JP7456196B2

JP7456196B2 - コイル部品

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Publication number: JP7456196B2
Application number: JP2020035713A
Authority: JP
Inventors: 雄悟浅井; 葵常盤; 大輔占部
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2020-03-03
Filing date: 2020-03-03
Publication date: 2024-03-27
Anticipated expiration: 2040-03-03
Also published as: US20210280358A1; JP2021141129A

Description

本発明はコイル部品に関し、特に、ドラム型コアを用いたコイル部品に関する。

ドラム型コアを用いたコイル部品としては、特許文献１に記載されたコイル部品が知られている。特許文献１に記載されたコイル部品は、ドラム型コアの巻芯部に２本のワイヤが巻回されており、２本のワイヤの一端は一方の鍔部に設けられた端子電極に継線され、２本のワイヤの他端は他方の鍔部に設けられた端子電極に継線された構成を有している。

特開２０１８－１４８０８１号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたコイル部品においては、ワイヤの端部近傍において２本のワイヤが大きく離間することから、例えば、コモンモードチョークコイルとして使用する場合、Ｓパラメータなどの特性に大きなばらつきが生じるという問題があった。このような問題を解決するためには、鍔部に溝を設け、溝内にワイヤを収容する方法が考えられるが、溝の形状やサイズによっては、コイル部品の作製時においてワイヤを溝内に収容しづらかったり、Ｓパラメータなどの特性のばらつきを十分に抑えることができないなどの問題がある。

したがって、本発明は、ドラム型コアに複数のワイヤが巻回されてなるコイル部品において、コイル部品の作製時における作業効率を高めるとともに、Ｓパラメータなどの特性のばらつきを十分に抑えることを目的とする。

本発明によるコイル部品は、第１の鍔部、第２の鍔部及び第１の鍔部と第２の鍔部の間に位置する巻芯部とを含むドラム型コアと、第１の鍔部に設けられた複数の端子電極と、第２の鍔部に設けられた複数の端子電極と、巻芯部に巻回され、一端が第１の鍔部に設けられた複数の端子電極のいずれかに接続され、他端が第２の鍔部に設けられた複数の端子電極のいずれかに接続された複数のワイヤとを備え、第１及び第２の鍔部には側面がテーパー状である溝が設けられており、複数のワイヤは溝内に収容されていることを特徴とする。

本発明によれば、コイル部品の作製時においてワイヤを溝内に収容しやすくなることから、作業効率が向上する。しかも、テーパー状の側面によって、溝内におけるワイヤの位置決め効果も高められることから、溝内におけるワイヤの移動などによるＳパラメータなどの特性のばらつきを抑えることが可能となる。

本発明において、溝内における複数のワイヤの占積率は６０％以上であっても構わない。これによれば、溝を形成することによるドラム型コアのボリュームの減少が抑えられることから、高い磁気特性を得ることが可能となる。

本発明において、複数のワイヤは第１及び第２のワイヤを含み、溝は、第１のワイヤを収容する第１の溝と、第２のワイヤを収容する第２の溝を含み、第１の溝と第２の溝は平行であっても構わない。これによれば、溝内において複数のワイヤが干渉することがない。

本発明によるコイル部品は、第１及び第２の鍔部に固定された板状コアをさらに備え、溝は、板状コアと向かい合う面に設けられており、板状コアには溝と重なる位置に溝が設けられていても構わない。これによれば、第１及び第２に設けられた溝の断面サイズを小さく設計しても、ワイヤと板状コアの干渉を防止することが可能となる。

このように、本発明によれば、ドラム型コアに複数のワイヤが巻回されてなるコイル部品において、コイル部品の作製時における作業効率が高められるとともに、Ｓパラメータなどの特性のばらつきを十分に抑えることが可能となる。

