JP6687881B2 - コイル装置 - Google Patents

Description

本発明は、インダクタ素子等として用いられるコイル装置に関する。

各種の電子・電気機器には、インダクタ素子等として多くのコイル装置が搭載されている。例えば、そのようなコイル装置の一例として、熱硬化性樹脂を含有する結合材と、磁性粉末とを混ぜ合わせた圧粉体でコイル部を被覆したものが知られている（特許文献１参照）。

特開２００２−２０３７３１号公報

しかしながら、従来のコイル装置では、落下時の衝撃や熱衝撃時に、磁性材を含む磁性材含有部にクラックが生じる問題があり、特に、コイル部の軸がコイル装置の外周面と交差する位置のような磁性材含有部がコイル部の内部を通過して連続する部分に、衝撃によるクラックが生じる問題がある。

また、従来のコイル装置では、コイル部を構成するワイヤの表面に形成された絶縁被覆が、成型時に加えられる圧力により、磁性材含有部に含まれる磁性材等によって傷つけられ、ワイヤ表面の絶縁性が保たれないという問題が生じている。このような問題を回避する手法として、成型時の圧力を低く制限することが考えられるが、そのような制限を行った場合、磁性材含有部の密度を十分に高めることができず、磁性材含有部の透磁率を高めることが難しいという問題が発生する。

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、衝撃によるクラックの発生を防止できるコイル装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係るコイル装置は、絶縁被覆ワイヤを中空筒状に巻回して成るコイル部と、
磁性材と当該磁性材を繋ぐ結合材とを含有しており、前記コイル部を覆う磁性材含有部と、
前記コイル部に囲まれるコイル内部領域に配置され前記コイル部の軸の周りを取り囲むように形成されるコイル内樹脂部分を有しており、前記磁性材含有部より樹脂含有率が高い樹脂層と、を有しており、
前記樹脂層における前記コイル部の軸方向についての少なくとも一方の端部は、前記コイル内部領域に位置することを特徴とする。

コイル内樹脂部分を有する樹脂層は、コイル装置に衝撃が加えられた場合に緩衝部として作用し、衝撃によるクラックが磁性材含有部に生じる問題を防止できる。特に、コイル内樹脂部分は、コイル内部領域において、コイル部の軸の周りを取り囲むように形成されており、コイル部の軸がコイル装置の外周面と交差する位置周辺のような比較的クラックの生じやすい位置でも、磁性材含有部にクラックが生じる問題を効果的に防止できる。なお、たとえ樹脂層を有していても、樹脂層が、コイル部の全体を包みこみ、磁性体含有部とコイル部とを隔てるように形成されている場合、磁性材含有部に対する衝撃を吸収する作用が十分に働かない場合がある。しかし、本発明に係る樹脂層において、少なくとも一方の端部はコイル内部領域に位置しており、コイル部の外周を取り囲む形状にならないため、磁性材含有部に伝わる衝撃を効果的に緩和できる。また、コイルの成型時においてコイル部に圧力が加えられた際には、樹脂層が変形することにより、磁性材含有部からコイル部へ加えられる圧力を吸収し、ワイヤの絶縁被覆が損傷する問題を防止できる。そのため、成型時の圧力を従来のコイル装置より上昇させ、磁性材含有部の透磁率を向上させることが可能となる。

また、例えば、前記コイル内樹脂部分は、前記軸方向に沿って前記コイル部の内周側面に対する間隔が変化する傾斜部を有しても良く、また、前記軸方向に沿って前記コイル部の内周側面に対して平行である平行部を有しても良い。

傾斜部や平行部を有するコイル内樹脂部分は、コイル内部領域において軸方向への幅を有するため、軸の周りを取り囲む形状とあいまって、より立体的な形状となる。そのため、このようなコイル内樹脂部分を有するコイル装置は、磁性材含有部にクラックが生じる問題を、より効果的に防止できる。

また、例えば、前記樹脂層は、前記コイル部の外側であるコイル外部領域に配置され前記コイル内樹脂部分の他方の端部に接続するコイル外樹脂部分を有してもよい。

コイル外部領域に配置されるコイル外樹脂部分も、コイル内樹脂部分と同じように衝撃を吸収することができ、磁性材含有部にクラックが生じる問題を防止する効果を奏する。

また、例えば、前記樹脂層は、前記絶縁被覆ワイヤに流れる電流に応じて前記磁性材含有部に生じる磁束の流れ方向に関して前記磁性材含有部に両側を挟まれるギャップ調整部を有してもよい。

