(57)【要約】      （修正有）【課題】量産に適したトロイダルコイルを提供する。【解決手段】トロイダルコイル１は、環状を成すコア１０とコイル２０を備えている。コア１０の表面には、コア１０が成す環状を中心軸とする螺旋状の溝が形成されている。コイル２０は、溝を埋めるように設けられた導体により構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状を成すコアであって、該環状を中心軸とする螺旋状を成す溝が表面に形成されたコアと、
前記溝を埋めるように設けられた導体により構成されるコイルと、
を備えること、
を特徴とするトロイダルコイル。
【請求項２】
前記コイルと接続される外部電極を更に備え、
前記コアには平面が形成され、
前記平面に前記外部電極が設けられていること、
を特徴とする請求項１に記載のトロイダルコイル。
【請求項３】
前記溝の断面における底面と側面とが成す角には、面取りが施されていること、
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトロイダルコイル。
【請求項４】
前記溝の断面における底面と側面とが成す角は、円弧状を成していること、
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトロイダルコイル。
【請求項５】
前記溝の断面は、半円状を成していること、
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトロイダルコイル。
【請求項６】
前記コアの表面は、絶縁コートされていること、
を特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のトロイダルコイル。
【請求項７】
前記外部電極以外の部分は、絶縁コートされていること、
を特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のトロイダルコイル。
【請求項８】
前記溝のうち前記環状の内周側の表面及び外周側の表面に設けられた部分の延在方向は、該環状の中心軸と略平行であること、
を特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のトロイダルコイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トロイダルコイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のトロイダルコイルとして、特許文献１に記載の面実装型巻線部品が知られている。この種のトロイダルコイル（以下、従来のトロイダルコイルと称す）の製造工程には、環状のコアに導線を巻きつけるという巻回工程が含まれる。しかし、コアの形状が環状であるため巻回工程の自動化が難しく、結果として、従来のトロイダルコイルは量産に不向きであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１１８０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、量産に適したトロイダルコイルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一形態に係るトロイダルコイルは、
環状を成すコアであって、該環状を中心軸とする螺旋状を成す溝が表面に形成されたコアと、
前記溝を埋めるように設けられた導体により構成されるコイルと、
を備えること、
を特徴とする。
【０００６】
本発明の一形態に係るトロイダルコイルでは、コアの表面に螺旋状の溝が形成されている。そして、該溝を埋めるように設けられた導体によりコイルが構成されている。従って、本発明の一形態に係るトロイダルコイルは、コアの表面に設けられた溝に導体ペーストを塗布又は印刷することで製造可能である。つまり、本発明の一形態に係るトロイダルコイルの製造工程には、環状のコアに導線を巻きつけるという巻回工程が不要である。従って、本発明の一形態に係るトロイダルコイルは、従来のトロイダルコイルと比較して、量産に適している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、トロイダルコイルの量産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施例であるトロイダルコイルを、該トロイダルコイルのコアが成す環状の中心軸と平行な方向から見た外観図である。
