JP2010093083A - コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成でありながら、インダクタンスの可変範囲が広いコイル部品を得ること。
【解決手段】コイル部品１０は、閉磁路構造である第１の磁性体コア２と、第１の磁性体コア２に巻回された第１のコイル３と、第１の磁性体コア２の一部において透磁率を変化させる透磁率可変部６と、を備える。透磁率可変部６は、開磁路部９を有する第２の磁性体コア７に第２のコイル８が巻回された構成を有するとともに、開磁路部９が第１の磁性体コア２の一部に当接されることで閉磁路を構成する。そして、第１の磁性体コア２の一部に当接された第２の磁性体コア７の開磁路部９によって、第１のコイル３のインダクタンスが制御される。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、タイミング回路、チューニング回路、キャリブレーション回路等の電子回路に搭載され、電子回路の周波数応答性を変更する場合に適用して好適なコイル部品に関する。

従来、外部信号によって任意にインダクタンス値等の電気的特性を変化させることが可能なコイル部品が知られている。このようなコイル部品は、例えば、タイミング回路、チューニング回路、キャリブレーション回路等の電子回路に搭載され、電子回路の周波数応答性を変更する場合に、特に好適に用いられる。

特許文献１には、１次側巻線に電流を流して磁気コアの実効透磁率を変化させ、２次側巻線のインダクタンスを変える可変インダクタについて開示されている。

図６は、特許文献１に開示された可変インダクタ１００の構成例を示す。可変インダクタ１００は、互いに隔てて配置される第１の磁気コア１０１と第２の磁気コア１０２を備える。第１の磁気コア１０１には、ＤＣバイアス・コイル１０３が巻回される。また、第１の磁気コア１０１と第２の磁気コア１０２には、インダクタ・コイル１０４が巻回される。可変インダクタ１００は、ＤＣバイアス・コイル１０３を流れる直流電流の大きさに応じてインダクタ・コイル１０４の端子接続部１０５，１０６に現れるインダクタンスが変わるという特性を有する。

また、特許文献２には、コイルと磁気コアの位置を変えてインダクタンスを変える可変インダクタが開示されている。

図７は、特許文献２に開示された可変インダクタ１１０の構成例を示す。
可変インダクタ１１０は、両端が固定された圧電体板１１１と、圧電体板１１１の両主面に配設された電極１１２と、圧電体板１１１の下側主面に配設された不図示の磁性体層と、圧電体板１１１の両主面側に形成された空洞層１１３，１１４と、空洞層１１４を介して圧電体板１１１と対向するコイル状導体線路１１５とを備える。圧電体板１１１の両主面に配設された電極１１に電圧が加わると、圧電体板１１１が所定の方向に反って、磁性体層とコイル状導体線路１１５との間の距離が変わる。この圧電体板１１１の変化量により、コイル状導体線路１１５のインダクタンスを変える制御が行われる。

また、特許文献３には、バー本体の長尺方向の中央部を挟んで互いに対向するように逆極性の一対の磁石が配設される可変パワーインダクタが開示されている。

図８は、特許文献３に開示された可変パワーインダクタ１２０の構成例を示す。
可変パワーインダクタ１２０は、バーコア１２１と、第一主巻線１２２と、第二主巻線１２３と、磁界発生部材１２４と、端子台１２５と、を有する。磁界発生部材１２４は、１つの可変用巻線１３１を有する。可変用巻線１３１は、バーコア１２１の一対の磁石１２７，１２８にそれぞれ第一主巻線部１３２、第二主巻線部１３３として巻き付けられる。第一主巻線部１３２と、第二主巻線部１３３の作用により、磁石１２７，１２８の極性が定まる。上側の磁石１２７および下側の磁石１２８により挟まれているバーコア１２１のバー本体１２６の中央部分には、他の部分より強い磁場が部分的に形成され、バー本体１２６の中央部分は磁気飽和する。

