JP4176083B2 - コイル部品 - Google Patents

Description

本発明はコイル部品に関し、特にコモンモードチョークコイルに用いられるコイル部品に関する。

近年、パソコン等における高速インターフェイスであるＵＳＢ２．０規格や、デジタルビデオ等のデジタル映像・音声入出力インターフェイスであるＨＤＭＩ規格では、高周波の伝送信号が用いられている。この伝送信号の高周波化に伴って、位相が１８０°異なる信号を二本の導線に流し、ノイズの影響を受け難くて信号のエラーが少ない差動伝送方式による信号の伝送が行われている。

しかし現実には、例えば二本の導線の通信特性の違いが原因となってコモンモードのノイズ電流が発生し、導線をアンテナとしてノイズを放射する場合があり、このノイズを低減するコモンモードチョークコイルとして、例えば特許文献１に示されるコイル部品が開示されている。

また、高周波の伝送信号を用いるインターフェイスに使用されるコイル部品では、その特性インピーダンスを決定するために、コイル部品のインダクタンスの他に線間容量が顕著に関係している。
特開２００３−１３３１４８号公報

しかし、特許文献１に示されるコイル部品では、位置決め段差内に導線を巻回することにより、コアの巻芯部に対する導線の位置決めは行われていたが、線間容量にはばらつきが発生していた。よって、コイル部品の特性インピーダンスにもばらつきが生じていた。

このばらつきを低減するために、本発明の発明者は、線間容量が二本の導線の距離に応じて変化することを見出した。そこで、本発明は、導線の間隔を一定に保つことにより、特性インピーダンスのばらつきを低減したコイル部品を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、柱状の巻芯部と巻芯部の両端に設けられた一対の鍔部とを備えたコアと、巻芯部の表面に巻回される二本の導線と、一対の鍔部に設けられて二本の導線がそれぞれ継線される端子電極とを備えたコイル部品を提供する。このコイル部品の巻芯部の表面には平坦部と、平坦部から突出し一方の鍔部から他方の鍔部へ向かう方向に並ぶ複数の凸部とが設けられており、二本の導線は互いに離間しつつ隣り合う凸部間を通過して巻芯部の表面上を複数回巻回され、一方の導線は複数の凸部のそれぞれに対して一方の鍔部側に位置する平坦部と凸部とが交わる箇所に配置され、他方の導線は複数の凸部のそれぞれに対して他方の鍔部側に位置する平坦部と凸部とが交わる箇所に配置されている。

このような構成によると、導線を巻芯部に巻回する際に、隣り合う凸部の間に二本の導線の１ターン分を順次巻回することができ、導線の１ターン毎を凸部により区画することができる。よって導線の１ターン毎の距離を凸部により制御することができる。導線の１ターン毎の距離を制御できることにより、導線の１ターン毎の線間容量を制御することができる。また隣り合う凸部の間に二本の導線を巻回する際に、一方の導線と他方の導線との間の距離を、隣り合う凸部の配置に基づいて制御することができる。一方の導線と他方の導線との間の距離を制御することができることにより、一方の導線と他方の導線との間の線間容量を制御することができる。

また、複数の凸部は、互いに同一形状に構成されていることが好ましい。このような構成によると、凸部が何れも同じ形状であるため、凸部により区画される導線の１ターン毎の距離を均等にすることができる。線間容量は導線の１ターン毎の距離に応じて変化するため、導線の１ターン毎の距離を均等にして一定の値にすることにより線間容量を一定の値とすることができる。

また、複数の凸部は、一方の鍔部から他方の鍔部へと向かう方向に一定間隔に整列して設けられていることが好ましい。このような構成によると、隣り合う凸部の間隔がすべて等しくなるため、隣り合う凸部の間に巻回された二本の導線の間の距離を均等にすることができる。線間容量は二本の導線の間の距離に応じて変化するため、二本の導線の間の距離を均等にして一定の値とすることにより、線間容量を一定の値とすることができる。

また、巻芯部は断面が多角形で第一面を有し、複数の凸部は第一面に設けられた複数の第一凸部を有し、複数の第一凸部は、互いに同一形状に構成されていると共に、第一面に一方の鍔部から他方の鍔部へと向かう方向に一定間隔に整列して設けられていることが好ましい。

