JPWO2009028406A1 - 巻線型コイル及び巻線型コイルの製造方法 - Google Patents
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Abstract
特性インピーダンスを自在に調整することができるとともに、特性インピーダンスのばらつきの発生を防止することができる巻線型コイル及び巻線型コイルの製造方法を提供する。１次ワイヤ部１８Ａと２次ワイヤ部１８Ｂとが一定の距離だけ相互に離間した状態で巻芯部１４の表面上を巻回され、かつ巻芯部１４の同一表面上に隣接し巻回数の異なる前ターン部１９Ｘの２次ワイヤ部１８Ｂと次ターン部１９Ｙの１次ワイヤ部１８Ａとが相互に密着している。
Description
本発明は、一対の巻線が巻回される巻線型コイル及び巻線型コイルの製造方法に関する。
従来の巻線型コイルとして、柱状の巻芯部とこの巻芯部の両端に設けられた鍔部とを備えたコア部材と、巻芯部の表面に巻回され１次コイル及び２次コイルで構成される一対のワイヤと、一対の鍔部に設けられ各コイルの端部がそれぞれ電気的に接続される電極部と、を備え、巻芯部の表面には、同じ巻ターンの１次コイルと２次コイルが互いに離間するようにして巻回されているものが知られている（下記特許文献１参照）。
特開２００４−１４６６７１号公報
ところが、上記巻線型コイルは、平面状の巻芯部の表面にワイヤを巻回させており、各ワイヤを位置決めする手段が設けられていないので、各ワイヤが巻芯部の表面上を移動してしまうことがある。ワイヤが巻芯部の表面上を移動すると、ワイヤ間の距離と相関のある特性インピーダンスを自在に調整することができない。また、隣り合う一対のワイヤが離間しており静電容量にばらつきが生じるため、ワイヤの巻きばらつきによってはコイル全体の特性インピーダンスに大きなばらつきが生じるおそれがある。
そこで、本発明は、上記事情を考慮し、特性インピーダンスを自在に調整することができるとともに、特性インピーダンスのばらつきの発生を防止することができる巻線型コイル及び巻線型コイルの製造方法を提供することを目的とする。
請求項１に記載の発明は、巻芯部と前記巻芯部の両端に設けられた鍔部とを含むコア部材と、前記巻芯部の表面に巻回され１次巻線部及び２次巻線部で構成される一対の巻線と、前記鍔部に設けられ前記巻線の前記１次巻線部及び前記２次巻線部の端部が接続される電極部と、を有する巻線型コイルであって、前記巻芯部に巻回された一対の前記巻線の前記１次巻線部と前記２次巻線部の間隔が相互に離間し、かつ、前記巻芯部の同一表面上に隣接し巻回数の異なる前記１次巻線部又は前記２次巻線部の一方と前記１次巻線部又は前記２次巻線部の他方とが相互に接触していることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、巻芯部と前記巻芯部の両端に設けられた鍔部とを含むコア部材と、前記巻芯部の表面に巻回され１次巻線部及び２次巻線部で構成される一対の巻線と、前記鍔部に設けられ前記巻線の前記１次巻線部及び前記２次巻線部の端部が接続される電極部と、を有する巻線型コイルの製造方法であって、一対の前記巻線は、前記１次巻線部と前記２次巻線部の間隔が相互に離間し、かつ、前記巻芯部の同一表面上に隣接し巻回数の異なる前記１次巻線部又は前記２次巻線部の一方と前記１次巻線部又は前記２次巻線部の他方とが相互に接触するように、前記巻芯部の表面に巻回されることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の巻線型コイルの製造方法において、前記１次巻線部及び前記２次巻線部は、前記巻芯部の表面に先に巻回される前ターン部と、前記前ターン部の次に前記巻芯部の表面に巻回される次ターン部を有し、前記巻芯部の表面に巻回された前記前ターン部の前記１次巻線部又は前記２次巻線部の一方に接触する前記次ターン部の前記１次巻線部又は前記２次巻線部の他方は、前記巻芯部の表面に巻回された前記前ターン部の前記１次巻線部又は前記２次巻線部の一方に対して、前記前ターン部の前記１次巻線部又は前記２次巻線部の一方と前記次ターン部の前記１次巻線部又は前記２次巻線部の他方との巻軸方向に沿う中心間距離が前記１次巻線部又は前記２次巻線部の半径寸法となるように、巻回されることを特徴とする。