図１は、本発明の第１の実施形態によるコイル部品１の外観を示す略斜視図である。図２は、本発明の第１の実施形態によるコイル部品１の外観を示す略斜視図である。図３は、コイル部品１から板状コア２０を取り外した状態を示す略斜視図である。図４は、板状コア２０の外観を示す略斜視図である。図５は、溝１１Ｇを拡大して示す略斜視図である。図６は、溝１１Ｇの内部におけるワイヤＷ１，Ｗ２の位置を説明するための模式的な断面図である。図７は、第１の変形例による溝１１Ｇの形状を示す模式的な断面図である。図８は、第２の変形例による溝１１Ｇの形状を示す模式的な断面図である。図９は、本発明の第２の実施形態によるコイル部品２の外観を示す略斜視図である。図１０は、コイル部品２から板状コア２０を取り外した状態を示す略斜視図である。図１１は、第２の実施形態において用いる板状コア２０の外観を示す略斜視図である。図１２は、本発明の第３の実施形態によるコイル部品３の外観を示す略斜視図である。図１３は、コイル部品３から板状コア２０を取り外した状態を示す略斜視図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
図１及び図２は、本発明の第１の実施形態によるコイル部品１の外観を示す略斜視図である。

本実施形態によるコイル部品１はコモンモードチョークコイルであり、図１及び図２に示すように、ドラム型コア１０と、板状コア２０と、端子電極Ｅ１～Ｅ４と、ワイヤＷ１，Ｗ２とを備えている。ドラム型コア１０及び板状コア２０の材料としては、フェライトなどの透磁率の高い磁性材料が用いられる。ここで、ドラム型コア１０及び板状コア２０に用いる磁性材料としては、互いに同じものであっても構わないし、互いに異なるものであっても構わないが、透磁率μが１０～４０００Ｈ／ｍである材料を用いることが好ましい。

図３は、コイル部品１から板状コア２０を取り外した状態を示す略斜視図である。

図１～図３に示すように、ドラム型コア１０は、ｘ方向を軸方向とする巻芯部１３と、巻芯部１３のｘ方向における一端に設けられた鍔部１１と、巻芯部１３のｘ方向における他端に設けられた鍔部１２とを含む。そして、端子電極Ｅ１，Ｅ２は鍔部１１に設けられ、且つ、この順にｙ方向に配列される。また、端子電極Ｅ３，Ｅ４は鍔部１２に設けられ、且つ、この順にｙ方向に配列される。端子電極Ｅ１～Ｅ４は、例えば端子金具からなる。ワイヤＷ１，Ｗ２は巻芯部１３に巻回される。ワイヤＷ１，Ｗ２の一端はそれぞれ端子電極Ｅ１，Ｅ２に接続され、ワイヤＷ１，Ｗ２の他端はそれぞれ端子電極Ｅ３，Ｅ４に接続される。ワイヤＷ１とワイヤＷ２のターン数及び巻回方向は互いに同じである。

ドラム型コア１０の鍔部１１，１２は、ｙｚ面を構成する外側面１１Ｓ，１２Ｓと、ｘｙ面を構成し、実使用時において回路基板と向かい合う底面１１Ｂ，１２Ｂと、ｘｙ面を構成し、板状コア２０と向かい合う上面１１Ｔ，１２Ｔをそれぞれ有している。そして、端子電極Ｅ１，Ｅ２は、鍔部１１の外側面１１Ｓ及び底面１１Ｂに亘って設けられたＬ字型形状を有し、端子電極Ｅ３，Ｅ４は、鍔部１２の外側面１２Ｓ及び底面１２Ｂに亘って設けられたＬ字型形状を有している。ワイヤＷ１，Ｗ２の一端は、それぞれ端子電極Ｅ１，Ｅ２のうち外側面１１Ｓを覆う部分に継線され、ワイヤＷ１，Ｗ２の他端は、それぞれ端子電極Ｅ３，Ｅ４のうち外側面１２Ｓを覆う部分に継線される。継線は、例えば溶接によって行うことができる。

