JP6550779B2 - 巻線コイル部品 - Google Patents

Description

本発明は、巻線コイル部品に関する。

従来から、コアに導体ワイヤを巻き付けた巻線コイル部品が電子機器を中心に使用されている。近年、電子機器の高周波化が進んでおり、高い周波数帯域で使用可能な巻線コイル部品が求められており、例えば、特許文献１では高い周波数帯域での使用を可能にするために、浮遊容量を低減した巻線コイル部品が提案されている。具体的には、この特許文献１の巻線コイル部品では、巻線ピッチを導体ワイヤ径の２倍以上にすることで浮遊容量を低減している。

特開２００８−３００４７１号公報

しかしながら、特許文献１の巻線コイル部品は、巻線ピッチを導体ワイヤ径の２倍以上にしていることから、単位体積あたりのインダクタンスを高くすることができず、小型化が困難であるという問題があった。

そこで、本発明は、導体ワイヤ間の浮遊容量を小さくでき、かつ小型化が可能な巻線コイル部品を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するために、本発明に係る巻線コイル部品は、
導体ワイヤと、
前記導体ワイヤが巻き付けられた巻芯部を有するコア部と、を備え、
前記巻芯部は凹部を有し、前記導体ワイヤの一部と前記巻芯部の表面の間に前記凹部により空間が形成されたことを特徴とする。

本発明に係る巻線コイル部品において、前記凹部の深さは、前記導体ワイヤの径の１／２以上であることが好ましい。
このようにすると、導体ワイヤ間の浮遊容量を効果的に小さくできる。

本発明に係る巻線コイル部品のある形態では、前記コア部は、同一平面上に位置する一端面と該一端面に設けられた電極とをそれぞれ有してなり、前記巻芯部の両端に設けられた第１及び第２鍔部を備え、前記凹部は、前記巻芯部において、前記一端面側に位置する側面に設けられている。
このように、前記凹部を、前記巻芯部において前記一端面側に設けることにより、ワイヤ近傍の電磁界に起因する浮遊容量を抑制することができる。

本発明に係る巻線コイル部品のある形態では、前記凹部は第１凹部と第２凹部を有する。
このように凹部を２以上に分割して形成することにより、前記巻芯部の機械的強度の低下を抑制できる。

本発明に係る巻線コイル部品のある形態では、前記巻芯部は、対向する第１側面と第２側面を有し、前記第１側面は前記第１凹部を有し、前記第２側面は前記第２凹部を有する。
このように凹部を２以上に分割し、対向する第１側面と第２側面に分けて形成することにより、前記巻芯部の機械的強度の低下を効果的に抑制することができる。

本発明に係る巻線コイル部品のある形態では、前記巻芯部はさらに第３凹部を有する第３側面と第４凹部を有する第４側面とを有する。
このように凹部を４以上に分割し、前記第１側面〜第４側面に分けて形成することにより、前記巻芯部の機械的強度の低下をより効果的に抑制することができる。

以上のように構成された本発明に係る巻線コイル部品によれば、導体ワイヤ間の浮遊容量を小さくでき、かつ小型化が可能な巻線コイル部品を提供することができる。

本発明に係る実施形態１の巻線コイル部品の斜視図である。 図１のＡ−Ａ線についての断面図である。 本発明に係る実施形態２の巻線コイル部品が備えたコア部２０の構成を示す断面図である。 本発明に係る実施形態３の巻線コイル部品が備えたコア部３０の構成を示す断面図である。 本発明に係る実施形態４の巻線コイル部品が備えたコア部４０の構成を示す断面図である。 本発明に係る実施形態５の巻線コイル部品が備えたコア部５０の構成を示す断面図である。 変形例の巻線コイル部品が備えたコア部６０の構成を示す断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施形態の巻線コイル部品について説明する。
実施形態１．
図１は、本発明に係る実施形態１の巻線コイル部品の斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ線についての断面図である。
実施形態１の巻線コイル部品は、
（１）巻芯部１と、巻芯部１の一端に設けられた第１鍔部６と、巻芯部１の他端に設けられた第２鍔部８と、第１鍔部６の一端面に設けられた第１電極７と、第２鍔部８の一端面に設けられた第２電極９と、を有するコア部１０と、
（２）コア部１０の巻芯部１に巻き付けられて、一端が第１電極７に接続されかつ他端が第２電極９に接続された導体ワイヤ５と、
を含む。
ここで、第１鍔部６の第１電極７が設けられた一端面と、第２鍔部８の第２電極９が設けられた一端面とは同一平面上に位置するように構成され、例えば、第１電極７と第２電極９を実装基板に対向させて巻線コイル部品が実装される。

