JP4591453B2

JP4591453B2 - パルストランス

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Publication number: JP4591453B2
Application number: JP2007019000A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　　寛; 幸治端山; 敏浩黒嶋
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2007-01-30
Filing date: 2007-01-30
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2027-01-30
Also published as: JP2008186996A

Description

本発明は、コイル部品に関し、特に、コイル部品のコア形状及び巻線構造に関するものである。

コア部材に複数のワイヤが巻回されたコイル部品の一つとしてパルストランスが用いられている（例えば特許文献１参照）。

図１１は、従来のパルストランスの構成の一例を示す略外観斜視図であり、図１２は、図１１に示すパルストランスの等価回路図を示している。

図１１及び図１２に示すように、このパルストランス６００は、トロイダルコア４１に一次巻線４２及び二次巻線４３が巻回された構造を有しており、トランスの一次巻線４２による一対の入力端４２ａ、４２ｂと、一次巻線の中点４２ｃと、トランスの二次巻線４３による一対の出力端４３ａ、４３ｂとを備えている。
特開平７−１６１５３５号公報

上述した従来のパルストランス６００は、トロイダルコア４１に複数本のワイヤを巻回することにより一次巻線４２及び二次巻線４３を形成していた。また、一次巻線４２の中点４２ｃについては、２本のワイヤの端部同士を結線することにより形成していた。

しかしながら、トロイダルコア４１への巻線作業は非常に煩雑であり、自動化が困難であるという問題がある。また、ワイヤ同士の結線によって複雑な配線状態となるため、特性のばらつき、信頼性の低下といった問題がある。また、複雑な配線状態となるため、製品の小型化が困難であるという問題もある。

閉磁路を構成するコア部材としてはトロイダルコアの他にも種々の形状があり、例えばドラムコアと板状コアの組み合わせなどが知られている。これによれば、トロイダルコアよりも巻線作業は容易であるが、複数のワイヤを巻回したとき各ワイヤの巻回部分の線長がずれ易く、インダクタンス特性にばらつきが生ずるという問題がある。

したがって、本発明の目的は、コア部材への巻線作業が容易となり、しかもインダクタンス特性のばらつきが小さなコイル部品を提供することにある。

本発明の上記目的は、棒状の磁性体からなる巻芯部を有するコア部材と、巻芯部に巻回された少なくとも３本のワイヤと、各ワイヤの端部が継線される継線部とを備え、各ワイヤの巻線部分の線長が実質的に同一であることを特徴とするコイル部品によって達成される。本発明によれば、各ワイヤの巻線部分の線長が実質的に同一であることから、ワイヤ間をバランス良く結合させることができ、インダクタンス特性のばらつきを小さくすることができる。また、本発明のコイル部品によれば、ワイヤの端末間の接続の仕方によって、パルストランスやコモンモードフィルタとして使用することができ、さらには、通常のコイルとして使用することも可能であることから、汎用性の高いコイル部品を実現することができる。

本発明においては、少なくとも３本のワイヤが１本の撚り線として構成されていることが好ましい。これによれば、各ワイヤの巻線部分の線長を確実にそろえることができ、特性のばらつきを確実に小さくすることができる。

本発明において、少なくとも３本のワイヤは、絶縁被覆を介して一体化されていることが好ましい。これによれば、ワイヤ間の磁気結合を十分に確保しつつ絶縁性を高めることができ、また各ワイヤの巻線部分の線長を確実にそろえることができ、より信頼性の高い巻線構造を実現することができる。

本発明において、ワイヤは、第１乃至第４のワイヤからなることが好ましい。特に、巻芯部の半分の領域においては、内周にて第１及び第２のワイヤをバイファイラ巻きし、外周にて第３及び第４のワイヤをバイファイラ巻きする一方、巻芯部の残り半分の領域においては、内周にて第３及び第４のワイヤをバイファイラ巻きし、外周にて第１及び第２のワイヤをバイファイラ巻きすることが好ましい。この場合も、各ワイヤの巻線部分の線長を確実にそろえることができ、各ワイヤ間をバランス良く結合させることができ、インダクタンス特性のばらつきを確実に小さくすることができる。

