JP3186098U - コア部材およびコイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】インダクタンス特性が良好で材料取り効率の良いコア部材、およびかかるコア部材を備え生産性の高いコイル部品を提供する。
【解決手段】一対のコア部材５０は、磁性材料からなり、巻芯部１０と、この巻芯部の一方側の端部１２に形成されて巻芯部よりも大径の鍔部１４と、をそれぞれ有し、巻芯部の他方側の端部１６の端面１８に、端面同士を突き当てたときに互いに噛み合って巻芯部まわりの軸回転を規制する係合部２０が形成されている。コイル部品１００は、一対のコア部材の係合部同士を噛み合わせて連結した巻芯部の周囲に空芯コイル６０が装着されている。コア部材５０にはアンダーカット部分が無いため、プレス成形により容易に成形することができ、材料取りの効率が高い。また、一対のコア部材が分割構成されているため、予め巻回された空芯コイルに両側から巻芯部を挿入することができる。巻芯部に巻張力が付与されないため、巻芯部が欠けることがない。
【選択図】図１

Description

本考案は、コア部材、およびコア部材を備えるコイル部品に関する。

この種の技術に関し、特許文献１にはドラムコアの周囲にコイルワイヤを巻回したコイル部品であるインダクタンス素子が記載されている。ドラムコアは、巻芯部の両端に大径の鍔部が一体形成された部材であり、フェライトなどの強磁性材料で作成される。このような両端に鍔部を備えるドラムコア（コア部材）は、細径の巻芯部がアンダーカット形状になるため金型を用いたプレス成形で作成することは困難であり、太径の丸棒状の強磁性材料から巻芯部を細径に削り出して作成することが一般的である。

近年、コイル部品への通電量を増大させる要請からコイルワイヤの太線化が図られている。太線のコイルワイヤを巻芯部の周囲に巻回する場合、コイルワイヤに大きな巻張力（テンション）を付与してコイルワイヤを巻芯部に巻き付ける必要がある。このため、フェライトのように脆性の大きい材料でドラムコアを作成した場合、コイルワイヤの巻回時にその巻張力によってドラムコアが欠けたり変形したりすることが問題となる。

特許文献２は、巻芯部の一端側にのみ大径の鍔部が形成された釘形状の釘型コアに対して、予め巻回された空芯コイルを外装してなるコイル部品（インダクタ）が開示されている。特許文献２のコイル部品によれば、巻芯部の他端側から空芯コイルを外装することができるため、巻芯部に巻張力が作用することがなく、巻芯部に欠けや変形が生じることがない。

また、特許文献３にはコイル部品の一例であるチョークコイルが開示されている。このチョークコイルは、板材をコ字状に打ち抜いた多数の鉄芯部材を積層してブロック状の鉄芯を作成し、一対の鉄芯の端部同士を嵌合させて矩形環状の巻芯を形成したものである。鉄芯の端部には、互いに嵌合するＳ字状などの凹部と凸部が形成されている。矩形環状の巻芯のうちの平行な一対の柱状部の周囲に、それぞれコイルが巻回されている。

特開２００６−２７８６１２号公報 特開２００７−１６５７２９号公報 特開２０００−３４８９５４号公報

特許文献１のコア部材は太径の棒状の強磁性材料から巻芯部を細径に削り出して作成する必要があるため材料取り効率が悪いという問題がある。特に、ドラムコアを大型化した場合には巻芯部を削り出すことによって廃棄される強磁性材料の量が増大し、材料コストが高くなる。

特許文献２のような釘形状のコア部材の場合は、巻芯部の一端側にのみ鍔部が形成された凸形状であるため、強磁性材料をプレス機で押し固めることにより作成することができる。このため、材料取りの効率が良く、ドラムコアを大型化しても材料コストがあまり増大しないというメリットがある。しかしながら、特許文献２のコイル部品は、鍔部が巻芯部の一端側にのみ形成されているため磁気回路が開ループとなり、所望のインダクタンス特性を得ることが難しい。

特許文献３のチョークコイルは、同一形状の平板を多数枚積層したものであり、巻芯部の端部に大径の鍔部を有するドラムコアを作成するものではない。

本考案は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、インダクタンス特性が良好で材料取り効率の良いコア部材、およびかかるコア部材を備え生産性の高いコイル部品を提供するものである。