特許第２８８９７００号公報 特許第３１５８７２７号公報 特開第２００６−８６３３５号公報

ところで、特許文献１に開示された可変インダクタ１００は、ＤＣバイアス・コイル１０３が第１の磁気コア１０１に巻き付けられ、インダクタ・コイル１０４が第１の磁気コア１０１と第２の磁気コア１０２の両方に巻き付けられた構成としてある。しかしながら、この可変インダクタ１００は、一般的に磁界−透磁率特性が直線的な磁界範囲で使用される。ここで、第１の磁気コア１０１と第２の磁気コア１０２が同じ材質、寸法である場合、ＤＣバイアス・コイル１０３の巻数をインダクタ・コイル１０４の巻き数と同じにすることを想定する。この場合、ＤＣバイアス・コイル１０３には、インダクタ・コイル１０４に流す電流の数倍の電流を流さないとＤＣバイアス・コイル１０３が発生する磁界が、磁界−透磁率特性が非線形の領域（磁気飽和が始まる磁界領域）の磁界強度に達しない。また、ＤＣバイアス・コイル１０３に流す電流をインダクタ・コイル１０４と同じにした場合には、ＤＣバイアス・コイル１０３の巻数をインダクタ・コイルの巻数の数倍にしないと、同様に、ＤＣバイアス・コイル１０３が発生する磁界が、磁界−透磁率特性が非線形の領域（磁気飽和が始まる磁界領域）の磁界強度に達しない。つまり、第１の磁気コア１０１と第２の磁気コア１０２が同じ材質、寸法である場合には、インダクタ・コイル１０４のインダクタ可変効率が下がってしまうことになる。

また、特許文献２に開示された可変インダクタ１１０では、インダクタンスが圧電体板１１１に形成された不図示の磁性体層と、基板に形成されたコイル状導体線路１１５との間隔により決まる。圧電体板１１１の変形量は、圧電体板１１１の材料特性や加工寸法によって変わるため、所望の値にインダクタンスの絶対値を合わせることは難しい。

また、可変インダクタ１１０は、外部から印加された制御電圧に対応して薄い圧電体板１１１を屈曲変形させる。このため、特に、可変インダクタ１１０のインダクタンスの可変範囲を広くしようとすると、圧電体板１１１を薄くすることによって、変形量を大きくする必要がある。このように形成された圧電体板１１１は、外部から加わる振動や衝撃に弱く、破損しやすい。

また、特許文献３に開示された可変パワーインダクタにおいて、一対の磁石１２７，１２８は、バー本体１２６の中央部分に擬似的な磁気ギャップを形成し、磁気飽和を生じさせる。しかしながら、一対の磁石１２７,１２８が構成する磁気回路は開磁路であるために、一対の磁石１２７，１２８にそれぞれ巻回された第一主巻線部１３２、第二主巻線部１３３がバー本体１２６に対して磁気飽和を起こさせるためには、極めて大きな電流を加える必要があった。また、仮に、バー本体１２６の中央部に磁気飽和が発生したとしても、バー本体１２６自体が開磁路でありインダクタンスが低下した状態である。このため、インダクタンスの初期値は小さく、インダクタンスの変化量は極めて小さいものであることが考えられる。

本発明はこのような状況に鑑みて成されたものであり、簡単な構成でありながら、インダクタンスの可変範囲が広いコイル部品を提供することを目的とする。

本発明に係るコイル部品は、閉磁路構造である第１の磁性体コアと、第１の磁性体コアに巻回された第１のコイルと、第１の磁性体コアの一部において透磁率を可変させる透磁率可変部と、を備える。

ここで、第１の磁性体コアは閉磁路構造であることから、第１の磁性体コアの一部において透磁率が変化することによって、第１のコイルによって得られるインダクタンスは初期状態で高い値を確保することができる。そして、透磁率可変部によってインダクタンスを変化させようとする場合にも調整範囲を広くすることが可能となった。

本発明によれば、透磁率可変部が構成された第１の磁性体コアの一部において透磁率が変化する。したがって、第１の磁性体コアの実効透磁率が変化することによって、広い調整範囲でインダクタンスを変化させることができる。また、本発明に係るコイル部品には、個別に形成される第１の磁性体コアと透磁率可変部を動かすための機械的な機構がない。このため、容易に形成することが可能でありながら、外部からの衝撃に対して破損しにくく、信頼性の高いコイル部品が得られる。

