JP2003017340A

JP2003017340A - インダクタ部品

Info

Publication number: JP2003017340A
Application number: JP2001203049A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kondo; 将寛近藤; Hatsuo Matsumoto; 初男松本
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2001-07-04
Filing date: 2001-07-04
Publication date: 2003-01-17

Abstract

(57)【要約】【課題】低コストのバイアス磁界を使用したインダク
タ部品を提供すること。【解決手段】柱状の磁性コア１１に周面に開放された
１本の有底スリット１２を設ける。スリットの底面側部
分に導体１４を配置する。スリットの開放面側部分に永
久磁石１３を配置する。スリットのスリット幅は、底面
側部分が開放面側部分よりも広く設定されていてもよい
し、底面側部分と開放面側部分とが互いに実質的に等し
く設定されていてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁性コアのギャッ
プに磁石を挿入してなるインダクタ部品に関し、特に、
各種電子機器やスイッチング電源等に使用されるインダ
クタ部品に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来は、スイッチング電源等に用いられ
るインダクタ部品は、図８に示すようにＥＥ型磁心（磁
性コア）７１で構成されている。ここで、ＥＥ型磁性コ
ア７１は、２つのＥ型磁性コアを組み合わせ、閉磁路構
成を取っている。また、永久磁石７２は、片側のＥ型磁
性コアの中脚部を削ることで設けたギャップ部に挿入す
ることで、磁気バイアスを印加している。コイル７３に
よる磁界７４と永久磁石７２による磁界７５は、互いに
反対向きになるように設定される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のバイアス磁界を使用したインダクタ部品には次
のような欠点がある。即ち、閉磁路構成を取るために、
２つのＥ型磁性コアを用いているため部品点数が多く、
低コスト化の障害となる。さらに、２つの磁性コアを組
み合わせる際に、永久磁石も同時に挿入する必要がある
ため、量産時の工程は複雑になり、さらにはコスト増大
につながる。

【０００４】それ故に本発明の課題は、低コストのバイ
アス磁界を使用したインダクタ部品を提供することであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、周面に
開放された１本の有底スリットを有する柱状の磁性コア
と、前記スリットの底面側部分に配置された導体と、前
記スリットの開放面側部分に配置された永久磁石とを含
むことを特徴とするインダクタ部品が得られる。

【０００６】前記スリットのスリット幅は、前記底面側
部分が前記開放面側部分よりも広く設定されていてもよ
い。

【０００７】前記スリットのスリット幅は、前記底面側
部分と前記開放面側部分とが互いに実質的に等しく設定
されていてもよい。

【０００８】前記導体は前記磁性コアの端面から引き出
されていてもよい。

【０００９】前記永久磁石はポリアミドイミド樹脂、ポ
リイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリフェニレンサルファ
イド樹脂、シリコン樹脂、ポリエステル樹脂、芳香族系
ポリアミド樹脂、液晶ポリマーから選択された少なくと
も一種類の樹脂に固有保磁力が10KOe以上、Tcが500℃以
上、粉末平均粒径が2.5〜25μmで、かつ、Zn、Al、Bi、
Ga、In、Mg、Pb、Sb、及びSnの内の少なくとも１種の金
属あるいはその合金で被覆した希土類磁石粉末が分散さ
れてなり、該樹脂含有量が体積比で30%以上であり、比
抵抗が0.1Ωcm以上であってもよい。

【００１０】前記希土類磁石粉末の組成はSm(Co_bal.Fe
_0.15-0.25Cu_0.05-0.06Zr_0.02-0.03)₇ _.0-8.5であっても
よい。

【００１１】前記希土類磁石粉末を軟化点が220℃以上5
50℃以下の無機ガラスで被覆してもよい。

【００１２】前記希土類磁石粉末を金属あるいは合金で
被覆した上に少なくとも300℃以上の融点を有する非金
属の無機化合物で被覆してもよい。

【００１３】前記金属あるいは合金は、体積比で0.1〜1
0％であってもよい。

【００１４】前記金属あるいは合金と前記無機化合物
は、体積比で0.1〜10％であってもよい。

【００１５】前記永久磁石は、その作製時に希土類磁石
粉末が磁場で厚み方向に配向されることにより磁気的に
異方性化されていてもよい。

【００１６】前記永久磁石は、その着磁磁場が2.5T以上
であってもよい。

【００１７】前記永久磁石は、その中心線平均粗さRaが
10μm以下であってもよい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づき詳細に説明する。

