JP2008103430A - インダクタ - Google Patents

Abstract

【課題】実装スペースを有効利用できると共に輻射ノイズが大幅に低減されたインダクタを実現する。
【解決手段】本発明によるインダクタは、高透磁率の磁性体コア（１）と、磁性体コアの内部に一体的に埋設されたコイル素子（２）とを有する。磁性体コア（１）は球状構造を有し、コイル素子（２）はコイル導線が球状に積層された球状コイル構造を有する。コイル素子の引出し端部は磁性体コアの外部に延在して接続端子（２ａ，２ｂ）を構成する。球状構造の磁性体コアの内部に、球状コイル構造のコイル素子が一体的に埋設されているので、漏洩磁束が大幅に減少すると共に磁束乱れが防止される。
【選択図】 図１

Description

本発明はインダクタ、特に漏れ磁束が大幅に低減されると共に磁束乱れが改善されたインダクタに関するものである。

ＡＶ機器や情報処理装置等の各種電子機器には、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の各種電源回路が用いられている。例えば、端末装置のLSIに電力を供給する場合降圧型のＤＣ−ＤＣコンバータが用いられ、降圧された直流電圧がLSIに供給されている。また、放電灯の点灯回路においては、インバータ回路により交流電源電圧に昇圧され、昇圧された交流電圧が放電灯に供給されている。これらの電源回路にはインダクタが用いられており、低ロス特性及び直流重畳特性に優れたインダクタの開発が要請されている。このような要請に対応したインダクタとして、絶縁コーティングされた強磁性金属粉とコイル素子とを金型内に配置し、プレス成型加工により磁性体コアの内部にコイル素子が埋設されたチョークコイルが既知である（例えば、特許文献１参照）。

また、インダクタンス素子は、漏れ磁束が発生し周辺の回路素子に輻射ノイズを与えるため、漏洩磁束を低減すると共に磁束乱れが防止されたインダクタの開発も重要な課題である。輻射ノイズの軽減されたインダクタンス素子として、外形がほぼ球状の磁性体コアを有するインダクタンス素子が既知である（例えば、特許文献２参照）

特開２００６−１３０６６号公報 特開２００５−１０９３９９号公報

ＡＶ機器や各種情報処理装置は小型化すべき要請が強く、インダクタも小型化することが強く要請されている。しかし、特許文献１に記載のインダクタは、直流重畳特性に優れるものの、素子の形状が矩形であるため、実装スペースにデッドスペースが形成されてしまい、実装面積を小さくするには限界があった。特に、インダクタは電解コンデンサと共に同一基板上に実装される場合も多く、断面が円形の素子に隣接して矩形の素子を配置すると、基板上のデッドスペースが大きくなる欠点があった。また、コイル素子を封入する磁性体コアが矩形の場合、コアのエッジの部分から磁束が漏洩し易く、二次輻射により周辺の回路素子の誤動作の原因となるおそれもある。

さらに、各種電源回路に用いられるインダクタにおいては、一層大きなインダクタンス値を有する素子の開発が要請されており、小型で且つターン数の多いインダクタの開発も重要事項とされている。

本発明の目的は、実装スペースを有効利用できると共に輻射ノイズが大幅に低減されたインダクタを実現することにある。
さらに、本発明の別の目的は、小型で且つインダクタンス値を大きくできるインダクタを実現することにある。

本発明によるインダクタは、高透磁率又は高飽和特性の磁性体コアと、磁性体コアの内部に一体的に埋設されたコイル素子とを有するインダクタにおいて、
磁性体コアは、ほぼ球状構造を有し、
前記コイル素子は、ほぼ球状の外形を有するようにコイル導線が巻回された球状コイル構造を有し、コイル導線の２つの引出し端部が磁性体コアの外部まで延在して接続端子を構成することを特徴とする。

本発明は、磁性体コアの内部にコイル素子が埋設されたインダクタの特有の効果を積極的に利用する。この形式のインダクタは、絶縁性コーティングされた磁性体粉とコイル素子とを金型内に配置し、プレス成型加工により製造される。従って、高透磁率又は高飽和特性の磁性体コアの内部にコイル素子が一体的に埋設された構造を有し、磁性体コアは、コイル素子のヨークとして作用すると共にコイル素子から発生する磁束の磁路に沿って延在するので、コイル素子の外周をシールドする磁気シールド部材として作用し、外部素子に対する強い磁気シールド効果を発揮する。特に、インダクタの全面が球状であるため、コイル素子から磁束が出射する部位も球状に形成されるので、漏洩磁束がほとんど発生せず且つ磁束乱れも生じない格別な効果を有している。

