JP2019050318A - ドラム状コアおよびコイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】金型のキャビティ形状の不具合等が影響して、ドラム状コアの鍔部の稜線部分に膨れ形状部分が生じることがあるが、膨れ形状部分が発生しても、ドラム状コアの損傷を低減できるようにする。【解決手段】鍔部３５における側面３９の中央領域５６において、ストレート面５７が形成され、外側領域５５においては、外側勾配面５９が形成される。また、外側領域５５において、外側勾配面５９と外側端面３８とが交わる稜線部分が、外側第１アール面６０によって面取りされる。このようにして、外側第１アール面６０を超えた位置に膨れ形状部分が発生したとしても、ストレート面５７よりも鍔部３５内側に後退した外側勾配面５９に膨れ形状部分が発生することになり、膨れ形状部分が突出する度合および確率を低減できる。【選択図】図４

Description

この発明は、コイル部品において巻線を配置するための巻芯部を備えるドラム状コア、および当該ドラム状コアを用いて構成されるコイル部品に関するもので、特に、ドラム状コアにおいて巻芯部の互いに逆の端部にそれぞれ設けられた鍔部の形態についての改良に関するものである。

この発明にとって興味ある技術として、たとえば特開２０１１−２２３０２５号公報（特許文献１）に記載されたものがある。特許文献１には、以下のような構成を備えるドラム状コアが記載されている。

ドラム状コアは、セラミックからなり、巻線を配置するための巻芯部と、巻芯部の互いに逆の端部にそれぞれ設けられた第１および第２の鍔部と、を備えている。また、このドラム状コアの平面寸法は、長手方向において１．１ｍｍ以下であり、短手方向において０．６ｍｍ以下である。

このようなドラム状コアにおいて、鍔部の稜線を跨ぐように端子電極を形成したとき、端子電極の厚みが鍔部の稜線および角の部分で薄くなってしまうという課題に遭遇する。また、巻線の端部を熱圧着によって端子電極に接続しようとしたとき、鍔部の稜線が形成するエッジが巻線の端部に食い込み、巻線がエッジによって切断されてしまうという課題にも遭遇する。

そこで、これらの課題を解決するため、特許文献１では、鍔部の角および稜線に曲率半径５μｍ以上かつ２５μｍ以下の曲面を付与することが提案されている。

特開２０１１−２２３０２５号公報

本件発明者は、特許文献１に記載のように、鍔部の角および稜線に曲面（アール面）を付与した設計を行なった場合であっても、成形後のドラム状コアが意図した形状とならない場合があることを発見した。

このことを、図５を参照して具体的に説明する。図５には、ドラム状コア１の一部、すなわち、軸線方向に延びる形状の巻芯部２の一部、ならびに巻芯部２の軸線方向の互いに逆の端部にそれぞれ設けられた２つの鍔部のうちの一方の鍔部３の一部が断面図で示されている。

成形後のドラム状コア１には、図５に示されるように、膨れ形状部分４が鍔部３の側面５と外側端面６とが交わる稜線のアール部分を越えた領域に形成される場合がある。このような膨れ形状部分４は、ドラム状コア１の外形から突出するため、コイル部品の製造工程でのドラム状コア１の取り回し時や、コイル部品製造後の実装工程などにおいて、ここに外力が集中しやすく、そのため、ドラム状コア１が損傷する可能性がある。

そこで、この発明の目的は、上記のような膨れ形状部分が発生しても、損傷を低減できるドラム状コアおよび当該ドラム状コアを用いて構成されるコイル部品を提供しようとすることである。

この発明は、軸線方向に延びる形状であって、巻線を配置するための巻芯部と、巻芯部の軸線方向の互いに逆の端部にそれぞれ設けられた第１および第２の鍔部と、を備える、コイル部品において用いられるドラム状コアにまず向けられる。

上記第１および第２の鍔部の各々は、巻芯部側に向きかつ巻芯部の各端部を位置させる内側端面と、内側端面の反対側の外側に向く外側端面と、内側端面と外側端面とを連結し、かつ互いに逆方向に向く第１および第２の側面と、を有している。