以下、本発明の第１の実施の形態について、図１と図２を参照して説明する。本実施の形態では、コイル部品の一例として可変インダクタに適用した例について説明する。ここでは、第１の実施の形態に係るコイル部品１０の構成例に加えて、コイル部品１０の基本的な動作原理について説明する。コイル部品１０は、例えば、タイミング回路、チューニング回路、キャリブレーション回路等の電子回路に搭載され、電子回路の周波数応答性を変更する場合に用いられる。

図１は、本発明に係るコイル部品１０の基本構成例を示す斜視図である。
コイル部品１０は、所望のインダクタンスを得るためのメインコイル１と、第１の磁性体コア２の一部の透磁率を変化させる透磁率可変部６を備える。メインコイル１は、第１のコイル３が巻回された第１の磁性体コア２を備える。透磁率可変部６は、第２のコイル８が巻回された第２の磁性体コア７を備える。第１の磁性体コア２は、磁路が第１の磁性体コア２の内部にとどまる閉磁路構造である。一方、第２の磁性体コア７には一部が途切れた開磁路部９が形成されており、第２の磁性体コア７は、開磁路部９が第１の磁性体コア２の一部に当接されることで、第２のコイル８によって励磁された磁路が第１の磁性体コア２の一部を通過するように構成されている。より具体的には、第２の磁性体コア７の開磁路部９には、第１の磁性体コア２の一部が挿入されている。

第１の磁性体コア２のトロイダル平面は、ｘｙ平面に平行であって、第２の磁性体コア７のトロイダル平面は、ｚｘ平面に平行な配置としている。第１の磁性体コア２には第１のコイル３が巻回されており、所望のインダクタンスが得られる。一方、第２の磁性体コア７に第２のコイル８が巻回されることで透磁率可変部６が構成されており、第２のコイル８に電流を加えることによって第１の磁性体コア２の一部に後述するバイアス磁界を加えることができる。このことにより、局部的に磁気飽和を生じさせ、第１の磁性体コア２の実効透磁率を変化させる。このとき、第１の磁性体コア２は、材料／生産コスト，磁気特性等を考慮した場合、Ｎｉ系フェライトコアやＭｎ系フェライトコアを好適に用いることができる。

第１のコイル３と第２のコイル８は、それぞれが連続した導線からなる。第１のコイル３の巻回数は、所望するインダクタンスの初期値に基づいて選定される。第２のコイル８の巻回数は、インダクタンスの初期値に対する所望のインダクタンス変化率に基づいて選定される。また、第１の磁性体コア２と第２の磁性体コア７のコア材料についても、所望のインダクタンス値、その周波数特性、飽和磁束密度、インダクタンスの制御範囲等に基づいて選定される。飽和磁束密度は、磁性材料のＢ−Ｈ特性によって求められる。磁性材料の磁束密度は、磁界強度の絶対値がある強さ以上になっても、ある磁束密度（Ｂｓ）に維持される。このように磁束密度の変化が少ない状態となる磁束密度は、飽和磁束密度と呼ばれ、この状態を磁気飽和という。

本例では、第２の磁性体コア７は、第１の磁性体コア２の飽和磁束密度特性よりも高い飽和磁束密度特性を有する材料で形成される。このため、第２の磁性体コア７は、第１の磁性体コア２より磁気飽和を起こしにくくなる。さらに、第２の磁性体コア７は、第１の磁性体コア２よりも高い透磁率を有する材料で形成されることが望ましい。これにより、第２のコイル８に加える電流量を抑えることができる。このとき、第２の磁性体コア７の材料としては、鉄系バルク材による磁性体，ダストコア，アモルファス系磁性体，ナノ結晶アモルファス系磁性体等が好適に用いられる。

第１のコイル３の両端子は不図示の電子回路に接続され、第２のコイル８の両端子は、不図示の電流源に接続される。電流源から第２のコイル８に直流電流が供給されると、第２の磁性体コア７には、第１のコイル３が生じさせる磁路方向とは垂直に直流磁界が発生する（以降、バイアス磁界とも称する）。そして、電流源を制御して、電流を変えると、開磁路部９から第１の磁性体コア２の一部に印加されるバイアス磁界が変化する。この結果、第１の磁性体コア２の透磁率が部分的に変わり、第２のコイル８によって生じる磁界が、第１の磁性体コア２に対して磁気飽和を生じさせることによって磁気ギャップが形成される。これにより、第１のコイル３のインダクタンスを制御できる。

