JP6485071B2 - ノイズ対策部品 - Google Patents

Description

本発明は、ノイズ対策部品に関し、特に、電子機器などに用いられる巻き線型のノイズ対策部品に関する。

従来から電子機器などに内蔵されるＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ；電磁障害）除去用の電子部品では、コモンモードノイズに加えて、ノーマルモードノイズも除去したいという要求があった。そこで、単一のコアでコモンモードチョークコイルとノーマルモードチョークコイルとを備えたノイズ対策部品が提供されている。たとえば、特許文献１（特開２０１４−１３９９７３号公報）には、そのようなノイズ対策部品（デュアルモードチョークコイル）が開示されている。図７に、特許文献1に開示された従来のノイズ対策部品を示す。

このノイズ対策部品は、柱状部と、該柱状部の両端に該柱状部から張り出して形成された上鍔部、下鍔部とを有する磁性体コアと、一対の巻線が柱状部に同一方向に巻回されて形成されたコモンモードチョークコイル部と、コモンモードチョークコイル部から引き出された一対の巻線が上鍔部に互いに反対方向に巻回されて形成されたノーマルモードチョークコイル部とを備えている。すなわち、このノイズ対策部品においては、単一の磁性体コアでコモンモードチョークコイルとノーマルモードモードチョークコイルが形成されている。このノイズ対策部品では、ノーマルモードチョークコイル部が形成されることで、インピーダンスの周波数特性において共振点ができ、この共振周波数付近でのノーマルモードノイズを除去できる。

特開２０１４−１３９９７３号公報

しかしながら、上述した従来のノイズ対策部品（デュアルモードチョークコイル）の構成では、上鍔部から引き出された巻線が下鍔部に形成されている外部電極に、直接接続されるため、巻線の上鍔部からの引き出し部の距離が長くなり、この引き出し部によって断線しやすくなるおそれがある。例えば、プリント基板の製造工程では、プリント基板に部品が実装された後に、基板を洗浄する工程があるが、その洗浄工程時に巻線が断線する不良が発生しやすい。また、部品を樹脂でモールドして、固着力を強化する実装方法がとられることもある。その際、固定用の樹脂が巻線に入り込み、樹脂が固まるときの樹脂と巻線の収縮率の違いによって断線する不良が発生しやすい。従って、断線しにくいノイズ対策部品が強く要望されている。

そこで本発明においては、上述の問題を解決し、より断線を生じ難くすることが可能な巻き線型のノイズ対策部品を得ることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のノイズ対策部品は、巻芯部、及び、該巻芯部の両端部にそれぞれ設けられ、本体部と該本体部から連続して伸びる一対の柱状の脚部とをそれぞれ含む第１の鍔部並びに第２の鍔部を有して成る磁性コアと、巻芯部に同一方向に螺旋状に巻回される１対の巻線と、柱状の脚部それぞれについて、該脚部の少なくとも底面に形成された外部電極とを備え、上記１対の巻線が、該１対の巻線を構成する一方の巻線の一方の端部が、第１の鍔部を構成する一方の脚部に外部電極まで巻回されて該外部電極に接続され、一方の巻線の他方の端部が、第２の鍔部を構成する一方の脚部に外部電極まで巻回されて該外部電極に接続されるとともに、１対の巻線を構成する他方の巻線の一方の端部が、第１の鍔部を構成する他方の脚部に外部電極まで巻回されて該外部電極に接続され、他方の巻線の他方の端部が、第２の鍔部を構成する他方の脚部に外部電極まで巻回されて該外部電極に接続されていることを特徴とする。

本発明に係るノイズ対策部品によれば、巻芯部から引き出された１対の巻線の両端部それぞれが、１対の柱状の脚部に巻回され、さらにその端部が脚部底面に形成された外部電極に接続される。そのため、外部電極への引回し部分が短くなり、より断線を生じ難くすることが可能となる。

また、本発明に係るノイズ対策部品では、上記脚部が、該脚部の軸線方向に沿って径が異なる部分を有することが好ましい。

このようにすれば、脚部に巻回される巻線の径が変化することにより、複数の自己共振周波数を持つことになる。したがって、共振幅を広くすることができ、広帯域での高周波帯のノイズを除去できる。