このように、本発明によれば、コアへの巻線作業を容易に行うことができ、しかもインダクタンス特性のばらつきが小さなコイル部品を提供することができる。

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

図１は、本発明の第１の実施形態に係るコイル部品の外観構造を示す略斜視図である。また、図２は、コイル部品の底面の構造を示す略底面図である。

図１及び図２に示すように、このコイル部品１０は、棒状の巻芯部を有するコア部材１１と、巻芯部に巻回された第１乃至第４のワイヤ１４乃至１７と、第１のワイヤ１４の両端部が接続された第１の端子電極対１８と、第２のワイヤ１５の両端部が接続された第２の端子電極対１９と、第３のワイヤ１６の両端部が接続された第３の端子電極対２０と、第４のワイヤ１７の両端部が接続された第４の端子電極対２１とを備えている。

コア部材１１は、ドラムコア１２と、ドラムコア１２の上部に取り付けられた板状コア１３とで構成されている。ドラムコア１２は、棒状の巻芯部１２Ａと、巻芯部１２Ａの両端にそれぞれ設けられた第１及び第２の鍔部１２Ｂ、１２Ｃとを備え、これらが一体化された構成を有している。板状コア１３はドラムコア１２と別体であるが、第１及び第２の鍔部１２Ｂ、１２Ｃの上面に接着固定されている。こうして、ドラムコア１２及び板状コア１３は一つの閉磁路を構成している。

ドラムコア１２の巻芯部１２Ａには４本のワイヤ１４乃至１７が同一方向に巻回され、これにより第１乃至第４のコイルＬ_１乃至Ｌ_４が構成されている。４本のワイヤ１４乃至１７は、高結合状態にて巻回されていることが好ましい。第１乃至第４のワイヤ１４乃至１７を高結合状態とするためには、図３に示すように、第１乃至第４のワイヤ１４乃至１７を１本の撚り線として構成してもよく、或いはペア線の撚り線として構成してもよい。また、図４に示すように、絶縁体２２で被覆された第１乃至第４のワイヤ１４乃至１７を１本の撚り線とした状態で一体化してもよい。また、第１乃至第４のワイヤ１４乃至１７を２層のバイファイラ巻としてもよい。すなわち、図５に示すように、巻芯部１２Ａの半分の領域においては内周にてワイヤ１４、１５をバイファイラ巻きし、外周にてワイヤ１６、１７をバイファイラ巻きする一方、巻芯部１２Ａの残り半分の領域においては内周にてワイヤ１６、１７をバイファイラ巻きし、外周にてワイヤ１４、１５をバイファイラ巻きした構成としても構わない。これらの場合、第１乃至第４のワイヤ１４乃至１７の巻線部分の線長が実質的に同一となることから、各ワイヤ１４乃至１７間をバランス良く結合させることができ、コイルＬ_１乃至Ｌ_４の特性もほぼ同一となる。

ワイヤが１本の撚り線、ペア線の撚り線、又は２層のバイファイラ巻となっている場合、４本のワイヤは巻芯部１２Ａに接する位置から束ねられていることが好ましい。このようにすれば、引き出し部が離れているので浮遊容量を低減させることができる。また、引き出し線の配線が容易となり、コイル部品１０の製造が容易となる。また、ワイヤが１本の撚り線、ペア線の撚り線、又は２層のバイファイラ巻となっている場合、端子電極から巻芯部１２Ａと接する位置までの間の中空位置にて４本のワイヤを束ね始めるようにしてもよい。このようにすれば、結合がより向上するので、特性をさらに向上させることができる。