ギャップ調整部を有するコイル装置は、樹脂層におけるギャップ調整部の厚みや形状を変更することにより、外形状やコイル部の内径等を変更しなくても、コイル装置の磁気飽和特性及び直流重畳特性を容易に制御することができる。

また、例えば、前記樹脂層は、前記磁性材含有部の外表面まで連続していても良い。

このような樹脂層を有するコイル装置は、磁性材含有部の外表面近傍のような比較的クラックが発生しやすい場所まで樹脂層を連続させることにより、衝撃により磁性材含有部にクラックが発生する問題を効果的に防止できる。また、樹脂層を外表面まで連続させることにより、樹脂層を磁気ギャップとして好適に作用させることができる。

また、例えば、前記磁性材含有部には前記結合材としての樹脂が含まれており、前記結合材としての樹脂は、前記樹脂層に含まれる樹脂と同じ樹脂であってもよい。

結合材として磁性材含有部に含まれる樹脂や、樹脂層に含まれる樹脂は、特に限定されないが、磁性材含有部と樹脂層との材質を近似させて結合性を高める観点や、熱膨張・収縮特性を磁性材含有部と近似させて耐熱衝撃性を高める観点から、結合材としての樹脂は、樹脂層に含まれる樹脂と同じ樹脂であることが好ましい。

図１は本発明の第１実施形態に係るコイル装置の斜視図である。 図２は図１に示すコイル装置の断面斜視図である。 図３は図１に示すコイル装置の一部透明斜視図である。 図４は図１に示すコイル装置の製造工程を表す概念図である。 図５は本発明の第２実施形態に係るコイル装置の断面図である。 図６は本発明の第３実施形態に係るコイル装置の断面図である。 図７は本発明の第４実施形態に係るコイル装置の断面図である。 図８は本発明の第５実施形態に係るコイル装置の断面図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。

図１に示すように、第１実施形態に係るコイル装置１０は、コイル部２０（図３参照）を覆う磁性材含有部３０と、樹脂磁性材含有部３０より樹脂含有率が高い樹脂層４０とを有している。コイル装置１０は、例えばパソコンや携帯型電子機器などに搭載される回路素子（インダクタ素子）として使用されるが、コイル装置１０の用途やコイル装置１０を搭載する機器については、特に限定されない。

図１の一部透視図である図３に示すように、磁性材含有部３０の内部には、コイル部２０が収容されている。コイル部２０は、絶縁被覆ワイヤ２０ａを中空筒状に巻回して成る。絶縁被覆ワイヤ２０ａは、電流を流すための導線と、導線を被覆する絶縁被覆とを有する。コイル部２０で採用する絶縁被覆ワイヤ２０ａは、電流方向に対する導線の直交断面形状が矩形である平角線であり、円形の断面を有する導線に比べてコイル部２０の線密度を高めて直流抵抗を低減できる利点がある。ただし、コイル部２０が採用する絶縁被覆ワイヤ２０ａとしてはこれに限定されず、円形の断面を有するものであってもよい。

絶縁被覆ワイヤ２０ａの両方の端部２０ａａは、磁性材含有部３０の外表面３１に露出しており、外表面３１には、端部２０ａａに接続する端子部（不図示）が形成される。図１に示すように、絶縁被覆ワイヤ２０ａの端部２０ａａでは、導線が絶縁被覆から露出しており、外表面３１に形成される端子部との電気的な接続が確保される。端子部は、磁性材含有部３０の外表面３１に、メッキ等により金属被膜を形成したり、金属板材を接合したりすることにより形成されるが、端子部の種類又は形成方法については、特に限定されない。絶縁被覆ワイヤ２０ａと端子部の接合方法も、溶接や導電性接着剤を用いた接着などが挙げられるが、特に限定されない。

図３に示すように、中空円筒状のコイル部２０の表面２１は、コイル部２０の軸Ｂを向く内周側面２１ａと、コイル部２０の外周方向を向く外周側面２１ｂと、内周側面２１ａ及び外周側面２１ｂとは垂直であって互いに対向する上面２１ｃ及び底面２１ｄとを有する。なお、実施形態の説明では、コイル装置１０を基板等に実装する際の実装面に近い側を底面２１ｄ、底面２１ｄに対向する面を上面２１ｃとする。

