JP2016025150A - Toroidal coil - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トロイダルコイルに関する。 The present invention relates to a toroidal coil.
従来のトロイダルコイルとして、特許文献1に記載の面実装型巻線部品が知られている。この種のトロイダルコイル(以下、従来のトロイダルコイルと称す)の製造工程には、環状のコアに導線を巻きつけるという巻回工程が含まれる。しかし、コアの形状が環状であるため巻回工程の自動化が難しく、結果として、従来のトロイダルコイルは量産に不向きであった。
As a conventional toroidal coil, a surface-mounted winding component described in
本発明の目的は、量産に適したトロイダルコイルを提供することである。 An object of the present invention is to provide a toroidal coil suitable for mass production.
本発明の一形態に係るトロイダルコイルは、
環状を成すコアであって、該環状を中心軸とする螺旋状を成す溝が表面に形成されたコアと、
前記溝を埋めるように設けられた導体により構成されるコイルと、
を備えること、
を特徴とする。
The toroidal coil according to one aspect of the present invention is
A core having an annular shape, and a core having a spiral groove formed on the surface, the central axis being the annular shape;
A coil composed of a conductor provided so as to fill the groove;
Providing
It is characterized by.
本発明の一形態に係るトロイダルコイルでは、コアの表面に螺旋状の溝が形成されている。そして、該溝を埋めるように設けられた導体によりコイルが構成されている。従って、本発明の一形態に係るトロイダルコイルは、コアの表面に設けられた溝に導体ペーストを塗布又は印刷することで製造可能である。つまり、本発明の一形態に係るトロイダルコイルの製造工程には、環状のコアに導線を巻きつけるという巻回工程が不要である。従って、本発明の一形態に係るトロイダルコイルは、従来のトロイダルコイルと比較して、量産に適している。 In the toroidal coil according to one embodiment of the present invention, a spiral groove is formed on the surface of the core. And the coil is comprised with the conductor provided so that this groove | channel might be filled up. Therefore, the toroidal coil according to one embodiment of the present invention can be manufactured by applying or printing a conductor paste in a groove provided on the surface of the core. That is, the manufacturing process of the toroidal coil according to one embodiment of the present invention does not require a winding process of winding a conducting wire around the annular core. Therefore, the toroidal coil according to one embodiment of the present invention is suitable for mass production as compared with a conventional toroidal coil.
本発明によれば、トロイダルコイルの量産性を向上させることができる。 According to the present invention, mass productivity of toroidal coils can be improved.
(トロイダルコイルの構成、図1〜図5参照)
一実施例であるトロイダルコイル1は、図1及び図3に示すように、全体として環状を成しており、コア10、コイル20、外部電極30,32を備えている。また、トロイダルコイル1は、外部電極30,32を除いて、その表面がガラス等でコーティングされている。以下で、コア10が成す環状の中心軸と平行な方向をx軸方向と定義する。また、x軸方向と直交する一方向をy軸方向と定義し、x軸方向及びy軸方向と直交する方向をz軸方向と定義する。
(Configuration of toroidal coil, see FIGS. 1 to 5)
As shown in FIGS. 1 and 3, the
コア10をx軸方向から見ると、コア10の外縁の形状は、半円と長方形とを組み合わせた、いわゆる蒲鉾型の形状を成している。ここで、長方形が半円に対してz軸方向の負方向側に位置している。従って、コア10におけるz軸方向の負方向側の端面S1は、平面である。また、コア10には、その中心付近にx軸方向と平行な円柱状の孔H1が設けられている。これにより、コア10は、x軸方向から見ると、全体として環状を成している。さらに、コア10をx軸方向と直交する方向から見ると、図2に示すように、コア10は長方形状を成している。
When the
コア10の材料は、NiZn系フェライト、MnZn系フェライト、金属磁性粉(Fe−Ni−Cr、Ni、パーマロイ、Fe−Si−Alの粉末)といった磁性材料や、アルミナ等の非磁性材料である。そして、コア10は、上述の材料を焼結すること、又は、粉末状にした上述の材料を樹脂に含有させて成形することで得られる。なお、MnZn系フェライトや金属磁性粉を用いた焼結体又は成形体は、絶縁抵抗が低い。従って、そのような材料をコア10の材料とするときは、コア10をSiO2等で絶縁コートすることが望ましい。
The material of the
また、コア10の表面には、図4及び図5に示すように、複数の溝Gが形成されている。そして、これらの溝Gは、隣接する溝と接続され、コア10が成す環状を中心軸とする一つの螺旋を描いている。ただし、コア10におけるz軸方向の負方向側の端面S1からz軸方向の正方向側に向かう所定の領域Aにおいては、溝Gはz軸方向に平行であり螺旋を描いていない。なお、複数の溝Gのうち、図5に示すように、コア10の内周側及び外周側に位置する面に設けられた溝は、x軸方向と平行に設けられている。