このようなドラム状コアにおいて、前述した技術的課題を解決するため、第１および第２の側面の各々について、内側端面側の内側領域と、外側端面側の外側領域と、内側領域および外側領域間に挟まれた中央領域と、に３分割したとき、中央領域においては、巻芯部の軸線方向と平行な方向に延びるストレート面が形成され、外側領域においては、ストレート面の外側端面側の端縁またはその近傍から外側端面の中心部に近づく方向に傾斜する外側勾配面と、外側勾配面から続き外側端面に接続する曲面状の外側第１アール面と、が形成されていることを特徴としている。

上記構成により、外側第１アール面を超えた位置に膨れ形状部分が発生したとしても、ストレート面よりも鍔部内側に後退した外側勾配面に膨れ形状部分が発生することになるため、膨れ形状部分がストレート面（コア外形）よりも突出する度合および確率を低減できる。

この発明において、巻芯部の軸線方向に測定した、ストレート面の外側領域側の端縁と外側端面との間の最小寸法は、０．１０ｍｍ以上であったり、外側端面と内側端面との間の寸法の３０％以上かつ５０％以下であったりすることが好ましい。このように寸法が選ばれることにより、巻芯部の軸線方向に測定した外側勾配面の寸法がより大きくなるので、膨れ形状部分がストレート面（コア外形）よりも突出する度合および確率をより確実に低減できる。

また、この発明において、巻芯部の軸線方向に直交する方向であって、第１および第２の側面間を結ぶ方向にそれぞれ測定した、ストレート面から外側勾配面の外側端面側の端縁までの最小寸法は、０．００４ｍｍ以上であったり、第１および第２の側面間の寸法の０．４％以上であったり、ストレート面から外側第１アール面の外側端面側の端縁までの最小寸法は、０．０６ｍｍ以上であったり、第１および第２の側面間の寸法の５％以上かつ１／３以下であったりすることがより好ましい。このように寸法が選ばれることにより、外側勾配面の傾斜がより大きくなるので、膨れ形状部分がストレート面（コア外形）よりも突出する度合および確率をより確実に低減できる。

また、この発明において、好ましくは、外側領域において、外側勾配面から続きストレート面に接続する曲面状の外側第２アール面が形成される。この構成によれば、外側勾配面とストレート面とが交わる部分が鋭利となることを抑制でき、ドラム状コアの損傷をより低減できる。

この発明において、第１および第２の側面の各々は、内側領域において、ストレート面の内側端面側の端縁またはその近傍から内側端面の中心部に近づく方向に傾斜する内側勾配面と、内側勾配面から続き内側端面に接続する曲面状の内側第１アール面とを形成していることが好ましい。この構成によれば、仮に内側にも膨れ形状部分が発生しても、膨れ形状部分がストレート面（コア外形）より突出する度合および確率を低減できる。

また、この発明に係るドラム状コアはセラミックからなることが好ましい。セラミックからなるドラム状コアは、たとえば樹脂からなるドラム状コアに比べて、損傷がより生じやすいため、この発明による効果がより顕著に発揮される。

好ましくは、この発明に係るドラム状コアに備える第１および第２の鍔部の各々は、内側端面と外側端面とを連結するとともに、第１の側面と第２の側面とを連結する、実装時において実装基板側に向けられる底面と、底面の反対側の天面と、をさらに有し、第１および第２の鍔部の各々の底面に端子電極がそれぞれ設けられる。このように、端子電極が底面に設けられることにより、電極形成面は電極に覆われるため、コア（コイル部品）取り回し時に直接外部に触れないので、ここで多少突出部分が生じても問題はない。また、外側勾配面を形成しストレート面が小さくなると、コイル部品の実装性などに影響が出るが、端子電極が底面に設けられると、このような問題を回避できる。

この発明は、上述したドラム状コアを用いて構成されたコイル部品にも向けられる。すなわち、この発明に係るコイル部品は、上述したドラム状コアと、巻芯部に巻回され、かつ端子電極に接続された、少なくとも１本の巻線と、を備えることを特徴としている。