図３に示すように、鍔部１１の上面１１Ｔにはｘ方向に延在する溝１１Ｇが設けられ、鍔部１２の上面１２Ｔにはｘ方向に延在する溝１２Ｇが設けられている。そして、巻芯部１３と端子電極Ｅ１，Ｅ２の間に位置するワイヤＷ１，Ｗ２の引き出し部は溝１１Ｇに収容され、巻芯部１３と端子電極Ｅ３，Ｅ４の間に位置するワイヤＷ１，Ｗ２の引き出し部は溝１２Ｇに収容される。これにより、巻芯部１３に巻回された部分のみならず、引き出し部においても、ワイヤＷ１，Ｗ２を互いに沿った状態とすることができるため、Ｓパラメータなどの特性のばらつきが抑制される。

図４は、板状コア２０の外観を示す略斜視図である。

図４に示すように、板状コア２０の表面２０Ｂには、ｘ方向に延在する溝２０Ｇが設けられている。板状コア２０の表面２０Ｂは、鍔部１１，１２の上面１１Ｔ，１２Ｔと向かい合う面であり、溝１１Ｇ，１２Ｇと重なる位置に溝２０Ｇが設けられている。図４に示す例では、溝２０Ｇが板状コア２０のｘ方向における全長に亘って設けられているが、ｘ方向における略中央部においては、溝２０Ｇを省略しても構わない。これによれば、板状コア２０のボリュームが増加することから、磁気特性を高めることが可能となる。しかしながら、板状コア２０の製造しやすさを考慮すれば、図４に示すように、溝２０Ｇを板状コア２０のｘ方向における全長に亘って設けることが好ましい。

図５は溝１１Ｇを拡大して示す略斜視図であり、図６は溝１１Ｇの内部におけるワイヤＷ１，Ｗ２の位置を説明するための模式的な断面図である。

図５に示すように、溝１１Ｇの内部には、ｘ方向に延在する２本のワイヤＷ１，Ｗ２が平行に収容されている。そして、図６に示すように、溝１１Ｇの内部においてワイヤＷ１，Ｗ２が平行に位置決めされるよう、溝１１Ｇの形状及びサイズが設計されている。具体的には、溝１１Ｇの側面１１Ｇｓがテーパー状であり、溝１１Ｇの開口部のｙ方向における幅Ｌ１は、ワイヤＷ１，Ｗ２の径φの２倍を十分に超えるサイズに設計されている。溝１１Ｇの深さＨについては、ワイヤＷ１，Ｗ２の径φよりも大きく設計されている。ここで、溝１１Ｇの深さＨが大きすぎると、その分、ドラム型コア１０のボリュームが減少することから、溝１１Ｇの深さＨについては、ワイヤＷ１，Ｗ２の径φの１．５倍以上、３倍以下とすることが好ましい。

このように、溝１１Ｇの開口部のｙ方向における幅Ｌ１がワイヤＷ１，Ｗ２の径φの２倍を十分に超えるサイズに設計されていることから、コイル部品１の作製時においてワイヤＷ１，Ｗ２を溝１１Ｇ内に収容しやすくなり、作業効率が向上する。溝１１Ｇの開口部の幅Ｌ１については、ワイヤＷ１，Ｗ２の径φの４倍以上、６倍以下に設計することが好ましい。これは、幅Ｌ１が径φの３倍未満であると作業効率が十分に向上しない一方、幅Ｌ１が径φの４倍を超えるとドラム型コア１０のボリュームが大きく減少するからである。さらに、本実施形態においては、側面１１Ｇｓがテーパー状であることから、溝１１Ｇの中心方向へ向かう力がワイヤＷ１，Ｗ２に働く。これにより、ワイヤＷ１，Ｗ２を溝１１Ｇの中心に位置決めすることができる。ワイヤＷ１，Ｗ２の位置決め効果を高めるためには、溝１１Ｇの底部のｙ方向における幅Ｌ２をワイヤＷ１，Ｗ２の径φの２倍未満に設計することが好ましい。これによれば、ワイヤＷ１，Ｗ２がテーパー状の側面１１Ｇｓと接することから、溝１１Ｇの中心方向へ向かう力が常に働くことになる。

