(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の一実施の形態に係る、コイル部品10について、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明においては、コイル部品10が、コモンモードノイズフィルタである場合について説明する。
【0016】
なお、以下の説明においては、後述する実装端子部41から見て絡げ部44が位置する側を上側(Z1側)、それとは逆の絡げ部44から見て実装端子部41が位置する側を下側(Z2側)とする。また、コイル30が並ぶ方向をX方向とし、
図1において右側をX1側、それとは逆の左側をX2側とする。また、X方向およびZ方向に直交する方向をY方向とし、
図1において手前側をY1側、それとは逆の奥側をY2側とする。
【0017】
<コイル部品10の構成について>
図1は、コイル部品10の全体構成を示す斜視図である。また、
図2は、コイル部品10からケース50を取り外した状態を示す斜視図である。
図1に示すように、コイル部品10は、コア20と、コイル30と、金属端子40と、ケース50とを備えている。
【0018】
図3は、コアの形状を示す斜視図である。
図3に示すように、コア20は、本実施の形態では、平面視したときの形状が矩形のリング形状となるように設けられている。以下では、矩形のリング形状のコア20の四辺を区別する必要があるときは、それぞれ芯コア部21a,21b、連結コア部22a,22bと称呼する。
図3に示すように、芯コア部21aと芯コア部21bとは所定の間隔を隔てて対向して設けられ、それらの芯コア部21a,21bの両端側から、互いを連結するように連結コア部22a,22bが設けられている。なお、コア20は、その材質を磁性材としているが、磁性材としては、例えば、ニッケル系のフェライトまたはマンガン系のフェライト等の種々のフェライト、パーマロイ、センダスト等を用いることが可能である。
【0019】
図3に示すように、芯コア部21a,21bの下方側には、上方側に向かって窪む巻枠凹部23が設けられている。
図1および
図2に示すように、巻枠凹部23には、ワイヤ31が巻回され、そのワイヤ31の巻回によってコイル30が巻枠凹部23に配置される状態となる。なお、巻枠凹部23の端面は、コイル30の両端側の位置を規定する鍔部の役割を果たしている。また、巻枠凹部23を含んだコイル30を巻回する部分は、コイル30が配置される巻枠部24に相当する。
【0020】
また、
図3に示すように、連結コア部22a,22bの側面には、端子用凹部25が設けられている。端子用凹部25は、連結コア部22a,22bの外周側から内周側に向かうように窪んで設けられている部分であり、高さ方向(Z方向)を突っ切るように設けられている。この端子用凹部25は、後述する金属端子40の延伸固定部42が位置する。そして、この端子用凹部25では、接着剤を介して延伸固定部42が連結コア部22a,22bに固定される。本実施の形態では、端子用凹部25は、それぞれの連結コア部22a,22bに2つずつ(コア20の全体では合計4つ)設けられている。そのため、それぞれの連結コア部22a,22bにおいて、隣り合う端子用凹部25を仕切る部分は、外周側に突出する突出部26となっている。
【0021】
なお、連結コア部22a,22bの内周側には、爪用凹部27が設けられている。爪用凹部27は、後述するケース50の係止爪54が位置する部分であり、連結コア部22a,22bの内周側を外周側に向かうように窪ませて形成されている。このとき、爪用凹部27は、上方側の所定位置から下端側を突っ切るように設けられている。
【0022】
また、それぞれのコイル30は、それぞれの巻枠部24にワイヤ31を所定の巻数だけ巻回することにより形成される。このコイル30の端末31aは、後述する絡げ部44に絡げられる。そして、端末31aが絡げ部44に絡げられた状態で、溶接を行うことにより、端末31aと絡げ部44とが一体化された一体化部W1が形成される。本実施の形態では、コイル部品10は、サイズが小さく(たとえば3mm〜10mm程度)、そのため一体化部W1形成する場合、溶接直後は、溶融した金属部分は表面張力によって球形か、球形に近い形に形成される。なお、ワイヤ31は、電気を導通させる導体部分が絶縁被膜で覆われたエナメル線等である。
