JP2006032559A - コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】 コアロスが低く直流重畳特性に優れ、製造および実装の容易なコイル部品を提供する。
【解決手段】 コイル部品１は、巻線３、巻芯５およびロ字状コア１３を有する。ロ字状コア１３は、厚みが均一かつ一体的に形成され、対向する２側面が開口をなす箱型形状である。巻線３は、両端が電極９、１１として形成されている。電極９、１１は、開口部１４側のベース１５の所定位置に配置されている。巻芯５は、ロ字状コア１３内部に配置されており、側面に巻線３が巻回されている。ロ字状コア１３と巻芯５とは別体に形成されている。ロ字状コア１３は、巻芯５より絶縁抵抗が高いＮｉ系フェライトで構成し、ロ字状コア１３と巻線３および他の部品との絶縁性を高めている。巻芯５は、Ｍｎ系フェライトで構成し、直流重畳特性を良好にしつつコアロスを低減している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、各種電子機器に用いられるコイル部品に関する。

巻線の内部空間にE型の枠コアの中脚部を上側から挿入し、下側にI型の枠コアを配置した構成のコイル部品が知られている。このコイル部品を構成する中脚部とI型の枠コアとの間には、磁気ギャップとなる空隙部が設けられている。E型の枠コアは、I型の枠コアよりも最大磁束密度が大きく、I型の枠コアは、E型の枠コアよりも透磁率が大きくなっている。このように２分割の枠コアを異なる材質で形成することで、インダクタンス値などの特性を確保しつつ、漏れ磁束を低減している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−１６７９３２号公報（第３−４頁、第１図）

しかし、従来の上記コイル部品では、磁気ギャップを中脚部の下側にしか形成することができず、直流重畳特性等を十分に向上させることができない。また、Ｅ型の枠コアとしてコアロスの大きな材料が用いられている。さらに、枠コアが２分割されているため漏れ磁束が多く、コアロスがさらに大きくなってしまうという問題がある。

そこで、本発明は、直流重畳特性を向上させ、かつコアロスの少ないコイル部品を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための第１の発明は、少なくとも一側面が開口をなし、ニッケル系フェライトで形成された箱型形状の枠コアと、ワイヤを所定回数巻回した巻線と、枠コア内部に配置されており、側面に前記巻線が巻回され、枠コアと別体にマンガン系フェライトで形成された巻芯とを有することを特徴としている。枠コアは、巻芯よりも絶縁抵抗値が高い磁性材料で形成されることが好ましく、巻芯は、枠コアよりも最大磁束密度が高い磁性材料で形成されていることが好ましい。

このような構成によると、枠コアは絶縁抵抗を高くして、巻芯や隣接の部品等との絶縁を保つ。磁束密度の高い巻芯は、高い最大磁束密度を持たせて直流重畳特性を良好にし、コアロスも低減する。

枠コアは、厚みが均一かつ一体的に形成され、対向する２側面が開口をなす箱型形状であるようにしてもよい。このような構成によると、枠コアが小型化され、製造も容易である。

また、巻芯の上下面と、枠コアとの間には、それぞれ磁気ギャップが設けられることが好ましい。磁気ギャップによって、直流重畳特性を調整することが可能になる。

本発明のコイル部品によれば、直流重畳特性を向上させコアロスは低減しながら外部との絶縁性を高めることができ、特性、製造および実装の点で有利であるという優れた効果を奏し得る。

本発明の１実施の形態によるコイル部品について図１から図６を参照しながら説明する。図１は、コイル部品１の概略斜視図、図２は、図１に示した切断線ＩＩ−ＩＩに沿って切断したときの断面図である。図１に示すように、コイル部品１は、巻線３、巻芯５、枠コアたるロ字状コア１３、ベース１５等を有している。

図１及び図２に示すように、ベース１５上にはロ字状コア１３が配置され、ロ字状コア１３を構成する底板１３ａはベース１５に固着されている。ベース１５は略平板状をなし、例えば、絶縁性の樹脂で形成されている。ベース１５の一辺側には、凹部２３、２５が形成され、凹部２３、２５に、巻線３の電極９、１１が配置されている。

ロ字状コア１３の底板１３ａ上にはスペーサ１９が配置され、スペーサ１９上に巻芯５が載置されている。スペーサ１９は、例えば、カプトンテープ等のポリイミド製の樹脂シートである。

巻芯５の周面には巻線３が巻かれている。巻線３は、巻芯５の上面と下面との間に巻かれており、巻線３の最上部は、巻芯５の上面と同じか下部に位置する。巻芯５の上面とロ字状コア１３の間には空隙が形成されている。即ち、巻芯５はその上面と下面の何れもロ字状コア１３には接しておらず、空隙が形成されている。この空隙は磁気ギャップとして作用する。

