JP2011199093A - Coil for electronic components - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子部品用コイルに関する。 The present invention relates to a coil for electronic components.
電子部品であるインダクタとして、断面矩形の線材をエッジワイズ巻きしたコイルを内部に備えたインダクタが知られている(特許文献1、特許文献2、および、特許文献3参照)。 2. Description of the Related Art As an inductor that is an electronic component, an inductor that includes a coil in which a wire having a rectangular cross section is wound edgewise is known (see Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3).
ところで、小型表面実装型のインダクタには、それ自体が非常に小型であること、そして、その電気抵抗が低いこと、そのインダクタンスが高いことが求められる。そして、インダクタを小型化するには、インダクタ自体の外形が直方体であることが好ましく、インダクタを低抵抗化するには、内部のコイルが断面矩形の線材(すなわち、平角線材)をエッジワイズ巻きしたものであることが好ましく、高インダクタンス化するには、コイル内側の芯(すなわち、コア)が角芯(すなわち、断面矩形のコア)であることが好ましい。 By the way, a small surface-mount type inductor is required to be very small, low in electrical resistance, and high in inductance. In order to reduce the size of the inductor, the outer shape of the inductor itself is preferably a rectangular parallelepiped, and in order to reduce the resistance of the inductor, the internal coil is edgewise wound with a wire having a rectangular cross section (ie, a flat wire). In order to increase the inductance, it is preferable that the core (that is, the core) inside the coil is a square core (that is, a core having a rectangular cross section).
一般的に、平角線材をエッジワイズ巻きすることによってコイルを製作する場合、平角線材を芯(例えば、磁性体コア)に直接巻いてゆく。この場合、平角線材を塑性変形させる必要があることから、高い張力で平角線材を引っ張りつつ芯に平角線材を巻き付けることになる。そして、芯が角芯であると、さらに高い張力で平角線材を引っ張りつつ芯に平角線材を巻き付けることになる。しかしながら、一般的に、芯の強度が平角線材をエッジワイズ巻きされるのに十分でないことから、現実的には、平角線材をエッジワイズ巻きによって芯に直接巻き付けることができない。もちろん、平角線材をエッジワイズ巻きによって芯に直接巻き付けたとしても、所望の形状のコイルを得ることはできない。 Generally, when a coil is manufactured by edgewise winding a flat wire, the flat wire is wound directly around a core (for example, a magnetic core). In this case, since the flat wire needs to be plastically deformed, the flat wire is wound around the core while pulling the flat wire with high tension. When the core is a square core, the flat wire is wound around the core while pulling the flat wire with higher tension. However, in general, since the strength of the core is not sufficient for edgewise winding a flat wire, it is practically impossible to wind the flat wire directly on the core by edgewise winding. Of course, even if a rectangular wire is wound directly around the core by edgewise winding, a coil having a desired shape cannot be obtained.
このように、平角線材をエッジワイズ巻きによって芯に直接巻き付ける場合、所望の形状のコイルを容易には得ることができない。そして、このことは、平角線材を巻くことによってコイルを製作する場合にも当てはまる。 As described above, when a flat wire is directly wound around the core by edgewise winding, a coil having a desired shape cannot be easily obtained. This also applies when a coil is manufactured by winding a flat wire.
そこで、本発明の目的は、平角線材を巻くことによって容易に所望の形状に製作可能なコイルを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a coil that can be easily manufactured into a desired shape by winding a rectangular wire.
上記目的を解決するために、本願の1番目の発明は、コイル内周側にコア材を配置して製造される電子部品に使用されるコイルであって、塑性変形可能な材料からなる略矩形断面の平角線材を該平角線材の断面短辺側を内周側として巻くことによって製作されるコイルである。そして、本発明では、当該コイルの素線の曲部の内周側の断面短辺に沿った厚みが同曲部の外周側の断面短辺に沿った厚みよりも厚い。そして、本発明では、当該コイルの素線の曲部の内周側の断面短辺の中点と同曲部の外周側の断面短辺の中点とを通る直線の方向が当該コイルの中心軸線に対して略垂直となっている。 In order to solve the above-mentioned object, a first invention of the present application is a coil used for an electronic component manufactured by arranging a core material on the inner peripheral side of a coil, and is a substantially rectangular shape made of a plastically deformable material. It is a coil manufactured by winding a rectangular wire with a cross section with the short side of the cross section of the flat wire as the inner peripheral side. And in this invention, the thickness along the cross-section short side of the inner peripheral side of the curved part of the wire of the said coil is thicker than the thickness along the cross-sectional short side of the outer peripheral side of the same curved part. In the present invention, the direction of the straight line passing through the midpoint of the short side of the inner peripheral side of the curved portion of the wire of the coil and the midpoint of the short side of the outer peripheral side of the curved portion is the center of the coil. It is substantially perpendicular to the axis.
