JP2016207941A - コイル部品 - Google Patents

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Abstract

【課題】コモンモードのインピーダンスを維持したまま、ノーマルモードのインピーダンスを高くすることができるコイル部品を提供する。【解決手段】コイル部品１は、トロイダルコア３と、トロイダルコア３に巻回された第１のコイル導体４１および第２のコイル導体４２と、第１のコイル導体４１および第２のコイル導体４２の少なくとも一方のコイル導体に取り付けられたフェライトビーズ６１〜６４とを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、コイル部品に関する。
従来、コイル部品としては、特開平１１−９７２４９号公報（特許文献１）に記載されたものがある。コイル部品は、トロイダルコアと、トロイダルコアに巻回された第１コイルおよび第２コイルとを有する。
特開平１１−９７２４９号公報
ところで、前記従来のコイル部品では、第１コイルおよび第２コイルにノーマルモードの電流が流れると、トロイダルコア内には、第１コイルによる第１磁束と第２コイルによる第２磁束とが発生する。第１磁束と第２磁束は、逆向きであるため、第１磁束と第２磁束は、打ち消しあう。このため、ノーマルモードのインピーダンスを高くすることができない。仮に、第１コイルまたは第２コイルの巻数を多くすると、ノーマルモードのインピーダンスは高くなるが、コモンモードのインピーダンスも高くなる。
そこで、本発明の課題は、コモンモードのインピーダンスを維持したまま、ノーマルモードのインピーダンスを高くすることができるコイル部品を提供することにある。
前記課題を解決するため、本発明のコイル部品は、
トロイダルコアと、
前記トロイダルコアに巻回された第１のコイル導体および第２のコイル導体と、
前記第１のコイル導体および前記第２のコイル導体の少なくとも一方のコイル導体に取り付けられたフェライトビーズと
を備える。
本発明のコイル部品によれば、フェライトビーズは、第１のコイル導体および第２のコイル導体の少なくとも一方のコイル導体に取り付けられる。したがって、コモンモードのインピーダンスを維持したまま、ノーマルモードのインピーダンスを高くできる。
また、一実施形態のコイル部品では、前記フェライトビーズには、１本の前記コイル導体が挿入されている。
ここで、「フェライトビーズに挿入されるコイル導体が１本である」とは、「フェライトビーズの軸に直交する方向の断面において、フェライトビーズ内のコイル導体が１つである」ことをいう。
前記実施形態のコイル部品によれば、フェライトビーズには、１本のコイル導体が挿入されている。したがって、フェライトビーズを小型にでき、フェライトビーズを所望の位置に取り付けることができる。
また、一実施形態のコイル部品では、前記フェライトビーズの軸は、前記トロイダルコアの軸と同心でなく異なる。
前記実施形態のコイル部品によれば、フェライトビーズの軸は、トロイダルコアの軸と同心でなく異なる。したがって、フェライトビーズの取付位置が限定されない。
また、一実施形態のコイル部品では、前記フェライトビーズは、前記コイル導体の端部側に位置する。
前記実施形態のコイル部品によれば、フェライトビーズは、コイル導体の端部側に位置する。したがって、フェライトビーズをコイル導体に取り付け易くなる。
また、一実施形態のコイル部品では、前記フェライトビーズは、前記トロイダルコアの径方向外側に位置する。
前記実施形態のコイル部品によれば、フェライトビーズは、トロイダルコアの径方向外側に位置する。したがって、フェライトビーズのトロイダルコアへの配置の自由度が高くなる。
また、一実施形態のコイル部品では、
前記トロイダルコアを収納するケースを有し、
前記ケースの形状は、前記トロイダルコアの軸方向からみて、矩形であり、
