WO2017006585A1 - 巻線型インダクタ - Google Patents

巻線型インダクタ Download PDF

Info

Publication number
WO2017006585A1
WO2017006585A1 PCT/JP2016/057487 JP2016057487W WO2017006585A1 WO 2017006585 A1 WO2017006585 A1 WO 2017006585A1 JP 2016057487 W JP2016057487 W JP 2016057487W WO 2017006585 A1 WO2017006585 A1 WO 2017006585A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
winding
core
wound
cross
axis direction
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/057487
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
昌史 宮本
Original Assignee
株式会社村田製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
Priority to JP2017527087A priority Critical patent/JPWO2017006585A1/ja
Priority to CN201680009685.3A priority patent/CN107251171A/zh
Publication of WO2017006585A1 publication Critical patent/WO2017006585A1/ja
Priority to US15/847,966 priority patent/US20180114628A1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2823—Wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/04—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core
    • H01F17/045—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core with core of cylindric geometry and coil wound along its longitudinal axis, i.e. rod or drum core
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/006—Details of transformers or inductances, in general with special arrangement or spacing of turns of the winding(s), e.g. to produce desired self-resonance
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
    • H01F41/06—Coil winding
    • H01F41/064—Winding non-flat conductive wires, e.g. rods, cables or cords
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
    • H01F41/06—Coil winding
    • H01F41/071—Winding coils of special form
    • H01F41/073—Winding onto elongate formers

