JP7495797B2 - コイル部品 - Google Patents

Description

本発明はコイル部品に関し、特に、ドラム型のコアにワイヤが巻回されてなるコイル部品に関する。

ドラム型のコアにワイヤが巻回されてなる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、ワイヤに密巻部分と粗巻部分を設けることによって、インダクタンスの調整を行っている。

特開２００７－１１５７６１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、粗巻部分を構成するワイヤの巻回位置にずれが生じると、特性が変化するという問題があった。

したがって、本発明は、ワイヤの巻回密度が高い領域と低い領域を有するコイル部品において、ワイヤの位置ずれに起因する特性の変化を抑制することを目的とする。

本発明によるコイル部品は、巻芯部、巻芯部の軸方向における一端に位置する第１の鍔部及び巻芯部の軸方向における他端に位置する第２の鍔部とを有するコアと、第１の鍔部に設けられた第１の端子電極と、第２の鍔部に設けられた第２の端子電極と、巻芯部に巻回され、一端が第１の端子電極に接続され、他端が第２の端子電極に接続されたワイヤとを備え、巻芯部は、第１の鍔部側に位置する第１の巻回領域と、第２の鍔部側に位置する第２の巻回領域と、第１の巻回領域と第２の巻回領域の間に位置する第３の巻回領域を含み、ワイヤは、複数ターンに亘って第１の巻回領域に巻回された第１の区間と、複数ターンに亘って第２の巻回領域に巻回された第２の区間と、第３の巻回領域に巻回された１ターン未満の第３の区間とを含み、ワイヤの軸方向における巻回位置の１ターン当たりの遷移量は、第１及び第２の区間よりも第３の区間の方が大きいことを特徴とする。

本発明によれば、巻回密度の低い第３の区間が１ターン未満であることから、ワイヤの位置ずれに起因する特性の変化が生じにくくなる。

本発明において、第１及び第２の区間においては軸方向に隣接するターン同士が互いに接触していても構わない。これによれば、第１及び第２の区間におけるワイヤの巻回位置を安定させることが可能となる。

本発明において、第３の区間は１／２ターン以下であっても構わない。これによれば、第３の区間におけるワイヤの巻回位置をより安定させることが可能となる。

本発明において、巻芯部は、第１の鍔部と第１の巻回領域の間に位置し、ワイヤが巻回されない第１のクリアランス領域と、第２の鍔部と第２の巻回領域の間に位置し、ワイヤが巻回されない第２のクリアランス領域とをさらに含み、第１及び第２のクリアランス領域は、軸方向における幅が互いに異なっていても構わない。このような構造は、第１及び第２のクリアランス領域の一方をワイヤの巻き始め側とし、第１及び第２のクリアランス領域の他方をワイヤの巻き終わり側とし、ワイヤの巻き始め側に位置する第１及び第２のクリアランス領域の一方の軸方向における幅を狭くすることによって得られる。この場合、第１及び第２のクリアランス領域の一方は、軸方向における幅がワイヤの径よりも小さくても構わない。これによれば、コイル部品の全体のサイズを抑制することが可能となる。

本発明において、巻芯部は軸方向と直交する方向から視認できる所定の巻回面を有し、所定の巻回面上における第３の区間の軸方向における巻回位置の遷移量は、ワイヤの径の５倍以上であっても構わない。これによれば、ワイヤのターン間における容量成分（線間容量）が減少することから、所定値以上のインピーダンスが得られる周波数帯域を拡大することが可能となる。

本発明において、第３の巻回領域の軸方向における幅は、第１及び第２の巻回領域の軸方向における幅の少なくとも一方よりも大きくても構わない。この場合も、ワイヤのターン間における容量成分（線間容量）が減少することから、所定値以上のインピーダンスが得られる周波数帯域を拡大することが可能となる。