ここで、本実施形態１では、後述するようにコア部１０の巻芯部１が第１凹部１ａと第２凹部２ａを有しており、その第１凹部１ａと第２凹部２ａにより導体ワイヤ５と巻芯部１の表面の間に形成された空間により導体ワイヤ間に生じる浮遊容量を低く抑えている。
以下、本実施形態１の巻線コイル部品の構成を具体的に説明する。

巻芯部１は、例えば、一端面と他端面と第１〜第４側面１１，１２，１３，１４とを有する柱形状に形成される。巻芯部１の第１側面１１と第２側面１２は、第１鍔部６の第１電極７が設けられた一端面と第２鍔部８の第２電極９が設けられた一端面と平行である。第１側面１１と第２側面１２のうちの第１側面１１は、第１鍔部６の第１電極７が設けられた一端面及び第２鍔部８の第２電極９が設けられた一端面側に位置する。第１側面１１において、第１凹部１ａは、第１鍔部６側の一端面から第２鍔部８側の他端面に至る溝状に形成され、第１凹部１ａの深さは、例えば、巻芯部１の厚さの１／２以上に設定される。同様に、第１側面１１に対向する第２側面１２において、第２凹部２ａは、一端面から他端面に至る溝状に形成され、第２凹部２ａの深さは巻芯部１の厚さの１／２以上に設定される。ここで、本明細書において、第１側面１１と第２側面１２間の距離を巻芯部１の厚さといい、互いに対向する第３側面１３と第４側面１４間の距離を巻芯部１の幅という。

第１凹部１ａは、第１側面１１において、第３側面１３側の第１辺と該第１辺に平行な第１側面１１の中心線との間の領域に形成され、第２凹部２ａは、第２側面１２において、第４側面１４側の第２辺と該第２辺に平行な第２側面１２の中心線との間の領域に形成される。ここで、本明細書において、中心線又は中心軸というときは、特記しないかぎり、上記第１辺及び第２辺に平行な中心線又は中心軸を言うものとする。以上のように配置された第１凹部１ａと第２凹部２ａは、第１凹部１ａを巻芯部１の厚さの１／２以上の深さに形成し、第２凹部２ａを巻芯部１の厚さの１／２以上の深さに形成しても、第１凹部１ａと第２凹部２ａとが巻芯部１の厚さ方向に繋がって貫通することはない。
さらに、第１凹部１ａと第２凹部２ａは、巻芯部１の軸を中心として２回対称の位置及び形状に設けられている。ここで、２回対称とは、１８０度回転させたときに元の位置及び形状と一致することをいう。

また、巻芯部１には導体ワイヤ５が巻き付けられる。このとき、巻芯部１の第１凹部１ａを除く第１側面１１の表面には、導体ワイヤ５が近接または接触しているが、第１凹部１ａが形成されている部分では、その第１凹部１ａによって導体ワイヤ５と巻芯部１の表面の間に空間（空洞）が形成される。また、巻芯部１の第２凹部２ａを除く第２側面１２の表面には、導体ワイヤ５が近接または接触しているが、第２凹部２ａが形成されている部分では、その第２凹部２ａによって導体ワイヤ５と巻芯部１の表面の間に空間（空洞）が形成される。以上のように構成された巻線コイル部品は、巻芯部１の形状、大きさ及び材質と導体ワイヤ５の巻回数に応じたインダクタンス値が得られ、導体ワイヤ５間に浮遊容量が生じる。

