(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】2024-03-18
(45)【発行日】2024-03-27
(54)【発明の名称】コイル部品
(51)【国際特許分類】
H01F 27/29 20060101AFI20240319BHJP
H01F 17/04 20060101ALI20240319BHJP
H01F 27/28 20060101ALI20240319BHJP
【FI】
H01F27/29 P
H01F27/29 G
H01F17/04 F
H01F27/28 128
(21)【出願番号】P 2020035711
(22)【出願日】2020-03-03
【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
【氏名又は名称】鷲頭 光宏
(74)【代理人】
【識別番号】100121681
【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】特開2019-091889(JP,A)
【文献】特開2001-093756(JP,A)
【文献】特開2009-206352(JP,A)
【文献】特開2011-119379(JP,A)
【文献】特開平11-238634(JP,A)
【文献】特開2019-186414(JP,A)
【文献】特開2004-146662(JP,A)
【文献】特開2017-168538(JP,A)
【文献】特開2003-077730(JP,A)
【文献】中国特許出願公開第107453042(CN,A)
【文献】特開2005-056934(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01F 27/29
H01F 17/04
H01F 27/28
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の鍔部と、第2の鍔部と、前記第1の鍔部と前記第2の鍔部の間に位置し、第1の方向を軸方向とする巻芯部とを含むドラム型コアと、
前記第1の鍔部に設けられた端子金具からなる第1及び第2の端子電極と、
前記第2の鍔部に設けられた端子金具からなる第3及び第4の端子電極と、
前記巻芯部に巻回され、一端が前記第1の端子電極に接続され、他端が前記第3の端子電極に接続された第1のワイヤと、
前記巻芯部に巻回され、一端が前記第2の端子電極に接続され、他端が前記第4の端子電極に接続された第2のワイヤと、
前記第1及び第2の鍔部に固定された板状コアと、を備え、
前記第1及び第2の鍔部は、前記第1の方向と直交する外側面と、前記第1の方向と平行であり、前記外側面と直交する上面及び底面とを有し、
前記板状コアは、前記第1及び第2の鍔部の前記上面と向かい合うよう、前記第1及び第2の鍔部に固定され、
前記第1及び第2の端子電極は、前記第1の鍔部の前記外側面及び前記底面に亘って設けられたL字型形状を有し、
前記第3及び第4の端子電極は、前記第2の鍔部の前記外側面及び前記底面に亘って設けられたL字型形状を有し、
前記第1及び第2の鍔部の前記上面には、溝が設けられており、
前記第1及び第2のワイヤは、前記一端が前記第1及び第2の端子電極のうち前記第1の鍔部の前記外側面を覆う部分にそれぞれ接続されるとともに、前記巻芯部と前記第1及び第2の端子電極の間に位置する引き出し部が前記第1の鍔部に設けられた前記溝内に共通に収容されることにより、前記溝内おいて互いに平行に位置決めされ、前記他端が前記第3及び第4の端子電極のうち前記第2の鍔部の前記外側面を覆う部分にそれぞれ接続されるとともに、前記巻芯部と前記第3及び第4の端子電極の間に位置する引き出し部が前記第2の鍔部に設けられた前記溝内に共通に収容されることにより、前記溝内おいて互いに平行に位置決めされており、
前記第1及び第2の鍔部に設けられた前記溝の深さは、前記第1及び第2のワイヤの径の2倍以上であり、
前記第1及び第2の鍔部に設けられた前記溝の幅は、前記第1及び第2のワイヤの径以上であって、前記第1及び第2のワイヤの径の2倍未満であることを特徴とす
るコイル部品。
【請求項2】
第1の鍔部と、第2の鍔部と、前記第1の鍔部と前記第2の鍔部の間に位置し、第1の方向を軸方向とする巻芯部とを含むドラム型コアと、
前記第1の鍔部に設けられた端子金具からなる第1及び第2の端子電極と、
前記第2の鍔部に設けられた端子金具からなる第3及び第4の端子電極と、
前記巻芯部に巻回され、一端が前記第1の端子電極に接続され、他端が前記第3の端子電極に接続された第1のワイヤと、
前記巻芯部に巻回され、一端が前記第2の端子電極に接続され、他端が前記第4の端子電極に接続された第2のワイヤと、
前記第1及び第2の鍔部に固定された板状コアと、を備え、
前記第1及び第2の鍔部は、前記第1の方向と直交する外側面と、前記第1の方向と平行であり、前記外側面と直交する上面及び底面とを有し、