【００１９】まず図１を参照して、本発明の第１の実施
の形態に係るインダクタ部品について説明する。

【００２０】図１のインダクタ部品は四角柱状の磁性コ
ア１１を含んでいる。磁性コア１１は、その周面に開放
された１本の有底スリット１２を有している。スリット
１２のスリット幅は、底面側部分が開放面側部分よりも
広く設定されている。スリット１２のこの形状は、磁性
コア１１の軸心上に断面四角形の中空部又は貫通孔を形
成し、かつ磁性コア１１の一側面からその貫通孔に至る
スリットを形成することにより得ることができる。

【００２１】図１のインダクタ部品はさらに、磁性コア
１１のスリット１２の開放面側部分に配置された永久磁
石１３と、スリット１２の底面側部分に配置されたコイ
ルとしての導体１４とを含んでいる。導体１４は、銅板
を所定の形状に打ち抜き、半田メッキを施したものであ
る。導体１４を磁性コア１１のスリット１２の底面側部
分に通して外部に引き出した後に曲げ加工を施し、基板
に実装する端子とする。導体１４に通電すると、図１
（ｃ）に実線矢印１５で示すように磁界が発生するもの
とする。永久磁石１３は、図１（ｃ）に破線矢印１６で
示すように、導体１４による磁界に対向する磁界を発生
するように磁極の向きを定めて配置する。

【００２２】永久磁石１３は、組成がSm(Co_0.742Fe_0.20
Cu_0.055Zr_0.029)_7.7、平均粒径が5μｍであり、最大粒
径が４５μm、保持力が20KOe以上、キュリー温度（Tc）
が770℃の磁石粉末を用いた。その磁石粉末の表面にZn
を被覆し、バインダーにはポリアミドイミド樹脂を体積
比40%で混練成形し、比抵抗は0.5Ωcm以上となるように
作製した。

【００２３】ここで用いた磁性コア１１はＭｎ−Ｚｎフ
ェライトからなり、磁路長が２．０ｃｍ、実効断面積が
０．５ｃｍ^２である。コアの寸法は２０ｍｍ×１０ｍｍ
×５ｍｍである。導体１４は図１（ｂ）に示すように配
置され、直流抵抗は０．３５ｍΩである。また永久磁石
１３は、厚みが５０μｍ、断面積が０．５ｃｍ^２という
形状を用いた。直流重畳インダクタンス特性を測定した
結果を図２に示す。

【００２４】図２において、実線５１が図１のインダク
タ部品における直流重畳インダクタンス特性、破線５２
が永久磁石１３を挿入していない場合の直流重畳インダ
クタンス特性を示す。図２から明らかなように、図１の
インダクタ部品は、磁気バイアスを用いていないものに
対して直流重畳インダクタンス特性がおよそ３５％向上
している。

【００２５】次に図３を参照して、本発明の第２の実施
の形態に係るインダクタ部品について説明する。

【００２６】図３のインダクタ部品は四角柱状の磁性コ
ア２１を含んでいる。磁性コア２１は、その周面に開放
された１本の有底スリット２２を有している。スリット
２２のスリット幅は、底面側部分と開放面側部分とが互
いに実質的に等しく設定されている。スリット２２のこ
の形状は、磁性コア２１の一側面から反対側面に向けて
有底スリット２２を形成することにより得ることができ
る。

【００２７】図３のインダクタ部品はさらに、磁性コア
２１のスリット２２の開放面側部分に配置された永久磁
石２３と、スリット２２の底面側部分に配置されたコイ
ルとしての導体２４とを含んでいる。導体２４は、銅板
を所定の形状に打ち抜き、半田メッキを施したものであ
る。導体２４を磁性コア２１のスリット２２の底面側部
分に通して外部に引き出した後に曲げ加工を施し、基板
に実装する端子とする。導体２４に通電すると、図３
（ｃ）に実線矢印２５で示すように磁界が発生するもの
とする。永久磁石２３は、図３（ｃ）に破線矢印２６で
示すように、導体２４による磁界に対向する磁界を発生
するように磁極の向きを定めて配置する。

【００２８】永久磁石２３は、組成がSm(Co_0.742Fe_0.20
Cu_0.055Zr_0.029)_7.7、平均粒径が5μｍであり、最大粒
径が４５μm、保持力が20KOe以上、Tcが770℃の磁石粉
末を用いた。その磁石粉末の表面にZnを被覆し、バイン
ダーにはポリアミドイミド樹脂を体積比40%で混練成形
し、比抵抗は0.5Ωcm以上となるように作製した。