さらに、本発明のコイル素子は外形が球状の球状コイル構造を有し、磁性体コアも球状構造であるため、単位体積当たり多数の巻回部が形成され、この結果大型化することなくインダクタンス値の大きなインダクタが実現される。

本発明による別のインダクタは、高透磁率又は高飽和特性の磁性体コアと、磁性体コアの内部に一体的に埋設され、断面が板状のコイル導線が複数回巻回されたコイル素子とを有するインダクタにおいて、前記磁性体コアは、ほぼ球状の構造を有し、前記コイル素子を構成する板状のコイル導線の２つの引出し端部は、磁性体コアの外部まで延在して接続端子を構成することを特徴とする。平角導線を複数回巻回したコイル素子を用いる場合でも、球状構造の磁性体コアを用いることにより、漏洩磁束がほとんど発生せず且つ磁束の乱れが発生しないインダクタが実現される。

上記インダクタの好適実施例は、コイル導線の２つの引出し端部は、コイルの巻回部を構成するコイル導線に対して直角に折り曲げられて接続端子をそれぞれ構成し、２つの接続端子は、コイル素子の中心軸線と平行な同一面内に位置し、当該２つの平面状の接続端子により回路基板上に面実装されることを特徴とする。このように、コイル導線の引出し端部を形成することにより、単一の折り曲げ部を形成するだけで、面実装用のインダクタが実現される。本例では、折り曲げ部が１個だけしか形成されないため、プレス成型加工しても、コイル導線が断線しにくいインダクタが得られ、製造の歩留りが改善される。

本発明によるインダクタは、球状構造の磁性体コアを用いているので、漏洩磁束がほとんど発生せず且つ磁束乱れが発生しないインダクタが実現される。また、磁性体コアが球状であるため、回路基板上に実装する際、不要なデッドスペースが形成される不都合が解消される。特に、電解コンデンサと共に回路基板上に実装する場合に有益である。

発明の実施の形態

図１は本発明によるインダクタの一例を示す図であり、図１Ａはコイル素子の中心軸線を含む面（コイル導線に対して直交する面）で切って示す断面図であり、図１Ｂは当該インダクタを回路基板上に実装した状態を示す図である。本発明によるインダクタは、高透磁率の磁性体コア１と、磁性体コア１の内部に一体的に埋設したコイル素子２とを有する。本発明によるインダクタは、金型内に絶縁性コーティングされた磁性体粉末とコイル素子２とを配置し、プレス成型加工（圧縮成型加工）により製造される。磁性体コア２は、外形がほぼ球状の球状構造をなし、内部に埋設されたコイル素子の外周を遮蔽する。よって、磁性体コア１は、コイル素子２からから発生する磁束を遮蔽する磁気遮蔽効果を有するコアを構成すると共に、コイル素子２の内側空間３に形成されるヨーク（磁心）を構成する。コイル素子１は、外周がウレタン等により被覆された通常の銅線を巻回した空心コイルであり、コイル導線は、コイル素子の外周面がほぼ球状をなすように巻回される。従って、コイル素子２はコイル導線が球状に積層された球状コイル構造を有する。

図1Ｂに示すように、本例のインダクタはいわゆるDIP型のインダクタとして構成される。回路基板４上に実装する際、磁性体コア１の外部まで延在するコイル導線の２つの引出し端部２ａ及び２ｂを回路基板に形成した孔内に挿入し、ハンダ付けにより固定される。

本例のインダクタは、コイル素子２が球状構造を有し、磁性体コア１も同様に球状構造を有するため、矩形断面のインダクタと比較して、単位体積当たりのターン数が大幅に増加し、インダクタンス値の大きなインダクタが実現される。さらに、磁性体コア全体が球状であるため、磁束がコイル素子から出射する部位も球状に形成されているため、磁束乱れが発生する不具合が大幅に改善される。しかも、コイル素子から発生する磁束の磁路にそって高透磁率又は高飽和特性のコアが存在するため、漏洩磁束による輻射ノイズがほとんど発生せず、他の回路素子を当該インダクタに近接して配置することが可能になる。