図２に示すように、コイル装置１０におけるコイル部２０以外の部分は、コイル部２０に囲まれるコイル内部領域１２と、コイル部２０の外側であるコイル外部領域１４に分けることができる。コイル内部領域１２は、コイル部２０の軸Ｂに直交する方向に関してはコイル部２０の軸Ｂからコイル部２０の内周側面２１ａまでの領域であり、コイル部２０の軸Ｂに沿う方向に関してはコイル部２０の上面２１ｃ及び底面２１ｄの２つの延長面に挟まれる領域である。これに対してコイル外部領域１４は、コイル部２０の上面２１ｃ及びその延長面より上側の部分と、コイル部２０の底面２１ｄ及びその延長面より下側の部分と、コイル部２０の外周側面２１ｂより外側の部分とで構成される。

絶縁被覆ワイヤ２０ａの導線は、たとえばＣｕ、Ａｌ、Ｆｅ、Ａｇ、Ａｕ、リン青銅などで構成してある。絶縁被覆層は、たとえばポリウレタン、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエステル−イミド、ポリエステル−ナイロンなどで構成してある。

コイル装置１０の断面を表す図２に示すように、磁性材含有部３０は、コイル装置１０の概略外形状を規定しており、略矩形の外形状を有する。磁性材含有部３０は、磁性材と、その磁性材を繋ぐ結合材とを含有しており、後述するように、磁性材の粉体及び結合材を含む顆粒を圧縮成型又は射出成型等して形成される。磁性材含有部３０に含まれる磁性材としては、特に限定されないが、Ｍｎ−Ｚｎ、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎなどのフェライト、センダスト（Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ；鉄−シリコン−アルミニウム）、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ（鉄−シリコン−クロム）、パーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ）、パーマロイ（ＰＢ系、ＰＣ系）、カルボニル鉄系、カルボニルＮｉ系、アモルファス粉、ナノクリスタル粉などが例示される。結合材としては、特に限定されないが、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、シリコン樹脂などの樹脂、及びこれらを組み合わせたものなどが例示される。

磁性材含有部３０は、コイル装置１０においてコアとして機能する。磁性材含有部３０は、軸部３２と、上部３３と、底部３４と、外周部３５とを有している。軸部３２は、コイル部２０の内部に配置される部分であり、コイル部２０の内周側面２１ａに囲まれる。上部３３は、コイル部２０の上方に位置し、コイル部２０の上面２１ｃに接触する。底部３４は、コイル部２０の下方に位置し、後述する樹脂層４０のうちコイル外樹脂部分４２を、コイル部２０の底面２１ｄとの間に挟む状態に配置される。外周部３５は、コイル部２０の外周に配置され、コイル部２０の外周側面２１ｂと接触する。

磁性材含有部３０を構成する各部分のうち、軸部３２はコイル内部領域１２に配置されており、その他の上部３３、底部３４及び外周部３５は、コイル外部領域１４に配置されている。磁性材含有部３０における軸部３２、上部３３、底部３４及び外周部３５には、絶縁被覆ワイヤ２０ａに流れる電流に応じて、図２において矢印Ａで示す方向又はその逆方向の磁束の流れが生じる。

図２に示すようにコイル装置１０は、磁性材含有部３０より樹脂含有率が高い樹脂層４０を有する。樹脂層４０は、コイル内部領域１２に配置されコイル部２０の軸Ｂの周りを取り囲むように形成されるコイル内樹脂部分４１と、コイル外部領域１４に配置されコイル内樹脂部分４１に接続するコイル外樹脂部分４２とを有する。

本実施形態において、コイル内樹脂部分４１は、軸Ｂ方向に沿ってコイル部２０の内周側面２１ａに対する間隔が変化する傾斜部で構成されている。コイル内樹脂部分４１は、軸Ｂの周りを周回するリング状の形状を有しており、より詳細には、コイル内部領域１２に配置されており中心軸が軸Ｂと略一致する錐台（円錐台、惰円錐台等）の側面形状に近似する形状を有している。

コイル外樹脂部分４２は、コイル部２０の底面２１ｄと磁性材含有部３０の底部３４との間に挟まれる部分と、磁性材含有部３０の底部３４と外周部３５との間に挟まれる部分とで構成される。

図２及び図３に示すように、コイル内樹脂部分４１とコイル外樹脂部分４２とは互いに連続しており、１つの樹脂層４０を形成している。軸Ｂに直交する方向からコイル装置１０を見た場合、図２に示すように、樹脂層４０におけるコイル部２０の軸Ｂ方向についての一方の端部である上端部４０ｂは、コイル内部領域１２に位置する。これに対して、樹脂層４０の下端部４０ｃは、コイル外部領域１４に位置する。