以上のように構成された実施形態１の巻線コイル部品は、以下の理由により、従来の巻線コイル部品に比較して導体ワイヤ５間に浮遊容量を小さくできる。
この浮遊容量の静電容量値は、導体ワイヤ５間に存在する誘電体（空間を含む）に依存する。具体的には、隣接する導体ワイヤ間を取り巻く誘電体は、従来の巻線コイル部品では、どの隣接する導体ワイヤを見ても上半分が大気空間であり、下半分が例えばフェライトからなるコア材料である。この場合、フェライトの誘電率は、組成によっても異なるが一般的には１２〜１６の範囲にあり、大気空間の誘電率は１であるので、浮遊容量の形成において、下半分にあるコア材料の寄与が大きく、浮遊容量が大きくなる。

これに対して、本実施形態１の巻線コイル部品において、第１凹部１ａと第２凹部２ａが形成された部分では、隣接する導体ワイヤ５間を取り巻く誘電体は、全て大気空間である。したがって、第１凹部１ａと第２凹部２ａが形成された部分では、浮遊容量の形成においてコア材料の寄与を小さくでき、浮遊容量を小さくできる。

実施形態２．
図３は、本発明に係る実施形態２の巻線コイル部品のコア部２０の構成を示す断面図である。実施形態２の巻線コイル部品は、コア部２０における巻芯部１の第１側面１１のみに第１凹部１ｂを形成した以外は実施形態１の巻線コイル部品と同様に構成される。第１凹部１ｂは、第１側面１１に、例えば、第１凹部１ｂの開口部の中心線が第１側面１１の中心線に一致するように、第１鍔部６側の一端面から第２鍔部８側の他端面に至る溝状に形成される。また、第１凹部１ｂは、例えば、実施形態１の第１凹部１ａと同じ深さで、実施形態１の第１凹部１ａの幅の２倍の幅に形成される。

以上のように構成された実施形態２の巻線コイル部品において、実施形態１と同様、第１凹部１ｂが形成された部分では、隣接する導体ワイヤ５間を取り巻く誘電体を全て大気空間とできるので、第１凹部１ｂが形成された部分では、浮遊容量の形成においてコア材料の寄与を小さくでき、浮遊容量を小さくできる。

実施形態３．
図４は、本発明に係る実施形態３の巻線コイル部品のコア部３０の構成を示す断面図である。実施形態３の巻線コイル部品は、（１）巻芯部１の第１側面１１に形成された第１凹部１ｃの形状が実施形態１の第１凹部１ａの形状と異なっており、（２）第２側面１２に形成された第２凹部２ｃの形状が実施形態１の第２凹部２ａの形状と異なっている。実施形態３の巻線コイル部品は、上記（１）及び（２）を除いて、実施形態１の巻線コイル部品と同様に構成される。

第１凹部１ｃは、第１側面１１に、例えば、第１凹部１ｃの開口部の中心線が第１側面１１の中心線に一致するように、第１鍔部６側の一端面から第２鍔部８側の他端面に至る溝状に形成される。また、第１凹部１ｃは、例えば、巻芯部１の厚さの半分以下の深さで、実施形態１の第１凹部１ａより広い幅に形成される。
また、第２凹部２ｃは、第２側面１２に、例えば、第２凹部２ｃの開口部の中心線が第２側面１２の中心線に一致するように、第１鍔部６側の一端面から第２鍔部８側の他端面に至る溝状に形成される。第２凹部２ｃは、例えば、巻芯部１の厚さの半分以下の深さで、実施形態１の第２凹部２ａより広い幅でかつ第１凹部１ｃと同じ幅に形成される。