前記フェライトビーズは、前記ケースの角部に位置する。
前記実施形態のコイル部品によれば、フェライトビーズは、ケースの角部に位置する。したがって、ケースの角部のデッドスペースにフェライトビーズを配置でき、デッドスペースを有効利用できる。
本発明のコイル部品によれば、フェライトビーズは、第１コイルおよび第２コイルの少なくとも一方に取り付けられるので、コモンモードのインピーダンスを維持したまま、ノーマルモードのインピーダンスを高くすることができる。
本発明の一実施形態のコイル部品を示す斜視図である。 コイル部品を示す平面図である。 トロイダルコアおよびコイル導体を示す斜視図である。 コイル部品の等価回路を示す回路図である。 コイル部品の周波数とインピーダンスとの関係を示すグラフである。
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態のコイル部品を示す斜視図である。図２は、コイル部品の平面図である。図３は、コイル部品の斜視図である。
図１と図２と図３に示すように、コイル部品１は、ケース２と、ケース２内に収納されたトロイダルコア３と、トロイダルコア３に巻回された第１コイル導体４１および第２コイル導体４２と、第１コイル導体４１および第２コイル導体４２に取り付けられたフェライトビーズ６１〜６４とを有する。コイル部品１は、コモンモードチョークコイルである。
ケース２は、直方体に形成される。ケース２は、開口を有する箱体２１と、箱体２１の開口に取り付けられた蓋体２２とを有する。ケース２は、例えば、ＰＰＳなどの樹脂、または、セラミックスから構成される。箱体２１には、トロイダルコア３が収納されている。箱体２１の形状は、トロイダルコア３の軸方向からみて、矩形である。
蓋体２２には、電極端子５１〜５４が取り付けられている。第１電極端子５１と第２電極端子５２は、蓋体２２の矩形の一辺方向に隣接し、第３電極端子５３と第４電極端子５４は、蓋体２２の矩形の一辺方向に隣接している。第１電極端子５１と第３電極端子５３は、蓋体２２の矩形の他辺方向に対向し、第２電極端子５２と第４電極端子５４は、蓋体２２の矩形の他辺方向に対向している。
トロイダルコア３は、円筒状に形成されている。トロイダルコア３は、例えば、フェライトなどのセラミックスコア、または、金属系コアから構成される。トロイダルコア３は、軸方向に対向する第１端面３１および第２端面３２を有する。第１端面３１は、蓋体２２に対向する。第２端面３２は、箱体２１の底面に対向する。
第１コイル導体４１は、第１電極端子５１と第２電極端子５２との間で、トロイダルコア３に巻回されている。第１コイル導体４１は、第１端部４１１と第２端部４１２とを有する。第１端部４１１は、接合部材７を介して、第１電極端子５１に接続される。第２端部４１２は、接合部材７を介して、第２電極端子５２に接続される。接合部材７は、例えば、はんだである。
第２コイル導体４２は、第３電極端子５３と第４電極端子５４との間で、トロイダルコア３に巻回されている。第２コイル導体４２は、第１端部４２１と第２端部４２２とを有する。第１端部４２１は、接合部材７を介して、第３電極端子５３に接続される。第２端部４２２は、接合部材７を介して、第４電極端子５４に接続される。
第１コイル導体４１のトロイダルコア３に対する巻方向と第２コイル導体４２のトロイダルコア３に対する巻方向とは、逆方向となる。第１コイル導体４１の巻数と第２コイル導体４２の巻数とは、同じである。
第１コイル導体４１は、複数の第１ピン部材４１ａおよび第２ピン部材４１ｂから構成される。第１ピン部材４１ａは、略Ｕ字状に折り曲げられた折曲ピンである。第２ピン部材４１ｂは、略直線状に延在された直線ピンである。
