JP2010212271A - 低背型インダクタ - Google Patents

Abstract

【課題】大電流、高電圧に対応でき、十分な信頼性を維持しつつ一層の低背化を図ることができるようにする。
【解決手段】筒型の巻胴部２４の両端にフランジ２６，２８を備えた偏平構造の樹脂ボビン２０に巻線２２を施し、磁気コアを組み付け、該磁気コアによって、樹脂ボビンの巻胴部内に必要な磁気ギャップを設けた中央磁路を、樹脂ボビンの外側に外周磁路を、それぞれ形成する低背型インダクタである。磁気コアは、少なくとも上コア３０と下コア３２を有し、樹脂ボビンは、その巻軸が実装面に対して垂直となる向きとして、上コアを樹脂ボビンの上フランジに、下コアを樹脂ボビンの下フランジに、それぞれ密着させて組み立てる。上コアと下コアとは外周磁路で互いに非衝合状態（隙間が空いている状態）になっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、巻軸が実装面（実装基板との対向面）に垂直となるように巻線を施した偏平な樹脂ボビンに、上コアと下コアを組み付ける縦配置形式のインダクタに関し、更に詳しく述べると、上コアを樹脂ボビンの上フランジに、下コアを樹脂ボビンの下フランジに、それぞれ密着させ、外周磁路でコア同士が互いに非衝合状態（接触しておらず、隙間が空いている状態）となっている低背型インダクタに関するものである。この技術は、例えば電源回路で使用する薄型のトランスやチョークコイル等に有用である。

近年、各種電子機器の小型化、薄型化の要求に伴い、電源回路に用いるチョークコイルやトランス等のインダクタについても小型化、薄型化が進められている。これに伴い、偏平構造（フランジ径に対して軸方向長さが短い構造）の樹脂ボビンに巻線を施し、該樹脂ボビンに上コアと下コアからなる磁気コアを組み付ける低背型（実装時の高さ寸法が小さい）のインダクタが用いられている。

従来技術の例を図５に示す。通常、樹脂ボビン１０は円筒型の巻胴部の両端にフランジを備えた一体構造であり、上コアと下コアは、同形の縦断面Ｅ型のコア１２，１４の組み合わせ（図５の（Ａ）参照）、あるいは縦断面Ｉ型のコア１６と縦断面Ｅ型のコア１８の組み合わせ（図５の（Ｂ）参照）である。樹脂ボビンの巻胴部内を通る中央磁路に必要な磁気ギャップを設け、外周磁路では上コアと下コアを衝き合わせて固定し閉磁路とする。その場合、磁気コアの寸法公差及び樹脂ボビンの寸法変化などを考慮し、コア外脚部の寸法（長さ）を樹脂ボビンの高さよりも長く設定し、上コア及び下コアと樹脂ボビンとの嵌め込み部分に一定のクリアランスを確保しておく必要がある。つまり、磁気コアは、樹脂ボビンの少なくとも一方のフランジには接触せず、ある程度の隙間ｃが空いた状態で組み付けられている。そのような関係にしておかなければ、磁気コアの寸法公差、あるいは樹脂ボビンの周囲温度変動による膨張／収縮により磁気コアに過大なストレスがかかり、コア割れ等の不具合が発生する恐れがあるためである。

周知のように、最近の液晶テレビでは益々薄型化が進んでいる。それに対応すべく、例えばバックライトパネルの放電管駆動回路に使用するインダクタ（インバータトランスやチョークコイル）も、より一層の薄型化が求められており、上記のような磁気コアと樹脂ボビンとのクリアランス分の厚みすら無視できなくなりつつある。

インダクタを薄型化するための方策としては、一方のフランジを省いたような形状の樹脂ボビンを使用する構成（特許文献１参照）、あるいは融着コイルを用い、絶縁フィルムを介して上下のコアで融着コイルを挟む構成（特許文献２参照）などが提案されている。しかし、電源回路に用いるインダクタでは大電流化、高耐圧化の要求があるが、前者のような構成では、コイルとコアとの間の絶縁性（耐電圧）の点で問題がある。また、後者のような構成では、融着性絶縁電線を巻線した融着コイルが必要なこと、及び絶縁フィルムを融着コイルと上下のコアとの間に介装する必要があることなどのため、大電流を流すような用途には不向きであるし、製造が煩瑣になる欠点がある。

