JP7031473B2 - コイル部品 - Google Patents

Description

本発明はコイル部品に関し、特に、実装面を有するコアに下部コイルと上部コイルが重ねて配置された構造を有するコイル部品に関する。

コモンモードフィルタは、一般的に差動信号線路に重畳するコモンモードノイズを除去するために使用されるが、電源ラインにもコモンモードフィルタが挿入されることがある。電源用のコモンモードフィルタは、コイルに流れる電流量が大きいため、断面積の大きい平角ワイヤなどを巻回したコイルが用いられる。例えば、特許文献１には、平角ワイヤを巻回してなる２つのコイルをコア上に重ねて配置した構造を有する電源用のコモンモードフィルタが開示されている。

国際公開ＷＯ２０１５／００５１２９号パンフレット

しかしながら、特許文献１に記載されたコイル部品は、実装面を有するコア上に２つのコイルが重ねて配置されていることから、コアに近い下部コイルの線路長よりも、コアから遠い上部コイルの線路長の方が長くなってしまう。その結果、下部コイルの直流抵抗よりも上部コイルの直流抵抗が高くなり、線路間における特性バランスが崩れてしまうという問題があった。

したがって、本発明は、実装面を有するコア上に下部コイルと上部コイルが重ねて配置された構造を有するコイル部品において、下部コイルと上部コイルの直流抵抗の差を低減することを目的とする。

本発明によるコイル部品は、実装面及び実装面の反対側に位置するコイル搭載面を有する第１のコアと、コイル軸がコイル搭載面に対して垂直となるようコイル搭載面上に配置され、一端が実装面の第１の領域に引き出され、他端が実装面の第２の領域に引き出された下部コイルと、第１のコイルと同軸となるよう第１のコイル上に重ねて配置され、一端が実装面の第３の領域に引き出され、他端が実装面の第４の領域に引き出された上部コイルとを備え、下部コイルのコイル径は、上部コイルのコイル径よりも大きいことを特徴とする。

本発明によれば、下部コイルのコイル径が上部コイルのコイル径よりも大きいことから、１ターン当たりの線路長が上部コイルよりも下部コイルの方が長くなる。これにより、下部コイルの線路長と上部コイルの線路長の差が縮小し、理想的には一致することから、下部コイルと上部コイルの直流抵抗の差を低減することが可能となる。

本発明において、第１及び第２の領域は、コイル軸と直交する第１の方向に配列され、第３及び第４の領域は、第１の方向に配列され、第１及び第３の領域は、コイル軸及び第１の方向と直交する第２の方向に配列され、第２及び第４の領域は、第２の方向に配列され、コイル軸方向から見た下部コイルの一端から他端に向かう巻回方向と、コイル軸方向から見た上部コイルの一端から他端に向かう巻回方向は同じであり、下部コイルのターン数は、上部コイルのターン数よりも１ターン未満多くても構わない。これによれば、コモンモードフィルタとして好ましく用いることができるとともに、下部コイルのターン数が上部コイルのターン数よりも１ターン未満多いことから、下部コイルの線路長と上部コイルの線路長の差をより縮小することが可能となる。

本発明によるコイル部品は、下部コイル及び上部コイルの内径部に配置された第２のコアをさらに備え、第２のコアの径は、下部コイルの内径部に位置する部分よりも、上部コイルの内径部に位置する部分の方が大きくても構わない。これによれば、ターン数の少ない上部コイルのインダクタンスが高められることから、下部コイルと上部コイルのインダクタンスの差を低減することが可能となる。

本発明において、下部コイルは、折り返し構造を有する迂回パターンを有するものであっても構わない。下部コイルの線路長と上部コイルの線路長の差をより縮小することが可能となる。

このように、本発明によれば、実装面を有するコア上に下部コイルと上部コイルが重ねて配置された構造を有するコイル部品において、下部コイルと上部コイルの直流抵抗の差を低減することが可能となる。