【図２】一実施例であるトロイダルコイルを、該トロイダルコイルのコアが成す環状の中心軸と直交する方向から見た外観図である。
【図３】一実施例であるトロイダルコイルを、図１と反対の方向から見た外観図である。
【図４】一実施例であるトロイダルコイルのコアを、該トロイダルコイルのコアが成す環状の中心軸と平行な方向から見た外観図である。
【図５】一実施例であるトロイダルコイルのコアを、該トロイダルコイルのコアが成す環状の中心軸と直交する方向から見た外観図である。
【図６】第１変形例であるトロイダルコイルを、該トロイダルコイルのコアが成す環状の中心軸と平行な方向から見た外観図である。
【図７】第２変形例であるトロイダルコイルを、該トロイダルコイルのコアが成す環状の中心軸と平行な方向から見た外観図である。
【図８】第２変形例であるトロイダルコイルを、該トロイダルコイルのコアが成す環状の中心軸と直交する方向から見た外観図である。
【図９】第２変形例であるトロイダルコイルを回路基板に実装した際の実装状態を示す断面図である。
【図１０】第３変形例であるトロイダルコイルを、該トロイダルコイルのコアが成す環状の中心軸と平行な方向から見た外観図である。
【図１１】第３変形例であるトロイダルコイルを、該トロイダルコイルのコアが成す環状の中心軸と直交する方向から見た外観図である。
【図１２】第３変形例であるトロイダルコイルを、該トロイダルコイルのコアが成す環状の中心軸と直交する方向から見た外観図である。
【図１３】トロイダルコイルのコアに設けられた溝の断面図である。
【図１４】トロイダルコイルのコアに設けられた溝の断面図である。
【図１５】トロイダルコイルのコアに設けられた溝の断面図である。
【図１６】トロイダルコイルのコアに設けられた溝の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（トロイダルコイルの構成、図１〜図５参照）
一実施例であるトロイダルコイル１は、図１及び図３に示すように、全体として環状を成しており、コア１０、コイル２０、外部電極３０，３２を備えている。また、トロイダルコイル１は、外部電極３０，３２を除いて、その表面がガラス等でコーティングされている。以下で、コア１０が成す環状の中心軸と平行な方向をｘ軸方向と定義する。また、ｘ軸方向と直交する一方向をｙ軸方向と定義し、ｘ軸方向及びｙ軸方向と直交する方向をｚ軸方向と定義する。
【００１０】
コア１０をｘ軸方向から見ると、コア１０の外縁の形状は、半円と長方形とを組み合わせた、いわゆる蒲鉾型の形状を成している。ここで、長方形が半円に対してｚ軸方向の負方向側に位置している。従って、コア１０におけるｚ軸方向の負方向側の端面Ｓ１は、平面である。また、コア１０には、その中心付近にｘ軸方向と平行な円柱状の孔Ｈ１が設けられている。これにより、コア１０は、ｘ軸方向から見ると、全体として環状を成している。さらに、コア１０をｘ軸方向と直交する方向から見ると、図２に示すように、コア１０は長方形状を成している。
【００１１】
コア１０の材料は、ＮｉＺｎ系フェライト、ＭｎＺｎ系フェライト、金属磁性粉（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ、Ｎｉ、パーマロイ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌの粉末）といった磁性材料や、アルミナ等の非磁性材料である。そして、コア１０は、上述の材料を焼結すること、又は、粉末状にした上述の材料を樹脂に含有させて成形することで得られる。なお、ＭｎＺｎ系フェライトや金属磁性粉を用いた焼結体又は成形体は、絶縁抵抗が低い。従って、そのような材料をコア１０の材料とするときは、コア１０をＳｉＯ2等で絶縁コートすることが望ましい。
【００１２】
