JP6098126B2

JP6098126B2 - コイル部品

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Publication number: JP6098126B2
Application number: JP2012250430A
Authority: JP
Inventors: 孝潔工藤; 健油川; 勇喜成澤
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2012-11-14
Filing date: 2012-11-14
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2032-11-14
Also published as: CN103811150B; CN103811150A; JP2014099501A

Description

本発明は、低背型のコアを用いたコイル部品に関する。

携帯通信端末や、デジタルスチルカメラなど、小型の電子機器に用いられるコイル部品には、インダクタンス値等の電気的特性に加えて、容易に面実装可能であることや、低背化が求められている。そこで、容易に面実装可能であって、低背化を実現したコイル部品として、短い円柱状の巻芯部と矩形（略正方形）の鍔を有するコアを用いたコイルが、提案されている（特許文献１等参照）。

また、巻芯部や鍔部の外周形状を矩形としたコアを用いたコイルも提案されている（特許文献２等参照）。

特開２００５−２１００５５号公報特開２０００−２６９０４９号公報

例えば、実装の際にコイルの向きを容易に識別したいという要求がある場合に、コアにおける鍔部の形状を正方形のような正多角形ではなく、長方形のような、正多角形ではない多角形状としたい場合がある。しかしながら、鍔部の形状が長方形であって、巻芯部の外周形状が円形である低背のコアを用いたコイル部品では、鍔部における長辺方向の端部が、巻芯部及び巻線から離れていることにより、当該部分に割れや欠けが生じ易くなる傾向がある。また、このようなコイル部品では、鍔部における短辺方向の端部が巻芯部に近いために、巻線の巻数が制限される問題がある。

また、巻芯部の外周形状を、鍔部に合わせて矩形としたコイル部品では、特に線径が大きい場合において巻線を巻芯部に密着させて巻くことが難しく、巻線の長さが長くなることによりコイル部品の抵抗値が上がり、電気的特性が劣るという問題があった。

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、巻線部における周回部の抵抗値を抑制しつつ、鍔部に割れや欠けが発生することを防止したコイル部品に関する。

上記目的を達成するために、本発明に係るコイル部品は、
略楕円の外周形状を有する巻芯部と、前記巻芯部の両端部に接続されており、長さの互いに異なる辺を含む略多角形の外周形状を有する一対の鍔部と、を有し、前記巻芯部の中心軸に平行な方向の長さが、前記中心軸に直交する方向の長さより短い低背型のコアと、
前記巻芯部に巻きつけられた巻回部を有する巻線と、を有する。

本発明に係るコイル部品は、外周形状が略楕円の巻芯部と、長さの互いに異なる辺を含む略多角形の外周形状を有する鍔部とを有するコアを用いている。このようなコイル部品は、鍔部の外周形状が非正多角形であっても、鍔部の端部が巻芯部及び巻線の巻回部から離れ過ぎるのを防止し、当該部分に割れや欠けが生じることを効果的に防止できる。また、巻芯部の外周形状が楕円であるため、巻回部と巻芯部との間に隙間が生じ難くなるため、巻線部を構成する被覆線が長くなることに伴う抵抗値の上昇を、効果的に防止することができる。

また、鍔部の外周形状は、長さの互いに異なる辺を含む略多角形であれば特に限定されないが、略八角形であることが好ましい。

鍔部の外周形状を略八角形とすることにより、鍔部の外周形状が略四角形である場合に比べて、鍔部における角部が、巻芯部及び巻線から離れすぎるのを防止できるため、このようなコイル部品は、鍔部の角部に割れや欠けが生じることを、より効果的に防止できる。

また、例えば、前記巻芯部は、前記鍔部との接続部分に、前記巻芯部の外周形状が前記鍔部に向かって徐々に拡大する傾斜部を有しても良い。

このような傾斜部を有するコイル部品は、鍔折れに対する耐久性が高く、外部から鍔部に衝撃が加えられた場合にも、損傷が発生し難い。

また、本発明に係るコイル部品は、前記巻線の前記巻回部を外周側から覆うように備えられており、磁性体を含む樹脂によって構成される樹脂部を、さらに有しても良い。

本発明に係るコイル部品は、鍔部の外周面と巻回部の外周面との間に形成される間隔が、外周方向に沿って変化することを抑制することができる。したがって、巻回部の外周側に形成される樹脂部の厚さについても、外周方向に沿う変化を抑制することができるため、樹脂部が厚すぎたり、あるいは薄すぎたりすることによって、樹脂部の一部が脱落又は剥離することを防止できる。