前記板状コアは、前記第1及び第2の鍔部の前記上面と向かい合うよう、前記第1及び第2の鍔部に固定され、
前記第1及び第2の端子電極は、前記第1の鍔部の前記外側面及び前記底面に亘って設けられたL字型形状を有し、
前記第3及び第4の端子電極は、前記第2の鍔部の前記外側面及び前記底面に亘って設けられたL字型形状を有し、
前記第1及び第2の鍔部の前記上面には、溝が設けられており、
前記板状コアには、前記溝と重なる位置に溝が設けられており、
前記第1及び第2のワイヤは、前記一端が前記第1及び第2の端子電極のうち前記第1の鍔部の前記外側面を覆う部分にそれぞれ接続されるとともに、前記巻芯部と前記第1及び第2の端子電極の間に位置する引き出し部が前記第1の鍔部に設けられた前記溝内に共通に収容されることにより、前記溝内おいて互いに平行に位置決めされ、前記他端が前記第3及び第4の端子電極のうち前記第2の鍔部の前記外側面を覆う部分にそれぞれ接続されるとともに、前記巻芯部と前記第3及び第4の端子電極の間に位置する引き出し部が前記第2の鍔部に設けられた前記溝内に共通に収容されることにより、前記溝内おいて互いに平行に位置決めされており、
前記第1及び第2の鍔部に設けられた前記溝の深さは、前記第1及び第2のワイヤの径よりも小さく、これにより前記第1及び第2のワイヤの一部が前記溝から突出することを特徴とす
るコイル部品。
【請求項3】
前記第1及び第2の鍔部に設けられた溝の側面がテーパー状であ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はコイル部品に関し、特に、ドラム型コアを用いたコイル部品に関する。
【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電極に継線され、2本のワイヤの他端は他方の鍔部に設けられた端子電極に継線された構成を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【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、ワイヤの端部近傍において2本のワイヤが大きく離間することから、例えば、コモンモードチョークコイルとして使用する場合、Sパラメータなどの特性に大きなばらつきが生じるという問題があった。このような問題を解決するためには、鍔部に溝を設け、溝内にワイヤを収容する方法が考えられるが、この場合であっても、溝の形状やサイズによっては、Sパラメータなどの特性のばらつきを十分に抑えることができなかった。
【0005】
したがって、本発明は、ドラム型コアに複数のワイヤが巻回されてなるコイル部品において、Sパラメータなどの特性のばらつきを十分に抑え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、第1の鍔部、第2の鍔部及び第1の鍔部と第2の鍔部の間に位置する巻芯部とを含むドラム型コアと、第1の鍔部に設けられた複数の端子電極と、第2の鍔部に設けられた複数の端子電極と、巻芯部に巻回され、一端が第1の鍔部に設けられた複数の端子電極のいずれかに接続され、他端が第2の鍔部に設けられた複数の端子電極のいずれかに接続された複数のワイヤと、第1及び第2の鍔部に固定された板状コアとを備え、第1及び第2の鍔部には、板状コアと向かい合う面に溝が設けられており、複数のワイヤは、溝内において互いに平行に位置決めされていることを特徴とする。
【0007】
本発明によれば、複数のワイヤが溝内において互いに平行に位置決めされていることから、溝内におけるワイヤの移動などによるSパラメータなどの特性のばらつきを抑えることが可能となる。しかも、鍔部に設けられた溝の上部が板状コアによって閉塞されることから、ワイヤの脱落も防止される。
【0008】
本発明において、板状コアには第1及び第2に設けられた鍔部の溝と重なる位置に溝が設けられていても構わない。これによれば、第1及び第2に設けられた溝の断面サイズを小さく設計しても、ワイヤと板状コアの干渉を防止することが可能となる。
【0009】
本発明において、第1及び第2の鍔部に設けられた溝内における複数のワイヤの占積率は60%以上であっても構わない。これによれば、溝を形成することによるドラム型コアのボリュームの減少が抑えられることから、高い磁気特性を得ることが可能となる。
【0010】
本発明において、複数のワイヤは第1及び第2のワイヤを含み、第1及び第2の鍔部に設けられた溝は第1のワイヤを収容する第1の溝と、第2のワイヤを収容する第2の溝を含み、第1の溝と第2の溝は平行であり、これにより、第1及び第2のワイヤが平行に位置決めされるものであっても構わない。これによれば、溝内において複数のワイヤが干渉することがない。
【0011】
