JP2025021552A - コイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】２本のワイヤが巻回されたコイル部品において、巻芯部のまわりで互いに隣り合う状態で巻回される第１ワイヤの巻回部分と第２ワイヤの巻回部分と間で発生する静電容量を低減する。
【解決手段】巻芯部のまわりで互いに隣り合う状態で巻回される第１ワイヤ２７の巻回部分２９および第２ワイヤ２８の巻回部分３０において、絶縁被膜３３および３４は、大径部分３５と大径部分３５と比較して外径が小さい小径部分３７，３８とを有する。大径部分３５，３６と小径部分３７，３８とは、ワイヤ２７，２８の延びる方向に沿う複数箇所にわたって分布している。大径部分３５，３６と小径部分３７，３８との間での径方向寸法の差に起因する隙間３９が第１巻回部分２９と第２巻回部分３０との間に形成され、この隙間３９が静電容量の低減に寄与する。
【選択図】図２

Description

この発明は、ボビンに備える巻芯部に少なくとも２本のワイヤが巻回された構造を有するコイル部品に関するもので、特に、ワイヤが有する絶縁被膜の形態に関するものである。

この発明にとって興味あるコイル部品として、たとえばコモンモードチョークコイルまたはトランスを構成するものがある。コモンモードチョークコイルまたはトランスを構成するコイル部品は、ワイヤを巻回するための巻芯部を有するボビンと、巻芯部のまわりにそれぞれ巻回される第１ワイヤおよび第２ワイヤを含む、少なくとも２本のワイヤとを備えている。

通常、第１ワイヤおよび第２ワイヤは、端子電極に接続される各々の両端部を除いて、上記巻芯部のまわりに巻回される第１巻回部分および第２巻回部分をそれぞれ構成している。

図９に示すように、第１ワイヤ１および第２ワイヤ２は、それぞれ、良導電性金属からなる中心導線３および４と、中心導線３および４の周面を覆う、電気絶縁性樹脂からなる絶縁被膜５および６と、を有する。上述した第１巻回部分および第２巻回部分では、第１ワイヤ１および第２ワイヤ２の断面は円形である。

第１ワイヤ１および第２ワイヤ２は、それぞれの第１巻回部分および第２巻回部分において、巻芯部のまわりで、図９に示すように互いに隣り合う状態で巻回されている。この状態において、第１ワイヤ１と第２ワイヤ２との間に電位差が存在すると、第１ワイヤ１と第２ワイヤ２との間に静電容量が発生する。静電容量が大きい場合、コモンモードチョークコイルまたはトランスの電気的特性に悪影響を与えてしまう。

そのため、静電容量を低減することが望まれる。たとえば特表２０１７－５３７４６２号公報（特許文献１）には、内層側に巻回される第１ワイヤと外層側に巻回される第２ワイヤとの間に、電気絶縁性材料からなるチューブセクション形状の壁を配置することによって、静電容量を低減する構造が記載されている。

特表２０１７－５３７４６２号公報

特許文献１に記載の構造では、チューブセクション形状の壁の存在により、コイル部品の小型化を妨げ、また、チューブセクション形状の壁を別部品として用意する必要があり、そのため、コイル部品の製造工程の煩雑化およびコスト増を招くという課題がある。

そこで、この発明の目的は、上述した問題を解決し得る、すなわち、チューブセクション形状の壁といった別部品を必要とすることなく、浮遊容量の発生を抑制することができ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、巻芯部を有するボビンと、巻芯部のまわりにそれぞれ巻回され、中心導線と中心導線の周面を覆う電気絶縁性樹脂からなる絶縁被膜とをそれぞれ有する、第１ワイヤおよび第２ワイヤを含む、少なくとも２本のワイヤと、を備える、コイル部品に向けられる。

この発明に係るコイル部品は、第１ワイヤおよび第２ワイヤは、それぞれ、巻芯部のまわりで互いに隣り合う状態で巻回される第１巻回部分および第２巻回部分を有する。そして、上述した技術的課題を解決するため、第１巻回部分および第２巻回部分の少なくとも一方において、絶縁被膜は、大径部分と当該大径部分と比較して外径が小さい小径部分とを有し、大径部分と小径部分とは、ワイヤの延びる方向に沿う複数箇所にわたって分布していることを特徴としている。