図１に示すように、巻線３は１本の平角線を所定回数巻回し、両端部分は開口部１４に向かってほぼ平行に延びている。巻線３の両端部分は、開口部１４付近では樹脂で固定されている。巻線３の両端部分は、開口部１４から出たところで下方に屈曲されて、ベース１５に形成された切り込み部内に屈曲部がはめ込まれている。ベース１５の切り込み部にはめ込まれた巻線３の両端部は、それぞれコイル部品１の電極９、１１として機能する。電極９、１１は、巻線３の端部を扁平に潰した後、幅を巻線３の幅に揃えるように切断し、さらに表面の被覆を剥離してはんだを被せたものである。また、巻線３と、巻芯５とは所定部分を樹脂で接着されている。樹脂としては、例えばエポキシ樹脂を用いることができる。

電極９、１１が備えられた側と対向する側面側のベース１５には、ダミー端子（図示せず）が設けられている。ダミー端子は、コイル部品１を基板に装着する際にコイル部品１の実装安定性、および固着強度を増すために設けられた固定用端子である。また、ダミー端子側の巻線３の一部は、ロ字状コア１３の底板１３ａに樹脂で固定されている。

以下、個々の構成要素について説明する。図３に示すように、巻線３は断面が略長方形の一本の平角線で形成される。この平角線は、例えば、エポキシ変性アクリル樹脂により被覆されている。巻線３の両端部の電極９、１１は、巻線３がロ字状コア１３に組み込まれる前に、２箇所がほぼ直角方向に屈曲されており、この屈曲部をベース１５の所定位置に合わせてロ字状コア１３に組み込むことで、巻線３の位置決めが可能となっている。

図４に示すように、巻芯５は円柱形状をなし、ロ字状コア１３よりも最大磁束密度が大きい磁性材料、例えば、マンガン（Ｍｎ）および亜鉛（Ｚｎ）を主成分とするＭｎ系フェライトで構成される。巻芯５の下面から上面までの高さは、ロ字状コア１３の内部の高さよりも低く、ロ字状コア１３との間に磁気ギャップが形成されるようになっている。また、巻線３が、巻芯５の高さ方向範囲内に巻回されるよう、巻芯３の高さは巻線３の巻回部分の高さよりも高くなければならない。

図５に示すように、巻芯５の下面にスペーサ１９が樹脂により接着され、その後巻芯５に巻線３が巻回される。巻線３の両端はコ字状に屈曲されて電極９、１１として機能する。

図６に示すように、ロ字状コア１３は、底板１３ａ、天板１３ｃ、および２つの側板１３ｂ、１３ｄを有し、対向する２側面が開口した箱型のコアである。底板１３ａ、天板１３ｃ、および２つの側板１３ｂ、１３ｄは、厚さが均一で一体に形成されている。ロ字状コア１３は、巻芯５よりも絶縁抵抗が高い磁性材料、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）等を主成分とするＮｉ系フェライト等で形成される。このロ字状コア１３内部にコイル３５が挿入され、巻線３の所定部分とロ字状コア１３とが固定されて、コイル部品１をなす。

以上説明したように、本実施の形態によるコイル部品１によれば、ロ字状コア１３は巻芯５よりも絶縁抵抗の高い磁性材料で構成されているので、ロ字状コア１３と巻線３あるいは他の部品との間の絶縁を確保することが可能である。また、磁束密度の高い中心部分に配置される巻芯５は、Ｍｎ系フェライトで構成されており、巻芯５、ロ字状コア１３共にＮｉ系フェライト等を用いる場合に比べて、コアロスを低減でき、インダクタンス値、直流重畳特性等、コイル部品１の特性改善に大きく寄与する。

ロ字状コア１３の底板１３ａ、天板１３ｃ、および２つの側板１３ｂ、１３ｄは均一な厚みに形成されているので、小型化が可能である。また、ロ字状コア１３は一体に形成されているので、接合面を研磨する必要がなく、製造が容易である。さらに、接合部分から磁束が漏れることがないので、周りの部品に悪影響を及ぼしたり、交流銅損を増大させたりすることがない。

巻線３の両端部が電極９、１１となっており、基板に巻線３が直接接続できるので、漏れ磁束による影響を最小限にとどめることができ、交流銅損が小さい。また、電極と巻線とをはんだ等により接続する必要がなく、断線の危険性がないとともに、直流抵抗が小さく、直流抵抗値の部品毎のばらつきもない。電極９と電極１１は、開口部１４の同一の一辺側に配置されているので、対向する開口側には磁束が漏れることがない。さらに、電極９、１１をベース１５の凹部２３、２５にはめ込むことで巻線３および巻芯５のロ字状コア１３内での位置決めが可能であり、コイル部品１の部品毎のインダクタンスその他特性上のばらつきを軽減することができる。