また、例えば、前記鍔部の外周形状は、前記中心軸に直交する第１対称軸を基準として略対称に配置されており互いに略平行である第１の一対の辺と、前記中心軸及び前記第１対称軸に直交する第２対称軸を基準として互いに略対称に配置されており互いに略平行である第２の一対の辺とを有しても良く、
前記巻芯部の外周形状を構成する楕円は、前記第１対称軸及び前記第２対称軸に対して所定の傾きを有する長軸及び短軸を有しても良い。

巻芯部の配置角度を、鍔部の外周形状に対して調整することにより、鍔部の外周面と巻芯部の外周面との間に形成される間隔を、適宜調整することが可能である。たとえば、鍔部の外周側面における所定位置に、巻線の端部を固定するような場合は、第１及び第２対称軸と長軸及び短軸との角度を調整することにより、巻線における固定端部と巻回部との間の距離を、所定の範囲に調整することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るコイル部品の平面図、正面図及び底面図である。図２は、図１に示すコイル部品の概略断面図である。図３は、図１に示すコイルに用いられるコアの平面図及び正面図である。図４は、図３に示すコアの製造方法を説明した概念図である。図５は、図３に示すコアの製造方法に用いるセンタレス加工機を説明した概念図である。図６は、本発明の第２実施形態及び第３実施形態に係るコイル部品を表す平面図である。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係るコイル部品２９の平面図（図１（ａ））、正面図（図１（ｂ））、及び底面図（図１（ｃ））である。図１に示すように、コイル部品２９は、低背型のコア３０と、巻線６０とを有する。また、後述するように、コイル部品２９は、コア３０の第２鍔部４２に形成された端子部と、巻線６０の巻回部６２を外周側から覆うように備えられる樹脂部７６を有する。

図３は、図１に示すコイル部品２９に用いられるコア３０を表す平面図（図３（ａ））及び正面図（図３（ｂ））である。コア３０は、略楕円の外周形状を有する巻芯部３２と、巻芯部３２の両端部に接続されている第１鍔部３６及び第２鍔部４２とを有する。第１鍔部３６及び第２鍔部４２は、例えば辺３６ａ，３６ｅと辺３６ｃ，３６ｇのように長さの互いに異なる辺を含む略八角形の外周形状を有している。

図３（ｂ）に示すように、巻芯部３２は、中心軸Ｚ方向の長さが短い楕円柱形状を有しており、第１鍔部３６及び第２鍔部４２も、中心軸Ｚに直交する方向に延在する平板形状を有しており、コア３０は、低背型のコアである。なお、本明細書における説明では、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、コア３０の寸法のうち、中心軸Ｚに平行な方向の長さＬ１（第１鍔部端面４０から第２鍔部端面４６までの幅）が、中心軸Ｚに直交する方向の長さＬ２又はＬ３（辺３６ａから辺３６ｅまでの幅又は辺３６ｃから辺３６ｇまでの幅）より短いコアを、低背型のコアとする。

図３（ｂ）に示すように、巻芯部３２は、第１鍔部３６及び第２鍔部４２との接続部分に、巻芯部３２の外周形状が鍔部に向かって徐々に拡大する傾斜部３４ａ，３４ｂを有している。すなわち、巻芯部３２は、第１鍔部３６及び第２鍔部４２との接続部分において、中心軸Ｚに直交する方向の断面積が、その他の部分より大きくなっている。

図２は、図１に示すコイル部品２９の断面図である。巻芯部３２の外周側には、巻線６０の巻回部６２が配置されている。巻線６０の巻回部６２は、その内周面が、巻芯部３２の外周面である巻芯部外周面３４に密着するように巻きつけられている。巻回部６２の巻き数等は、特に限定されないが、巻回部６２の外周面が、第１鍔部３６の外周面３８及び第２鍔部４２の外周面４４より内周側に配置されていることが好ましい。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、巻線６０は、コア３０の巻芯部３２に巻きつけられた巻回部６２と、巻線６０に電力を供給するための端子部と巻回部６２とを接続する接続部６３，６４とを有する。図１（ｂ）に示すように、接続部６３，６４の端部は、巻回部６２から引き出されて、端子部の一部である結線部７０ｂ，７２ｂに固定されている。