第１乃至第４の端子電極対１８乃至２１は、各ワイヤ１４乃至１７の端部が継線される継線部であって、巻芯部１２Ａの両端に設けられた第１及び第２の鍔部１２Ｂ、１２Ｃの底面に設けられている。特に、第１の鍔部１２Ｂの底面には、一方の端子電極１８Ａ乃至２１Ａが設けられており、第２の鍔部１２Ｃの底面には、他方の端子電極１８Ｂ乃至２１Ｂが設けられている。これらの端子電極対１８乃至２１は、第１及び第２の鍔部１２Ｂ、１２Ｃの底面の長手方向に沿って順番に配列されており、一方の端子電極１８Ａ乃至２１Ａと、他方の端子電極１８Ｂ乃至２１Ｂの位置は互いに一致している。

第１のワイヤ１４の一端１４ａは、第１の端子電極対１８の一方の端子電極１８Ａに接続され、第１のワイヤ１４の他端１４ｂは、第１の端子電極対１８の他方の端子電極１８Ｂに接続されている。同様に、第２のワイヤ１５の一端１５ａ及び他端１５ｂは、第２の端子電極対１９の一方及び他方の端子電極１９Ａ、１９Ｂにそれぞれ接続され、第３のワイヤ１６の一端１６ａ及び他端１６ｂは、第３の端子電極対２０の一方及び他方の端子電極２０Ａ、２０Ｂにそれぞれ接続され、第４のワイヤ１７の一端１７ａ及び他端１７ｂは、第４の端子電極対２１の一方及び他方の端子電極２１Ａ、２１Ｂにそれぞれ接続されている。

一方、プリント基板３０は、コイル部品１０の実装領域３１内に設けられた第１のランドパターン対３２Ａ、３２Ｂと、第２のランドパターン対３３Ａ、３３Ｂと、第３のランドパターン対３４Ａ、３４Ｂと、第４のランドパターン対３５Ａ、３５Ｂとを有している。さらに、プリント基板３０は、第１のランドパターン対３２の一方のランド３２Ａと第３のランドパターン対３４の他方のランド３４Ｂとを接続する第１の接続導体パターン３６と、第２のランドパターン対３３の一端側のランド３３Ａと第４のランドパターン対３５の他端側のランド３５Ｂとを接続する第２の接続導体パターン３７とを備えている。

第１及び第２の接続導体パターン３６、３７は、コイル部品１０の実装領域３１内に設けられており、コイル部品１０の真下に形成されている。そのため、トランス部品の実装領域３１の有効利用を図ることができ、プリント基板上の他の部品実装領域をより広く取ることができる。また、第１及び第２の接続導体パターン３６、３７は、互いに近接して平行に配線されている。これにより、接続導体パターン３６、３７に起因するインピーダンスのずれを防止することができる。

図６は、プリント基板３０上に実装されたコイル部品１０の回路図である。

図６に示すように、コイルＬ_３を構成する第３のワイヤ１６の一端は入力端子１をなすランド３４Ａに接続され、ワイヤ１６の他端は接続導体パターン３６を経由してコイルＬ_１を構成する第１のワイヤ１４の一端に接続され、第１のワイヤの他端は入力端子２をなすランド３２Ｂに接続されている。また、コイルＬ_４を構成する第４のワイヤ１７の一端は出力端子１をなすランド３５Ａに接続され、ワイヤ１７の他端は第２の接続導体パターン３７を経由して第２のワイヤ１５の一端に接続されている。これにより、コイルＬ_３及びコイルＬ_１からなる一次巻線と、コイルＬ_４及びコイルＬ_２からなる二次巻線とを備えたトランス回路が構成される。さらに、第３のワイヤ１６と第１のワイヤ１４との接続点であるランド３４Ｂ、３２Ａによって一次巻線の中点が形成される。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１乃至第４のワイヤ１４乃至１７の巻線部分の線長が実質的に同一であることから、コイル部品の特性のばらつきを十分に小さくすることができ、製品を小型化することもできる。また、コア部材１１としてドラムコア１２を用いるので、ワイヤ１４乃至１７の巻回が容易であり、自動巻線も可能となる。また、ドラムコア１２の底面に各ワイヤの端子電極対１８乃至２１を設けると共に、ワイヤ間の接続をワイヤの端末同士の接続ではなくプリント基板３０上の接続導体パターン３６、３７の引き回しにより行っているので、ワイヤ同士の接続や巻線の中点を確保が容易となる。

