JPH0732912U - コイル部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 信頼性が高く構成部品点数の少ないコイル部
品を容易に製造できる。 【構成】 固有抵抗率が１０Ωｍより高いフェライトか
らなる、２枚の平板のあい向かう面の中央部および外周
部に磁束の通る凸部を設けたコア２および３を用い、こ
の外周部の凸部の外側で端子４をコア２に直接固定し、
コア２の中央部の凸部に絶縁層を被覆した導体線を巻き
回すか、あるいはあらかじめ巻いておいた空芯コイルを
コアの中央部の凸部にはめ込むことによってコイル部１
を形成し、このコイル部から引きだした導体線６を前記
端子４に接続することによって構成され、コア外周部の
前記凸部が端子とコイル部の間をさえぎる隔壁となって
いるコイル部品。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は電子回路全般に用いられるコイル部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】

近年、電子回路が小型化するにともない、これに用いられるコイル部品も薄型 化、小型化が要請されるようになってきた。コイル部品に使用されるコアの材質 は主としてフェライトであるが、コイル間の絶縁を確保しつつコイル部品全体の 小型化をはかるため、絶縁性の高いＮｉ―Ｚｎ系フェライトをコアとして用いる 例が増えてきている。電気伝導性を有するＭｎ―Ｚｎ系フェライトをコアとして 用いる場合には、短絡防止のためコイル―コア間に一定の距離をとる必要がある 。しかし、コアの絶縁性が高い場合にはコア―コイル間に距離をとる必要はなく 、絶縁被膜を施した導体線を直接コアに巻くことやコアに端子を直接固定するこ とも許容される。このため、例えばＭｎ―Ｚｎ系フェライトの場合には必要であ る巻き線を施すためのボビン部品は、絶縁性の高いコアを採用した場合には不要 であり、これらの結果としてコイル部品を小型化し、さらにコイル部品を構成す る部品点数を削減して作成工程を簡素化することができる。 図９にＮｉ―Ｚｎ系フェライトをコアとして用いてチョークコイルを構成した 場合の従来例の一例を示す。この構造については、既に考案者らによって実用新 案（実願平 ５ー５２９９０）として出願済みである。下部コア２に端子金具４ をはめ込みによって固定し、あらかじめ巻いておいた空芯コイル１をコアの中足 、即ち中央部の凸部にはめ込んで、コイルからの引き出し線６を端子金具に接続 してチョークコイルを構成している。また図１０のように、ドラム形状のコア１ ３に巻線１４を施し、ドラムコアの鍔の片方に棒状端子１５をコアの穴に差し込 み接着によって固定し、この端子にコイルからの引き出し線をからげ半田あげし てチョークコイルを構成する従来例もある。この構造では巻線工程が容易に自動 化できるため安価であり、コイルからの漏洩磁束を問題としなくてもよい場合に は一般的なチョークコイルとして広く使用されている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

図９のような構造のコイル部品を作成する際には、引き出し線をからげた端子 を半田あげする必要がある。図９の構造では、端子がコアの開口部の正面にある ため、半田あげ時に半田槽の熱によってコイル部の絶縁被膜が破壊され短絡が生 じる恐れがある。また、半田あげ時に球状のいわゆる半田ボールが発生してコイ ル部に付着し、品質保障上問題がある。このためコイル部と端子金具の間の距離 を一定以上に確保し、かつコイル部にポリイミドテープなどの耐熱性テープを巻 いて保護する必要がある。これらの対策はコイル部品をさらに小型化させる上で 障害となっており、かつ作成工程の簡素化をさまたげるものでもあった。 また図１０のようなドラムコアを使用した場合には、コアの鍔が半田槽からの 熱を遮りコイル部を保護するため上記のような半田あげ時の問題点は生じないが 、コイル部品としての高さをあまり低くできず、かつ漏洩磁束が大きく回路内部 のノイズの発生源となるという問題点があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案は以上の問題点を解決するためのものであり、漏洩磁束が小さく、かつ 薄型のコイル部品形状を保ちながら、端子を半田あげする際にコイル部を半田の 熱から保護するため、端子とコイル部の間にコアの一部を用いて隔壁を設け、コ イル部の温度上昇を抑制して絶縁被膜の破壊を防止し、さらにコイル部への半田 ボールの付着を防ぐようにしたものである。以下、本考案について詳細に述べる 。