図１（ｂ）及び図２に示すように、第１鍔部３６と第２鍔部４２の間には、巻芯部３２及び巻線６０の巻回部６２に加えて、樹脂部７６が形成されている。樹脂部７６は、巻回部６２を外周側から覆うように備えられており、磁性体を含む樹脂によって構成される。

図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示すように、第２鍔部４２には、実装基板にコイル部品２９を固定し、巻線６０に電力を供給するための端子部が形成されている。端子部は、例えばコア３０の表面に形成された導電材料のメッキ層等によって構成されるが、特に限定されない。端子部は、実装部７０ａ及び実装部７０ａに接続する結線部７０ｂと、実装部７２ａ及び実装部７２ａに接続する結線部７２ｂとによって構成される。図１（ｃ）に示すように、実装部７０ａ，７２ａは、第２鍔部端面４６に、互いに離間するように形成されている。コイル部品２９は、実装部７０ａ，７２ａと実装基板のランドとを、はんだ等を介して接続することにより実装される。

結線部７０ｂ，７２ｂは、第２鍔部４２の外周面４４に、互いに離間するように形成されている。結線部７０ｂ，７２ｂを外周面４４に形成することにより、コイル部品２９を実装した後も、巻線６０と端子部との接続状態を、容易に視認することができる。なお、結線部７０ｂ，７２ｂの形成位置は、第２鍔部４２の外周面４４に限定されず、結線部は、第２鍔部端面４６側に外周面４４まで連続する溝部を形成し、当該溝部の壁面に形成されていても良い。

以下に、図４及び図５等を用いて、コイル部品２９の製造方法を説明する。コイル部品２９の製造方法では、まず、図３に示すコア３０を製造する。コア３０の製造方法は特に限定されないが、例えば図５に示すようなセンタレス加工機等を用いて製造することができる。

図４は、コア３０の製造工程を表す概念図である。センタレス加工機を用いたコア３０の製造方法では、まず、図４（ａ）に示すワーク１０を準備する。ワーク１０は、柱状の基体部１２と、基体部１２の一方の端部１４に接続している回転基準部２０とを有する。

基体部１２と回転基準部２０とは、プレス成形等によって一体に成形されている。基体部１２は、製造後にコア３０（図１（ｃ）参照）となる部分であり、基体部１２における側周面１８の周方向の形状は、製造されるインダクタンスコア３０における鍔部３６，４２の外周形状と同一である。

回転基準部２０の外周面は、センタレス加工機において調整車５４の外周面と接触する基準外周面２２となっている。基準外周面２２は、センタレス加工機において調整車５４の外周面と接触し、ワーク１０は、調整車５４の外周面上において、基準外周面２２に沿って回転する。ワーク１０では、基準外周面２２の少なくとも一部、好ましくはその全体が、基体部１２の側周面１８より外径側に位置しており、回転基準部２０は、基体部１２より外径側に突出している。基準外周面２２の周方向の形状は、コア３０（図１（ａ）参照）の巻芯部３２の外周形状に合わせて決定され、基準外周面２２の外周形状は、巻芯部３２と相似形状である楕円形状を有している。

ワーク１０は、鉄等の金属、フェライト等の磁性材料によって構成される。また、ワーク１０の製造方法は特に限定されないが、例えばフェライト粉末をプレス成形することによって製造することが、生産性等の面から好ましい。特に、基体部１２における他方の端部１６をワーク１０の端部とし、回転基準部２０を基体部１２の一方の端部１４のみに設けることにより、このようなワーク１０は、単純な金型を用いたプレス成形によって製造することが可能であり、生産性に優れている。

図４（ａ）に示すワーク１０は、図５に示すセンタレス加工機により、まず図４（ｂ）に示す半完成ワーク２８の状態まで加工される。図５に示すように、センタレス加工機では、ワーク１０が基準外周面２２に沿って回転している状態において、砥石５０が、ワーク１０の基体部１２の側周面１８に接触し、基体部１２の一部を研削することによって、巻芯部３２を形成する。

半完成ワーク２８における巻芯部３２の外周形状は、基準外周面２２の周方向の形状と略相似形状となり、その配置は、基準外周面２２の周方向の形状を略９０度回転させた状態となる。図４（ｂ）に示すように、半完成ワーク２８は、柱状の芯部３２と、その両端部に接続する一対の鍔部３６ａ，４２と、一方の鍔部３６ａに接続する回転基準部２０を有している。