Further, as shown in FIGS. 4 and 5, a plurality of grooves G are formed on the surface of the
コイル20は、溝Gを埋めるように設けられた導体から構成されている。溝Gは、上述のとおり螺旋状を成していることから、溝Gに導体を埋めるように設けることで、該導体はコイルとして機能する。ただし、上述の所定の領域Aにおいて溝Gはz軸方向に平行であるため、図1及び図3に示すように、この部分を埋めるように設けられた導体は螺旋状を描いていない。また、コイル20は、Ag,Cuといった金属や、温度による特性の変化が少ないカーボンナノチューブなどの導電性を有する材料から成る。
The
外部電極30,32は、Ni−Cr、Ni−Cu,Ni等のNi系合金やAg、Cu、AgPd等により構成されている。外部電極30は、図1に示すように、主として、コア10の端面S1における、y軸方向の負方向側の端部に設けられている。また、外部電極30の一部は、端面S1に隣接する面にはみ出すように設けられている。外部電極32は、主として、コア10の端面S1における、y軸方向の正方向側の端部に設けられている。また、外部電極32の一部は、端面S1に隣接する面にはみ出すように設けられている。
The
(トロイダルコイルの製造方法)
以下に、トロイダルコイル1の製造方法について説明する。
(Toroidal coil manufacturing method)
Below, the manufacturing method of the
まず、コア10の材料となるフェライト等の磁性材料、又は、アルミナ等の非磁性材料を主成分とした粉末を準備する。準備した粉末を雌型に充填する。雌型に充填した粉末を雄型で加圧することによって、該粉末は、半円と長方形とを組み合わせた、いわゆる蒲鉾型の形状に成形される。このとき、コア10の孔H1及び溝Gに対応する部分の形成も行われる。そして、所望の形に成形された粉末を焼成することで、コア10が完成する。なお、コア10が、上記粉末と樹脂を含む成形体である場合には、上記粉末と樹脂との混合物をプレス成型し、硬化させることで成形する。また、本工程における型抜き方向は、孔H1を形成するために、孔H1の中心軸方向、つまり、x軸方向と平行である。
First, a powder whose main component is a magnetic material such as ferrite or a non-magnetic material such as alumina, which is a material of the
次に、コイル20を形成する。コイル20の形成は、コア10の溝Gに対して、Ag、Cu、AgPd等の導線性ペーストを塗布し、これを乾燥及び焼成することで形成する。
Next, the
そして、外部電極30,32を形成する。外部電極30,32の形成では、まず、コア10の端面S1にAg、Cu、AgPd等の導線性ペーストを塗布する。次に、付着したAgペーストを乾燥させ、焼成することによって、コア10の端面S1に下地電極である導電性の膜を形成する。この下地電極の形成は、コイル20の形成と同時に行ってもよい。さらに、電気めっきなどにより、Ni系合金の金属膜をAg膜上に形成する。以上により、外部電極30,32が形成される。
Then,
最後に、外部電極30,32をマスキングした状態で、ディッピング、刷毛塗り、スプレーコーティング、静電粉末塗装により表面にガラス皮膜を形成することで、トロイダルコイル1が完成する。
Finally, the
(効果)
一実施であるトロイダルコイル1では、コア10の表面に螺旋状の溝Gが形成されている。そして、溝Gを埋めるように設けられた導体によりコイル20が構成されている。従って、一実施例であるトロイダルコイル1は、コア10の表面に設けられた溝Gに導体ペーストを塗布又は印刷することで製造可能である。つまり、トロイダルコイル1の製造に際し、環状のコアに導線を巻きつけるという巻回工程が不要である。従って、トロイダルコイル1は、従来のトロイダルコイルと比較して、量産に適している。
(effect)
In the
また、コア10の表面に設けられた溝Gのうち、コア10の内周側及び外周側に位置する面に設けられた溝は、x軸方向と平行に設けられている。これは、コア10の型抜き方向と平行である。このようにコア10の内周側及び外周側に位置する面に設けられた溝の方向を型抜き方向と平行にすることによって、型抜きがスムーズに行えると共に、一度のプレス成型で溝Gの全ての部分を成形することができる。
Of the grooves G provided on the surface of the core 10, the grooves provided on the surfaces located on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the core 10 are provided in parallel with the x-axis direction. This is parallel to the die cutting direction of the
さらに、一実施であるトロイダルコイル1では、コア10におけるz軸方向の負方向側の端面S1は平面であり、ここに外部電極30,32が設けられている。これにより、トロイダルコイル1では、従来のトロイダルコイルのように、表面実装用の基板を装着することなく、回路基板に表面実装することができる。
Furthermore, in the
ところで、従来のトロイダルコイルでは、コアに巻かれた巻線の端部を潰すことで外部電極を形成している。この場合、十分な表面積を有する外部電極が得難い。従って、はんだ付けがうまく行われず、接合不良が生じる可能性があった。一方、トロイダルコイル1では、コア10に対して導線性ペーストを塗布することで、外部電極30,32を形成している。従って、外部電極30,32は、十分な表面積を有しており、はんだ付けに起因する接合不良を抑制することができる。
By the way, in the conventional toroidal coil, the external electrode is formed by crushing the end of the winding wound around the core. In this case, it is difficult to obtain an external electrode having a sufficient surface area. Therefore, soldering is not performed well, and there is a possibility that poor bonding occurs. On the other hand, in the