本発明において、第1及び第2の鍔部に設けられた溝の側面がテーパー状であっても構わない。これによれば、コイル部品の作製時においてワイヤを溝内に収容しやすくなることから、作業効率が向上する。しかも、テーパー状の側面によって、溝内におけるワイヤの位置決め効果も高められる。
【発明の効果】
【0012】
このように、本発明によれば、ドラム型コアに複数のワイヤが巻回されてなるコイル部品において、Sパラメータなどの特性のばらつきを十分に抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【
図1】
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2】
図2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3】
図3は、コイル部品1から板状コア20を取り外した状態を示す略斜視図である。
【
図4】
図4は、板状コア20の外観を示す略斜視図である。
【
図5】
図5は、溝11Gを拡大して示す略斜視図である。
【
図6】
図6は、溝11Gの内部におけるワイヤW1,W2の位置を説明するための模式的な断面図である。
【
図7】
図7は、溝11Gの幅Lを広げた例を示す模式的な断面図である。
【
図8】
図8は、第1の変形例による溝11Gの形状を示す模式的な断面図である。
【
図9】
図9は、第2の変形例による溝11Gの形状を示す模式的な断面図である。
【
図10】
図10は、第3の変形例による溝11Gの形状を示す模式的な断面図である。
【
図11】
図11は、第4の変形例による溝11Gの形状を示す模式的な断面図である。
【
図12】
図12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13】
図13は、コイル部品2から板状コア20を取り外した状態を示す略斜視図である。
【
図14】
図14は、第2の実施形態において用いる板状コア20の外観を示す略斜視図である。
【
図15】
図15は、本発明の第3の実施形態によるコイル部品3の外観を示す略斜視図である。
【
図16】
図16は、コイル部品3から板状コア20を取り外した状態を示す略斜視図である。
【
図17】
図17は、第3の実施形態において用いる板状コア20の外観を示す略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
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。
【0015】
<第1の実施形態>
図1及び
図2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。
【0016】
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及び
図2に示すように、ドラム型コア10と、板状コア20と、端子電極E1~E4と、ワイヤW1,W2とを備えている。ドラム型コア10及び板状コア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が、透磁率μが10~4000H/mである材料を用いることが好ましい。
【0017】
図3は、コイル部品1から板状コア20を取り外した状態を示す略斜視図である。
【0018】
図1~
図3に示すように、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、端子電極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、端子電極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。端子電極E1~E4は、例えば端子金具からなる。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電極E1,E2に接続され、ワイヤW1,W2の他端はそれぞれ端子電極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。
【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面を構成し、実使用時において回路基板と向かい合う底面11B,12Bと、xy面を構成し、板状コア20と向かい合う上面11T,12Tをそれぞれ有している。そして、端子電極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、端子電極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。ワイヤW1,W2の一端は、それぞれ端子電極E1,E2のうち外側面11Sを覆う部分に継線され、ワイヤW1,W2の他端は、それぞれ端子電極E3,E4のうち外側面12Sを覆う部分に継線される。継線は、例えば溶接によって行うことができる。
