JP2009272434A - コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】コイル部品の低重心化を図るとともに、安定して基板に実装すること
【解決手段】コイル部品１は、コイル４ａ〜４ｃが巻回されたトロイダルコア３と、底面と壁部７ａ〜７ｈで構成され、トロイダルコア３を収納する収納部６を有するベース部材２と、ベース部材２の実装側に設けられた端子部材５ａ〜５ｈと、壁部７ａ〜７ｈに形成され、コイル４ａ〜４ｃの末端部が導出される溝部８ａ〜８ｈと、を備える。そして、収納部６には、トロイダルコア３の中心軸１２が収納部６の底面にほぼ垂直となるようにトロイダルコア３が載置され、溝部８ａ〜８ｈは、収納部６の底面の深さまで形成され、コイル４ａ〜４ｃの末端部が、いずれかの端子部材５ａ〜５ｈに絡げ固定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、電源回路の基板に設置する場合に適用して好適なコイル部品に関する。

従来、例えば、ホームネットワークの構築に用いられるＰＬＣ（Power Line Communication：高速電力線通信）用のアダプタや、電源回路等に使われるコイル部品がある。この種のコイル部品は、トロイダルコアと、トロイダルコアに巻回されるコイルと、コイルが巻回されたトロイダルコアを載置するベース部材と、を基本構成として基板上に実装される。

特許文献１には、トロイダルコアの外周面をベースに配置したコモンモードチョークコイルについて開示されている。
特開２００２−１９８２３６号公報

ところで、特許文献１に開示されたコモンモードチョークコイルは、複数のコイルが巻回されたトロイダルコアが直立した状態でベース部材に係合されるため、実装される基板に対して重心が高くなる。また、トロイダルコアに巻回されたコイル（以下、トロイダルコイルとも称する）の末端部がベース部材に形成された切欠き部を経由して端子に接続されている。しかし、このコモンモードチョークコイルは、コイルの巻線を保持する機構を備えていない。このため、特に、トロイダルコイルをベース部材に係合する際にコイルの末端部が引っ張られると、コイルの巻き乱れ（巻き線の偏り）が発生し易くなる。この結果、コイルの特性が不安定となってしまう。

また、チョークコイルの構成として、いわゆるピンタイプの端子（以下、ピン端子とも称する。）を有する端子部材構造を採用することが多い。この場合、それぞれコイルの末端部がピン端子に絡げ固定されて絡げ固定部が形成され、コイルと端子が電気的に接続される。しかし、形成された絡げ固定部の高さ（ピン端子の根本を起点とした場合に、ピン端子の軸方向に沿って基板に実装されるチョークコイルの実装方向に対する高さ）は、バラつきが生じやすい。そして、基板に実装されたチョークコイルの重心が高いと、それぞれの絡げ固定部に生じた高さのバラつきに起因して、基板に空けられた接続孔にチョークコイルの端子部材を挿通し、基板の配線にハンダ接合する際、チョークコイルが傾いて実装されやすい。

また、チョークコイルに衝撃が加わったり、ハンダが凝固する時に生じる応力が加わったりしても、チョークコイルが傾いたまま基板に実装されるおそれがある。基板に傾いて実装されたチョークコイルが、隣接する電子部品に過度に接近したり、接触したりすると、チョークコイルと電子部品の双方に電磁気的な悪影響が及ぶ可能性がある。

本発明はこのような状況に鑑みて成されたものであり、コイル部品の低重心化を図るとともに、安定して基板に実装することを目的とする。

本発明のコイル部品は、１つ以上のコイルが巻回されたトロイダルコアと、底面と壁部で構成され、トロイダルコアを収納する収納部を有するベース部材と、ベース部材の実装側に設けられた複数の端子部材と、壁部に形成され、コイルの末端部が導出される溝部と、を備える。そして、収納部には、トロイダルコアの中心軸が収納部の底面にほぼ垂直となるようにトロイダルコアが載置され、溝部は、収納部の底面の深さまで形成され、コイルの末端部が、いずれかの端子部材に絡げ固定される。

このようにしたことで、コイルが巻回されたトロイダルコアがベース部材に安定して載置できる。

本発明によれば、トロイダルコアの中心軸が収納部の底面にほぼ垂直となるようにトロイダルコアが載置されるため、コイル部品を低重心化することができ、コイル部品を基板に安定して実装できるという効果がある。また、溝部にコイルの末端部を沿わせて端子部材に絡げ固定するため、トロイダルコアが収納部の中で動かず、安定した特性を得られるという効果がある。さらに、コイルの末端部と端子部材との絡げ固定部が、ベース部材の最下面よりも上方に形成されている。このため、それぞれの絡げ固定部に高さバラつきが生じたとしても、コイル部品が傾いた状態で基板に実装されるという問題を解消することができる。