以上のように構成された実施形態３の巻線コイル部品において、実施形態１と同様、第１凹部１ｃが形成された部分では、隣接する導体ワイヤ５間を取り巻く誘電体を全て大気空間とでき、第１凹部１ｃが形成された部分では、浮遊容量の形成においてコア材料の寄与を小さくできるので、浮遊容量を小さくできる。また、第２凹部２ｃが形成された部分では、隣接する導体ワイヤ５間を取り巻く誘電体を全て大気空間とでき、第２凹部２ｃが形成された部分では、浮遊容量の形成においてコア材料の寄与を小さくできるので、浮遊容量を小さくできる。

実施形態４．
図５は、本発明に係る実施形態４の巻線コイル部品のコア部４０の構成を示す断面図である。実施形態４の巻線コイル部品は、以下の（１）〜（４）を除いて、実施形態１の巻線コイル部品と同様に構成される。
（１）巻芯部１の第１側面１１に形成された第１凹部１ｄの形状が実施形態１の第１凹部１ａの形状と異なる。
（２）巻芯部１の第２側面１２に形成された第２凹部２ｄの形状が実施形態１の第２凹部２ａの形状と異なる。
（３）巻芯部１の第３側面１３に、第３凹部３ｄが形成されている。
（４）巻芯部１の第４側面１４に、第４凹部４ｄが形成されている。

ここで、第１凹部１ｄは、第１側面１１に、例えば、第１凹部１ｄの開口部の中心線が第１側面１１の中心線に一致するように、第１鍔部６側の一端面から第２鍔部８側の他端面に至る溝状に形成される。また、第１凹部１ｄは、例えば、実施形態３の第１凹部１ｃよりさらに浅い巻芯部１の厚さの半分以下の深さで、実施形態３の第１凹部１ｃよりさらに広い幅に形成される。

第２凹部２ｄは、第２側面１２に、例えば、第２凹部２ｄの開口部の中心線が第２側面１２の中心線に一致するように、第１鍔部６側の一端面から第２鍔部８側の他端面に至る溝状に形成される。また、第２凹部２ｄは、例えば、実施形態３の第２凹部２ｃよりさらに浅い巻芯部１の厚さの半分以下の深さで、実施形態３の第２凹部２ｃよりさらに広い幅に形成される。
第３凹部３ｄは、第３側面１３の中央部に形成される。
第４凹部４ｄは、第４側面１４の中央部に形成される。

以上のように構成された実施形態４の巻線コイル部品において、第１凹部１ｄ、第２凹部２ｄ、第３凹部３ｄ、第４凹部４ｄが形成された部分では、隣接する導体ワイヤ５間を取り巻く誘電体を全て大気空間とでき、第１凹部１ｄ、第２凹部２ｄ、第３凹部３ｄ、第４凹部４ｄが形成された部分では、浮遊容量の形成においてコア材料の寄与を小さくできる。これにより、浮遊容量の形成においてコア材料の寄与を小さくできるので、浮遊容量を小さくできる。

実施形態６．
図６は、本発明に係る実施形態５の巻線コイル部品のコア部５０の構成を示す断面図である。実施形態５の巻線コイル部品は、実施形態５の巻線コイル部品において断面が矩形形状の第１凹部１ｄ、第２凹部２ｄ、第３凹部３ｄ及び第４凹部４ｄに代えて、それぞれ湾曲した凹面により形成された第１凹部１ｅ、第２凹部２ｅ、第３凹部３ｅ及び第４凹部４ｅを形成した点を除いて、実施形態４の巻線コイル部品と同様に構成される。

以上のように構成された実施形態５の巻線コイル部品において、第１凹部１ｅ、第２凹部２ｅ、第３凹部３ｅ、第４凹部４ｅが形成された部分では、隣接する導体ワイヤ５間を取り巻く誘電体を全て大気空間とでき、第１凹部１ｅ、第２凹部２ｅ、第３凹部３ｅ、第４凹部４ｅが形成された部分では、浮遊容量の形成においてコア材料の寄与を小さくできる。これにより、浮遊容量の形成においてコア材料の寄与を小さくできるので、浮遊容量を小さくできる。