このような構成によると、巻芯部に二本の導線を巻回する際に、１ターン毎の距離を均等にすることができると共に、二本の導線間の距離を均等にして一定の値とすることができる。線間容量は導線の１ターン毎の距離及び二本の導線間の距離に応じて変化するため、このような構成を取るとことにより、巻芯部における導線の線間容量を一定の値とすることができる。

また、巻芯部は第二面を有し、複数の凸部は、第二面に設けられた複数の第二凸部を有し、複数の第二凸部は、互いに第一凸部と同一形状に構成されていると共に、第二面に一方の鍔部から他方の鍔部へと向かう方向に一定間隔で整列して設けられ、複数の第一凸部と複数の第二凸部とは、一方の鍔部から他方の鍔部へと向かう方向において、互いにずれた位置に配置されていることが好ましい。

このような構成によると、導線の１ターン毎の距離と、二本の導線間の距離とを、より正確に一定の値にすることができるため、巻芯部における導線の線間容量をより正確に一定の値とすることができる。

また凸部は、基端側の断面積が先端側の断面積より大きくオーバーハングのない山形形状をなしていることが好ましい。このような構成によると、凸部が斜面により構成されるため、導線の巻回時に、導線が凸部に係って巻回されたとしても、その斜面に沿って導線が滑り落ち、凸部と巻芯部の表面とが交わる箇所に導線が配置される。

本発明のコイル部品によれば、導線の線間容量を正確に一定に保つことができるため、特性インピーダンスのばらつきを低減したコイル部品を提供することができる。

本発明の実施の形態によるコイル部品について図１から図４を参照しながら説明する。図１に示されるコイル部品であるコモンモードチョークコイル１は、ドラム型形状のコア２と、２本の導線６及び導線７と、電極８及び電極９とから主に構成されている。

コア２は磁性体であって長手方向に直交する断面が略長方形の巻芯部３と、巻芯部３長手方向の一端と他端とに設けられた略同一形状の鍔部４及び鍔部５とから構成されている。以下、鍔部４と鍔部５とについては略同一形状であるため、特に明記しない限り片側の鍔部４のみで説明する。また図２に示されるように、巻芯部３の長手方向をｘ軸方向、巻芯部の幅方向をｙ軸方向、及び図３に示されるように、巻芯部３の厚さ方向をｚ軸方向と定義して説明する。

巻芯部３は、図２及び図３に示されるように、第一面３１と、第一面３１の反対面である第二面３２と、第一面３１と第二面３２との間に設けられた第一側面３３と第二側面３４と、から構成されている。また第一面３１と第二面３２とは、互いに略平行であり、第一側面３３と第二側面３４とも互いに略平行である。よって巻芯部３のｙ方向断面は、略長方形となる。

図２及び図３に示されるように、第一面３１のｙ方向略中心には、ｘ軸方向に均等な間隔：Ｔで整列した複数の第一凸部３１Ａ〜３１Ｄが設けられている。また第二面３２のｙ方向略中心にも、ｘ軸方向に均等な間隔：Ｔで整列した複数の第二凹部３２Ａ〜３２Ｃが設けられている。これら第一凸部３１Ａ〜３１Ｄ及び第二凸部３２Ａ〜３２Ｃは、何れも、略同一形状で、基端側の断面積が先端側の断面積より大きくオーバーハングのない山形形状をなしており（図３）、その表面は巻芯部３の表面に対して斜面を形成している。

図３に示されるように、ｘ軸方向において、第二凸部３２Ａは、第一凸部３１Ａと第一凸部３１Ｂとの間の略中間位置になるように配置されている。また図２及び図４に示されるように、第一凸部３１Ａと第一凸部３１Ｂとの間が第一領域３Ａ、第二凸部３２Ａと第二凸部３２Ｂとの間が第二領域３Ｂ、第一凸部３１Ｂと第一凸部３１Ｃとの間が第三領域３Ｃ、第二凸部３２Ｂと第二凸部３２Ｃとの間が第四領域３Ｄ、及び第一凸部３１Ｃと第一凸部３１Ｄとの間が第五領域３Ｅと規定されている。

図２に示されるように、第一側面３３の第一側面３３と鍔部５とが交わる部分付近は、その表面が第二側面３４方向に若干凹んだ第一凹部３３ａが形成されており、第一側面３３と第一凹部３３ａとの連結箇所には第一段部３３ｂが形成されている。第二側面３４の第二側面３４と鍔部４とが交わる部分付近にも、同様の第二凹部３４ａが形成されており、第二側面３４と第二凹部３４ａとの連結箇所には第二段部３４ｂが形成されている。