以下、本発明の一実施の形態例について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態例では、電源回路に載置されるコイル部品１に適用した例について説明する。

図１は、本例のコイル部品１の構成例を示す斜視図である。
図１（ａ）は、上面視した場合におけるコイル部品１の斜視図である。
図１（ｂ）は、下面視した場合におけるコイル部品１の斜視図である。

コイル部品１は、ほぼ直方体形状のベース部材２と、ベース部材２に載置されるトロイダルコア３と、トロイダルコア３に巻回された３つのコイル４ａ〜４ｃと、を備える。不図示の基板に実装されるベース部材２の実装側には、８本の端子部材５ａ〜５ｈが植設され、それぞれ先端部が突出する。

トロイダルコア３には、磁性体が主材として用いられる。トロイダルコア３の主材には、例えば、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトやＭｎ−Ｚｎ系フェライト，金属系磁性コア、アモルファス磁性コアを用いてもよい。ただし、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト等、比抵抗が小さい磁性材料を磁性コアに採用する場合は、絶縁性樹脂等で形成されたボビンや絶縁テープ等をトロイダルコア３とコイル４ａ〜４ｃの間に介在させると、トロイダルコア３とコイル４ａ〜４ｃの間に高い絶縁性を確保できる。また、コイル４ａ〜４ｃの表面に絶縁樹脂をコーティングすることで、コイル４ａ〜４ｃとトロイダルコア３の絶縁性を確保してもよい。

ベース部材２は、機械強度、耐薬品性、耐熱・耐湿性に優れるＡＢＳ（Acrylonitrilebutadiene styrene：アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）樹脂，ＰＢＴ（Poly Buthylene Terephthalete：ポリ−ブチレン−テレフタレート）樹脂，ＰＰＳ（Poly Phenylene Sulfide：ポリ−フェニレン−サルファイド）樹脂またはその混合物によって形成される。

ベース部材２は、底面と壁部７ａ〜７ｈで構成され、トロイダルコア３を収納する収納部６を有する。収納部６には、トロイダルコア３の中心軸１２が収納部６の底面にほぼ垂直となるようにトロイダルコア３が載置される。収納部６の周囲には、収納されたトロイダルコア３の高さより高い壁部７ａ〜７ｈが形成される。壁部７ａ〜７ｈは、ベース部材２に一体形成される８つの部材である。隣り合う壁部７ａ〜７ｈの間には、トロイダルコア３に巻回されたコイル４ａ〜４ｃの末端部が導出される溝部８ａ〜８ｈが形成される。

溝部８ａ〜８ｈは、壁部７ａ〜７ｈの上部に対して収納部６の底面の深さまで形成される。溝部は、少なくとも２つ以上形成されており、いずれかの溝部８ａ〜８ｈを介してベース部材２の下面に導出されたコイル４ａ〜４ｃの末端部は、いずれかの端子部材５ａ〜５ｈに絡げ固定される。このとき、コイル４ａ〜４ｃの末端部が、端子部材５ａ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｇ，５ｈに絡げ固定された絡げ固定部１３ａ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｇ，１３ｈの高さ（壁部から露出する端子部材の根本を起点とした場合に、端子部材の軸方向に沿って基板に実装されるコイル部品１の実装方向に対する高さ）は、実装された基板に接触しない位置に形成される。この位置は、基板に接触するベース部材２の実装面よりも上方に設定される。本例では、ベース部材２が基板に接触する実装面は、突起部１０ａ〜１０ｅの実装方向に対する高さ面である。このため、それぞれの絡げ固定部の高さにバラつきが生じても、コイル部品１が傾いた状態で基板に実装されないため、コイル部品１の安定性が増す。

壁部７ａには、壁部７ｅに比べてわずかに切り欠かれた切欠き部９ａが形成される。同様に、壁部７ｈには、壁部７ｄに比べてわずかに切り欠かれた切欠き部９ｂが形成される。また、ベース部材２の実装側であって、溝部８ａ，８ｈが形成される付近には、なだらかな曲面を有する曲面部１１ａ，１１ｂが形成される。切欠き部９ａ，９ｂを形成したことによって、コイル４ａ〜４ｃのいずれかの末端部が、溝部８ａ，８ｈのいずれかを介して、ベース部材２の下面に導出されても、コイルの末端部がベース部材２の外形寸法の外側にはみ出さない。このため、コイル部品１の外形がベース部材２の外形より大きくならず省スペース化できる。