特開平１１−３４００６０号公報 特開平７−２６３２５４号公報

本発明が解決しようとする課題は、大電流、高電圧に対応でき、十分な信頼性を維持しつつ一層の低背化を図ることができるようにすることである。

本発明は、巻線を施した樹脂ボビンの上フランジに上コアを、下フランジに下コアを、それぞれ密着させ、前記樹脂ボビンの外側の外周磁路でコア同士が互いに衝合せず隙間が空いた状態になっている低背型インダクタである。このように本発明では、上下のコアとフランジとが密着状態となっていて、磁気コアの寸法公差や樹脂ボビンの周囲温度変動に起因する寸法変化（膨張／収縮）などを、コアとボビンとのクリアランスで吸収するのではなく、コア同士を非衝合とし隙間を設けることで吸収するように構成しており、その点に主要な特徴がある。

本発明に係る低背型インダクタは、コアとボビンとの間にクリアランスが無い（互いに密着している）ため、そのクリアランス分に相当する高さ寸法を短縮でき、より一層の低背化（薄型化）が可能となる。その際、本発明では、両端にフランジを備えた樹脂ボビンを用いるため、コアと巻線との絶縁性は良好であり、十分な耐圧性能を確保できる。そのため、高電圧が印加され大電流が流れる電源回路などでも十分に使用できる高信頼性の低背型インダクタが得られる。

本発明に係る低背型インダクタの一実施例を示す説明図。 本発明の他の実施例を示す説明図。 本発明の更に他の実施例を示す説明図。 本発明の他の実施例を示す説明図。 従来技術の説明図。

本発明は、筒型の巻胴部の両端にフランジを備えた樹脂ボビンに、巻線を施し、該樹脂ボビンに磁気コアを組み付け、該磁気コアによって、樹脂ボビンの巻胴部内に必要な磁気ギャップを設けた中央磁路を、樹脂ボビンの外側に外周磁路を、それぞれ形成するインダクタにおいて、前記磁気コアは、少なくとも上コアと下コアを有し、樹脂ボビンは、その巻軸が実装面に対して垂直となる向きとして、上コアを樹脂ボビンの上フランジに、下コアを樹脂ボビンの下フランジに、それぞれ密着し、コア同士は外周磁路で互いに非衝合状態になっていることを特徴とする低背型インダクタである。ここで磁気コアは、縦断面形状がＥ型のコア（以下、単に「Ｅ型コア」と略記することがある）同士の組み合わせ、あるいはＥ型コアと縦断面形状がＩ型のコア（以下、単に「Ｉ型コア」と略記することがある）との組み合わせなどである。

例えば、上コアと下コアが共にＥ型コアであって、上コアと下コアの中脚部が樹脂ボビンの巻胴部内に挿入され、それらの対向面間で必要な磁気ギャップを設け、上コアと下コアの外脚部は、それらの長さの合計が樹脂ボビンの高さよりも短く設定され、それによって上コアと下コアとの対向面が非衝合状態になっている構成がある。

あるいは、上コアと下コアは、一方がＥ型コア、他方がＩ型コアであって、Ｅ型コアの中脚部が樹脂ボビンの巻胴部内に挿入され、前記中脚部の先端面とＩ型コアとの間で必要な磁気ギャップを設け、Ｅ型コアの外脚部は、その長さが樹脂ボビンの高さよりも短く設定され、それによってＥ型コアの両外脚部の先端面とＩ型コアとが非衝合状態になっている構成もある。

その他、上コアと下コアは共に無外脚の形状であって、それらとは別の外脚コアを樹脂ボビンの外側に取り付け、該外脚コアは、その長さが樹脂ボビンの高さよりも短く設定され、それによって外周磁路を形成する上コアと外脚コア、外脚コアと下コアとが、いずれも非衝合状態になっている構成でもよい。