【００２９】ここで用いた磁性コア２１はＭｎ−Ｚｎフ
ェライトからなり、磁路長が２．０ｃｍ、実効断面積が
０．５ｃｍ^２である。コアの寸法は２０ｍｍ×１０ｍｍ
×５ｍｍである。導体２４は図１（ｂ）に示すように配
置され、直流抵抗は０．３５ｍΩである。また永久磁石
２３は、厚みが５０μｍ、断面積が０．５ｃｍ^２という
形状を用いた。直流重畳インダクタンス特性を測定した
結果を図４に示す。

【００３０】図４において、実線６１が図３のインダク
タ部品における直流重畳インダクタンス特性、破線６２
が永久磁石２３を挿入していない場合の直流重畳インダ
クタンス特性を示す。図４から明らかなように、図３の
インダクタ部品は、磁気バイアスを用いていないものに
対して直流重畳インダクタンス特性がおよそ３５％向上
している。尚、リフロー半田熱による不可逆減磁、およ
び酸化による減磁がなされると、実線６３に示すような
直流重畳インダクタンス特性となる。

【００３１】次に図５を参照して、本発明の第３の実施
の形態に係るインダクタ部品について説明する。

【００３２】図５のインダクタ部品は円柱状の磁性コア
３１を含んでいる。磁性コア３１は、その周面に開放さ
れた１本の有底スリット３２を有している。スリット３
２のスリット幅は、底面側部分が開放面側部分よりも広
く設定されている。スリット１２のこの形状は、磁性コ
ア１１の軸心上に断面円形の中空部又は貫通孔を形成
し、かつ磁性コア１１の周面からその貫通孔に至るスリ
ットを形成することにより得ることができる。

【００３３】図５のインダクタ部品はさらに、磁性コア
３１のスリット３２の開放面側部分に配置された永久磁
石３３と、スリット３２の底面側部分に配置されたコイ
ルとしての導体３４とを含んでいる。導体３４は、銅板
を所定の形状に打ち抜き、半田メッキを施したものであ
る。導体３４を磁性コア３１のスリット３２の底面側部
分に通して外部に引き出した後に先端をつぶし、基板に
実装する端子とする。導体３４に通電すると、図５
（ｃ）に実線矢印３５で示すように磁界が発生するもの
とする。永久磁石２３は、図５（ｃ）に破線矢印３６で
示すように、導体３４による磁界に対向する磁界を発生
するように磁極の向きを定めて配置する。

【００３４】永久磁石３３は、組成がSm(Co_0.742Fe_0.20
Cu_0.055Zr_0.029)_7.7、平均粒径が5μｍであり、最大粒
径が４５μm、保持力が20KOe以上、Tcが770℃の磁石粉
末を用いた。その磁石粉末の表面にZnを被覆し、バイン
ダーにはポリアミドイミド樹脂を体積比40%で混練成形
し、比抵抗は0.5Ωcm以上となるように作製した。

【００３５】ここで用いた磁性コア３１はＭｎ−Ｚｎフ
ェライトからなり、磁路長が２．０ｃｍ、実効断面積が
０．５ｃｍ^２である。コアの寸法は２０ｍｍ×１０ｍｍ
×５ｍｍである。導体３４は図１（ｂ）に示すように配
置され、直流抵抗は０．３５ｍΩである。また永久磁石
３３は、厚みが５０μｍ、断面積が０．５ｃｍ^２という
形状を用いた。

【００３６】次に図６を参照して、本発明の第４の実施
の形態に係るインダクタ部品について説明する。

【００３７】図６のインダクタ部品は円柱状の磁性コア
４１を含んでいる。磁性コア４１は、その周面に開放さ
れた１本の有底スリット４２を有している。スリット４
２のスリット幅は、底面側部分と開放面側部分とが互い
に実質的に等しく設定されている。スリット４２のこの
形状は、磁性コア４１の周面から径方向に向けて有底ス
リット４２を形成することにより得ることができる。

