JP5853664B2 - コイル部品 - Google Patents

Description

本発明は、鍔部を有しない棒状のコアと、該コアの長手方向外周に導線が複数層巻回された巻線部（コイル）とからなるコイル部品に関する。

例えば、動物の体内に埋設して個体識別のためのＩＤ登録用にアンテナコイル部品（タグ用コイル部品）が使用される場合がある。このようなコイル部品においては、円筒状微小カプセルに収容するために、小型微小化、特に径方向または幅方向の寸法を、例えば５mm以内と小さくすることが要望される。

上記点から、導線が巻回されるコアには、端部に鍔部を有しない構造のものを使用することが小型化に有利となるとともに、コアの形状精度および反りの発生抑制の点でも有利となる。しかし、鍔部を有しないコアを使用した場合には、その長手方向外周に導線を複数層にソレノイド巻きに巻回した際に、巻線部の端部において巻き崩れが生じ易い問題がある。

ソレノイド巻きは一端から他端に向けて導線を巻回して第１層を形成し、他端において一端に向かって反対方向に折り返して第１層の上に第２層を巻回するように繰り返す巻回法である。そして、巻幅方向端部の折り返し部分において、第１層の端部の上に折り返した第２層を巻回する際に、巻き崩れが発生しやすいものであり、巻き崩れによりコイル特性の不良要因となり、しかも巻き崩れが発生したまま導線の巻回を続けると巻き太りが発生し、巻き姿乱れにより小型微小化が阻害され、特に微小化が要求される上記タグ用コイル部品等においては微小カプセルに挿入できない問題がある。

上記のような巻き崩れの防止策としては、融着線を使用して巻線部の導線を固定することが考えられている。融着線はボンドなどの結合剤を導線に塗布し、巻回した導線を相互に接合して巻き崩れの防止を図るものであるが、熱により結合剤が溶融して巻線形状が変形するため、特性が安定しないという問題が生じ、また、結合剤が熱膨張してコアに応力が作用し、耐応力特性が大きくなるなどの問題があり、融着線によらない巻き崩れ防止策が好ましい。

また、巻き崩れ防止対策を目的としたものではないが、巻線部の端部を下層から上層に移行する際に、１巻回分ずらして上層の巻回を開始し、コアの鍔部の端面との間に楔状のスペースを形成する技術が、下記特許文献１に開示されている。

特開２００６−６６４６８号公報

上記特許文献１の巻線構造では、若干の巻き崩れ防止効果が期待できることが図面上では考えられるが、実際の細い導線の巻回においては、１巻回分ずらすことは実現困難であり、特に手作業により導線の巻回を行う場合には実施困難である。また、１巻回分ずらしても、下層端部の巻回が緩んで、下層導線上に上層導線が乗り上げずに下層導線間の隙間に入ることが頻発し、有効な手法ではない。

特許文献１に記載されたコアには鍔部が形成され、この鍔部により実質的に巻線部の巻き崩れ防止が図られており、鍔部の形成が不可欠となっている。そのためコイル部品のサイズが大きくなり、前述のようなアンテナコイル部品（タグ用コイル部品）の要求に答えることができない問題を有している。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、コアに鍔部を有することなく小型化が図れ、また、融着線を使用しないでも巻き崩れを生じることなくソレノイド巻きが行えるように構成したコイル部品を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るコイル部品は、以下の特徴を備えている。

すなわち、本発明に係るコイル部品は、
鍔部を有しない棒状のコアと、コアの長手方向外周に融着線によらない導線が下層から上層に順次折り返して巻回されるソレノイド巻きに複数層巻回された巻線部とからなるコイル部品であって、
前記巻線部の各巻回層において、下層巻回層の端部と上層巻回層の端部との間に、複数巻回分のスペースを有する巻き崩れ防止用ずれ部が設けられ、この巻き崩れ防止用ずれ部は、前記巻線部の各巻回層の巻幅方向両端部に配置され、
前記巻き崩れ防止用ずれ部には、一端が前記下層巻回層の一端と接続されるとともに、他端が前記上層巻回層の一端と接続される中間巻き部が設けられ、
下層巻回層から上層巻回層に移行する場合に、下層巻回層の端部から折り返して
前記中間巻き部は、前記複数巻回分の巻き崩れ防止用ずれ部の下層巻回層の上に、この部分の下層巻回層の巻回より少ない巻回で、前記コアの長手方向に対して斜めに形成され、
前記上層巻回層および下層巻回層の巻回密度は前記中間巻き部の巻回密度よりも密とされていることを特徴とする。