また、上コアと下コアは、一方がＥ型コア、他方がＩ型コアであって、Ｅ型コアの中脚部が樹脂ボビンの巻胴部内に挿入され、前記中脚部の先端面とＩ型コアとの間で必要な磁気ギャップを設け、Ｅ型コアの外脚部内幅寸法をＩ型コアの長さよりも大きく設定し、Ｉ型コアがＥ型コアの外脚部間に遊嵌し、それによってＥ型コアの両外脚部の先端内側面とＩ型コアの両先端面とが非衝合状態になっている構成でもよい。

図１は本発明に係る低背型インダクタの一実施例を示す説明図である。ここで（Ａ）は組立前の縦断面を、（Ｂ）は組立後の縦断面を、（Ｃ）は製品の正面を、それぞれ表している。樹脂ボビン２０に巻線２２を施し、磁気コアを組み付け、インダクタを構成する。インダクタは、トランスやコイル等である。樹脂ボビンには、必要に応じて絶縁電線により１種類もしくは２種類以上の巻線を施すことは言うまでもない。

樹脂ボビン２０は、円筒型の巻胴部２４の両端にフランジを備えており、フランジ径に対して巻軸方向長さが短い偏平構造である。樹脂ボビン２０は、その巻軸が実装面（図面上では水平方向の面）に対して垂直となり、巻胴部２４の上端に上フランジ２６が、下端に下フランジ２８が、それぞれ一体的に設けられている。

磁気コアは、上コア３０と下コア３２との組み合わせである。上コア３０と下コア３２は共にＥ型コア（縦断面Ｅ型のフェライトコア）で同形である。例えば、ＥＲコアやポットコアなどでよい。上コア３０と下コア３２の中脚部が樹脂ボビン２０の巻胴部２４内に挿入され、それらの対向面間で必要な磁気ギャップが形成される。上コア３０の外脚部の長さＬａと下コア３２の外脚部の長さＬｂの合計は、樹脂ボビン２０の高さＬｃよりも短く、即ち（Ｌａ＋Ｌｂ）＜Ｌｃとなるように、設定される。

上コア３０は樹脂ボビン２０の上フランジ２６に、下コア３２は樹脂ボビン２０の下フランジ２８に、それぞれ密着させて組み立てる。典型的にはコアとフランジとを接着するが、コアとフランジとを密着させた状態で粘着テープを巻き回し固定することも可能である。勿論、接着とテープ固定を組み合わせてもよい。上コアと下コアの外脚部の長さの合計が樹脂ボビンの高さよりも短く設定されているので、外周磁路では上コアと下コアとは互いに非衝合状態（接触せず、隙間ｇができる状態）になる。

実際の製品では、樹脂ボビン２０の巻胴部下端もしくは下フランジに取付ベース３４が一体的に成形されており（図１の（Ｃ）参照）、該取付ベース３４には必要な個数の端子３６が植設されている。それらの端子３６を使用して巻線の端末処理と実装基板への取り付けが行われる。これらは、以下の実施例でも同様である。

このようにして得られたインダクタは、上コアと樹脂ボビンと下コアが密着して積み重ねられた状態となり、コアと樹脂ボビンとの間のクリアランスが不要なため、インダクタとしての全体の高さが最小となる。

図２は本発明に係る低背型インダクタの他の実施例を示す説明図である。ここで（Ａ）は組立前の縦断面を、（Ｂ）は組立後の縦断面を表している。絶縁電線を巻線した樹脂ボビンに磁気コアを組み付けることによって、インダクタを構成する。なお、樹脂ボビンについては、以下の実施例でも実施例１と同様の構造でよいので、説明を簡略化するため同一符号を用いている。樹脂ボビン２０は、巻軸が実装面に対して垂直な向きとなる円筒型の巻胴部２４の上端に上フランジ２６が、下端に下フランジ２８が、それぞれ設けられており、フランジ径に対して巻軸方向長さが短い偏平構造である。巻胴部２４に必要な巻線２２が施される。