請求項１に記載の発明によれば、巻芯部の表面には、一対の巻線の１次巻線部と２次巻線部の間隔が相互に離間した状態で巻回されるとともに、かつ、巻芯部の同一表面上に隣接し巻回数の異なる１次巻線部又は２次巻線部の一方と１次巻線部又は２次巻線部の他方とが相互に接触している。これにより、巻回数の異なる１次巻線部又は２次巻線部の一方が１次巻線部又は２次巻線部の他方に対して位置決めされることになり、相互に接触する１次巻線部又は２次巻線部の一方又は他方が巻芯部の表面上を移動することを防止できる。このように、巻芯部の表面上で一対の巻線の１次巻線部と２次巻線部の間隔を設けることにより、静電容量を自在に調整することができる。また、巻回数の異なる１次巻線部又は２次巻線部の一方と１次巻線部又は２次巻線部の他方を接触させることで、巻線の巻回数の異なる部位に存在する静電容量のばらつきを抑えることができ、ひいては巻線型コイルの特性インピーダンスのばらつきも抑制することができる。
請求項２に記載の発明によれば、巻芯部の表面には、一対の巻線の１次巻線部と２次巻線部の間隔が相互に離間した状態で巻回されるとともに、かつ、巻芯部の同一表面上に隣接し巻回数の異なる１次巻線部又は２次巻線部の一方と１次巻線部又は２次巻線部の他方とが相互に接触している。これにより、巻回数の異なる１次巻線部又は２次巻線部の一方が１次巻線部又は２次巻線部の他方に対して位置決めされることになり、相互に接触する１次巻線部又は２次巻線部の一方又は他方が巻芯部の表面上を移動することを防止できる。このように、巻芯部の表面上で一対の巻線の１次巻線部と２次巻線部の間隔を設けることにより、静電容量を自在に調整することができる。また、巻回数の異なる１次巻線部又は２次巻線部の一方と１次巻線部又は２次巻線部の他方を接触させることで、巻線の巻回数の異なる部位に存在する静電容量のばらつきを抑えることができ、ひいては巻線型コイルの特性インピーダンスのばらつきも抑制することができる。
請求項３に記載の発明によれば、巻芯部の表面に既に巻回された前ターン部の１次巻線部又は２次巻線部の一方に接触する次ターン部の１次巻線部又は２次巻線部の他方は、巻芯部の表面に既に巻回された前ターン部の１次巻線部又は２次巻線部の一方に対して、前ターン部の１次巻線部又は２次巻線部の一方と次ターン部の１次巻線部又は２次巻線部の他方との巻軸方向に沿う中心間距離が１次巻線部又は２次巻線部の半径寸法となるように、巻回される。これにより、次ターン部の１次巻線部及び２次巻線部の他方は、巻芯部の表面上の適正な位置に前ターン部の１次巻線部及び２次巻線部の一方に密着した状態で位置決めされる。この結果、巻線の巻回による乱れを防止して、巻線の安定した巻回を可能にすることができる。
１０ 巻線型コイル
１２ コア部材
１４ 巻芯部
１６ 鍔部
１８ ワイヤ（巻線）
１８Ａ １次ワイヤ部（１次巻線部）
１８Ｂ ２次ワイヤ部（２次巻線部）
１９Ｘ 前ターン部
１９Ｙ 次ターン部
２０ 電極部
１２ コア部材
１４ 巻芯部
１６ 鍔部
１８ ワイヤ（巻線）
１８Ａ １次ワイヤ部（１次巻線部）
１８Ｂ ２次ワイヤ部（２次巻線部）
１９Ｘ 前ターン部
１９Ｙ 次ターン部
２０ 電極部
次に、本発明の一実施形態に係る巻線型コイルについて、図面を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、巻線型コイル１０は、巻芯部１４と巻芯部１４の両端に設けられた鍔部１６とを含むコア部材１２を備えている。コア部材１２は、磁性体あるいは非磁性体を焼結することにより形成されている。巻芯部１４の表面は、凸部がなく平滑状（平面状）に形成されており、その表面には、一対のワイヤ（巻線）１８が巻回されている。このワイヤ１８は、１次ワイヤ部（１次巻線部）１８Ａと、２次ワイヤ部（２次巻線部）１８Ｂと、で構成されている。また、鍔部１６の周壁上には、電極部２０が形成されている。この電極部２０には、ワイヤ１８の１次ワイヤ部１８Ａと２次ワイヤ部１８Ｂの端部が熱圧着等の方法でそれぞれ接続されている。