これに加え、トロイダルコイル1は、外部電極30,32を除いて、その表面がガラスによりコーティングされている。これにより、コイル20の腐食を抑制すると共に、トロイダルコイル1とこれを実装する回路基板との間でのショートを防止できる。
In addition, the surface of the
(第1変形例 図6参照)
第1変形例であるトロイダルコイル1Aと一実施例であるトロイダルコイル1の相違点は、コア10の形状及びコイル20の巻き数である。具体的には、トロイダルコイル1Aは、図6に示すように、直方体と環状とが組み合わされ、該直方体と該環状の一部とが合体した形状である。そして、直方体と環状とが合体した部分の形状は、環状の所定部分からその接線方向の両側に向かって2つの突起12,14が張り出したような形状を成している。
(First modification see FIG. 6)
The difference between the toroidal coil 1A which is the first modification and the
以上のように構成されたトロイダルコイル1Aのコア10では、x軸方向から見たとき、円弧を成す部分の面積がトロイダルコイル1と比較して大きいため、コイル20の巻き数を多くできる。トロイダルコイル1Aにおける他の構成は、トロイダルコイル1と同様である。従って、トロイダルコイル1Aにおいて、コア10の形状以外の説明は、トロイダルコイル1での説明のとおりである。
In the
(第2変形例 図7〜図9参照)
第2変形例であるトロイダルコイル1Bと一実施例であるトロイダルコイル1との相違点は、コア10の形状、コイル20の端部の形状及び外部電極の構成である。具体的には、トロイダルコイル1Bは、図7に示すように、環状を成している。また、図8に示すように、該環状の中心軸L1と直交する2つの平面S2,S3を有している。つまり、平面S2,S3は、y軸及びz軸と平行である。そして、平面S2に、2つの外部電極30,32が隣接するように設けられている。
(Refer to 2nd modification FIGS. 7-9)
The differences between the
以上のように構成されたトロイダルコイル1Bでは、該トロイダルコイル1Bが成す環状の中心軸L1と直交する面S2に外部電極30,32が設けられている。このように外部電極30,32を設けることで、図9に示すように、トロイダルコイル1を回路基板100に実装する際に、該回路基板に対してトロイダルコイル1Bが成す環状が平行になるように配置される。従って、トロイダルコイル1Bは、回路基板に実装された際に高さ方向のスペースを、トロイダルコイル1ほど必要としない。つまり、トロイダルコイル1Bは、これを搭載する電子部品の低背化に寄与する。
In the
ところで、トロイダルコイル1では、コイル20と外部電極30,32とを接続させるために、コイル20の両端部周辺がz軸方向と平行な直線状を成している。一方、トロイダルコイル1Bにおけるコイル20は、外部電極30,32と接続される部分の直前まで、螺旋状を成している。従って、トロイダルコイル1Bにおけるコイル20は、トロイダルコイル1におけるコイル20よりも、コイルとして機能する部分が多い。従って、トロイダルコイル1Bは、トロイダルコイル1よりもインダクタンス値を大きくできる。
By the way, in the
また、トロイダルコイル1Bでは、外部電極30,32を隣接するように配置しているため、トロイダルコイル1Bのほとんどの部分をコイルとして利用できる。従って、外部電極30,32を離れて配置した場合よりも、インダクタンス値を大きくできる。トロイダルコイル1Bにおける他の構成は、トロイダルコイル1と同様である。従って、トロイダルコイル1Bにおいて、コア10の形状、コイル20の端部の形状及び外部電極の構成以外の説明は、トロイダルコイル1での説明のとおりである。
In the
(第3変形例 図10〜図12参照)
第3変形例であるトロイダルコイル1Cと一実施例であるトロイダルコイル1との相違点は、外部電極30,32がそれぞれ分割された点、コア10の表面に設けられた溝G及びコイル22の追加である。
(Third Modification See FIGS. 10 to 12)
The difference between the
トロイダルコイル1Cのコア10の表面に設けられた溝Gは、コア10の成す環状を中心軸として2つの螺旋が並走するように設けられている。また、この溝Gを埋めるように導体が設けられることで、図10及び図11に示すように、コイル20と並走するようにコイル22が設けられている。さらに、トロイダルコイル1Cでは、図12に示すように、外部電極30,32はそれぞれx軸方向に分割されている。つまり、トロイダルコイル1Cは4つの外部電極を備えている。そして、外部電極30の分割された一方がコイル20と接続され、他方がコイル22と接続されている。また、外部電極32の分割された一方がコイル20と接続され、他方がコイル22と接続されている。
The groove G provided on the surface of the
以上のように構成されたトロイダルコイル1Cは、トロイダルトランスとして機能する。トロイダルコイル1Cにおける他の構成は、トロイダルコイル1と同様である。従って、トロイダルコイル1Cにおいて、外部電極30,32がそれぞれ分割された点、コア10の表面に設けられた溝G及びコイル22の追加以外の説明は、トロイダルコイル1での説明のとおりである。
The
(他の実施例)
本発明に係るトロイダルコイルは前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。例えば、コアの材料、コイルの材料及びコイルの巻き数等は、任意選択することが可能である。例えば、トロイダルコイル1における絶縁コーティングの材料は、ガラスに限らず、シリコン、エポキシ、ポリイミド、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエステルイミドなどの樹脂であってもよい。
(Other examples)
The toroidal coil according to the present invention is not limited to the above embodiment, and can be variously modified within the scope of the gist thereof. For example, the core material, the coil material, the number of turns of the coil, and the like can be arbitrarily selected. For example, the material of the insulating coating in the