本発明に係るコイル部品において、前記巻線部が分割巻きされ、各分割巻き部において、各巻回層の巻幅方向両端部に、下層巻回層の端部と上層巻回層の端部との間に複数巻回分のスペースを有する巻き崩れ防止用ずれ部を設定して融着線によらない導線を巻回するように構成することができる。

その際、前記巻線部の分割巻きは、最下層の巻回層においても各分割巻き部に分割されていることが好適である。

上記「複数巻回分の巻き崩れ防止用ずれ部」における「複数巻回分」とは、導線径などの特性によるが、４〜１０巻回分が好適であり、良好な巻き崩れ防止が図れる。

本発明に係るコイル部品によれば、鍔部を有しない棒状のコアと、コアの外周に導線が下層から上層に順次折り返して巻き崩れ防止用ずれ部を設定して巻回されるソレノイド巻きに複数層巻回された巻線部とで構成されていることにより、以下の作用効果を奏することが可能である。

すなわち、鍔部を有しない棒状のコアを使用することにより、コアの径または幅を小さくすることができ、サイズの低減によるコンパクト化が可能となり、例えば、微小のアンテナコイル部品（タグ用コイル部品）の要求に対応することができる。

また、ソレノイド巻きによる巻線部の各巻回層の巻幅方向両端部に、下層巻回層の端部と上層巻回層の端部との間に複数巻回分の巻き崩れ防止用ずれ部を設定していることにより、前記コアに鍔部がなくても、巻き崩れが発生することがなく、巻き太りの発生も伴うことなく、導線が整然とした整列状態に巻回された巻線部が構成されることで、安定したコイル特性を確保することができる。

さらに、上記巻線部において、下層巻回層から上層巻回層に移行する場合に、下層巻回層の端部から折り返して複数巻回分の巻き崩れ防止用ずれ部を、少ない巻回で斜めに移行して上層巻回層の密な巻回を開始することにより、各巻回層の巻き崩れ防止用ずれ部に該当する端部の巻線を外側から押さえるように緩み止めの巻回が行われて、巻き崩れの防止に加えて緩み止めによる巻線乱れの発生を防止することができ、安定した特性を長期間維持することができる。これに加えて、端部巻線部の外径が小さくなり、巻線の巻き始め部分または巻き終わり部分の配線が容易に行える効果を有している。

また、前記巻線部が分割巻きされている場合においても、各分割巻き部の各巻回層の両端部に、下層巻回層の端部と上層巻回層の端部との間に複数巻回分の巻き崩れ防止用ずれ部を設定して導線を巻回していることにより、巻き崩れの発生と緩み止め巻回による巻線乱れの発生を防止することができ、ソレノイド巻きでの分割巻きによる特性を安定して長期間維持することができる。

その際、特に、巻線部の分割巻きが最下層の巻回層においても各分割巻き部に分割されている場合には、良好な分割巻き特性が確保できるものである。

なお、巻線部の重積する巻回層の数、分割巻きの分割数、および巻き崩れ防止用ずれ部の巻回数等は、コイル部品の用途、要求性能等に応じた仕様に基づいて適宜設定されるものである。

本発明の第１の実施形態に係るコイル部品の模式正面図である。 図１の巻線部の巻線構造を概略的に示す模式断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る分割巻きコイル部品の模式正面図である。 図３の巻線部の巻線構造を概略的に示す模式断面図である。

以下、本発明に係るコイル部品の実施形態について、上記図面を参照しながら詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態に係るコイル部品１０は、図１，２に示すように、鍔部を有しない棒状の磁性体によるコア２０と、該コア２０の長手方向外周に導線３が単純にソレノイド巻きに複数層巻回された巻線部３０とを備えてなる。巻線部３０は、図示の場合、下層から第１巻回層３１、第２巻回層３２、上層の第３巻回層３３の３層の巻回層により構成されている。

ソレノイド巻きの巻線構造を説明すれば、まず、導線３をコア２０の左端２０Ａの近傍から、端部に若干のスペースを残して密に第１巻回層３１の左端部３１Ａの巻回を開始する。