本願の2番目の発明では、本願の1番目の発明において、当該コイルの中心軸線に対して垂直な直線であって当該コイルの素線の曲部の内周側の断面短辺の中点を通る直線と、当該コイルの中心軸線に対して垂直な直線であって当該コイルの素線の曲部の外周側の断面短辺の中点を通る直線との間の距離を傾き量としたとき、該傾き量が70μm以下である。 In the second invention of the present application, in the first invention of the present application, the midpoint of the short side of the cross section on the inner peripheral side of the curved portion of the coil of the coil is a straight line perpendicular to the central axis of the coil. When the distance between the straight line passing through and the straight line perpendicular to the central axis of the coil and passing through the midpoint of the short side of the outer periphery of the curved portion of the coil wire is defined as the amount of inclination The inclination amount is 70 μm or less.
本願の3番目の発明では、1または2番目の発明において、当該コイルの線材の曲部の内周側の断面短辺と同曲部の外周側の断面短辺との間の距離を当該コイルの素線の幅としたとき、該コイルの素線の幅に対する前記傾き量の比が0.18以下である。 In the third invention of the present application, in the first or second invention, the distance between the short cross section on the inner peripheral side of the curved portion of the wire of the coil and the short short cross section on the outer peripheral side of the same curved portion is determined. The ratio of the amount of inclination with respect to the width of the wire of the coil is 0.18 or less.
本願の4番目の発明では、本願の1〜3番目の発明のいずれか1つにおいて、当該コイルの素線の2周目の最初の曲部の内周側の断面短辺の中点と同曲部の外周側の断面短辺の中点とを通る直線の方向が当該コイルの中心軸線に対して略垂直な平面から傾斜している。 In the fourth invention of the present application, in any one of the first to third inventions of the present application, the same as the midpoint of the short side of the inner circumference of the first curved portion of the second turn of the element wire of the coil. The direction of a straight line passing through the midpoint of the short side of the cross section on the outer peripheral side of the curved portion is inclined from a plane substantially perpendicular to the central axis of the coil.
本願の5番目の発明では、本願の1〜4番目の発明のいずれか1つにおいて、該コイルの素線の曲部の外周側の断面短辺に沿った厚みに対する同曲部の内周側の断面短辺に沿った厚みの比が1.2〜3.0である。 According to a fifth invention of the present application, in any one of the first to fourth inventions of the present application, the inner peripheral side of the same curved portion with respect to the thickness along the short side of the outer peripheral side of the curved portion of the wire of the coil The ratio of the thickness along the short side of the cross section is 1.2 to 3.0.
本願の6番目の発明では、本願の1〜5番目の発明のいずれか1つにおいて、前記平角線材の断面短辺の長さに対する同平角線材の断面長辺の長さの比が5〜10である。 In a sixth invention of the present application, in any one of the first to fifth inventions of the present application, a ratio of a length of a long cross section of the rectangular wire to a length of a short cross section of the flat wire is 5 to 10. It is.
本願の7番目の発明では、本願の6番目の発明において、前記平角線材の断面短辺の長さに対する同平角線材の断面長辺の長さの比が6〜8である。 In the seventh invention of the present application, in the sixth invention of the present application, the ratio of the length of the long cross section of the rectangular wire to the length of the short cross section of the flat wire is 6-8.
本願の8番目の発明では、本願の1〜7番目の発明のいずれか1つにおいて、前記平角線材が金属製の線材である。 In an eighth invention of the present application, in any one of the first to seventh inventions of the present application, the rectangular wire is a metal wire.