図２は、コイル部品１０に電流を加えることによる制御電流とインダクタンスの変化量の関係を示す実験結果の例である。
横軸は、電流源から第２のコイル８に流される制御電流の値を示し、縦軸はメインコイル１のインダクタンスの値を示す。第１の磁性体コア２の材料には、フェライト系の材料（外径:３０ｍｍ、内径：１８ｍｍ、厚さ：７ｍｍ）を用いている。また、第２の磁性体コア７の材料には、鉄系の材料（外径：２６ｍｍ、内径：１３ｍｍ、厚さ：７ｍｍ）を用いている。

図２に示されるように、第２のコイル８に加わる電流を０ｍＡから２０００ｍＡまで変えると、第１のコイル３のインダクタンスは１２９．８μＨから７１．３μＨまで減少する。制御電流が０ｍＡにおける第１のコイル３のインダクタンスを基準とした場合、制御電流が２０００ｍＡにおける第１のコイル３のインダクタンスは約４５．１％減少することが分かる。また、制御電流が大きくなるにつれて、第１のコイル３のインダクタンスはほぼ直線的に変わる。この実験結果より、制御電流の大きさを変えることによって、コイル部品１０を目的のインダクタンスにほぼ均等に、かつ広範囲にて調整できることが示される。

以上説明した第１の実施の形態に係るコイル部品１０によれば、第１の磁性体コア２の磁路の一部に透磁率可変部６の開磁路部９を当接させることによって、第１のコイル３のインダクタンスを可変としている。このとき、第１の磁性体コア２の磁路の一部に、強い磁界を印加することによって、第１の磁性体コア２の一部の透磁率を変化させている。これにより、第２のコイル８に加えた電流によって、第１のコイル３のインダクタンスを所望の値に変える制御を行うことが可能となる。

また、コイル部品１０は、簡単な構成であるため、各巻線を第１の磁性体コア２及び第２の磁性体コア７に巻回する作業が容易である。詳述すれば、第１のコイル３を第１の磁性体コア２に巻回する場合には、従来よく知られているトロイダルコイルを作成すればよく、第２のコイル８は開磁路部９を有する第２の磁性体コア７に巻回されるため、トロイダルコイルよりも容易に製造することが可能である。すなわち、第２のコイル８を第２の磁性体コア７に巻回した後に、第１の磁性体コア２の所望の一部に対して、開磁路部９を当接するよう構成すればコイル部品１０が得られる。このため、製造時の作業効率が高まり、製造コストを抑えることができるという効果がある。

なお、本発明では、閉磁路構造を有する第１の磁性体コア２として、トロイダルコアを例に挙げて説明したが、完全な閉磁路構造でなくとも、例えば、Ｃ型（Ｕ型）コアとＩ型コアとを組み合わせることによって、実質的には閉磁路構造を得ることも可能である。この場合は、第１のコイル３もまた第２のコイル８と同じように容易に巻回することが可能である点において利点を有している。

また、コイル部品１０の各部には、第１のコイル３のインダクタンスを調整するための機械的な可動部がない。このため、コイル部品１０は、外部からの振動や衝撃に対して破損しにくくなり、信頼性が高くなるという効果がある。

また、第２の磁性体コア７は、第１の磁性体コア２よりも高い飽和磁束密度特性を有する材料によって形成される。このため、第２のコイル８によって生じる磁界が大きくなる場合でも、第２の磁性体コア７は容易に磁気飽和を起こすことがなく、第１の磁性体コア２の一部のみに磁気飽和を生じさせることができる。この結果、メインコイル１のインダクタンスの調整範囲を広くすることが可能である。
このとき、第２の磁性体コア７の飽和磁束密度特性を、第１の磁性体コア２の飽和磁束密度特性よりも大きくするのに伴い、第２の磁性体コア７の透磁率を、第１の磁性体コア２の透磁率よりも大きくすることがなお望ましい。このようにすることで、第２のコイル８に加える制御電流が少なくても多くの磁界・磁束を発生させ、第１の磁性体コア２に通過させることができることから、インダクタンスの制御を行うために消費される電力を低減させることができる。