図７（ａ）及び（ｂ）は、コイル部品１０の第２の実装形態を示す図であって、図７（ａ）は回路図、図７（ｂ）はプリント基板３０上のパターンレイアウトを示している。

図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、この実装形態では、第１乃至第４の端子電極対１８乃至２１のうち、一方の外側に位置する端子電極対１８が第１及び第２の入力端子を構成し、他方の外側に位置する端子電極対２１が第１及び第２の出力端子を構成している点に特徴を有している。そのため、コイル部品１０において、第１のワイヤ１４の他端１４ｂは端子電極１９Ｂに接続されており、第２のワイヤ１５の他端１５ｂは端子電極１８Ｂに接続されている。また、第１のワイヤ１４の他端１４ｂは端子電極１９Ｂに接続されており、第２のワイヤ１５の他端１５ｂは端子電極１８Ｂに接続されている。さらに、第１の接続導体パターン３６はランド３３Ａとランド３３Ｂとを接続し、第２の接続導体パターン３７はランド３４Ａとランド３４Ｂとを接続している。その他の構成は第１の実装形態と同一であるため、詳細な説明を省略する。

第２の実装形態によれば、一対の入力端子及び出力端子が端子電極の配列の最も外側に配置されているので、プリント基板３０上において一対の入力信号線１、２を平行に敷設することができるとともに、一対の出力信号線３、４を平行に敷設することができる。これにより、プリント基板３０上における配線パターンの迂回などが不要となる。したがって、プリント基板３０上における配線パターンの占有面積が必要以上に増大することがなく、しかも、対称性を確保することができる。これにより、装置全体の小型化と信号品質の向上を両立させることが可能となる。

図８（ａ）及び（ｂ）は、コイル部品１０の第３の実装形態を示す図であって、図８（ａ）は回路図、図８（ｂ）はプリント基板３０上のパターンレイアウトを示している。

図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、この実装形態では、コイル部品１０がコイルＬ_４及びコイルＬ_３からなる一次巻線と、コイルＬ_２及びコイルＬ_１からなる二次巻線とを備えたトランス回路として構成されている点に特徴を有している。この場合、第４のワイヤ１７と第３のワイヤ１６との接続点であるランド３５Ｂ、３４Ａによって一次巻線の中点が形成される。また、第１及び第２の接続導体パターン３６、３７は、互いに近接して平行に配線されている。これにより、接続導体パターン３６、３７に起因するインピーダンスのずれを防止することができる。その他の構成は第１の実施形態と同一であるため、詳細な説明を省略する。このように、本実施形態によれば、ワイヤ間の接続をプリント基板３０上の接続導体パターン３６、３７の引き回しにより行っているので、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。

図９（ａ）及び（ｂ）は、コイル部品１０の第４の実装形態を示す図であって、図９（ａ）は回路図、図９（ｂ）はプリント基板３０上のパターンレイアウトを示している。

図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、この実装形態では、コイルＬ_１乃至コイルＬ_３が直列接続されている点に特徴を有している。これにより、３対１の巻線比を有するトランスを構成することができる。ここで、第１の実装形態と同様、第１及び第２の接続導体パターン３６、３７は、互いに近接して平行に配線されている。これにより、接続導体パターン３６、３７に起因するインピーダンスのずれを防止することができる。その他の構成は第１の実装形態と同一であるため、詳細な説明を省略する。このように、第４の実装形態によれば、ワイヤ間の接続をプリント基板３０上の接続導体パターン３６、３７の引き回しにより行っているので、第１の実装形態と同様の効果を奏することができる。

