JP4176755B2 - コイル部品 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器等に用いられるコイル部品に関する。

従来、Ｅ型の第１のコアとＩ型の第２のコアとが組合わされた外枠形状がロの字状のコアを用いたコイル部品がある。Ｅ型の第１のコアの一部が巻芯を構成し、その巻芯に巻線が巻回されることにより、ロの字状のコアの内部に磁路が形成されている。上記構成のコイル部品には、巻芯とロの字状のコアとの間に磁気ギャップが形成されており、この磁気ギャップから直流重畳特性の調整のために磁束を漏らしている。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−１６７９３２号公報 （第１図）

ところで、特許文献１に記載のコイル部品のように、巻線の一端が、巻芯の軸方向の一端面よりも突出している場合には、漏れ磁束がその突出した部分の巻線を通過してしまい、渦電流損失を生じさせる。特に、巻線に流れる電流が高周波の場合には、渦電流損失が大きく、エネルギーの損失が大きくなってしまう。

そこで、本発明は、渦電流損失の小さい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、４つの壁部が開口を規定する断面がロの字状の箱型の枠コアと、枠コア内部に配置され、枠コアとは別体の巻芯と、巻芯の周面に巻回される巻線と、巻線をなす導線の両端に形成される電極と、枠コアの一の壁部の一面と巻芯の軸方向の一端面との間に配置された対向部と、枠コアの一の壁部の一面と巻線の軸方向の一端部との間に配置された段差部とを有する絶縁スペーサと、枠コアの一の壁部の他面に当接する底板部と、絶縁スペーサと底板部とによって枠コアの一の壁部が挟まれるように絶縁スペーサと底板部とを接続する接続部と、を備え、枠コアと巻芯の軸方向の両端面との間に磁気ギャップが形成されており、巻芯の一端面及び他端面は、巻線の一端部及び他端部からそれぞれ突出していることを特徴とするコイル部品を提供している。

このような構成によれば、巻線の軸方向の一端面が、巻芯の軸方向の一端面よりも突出することがなくなるので、漏れ磁束がその突出した部分の巻線を通過して渦電流損失を生じさせる恐れがない。例えば、他の部材との関係を考慮して段差部の高さを予め設定しておけば、段差部上に巻線を搭載することにより、巻線の軸方向の一端面が、巻芯の軸方向の一端面よりも突出することがなくなるので、巻線の一端面と枠コアとの間に形成された磁気ギャップの距離と、巻線の他端面と枠コアとの間に形成された磁気ギャップの距離とを容易に略同一とすることができる。特に、巻線の一端面と枠コアとの間に形成された磁気ギャップの距離と、巻線の他端面と枠コアとの間に形成された磁気ギャップの距離とを略同一とすることで、直流重畳特性の向上を図ることができる。また、巻線が巻回された巻芯を絶縁スペーサ上に固定した後に、絶縁スペーサと底板部とによって枠コアの一の壁部を挟むことにより、巻線及び巻芯を枠コアに対して固定することができ、コイル部品の製造が容易となる。

また、電極は、接続部に形成されており、段差部は、巻線が巻芯から引き出された点から接続部まで平坦に形成されていることが好ましい。

このような構成によれば、電極を形成する巻線の両端を、巻線が搭載された段差部からスムーズに引き出すことができる。

本発明のコイル部品によれば、渦電流損失の小さいコイル部品を提供することが可能となる。

本発明の第１の実施の形態によるコイル部品について、図１から図７を参照しながら説明する。図１及び図２は、コイル部品１の概略斜視図である。図１及び図２に示すように、コイル部品１は、枠コア２、巻芯３、巻線４、狭持体５を有している。

図３は、枠コア２の斜視図である。枠コア２は、マンガン（Ｍｎ）および亜鉛（Ｚｎ）を主成分とするフェライトで構成された枠状の箱型コアであり、４つの壁部たる第１の側面２１と、第２の側面２２と、第３の側面２３と、第４の側面２４とを備えている。第１の側面２１と第２の側面２２、第３の側面２３と第４の側面２４はそれぞれ対向しており、第１の側面２１、第２の側面２２、第３の側面２３、第４の側面２４によって、ロの字形状の開口部２５及び開口部２６（図２）が形成されている。

図４は、巻芯３の斜視図である。巻芯３は、円柱形状を有しており、マンガン（Ｍｎ）および亜鉛（Ｚｎ）を主成分とするフェライトで構成されている。

図５は、巻回された状態の巻線４の斜視図である。巻線４は、断面が略長方形の一本の平角ワイヤを所定回数巻回した構成となっている。平角ワイヤは、ポリアミドイド樹脂等により被覆されている。巻線４をなす平各ワイヤの両端は巻回されておらず、コの字状に屈曲され、その端部には、電極４１、４２が形成されている。電極４１、４２は、巻線４の端部の表面の被覆を剥離してはんだを被せたものである。コイル部品１を成形する際に、巻線４は巻芯３に巻回されるが、巻回された際の巻線４の軸方向の長さは、巻芯３の軸方向の長さよりも短い。