【0023】
次に、金属端子40について説明する。金属端子40は、金属のプレートに対して、プレス加工や折り曲げ加工を適宜施すことにより形成される。
図4は、金属端子40の構成を示す斜視図である。
図4に示すように、金属端子40は、実装端子部41と、延伸固定部42と、上方固定部43と、絡げ部44とを有している。実装端子部41は、連結コア部22a,22bの下面側に当接する部位である。この実装端子部41は、不図示の実装基板に実装される部分である。
【0024】
なお、本実施の形態では、金属端子40の表面には、メッキが施されているが、メッキが施されていないものとしても良い。メッキの材質としては、たとえばニッケル、亜鉛、スズ等が挙げられるが、これ以外の材質としても良い。
【0025】
また、延伸固定部42は、上下方向(Z方向)に延伸する部分であり、下端側が実装端子部41に接続され、上端側が上方固定部43に接続されている。この延伸固定部42は、コア20の端子用凹部25に位置して、その端子用凹部25に接着剤等を介して取り付けられる部分である。
【0026】
延伸固定部42には、側面凹部42a,42bが設けられている。側面凹部42a,42bは、延伸固定部42の側面から幅方向の中央側に向かい凹んでいる部分である。かかる側面凹部42a,42bの存在により、後述するように接着剤によって延伸固定部42を端子用凹部25に固定する際に、固定強度を向上させることが可能となる。
図2および
図4では、側面凹部42aは、延伸固定部42の一方の側面に設けられている長尺状の凹形状の部分である。また、側面凹部42bは、延伸固定部42の他方の側面に設けられている略半円状の凹形状の部分であり、本実施の形態では2つ設けられている。しかしながら、側面凹部42a,42bは、フープ材の形状やフープ材からの切断等に応じて、種々の形状を採用することが可能である。
【0027】
上方固定部43は、連結コア部22a,22bの上方側に位置する部分である。上方固定部43は、その一端側(Y1側)が延伸固定部42に接続され、その他端側(Y2側)が絡げ部44に接続されている。この上方固定部43は、実装端子部41と共に、連結コア部22a,22bを挟み込む。それにより、金属端子40の上下方向(Z方向)における位置決めを可能としている。本実施の形態では、上方固定部43は、絡げ部44と共に、延伸固定部42よりも幅が狭く設けられている。しかも、X方向においては、2つの上方固定部43は、延伸固定部42の幅方向(X方向)のうち、互いに離れる側に位置していて、それによって互いの上方固定部43の間にスペースを確保している。なお、このスペースは、コイル30の端末31aの一部分を位置させることを可能としている。
【0028】
なお、実装端子部41、延伸固定部42および上方固定部43は、端子基部に対応する。また、上方固定部43は、対向部位に対応する。
【0029】
また、絡げ部44は、上方固定部43の他端部から折り曲げられて構成されている。この折り曲げにより、絡げ部44は、上方固定部43側から、上方側かつ外方側に向かって(上下方向に対して斜めとなる斜め方向に向かって)延伸する。すなわち、絡げ部44と上方固定部43との境界部分(付け根)に端末31aが位置するが、その付け根に位置する端末31aは、絡げ部44と上方固定部43とが垂直をなす場合よりも、絡げ部44と上方固定部43とが互いに閉じる側に位置している。
【0030】
本実施の形態では、絡げ部44は、上方固定部43に対して45度を含む略45度の角度をなす状態で、折り曲げられている。なお、絡げ部44の上方固定部43に対する折り曲げ角度は略45度に限られるものではなく、35度〜55度の範囲内であれば、どのような角度であっても良い。また、35度〜55度以外の角度で折り曲げられていても良い。