本考案によれば、磁性材料からなり、巻芯部と、前記巻芯部の一方側の端部に形成されて前記巻芯部よりも大径の鍔部と、をそれぞれ有する一対のコア部材であって、前記巻芯部の他方側の端部の端面の面内に、当該端面同士を突き当てたときに互いに噛み合って前記巻芯部まわりの軸回転を規制する係合部が形成されていることを特徴とするコア部材が提供される。

上記考案によれば、一対のコア部材の端部同士を突き当てることで係合部同士が噛み合って巻芯部が構成されるため、芯部の両端に鍔部が形成されたドラムコアの周囲に空芯コアを装着することが可能である。また、係合部同士が噛み合うことで巻芯部まわりの軸回転が規制されるため、ドラムコアを安定して組み立てることができる。

本考案のコア部材においては、より具体的な態様として、前記係合部が前記巻芯部の軸直交方向を法線方向とする係合面を有し、一対の前記巻芯部の前記係合部同士を噛み合わせることで前記巻芯部まわりの軸回転が正逆方向ともに規制されるようにしてもよい。
前記一対のコア部材にそれぞれ形成された前記係合部が互いに同一の凸形状であってもよい。
前記係合部が、前記巻芯部の軸心を含む平面に関して線対称形状であってもよい。
前記係合部が、前記巻芯部の軸心に関して点対称形状であり、一対の前記係合部が互いに凹凸嵌合可能であってもよい。
前記磁性材料がフェライト焼結体であってもよい。

また、本考案によれば、上記のコア部材と、空芯コイルと、を備え、一対の前記コア部材の前記係合部同士を噛み合わせて連結した前記巻芯部の周囲に前記空芯コイルが装着されていることを特徴とするコイル部品が提供される。

本考案のコイル部品においては、より具体的な態様として、前記空芯コイルの少なくとも一方の巻線端面が前記巻芯部の前記鍔部と当接していてもよい。
一対の前記コア部材同士、および前記コア部材と前記空芯コイルとが樹脂接着剤により一体に固着されていてもよい。
前記空芯コイルが、平線を前記平線の法線方向を巻軸方向として巻回した平線コイルであってもよい。

本考案によれば、インダクタンス特性が良好で材料取り効率の良いコア部材、およびかかるコア部材を備え生産性の高いコイル部品が提供される。

本考案の第一実施形態のコイル部品を示す分解斜視図である。 第一実施形態のコイル部品の斜視図である。 図３（ａ）はコア部材の斜視図である。図３（ｂ）はコア部材の平面図である。 一対のコア部材同士を組み合わせた状態を示す斜視図である。 図５（ａ）は第二実施形態のコイル部品を示す斜視図である。図５（ｂ）は第二実施形態のコイル部品の側面図である。 図６（ａ）は第三実施形態のコア部材の斜視図である。図６（ｂ）は第三実施形態のコア部材の平面図である。 図７（ａ）は第四実施形態のコア部材の斜視図である。図７（ｂ）は第四実施形態のコア部材の平面図である。

以下、本考案の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

＜第一実施形態＞
図１から図４を用いて本考案の第一実施形態のコア部材５０およびコイル部品１００を説明する。図１は本実施形態のコイル部品１００を示す分解斜視図である。一対のコア部材５０と空芯コイル６０とは、矢印で示すように一体化される。図２は本実施形態のコイル部品１００の斜視図である。

はじめに、本実施形態の概要について説明する。
一対のコア部材５０は、磁性材料からなり、巻芯部１０と、この巻芯部１０の一方側の端部１２に形成されて巻芯部１０よりも大径の鍔部１４と、をそれぞれ有している。コア部材５０は、巻芯部１０の他方側の端部１６の端面１８の面内に、当該端面１８同士を突き当てたときに互いに噛み合って巻芯部１０まわりの軸回転を規制する係合部２０が形成されている。

本実施形態のコア部材５０によれば、鍔部１４が巻芯部１０の片側のみに形成されている。また、係合部２０は端面１８の面内に形成されているため、コア部材５０にはアンダーカット部分が無く、金型を用いた磁性材料のプレス成形により容易に成形することができる。このため本実施形態のコア部材５０は材料取りの効率が高い形状である。