電極部２０は、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｔなどによる１０μｍから３０μｍの膜層と、その上に形成されたＮｉ、Ｓｎ、Ｓｎ−Ｐｄなどによる１μｍから３０μｍ程度のめっき層で構成されている。
なお、電極部２０は、マスク等を用いた印刷やディップ、あるいはパターンを形成したゴムプレートへの転写等で形成してもよい。
ワイヤ１８は、絶縁被覆を有し、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等で構成されている。ワイヤ１８は、１次ワイヤ部１８Ａと２次ワイヤ部１８Ｂとが相互に離間した状態で、巻芯部１４の表面上に巻回されている。そして、巻芯部１４の同一表面上に隣接し巻回数の異なる１次ワイヤ部１８Ａ又は２次ワイヤ部１８Ｂの一方と１次ワイヤ部１８Ａ又は２次ワイヤ部１８Ｂの他方（巻ターン間）が相互に接触（密着）している。特に、本実施形態では、前ターン部１９Ｘの２次ワイヤ部１８Ｂと次ターン部１９Ｙの１次ワイヤ部１８Ａ（巻ターン間）が相互に密着するように構成されている。
ここで、図３に示すように、巻芯部１４の表面に巻回された前ターン部１９Ｘの１次ワイヤ部１８Ａ又は２次ワイヤ部１８Ｂの一方に接触する次ターン部１９Ｙの１次ワイヤ部１８Ａ又は２次ワイヤ部１８Ｂの他方は、巻芯部１４の表面に巻回された前ターン部１９Ｘの１次ワイヤ部１８Ａ又は２次ワイヤ部１８Ｂの一方に対して、前ターン部１９Ｘの１次ワイヤ部１８Ａ又は２次ワイヤ部１８Ｂの一方と次ターン部１９Ｙの１次ワイヤ部１８Ａ又は２次ワイヤ部１８Ｂの他方との巻軸方向に沿う中心間距離ｄが１次ワイヤ部１８Ａ又は２次ワイヤ部１８Ｂの半径寸法となるように、巻回される。特に、本実施形態では、１次ワイヤ部１８Ａと２次ワイヤ部１８Ｂの径は略同一となるように設定されており、前ターン部１９Ｘの２次ワイヤ部１８Ｂと次ターン部１９Ｙの１次ワイヤ部１８Ａの中心間距離ｄは、半径寸法（直径寸法の１／２）となるように設定されている。
次に、本発明の一実施形態に係る巻線型コイル１０の製造方法について説明する。
図１及び図２に示すように、電極部２０を形成した一方の鍔部１６をチャック（図示省略）に固定し、巻線用ノズル（図示省略）から抽出されたワイヤ１８の１次ワイヤ部１８Ａ及び２次ワイヤ部１８Ｂの一方の端部を他方の鍔部１６の電極部２０に位置決めし、その状態でコア部材１２を回転させることで（スピンドル方式にて）巻芯部１４にワイヤを巻き付ける。そして、ワイヤ１８を巻芯部１４に巻き付けた後、ワイヤ１８の１次ワイヤ部１８Ａ及び２次ワイヤ部１８Ｂの他方の端部が一方の鍔部１６の電極部２０上に位置するように設定する。
ここで、ワイヤ１８を巻芯部１４に巻き付けるときには、巻芯部１４の表面に、ワイヤ１８の１次ワイヤ部１８Ａと２次ワイヤ部１８Ｂとが任意の距離だけ相互に離間した状態で巻回する。このため、図３に示すように、ワイヤ１８の１次ワイヤ部１８Ａと２次ワイヤ部１８Ｂとの間には、コイル間隙間Ｓが形成される。このとき、巻芯部１４の表面に巻回された前ターン部１９Ｘの２次ワイヤ部１８Ｂに接触する次ターン部１９Ｙの１次ワイヤ部１８Ａが、巻芯部１４の表面に巻回された前ターン部１９Ｘの２次ワイヤ部１８Ｂに対して、前ターン部１９Ｘの２次ワイヤ部１８Ｂと次ターン部１９Ｙの１次ワイヤ部１８Ａとの巻軸方向に沿う中心間距離ｄが１次ワイヤ部１８Ａ（２次ワイヤ部１８Ｂ）の半径寸法となるように、巻き付けられる。
ワイヤ１８を巻芯部１４に巻き付けた後、ワイヤ１８の１次ワイヤ部１８Ａ及び２次ワイヤ部１８Ｂの両端部を各電極部２０に接続させる。この接続方法として、熱圧着が好ましい。これにより、ワイヤ１８の１次ワイヤ部１８Ａ及び２次ワイヤ部１８Ｂの両端部が潰されて電極最外層のＳｎとロウ付けされ、信頼性の高い接合が可能になる。このようにして、巻芯部１４の同一表面上において相互に密着する前ターン部１９Ｘの２次ワイヤ部１８Ｂと次ターン部１９Ｙの１次ワイヤ部１８Ａが相互に密着して巻き付けられて位置決めされるため、ワイヤ１８の巻き乱れを防いで、特性インピーダンスのばらつきの少ない巻線型コイル２０を得ることができる。
次に、本発明の一実施形態に係る巻線型コイル１０の作用について説明する。