また、溝１１Ｇ内におけるワイヤＷ１，Ｗ２の占積率は、６０％以上であることが好ましい。換言すれば、溝１１Ｇに残存する空間が全体の４０％未満となるよう、溝１１Ｇの断面積を十分に小さく設計することが好ましい。これによれば、溝１１Ｇを形成することによるドラム型コア１０のボリュームの減少が抑えられることから、高い磁気特性を得ることが可能となる。

さらに、第１の変形例である図７に示すように、溝１１Ｇの一方の側面１１Ｇｓのみをテーパー状とし、且つ、溝１１Ｇの深さＨをワイヤＷ１，Ｗ２の径φの２倍又はこれよりもやや大きいサイズに設計するとともに、溝１１Ｇの開口部の幅Ｌ１をワイヤＷ１，Ｗ２の径φ以上、２φ未満に設計しても構わない。これによれば、上側に位置するワイヤＷ２がテーパー状の側面１１ＧｓとワイヤＷ１によって位置決めされることから、ワイヤＷ１，Ｗ２を互いに平行に位置決めすることができる。

また、第２の変形例である図８に示すように、溝１１Ｇの深さＨをワイヤＷ１，Ｗ２の径φよりも小さく設計しても構わない。この場合、ワイヤＷ１，Ｗ２の一部が溝１１Ｇから突出するが、溝１１Ｇと重なる位置には板状コア２０に設けられた溝２０Ｇが存在することから、ワイヤＷ１，Ｗ２と板状コア２０が干渉することはない。また、溝１１Ｇが浅いことから、ドラム型コア１０のボリュームの減少をより抑えることが可能となる。尚、製造ばらつきを考慮しても、ワイヤＷ１，Ｗ２の一部が溝１１Ｇから突出しないことが明確であれば、板状コア２０に溝２０Ｇを設ける必要はない。また、溝２０Ｇの側面についてはテーパー状である必要はなく、垂直であっても構わない。溝２０Ｇについては側面を垂直とすることにより、溝２０Ｇによるボリュームの減少を抑えることができる。

以上、溝１１Ｇに着目して説明したが、溝１２Ｇについても溝１１Ｇと同じ形状及びサイズとすれば良い。

このように、本実施形態によるコイル部品１は、溝１１Ｇ，１２Ｇの側面がテーパー状であることから、コイル部品１の作製時においてワイヤＷ１，Ｗ２を溝１１Ｇ内に収容しやすくなり、作業効率が向上する。しかも、溝１１Ｇ，１２Ｇの内部においては、中心方向へ向かう力がワイヤＷ１，Ｗ２に働くことから、ワイヤＷ１，Ｗ２を溝１１Ｇ，１２Ｇ内において互いに平行に位置決めすることができる。これにより、Ｓパラメータなどの特性のばらつきを抑えることが可能となる。さらに、溝１１Ｇ，１２Ｇの上部が板状コア２０によって閉塞されることから、ワイヤＷ１，Ｗ２の脱落も防止される。また、溝１１Ｇ，１２Ｇが鍔部１１，１２のｙ方向における略中心に設けられていることから、端子電極Ｅ１，Ｅ２（又はＥ３，Ｅ４）と巻芯部１３の間におけるワイヤＷ１，Ｗ２の長さをほぼ一致させることも可能となる。

＜第２の実施形態＞
図９は、本発明の第２の実施形態によるコイル部品２の外観を示す略斜視図である。図１０は、コイル部品２から板状コア２０を取り外した状態を示す略斜視図である。図１１は、第２の実施形態において用いる板状コア２０の外観を示す略斜視図である。