この発明に係るコイル部品において、第１および第２の鍔部の各々の天面間に渡された板状コアをさらに備えていてもよい。

この発明に係るドラム状コアによれば、膨れ形状部分がストレート面（コア外形）よりも突出する度合および確率を低減でき、コイル部品の製造工程でのドラム状コアの取り回し時や、コイル部品製造後の実装工程などにおける、ドラム状コアの損傷を低減することができる。

この発明の一実施形態によるドラム状コア３０を備えるコイル部品３１の外観を、実装基板に向けられる面を上方にして示す斜視図である。 図１に示したコイル部品３１に備えるドラム状コア３０を単独で示す斜視図である。 図２に示したドラム状コア３０の縦断面図である。 図２に示したドラム状コア３０における第１の鍔部３５の第１の側面３９側の断面形状を拡大して示す模式図である。 従来のドラム状コア１の一部を示す断面図である。

まず、図１ないし図３を参照して、この発明の一実施形態によるドラム状コア３０を備えるコイル部品３１について説明する。図１および図２では、コイル部品３１またはドラム状コア３０が、実装基板に向けられる面を上方にして示されている。図示したコイル部品３１は、たとえばコモンモードチョークコイルを構成するものである。

コイル部品３１に備えるドラム状コア３０は、軸線４８（図３参照）方向に延びる形状であって、巻線３２および３３を配置した巻芯部３４と、巻芯部３４の軸線４８方向の互いに逆の端部にそれぞれ設けられた第１および第２の鍔部３５および３６と、を備える。ドラム状コア３０は、電気絶縁性材料、より具体的には、アルミナのような非磁性体、フェライトのような磁性体、または樹脂などから構成され得るが、好ましくは、アルミナまたはフェライトのようなセラミックから構成される。

ドラム状コア３０に備える巻芯部３４ならびに第１および第２の鍔部３５および３６は、たとえば四角形の断面形状を有する四角柱形状をなしている。また、四角柱形状の巻芯部３４ならびに鍔部３５および３６の各々の稜線部分には、好ましくは、アール面取りが施される。

第１および第２の鍔部３５および３６の各々は、巻芯部３４側に向きかつ巻芯部３４の各端部を位置させる内側端面３７と、内側端面３７の反対側の外側に向く外側端面３８と、を有している。また、第１および第２の鍔部３５および３６の各々は、内側端面３７と外側端面３８とを連結し、かつ互いに逆方向に向く第１および第２の側面３９および４０を有している。さらに、第１および第２の鍔部３５および３６の各々は、内側端面３７と外側端面３８とを連結するとともに、第１の側面３９と第２の側面４０とを連結するものであって、実装時において実装基板側に向けられる底面４１と、底面４１の反対側の天面４２と、を有している。

第１の鍔部３５における底面４１には、端子電極４３および４４が設けられる。第２の鍔部３６における底面４１には、端子電極４５および４６が設けられる。鍔部３５および３６の各々の底面４１は、端子電極４３〜４６が設けられた位置において凸状の段部を形成している。通常、端子電極４３〜４６は、たとえば銀を導電成分とする導電性ペーストの焼付けによって形成され、その上に、必要に応じて、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎなどのめっきが施されてもよい。これに代えて、端子電極４３〜４６は、導電性金属からなる端子金具を鍔部３５および３６に接着することによって設けられてもよい。

前述した巻線３２および３３は、たとえば、ポリウレタンやポリイミドなどの樹脂で絶縁被覆された銅線からなる。巻線３２および３３は、巻芯部３４上に螺旋状に巻回された状態とされる。第１の巻線３２の第１端３２ａは端子電極４３に接続され、第１の巻線３２の第１端３２ａとは逆の第２端３２ｂは端子電極４５に接続される。第２の巻線３３の第１端３３ａは端子電極４４に接続され、第２の巻線３３の第１端３３ａとは逆の第２端３３ｂは端子電極４６に接続される。これら端子電極４３〜４６と巻線３２および３３との接続には、たとえば熱圧着が適用される。