また、本発明に係るノイズ対策部品では、第１の鍔部及び第２の鍔部の上端面に設けられた磁性板をさらに備えることが好ましい。

この場合、第１及び第２の鍔部と磁性板とで閉磁路が構成されるため、インピーダンスの周波数特性が良くなり、より効率的にノイズを除去できる。

本発明によれば、巻芯部から引き出された１対の巻線の両端部が１対の柱状の脚部にそれぞれ巻回され、さらにその端部が脚部底面の外部電極にそれぞれ接続される構成としたため、外部電極への引回し部分が短くなり、より断線を生じ難くすることが可能となる。

（ａ）は、第１実施形態に係るノイズ対策部品のＬＴ面を示す図（正面図）である。（ｂ）は、ＷＴ面を示す図（左側面図）である。（ｃ）は、ＷＴ面を示す図（右側面図）である。 第１実施形態に係るノイズ対策部品の等価回路を示す図である。 従来のコモンモードチョークコイル（比較例）、及び第１実施形態に係るノイズ対策部品のノーマルモードノイズの挿入損失特性を示すグラフである。 （ａ）は、第２実施形態に係るノイズ対策部品のＬＴ面を示す図（正面図）である。（ｂ）は、ＷＴ面を示す図（左側面図）である。（ｃ）は、ＷＴ面を示す図（右側面図）である。 第１実施形態に係るノイズ対策部品と第２実施形態に係るノイズ対策部品とのノーマルモードノイズの挿入損失特性を比較したグラフである。 （ａ）は、第３実施形態に係るノイズ対策部品のＬＴ面を示す図（正面図）である。（ｂ）は、ＷＴ面を示す図（左側面図）である。（ｃ）は、ＷＴ面を示す図（右側面図）である。 従来のデュアルモードチョークコイルを示す部分断面図である。

以下、図面とともに、本発明を実施するための形態について説明する。なお、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

［第１実施形態］
まず、図１〜図３を併せて用いて、第１実施形態に係る巻き線型のノイズ対策部品（デュアルモードチョークコイル）１について説明する。図１に、第１実施形態に係るノイズ対策部品１の構成を示す。ただし、同図（ａ）は、ＬＴ面を示す図（正面図）である。また、（ｂ）は、ＷＴ面を示す図（左側面図）であり、（ｃ）は、ＷＴ面を示す図（右側面図）である。図２は、ノイズ対策部品１の等価回路を示す。図３は、従来のコモンモードチョークコイル（比較例）、及びノイズ対策部品１それぞれのノーマルモードノイズの挿入損失特性を示すグラフである。

図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、ノイズ対策部品１は、磁性コア２と1対の巻線３及び４と磁性板１５とを備えている。磁性コア２は、円柱状の巻芯部５と、巻芯部５の両端にそれぞれ形成された第１の鍔部７と第２の鍔部８とで構成されている。

第１の鍔部７は、板状本体部９と１対の脚部１０ａ、１０ｂとから構成されている。１対の脚部１０ａ，１０ｂそれぞれは、角柱形状であり、板状本体部９の下面から下方に伸びるように形成されている。脚部１０ａの底面には外部電極１２ａが形成されている。同様に、脚部１０ｂの底面には外部電極１２ｂが形成されている。なお、外部電極１２ａ，１２ｂは脚部１０ａ，１０ｂの少なくとも底面に形成されていればよく、側面に及んで形成されていてもよい。

同様に、第２の鍔部８は、本体部１１と１対の脚部１０ｃ，１０ｄとから構成されている。１対の脚部１０ｃ，１０ｄそれぞれは、角柱形状であり、板状本体部１１の下側一側面に形成されている。脚部１０ｃの底面には外部電極１２ｃが形成されている。同様に、脚部１０ｄの底面には外部電極１２ｄが形成されている。なお、外部電極１２ｃ，１２ｄは脚部１０ｃ，１０ｄの少なくとも底面に形成されていればよく、側面に及んで形成されていてもよい。

磁性コア２には例えばフェライトなどが使用され、外部電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄには例えば銀が用いられる。

巻線３は、巻芯部５、脚部１０ａ、脚部１０ｃに巻回されている。巻線４は、巻芯部５、脚部１０ｂ、脚部１０ｄに巻回されている。巻芯部５においては、巻線３，４が同一方向に螺旋状に巻回されている。より具体的には、巻芯部５から一方の側に引き出された巻線３の一方の端部３aは、角柱形状の脚部１０aに螺旋状に巻回され、さらに一方の端部３aの先端が、角柱形状の脚部１０aの底面に形成された外部電極１２aに熱圧着にて接続されている。巻芯部５から他方の側に引き出された巻線３の他方の端部３ｃは角柱形状の脚部１０ｃに螺旋状に巻回され、さらに他方の端部３ｃの先端が、脚部１０ｃの底面に形成された外部電極１２ｃに熱圧着にて接続されている。