この発明によれば、ワイヤの絶縁被膜において大径部分と小径部分とが混在することにより、大径部分と小径部分との間での径方向寸法の差に起因する隙間が第１巻回部分と第２巻回部分との間に形成される。この隙間は、誘電率の低い空気によって満たすことができるため、第１巻回部分と第２巻回部分との間に発生する静電容量を低減することに寄与する。

この発明の第１の実施形態によるコイル部品１１の概略構成を示す断面図である。 図１に示したコイル部品１１において、巻芯部のまわりで互いに隣り合う状態で巻回される第１ワイヤ２７の第１巻回部分２９および第２ワイヤ２８の第２巻回部分３０を模式的に示す、図１の線Ａ－Ａに沿う断面図である。 図２の線Ｂ－Ｂに沿う第１ワイヤ２７の第１巻回部分２９および第２ワイヤ２８の第２巻回部分３０の断面図である。 この発明の第２の実施形態を説明するためのもので、巻芯部のまわりで互いに隣り合う状態で巻回される第１ワイヤ２７の第１巻回部分２９および第２ワイヤ２８の第２巻回部分３０を模式的に示す、図２に相当する断面図である。 図４の線Ｃ－Ｃに沿う第１ワイヤ２７の第１巻回部分２９および第２ワイヤ２８の第２巻回部分３０の断面図である。 この発明の第３の実施形態を説明するためのもので、ワイヤ２７の巻回部分２９を示す、図２に相当する断面図である。 この発明の第４の実施形態を説明するためのもので、ワイヤ２７の巻回部分２９を示す、図２に相当する断面図である。 この発明の第５の実施形態を説明するためのもので、ワイヤ２７の巻回部分２９を示す、図２に相当する断面図である。 この発明の背景技術を説明するためのもので、第１ワイヤ１の第１巻回部分および第２ワイヤ２の第２巻回部分の断面図である。

図１を参照して、この発明の第１の実施形態によるコイル部品１１の概略構成について説明する。

コイル部品１１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１１はボビン１２を備える。ボビン１２は、巻芯部１３と、巻芯部１３の軸線方向における互いに逆の端部にそれぞれ設けられた第１鍔部１５および第２鍔部１６と、を備える。ボビン１２は、好ましくは、フェライトから構成される。ボビン１２は、フェライト以外の非導電性材料、たとえば、アルミナのような非磁性体、プラスチックのような樹脂、またはフェライト粉もしくは金属磁性粉を含有する樹脂などから構成されてもよい。

ボビン１２に備える巻芯部１３ならびに第１鍔部１５および第２鍔部１６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１３ならびに鍔部１５および１６の各々の稜線部分には、アール面取りが施されてもよい。なお、巻芯部１３ならびに鍔部１５および１６の断面形状は、四角形のほか、六角形などの多角形であっても、円形、楕円形であっても、これらの組み合わせであってもよい。

第１鍔部１５は、実装時において実装基板側に向けられる底面１７と、底面１７とは反対方向に向く天面１９と、を有している。第２鍔部１６についても第１鍔部１５の場合と同様であり、実装時において実装基板側に向けられる底面１８と、底面１８とは反対方向に向く天面２０と、を有している。

第１鍔部１５における底面１７には、詳細には図示されないが、図１紙面に直交する方向に並びかつ互いに間隔を隔てた状態で、第１端子電極２１および第３端子電極２３が設けられる。第２鍔部１６における底面１８には、図１紙面に直交する方向に並びかつ互いに間隔を隔てた状態で、第２端子電極２２および第４端子電極２４が設けられる。図１において、第１端子電極２１および第２端子電極２２が、それぞれ、第１鍔部１５および第２鍔部１６の外表面上に形成された状態で図示され、第３端子電極２３および第４端子電極２４が、第１鍔部１５および第２鍔部１６の各一部とともに断面で示されている。