図６は、狭持体５の斜視図である。狭持体５は、枠コア２と巻芯３との絶縁が可能な樹脂体から構成されており、絶縁ベースたる底板部５１と、絶縁スペーサたる嵌合部５２と、接続部５３とを備えている。底板部５１及び嵌合部５２は、略平面形状を有しており、それぞれ接続部５３から互いに平行に突出している。底板部５１と嵌合部５２との間には、隙間部５４が形成されている。嵌合部５２は、自由端側がテーパ状となっている。嵌合部５２は、略半円周状の段差部たる凸部５２１を備えており、その結果、平面形状の略中心部分に凹部５２２が形成されている。接続部５３の底板部５１及び嵌合部５２が突出している面と反対の面には、一対の端子嵌合部５５が形成されている。

図１及び図２に示すように、枠コア２の第２の側面２２は、狭持体５の隙間部５４に開口部２５側から挿入され、接着されている。狭持体５の嵌合部５２の凹部５２２には、巻芯３の軸方向の一端面が搭載され、エポキシ樹脂等により接着されている。巻芯３の軸方向の一端面と第２の側面２２との間、すなわち、凹部５２２の厚みに相当する空間には、磁気ギャップ１１が形成されている（図７）。また、巻芯３の軸方向の他端面は、枠コア２の第１の側面２１とは接しておらず、巻芯３と第１の側面２１との間には、磁気ギャップ１２が形成されている（図７）。

巻線４は、巻芯３に巻回された状態で、狭持体５の凸部５２１上に搭載されている。巻芯３と巻線４とは、所定部分がエポキシ樹脂等により接着されている。巻線４の電極４１、４２は、狭持体５の一対の端子嵌合部５５にそれぞれ嵌合されている。また、狭持体５の底板部５１の自由端の略中間部分には、コイル部品１を基板に装着する際にコイル部品１の実装安定性、および固着強度を増すために、コの字状のダミー端子６が嵌合されている。ダミー端子６は、例えば、すず（Ｓｎ）、銅（Ｃｕ）等により構成されている。

図７は、コイル部品１を図１に示した切断線に沿って切断した場合の断面図である。狭持体５の嵌合部５２の凸部５２１上に巻線４が搭載されることにより、巻芯３の軸方向における中間部分と巻線４の軸方向における中間部分とが略一致している。凸部５２１及び凹部５２２の高さは、巻芯３の軸方向における中間部分と巻線４の軸方向における中間部分とが略一致するように、すなわち、磁気ギャップ１１の距離と磁気ギャップ１２の距離とが略同一となるように、予め設定されている。

次に、本実施の形態によるコイル部品１の製造方法について説明する。まず、狭持体５の嵌合部５２の凹部５２２に巻芯３の一端面を搭載し、エポキシ樹脂等で接着する。続いて、予め巻回された巻線４を巻芯３に通し、狭持体５の嵌合部５２の凸部５２１上に搭載する。この際、巻線４をなす平角線の両端は、直角に折り曲げられてはいるが、コの字状には折り曲げられていない。この状態で、巻線４と巻芯３とをエポキシ樹脂等で接着する。続いて、巻線４及び巻芯３を搭載した狭持体５を、枠コア２の第２の側面２２に開口部２５からスライド挿入し、狭持体５と枠コア２とをエポキシ樹脂等で接着する。最後に、巻線４の両端を狭持体５の一対の端子嵌合部５５に嵌合するようにコの字状に折り曲げ、電極４１、４２を形成する。

以上説明したように、狭持体５の凸部５２１上に巻線４を搭載することにより、巻線４の軸方向の一端面が、巻芯３の軸方向の一端面よりも突出することがなくなるので、漏れ磁束が巻線を通過することにより生じる渦電流損失は、巻線の軸方向の一端面が巻芯の軸方向の一端面よりも突出している場合と比べて小さくなる。特に、磁気ギャップ１１の距離と磁気ギャップ１２の距離とを略同一とすることで、直流重畳特性の向上を図ることができる。更に、他の部材との関係を考慮して凸部５２１の高さを予め設定しておくだけで、磁気ギャップ１１の距離と磁気ギャップ１２の距離とが略同一となるので、コイル部品１の製造が容易となる。

また、狭持体５は、枠コア２と基板との間を絶縁するための底板部５１と、枠コア２と巻芯３との間を絶縁するための嵌合部５２とが一体的に形成された構成となっているため、枠コア２に狭持体５を挿入するだけで容易にコイル部品１を組立てることができる。また、嵌合部５２は、自由端側がテーパ状となっていることにより、狭持体５を枠コア２に挿入するのが一層容易となる。

次に、本発明の第２の実施の形態によるコイル部品１００について図８を用いて説明する。なお、第２の実施の形態において、上述した第１の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。

コイル部品１００は、第１の実施の形態における底板部５１及び嵌合部５２に相当する底板部１５１と嵌合部１５２を備えているが、底板部１５１と嵌合部１５２の自由端には、突出部１５１ａ及び突出部１５１ｂが互いに対向するように突出している。突出部１５１ａに関しては、底板部１５１の自由端の略中間部分に嵌合されたダミー端子６との衝突を防止するために、ダミー端子６に関して対称な位置に２つ設けられている。本実施の形態においては、狭持体５が開口部２５から枠コア２の第２の側面２２に挿入される他に、更に、第１の側面２１にも、開口部２６から狭持体５が挿入される。