【０００５】 本考案において用いられるコアは、図１に示すように２枚の平板のあい向かう 面の中央部（いわゆる中足）および外周部に磁束の通る凸部を設けた固有抵抗率 が１０Ωｍより高いフェライトからなるものを使用する。固有抵抗率を上記の範 囲に定めた理由については、実施例において詳細に述べる。図１の場合には下部 コア２に磁束の通る凸部をもうけ、上部コア３は平板形状としている。 本考案においては、コイル１から引き出された導体線６を接続する端子４は、 図１に示すように下部コア２の外周部の凸部の外側においてコアに直接固定され る。この場合には、端子４はそれに対応するようにコアに設けた嵌合部にはめこ むことによってコアに固定されている。コイルを下部コアに組み込み導体線を端 子にからげたのち、上部コア３と下部コア２を接着やテープ固定などによって組 み合わせて、端子とコイルの間がコアで仕切られ、端子固定部分からコイル本体 が直接には見えないようにしたのち、端子を半田あげすることによって端子とコ イル部の間の電気的接続が完了する。図２には、図１のコイル１を下部コア２に はめ込み上部コア３を接着した後、コイル１からの引き出し線６を端子４にから げて半田あげした後の状態を示した。

【０００６】 本考案では、コイルからの引き出し線はコアの表面に接触しており、半田あげ 時に半田槽から引き出し線の内部を通って流れてきた熱がこの接触部分からコア 内部へと流出する。引き出し線の線径が細くなるほどこのコア内部への放熱効果 は大きくなり、さらに引き出し線から空気中への放熱も良好となり、その結果と して半田あげ時に半田の熱で絶縁被膜が損傷する引き出し線の部分は短くなる。 そして実験の結果、例えばコイルの導体径が０．２０ｍｍφ以下である場合には 、引き出し線の半田で濡れる部分とコイル本体の間の引き出し線に沿った距離（ 図３のＬ＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）が１．５ｍｍ以上あれば、コイル本体部分の絶縁 被膜を損傷しないという結果が得られている。コイルの導体径が太くなるのに応 じて、この距離Ｌは適切な量だけ増加させなければならない。本考案のコイル部 品の設計時には、この距離Ｌを考慮してコアの寸法を決定する必要がある。

【０００７】 図１の場合には、コイル部からの引き出し線とコイル本体の間の絶縁を保証す るために、両者の間に絶縁シート５をはさみ込んでいる。この絶縁シートを省略 するためには、請求項２に記述し図４に示すように、例えば下部コアの底面にコ アの外周部から中足にまで達する切れ込み７を設け、ここから線を引き出せばよ い。この切れ込みと端子の間の下部コアの底には引き出し線を収納する溝８を設 けて、コイル部品が実装時に基板から浮くことのないようにする。 図１の例では、下部コアにコイル部を保護するためのコア外周部の凸部と端子 との両方を備えたが、このような構造ではコアの中足に直接導体線を巻き回すこ とができず、あらかじめ別途巻いておいた空心コイルを下部コアに装着する手間 が生じる。図５に示すように、コア外周部の凸部は上部コア３に設けておき、下 部コア２の凸部は中足だけとすれば、導体線を直接この中足に巻き回してコイル １を形成したのち引き出し線６を下部コアに固定した端子４に接続し、上下のコ アを組み合わせたのち端子部を半田あげすることによっても、本考案が目的とす る半田あげ時のコイル部の保護を達成することができる。ここで下部コア２につ いては図４と同様に切れ込みをもうけ、ここから引き出し線６を引き出して下部 コアの底面の溝８を通し端子４に接続している。ただし図４の場合には下部コア ２にはコア外周部および中央部に凸部があったが、図５では下部コア２の凸部は 中央部のみであることに注意する必要がある。図６には図５の上部コア３の下方 からの斜視図を示した。このコア構造であれば巻き線と端子からげの工程を完全 に自動化することが可能となり、コイル部品作成のためのコストはさらに低減さ れる。この場合には、用いる導体線としては、絶縁被膜の周囲に溶剤塗布や加熱 処理によって融着する樹脂を塗布したいわゆる自己融着線を使用して、一度巻い た導体線が崩れるのを防止するのが望ましい。図１の構造で用いる空芯コイルに ついても、自己融着線を用いて作成することがコイルの形状保持の点で望ましい 。本考案の請求項１は、このように２つ以上に分割されているコアが組み合わさ れたのちのコアの最終的な全体形状において、コイル部と端子の間にコアによる 隔壁が形成される全ての場合についてその請求範囲を主張するものである。

【０００８】

【作用】

本考案は、固有抵抗率が高いフェライトコアに金属端子を直接固定した構造の コイル部品において、コアの中足の周囲に配置したコイル部と、このコイル部か らの引き出し線を接続する端子との間が、コアの外周部に設けられコアの一部で ある凸部によってさえぎられ、コイル部が半田あげ時の熱から保護されているこ とによって、コイル部の絶縁の劣化を防止しコイル部品の信頼性を高めている。 また、コイル部の保護のため、従来コイル部に巻き回していた耐熱テープを省略 し、部品点数を削減してかつ組立工程を簡単とし製品のコスト低減を実現してい る。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて述べる。

