JP2015220312A - コイル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気特性に優れ、しかもコンパクトであり、省スペースを図ることができるコイル装置を提供すること。【解決手段】２つの巻線コイル１０，２０が、素子本体４の内部で、素子本体４の平面側から見て、相互に同じＸ軸方向に長い略長方形状に巻回してあり、しかもＸ軸方向と略垂直なＹ軸方向に相互に所定の間隔Ｙ５で配置されている。【選択図】図３

Description

本発明は、たとえばインダクタなどとして好適に用いることができるコイル装置に関する。

たとえばインダクタなどとして使用されるコイル装置として、下記の特許文献１に示す低背型インダクタが知られている。この特許文献１の図１１に開示してあるインダクタでは、磁性樹脂層と板状コア部材との間に、２つの導体コイルが配置してある。

しかしながら、従来のインダクタでは、導体コイルを円形状に巻回してあるために、２つの導体コイルを１つの素子の内部に内蔵させた場合に、素子のサイズが大きくなってしまうという課題を有している。素子のサイズを小さくするために、導体コイルの外側の面積を小さくすると、磁路の戻り通路が狭くなり、インダクタとしての実効初期透磁率などの磁気特性が劣化するおそれがある。

特開２００８−４１９７３号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、磁気特性に優れ、しかもコンパクトであり、省スペースを図ることができるコイル装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係るコイル装置は、
樹脂を含む金属磁性体で一体成形してある素子本体と、
前記素子本体の内部に埋め込まれている少なくとも２つの巻線コイルと、を有するコイル装置であって、
２つの前記巻線コイルが、前記素子本体の平面側から見て、相互に同じ第１方向に長い略長方形状に巻回してあり、しかも前記第１方向と略垂直な第２方向に相互に所定の間隔で配置されている。

本発明に係るコイル装置では、円形状に巻回してある巻線コイルに比較して、第２方向に沿った２つの巻線コイルの合計幅を大幅に小さくすることができる。本発明のコイル装置において、第１方向に沿っての巻線コイルの長さは、円形状に巻回してある巻線コイルに比較して、多少長くなる。しかしながら、素子本体の平面側から見た外形形状を適切に選択することで、素子本体の内部に２つの巻線コイルを配置したとしても、素子本体の外形を正方形に近づけることが容易となる。このため本発明では、素子本体のコンパクト化が可能になり、省スペースを図ることができる。

好ましくは、本発明のコイル装置では、素子本体の平面側から見て、２つの巻線コイルのコイル内側面積の合計を、素子本体における巻線コイルの外側の面積と略等しいように、素子本体の平面形状を決定する。巻線コイルの内部における磁路の通路断面と、巻線コイルの外部における磁路の通路断面とを略等しくすることで、インダクタとしての実効初期透磁率などの磁気特性を向上させることができる。また、巻線コイルの外周部が十分な厚みで素子本体により覆われることで、素子本体の機械的強度が向上する。

好ましくは、前記素子本体の平面側から見て、前記第２方向に相互に対向する前記素子本体の側面の中央部には、前記巻線コイルの第１方向の長さと同等以上の幅で、第２方向の外側に突出する凸部壁が形成してある。このように構成することで、巻線コイルの内部における磁路の通路断面と、巻線コイルの外部における磁路の通路断面とを略等しくし易いと共に、素子本体の外形形状のコンパクト化を図ることができる。

好ましくは、前記素子本体における前記凸部壁以外の側面に、前記巻線コイルからのリード線の接続部が形成してある。このように構成することで、素子本体の外形形状のコンパクト化を図ることができる。

図１は本発明の一実施形態に係るコイル装置の全体斜視図である。 図２は図１に示すII−II線に沿う断面を示す断面斜視図である。 図３は図１に示すコイル装置の平面図である。 図４は図１に示すコイル装置の右側面図であり、左側面図と同じような図になる。 図５は図１に示すコイル装置の正面図であり、背面図と同じような図になる。 図６は図１に示すコイル装置の底面図である。 図７は本発明の他の実施形態に係るコイル装置の全体斜視図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。

第１実施形態
図１に示すように、本実施形態に係るコイル装置２は、たとえばインダクタなどとして用いられるものであり、素子本体４を有する。素子本体４の内部には、少なくとも２つの巻線コイル１０および２０が埋め込まれている。

素子本体４は、Ｚ軸方向に向き合う上面４ａおよび下面４ｂと、Ｘ軸方向に向き合う２つの側面４ｃおよび４ｄと、Ｙ軸方向に向き合う２つの側面４ｅおよび４ｆとを有する。Ｙ軸方向に向き合う２つの側面４ｅおよび４ｆには、Ｘ軸方向の中央部で、Ｙ軸方向の外側に突出する凸部壁６，７が形成してある。