コイル部品１１は、巻芯部１３のまわりにそれぞれ巻回される少なくとも２本のワイヤをさらに備える。この実施形態では、ワイヤとして、第１ワイヤ２７および第２ワイヤ２８を含む。図１では、第１ワイヤ２７と第２ワイヤ２８との図面上での区別をより明確にするため、第１ワイヤ２７には網掛けが施されている。第１ワイヤ２７および第２ワイヤ２８は、それぞれ、巻芯部１３のまわりで巻回される第１巻回部分２９および第２巻回部分３０を有する。第１ワイヤ２７は第１巻回部分２９をもって内層をなすように巻回され、第２ワイヤ２８は第２巻回部分３０をもって外層をなすように巻回される。図示しないが、第１ワイヤ２７の両端部は、第１端子電極２１および第２端子電極２２にそれぞれ接続され、第２ワイヤ２８の両端部は、第３端子電極２３および第４端子電極２４にそれぞれ接続される。これらの接続には、たとえば熱圧着が適用される。

図２は、図１の線Ａ－Ａに沿う断面図であり、図１に示した巻芯部１３のまわりで巻回される第１ワイヤ２７の第１巻回部分２９および第２ワイヤ２８の第２巻回部分３０を拡大して模式的に示している。図２に示すように、第１ワイヤ２７の第１巻回部分２９および第２ワイヤ２８の第２巻回部分３０は、互いに隣り合う状態である。図３は、図２よりさらに拡大した図であって、図２の線Ｂ－Ｂに沿う第１ワイヤ２７の第１巻回部分２９および第２ワイヤ２８の第２巻回部分３０の断面図である。

図２および図３を参照して、第１ワイヤ２７および第２ワイヤ２８は、それぞれ、たとえば銅、銀、金などの良導電性金属からなる中心導線３１および３２と、中心導線３１および３２の周面を覆う、たとえばポリウレタン、ポリアミドイミド、ポリエステルなどの電気絶縁性樹脂からなる絶縁被膜３３および３４と、を有する。上述した第１巻回部分２９および第２巻回部分３０では、中心導線３１は、および３２の断面は円形であり、ワイヤ２７および２８の延びる方向に沿って実質的に一定の直径を有している。

一方、絶縁被膜３３および３４については、径方向寸法がワイヤ２７および２８の延びる方向に沿って変動している。すなわち、第１ワイヤ２７側の第１巻回部分２９の絶縁被膜３３は、大径部分３５と大径部分３５と比較して外径が小さい小径部分３７とを有している。第２ワイヤ２８側の第２巻回部分３０の絶縁被膜３４は、大径部分３６と大径部分３５と比較して外径が小さい小径部分３８とを有している。

第１巻回部分２９の絶縁被膜３３における大径部分３５と小径部分３７とは、第１ワイヤ２７の延びる方向に沿う複数箇所にわたって分布している。第２巻回部分３０の絶縁被膜３４における大径部分３６と小径部分３８とは、第２ワイヤ２８の延びる方向に沿う複数箇所にわたって分布している。

この実施形態では、第１巻回部分２９側の大径部分３５と小径部分３７とは、第１ワイヤ２７の延びる方向に沿って、一定間隔をもって交互に配置されている。同様に、第２巻回部分３０側の大径部分３６と小径部分３８とは、第２ワイヤ２８の延びる方向に沿って、一定間隔をもって交互に配置されている。

また、第１ワイヤ２７および第２ワイヤ２８の延びる方向に測定した長さに関して、大径部分３５と大径部分３６とは互いに等しく、小径部分３７と小径部分３８とは互いに等しい。

また、第１巻回部分２９側の大径部分３５と小径部分３７との間での配置間隔は、第２巻回部分３０側の大径部分３６と小径部分３８との間での配置間隔と等しい。また、第１巻回部分２９側の大径部分３３は、第２巻回部分３０側の小径部分３８と対向し、第１巻回部分２９側の小径部分３７は、第２巻回部分３０側の大径部分３６と対向している。

また、第１巻回部分２９および第２巻回部分３０の各々において、大径部分３５および３６における絶縁被膜３３および３４の厚みは、小径部分３７および３８における絶縁被膜３３および３４の厚みの２倍以下であることが好ましい。また、好ましくは、大径部分３５および３６における絶縁被膜３３および３４の厚みは、小径部分３７および３８における絶縁被膜３３および３４の厚みの１．１倍以上である。

