央に位置するリブ４１には、コア１の軸線方向および径方向外方に開口する溝部４２が形成されている。これにより、リブ４１は、コア１の軸線方向視においてＵ字状に形成されている。

そして、隔壁部３を間に挟んだコアカバー２の一方の外周に、第１の巻線８がリブ４０、４１を跨いで連続して巻回されるとともに、他方の外周に、第２の巻線９がリブ４０、４１を跨いで連続して巻回されている。

上記構成からなるコモンモードチョークコイルによれば、第１および第２の巻線８、９を、それぞれリブ４０、４１によってコアカバー２の外周において巻線方向に４つに区画しているために、これらリブ４０、４１自体と、さらにリブ４１に形成した溝部内の空気層によって、より効果的な浮遊容量の低減化を達成することができる。

本発明の第１の実施形態を示す全体の斜視図である。 図１のベースプレートとコアカバーとの嵌合部を拡大して示す斜視図である。 図１の巻線リード部の固定部をリード部の挿入状態において拡大して示す斜視図である。 第１の実施形態における巻線リード部の固定部の変形例を示す分解斜視図である。 本発明の第２の実施形態においてベースプレート上に配置した第２のコイル部材を示す斜視図である。 上記第２の実施形態を示す全体の斜視図である。 図５の第２のコイル部材の変形例を示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態を示す全体の斜視図である。 第１の実施形態のコモンモードチョークコイルにおけるインピーダンス特性を従来のものと対比して示すインピーダンス特性曲線のグラフである。

符号の説明

１ コア
２ コアカバー
３ 隔壁部
３ａ 凹部
３ｂ 下縁部
４、５、４０、４１ リブ
６、７、４２ 溝部
８ 第１の巻線
８ａ、８ｂ リード部
９ 第２の巻線
９ａ、９ｂ リード部
１０ ベースプレート
１２ 爪部（嵌合部）
１３、２０、２３ 孔部
１４ 舌部（凸部）
２１ 第２のベースプレート
２２ 突起部
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ 絶縁部（絶縁部材）
３１ａ、３１ｂ ３６ ３７ 第２のコア部材
３７ａ ３７ｂ コア部材

Claims (6)

1. 磁性体からなる環状の芯材の外周が絶縁層となる合成樹脂製のコアカバーによって覆われたコアと、このコアの外周の一部に巻回された第１の巻線と、上記コアの外周の他部に巻回された第２の巻線とを備えた巻線部品において、
   上記コアカバーに、当該コアカバーの外周を上記第１の巻線または第２の巻線の巻回方向に分割する１以上の壁状のリブを形成し、当該リブを跨いで各々上記第１の巻線または第２の巻線を連続して巻回するとともに、少なくとも１の上記リブに、上記コアの軸線方向に延在する溝部を形成したことを特徴とする巻線部品。
2. 上記コアの軸線方向の一端側に、上記第１および第２の巻線のリード部が挿通される孔部が形成されたベースプレートが設けられ、かつ上記ベースプレートと上記コアカバーとに、互いに嵌合して両者を一体化させる嵌合部を形成するとともに、上記ベースプレートの上記孔部に、上記リード部が嵌合する巻線リード部の固定部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の巻線部品。
3. 上記巻線リード部の固定部は、上記孔部の周縁から当該孔部の内方に向けて突出し、上記リード部が挿入される際に弾性変形して上記リード部を挟持する凸部であることを特徴とする請求項２に記載の巻線部品。
4. 上記孔部が長孔に形成されるとともに、上記巻線リード部の固定部は、上記ベールプレートの上記コアに対する裏面側に配設された第２のベースプレートと、この第２のベースプレートから突出して上記孔部内に嵌合される突起部と、この突起部に穿設されて上記リード部が挿通される第２の孔部とを備えてなり、上記第２のベースプレートの上記突起部を上記孔部に嵌合する際に当該突起部の弾性変形により上記リード部を挟持するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の巻線部品。
5. 上記ベースプレートの上記孔部の周囲には、上記リード部を囲繞する絶縁部材が設けられ、かつ当該絶縁部材の外周に第２のコア部材が設けられていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の巻線部品。
6. 上記巻線部品は、上記コアが円環状に形成され、かつその半周に各々上記第１の巻線および上記第２の巻線が巻回されるとともに、上記コアカバーに、上記第１および第２の巻線を区画する隔壁部が上記コアの直径方向に一体に形成されてなるコモンモードチョークコイルであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の巻線部品。

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