また、コア１０の表面には、図４及び図５に示すように、複数の溝Ｇが形成されている。そして、これらの溝Ｇは、隣接する溝と接続され、コア１０が成す環状を中心軸とする一つの螺旋を描いている。ただし、コア１０におけるｚ軸方向の負方向側の端面Ｓ１からｚ軸方向の正方向側に向かう所定の領域Ａにおいては、溝Ｇはｚ軸方向に平行であり螺旋を描いていない。なお、複数の溝Ｇのうち、図５に示すように、コア１０の内周側及び外周側に位置する面に設けられた溝は、ｘ軸方向と平行に設けられている。
【００１３】
コイル２０は、溝Ｇを埋めるように設けられた導体から構成されている。溝Ｇは、上述のとおり螺旋状を成していることから、溝Ｇに導体を埋めるように設けることで、該導体はコイルとして機能する。ただし、上述の所定の領域Ａにおいて溝Ｇはｚ軸方向に平行であるため、図１及び図３に示すように、この部分を埋めるように設けられた導体は螺旋状を描いていない。また、コイル２０は、Ａｇ，Ｃｕといった金属や、温度による特性の変化が少ないカーボンナノチューブなどの導電性を有する材料から成る。
【００１４】
外部電極３０，３２は、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｎｉ−Ｃｕ，Ｎｉ等のＮｉ系合金やＡｇ、Ｃｕ、ＡｇＰｄ等により構成されている。外部電極３０は、図１に示すように、主として、コア１０の端面Ｓ１における、ｙ軸方向の負方向側の端部に設けられている。また、外部電極３０の一部は、端面Ｓ１に隣接する面にはみ出すように設けられている。外部電極３２は、主として、コア１０の端面Ｓ１における、ｙ軸方向の正方向側の端部に設けられている。また、外部電極３２の一部は、端面Ｓ１に隣接する面にはみ出すように設けられている。
【００１５】
（トロイダルコイルの製造方法）
以下に、トロイダルコイル１の製造方法について説明する。
【００１６】
まず、コア１０の材料となるフェライト等の磁性材料、又は、アルミナ等の非磁性材料を主成分とした粉末を準備する。準備した粉末を雌型に充填する。雌型に充填した粉末を雄型で加圧することによって、該粉末は、半円と長方形とを組み合わせた、いわゆる蒲鉾型の形状に成形される。このとき、コア１０の孔Ｈ１及び溝Ｇに対応する部分の形成も行われる。そして、所望の形に成形された粉末を焼成することで、コア１０が完成する。なお、コア１０が、上記粉末と樹脂を含む成形体である場合には、上記粉末と樹脂との混合物をプレス成型し、硬化させることで成形する。また、本工程における型抜き方向は、孔Ｈ１を形成するために、孔Ｈ１の中心軸方向、つまり、ｘ軸方向と平行である。
【００１７】
次に、コイル２０を形成する。コイル２０の形成は、コア１０の溝Ｇに対して、Ａｇ、Ｃｕ、ＡｇＰｄ等の導線性ペーストを塗布し、これを乾燥及び焼成することで形成する。
【００１８】
そして、外部電極３０，３２を形成する。外部電極３０，３２の形成では、まず、コア１０の端面Ｓ１にＡｇ、Ｃｕ、ＡｇＰｄ等の導線性ペーストを塗布する。次に、付着したＡｇペーストを乾燥させ、焼成することによって、コア１０の端面Ｓ１に下地電極である導電性の膜を形成する。この下地電極の形成は、コイル２０の形成と同時に行ってもよい。さらに、電気めっきなどにより、Ｎｉ系合金の金属膜をＡｇ膜上に形成する。以上により、外部電極３０，３２が形成される。
【００１９】
最後に、外部電極３０，３２をマスキングした状態で、ディッピング、刷毛塗り、スプレーコーティング、静電粉末塗装により表面にガラス皮膜を形成することで、トロイダルコイル１が完成する。
【００２０】
（効果）
一実施であるトロイダルコイル１では、コア１０の表面に螺旋状の溝Ｇが形成されている。そして、溝Ｇを埋めるように設けられた導体によりコイル２０が構成されている。従って、一実施例であるトロイダルコイル１は、コア１０の表面に設けられた溝Ｇに導体ペーストを塗布又は印刷することで製造可能である。つまり、トロイダルコイル１の製造に際し、環状のコアに導線を巻きつけるという巻回工程が不要である。従って、トロイダルコイル１は、従来のトロイダルコイルと比較して、量産に適している。
【００２１】
また、コア１０の表面に設けられた溝Ｇのうち、コア１０の内周側及び外周側に位置する面に設けられた溝は、ｘ軸方向と平行に設けられている。これは、コア１０の型抜き方向と平行である。このようにコア１０の内周側及び外周側に位置する面に設けられた溝の方向を型抜き方向と平行にすることによって、型抜きがスムーズに行えると共に、一度のプレス成型で溝Ｇの全ての部分を成形することができる。