図９及び図１０に示すように、第２の実施形態によるコイル部品２においては、鍔部１１に２つの溝１１Ｇ_１，１１Ｇ_２が設けられ、鍔部１２に２つの溝１２Ｇ_１，１２Ｇ_２が設けられている。板状コア２０の表面２０Ｂには、溝１１Ｇ_１，１２Ｇ_１と重なる位置に溝２０Ｇ_１が設けられ、溝１１Ｇ_２，１２Ｇ_２と重なる位置に溝２０Ｇ_２が設けられている。そして、ワイヤＷ１の引き出し部は溝１１Ｇ_１，１２Ｇ_１に収容され、ワイヤＷ２の引き出し部は溝１１Ｇ_２，１２Ｇ_２に収容される。その他の基本的な構成は、第１の実施形態によるコイル部品１と同じであることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態においても、溝１１Ｇ_１，１１Ｇ_２，１２Ｇ_１，１２Ｇ_２，２０Ｇ_１，２０Ｇ_２はｘ方向に延在している。また、溝１１Ｇ_１，１１Ｇ_２，１２Ｇ_１，１２Ｇ_２の側面はテーパー状である。これにより、溝１１Ｇ_１，１１Ｇ_２，１２Ｇ_１，１２Ｇ_２にワイヤＷ１，Ｗ２を収容する作業が容易になるとともに、溝１１Ｇ_１，１１Ｇ_２，１２Ｇ_１，１２Ｇ_２内においてワイヤＷ１，Ｗ２の引き出し部が平行に位置決めされる。

このように、本実施形態においてはワイヤＷ１，Ｗ２がそれぞれ異なる溝に収容されることから、溝内においてワイヤ同士が接触しない。このため、ワイヤＷ１，Ｗ２の巻回作業のばらつきなどに起因して、溝内でワイヤＷ１，Ｗ２にねじれや傾きが生じにくくなる。

＜第３の実施形態＞
図１２は、本発明の第３の実施形態によるコイル部品３の外観を示す略斜視図である。図１３は、コイル部品３から板状コア２０を取り外した状態を示す略斜視図である。

図１２及び図１３に示すように、第３の実施形態によるコイル部品３においては、溝１１Ｇが鍔部１１のｘｚ面に設けられ、溝１２Ｇが鍔部１２のｘｚ面に設けられている。このため、溝１１Ｇ，１２Ｇは板状コア２０によって閉塞されず、溝１１Ｇ，１２Ｇの内壁がｙ方向に露出している。本実施形態においては、板状コア２０に溝２０Ｇを設ける必要はない。その他の基本的な構成は、第１の実施形態によるコイル部品１と同じであることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態においても、溝１１Ｇ，１２Ｇはｘ方向に延在しており、且つ、その側面はテーパー状である。これにより、溝１１Ｇ，１２ＧにワイヤＷ１，Ｗ２を収容する作業が容易になるとともに、溝１１Ｇ，１２Ｇ内においてワイヤＷ１，Ｗ２の引き出し部が平行に位置決めされる。

本実施形態によれば、磁束密度の低い領域に溝１１Ｇ，１２Ｇを設けていることから、ドラム型コア１０に溝１１Ｇ，１２Ｇを設けたことによる磁気特性の低下を抑えることが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

１～３コイル部品
１０ドラム型コア
１１鍔部
１１，１２鍔部
１１Ｂ，１２Ｂ底面
１１Ｇ，１２Ｇ，１１Ｇ_１，１１Ｇ_２，１２Ｇ_１，１２Ｇ_２，２０Ｇ_１，２０Ｇ_２溝
１１Ｓ，１２Ｓ外側面
１１Ｔ，１２Ｔ上面
１３巻芯部
２０板状コア
２０Ｂ表面
Ｅ１～Ｅ４端子電極
Ｗ１，Ｗ２ワイヤ