また、この実施形態では、第１巻回部分２９における絶縁被膜３３の大径部分３５での厚みは、第２巻回部分３０における絶縁被膜３４の大径部分３６での厚みと実質的に等しく、また、第１巻回部分２９における絶縁被膜３３の小径部分３７での厚みは、第２巻回部分３０における絶縁被膜３４の小径部分３８での厚みと実質的に等しい。

以上のようにして、この実施形態によれば、絶縁被膜３３および３４において大径部分３５および３６と小径部分３７および３８とが混在することにより、大径部分３５および３６と小径部分３７および３８との間での径方向寸法の差に起因する隙間３９が第１巻回部分２９と第２巻回部分３０との間に形成される。この隙間３９は、通常、誘電率の低い空気によって満たされるため、第１巻回部分２９と第２巻回部分３０との間に発生する静電容量を低減することに寄与する。この実施形態では、隙間３９は、大径部分３５および３６と小径部分３７および３８との間での径方向寸法の差に相当する大きさを有している。

なお、巻芯部の断面形状が四角形などの多角形であるとき、多角形の１つの辺に少なくとも１つの大径部分が乗るようにすること、あるいは、多角形の少なくとも１つの角に大径部分が乗るようにすることが好ましい。巻芯部の断面形状が円形または楕円形であるとき、１周の範囲内に少なくとも１つの大径部分が位置するようにすることが好ましい。

また、この実施形態では、大径部分３５および３６と小径部分３および３８というように、厚みが２段階で変動するようにされたが、厚みが３段階以上で変動するようにされてもよい。

次に、図４および図５を参照して、この発明の第２の実施形態について説明する。図４は、図２に相当する断面図であり、図５は、図３に相当する図である。図４および図５において、図２および図３に示す要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明を省略する。

この実施形態では、第１巻回部分２９側の大径部分３５と小径部分３７とは、第１ワイヤ２７の延びる方向に沿って、不定間隔をもって交互に配置される。同様に、第２巻回部分３０側の大径部分３６と小径部分３８とは、第２ワイヤ２８の延びる方向に沿って、不定間隔をもって交互に配置されている。

よって、第１巻回部分２９側の大径部分３５および小径部分３７と、第２巻回部分３０側の大径部分３６および小径部分３８と、の間には、特に規則性はない。

その結果、第１巻回部分２９側の大径部分３５は、第２巻回部分３０側の大径部分３６と対向するものも、第２巻回部分３０側の小径部分３８と対向するものもある。同様に、第１巻回部分２９側の小径部分３７は、第２巻回部分３０側の大径部分３６と対向するものも、第２巻回部分３０側の小径部分３８と対向するものもある。

以上のようにして、この実施形態によっても、絶縁被膜３３および３４において大径部分３５および３６と小径部分３７および３８とが混在することにより、大径部分３５および３６と小径部分３７および３８との間での径方向寸法の差に起因する隙間４０が第１巻回部分２９と第２巻回部分３０との間に形成される。この実施形態では、隙間４０は、最も大きい箇所で、大径部分３５および３６と小径部分３７および３８との間での径方向寸法の差の２倍に相当する大きさを有している。

上述した第１および第２の実施形態では、巻芯部１３のまわりで互いに隣り合う状態で巻回される第１巻回部分２９および第２巻回部分３０の双方において、大径部分３５および３６と小径部分３７および３８とを有していたが、第１巻回部分および第２巻回部分のいずれか一方のみにおいて、大径部分と小径部分を有していてもよい。この場合であっても、大径部分と小径部分との間での径方向寸法の差に起因する隙間を第１巻回部分と第２巻回部分との間に形成することができる。

また、第１および第２の実施形態では、大径部分３５および３６は、小径部分３７および３８からワイヤ２７および２８の延びる方向に直交する方向に立ち上がる段差をもって盛り上がる形状、言い換えると、断面が四角形状を有していたが、その形状は任意に変更することができる。

