JP2004079917A

JP2004079917A - 閉磁路型インダクタ

Info

Publication number: JP2004079917A
Application number: JP2002241179A
Authority: JP
Inventors: Toru Umeno; 梅野　徹
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2002-08-21
Filing date: 2002-08-21
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【課題】コイルの引き出し部分における巻き乱れ，巻き太りを解消し、コイルの線積率を大きくしてコイルの直流抵抗を低減し、小型・低背化を可能とした閉磁路型インダクタを提供する。
【解決手段】ドラムコア１（ＭｎＺｎ系フェライト）の上側の鍔部１ｂには、マグネットワイヤ３の径よりも広いスリット５が、その周面から軸芯に至って形成されている。スリーブコア２（ＮｉＺｎ系フェライト）の上端部の１８０°離隔させた２箇所に、切欠き６，６が設けられている。スリーブコア２の周面に、電極となる端子７，７が接着されている。コイル４の巻き始め部分４ａは、スリット５，切欠き６を介して水平に引き出されて端子７に接続され、コイル４の巻き終わり部分４ｂは、切欠き６を介して水平に引き出されて端子７に接続されている。
【選択図】　　　　図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の電子機器に使用される閉磁路型インダクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器のＤＣ−ＤＣコンバータ等に用いられるインダクタには、（１）小型・低背化、（２）低漏洩磁束、（３）低抵抗（低損失）の３点の特性が強く要求されている。これらの（１）及び（２）の特性を満たすインダクタとして、マグネットワイヤをコイルとして巻回したドラムコアとこれを同心的に囲繞するスリーブコアとを有する閉磁路型インダクタが知られている。
【０００３】
図８は、このような従来の閉磁路型インダクタの構成を示しており、図８（ａ）はドラムコアの斜視図、図８（ｂ）は閉磁路型インダクタの分解斜視図である。この閉磁路型インダクタは、ＮｉＺｎ系フェライト製のドラムコア２１と、同じくＮｉＺｎ系フェライト製のスリーブコア２２とを有し、ドラムコア２１にマグネットワイヤ２３を巻回してコイル２４が形成されている。
【０００４】
ドラムコア２１は、中央の円柱部２１ａとこれに連なる両端の鍔部２１ｂ，２１ｂとを一体化して構成されており、その円柱部２１ａにマグネットワイヤ２３が巻回されている。スリーブコア２２は、円筒状をなしており、ドラムコア２１を同心円状に囲繞している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような閉磁路型インダクタにあっては、コイル２４の巻き始め部分２４ａは、鍔部２１ｂの面に沿って外側に引き出されるので、巻回時にこの部分で巻き乱れ，巻き太りが発生して、巻線スペースを有効に活用できない。ＤＣ−ＤＣコンバータ等に使用されるインダクタに要求される上記（３）低抵抗（低損失）の特性を実現するべく、直流抵抗を下げるために、太いマグネットワイヤ２３をドラムコア２１に巻いた場合、この巻き乱れ，巻き太りが顕著となり、コイル２４の線積率を大きくできないという問題点がある。
【０００６】