本実施形態のコイル部品１００は、上記のコア部材５０と空芯コイル６０とを備えている。コイル部品１００は、一対のコア部材５０の係合部２０同士を噛み合わせて連結した巻芯部１０の周囲に空芯コイル６０が装着されている。

本実施形態のコイル部品１００においては、一対のコア部材５０が分割構成されているため、予め巻回された空芯コイル６０に対して、図１に矢印で示すように両側から巻芯部１０を挿入することができる。すなわち、コイル部品１００は巻芯部１０の両端に鍔部１４を有するとともに、巻芯部１０に対してコイルワイヤ６２を直接に巻回する必要がない。このため、空芯コイル６０のコイルワイヤ６２を太線にした場合も、巻芯部１０に対してコイルワイヤ６２の巻張力が付与されることがなく、巻芯部１０が欠けたり変形したりすることがない。

次に、本実施形態ついて詳細に説明する。
コイル部品１００は空芯コイル６０を備える電子部品である。コイル部品１００は、インダクタ、ソレノイド、トランス、送信もしくは受信アンテナ、抵抗器、発電機または磁気センサなど種々の用途に用いられる。

巻芯部１０は複数の部品により構成されている。本実施形態では、２個のコア部材５０を対面させて端面１８同士を突き当てることにより一連の巻芯部１０が構成される態様を例示する。ただし本実施形態に代えて、コア部材５０の一方または両方が複数個の部品で構成されていてもよい。言い換えると、鍔部１４を備える２個のコア部材５０の間に、端面１８の係合部２０と相補的な凹凸形状を有する棒状またはブロック状等のスペーサを介挿してもよい。この場合、鍔部１４を備える部品と上記スペーサとを併せてコア部材５０と呼称する。すなわち、コア部材５０は１個または複数個の部品からなり、巻芯部１０は３個以上の部品を連結して構成してもよい。以下、簡単のため一対のコア部材５０が各１個の部品で構成されている態様にて本考案を説明する。

巻芯部１０と鍔部１４とは磁性材料により一材で一体成形されている。磁性材料としてはフェライト焼結体を用いることができる。フェライト焼結体としては、硬磁性をもつハード・フェライトまたは軟磁性をもつソフト・フェライトをいずれも用いることができる。

一対のコア部材５０同士、およびコア部材５０と空芯コイル６０とは樹脂接着剤により一体に固着されていてもよい。コア部材５０同士を固着することにより、コイル部品１００の組み立て後の各工程、たとえば外装樹脂７０（図５（ｂ）を参照）でコア部材５０を被覆するオーバーモールド工程や、コイル部品１００の使用環境において、コア部材５０同士が離間することがない。また、コア部材５０と空芯コイル６０とを固着することで、上記のオーバーモールド工程等において空芯コイル６０が巻芯部１０に対して移動することがない。以上、コア部材５０同士、およびコア部材５０と空芯コイル６０とを固着することにより、コイル部品１００の磁気特性が不測に変動することがない。なお、コア部材５０同士、または一対のコア部材５０とその間に介挿するスペーサとを固着する樹脂接着剤（第一接着剤）と、コア部材５０と空芯コイル６０とを固着する樹脂接着剤（第二接着剤）とは同種でも異種でもよい。

空芯コイル６０は一条または多条のコイルワイヤ６２をループ状に巻回してなる。空芯コイル６０のループ径（内径）は、コア部材５０の巻芯部１０の外径よりも大きく、鍔部１４の外径よりも小さい。コイルワイヤ６２は丸線でも平線でもよい。本実施形態のコイルワイヤ６２は丸線であり、後述する第二実施形態のコイルワイヤ６２は平線である（図５（ａ）を参照）。図２に示すように、コイルワイヤ６２の両端の巻線端部６４は、コア部材５０から同方向に引き出されている。なお、本実施形態に代えて、コア部材５０の鍔部１４に切欠部（図示せず）を形成し、この切欠部を通じてコイルワイヤ６２の巻線端部６４を巻芯部１０（図１を参照）の軸方向に平行に引き出してもよい。コイルワイヤ６２の巻線端部６４は基板実装端子として用いることができる。