凸部壁６は、Ｘ軸とＺ軸とを含む平面に平行な突出平面６ａと、その両側に形成してある傾斜面６ｂおよび６ｃとを有する。凸部壁７も、凸部壁６と同様に、Ｘ軸とＺ軸とを含む平面に平行な突出平面７ａと、その両側に形成してある傾斜面７ｂおよび７ｃとを有する。

なお、Ｚ軸は各巻線コイル１０および２０の巻軸方向に一致し、Ｘ軸は、各巻線コイル１０および２０の長手方向に一致する。Ｙ軸は、コイル１０および２０が配置される方向に一致する。そして、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、相互に垂直である。

２つの巻線コイル１０および２０は、図３に示すように、素子本体４の平面側（Ｚ軸方向）から見て、相互に同じＸ軸方向（第１方向）に長い略長方形状に巻回してあり、しかもＸ軸方向と略垂直なＹ軸方向（第２方向）に相互に所定の離間間隔Ｙ５で配置されている。

巻線コイル１０および２０は、それぞれ導電性のワイヤ１１および２１をコイル状に巻回してある。ワイヤ１１および２１としては、単線で構成されても良く、あるいは撚り線で構成されても良く、絶縁被覆導線で構成されてもよい。

ワイヤ１１の両端１２および１４は、リード線として凸部壁６のＸ軸方向の両側に形成してある側面４ｅから外部に引き出され、端子３０および４０の接続片３２および４２に接続部１６，１８で接続される。接続部１６，１８は、ハンダ接合、レーザ溶接、あるいは導電性接着剤により形成される。

ワイヤ２１の両端２２および２４は、リード線として凸部壁７のＸ軸方向の両側に形成してある側面４ｆから外部に引き出され、図４に示すように、端子５０および６０の接続片５２および６２に接続部２６，２８で接続される。接続部２６，２８は、ハンダ接合、レーザ溶接、あるいは導電性接着剤により形成される。

図６に示すように、各端子３０，４０，５０，６０は、四角板形状の主取付片３１，４１，５１，６１を有し、これらの主取付片３１，４１，５１，６１は、素子本体４の下面４ｂにおいて、側面４ｃ〜４ｆ相互間の角部近くに固定してある。

端子３０は、主取付片３１から側面４ｅに向けて折り曲げられている接続片３２と、主取付片３１から側面４ｃに向けて折り曲げられている副取付片３４とを有する。端子４０は、主取付片４１から側面４ｅに向けて折り曲げられている接続片４２と、主取付片４１から側面４ｄに向けて折り曲げられている副取付片４４とを有する。

端子５０は、主取付片５１から側面４ｆに向けて折り曲げられている接続片５２と、主取付片５１から側面４ｃに向けて折り曲げられている副取付片５４とを有する。端子６０は、主取付片６１から側面４ｆに向けて折り曲げられている接続片６２と、主取付片６１から側面４ｄに向けて折り曲げられている副取付片６４とを有する。

これらの端子３０，４０，５０，６０は、それぞれタフピッチ銅、リン青銅などの金属板で構成してあり、素子本体４に対して、接着剤などにより固定してある。

素子本体４は、樹脂を含む金属磁性体で構成してあり、磁性体粉の隙間に樹脂が介在しており、巻線コイル１０および２０に対する磁性コアとして機能する。磁性体粉としては、たとえばＦｅ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｎｉなどの金属またはこれらの合金を含む金属磁性体などを用いることができる。

また、素子本体４に含まれる樹脂としては、たとえばエポキシ樹脂、シリコン樹脂などが例示される。素子本体４の内部に巻線コイル１０，２０を内蔵させるには、型の内部に巻線コイル１０，２０を配置して磁性体粉入り樹脂を流し込み、所定形状に成形して硬化させれば良い。端子３０，４０，５０，６０は、その後に素子本体４に接着し、その後に接続部１６，１８，２６，２８を形成すれば良い。

図３に示すように、本実施形態では、素子本体４の平面側（Ｚ軸方向）から見て、素子本体４の側面４ｅ，４ｆに形成してある凸部壁６，７のＸ軸方向幅Ｘ１は、各巻線コイル１０，２０のＸ軸方向の長さＸ２と同等以上の幅になっていることが好ましい。これらの凸部壁６，７のＸ軸方向幅Ｘ１と、各巻線コイル１０，２０のＸ軸方向の長さＸ２とは、素子本体４のＸ軸方向幅Ｘ０との関係で、接続部１６，１８，２６，２８が側面４ｃおよび４ｄからＸ軸方向に飛び出ないように決定される。

各凸部壁６，７のＹ軸方向の突出高さＹ２およびＹ３は、相互に同じことが好ましいが異なっていても良く、接続部１６，１８，２６，２８が突出平面６ａおよび７ａからＹ軸方向に飛び出ない程度が好ましい。