ところで、両鍔部夫々に複数ずつのスリットを設けたドラムコア単体からなるインダクタが公知であるが（特許第２８００７１２号）、このインダクタには次のような問題がある。開磁路構成となるため、漏洩磁束が大きく、また磁気抵抗が大きくなってしまう。磁気抵抗が大きくなるとＡＬ値（巻線１ターン当たりのインダクタンス）が小さくなり、所望のインダクタンスを得るためには多くのターン数が必要となる。このとき、巻線の長さは長くなり、所定の巻線スペースに必要なターン数の巻線を設けなければならないので、巻線の断面積は小さくなって巻線の抵抗は大きくなる。そして、巻線の抵抗が大きくなることによって損失（銅損）は大きくなり、上記（３）低抵抗（低損失）の特性を実現できない。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ドラムコアに形成したスリットからコイルの巻き始め部分を引き出す構成とすることにより、コイルの引き出し部分における巻き乱れ，巻き太りを解消し、コイルの線積率を大きくして容易にコイルの直流抵抗を低減できる閉磁路型インダクタを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る閉磁路型インダクタは、円柱部とこれに連なる両側の鍔部とから構成されており、前記円柱部にコイルとなるマグネットワイヤが巻回されている第１コアと、該第１コアを囲繞する筒状の第２コアとを有する閉磁路型インダクタにおいて、前記マグネットワイヤの径よりも幅が広いスリットを前記第１コアの前記鍔部の周面から軸心に至って形成しており、前記コイルの巻き始め部分を前記スリットから引き出していることを特徴とする。
【０００９】
第１発明の閉磁路型インダクタにあっては、マグネットワイヤをその円柱部に巻回してコイルを形成した第１コア（ドラムコア）の鍔部の周面から軸芯に至るようなマグネットワイヤの径よりも幅が広いスリットを形成し、そのスリットからコイル（マグネットワイヤ）の巻き始め部分を引き出している。よって、引き出し部分における巻き乱れ，巻き太りは起こらず、コイルの線積率は大きくなって直流抵抗は低くなる。
【００１０】
第２発明に係る閉磁路型インダクタは、第１発明において、一方の鍔部にスリットを形成していることを特徴とする。
【００１１】
第２発明の閉磁路型インダクタにあっては、コイル（マグネットワイヤ）引き出し用のスリットを一方の鍔部にのみ形成している。よって、実装面となる側の他方の鍔部にスリットが形成されておらず、この他方の鍔部からハンダなどの異物がコイルに紛れ込んでコイルの信頼性が低下することはない。
【００１２】
第３発明に係る閉磁路型インダクタは、第１または第２発明において、前記第２コアの前記スリットと対向する位置に切欠きが設けられていることを特徴とする。
【００１３】
第３発明の閉磁路型インダクタにあっては、第２コア（スリーブコア）に、第１コア（ドラムコア）に形成したスリットと対向させて切欠きを設け、スリットから引き出したコイル（マグネットワイヤ）を切欠きを介して外部に引き出す。
よって、スリットからのコイル（マグネットワイヤ）の引き出しが容易となる。
また、スリット形成に伴う実効断面積の低下を最小限に抑える。
【００１４】
第４発明に係る閉磁路型インダクタは、第１〜第３発明の何れかにおいて、前記第２コアに、電極となる複数の端子が接着されており、前記コイルの巻き始め及び巻き終わりの引き出し部が前記端子と電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１５】
第４発明の閉磁路型インダクタにあっては、第２コア（スリーブコア）に電極となる複数の端子が接着されており、コイル（マグネットワイヤ）の巻き始めの引き出し部と巻き終わりの引き出し部とが、夫々の端子と電気的に接続されている。よって、この端子を介して、実装基板に閉磁路型インダクタをハンダ実装できる。
【００１６】
第５発明に係る閉磁路型インダクタは、第１〜第４発明の何れかにおいて、前記第１コアはＭｎＺｎ系フェライトからなり、前記第２コアはＮｉＺｎ系フェライトからなることを特徴とする。
【００１７】
第５発明の閉磁路型インダクタにあっては、第１コア（ドラムコア）の材料に飽和磁束密度が高いＭｎＺｎ系フェライトを用い、第２コア（スリーブコア）の材料に絶縁性が高いＮｉＺｎ系フェライトを用いている。よって、閉磁路型インダクタの直流重畳特性が向上すると同時に、端子−コア間の絶縁を確保することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。