ベース部材２の下面は、コイル部品１が実装される不図示の基板に対向する。そして、壁部７ａ〜７ｈには金属製の端子部材５ａ〜５ｈが埋め込まれ、端子部材５ａ〜５ｈの保持強度が高められる。このため、端子部材５ａ〜５ｈは、容易にぐらつかない。また、端子部材５ａ〜５ｈは、基板に直接実装される。そして、ベース部材２の下面には、５つの突起部１０ａ〜１０ｅが形成される。突起部１０ａ〜１０ｅは、コイル部品１を基板に安定して実装するために用いられる。

例えば、ベース部材２の下面が平坦であると、端子部材５ａ〜５ｈを基板にハンダ溶接した後に残るフラックスによって基板に凹凸が生じ、コイル部品１が基板上で不安定となりやすい。しかし、突起部１０ａ〜１０ｅがあると、基板に生じた凹凸を回避してコイル部品１を基板上に実装することができる。このとき、突起部１０ａ〜１０ｅは、ベース部材２の実装側を基板に対してわずかに浮かせるため、基板に残ったフラックスの影響を受けず、コイル部品１を安定して基板に実装できる。

突起部１０ｅは、ベース部材２の実装側（下面）中央付近に第１の半径を有する円状に形成される。突起部１０ｅの実装側の面は平坦としている。そして、基板に実装されたコイル部品１は、突起部１０ｅのみで安定する。このため、ベース部材２の実装側には、少なくとも１つの突起部（本例では、突起部１０ｅ）が形成されていてもよい。

また、突起部１０ａ〜１０ｄは、突起部１０ｅの周囲に、突起部１０ｅに比べて小さい第２の半径を有する円状に形成される。突起部１０ａ〜１０ｄの実装側の面も平坦としている。この突起部は、少なくとも３つ以上形成されていれば、基板に実装されたコイル部品１が安定する。

次に、コイル部品１の各部材の配置例について図２を参照して説明する。
図２（ａ）は、上面視した場合におけるコイル部品１の構成例である。
図２（ｂ）は、下面視した場合におけるコイル部品１の構成例である。
なお、図２（ｂ）において、説明を容易とするため、端子部材５ａ〜５ｈに絡げられるコイル４ａ〜４ｃの末端部の記載は省略する。

図２（ａ）に示すように、上面視した場合におけるベース部材２の各部材は、中心点１５に対して点対称である。同様に、図２（ｂ）に示すように、下面視した場合におけるベース部材２の構造は、中心点１６に対して点対称である。

以上説明した本実施の形態例に係るコイル部品１によれば、各部品の中で最も重量があるトロイダルコア３が、トロイダルコア３の中心軸１２が収納部６の底面にほぼ垂直となるように収納部６に載置される。このため、トロイダルコア３の大きさに対して、低背のコイル部品を形成できる。このため、コイル部品１を省スペース化できるという効果がある。また、溝部８ａ〜８ｈを介して、コイルの末端部を導出するため、基板に実装されたコイル部品１の外部にコイルが出ない。結果、コイル部品のハンドリングにおいて、導線を断線させてしまうといった問題も回避することができるという効果を有する。

また、端子部材８ａ〜８ｈの位置を広げつつ、ベース部材２の基板に対する高さ方向の厚みを薄くしたため、コイル部品１を低背とすることができる。そして、低背としたコイル部品１によって、コイル部品１の低重心化が図れ、基板に実装されたコイル部品１の安定性が向上するという効果がある。

また、収納部６の周囲に形成された壁部７ａ〜７ｈには複数の溝部８ａ〜８ｈが収納部６の底面に通じる深さまで形成される。このため、コイル４ａ〜４ｃの末端部を端子部材５ａ〜５ｈのいずれかに導出する際の作業が極めて容易になる。また、コイルの末端部は、所望の溝部から導出され、端子部材５ａ〜５ｈに絡げ固定されるため、製造後にトロイダルコア３が動かず、位置決めが確実になされる。また、コイルの末端部の絡げ固定部は、ベース部材２が実装される基板に接触しない位置に形成される。このため、いずれかの端子部材５ａ〜５ｈにコイル４ａ〜４ｃの末端部が接続され、形成された絡げ固定部の高さにバラつきが生じても、コイル部品１を基板に実装する時に悪影響を及ぼすことがない。