【0031】
絡げ部44は、コイル30の端末31aが絡げられる部分である。端末31aを絡げる場合、上方固定部43との付け根に、端末31aが位置し、そこから絡げ部44に沿って所定の巻数だけ、絡げ部44に巻回されている。
【0032】
ただし、絡げ部44に端末31aが絡げられた後には、その絡げ部位の上方側では、溶接により絡げ部44と端末31aとが一体化された一体化部W1が形成される。そのため、溶接部位では、
図4に示すような絡げ部44の端子形状は存在しなく、
図2に示すような一体化部W1が存在する状態となっている。
【0033】
なお、溶接によって一体化部W1を形成することを考慮すると、ワイヤ31の導体部分の材質と、金属端子40の材質とは、同一の材質または同一の材質を主成分とするものであることが好ましい。かかる同一の材質としては、銅が挙げられるが、銅以外の種々の金属材質を用いることは勿論可能である。
【0034】
また、一体化部W1の中心は、付け根に位置する端末31aの中心に対して、Y方向にずれた位置に位置している(後述の
図8参照)。かかるずれた位置としては、一体化部W1が付け根に位置する端末31aとは完全に重ならない位置であることが好ましい。しかし、一体化部W1が付け根に位置する端末31aと若干重なる位置であっても、一体化部W1の冷却により重なる位置での固化がなされると共に、付け根に位置する端末31aが溶けなければ、そのような若干重なる位置であっても良い。
【0035】
続いて、ケース50について説明する。
図5は、ケース50の構成を示す斜視図である。なお、コイル部品10は、
図5に示すようなケース50を備えない構成としても良い。ケース50は、コア20やコイル30等を覆いつつ、コイル部品10のうちケース50以外の部分を収納するものである。このケース50は、プレート状の天面部51を備え、その天面部51は、ケース50の上方側に位置している。また、天面部51からは、下方側に向かって脚部52が延伸している。脚部52は、コイル部品10を平面視したときに(このとき、コイル部品10は矩形状となっている)、矩形状の四隅に位置している。
【0036】
本実施の形態では、脚部52の下端部は、実装端子部41の下面よりも上方に位置している。なお、脚部52の下端部は、コア20の下面よりも上方に位置するようにしても良い。そのため、不図示の実装基板に実装端子部41を接続する際に、脚部52が長すぎて電気的な接続の支障となるのを防止可能となっている。
【0037】
また、ケース50には、コア受部53が設けられている。コア受部53は、コア20の上方側の位置を規定する部材である。すなわち、コア20の巻枠部24には、コイル30が配置されるが、かかるコイル30が位置するスペースを考慮して、コア受部53が下方に延伸する寸法が規定されている。
【0038】
ここで、コア受部53は、
図5に示す構成では合計4つ設けられていて、ケース50のY1側の縁部には1つ、ケース50のY2側の縁部には3つ設けられている。また、ケース50のY1側の縁部では、コア受部53は、X方向の中央部分に位置している。一方、ケース50のY2側の縁部では、コア受部53は、X方向の中央部分に位置するものと、脚部52の隣に位置するものとがある。しかしながら、コア20の上側の位置を安定的に規定可能であれば、コア受部53の個数および位置は、どのようなものであっても良い。
【0039】
また、ケース50には、係止爪54が設けられている。
図5に示すように、係止爪54は、天面部51の下面側から延伸するフック状の部分であり、上述した爪用凹部27に位置する。それにより、ケース50がコア20から外れるのを防止している。なお、本実施の形態では、係止爪54は、連結コア部22aの爪用凹部27に位置するものと、連結コア部22bの爪用凹部27に位置するものの合計2つがあり、それらはケース50のX方向における中央側に設けられていて、その位置が爪用凹部27に対応する位置となっている。
【0040】
<コイル部品10の製造方法について>
