JP5233558B2

JP5233558B2 - コイル部品

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Publication number: JP5233558B2
Application number: JP2008254642A
Authority: JP
Inventors: 和彦柴田; 冬樹三浦; 和也日暮
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2028-09-30
Also published as: JP2010087242A

Description

本発明は、電源用やノイズ除去用として電気機器等に実装されるコイル部品に関するものである。

従来、このようなコイル部品として、特許文献１が知られている。特許文献１記載のコイル部品は、コイル部を角柱状の外装部（成形体）で被覆したものであって、コイル部を磁性粉末に埋設させたのち、磁性粉末を加圧成形することによって形成される。コイル部の軸方向における両端には端子部が設けられ、各端子部は、コイル部と共に外装部に覆われた部分と、外装部から露出する部分とを有している。コイル部は外装部の略中心に位置しており、両端子部の外装部に覆われた部分は段差状に折り曲げられている。これにより、両端子部は、外装部の高さ方向における略中央からそれぞれ露出することとなる。
特開平２００４−１５３０６８号公報

特許文献１記載のコイル部品では、各端子部の折り曲げ部分を外装部で覆うため、各端子部を折り曲げずに外装部から露出させるコイル部品と比べて、外装部の寸法が大きくなることがある。また、特許文献１記載のコイル部品では、各端子部を段差状に折り曲げるため、磁性粉末を加圧成形する際に折り曲げ部分に大きな負荷がかかり、端子部に傷がついてしまうことがある。

各端子部を折り曲げずに外装部から露出させたコイル部品では、特許文献１記載のコイル部品と比べて外装部の寸法は小さくなるが、別の問題が生じてしまう。すなわち、このようなコイル部品では、端子部がコイル部の軸方向における両端に設けられているため、コイル部品の低背化を図ろうとすると、端子部の周囲で外装部が肉薄になりクラックが入ってしまうことがある。

本発明は、成形体にクラックが生じにくく、成形体中の導線に損傷が生じにくく、且つ小型なコイル部品を提供することを目的とする。

本発明は、磁性体材料を含み圧粉成形により形成された成形体と、成形体の内部に配置されると共にアルファ巻きによって形成されたコイル部と、コイル部から引き出された一対の引き出し部と、を有する導線と、を備え、コイル部において、導線は径方向及び軸方向に複数層となるように巻回され、コイル部の内周部分は、導線を軸方向に３ターン以上巻回することによって形成され、コイル部の一対の巻き終わりは、コイル部の外周部分であって軸方向におけるコイル部の中央部に位置しており、当該一対の巻き終わりからコイル部の径方向に沿って一対の引き出し部がそれぞれ引き出されていることを特徴とする。

このコイル部品では、導線をアルファ巻きすることでコイル部を形成するので、導線の引き出し部をコイル部の外周から容易に引き出すことができる。また、コイル部はアルファ巻きであるために巻き終わりを一対有しており、これらの巻き終わりは軸方向におけるコイル部の中央部にそれぞれ位置している。一対の巻き終わりから一対の引き出し部をそれぞれ引き出すので、各引き出し部の引き出し位置を、軸方向におけるコイル部の中央部とすることができる。

よって、コイル部を成形体の略中心に配置した場合には、一対の引き出し部を、折り曲げずとも成形体の高さ方向の中央部からそれぞれ露出させることが可能になる。これにより、折り曲げによる導線の損傷を防ぐことができる。また、導線の折り曲げ部分を成形体で覆うこともなくなるため、コイル部品を小型化することができる。更に、引き出し部の引き出し位置がコイル部の軸方向の中央部に位置するため、コイル部品を低背化した場合でも、引き出し位置周辺における成形体の厚さを十分に確保することができる。

また、本発明のコイル部品では、導線の断面が円形であることが好適である。

断面が円形の導線を用いることにより、断面が四角形状の導線と比べて、軸方向に複数層となるように巻回しても捩れが発生しにくくスムーズに巻回できる。したがって、巻回数を増やしてインダクタンス値の増加を図ることが容易に実現できる。