鍔部４は、図２及び図３に示されるように、ｘ軸方向に直交する正面４１及び背面４２と、ｙ軸方向に直交する第一側面４３及び第二側面４４と、ｚ軸方向に直交する頂面４５及び底面４６と、から規定される略直方体より構成されている。同様に鍔部５も正面５１及び背面５２と、ｙ軸方向に直交する第一側面５３及び第二側面５４と、ｚ軸方向に直交する頂面５５及び底面５６から規定される略直方体より構成されている。

図２に示されるように、頂面４５には、頂面４５におけるｘ軸方向の略中心位置から巻芯部３の方へ向かって傾斜する一対の溝部４５ａ、４５ｂが形成されている。溝部４５ａと溝部４５ｂとは、頂面４５のｙ軸方向中心を通るｘ軸に対して対称な構成となっている。

図１に示されるように、電極８は、頂面４５と正面４１とに跨ってメッキにより形成されており、図２に示されるように、ｙ軸方向に並んで第一側面４３側に電極８Ａ、第二側面４４側に電極８Ｂが設けられている。また頂面４５において、電極８Ａの一部は、溝部４５ａ内にも形成されており、同様に電極８Ｂの一部も溝部４５ｂ内に形成されている。電極８の頂面４５部分が導線６及び導線７との継線部分となる。電極９は、鍔部４と同様の構成を取る鍔部５に、電極８と同様の構成で設けられている（図２及び図３）。

図２に示されるように、導線６は、その一端が電極８Ａに継線されると共に溝部４５ｂ内に配線され、更に第一面３１の第一凸部３１Ａに沿って第二段部３４ｂ箇所に延出され、第二段部３４ｂに沿って第二側面３４上に延び巻芯部３に巻回される。導線７は、その一端が電極８Ｂに継線されると共に溝部４５ａ内に配線され、更に第一面３１の鍔部４と第二凹部３４ａとが交わる箇所に延出され、鍔部４と第二凹部３４ａとが交わる箇所に沿って延びて巻芯部３に巻回される。

図４に示されるように、第二段部３４ｂに沿って配線された導線６は、第二面３２表面であって第二凸部３２Ａの鍔部４側に沿って配線され、第一側面３３を介して第一面３１側に巻回される。更に図２に示されるように、第一側面３３側から巻回されてきた導線６は、第一面３１表面であって第一領域３Ａ内に延出され、第一凸部３１Ｂと当接するように配線されて、第二側面３４を介して第二面３２側に巻回される。

また図４に示されるように、鍔部４と第二凹部３４ａとが交わる箇所に沿って配線された後の導線７は、第二面３２表面に配線され、第一側面３３を介して第一面３１側に巻回される。更に図２に示されるように、第一側面３３側から巻回されてきた導線７は、第一面３１表面であって第一領域３Ａ内に延出され、第一凸部３１Ｂと当接するように配線されて、第二面３２側に巻回される。

第一凸部３１Ａと第一凸部３１Ｂとの間の間隔：Ｔは一定の距離であり、第一凸部３１Ａと第一凸部３１Ｂとは、同じ形状であるため、第一領域３Ａ内での導線６と導線７との間の距離：ｔ１は、一定の距離に保たれる。

図４に示されるように、第一領域３Ａから第二側面３４を介して第二面３２にまで巻回された導線６は、第二面３２表面であって第二領域３Ｂ内に延出され、第二凸部３２Ｂに当接するように配線されて第一側面３３を介して第一面３１側に巻回される。また第一領域３Ａから第二側面３４を介して第二面３２にまで巻回された導線７も第二面３２表面であって第二領域３Ｂ内に延出され、第二凸部３２Ａに当接するように配線されて第一側面３３を介して第一面３１側に巻回される。

この第二領域３Ｂは、第二凸部３２Ａと第二凸部３２Ｂとの間の距離：Ｔであり、その形状は第一凸部３１Ａと同じ形状であるため、第一領域３Ａと略同形状である。よって導線６と導線７との間の距離も、第一領域３Ａにおける導線６と導線７との間の距離：ｔ１と同じになる。

同様に第三領域３Ｃ、第四領域３Ｄ、及び第五領域３Ｅも第一領域３Ａと略同じ形状であるため、第三領域３Ｃ、第四領域３Ｄ、及び第五領域３Ｅ内での導線６と導線７との距離もｔ１に保たれる。よって各領域内における導線６と導線７とは、巻芯部３に巻回される際に、ｘ方向における距離：ｔ１が一定に保たれ、いわゆるスペース巻きが形成される。