巻芯部１０の端面１８の面内に形成されている係合部２０について説明する。図３（ａ）はコア部材５０の斜視図であり、図３（ｂ）はコア部材５０の平面図である。図４は一対のコア部材５０同士を組み合わせた状態を示す斜視図である。

コア部材５０は、巻芯部１０の片側に鍔部１４が形成された釘形状をなしている。鍔部１４と反対側の端部１６の端面１８の内側に係合部２０が形成されている。係合部２０は端面１８から巻芯部１０の径方向の外側に突出することはなく、したがって巻芯部１０にアンダーカットは存在しない。

係合部２０は、巻芯部１０の軸直交方向（図３（ｂ）の左右方向）を法線方向とする係合面２２を有している。本実施形態の係合面２２は、巻芯部１０の軸心を含み、軸心を中心に径方向の両側に伸びる平面である。このため、一対のコア部材５０の巻芯部１０の係合部２０同士を噛み合わせることで、巻芯部１０まわりの軸回転が正逆方向ともに規制される。

巻芯部１０の端面１８は段差や凹凸を含む曲面である。端面１８の面内とは、巻芯部１０の端部１６を軸方向に目視した場合の巻芯部１０の平面視形状の内側である。より具体的には、本実施形態の巻芯部１０の端部１６の端面１８は円形をなし、また巻芯部１０の軸方向（図３（ｂ）の紙面前後方向）を法線方向とする。端面１８には、軸方向に突出する半円形の係合部２０が形成されている。係合面２２は係合部２０と端面１８との段差面であり、係合面２２は端面１８から垂直に起立している。本実施形態の端面１８は、段差のある２つの半円形の平坦面の集合である。一対のコア部材５０を、係合面２２が突き当てられるように対向して配置することで、図４に示すように巻芯部１０は一本の棒状をなす。係合面２２の法線方向が巻芯部１０の軸直交方向であることにより、一対のコア部材５０同士にトルクを付与した場合に、このトルクは係合面２２の法線方向の内力としてキャンセルされるため、係合部２０同士の係合が浮き上がって軸方向に離間することがない。

一対のコア部材５０にそれぞれ形成された係合部２０は互いに同一の凸形状である。これにより、一対のコア部材５０を共通部品として作成することができる。

本実施形態の係合部２０は、巻芯部１０の軸心を含む平面（図３（ｂ）のＣ−Ｃ平面）に関して線対称形状である。

コイル部品１００を組み立てる場合、図１に示すように、空芯コイル６０のループの内部に両側からコア部材５０の巻芯部１０を挿入する。端面１８および係合面２２に樹脂接着剤（第一接着剤）を予め塗布しておくとよい。この状態で一対のコア部材５０の端面１８同士を突き当て、係合面２２同士を接合させて接着剤で固着する。さらに、空芯コイル６０と巻芯部１０とを樹脂接着剤（第二接着剤）で固着する。かかる第二接着剤は、固着前の一対のコア部材５０の巻芯部１０の周囲に予め塗布しておいてもよく、または一対のコア部材５０を第一接着剤で固着したのちに、空芯コイル６０の周囲から含浸させてもよい。

図２に示すように、本実施形態のコイル部品１００においては、空芯コイル６０の少なくとも一方の巻線端面６６が巻芯部１０（図１を参照）の鍔部１４と当接している。本実施形態のコイル部品１００では、空芯コイル６０の両方の巻線端面６６が、コア部材５０の両側の鍔部１４にそれぞれ当接している。言い換えると、空芯コイル６０の巻回長と巻芯部１０の長さは等しい。これにより、空芯コイル６０と巻芯部１０との相対的な位置ずれが抑制されている。

なお本実施形態については種々の変形を許容する。たとえば、本実施形態の係合面２２は端面１８に対して直交する起立面であるが、これに代えて、係合面２２を端面１８に対して傾斜する傾斜面としてもよい。これにより、一対のコア部材５０の端面１８同士を突き当てて押し込むことで係合面２２同士が押圧されて当接する。