本願の9番目の発明では、本願の8番目の発明において、前記平角線材が銀製の線材である。 In the ninth invention of the present application, in the eighth invention of the present application, the rectangular wire is a silver wire.
本願の10番目の発明では、本願の1〜9番目の発明において、前記平角線材の断面短辺に沿った厚みが100μm以下である。 In a tenth invention of the present application, in the first to ninth inventions of the present application, the thickness along the short side of the flat wire is 100 μm or less.
本願の11番目の発明では、本願の10番目の発明において、前記治具に巻き付けられる前の前記平角線材の断面短辺に沿った厚みが25μm〜50μmである。 In an eleventh aspect of the present invention, in the tenth aspect of the present invention, the thickness along the short side of the flat wire rod before being wound around the jig is 25 μm to 50 μm.
本願の1〜11番目の発明によれば、容易に所望の形状に製造可能なコイルが提供される。 According to the first to eleventh aspects of the present application, a coil that can be easily manufactured into a desired shape is provided.
本願の4番目の発明によれば、コイルの素線の2周目の最初の曲部の内周側の断面短辺の中点と同曲部の外周側の断面短辺の中点とを通る直線の方向がコイルの中心軸線に対して略垂直な平面から傾斜していることから、コイルの素線の3周目以降の曲部の内周側の断面短辺の中点と同曲部の外周側の断面短辺の中点とを通る直線の方向がコイルの中心軸線に対して略垂直な平面から傾斜することが抑制される。 According to the fourth invention of the present application, the midpoint of the short side of the inner circumference side of the first curved part of the second turn of the coil wire and the midpoint of the short side of the cross section of the outer circumference side of the same curved part are obtained. Since the direction of the straight line that passes through is inclined from a plane that is substantially perpendicular to the central axis of the coil, it is the same curve as the midpoint of the short side of the inner circumference of the curved portion after the third round of the coil wire The direction of the straight line passing through the midpoint of the short side of the cross section on the outer peripheral side of the portion is prevented from being inclined from a plane substantially perpendicular to the central axis of the coil.
また、本願の9番目の発明によれば、特に、平角線材が銀製の線材であることから、平角線材が塑性変形し易く、所望の形状を備えたコイルを容易に製造可能である。 According to the ninth invention of the present application, in particular, since the flat wire is a silver wire, the flat wire is easily plastically deformed, and a coil having a desired shape can be easily manufactured.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1に示したように、本実施形態のコイル10は、その中心軸線AXに関してその素線が略正方形をなして複数回に亘って巻かれたコイルである。また、本実施形態のコイル10では、線材が巻かれるときに当該コイルの2周目の最初の曲部10A(言い換えれば、同曲部の内周側の断面短辺の中点と同曲部の外周側の断面短辺の中点とを通る直線の方向)がコイル中心軸線AXに対して略垂直な平面から比較的大きく傾斜している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the