続いて、上述したような構成のコイル部品10の製造方法について、以下に説明する。
【0041】
コイル部品10を製造する場合、金属プレートにプレス加工や折り曲げ加工を施す等して、
図4に示すような金属端子40を形成しておく。また、金属端子40の形成とは別に、たとえば磁性材料の焼結等によって、
図3に示すようなコア20を形成しておく。その後に、コア20の端子用凹部25に、延伸固定部42を位置させて、延伸固定部42と端子用凹部25とを接着固定する。この場合、延伸固定部42と端子用凹部25の少なくとも一方に、接着剤を塗布し、その接着剤を固化させて、両者を固定することが好ましい。
【0042】
図6は、延伸固定部42の側面凹部42b付近において、端子用凹部25への固定の様子を示す側断面図である。この
図6に示すように、端子用凹部25に、接着剤を用いて延伸固定部42を接着固定させる場合、延伸固定部42を端子用凹部25に押し付けると、接着剤がはみ出す部分が生じる(以下、このはみ出した部分を、接着固化部61とする)。しかしながら、延伸固定部42には、側面凹部42a,42bが設けられているので、接着固化部61は側面凹部42a,42bに位置する(
図6では、側面凹部42b付近のみを図示しているが、側面凹部42aにおいても同様)。また、接着固化部61は、延伸固定部42の縁部との間で、フィレット状の部分を形成する。そして、フィレット状の部分が固化すると、延伸固定部42は、端子用凹部25に強固に固定される状態となる。
【0043】
また、上述した金属端子40のコア20への固定の後に、コア20の巻枠部24に、ワイヤ31を所定の巻数だけ巻回して、コイル30を形成する。そして、コイル30の形成の後に、ワイヤ31の端末31aを、絡げ部44に所定の巻数だけ絡げる。この絡げの後に、端末31aと絡げ部44とを、溶接する。この溶接においては、たとえばアーク放電を用いたティグ溶接、ミグ溶接、炭酸ガス溶接、マグ溶接や、レーザ光を用いたレーザ溶接を用いることが可能であるが、その他、スポット溶接、ガス溶接、プラズマ溶接等、種々の溶接を用いることが可能である。
【0044】
図7は、コイル部品10における端末31aと絡げ部44との溶接のイメージを示す側面図である。また、
図8は、端末31aと絡げ部44との溶接部位を拡大して示す部分的な側断面図である。
図7および
図8から明らかなように、溶接によって金属溶融部W2(この金属溶融部W2が冷却により固化すると一体化部W1となる)が形成されると、その金属溶融部W2は、上方固定部43と絡げ部44との折り曲げ部位付近である、端末31aが位置する付け根よりも、Y方向にずれた位置に位置している。しかも、金属溶融部W2は、上方固定部43に対して所定の隙間Sを隔てて位置している。そのため、溶接に際して、溶融して柔らかくなっている金属溶融部W2が下方に垂れてきても、垂れてきた金属溶融部W2は、ワイヤ31を完全に覆わずに済む。それにより、ワイヤ31が断線するのを防止可能となっている。
【0045】
また、一体化部W1は、上方固定部43に対して隙間Sを隔てているため、絡げ部44は、バネ性を備える状態となっている。そのため、絡げ部44では、熱衝撃や振動衝撃などの環境負荷が生じても、端末31aに加わる応力を緩和可能となり、それによって端末31aの断線を防止可能となっている。
【0046】
ここで、
図7および
図8のような構成と比較対象としての、従来の構成について説明する。
図9は、従来の端末31aと絡げ部44との溶接部位を拡大して示す部分的な側断面図であり、(A)は金属溶融部W2の形成直後の様子を示し、(B)は、金属溶融部W2が下方に垂れてきた状態を示している。
図9に示す構成では、絡げ部44は、上下方向(Z方向)に沿って延伸しており、
図7および
図8に示すような、絡げ部44が斜め方向に延伸しているものとは異なっている。
【0047】
図9(A)に示すような上方に金属溶融部W2が位置する状態から、