Definitions

  • the present invention relates to a wire-wound inductor, and more particularly, to an improvement in the form and winding mode of a wire-wound inductor.
  • Patent Document 1 discloses a wound-type inductor that is of interest to the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view showing the appearance of the wound inductor described in Patent Document 1.
  • FIG. 8 is a perspective view showing the appearance of the wound inductor described in Patent Document 1.
  • the core 2 has a core part 4 and first and second flange parts 5 and 6 located at each end of the core part 4, respectively.
  • the winding 3 is wound spirally on the core 4.
  • the first and second flange portions 5 and 6 are provided with first and second terminal electrodes 7 and 8, and each end portion of the winding 3 is connected to the first and second terminal electrodes 7 and 8. 8 respectively.
  • a resin seal 9 containing magnetic powder as a filler is indicated by a broken line.
  • the wound inductor 1 is illustrated with the terminal electrodes 7 and 8 facing upward. That is, the wound inductor 1 is mounted with the upper surface in FIG. 8 facing the mounting substrate.
  • FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the winding 3 shown in FIG.
  • the winding 3 is provided by a covered rectangular conductor composed of a conductor portion 10 made of, for example, copper as a conductor portion and a covering portion 11 for insulatingly covering the conductor portion 10. .
  • the winding 3 is edgewise wound on the core 4 with the minor axis direction extending along the axial direction of the core 4.
  • Such a cross-sectional form and winding mode of the winding 3 are adopted for the purpose of improving the Q of the winding inductor 1, and the improvement of Q is due to the space factor of the conducting wire portion 9 of the winding 3. This is realized by increasing the DC resistance.
  • the winding 3 is wound in a state of being in close contact with each other on the winding core portion 4.
  • the coupling coefficient of the magnetic field can be increased and the inductance can be acquired efficiently. This also contributes to the improvement of Q.
  • the improvement of Q can be expected only when it is used under a low frequency.
  • the wound inductor 1 cannot obtain a high Q.
  • the core part 4 When using under high frequency, the skin effect appears in winding 3. Therefore, when the core part 4 is made of a nonmagnetic material, the current is supplied to the inner surface side surface region 12 (the area of the conductor part 10 in FIG. It is shown schematically by applying hatching to the inner diameter side. As a result, most of the lead wire 10 except the surface region 12 on the inner diameter side does not contribute to the flow of current. That is, most of the conductor portion 10 is wasted. In addition, most of the outer diameter side of the conductive wire portion 10 prevents the return of the magnetic flux generated by the winding 3 and even increases the magnetic resistance.
  • the current is a surface region 13 on the outer diameter side located on the side opposite to the core part 4 side in the conductor part 10. (This region is schematically shown by hatching the outer diameter side of the conductor portion 10 in FIG. 9).
  • most of the conductive wire 10 except the surface region 13 on the outer diameter side does not contribute to flowing current. That is, most of the conductor portion 10 is wasted.
  • most of the inner diameter side of the conducting wire portion 10 prevents the generation of magnetic flux generated by the winding 3 and even increases the magnetic resistance.
  • high frequency refers to a frequency region above the frequency at which the depth at which the skin effect appears is shallower than the radius of the conductor.
  • an object of the present invention is to provide a wound inductor that can obtain a higher Q under high frequency.
  • the present invention includes a core having a winding core portion and a winding wound on the winding core portion, and the winding has a flat cross section and is directed to a wound inductor.
  • the present invention is characterized by having the following configuration.
  • the dimensions measured in the major axis direction and the minor axis direction perpendicular to each other in the cross section of the winding are the major axis dimension and the minor axis dimension, respectively, and the flatness of the section is ( When expressed by (major dimension) / (minor dimension), the cross-sectional flatness is 1.3 or more and 3.0 or less, and the winding has a major axis direction along the axial direction of the core. It is characterized by being wound in a simple single spiral on the core portion in an extended state.
  • the high frequency current flows only to the surface area on the inner diameter side or outer diameter side of the winding due to the skin effect, but if the above configuration is adopted, the surface area where the high frequency current flows is the long diameter in the cross section of the winding. It is brought to a position along the side extending in the direction. Therefore, the ratio of the cross-sectional area of the portion where the high-frequency current flows under the skin effect to the total cross-sectional area of the winding can be increased.
  • the winding is preferably wound in a state where a space is formed between each other on the winding core. If the windings are wound in close contact with each other on the winding core portion as described in Patent Document 1, eddy current loss is likely to occur at high frequencies. If the windings are wound in close contact with each other, it can be expected to improve the efficiency of acquiring the inductance, but the loss due to eddy current increases at higher frequencies, as this effect is diminished, As a result, Q decreases. Therefore, as described above, when the winding is wound in a state where a space is formed between each other on the core portion, a decrease in Q can be suppressed under high frequency.
  • the distance between the conductor portions as the conductor portion of the winding on the winding core portion is 20 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the distance between the conductor portions of the winding is selected to be 20 ⁇ m or more, generation of eddy current due to the proximity effect of the conductor portion is more reliably suppressed, and when the distance is selected to be 100 ⁇ m or less, the distance is long. A decrease in inductance acquisition efficiency due to being excessive is suppressed.
  • the winding is usually provided by a covered conductor composed of a conductor portion made of, for example, copper as a conductor portion and a covering portion for insulatingly covering the conductor portion.
  • a covered conductor composed of a conductor portion made of, for example, copper as a conductor portion and a covering portion for insulatingly covering the conductor portion.
  • the distance between the conductors of the winding on the winding core is usually 20 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, and this distance is equivalent to the thickness of the coating.
  • a narrow space is formed between the windings on the core. This is a case where the above-mentioned two configurations are arranged side by side.
  • the configuration in which the distance between the conductor portions of the winding on the core portion is 20 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less is satisfied, but the winding is between each other on the core portion.
  • the covering portion exists and no space is formed. This is a case where the above-mentioned two configurations are not arranged side by side.
  • the distance between the conductor portions of the winding on the winding core portion is 20 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less. This distance is formed between the windings on the winding core as the size of the space.
  • the two configurations described above are necessarily side by side.
  • the winding is wound on the core portion with the major axis direction extending along the axial direction of the core portion. It will be brought to a position along the side extending in the major axis direction in the cross section of the line. For this reason, the ratio of the cross-sectional area of the portion where the high-frequency current flows under the skin effect to the total cross-sectional area of the winding can be increased, that is, the effective cross-sectional area can be increased, and therefore Q can be increased. it can.
  • the minor axis direction extends along the axial direction of the core part.
  • the inner diameter of the winding that is, the outer diameter of the winding core can be increased. Therefore, the path of magnetic flux can be widened, which can also contribute to the improvement of Q.
  • the flatness of the cross section of the winding is 1.3 or more and 3.0 or less.
  • the winding is wound in a simple single spiral on the winding core portion, generation of eddy currents due to the proximity effect of the conducting wire portion of the winding in the case of lap winding. Can be forbidden. This can also contribute to the improvement of Q.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an external appearance of a wire wound inductor 21 according to a first embodiment of the present invention, with a surface directed toward a mounting board facing upward.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of the wound inductor 21 shown in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged view showing a part of the cross-sectional view of the wound inductor 21 shown in FIG. 2. It is a figure which shows the relationship between the "flatness" of the cross section of a coil
  • FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a second embodiment of the present invention, showing a cross-sectional shape of a winding 23 a together with a part of a core part 24.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining a third embodiment of the present invention, showing a cross-sectional shape of a winding 23b together with a part of a core part 24;
  • 1 is a perspective view showing an external appearance of a wire wound inductor 1 described in Patent Document 1, with a surface directed toward a mounting board facing upward. It is sectional drawing which expands and shows a part of winding type
  • the winding type inductor 21 includes a core 22 and a winding 23.
  • the core 22 has a core part 24 and first and second flange parts 25 and 26 located at each end of the core part 24, respectively.
  • the winding 23 is wound spirally on the winding core 24.
  • First and second terminal electrodes 27 and 28 are provided on the first and second flange portions 25 and 26.
  • Each end of the winding 23 is connected to the first and second terminal electrodes 27 and 28, respectively.
  • the terminal electrodes 27 and 28 include an Sn layer as the outermost layer.
  • winding 23 is thermo-compression-bonded to the terminal electrodes 27 and 28, Therefore The said each end part is firmly brazed to the terminal electrodes 27 and 28, being crushed.
  • the winding 23 is composed of a conductor portion 29 made of, for example, copper as a conductor portion and a covering portion 30 made of, for example, an epoxy resin for insulatingly covering the conductor portion 29, the above-described connection step
  • the conductor 29 in the winding 23 is brazed to the terminal electrodes 27 and 28, and at the same time, the covering 29 is removed.
  • the core 22 is made of an insulating ceramic such as alumina or a magnetic material such as ferrite.
  • the illustrated core 24 and flanges 25 and 26 have a quadrangular cross section. However, the winding core portion 24 and the flange portions 25 and 26 may have other square shapes or circular shapes.
  • the winding wire 23 wound on the winding core portion 24 has a flat cross section.
  • the flat shape given to the cross section of the winding 23 is an ellipse or a substantially elliptical shape. Details of the cross-sectional shape of the winding 23 will be described with reference to FIG.
  • the dimensions measured in the major axis direction 31 and the minor axis direction 32 orthogonal to each other are taken as the major axis direction dimension and the minor axis direction dimension, respectively, and the flatness of the section is (major axis dimension) / (minor axis dimension).
  • the flatness of the cross section is selected from 1.3 to 3.0. The reason for limiting the numerical range will be described later with reference to FIG.
  • the above-mentioned “winding” is used to obtain (major axis direction dimension) / (minor axis direction dimension). It is more accurate to read “wire 23” as “conductor portion 29”. However, in actuality, since the thickness of the covering portion 30 is as thin as about 5 to 10 ⁇ m and can be almost ignored, the flatness ratio is obtained from the major axis direction dimension and the minor axis direction dimension of the cross section of the winding 23. There is no substantial difference.
  • the winding 23 is wound on the core part 24 in a state where the major axis direction 31 of the cross section extends along the axial direction of the core part 24. That is, on the winding core portion 24, the winding 23 is wound with the side extending in the major axis direction 31 in the cross section facing the inner diameter side.
  • the cross-sectional direction of such a winding 23 is substantially 90 degrees different from that described in Patent Document 1 shown in FIGS.
  • the core portion 24 When the core portion 24 is made of a non-magnetic material, the high-frequency current flows only to the surface region 33 on the inner diameter side of the winding 23, which is hatched in FIG. 3, due to the skin effect.
  • the surface region 33 on the inner diameter side through which the high-frequency current flows is provided at a position along the side extending in the major axis direction 31 in the cross section of the winding 23. Accordingly, the ratio of the cross-sectional area of the portion (surface region 33) where the high-frequency current flows under the skin effect to the total cross-sectional area of the winding 23 can be increased, that is, the effective cross-sectional area can be widened. Q can be increased.
  • the minor axis direction is the axis of the core part.
  • the inner diameter dimension of the winding 23, that is, the outer diameter dimension of the winding core portion 24 is set.
  • the magnetic flux and the passage can be widened, which can also contribute to the improvement of Q.
  • the winding 23 is not wound on the winding core portion 24 but wound in a simple single spiral. According to this configuration, it is possible to inhibit the generation of eddy currents due to the proximity effect of the conductor portion of the winding when the winding 23 is lap-wrapped. This can also contribute to the improvement of Q.
  • the winding 23 is preferably wound in a state where a space S is formed between the winding core portions 24. It can be read from FIGS. 1 and 2 that the windings 23 are wound with a space S formed between them. In the illustrated structure, only air is present in the space S, but a material such as a dielectric other than the covering portion 30 may be present in at least a part of the space S.
  • the distance between the conductor portions 29 as the conductor portions of the winding 23 on the winding core portion 24 is preferably selected from 20 ⁇ m to 100 ⁇ m, and more preferably about 50 ⁇ m. Chosen. The reason for limiting the numerical range will be described later with reference to FIG.
  • the winding 23 since the winding 23 is wound in a state where a space S is formed between each other on the winding core portion 24, the winding 23 does not need to be insulated and is used as a conductor portion. It can be said that it may be composed only of the conductor portion 29. In that case, the size of the space S is equal to the distance D.
  • FIG. 4 shows a relationship between the “flatness” of the cross section of the winding 23 and “Q ⁇ L acquisition efficiency”.
  • the lower limit of the preferable range of “Q ⁇ L acquisition efficiency” is indicated by a broken line.
  • values above the broken line and above the broken line are obtained when the aspect ratio is 1.3 or more and 3.0 or less.
  • the data shown in FIG. 4 is obtained based on a wound inductor having a structure as shown in FIG. 1 and having an outer dimension of 1.6 mm ⁇ 0.8 mm ⁇ 0.8 mm. It has been confirmed that similar data can be obtained even when the outer dimensions are 2.5 mm ⁇ 2.0 mm ⁇ 2.0 mm.
  • FIG. 5 shows the relationship between “distance” and “Q” between the conductive wire portions 29 of the winding 23 on the winding core portion 24.
  • the lower limit of the preferable range of “Q” is indicated by a broken line.
  • values above the broken line and above the broken line are obtained when the distance D is in the range of 20 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the highest “Q” is obtained when the distance D is in the vicinity of 50 ⁇ m.
  • the distance between the conductor portions 29 of the winding 23 is selected to be 20 ⁇ m or more, generation of eddy currents due to the proximity effect of the conductor portion is more reliably suppressed, and the distance is selected to be 100 ⁇ m or less. And the fall of the acquisition efficiency of the inductance by distance being too long is suppressed. As a result, a high Q can be maintained as shown in FIG.
  • the data shown in FIG. 5 is also a wound inductor having a structure as shown in FIG. 1 and has an outer dimension of 1.6 mm ⁇ 0.8 mm ⁇ 0. Although it was obtained based on 8 mm, it has been confirmed that similar data can be obtained even when the outer dimensions are 2.5 mm ⁇ 2.0 mm ⁇ 2.0 mm.
  • FIG. 6 and FIG. 7 are for explaining the second and third embodiments of the present invention, respectively, and show typical modifications of the cross-sectional shape of the winding.
  • the winding may include the conductor portion and the covering portion, or may not be provided with the covering portion and may be constituted only by the conductor portion.
  • Illustration of the covering portion of the wire is omitted.
  • the flat shape given to the cross section of the winding 23 has an elliptical shape or a substantially elliptical shape.
  • the winding 23a shown in FIG. 6 has an oval cross section.
  • the winding 23b shown in FIG. 7 has a rectangular cross section with rounded corners.
  • the cross-sectional shape of the winding applied in the present invention is not limited to those shown in the drawings, and may be an intermediate shape of two types of shapes shown in the drawings, as long as it is a flat shape. Such a shape may be used.
  • the end portion in the major axis direction 31 as a whole is like the winding 23 shown in FIG. 3 or the winding 23a shown in FIG. It is preferable to have roundness. This is because the return of the magnetic flux passing along the central axis of the core portion 24 is less obstructed by the winding 23 or 23a having the rounded end portion in the major axis direction 31 as a whole. This is because a higher Q can be obtained below.
  • the cross-sectional area is larger as the winding 23b shown in FIG. This does not deny that the winding 23b shown in FIG. 7 is used in a high-frequency winding inductor.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Abstract