コイル部品３１は、第１および第２の鍔部３５および３６の各々の天面４２間に渡された板状コア４７をさらに備えていてもよい。板状コア４７についても、ドラム状コア３０の場合と同様、電気絶縁性材料、より具体的には、アルミナのような非磁性体、フェライトのような磁性体、または樹脂などから構成される。板状コア４７は、ドラム状コア３０に対して接着剤によって固定される。

なお、板状コア４７に代えて、鍔部３５および３６の、端子電極４３〜４６が設けられた側とは反対側、すなわち天面４２側において、１対の鍔部３５および３６間を連結するように、樹脂によるコーティングが施されてもよい。このような樹脂によるコーティングは、天面４２側だけでなく、側面３９および４０側や底面４１側に施されてもよい。

次に、ドラム状コア３０における鍔部３５および３６の特徴的構成について説明する。

図５を参照して前述したように、従来のドラム状コア１において、膨れ形状部分４が鍔部３の側面５と外側端面６とが交わる稜線のアール部分を越えた領域に形成される場合がある。このような膨れ形状部分４は、ドラム状コア１の損傷を引き起こす原因となり得る。そこで、このような不都合を生じにくくするため、以下のような構成が採用される。

第１および第２の鍔部３５および３６の各々における第１および第２の側面３９および４０の各々について、説明のため、図１および図２に示すように、内側端面３７側の内側領域５４と、外側端面３８側の外側領域５５と、内側領域５４および外側領域５５間に挟まれた中央領域５６と、に３分割する。

図３には、図２に示したドラム状コア３０の縦断面図が示され、図４には、ドラム状コア３０における第１の鍔部３５の第１の側面３９側の断面形状が拡大されて模式的に示されている。

代表して、図４に示した第１の鍔部３５の第１の側面３９について説明すると、中央領域５６においては、巻芯部３４の軸線４８方向と平行な方向に延びるストレート面５７が形成され、外側領域５５においては、ストレート面５７の外側端面３８側の端縁５８またはその近傍から外側端面３８の中心部に近づく方向に傾斜する外側勾配面５９と、外側勾配面５９から続き外側端面３８に接続する曲面状の外側第１アール面６０と、が形成される。なお、図４に示した第１の側面３９の形状は、実際のものに比べて、図による上下方向に寸法が誇張されて図示されている。

上記構成により、外側第１アール面６０を超えた位置に膨れ形状部分が発生したとしても、ストレート面５７よりも鍔部３５内側に後退した外側勾配面５９に膨れ形状部分が発生することになるため、膨れ形状部分がストレート面５７（コア外形）よりも突出する度合および確率を低減できる。

このような実施形態において、巻芯部３４の軸線４８方向に測定した、ストレート面５７の外側領域５５側の端縁５８と外側端面３８との間の最小寸法Ｌ１は、０．１０ｍｍ以上であったり、外側端面３８と内側端面３７との間の寸法Ｌ０（図２参照）の３０％以上かつ５０％以下であったりすることが好ましい。このように寸法が選ばれることにより、巻芯部３４の軸線４８（図３参照）方向に測定した外側勾配面５９の寸法を大きくすることができるので、膨れ形状部分がストレート面５７（コア外形）よりも突出する度合および確率をより確実に低減できる。

また、この実施形態において、巻芯部３４の軸線４８方向に直交する方向であって、第１および第２の側面３９および４０間を結ぶ方向にそれぞれ測定した、ストレート面５７から外側勾配面５９の外側端面３８側の端縁６１までの最小寸法Ｗ１は、０．００４ｍｍ以上であったり、第１および第２の側面３９および４０間の寸法Ｗ０（図２参照）の０．４％以上であったり、ストレート面５７から外側第１アール面６０の外側端面３８側の端縁６２までの最小寸法Ｗ２は、０．０６ｍｍ以上であったり、第１および第２の側面３９および４０間の寸法Ｗ０の５％以上かつ１／３以下であったりすることがより好ましい。このように寸法が選ばれることにより、外側勾配面５９の傾斜をより大きくすることができるので、膨れ形状部分がストレート面（コア外形）５７よりも突出する度合および確率をより確実に低減できる。