また、溝Gの断面形状は、図13に示すように溝Gの底面S4と側面S5とが成す角Eに面取りが施されていてもよく、図14に示すように該角Eが円弧状を成していてよい。さらに、図15に示すように、溝Gの断面が半円状を成していてもよい。上述のような溝Gの断面形状は、図16に示す断面形状が矩形状の場合と比較して、角Eに気泡が溜まりにくい。なお、気泡が溜まりにくいという効果から、角Eの面取り量は40μm以上、又は、角Eの円弧の半径は40μm以上かつ溝Gの幅の半分以下が好ましい。 Further, the cross-sectional shape of the groove G may be chamfered at an angle E formed by the bottom surface S4 and the side surface S5 of the groove G as shown in FIG. 13, and the angle E is circular as shown in FIG. It may be made. Further, as shown in FIG. 15, the cross section of the groove G may be semicircular. As compared with the case where the cross-sectional shape of the groove G described above is a rectangular cross-sectional shape shown in FIG. From the effect that bubbles do not easily accumulate, the chamfering amount of the corner E is preferably 40 μm or more, or the radius of the arc of the corner E is preferably 40 μm or more and less than half the width of the groove G.
以上のように、本発明は、トロイダルコイルについて有用であり、トロイダルコイルの量産性を向上させることができる点で優れている。 As described above, the present invention is useful for toroidal coils and is excellent in that the mass productivity of toroidal coils can be improved.
S1 端面(平面)
S4 底面
S5 側面
E 角
G 溝
1,1A,1B,1C トロイダルコイル
10 コア
20,22 コイル
30,32 外部電極
S1 end face (plane)
S4 Bottom S5 Side E
Claims (8)
前記溝を埋めるように設けられた導体により構成されるコイルと、
を備えること、
を特徴とするトロイダルコイル。 A core having an annular shape, and a core having a spiral groove formed on the surface, the central axis being the annular shape;
A coil composed of a conductor provided so as to fill the groove;
Providing
Toroidal coil characterized by
前記コアには平面が形成され、
前記平面に前記外部電極が設けられていること、
を特徴とする請求項1に記載のトロイダルコイル。 An external electrode connected to the coil;
A flat surface is formed on the core,
The external electrode is provided on the plane;
The toroidal coil according to claim 1.
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載のトロイダルコイル。 The corner formed by the bottom surface and the side surface in the cross section of the groove is chamfered,
The toroidal coil according to claim 1 or 2, wherein
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載のトロイダルコイル。 The angle formed by the bottom surface and the side surface in the cross section of the groove has an arc shape,
The toroidal coil according to claim 1 or 2, wherein
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載のトロイダルコイル。 The cross section of the groove is semicircular,
The toroidal coil according to claim 1 or 2, wherein
を特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のトロイダルコイル。 The surface of the core is coated with insulation;
A toroidal coil according to any one of claims 1 to 5.
を特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のトロイダルコイル。 The portions other than the external electrodes are insulated.
The toroidal coil according to any one of claims 1 to 6.
を特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載のトロイダルコイル。 The extending direction of the portion provided on the annular inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the groove is substantially parallel to the annular central axis,
A toroidal coil according to any one of claims 1 to 7.
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