図１は、本発明の好ましい実施形態によるコイル部品１０の外観構造を示す略斜視図である。 図２は、コイル部品１０の内部構造を説明するための図である。 図３（ａ）は下部コイル２０の平面図であり、図３（ｂ）は上部コイル３０の平面図である。 図４は、コイル部品１０の部分断面図である。 図５は、変形例によるコイル部品の内部構造を説明するための図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の好ましい実施形態によるコイル部品１０の外観構造を示す略斜視図である。また、図２は、本実施形態によるコイル部品１０の内部構造を説明するための図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態によるコイル部品１０は、実装面１１ａを有する板状のコア１１と、コア１１のコイル搭載面１１ｂ上に配置された下部コイル２０及び上部コイル３０と、下部コイル２０及び上部コイル３０を覆う箱形のコア１２と、下部コイル２０及び上部コイル３０の内径部に配置された棒状のコア１３とを備えている。尚、図２は、下部コイル２０及び上部コイル３０が視認できるよう、箱形のコア１２の側面（ｘｚ面及びｙｚ面）を全て省略した状態を示している。図１に示す例では、側面（ｘｚ面及びｙｚ面）が全てコア１２によって構成されているが、これらの一部又は全部がコア１１によって構成されていても構わない。また、棒状のコア１３は、コア１１，１２と別部材であっても構わないし、コア１１，１２の一方と同一部材であっても構わない。

実装面１１ａはｘｙ面を構成し、実装面１１ａのそれぞれ異なる領域（第１～第４の領域）に、下部コイル２０の端部２１，２２と上部コイル３０の端部３１，３２が配置されている。実装面１１ａは、実装時において回路基板と向かい合う面であり、本実施形態によるコイル部品１０が回路基板に実装されると、回路基板上のランドパターンと端部２１，２２，３１，３２がそれぞれハンダを介して接続される。ここで、端部２１と端部２２はｙ方向に配列され、端部３１と端部３２はｙ方向に配列され、端部２１と端部３１はｘ方向に配列され、端部２２と端部３２はｘ方向に配列されている。本実施形態においては、端部２１，３１がｘ方向に延在する同じ辺に沿って設けられ、端部２２，３２がｘ方向に延在する同じ辺に沿って設けられているが、本発明においてこの点は必須でない。例えば、端部２１，２２をｙ方向に延在する同じ辺に沿って配置し、端部３１，３２をｙ方向に延在する同じ辺に沿って配置しても構わない。

図２に示すように、下部コイル２０及び上部コイル３０のコイル軸はｚ方向を向いており、互いに同軸となるよう、コイル搭載面１１ｂ上に下部コイル２０及び上部コイル３０の順に重ねて配置されている。本実施形態においては、下部コイル２０及び上部コイル３０が平角ワイヤによって構成されており、それぞれの端部を折り曲げることによって、実装面１１ａのそれぞれ異なる領域に４つの端部２１，２２，３１，３２を配置している。

図３（ａ）は下部コイル２０の平面図であり、図３（ｂ）は上部コイル３０の平面図である。

図３（ａ）に示すように、下部コイル２０の端部２１，２２は、コア１１に設けられた切り欠き４１，４２を介して実装面１１ａ側に折り曲げられており、端部２１から端部２２に向かう巻回方向は、ｚ方向から見て反時計回り（左回り）である。同様に、図３（ｂ）に示すように、上部コイル３０の端部３１，３２は、コア１１に設けられた切り欠き４３，４４を介して実装面１１ａ側に折り曲げられており、端部３１から端部３２に向かう巻回方向は、ｚ方向から見て反時計回り（左回り）である。このため、例えば、端部２１，３１を一対の入力側端子とし、端部２２，３２を一対の出力側端子としたコモンモードフィルタとして使用する場合に、入力側の差動信号線路と出力側の差動信号線路の極性が反転することがない。

そして、本実施形態においては、下部コイル２０のコイル径Ｗ１が上部コイル３０のコイル径Ｗ２よりも大きく、これにより、１ターン当たりの線路長が上部コイル３０よりも下部コイル２０の方が長くなるように設計されている。これは、下部コイル２０と上部コイル３０のコイル径を一致させた場合、上部コイル３０の方が実装面１１ａから離れている分、線路長が長くなる点を考慮したものであり、下部コイル２０のコイル径Ｗ１を上部コイル３０のコイル径Ｗ２よりも大きく設計することにより、線路長の差を縮小している。