また、端子部材５ａ〜５ｈは、ベース部材２の実装側に対する中心点１６に対して点対称に設けられる。このため、基板に実装されたコイル部品１の重心が安定するという効果がある。また、各端子部材５ａ〜５ｈに対して、コイルの末端部を導出する溝部８ａ〜８ｈが形成されていることで、それぞれの端子部材は確実に離隔されている。この結果、端子部材５ａ〜５ｈを基板にハンダ接続する際に、隣り合うコイルの末端部および端子部材が短絡してしまうという問題を防止できるという効果がある。

更にコイル部品１を小型化するため、溝部８ａ，８ｈをベース部材２の側面に形成した。また、収納部６、壁部７ａ〜７ｈ、溝部８ａ〜８ｈ及び切欠き部９ａ，９ｂの配置は、上面視したときに収納部６の中心点１５に対して点対称の形状としている。同様に、ベース部材２と端子部材５ａ〜５ｈの配置は、下面視したときに突起部１０ｅの中心点１６に対して点対称としている。このため、基板に実装されたコイル部品１の重心が安定しやすく、実装位置によって不安定とならない。

また、コイルの巻き乱れによる電気的特性のバラつきを抑制できるという効果がある。また、コイルの末端部を端子部材に導出する溝部の位置を限定する事によって、巻き位置も一定とすることができる。このため、コイルの巻き乱れによる電気的特性の変化や偏差等を抑制できるという効果がある。

なお、突起部１０ａ〜１０ｅは、円状に形成しているが、楕円状、長方形状、多角形状、トゲ状等の様々な形状としてもよい。また、トロイダルコア３の形状は、四角形等の多角形状としてもよい。また、端子部材の数は、８本より多くても少なくてもよい。この場合、端子部材の数に合わせてベース部材２に壁部と溝部を形成すればよい。

また、ベース部材２に載置されるトロイダルコア３に巻回されたコイルは、少なくとも１つ以上であればよい。
図３は、上面視した場合におけるコイル部品１′の構成例である。図３において、既に説明した図２に対応する部分には同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
ベース部材２には、１つのコイル４ｄが巻回されたトロイダルコア３が載置される。このような構成であっても、上述した実施の形態例におけるコイル部品１と同様の効果が得られる。

また、上述した実施の形態では、電源回路の基板に設置する場合に好適なコイル部品１として説明したが、電源回路以外の電子回路に実装されるコイル部品として用いても同様の機能、効果が得られることは言うまでもない。

本発明の一実施の形態例におけるコイル部品の構成例を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態例におけるコイル部品を上面視、または下面視した場合における構成例を示す説明図である。 本発明の他の実施の形態例におけるコイル部品を上面視した場合における構成例を示す説明図である。

符号の説明

１，１′…コイル部品、２…ベース部材、３…トロイダルコア、４ａ〜４ｄ…コイル、５ａ〜５ｈ…端子部材、６…収納部、７ａ〜７ｈ…壁部、８ａ〜８ｈ…溝部、９ａ，９ｂ…切欠き部、１０ａ〜１０ｅ…突起部、１１ａ，１１ｂ…曲面部

Claims (3)

1. １つ以上のコイルが巻回されたトロイダルコアと、
   底面と壁部で構成され、前記トロイダルコアを収納する収納部を有するベース部材と、
   前記ベース部材の実装側に設けられた複数の端子部材と、
   前記壁部に形成され、前記コイルの末端部が導出される溝部と、を備え、
   前記収納部には、前記トロイダルコアの中心軸が前記収納部の底面にほぼ垂直となるように前記トロイダルコアが載置され、前記溝部は、前記収納部の底面の深さまで形成され、前記コイルの末端部が、いずれかの前記端子部材に絡げ固定される
   コイル部品。
2. 請求項１記載のコイル部品において、
   前記コイルの末端部が前記端子部材に絡げ固定される絡げ固定部は、前記ベース部材が実装される基板に接触しない位置に形成される
   コイル部品。
3. 請求項１又は２記載のコイル部品において、
   前記ベース部材に形成された前記収納部、前記壁部、前記溝部及び前記端子部材の配置は、前記収納部の中心位置に対して点対称である
   コイル部品。

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