軸Ｂ方向から見た場合、樹脂層４０の外周形状は矩形であり、中央に貫通孔が形成されている。樹脂層４０の外周縁は、磁性材含有部３０の外周縁に一致しており、樹脂層４０は磁性材含有部３０の外表面３１まで連続している。

樹脂層４０のうち、傾斜部であるコイル内樹脂部分４１と、コイル外樹脂部分４２のうち磁性材含有部３０の底部３４と外周部３５との間に挟まれる部分とは、図２において矢印Ａで示される磁束の流れ方向に関して、磁性材含有部３０に両側を挟まれており、ギャップ調整部として機能する。樹脂層４０におけるこれらの部分の厚みや形状（例えば樹脂層４０の中央貫通孔の大きさ）を変更することにより、コイル装置１０の外形状やコイル部２０の内径等を変更しなくても、コイル装置１０の磁気飽和特性及び直流重畳特性を容易に制御することができる。

なお、磁性材含有部３０のうち、外周部３５と底部３４は樹脂層４０を介して接続されているのに対して、軸部３２と上部３３、上部３３と外周部３５は、樹脂層４０を介さず直接接続されている。

樹脂層４０の厚みは、特に限定されないが、例えば、０．１〜３μｍとすることが好ましく、０．１〜１μｍとすることがさらに好ましい。樹脂層４０の樹脂含有率は、磁性材含有部３０より高ければ特に限定されないが、重量率２０％以上とすることが好ましく、４０％以上とすることがさらに好ましい。

樹脂層４０に含まれる樹脂は、特に限定されないが、結合材として磁性材含有部３０に含まれる樹脂と同じ樹脂であることが好ましい。樹脂層４０に含まれる樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、シリコン樹脂、耐熱性ゴムなどの樹脂、及びこれらを組み合わせたものなどが例示される。また、樹脂層４０は、結合材として磁性材含有部３０に含まれる樹脂と同様の樹脂のみで構成されていてもよい。

本実施形態のコイル装置１０のサイズは、特に限定されないが、たとえば幅が１０〜２０ｍｍ、奥行が１０〜２０ｍｍ、高さ１〜１０ｍｍである。

図１〜図３に示すコイル装置１０の製造方法の一例を、図４を用いて説明する。
コイル装置１０の製造では、まず、コイル装置１０の磁性材含有部３０の底部３４の全体および軸部３２の一部の材料である下部材料１３４（図４（ａ）参照）を準備する。下部材料１３４は、直方体状部分と、直方体状部分の一方の面に形成された錐台状の突起部分とで構成される。下部材料１３４は、磁性材の粉体及び結合材を含む顆粒を圧縮成型して形成される。

次に、図４（ａ）に示すように、下部材料１３４の一方の面に樹脂層４０の材料である樹脂層材料１４０を形成する。樹脂層材料１４０は、樹脂層４０を構成する樹脂を含む樹脂溶液を、下部材料１３４の面のうち、錐台状の突起が形成された面にスプレーコートすることにより形成される。この際、下部材料１３４における錐台状の突起が形成された面のうち、樹脂層材料１４０が形成されない中央部分（錐台の上底部分）は、スプレーコートの前にマスクで覆っておく。

次に、図４（ｂ）に示すように、下部材料１３４の表面に形成された樹脂層材料１４０の上に、空芯コイルの状態に準備されたコイル部２０を設置する。さらに、図４（ｂ）のように準備された下部材料１３４、樹脂層材料１４０及びコイル部２０を金型内に設置し、その上から、磁性材の粉体及び結合材を含む顆粒を金型内に投入して加圧する。これにより、図４（ｂ）に示す下部材料１３４、樹脂層材料１４０及びコイル部２０の上に、磁性材含有部３０における軸部３２の他の一部、上部３３及び外周部３５の材料となる上部材料１３５が成型され、図４（ｃ）に示すようなコイル装置材料１００を得る。

図４（ｃ）に示すコイル装置材料１００は、樹脂層材料１４０に含まれる揮発成分の除去及び磁性材含有部３０に含まれる結合材としての樹脂の硬化のために加熱処理される。さらに、加熱処理されたコイル装置材料１００の表面に、端部２０ａａ（図１参照）に導通する端子部をバレルめっき等により形成し、コイル装置１０を得る。なお、端子部を形成する前に、図１に示す磁性材含有部３０の外表面３１の一部に、スパッタリングメッキまたは導電ペースト等により、端部２０ａａと端子部とを電気的に接続する下地層が形成されてもよい。