図9(B)に示すように金属溶融部W2が下方に垂れてくると、金属溶融部W2と端末31aとの境界部分Aでは、断線が生じ易くなる。かかる断線は、金属溶融部W2では金属が溶けて柔らかくなっていることが主因として挙げられるが、その他に、端末31aにテンションが掛かっている等によっても断線が生じ易くなる。
【0048】
しかしながら、
図7および
図8に示すような構成では、金属溶融部W2の主要部分は、コイル30側(
図7ではY2側)には存在しなく、それとは逆側(絡げ部44やコア20の外側;
図7ではY1側)に存在している。そのため、金属溶融部W2が下方に垂れても、その一部が、絡げ部44と上方固定部43との境界の付け根Pに位置する端末31aに差し掛かるのみである。
【0049】
また、上述の付け根Pに位置する端末31aは、紙面に直交する方向(X方向)に延伸している。そのため、付け根P付近で端末31aが多少移動しても、金属溶融部W2から離れる訳ではない。しかし、
図9(B)の境界部分A付近の端末31aのように、テンションが掛かるY方向を主要な延伸方向としている場合、少し端末31aが移動すると断線してしまう。すなわち、
図7および
図8に示すような本実施の形態の構成では、金属溶融部W2が形成されても、従来の
図9に示すような構成とは異なり、断線し難くなっている。
【0050】
ここで、金属溶融部W2が形成されると、金属端子40のうち上方固定部43や延伸固定部42のメッキは、ある程度は酸化する等して破壊されてしまう。特に、上方固定部43に金属溶融部W2が接触すると、金属溶融部W2からの熱の伝達により、メッキの破壊が進展してしまう。しかしながら、本実施の形態では、
図7および
図8に示すように、金属溶融部W2は、上方固定部43との間に隙間Sを有する状態で位置している。そのため、上方固定部43や延伸固定部42に熱が直ぐには伝わらず、それによって上方固定部43や延伸固定部42のメッキにダメージが生じるのを防止可能となっている。
【0051】
なお、上述したような、延伸固定部42と端子用凹部25との接着固定よりも、コイル30の形成を先に行うようにしても良い。
【0052】
以上のような溶接を行った後に、ケース50を取り付ける。それにより、
図1に示すようなコイル部品10が形成される。
【0053】
<効果>
以上のような構成のコイル部品10においては、溶接による一体化部W1は、上方固定部43のうち端末31aの付け根が位置する一端側(
図7の一体化部W1ではY1側)よりも、他端側(
図7の一体化部W1ではY2側)に離れた位置で、上方固定部43と対向して設けられている。そのため、溶接時には、金属溶融部W2が、絡げ部44と上方固定部43との境界部分の鉛直方向に位置することを防止可能となる。それにより、
図9(B)に示すように金属溶融部W2が下方に垂れてきて、金属溶融部W2と端末31aとの境界部分Aで断線が生じるのを防止可能となる。
【0054】
また、一体化部W1は、上方固定部43に接触せずに、隙間Sを有する状態で設けられている。それにより、金属溶融部W2は、上方固定部43のうち端末31aの付け根が位置する一端側(
図7の一体化部W1ではY1側)よりも、他端側(
図7の一体化部W1ではY2側)に離れた位置に位置させることが可能となる。それにより、溶接時には、金属溶融部W2が、金属溶融部W2が下方に垂れてきて、金属溶融部W2と端末31aとの境界部分Aで断線が生じるのを防止可能となる。
【0055】
さらに、隙間Sが存在することにより、溶接時には、金属溶融部W2が上方固定部43に接触するのを防止可能となる。それにより、上方固定部43や延伸固定部42に熱が直ぐには伝わらず、それによって上方固定部43や延伸固定部42のメッキにダメージが生じるのを防止可能となる。また、一体化部W1は、上方固定部43に対して隙間Sを隔てているため、絡げ部44は、バネ性を備える状態となっている。そのため、絡げ部44では、熱衝撃や振動衝撃などの環境負荷が生じても、端末31aに加わる応力を緩和可能となり、それによって端末31aの断線を防止可能となる。
【0056】