また、本発明のコイル部品では、コイル部は、コイル部の内周部分となり且つ軸方向におけるコイル部の中央部となる部分から導線を巻き始めることで形成されると好適である。

この場合、導線の引き出し部を、コイル部の外周部分であって軸方向におけるコイル部の中央部からスムーズに引き出すことができる。

本発明によれば、成形体にクラックが生じにくく、成形体中の導線に損傷が生じにくく、且つ小型なコイル部品を提供することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係るコイル部品の好適な実施形態について詳細に説明する。

本実施形態に係るコイル部品は、ノート型パーソナルコンピュータ等の電子機器のＣＰＵ周辺回路に適用され、所定の周波数（例えば数百Ｈｚ）の交流電流が印加されるものである。図１は、本実施形態に係るコイル部品Ｃの斜視図である。図１に示すように、コイル部品Ｃは、成形体１０と、導線２０と、端子金具３０，３２とを備えている。

成形体１０は、磁性粉末を圧粉成形したものである。磁性粉末としては、フェライト粉末や強磁性金属粉末が挙げられる。特に、強磁性金属粉末はフェライト粉末と比べて飽和磁束密度が大きく、直流重畳特性が高磁界まで保たれるため、好適である。

成形体１０は、実装基板上に載置される実装面１０１と、実装面１０１に対向する対向面１０２と、実装面１０１に直交する側面１０４，１０５と、側面１０４，１０５に対向する側面１０８，１０９と、を有している。側面１０４と側面１０５との間は面取りがなされており、これによって側面１０４と側面１０５との間に側面１０６が形成されている。側面１０８と側面１０９との間も面取りがなされており、これによって側面１０８と側面１０９との間に側面１１０が形成されている。

成形体１０の対向面１０２には、凹部１０３，１０７が形成されている。凹部１０３は、側面１０４と対向面１０２とによって形成される稜線から対向面１０２の中心に向かって形成されている。凹部１０７は、側面１０８と対向面１０２とによって形成される稜線から対向面１０２の中心に向かって形成されている。

成形体１０には、端子金具３０，３２が取り付けられている。端子金具３０は、基部３０１と、接合部３０２と、一方の挟持部３０３と、他方の挟持部３０４とを有している。基部３０１は成形体１０の側面１０４に沿って配置されている。接合部３０２は、基部３０１から延び、成形体１０の側面１０６に沿って配置されている。接合部３０２には融合部３０２ａが形成されており、この融合部３０２ａにおいて後述する導線２０の一方の引き出し部２０２と端子金具３０とが溶接接合されている。挟持部３０３は、基部３０１から延び、成形体１０の対向面１０２に形成された凹部１０３に沿って配置されている。挟持部３０４は、基部３０１から延び、実装面１０１に沿って配置されている。

端子金具３２は、端子金具３０と同様に、基部（図示せず）と、接合部（図示せず）と、一方の挟持部３２３と、他方の挟持部（図示せず）とを有している。端子金具３２の基部は成形体１０の側面１０８に沿って配置されている。端子金具３２の接合部は、端子金具３２の基部から延び、成形体１０の側面１１０に沿って配置されている。接合部には融合部（図示せず）が形成されており、この融合部において後述する導線２０の他方の引き出し部２０３と端子金具３２とが溶接接合されている。端子金具３２の一方の挟持部３２３は、端子金具３２の基部から延び、成形体１０の対向面１０２に形成された凹部１０７に沿って配置されている。端子金具３２の他方の挟持部は、基部３０１から延び、実装面１０１に沿って配置されている。

成形体１０には、導線（導線）２０が埋設されている。導線２０は、樹脂の被覆で覆われた銅線からなる丸線であり、円形状の断面を有している。被覆に用いる樹脂としては、エポキシ変性アクリル樹脂が挙げられる。

図２（ａ）はコイル部２５の平面図であり、図２（ｂ）はコイル部２５の断面図である。図１，２に示すように、コイル部（コイル部）２５は空芯コイル部であって、導線２０を径方向及び軸方向に複数層となるように巻回することによって形成される。コイル部２５は、成形体１０の略中心に配置されると共に、軸方向（図２（ｂ）に示すＸ方向）が側面１０４〜１０６，１０８〜１１０に対して平行になるよう配置されている。