磁気コアは上コア４０と下コア４２の組み合わせである。上コア４０はＩ型コア（例えば、平板コア）であり、下コア４２はＥ型コア（例えば、ＥＲコアやポットコアなど）である。下コア４２の中脚部が樹脂ボビン２０の巻胴部２４内に挿入され、上コア４０との対向面間で必要な磁気ギャップが形成される。下コア４２の外脚部の長さＬｄは、樹脂ボビン２０の高さＬｃよりも短く（即ち、Ｌｄ＜Ｌｃ）設定される。

上コア４０を樹脂ボビン２０の上フランジ２６に、下コア４２を樹脂ボビン２０の下フランジ２８に、それぞれ接着する。下コア４２の外脚部の長さＬｄが樹脂ボビン２０の高さＬｃよりも短いので、外周磁路では上コア４０と下コア４２とは互いに非衝合状態（隙間ｇがある状態）になる。このようにして得られたインダクタは、上コア４０と樹脂ボビン２０と下コア４２が密着して積み重ねられた状態となるため、インダクタとしての全体の高さが最小となる。なお、上下を逆にして、上コアをＥ型コア、下コアをＩ型コアとしてもよいことは言うまでもない。

図３は、本発明に係る低背型インダクタの更に他の実施例を示す説明図である。ここで（Ａ）は組立前の縦断面を、（Ｂ）は組立後の縦断面を表している。巻線２２を施した樹脂ボビン２０に磁気コアを組み付けることでインダクタを構成する。樹脂ボビン２０は、巻軸が実装面に対して垂直な向きとなる円筒型の巻胴部２４の上端に上フランジ２６が、下端に下フランジ２８が、それぞれ設けられており、フランジ径に対して巻軸方向長さが短い偏平構造である。

磁気コアは、上コア４４と下コア４６、及び複数の角棒状の外脚コア４８などの組み合わせである。上コア４４及び下コア４６は共にＩ型コア（例えば、平板コア）である。ここでは、中脚コア４９を下コア４６の中央に固着し、該中脚コア４９が樹脂ボビン２０の巻胴部２４内に挿入されるようにし、上コア４４との対向面間で必要な磁気ギャップを形成する。外脚コア４８の長さＬｅは樹脂ボビン２０の高さＬｃよりも短く（即ち、Ｌｅ＜Ｌｃ）設定する。

上コア４４を樹脂ボビン２０の上フランジ２６に、下コア４６を樹脂ボビン２０の下フランジ２８に、それぞれ接着する。そして、外脚コア４８を、上フランジ２６と下フランジ２８に接着する。外脚コア４８の長さが樹脂ボビン２０の高さよりも短いので、外周磁路では、上コア４４と外脚コア４８、外脚コア４８と下コア４６とは、少なくともいずれかが非衝合状態（隙間ｇがある状態）になる。このようにして得られたインダクタは、上コア４４と樹脂ボビン２０と下コア４６が密着して積み重ねられた状態となるため、インダクタとしての全体の高さが最小となる。

なお、この実施例では、上コア及び下コアを共にＩ型コアとし、別に中脚コアを用いているが、中脚コアと一体になった縦断面Ｔ型のフェライトコアを用いることもできる。つまり、Ｉ型コアとＴ型コアとの組み合わせ、あるいはＴ型コア同士の組み合わせとし、それらと外脚コアとにより磁気コアを構成してもよい。

図４は本発明に係る低背型インダクタの他の実施例を示す説明図である。ここで（Ａ）は組立前の縦断面を、（Ｂ）は組立後の縦断面を表している。巻線２２を施した樹脂ボビン２０に磁気コアを組み付けることで、インダクタを構成する。樹脂ボビン２０は、巻軸が実装面に対して垂直な向きとなる円筒型の巻胴部２４の上端に上フランジ２６が、下端に下フランジ２８が、それぞれ設けられており、フランジ径に対して巻軸方向長さが短い偏平構造である。