なお、一般に、磁気回路の一部に開磁路部を形成した場合、開磁路部の磁界強度は、開磁路部の長さ（距離）が狭いほど強くなる。したがって、上述した第１の実施の形態に係るコイル部品１０（図１参照）において、第１の磁性体コア２の磁路のうち、第２の磁性体コア７の開磁路部９に挿入される部分の厚さを薄くして狭磁路部を形成すると、第２の磁性体コア７の開磁路部９の長さを小さくできる。このため、第１の磁性体コア２の一部に開磁路部９が当接された部位における磁界強度をより強くすることができ、第１のコイル３のインダクタンスをより容易に制御できる。以降、このような構成としたコイル部品２０について以下に説明する。

次に、本発明の第２の実施の形態に係るコイル部品２０の構成例について図３を参照して説明する。

図３は、本発明の第２の実施の形態に係るコイル部品２０を示す斜視図である。
コイル部品２０は、所望のインダクタンスを得るためのメインコイル２１と、第１の磁性体コア２２の一部の透磁率を変化させる透磁率可変部２６を備える。メインコイル２１は、第１のコイル２３が巻回された第１の磁性体コア２２を備える。透磁率可変部２６は、第２のコイル２８が巻回された第２の磁性体コア２７を備える。第１の磁性体コア２２には、断面積が他の領域よりも小さい狭磁路部２４が形成されており、磁路が第１の磁性体コア２２の内部にとどまる閉磁路構造である。一方、第２の磁性体コア２７には一部が途切れた開磁路部２９が形成された開磁路構造である。第２の磁性体コア２７は、開磁路部２９が第１の磁性体コア２２の一部に当接されることで、第２のコイル２８によって励磁された磁路が第１の磁性体コア２２の一部を通過するように構成されている。より具体的には、開磁路部２９には、第１の磁性体コア２２の一部が挿入されている。

第１の磁性体コア２２のトロイダル平面は、ｘｙ平面に平行であって、第２の磁性体コア２７のトロイダル平面は、ｚｘ平面に平行な配置としている。第１の磁性体コア２２には、第１のコイル２３が巻回されることでメインコイル２１が構成されており、所望のインダクタンスが得られる。一方、第２の磁性体コア２７には、第２のコイル２８が巻回され、第２のコイル２８に電流を加えることによって、第１の磁性体コア２２の一部（狭磁路部２４）にバイアス磁界を加えることができる。このことにより、局部的に磁気飽和を生じさせ、第１の磁性体コア２２の実効透磁率を変化させる。第２の磁性体コア２７の開磁路部２９には、第１の磁性体コア２２の狭磁路部２４が当接・挿入されている。

第２の磁性体コア２７は、第１の磁性体コア２２の飽和磁束密度特性よりも高い飽和磁束密度特性を有する材料によって形成される。なお、第１のコイル２３と第２のコイル２８の特性、第１のコイル２３及び第２のコイル２８の両端子の接続形態については、上述した第１の実施の形態に係る第１のコイル３及び第２のコイル８と同様であるため、詳細な説明を省略する。

第２のコイル２８に制御電流を加えると、第１の磁性体コア２２の磁路の一部に形成した狭磁路部２４の透磁率を制御することにより、第１のコイル２３のインダクタンスを効率よく制御できる。また、第２の磁性体コア２７の開磁路部２９の長さ（距離）もまた小さくなる。これにより、開磁路部２９に発生する磁界強度をより強くしている。

以上説明した第２の実施の形態に係るコイル部品２０によれば、第１の磁性体コア２２の磁路の一部に形成した狭磁路部２４に、第２の磁性体コア２７の開磁路部２９を当接・挿入させて、第１のコイル２３のインダクタンスを可変としている。このとき、狭磁路部２４に、第２のコイル２８による強い磁界を印加することによって、狭磁路部２４において局部的な磁気飽和を生じさせている。これにより、第２のコイル２８に加えた電流によって、第１のコイル２３のインダクタンスを所望の値に変えることが可能となる。