図３はコイル部２５の巻回状態を説明するための図である。図３に示すように、コイル部２５は、導線２０をアルファ巻きすることにより形成されている。そのため、コイル部２５は巻き終わりを２つ有することになる。コイル部２５の一対の巻き終わりは、コイル部２５の外周部分であってコイル部２５の軸方向での中央部にそれぞれ位置しており、一方の巻き終わりから導線２０の一方の引き出し部２０２がコイル部２５の径方向に引き出され、他方の巻き終わりから他方の引き出し部２０３がコイル部２５の径方向に引き出されている。ここで、コイル部２５の軸方向での中央部とは、コイル部２５の軸方向での両端２０１ａ，２０１ｂを除く部分をいう。導線２０の一方の引き出し部２０２及び他方の引き出し部２０３のコイル部２５からの引き出し位置は、コイル部２５の軸方向での中央に完全一致でなくても良く、また、軸方向において互いに多少ずれていても良い。ただし、ずれ量は導線２０の直径の１．５倍以下であることが好ましい。本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、一方の引き出し部２０２と他方の引き出し部２０３とにおける引き出し位置のずれ量は、導線２０の直径の０．５倍程度になっている。

図２，３に示すように、コイル部２５の内周部分は、導線２０を軸方向に３ターン以上（本実施形態では３ターン）巻回することによって形成されている。また、コイル部２５の外周部分は、導線２０を、軸方向におけるコイル部２５の一端２０１ａ側から軸方向におけるコイル部２５の中央に向かって螺旋状に巻回し、且つ、軸方向におけるコイル部２５の他端２０１ｂ側から軸方向におけるコイル部２５の中央に向かって螺旋状に巻回することによって形成されている。

導線２０の一方の引き出し部２０２と他方の引き出し部２０３とは、それぞれ段差等のない直線状であって、成形体１０の実装面１０１及び対向面１０２に対して略平行に延びている。一方の引き出し部２０２は成形体１０の側面１０６から露出し、他方の引き出し部２０３は成形体１０の側面１１０から露出している。導線２０の一方の引き出し部２０２及び他方の引き出し部２０３の露出位置は、側面１０６，１１０の高さ方向における中心部となっている。

引き続いて、上記の構成を有するコイル部品Ｃの製造方法について説明する。なお、説明の便宜上、コイル部２５のうち、図２（ｂ），図３において径方向（図２（ｂ）に示すＹ方向）の内側に位置する層を内周層とし、内周層に径方向で重なり合う層を外周層として説明する。また、コイル部２５の一端２０１ａ側、すなわち図２（ｂ），図３において軸方向の最も下側に位置する層を１段目とし、コイル部２５の他端２０１ｂ側、すなわち図２（ｂ），図３において軸方向の最も上側に位置する層を３段目とし、１段目と３段目との間に位置する層を２段目として説明する。

導線２０を巻回するにあたって、必要とする導線２０の全長の１／３程度をドラムからリールに巻き取っておく。このとき、導線２０を切断することなくリールに巻き取る。そして、図３に示すように、導線２０をアルファ巻きしてコイル部２５を得る。

より具体的には、まず、ドラムに残った導線２０を、図３に示す部分ａ、すなわちコイル部２５の２段目の内周層となる部分から巻き始める。導線２０を１ターン分巻回してコイル部２５の２段目の内周層となる部分を形成した後、この部分と軸方向で重なるように導線２０を１ターン分巻回する。これにより、コイル部２５の１段目の内周層となる部分が形成される。次に、１段目の内周層となる部分と径方向で重なるように導線２０を１ターン分巻回し、コイル部２５の１段目の外周層となる部分を形成する。次に、１段目の外周層となる部分と軸方向で重なり、且つ、２段目の内周層となる部分と径方向で重なるように導線２０を１ターン分巻回し、コイル部２５の２段目の外周層となる部分を形成する。２段目の外周層となる部分を形成した後、導線２０を所定の長さだけ残してドラムから切り離す。ここで、所定の長さとは、導線２０のを成形体１０から露出させるのに十分な長さである。なお、１段目の内周層、１段目の外周層、２段目の内周層、及び２段目の外周層は、導線２０の巻回方向が同一であり、より具体的には、コイル部２５の他端２０１ｂから見たときに右回りになっている。