図１０（ａ）及び（ｂ）は、コイル部品１０の第５の実装形態を示す図であって、図１０（ａ）は回路図、図１０（ｂ）はプリント基板３０上のパターンレイアウトを示している。

図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、この実装形態では、すべてのコイルＬ_１乃至コイルＬ_４が直列接続されている点に特徴を有している。これにより、４倍の巻数を有する１本のコイルを構成することができる。この場合、第１乃至第３の接続導体パターン３６乃至３８が用いられる。その他の構成は第１の実装形態と同一であるため、詳細な説明を省略する。このように、第５の実施形態によれば、ワイヤ間の接続をプリント基板３０上の接続導体パターン３６乃至３８の引き回しにより行っているので、第１の実装形態と同様の効果を奏することができる。

以上説明したように、本実施形態のコイル部品によれば、ワイヤの端末間の接続の仕方によって、パルストランスやコモンモードフィルタとして使用することができ、さらには、通常のコイルとして使用することも可能であることから、汎用性の高いコイル部品を実現することができる。

本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加えることが可能であり、これらも本発明の範囲に包含されるものであることは言うまでもない。

例えば、上記実施形態においては、接続導体パターンがプリント基板の表面（ランドパターンと同じ面）に形成されているが、スルーホール導体を介してプリント基板の裏面に形成するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、コア部材に４本のワイヤが巻回されている場合について説明したが、ワイヤの本数は特に限定されるものではない。ただし、巻回されるワイヤが２本の場合、ワイヤ間の磁気結合の確保が容易であり、巻線部分の線長の調整もきわめて容易であることから、ワイヤの本数は３本以上であることが好ましいと言える。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るコイル部品の外観構造を示す略斜視図である。図２は、トランス部品の底面の構造を示す略底面図である。図３は、を１本の撚り線として構成した第１乃至第４のワイヤ１４乃至１７を示す略斜視図である。図４は、絶縁体２２で被覆され且つ１本の撚り線として構成された第１乃至第４のワイヤ１４乃至１７を示す略断面図である。図５は、二層のバイファイラ巻線の構成を示す略断面図である。図６は、プリント基板３０上に実装されたコイル部品１０の回路図である。図７（ａ）及び（ｂ）は、コイル部品１０の第２の実装形態を示す図であって、図７（ａ）は回路図、図７（ｂ）はプリント基板３０上のパターンレイアウトを示している。図８（ａ）及び（ｂ）は、コイル部品１０の第３の実装形態を示す図であって、図８（ａ）は回路図、図８（ｂ）はプリント基板３０上のパターンレイアウトを示している。図９（ａ）及び（ｂ）は、コイル部品１０の第４の実装形態を示す図であって、図９（ａ）は回路図、図９（ｂ）はプリント基板３０上のパターンレイアウトを示している。図１０（ａ）及び（ｂ）は、コイル部品１０の第５の実装形態を示す図であって、図１０（ａ）は回路図、図１０（ｂ）はプリント基板３０上のパターンレイアウトを示している。図１１は、従来のパルストランスの構成の一例を示す略外観斜視図である。図１２は、図１１に示すパルストランスの等価回路図である。