高周波下において、より高いＱを取得することができる、巻線型インダクタを提供する。　巻線（２３）の断面において、互いに直交する長径方向（３１）および短径方向（３２）について測定した寸法を、それぞれ、長径方向寸法および短径方向寸法とし、断面の扁平率を（長径方向寸法）／（短径方向寸法）で表わしたとき、断面の扁平率を、１．３以上かつ３．０以下とする。巻線（２３）は、長径方向（３１）が巻芯部（２４）の軸線方向に沿って延びる状態で、巻芯部（２４）上において、単なる一重の螺旋状に巻回される。好ましくは、巻線（２３）は、巻芯部（２４）上で互いの間にスペース（Ｓ）を形成した状態で巻回され、巻芯部（２４）上での巻線（２３）の導線部（２９）間の距離は、２０μｍ以上かつ１００μｍ以下とされる。

Description

巻線型インダクタ
　この発明は、巻線型インダクタに関するもので、特に、巻線型インダクタにおける巻線の形態および巻回態様についての改良に関するものである。
　この発明にとって興味ある巻線型インダクタが、たとえば特開２００７－３１１５２５号公報（特許文献１）に記載されている。図８には、特許文献１に記載された巻線型インダクタの外観が斜視図で示されている。
　図８に示した巻線型インダクタ１は、コア２と、巻線３とを備えている。コア２は、巻芯部４ならびに巻芯部４の各端部にそれぞれ位置する第１および第２の鍔部５および６を有する。巻線３は、巻芯部４上において螺旋状に巻回されている。第１および第２の鍔部５および６には、第１および第２の端子電極７および８が設けられ、上述の巻線３の各端部は、第１および第２の端子電極７および８にそれぞれ接続される。
　なお、図８において、磁性粉末をフィラーとして含む樹脂封止９が破線で示されている。
　図８では、巻線型インダクタ１は、端子電極７および８を上方に向けた姿勢で図示されている。すなわち、巻線型インダクタ１は、図８における上面を実装基板側に向けた状態で実装される。
　図９は、図８に示した巻線３の一部を拡大して示す断面図である。図９によく示されているように、巻線３は、導体部としてのたとえば銅からなる導線部１０と、導線部１０を絶縁被覆する被覆部１１と、からなる、被覆平角導線によって与えられる。
　巻線３は、図８および図９からわかるように、その断面における短径方向が巻芯部４の軸線方向に沿って延びる状態で巻芯部４上においてエッジワイズ巻きされている。このような巻線３の断面形態および巻回態様は、巻線型インダクタ１のＱを向上させることを目的として採用されたもので、Ｑの向上は、巻線３の導線部９の占積率を高め、直流抵抗を小さくすることによって実現されている。
　また、図８および図９に示すように、巻線３は、巻芯部４上で互いに密着した状態で巻回されている。これによって、磁界の結合係数を高め、インダクタンスを効率良く取得することができる。このことも、Ｑの向上に寄与している。
特開２００７－３１１５２５号公報
　しかしながら、上述した巻線型インダクタ１において、Ｑの向上を期待できるのは、低周波下での使用時のみである。たとえば１０ＭＨｚ以上といった、高周波下での使用では、巻線型インダクタ１は、高いＱを得ることができない。
　高周波下での使用では、巻線３において表皮効果が現れる。そのため、巻芯部４が非磁性体材料からなる場合には、電流は、導線部１０における、巻芯部４側に位置する内径側の表面領域１２（その領域を、図９において導線部１０の内径側にハッチングを施すことによって模式的に示している。）にしか流れない。その結果、導線１０における、内径側の表面領域１２を除く大部分は、電流を流すことに寄与していない。すなわち、導線部１０の大部分は無駄となっている。そればかりでなく、導線部１０の外径側の大部分は、巻線３によって発生される磁束の戻りを妨げ、磁気抵抗を増やす原因とさえなっている。
　他方、巻芯部４が磁性体材料からなる場合には、上述の表皮効果のため、電流は、導線部１０における、巻芯部４側とは反対側に位置する外径側の表面領域１３（その領域を、図９において導線部１０の外径側にハッチングを施すことによって模式的に示している。）にしか流れない。その結果、導線１０における、外径側の表面領域１３を除く大部分は、電流を流すことに寄与していない。すなわち、導線部１０の大部分は無駄となっている。そればかりでなく、導線部１０の内径側の大部分は、巻線３によって発生される磁束の生成を妨げ、磁気抵抗を増やす原因とさえなっている。
　なお、この明細書において、「高周波」とは、表皮効果が現れる深さが導線の半径よりも浅くなる周波数以上の周波数領域を言う。
　そこで、この発明の目的は、高周波下において、より高いＱを取得することができる、巻線型インダクタを提供しようとすることである。
　この発明は、巻芯部を有するコアと、巻芯部上に巻回された巻線と、を備え、巻線は、扁平形状の断面を有している、巻線型インダクタに向けられるものであって、上述した技術的課題を解決するため、次のような構成を備えることを特徴としている。