本発明において、巻芯部の軸方向と直交する断面は複数の第１の角部と複数の第２の角部を有し、第１の角部の内角は第２の角部の内角よりも小さく、ワイヤの第３の区間の始点及び終点は、いずれも第１の角部に位置していても構わない。これによれば、ワイヤの位置ずれがより生じにくくなる。

本発明によれば、ワイヤの巻回密度が高い領域と低い領域を有するコイル部品において、ワイヤの位置ずれに起因する特性の変化を抑制することが可能となる。

図１は、本発明の一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（ａ）はコイル部品１のｘｙ平面図であり、図２（ｂ）はコイル部品１のｘｚ平面図である。 図３は、ワイヤＷの巻回パターンをより詳細に説明するための展開図である。 図４は、ワイヤＷの第１の変形例による巻回パターンを説明するための展開図である。 図５は、ワイヤＷの第２の変形例による巻回パターンを説明するための展開図である。 図６は、巻芯部１３のｙｚ断面が六角形である例を示す略断面図である。 図７は、巻芯部１３のｙｚ断面が八角形である例を示す略断面図である。 図８は、変形例によるコイル部品２の外観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。

図１は、本発明の一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１に示すように、本実施形態によるコイル部品１は、ドラム型コア１０と、端子電極Ｅ１～Ｅ４と、ワイヤＷとを備えている。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。ドラム型コア１０の材料としては、フェライトなど、透磁率μが１０～４０００Ｈ／ｍである高透磁率材料を用いることが好ましい。

端子電極Ｅ１，Ｅ３は鍔部１１に設けられ、端子電極Ｅ２，Ｅ４は鍔部１２に設けられる。端子電極Ｅ１～Ｅ４は、端子金具からなるものであっても構わないし、鍔部１１，１２の表面に塗布された導電性ペーストからなるものであっても構わない。ワイヤＷは巻芯部１３に巻回され、その一端は端子電極Ｅ１に接続され、他端は端子電極Ｅ２に接続される。

図２（ａ）はコイル部品１のｘｙ平面図であり、図２（ｂ）はコイル部品１のｘｚ平面図である。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、ドラム型コア１０の巻芯部１３は、鍔部１１側に位置する巻回領域Ａ１と、鍔部１２側に位置する巻回領域Ａ２と、巻回領域Ａ１，Ａ２間に位置する巻回領域Ａ３と、鍔部１１と巻回領域Ａ１の間に位置するクリアランス領域Ａ４と、鍔部１２と巻回領域Ａ２の間に位置するクリアランス領域Ａ５とを含む。巻回領域Ａ１～Ａ３はワイヤＷが巻回される中央領域であり、クリアランス領域Ａ４，Ａ５はワイヤＷが巻回されない端部領域である。

ワイヤＷは、それぞれ巻回領域Ａ１～Ａ３に巻回された区間Ｓ１～Ｓ３を含む。このうち、区間Ｓ１，Ｓ２は、複数ターンに亘ってワイヤＷが密に巻回された区間である。区間Ｓ１，Ｓ２においては、ｘ方向に隣接するターン同士が互いに接触していても構わない。この場合、区間Ｓ１，Ｓ２のｘ方向における巻回位置の１ターン当たりの遷移量は、ワイヤＷの径とほぼ一致する。これによれば、ワイヤＷのターン数を十分に確保することができるとともに、ワイヤＷのｘ方向における位置ずれが生じにくくなる。

これに対し、本実施形態においては、区間Ｓ３のターン数が約１／４ターンであり、１ターンに満たない。そして、区間Ｓ３は、区間Ｓ１，Ｓ２とは接触せず、ｘ方向に大きく遷移している。言い換えれば、ワイヤＷのｘ方向における巻回位置の１ターン当たり（或いは、単位ワイヤ長当たり）の遷移量は、区間Ｓ１，Ｓ２よりも区間Ｓ３の方が大きい。区間Ｓ１のターン数と区間Ｓ２のターン数は、同じであっても構わないし、異なっていても構わない。