符号の説明

１０トランス部品
１１コア部材
１２ドラムコア
１２Ａ巻芯部
１２Ｂ鍔部
１２Ｃ鍔部
１３板状コア
１４第１のワイヤ
１４ａ第１のワイヤの一端
１４ｂ第１のワイヤの他端
１５第２のワイヤ
１５ａ第２のワイヤの一端
１５ｂ第２のワイヤの他端
１６第３のワイヤ
１６ａ第３のワイヤの一端
１６ｂ第３のワイヤの他端
１７第４のワイヤ
１７ａ第４のワイヤの一端
１７ｂ第４のワイヤの他端
１８第１の端子電極対
１８Ａ一方の端子電極
１８Ｂ他方の端子電極
１９第２の端子電極対
１９Ａ一方の端子電極
１９Ｂ他方の端子電極
２０第３の端子電極対
２０Ａ一方の端子電極
２０Ｂ他方の端子電極
２１第４の端子電極対
２１Ａ一方の端子電極
２１Ｂ他方の端子電極
２２絶縁体
３０プリント基板
３１トランス部品の実装領域
３２第１のランドパターン対
３２Ａ一方のランド
３２Ｂ他方のランド
３３ランドパターン対
３３Ａ一方のランド
３３Ｂ他方のランド
３４ランドパターン対
３４Ａ一方のランド
３４Ｂ他方のランド
３５ランドパターン対
３５Ａ一方のランド
３５Ｂ他方のランド
３６第１の接続導体パターン
３７第２の接続導体パターン
３８第３の接続導体パターン
４１トロイダルコア
４２一次巻線
４２ａ一方の入力端
４２ｂ他方の入力端
４２ｃ中点
４３二次巻線
４３ａ一方の出力端
４３ｂ他方の出力端
２２被覆
６００パルストランス
Ｌ_１第１のコイル
Ｌ_２第２のコイル
Ｌ_３第３のコイル
Ｌ_４第４のコイル

Claims

基板上に実装されるコイル部品と、
前記基板上を、互いに近接して平行に配線された第１及び第２の接続導体パターンとを備え、
前記コイル部品は、
棒状の磁性体からなる巻芯部を有するコア部材と、
前記巻芯部に巻回された第１乃至第４のワイヤと、
第１乃至第４の端子電極対とを有し、
前記第１のワイヤの一端及び他端は、前記第１の端子電極対の一方及び他方の端子電極にそれぞれ接続され、
前記第２のワイヤの一端及び他端は、前記第２の端子電極対の一方及び他方の端子電極にそれぞれ接続され、
前記第３のワイヤの一端及び他端は、前記第３の端子電極対の一方及び他方の端子電極にそれぞれ接続され、
前記第４のワイヤの一端及び他端は、前記第４の端子電極対の一方及び他方の端子電極にそれぞれ接続され、
前記第１のワイヤの前記一端と前記第３のワイヤの前記他端とが前記第１の端子電極対の前記一方の端子電極及び前記第３の端子電極対の前記他方の端子電極を介して前記第１の接続導体パターンにより接続され、
前記第２のワイヤの前記一端と前記第４のワイヤの前記他端とが前記第２の端子電極対の前記一方の端子電極及び前記第４の端子電極対の前記他方の端子電極を介して前記第２の接続導体パターンにより接続され、
前記第１の端子電極対の前記一方の端子電極、前記第３の端子電極対の前記他方の端子電極、及び前記第１の接続導体パターンは中点を構成し、
前記第２の端子電極対の前記一方の端子電極、前記第４の端子電極対の前記他方の端子電極、及び前記第２の接続導体パターンはショートを構成し、
前記第１の端子電極対の前記他方の端子電極及び前記第３の端子電極対の前記一方の端子電極はそれぞれ入力端子を構成し、
前記第２の端子電極対の前記他方の端子電極及び前記第４の端子電極対の前記一方の端子電極はそれぞれ出力端子を構成し、
前記各ワイヤの巻線部分の線長が実質的に同一であることを特徴とするパルストランス。
前記第１乃至第４のワイヤが１本の撚り線として構成されていることを特徴とする請求項１に記載のパルストランス。
前記第１乃至第４のワイヤは、絶縁被覆を介して一体化されていることを特徴とする請求項２に記載のパルストランス。
前記巻芯部の半分の領域においては、内周にて前記第１及び第２のワイヤをバイファイラ巻きし、外周にて前記第３及び第４のワイヤをバイファイラ巻きする一方、
前記巻芯部の残り半分の領域においては、内周にて前記第３及び第４のワイヤをバイファイラ巻きし、外周にて前記第１及び第２のワイヤをバイファイラ巻きすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のパルストランス。