同様に、巻芯部５から一方の側に引き出された巻線４の一方の端部４ｂは角柱形状の脚部１０ｂに螺旋状に巻回され、さらに一方の端部４ｂの先端が、脚部１０ｂの底面に形成される外部電極１２ｂに熱圧着にて接続されている。巻芯部５から他方の側に引き出された巻線４の他方の端部４ｄは角柱形状の脚部１０ｄに螺旋状に巻回され、さらに他方の端部４ｄの先端が、脚部１０ｄの底面に形成された外部電極１２ｄに熱圧着にて接続されている。

巻線３、４の材料としては、例えばポリウレタン樹脂等の絶縁材料で被膜された銅線等が使用される。磁性板１５は、第１の鍔部７と第２の鍔部８の上端面に磁性材料の接着剤により接着されている。磁性板１５の材料としては、例えばフェライト等が用いられる。

巻芯部５と、巻芯部５に同一方向に螺旋状に巻回された巻線３の中間部３ｅ及び巻線４の中間部４ｅとによって、コモンモードチョークコイル部１３（図２参照）が構成されている。また、脚部１０aに巻線部３a、脚部１０ｂに巻線部４ｂ、脚部１０ｃに巻線部３ｃ、脚部１０ｄに巻線部４ｄがそれぞれ巻回されることによって、それぞれノーマルモードチョークコイル部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ（図２参照）が構成されている。

ノイズ対策部品１は、図２に示すような等価回路となる。すなわち、コモンモードチョークコイル部１３を構成する巻線３の中間部３ｅの両端にノーマルモードチョークコイル部１４ａ、１４ｃが直列に接続されると共に、コモンモードチョークコイル１３部を構成する巻線４の中間部４ｅの両端にノーマルモードチョークコイル部１４ｂ、１４ｄが直列に接続されている。

上述した第１実施形態のノイズ対策部品１は、たとえば次の方法で製造される。まず、磁性コア２が作製される。具体的には、磁性コア２の形状を備えた金型内に、フェライトなどの磁性体粉末が充填され、加圧されて成型される。そして、得られた成型体が焼成されて磁性コア２が得られる。

次に、外部電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄが形成される。具体的には、第１の鍔部７に形成された脚部１０ａ、１０ｂ、および第２の鍔部８に形成された１０ｃ、１０ｄの底面にそれぞれ銀ペーストが塗布され、焼付けられる。これにより、外部電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄが形成される。

次に、磁性コア２に巻線３と巻線４が巻回される。具体的には、脚部１０ａの底面に形成された外部電極１２ａに巻線３の一方の端部３ａの先端が接続され、圧着されて固定され、巻線３の一方の端部３ａが脚部１０ａに巻芯部５に向かって巻線４ｂと同一方向に巻回される。同様に、脚部１０ｂの底面に形成された外部電極１２ｂに巻線４の一方の端部４ｂの先端が接続され、圧着されて固定され、巻線４の一方の端部４ｂが脚部１０ｂに巻芯方部５に向かって巻線３ａと同一方向に巻回される。

続けて、巻芯部５に巻線３、４の中間部分である巻線３ｅと４ｅがまとめて同一方向に巻回される。そして、巻芯部５から他方側に引き出された巻線３の他方の端部３ｃが、外部電極１２ｃ側に向かって脚部１０ｃに螺旋状に巻回される。そして、他方の端部３ｃの先端が脚部１０ｃの底面に形成された外部電極１２ｃに接続され、圧着されて固定される。同様に、巻芯部５から他方側に引き出された巻線４の他方の端部４ｄが、脚部１０ｄに螺旋状に巻回される。そして、他方の端部４ｄの先端が脚部１０ｄの底面に形成された外部電極１２ｄに接続され、圧着されて固定される。次に、磁性板１５が磁性コア２（第１、第２鍔部の本体部９、１１）の上端面に接着接合され固定される。

以上のような構成からなるノイズ対策部品１で得られる、ノーマルモードの周波数−挿入損失特性について、図３を参照しながら説明する。

図３において、グラフ（１）は、比較のために一般的なコモンモードチョークコイルのノーマルモードノイズの挿入損失特性を示したものである。ここで、一般的なコモンモードチョークコイルとして、上述した図１に示すノイズ対策部品１の脚部１０a〜１０ｄに巻線の端部４ａ〜４ｄが巻回されていないものを用いた。