図６ないし図８は、この発明のさらに他の実施形態を説明するためのもので、大径部分の変形例を示している。なお、図６ないし図８には、巻芯部のまわりで互いに隣り合う状態で巻回される第１ワイヤの第１巻回部分および第２ワイヤの第２巻回部分のうち、一方のワイヤの巻回部分のみ、たとえば第１ワイヤ２７の第１巻回部分２９のみが図示されている。したがって、図６ないし図８において、第１ワイヤ２７の第１巻回部分２９に関連する参照符号は、図２において用いたものと同様とし、重複する説明を省略する。図示されないが、他方のワイヤの巻回部分は、大径部分と小径部分とを有していても、有していなくてもよい。

図６に示した第３の実施形態では、断面が台形状の大径部分３５が設けられる。

図７に示した第４の実施形態では、断面が三角形状の大径部分３５が設けられる。

図８に示した第５の実施形態では、断面が半楕円形状の大径部分３５が設けられる。

以上説明した第１ないし第５の実施形態のように、絶縁被膜３３および３４の径方向寸法をワイヤ２７および２８の延びる方向に沿って変動させるには、絶縁被膜３３および３４の形成のために中心導線３１および３２の周面に塗布される絶縁被膜原料の塗布量を変動させる方法や、絶縁被膜３３および３４を均一な厚みで形成した後、局所的にレーザ光を照射したり、鋭利な回転刃を適用したりして、絶縁被膜３３および３４の厚みの一部を物理的に除去する方法などを採用することができる。なお、レーザ光を照射することによって、絶縁被膜３３および３４の厚みの一部を剥がす方法は、ワイヤ２７および２８を巻芯部１３のまわりに巻回する工程と並行して実施されることが好ましい。

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、絶縁被膜３３および３４は、周方向に関して一様な径方向寸法を有しているように図示されたが、周方向に関して径方向寸法が変動していても、ワイヤの延びる方向および周方向の双方に関して径方向寸法が変動していてもよい。

また、図示した実施形態では、第１ワイヤおよび第２ワイヤが、巻芯部のまわりで一方が内層を他方が外層をなすように巻回される多層巻きが採用されたが、第１ワイヤと第２ワイヤとが巻芯部の軸線方向に隣り合うバイファイラ巻きが採用されても、第１ワイヤと第２ワイヤとが互いに位置関係を変え、交差する構造が一部に存在する巻きが採用されても、第１ワイヤと第２ワイヤとが撚り合わされた状態で巻回される撚り合わせ巻きが採用されてもよい。

また、この発明では、ワイヤの絶縁被膜において大径部分と小径部分とが混在することにより、大径部分と小径部分との間での径方向寸法の差に起因する隙間が第１巻回部分と第２巻回部分との間に形成されることから、静電容量を低減するという効果を求めているため、上記隙間は、誘電率の低い空気によって満たされていることが好ましい。しかしながら、コイル部品がたとえば樹脂含浸され、上記隙間が樹脂で埋まることがあっても、当該樹脂の比誘電率が絶縁被膜の比誘電率より低ければ、静電容量を低減する効果を維持することができる。

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、その他トランス等を構成するものであってもよい。

また、上述した各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能である。

この発明の実施態様には、次のようなものがある。

＜１＞
巻芯部を有するボビンと、
前記巻芯部のまわりにそれぞれ巻回され、中心導線と前記中心導線の周面を覆う電気絶縁性樹脂からなる絶縁被膜とをそれぞれ有する、第１ワイヤおよび第２ワイヤを含む、少なくとも２本のワイヤと、
を備え、
前記第１ワイヤおよび前記第２ワイヤは、それぞれ、前記巻芯部のまわりで互いに隣り合う状態で巻回される第１巻回部分および第２巻回部分を有し、
前記第１巻回部分および前記第２巻回部分の少なくとも一方において、前記絶縁被膜は、大径部分と当該大径部分と比較して外径が小さい小径部分とを有し、前記大径部分と前記小径部分とは、前記ワイヤの延びる方向に沿う複数箇所にわたって分布している、
コイル部品。

