JP2019195052A - コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】実装面を有するコア上に下部コイルと上部コイルが重ねて配置されたコイル部品において、下部コイルと上部コイルのインダクタンスの差を低減する構造を提供する。【解決手段】コイル部品は、コイル搭載面上に同軸に配置された下部コイル２０及び上部コイル３０と、下部コイル２０及び上部コイル３０の内径部に配置されたコア１３とを備える。下部コイル２０のターン数は、上部コイル３０のターン数よりも１ターン未満多く、コア１３の径は、下部コイル２０の内径部に位置する部分よりも、上部コイル３０の内径部に位置する部分の方が大きい。ターン数の少ない側のコイルに対応する部分においてコア１３の径が拡大されていることから、ターン数の少ない側のコイルのインダクタンスが高められ、ターン数の差に起因する下部コイルと上部コイルのインダクタンスの差を低減する。【選択図】図４

Description

本発明はコイル部品に関し、特に、実装面を有するコアに下部コイルと上部コイルが重ねて配置された構造を有するコイル部品に関する。

コモンモードフィルタは、一般的に差動信号線路に重畳するコモンモードノイズを除去するために使用されるが、電源ラインにもコモンモードフィルタが挿入されることがある。電源用のコモンモードフィルタは、コイルに流れる電流量が大きいため、断面積の大きい平角ワイヤなどを巻回したコイルが用いられる。例えば、特許文献１には、平角ワイヤを巻回してなる２つのコイルをコア上に重ねて配置した構造を有する電源用のコモンモードフィルタが開示されている。

国際公開ＷＯ２０１５／００５１２９号パンフレット

しかしながら、特許文献１に記載されたコイル部品では、下部コイルについては巻き始め位置と巻き終わり位置がほぼ一致しているのに対し、上部コイルについては巻き始め位置と巻き終わり位置が異なっているため、これに起因して下部コイルと上部コイルのターン数に１ターン未満の差が生じる。このようなターン数の差は、インダクタンスの差を生じさせるため、線路間における特性バランスが崩れてしまうという問題があった。

したがって、本発明は、実装面を有するコア上に下部コイルと上部コイルが重ねて配置された構造を有するコイル部品において、下部コイルと上部コイルのインダクタンスの差を低減することを目的とする。

本発明によるコイル部品は、実装面及び実装面の反対側に位置するコイル搭載面を有する第１のコアと、コイル軸がコイル搭載面に対して垂直となるようコイル搭載面上に配置され、一端が実装面の第１の領域に引き出され、他端が実装面の第２の領域に引き出された下部コイルと、下部コイルと同軸となるよう下部コイル上に重ねて配置され、一端が実装面の第３の領域に引き出され、他端が実装面の第４の領域に引き出された上部コイルと、下部コイル及び上部コイルの内径部に配置された第２のコアとを備え、下部コイル及び上部コイルの一方のターン数は、下部コイル及び上部コイルの他方のターン数よりも１ターン未満多く、第２のコアの径は、下部コイル及び上部コイルの前記一方の内径部に位置する部分よりも、下部コイル及び上部コイルの前記他方の内径部に位置する部分の方が大きいことを特徴とする。

本発明によれば、ターン数の少ない側のコイルに対応する部分において第２のコアの径が拡大されていることから、ターン数の少ない側のコイルのインダクタンスが高められる。これにより、ターン数の差に起因する下部コイルと上部コイルのインダクタンスの差を低減することが可能となる。

本発明において、第１及び第２の領域は、コイル軸と直交する第１の方向に配列され、第３及び第４の領域は、第１の方向に配列され、第１及び第３の領域は、コイル軸及び第１の方向と直交する第２の方向に配列され、第２及び第４の領域は、第２の方向に配列され、コイル軸方向から見た下部コイルの一端から他端に向かう巻回方向と、コイル軸方向から見た上部コイルの一端から他端に向かう巻回方向は同じであっても構わない。これによれば、本発明によるコイル部品をコモンモードフィルタとして好ましく用いることが可能となる。

本発明において、下部コイルのターン数は、上部コイルのターン数よりも１ターン未満多くても構わない。これによれば、実装面からの距離の差に起因する下部コイルと上部コイルの線路長の差が縮小されることから、下部コイルと上部コイルの直流抵抗の差を低減することが可能となる。

このように、本発明によれば、実装面を有するコア上に下部コイルと上部コイルが重ねて配置された構造を有するコイル部品において、下部コイルと上部コイルのインダクタンスの差を低減することが可能となる。

