JP6562701B2 - コイル部品 - Google Patents

Description

本発明は、コアと、コアの内部に埋設されたコイルとを備えるコイル部品に関する。

例えば、特許文献１，２及び３には、それぞれ、このタイプのリアクトル（コイル部品）が開示されている。

特許文献１に開示されたリアクトルは、内側コア部と、内側コア部の外側に配されるコイルと、コイルの外側に配される外側コア部と、コイルの両端面を覆うように内側コア部と外側コア部とを連結する連結コア部とを備えている。
特許文献１の段落００５１に記載されているように、内側コア部は低透磁率部材で形成され、外側コア部及び連結コア部は高透磁率材料で形成される。
また、特許文献２に開示されたコイル部品は、絶縁体で周囲を囲んだコイルを、磁性粉末と樹脂からなる磁芯の内部に埋設した構造を有している。特許文献２には、磁気飽和を生じにくくするために、磁路の途中に高磁気抵抗部材を配することが記載されている。
また、特許文献３に開示されたコイル部品は、複合磁性体と、磁気抵抗部と、コイルとを備えている。特許文献３には、磁気抵抗部とコイルの内周面と間に隙間を設けることが記載されている。

特開２０１１−１３８９３８号公報 特開２００６−４９５７号公報 特開２０１４−１４６７０７号公報

特許文献１のコイル部品は、連結コア部のみならず外側コア部にも高透磁率材料を用いている。このため、このコイル部品は、零磁場でのインダクタンスが高く、強磁場でのインダクタンスとの差が大きい（直流重畳特性が十分ではない）という問題点がある。
一方、特許文献２又は３に記載のコイル部品には、そのコアが磁性体粉末と液状の樹脂の混合物を用いて形成されているため、損失（コアロス）が大きいという問題点がある。

そこで、本発明は、コアとコアの内部に埋設されたコイルとを備えるコイル部品であって、損失が小さくかつ良好な直流重畳特性を有するコイル部品を提供することを目的とする。

本発明によれば、第１のコイル部品として、
内周面と、外周面と、前記内周面及び前記外周面に連続する一対の端面とを有するコイルと、
前記内周面の内側に配置される第１コアと、
前記外周面の外側に配置される第２コアと、
前記一対の端面の各々の少なくとも一部をそれぞれ覆い、第１コアと第２コアとを連結する一対の第３コアと、を備え、
第３コアの零磁場での透磁率は、第１コア及び第２コアの零磁場での透磁率よりも高いコイル部品が得られる。

また、本発明によれば、第２のコイル部品として、第１のコイル部品であって、
前記コイルの巻軸と直交する面内において、前記第３コアの夫々は、前記コイルの前記外周面よりも大きいサイズを有しており、且つ、前記コイルの前記外周面よりも外側に張り出している
コイル部品が得られる。

また、本発明によれば、第３のコイル部品として、第１又は第２のコイル部品であって、
前記コイルの巻軸と直交する面内において、前記コイルの中心を通る直線と前記コイルの内周面との２つの交点間の距離のうち最短のものは、前記コイルの巻軸の方向における前記コイルのサイズの０．５倍以上である
コイル部品が得られる。

また、本発明によれば、第４のコイル部品として、第１乃至第３のいずれかのコイル部品であって、
前記第１コア及び前記第２コアは、同一材料からなるスラリー状の磁性体を硬化させたものであり、
前記第３コアは、圧粉コアであるコイル部品が得られる。

また、本発明によれば、第５のコイル部品として、第４のコイル部品であって、
前記コイルの巻軸の延びる方向において底部と開口部とを有するケースを更に備えており、
前記第１コア、前記第２コア、前記第３コア及び前記コイルは、前記ケース内に配置されており、
前記第１コア及び前記第２コアは、前記コイルと前記第３コアに対して密着している
コイル部品が得られる。

また、本発明によれば、第６のコイル部品として、第５のコイル部品であって、
前記ケースは、前記底部と前記開口部とを繋ぐ側面部を有しており、
前記底部よりも前記開口部に近い方の前記第３コアは、前記側面部から離れて位置しており、
前記底部よりも前記開口部に近い方の前記第３コアと前記側面部との間には、前記第２コアの一部が少なくとも部分的に入り込んでいる
コイル部品が得られる。

また、本発明によれば、第７のコイル部品として、第６のコイル部品であって、
前記開口部よりも前記底部に近い方の前記第３コアは、前記側面部から離れて位置しており、
前記開口部よりも前記底部に近い方の前記第３コアと前記側面部との間には、前記第２コアの一部が少なくとも部分的に入り込んでいる
コイル部品が得られる。