Claims

第１の鍔部と、第２の鍔部と、前記第１の鍔部と前記第２の鍔部の間に位置し、第１の方向を軸方向とする巻芯部とを含むドラム型コアと、
前記第１の鍔部に設けられた端子金具からなる第１及び第２の端子電極と、
前記第２の鍔部に設けられた端子金具からなる第３及び第４の端子電極と、
前記巻芯部に巻回され、一端が前記第１の端子電極に接続され、他端が前記第３の端子電極に接続された第１のワイヤと、
前記巻芯部に巻回され、一端が前記第２の端子電極に接続され、他端が前記第４の端子電極に接続された第２のワイヤと、を備え、
前記第１及び第２の鍔部は、前記第１の方向と直交する外側面と、前記第１の方向と平行であり、前記外側面と直交する上面及び底面とを有し、
前記第１及び第２の端子電極は、前記第１の鍔部の前記外側面及び前記底面に亘って設けられたＬ字型形状を有し、
前記第３及び第４の端子電極は、前記第２の鍔部の前記外側面及び前記底面に亘って設けられたＬ字型形状を有し、
前記第１及び第２の鍔部の前記上面には、側面がテーパー状である溝が設けられており、
前記第１及び第２のワイヤは、前記一端が前記第１及び第２の端子電極のうち前記第１の鍔部の前記外側面を覆う部分にそれぞれ接続されるとともに、前記巻芯部と前記第１及び第２の端子電極の間に位置する引き出し部が前記第１の鍔部に設けられた前記溝内に共通に収容され、前記他端が前記第３及び第４の端子電極のうち前記第２の鍔部の前記外側面を覆う部分にそれぞれ接続されるとともに、前記巻芯部と前記第３及び第４の端子電極の間に位置する引き出し部が前記第２の鍔部に設けられた前記溝内に共通に収容されており、
前記溝の開口部の幅は、前記第１及び第２のワイヤの径の２倍を超えており、
前記溝の底部の幅は、前記第１及び第２のワイヤの径の２倍未満であることを特徴とするコイル部品。
第１の鍔部と、第２の鍔部と、前記第１の鍔部と前記第２の鍔部の間に位置し、第１の方向を軸方向とする巻芯部とを含むドラム型コアと、
前記第１の鍔部に設けられた端子金具からなる第１及び第２の端子電極と、
前記第２の鍔部に設けられた端子金具からなる第３及び第４の端子電極と、
前記巻芯部に巻回され、一端が前記第１の端子電極に接続され、他端が前記第３の端子電極に接続された第１のワイヤと、
前記巻芯部に巻回され、一端が前記第２の端子電極に接続され、他端が前記第４の端子電極に接続された第２のワイヤと、を備え、
前記第１及び第２の鍔部は、前記第１の方向と直交する外側面と、前記第１の方向と平行であり、前記外側面と直交する上面及び底面とを有し、
前記第１及び第２の端子電極は、前記第１の鍔部の前記外側面及び前記底面に亘って設けられたＬ字型形状を有し、
前記第３及び第４の端子電極は、前記第２の鍔部の前記外側面及び前記底面に亘って設けられたＬ字型形状を有し、
前記第１及び第２の鍔部の前記上面には、側面がテーパー状である溝が設けられており、
前記第１及び第２のワイヤは、前記一端が前記第１及び第２の端子電極のうち前記第１の鍔部の前記外側面を覆う部分にそれぞれ接続されるとともに、前記巻芯部と前記第１及び第２の端子電極の間に位置する引き出し部が前記第１の鍔部に設けられた前記溝内に共通に収容され、前記他端が前記第３及び第４の端子電極のうち前記第２の鍔部の前記外側面を覆う部分にそれぞれ接続されるとともに、前記巻芯部と前記第３及び第４の端子電極の間に位置する引き出し部が前記第２の鍔部に設けられた前記溝内に共通に収容されており、
前記第１及び第２の鍔部に設けられた前記溝の深さは、前記第１及び第２のワイヤの径よりも小さく、これにより前記第１及び第２のワイヤの一部が前記溝から突出することを特徴とするコイル部品。
前記第１及び第２の鍔部の前記上面に固定された板状コアをさらに備え、
前記板状コアには、前記溝と重なる位置に溝が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のコイル部品。