【００３８】図６のインダクタ部品はさらに、磁性コア
４１のスリット４２の開放面側部分に配置された永久磁
石４３と、スリット４２の底面側部分に配置されたコイ
ルとしての導体４４とを含んでいる。導体４４は、銅板
を所定の形状に打ち抜き、半田メッキを施したものであ
る。導体４４を磁性コア４１のスリット４２の底面側部
分に通して外部に引き出した後に曲げ加工を施し、基板
に実装する端子とする。導体４４に通電すると、図６
（ｃ）に実線矢印４５で示すように磁界が発生するもの
とする。永久磁石２３は、図６（ｃ）に破線矢印４６で
示すように、導体４４による磁界に対向する磁界を発生
するように磁極の向きを定めて配置する。

【００３９】永久磁石４３は、組成がSm(Co_0.742Fe_0.20
Cu_0.055Zr_0.029)_7.7、平均粒径が5μｍであり、最大粒
径が４５μm、保持力が20KOe以上、Tcが770℃の磁石粉
末を用いた。その磁石粉末の表面にZnを被覆し、バイン
ダーにはポリアミドイミド樹脂を体積比40%で混練成形
し、比抵抗は0.5Ωcm以上となるように作製した。

【００４０】ここで用いた磁性コア４１はＭｎ−Ｚｎフ
ェライトからなり、磁路長が２．０ｃｍ、実効断面積が
０．５ｃｍ^２である。コアの寸法は２０ｍｍ×１０ｍｍ
×５ｍｍである。導体４４は図１（ｂ）に示すように配
置され、直流抵抗は０．３５ｍΩである。また永久磁石
４３は、厚みが５０μｍ、断面積が０．５ｃｍ^２という
形状を用いた。

【００４１】上述した様々なインダクタ部品のいずれに
おいても、１つの柱状の磁性コアにスリットを切り込む
ことによりできた空隙に永久磁石を挿入し、バイアス磁
界を印加しているため、従来のように２つの磁性コアを
用いる必要がなく、低コスト化が可能になる。また、ス
リットの加工作業は磁性コアを寝かせ、一列に配置した
状態で、一度に大量の加工作業を行うことで、従来のよ
うに２つのコアを組み合わせる作業に比べ、迅速かつ容
易な作業で進めることが可能になり、低コスト化にも結
びつく。

【００４２】さらに、コイルとして働く導体による磁界
と逆方向の直流磁界を印加するように永久磁石を配置し
ているため、磁気回路は切断されることがなく、磁気抵
抗は小さい。よって、バイアス磁界は効率よく印加され
る。これにより、通常、図７（ａ）に示すような領域で
使用されている磁束密度幅ΔBが、図７（ｂ）に示すよ
うに永久磁石によるバイアス効果で、磁性コアはB-H特
性曲線上の第３象限にバイアスされ、使用できる磁束密
度幅ΔBを大幅に拡大することができる。これにより、
例えば図７（ｃ）に示すように、直流重畳インダクタン
ス特性において取り扱う電流値を大幅に増加することが
できる。

【００４３】また、永久磁石には高Tc（キュリー温度）
・高iHc（保磁力）であるSmCo系磁石粉末を用いること
により、リフロー半田工程における加熱状態に置かれて
も、熱減磁を起こさないとともに、過大電流による直流
磁界が印加されても、保磁力が消失し減磁することなく
初期特性を維持することができる。

【００４４】加えて、永久磁石に用いる磁石粉末の表面
をZnなど金属でコーティングを施すことにより、経時的
な酸化が進行することによる永久減磁を引き起こすこと
がない。

【００４５】さらに、磁石粉末を樹脂と体積比30%以上
で混練することにより、高比抵抗化が可能となり、永久
磁石の渦電流損失を大幅に低減することができる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば低
コストのバイアス磁界を使用したインダクタ部品を提供
できる。したがって、例えばスイッチング電源に用いら
れるインダクタ部品の小型化・低損失化が図れ、電源回
路そのものを小型化・高効率に大きく寄与でき、工業的
に益するところ極めて大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るインダクタ部
品を説明するための図で、（ａ）は使用される磁性コア
の斜視図、（ｂ）はインダクタ部品の斜視図、（ｃ）は
インダクタ部品の断面図である。

【図２】図１のインダクタ部品における直流重畳の測定
結果を示すグラフである。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係るインダクタ部
品を説明するための図で、（ａ）は使用される磁性コア
の斜視図、（ｂ）はインダクタ部品の斜視図、（ｃ）は
インダクタ部品の断面図である。