また、本発明によれば、第８のコイル部品として、第１乃至第７のいずれかのコイル部品であって、
前記第１コアと前記一対の第３コアの各々との間にギャップ材がそれぞれ設けられているコイル部品が得られる。

また、本発明によれば、第９のコイル部品として、第８のコイル部品であって、
前記ギャップ材の縁部が前記コイルの前記内周面に接しているコイル部品が得られる。

また、本発明によれば、第１０のコイル部品として、第８のコイル部品であって、
前記ギャップ材の縁部が前記コイルの前記内周面から離れているコイル部品が得られる。

また、本発明によれば、第１１のコイル部品として、第９又は第１０のコイル部品であって、
前記ギャップ材の厚みが均一であるコイル部品が得られる。

また、本発明によれば、第１２のコイル部品として、第９又は第１０のコイル部品であって、
前記ギャップ材の厚みが前記コイルの巻軸に垂直な方向に沿って変化しているコイル部品が得られる。

また、本発明によれば、第１３のコイル部品として、第８乃至第１２のコイル部品であって、
前記一対の第３コアは、互いに対向する面にそれぞれ前記ギャップ材に対応する凸部を有し、前記凸部間の距離は、前記コイルの前記一対の端面間の距離よりも小さいコイル部品が得られる。

また、本発明によれば、第１４のコイル部品として、第１３のコイル部品であって、
前記凸部は、前記コイルの巻軸と直交する方向において、前記コイルの前記内周面から離れて位置しており、
前記凸部と前記内周面の間には、前記第１コアの一部が介在している
コイル部品が得られる。

更に、本発明によれば、第１５のコイル部品として、第８のコイル部品であって、
前記ギャップ材は、第４コアを介して別のギャップ材に積層されているコイル部品が得られる。

第３コアの零磁場での透磁率が第２コアの零磁場での透磁率よりも高いことから全体としてインダクタンスを下げることができ、直流重畳特性を改善することができる。

本発明の第１の実施の形態によるコイル部品の構造を示す断面図である。 図１のコイル部品の製造工程の一工程を説明するための図である。 図２の工程に続く一工程を説明するための図である。 図３の工程に続く一工程を説明するための図である。 図４の工程に続く一工程を説明するための図である。 本発明の第２の実施の形態によるコイル部品の構造を示す断面図である。 図１のコイル部品の右半分における各部の磁気抵抗を説明するための図である。 図７の磁気抵抗と磁束との関係を説明するための図である。 図１のコイル部品及び図６のコイル部品と比較例１，２の電流重畳特性の測定結果の一例を示す図である。 図９の測定結果を現したグラフである。 比較例１の構造を示す部分断面図である。 比較例２の構造を示す部分断面図である。 図１のコイル部品及び図３のコイル部品と比較例１，２の損失の測定結果の一例を示す図である。 本発明の第３の実施形態によるコイル部品の構造を示す部分断面図である。 図１のコイル部品と図１４のコイル部品との特性の測定結果の一例を示す図である。 本発明の第４の実施形態によるコイル部品の構造を示す部分断面図である。 本発明の第５の実施形態によるコイル部品の構造を示す部分断面図である。 本発明の第６の実施形態によるコイル部品の構造を示す部分断面図である。 本発明の第７の実施形態によるコイル部品の構造を示す部分断面図である。 本発明の第８の実施形態によるコイル部品の構造を示す部分断面図である。

（第１の実施の形態）
図１に示されるように、本発明の第１の実施の形態によるコイル部品１０は、コイル１１と、コイル１１の内周側に配置される第１コア１２と、コイル１１の外周側に配置される第２コア１３と、一対の第３コア１４，１５と、第１コア１２と第３コア１４，１５の各々との間に配置されるギャップ材１６，１７と、これらを収容するケース１８とを備えている。図１において、コイル１１の巻軸は、図の左右方向中央に位置し、図の上下方向に沿って延びている。

コイル１１は、絶縁体（図示せず）により被覆された導電線（図示せず）を直線状の巻軸を有するように螺旋状に巻回して形成されている。詳しくは、本実施の形態のコイル１１は、巻軸と直交する面内において、円環状の形状を有している。コイル１１は、導電線を巻回して形成した巻回体の周囲を覆う絶縁体を更に有していてもよい。いずれにしても、コイル１１は、内周面と外周面及びこれらに連続する一対の端面を有している。

図示されたコイル１１は、内径Ｄを有していると共に、巻軸の方向（即ち、高さ方向）においてサイズＨを有している。詳しくは、内径Ｄは、巻軸の方向と直交する平面内においてコイル１１の内周面が規定する円の直径である。本実施の形態のコイル１１は、Ｄ／Ｈ≧０．５を満たしている。即ち、比較的背が低い。