【００２２】
さらに、一実施であるトロイダルコイル１では、コア１０におけるｚ軸方向の負方向側の端面Ｓ１は平面であり、ここに外部電極３０，３２が設けられている。これにより、トロイダルコイル１では、従来のトロイダルコイルのように、表面実装用の基板を装着することなく、回路基板に表面実装することができる。
【００２３】
ところで、従来のトロイダルコイルでは、コアに巻かれた巻線の端部を潰すことで外部電極を形成している。この場合、十分な表面積を有する外部電極が得難い。従って、はんだ付けがうまく行われず、接合不良が生じる可能性があった。一方、トロイダルコイル１では、コア１０に対して導線性ペーストを塗布することで、外部電極３０，３２を形成している。従って、外部電極３０，３２は、十分な表面積を有しており、はんだ付けに起因する接合不良を抑制することができる。
【００２４】
これに加え、トロイダルコイル１は、外部電極３０，３２を除いて、その表面がガラスによりコーティングされている。これにより、コイル２０の腐食を抑制すると共に、トロイダルコイル１とこれを実装する回路基板との間でのショートを防止できる。
【００２５】
（第１変形例  図６参照）
第１変形例であるトロイダルコイル１Ａと一実施例であるトロイダルコイル１の相違点は、コア１０の形状及びコイル２０の巻き数である。具体的には、トロイダルコイル１Ａは、図６に示すように、直方体と環状とが組み合わされ、該直方体と該環状の一部とが合体した形状である。そして、直方体と環状とが合体した部分の形状は、環状の所定部分からその接線方向の両側に向かって２つの突起１２，１４が張り出したような形状を成している。
【００２６】
以上のように構成されたトロイダルコイル１Ａのコア１０では、ｘ軸方向から見たとき、円弧を成す部分の面積がトロイダルコイル１と比較して大きいため、コイル２０の巻き数を多くできる。トロイダルコイル１Ａにおける他の構成は、トロイダルコイル１と同様である。従って、トロイダルコイル１Ａにおいて、コア１０の形状以外の説明は、トロイダルコイル１での説明のとおりである。
【００２７】
（第２変形例  図７〜図９参照）
第２変形例であるトロイダルコイル１Ｂと一実施例であるトロイダルコイル１との相違点は、コア１０の形状、コイル２０の端部の形状及び外部電極の構成である。具体的には、トロイダルコイル１Ｂは、図７に示すように、環状を成している。また、図８に示すように、該環状の中心軸Ｌ１と直交する２つの平面Ｓ２，Ｓ３を有している。つまり、平面Ｓ２，Ｓ３は、ｙ軸及びｚ軸と平行である。そして、平面Ｓ２に、２つの外部電極３０，３２が隣接するように設けられている。
【００２８】
以上のように構成されたトロイダルコイル１Ｂでは、該トロイダルコイル１Ｂが成す環状の中心軸Ｌ１と直交する面Ｓ２に外部電極３０，３２が設けられている。このように外部電極３０，３２を設けることで、図９に示すように、トロイダルコイル１を回路基板１００に実装する際に、該回路基板に対してトロイダルコイル１Ｂが成す環状が平行になるように配置される。従って、トロイダルコイル１Ｂは、回路基板に実装された際に高さ方向のスペースを、トロイダルコイル１ほど必要としない。つまり、トロイダルコイル１Ｂは、これを搭載する電子部品の低背化に寄与する。
【００２９】
ところで、トロイダルコイル１では、コイル２０と外部電極３０，３２とを接続させるために、コイル２０の両端部周辺がｚ軸方向と平行な直線状を成している。一方、トロイダルコイル１Ｂにおけるコイル２０は、外部電極３０，３２と接続される部分の直前まで、螺旋状を成している。従って、トロイダルコイル１Ｂにおけるコイル２０は、トロイダルコイル１におけるコイル２０よりも、コイルとして機能する部分が多い。従って、トロイダルコイル１Ｂは、トロイダルコイル１よりもインダクタンス値を大きくできる。
【００３０】
また、トロイダルコイル１Ｂでは、外部電極３０，３２を隣接するように配置しているため、トロイダルコイル１Ｂのほとんどの部分をコイルとして利用できる。従って、外部電極３０，３２を離れて配置した場合よりも、インダクタンス値を大きくできる。トロイダルコイル１Ｂにおける他の構成は、トロイダルコイル１と同様である。従って、トロイダルコイル１Ｂにおいて、コア１０の形状、コイル２０の端部の形状及び外部電極の構成以外の説明は、トロイダルコイル１での説明のとおりである。