　すなわち、この発明に係る巻線型インダクタは、巻線の断面において、互いに直交する長径方向および短径方向について測定した寸法を、それぞれ、長径方向寸法および短径方向寸法とし、断面の扁平率を（長径方向寸法）／（短径方向寸法）で表わしたとき、断面の扁平率は、１．３以上かつ３．０以下であり、巻線は、長径方向が巻芯部の軸線方向に沿って延びる状態で、巻芯部上において、単なる一重の螺旋状に巻回されていることを特徴としている。
　高周波電流は、表皮効果により、巻線の内径側または外径側の表面領域にしか流れないが、上記のような構成を採用すれば、高周波電流が流れる表面領域は、巻線の断面における長径方向に延びる辺に沿う位置にもたらされる。したがって、巻線の全断面積に対する、高周波電流が表皮効果の下で流れる部分の断面積の比率を高くすることができる。
　この発明において、巻線は、巻芯部上で互いの間にスペースを形成した状態で巻回されていることが好ましい。仮に、巻線が、特許文献１に記載のように、巻芯部上で互いに密着した状態で巻回されていると、高周波下では渦電流損が発生しやすい。巻線が互いに密着した状態で巻回されていると、確かに、インダクタンスの取得効率の向上の効果を期待できるが、この効果が減殺されるほどに、高周波下では渦電流による損失が増え、結果としてＱが低下する。したがって、上述したように、巻線が巻芯部上で互いの間にスペースを形成した状態で巻回されると、高周波下では、Ｑの低下を抑制することができる。
　上述した効果は、以下のような構成を採用したときにも奏される。
　すなわち、この発明において、巻芯部上での巻線の導体部としての導線部間の距離は、２０μｍ以上かつ１００μｍ以下であることが好ましい。特に、巻線の導線部間の距離が２０μｍ以上に選ばれると、導線部の近接効果による渦電流の発生がより確実に抑制され、また、当該距離が１００μｍ以下に選ばれると、距離が長すぎることによるインダクタンスの取得効率の低下が抑制される。
　なお、巻芯部上での巻線の導線部間の距離が２０μｍ以上かつ１００μｍ以下であるといった構成は、以下に説明するように、巻線が巻芯部上で互いの間にスペースを形成した状態で巻回されているといった構成と並立する場合と、そうでない場合とがある。
　巻線は、通常、導体部としてのたとえば銅からなる導線部と、導線部を絶縁被覆する被覆部とからなる、被覆導線によって与えられる。このように、巻線が被覆導線からなる場合には、通常、巻芯部上での巻線の導線部間の距離が２０μｍ以上かつ１００μｍ以下であると、この距離より被覆部の厚み分だけ狭いスペースが巻芯部上の巻線間に形成される。これは、前述の２つの構成が並立する場合である。しかし、被覆部の厚みによっては、巻芯部上での巻線の導線部間の距離が２０μｍ以上かつ１００μｍ以下であるといった構成を満足するが、巻線が巻芯部上で互いの間に、被覆部のみが存在し、スペースが形成されない場合があり得る。これは、前述の２つの構成が並立しない場合である。
　他方、巻線が、絶縁被覆されず、導体部としての導線部のみから構成される場合には、巻芯部上での巻線の導線部間の距離が２０μｍ以上かつ１００μｍ以下であると、この距離がそのままスペースの大きさとして、巻芯部上での巻線の間に形成される。このような実施態様では、前述の２つの構成が必ず並立する。
　この発明によれば、巻線は、長径方向が巻芯部の軸線方向に沿って延びる状態で、巻芯部上に巻回されているので、高周波電流が流れる内径側の表面領域は、巻線の断面における長径方向に延びる辺に沿う位置にもたらされることになる。そのため、巻線の全断面積に対する、高周波電流が表皮効果の下で流れる部分の断面積の比率を高くすること、すなわち、実効断面積を広く取ることができ、したがって、Ｑを高くすることができる。
　また、上述のように、長径方向が巻芯部の軸線方向に沿って延びる状態で、巻線が巻芯部上に巻回されると、短径方向が巻芯部の軸線方向に沿って延びる状態で巻回される場合に比べて、同じ寸法の外径を有する巻線型インダクタを構成しようとしたとき、巻線の内径寸法、すなわち巻芯部の外径寸法を大きくすることができる。そのため、磁束の通り道を広くすることができ、このこともＱの向上に寄与し得る。
　また、この発明では、巻線の断面の扁平率が１．３以上かつ３．０以下とされる。扁平率がこの範囲に選ばれることにより、表皮効果によるＱの劣化が抑えられるとともに、インダクタンスの取得効率の低下が抑えられる。このことも、Ｑの向上に寄与し得る。
　また、この発明によれば、巻線が、巻芯部上において、単なる一重の螺旋状に巻回されるので、重ね巻きされた場合における巻線の導線部の近接効果による渦電流の発生を禁じることができる。このことも、Ｑの向上に寄与し得る。
この発明の第１の実施形態による巻線型インダクタ２１の外観を示す斜視図であり、実装基板側に向けられる面を上方に向けて図示している。 図１に示した巻線型インダクタ２１の、線II－IIに沿う断面図である。 図２に示した巻線型インダクタ２１の断面図における一部を拡大して示す図である。 巻線型インダクタについて、巻線の断面の「扁平率」と「Ｑ×Ｌ取得効率」との関係を示す図である。 巻線型インダクタについて、巻芯部上での巻線の導線部間の「距離」と「Ｑ」との関係を示す図である。 この発明の第２の実施形態を説明するためのもので、巻線２３ａの断面形状を巻芯部２４の一部とともに示す断面図である。 この発明の第３の実施形態を説明するためのもので、巻線２３ｂの断面形状を巻芯部２４の一部とともに示す断面図である。 特許文献１に記載された巻線型インダクタ１の外観を示す斜視図であり、実装基板側に向けられる面を上方に向けて図示している。 図８に示した巻線型インダクタ１の一部を拡大して示す断面図である。