【0020】
図3に示すように、鍔部11の上面11Tにはx方向に延在する溝11Gが設けられ、鍔部12の上面12T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と端子電極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と端子電極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】
【0022】
図4に示すように、板状コア20の表面20Bには、x方向に延在する溝20Gが設けられている。板状コア20の表面20Bは、鍔部11,12の上面11T,12Tと向かい合う面であり、溝11G,12Gと重なる位置に溝20Gが設けられている。
図4に示す例では、溝20Gが板状コア20のx方向における全長に亘って設けられているが、x方向における略中央部においては、溝20Gを省略しても構わない。これによれば、板状コア20のボリュームが増加することから、磁気特性を高めることが可能となる。しかしながら、板状コア20の製造しやすさを考慮すれば、
図4に示すように、溝20Gを板状コア20のx方向における全長に亘って設けることが好ましい。
【0023】
図5は溝11Gを拡大して示す略斜視図であり、
図6は溝11Gの内部におけるワイヤW1,W2の位置を説明するための模式的な断面図である。
【0024】
図5に示すように、溝11Gの内部には、x方向に延在する2本のワイヤW1,W2が平行に収容されている。そして、
図6に示すように、溝11Gの内部においてワイヤW1,W2が平行に位置決めされるよう、溝11Gの形状及びサイズが設計されている。
図6に示す例では、溝11Gのy方向における幅LがワイヤW1,W2の径φの2倍又はこれよりもやや大きいサイズに設計されている。これにより、溝11Gの内部にワイヤW1,W2を収容すると、ワイヤW1,W2が溝11G内において互いに平行に位置決めされる。溝11Gの深さHについては、ワイヤW1,W2の径φよりも大きく設計されている。ここで、溝11Gの深さHが大きすぎると、その分、ドラム型コア10のボリュームが減少することから、溝11Gの深さHについては、ワイヤW1,W2の径φの1.5倍以上、3倍以下とすることが好ましい。
【0025】
但し、溝11Gのy方向における幅LをワイヤW1,W2の径φの2倍ちょうどに設計すると、製造ばらつきなどにより、2本のワイヤW1,W2を溝11Gに正しく収容できないおそれがある。この点を考慮すれば、
図7に示すように、溝11Gのy方向における幅LをワイヤW1,W2の径φの2倍よりもやや大きく設計することが好ましい。この場合、幅Lが大きすぎるとワイヤW1,W2を正しく位置決めすることができず、溝11G内においてワイヤが移動するおそれがあることから、幅Lについては、ワイヤW1,W2の径φの4倍未満に設計することが好ましい。この範囲であれば、ワイヤW1,W2を溝11G内において実質的に平行に保つことができる。
【0026】
また、溝11G内におけるワイヤW1,W2の占積率は、60%以上であることが好ましい。換言すれば、溝11Gに残存する空間が全体の40%未満となるよう、溝11Gの断面積を十分に小さく設計することが好ましい。これによれば、溝11Gを形成することによるドラム型コア10のボリュームの減少が抑えられることから、高い磁気特性を得ることが可能となる。
【0027】
また、第1の変形例である
図8に示すように、溝11Gの側面11Gsは、テーパー状であっても構わない。これによれば、溝11Gの開口幅が広がることから、コイル部品1の作製時においてワイヤW1,W2を溝11G内に収容しやすくなり、作業効率が向上する。しかも、側面11Gsがテーパー状であれば、溝11Gの中心方向へ向かう力がワイヤW1,W2に働くことから、ワイヤW1,W2をより確実に位置決めすることができる。
【0028】
さらに、第2の変形例である
図9に示すように、溝11Gの内部にワイヤW1,W2を縦積みしても構わない。この場合、溝11Gの深さHをワイヤW1,W2の径φの2倍又はこれよりもやや大きいサイズに設計し、溝11Gの幅LをワイヤW1,W2の径φと同じ又はこれよりもやや大きいサイズに設計すればよい。この場合であっても、ワイヤW1,W2を溝11G内において互いに平行に位置決めすることができる。
【0029】
さらに、第3の変形例である
図10に示すように、溝11Gの一方又は両方の側面11Gsをテーパー状とし、且つ、溝11Gの深さHをワイヤW1,W2の径φの2倍又はこれよりもやや大きいサイズに設計するとともに、溝11Gの幅LをワイヤW1,W2の径φ以上、2φ未満に設計しても構わない。これによれば、上側に位置するワイヤW2がテーパー状の側面11GsとワイヤW1によって位置決めされることから、ワイヤW1,W2を互いに平行に位置決めすることができる。