上記第１巻回層３１の巻回が、コア２０の右端２０Ｂの端部に若干のスペースを残して所定位置にまで巻回した第１巻回層３１の右端部３１Ｂに到達すると、この部分で折り返して第１巻回層３１の上に第２巻回層３２の右端部３２Ａの巻回を開始する。

上記第２巻回層３２の巻回を開始する際には、第１巻回層３１の右端部３１Ｂから複数巻回分（図１の場合、８巻回分）の巻き崩れ防止用ずれ部Ｄ１を設定して、第２巻回層３２の右端部３２Ａの巻回を開始する。

この第１巻回層３１の右端部３１Ｂから第２巻回層３２の右端部３２Ａへ移行するときの導線３は、第１巻回層３１の右端部３１Ｂから折り返して前記巻き崩れ防止用ずれ部Ｄ１を、少ない巻回（図１の場合、１／２巻回）で斜めに移行して第２巻回層３２の密な巻回を開始するように、斜め巻回３１Ｃ（中間巻き部）を行って緩み止め機能を持たせる。つまり、巻き崩れ防止用ずれ部Ｄ１に該当する端部の２巻回以上の巻線３を外側から押さえるように緩み止めの斜め巻回３１Ｃが行われて、巻き崩れの防止に加えて緩み止めによる巻線乱れの発生を防止している。

次に、第１巻回層３１の上に第２巻回層３２の右端部３２Ａから左端部３２Ｂに向けて導線３を所定数だけ密に巻回して、その下層に位置する第１巻回層３１の左端部３１Ａから、所定の巻き崩れ防止用ずれ部Ｄ２を設定した位置に至る。この左端部３２Ｂにまで巻回すると反対方向に向けて折り返して、第２巻回層３２の上に第３巻回層３３の左端部３３Ａの密な巻回を開始する。この折り返しのときには、上記と同様に、第２巻回層３２の左端部３２Ｂに巻き崩れ防止用ずれ部Ｄ３を設定するとともに、この巻き崩れ防止用ずれ部Ｄ３を、少ない巻回（図１の場合、１／２巻回）の斜め巻回３２Ｃ（中間巻き部）によって移行して第３巻回層３３の左端部３３Ａから密な巻回を開始する。この場合にも、斜め巻回３２Ｃによって緩み止め機能を持たせ、巻き崩れ防止用ずれ部Ｄ３に該当する端部の２巻回以上の巻線３を外側から押さえるように緩み止めの斜め巻回３２Ｃが行われて、巻き崩れの防止に加えて緩み止めによる巻線乱れの発生を防止している。

続いて、第３巻回層３３を左端部３３Ａから右端部３３Ｂにまで導線３を所定数だけ巻回する。最上層の第３巻回層３３を右端部３３Ｂまで巻回すると、この右端部３３Ｂの位置は、その下層に位置する第２巻回層３２の右端部３２Ａから、所定の巻き崩れ防止用ずれ部Ｄ４を設定した位置である。第３巻回層３３の右端部３３Ｂまでの巻回を終了した導線３は、前記第１巻回層３１の巻き始めの導線３と共に、不図示の回路部に接続するために導出される。

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態に係るコイル部品５０は、図３，４に示すように、鍔部を有しない棒状の磁性体によるコア２０と、該コア２０の長手方向外周に導線３がソレノイド巻きに複数層巻回された２つの分割巻き部７０，８０を有する巻線部６０とを備えてなる。

上記巻線部６０は、図示の場合、コア２０の左半分に左分割巻き部７０をソレノイド巻きに巻回した後に、コア２０の右半分に右分割巻き部８０をソレノイド巻きに巻回して構成してなる。各分割巻き部７０，８０は、それぞれ下層から第１巻回層７１，８１、第２巻回層７２，８２、第３巻回層７３，８３の３層の巻回層により構成されている。

巻線構造を説明すれば、まず、導線３をコア２０の左端２０Ａの近傍から、端部に若干のスペースを残して左分割巻き部７０の第１巻回層７１の左端部７１Ａの密な巻回を開始する。この第１巻回層７１の巻回が、コア２０の中央部近傍の所定位置にまで巻回した第１巻回層７１の右端部７１Ｂに到達すると、この部分で折り返して、第１巻回層７１の右端部７１Ｂから複数巻回分（図３の場合、７巻回分）の巻き崩れ防止用ずれ部Ｅ１を設定して、第２巻回層７２の右端部７２Ａの巻回を開始する。

