(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-10-10
(45)【発行日】2023-10-18
(54)【発明の名称】コイル部品及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
H01F 27/29 20060101AFI20231011BHJP
H01F 27/28 20060101ALI20231011BHJP
H01F 41/10 20060101ALI20231011BHJP
【ＦＩ】
H01F27/29 G
H01F27/29 125
H01F27/29 S
H01F27/28 128
H01F41/10 C
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2020035712
(22)【出願日】2020-03-03
(65)【公開番号】P2021141128
(43)【公開日】2021-09-16
【審査請求日】2022-09-29
(73)【特許権者】
【識別番号】000003067
【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100115738
【弁理士】
【氏名又は名称】鷲頭 光宏
(74)【代理人】
【識別番号】100121681
【弁理士】
【氏名又は名称】緒方 和文
(72)【発明者】
【氏名】浅井 雄悟
(72)【発明者】
【氏名】常盤 葵
(72)【発明者】
【氏名】占部 大輔
【審査官】秋山 直人
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１７－５０８２９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－１７９５５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１０－５３４９４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】登録実用新案第３１６８１３３（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２０１９－０９１７３６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｆ ２７／２９
Ｈ０１Ｆ ２７／２８
Ｈ０１Ｆ ４１／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
鍔部及び巻芯部を含むドラム型コアと、前記鍔部に固定された端子金具と、
前記巻芯部に巻回され、端部が前記端子金具に接続されたワイヤと、を備え、
前記鍔部は、前記巻芯部とは反対側に位置する外側面を有し、
前記端子金具は、前記ワイヤを位置決めする位置決め部と、前記ワイヤの端部が溶接されてなる溶接玉と、前記位置決め部と前記溶接玉の間に位置する溶接部とを有し、
前記位置決め部、前記溶接部及び前記溶接玉は、いずれも前記鍔部の外側面上に位置し、
前記溶接部は、前記ワイヤを前記巻芯部の軸方向に挟み込むタブ形状を有しており、
前記溶接玉は、前記鍔部と重ならない突出部を有することを特徴とするコイル部品。
【請求項2】
前記ワイヤは、前記位置決め部の前後において延在方向が変化することを特徴とする請求項１に記載のコイル部品。
【請求項3】
前記位置決め部は、前記ワイヤを挟み込むことによって位置決めすることを特徴とする請求項１又は２に記載のコイル部品。
【請求項4】
鍔部及び巻芯部を含むドラム型コアを用意し、前記鍔部の前記巻芯部とは反対側に位置する外側面上に位置決め部及び溶接部が配置されるよう、前記位置決め部及び溶接部を有する端子金具を前記鍔部に固定する第１の工程と、前記巻芯部にワイヤを巻回し、前記位置決め部によって前記ワイヤの端部を前記溶接部に位置決めした後、前記溶接部を折りたたむことによって、前記ワイヤの端部を前記巻芯部の軸方向に挟み込む第２の工程と、
前記溶接部を加熱することによって前記ワイヤの端部を前記溶接部に溶接し、これにより溶接玉を形成する第３の工程と、を備え、
前記溶接部は前記鍔部と重ならない突出部を有し、これにより前記溶接玉の一部は前記鍔部から突出することを特徴とするコイル部品の製造方法。
【請求項5】
前記第３の工程は、ビームの中心が前記突出部に位置するようレーザービームを照射することによって行うことを特徴とする請求項４に記載のコイル部品の製造方法。
【請求項6】