図２に示されるように、第一面３１上の第一領域３Ａと第三領域３Ｃと第五領域３Ｅとは、同形状の第一凸部３１Ｂ及び第一凸部３１Ｃとで区画されており、図４に示されるように、第二面３２上の第二領域３Ｂと第四領域３Ｄとは、第二凸部３２Ｂで区画されている。第一凸部３１Ａ〜３１Ｄと第二凸部３２Ａ〜３２Ｃとは全て略同形状であるため、隣り合う各領域間の距離も略等しくなる。

また各領域内において、導線６及び導線７は各領域を区画する凸部に当接して設けられているため、第一領域３Ａに配置される導線６及び導線７と第三領域３Ｃに配置される導線６及び導線７との間の距離：ｔ２と、第三領域３Ｃ配置される導線６及び導線７と第五領域３Ｅに配置される導線６及び導線７との間の距離とは略等しくｔ２となる。また第一領域３Ａに配置される導線６及び導線７と第三領域３Ｃに配置される導線６及び導線７との間の距離と、第二領域３Ｂに配置される導線６及び導線７と第四領域３Ｄに配置される導線６及び導線７との間の距離とも略等しくなる。

よって、導線６及び導線７が巻芯部３に巻回される際に、導線６及び導線７を一組とした１ターン毎の距離は、少なくとも第一領域３Ａから第五領域３Ｅまでの間でｔ２となり一定の値となる。

図４に示すように、第五領域３Ｅより延出された導線６は、第二側面３４を介して第二面３２側へ巻回され、第二面３２表面の鍔部５と第一凹部３３ａとが交わる箇所まで配線される。そして導線６は、第一凹部３３ａの鍔部５と交わる箇所に沿って配線され、図２に示されるように、第一面３１表面の鍔部５と第一凹部３３ａとが交わる箇所から溝部５５ａ内へ向けて延出されると共に、溝部５５ａ内に配線されて電極９Ａに継線されている。

また図４に示すように、第五領域３Ｅより延出された導線７は、第二側面３４を介して第二面３２側へ巻回され、第二面３２表面の第二凸部３２Ｃの鍔部５側に沿って第一段部３３ｂまで配線される。そして導線７は、第一段部３３ｂに沿って延び、図２示されるように、第一面３１の表面から溝部５５ｂ内に向けて延出されると共に、溝部５５ｂ内に配線されて電極９Ｂに継線されている。

また、導線６及び導線７を巻芯部３に巻回する際に、例えば導線６が第一凸部３１Ａ上に巻回される場合がある。しかし、第一凸部３１Ａの表面は斜面であるため、導線６は第一凸部３１Ａの表面を滑り、第一凸部３１Ａと第一面３１とが交わる箇所である第一凸部３１Ａの麓に配置される。よって、僅かに第一凸部３１Ａ〜３１Ｄ及び第二凸部３２Ａ〜３２Ｃに掛かるように導線６及び導線７を巻芯部３に巻回することにより、第一凸部３１Ａ〜３１Ｄ及び第二凸部３２Ａ〜３２Ｃの麓に導線６及び導線７が正確に当接するように巻回することができる。

以上の構成によるコモンモードチョークコイル１では、導線６と導線７との間の距離が略等しく一定の値：ｔ１を保ち、導線６及び導線７の１ターン毎の距離も略等しく一定の値：ｔ２を保つことができるので、各製品間の特性のばらつきを低減することができる。

コモンモードチョークコイル１の線間容量は、導線６と導線７との間の距離、及び導線６及び導線７の１ターン毎の距離に応じて変化するが、当該実施の形態のコモンモードチョークコイル１では、各製品間でこれらの距離が一定に保たれているため、線間容量が略一定のコモンモードチョークコイルを提供することができる。またコモンモードチョークコイルの特性インピーダンスは線間容量に応じて変化するが、導線６と導線７との間の距離及び導線６及び導線７の１ターン毎の距離が一定に保たれて各製品間の線間容量のばらつきを低減することができるため、各製品間で特性インピーダンスが一定のコモンモードチョークコイルを提供することができる。よって、各製品間における特性インピーダンスのばらつきが低減された、特定の周波数を好適に排除するコモンモードチョークコイルを提供することができる。