図１は、本発明の好ましい実施形態によるコイル部品１０の外観構造を示す略斜視図である。 図２は、コイル部品１０の内部構造を説明するための図である。 図３（ａ）は下部コイル２０の平面図であり、図３（ｂ）は上部コイル３０の平面図である。 図４は、コイル部品１０の部分断面図である。 図５は、変形例によるコイル部品の部分断面図である。 図６（ａ）は変形例による下部コイル２０の平面図であり、図６（ｂ）は変形例による上部コイル３０の平面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の好ましい実施形態によるコイル部品１０の外観構造を示す略斜視図である。また、図２は、本実施形態によるコイル部品１０の内部構造を説明するための図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態によるコイル部品１０は、実装面１１ａを有する板状のコア１１と、コア１１のコイル搭載面１１ｂ上に配置された下部コイル２０及び上部コイル３０と、下部コイル２０及び上部コイル３０を覆う箱形のコア１２と、下部コイル２０及び上部コイル３０の内径部に配置された棒状のコア１３とを備えている。尚、図２は、下部コイル２０及び上部コイル３０が視認できるよう、箱形のコア１２の側面（ｘｚ面及びｙｚ面）を全て省略した状態を示している。図１に示す例では、側面（ｘｚ面及びｙｚ面）が全てコア１２によって構成されているが、これらの一部又は全部がコア１１によって構成されていても構わない。また、棒状のコア１３は、コア１１，１２と別部材であっても構わないし、コア１１，１２の一方と同一部材であっても構わない。

実装面１１ａはｘｙ面を構成し、実装面１１ａのそれぞれ異なる領域（第１〜第４の領域）に、下部コイル２０の端部２１，２２と上部コイル３０の端部３１，３２が配置されている。実装面１１ａは、実装時において回路基板と向かい合う面であり、本実施形態によるコイル部品１０が回路基板に実装されると、回路基板上のランドパターンと端部２１，２２，３１，３２がそれぞれハンダを介して接続される。ここで、端部２１と端部２２はｙ方向に配列され、端部３１と端部３２はｙ方向に配列され、端部２１と端部３１はｘ方向に配列され、端部２２と端部３２はｘ方向に配列されている。本実施形態においては、端部２１，３１がｘ方向に延在する同じ辺に沿って設けられ、端部２２，３２がｘ方向に延在する同じ辺に沿って設けられているが、本発明においてこの点は必須でない。例えば、端部２１，２２をｙ方向に延在する同じ辺に沿って配置し、端部３１，３２をｙ方向に延在する同じ辺に沿って配置しても構わない。

図２に示すように、下部コイル２０及び上部コイル３０のコイル軸はｚ方向を向いており、互いに同軸となるよう、コイル搭載面１１ｂ上に下部コイル２０及び上部コイル３０の順に重ねて配置されている。本実施形態においては、下部コイル２０及び上部コイル３０が平角ワイヤによって構成されており、それぞれの端部を折り曲げることによって、実装面１１ａのそれぞれ異なる領域に４つの端部２１，２２，３１，３２を配置している。

図３（ａ）は下部コイル２０の平面図であり、図３（ｂ）は上部コイル３０の平面図である。

図３（ａ）に示すように、下部コイル２０の端部２１，２２は、コア１１に設けられた切り欠き４１，４２を介して実装面１１ａ側に折り曲げられており、端部２１から端部２２に向かう巻回方向は、ｚ方向から見て反時計回り（左回り）である。同様に、図３（ｂ）に示すように、上部コイル３０の端部３１，３２は、コア１１に設けられた切り欠き４３，４４を介して実装面１１ａ側に折り曲げられており、端部３１から端部３２に向かう巻回方向は、ｚ方向から見て反時計回り（左回り）である。このため、例えば、端部２１，３１を一対の入力側端子とし、端部２２，３２を一対の出力側端子としたコモンモードフィルタとして使用する場合に、入力側の差動信号線路と出力側の差動信号線路の極性が反転することがない。

ここで、図３（ａ）に示すように、下部コイル２０については端部２１を始点とした巻き始め位置５１と巻き終わり位置５２がほぼ一致しているのに対し、図３（ｂ）に示すように、上部コイル３０については端部３１を始点とした巻き始め位置５３と巻き終わり位置５４が約０．５ターンずれてしまう。このことは、下部コイル２０と上部コイル３０のターン数を完全に一致させることが困難であることを意味し、両者間には１ターン未満の差が生じる。

例えば、ターン数が１ターン未満多くなる側を下部コイル２０に割り当てた場合、ターン数の僅かな差によって、下部コイル２０のインダクタンスよりも上部コイル３０のインダクタンスの方が小さくなる。このようなインダクタンス差を低減すべく、本実施形態においては、断面図である図４に示すように、棒状のコア１３のうち、ターン数の多い下部コイル２０の内径部に位置する部分の径Ｗ１よりも、ターン数の少ない上部コイル３０の内径部に位置する部分の径Ｗ２を大きくしている。これにより、１ターン当たりのインダクタンスが下部コイル２０よりも上部コイル３０の方が大きくなることから、ターン数の差に起因するインダクタンス差を低減することが可能となる。