鍔部及び巻芯部を含むドラム型コアを用意し、前記鍔部の前記巻芯部とは反対側に位置する外側面上に位置決め部及び溶接部が配置されるよう、前記位置決め部及び溶接部を有する端子金具を前記鍔部に固定する第１の工程と、前記巻芯部にワイヤを巻回し、前記位置決め部によって前記ワイヤの端部を前記溶接部に位置決めする第２の工程と、
前記溶接部を加熱することによって前記ワイヤの端部を前記溶接部に溶接し、これにより溶接玉を形成する第３の工程と、を備え、
前記第３の工程は、ビームの中心が前記突出部に位置するようレーザービームを照射することによって行い、
前記溶接部は前記鍔部と重ならない突出部を有し、これにより前記溶接玉の一部は前記鍔部から突出することを特徴とするコイル部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はコイル部品及びその製造方法に関し、特に、ドラム型コアを用いたコイル部品及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ドラム型コアを用いたコイル部品としては、特許文献１に記載されたコイル部品が知られている。特許文献１に記載されたコイル部品は、ドラム型コアの巻芯部に２本のワイヤが巻回されており、２本のワイヤの一端は一方の鍔部に設けられた端子金具に継線され、２本のワイヤの他端は他方の鍔部に設けられた端子金具に継線された構成を有している。特許文献１においては、ワイヤの継線が溶接によって行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１８－１４８０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１に記載されたコイル部品においては、ワイヤが溶接されてなる溶接玉が実装面側に位置している。このため、実使用時において回路基板との干渉を防止するためには、溶接玉を収容する切り欠きをドラム型コアに設ける必要がある。これにより、ドラム型コアのボリュームが大幅に減少することから、磁気特性が低下するという問題があった。
【0005】
したがって、本発明は、ワイヤと端子金具が溶接されてなるコイル部品において、ドラム型コアのボリュームを確保することによって、磁気特性を高めることを目的とする。また、本発明は、このようなコイル部品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明によるコイル部品は、鍔部及び巻芯部を含むドラム型コアと、鍔部に固定された端子金具と、巻芯部に巻回され、端部が端子金具に接続されたワイヤとを備え、鍔部は、巻芯部とは反対側に位置する外側面を有し、端子金具は、ワイヤを位置決めする位置決め部と、ワイヤの端部が溶接されてなる溶接玉を有し、位置決め部及び溶接玉はいずれも鍔部の外側面上に位置し、溶接玉は鍔部と重ならない突出部を有することを特徴とする。
【0007】
本発明によれば、ワイヤの端部が溶接されてなる溶接玉が鍔部の外側面上に位置していることから、実使用時において回路基板との干渉を防止するための切り欠きをドラム型コアに設ける必要がない。これにより、ドラム型コアのボリュームが十分に確保されることから、高い磁気特性を得ることが可能となる。しかも、溶接玉の一部が鍔部と重ならないことから、溶接工程におけるドラム型コアへのダメージも低減される。
【0008】
本発明において、ワイヤは、位置決め部の前後において延在方向が変化しても構わない。また、位置決め部は、ワイヤを挟み込むことによって位置決めするものであっても構わない。これらによれば、ワイヤをより正確に位置決めすることができる。
【0009】
本発明によるコイル部品の製造方法は、鍔部及び巻芯部を含むドラム型コアを用意し、鍔部の巻芯部とは反対側に位置する外側面上に位置決め部及び溶接部が配置されるよう、位置決め部及び溶接部を有する端子金具を鍔部に固定する第１の工程と、巻芯部にワイヤを巻回し、位置決め部によってワイヤの端部を溶接部に位置決めする第２の工程と、溶接部を加熱することによってワイヤの端部を溶接部に溶接し、これにより溶接玉を形成する第３の工程とを備え、溶接部は鍔部と重ならない突出部を有し、これにより溶接玉の一部は鍔部から突出することを特徴とする。
【0010】
本発明によれば、位置決め部及び溶接部が鍔部の外側面上に設けられていることから、ドラム型コアのボリュームが十分に確保することができる。しかも、溶接部の一部が鍔部と重ならないことから、加熱によるドラム型コアへのダメージも低減される。
【0011】