図２等に示すコイル装置１０では、樹脂層４０が、コイル装置１０に対して衝突による衝撃や熱衝撃が加えられた場合に緩衝部として作用し、衝撃によるクラックが磁性材含有部３０に生じる問題を防止できる。特に、樹脂層４０は、コイル部の軸Ｂの周りを取り囲むように形成されているコイル内樹脂部分４１を有しており、樹脂層４０の上端部４０ｂがコイル内部領域１２に位置していることから、衝撃によって磁性材含有部にクラックが生じる問題を効果的に防止できる。また、樹脂層４０におけるコイル内樹脂部分４１とコイル外樹脂部分４２とが連続していることにより、樹脂層４０全体によって効果的に衝撃を吸収することが可能となり、衝撃により磁性材含有部３０が損傷する問題を防止できる。

また、樹脂層４０のコイル外樹脂部分４２が磁性材含有部３０の外表面３１まで連続していることにより、磁性材含有部３０のうち、コイル部２０の外周側に位置する外周部３５のように、厚みが薄くクラックが比較的生じやすい部分についても、衝撃によるクラックの発生を効果的に防止できる。

また、樹脂層４０は、成型時において圧力が加えられた際に変形することにより、コイル部２０へ加えられる圧力を吸収するクッションの役割を果たし、コイル部２０を構成する絶縁被覆ワイヤ２０ａの絶縁被覆が損傷する問題を防止できる。そのため、このようなコイル装置１０の製造では、成型時の圧力を従来のコイル装置より上昇させることが可能となり、従来より高い圧力で成型されたコイル装置１０では、磁性材含有部３０の透磁率が上昇し、高いＬ値を有するコイル装置１０を実現できる。

樹脂層４０の形状は特に限定されないが、図２に示すコイル装置１０では、コイル内樹脂部分４１が、軸Ｂ方向に沿って、コイル部２０の内周側面２１ａに対して傾斜する傾斜部となっている。このようなコイル装置１０では、軸Ｂの周りを取り囲む形状とあいまって、樹脂層４０がより立体的な形状となるため、衝撃を吸収する衝撃吸収部として効果的に作用し、磁性材含有部３０にクラックが生じる問題をさらに効果的に防止できる。なお、コイル装置１０の中央部（軸Ｂ周辺）にクラックが生じる問題を防止する観点からは、コイル内樹脂部分４１は、コイル部２０の内周側面２１ａに対して平行（図５参照）であるよりも、軸Ｂ方向に沿って傾斜していることが好ましい。

また、コイル装置１０は、ギャップ調整部として機能する樹脂層４０の厚みや形状を変更することにより、外形状やコイル部２０の内径等を変更しなくても、コイル装置１０の磁気飽和特性及び直流重畳特性を容易に制御することができる。

図１〜図３に示すコイル装置１０の形状や、図４に示すコイル装置１０の製造は、本発明に係るコイル装置の一実施形態にすぎず、本発明の技術的範囲はこれに限定されるものではない。

図５は、第２実施形態に係るコイル装置２００の断面図である。コイル装置２００は、樹脂層２４０の形状が異なることを除き、第１実施形態に係るコイル装置１０と同様である。

コイル装置２００の樹脂層２４０は、コイル部２０の内側であるコイル内部領域２１２に配置されているコイル内樹脂部分２４１と、コイル部２０の外側であるコイル外部領域２１４に配置されているコイル外樹脂部分２４２とを有している。

コイル内樹脂部分２４１は、コイル部２０の内周側面２１ａに沿って形成されており、コイル部２０の軸Ｂ方向に沿ってコイル部２０の内周側面２１ａに対して平行である平行部で構成されている。コイル内樹脂部分２４１は、軸Ｂの周りを周回するリング状の形状を有しており、より詳細には、コイル内部領域２１２に配置されており中心軸が軸Ｂと略一致する楕円柱の側面形状に近似する形状を有している。

コイル外樹脂部分２４２は、コイル部２０の底面２１ｄと磁性材含有部２３０の底部２３４との間に挟まれる部分で構成される。コイル装置２００も、コイル装置１０と同様に、コイル内樹脂部分２４１とコイル外樹脂部分２４２とが互いに連続しており、１つの樹脂層２４０を形成している。軸Ｂに直交する方向からコイル装置２００を見た場合、樹脂層２４０におけるコイル部２０の軸Ｂ方向についての一方の端部である上端部２４０ｂは、コイル部２０の上面２１ｃの延長面と略一致しており、コイル内部領域２１２に位置する。