第１コア１２は、コイル１１の内周面に接するように、コイル１１の内周面の内側に配置される。また、第２コア１３は、コイル１１の外周面に接するように、コイル１１の外周面の外側に配置される。これら第１コア１２と第２コア１３は、同一の材料を用いて同時に形成される。具体的には、第１コア１２及び第２コア１３は、軟磁性金属粉末、熱硬化性バインダ成分、溶媒等からなるスラリー２００（図５参照）を熱硬化させて形成される。また、第１コア１２と第２コア１３は、比較的低い透磁率を有する。具体的には、第１コア１２と第２コア１３の透磁率は、３〜１５であり、好ましくは７〜１２であり、特に１０程度が好ましい。なお、以下の説明において、スラリー２００を硬化させて形成したコアを、注型コアと呼ぶことがある。

一対の第３コア１４，１５は、コイル１１の一対の端面を覆い、第１コア１２と第２コア１３とを機械的及び磁気的に連結する。その結果、第１コア１２、第２コア１３及び第３コア１４，１５は、閉磁路を形成する。一対の第３コア１４，１５の各々は、鉄合金粉末等の飽和磁束密度の高い軟磁性金属粉末を、高い圧力によって圧縮成型して形成された圧粉コアである。これらの第３コア１４，１５は、実質的に均一な厚みと、一対の平らな主表面を有する板状の形状を有している。また、第３コア１４，１５は、第１コア１２と第２コア１３に比較して高い透磁率を有する。具体的には、第３コア１４，１５の透磁率は５０以上であり、好ましくは５０〜１５０であり、特に９０程度が好ましい。

詳しくは、コイル１１の巻軸と直交する面内において、第３コア１４，１５は、夫々、コイル１１の外周面よりも大きいサイズを有しており、且つ、コイル１１の外周面よりも外側に張り出している。具体的には、本実施の形態の第３コア１４，１５は、コイル１１の外周面よりも大きな径を有する円板形状を有しており、径方向において、コイル１１の外周面を越えて外側に張り出している。そのため、仮に第３コア１４，１５とコイル１１とをコイル１１の巻軸の方向に沿って見た場合、コイル１１は、第３コア１４，１５に隠れて見えない。

ギャップ材１６，１７は、空気でもよい。しかし、組み付け性や熱伝導性を考慮すると、ギャップ材１６，１７は、磁気抵抗の高い物質（一般的に非金属、非磁性）、例えばアルミナ、を用いて形成されることが望ましい。

ケース１８は、例えばアルミニウム等の金属からなる。図示されたケース１８は、コイル１１の巻軸の延びる方向において開口部１８Ａ及び底部１８Ｂを有すると共に、開口部１８Ａと底部１８Ｂとを繋ぐ側面部１８Ｓを有している。より具体的には、底部１８Ｂは円板形状を有しており、側面部１８Ｓは円筒形状を有している。第１コア１２、第２コア１３、第３コア１４，１５及びコイル１１は、ケース１８内に配置されている。ケース１８内において、第１コア１２及び第２コア１３は、コイル１１と第３コア１４，１５に対して密着している。底部１８Ｂよりも開口部１８Ａに近い方の第３コア１５は、側面部１８Ｓから離れて位置している。即ち、コイル１１の巻軸と直交する平面内において、第３コア１５は、側面部１８Ｓよりも小さい。このような第３コア１５と側面部１８Ｓとの間には、第２コア１３の一部が部分的に入り込んでいる。同様に、開口部１８Ａよりも底部１８Ｂに近い方の第３コア１４は、側面部１８Ｓから離れて位置している。即ち、コイル１１の巻軸と直交する平面内において、第３コア１４は、側面部１８Ｓよりも小さい。このような第３コア１４と側面部１８Ｓとの間には、第２コア１３の一部が入り込んでいる。

次に、図２乃至図５を参照して、図１のコイル部品１０の製造方法について説明する。

まず、図２に示すように、ケース１８を用意し、ケース１８の底部１８Ｂに一方の第３コア１４を載置する。一方の第３コア１４の一面上には、あらかじめ一方のギャップ材１６が接着等により設けられている。本実施の形態の第３コア１４は、ケース１８の側面部１８Ｓよりも小さいサイズを有していることから、側面部１８Ｓと第３コア１４との間には隙間ができている。このような設計としていることから、第３コア１４のサイズにバラつきがあったとしても、第３コア１４とケース１８との位置的関係が問題となることはない。