【図４】図３のインダクタ部品における直流重畳の測定
結果を示すグラフである。

【図５】本発明の第３の実施の形態にかかるインダクタ
部品を説明するための図で、（ａ）は使用される磁性コ
アの斜視図、（ｂ）はインダクタ部品の斜視図、（ｃ）
はインダクタ部品の断面図である。

【図６】本発明の第４の実施の形態に係るインダクタ部
品を説明するための図で、（ａ）は使用される磁性コア
の斜視図、（ｂ）はインダクタ部品の斜視図、（ｃ）は
インダクタ部品の断面図である。

【図７】磁気バイアスの効果を示す図で、（ａ）は磁気
バイアス印加前の磁束密度幅ΔＢを示す図、（ｂ）は磁
気バイアス印加後の磁束密度幅ΔＢを示す図、（ｃ）は
磁気バイアスによる直流重畳インダクタンス特性の変化
を示す図である。

【図８】従来のインダクタ部品を説明するための図で、
（ａ）は使用された磁性コアと永久磁石との組合せ体の
斜視図、（ｂ）はインダクタ部品の断面図である。

【符号の説明】

１１，２１，３１，４１，７１磁性コア１２，２２，３２，４２スリット１３，２３，３３，４３，７２永久磁石１４，２４，３４，４４，７３導体１５，２５，３５，４５，７４導体による磁界１６，２６，３６，４６，７５永久磁石による磁界５１，６１バイアスを印加したときの直流重畳インダ
クタンス特性５２，６２バイアスを印加していないときの直流重畳
インダクタンス特性６３リフロー半田熱による不可逆減磁および酸化によ
る減磁を起こした直流重畳インダクタンス特性

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｆ 1/04 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周面に開放された１本の有底スリットを
有する柱状の磁性コアと、前記スリットの底面側部分に
配置された導体と、前記スリットの開放面側部分に配置
された永久磁石とを含むことを特徴とするインダクタ部
品。
【請求項２】前記スリットのスリット幅は、前記底面
側部分が前記開放面側部分よりも広く設定されている請
求項１に記載のインダクタ部品。
【請求項３】前記スリットのスリット幅は、前記底面
側部分と前記開放面側部分とが互いに実質的に等しく設
定されている請求項１に記載のインダクタ部品。
【請求項４】前記導体は前記磁性コアの端面から引き
出されている請求項１から３のいずれかに記載のインダ
クタ部品。
【請求項５】前記永久磁石はポリアミドイミド樹脂、
ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリフェニレンサルフ
ァイド樹脂、シリコン樹脂、ポリエステル樹脂、芳香族
系ポリアミド樹脂、液晶ポリマーから選択された少なく
とも一種類の樹脂に固有保磁力が10KOe以上、Tcが500℃
以上、粉末平均粒径が2.5〜25μmで、かつ、Zn、Al、B
i、Ga、In、Mg、Pb、Sb、及びSnの内の少なくとも１種
の金属あるいはその合金で被覆した希土類磁石粉末が分
散されてなり、該樹脂含有量が体積比で30%以上であ
り、比抵抗が0.1Ωcm以上である請求項１から４のいず
れかに記載のインダクタ部品。
【請求項６】前記希土類磁石粉末の組成はSm(Co_bal.F
e_0.15-0.25Cu_0.05-0 _.06Zr_0.02-0.03)_7.0-8.5である請求
項５に記載のインダクタ部品。
【請求項７】前記希土類磁石粉末を軟化点が220℃以
上550℃以下の無機ガラスで被覆した請求項５又は６に
記載のインダクタ部品。
【請求項８】前記希土類磁石粉末を金属あるいは合金
で被覆した上に少なくとも300℃以上の融点を有する非
金属の無機化合物で被覆した請求項５又は６に記載のイ
ンダクタ部品。
【請求項９】前記金属あるいは合金は、体積比で0.1
〜10％である請求項８に記載のインダクタ部品。
【請求項１０】前記金属あるいは合金と前記無機化合
物は、体積比で0.1〜10％である請求項８に記載のイン
ダクタ部品。
【請求項１１】前記永久磁石は、その作製時に希土類
磁石粉末が磁場で厚み方向に配向されることにより磁気
的に異方性化されている請求項５から１０のいずれかに
記載のインダクタ部品。
【請求項１２】前記永久磁石は、その着磁磁場が2.5T
以上である請求項１から１１のいずれかに記載のインダ
クタ部品。
【請求項１３】前記永久磁石は、その中心線平均粗さ
Raが10μm以下である請求項１から１２のいずれかに記
載のインダクタ部品。