また、本実施の形態では、絡げ部44は、端末31aの付け根が位置する側が鋭角となるように、上方固定部43に対して傾斜して設けられている。加えて、コイル30は、端末31aの付け根に対して金属端子40を挟んで反対側に位置している。そのため、溶接時に金属溶融部W2が下方に垂れてきても、その金属溶融部W2が端末31aの多くを巻き込むように流動するのを防止できる。それにより、端末31aが断線するのを防止可能となる。
【0057】
さらに、本実施の形態では、絡げ部44は、上方固定部43に対して35〜55度の範囲内で折り曲げられていることが好ましい。絡げ部44がこのような角度で折り曲げられる場合、溶接時に金属溶融部W2が下方に垂れてきても、その金属溶融部W2が端末31aの多くを巻き込むように流動するのを防止できる。また、隙間Sを良好に確保することが可能となる。それにより、上方固定部43や延伸固定部42に熱が直ぐには伝わらず、それによって上方固定部43や延伸固定部42のメッキにダメージが生じるのを防止可能となる。
【0058】
また、本実施の形態では、金属端子40には、延伸固定部42が設けられていて、この延伸固定部42は、コア20の側面に固定される。そのため、延伸固定部42によって、金属端子40をコア20に良好に固定させることが可能となる。
【0059】
また、本実施の形態では、絡げ部44は、延伸固定部42よりも幅が狭く設けられている。このため、絡げ部44における溶接時の熱が、延伸固定部42に直ぐに伝わるのを防止することが可能となる。それにより、延伸固定部42のメッキにダメージが生じるのを一層良好に防止可能となる。
【0060】
さらに、本実施の形態では、延伸固定部42には、その幅方向の中央側に向かって凹む側面凹部42a,42bが設けられている。そのため、接着固化部61を側面凹部42a,42bに位置させることができる。ここで、接着固化部61は、延伸固定部42の縁部との間で、フィレット状の部分を形成するので、延伸固定部42を端子用凹部25に強固に固定することが可能となる。
【0061】
<変形例>
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となっている。以下、それについて述べる。
【0062】
上述の実施の形態においては、絡げ部44は、上方固定部43に対して傾斜する状態に設けられている。しかしながら、絡げ部44は、上方固定部43に対して傾斜するものには限られない。その例を、
図10および
図11に示す。
図10は、本実施の形態の変形例に係る端末31aと絡げ部44の溶接のイメージを示す側面図である。また、
図11は、別の変形例に係る端末31aと絡げ部44の溶接のイメージを示す側面図である。
【0063】
図10の構成では、絡げ部44は、上方固定部43から2回折り曲げられた構成となっている。また、
図11に示す構成では、絡げ部44は、上方固定部43から3回折り曲げられた構成となっている。このような構成としても、一体化部W1は、絡げ部44と上方固定部43との境界部分の鉛直方向に位置しなく、その境界部分からずれた配置となる。そのため、溶接時には、金属溶融部W2が下方に垂れてきて、金属溶融部W2と端末31aとの境界部分Aで断線が生じるのを防止可能となる。
【0064】
また、上述の実施の形態では、コイル部品10として、コモンモードノイズフィルタである場合について説明している。しかしながら、本発明は、コモンモードノイズフィルタ以外のコイル部品について適用することは勿論可能である。たとえば、ノーマルモードノイズフィルタ、インダクタ、トランス等を始めとした各種のコイル部品に本発明を適用することは勿論可能である。
【0065】
また、たとえば
図12に示すような構成のコイル部品10としても良い。
図12は、
図10および
図11とは別の変形例に係るコイル部品10の構成を示す斜視図である。
図12には、棒状のコア20の両端部にキャップ部材60を設け、そのキャップ部材60に金属端子40を取り付ける構成が示されている。そして、金属端子40の絡げ部44には、上述したような一体化部W1が設けられている。このような構成としても、端末31aの断線を良好に防止可能となる。