【００１０】 実施例１ 請求項１の実施例として、図１の構造でチョークコイルを作成した。コア材質 は日立フェライト（株）製のＮｉ―Ｚｎ系フェライトＤＬ―５Ｈを用い、コイル は２種ＵＥＷの自己融着線で導体径が０．１４φｍｍのものを１４本束ね１３Ｔ 巻いて作成した。コアの中足には透磁率を低下させるために適当な厚みのギャツ プが設けてある。コイルの仕上がり寸法は内径６．０ｍｍ、外径１１．８ｍｍ、 高さ２．５ｍｍである。チョークコイルとしての端子部分も含めた寸法は、１８ ×１５×５．５Ｈ（ｍｍ）であり、インダクタンスは定格ＤＣ５Ａにて１４．０ μＨ、直流抵抗は２１ｍΩの値を示した。このチョークコイルはスイッチング周 波数にして１００ｋＨｚ程度までは鉄損が小さく使用可能である。 図１１に示すようなＭｎ―Ｚｎ系フェライトコア（コアの形状はＥＩ―１６） とボビン部品を用いた従来構造のチョークコイルで、この実施例とほぼ同等の使 用周波数範囲とインダクタンス値、直流抵抗値を示すものを比較例としてあげれ ば、その外形寸法は、１７×１６×１５Ｈ（ｍｍ）であった。本実施例は従来比 較例とほぼ同等の占有面積で、高さは３分の１となり、大幅な小型化が達成され ている。

【００１１】 実施例２ 請求項２の実施例として、図５のコイル構造でチョークコイルを作成した。コ アとしてはＭｎ―Ｚｎ系フェライトで固有抵抗率が１０Ωｍのものを用いた。市 販のＭｎ―Ｚｎ系フェライトの固有抵抗率は一般に５Ωｍ以下であり、ここで使 用したコア材質は抵抗率を高めた試作材である。図５に示すように、下部コア２ の中足に自己融着線を巻き回してコイル１を形成して引き出し線６を端子４にか らげ、上部コア３と組み合わせたのち端子部を半田あげして完成する。コイル仕 様は２ＵＥＷの自己融着線の導体径０．１６φｍｍを１４本束ねて１２Ｔ巻き、 端子を含めた外形寸法は実施例１と同一である。この場合にも実施例と同様にコ アの中足には適当量のギャップが設けてある。このチョークコイルの電気的仕様 は定格電流ＤＣ５Ａでインダクタンスが１４．７μＨ、直流抵抗は１９ｍΩであ る。巻数が少ないにもかかわらずインダクタンスが実施例１よりも大きくなって いるのは、Ｍｎ―Ｚｎ系フェライトの飽和磁束密度がＮｉ―Ｚｎ系フェライトの それよりも大きいためである。この試作材質の鉄損は実施例１のＤＬ―５Ｈ材の 約１０分の１であり、スイッチング周波数が５００ｋＨｚ付近の高周波まで使用 可能である。 コアとしてＭｎ―Ｚｎ系フェライトを使用した場合には、Ｎｉ―Ｚｎ系フェラ イトよりも固有抵抗率が１０の５乗程度低いので、コア内部を通り端子間を短絡 する電流を無視することができず、この影響について考察しておく必要がある。 この実施例２のスイッチング電源回路部品としての使用例として、４００ｋＨｚ 動作の入力ＡＣ８５〜１３０Ｖ、出力ＤＣ１２Ｖ、５Ａのフォワードコンバータ ーの２次側チョークコイルへの適用を考えてみよう。 このチョークコイルのコアに固定した端子間の抵抗値、即ちコア中を短絡する 電流経路の抵抗値は約３．５ｋΩであった。このインダクタンスに並列に入る抵 抗によって消費される電力は、 Ｖ2／Ｒ＝４１ｍＷ程度であり、一方、このチョ ークコイルのコイルで消費される銅損は約５００ｍＷ、コアで消費される鉄損は 約１５０ｍＷで、全体の電力損失は約７００ｍＷ程度である。コア中の短絡電流 によって消費される電力は全体の電力損失の高々６％程度であり、この種のコア の採用によって電力損失が著しく増加するとはいえない。また、この短絡電流の 値は平均で３ｍＡ程度であり、チョークコイルのあとに大容量のコンデンサが接 続されることを考慮すれば、出力電圧、出力電流の安定度にはほとんど影響しな い。以上の考察の結果、Ｍｎ―Ｚｎ系フェライトであってもその固有抵抗率があ る程度以上あれば、チョークコイルとして十分使用可能であることがわかる。も ちろん、端子相互間以外の、例えば引き出し線とコイル本体の間でコア内の短い 経路を通って短絡を生ずる場合には、その短絡経路の抵抗が上記の値よりも低く なる結果として、チョークコイルとしての性能に重大な影響を与えかねない。し たがって、例えばコアの凹部内面のコイル本体や引き出し線が接触する部分には 、絶縁塗料のコーティングや薄いテープを貼り付ける等の絶縁処置を施して、コ イルの各部分がコアを介して相互に短絡し合うことのないように配慮する必要が ある。