グラフ（２）は、ノイズ対策部品１においてノーマルモードチョークコイル部１４a、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄのリアクタンス値を３ｎＨに設定したもののノーマルモードの挿入損失特性を示すグラフである。

図３のグラフ（１）とグラフ（２）に示すように、本実施形態のノイズ対策部品１は、一般的なコモンモードチョークコイルと比べて、５ＧＨｚの周波数帯での挿入損失が４７ｄＢ大きくなる特性を示した。よって、本実施形態のノイズ対策部品１は、角柱形状の脚部１０a、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄにてノーマルモードチョークコイル部１４a、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが形成されるためノーマルモードノイズの除去が可能であることが確認された。

以上、説明したように、本実施形態によれば、巻線３及び巻線４が巻芯部５から引き出され、角柱形状の脚部１０a、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄにそれぞれ螺旋状に巻回されているため、引き回し部の距離が短くなり、断線防止の効果を奏することが可能となる。

また、巻芯部５と本体部９、１１と磁性板１５によって閉磁路が形成されるため、コモンモードチョークコイル部のインダクタンスを高くすることができる。

［第２実施形態］
次に、図４，５を併せて用いて、第２実施形態に係るノイズ対策部品（デュアルモードチョークコイル）２１について説明する。

図４は、第２実施形態に係るノイズ対策部品２１の構成を示す。ただし、同図（ａ）は、ＬＴ面を示す図（正面図）である。また、（ｂ）は、ＷＴ面を示す図（左側面図）であり、（ｃ）は、ＷＴ面を示す図（右側面図）である。図５においてグラフ（２）は、ノイズ対策部品２１で得られるノーマルモードノイズの挿入損失特性を示す。なお、同図のグラフ（１）は、参考にノイズ対策部品１のノーマルモードノイズの挿入損失特性を示したものである。なお、図中、上述したノイズ対策部品１と同一な構成には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。以下ノイズ対策部品１と異なる構成について説明する。

図４に示すように、ノイズ対策部品２１は、ノイズ対策部品１と基本的な構成は同様であり、磁性コア２と1対の巻線３及び４と磁性板１５とを備えている。磁性コア２は、巻芯部５と、巻芯部５の両端にそれぞれ形成された第１の鍔部７と第２の鍔部８とで形成されている。

ノイズ対策部品２１とノイズ対策部品１との相違点は、ノイズ対策部品１では、脚部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが角柱状に形成されているのに対して、ノイズ対策部品２１おいては脚部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄが、上下が逆にされた角錐台形状に形成されていることである。そのため、角錐台形状の脚部２２ａに巻回される巻線部３ａ、角錐台形状の脚部２２ｂに巻回される巻線部４ｂ、角錐台形状の脚部２２ｃに巻回される巻線部３ｃ、及び角錐台形状の脚部２２ｄに巻回される巻線部４ｄは、それぞれ軸線方向に沿って底面側にいくにしたがって径が小さくなる。すなわち、ある部分の径が他の部分の径と異なるコイル部によってノーマルモードチョークコイル部が形成されている。

以上のような構成からなるノイズ対策部品２１の電気的特性について図５を参照しつつ説明する。図５において、グラフ（２）は、ノイズ対策部品２１で得られるノーマルモードノイズの挿入損失特性を示すグラフである。なお、同図においてグラフ（１）は、参考にノイズ対策部品１のノーマルモードノイズの挿入損失特性をあわせて示したものである。

軸線方向に沿って径の異なる各脚部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄに巻線３、４を巻回すことで、軸線方向に沿って径の異なるコイル部が形成され、そのため複数の自己共振周波数を持つことになる。この結果により、図５のグラフ（２）に示すように、角柱状の脚部１０ａ〜１０ｄに形成されたノーマルモードチョークコイル部１４ａ〜１４ｄを有するノイズ対策部品１よりも広い高周波帯域でのノイズを除去することが可能となる。

［第３実施形態］
続いて、図６を用いて、第３実施形態に係るノイズ対策部品（デュアルモードチョークコイル）３０について説明する。

図６は、本発明の第３実施形態に係るノイズ対策部品３０の構成を示す。ただし、同図（ａ）は、ＬＴ面を示す図（正面図）である。また、（ｂ）は、ＷＴ面を示す図（左側面図）であり、（ｃ）は、ＷＴ面を示す図（右側面図）である。なお、図中、上述したノイズ対策部品１と同一な構成には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。以下ノイズ対策部品１と異なる構成について説明する。