　図１ないし図３を参照して、この発明の第１の実施形態による巻線型インダクタ２１について説明する。
　巻線型インダクタ２１は、コア２２と、巻線２３とを備えている。コア２２は、巻芯部２４ならびに巻芯部２４の各端部にそれぞれ位置する第１および第２の鍔部２５および２６を有する。巻線２３は、巻芯部２４上において螺旋状に巻回されている。第１および第２の鍔部２５および２６には、第１および第２の端子電極２７および２８が設けられる。
　巻線２３の各端部は、第１および第２の端子電極２７および２８にそれぞれ接続される。この接続にあたっては、好ましくは、次のような構成が採用される。すなわち、端子電極２７および２８は、最外層としてＳｎ層を備える。そして、巻線２３の各端部が端子電極２７および２８に熱圧着されることによって、当該各端部が潰されながら端子電極２７および２８に強固にろう付けされる。
　巻線２３が、図３に示すように、導体部としてのたとえば銅からなる導線部２９と、導線部２９を絶縁被覆するたとえばエポキシ樹脂からなる被覆部３０と、からなる場合、上述の接続工程において熱圧着を実施することによって、巻線２３における導線部２９が端子電極２７および２８にろう付けされると同時に、被覆部２９が除去される。
　コア２２は、たとえばアルミナ等の絶縁体セラミック、またはフェライト等の磁性体から構成される。図示した巻芯部２４ならびに鍔部２５および２６は、断面四角形状をなしている。しかし、これら巻芯部２４ならびに鍔部２５および２６は、他の角形状をなしていても、円形状をなしていてもよい。
　巻芯部２４上に巻回されている巻線２３は、扁平形状の断面を有している。この実施形態では、巻線２３の断面に与えられる扁平形状は、楕円またはほぼ楕円形状である。巻線２３の断面形状の詳細を、図３を参照して説明する。
　巻線２３の断面において、互いに直交する長径方向３１および短径方向３２について測定した寸法を、それぞれ、長径方向寸法および短径方向寸法とし、断面の扁平率を（長径方向寸法）／（短径方向寸法）で表わしたとき、断面の扁平率は、１．３以上かつ３．０以下に選ばれる。この数値範囲の限定理由については、図４を参照して後述する。
　なお、巻線が、図３に示す巻線２３のように、導線部２９と被覆部３０とからなる場合、（長径方向寸法）／（短径方向寸法）を求めるにあたっては、上述の「巻線２３」を「導線部２９」と読み替えることがより正確である。しかしながら、実際には、被覆部３０の厚みは、５～１０μｍ程度と薄いため、ほとんど無視することができるので、巻線２３の断面の長径方向寸法および短径方向寸法から、扁平率を求めても実質的な差異はない。
　巻線２３は、断面の長径方向３１が巻芯部２４の軸線方向に沿って延びる状態で、巻芯部２４上に巻回される。すなわち、巻芯部２４上において、巻線２３は、その断面における長径方向３１に延びる辺を内径側に向けて巻回されている。このような巻線２３の断面方向は、図８および図９に示した特許文献１に記載のものに比べて、実質的に９０度異なっている。
　巻芯部２４が非磁性体材料からなる場合、高周波電流は、表皮効果により、図３においてハッチングを施した、巻線２３の内径側の表面領域３３にしか流れないが、上述のような構成によれば、高周波電流が流れる内径側の表面領域３３は、巻線２３の断面における長径方向３１に延びる辺に沿う位置にもたらされる。したがって、巻線２３の全断面積に対する、高周波電流が表皮効果の下で流れる部分（表面領域３３）の断面積の比率を高くすること、すなわち、実効断面積を広く取ることができ、したがって、Ｑを高くすることができる。
　なお、巻芯部２４が磁性体材料からなる場合には、図示を省略するが、高周波電流が流れる位置は、巻芯部２４が非磁性体材料からなる場合における巻線２３の内径側の表面領域３３から外径側の表面領域へと逆転する。しかし、この場合であっても、上述した効果は同様に奏され得る。
　また、上述のように、長径方向３１が巻芯部２４の軸線方向に沿って延びる状態で、巻線２３が巻芯部２４上に巻回されると、短径方向が巻芯部の軸線方向に沿って延びる状態で巻回される場合に比べて、同じ寸法の外径を有する巻線型インダクタを構成しようとしたとき、巻線２３の内径寸法、すなわち巻芯部２４の外径寸法を大きくすることができる。そのため、磁束と通り道を広くすることができ、このこともＱの向上に寄与し得る。
　また、巻線２３は、巻芯部２４上において、重ね巻きされるのではなく、単なる一重の螺旋状に巻回されている。この構成によれば、巻線２３が、仮に重ね巻きされた場合における巻線の導線部の近接効果による渦電流の発生を禁じることができる。このことも、Ｑの向上に寄与し得る。
　巻線２３は、図３に示すように、巻芯部２４上で互いの間にスペースＳを形成した状態で巻回されていることが好ましい。なお、巻線２３が互いの間にスペースＳを形成した状態で巻回されていることは、図１および図２からも読み取ることができる。なお、図示の構造では、スペースＳには空気のみが存在することになるが、スペースＳの少なくとも一部において、被覆部３０以外の誘電体等の材料が存在していてもよい。