逆に、ターン数が１ターン未満多くなる側を上部コイル３０に割り当てた場合、ターン数の僅かな差によって、下部コイル２０のインダクタンスよりも上部コイル３０のインダクタンスの方が大きくなる。この場合には、断面図である図５に示すように、棒状のコア１３のうち、ターン数の少ない下部コイル２０の内径部に位置する部分の径Ｗ３よりも、ターン数の多い上部コイル３０の内径部に位置する部分の径Ｗ４を小さくすれば良い。これにより、１ターン当たりのインダクタンスが下部コイル２０よりも上部コイル３０の方が小さくなることから、ターン数の差に起因するインダクタンス差を低減することが可能となる。

また、ターン数が１ターン未満多くなる側を下部コイル２０に割り当てることにより、下部コイル２０と上部コイル３０の線路長の差を縮小することも可能である。これは、上部コイル３０の方が実装面１１ａから離れている分、上部コイル３０の方が下部コイル２０よりも線路長が長くなる点を考慮したものであり、ターン数が１ターン未満多くなる側を下部コイル２０に割り当てることにより、線路長の差を縮小することが可能となる。

さらに、図３に示す例では、下部コイル２０については端部２１を始点とした巻き始め位置５１と巻き終わり位置５２がほぼ一致し、上部コイル３０については端部３１を始点とした巻き始め位置５３と巻き終わり位置５４が約０．５ターンずれているが、両者の関係は逆であっても構わない。つまり、図６（ａ）に示すように、下部コイル２０については端部２１を始点とした巻き始め位置５１と巻き終わり位置５２が約０．５ターンずれているのに対し、図６（ｂ）に示すように、上部コイル３０については端部３１を始点とした巻き始め位置５３と巻き終わり位置５４がほぼ一致していても構わない。

いずれにしても、下部コイル２０と上部コイル３０の巻回方向が同じであり、且つ、端部２１，２２，３１，３２のレイアウトが極性を反転させないレイアウトである限り、下部コイル２０と上部コイル３０のターン数には１ターン未満の差が生じる。したがって、図４及び図５に示すとおり、ターン数の少ない側に対応するコア１３の径を大きく（ターン数の多い側に対応するコア１３の径を小さく）することにより、インダクタンスの差を低減することが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

１０ コイル部品
１１〜１３ コア
１１ａ 実装面
１１ｂ コイル搭載面
２０ 下部コイル
３０ 上部コイル
２１，２２，３１，３２ 端部
４１〜４４ 切り欠き
５１，５３ 巻き始め位置
５２，５４ 巻き終わり位置

Claims (3)

1. 実装面及び前記実装面の反対側に位置するコイル搭載面を有する第１のコアと、
   コイル軸が前記コイル搭載面に対して垂直となるよう前記コイル搭載面上に配置され、一端が前記実装面の第１の領域に引き出され、他端が前記実装面の第２の領域に引き出された下部コイルと、
   前記下部コイルと同軸となるよう前記下部コイル上に重ねて配置され、一端が前記実装面の第３の領域に引き出され、他端が前記実装面の第４の領域に引き出された上部コイルと、
   前記下部コイル及び前記上部コイルの内径部に配置された第２のコアと、を備え、
   前記下部コイル及び前記上部コイルの一方のターン数は、前記下部コイル及び前記上部コイルの他方のターン数よりも１ターン未満多く、
   前記第２のコアの径は、前記下部コイル及び前記上部コイルの前記一方の内径部に位置する部分よりも、前記下部コイル及び前記上部コイルの前記他方の内径部に位置する部分の方が大きいことを特徴とするコイル部品。
2. 前記第１及び第２の領域は、前記コイル軸と直交する第１の方向に配列され、
   前記第３及び第４の領域は、前記第１の方向に配列され、
   前記第１及び第３の領域は、前記コイル軸及び前記第１の方向と直交する第２の方向に配列され、
   前記第２及び第４の領域は、前記第２の方向に配列され、
   前記コイル軸方向から見た前記下部コイルの前記一端から前記他端に向かう巻回方向と、前記コイル軸方向から見た前記上部コイルの前記一端から前記他端に向かう巻回方向は同じであることを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
3. 前記下部コイルのターン数は、前記上部コイルのターン数よりも１ターン未満多いことを特徴とする請求項１又は２に記載のコイル部品。

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