以上の実施形態１〜５の巻線コイル部品において、コア部１０，２０，３０，４０，５０は、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトなどの磁性体、アルミナなどの無機材料からなる非磁性体、樹脂など、種々の材料により構成することができる。コア部１０，２０，３０，４０，５０は、例えば、多段プレス成型等のプレス加工、ダイサーカット等の切削加工等、種々の加工方法により作製することができる。また、コア部１０，２０，３０，４０，５０は、複数のコアシートを積層して凹部が形成されたグリーン体を焼成することにより作製することもできる。

また、実施形態１〜５の巻線コイル部品において、導体ワイヤ５は、銅ニッケルめっきの線材や、Ｃｕ，Ａｌ，Ａｕ，Ａｇなどの導電材料からなる線材や、ポリエステルイミド銅線などの他、磁性めっき線（線材としてニッケルや鉄を含み、めっきでコートされたもの）により構成することができる。

以上の実施形態１〜６では、第１凹部及び第２凹部を種々の深さに形成した。しかしながら、本発明では、浮遊容量を効果的に減少させるために、少なくとも第１凹部及び第２凹部の深さを導体ワイヤ５の径の１／２以上にすることが好ましい。

以上の実施形態１〜６の巻線コイル部品では、巻芯部１の外周側面の少なくとも一部に凹部を形成するようにして、該凹部において導体ワイヤ５間を取り巻く誘電体を全て大気空間とすることで、浮遊容量を小さくした。

しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図７に示すように、巻芯部１に第１鍔部６側の一端面から第２鍔部８側の他端面に至る空洞６１を備えたコア部６０を用いてもよい。この空洞６１は、例えば、巻芯部１を軸方向に貫通するように形成されているが、第１鍔部６と第２鍔部８とによって塞がれており巻芯部１全体を貫通するものではない。このようにしても、空洞６１がないとき比較して、巻芯部１内部における電界の集中が緩和でき、浮遊容量を小さくできる。

１ 巻芯部
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ 第１凹部
２ａ，２ｃ，２ｄ，２ｅ 第２凹部
３ｄ，３ｅ 第３凹部
４ｄ，４ｅ 第４凹部
５ 導体ワイヤ
６ 第１鍔部
７ 第１電極
８ 第２鍔部
９ 第２電極
１０，２０，３０，４０ コア部
１１ 第１側面
１２ 第２側面
１３ 第３側面
１４ 第４側面
６１ 空洞

Claims (4)

1. 導体ワイヤと、
   前記導体ワイヤが巻き付けられた巻芯部を有するコア部と、を備え、
   前記巻芯部は凹部を有し、前記導体ワイヤの一部と前記巻芯部の表面の間に前記凹部により空間が形成され、
   前記凹部は、第１凹部と第２凹部を有し、
   前記巻芯部は、対向する第１側面と第２側面とを有し、前記第１側面は前記第１凹部を有し、前記第２側面は前記第２凹部を有し、
   前記巻芯部の両端が対向する方向に垂直な断面において、前記第１凹部と前記第２凹部とが、前記第１側面および前記第２側面の対向する方向において、重ならないことを特徴とする巻線コイル部品。
2. 前記凹部の深さは、前記導体ワイヤの径の１／２以上である請求項１に記載の巻線コイル部品。
3. 前記コア部は、同一平面上に位置する一端面と該一端面に設けられた電極とをそれぞれ有してなり、前記巻芯部の両端に設けられた第１及び第２鍔部を備え、
   前記凹部は、前記巻芯部において、前記一端面側に位置する側面に設けられた請求項１又は２に記載の巻線コイル部品。
4. 前記巻芯部はさらに第３凹部を有する第３側面と第４凹部を有する第４側面とを有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の巻線コイル部品。

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