第１、第２ピン部材４１ａ，４１ｂは、接合材により、交互に接合される。隣り合う一対の第１ピン部材４１ａ，４１ａにおいて、一方の第１ピン部材４１ａの一端に第２ピン部材４１ｂの一端を接続し、第２ピン部材４１ｂの他端を他方の第１ピン部材４１ａの一端に接続する。これを繰り返すことにより、複数の第１、第２ピン部材４１ａ，４１ｂは、トロイダルコア３に螺旋状に巻回される。つまり、１つの第１ピン部材４１ａと１つの第２ピン部材４１ｂとによって、１ターンの単位要素が構成される。
第２コイル導体４２は、第１コイル導体４１と同様に、複数の第１ピン部材４２ａおよび第２ピン部材４２ｂから構成される。なお、第１コイル導体４１および第２コイル導体４２は、それぞれ、複数のピン部材から構成しているが、ワイヤにより構成してもよい。
フェライトビーズ６１〜６４は、例えば、ＮｉＺｎ，ＭｎＺｎなどの磁性体から構成される。フェライトビーズ６１〜６４は、筒状に形成されている。
第１フェライトビーズ６１は、第１コイル導体４１の第１端部４１１側に位置する。つまり、第１フェライトビーズ６１は、第１コイル導体４１が第１端部４１１から略１ターン巻回された位置にある。第２フェライトビーズ６２は、第１コイル導体４１の第２端部４１２側に位置する。つまり、第２フェライトビーズ６２は、第１コイル導体４１が第２端部４１２から１ターン巻回された位置にある。
第３フェライトビーズ６３は、第２コイル導体４２の第１端部４２１側に位置する。つまり、第３フェライトビーズ６３は、第２コイル導体４２が第１端部４２１から略１ターン巻回された位置にある。第４フェライトビーズ６４は、第２コイル導体４２の第２端部４２２側に位置する。つまり、第４フェライトビーズ６４は、第２コイル導体４２が第２端部４２２から略１ターン巻回された位置にある。
第１、第２フェライトビーズ６１，６２のそれぞれには、第１コイル導体４１が巻回されておらず、１本の第１コイル導体４１が挿入されている。つまり、第１、第２フェライトビーズ６１，６２のそれぞれには、第１ピン部材４１ａの一部が挿入されている。言い換えると、第１フェライトビーズ６１の軸に直交する方向の断面において、第１フェライトビーズ６１内の第１コイル導体４１は、１つである。第２フェライトビーズ６２においても同様である。
同様に、第３、第４フェライトビーズ６３，６４のそれぞれには、第２コイル導体４２が巻回されておらず、１本の第２コイル導体４２が挿入されている。つまり、第３フェライトビーズ６３の軸に直交する方向の断面において、第３フェライトビーズ６３内の第２コイル導体４２は、１つである。第４フェライトビーズ６４においても同様である。
第１から第４フェライトビーズ６１〜６４のそれぞれの軸は、トロイダルコア３の軸と同心でなく異なる。つまり、第１から第４フェライトビーズ６１〜６４のそれぞれの軸は、トロイダルコア３の軸と平行である。
第１から第４フェライトビーズ６１〜６４は、トロイダルコア３の径方向外側に位置する。つまり、第１から第４フェライトビーズ６１〜６４は、トロイダルコア３の外周面に対向する。
第１から第４フェライトビーズ６１〜６４は、ケース２の角部に位置する。つまり、第１から第４フェライトビーズ６１〜６４は、それぞれ、ケース２の四角に位置する。
図４は、コイル部品１の等価回路である。図２と図４に示すように、コイル部品１は、第１から第３コモンモードチョークコイル７１〜７３と第１から第４ノーマルモードチョークコイル８１〜８４とを有する。
第１コモンモードチョークコイル７１は、第１コイル導体４１における第１端部４１１と第１フェライトビーズ６１との間の部分と、第２コイル導体４２における第１端部４２１と第３フェライトビーズ６３との間の部分と、トロイダルコア３とから構成される。第２コモンモードチョークコイル７２は、第１コイル導体４１における第１フェライトビーズ６１と第２フェライトビーズ６２との間の部分と、第２コイル導体４２における第３フェライトビーズ６３と第４フェライトビーズ６４との間の部分と、トロイダルコア３とから構成される。第３コモンモードチョークコイル７３は、第１コイル導体４１における第２フェライトビーズ６２と第２端部４１２の間の部分と、第２コイル導体４２における第４フェライトビーズ６４と第２端部４２２の間の部分と、トロイダルコア３とから構成される。