本発明において、溶接部は、ワイヤの端部を挟み込むものであっても構わない。これによれば、ワイヤをより正確に仮固定することができる。
【0012】
本発明において、第３の工程は、ビームの中心が突出部に位置するようレーザービームを照射することによって行っても構わない。これによれば、レーザービームによるドラム型コアへのダメージを低減することが可能となる。
【発明の効果】
【0013】
このように、本発明によれば、ワイヤと端子金具が溶接されてなるコイル部品において、ドラム型コアのボリュームを確保することができる。これにより、高い磁気特性を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【発明を実施するための形態】
【0015】
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。
【0016】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態によるコイル部品１の外観を示す略斜視図である。
図１は、本発明の第１の実施形態によるコイル部品１の外観を示す略斜視図である。
【0017】
本実施形態によるコイル部品１はコモンモードチョークコイルであり、図１に示すように、ドラム型コア１０と、端子金具Ｅ１～Ｅ４と、ワイヤＷ１，Ｗ２とを備えている。ドラム型コア１０の材料としては、フェライトなどの透磁率の高い磁性材料が用いられる。ドラム型コア１０及に用いる磁性材料としては、透磁率μが１０～４０００Ｈ／ｍである材料を用いることが好ましい。
【0018】
ドラム型コア１０は、ｘ方向を軸方向とする巻芯部１３と、巻芯部１３のｘ方向における一端に設けられた鍔部１１と、巻芯部１３のｘ方向における他端に設けられた鍔部１２とを含む。そして、端子金具Ｅ１，Ｅ２は鍔部１１に設けられ、且つ、この順にｙ方向に配列される。また、端子金具Ｅ３，Ｅ４は鍔部１２に設けられ、且つ、この順にｙ方向に配列される。ワイヤＷ１，Ｗ２は巻芯部１３に巻回される。ワイヤＷ１，Ｗ２の一端はそれぞれ端子金具Ｅ１，Ｅ２に接続され、ワイヤＷ１，Ｗ２の他端はそれぞれ端子金具Ｅ３，Ｅ４に接続される。ワイヤＷ１とワイヤＷ２のターン数及び巻回方向は互いに同じである。ワイヤＷ１，Ｗ２は、銅などの芯材をポリアミドイミドなどからなる被覆材によって被覆された構造を有している。被覆材の耐軟化温度は、２５０℃以上であることが好ましい。
【0019】
ドラム型コア１０の鍔部１１，１２は、ｙｚ面を構成する外側面１１Ｓ，１２Ｓと、ｘｙ面を構成する底面１１Ｂ，１２Ｂをそれぞれ有している。そして、端子金具Ｅ１，Ｅ２は、鍔部１１の外側面１１Ｓ及び底面１１Ｂに亘って設けられたＬ字型形状を有し、端子金具Ｅ３，Ｅ４は、鍔部１２の外側面１２Ｓ及び底面１２Ｂに亘って設けられたＬ字型形状を有している。さらに、端子金具Ｅ１～Ｅ４は、外側面１１Ｓ又は１２Ｓを覆う本体部３０と、本体部３０に設けられた位置決め部３１、溶接部３２及び溶接玉３３を有している。外側面１１Ｓ，１２Ｓは、端子金具Ｅ１～Ｅ４で覆われない部分がｘ方向に突出しており、これにより鍔部１１，１２のボリュームが増大されている。
【0020】
図１に示すように、鍔部１１の底面１１Ｂにはｘ方向に延在する溝１１Ｇが設けられ、鍔部１２の底面１２Ｂにはｘ方向に延在する溝１２Ｇが設けられている。そして、巻芯部１３と端子金具Ｅ１，Ｅ２の間に位置するワイヤＷ１，Ｗ２の引き出し部は溝１１Ｇに収容され、巻芯部１３と端子金具Ｅ３，Ｅ４の間に位置するワイヤＷ１，Ｗ２の引き出し部は溝１２Ｇに収容される。これにより、巻芯部１３に巻回された部分のみならず、引き出し部においても、ワイヤＷ１，Ｗ２を互いに沿った状態とすることができるため、Ｓパラメータなどの特性のばらつきが抑制される。
【0021】
溝１１Ｇ，１２Ｇを通過したワイヤＷ１，Ｗ２は、位置決め部３１によってｚ方向に位置決めされ、位置決め部３１に対してｙ方向に隣接する溶接玉３３に溶接される。位置決め部３１は、ワイヤＷ１，Ｗ２を挟み込むようなタブ形状を有しており、位置決め部３１の前後においてワイヤＷ１，Ｗ２の延在方向が変化する。図１に示す例では、ワイヤＷ１，Ｗ２の引き出し部は、溝１１Ｇ，１２Ｇから位置決め部３１の間の区間では－ｚ方向に傾きながら＋ｙ方向又は－ｙ方向に延在し、位置決め部３１から溶接玉３３の間の区間では＋ｙ方向又は－ｙ方向に直線的に延在する。このように、位置決め部３１は、ワイヤＷ１，Ｗ２を挟み込むことによって位置決めするとともに、位置決め部３１の前後においてワイヤＷ１，Ｗ２の延在方向が変化することから、ワイヤＷ１，Ｗ２を正確に位置決めすることができる。