図１及び図２に示すように、１次ワイヤ部１８Ａと２次ワイヤ部１８Ｂとが一定の距離だけ相互に離間した状態で巻芯部１４の表面上を巻回され、かつ巻芯部１４の同一表面上に隣接し巻回数の異なる前ターン部１９Ｘの２次ワイヤ部１８Ｂと次ターン部１９Ｙの１次ワイヤ部１８Ａとが相互に密着しているため、前ターン部１９Ｘの２次ワイヤ部１８Ｂ又は次ターン部１９Ｙの１次ワイヤ部１８Ａが巻芯部１４の表面上を軸方向に移動して位置ずれしてしまうことを防止できる。これにより、各巻ターンを構成する１次ワイヤ部１８Ａと２次ワイヤ部１８Ｂの離間距離が常に一定になるため、巻ターン間に存在する静電容量のばらつきを抑制することができ、巻線型コイル１０の特性インピーダンスのばらつきも防止することができる。
ここで、図４に示すように、本実施形態の巻線型コイル（直径４０μｍ、巻ターン間を密着させる構成）と先行技術である巻線型コイル（直径４０μｍ、巻ターン間が密着されていない構成）とを比較すると、本実施形態の巻線型コイルは、先行技術である巻線型コイルと比較して、特性インピーダンスのばらつきを大幅に低減させていることが明確である。
また、図３に示すように、巻芯部１４の表面に巻回された前ターン部１９Ｘの２次ワイヤ部１８Ｂに接触する次ターン部１９Ｙの１次ワイヤ部１８Ａが、巻芯部１４の表面に巻回された前ターン部１９Ｘの２次ワイヤ部１８Ｂに対して、前ターン部１９Ｘの２次ワイヤ部１８Ｂと次ターン部１９Ｙの１次ワイヤ部１８Ａとの巻軸方向に沿う中心間距離ｄが１次ワイヤ部１８Ａ（２次ワイヤ部１８Ｂ）の半径寸法となるように、巻き付けられる。これにより、次ターン部１９Ｙの１次ワイヤ部１８Ａは、巻芯部１４の表面上の適正な位置に前ターン部１９Ｘの２次ワイヤ部１８Ｂに密着した状態で位置決めされる。この結果、巻回による乱れを防止して、ワイヤ１８の巻回を安定させることができる。
さらに、巻芯部１４の表面上に巻き付けられる１次ワイヤ部１８Ａと２次ワイヤ部１８Ｂとのコイル間隔を調整することにより、巻ターン間の静電容量を容易に変更することができる。
Claims (3)
- 巻芯部と前記巻芯部の両端に設けられた鍔部とを含むコア部材と、前記巻芯部の表面に巻回され１次巻線部及び２次巻線部で構成される一対の巻線と、前記鍔部に設けられ前記巻線の前記１次巻線部及び前記２次巻線部の端部が接続される電極部と、を有する巻線型コイルであって、
前記巻芯部に巻回された一対の前記巻線の前記１次巻線部と前記２次巻線部の間隔が相互に離間し、かつ、
前記巻芯部の同一表面上に隣接し巻回数の異なる前記１次巻線部又は前記２次巻線部の一方と前記１次巻線部又は前記２次巻線部の他方とが相互に接触していることを特徴とする巻線型コイル。 - 巻芯部と前記巻芯部の両端に設けられた鍔部とを含むコア部材と、前記巻芯部の表面に巻回され１次巻線部及び２次巻線部で構成される一対の巻線と、前記鍔部に設けられ前記巻線の前記１次巻線部及び前記２次巻線部の端部が接続される電極部と、を有する巻線型コイルの製造方法であって、
一対の前記巻線は、前記１次巻線部と前記２次巻線部の間隔が相互に離間し、かつ、前記巻芯部の同一表面上に隣接し巻回数の異なる前記１次巻線部又は前記２次巻線部の一方と前記１次巻線部又は前記２次巻線部の他方とが相互に接触するように、前記巻芯部の表面に巻回されることを特徴とする巻線型コイルの製造方法。 - 前記１次巻線部及び前記２次巻線部は、前記巻芯部の表面に先に巻回される前ターン部と、前記前ターン部の次に前記巻芯部の表面に巻回される次ターン部を有し、
前記巻芯部の表面に巻回された前記前ターン部の前記１次巻線部又は前記２次巻線部の一方に接触する前記次ターン部の前記１次巻線部又は前記２次巻線部の他方は、前記巻芯部の表面に巻回された前記前ターン部の前記１次巻線部又は前記２次巻線部の一方に対して、前記前ターン部の前記１次巻線部又は前記２次巻線部の一方と前記次ターン部の前記１次巻線部又は前記２次巻線部の他方との巻軸方向に沿う中心間距離が前記１次巻線部又は前記２次巻線部の半径寸法となるように、巻回されることを特徴とする請求項２に記載の巻線型コイルの製造方法。
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