【００１２】 実施例３ 図７は本考案請求項１によるトランスの実施例の構成図である。下部コア２に 固定された端子金具４を４個有している。まず一次巻線をコア中足の周りに巻き 回してその引き出し線６を端子４にからげ、一次巻線コイル９の上に絶縁テープ １０を巻いたのち、その上に二次巻線を巻き二次巻線コイル１１を形成し、一次 巻線と同様にその引き出し線を端子にからげ、上部コア３を組み付けたのち端子 部分を半田あげして完成する。この構造の場合、巻き線工程を全面的に自動化す ることが可能であり、製造工程は著しく簡単になる。 図８はあらかじめ自己融着線を渦巻状に巻いて作成した空芯コイルを中足の周 りにはめ込んでトランスを構成した例である。ここでは、一次二次間の絶縁のた め、また平面コイルとコアとの相対位置を一定に保つため、平面コイル１２を下 部コア２の凹部に沿って切り抜かれた絶縁シート５に貼り付け、これを重ねてい る。以上のようにトランスとしての用途では、各巻線間のショートを防止するた めコアとしては固有抵抗率の高いＮｉ―Ｚｎ系フェライトを用いている。

【００１３】

【考案の効果】

本考案によれば、薄型で占有面積が小さいコイル部品を容易に量産することが でき、その産業上の効果は著しい。

【００１４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るチョークコイルの一実施例の構成
部品の斜視図である。

【図２】図１のチョークコイルの組立完成後の外観斜視
図である。

【図３】図１のチョークコイルの端子と引き出し線の接
続部分の拡大図である。

【図４】本考案請求項２に係る底面に切れ込みを設けた
下部コアの一例の斜視図である。

【図５】本考案に係るコア外周部の凸部を上部コアに設
け、下部コアの凸部を中足だけとしたチ ョークコイル
の一実施例の構成部品の斜視図である。

【図６】図５の上部コアの下方からの斜視図である。

【図７】本考案請求項２に係るトランスの一例の斜視図
である。

【図８】本考案に係るトランスの他の例の斜視図であ
る。

【図９】従来のコイル部品（Ｎｉ―Ｚｎ系フェライトコ
アを用いたチョークコイル）の一例の外観斜視図であ
る。

【図１０】従来のコイル部品（ドラム形状のＮｉ―Ｚｎ
系フェライトコアを用いたチョークコイル）の一例の外
観斜視図である。

【図１１】従来のコイル部品（Ｍｎ―Ｚｎ系フェライト
コアとボビンを用いたチョークコイル）の一例の外観斜
視図である。

【符号の説明】

１６ Ｍｎ―Ｚｎ系フェライト製ＥＩコア １７ ボビン １８ 巻き線部分 １９ ボビンに固定された端子

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 固有抵抗率が１０Ωｍより高いフェライ
   トからなる、２枚の平板のあい向かう面の中央部および
   外周部に磁束の通る凸部を設けたコアを用いて、コイル
   部品を回路基板に接続するための端子を該コアの外周部
   の前記の凸部の外側でコアに直接固定し、該コアの中央
   部の凸部の周囲に絶縁層で被覆した導体線を巻き回す
   か、あるいはあらかじめ巻き回して作成した空芯コイル
   を該コアの中央部の凸部にはめ込むことによってコイル
   部を形成し、このコイル部から引きだした導体線を前記
   端子に接続して半田あげすることによって構成され、コ
   ア外周部の前記凸部が端子とコイル部の間をさえぎる隔
   壁となっており、コイル部から引きだした導体線の半田
   で濡れる部分とコイル本体の間の引き出し線に沿った距
   離が１．５ｍｍ以上あることを特徴とするコイル部品。
2. 【請求項２】 コイルから導体線を引き出すために、該
   コアの底面または上面の平板部分にコア外周部からコア
   中央部の凸部にまでおよぶ切れ込みを設け、かつ該コア
   の底面または上面にこの引き出し線を収納するため前記
   のコア切れ込みから端子までつながる溝部を設けたこと
   を特徴とする請求項１のコイル部品。