JP2003007536A

JP2003007536A - 磁芯およびコイル部品

Info

Publication number: JP2003007536A
Application number: JP2001189899A
Authority: JP
Inventors: Kuninaga Sato; 邦長佐藤; Mizuho Sato; 瑞穂佐藤
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2001-06-22
Filing date: 2001-06-22
Publication date: 2003-01-10
Anticipated expiration: 2021-06-22
Also published as: JP4745543B2

Abstract

(57)【要約】【課題】直流重畳特性を大幅に改善した構成で小型化
と省資源、省エネルギー性を高め、かつ、巻線の自動化
も容易に実現して工業性と経済性を高めたコイル部品を
提供すること。【解決手段】磁芯１０は、一対のコア端面３，４を有
する軟磁性体による棒状コアの片端を折り返し接近さ
せ、折り返したコア端面３ともう一方のコア端面４に隣
接するコア側面５との間で形成される磁気ギャップ６を
有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電源回路やインバ
ーターなどの電子機器等に供せられるコイル部品に関
し、特に小型高性能なコイル部品の構成技術に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、閉磁路の磁芯に巻線してなるコイ
ル部品において、直流重畳時でのコイルのインダクタン
ス値の低下を防ぐ方策として、磁芯の磁路上に適当なギ
ャップ（空隙）を設け、磁気飽和を低減する方法が取ら
れてきた。

【０００３】図１０は従来技術によるコイル部品の一例
を示す正面図である。図１０を参照すると、コイル部品
５０は、ギャップ４６を備えたトロイダルコア４１に巻
回された巻線４２を装着してなる。図１１は、図１０の
コイル部品５０のトロイダルコアのギャップ部を拡大し
た図である。トロイダルコア４１は、磁気ギャップ４６
を挟んで対向する一対の端面４３、４４を有する形状
で、コア端面同士が互いに向き合っている構成である。
この場合、巻線４２（図１０参照）は、主に手巻きに頼
らざるを得ない状況にある。

【０００４】特に金属系ダストコアのように比透磁率μ
が１００程度の磁性体の場合、図１０及び図１１の従来
型のコアにおいては、磁気ギャップを拡げた場合、コイ
ルのインダクタンス値の減少等の変化が著しいという欠
点を有している。

【０００５】図１２（ａ）及び（ｂ）は従来技術による
コイル部品のもう一つの一例の組立てを示す図である。
図１２に示すように、コイル部品は、磁気ギャップを介
して巻回されたコイル６２を装着することによって構成
されている。また、従来製品として図１２に示すような
空芯コイルの後挿しが可能なコイル部品も一部実用化さ
れているが、巻きコイルの入りロであるコアの先端部６
４は鋭角状になっているため、ダスト系などの圧粉体の
プレス成形にて製造するコアの場合など先端部が欠けや
すく強度上問題があり、その適用は金属系積層鋼板など
一部の材料に限られていた。

【０００６】一方、従来、図１０を更に改善した例とし
て、図１３及び図１４に示す半閉磁路インダクタが提案
されている（特開２００１−８５２３３公報、参照）。
図１３は半閉磁路インダクタ１００を示す正面図で、図
１４（ａ）及び（ｂ）は図１３のインダクタのコアを示
す正面図である。図１３及び図１４に示すように、環状
閉磁路磁芯１０１の一部１０３を切断された磁芯の切断
面を乖離させて、予め銅線１０２を捲回して形成された
角筒状コイル空芯部に挿入した後、切断面１０４を接合
して環状半閉磁路磁心を形成して半閉磁路インダクタ１
００を完成させたものである。

【０００７】また、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）と類
似した例としては、図１５及び図１６に示すようなチョ
ークコイル装置が開示されている（特開２０００−２７
７３３７公報参照）。図１５は従来のチョークコイル装
置のコアを示す正面図で、図１６（ａ）乃至（ａ）は図
１５のコアを用いたチョークコイル装置の組立ての説明
に供せられる正面図である。図１５に示すように、この
チョークコイル装置１１０は、磁気ギャップ４１ａを有
するコア１１４を作成し、図１６（ａ）に示す空芯コイ
ル１１５を作成する。この空芯コイル１１５は、コア１
１４の隙間１１３から、コア１１４の中央孔へ空芯コイ
ル１１５の一部を挿入して、コア１１４の周囲に空芯コ
イル１１５を装着する。空芯コイル１１５は、図１６
（ｂ）に示すように、コア１１４の円弧形状に沿って弾
性変形し、全長がコア１１４の周囲に装着されることに
なる。その後、コア１１４の隙間１１３に非磁性材料、
磁性材料で非導電性のスペーサ１１６を装着して、固定
する。図１６（ｃ）に示すように、空芯コイル５０の巻
線ピッチを整え、更に、リード部を形成して、チョーク
コイル装置を完成したものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術による方法では、磁路上に空隙を設けた結
果、実効のμが下がり、必要なインダクタンス値を得る
ためにはコイルを巻き上げる必要があり、結果的に巻き
コイルの直流抵抗が増し、銅損の悪化を持たらしたりコ
イル外形が大きくなり、部品の小型、低損失、省資源を
実現しにくいという重大な欠点があった。