図８は、図１の切断線に相当する線に沿って切断した場合のコイル部品１００の断面図である。突出部１５１ａ及び突出部１５１ｂは、第１の側面２１及び第２の側面２２の縁部と係合し、固定されている。各部材のサイズは、巻芯３が、巻芯３の軸方向において、第１の側面２１に挿入された狭持体５と第２の側面２２に挿入された狭持体５とによって固定されるように予め設定されている。また、狭持体５の嵌合部１５２の凸部５２１は半円周状の形状を有しており、２つの狭持体５がそれぞれ開口部２５及び開口部２６から挿入されるため、巻芯３は、巻芯３の軸方向と直交する方向においても固定されている。

以上説明したように、突出部１５１ａ及び突出部１５１ｂが、第１の側面２１及び第２の側面２２の縁部と係合し、固定されるので、接着剤を用いる必要がなく、コイル部品１００を容易に組立てることができる。また、一の狭持体５が開口部２５から第２の側面２２に、他の狭持体５が開口部２６から第１の側面２１に挿入されているため、巻芯３は、巻芯３の軸方向及び巻芯の軸方向と直交する方向の両方から固定されている。

このように、巻芯３及び巻線４が機械的に固定されるので、コイル部品１００を製造する際に接着剤を一切使用せずに済む。これにより、例えば、コイル部品１００が組込まれる機器が高温にさらされるような場合であっても、熱による接着剤の剥離等の恐れをなくすことができる。更に、狭持体５の嵌合部１５２の凸部５２１が半円周状の形状を有していることにより、巻芯３を、巻芯３の軸方向と直交する方向において確実に固定することができる。これにより、コイル部品１の縦と横を逆にして配置するような場合でもコイル部品１の正常な動作を確保することができる。

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、本実施の形態においては、枠コア２としてロの字状のコアを用いたが、ロの字状に限らず、Ｅ字状コアであってもよい。この場合、巻芯とＥ字状コアとは一体となる。また、コアは一体型でなく、別体であっても良い。また、枠コア２は、大きな磁気エネルギーを保有することができるマンガン（Ｍｎ）および亜鉛（Ｚｎ）を主成分とするフェライトで構成されていたが、他のフェライトを用いても良い。

巻芯３の形状は円柱形状には限定されず、断面が楕円や、角が曲線の略四角形の柱状等でもよい。また、巻芯３をなす導線は平角線に限定されず、丸線等を用いても良い。但し、断面が円形のワイヤに比べて断面積を大きくとることができ、銅損を下げることができるので、平角線の方が好ましい。また、凸部５２１は、テーパ状に限られず、Ｒ状又はＣ状等の挿入容易な形状を用いることができる。更に、電極４１及び電極４２は、巻線４の一部としてでなく、狭持体５の一部としてい設けられても良く、その場合は、その電極に巻線４をなす導線の端部が接続されれば良い。

本発明の第１の実施の形態によるコイル部品1の斜視図である。 本発明の第１の実施の形態によるコイル部品1の斜視図である。 本発明の第１の実施の形態による枠コア２の断面図である。 本発明の第１の実施の形態による巻芯３の斜視図である。 本発明の第１の実施の形態による巻線４の斜視図である。 本発明の第１の実施の形態による狭持体５の斜視図である。 本発明の第１の実施の形態によるコイル部品１の断面図斜視図である。 本発明の第２の実施の形態によるコイル部品１００の断面図である。

符号の説明

１ コイル部品
２ 枠コア
３ 巻芯
４ 巻線
５ 狭持体
５ 巻芯
２５、２６ 開口部
５１ 底板部
５２ 嵌合部
５３ 接続部
５４ 隙間部
５２１ 凸部
５２２ 凹部

Claims (2)

1. ４つの壁部が開口を規定する断面がロの字状の箱型の枠コアと、
   該枠コア内部に配置され、該枠コアとは別体の巻芯と、
   該巻芯の周面に巻回される巻線と、
   該巻線をなす導線の両端に形成される電極と、
   該枠コアの一の壁部の一面と該巻芯の軸方向の一端面との間に配置された対向部と、該枠コアの一の壁部の一面と該巻線の軸方向の一端部との間に配置された段差部とを有する絶縁スペーサと、
   該枠コアの一の壁部の他面に当接する底板部と、
   該絶縁スペーサと該底板部とによって該枠コアの一の壁部が挟まれるように該絶縁スペーサと該底板部とを接続する接続部と、を備え、
   該枠コアと該巻芯の軸方向の両端面との間に磁気ギャップが形成されており、該巻芯の該一端面及び他端面は、該巻線の該一端部及び他端部からそれぞれ突出していることを特徴とするコイル部品。
2. 該電極は、該接続部に形成されており、該段差部は、該巻線が該巻芯から引き出された点から該接続部まで平坦に形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。

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