また、この実施形態において、好ましくは、外側領域５５において、外側勾配面５９から続きストレート面５７に接続する曲面状の外側第２アール面６３が形成される。この構成によれば、外側勾配面５９とストレート面５７とが交わる部分が鋭利となることを抑制でき、ドラム状コア３０の損傷をより低減できる。

この実施形態は、さらに、第１および第２の側面３９および４０の各々が、内側領域５４において、ストレート面５７の内側端面３７側の端縁またはその近傍から内側端面３７の中心部に近づく方向に傾斜する内側勾配面６５と、内側勾配面６５から続き内側端面３７に接続する曲面状の内側第１アール面６６とを形成している。この構成によれば、仮に内側にも膨れ形状部分が発生しても、膨れ形状部分がストレート面５７（コア外形）より突出する度合および確率を低減できる。

また、この実施形態において、好ましくは、内側領域５４において、内側勾配面６５から続きストレート面５７に接続する曲面状の内側第２アール面６６が形成される。この構成によれば、内側勾配面６５とストレート面５７とが交わる部分が鋭利となることを抑制でき、ドラム状コア３０の損傷をより低減できる。

以上説明したような側面３９および４０に実現される特徴的な形態は、たとえば、ドラム状コア３０を成形する際に付与される。言い換えると、上記特徴的な形態は、基本的には、たとえばバレル研磨のような成形後の後処理によって付与されるものではない。ドラム状コア１の成形後にバレル研磨が施されている場合、ドラム状コア１全体に外側第１アール面６０や内側第１アール面６６などのアール面取りが施されるが、側面３９および４０に実現される外側勾配面５９や内側勾配面６５などの勾配面を有する特徴的な形態は、バレル研磨によって得られるものではない。したがって、勾配面を有するか否かによって、この発明による特徴的な形態であるか否かを判別することができる。

なお、図５を参照して前述した膨れ形状部分４は、バレル研磨処理によって除去することも考えられるが、その効果は十分ではない。もしバレル研磨処理によって膨れ形状部分４を十分除去しようとすれば、他の除去不要な部分にまで研磨が及んでしまうばかりでなく、ドラム状コア１にマイクロクラックが生じるという問題を引き起こすこともあり得る。

また、上記膨れ形状部分４が生じたドラム状コア１を取り扱う場合、膨れ形状部分４に外力がかからないように、製造設備側に工夫を施すことも考えられるが、そのためには専用の設備を導入することになり、工程の複雑化やコスト増を招くので好ましくない。

以上、この発明を図示した実施形態に関連して説明したが、この発明の範囲内において、その他種々の実施形態が可能である。

たとえば、上述した実施形態における外側第２アール面６３、内側第２アール面６７、内側勾配面６５、内側第１アール面６６などは必須の構成ではない。また、外側第１アール面６０と外側勾配面５９とは、第１および第２の側面３９および４０の双方に形成される必要はなく、いずれか一方の側面に形成されればよい。

また、上述した実施形態は、コモンモードチョークコイルを構成するコイル部品に関するものであったが、その他、トランスを構成するものであっても、単一のコイルを構成するものであってもよい。したがって、巻線の数は、コイル部品の機能に応じて変更されるものであり、たとえば、単に１本であっても、３本以上であってもよい。また、それに応じて、各鍔部に設けられる端子電極の数も、単に１個であっても、３個以上であってもよい。

３０ ドラム状コア
３１ コイル部品
３２，３３ 巻線
３４ 巻芯部
３５，３６ 鍔部
３７ 内側端面
３８ 外側端面
３９，４０ 側面
４１ 底面
４２ 天面
４３〜４６ 端子電極
４７ 板状コア
４８ （中心）軸線
５４ 内側領域
５５ 外側領域
５６ 中央領域
５７ ストレート面
５８，６１，６２ 端縁
５９ 外側勾配面
６０ 外側第１アール面
６３ 外側第２アール面
６５ 内側勾配面
６６ 内側第１アール面
６７ 内側第２アール面

Claims (13)