軸Ｂ方向から見た場合、樹脂層２４０の外周形状は矩形であり、中央に貫通孔が形成されている。ただし、樹脂層４０の外周縁は、磁性材含有部２３０の外周縁より小さく、樹脂層２４０は磁性材含有部２３０の外表面２３１まで達していない。

図５に示すコイル装置２００の製造方法は、下部材料１３４の一方の面に形成される突起が惰円柱状であり、樹脂層材料１４０を形成する際に下部材料１３４に形成されるマスキングの形状が異なることを除き、図４に示すコイル装置１０の製造方法と同様である。

コイル装置２００は、第１実施形態に係るコイル装置１０と同様に、コイル装置２００に対して衝突による衝撃や熱衝撃が加えられた場合に、樹脂層２４０が緩衝部として作用し、衝撃によるクラックが磁性材含有部２３０に生じる問題を防止できる。また、コイル内樹脂部分２４１及びコイル外樹脂部分２４２が両方ともコイル部２０に密着していることから、コイル部２０へ加えられる圧力を吸収するクッションの役割を好適に果たし、磁性材含有部２３０を成型する際に、コイル部２０を構成する絶縁被覆ワイヤ２０ａの絶縁被覆が損傷する問題を効果的に防止できる。

図６は、第３実施形態に係るコイル装置３００の断面図である。コイル装置３００は、樹脂層３４０の形状が異なることを除き、第１実施形態に係るコイル装置１０と同様である。

コイル装置３００の樹脂層３４０は、コイル部２０の内側であるコイル内部領域３１２に配置されているコイル内樹脂部分のみで構成されている。

コイル内樹脂部分である樹脂層３４０は、コイル部２０の内周側面２１ａに沿って形成されておりコイル部２０の軸Ｂ方向に沿ってコイル部２０の内周側面２１ａに対して平行である平行部３４０ａと、軸Ｂ方向に直交する方向に沿って平行部３４０ａを接続する上底部３４０ｂとを有する。樹脂層３４０は、コイル部２０の軸Ｂの周りを取り囲むように形成されているキャップ状の外形状を有しており、より詳細には、中心軸が軸Ｂと略一致するようにコイル内部領域３１２に配置されており、一方の底（上底）のみを有する中空の楕円柱に近似する形状を有している。

軸Ｂに直交する方向からコイル装置３００を見た場合、上底部３４０ｂは、樹脂層３４０におけるコイル部２０の軸Ｂ方向についての一方の端部を構成しており、コイル内部領域３１２に位置する。

軸Ｂ方向から見た場合、樹脂層３４０の外周形状は略楕円であり、また、樹脂層４０や樹脂層２４０とは異なり貫通孔は形成されていない。上底部３４０ｂは、磁性材含有部３３０に形成される磁束の流れ方向に関して、磁性材含有部３３０に両側を挟まれており、ギャップ調整部として機能する。

図６に示すコイル装置３００の製造方法は、下部材料１３４の一方の面に形成される突起が惰円柱状であり、樹脂層材料１４０を形成する際に下部材料１３４に形成されるマスキングの形状が異なることを除き、図４に示すコイル装置１０の製造方法と同様である。

コイル装置３００は、第１及び第２実施形態に係るコイル装置１０、２００と同様に、コイル装置３００に対して衝突による衝撃や熱衝撃が加えられた場合に樹脂層３４０が緩衝部として作用し、衝撃によるクラックが磁性材含有部３３０に生じる問題を防止できる。また、樹脂層３４０は、コイル部２０へ加えられる圧力を吸収するクッションの役割を好適に果たし、磁性材含有部３０を成型する際に、コイル部２０を構成する絶縁被覆ワイヤ２０ａの絶縁被覆が損傷する問題を効果的に防止できる。

また、コイル装置３００は、上底部３４０ｂの厚みを変更することにより、コイル装置１０の磁気飽和特性及び直流重畳特性を容易に制御することができる。

図７は、第４実施形態に係るコイル装置４００の断面図である。コイル装置４００は、樹脂層４４０が、図２に示す樹脂層４０におけるコイル内樹脂部分４１に相当する部分だけで構成されることを除き、第１実施形態に係るコイル装置１０と同様である。

図７に示すコイル装置４００の製造方法は、樹脂層材料１４０を形成する際に下部材料１３４に形成されるマスキングの形状が異なることを除き、図４に示すコイル装置１０の製造方法と同様である。