このように本実施形態では、図３に示す部分ａを巻き始めとし、ドラムに残った導線２０を巻回してコイル部２５の２段目の内周層と、１段目の内周層と、１段目の外周層とを順次形成した後、軸方向におけるコイル部２５の一端２０１ａから軸方向におけるコイル部２５の中央部に向かって導線２０を螺旋状に巻回する。そして、コイル部２５の２段目の外周層を形成した後に導線２０をドラムから切り離す。よって、導線２０の一方の引き出し部２０２をコイル部２５の高さ方向の中央部からスムーズに引き出すことが可能になる。

次に、リールに巻き取っておいた導線２０を巻回する。まず、コイル部２５の２段目の内周層となる部分と軸方向で重なるように導線２０を１ターン分巻回し、コイル部２５の３段目の内周層となる部分を形成する。このとき、導線２０の巻回方向は、２段目の内周層と反対であり、より具体的には、コイル部２５の他端２０１ｂから見たときに左回りになっている。次に、コイル部２５の３段目の内周層となる部分と径方向で重なるように導線２０を１ターン分巻回し、コイル部２５の３段目の外周層となる部分を形成する。このときの導線２０の巻回方向は、コイル部２５の３段目の内周層と同じである。

３段目の外周層となる部分を形成した後、導線２０を軸方向におけるコイル部２５の他端２０１ｂから軸方向におけるコイル部２５の中央に向かって導線２０を螺旋状に約１／４ターン分巻回する。このときの導線２０の巻回方向は、コイル部２５の３段目の内周層と同じである。巻回後、導線２０を所定の長さだけ残してリールから切り離す。これにより、コイル部２５の外周部分が完成する。

このように本実施形態では、リールに巻き取っておいた導線２０を巻回してコイル部２５の３段目の内周層と外周層とを形成した後、軸方向におけるコイル部２５の他端２０１ｂから軸方向におけるコイル部２５のの中央に向かって螺旋状に巻回し、リールから切り離す。よって、導線２０の他方の引き出し部２０３をコイル部２５の２段目と３段目との間からスムーズに引き出すことが可能になる。

以上の工程を経て、コイル部２５が完成する。

コイル部２５の形成後、引き出し部２０２，２０３に回転砥石を当てて、引き出し部２０２，２０３の被覆を剥離する。被覆を剥離した後、金型に導線２０を入れ、コイル部２５を磁性粉末に埋設させて加圧成形を行う。これにより、コイル部２５を内包した成形体１０ができる。成形体１０からは導線２０の一方の引き出し部２０２及び他方の引き出し部２０３の端部がそれぞれ露出している。

続いて、成形体１０を金型から取り出し、図１に示す位置に端子金具３０，３２を取り付ける。そして、端子金具３０の接合部３０２と、導線２０の一方の引き出し部２０２とをアーク溶接し、融合部３０２ａを形成する。同様に、端子金具３２の接合部（図示せず）と、導線２０の他方の引き出し部２０３とをアーク溶接する。これにより、コイル部品Ｃが完成する。

上述したように、本実施形態のコイル部品Ｃによれば、導線２０をアルファ巻きすることでコイル部２５を形成するので、導線２０の引き出し部２０２，２０３をコイル部２５の外周から容易に引き出すことができる。コイル部２５の一対の巻き終わりは、コイル部２５の外周部分であって軸方向におけるコイル部２５の中央部に位置し、これらの巻き終わりからコイル部２５の径方向に沿って引き出し部２０２，２０３をそれぞれ引き出すので、引き出し部２０２，２０３を軸方向におけるコイル部２５の中央部から、スムーズに引き出すことができる。

よって、成形体１０の略中央にコイル部２５を配置した場合には、成形体１０の高さ方向の中央部から、引き出し部２０２，２０３を折り曲げずに露出させることができる。これにより、折り曲げによる導線２０の損傷を防ぐことができる。また、導線２０の折り曲げが不要になることから、折り曲げ部分を成形体１０で覆うこともなくなるため、コイル部品Ｃを小型化することができる。更に、引き出し部２０２，２０３の引き出し位置がコイル部２５の軸方向の中央部に位置するため、コイル部品Ｃを低背化した場合でも、引き出し位置周辺における成形体１０の厚さを十分に確保することができる。よって、成形体１０でのクラックの発生を防ぐことができる。したがって本実施形態のコイル部品Ｃは、成形体１０にクラックが生じにくく、成形体１０中の導線２０に損傷が生じにくく、且つ小型なものになる。