次に、本発明によるインダクタの製造方法について説明する。本発明においては、絶縁性コーティングされた磁性体粉末とコイル素子とを一体的にプレス成型加工することにより製造され、又は電気的絶縁性のバインダ中に高透磁率の磁性体粉末が混合された混合体粉末とコイル素子とをプレス成型加工することにより製造される。磁性体粉末として、例えば、鉄、カルボニル鉄、ケイ化鉄、パーマロイ（Fe-Ni）、スーパーマロイ（Fe-Ni-Mo）、センダスト、窒化鉄、鉄アルミ合金、鉄コバルト合金等から選択した１種又は２種以上の磁性体金属を用いることができる。また、磁性体粉末をコーティングする絶縁材料又は絶縁性のバインダとして、酸化シリコン等の各種絶縁性無機材料や有機材料から選択した絶縁性材料が用いられる。具体的には、例えば酸化硅素、水ガラス、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等から選択される。

図２は本発明によるインダクタの変形例を示す線図であり、回路基板上に表面実装するのに好適なインダクタを示す。図２Ａは磁性体コア内に埋設されたコイル素子の構成を示し、図２Ｂはインダクタを上方から見た線図であり、図２Ｃはインダクタを回路基板上に面実装した状態を示す線図である。インダクタは、高透磁率の磁性体コア１１と磁性体コアの内部に埋設されたコイル素子１２とを有する。コイル素子１２は、断面が板状の平角導線を同軸状に多数回巻回した空心コイルを用いる。コイル導線の２つの引出し端部は、コイル導線に対して直角に折り曲げられて平面状の接続端子１２ａ及び１２ｂを構成する。２つの平面状の接続端子は、コイル素子の中心軸線Ｌと平行な同一平面内に位置する。さらに、２つの接続端子１２ａ及び１２ｂは、上記平面内に延在する軸線Ｐにそってコイル素子をはさんで互いに反対方向に延在する。このように構成することにより、２つの平面状の接続端子１２ａ及び１２ｂが支持部材として機能するため、回路基板上に表面実装することが可能なインダクタが実現される。

図３本発明によるインダクタの別の変形例を示す。本例では、平角導線を巻回したコイル素子を用いてDIP型の素子を実現する。DIP型のインダクタの場合、コイル素子の引出し端部材１２ａ及び１２ｂをそのままストレートに延在させて接続端子として利用する。

本発明によるインダクタの一例を示す図である。 本発明によるインダクタの変形例を示す図である。 本発明によるインダクタの別の変形例を示す図である。

符号の説明

１，１１ 磁性体コア
２，１２ コイル素子
２ａ，２ｂ，１２ａ，１２ｂ 接続端子
３ 内側空間
４ 回路基板
Ｌ 中心軸線

Claims (6)

1. 高透磁率又は高飽和特性の磁性体コアと、磁性体コアの内部に一体的に埋設されたコイル素子とを有するインダクタにおいて、
   磁性体コアは、ほぼ球状構造を有し、
   前記コイル素子は、ほぼ球状の外形を有するようにコイル導線が巻回された球状コイル構造を有し、コイル導線の２つの引出し端部が磁性体コアの外部まで延在して接続端子を構成することを特徴とするインダクタ。
2. 請求項１に記載のインダクタにおいて、前記コイル素子は空心コイルにより構成され、前記磁性体コアは、空心コイルの内側に位置するヨークを構成すると共に空心コイルの外周を覆うコアを構成することを特徴とするインダクタ。
3. 高透磁率の磁性体コアと、磁性体コアの内部に一体的に埋設され、断面が板状のコイル導線が複数回巻回されたコイル素子とを有するインダクタにおいて、
   前記磁性体コアは、ほぼ球状の構造を有し、
   前記コイル素子を構成する板状のコイル導線の２つの引出し端部は、磁性体コアの外部まで延在して接続端子を構成することを特徴とするインダクタ。
4. 請求項３に記載のインダクタにおいて、前記コイル導線の２つの引出し端部は、コイルの巻回部を構成するコイル導線に対して直角に折り曲げられて接続端子をそれぞれ構成し、２つの接続端子は、コイル素子の中心軸線と平行な同一面内に位置し、当該２つの平面状の接続端子により回路基板上に面実装されることを特徴とするインダクタ。
5. 請求項４に記載のインダクタにおいて、前記コイル導線の２つの引出し端部は、各接続端子が同一平面内に位置する同一の軸線に沿って互いに反対向きに延在するように直角に折り曲げられていることを特徴とするインダクタ。
6. 請求項１から５までのいずれか１項に記載のインダクタにおいて、当該インダクタは、絶縁性コーティングされた磁性体粉末とコイル素子とを一体的にプレス成型加工することにより製造され、又は電気的絶縁性のバインダ中に高透磁率の磁性体粉末が混合された混合粉末とコイル素子とを一体的にプレス成型加工することにより製造されたことを特徴とするインダクタ。
   

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