コイル装置４００は、第１実施形態に係るコイル装置１０と同様に、コイル装置４００に対して衝突による衝撃や熱衝撃が加えられた場合に、樹脂層４４０が緩衝部として作用し、衝撃によるクラックが磁性材含有部４３０に生じる問題を防止できる。また、コイル装置４００は、樹脂層４４０の厚みや形状を変更することにより、コイル装置４００の磁気飽和特性及び直流重畳特性を容易に制御することができる。

図８は、第５実施形態に係るコイル装置５００の断面図である。コイル装置５００は、樹脂層５４０におけるコイル内樹脂部分５４１の形状が、図２に示す樹脂層４０におけるコイル内樹脂部分４１とは異なることを除き、第１実施形態に係るコイル装置１０と同様である。

図８に示すように、樹脂層５４０におけるコイル内樹脂部分５４１は、軸Ｂ方向に沿ってコイル部２０の内周側面２１ａに対する間隔が変化する傾斜部５４１ａと、軸Ｂ方向に直交する方向に沿って傾斜部５４１ａを接続する上底部５４１ｂとを有する。コイル内樹脂部分５４１は、下方に向かって開口が拡大するキャップ状の形状を有しており、より詳細には、コイル内部領域１２に配置されており中心軸が軸Ｂと略一致し、上底のみを有する中空の円錐台に近似する形状を有している。

コイル装置５００は、図３に示す方法と同様の方法で製造することも可能であるが、下記に示す製造方法によっても製造することができる。すなわち、コイル装置５００の製造方法では、まず、磁性材の粉体及び結合材としての樹脂を含む顆粒を金型に投入し、図４（ａ）に示すような錐台状の突起を有する下部材料を加圧成型する。加圧成型される下部材料の形状は、図８に示すコイル装置５００における磁性材含有部５３０の下側部５３０ａに相当する。また、この、下部材料を成型する際、金型における錐台状の突起と接触する面に、樹脂製の離型フィルムを装着しておく。これにより、成型された下部材料において離型フィルムに接触していた面には、顆粒の中に結合材として含まれている樹脂が集中し、樹脂層５４０となる樹脂層材料が形成される。

次に、樹脂層材料が形成された下部材料の上に、コイル部２０を装着する。さらに、磁性材と結合材とを含む顆粒を上側部５３０ｂの形状に成型することにより別途準備した上部材料を、コイル部２０を挟むようにして下部材料と組み合わせる。この後、コイル装置１０と同様に加熱処理を施された後、端子部を形成し、コイル装置５００を得る。

コイル装置５００は、第１実施形態に係るコイル装置１０と同様の効果を奏する。

以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。

（試料作製）
図４に示すように、磁性体と結合材を含む顆粒によって底部材料１３４を成型したのち、その表面にスプレーコートにより樹脂層材料１４０を形成し（図４（ａ））、樹脂材料１４０の上にコイル部２０を設置して金型内に投入する（図４（ｂ））。さらに磁性体と結合材を含む顆粒を金型内に投入して加圧成型してコイル装置材料１００を得、その後コイル装置材料を加熱処理することにより、コイル装置１０を得た。なお、比較例である試料１及び試料２の作成時は、樹脂層材料１４０を形成する工程を省略した。試料の条件は以下のとおりである。
・顆粒：（磁性材としてＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ合金（平均粒径０．５〜１０μｍ）１００ｇに、水に溶解したシランカップリング剤を加え、１１０℃で３０分加熱し、磁性材表面に絶縁被膜を形成した。上記磁性材にアセトンに希釈したエポキシ樹脂を磁性粉重量に対して３重量％加え攪拌した後、２５０ミクロンの目開きのメッシュをパスさせ、室温で２４時間乾燥させ、顆粒を得た。）
・コイル部：絶縁被覆ワイヤ（線材：ＡＩＷ（断面０．０６×０．３ｍｍ）、絶縁被膜：ポリアミドイミド）を用いて作成した空芯コイル（１０Ｔ、内径１．３ｍｍ）を用いた。
・樹脂層材料：アセトンに希釈したエポキシ樹脂を用いた。
・成型圧力：２ｔ〜６ｔ（表１参照）
・加熱条件：１７０℃ １．５時間
・コイル装置寸法：２．０×１．６×０．７ｍｍ（２０１６サイズ）
樹脂層厚さ：０μｍ、０．１μｍ、１．０μｍ、３．０μｍ