次に、センタレス加工機において、半完成ワーク２８から回転基準部２０が除去され、図２（ｃ）に示すコア３０が製造される。この工程では、半完成ワーク２８における回転基準部２０と鍔部３６ａとの間に砥石が挿入され、基体部から回転基準部２０が切り離される。

次に、図３に示すコア３０における一方の鍔部に、図１（ｂ）及び図１（ｃ）等に示すような端子部７０ａ，７０ｂ，７２ａ，７２ｂを形成したのち、被覆線等を巻芯部３２に巻回し、巻線６０を形成する。この際、巻線６０の両端部は、図１（ｂ）に示す結線部７０ｂ，７２ｂに、はんだ付け又は圧着等によって固定される。端子部７０ａ，７０ｂ，７２ａ，７２ｂは、例えばコア３０の表面に、銀等の導電材料を焼成メッキすることによって形成することができるが、端子部７０ａ，７０ｂ，７２ａ，７２ｂの形成方法は特に限定されない。

最後に、巻回部６２の外周側に、磁性体を含む樹脂ペーストを塗布又は充填したのち乾燥することにより、図２に示すような樹脂部７６を形成し、コイル部品２９を得る。樹脂部７６に含まれる樹脂は、特に限定されないが、例えばエポキシ樹脂等が上げられる。また、樹脂部７６に含まれる磁性体についても、特に限定されないが、例えばフェライト、鉄、合金等の粉末を用いることができる。

本実施形態に係るコイル部品２９に用いるコア３０の鍔部３６，４２は、長さの互いに異なる辺を含む、正多角形ではない多角形状の外周形状を有し、このようなコイル部品２９は、実装の際等に、コイルの向きを容易に識別することが可能である。また、巻芯部３２の外周形状を、円ではなく楕円とすることにより、図３（ａ）に示すように、辺３６ｃ及び辺３６ｇのような鍔部３６，４２における長辺方向の両端部が、巻芯部３２及び巻回部６２から離れ過ぎるのを防止し、当該部分に割れや欠けが生じることを効果的に防止できる。また、コイル部品２９は、鍔部３６，４２に加えられる上下方向（中心軸Ｚに平行な方向）の衝撃に対して良好な耐久性を有するため、鍔部３６，４２を薄くすることが可能であり、低背化に対して有利である。

また、鍔部３６，４２の外周形状を略八角形とすることにより、鍔部３６，４２の外周形状が略四角形である場合（図６（ａ）参照）に比べて、鍔部３６，４２における角部を、巻芯部３２及び巻線６０に近づけることができる。したがって、このようなコイル部品２９は、鍔部３６，４２の角部に割れや欠けが生じることを、より効果的に防止できる。また、巻芯部３２の外周形状が楕円であるため、巻芯部が長方形である場合に比べて、巻回部６２と巻芯部３２との間に隙間が生じ難くなる。そのため、コイル部品２９は、巻回する被覆線を巻芯部に密着させることができず被覆線が長くなり抵抗値が上昇する問題を、効果的に防止することができる。

さらに、図３（ｂ）に示すように、巻芯部３２が傾斜部３４ａ，３４ｂを有するため、コイル部品２９は、上下方向の衝撃に対して良好な耐久性を有する。また、樹脂部７６はコア３０に比べて熱によって変形し易いため、コア３０は、温度変化に伴い樹脂部７６より変形力を受ける恐れがあるが、傾斜部３４ａ，３４ｂを有するコア３０は、このような変形力に対しても良好な耐久性を有する。さらに、コア３０は、傾斜部３４ａ，３４ｂが無い場合に比べて鍔部３６，４２を薄くすることが可能であり、低背化に対して有利である。また、傾斜部３４ａ，３４ｂを除く巻芯部３２の断面積を小さくした場合でも、傾斜部３４ａ，３４ｂを設けることにより、コア３０の磁気飽和を抑制することができる。

また、コイル部品２９は、鍔部３６，４２の外周面３８，４４と巻回部６２の外周面との間に形成される間隔が、外周方向に沿って変化することを抑制することができる（図１（ａ）参照）。したがって、この間隔を充填するように、巻回部６２の外周側に形成される樹脂部７６の厚さについても、外周方向に沿う変化を抑制することができる。したがって、コイル部品２９は、樹脂部７６が厚すぎたり、あるいは薄すぎたりする部分が形成されることを抑制し、樹脂部７６の一部が脱落又は剥離することを防止できる。また、外周方向の厚さの変化が抑制された樹脂部７６は、良好な磁気シールド効果を奏する。