巻回領域Ａ３のｘ方向における幅は、巻回領域Ａ１，Ａ２のｘ方向における幅よりも大きくても構わない。巻回領域Ａ３のｘ方向における幅を十分に確保すれば、ワイヤＷのターン間における容量成分（線間容量）が減少することから、所定値以上（例えば１ｋΩ以上）のインピーダンスが得られる周波数帯域が拡大する。

クリアランス領域Ａ４，Ａ５のｘ方向における幅は、巻回領域Ａ１～Ａ３のｘ方向における幅よりも小さくても構わない。ここで、ワイヤＷの端子電極Ｅ１側を巻き始め側とし、ワイヤＷの端子電極Ｅ２側を巻き終わり側とした場合、クリアランス領域Ａ４はワイヤＷの巻き始め側に位置するため、ｘ方向における幅を十分に小さくすることができる。この場合、クリアランス領域Ａ４のｘ方向における幅は、ワイヤＷの径よりも小さく設計することが好ましい。このように、クリアランス領域Ａ４のｘ方向における幅を十分に小さく設計すれば、全体のサイズを小型化することができるとともに、クリアランス領域Ａ３のｘ方向における幅をより拡大することができる。これに対し、クリアランス領域Ａ５はワイヤＷの巻き終わり側に位置するため、ある程度のマージンを持たせる必要がある。このため、クリアランス領域Ａ５のｘ方向における幅は、クリアランス領域Ａ４のｘ方向における幅よりも大きく設定することが好ましい。

図３は、ワイヤＷの巻回パターンをより詳細に説明するための展開図である。

図３に示すように、巻芯部１３は４つの巻回面２１～２４と、４つの角部３１～３４を有する。巻回面２１，２３はｘｙ面を構成し、巻回面２２，２４はｘｚ面を構成する。角部３１は巻回面２１，２２の境界を構成し、角部３２は巻回面２２，２３の境界を構成し、角部３３は巻回面２３，２４の境界を構成し、角部３４は巻回面２４，２１の境界を構成する。図３に示す例では、ワイヤＷの区間Ｓ３は巻回面２１上にのみ位置する。区間Ｓ３のｘ方向における巻回位置の遷移量は、ワイヤＷの径の５倍以上であることが好ましい。これによれば、ワイヤＷの線間容量が減少するため、所定値以上（例えば１ｋΩ以上）のインピーダンスが得られる周波数帯域が拡大する。

そして、ワイヤＷの端子電極Ｅ１側を巻き始め側とし、ワイヤＷの端子電極Ｅ２側を巻き終わり側とした場合、ワイヤＷの区間Ｓ３の始点ｓは角部３４に位置し、区間Ｓ３の終点ｅは角部３１に位置する。区間Ｓ３の始点ｓ及び終点ｅをいずれも角部に配置しているのは、角部にはワイヤＷの位置決め効果があるからである。但し、区間Ｓ３の始点ｓ及び終点ｅの位置は、区間Ｓ３のターン数が１ターン未満である限りこれに限定されず、図４に示す第１の変形例のように、区間Ｓ３の終点ｅを角部３２に位置させても構わないし、図５に示す第２の変形例のように、区間Ｓ３の終点ｅを角部３３に位置させても構わない。図４に示す例では、ワイヤＷの区間Ｓ３が巻回面２１，２２に位置し、そのターン数は約１／２ターンである。また、図５に示す例では、ワイヤＷの区間Ｓ３が巻回面２１～２３に位置し、そのターン数は約３／４ターンである。

図５に示す例では、区間Ｓ３と区間Ｓ２の境界は角部３３であるが、境界が曖昧な場合には、隣接ターン間が接触しない区間を区間Ｓ３と定義し、接触する区間を区間Ｓ２と定義しても構わないし、隣接ターン間に形成されるスペースがワイヤＷの径以上である区間を区間Ｓ３と定義し、ワイヤＷの径未満である区間を区間Ｓ２の境界と定義しても構わない。