　また、図３に示すように、巻芯部２４上での巻線２３の導体部としての導線部２９間の距離は、２０μｍ以上かつ１００μｍ以下に選ばれることが好ましく、より好ましくは、５０μｍ程度に選ばれる。この数値範囲の限定理由については、図５を参照して後述する。
　この実施形態では、巻線２３は、巻芯部２４上で互いの間にスペースＳを形成した状態で巻回されるので、巻線２３は、絶縁被覆される必要がなく、導体部としての導線部２９のみから構成されてもよいと言うことができる。その場合には、スペースＳの大きさは、距離Ｄに等しくなる。
　図４を参照して、巻線２３の断面の扁平率を１．３以上かつ３．０以下に選んだ理由について説明する。図４には、巻線２３の断面の「扁平率」と「Ｑ×Ｌ取得効率」との関係が示されている。図４において、「Ｑ×Ｌ取得効率」の好ましい範囲の下限が破線で示されている。「Ｑ×Ｌ取得効率」について、上記破線上および破線より上の値が得られるのは、扁平率が１．３以上かつ３．０以下の範囲である。
　図４から、扁平率が、上述のように、１．３以上かつ３．０以下の範囲に選ばれることにより、表皮効果によるＱの劣化が抑えられるとともに、インダクタンスの取得効率の低下が抑えられることがわかる。このことは、Ｑの向上に寄与し得る。
　なお、図４に示したデータは、図１に示すような構造の巻線型インダクタであって、外形寸法が１．６ｍｍ×０．８ｍｍ×０．８ｍｍのものに基づいて得たものであるが、外形寸法が２．５ｍｍ×２．０ｍｍ×２．０ｍｍのものでも同様のデータが得られることが確認されている。
　次に、図５を参照して、巻芯部２４上での巻線２３の導線部２９間の距離Ｄは、好ましくは、２０μｍ以上かつ１００μｍ以下に選ばれる理由について説明する。図５には、巻芯部２４上での巻線２３の導線部２９間の「距離」と「Ｑ」との関係が示されている。図５において、「Ｑ」の好ましい範囲の下限が破線で示されている。「Ｑ」について、上記破線上および破線より上の値が得られるのは、距離Ｄが２０μｍ以上かつ１００μｍ以下の範囲である。また、距離Ｄが５０μｍ近傍において、最も高い「Ｑ」が得られている。
　上述のように、巻線２３の導線部２９間の距離が２０μｍ以上に選ばれると、導線部の近接効果による渦電流の発生をより確実に抑制され、また、当該距離が１００μｍ以下に選ばれると、距離が長すぎることによるインダクタンスの取得効率の低下が抑制される。その結果、図５に示すように、高いＱを維持することができる。
　なお、図５に示したデータについても、図４に示したデータの場合と同様、図１に示すような構造の巻線型インダクタであって、外形寸法が１．６ｍｍ×０．８ｍｍ×０．８ｍｍのものに基づいて得たものであるが、外形寸法が２．５ｍｍ×２．０ｍｍ×２．０ｍｍのものでも同様のデータが得られることが確認されている。
　図６および図７は、それぞれ、この発明の第２および第３の実施形態を説明するためのものであるが、巻線の断面形状についての代表的な変形例を示している。前述したように、巻線は、導線部および被覆部を備えていても、被覆部を備えず、導線部のみから構成されてもよいが、いずれにしても、図６および図７では、巻線の被覆部の図示が省略されている。
　図６および図７において、たとえば図３に示す要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明を省略する。
　前述の第１の実施形態では、巻線２３の断面に与えられる扁平形状は、楕円またはほぼ楕円形状を有していた。これに対して、図６に示した巻線２３ａは、長円形の断面を有している。また、図７に示した巻線２３ｂは、角が丸められた矩形の断面を有している。また、この発明において適用される巻線の断面形状は、これら図示したものに限らず、図示したもののうちの２種類の形状の中間的な形状であってもよく、扁平形状である限り、どのような形状であってもよい。
　なお、特に高周波下で使用される巻線型インダクタの場合、巻線としては、図３に示した巻線２３または図６に示した巻線２３ａのように、長径方向３１の端部が全体として丸みを有している方が好ましい。なぜなら、長径方向３１の端部が全体として丸みを有している巻線２３または２３ａによれば、巻芯部２４の中心軸線に沿って通る磁束の戻りがより邪魔されにくくなり、そのため、高周波下でより高いＱを得ることができるからである。
　他方、比較的低周波で使用される巻線型インダクタの場合には、図７に示した巻線２３ｂのように、断面積がより大きいものが好ましい。なお、このことは、図７に示した巻線２３ｂが高周波用の巻線型インダクタにおいて用いられることを否定するものではない。
　以上、この発明を図示した実施形態に関連して説明したが、図示した各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。
２１　巻線型インダクタ
２２　コア
２３，２３ａ，２３ｂ　巻線
２４　巻芯部
２９　導線部
３０　被覆部
３１　長径方向
３２　短径方向
Ｓ　巻芯部上での巻線間のスペース
Ｄ　巻芯部上での巻線の導線部間の距離