（試験）
上述のようにして得られたＮｏ．１〜Ｎｏ．６の試料について、衝撃試験と、実効μｉの測定と、被膜損傷試験と、直流重畳特性の測定を実施した。結果を表１に示す。なお、各試験の条件は以下の通りである。
衝撃試験：低温（−５５℃）から高温（＋１２５℃）の温度変化を、１０００サイクル行い、試験前後の各試料の特性値（インダクタンス値）の変化が許容範囲内であるかを確認。インダクタンス値の変化が１０％以内である水準を良品と判断。
直流重畳特性：周波数１．０００ｋＨｚ、印加電圧０．５Ｖ、温度２３℃、直流電流０〜５Ａ（１ｋＨｚのインダクタンス）
実効μｉ：直流重畳（上述）した際の実効初透磁率を測定。
被膜損傷試験：絶縁被膜の損傷によってコイル部にショートが発生していないことを、各試料の特性値（インダクタンス値）の測定により確認。１０００ｋＨｚのインダクタンス値の変化が１０％以内、かつ周波数を変化させてインダクタンス値を測定した時、所定の共振ピークが見られる水準を良品と判断。

（評価）
樹脂層を有する試料Ｎｏ．３〜Ｎｏ．６は、衝撃試験で向上が見られ、樹脂層を有しない試料Ｎｏ．１より耐衝撃性が向上していることが確認できた。樹脂層が無い場合、成型圧力４ｔ／ｃｍ^２（試料Ｎｏ．２）でコイル部の被膜損傷が発生し、これ以上成型圧力を上げることが困難であることが判明したが、樹脂層を有する場合（試料Ｎｏ．２〜試料Ｎｏ．６）、成型圧力６ｔ／ｃｍ^２でも被膜損傷は発生せず、樹脂層が無い場合に比べて成型圧力を上げられることが確認できた。また、樹脂層を有する試料Ｎｏ．３、試料Ｎｏ．４から、成型圧力を上げることにより実効μｉを向上させられることが確認できた。さらに、樹脂層の厚みを０．１〜３．０μｍの間で変化させた料Ｎｏ．４〜試料Ｎｏ．６の比較から、樹脂層の厚みによってコイル装置の直流重畳特性を変更できることが確認できた。

１０、２００、３００、４００、５００…コイル装置
２０…コイル部
２０ａ…絶縁被覆ワイヤ
２０ａａ…端部
２１ａ…内周側面
２１ｄ…底面
３０、２３０、３３０、４３０、５３０…磁性材含有部
３１、２３１…外表面
３３…上部
３４、２３４、３３４…底部
３５、２３５、３３５…外周部
４０、２４０、３４０、４４０、５４０…樹脂層
４１、２４１、５４１…コイル内樹脂部分
５４１ａ…傾斜部
４２、２４２…コイル外樹脂部分

Claims (7)

1. 絶縁被覆ワイヤを中空筒状に巻回して成るコイル部と、
   磁性材と当該磁性材を繋ぐ結合材とを含有しており、前記コイル部を覆う磁性材含有部と、
   前記コイル部に囲まれるコイル内部領域に配置され前記コイル部の軸の周りを取り囲むように形成されるコイル内樹脂部分を有しており、前記磁性材含有部より樹脂含有率が高い樹脂層と、を有しており、
   前記樹脂層における前記コイル部の軸方向についての少なくとも一方の端部は、前記コイル内部領域に位置し、
   前記コイル内樹脂部分は、前記コイル部の軸の周りに位置する前記磁性材含有部を取り囲むリング状部を有し、
   前記リング状部は、薄層状からなり、前記コイル内部領域において、前記軸方向に沿う方向の端部から前記軸方向に沿う方向の中央に向かって突出していることを特徴とするコイル装置。
2. 前記コイル内樹脂部分は、前記軸方向に沿って前記コイル部の内周側面に対する間隔が変化する傾斜部を有することを特徴とする請求項１に記載のコイル装置。
3. 前記コイル内樹脂部分は、前記軸方向に沿って前記コイル部の内周側面に対して平行である平行部を有することを特徴とする請求項１に記載のコイル装置。
4. 前記樹脂層は、前記コイル部の外側であるコイル外部領域に配置され前記コイル内樹脂部分に接続するコイル外樹脂部分を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のコイル装置。
5. 前記樹脂層は、前記絶縁被覆ワイヤに流れる電流に応じて前記磁性材含有部に生じる磁束の流れ方向に関して前記磁性材含有部に両側を挟まれるギャップ調整部を有することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載のコイル装置。
6. 前記樹脂層は、前記磁性材含有部の外表面まで連続していることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載のコイル装置。
7. 前記磁性材含有部には前記結合材としての樹脂が含まれており、前記結合材としての樹脂は、前記樹脂層に含まれる樹脂と同じ樹脂であることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかに記載のコイル装置。

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