次に、図３に示すように、一方の第３コア１４の一面上にコイル１１を載置する。このとき、一方のギャップ材１６の縁部がコイル１１の内周面から所定の距離Ｃ以上離れるように、一方のギャップ材１６のサイズと位置を設定することができる。これにより、位置合わせが容易になる。

次に、図４に示すように、第１コア１２及び第２コア１３の原料であるスラリー２００を開口部１８Ａを通してコイル１１が完全に浸るまでケース１８内に流し込む。即ち、本実施の形態において、流し込んだスラリー２００の上面（液面）はコイル１１の上端１１Ｕよりも上方に位置している。コイル１１の上端１１Ｕよりも上方に位置するスラリー２００は、第１コア１２及び第２コア１３の主部を形成するものではなく、余分なものであるが、後述するように、この余分なスラリー２００の存在により、第１コア１２及び第２コア１３と第３コア１５との密着度を高めることができる。

また、スラリー２００をケース１８内に流し込んだ際、スラリー２００の一部は、ギャップ材１６とコイル１１の内周面との間及びケース１８の側面部１８Ｓと第３コア１４との間に入り込む。ギャップ材１６とコイル１１の内周面との間に入り込んだスラリー２００は、後述する熱硬化により、第１コア１２の一部となる。同様に、ケース１８の側面部１８Ｓと第３コア１４との間に入り込んだスラリー２００は、後述する熱硬化により、第２コア１３の一部となる。

本実施の形態においては、開口部１８Ａがコイル１１の巻軸の方向において開いていることから、スラリー２００をコイル１１の内側にも外側にも流し込むことができる。換言すると、本実施の形態においては、開口部１８Ａがコイル１１の巻軸の方向において開いていることから、第１コア１２と第２コア１３の双方を注型コアとすることができる。

次に、図５に示すように、他方の第３コア１５をコイル１１上に載置する。上述したように、本実施の形態の第３コア１５は、ケース１８の側面部１８Ｓよりも小さいサイズを有していることから、側面部１８Ｓと第３コア１４との間には隙間が形成される。他方の第３コア１５の一面には、あらかじめ他方のギャップ材１７が接着等により設けられている。ギャップ材１７は、ギャップ材１６と同様に、コイル１１の内周面から所定の距離Ｃ以上離れて位置している。他方の第３コア１５は、一対の第３コア１４，１５が互いに正対するように、配置される。また、このとき一対のギャップ材１６，１７が互いに正対するように、他方のギャップ材１７は他方の第３コア１５の一面上に設けられている。

他方の第３コア１５をケース１８の底部１８Ｂに向かって押え付けると、ギャップ材１７とコイル１１の内周面との間にスラリー２００の一部が入り込むと共に余分なスラリー２００が第３コア１５とケース１８の側面部１８Ｓとの間に入り込む。この状態において、加熱してスラリー２００を硬化させる。これにより、スラリー２００を、注型コアである第１コア１２及び第２コア１３に変化させる。このことから理解されるように、ギャップ材１７とコイル１１の内周面との間に入り込んだスラリー２００は、第１コア１２の一部となり、第３コア１５とケース１８の側面部１８Ｓとの間に入り込んだスラリー２００は、第２コア１３の一部となる。本実施の形態においては、上述したようにして、第１コア１２及び第２コア１３を第３コア１４，１５とコイル１１とに密着させ、コイル部品１０を得ることができる。

以上のように本実施の形態では、第１コア１２及び第２コア１３の双方に注型コアを用いる。これにより、コイル部品１０の直流重畳電流を通電しない零磁場でのインダクタンスを抑えて、直流重畳特性を改善することができる。また、コイル部品１０の損失も小さい。なお、これらの効果については、後述する。

特に、本実施の形態においては、コイル１１の巻軸の方向においてケース１８は開口部１８Ａと底部１８Ｂとを有しており、コイル１１は底部１８Ｂ上に載置された第３コア１４の上に載置されている。そのため、コイル１１の内側のスペースも外側のスペースもケース１８の開口部１８Ａを通して視認可能な状態にあることから、スラリー２００を開口部１８Ａを通してコイル１１の内側にも外側にも流し込むことができる。そのため、第１コア１２及び第２コア１３の双方を注型コアとすることができる。

また、本実施の形態では、コアの一部（具体的には、第１コア１２及び第２コア１３）を、スラリー２００を用いて形成する。これにより、コイル１１とその周囲のコア（第１コア１２、第２コア１３並びに第３コア１４，１５）との間の隙間をなくすことができる。その結果、組み付け精度に依存するコイル部品１０の特性のバラつきを低減し又は無くすことができると共にコイル１１のガタツキを抑制することができ、コイル部品１０の使用時における騒音を低減することができる。更に、本実施の形態では、固体である圧粉コアの数を減らすことができ、それによって組み付け工程を簡略化することができる。加えて、本実施の形態では、比較的透磁率の高い圧粉コアの数を減らし、比較的透磁率の低い注型コアを用いることで、コストを削減することができる。