【0022】
溶接玉３３は、溶接部３２とワイヤＷ１，Ｗ２の端部が溶接されてなる金属塊である。溶接部３２は、ワイヤＷ１，Ｗ２を挟み込むようなタブ形状を有しており、溶接によって十分なサイズの溶接玉３３が形成されるよう、位置決め部３１よりも大きなサイズを有している。
【0023】
図２は、本実施形態によるコイル部品１をｘ方向から見た略正面図である。図２に示すように、本実施形態によるコイル部品１をｘ方向から見ると、溶接玉３３の一部は鍔部１１，１２と重ならない突出部３３ａを構成している。また、位置決め部３１と溶接玉３３の間においては、ワイヤＷ１，Ｗ２が露出している。ここで、溶接玉３３に突出部３３ａが設けられるのは、以下に説明する製造プロセスに起因するものである。
【0024】
コイル部品１の製造プロセスにおいては、まず、ドラム型コア１０を用意し、ドラム型コア１０の鍔部１１，１２に端子金具Ｅ１～Ｅ４を固定する。端子金具Ｅ１～Ｅ４の固定は、接着剤を用いて行うことができる。次に、巻芯部１３にワイヤＷ１，Ｗ２を巻回し、位置決め部３１によってワイヤＷ１，Ｗ２の端部を溶接部３２に位置決めする。この時、図３に示すように溶接部３２は開いた状態であり、ワイヤＷ１，Ｗ２のｚ方向位置は、位置決め部３１によって位置決めされる。
【0025】
次に、図４に示すように、溶接部３２を折りたたむことによって、ワイヤＷ１，Ｗ２の端部を溶接部３２によって挟み込む。これにより、ワイヤＷ１，Ｗ２の端部が溶接部３２に仮固定される。この状態で溶接部３２にレーザービームを照射することによって加熱し、ワイヤＷ１，Ｗ２の端部と溶接部３２が一体化した溶接玉３３を形成する。これにより、ワイヤＷ１，Ｗ２の端部が溶接玉３３に強固に固定される。レーザービームの照射においては、図５に示すように、ビームの中心Ｐが溶接部３２の突出部３２ａに位置するように行う。つまり、ｘ方向から見て、最も高温となるビームの中心Ｐが鍔部１１，１２と重ならないよう、レーザービームを照射する。これにより、レーザービームの照射による鍔部１１，１２へのダメージが抑えられ、製品の信頼性を高めることができる。
【0026】
このように、本実施形態によるコイル部品１は、ワイヤＷ１，Ｗ２の端部が溶接によって端子金具Ｅ１～Ｅ４に固定されていることから、ハンダや熱圧着によって継線する場合に比べ、強固に接続することができる。しかも、ワイヤＷ１，Ｗ２の端部が溶接されてなる溶接玉３３が鍔部１１，１２の外側面上に位置していることから、実使用時において回路基板との干渉を防止するための切り欠きをドラム型コア１０に設ける必要がない。これにより、ドラム型コア１０のボリュームが十分に確保されることから、高い磁気特性を得ることが可能となる。さらに、溶接工程においては、ビームの中心Ｐが鍔部１１，１２と重ならないよう、レーザービームを照射していることから、レーザービームの照射による鍔部１１，１２へのダメージを低減することが可能となる。
【0027】
図６は、変形例によるコイル部品１Ａの外観を示す略斜視図である。
【0028】
変形例によるコイル部品１Ａは、溶接部３２がタブ状ではなく、平板状である点において上述したコイル部品１と相違している。その他の基本的な構成は上述したコイル部品１と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【0029】
変形例によるコイル部品１Ａが例示するように、溶接部３２が折りたたみ可能なタブ状である点は必須でなく、溶接部３２を形成可能なボリュームがあれば、平板状であっても構わない。変形例によるコイル部品１Ａの製造プロセスにおいては、図７に示すように、仮止め部３４を有する端子金具Ｅ１～Ｅ４を用いることができる。仮止め部３４は、位置決め部３１とともに、ワイヤＷ１，Ｗ２の端部を平板状の溶接部３２に位置決めするために用いられる。そして、ワイヤＷ１，Ｗ２の端部を溶接部３２上に位置決めした状態で、レーザービームを照射すれば、溶接玉３３を形成することができる。その後、仮止め部３４を切断すれば、変形例によるコイル部品１Ａが完成する。
【0030】
＜第２の実施形態＞
図８は、本発明の第２の実施形態によるコイル部品２の外観を示す略斜視図である。
図８は、本発明の第２の実施形態によるコイル部品２の外観を示す略斜視図である。
【0031】