また、コイル部品２０には、インダクタンスを制御するための可動部分が無い。このため、外部からの振動や衝撃に対して耐衝撃性が高まり、コイル部品２０が破損しにくくなるという効果がある。さらに、狭磁路部２４の断面積を、第２の磁性体コア２７のうち断面積が最も小さい部位よりも小さくすることによって、磁界強度をより集中させることができるため、第１のコイル２３のインダクタンスを一層容易に制御できるという利点がある。

また、第１の磁性体コア２２の磁路の一部の断面積を小さくして狭磁路部２４を形成するとともに、第２の磁性体コア２７の開磁路部２９の磁路の断面積を小さくしてもよい。この場合もまた、開磁路部２９に生ずる磁界強度を高くすることが可能となる。また、狭磁路部２４全体の実効的な透磁率を大きく変えることができる。このため、インダクタンスの可変範囲が広いコイル部品２０を提供できる。

また、第２の磁性体コア２７の材料としては、高周波において高いインダクタンスを必要とする場合でも、第１の磁性体コア２２とは別の材料を使用することが可能で、高透磁率で高飽和磁束密度特性を有する磁性材料を使用できる。

次に、本発明の第３の実施の形態に係るコイル部品３０の構成例について図４を参照して説明する。

図４は、本発明の第３の実施の形態に係るコイル部品３０を示す斜視図である。
コイル部品３０は、所望のインダクタンスを得るためのメインコイル３１と、第１の磁性体コア３２の一部の透磁率を変化させる透磁率可変部３６を備える。メインコイル３１は、第１のコイル３３が巻回された第１の磁性体コア３２を備える。透磁率可変部３６は、第２のコイル３８が巻回された第２の磁性体コア３７を備える。第１の磁性体コア３２には、断面積が他の領域よりも小さい狭磁路部３４が形成されており、磁路が第１の磁性体コア３２の内部にとどまる閉磁路構造である。一方、第２の磁性体コア３７には一部が途切れた開磁路部３９を有した開磁路構造である。第２の磁性体コア３７は、開磁路部３９が第１の磁性体コア３２の一部に当接されることで、第２のコイル３８によって励磁された磁路が第１の磁性体コア３２の一部を通過するように構成されている。

第１の磁性体コア３２と第２の磁性体コア３７のトロイダル平面は共に、ｘｙ平面に平行な配置としている。第１の磁性体コア３２には、第１のコイル３３が巻回されており、所望のインダクタンスが得られる。一方、第２の磁性体コア３７には、第２のコイル３８が巻回され、第２のコイル３８に電流を加えることによって、第１の磁性体コア３２の一部（狭磁路部３４）にバイアス磁界を加えることができる。このことにより、局部的に磁気飽和を生じさせ、第１の磁性体コア３２の実効透磁率を変化させる。第２の磁性体コア３７の開磁路部３９には、第１の磁性体コア３２の狭磁路部３４が当接されている。

第２の磁性体コア３７は、第１の磁性体コア３２の飽和磁束密度特性よりも高い飽和磁束密度特性を有する材料によって形成される。なお、第１のコイル３３と第２のコイル３８の特性、第１のコイル３３及び第２のコイル３８の両端子の接続形態については、上述した第１の実施の形態に係る第１のコイル３及び第２のコイル８と同様であるため、詳細な説明を省略する。

第２のコイル３８に制御電流を加えると、第１の磁性体コア３２の磁路の一部に形成した狭磁路部３４の透磁率を制御することができる。したがって、第１のコイル３３のインダクタンスを効率よく制御できる。また、第２の磁性体コア３７の開磁路部３９の断面積は、他の磁路の断面積よりも小さく形成されている。これにより、開磁路部３９に発生する磁界強度をより強くしている。

以上説明した第３の実施の形態に係るコイル部品３０によれば、第１の磁性体コア３２の磁路の一部に形成した狭磁路部３４に、第２の磁性体コア３７の開磁路部３９を当接させて、強い磁界を印加することにより、第１のコイル３３のインダクタンスを可変としている。このとき、狭磁路部３４に、開磁路部３９の強い磁界を印加することによって、狭磁路部３４に磁気飽和が生じる結果、徐々に第１の磁性体コア３２の実効透磁率が低下していく。これにより、第２のコイル３８に加えた電流によって、第１のコイル３３のインダクタンスを所望の値に変えることが可能となる。そしてまた、コイル部品３０には、インダクタンスを制御するための可動部分が無い。そのこのため、外部からの振動や衝撃に対して耐衝撃性が高まり、コイル部品３０が破損しにくくなるという効果がある。