また、上述したように、本実施の形態において、コイル１１の巻軸の方向におけるサイズＨとコイル１１の内径Ｄとは、Ｄ／Ｈ≧０．５を満たしている。そのため、第３コア１４，１５間の距離を小さくすることができると共に第２コア１３の高さを抑えることができる。第２コア１３の高さが高いと、第２コア１３の高さ方向の中ほどにおいて磁束がコイル１１側に集まる可能性があるが、本実施の形態のように第２コア１３の高さを抑えると、径方向に張り出した第３コア１４，１５の影響により、第２コア１３内における磁束分布の均一化を図ることができる。

上述した実施の形態において、コイル１１は、巻軸と直交する面内において円環状の形状を有していたが、本発明は、これに限定されるわけではない。コイルは、コイルの巻軸と直交する面内において、角丸四角形や楕円形、競技用トラック形状の外形を有するものであってもよい。

加えて、本実施の形態のコイル１１と異なる形状のコイルについても、上述したＤ／Ｈ≧０．５（即ち、内径ＤがサイズＨの０．５倍以上）と同等の要件を満たしている限り、上述した効果と同様の効果が得られる。ここで、本実施の形態のコイル１１と異なる形状のコイルの場合、内径Ｄに相当する長さは、そのコイルの巻軸と直交する面内において、コイルの中心を通る直線とコイルの内周面との２つの交点間の距離のうち最短のものとなる。従って、上述したＤ／Ｈ≧０．５に相当する条件は、「コイルの巻軸と直交する面内において、コイルの中心を通る直線とコイルの内周面との２つの交点間の距離のうち最短のものは、コイルの巻軸の方向におけるコイルのサイズの０．５倍以上である」となる。かかる条件を満たしていると、コイルの巻軸の方向におけるサイズを抑えて磁束分布の均一化を図ることができる。

更に、上述したように、コイル１１の巻軸と直交する面内において、第３コア１４，１５の夫々は、コイル１１の外周面よりも大きいサイズを有しており、且つ、コイル１１の外周面よりも外側に張り出している。これにより、第３コア１４，１５と第２コア１３とがなす内角部分において、コイル１１側に磁束が入り込むことを低減することができる。

加えて、ギャップ材１６，１７は磁気抵抗が高いことから、仮にギャップ材１６，１７がコイル１１の内周面まで達していると磁束がギャップ材１６，１７を避けてコイル１１の導体に入り込み交流銅損が増えてしまうおそれがある。これに対して、本実施の形態においては、ギャップ材１６，１７がコイル１１の内周面から所定の距離Ｃ以上離れて位置しており、ギャップ材１６，１７とコイル１１の内周面との間には第１コア１２の一部が設けられている。そのため、磁束がコイル１１の導体に入り込むことを防ぎ、交流銅損を低く抑えることができる。

なお、上記実施の形態では、第１コア１２及び第２コア１３として注型コアを用い、第３コア１４，１５として圧粉コアを用いている。しかしながら、第１コア１２及び第２コア１３として圧粉コアを用いてもよいし、第３コア１４，１５として注型コアを用いてもよい。あるいは、これらのコアは、成型した磁性体粉末に樹脂を浸透させ、その後樹脂を硬化させて形成するようにしてもよい。いずれにしても、第３コア１４，１５の零磁場での透磁率が、第１コア１２及び第２コア１３の零磁場での透磁率よりも高くなるように、第１コア１２、第２コア１３及び第３コア１４，１５が形成されていればよい。

（第２の実施の形態）
次に、図６を参照して、本発明の第２の実施の形態によるコイル部品２０について説明する。図６において、図１の構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付与している。そして、それらの説明は省略される。

図６に示されるように、コイル部品２０は、一対の第３コア２４，２５を有している。第３コア２４，２５は、互いに対向する面のギャップ材１６，１７に対応する領域に、それぞれ凸部２４１，２５１を有している。凸部２４１，２５１間の距離Ｓ１は、コイル１１の端面間の距離（コイル１１の高さ）Ｈよりも小さい。凸部２４１，２５１の存在により、ギャップ材１６，１７間の距離Ｓ２を、コイル１１の高さに依存することなく設定することができる。