Claims (3)

  1. 　巻芯部を有するコアと、
    　前記巻芯部上に巻回された巻線と、
    を備え、
    　前記巻線は、扁平形状の断面を有しており、
    　前記巻線の断面において、互いに直交する長径方向および短径方向について測定した寸法を、それぞれ、長径方向寸法および短径方向寸法とし、前記断面の扁平率を（長径方向寸法）／（短径方向寸法）で表わしたとき、
    　前記断面の扁平率は、１．３以上かつ３．０以下であり、
    　前記巻線は、前記長径方向が前記巻芯部の軸線方向に沿って延びる状態で、前記巻芯部上において、単なる一重の螺旋状に巻回されている、
    巻線型インダクタ。
  2. 　前記巻線は、前記巻芯部上で互いの間にスペースを形成した状態で巻回されている、請求項１に記載の巻線型インダクタ。
  3. 　前記巻芯部上での前記巻線の導体部としての導線部間の距離は、２０μｍ以上かつ１００μｍ以下である、請求項１または２に記載の巻線型インダクタ。
PCT/JP2016/057487 2015-07-09 2016-03-10 巻線型インダクタ WO2017006585A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017527087A JPWO2017006585A1 (ja) 2015-07-09 2016-03-10 巻線型インダクタ
CN201680009685.3A CN107251171A (zh) 2015-07-09 2016-03-10 线圈式电感器
US15/847,966 US20180114628A1 (en) 2015-07-09 2017-12-20 Wire-wound inductor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-137544 2015-07-09
JP2015137544 2015-07-09

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US15/847,966 Continuation US20180114628A1 (en) 2015-07-09 2017-12-20 Wire-wound inductor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017006585A1 true WO2017006585A1 (ja) 2017-01-12

Family

ID=57684993

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/057487 WO2017006585A1 (ja) 2015-07-09 2016-03-10 巻線型インダクタ

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20180114628A1 (ja)
JP (1) JPWO2017006585A1 (ja)
CN (1) CN107251171A (ja)
WO (1) WO2017006585A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023509170A (ja) * 2020-01-06 2023-03-07 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 非対称な輪郭を有する共振器コイル

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021002577A (ja) * 2019-06-21 2021-01-07 株式会社村田製作所 巻線型インダクタ部品

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11288824A (ja) * 1998-01-27 1999-10-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd チョ―クコイル
JPH11513200A (ja) * 1996-08-01 1999-11-09 フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ チョーク
JPH11340059A (ja) * 1998-05-28 1999-12-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd インダクタンス素子
WO2002050849A1 (fr) * 2000-12-20 2002-06-27 Kunifumi Komiya Bobine d'arret
JP2002334813A (ja) * 2001-05-09 2002-11-22 Murata Mfg Co Ltd コイル部品の製造方法、コイル部品及びチップビーズインダクタ
JP3165822U (ja) * 2010-09-09 2011-02-10 陳 行誠 巻線チップチョークコイル
GB2483247A (en) * 2010-09-01 2012-03-07 Hsin-Chen Chen Choke coil component with a fixed dimension and providing different operational characteristics

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3670575B2 (ja) * 2000-01-12 2005-07-13 Ｔｄｋ株式会社 コイル封入圧粉コアの製造方法およびコイル封入圧粉コア
JP5054445B2 (ja) * 2007-06-26 2012-10-24 スミダコーポレーション株式会社 コイル部品
JP5867677B2 (ja) * 2010-07-13 2016-02-24 住友電気工業株式会社 リアクトル、コンバータ及び電力変換装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11513200A (ja) * 1996-08-01 1999-11-09 フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ チョーク
JPH11288824A (ja) * 1998-01-27 1999-10-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd チョ―クコイル
JPH11340059A (ja) * 1998-05-28 1999-12-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd インダクタンス素子
WO2002050849A1 (fr) * 2000-12-20 2002-06-27 Kunifumi Komiya Bobine d'arret
JP2002334813A (ja) * 2001-05-09 2002-11-22 Murata Mfg Co Ltd コイル部品の製造方法、コイル部品及びチップビーズインダクタ
GB2483247A (en) * 2010-09-01 2012-03-07 Hsin-Chen Chen Choke coil component with a fixed dimension and providing different operational characteristics
JP3165822U (ja) * 2010-09-09 2011-02-10 陳 行誠 巻線チップチョークコイル

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023509170A (ja) * 2020-01-06 2023-03-07 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 非対称な輪郭を有する共振器コイル
JP7405994B2 (ja) 2020-01-06 2023-12-26 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 非対称な輪郭を有する共振器コイル

Also Published As

Publication number Publication date
US20180114628A1 (en) 2018-04-26
JPWO2017006585A1 (ja) 2017-11-16
CN107251171A (zh) 2017-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5971231B2 (ja) コモンモードチョークコイル及びその製造方法
US8248200B2 (en) Inductance component
JP6601383B2 (ja) インダクタ部品
US20180174740A1 (en) Surface-mount inductor
JP6569653B2 (ja) 巻線型コイル部品
US9793044B2 (en) Coil device and method for manufacturing the same
JP3614816B2 (ja) 磁性素子およびそれを用いた電源
JP5393097B2 (ja) アルファ巻きコイル
WO2017006585A1 (ja) 巻線型インダクタ
JP2019161196A (ja) コイル部品
JP2021100098A (ja) インダクタ
JP6387977B2 (ja) コイル部品
JP5562262B2 (ja) リアクトル
TWI622067B (zh) Coil component
US11056262B2 (en) Inductive element and LC filter
JP7192815B2 (ja) インダクタ部品
JP2017017141A (ja) コイル部品
JP6838548B2 (ja) コイル部品およびその製造方法
JP2019153680A (ja) リアクトル
US20230140067A1 (en) Inductor component and mounting component
JP6734444B2 (ja) コイル部品及びその製造方法，電子機器
CN106816287B (zh) 线圈部件
JP2018029122A (ja) コイル部品、回路基板、及び電源装置
JP2020129598A (ja) 平面トランス
KR20170085893A (ko) 인덕터

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16821056

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017527087

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16821056

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1