本発明によるコイル部品は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、凸部を第一面３１のみに設けても良いし、第一側面４３のみに設けても良い。また、第一面３１、第二面３２、及び第一側面４３にそれぞれ凸部が設けられていても良い。巻芯部３を構成する四面のうちの少なくとも一面に凸部が設けられていれば、その凸部の麓に導線６、７を巻回することにより、導線６と導線７との間の距離及び導線６及び導線７の１ターン毎の距離を一定にして巻回することができる。

第一面３１と第一側面４３とにそれぞれ第一凸部と第二凸部とを設けた場合では、第一凸部と第二凸部とをｘ軸方向に約１／４ピッチずらすことにより、導線６と導線７との間の距離及び導線６及び導線７の１ターン毎の距離を一定にして巻回することが可能となる。同様に第二面３２と第二側面４３とに第一凸部と第二凸部とを設けることもできる。

また、上述した実施の形態では、第一凸部、第二凸部の何れもｘ軸と平行に等間隔に設けられていたが、これに限らず、例えば第一凸部が第一面３１上で、ｙ方向にずれて配置されていても良い。この場合には、導線６と導線７との間の距離及び導線６及び導線７の１ターン毎の距離が一定になるように第一凸部の一を予め計算して設ければよい。

本発明の実施の形態に係るコモンモードチョークコイルの斜視図。 本発明の実施の形態に係るコモンモードチョークコイルの平面図。 本発明の実施の形態に係るコモンモードチョークコイルのコアの側面図。 本発明の実施の形態に係るコモンモードチョークコイルの底面図。

符号の説明

１・・コモンモードチョークコイル ２・・コア ３・・巻芯部
３Ａ〜３Ｅ・・第一領域〜第五領域 ４、５・・鍔部 ６、７・・導線 ８、９・・電極 ３１・・第一面 ３１Ａ〜３１Ｄ・・第一凸部 ３２・・第二面
３２Ａ〜３２Ｃ・・第一凸部 ３３・・第一側面 ３３ａ・・第一凹部
３３ｂ・・第一段部 ３４・・第二側面 ３４ａ・・第二凹部 ３４ｂ・・第二段部
４１・・正面 ４２・・背面 ４３・・第一側面 ４４・・第二側面
４５ａ、４５ｂ、５５ａ、５５ｂ・・溝部 ４５・・頂面 ４６・・底面 ５５・・頂面

Claims (6)

1. 柱状の巻芯部と該巻芯部の両端に設けられた一対の鍔部とを備えたコアと、
   該巻芯部の表面に巻回される二本の導線と、
   一対の該鍔部に設けられて二本の該導線がそれぞれ継線される端子電極とを備え、
   該巻芯部の表面には平坦部と、平坦部から突出し一方の該鍔部から他方の該鍔部へ向かう方向に並ぶ複数の凸部とが設けられ、
   該二本の導線は互いに離間しつつ隣り合う該凸部間を通過して該巻芯部の表面上を複数回巻回され、一方の該導線は複数の該凸部のそれぞれに対して該一方の鍔部側に位置する該平坦部と該凸部とが交わる箇所に配置され、他方の該導線は複数の該凸部のそれぞれに対して該他方の鍔部側に位置する該平坦部と該凸部とが交わる箇所に配置されることを特徴とするコイル部品。
2. 複数の該凸部は、互いに同一形状に構成され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. 複数の該凸部は、一方の該鍔部から他方の該鍔部へと向かう方向に一定間隔に整列して設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のコイル部品。
4. 該巻芯部は断面が多角形で第一面を有し、複数の該凸部は該第一面に設けられた複数の第一凸部を有し、複数の該第一凸部は、互いに同一形状に構成されていると共に、該第一面に一方の該鍔部から他方の該鍔部へと向かう方向に一定間隔に整列して設けられていることを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
5. 該巻芯部は第二面を有し、複数の該凸部は、該第二面に設けられた複数の第二凸部を有し、複数の該第二凸部は、互いに該第一凸部と同一形状に構成されていると共に、該第二面に一方の該鍔部から他方の該鍔部へと向かう方向に一定間隔で整列して設けられ、
   複数の該第一凸部と複数の該第二凸部とは、一方の該鍔部から他方の該鍔部へと向かう方向において、互いにずれた位置に配置されていることを特徴とする請求項４に記載のコイル部品。
6. 該凸部は、基端側の断面積が先端側の断面積より大きくオーバーハングのない山形形状をなしていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一に記載のコイル部品。

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