また、凸部２４１，２５１は、径方向（即ち、コイル１１の巻軸と直交する方向）において、コイル１１の内周面から離れて位置しており、凸部２４１，２５１とコイル１１の内周面の間には、第１コア１２の一部が介在している。本実施の形態において、コイル１１の内周面と凸部２４１，２５１との距離Ｃとコイル１１の内径Ｄとは、０．０１≦Ｃ／Ｄ≦０．４９を満たしている。コイル１１の内周面と凸部２４１，２５１との距離Ｃとコイル１１の内径Ｄとは、０．０２≦Ｃ／Ｄ≦０．２５を満たしていることが好ましく、０．０３≦Ｃ／Ｄ≦０．１を満たしていることが更に好ましい。

その他の点は、コイル部品１０と同じである。コイル部品２０の製造方法も、コイル部品１０の製造方法と同じである。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。また、凸部２４１，２５１の高さを変更することにより、コイル部品２０のインダクタンスを変更することができる。つまり、コイル部品２０のインダクタンスは、注型コア（第１コア１２）の厚みに依存する。注型コアの厚みの変化に対するコイル部品２０のインダクタンスの変化の割合は、比較的小さい。よって、製造バラつきによる注型コアの厚みの変化は、インダクタンスの変化として表れにくい。

また、本実施の形態によれば、凸部２４１，２５１が径方向においてコイル１１の内周面から離れて位置しており、凸部２４１，２５１とコイル１１の内周面の間に第１コア１２の一部が介在していることから、コイル１１の端面と内周面とで形成される角部近辺に磁束が集中してしまい、角部から漏れた磁束がコイル１１に入り込んでしまうことを避けることができる。

次に、本発明によるコイル部品の磁気特性について説明する。ここでは、第１の実施の形態によるコイル部品１０について説明するが、第２の実施の形態によるコイル部品２０についても同様である。

図７に示すように、コイル部品１０の各部に磁気抵抗Ｒが存在していると仮定する。コイル１１に電流が流れると、これらの磁気抵抗Ｒを含む磁気回路には、図８に示すような磁束Ｉが発生する。なお、図７及び図８は、図１のコイル部品１０の右半分に相当する。

図８において、第３コア１４，１５は、比較的高い透磁率を有しているので、磁気抵抗Ｒｐ１＝Ｒｐ２＝Ｒｐ３＝０とみなすことができる。一方、第１コア１２及びギャップ材１６，１７は比較的低い透磁率を有しているので、磁気抵抗Ｒｉ１，Ｒｉ２，Ｒｉ３，Ｒｇ，Ｒｇ’は、高い値を持つ。ここで、磁気抵抗Ｒｉ１は、コイル１１に近い位置にあるので強磁場の影響を受け、磁気飽和に近づいて透磁率が低下する。そのため、磁気抵抗Ｒｉ１は、磁気抵抗Ｒｉ２及びＲｉ３よりも高い値を持つ。しかし、磁気抵抗Ｒｉ２及びＲｉ３に対応する部分には、ギャップ材１６，１７が設けられている。これらのギャップ材１６，１７は、第１コア１２における磁気抵抗Ｒｉ１，Ｒｉ２，Ｒｉ３の不均衡を均一化するように働く。その結果、磁束Ｉ１，Ｉ２及びＩ３は互いに等しい値に近づく。つまり、コイル１１の内周面に囲まれた領域において、磁束の分布は均一化される。

上記のように、コイル１１の内周面で囲まれた領域において、磁束の分布が均一化される。その結果、磁気飽和が回避され、コイル部品１０の直流重畳特性が改善される。コイル部品１０，２０の直流重畳特性は、図９及び図１０に示されるように、直流重畳電流が１５０Ａ以上の領域においても高いインダクタンスを示す。

図９及び図１０には、比較のため、比較例１，２のコイル部品の直流重畳特性も示されている。比較例１，２のコイル部品の構造は、図１１，１２に示されるとおりである。詳述すると、図１１に示すコイル部品３０は、コイル３１と、コア３２と、ケース３３とを有している。コア３２は、コイルの内周側、外周側及び端面側の区別なく同一の材料で一体に構成される注型コアである。また、図１２に示すコイル部品４０は、コイル４１と、コア４２と、複数（ここでは４個）の高磁気抵抗材（ギャップ材）４３と、ケース４４とを備えている。コア４２は、複数の圧粉コアを組み合わせて構成される。なお、圧粉コアの透磁率は注型コアの透磁率よりも高い。

また、図１３に示すように、第１及び第２の実施の形態によるコイル部品１０，２０の損失は、注型コアを用いる比較例１のコイル部品３０の損失よりも小さい。比較例２のコイル部品４０の損失は、第１及び第２の実施の形態によるコイル部品１０，２０の損失とほぼ同じである。しかし、図９及び図１０から理解されるように、比較例２のコイル部品４０のインダクタンスは、電流の増加に伴い低下割合が増加する。つまり、比較例２よりも第１及び第２の実施の形態の直流重畳特性は優れている。