また、側面４ｃ，４ｄのＹ軸方向幅Ｙ１は、各コイル１０および２０のＹ軸方向幅Ｙ４に前述した離間間隔Ｙ５を足した値（２×Ｙ４＋Ｙ５）と同程度であることが好ましい。離間間隔Ｙ５は、小さすぎると絶縁性が低下する傾向にあり、大きすぎると、素子本体４のＹ軸方向幅Ｙ０が無駄に大きくなりすぎる傾向にある。なお、コイル１０および２０のワイヤが絶縁被覆されている場合には、Ｙ５＝０でも良い。

本実施形態に係るコイル装置２では、円形状に巻回してある巻線コイルに比較して、Ｙ軸方向に沿った２つの巻線コイル１０，２０の合計幅Ｙ０を大幅に小さくすることができる。Ｘ軸方向に沿っての巻線コイルの長さＸ１は、円形状に巻回してある巻線コイルに比較して、多少長くなる。しかしながら、素子本体４の平面側から見た外形形状を適切に選択することで、素子本体４の内部に２つの巻線コイル１０，２０を配置したとしても、素子本体４の外形を正方形に近づけることが容易となる。このため、素子本体４のコンパクト化が可能になり、省スペースを図ることができる。

また、本実施形態では、素子本体４の平面側から見て、２つの巻線コイル１０，２０のコイル内側面積の合計（Ｓ１＋Ｓ２）を、素子本体４における巻線コイル１０，２０の外側の面積Ｓ０と略等しいように、素子本体の平面形状を決定してある。このため、巻線コイル１０，２０の内部における磁路の通路断面と、巻線コイル１０，２０の外部における磁路の通路断面とを略等しくすることで、インダクタとしての実効初期透磁率などの磁気特性を向上させることができる。また、巻線コイル１０，２０の外周部が十分な厚みで素子本体４により覆われることで、素子本体４の機械的強度が向上する。

さらに本実施形態では、凸部壁６，７が形成してあることで、巻線コイル１０，２０の内部における磁路の通路断面と、巻線コイルの外部における磁路の通路断面とを略等しくし易いと共に、素子本体４の外形形状のコンパクト化を図ることができる。

さらに本実施形態では、素子本体４における凸部壁６，７以外の側面４ｅ，４ｆに、接続部１６，１８，２６，２８が形成してある。このように構成することで、素子本体４の外形形状のコンパクト化を図ることができる。

第２実施形態
図７に示すように、本実施形態のコイル装置２Ａでは、素子本体４Ａにおける平面側から見た形状を正方形または長方形にしてある。その他の構成および作用効果は前述した第１実施形態と同様である。なお、素子本体の形状は、これらの実施形態に限定されず、その他の多角形の形状や曲面を有する形状であっても良い。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。たとえば上述した実施形態では、素子本体の内部に２つのみの巻線コイルを内蔵したが、その他のコイルも内蔵させても良い。また、上述した実施形態では、素子本体４の側面に配置してある端子は４つであるが、その他の端子も配置してあっても良い。その他の端子としては、ダミーの端子であってもよい。

また、図１〜図６に示す実施形態では、素子本体４における凸部壁６，７以外の側面４ｅ，４ｆに、巻線コイル１０，２０からのリード部の接続部１６，１８，２６，２８が形成してあるが、その他の側面４ｃ，４ｄに形成しても良いし、上面４ａまたは下面４ｂに形成しても良い。

２，２Ａ… コイル装置
４，４Ａ… 素子本体
４ａ… 上面
４ｂ… 下面
４ｃ〜４ｆ… 側面
６，７… 凸部壁
１０，２０… 巻線コイル
３０，４０，５０，６０… 端子

Claims (4)

1. 樹脂を含む金属磁性体で一体成形してある素子本体と、
   前記素子本体の内部に埋め込まれている少なくとも２つの巻線コイルと、を有するコイル装置であって、
   ２つの前記巻線コイルが、前記素子本体の平面側から見て、相互に同じ第１方向に長い略長方形状に巻回してあり、しかも前記第１方向と略垂直な第２方向に相互に所定の間隔で配置されているコイル装置。
2. 前記素子本体の平面側から見て、前記第２方向に相互に対向する前記素子本体の側面の中央部には、前記巻線コイルの第１方向の長さと同等以上の幅で、第２方向の外側に突出する凸部壁が形成してある請求項１に記載のコイル装置。
3. 前記素子本体における前記凸部壁以外の側面に、前記巻線コイルからのリード線の接続部が形成してある請求項２に記載のコイル装置。
4. 前記素子本体の平面側から見て、２つの前記巻線コイルのコイル内側面積の合計が、前記素子本体における前記巻線コイルの外側の面積と略等しいように、前記素子本体の平面形状が決定してある請求項１〜３のいずれかに記載のコイル装置。

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