その他の実施形態
本発明に係るコイル部品における鍔部の外周形状は、長さの互いに異なる辺を含む略多角形であれば特に限定されず、図６（ａ）に示すコイル部品７９のように、略長方形であっても良い。コイル部品７９では、巻芯部３２の長軸と、第１鍔部８６の外周形状を構成する長方形の長辺とが平行になるように、巻芯部３２と第１鍔部８６とが配置されている。なお、コイル部品７９は、鍔部の外周形状が異なることを除き、第１実施形態に係るコイル部品２９と同様の構成を有する。

また、本発明に係るコイル部品において、巻芯部の外周形状を構成する楕円の長軸及び短軸は、鍔部の外周形状を構成する多角形の辺に対して、任意の角度を形成することができる。例えば、図６（ｂ）に示すコイル部品８９において、鍔部の外周形状は、中心軸Ｚに直交する第１対称軸ＭＳ１を基準として略対称に配置されており互いに略平行である第１の一対の辺３６ａ，３６ｅと、中心軸Ｚ及び第１対称軸ＭＳ１に直交する第２対称軸ＭＳ２を基準として互いに略対称に配置されており互いに略平行である第２の一対の辺３６ｃ，３６ｇとを有する。

そして、巻芯部９２の外周形状を構成する楕円は、第１対称軸ＭＳ１及び第２対称軸ＭＳ２に対して所定の傾きαを有する長軸９３ａ及び短軸９３ｂを有する。このように、巻芯部９２の配置角度を、鍔部（第１鍔部３６）の外周形状に対して調整することにより、鍔部３６の外周面と巻芯部９２の外周面との間に形成される間隔を、適宜調整することが可能である。

図６（ｂ）に示すように、巻芯部９２の回りに形成される巻回部（不図示）の対角方向に接続部９５，９６を引き出し、下鍔部の対角方向に結線部（図１（ｂ）参照）を形成するような場合において、楕円の軸９３ａ，９３ｂと対称軸ＭＳ１，ＭＳ２の間に形成される傾きαを調整することにより、巻回部と結線部との絶縁距離を確保することが可能である。この場合、絶縁距離の確保と鍔部の耐久性を両立させる観点から、図６（ｂ）に示す傾きαは、０度より大きく４５度より小さい角度とすることができる。なお、コイル部品８９は、巻芯部９２の傾きα及び接続部９５，９６が異なることを除き、第１実施形態に係るコイル部品２９と同様の構成を有する。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、巻芯部９２の外周形状は、正確な楕円である必要はなく、円弧と直線を繋げたリング形状等についても、上述の効果を奏するものについては、略楕円に含まれる。

１０…ワーク
２８…半完成ワーク
２９，７９，８９…コイル部品
３０…コア
３２，９２…巻芯部
３４…巻芯部外周面
３４ａ，３４ｂ…傾斜部
３６，８６…第１鍔部
４２…第２鍔部
６０…巻線
６２…巻回部
７６…樹脂部

Claims

略楕円の外周形状を有する巻芯部と、前記巻芯部の両端部に接続されており、長さの互いに異なる辺を含む略八角形の外周形状を有する一対の鍔部と、を有し、前記巻芯部の中心軸に平行な方向の長さが、前記中心軸に直交する方向の長さより短い低背型のコアと、
前記巻芯部に巻きつけられた巻回部を有する巻線と、を有し、
前記鍔部の外周形状は、前記中心軸に直交する第１対称軸を基準として略対称に配置されており互いに略平行である第１の一対の辺と、前記中心軸及び前記第１対称軸に直交する第２対称軸を基準として互いに略対称に配置されており互いに略平行である第２の一対の辺とを有し、
前記巻芯部の外周形状を構成する楕円は、前記第１対称軸及び前記第２対称軸に対して所定の傾きを有する長軸及び短軸を有することを特徴とするコイル部品。
前記巻芯部は、前記鍔部との接続部分に、前記巻芯部の外周形状が前記鍔部に向かって徐々に拡大する傾斜部を有することを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
前記巻線の前記巻回部を外周側から覆うように備えられており、磁性体を含む樹脂によって構成される樹脂部を、さらに有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコイル部品。