図８に示すように、本実施形態によるコイル部品２は、板状コア２０をさらに備えている点において、第１の実施形態によるコイル部品１と相違している。板状コア２０の材料としては、フェライトなどの透磁率の高い磁性材料が用いられる。ここで、ドラム型コア１０及び板状コア２０に用いる磁性材料としては、互いに同じものであっても構わないし、互いに異なるものであっても構わない。さらに、本実施形態によるコイル部品２は、鍔部１１，１２の外側面１１Ｓ，１２Ｓが平坦とされている。また、溝１１Ｇ，１２Ｇは、鍔部１１，１２の底面１１Ｂ，１２Ｂとは反対側の面、つまり、板状コア２０と向かい合う面に設けられている。その他の基本的な構成は、第１の実施形態によるコイル部品１と同じであることから、同一の要素には同一の要素を付し、重複する説明は省略する。
【0032】
鍔部１１，１２と向かい合う板状コア２０の表面には、溝１１Ｇ，１２Ｇと重なる位置にｘ方向に延在する溝２０Ｇが設けられている。本実施形態においては、溝１１Ｇ，１２Ｇのサイズが第１の実施形態と比べて縮小されており、これによって鍔部１１，１２のボリュームが増大されている。また、溝１１Ｇ，１２Ｇが狭いことから、溝１１Ｇ，１２Ｇの内部においてワイヤＷ１，Ｗ２が正しくｘ方向に延在し、且つ、互いに沿った状態で位置決めされることから、Ｓパラメータなどの特性のばらつきが抑制される。溝１１Ｇ，１２Ｇが狭いと、製造ばらつきによって溝１１Ｇ，１２ＧからワイヤＷ１，Ｗ２が突出する可能性があるが、この場合であっても、板状コア２０に溝２０Ｇが設けられていることから、ワイヤＷ１，Ｗ２と板状コア２０が干渉することはない。
【0033】
図９は、本実施形態によるコイル部品２をｘ方向から見た略正面図である。図９に示すように、本実施形態においても、溶接玉３３の一部は鍔部１１，１２と重ならない突出部３３ａを構成している。また、位置決め部３１と溶接玉３３の間においては、ワイヤＷ１，Ｗ２が露出している。
【0034】
コイル部品２の製造プロセスにおいては、まず、ドラム型コア１０を用意し、ドラム型コア１０の鍔部１１，１２に端子金具Ｅ１～Ｅ４を固定する。端子金具Ｅ１～Ｅ４の固定は、接着剤を用いて行うことができる。次に、巻芯部１３にワイヤＷ１，Ｗ２を巻回し、位置決め部３１によってワイヤＷ１，Ｗ２の端部を溶接部３２に位置決めする。この時、図１０に示すように溶接部３２は開いた状態であり、ワイヤＷ１，Ｗ２のｚ方向位置は、位置決め部３１によって位置決めされる。
【0035】
次に、図１１に示すように、溶接部３２を折りたたむことによって、ワイヤＷ１，Ｗ２の端部を溶接部３２によって挟み込む。これにより、ワイヤＷ１，Ｗ２の端部が溶接部３２に仮固定される。この状態で溶接部３２にレーザービームを照射することによって加熱し、ワイヤＷ１，Ｗ２の端部と溶接部３２が一体化した溶接玉３３を形成する。これにより、ワイヤＷ１，Ｗ２の端部が溶接玉３３に強固に固定される。レーザービームの照射においては、図５を用いて説明したように、ビームの中心Ｐが溶接部３２の突出部３２ａに位置するように行う。つまり、ｘ方向から見て、最も高温となるビームの中心Ｐが鍔部１１，１２と重ならないよう、レーザービームを照射する。これにより、レーザービームの照射による鍔部１１，１２へのダメージが抑えられ、製品の信頼性を高めることができる。
【0036】
図１２は、変形例によるコイル部品２Ａの外観を示す略斜視図である。
【0037】
変形例によるコイル部品２Ａは、溶接部３２がタブ状ではなく、平板状である点において上述したコイル部品２と相違している。その他の基本的な構成は上述したコイル部品２と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【0038】
このように、溶接部３２は平板状であっても構わない。
【0039】
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。
【符号の説明】
【0040】
１，１Ａ，２，２Ａ コイル部品
１０ ドラム型コア
１１，１２ 鍔部
１１Ｂ，１２Ｂ 底面
１１Ｇ，１２Ｇ 溝
１１Ｓ，１２Ｓ 外側面
１３ 巻芯部
２０ 板状コア
２０Ｇ 溝
３０ 本体部
３１ 位置決め部
３２ 溶接部
３２ａ 突出部
３３ 溶接玉
３３ａ 突出部
３４ 仮止め部
Ｅ１～Ｅ４ 端子金具
Ｐ ビームの中心
Ｗ１，Ｗ２ ワイヤ
１０ ドラム型コア
１１，１２ 鍔部
１１Ｂ，１２Ｂ 底面
１１Ｇ，１２Ｇ 溝
１１Ｓ，１２Ｓ 外側面
１３ 巻芯部
２０ 板状コア
２０Ｇ 溝
３０ 本体部
３１ 位置決め部
３２ 溶接部
３２ａ 突出部
３３ 溶接玉
３３ａ 突出部
３４ 仮止め部
Ｅ１～Ｅ４ 端子金具
Ｐ ビームの中心
Ｗ１，Ｗ２ ワイヤ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】