1. 軸線方向に延びる形状であって、巻線を配置するための巻芯部と、
   前記巻芯部の軸線方向の互いに逆の端部にそれぞれ設けられた第１および第２の鍔部と、
   を備える、コイル部品において用いられるドラム状コアであって、
   前記第１および第２の鍔部の各々は、前記巻芯部側に向きかつ前記巻芯部の各端部を位置させる内側端面と、前記内側端面の反対側の外側に向く外側端面と、前記内側端面と前記外側端面とを連結し、かつ互いに逆方向に向く第１および第２の側面と、を有し、
   前記第１および第２の側面の各々について、前記内側端面側の内側領域と、前記外側端面側の外側領域と、前記内側領域および前記外側領域間に挟まれた中央領域と、に３分割したとき、前記中央領域においては、前記巻芯部の軸線方向と平行な方向に延びるストレート面が形成され、前記外側領域においては、前記ストレート面の前記外側端面側の端縁またはその近傍から前記外側端面の中心部に近づく方向に傾斜する外側勾配面と、前記外側勾配面から続き前記外側端面に接続する曲面状の外側第１アール面とが形成されている、
   ドラム状コア。
2. 前記巻芯部の軸線方向に測定した、前記ストレート面の前記外側領域側の端縁と前記外側端面との間の最小寸法は、０．１０ｍｍ以上である、請求項１に記載のドラム状コア。
3. 前記巻芯部の軸線方向に測定した、前記ストレート面の前記外側領域側の端縁と前記外側端面との間の最小寸法は、前記外側端面と前記内側端面との間の寸法の３０％以上かつ５０％以下である、請求項１または２に記載のドラム状コア。
4. 前記巻芯部の軸線方向に直交する方向であって、前記第１および第２の側面間を結ぶ方向にそれぞれ測定した、前記ストレート面から前記外側勾配面の前記外側端面側の端縁までの最小寸法は、０．００４ｍｍ以上である、請求項１ないし３のいずれかに記載のドラム状コア。
5. 前記巻芯部の軸線方向に直交する方向であって、前記第１および第２の側面間を結ぶ方向にそれぞれ測定した、前記ストレート面から前記外側勾配面の前記外側端面側の端縁までの最小寸法は、前記第１および第２の側面間の寸法の０．４％以上である、請求項１ないし４のいずれかに記載のドラム状コア。
6. 前記ストレート面から前記外側第１アール面の前記外側端面側の端縁までの最小寸法は、０．０６ｍｍ以上である、請求項１ないし５のいずれかに記載のドラム状コア。
7. 前記ストレート面から前記外側第１アール面の前記外側端面側の端縁までの最小寸法は、前記第１および第２の側面間の寸法の５％以上かつ１／３以下である、請求項１ないし６のいずれかに記載のドラム状コア。
8. 前記外側領域において、前記外側勾配面から続き前記ストレート面に接続する曲面状の外側第２アール面が形成されている、請求項１ないし７のいずれかに記載のドラム状コア。
9. 前記第１および第２の側面の各々は、前記内側領域において、前記ストレート面の前記内側端面側の端縁またはその近傍から前記内側端面の中心部に近づく方向に傾斜する内側勾配面と、前記内側勾配面から続き前記内側端面に接続する曲面状の内側第１アール面とを形成している、請求項１ないし８のいずれかに記載のドラム状コア。
10. セラミックからなる、請求項１ないし９のいずれかに記載のドラム状コア。
11. 前記第１および第２の鍔部の各々は、前記内側端面と前記外側端面とを連結するとともに、前記第１の側面と前記第２の側面とを連結する、実装時において実装基板側に向けられる底面と、前記底面の反対側の天面と、をさらに有し、
    前記第１および第２の鍔部の各々の前記底面にそれぞれ設けられた、端子電極をさらに備える、
    請求項１ないし１０のいずれかに記載のドラム状コア。
12. 請求項１１に記載のドラム状コアと、
    前記巻芯部に巻回され、かつ前記端子電極に接続された、少なくとも１本の巻線と、
    を備える、コイル部品。
13. 前記第１および第２の鍔部の各々の前記天面間に渡された板状コアをさらに備える、請求項１２に記載のコイル部品。

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