また、本実施形態のコイル部品Ｃでは導線２０として丸線を用いている。丸線を用いることにより、軸方向に多層に巻回しても捩れが発生しにくく、スムーズな巻回が可能になる。したがって、巻回数を増やしてインダクタンス値の増加を図ることが容易に実現できる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。

例えば、コイル部２５の形状は、上記実施形態のものに限られない。

例えば、図４（ａ）はコイル部２５の変形例を示す平面図であり、図４（ｂ）はコイル部２５の変形例を示す断面図である。図４に示すように、導線２０を径方向により多く巻回してコイル部２５を形成するとしても良い。なお、図４（ｂ）に示す矢印Ｄ１は、ドラムに残った導線２０を巻回する際の順序を示し、矢印Ｄ２は、リールに巻き取られた導線２０を巻回する際の順序を示す。矢印Ｄ１，Ｄの順序で巻回した場合、導線２０の一方の引き出し部２０２及び他方の引き出し部２０３をコイル部２５の軸方向での中心部からスムーズに引き出すことができる。

また、図５（ａ）はコイル部２５の他の変形例を示す平面図であり、図５（ｂ）はのコイル部２５の他の変形例を示す断面図である。図５に示すように、導線２０を径方向だけでなく軸方向にもより多く巻回してコイル部２５を形成するとしても良い。図５（ｂ）に示す矢印Ｄ３は、ドラムに残った導線２０を巻回する際の順序を示し、矢印Ｄ４は、リールに巻き取られた導線２０を巻回する際の順序を示す。矢印Ｄ３，Ｄ４の順序で巻回した場合にも、導線２０の一方の引き出し部２０２及び他方の引き出し部２０３をコイル部２５の軸方向での中心部からスムーズに引き出すことができる。

また、導線２０の巻回は、コイル部２５の内周部分となり且つ軸方向における一端２０１ａ又は他端となる部分から開始しても良い。ただしこの場合は、図６に示すように、径方向における巻回数が増えると、導線２０の一方の引き出し部２０２及び他方の引き出し部２０３（図６の場合は一方の引き出し部２０２）をコイル部２５の軸方向での中央部からスムーズに引き出すことが難しくなる。

また、導線２０は略正方形の断面を有する角線であっても良い。この場合、丸線と比べて、巻回が多少困難になるものの、巻回時における導線２０と導線２０との間の隙間が減るため、成形体１０内におけるコイル部２５の占有率を増やすことができる。よって、コイル部品の直流抵抗を下げることが可能になる。

本発明に係るコイル部品の一実施形態を示す斜視図である。図１に示すコイル部品が備えるコイル部の平面図と断面図である。図２に示すコイル部の巻回状態を説明するための図である。図２に示すコイル部の変形例を示す平面図と断面図である。図２に示すコイル部の他の変形例を示す平面図と断面図である。図２に示すコイル部の他の変形例を示す断面図である。

符号の説明

Ｃ…コイル部品、１０…成形体、２０…導線、１０１…実装面、１０２…対向面、１０４〜１０６，１０８〜１１０…側面、２５…コイル部、２０２…一方の引き出し部、２０３…他方の引き出し部。

Claims

磁性体材料を含み圧粉成形により形成された成形体と、
前記成形体の内部に配置されると共にアルファ巻きによって形成されたコイル部と、前記コイル部から引き出された一対の引き出し部と、を有する導線と、
を備え、
前記コイル部において、前記導線は径方向及び軸方向に複数層となるように巻回され、
前記コイル部の内周部分は、前記導線を軸方向に３ターン以上巻回することによって形成され、
前記コイル部の一対の巻き終わりは、前記コイル部の外周部分であって前記軸方向における前記コイル部の中央部に位置しており、当該一対の巻き終わりから前記コイル部の径方向に沿って前記一対の引き出し部がそれぞれ折り曲げることなく前記成形体の側面の高さ方向における中央部において引き出されていることを特徴とするコイル部品。
前記導線の断面が円形であることを特徴とする請求項１記載のコイル部品。
前記コイル部は、前記コイル部の前記内周部分となり且つ前記軸方向における前記コイル部の中央部となる部分から前記導線を巻き始めることで形成されることを特徴とする請求項１又は２記載のコイル部品。