【0030】
また、第4の変形例である
図11に示すように、溝11Gの深さHをワイヤW1,W2の径φよりも小さく設計しても構わない。この場合、ワイヤW1,W2の一部が溝11Gから突出するが、溝11Gと重なる位置には板状コア20に設けられた溝20Gが存在することから、ワイヤW1,W2と板状コア20が干渉することはない。また、溝11Gが浅いことから、ドラム型コア10のボリュームの減少をより抑えることが可能となる。尚、製造ばらつきを考慮しても、ワイヤW1,W2の一部が溝11Gから突出しないことが明確であれば、板状コア20に溝20Gを設ける必要はない。
【0031】
以上、溝11Gに着目して説明したが、溝12Gについても溝11Gと同じ形状及びサイズとすれば良い。
【0032】
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が溝11G,12G内において互いに平行に位置決めされていることから、Sパラメータなどの特性のばらつきが抑えられる。しかも、溝11G,12Gの上部が板状コア20によって閉塞されることから、ワイヤW1,W2の脱落も防止される。また、溝11G,12Gが鍔部11,12のy方向における略中心に設けられていることから、端子電極E1,E2(又はE3,E4)と巻芯部13の間におけるワイヤW1,W2の長さをほぼ一致させることも可能となる。
【0033】
<第2の実施形態>
図12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13は、コイル部品2から板状コア20を取り外した状態を示す略斜視図である。
図14は、第2の実施形態において用いる板状コア20の外観を示す略斜視図である。
【0034】
図12及び
図13に示すように、第2の実施形態によるコイル部品2においては、鍔部11に2つの溝11G
1,11G
2が設けられ、鍔部12に2つの溝12G
1,12G
2が設けられている。板状コア20の表面20Bには、溝11G
1,12G
1と重なる位置に溝20G
1が設けられ、溝11G
2,12G
2と重なる位置に溝20G
2が設けられている。そして、ワイヤW1の引き出し部は溝11G
1,12G
1に収容され、ワイヤW2の引き出し部は溝11G
2,12G
2に収容される。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符号を付し、重複する説明は省略する。
【0035】
本実施形態においても、溝11G1,11G2,12G1,12G2,20G1,20G2はx方向に延在している。これにより、溝11G1,12G1にワイヤW1を収容し、溝11G2,12G2にワイヤW2を収容すると、ワイヤW1,W2の引き出し部は平行に位置決めされる。
【0036】
このように、本実施形態においてはワイヤW1,W2がそれぞれ異なる溝に収容されることから、溝内においてワイヤ同士が接触しない。このため、ワイヤW1,W2の巻回作業のばらつきなどに起因して、溝内でワイヤW1,W2にねじれや傾きが生じにくくなる。
【0037】
<第3の実施形態>
図15は、本発明の第3の実施形態によるコイル部品3の外観を示す略斜視図である。
図16は、コイル部品3から板状コア20を取り外した状態を示す略斜視図である。
図17は、第3の実施形態において用いる板状コア20の外観を示す略斜視図である。
【0038】
図15及び
図16に示すように、第3の実施形態によるコイル部品3においては、鍔部11の溝11Gが-y方向にオフセットして設けられ、鍔部12の溝12Gが+y方向にオフセットして設けられている。これにより、溝11G,12Gの内壁がy方向に露出している。また、板状コア20には、溝11G,12Gと重なる位置にそれぞれ溝20G
3,20G
4が設けられている。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符号を付し、重複する説明は省略する。
【0039】
本実施形態においても、溝11G,12G,20G3,20G4はx方向に延在している。これにより、溝11G,12GにワイヤW1,W2を収容すると、ワイヤW1,W2の引き出し部は平行に位置決めされる。
【0040】
本実施形態によれば、磁束密度の低い領域に溝11G,12Gを設けていることから、ドラム型コア10に溝11G,12Gを設けたことによる磁気特性の低下を抑えることが可能となる。
【0041】
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】
【0042】
1~3 コイル部品
10 ドラム型コア
11 鍔部
11,12 鍔部
11B,12B 底面
11G,12G,11G1,11G2,12G1,12G2,20G1~20G4 溝
11S,12S 外側面
11T,12T 上面
13 巻芯部
20 板状コア
20B 表面
E1~E4 端子電極
W1,W2 ワイヤ