＜第二実施形態＞
図５（ａ）は第二実施形態のコイル部品１００を示す斜視図である。図５（ｂ）は第二実施形態のコイル部品１００の側面図である。

本実施形態の空芯コイル６０は平線コイルである。具体的には、平線を、当該平線の法線方向を巻軸方向として巻回した平線コイルである点で第一実施形態と相違する。コア部材５０は共通である。本実施形態のコイルワイヤ６２は、巻軸方向の厚み寸法よりも、巻径方向の幅寸法の方が大きい平線である。かかる平線コイルを用いることで、第一実施形態と同程度のループ数を確保しつつ、コイルワイヤ６２の断面積を拡大し、通電量の増大を可能としている。

図５（ｂ）に示すように、空芯コイル６０の一方の巻線端面６６のみが巻芯部１０の鍔部１４と当接している。言い換えると、空芯コイル６０の巻回長は巻芯部１０の長さよりも短く、空芯コイル６０は巻芯部１０の片側に偏って配置されている。

コア部材５０には、これを包埋する外装樹脂７０が被覆されている。外装樹脂７０はエポキシ樹脂などの耐候性の絶縁性樹脂からなる。空芯コイル６０の巻線端部６４は外装樹脂７０から突出しており、基板実装端子として用いられる。

＜第三実施形態＞
図６（ａ）は第三実施形態のコア部材５０の斜視図である。図６（ｂ）は第三実施形態のコア部材５０の平面図である。

本実施形態のコア部材５０は、巻芯部１０の端面１８に、当該端面１８同士を突き当てたときに互いに噛み合って巻芯部１０まわりの軸回転を規制する係合部２０（２０ａ〜２０ｄ）が形成されている点で第一実施形態と共通し、係合部２０の具体的な形状において相違する。

本実施形態の端面１８には４つの係合部２０ａ〜２０ｄが突出形成されている。端面１８は、これら４つの係合部２０ａ〜２０ｄの上面１８ａと、係合部２０の非形成領域面１８ｂと、で構成されている。

本実施形態の係合部２０（２０ａ〜２０ｄ）は、巻芯部１０の軸心を含む平面（図６（ｂ）のＣ−Ｃ平面）に関して線対称形状である。係合部２０ａ、２０ｂは扇形の柱状をなしている。係合部２０ａと２０ｂとはＣ−Ｃ平面に関して線対称に離間配置されている。係合部２０ｃ、２０ｄは角柱状、より具体的には横倒角柱状をなしている。巻芯部１０の端部１６からの係合部２０ａ〜２０ｃの突出高さは等しく、係合部２０ｄの突出高さはその半分である。
係合部２０ｃ、２０ｄは、Ｃ−Ｃ平面に直交するように跨いで延在しており、それぞれＣ−Ｃ平面に関して対称形状である。

係合部２０は、巻芯部１０の軸直交方向（図６（ｂ）の上下方向および左右方向）を法線方向とする係合面２２、２３を有している点で第一実施形態と共通する。また、一対のコア部材５０にそれぞれ形成された係合部２０は互いに同一の凸形状である点で第一実施形態と共通する。

一対のコア部材５０の端面１８同士を突き当てることで、係合部２０ａ〜２０ｄは互いに凹凸嵌合し、係合部２０ａ〜２０ｄの上面１８ａと、係合部２０の非形成領域面１８ｂとは当接する。本実施形態は、一方のコア部材５０の係合部２０ａ〜２０ｃが、他方のコア部材５０における隣接する係合部２０ａ〜２０ｃの間に嵌合する。このため、一対のコア部材５０の巻芯部１０の係合部２０同士を噛み合わせることで、巻芯部１０まわりの軸回転が正逆方向ともに規制される。また、一対のコア部材５０の係合部２０ａ〜２０ｃが互いに嵌合することで、端面１８同士が巻芯部１０の径方向にずれる（軸ずれする）ことがない。

＜第四実施形態＞
図７（ａ）は第四実施形態のコア部材５０の斜視図である。図７（ｂ）は第四実施形態のコア部材５０の平面図である。

本実施形態もまた、巻芯部１０の端面１８に、当該端面１８同士を突き当てたときに互いに噛み合って巻芯部１０まわりの軸回転を規制する係合部２０（２０ａ〜２０ｄ）が形成されている点で第一実施形態と共通し、係合部２０の具体的な形状において相違する。