＜２＞
前記大径部分と前記小径部分とは、前記ワイヤの延びる方向に沿って、一定間隔をもって交互に配置されている、＜１＞に記載のコイル部品。

＜３＞
前記大径部分と前記小径部分とは、前記ワイヤの延びる方向に沿って、不定間隔をもって交互に配置されている、＜１＞に記載のコイル部品。

＜４＞
前記大径部分における前記絶縁被膜の厚みは、前記小径部分における前記絶縁被膜の厚みの２倍以下である、＜１＞ないし＜３＞のいずれかに記載のコイル部品。

＜５＞
前記第１巻回部分および前記第２巻回部分の双方において、前記第１ワイヤおよび前記第２ワイヤは、前記大径部分と前記小径部分とを有する、＜１＞ないし＜４＞のいずれかに記載のコイル部品。

＜６＞
前記第１巻回部分側の前記大径部分は、前記第２巻回部分側の前記大径部分と対向するものを含む、＜５＞に記載のコイル部品。

＜７＞
前記第１巻回部分側の前記大径部分は、前記第２巻回部分側の前記小径部分と対向するものを含む、＜５＞または＜６＞に記載のコイル部品。

＜８＞
前記第１ワイヤおよび前記第２ワイヤは、前記巻芯部のまわりで一方が内層を他方が外層をなすように巻回される、＜１＞ないし＜７＞のいずれかに記載のコイル部品。

＜９＞
当該コイル部品はコモンモードチョークコイルを構成する、＜１＞ないし＜８＞のいずれかに記載のコイル部品。

＜１０＞
当該コイル部品はトランスを構成する、＜１＞ないし＜８＞のいずれかに記載のコイル部品。

１１ コイル部品
１２ ボビン
１３ 巻芯部
２７ 第１ワイヤ
２８ 第２ワイヤ
２９ 第１巻回部分
３０ 第２巻回部分
３１，３２ 中心導線
３３，３４ 絶縁被膜
３５，３６ 大径部分
３７，３８ 小径部分
３９，４０ 隙間

Claims (10)

1. 巻芯部を有するボビンと、
   前記巻芯部のまわりにそれぞれ巻回され、中心導線と前記中心導線の周面を覆う電気絶縁性樹脂からなる絶縁被膜とをそれぞれ有する、第１ワイヤおよび第２ワイヤを含む、少なくとも２本のワイヤと、
   を備え、
   前記第１ワイヤおよび前記第２ワイヤは、それぞれ、前記巻芯部のまわりで互いに隣り合う状態で巻回される第１巻回部分および第２巻回部分を有し、
   前記第１巻回部分および前記第２巻回部分の少なくとも一方において、前記絶縁被膜は、大径部分と当該大径部分と比較して外径が小さい小径部分とを有し、前記大径部分と前記小径部分とは、前記ワイヤの延びる方向に沿う複数箇所にわたって分布している、
   コイル部品。
2. 前記大径部分と前記小径部分とは、前記ワイヤの延びる方向に沿って、一定間隔をもって交互に配置されている、請求項１に記載のコイル部品。
3. 前記大径部分と前記小径部分とは、前記ワイヤの延びる方向に沿って、不定間隔をもって交互に配置されている、請求項１に記載のコイル部品。
4. 前記大径部分における前記絶縁被膜の厚みは、前記小径部分における前記絶縁被膜の厚みの２倍以下である、請求項１に記載のコイル部品。
5. 前記第１巻回部分および前記第２巻回部分の双方において、前記第１ワイヤおよび前記第２ワイヤは、前記大径部分と前記小径部分とを有する、請求項１に記載のコイル部品。
6. 前記第１巻回部分側の前記大径部分は、前記第２巻回部分側の前記大径部分と対向するものを含む、請求項５に記載のコイル部品。
7. 前記第１巻回部分側の前記大径部分は、前記第２巻回部分側の前記小径部分と対向するものを含む、請求項５に記載のコイル部品。
8. 前記第１ワイヤおよび前記第２ワイヤは、前記巻芯部のまわりで一方が内層を他方が外層をなすように巻回される、請求項１に記載のコイル部品。
9. 当該コイル部品はコモンモードチョークコイルを構成する、請求項１に記載のコイル部品。
10. 当該コイル部品はトランスを構成する、請求項１に記載のコイル部品。

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