また、図1に示したコイル10の素線(以下「コイル素線」という)10Bの曲部10Eの縦断面図である図2に示したように、本実施形態のコイル素線10Bは、その曲部10Eにおいて、その内周側部分10Binの厚み(すなわち、内周側部分の断面短辺SSinに沿った厚み)Tinがその外周側部分10Boutの厚み(すなわち、外周側部分の断面短辺SSoutに沿った厚み)Toutよりも厚くなっている。ここで、コイル素線の曲部の外周側部分の厚みToutに対する同曲部の内周側部分の厚みTinの比は、好ましくは、1.2〜3.0である。
Moreover, as shown in FIG. 2 which is a longitudinal cross-sectional view of the
また、図3に示したように、本実施形態のコイル10を製作するために使用される線材10Bは、その断面が略矩形の平角線材10Cである。また、この平角線材10Cは、塑性変形可能な材料からなり、好ましくは、金属製の材料、より好ましくは、銀(Ag)製の材料からなる。また、この平角線材10Cの厚み(すなわち、平角線材の断面短辺SSの長さ)Tに対する同平角線材の幅(すなわち、平角線材の断面長辺LSの長さ)Wの比は、好ましくは、5〜10であり、より好ましくは、6〜8である。また、この平角線材10Cの厚みTは、好ましくは、100μm以下であり、より好ましくは、25μm〜50μmである。
Further, as shown in FIG. 3, the
なお、本実施形態のコイル10は、電子部品に使用され、例えば、インダクタに使用される。本実施形態のコイル10がインダクタに使用されたとき、図4に示したように、コイル10の内周側に磁性コア材20が配置され、コイル10周りに磁性体30が配置される。これら磁性コア材20や磁性体30は、例えば、ゲルキャスト法によって作製される。なお、コイル素線10B間には、コイル素線10Bを覆う絶縁被覆層10Dが挟まれている。
In addition, the
また、本実施形態のコイル10は、例えば、上述した平角線材10Cをエッジワイズ巻きによって巻くことによって製作される。すなわち、図5に示したように、略正方形断面の棒状の治具40周りに上述した平角線材10Cが張力TENをかけられた状態でエッジワイズ巻きによって巻き付けられることによって製作される。そして、この例では、治具40は、最終的に製作されたコイル10の内周側に配置されるコア材(例えば、磁性コア材30)の強度よりも高い強度を有する。したがって、この例によれば、比較的高い張力をかけた状態で平角線材10Cを巻くことができる。また、この例では、平角線材10Cを治具40に巻き付けるときに、2周目の最初の部分10Bに相当する平角線材の部分(すなわち、コイル素線の曲部)がコイル中心軸線AXに対して略垂直な平面から比較的大きく傾斜するように平角線材10Cを治具40に巻き付ける。
Moreover, the
また、本実施形態では、張力をかけた状態で平角線材10Cを治具に巻き付けることから、平角線材10Cの曲部10Eにおいて、平角線材10Cの内周側部分の厚みが元の平角線材(すなわち、治具40に巻き付けられる前の平角線材)の厚みよりも厚くなり、一方、平角線材10Cの外周側部分の厚みが元の平角線材の厚みよりも薄くなる。このため、本実施形態のコイル10では、コイル素線の曲部10Eにおいて、コイル素線の内周側部分の厚みTinが同コイル素線の外周側部分の厚みToutよりも厚くなる。そして、このとき、図2に示したように、コイル素線の曲部10Eの内周側の断面短辺SSinの中点と同曲部10Eの外周側の断面短辺SSoutの中点とを通る直線の方向Eがコイル中心軸線AXに対して略垂直となるようにコイル素線の曲部の内周側部分10Binが治具に対してコイル線材10Bを支持することができる(すなわち、支持部分となる)ように、平角線材10Cの内周側部分の厚みが厚くなるように、平角線材10Cが治具40に巻き付けられる。
Further, in this embodiment, since the
なお、上述した実施形態のコイル10は、コイル中心軸線AXに関して線材が略正方形をなすように複数回に亘って巻かれたコイルであるが、本発明は、図6に示したように、線材が略長円形をなすように複数回に亘って巻かれたコイルにも適用可能であるし、線材が略長方形をなすように複数回に亘って巻かれたコイルにも適用可能である。
In addition, although the
また、上述した実施形態のコイル10を構成する線材(すなわち、平角線材10C)の縦断面の形状は略矩形であるが、本発明は、図7(A)および図7(B)に示したように、断面長辺が直線であって断面短辺が丸みをおびている縦断面形状の線材から構成されるコイルにも適用可能である。なお、図7(A)に示した線材の断面短辺は、線材の厚みに略等しい直径の半円をなしており、図7(B)に示した線材の断面短辺は、線材の厚みよりも大きい直径の円弧をなしている。したがって、本明細書において、「断面が略矩形」には、図7(A)および図7(B)に示した断面の形状も含まれる。
Moreover, although the shape of the longitudinal cross-section of the wire (namely,
また、上述した実施形態のコイル10を構成する平角線材10Cは、被覆が施された線材であってもよい。なお、この場合、上述した平角線材10Cの厚み、幅、断面長辺、および、断面短辺の寸法は、被覆を除いた寸法である。
Further, the