【００３１】
（第３変形例  図１０〜図１２参照）
第３変形例であるトロイダルコイル１Ｃと一実施例であるトロイダルコイル１との相違点は、外部電極３０，３２がそれぞれ分割された点、コア１０の表面に設けられた溝Ｇ及びコイル２２の追加である。
【００３２】
トロイダルコイル１Ｃのコア１０の表面に設けられた溝Ｇは、コア１０の成す環状を中心軸として２つの螺旋が並走するように設けられている。また、この溝Ｇを埋めるように導体が設けられることで、図１０及び図１１に示すように、コイル２０と並走するようにコイル２２が設けられている。さらに、トロイダルコイル１Ｃでは、図１２に示すように、外部電極３０，３２はそれぞれｘ軸方向に分割されている。つまり、トロイダルコイル１Ｃは４つの外部電極を備えている。そして、外部電極３０の分割された一方がコイル２０と接続され、他方がコイル２２と接続されている。また、外部電極３２の分割された一方がコイル２０と接続され、他方がコイル２２と接続されている。
【００３３】
以上のように構成されたトロイダルコイル１Ｃは、トロイダルトランスとして機能する。トロイダルコイル１Ｃにおける他の構成は、トロイダルコイル１と同様である。従って、トロイダルコイル１Ｃにおいて、外部電極３０，３２がそれぞれ分割された点、コア１０の表面に設けられた溝Ｇ及びコイル２２の追加以外の説明は、トロイダルコイル１での説明のとおりである。
【００３４】
（他の実施例）
本発明に係るトロイダルコイルは前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。例えば、コアの材料、コイルの材料及びコイルの巻き数等は、任意選択することが可能である。例えば、トロイダルコイル１における絶縁コーティングの材料は、ガラスに限らず、シリコン、エポキシ、ポリイミド、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエステルイミドなどの樹脂であってもよい。
【００３５】
また、溝Ｇの断面形状は、図１３に示すように溝Ｇの底面Ｓ４と側面Ｓ５とが成す角Ｅに面取りが施されていてもよく、図１４に示すように該角Ｅが円弧状を成していてよい。さらに、図１５に示すように、溝Ｇの断面が半円状を成していてもよい。上述のような溝Ｇの断面形状は、図１６に示す断面形状が矩形状の場合と比較して、角Ｅに気泡が溜まりにくい。なお、気泡が溜まりにくいという効果から、角Ｅの面取り量は４０μｍ以上、又は、角Ｅの円弧の半径は４０μｍ以上かつ溝Ｇの幅の半分以下が好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、本発明は、トロイダルコイルについて有用であり、トロイダルコイルの量産性を向上させることができる点で優れている。
【符号の説明】
【００３７】
Ｓ１  端面（平面）
Ｓ４  底面
Ｓ５  側面
Ｅ  角
Ｇ  溝
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  トロイダルコイル
１０  コア
２０，２２  コイル
３０，３２  外部電極
【図１】
2016025150.tif 000003
【図２】
2016025150.tif 000004
【図３】
2016025150.tif 000005
【図４】
2016025150.tif 000006
【図５】
2016025150.tif 000007
【図６】
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【図７】
2016025150.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2016025150.tif 000013
【図１２】
2016025150.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2016025150.tif 000017
【図１６】
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