以上のように、第１及び第２の実施の形態によるコイル部品１０，２０は、良好な直流重畳特性を有し、かつ低損失である。

なお、特許文献１のコイル部品は、前述したように、外側コア部として高透磁率材料を用いている。そのため、零磁場での透磁率が強磁場での透磁率に対して高くなりすぎる。つまり、特許文献１のコイル部品の直流重畳特性は、零磁場での透磁率と強磁場での透磁率との差が大きい。上述した第１の実施の形態及び第２の実施の形態のように、第２コア１３を第１コア１２と同一材料とすることで、直流重畳特性を改善することができ、かつ低損失とすることができる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態によるコイル部品について説明する。図１４から理解されるように、本実施形態によるコイル部品５０は、ギャップ材を有していない点で、第１の実施の形態によるコイル部品１０と異なる。その他の点は、コイル部品１０と同じである。

図１５に示すように、コイル部品１０とコイル部品５０の特性は、一見すると、ほぼ同じである。しかし、コイル部品１０とコイル部品５０との間で、直流重畳電流（１５０Ａ，２５０Ａ）に対するインダクタンスの測定結果（直流重畳特性）及び損失にそれほどの影響を与えずに、直流重畳電流を通電していないときの（０Ａ）インダクタンスをギャップ材により調整することができている。

（その他の実施の形態）
第１及び第２の実施の形態では、ギャップ材１６，１７がほぼ均一な厚みを有している。しかし、ギャップ材の形状は、これに限らない。図１６乃至図１８に示すコイル部品６０，７０，８０は、ギャップ材２６１〜２６３，２７１〜２７３の厚みをコイル１１の巻軸に垂直な方向に沿って、内周側から外周側に向かって（またはその逆に）変化させたものである。

図１６に示すように、第４の実施の形態によるコイル部品６０では、ギャップ材２６１，２７１の厚みを内周側から外周側に向かって厚くしている。このように、ギャップ材２６１，２７１の厚みを内周側から外周側に向かって厚くすると、コイル１１の内周面で囲まれた領域における磁束の分布をより均一にすることができる。なお、コイル部品６０の中央部（図の左側）にはギャップ材２６１，２７１を設けなくてもよい（厚み＝０）。

図１７に示すように、第５の実施の形態によるコイル部品７０では、ギャップ材２６２，２７２の厚みを内周側から外周側に向かって薄くしている。このように、ギャップ材２６２，２７２の厚みを内周側から外周側に向かって薄くすると、コイル部品７０の交流銅損を低減することができる。

図１８に示すように、第６の実施の形態によるコイル部品８０では、ギャップ材２６３，２７３の厚みを内周側から外周側に向かって厚くした後薄くしている。ギャップ材２６３，２７３の厚みを内周側から外周側に向かって厚くした後薄くすると、磁束の分布を均一化しつつ交流銅損を低減することができる。

第１及び第２の実施の形態のコイル部品１０，２０は、一対のギャップ材１６，１７を備えている。しかし、本発明のコイル部品は、３以上のギャップ材を用いてもよい。例えば、図１９に示すように、第７の実施の形態に係るコイル部品９０は、一対のギャップ材積層体２６５，２７５を有している。各ギャップ材積層体２６５（２７５）は、圧粉コアからなる第４コア２６６（２７６）を介して複数のギャップ材２６７（２７７）を積層したものである。換言すると、一のギャップ材２６７（２７７）は、第４コア２６６（２７６）を介して別のギャップ材２６７（２７７）に積層されている。このようなギャップ材積層体２６５，２７５を用いると、コイル部品９０の交流銅損を低減することができる。本実施の形態において、各ギャップ材積層体２６５（２７５）に含まれるギャップ材２６７（２７７）は２つであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、各ギャップ材積層体２６５（２７５）に含まれるギャップ材２６７（２７７）は３つ以上であってもよい。また、第４コア２６６（２７７）は圧粉コアからなるものであったが、注型コアで構成してもよい。

また、第１及び第２の実施の形態では、ギャップ材１６，１７がコイル１１の内周面から離れている。しかしながら、ギャップ材１６，１７とコイル１１との間の距離は、コイル部品の使用目的に応じて任意に設定することができる。例えば、図２０に示すように、第８の実施形態に係るコイル部品１００では、ギャップ材１６，１７がコイル１１の内周面に接している。ギャップ材１６，１７をコイルに近づけることで、コイル部品１００の零磁場でのインダクタンスを低下させ、直流重畳特性を向上させることができる。