また、図２（ａ），（ｂ）に示すように、鍔部１１，１２及び巻芯部１３のｘ方向における長さをそれぞれＬ１１～Ｌ１３とした場合、長さＬ１１，Ｌ１２を短くし、その分、長さＬ１３が長くなるよう設計することが好ましい。これによれば、所定値以上（例えば１ｋΩ以上）のインピーダンスが得られる周波数帯域を拡大することができる。

さらに、図２（ａ），（ｂ）に示すように、鍔部１１，１２のｙ方向における幅をＤ１１とし、巻芯部１３のｙ方向における幅をＤ１３とし、鍔部１１，１２のｚ方向における高さをＨ１１とし、巻芯部１３のｚ方向における高さをＨ１３とした場合、幅Ｄ１３及び高さＨ１３を小さくし、これにより巻芯部１３のｙｚ断面積が小さくなるよう設計することが好ましい。この場合も、所定値以上（例えば１ｋΩ以上）のインピーダンスが得られる周波数帯域を拡大することができる。

巻芯部１３のｙｚ断面については四角形である必要はなく、図６に示すように六角形であっても構わないし、図７に示すように八角形であっても構わない。

巻芯部１３のｙｚ断面が六角形である場合、図６に示すように、巻芯部１３は巻回面４１～４６と角部５１～５６を備える。ここで、角部５２，５３，５５，５６の内角をθ１とし、角部５１，５４の内角をθ２とした場合、θ１＜θ２である。この場合、図６（ａ）に示すように、巻回面４６と巻回面４１の境界である角部５６を区間Ｓ３の始点ｓとし、巻回面４２と巻回面４３の境界である角部５２を区間Ｓ３の終点ｅとしても構わない。この場合、区間Ｓ３のターン数は約１／３ターンである。区間Ｓ３が延在する巻回面４１，４２は、ｚ方向から見て視認できる面である。また、図６（ｂ）に示すように、巻回面４６と巻回面４１の境界である角部５６を区間Ｓ３の始点ｓとし、巻回面４３と巻回面４４の境界である角部５３を区間Ｓ３の終点ｅとしても構わない。この場合、区間Ｓ３のターン数は約１／２ターンである。このように、角部５１～５６間において内角に差がある場合、より内角の小さい角部５２，５３，５５，５６を始点ｓ及び終点ｅとすることが好ましい。これは、内角の小さい角部ほど、ワイヤＷを位置決めする効果が大きいからである。

巻芯部１３のｙｚ断面が八角形である場合、図７に示すように、巻芯部１３は巻回面６１～６８と角部７１～７８を備える。ここで、角部７３，７４，７７，７８の内角をθ３とし、角部７１，７２，７５，７６の内角をθ４とした場合、θ３＜θ４である。この場合、図７（ａ）に示すように、巻回面６８と巻回面６１の境界である角部７８を区間Ｓ３の始点ｓとし、巻回面６３と巻回面６４の境界である角部７３を区間Ｓ３の終点ｅとしても構わない。この場合、区間Ｓ３のターン数は約３／８ターンである。区間Ｓ３が延在する巻回面６１～６３は、ｚ方向から見て視認できる面である。また、図７（ｂ）に示すように、巻回面６８と巻回面６１の境界である角部７８を区間Ｓ３の始点ｓとし、巻回面６４と巻回面６５の境界である角部７４を区間Ｓ３の終点ｅとしても構わない。この場合、区間Ｓ３のターン数は約１／２ターンである。本例においても、より内角の小さい角部７３，７４，７７，７８を始点ｓ及び終点ｅとすることが好ましい。

図８は、変形例によるコイル部品２の外観を示す略斜視図である。

図８に示す変形例によるコイル部品２は、板状コア１４が追加されている点において、上記実施形態によるコイル部品１と相違している。その他の基本的な構成は、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。