磁気コアは上コア５０と下コア５２の組み合わせである。上コア５０はＥ型コア（例えば、ＥＲコアやポットコアなど）であり、下コア５２はＩ型コア（例えば、平板コア）である。上コア５０の中脚部が樹脂ボビン２０の巻胴部２４内に挿入され、下コア５２との対向面間で必要な磁気ギャップが形成される。なお、この実施例では、上コア５０の外脚部の長さＬｆから下コア５２の高さＬｇを差し引いた長さが樹脂ボビン２０の高さＬｃにほぼ一致するように（即ち、Ｌｆ−Ｌｇ≒Ｌｃ）設定される。更に、上コア５０の外脚部内幅寸法Ｌｈは、下コア５２の長さＬｉよりも大きく（即ち、Ｌｈ＞Ｌｉ）設定され、下コア５２が上コア５０の両外脚部間に遊嵌し、それによって上コア５０の両外脚部の先端内側面と下コア５２の両先端面とは隙間が空いた状態になっている。

上コア５０を樹脂ボビン２０の上フランジ２６に、下コア５２を樹脂ボビン２０の下フランジ２８に、それぞれ接着する。上コア５０の外脚部内幅寸法が下コア５２の長さよりも大きいので、外周磁路では上コア５０と下コア５２とは互いに非接合状態（隙間がある状態）になる。磁気コアの寸法公差は上コア５０と下コア５２との隙間で吸収でき、周囲温度変動に伴う樹脂ボビンの寸法変化は上コアと下コアとが相対的に変位可能なことで吸収される。このようにして得られたインダクタは、上コアと樹脂ボビンと下コアが密着して積み重ねられた状態となるため、インダクタとしての全体の高さが最小となる。

２０ 樹脂ボビン
２２ 巻線
２４ 巻胴部
２６ 上フランジ
２８ 下フランジ
３０ 上コア
３２ 下コア
３４ 取付ベース
３６ 端子

Claims (5)

1. 筒型の巻胴部の両端にフランジを備えた樹脂ボビンに、巻線を施し、該樹脂ボビンに磁気コアを組み付け、該磁気コアによって、樹脂ボビンの巻胴部内に必要な磁気ギャップを設けた中央磁路を、樹脂ボビンの外側に外周磁路を、それぞれ形成するインダクタにおいて、
   前記磁気コアは、少なくとも上コアと下コアを有し、樹脂ボビンは、その巻軸が実装面に対して垂直となる向きとして、上コアを樹脂ボビンの上フランジに、下コアを樹脂ボビンの下フランジに、それぞれ密着し、コア同士は外周磁路で互いに非衝合状態になっていることを特徴とする低背型インダクタ。
2. 上コアと下コアが共に縦断面Ｅ型であって、上コアと下コアの中脚部が樹脂ボビンの巻胴部内に挿入され、それらの対向面間で必要な磁気ギャップを設け、上コアと下コアの外脚部は、それらの長さの合計が樹脂ボビンの高さよりも短く設定され、それによって上コアと下コアとの対向面が非衝合状態になっている請求項１記載の低背型インダクタ。
3. 上コアと下コアは、一方が縦断面Ｅ型、他方が縦断面Ｉ型であって、Ｅ型コアの中脚部が樹脂ボビンの巻胴部内に挿入され、前記中脚部の先端面とＩ型コアとの間で必要な磁気ギャップを設け、Ｅ型コアの外脚部は、その長さが樹脂ボビンの高さよりも短く設定され、それによってＥ型コアの両外脚部の先端面とＩ型コアとは非衝合状態になっている請求項１記載の低背型インダクタ。
4. 上コアと下コアは共に無外脚の形状であって、それらとは別の外脚コアを樹脂ボビンの外側に取り付け、該外脚コアは、その長さが樹脂ボビンの高さよりも短く設定され、それによって外周磁路を形成する上コアと外脚コア、外脚コアと下コアとが、いずれも非衝合状態になっている請求項１記載の低背型インダクタ。
5. 上コアと下コアは、一方が縦断面Ｅ型、他方が縦断面Ｉ型であって、Ｅ型コアの中脚部が樹脂ボビンの筒型巻胴部内に挿入され、前記中脚部の先端面とＩ型コアとの間で必要な磁気ギャップを設け、Ｅ型コアの外脚部内幅寸法をＩ型コアの長さよりも大きく設定し、Ｉ型コアがＥ型コアの外脚部間に遊嵌し、それによってＥ型コアの両外脚部の先端内側面とＩ型コアの両先端面とが非衝合状態になっている請求項１記載の低背型インダクタ。

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