本発明によるコイル部品は、例えば車載リアクトルとして適している。但し、本発明は、リアクトル以外の様々なコイル部品に適用可能である。

本発明は上記実施の形態に限定されることなく種々の変形、変更が可能である。例えば、上述した様々な実施形態を必要に応じて組み合わせてもよい。

１０ コイル部品
１１ コイル
１１Ｕ 上端
１２ 第１コア
１３ 第２コア
１４，１５ 第３コア
１６，１７ ギャップ材
１８ ケース
１８Ａ 開口部
１８Ｂ 底部
１８Ｓ 側面部
２０ コイル部品
２４，２５ 第３コア
２４１，２５１ 凸部
３０ コイル部品
３１ コイル
３２ コア
３３ ケース
４０ コイル部品
４１ コイル
４２ コア
４３ 高磁気抵抗材
４４ ケース
５０，６０，７０，８０，９０，１００ コイル部品
２００ スラリー
２６１〜２６３，２７１〜２７３ ギャップ材
２６５，２７５ ギャップ材積層体
２６６，２７６ 第４コア
２６７，２７７ ギャップ材

Claims (12)

1. 内周面と、外周面と、前記内周面及び前記外周面に連続する一対の端面とを有するコイルと、
   前記内周面の内側に配置される第１コアと、
   前記外周面の外側に配置される第２コアと、
   前記第１コアと前記第２コアとを連結する一対の第３コアと、を備え、
   前記第３コアは、それぞれ一対の平らな主表面を有しており、
   前記第３コアは、前記主表面の一方が前記一対の端面にそれぞれ接するように前記一対の端面をそれぞれ覆っており、
   前記第３コアの零磁場での透磁率は、前記第１コア及び前記第２コアの零磁場での透磁率よりも高いものであり、
   前記コイルの巻軸と直交する面内において、前記第３コアの夫々は、前記コイルの前記外周面よりも大きいサイズを有しており、且つ、前記コイルの前記外周面よりも外側に張り出している
   コイル部品。
2. 請求項１に記載のコイル部品であって、
   前記コイルの巻軸と直交する面内において、前記コイルの中心を通る直線と前記コイルの内周面との２つの交点間の距離のうち最短のものは、前記コイルの巻軸の方向における前記コイルのサイズの０．５倍以上である
   コイル部品。
3. 請求項１又は請求項２に記載のコイル部品であって、
   前記第１コア及び前記第２コアは、同一材料からなるスラリー状の磁性体を硬化させたものであり、
   前記第３コアは、圧粉コアである
   コイル部品。
4. 請求項３に記載のコイル部品であって、
   前記コイルの巻軸の延びる方向において底部と開口部とを有するケースを更に備えており、
   前記第１コア、前記第２コア、前記第３コア及び前記コイルは、前記ケース内に配置されており、
   前記第１コア及び前記第２コアは、前記コイルと前記第３コアに対して密着している
   コイル部品。
5. 請求項４に記載のコイル部品であって、
   前記ケースは、前記底部と前記開口部とを繋ぐ側面部を有しており、
   前記底部よりも前記開口部に近い方の前記第３コアは、前記側面部から離れて位置しており、
   前記底部よりも前記開口部に近い方の前記第３コアと前記側面部との間には、前記第２コアの一部が少なくとも部分的に入り込んでいる
   コイル部品。
6. 請求項５に記載のコイル部品であって、
   前記開口部よりも前記底部に近い方の前記第３コアは、前記側面部から離れて位置しており、
   前記開口部よりも前記底部に近い方の前記第３コアと前記側面部との間には、前記第２コアの一部が少なくとも部分的に入り込んでいる
   コイル部品。
7. 請求項１から請求項６までのいずれかに記載のコイル部品であって、
   前記第１コアと前記一対の第３コアの各々との間にそれぞれギャップ材が設けられている
   コイル部品。
8. 請求項７に記載のコイル部品であって、
   前記ギャップ材の縁部が前記コイルの前記内周面に接している
   コイル部品。
9. 請求項７に記載のコイル部品であって、
   前記ギャップ材の縁部が前記コイルの前記内周面から離れている
   コイル部品。
10. 請求項８又は請求項９に記載のコイル部品であって、
    前記ギャップ材の厚みが均一である
    コイル部品。
11. 請求項８又は請求項９に記載のコイル部品であって、
    前記ギャップ材の厚みが前記コイルの巻軸に垂直な方向に沿って変化している
    コイル部品。
12. 請求項７に記載のコイル部品であって、
    前記ギャップ材は、第４コアを介して別のギャップ材に積層されている
    コイル部品。
    

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