その際、第１巻回層７１の右端部７１Ｂから第２巻回層７２の右端部７２Ａへ移行するときの導線３は、第１巻回層７１の右端部７１Ｂから折り返して前記巻き崩れ防止用ずれ部Ｅ１を、少ない巻回（図３の場合、１／２巻回）で斜めに移行して第２巻回層７２の密な巻回を開始するように、斜め巻回７１Ｃ（中間巻き部）を行って緩み止め機能を持たせる。つまり、巻き崩れ防止用ずれ部Ｅ１に該当する端部の２巻回以上の巻線３を外側から押さえるように緩み止めの斜め巻回７１Ｃが行われて、巻き崩れの防止に加えて緩み止めによる巻線乱れの発生を防止している。

次に、第１巻回層７１の上に第２巻回層７２の右端部７２Ａから左端部７２Ｂに向けて導線３を所定数だけ密に巻回して、その下層に位置する第１巻回層７１の左端部７１Ａから、所定の巻き崩れ防止用ずれ部Ｅ２を設定した位置に至る。この左端部７２Ｂにまで巻回すると反対方向に向けて折り返して、第２巻回層７２の上に第３巻回層７３の左端部７３Ａの密な巻回を開始する。この折り返しのときには、上記と同様に、第２巻回層７２の左端部７２Ｂに巻き崩れ防止用ずれ部Ｅ３を設定するとともに、この巻き崩れ防止用ずれ部Ｅ３を、少ない巻回（図３の場合、１／２巻回）の斜め巻回７２Ｃ（中間巻き部）によって移行して第３巻回層７３の左端部７３Ａから密な巻回を開始する。この場合にも、斜め巻回７２Ｃによって緩み止め機能を持たせ、巻き崩れ防止用ずれ部Ｅ３に該当する端部の２巻回以上の巻線３を外側から押さえるように緩み止めの斜め巻回７２Ｃが行われて、巻き崩れの防止に加えて緩み止めによる巻線乱れの発生を防止している。

続いて、第３巻回層７３を左端部７３Ａから右端部７３Ｂにまで導線３を所定数だけ巻回する。最上層の第３巻回層７３を右端部７３Ｂまで巻回すると、この右端部７３Ｂの位置は、その下層に位置する第２巻回層７２の右端部７２Ａから、所定の巻き崩れ防止用ずれ部Ｅ４を設定した位置である。

第３巻回層７３の右端部７３Ｂまでの巻回を終了した導線３は、第２巻回層７２の右端部７２Ａに対する巻き崩れ防止用ずれ部Ｅ４に加えて、第１巻回層７１の右端部７１Ｂに対する巻き崩れ防止用ずれ部Ｅ１を含めたずれ量を、少ない巻回（図３の場合、１／２巻回）の斜め巻回７３Ｃ（中間巻き部：実際は背面側）によって移行して、コア２０の外周における左分割巻き部７０の第１巻回層７１の右端部７１Ｂに続いて、右分割巻き部８０の第１巻回層８１の左端部８１Ａの巻回を開始する。なお、上記斜め巻回７３Ｃは、図３において背面側に位置しており、破線で描画すべきであるが、明確となるように実線で描画している。

右分割巻き部８０の第１巻回層８１の巻回が、コア２０の右端２０Ｂの端部に若干のスペースを残して所定位置にまで巻回した第１巻回層８１の右端部８１Ｂに到達すると、この部分で折り返して、第１巻回層８１の右端部８１Ｂから複数巻回分（図３の場合、６巻回分）の巻き崩れ防止用ずれ部Ｅ５を設定して、第２巻回層８２の右端部８２Ａの巻回を開始する。

その際、第１巻回層８１の右端部８１Ｂから第２巻回層８２の右端部８２Ａへ移行するときの導線３は、第１巻回層８１の右端部８１Ｂから折り返して前記巻き崩れ防止用ずれ部Ｅ５を、少ない巻回（図３の場合、１／２巻回）で斜めに移行して第２巻回層８２の密な巻回を開始するように、斜め巻回８１Ｃ（中間巻き部）を行って緩み止め機能を持たせる。つまり、巻き崩れ防止用ずれ部Ｅ５に該当する端部の２巻回以上の巻線３を外側から押さえるように緩み止めの斜め巻回８１Ｃが行われて、巻き崩れの防止に加えて緩み止めによる巻線乱れの発生を防止している。