板状コア１４は、鍔部１１，１２に固定されており、鍔部１１と鍔部１２を繋ぐ磁路として機能する。板状コア１４の材料としては、ドラム型コア１０と同様の高透磁率材料を用いることが好ましい。このように、板状コア１４を付加すれば、ドラム型コア１０と板状コア１４によって閉磁路が形成されることから、インダクタンスを高め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。

１，２ コイル部品
１０ ドラム型コア
１１，１２ 鍔部
１３ 巻芯部
１４ 板状コア
２１～２４，４１～４６，６１～６８ 巻回面
３１～３４，５１～５６，７１～７８ 角部
Ａ１～Ａ３ 巻回領域
Ａ４，Ａ５ クリアランス領域
Ｅ１～Ｅ４ 端子電極
Ｓ１～Ｓ３ 区間
Ｗ ワイヤ
ｓ 始点
ｅ 終点

Claims (3)

1. 巻芯部と、前記巻芯部の軸方向における一端に位置する第１の鍔部と、前記巻芯部の前記軸方向における他端に位置する第２の鍔部とを有するコアと、
   前記第１の鍔部に設けられた第１の端子電極と、
   前記第２の鍔部に設けられた第２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２の端子電極に接続されたワイヤと、を備え、
   前記巻芯部は、前記第１の鍔部側に位置する第１の巻回領域と、前記第２の鍔部側に位置する第２の巻回領域と、前記第１の巻回領域と前記第２の巻回領域の間に位置する第３の巻回領域と、前記第１の鍔部と前記第１の巻回領域の間に位置し、前記ワイヤが巻回されない第１のクリアランス領域と、前記第２の鍔部と前記第２の巻回領域の間に位置し、前記ワイヤが巻回されない第２のクリアランス領域とを含み、
   前記ワイヤは、複数ターンに亘って前記第１の巻回領域に巻回された第１の区間と、複数ターンに亘って前記第２の巻回領域に巻回された第２の区間と、前記第３の巻回領域に巻回された１ターン未満の第３の区間とを含み、
   前記ワイヤの前記軸方向における巻回位置の１ターン当たりの遷移量は、前記第１及び第２の区間よりも前記第３の区間の方が大きく、
   前記巻芯部は、前記軸方向と直交する方向から視認できる第１、第２、第３及び第４の巻回面と、前記第１の巻回面と前記第２の巻回面の境界を構成する第１の角部と、前記第２の巻回面と前記第３の巻回面の境界を構成する第２の角部と、前記第３の巻回面と前記第４の巻回面の境界を構成する第３の角部と、前記第４の巻回面と前記第１の巻回面の境界を構成する第４の角部とを有し、
   前記第１及び第３の巻回面の前記軸方向と直交する方向における幅は、前記第２及び第４の巻回面の前記軸方向と直交する方向における高さよりも大きく、
   前記ワイヤの前記第３の区間の始点は前記第４の角部に位置し、前記ワイヤの前記第３の区間の終点は前記第１の角部に位置し、これにより、前記ワイヤの前記第３の区間は、前記第１の巻回面上にのみ位置し、
   前記第１の巻回面上における前記第３の区間の前記軸方向における巻回位置の遷移量は、前記ワイヤの径の５倍以上であり、
   前記第３の巻回領域の前記軸方向における幅は、前記第１の巻回領域の前記軸方向における幅よりも大きく、且つ、前記第２の巻回領域の前記軸方向における幅よりも大きく、
   前記第１のクリアランス領域は、前記軸方向における幅が前記ワイヤの径よりも小さく、
   前記第２のクリアランス領域は、前記軸方向における幅が前記第１のクリアランス領域の前記軸方向における幅よりも大きいことを特徴とするコイル部品。
2. 前記第１及び第２の区間においては、軸方向に隣接するターン同士が互いに接触していることを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
3. 前記ワイヤの前記第１の区間のターン数と前記ワイヤの前記第２の区間のターン数が同じであ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。

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