このように、本実施形態によるコイル部品１０は、実装面１１ａから遠い上部コイル３０のコイル径Ｗ２よりも、実装面１１ａに近い下部コイル２０のコイル径Ｗ１を大きくしていることから、実装面１１ａからの距離の差に起因する下部コイル２０と上部コイル３０の線路長の差を縮小することが可能となる。これにより、下部コイル２０と上部コイル３０の直流抵抗の差が低減することから、線路間における特性バランスを確保することが可能となる。

また、図３（ａ）に示すように、下部コイル２０については端部２１を始点とした巻き始め位置５１と巻き終わり位置５２がほぼ一致しているのに対し、図３（ｂ）に示すように、上部コイル３０については端部３１を始点とした巻き始め位置５３と巻き終わり位置５４が約０．５ターンずれてしまう。このことは、下部コイル２０と上部コイル３０のターン数を完全に一致させることが困難であることを意味し、両者間には１ターン未満の差が生じる。このような特徴を利用し、ターン数が１ターン未満多くなる側を下部コイル２０に割り当てることにより、下部コイル２０と上部コイル３０の線路長の差を縮小することも可能である。この方法によって下部コイル２０と上部コイル３０の線路長の差を十分に縮小可能であれば、必ずしも、下部コイル２０のコイル径Ｗ１と上部コイル３０のコイル径Ｗ２に差を設ける必要はない。

さらに、ターン数が１ターン未満多くなる側を下部コイル２０に割り当てた場合、ターン数の僅かな差によって、下部コイル２０と上部コイル３０のインダクタンスに差が生じる。このようなインダクタンス差を低減するためには、断面図である図４に示すように、棒状のコア１３のうち、下部コイル２０の内径部に位置する部分の径Ｗ３よりも、上部コイル３０の内径部に位置する部分の径Ｗ４を大きくすることができる。これによれば、１ターン当たりのインダクタンスが下部コイル２０よりも上部コイル３０の方が大きくなることから、ターン数の差に起因するインダクタンス差を低減することが可能となる。

また、図５に示す変形例のように、下部コイル２０に折り返し構造を有する迂回パターン２３を設け、これによって下部コイル２０の線路長を増大させることも可能である。さらに、図示しないが、上部コイル３０を構成するワイヤよりも細いワイヤを下部コイル２０に用いることによって、直流抵抗の差を低減しても構わない。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

１０ コイル部品
１１～１３ コア
１１ａ 実装面
１１ｂ コイル搭載面
２０ 下部コイル
３０ 上部コイル
２１，２２，３１，３２ 端部
２３ 迂回パターン
４１～４４ 切り欠き
５１，５３ 巻き始め位置
５２，５４ 巻き終わり位置

Claims (4)

1. 実装面及び前記実装面の反対側に位置するコイル搭載面を有する第１のコアと、
   コイル軸が前記コイル搭載面に対して垂直となるよう前記コイル搭載面上に配置され、一端が前記実装面の第１の領域に引き出され、他端が前記実装面の第２の領域に引き出された下部コイルと、
   前記第１のコイルと同軸となるよう前記第１のコイル上に重ねて配置され、一端が前記実装面の第３の領域に引き出され、他端が前記実装面の第４の領域に引き出された上部コイルと、を備え、
   前記下部コイルのコイル径は、前記上部コイルのコイル径よりも大きいことを特徴とするコイル部品。
2. 前記第１及び第２の領域は、前記コイル軸と直交する第１の方向に配列され、
   前記第３及び第４の領域は、前記第１の方向に配列され、
   前記第１及び第３の領域は、前記コイル軸及び前記第１の方向と直交する第２の方向に配列され、
   前記第２及び第４の領域は、前記第２の方向に配列され、
   前記コイル軸方向から見た前記下部コイルの前記一端から前記他端に向かう巻回方向と、前記コイル軸方向から見た前記上部コイルの前記一端から前記他端に向かう巻回方向は同じであり、
   前記下部コイルのターン数は、前記上部コイルのターン数よりも１ターン未満多いことを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
3. 前記下部コイル及び前記上部コイルの内径部に配置された第２のコアをさらに備え、
   前記第２のコアの径は、前記下部コイルの内径部に位置する部分よりも、前記上部コイルの内径部に位置する部分の方が大きいことを特徴とする請求項２に記載のコイル部品。
4. 前記下部コイルは、折り返し構造を有する迂回パターンを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のコイル部品。

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