次に、第１巻回層８１の上に第２巻回層８２の右端部８２Ａから左端部８２Ｂに向けて導線３を所定数だけ密に巻回して、その下層に位置する第１巻回層８１の左端部８１Ａから、所定の巻き崩れ防止用ずれ部Ｅ６を設定した位置に至る。この左端部８２Ｂにまで巻回すると反対方向に向けて折り返して、第２巻回層８２の上に第３巻回層８３の左端部８３Ａの密な巻回を開始する。この折り返しのときには、上記と同様に、第２巻回層８２の左端部８２Ｂに巻き崩れ防止用ずれ部Ｅ７を設定するとともに、この巻き崩れ防止用ずれ部Ｅ７を、少ない巻回（図３の場合、１／２巻回）の斜め巻回８２Ｃ（中間巻き部）によって移行して第３巻回層８３の左端部８３Ａから密な巻回を開始する。この場合にも、斜め巻回８２Ｃによって緩み止め機能を持たせ、巻き崩れ防止用ずれ部Ｅ７に該当する端部の２巻回以上の巻線３を外側から押さえるように緩み止めの斜め巻回８２Ｃが行われて、巻き崩れの防止に加えて緩み止めによる巻線乱れの発生を防止している。

続いて、第３巻回層８３を左端部８３Ａから右端部８３Ｂにまで導線３を所定数だけ巻回する。最上層の第３巻回層８３を右端部８３Ｂまで巻回すると、この右端部８３Ｂの位置は、その下層に位置する第２巻回層８２の右端部８２Ａから、所定の巻き崩れ防止用ずれ部Ｅ８を設定した位置である。

第３巻回層８３の右端部８３Ｂまでの巻回を終了した導線３は、前記左分割巻き部７０の巻き始めの導線３と共に、不図示の回路部に接続するために導出される。

＜その他の変更態様＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に態様が限定されるものではなく、種々に態様を変更することが可能である。

例えば、上記実施形態においては、コア２０の形状は断面円形の丸棒形状を想定しているが、断面矩形または断面楕円もしくは長円形の扁平棒形状でもよく、その他、小型化が可能な種々の形状のものに変更することが可能である。

１０，５０ コイル部品
２０ コア
３０，６０ 巻線部
７０，８０ 分割巻き部
３１，７１，８１ 第１巻回層
３２，７２，８２ 第２巻回層
３３，７３，８３ 第３巻回層
３１Ｃ，３２Ｃ，７１Ｃ〜７３Ｃ，８１Ｃ，８２Ｃ 斜め巻回
Ｄ１〜Ｄ４，Ｅ１〜Ｅ８ 巻き崩れ防止用ずれ

Claims (3)

1. 鍔部を有しない棒状のコアと、コアの長手方向外周に融着線によらない導線が下層から上層に順次折り返して巻回されるソレノイド巻きに複数層巻回された巻線部とからなるコイル部品であって、
   前記巻線部の各巻回層において、下層巻回層の端部と上層巻回層の端部との間に、複数巻回分のスペースを有する巻き崩れ防止用ずれ部が設けられ、この巻き崩れ防止用ずれ部は、前記巻線部の各巻回層の巻幅方向両端部に配置され、
   前記巻き崩れ防止用ずれ部には、一端が前記下層巻回層の一端と接続されるとともに、他端が前記上層巻回層の一端と接続される中間巻き部が設けられ、
   前記中間巻き部は、前記複数巻回分の巻き崩れ防止用ずれ部の下層巻回層の上に、この部分の下層巻回層の巻回より少ない巻回で、前記コアの長手方向に対して斜めに形成され、
   前記上層巻回層および下層巻回層の巻回密度は前記中間巻き部の巻回密度よりも密とされていることを特徴とするコイル部品。
2. 前記巻線部が分割巻きされ、各分割巻き部において、各巻回層の巻幅方向両端部に、下層巻回層の端部と上層巻回層の端部との間に複数巻回分のスペースを有する巻き崩れ防止用ずれ部を設定して融着線によらない導線を巻回することを特徴とする請求項１記載のコイル部品。
3. 前記巻線部の分割巻きは、最下層の巻回層においても各分割巻き部に分割されていることを特徴とする請求項２記載のコイル部品。

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