また、第１の磁性体コア３２と第２の磁性体コア３７のトロイダル平面をｘｙ平面に平行な配置としている。このため、ｚ方向に対してコイル部品３０の厚みを薄くすることができる。これにより、薄型化が求められる電子機器等への実装が一層容易となるという効果がある。

次に、本発明の第４の実施の形態に係るコイル部品４０の構成例について図５を参照して説明する。

図５は、本発明の第４の実施の形態に係るコイル部品４０を示す斜視図である。
コイル部品４０は、所望のインダクタンスを得るためのメインコイル４１と、第１の磁性体コア４２の一部の透磁率を変化させる透磁率可変部４６を備える。メインコイル４１は、第１のコイル４３が巻回された第１の磁性体コア４２を備える。透磁率可変部４６は、第２のコイル４８が巻回された第２の磁性体コア４７を備える。第１の磁性体コア４２には、断面積が他の領域よりも小さい狭磁路部４４が形成されており、磁路が第１の磁性体コア４２の内部にとどまる閉磁路構造である。一方、第２の磁性体コア４７には一部が途切れた開磁路部４９を有した開磁路構造である。第２の磁性体コア４７は、開磁路部４９が第１の磁性体コア４２の一部に当接されることで、第２のコイル４８によって励磁された磁路が第１の磁性体コア４２の一部を通過するように構成されている。より具体的には、第２の磁性体コア４７の開磁路部４９には、第１の磁性体コア４２の狭磁路部４４が挿入されている。

第１の磁性体コア４２と第２の磁性体コア４７のトロイダル平面の一部は共に、ｘｙ平面に平行な配置としている。ただし、狭磁路部４４に近接する開磁路部４９を構成する第２の磁性体コア４７のトロイダル平面は、ｚｘ平面に平行な配置となるよう、第２の磁性体コア４７が歪めて形成される。第１の磁性体コア４２には、第１のコイル４３が巻回されており、所望のインダクタンスが得られる。一方、第２の磁性体コア４７には、第２のコイル４８が巻回され、第２のコイル４８に電流を加えることによって、第１の磁性体コア４２の一部（狭磁路部４４）にバイアス磁界を加えることができる。このことにより、局部的に磁気飽和を生じさせ、第１の磁性体コア４２の実効透磁率を変化させる。

第２の磁性体コア４７は、第１の磁性体コア４２の飽和磁束密度特性よりも高い飽和磁束密度特性を有する材料によって形成される。なお、第１のコイル４３と第２のコイル４８の特性、第１のコイル４３及び第２のコイル４８の両端子の接続形態については、上述した第１の実施の形態に係る第１のコイル３及び第２のコイル８と同様であるため、詳細な説明を省略する。

以上説明した第４の実施の形態に係るコイル部品４０によれば、第１の磁性体コア４２の磁路の一部に形成した狭磁路部４４に、第２の磁性体コア４７の開磁路部４９を当接させて、強い磁界を印加することにより、第１のコイル４３のインダクタンスを可変としている。このとき、狭磁路部４４に、開磁路部４９の強い磁界を印加することによって、狭磁路部４４に磁気飽和が生じる結果、徐々に第１の磁性体コア４２の実効透磁率が低下していく。これにより、第２のコイル４８に加えた電流によって、第１のコイル４３のインダクタンスを所望の値に変えることが可能となる。そしてまた、コイル部品４０には、インダクタンスを制御するための可動部分が無い。そのこのため、外部からの振動や衝撃に対して耐衝撃性が高まり、コイル部品４０が破損しにくくなるという効果がある。

また、第２のコイル４８に制御電流を加えることにより、開磁路部４９に発生する磁界強度を制御し、第１の磁性体コア４２の磁路の一部に形成した狭磁路部４４の透磁率を制御することにより、第１のコイル４３のインダクタンスを効率よく制御できる。図４においては、開磁路部４９の断面積を他の磁路の断面積よりも小さくしており、開磁路部４９に発生する磁界強度をより強くしている。