また、下の表1に、治具40に巻かれる前の平角線材10Cの厚みTに対する同平角線材の幅Wの比を5.0〜10.0の間で変え、治具に巻かれた後の平角線材(すなわち、コイル素線)の曲部の外周側の断面短辺の厚み(平角線材の最薄部の厚み)Toutに対する同曲部の内周側の断面短辺の厚み(平角線材の最厚部の厚み)Tinの比を1.1〜3.5の間で変えると共に、平角線材10Cを治具40に巻き付けるときの張力、ならびに、治具40に巻き付けるときの挟み込む治具(キャップ)間の距離の変更開始点(角度)および変更終了点(角度)を様々に変えたときの、コイル素線の曲部の幅(この幅は、コイル素線の曲部の内周側の断面短辺SSinと同曲部の外周側の断面短辺SSoutとの間の距離)Wに対するコイル素線の傾き量Cの比を示した。
Further, in Table 1 below, the ratio of the width W of the flat wire to the thickness T of the
なお、上記コイル素線の傾き量Cとは、図8に示した傾き量Cである。すなわち、コイル中心軸線AXに対して垂直な直線であってコイル素線10Bの曲部の内周側の断面短辺SSinの中点を通る直線Linと、コイル中心軸線AXに対して垂直な直線であってコイル素線10Bの曲部の外周側の断面短辺SSoutの中点を通る直線Loutとの間の距離である。
Note that the amount of inclination C of the coil wire is the amount of inclination C shown in FIG. That is, a straight line that is perpendicular to the coil center axis AX and passes through the midpoint of the short side SSin on the inner peripheral side of the curved portion of the
表1を参照すると、実施例1〜6において、コイル素線の傾き量Cの比が0.1〜0.18と非常に小さくなり、比較例1〜4において、同比が0.3以上と非常に大きいことが判る。そして、実施例1〜6では、治具40に巻かれる前の平角線材の厚みTに対する同平角線材の幅Wの比が5〜10であり、治具40に巻かれた後の平角線材(すなわち、コイル素線)の曲部の外周側部分の厚みToutに対する同曲部の内周側部分の厚みTinの比が1.2〜3.0である。そして、表1に示したデータによれば、本実施形態において、治具40に巻かれる前の平角線材の厚みTに対する同平角線材の幅Wの比が5〜10であり、治具40に巻かれた後の平角線材(すなわち、コイル素線)の曲部の外周側部分の厚みToutに対する同曲部の内周側部分の厚みTinの比が1.2〜3.0であることが好ましいと言える。なお、治具40に巻かれる前の平角線材の厚みTに対する同平角線材の幅Wの比は、好ましくは、5〜10であり、より好ましくは、6〜8である。
Referring to Table 1, in Examples 1 to 6, the ratio of the coil wire inclination amount C is very small, 0.1 to 0.18, and in Comparative Examples 1 to 4, the ratio is 0.3 or more. It turns out that it is very big. In Examples 1 to 6, the ratio of the width W of the flat wire to the thickness T of the flat wire before being wound on the
また、本発明では、傾き量Cが70μm以下であれば、コイル素線の曲部の内周側の断面短辺の中点と同曲部の外周側の断面短辺の中点とを通る直線の方向がコイル中心軸線AXに対して略垂直であるものとしている。したがって、図2に示した実施形態は、傾き量Cが零の実施形態である。 Further, in the present invention, if the amount of inclination C is 70 μm or less, it passes through the midpoint of the short side of the inner peripheral side of the curved portion of the coil wire and the midpoint of the short side of the cross section of the outer peripheral side of the same bent portion. It is assumed that the direction of the straight line is substantially perpendicular to the coil center axis AX. Therefore, the embodiment shown in FIG. 2 is an embodiment in which the tilt amount C is zero.
10…コイル、10B…コイル素線、10Bin…コイル素線の曲部の内周側部分、10Bout…コイル素線の曲部の外周側部分、10C…平角線材、10D…絶縁被覆層、20…磁性コア材、30…磁性体、40…治具、AX…コイルの中心軸線
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WO2022255429A1 (en) * | 2021-06-03 | 2022-12-08 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | Coil, reactor, converter, power conversion device, and method for producing coil |
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