ノイズ対策部品３０とノイズ対策部品１との相違点は、ノイズ対策部品１では、脚部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが角柱状に形成されているのに対して、ノイズ対策部品３０では脚部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄが角錐台形状に形成されていることである。そのため、角錐台形状の脚部３１ａに巻回される巻線部３a、角錐台形状の脚部３１ｂに巻回される巻線部４ｂ、角錐台形状の脚部３１ｃに巻回される巻線部３ｃ、及び角錐台形状の脚部３１ｄに巻回される巻線部４ｄは、それぞれ底面側にいくにしたがって径が大きくなる。すなわち、ある部分の径が他の部分の径と異なるように形成されるコイル部によってノイズ対策部品３０のノーマルモードチョークコイル部がそれぞれ形成されている。

以上のような構成からなるノイズ対策部品３０は、上述した第２実施形態と同様に、軸線方向に沿って径の異なる各脚部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄに巻線３，４を巻回すことで、軸線方向に沿って径の異なるコイル部が形成され、そのため複数の自己共振周波数を持つことになる。この結果により、角柱形状の脚部１０ａ〜１０ｄに形成されたノーマルモードチョークコイル部１４ａ〜１４ｄを有するノイズ対策部品１よりも広い高周波帯域でのノイズを除去することが可能となる。加えて、脚部の底面積が広いことから部品の安定性が優れているという効果も奏する。

以上、本発明の第１〜第３実施形態に係るノイズ対策部品の構造、製造方法について説明した。しかしながら、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、発明の趣旨に沿って、種々の変形をなすことができる。例えば、上記実施形態では、脚部を角柱形状又は角錐台形状に形成していたが、例えば、円柱形状や円錐台形状等としてもよい。また、磁性板１５はなくてもよい。

１，２１，３０ ノイズ対策部品（デュアルモードチョークコイル）
２ 磁性コア
３，４ 巻線
５ 巻芯部
７ 第１の鍔部
８ 第２の鍔部
９，１１ 本体部
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ 脚部
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ 脚部
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ 脚部
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ 外部電極
１５ 磁性板

Claims (3)

1. 巻芯部、及び、該巻芯部の両端部にそれぞれ設けられ、本体部と該本体部から連続して伸びる一対の柱状の脚部とをそれぞれ含む第１の鍔部並びに第２の鍔部を有して成る磁性コアと、
   前記巻芯部に同一方向に螺旋状に巻回される１対の巻線と、
   前記柱状の脚部それぞれについて、該脚部の少なくとも底面に形成された外部電極と、を備え、
   前記１対の巻線は、前記１対の巻線を構成する一方の巻線の一方の端部が、前記第１の鍔部を構成する一方の脚部に外部電極まで巻回されて該外部電極に接続され、前記一方の巻線の他方の端部が、前記第２の鍔部を構成する一方の脚部に外部電極まで巻回されて該外部電極に接続されるとともに、前記１対の巻線を構成する他方の巻線の一方の端部が、前記第１の鍔部を構成する他方の脚部に外部電極まで巻回されて該外部電極に接続され、前記他方の巻線の他方の端部が、前記第２の鍔部を構成する他方の脚部に外部電極まで巻回されて該外部電極に接続されており、
   前記巻芯部に同一方向に螺旋状に巻回された前記１対の巻線の中間部によって、コモンモードチョークコイル部が構成されるとともに、前記第１の鍔部を構成する一方の脚部に巻回された前記一方の巻線の一方の端部、前記第２の鍔部を構成する一方の脚部に巻回された前記一方の巻線の他方の端部、前記第１の鍔部を構成する他方の脚部に巻回された前記他方の巻線の一方の端部、及び、前記第２の鍔部を構成する他方の脚部に巻回された前記他方の巻線の他方の端部それぞれによって、ノーマルモードチョークコイル部が構成されていることを特徴とするノイズ対策部品。
2. 前記脚部は、該脚部の軸線方向に沿って径が異なる部分を有することを特徴とする請求項１に記載のノイズ対策部品。
3. 前記第１の鍔部及び第２の鍔部の上端面に設けられた磁性板をさらに備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のノイズ対策部品。
   

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