【０００９】また、閉磁路の磁芯に巻線する場合、巻線
が困難で機械巻きできる仕様は限られ自動化に支障があ
り工業的に不適切であった。

【００１０】一方、上述した図１２，図１５、及び図１
６で示したように、ギャップ付き閉磁路の磁芯におい
て、ギャップから予め巻線された空芯コイルを後挿しし
てコイルとする方法により機械巻きを可能とする方法も
一部には実用化されているが、巻きコイルが入るだけの
ギャップ量が必要なことから、高インダクタンス値を必
要なものには、不向きであった。また、巻きコイルの入
りロであるコアの先端部は鋭角状になっているため、ダ
スト系などの圧粉体のプレス成形にて製造するコアの場
合など先端郁が欠けやすく強度上問題があり、その適用
は金属系積層鋼板など一部の材料に限られていた。

【００１１】そこで、本発明は、このような従来技術の
課題を解決したものであり、直流重畳特性を大幅に改善
した構成で小型化と省資源、省エネルギー性を高め、か
つ、巻線の自動化も容易に実現して工業性と経済性を高
めたコイル部品を提供することを技術的課題としたもの
である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明によれば、一対の端面を有する軟磁性体によ
る棒状コアの片端を折り返し接近させ、折り返した端面
ともう一方のコア端面に隣接するコア側面との間で形成
されるギャップ部を有することを特徴とする磁芯が得ら
れる。

【００１３】また、本発明によれば、前記磁芯におい
て、折り返した端面を含む端面近傍の、磁路と直交する
コア断面積を前記磁路のコア平均断面積よりも大きくし
た形状であることを特徴とする磁芯が得られる。

【００１４】また、本発明によれば、一対の端面を有す
る軟磁性体による棒状コアの両端を折り返し互いに接近
させ、折り返した端面に隣接するコア側面ともう一方の
コア端面に隣接するコア側面との間で形成されるギャッ
プ部を有することを特徴とする磁芯が得られる。

【００１５】また、本発明によれば、前記いずれか一つ
の磁芯において、前記コア側面に少なくとも一個所の突
起部を設けたことを特徴とする磁芯が得られる。

【００１６】また、本発明によれば、前記いずれか一つ
の磁芯において、前記ギャップ部は、少なくとも磁性体
または非磁性体を含む充填材によって、埋め戻された構
造を備えていることを特徴とする磁芯が得られる。

【００１７】また、本発明によれば、前記いずれか一つ
の磁芯に、巻線を施してなることを特徴とするコイル部
品が得られる。

【００１８】さらに、本発明によれば、前記いずれか一
つの磁芯と、前記磁芯に設けられた巻線とを備えたコイ
ル部品であって、前記磁芯に設けられたギャップ部が、
少なくとも予め巻線された空芯コイルの肉厚分以上のギ
ャップ幅がある場合において、前記空芯コイルを一方の
前記コア端面より挿入して巻きコイルとなしたことを特
徴とするコイル部品が得られる。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る実施の形態に
ついて、図面に基づき詳細に説明する。

【００２０】尚、本発明の実施の形態では、軟磁性体の
コア磁芯として金属系ダストコア（μ＝１００程度）の
磁性材を用いた例で説明する。

【００２１】図１は本発明の第１の実施の形態によるコ
イル部品を示す正面図である。図２は図１のコイル部品
の組立ての説明に供せられる図、図３は図１及び図２の
コイル部品の作用の説明に供せられる部分拡大正面図で
ある。

【００２２】図１を参照すると、磁心（コア）１は直線
部を備えた略円形で、一対の端面（以下、コア端面と呼
ぶ）３、４を有する棒状コアの片方のコア端面３側を折
り返し、もう一方のコア端面４側に接近させ、コア端面
３とコア側面５との間で形成される磁気ギャップ６を有
する磁芯１に巻線が施されている。ここで、先に説明し
た図１０に示す従来のギャップ付きトロイダル形状のコ
アに巻線したコイル部品の場合、巻線はおもに手巻きに
頼らざるを得ない状況にあった。