本実施形態の端面１８には３つの係合部２０ａ〜２０ｃが突出形成されている。端面１８は、これら３つの係合部２０ａ〜２０ｃの上面１８ａと、係合部２０の非形成領域面１８ｂと、で構成されている。

係合部２０ａ、２０ｂの上面１８ａは部分円弧状をなしている。係合部２０ｃの上面１８ａは端面１８の中央に位置する小円形である。巻芯部１０の端部１６からの係合部２０ａ、２０ｂの突出高さは等しく、係合部２０ｃの突出高さはその半分である。

一対のコア部材５０にそれぞれ形成された係合部２０は互いに同一の凸形状である。

係合部２０は、巻芯部１０の軸心に関して点対称形状であり、一対の係合部２０が互いに凹凸嵌合可能である。具体的には、係合部２０ａと２０ｂとは巻芯部１０の軸心に関して点対称の位置に配置されている。係合部２０ｃは軸心を中心とする円柱状であり点対称形状である。本実施形態の係合部２０は、さらに巻芯部１０の軸心を含む平面に関して線対称形状でもある。

係合部２０ａ、２０ｂの周方向の端面が係合面２２である。一対のコア部材５０の端面１８同士を突き当てると、係合部２０ａ、２０ｂは互いに嵌合し、係合面２２同士が当接する。このため、一対のコア部材５０の巻芯部１０の係合部２０同士を噛み合わせることで、巻芯部１０まわりの軸回転が正逆方向ともに規制される。本実施形態のコア部材５０は、第三実施形態と同様に、一対のコア部材５０の係合部２０ａ、２０ｂが互いに嵌合する。このため、端面１８同士が巻芯部１０の径方向にずれる（軸ずれする）ことがない。

本考案のコア部材５０およびコイル部品１００の各種の構成要素は、個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等を許容する。

１０：巻芯部、１２・１６：端部、１４：鍔部、１８：端面、１８ａ：上面、１８ｂ：非形成領域面、２０・２０ａ〜２０ｄ：係合部・、２２・２３：係合面、５０：コア部材、６０：空芯コイル、６２：コイルワイヤ、６４：巻線端部、６６：巻線端面、７０：外装樹脂、１００：コイル部品

Claims (10)

1. 磁性材料からなり、巻芯部と、前記巻芯部の一方側の端部に形成されて前記巻芯部よりも大径の鍔部と、をそれぞれ有する一対のコア部材であって、
   前記巻芯部の他方側の端部の端面の面内に、当該端面同士を突き当てたときに互いに噛み合って前記巻芯部まわりの軸回転を規制する係合部が形成されていることを特徴とするコア部材。
2. 前記係合部が前記巻芯部の軸直交方向を法線方向とする係合面を有し、一対の前記巻芯部の前記係合部同士を噛み合わせることで前記巻芯部まわりの軸回転が正逆方向ともに規制されることを特徴とする請求項１に記載のコア部材。
3. 前記一対のコア部材にそれぞれ形成された前記係合部が互いに同一の凸形状である請求項１または２に記載のコア部材。
4. 前記係合部が、前記巻芯部の軸心を含む平面に関して線対称形状である請求項３に記載のコア部材。
5. 前記係合部が、前記巻芯部の軸心に関して点対称形状であり、一対の前記係合部が互いに凹凸嵌合可能である請求項３または４に記載のコア部材。
6. 前記磁性材料がフェライト焼結体である請求項１から５のいずれか一項に記載のコア部材。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のコア部材と、空芯コイルと、を備え、
   一対の前記コア部材の前記係合部同士を噛み合わせて連結した前記巻芯部の周囲に前記空芯コイルが装着されていることを特徴とするコイル部品。
8. 前記空芯コイルの少なくとも一方の巻線端面が前記巻芯部の前記鍔部と当接している請求項７に記載のコイル部品。
9. 一対の前記コア部材同士、および前記コア部材と前記空芯コイルとが樹脂接着剤により一体に固着されている請求項７または８に記載のコイル部品。
10. 前記空芯コイルが、平線を前記平線の法線方向を巻軸方向として巻回した平線コイルである請求項７から９のいずれか一項に記載のコイル部品。

Images