巻芯５には接合面がないので、研磨工程が不要で製造が容易である。また、巻芯５は、ロ字状コア１３とは別体に形成されており、ロ字状コア１３との間に磁気ギャップを形成することが容易である。

ロ字状コア１３と、巻芯５との間に磁気ギャップを設けたことで、ロ字状コア１３と巻芯５との間の磁束密度の飽和を軽減することが可能になる。これにより、コイル部品１の直流重畳特性を向上させることができる。特に、ロ字状コア１３と巻芯５の上面および下面との間の２つの磁気ギャップとしての距離は同等に近いことが、直流重畳特性の向上およびコイル部品１の小型化という観点から好ましい。

ベース１５を、ロ字状コア１３の底板１３ａに接して配置したので、電極９、１１とロ字状コア１３との間の絶縁が確実である。ダミー端子を設けたので、コイル部品１の基板への実装安定性、および固着強度を増すことができる。

コイル部品１において、巻線３は巻芯５の上面と下面との間に巻回されている。また、ロ字状コア１３は一体に形成されているので、接合面から磁束が漏れることがない。よって、例えばＥ型のコアを採用している他のコイル部品と比較して、巻線３による交流抵抗を半分近くまで軽減させることが可能となる。また、巻線３は断面が略長方形の平角線を用いており、断面が円形のワイヤに比べて断面積を大きくとることができるので、銅損を下げることができる。

本発明によるコイル部品は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、図７に示すように、ロ字状コア１３に替えて、枠コア４５を用いるようにしてもよい。枠コア４５は、平板形状のコア４１と、Ｃ型形状のコア４３とで構成されている。コア４１は、コア４３の上部を塞ぐように配置され、枠コア４５となる。枠コア４５は、例えば、Ｎｉ系フェライトで構成される。このとき、コア４１とコア４３との接合面は研磨されていることが好ましい。また、コア４１を下部に、コア４３を上部に配置してもよい。Ｃ型のコアを２つ組み合わせてもよい。

コイル部品１において、ベース１５はロ字状コア１３の底板１３ａ全体に形成されていたが、一部に形成されるようにしてもよい。また、ロ字状コア１３は絶縁抵抗が高いので、ベース１５は必ずしも配置されなくともよい。これにより、コイル部品１をさらに小型化することができる。このときダミー端子は、ロ字状コア１３の開口部１４と対向する側の開口部に設けることが可能である。

巻芯５の下面とロ字状コア１３との間にシート状のスペーサ１９を介挿しているが、スペーサ１９はこのようなシート状の部材には限定されない。例えば、樹脂にガラスビーズを混入させた材料等、均一な厚みが得られ、磁気抵抗がロ字状コア１３よりも大きく磁気ギャップとしての作用が可能なものであれば、スペーサとして用いることができる。

巻芯５の形状は円柱形状には限定されず、断面が楕円や、角が曲線の略四角形の柱状等でもよい。また、ロ字状コア１３の形状も、厚みが均一で、一体に形成されていれば、例えば、底板１３ａ、天板１３ｃ、および２つの側板１３ｂ、１３ｄの互いの接続部が直線をなさず、曲線状になっているような形状でもよい。

本発明のコイル部品は、パーソナルコンピュータの電源系等、電子機器に用いることができる。

本実施の形態によるコイル部品1の斜視図である。 コイル部品１の断面図である。 巻線３の斜視図である。 巻芯５の斜視図である。 コイル３５の斜視図である。 ロ字状コア１３の斜視図である。 枠コア４５の斜視図である。

符号の説明

１．．．コイル部品
３．．．巻線
５．．．巻芯
９、１１．．．電極
１３．．．ロ字状コア
１５．．．ベース
１９．．．スペーサ

Claims (4)

1. 少なくとも一側面が開口をなし、ニッケル系フェライトで形成された箱型形状の枠コアと、
   ワイヤを所定回数巻回した巻線と、
   前記枠コア内部に配置されており、周面に前記巻線が巻回され、前記枠コアと別体にマンガン系フェライトで形成された巻芯と、
   を有することを特徴とするコイル部品。
2. 少なくとも一側面が開口をなし、一体または分割可能に形成された箱型形状の枠コアと、
   ワイヤを所定回数巻回した巻線と、
   前記枠コア内部に配置されており、側面に前記巻線が巻回され、前記枠コアと別体に形成された巻芯と、
   を有し、
   前記枠コアは、前記巻芯よりも絶縁抵抗値が高い磁性材料で形成され、
   前記巻芯は、前記枠コアよりも最大磁束密度が高い磁性材料で形成されていることを特徴とするコイル部品。
3. 前記枠コアは、厚みが均一かつ一体的に形成され、対向する２側面が開口をなす箱型形状であることを特徴とする請求項1または２のいずれかに記載のコイル部品。
4. 前記巻芯の上下面と、前記枠コアとの間には、それぞれ磁気ギャップが設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のコイル部品。

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