【００２３】これに対し本発明の第１の実施の形態によ
るコイル部品では、図２に示すようにコア端面３とコア
側面５が向き合って磁気ギャップ６を形成しているた
め、予め巻線された空芯コイル２が通過できるだけのギ
ャップ幅があれば、図２に示すように空芯コイル２を後
挿しすることは容易であり、巻線の自動化が可能とな
る。

【００２４】さらに、コア端面３とコア側面５が向き合
った磁気ギャップ６であるため、特に金属系ダストコア
のように比透磁率μが１００程度の磁性体の場合、図３
に示すように磁束がコア側面１５に沿って広い範囲で通
過できるため、図１０の従来型のコアに比べ、磁気ギャ
ップを拡げてもコイルのインダクタンス値の減少は比較
的小さく、空芯コイルの後挿しによる巻線の自動化への
対応も容易となる。

【００２５】図４は本発明の第２の実施の形態によるコ
イル部品を示す正面図である。図５は図４のコイル部品
の作用の説明に供せられる図である。図４を参照する
と、コイル部品２０は、一対の端面（コア端面）１３、
１４を有する棒状コアの片方のコア端面１３側を折り返
し、もう一方のコア端面１４側に接近させ、コア端面１
３とコア側面１５との間で形成される磁気ギャップ１６
を有する磁芯１１に空芯コイル１２が装着されて巻線が
施されている。さらに、折り返した端面１３を含む端面
近傍の、磁路と直交するコア断面積Ｓ２を磁路のコア平
均断面積Ｓ１より大きくした形状の突起部１８を有して
いる。

【００２６】第２の実施の形態の場合は、同じく図５に
示すようにコア端面１３も広がっているため、さらに磁
気ギャップの幅Ｗ３が拡げられ、自動化へ対応し易くな
る。

【００２７】第２の実施の形態の場合、別の効果とし
て、空芯コイル１２の先端が突起部１８に当たり、コイ
ルの抜け止めにもなっている。

【００２８】図６は本発明の第３の実施の形態によるコ
イル部品を示す正面図である。図７は図６のコイル部品
の作用の説明に供せられる部分拡大図である。図６を参
照すると、コイル部品３０は、一対の端面（以下、コア
端面と呼ぶ）２３、２４を有する棒状コアの両端を折り
返し互いに接近させ、折り返したコア端面２３に隣接す
るコア側面２７ともう一方のコア端面２４に隣接するコ
ア側面２５との間で形成される磁気ギャップ２６を有す
る磁芯２１に空芯コイル２２を装着することによって巻
線が施されている。

【００２９】図６は、コアの側面２５、２７同士が向き
合い磁気ギャップ２６を形成しているがこれについて
も、図７に示すように同様にギャップを拡げられる効果
があり、空芯コイル２２の後挿しによる自動化が容易に
実現できる。

【００３０】図８は本発明の第４の実施の形態によるコ
イル部品を示す正面図である。図８を参照すると、コイ
ル部品４０は、一対の端面（以下、コア端面と呼ぶ）３
３、３４を有する棒状コアの片端３３側を折り返し、も
う一方の端３４側に接近させ、コア端面３４とコア側面
３５との間で形成される磁気ギャップ３６を有する磁芯
３１に空芯コイル３９が装着されて巻線が施されてい
る。さらに、前記磁芯３１のコア内周の側面の一部に突
起部３９が設けてある。空芯コイル３２は、先の例と同
様に、コア端面３４を通して挿入される。

【００３１】図９は本発明の第５の実施の形態によるコ
イル部品を示す正面図である。図９に示すように、第５
の実施の形態では、第１の実施の形態のギャップ部６に
ギャップ幅より僅かに狭い幅を持つ磁性体によるスペー
サー９を埋め込んだ構成になっている。

【００３２】以上説明した図１、図４、図６のすべての
コアにおいて、後挿しによる空芯コイルの先端部の位置
決めは、空芯コイルの巻き幅に関係なく、図８の実施の
形態に示すように本発明による方法で容易に実現でき
る。

【００３３】また、第１乃至第４の実施の形態のすべて
のコイル部品において、インダクタンス値を高くした
り、ギャップから発生する漏れ磁束を押さえたりまたは
磁歪によるコアの振動を押さえたりする目的として、図
９の第５の実施の形態に示すように、磁性または非磁性
によるギャップ材９をギャップ部６に埋め戻すことによ
り、それらの対応は容易であり、組み合わせにより最適
な設計が可能である。

【００３４】また、従来において、図１２のところで述
べたように、空芯コイルの後挿しが可能なコイル部品も
一部実用化されているが、巻きコイルの入りロであるコ
アの先端部６４は鋭角状になっているため、ダスト系な
どの圧粉体のプレス成形にて製造するコアの場合など先
端部が欠けやすく強度上問題があり、その適用は金属系
積層鋼板など一部の材料に限られていた。これに対し、
本発明によるコア先端部は鋭角にする必要がない構成の
ため、圧粉系等のダスト系のプレス成形にも適用でき、
その応用分野は大変広い。