第１ノーマルモードチョークコイル８１は、第１フェライトビーズ６１および第１コイル導体４１から構成される。第２ノーマルモードチョークコイル８２は、第２フェライトビーズ６２および第１コイル導体４１から構成される。第３ノーマルモードチョークコイル８３は、第３フェライトビーズ６３および第２コイル導体４２から構成される。第４ノーマルモードチョークコイル８４は、第４フェライトビーズ６４および第２コイル導体４２から構成される。
次に、コイル部品１の動作について説明する。コイル部品１は、ノーマルモード成分のノイズ除去とコモンモード成分のノイズ除去とを行う。
ノーマルモード成分のノイズ除去について説明する。ノーマルモードの電流は、第１コイル導体４１において第１端部４１１から第２端部４１２の方向に流れ、第２コイル導体４２において第２端部４２２から第１端部４２１の方向に流れる。
ノーマルモードの電流が第１コイル導体４１に流れると、トロイダルコア３内には、第１コイル導体４１による第１磁束が発生する。ノーマルモードの電流が第２コイル導体４２に流れると、トロイダルコア３内には、第１磁束とは逆の方向に第２磁束が発生する。トロイダルコア３内の第１磁束と第２磁束とは、打ち消しあうため、第１コイル導体４１とトロイダルコア３、および、第２コイル導体４２とトロイダルコア３は、インダクタンス成分として働かない。
一方、ノーマルモードの電流が第１コイル導体４１に流れると、第１、第２フェライトビーズ６１，６２内には、それぞれ、第１コイル導体４１による磁束が発生する。ノーマルモードの電流が第２コイル導体４２に流れると、第３、第４フェライトビーズ６３，６４内には、それぞれ、第２コイル導体４２による磁束が発生する。このため、第１コイル導体４１と第１、第２フェライトビーズ６１，６２が、インダクタンスとして働き、第２コイル導体４２と第３、第４フェライトビーズ６３，６４が、インダクタンスとして働き、ノーマルモード成分のノイズが除去される。
コモンモード成分のノイズ除去について説明する。コモンモードの電流は、第１コイル導体４１において第１端部４１１から第２端部４１２の方向に流れ、第２コイル導体４２において第１端部４２１から第２端部４２２の方向に流れる。
コモンモードの電流が第１コイル導体４１に流れると、トロイダルコア３内には、第１コイル導体４１による第１磁束が発生する。コモンモードの電流が第２コイル導体４２に流れると、トロイダルコア３内には、第１磁束と同じ方向に第２磁束が発生する。このため、第１コイル導体４１とトロイダルコア３、および、第２コイル導体４２とトロイダルコア３は、インダクタンス成分として働き、コモンモード成分のノイズが除去される。
図５は、コイル部品の周波数とインピーダンスとの関係を示すグラフである。横軸は周波数［Ｈｚ］を示し、縦軸はインピーダンス［Ω］を示す。実線Ｌ１は、本発明の実施例のコモンモードのインピーダンスを示す。点線Ｌ２は、本発明の実施例のノーマルモードのインピーダンスを示す。一点鎖線Ｌ３は、比較例のコモンモードのインピーダンスを示す。二点鎖線Ｌ４は、比較例のノーマルモードのインピーダンスを示す。
本発明の実施例は、図２のコイル部品の構造である。トロイダルコアの材料は、ＭｎＺｎであり、フェライトビーズの材料は、ＮｉＺｎである。比較例は、実施例と比べて、フェライトビーズのない点が異なる。
図５からわかるように、本実施例のコモンモードのインピーダンス（実線Ｌ１）は、比較例のコモンモードのインピーダンス（一点鎖線Ｌ３）と略同じになる。本実施例のノーマルモードのインピーダンス（点線Ｌ２）は、比較例のノーマルモードのインピーダンス（二点鎖線Ｌ４）よりも高くなる。
