コイルとは？概要や特徴、用途について詳しく解説！

家庭に設置されている電源から供給されるのは交流電流ですが、多くの電子回路は直流電流で動作します。そのため、ノイズの少ない安定した直流電流が、精密な電子機器をスムーズに駆動させるのに有用です。 

ここで重要な役割を果たすのがコイルです。コイルは交流電流を通しにくく、一方で直流電流は容易に通す性質を持っています。そして、周波数が高くなるほど誘導リアクタンスも増大します。 

この特性を利用して、電源用の回路にコイルを組み込むことで、より直流に近い安定した電流を次の回路へと供給することが可能です。これにより高周波ノイズを防ぎ、余分な雑音を除去することもできます。 

一部の特殊なコイルには高周波を通さないという特徴があるため、精密機器の正確な動作に非常に有用です。  たとえば、携帯電話や無線LANなどの通信回路は超高周波数帯で動作しますが、一般的なコイルは周囲の環境から影響を受けやすく、電波障害の原因になる可能性があります。 

そこで注目されるのが、ドーナツ形状の強磁性体に導線を巻いたトロイダルコイルです。  強磁性体を芯に使用すると、一方の端から飛び出した磁力線が反対側の端に接続し、漏れ磁束が生じます。この漏れ磁束は、周囲の電子部品に悪影響を与える可能性があります。  トロイダルコイルを使うと、磁界の大部分が芯の内部に閉じ込められ、漏れ磁束を抑制することができるため、インダクタンスを高効率かつ安定して得ることができます。 

海外への旅行に欠かせないものといえば変圧器です。 

変圧器の動作原理はコイルの使用に基づいており、一つの強磁性体に二つ以上のコイルを巻き付ける形状をしています。電力が供給される側のコイルを一次側、逆に電力が出力される側を二次側と称します。 

交流電流が一次側のコイルに与えられると、電磁誘導により磁界が生成されます。その後、この磁界によって二次側のコイルに電流が流れ始めます。 

一次側の巻き数に比べて二次側の巻き数が少なければ少ないほど、出力電圧は低くなります。ただ、コイルに磁界を発生させるためには交流が必要で、直流電圧を調整することはできません。 

巻線コイルは、導線を螺旋状に巻き上げた形状をしています。コイルは中心部が空洞のものも存在しますが、ミシンのボビンのように芯の部分に導線を巻きつけたものもあります。用途や必要なインダクタンス値により、形状やサイズはさまざまです。 

大きな電流を必要とする回路や、高インダクタンス値が求められる場合には、これらのコイルが適しています。 

積層コイルとは、フェライトやセラミックという材質と、コイルのパターンを交互に重ねたもののことを指します。このコイルパターンは、導線を巻くのではなく、フェライト等の表面に導体をスクリーン印刷する方法で作られます。 

これを多層に積み重ねることで、コイル同様の特性を持つようになりますが、その構造上、内部にはコンデンサー成分が含まれています。 

積層コイルがスクリーン印刷を用いて導体を形成するのとは異なり、スパッタリングや蒸着といった技術により、印刷よりもさらに薄い金属膜でコイルパターンを作るものを薄膜コイルといいます。 

この技術は、半導体の製造技術を応用したもので、小型かつ高精度なコイルを製造することが可能です。