【００３５】以上説明したように本発明の応用は、本発
明の実施の形態にとどまらず、他のギャップ付きコア
（磁芯）を用いたコイル部品全般にも適用でき、その応
用分野は大変広い。

【００３６】また、本発明による磁芯の材質としては、
ダスト系、積層鋼板系、フェライト系などいずれの軟磁
性材料を用いることができる。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によるコイル部品を用いれば、直流重畳特性が大幅に改
善できるため、所望の電流定格に対するインダクタンス
を得るに当たって電子機器の使命である小型化と省資
源、省エネルギー性を高め、かつ、巻線の自動化も容易
に実現できるコイル部品を提供することが可能となり、
工業的に益するところ極めて大なるものと言える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態によるコイル部品を
示す図である。

【図２】図１のコイル部品の組立ての説明に供せられる
図である。

【図３】図１のコイル部品の作用の説明に供せられる図
であり、ギャップ部を示す部分拡大図である。

【図４】図４は本発明の第２の実施の形態によるコイル
部品を示す図である。

【図５】図４のコイル部品の作用の説明に供せられる図
で、ギャップ部を示す部分拡大図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態によるコイル部品を
示す図である。

【図７】図６のコイル部品の作用の説明に供せられる図
で、ギャップ部を示す部分拡大図である。

【図８】本発明の第４の実施の形態によるコイル部品を
示す正面図である。

【図９】本発明の第５の実施の形態によるコイル部品を
示す正面図である。

【図１０】従来技術によるコイル部品の一例を示す正面
図である。

【図１１】図１０のコアのギャップ部を拡大した図であ
る。

【図１２】（ａ）及び（ｂ）は従来技術によるコイル部
品のもう一つの一例の組立てを示す図である。

【図１３】従来技術による半閉磁路インダクタを示す図
である。

【図１４】図１３の半閉磁路インダクタのコアを示す図
で，（ａ）は正面図，（ｂ）は側面図である。

【図１５】従来技術によるチョークコイル装置のコアを
示す正面図である。

【図１６】図１５のコアを用いたチョークコイル装置の
組立てを示す図である。

【符号の説明】

１磁芯２空芯コイル３，４端面５コア側面６磁気ギャップ９スペーサー１１磁芯１２空芯コイル１３，１４端面１５コア側面１６磁気ギャップ１８突起部２０コイル部品２３，２４コア端面２１磁芯２７コア側面２５コア側面２６磁気ギャップ２２空芯コイル３０コイル部品３１磁芯３２空芯コイル３３，３４端面３５コア側面３６磁気ギャップ３９突起部４０コイル部品４１トロイダルコア４１ａ磁気ギャップ４２巻線４３，４４端面４６ギャップ５０コイル部品６２コイル６４先端部１１４コア１１５空芯コイル１１３隙間１１６スペーサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の端面を有する軟磁性体による棒状
コアの片端を折り返し接近させ、折り返した端面ともう
一方のコア端面に隣接するコア側面との間で形成される
ギャップ部を有することを特徴とする磁芯。
【請求項２】請求項１記載の磁芯において、折り返し
た端面を含む端面近傍の、磁路と直交するコア断面積を
前記磁路のコア平均断面積よりも大きくした形状である
ことを特徴とする磁芯。
【請求項３】一対の端面を有する軟磁性体による棒状
コアの両端を折り返し互いに接近させ、折り返した端面
に隣接するコア側面ともう一方のコア端面に隣接するコ
ア側面との間で形成されるギャップ部を有することを特
徴とする磁芯。
【請求項４】請求項１〜３の内のいずれか一つに記載
の磁芯において、前記コア側面に少なくとも一個所の突
起部を設けたことを特徴とする磁芯。
【請求項５】請求項１〜４の内のいずれか一つに記載
の磁芯において、前記ギャップ部は、少なくとも磁性体
または非磁性体を含む充填材によって、埋め戻された構
造を備えていることを特徴とする磁芯。
【請求項６】請求項１〜５の内のいずれか一つに記載
の磁芯に、巻線を施してなることを特徴とするコイル部
品。
【請求項７】請求項１〜５の内のいずれか一つに記載
の磁芯と、前記磁芯に設けられた巻線とを備えたコイル
部品であって、前記磁芯に設けられたギャップ部が、少
なくとも予め巻線された空芯コイルの肉厚分以上のギャ
ップ幅がある場合において、前記空芯コイルを一方の前
記コア端面より挿入して巻きコイルとなしたことを特徴
とするコイル部品。