なお、第２の磁性体コア４７の開磁路部４９以外の部分は約９０度ねじられた構造となっている。ただし、開磁路部４９以外の部分のねじり角度は、９０度に限られない。任意の角度でねじることによって、実装される電子機器の収納スペースに応じて、コイル部品４０を適度に変形させることができる。

また、上述した第１〜第４の実施の形態に係るコイル部品において、第１及び第２の磁性体コアの一部を分割した状態で形成し、第１及び第２のコイルを形成した後、分割した部分を接着して固定してもよい。このように第１及び第２の磁性体コアを形成することによって、コイルの巻線が容易となり、品質の高いコイル部品が容易に得られるという効果がある。

また、上述した第１〜第４の実施の形態に係るコイル部品において、第２の磁性体コアは、第１の磁性体コアの飽和磁束密度特性よりも高い飽和磁束密度特性を有する材料からなるように構成したが、第１の磁性体コアの透磁率よりも高い透磁率を有する材料からなるように構成してもよい。このような特性を有する材料を用いて、第１の磁性体コアと第２の磁性体コアを形成することによっても、本発明に係るコイル部品を得ることができる。

また、第１の磁性体コアの一部における断面積が、その他の部位における断面積よりも小さい狭磁路部を有するコイル部品を形成してもよい。また、第１の磁性体コアのうち、透磁率可変部が構成された部位の断面積が、透磁率可変部が構成された部位以外における断面積よりも小さい狭磁路部を有するコイル部品を形成してもよい。さらに、第１の磁性体コアのうち、透磁率可変部が構成された部位の断面積が、透磁率可変部が構成された部位以外における断面積および第２の磁性体コアの最小断面積よりも小さい狭磁路部を有するコイル部品を形成してもよい。いずれのコイル部品であっても、狭磁路部では磁束が集中しやすくなる。このため、第１の磁性体コアの一部に磁気飽和を生じさせ、透磁率を変化させることが可能となる。

本発明の第１の実施の形態における可変インダクタの構成例を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態における可変インダクタの制御電流とインダクタンスとの関係例を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態における可変インダクタの構成例を示す斜視図である。 本発明の第３の実施の形態における可変インダクタの構成例を示す斜視図である。 本発明の第４の実施の形態における可変インダクタの構成例を示す斜視図である。 従来の可変インダクタの構成例を示す斜視図である。 従来の可変インダクタの構成例を示す斜視図である。 従来の可変パワーインダクタの構成例を示す斜視図である。

符号の説明

１…メインコイル、２…第１の磁性体コア、３…第１のコイル、６…透磁率可変部、７…第２の磁性体コア、８…第２のコイル、９…開磁路部、１０…コイル部品、１１…電極、２０…コイル部品、２１…メインコイル、２２…第１の磁性体コア、２３…第１のコイル、２４…狭磁路部、２６…透磁率可変部、２７…第２の磁性体コア、２８…第２のコイル、２９…開磁路部、３０…コイル部品、３１…メインコイル、３２…第１の磁性体コア、３３…第１のコイル、３４…狭磁路部、３６…透磁率可変部、３７…第２の磁性体コア、３８…第２のコイル、３９…開磁路部、４０…コイル部品、４１…メインコイル、４２…第１の磁性体コア、４３…第１のコイル、４４…狭磁路部、４６…透磁率可変部、４７…第２の磁性体コア、４８…第２のコイル、４９…開磁路部

Claims (3)

1. 閉磁路構造である第１の磁性体コアと、
   前記第１の磁性体コアに巻回された第１のコイルと、
   前記第１の磁性体コアの一部において透磁率を変化させる透磁率可変部と、を備える
   コイル部品。
2. 請求項１記載のコイル部品において、
   前記透磁率可変部は、開磁路部を有する第２の磁性体コアに第２のコイルが巻回された構成を有するとともに、前記開磁路部が前記第１の磁性体コアの一部に当接されることで閉磁路を構成する
   コイル部品。
3. 請求項２記載のコイル部品において
   前記第２の磁性体コアは、前記第１の磁性体コアの飽和磁束密度特性よりも高い飽和磁束密度特性を有する材料からなる
   コイル部品。

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