前記コイル部品１によれば、第１、第２フェライトビーズ６１，６２は、第１コイル導体４１に取り付けられ、第３、第４フェライトビーズ６３，６４は、第２コイル導体４２に取り付けられる。したがって、コモンモードのインピーダンスを維持したまま、ノーマルモードのインピーダンスを高くできる。また、フェライトビーズ６１〜６４の材料をトロイダルコア３の材料と異ならせることができて、ノーマルモードのインピーダンスの自由度が高くなる。
また、第１、第２フェライトビーズ６１，６２のそれぞれには、１本の第１コイル導体４１が挿入され、第３、第４フェライトビーズ６３，６４のそれぞれには、１本の第２コイル導体４２が挿入されている。したがって、フェライトビーズ６１〜６４を小型にでき、フェライトビーズ６１〜６４を所望の位置に取り付けることができる。
また、第１、第２フェライトビーズ６１，６２のそれぞれは、第１コイル導体４１の端部４１１，４１２側に位置し、第３、第４フェライトビーズ６３，６４のそれぞれは、第２コイル導体４２の端部４２１，４２２側に位置する。したがって、フェライトビーズ６１〜６４をコイル導体４１，４２に取り付け易くなる。
また、フェライトビーズ６１〜６４の軸は、トロイダルコア３の軸と同心でなく異なる。したがって、フェライトビーズ６１〜６４の取付位置が限定されない。
また、フェライトビーズ６１〜６４は、トロイダルコア３の径方向外側に位置する。したがって、フェライトビーズ６１〜６４のトロイダルコア３への配置の自由度が高くなる。
また、フェライトビーズ６１〜６４は、ケース２の角部に位置する。したがって、ケース２の角部のデッドスペースにフェライトビーズ６１〜６４を配置でき、デッドスペースを有効利用できる。
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。
前記実施形態では、フェライトビーズの数量は、４つであるが、少なくとも１つであってもよい。
前記実施形態では、複数のフェライトビーズは、第１コイル導体および第２コイル導体に取り付けられているが、第１コイル導体または第２コイル導体に取り付けられていてもよい。
前記実施形態では、フェライトビーズは、トロイダルコアの径方向外側に位置しているが、トロイダルコアの径方向内側に位置してもよい。この場合、トロイダルコア内のデッドスペースを有効利用できる。
前記実施形態では、ケースは、矩形であるが、円形などであってもよい。
１ コイル部品
２ ケース
２１ 箱体
２２ 蓋体
３ トロイダルコア
３１ 第１端面
３２ 第２端面
４１ 第１コイル導体
４１１ 第１端部
４１２ 第２端部
４２ 第２コイル導体
４２１ 第１端部
４２２ 第２端部
５１〜５４ 電極端子
６１〜６４ フェライトビーズ
７１〜７３ コモンモードチョークコイル
８１〜８４ ノーマルモードチョークコイル

Claims (6)

  1. トロイダルコアと、
    前記トロイダルコアに巻回された第１のコイル導体および第２のコイル導体と、
    前記第１のコイル導体および前記第２のコイル導体の少なくとも一方のコイル導体に取り付けられたフェライトビーズと
    を備えるコイル部品。
  2. 前記フェライトビーズには、１本の前記コイル導体が挿入されている、請求項１に記載のコイル部品。
  3. 前記フェライトビーズの軸は、前記トロイダルコアの軸と同心でなく異なる、請求項１または２に記載のコイル部品。
  4. 前記フェライトビーズは、前記コイル導体の端部側に位置する、請求項１から３の何れか一つに記載のコイル部品。
  5. 前記フェライトビーズは、前記トロイダルコアの径方向外側に位置する、請求項１から４の何れか一つに記載のコイル部品。
  6. 前記トロイダルコアを収納するケースを有し、
    前記ケースの形状は、前記トロイダルコアの軸方向からみて、矩形であり、
    前記フェライトビーズは、前記ケースの角部に位置する、請求項１から５の何れか一つに記載のコイル部品。
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