（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係る閉磁路型インダクタの構成を示しており、図１（ａ）はドラムコアの斜視図、図１（ｂ）は閉磁路型インダクタの分解斜視図である。このインダクタは、ＭｎＺｎ系フェライト製のドラムコア１と、ＮｉＺｎ系フェライト製のスリーブコア２とを有し、ドラムコア１にマグネットワイヤ３を巻回してコイル４が形成されている。４ａ，４ｂはコイル４の巻き始め部分，巻き終わり部分である。
【００１９】
ドラムコア１は、中央の円柱部１ａとこれに連なる両端の鍔部１ｂ，１ｂとを一体化して構成されており、その円柱部１ａにマグネットワイヤ３が巻回されている。スリーブコア２は、円筒状をなしており、ドラムコア１を同心円状に囲繞している。
【００２０】
本発明では、鍔部１ｂ，１ｂ夫々には、その周面から軸芯に至る１つずつのスリット５が形成されている。このスリット５の幅は、マグネットワイヤ３の径よりも広くなっている。そして、このスリット５からコイル４の巻き始め部分４ａが水平に引き出される。巻き始め部分４ａをスリット５から水平に引き出すように構成したので、引き出し部分に巻き乱れ，巻き太りは生じない。この結果、太いマグネットワイヤ３を使用しても大きい線積率を得ることができるため、簡単に直流抵抗を低くすることができる。
【００２１】
（第２実施の形態）
図２は、本発明の第２実施の形態に係る閉磁路型インダクタの構成を示しており、図２（ａ）はドラムコアの斜視図、図２（ｂ）は閉磁路型インダクタの分解斜視図である。図２（ａ），（ｂ）において、図１（ａ），（ｂ）と同一部分には同一番号を付している。
【００２２】
第２実施の形態では、上側の鍔部１ｂにのみ、その周面から軸芯に至るスリット５が形成されており、実装面となる下側の鍔部１ｂにはスリット５が形成されていない。
【００２３】
この第２実施の形態においては、上述した第１実施の形態での効果に加えて、実装面となる下側の鍔部１ｂにスリット５が形成されていないため、下側の鍔部１ｂからハンダなどの異物がコイル４に紛れ込んでコイル４の信頼性が低下することを防止できるという効果を奏する。
【００２４】
（第３実施の形態）
図３は、本発明の第３実施の形態に係る閉磁路型インダクタの外観図である。
また、図４，図５は、ドラムコア，スリーブコアの寸法例を示す図である。第３実施の形態におけるドラムコア１は、上述した第２実施の形態のドラムコア１と同一である。
【００２５】
第３実施の形態では、スリーブコア２の上端部の１８０°離隔させた２箇所に、マグネットワイヤ３を引き出すための切欠き６，６が設けられている。一方の切欠き６は、上述したスリット５と対向する位置に設けられており、他方の切欠き６は、これと周方向反対側の位置に設けられている。そして、コイル４の巻き始め部分４ａを、スリット５，切欠き６を介して外部に水平に引き出すと共に、コイル４の巻き終わり部分４ｂを、切欠き６を介して外部に水平に引き出すように構成している。
【００２６】
この第３実施の形態においては、スリーブコア２に、ドラムコア１に形成したスリット５と対向させて切欠き６を設け、スリット５から引き出したコイル４の巻き始め部分４ａを切欠き６を介して外部に水平に引き出すようにしているため、スリット５からのマグネットワイヤ３の引き出しが容易である。また、スリット５を形成したことによる実効断面積の低下を最小限に抑えることができる。
【００２７】
（第４実施の形態）
図６は、本発明の第４実施の形態に係る閉磁路型インダクタの構成を示しており、図６（ａ）はその外観図、図６（ｂ）はその上面図、図６（ｃ）はその底面図である。第４実施の形態におけるドラムコア１，スリーブコア２は、上述した第３実施の形態のドラムコア１，スリーブコア２と同一である。
【００２８】
第４実施の形態では、スリーブコア２の切欠き６，６が形成されている周面の位置に、インダクタの電極となる端子７，７が接着されている。そして、この端子７，７に、コイル４の巻き始め部分４ａ，巻き終わり部分４ｂが夫々接続されている。
【００２９】
第４実施の形態においては、スリーブコア２に電極となる２つの端子７，７が接着されており、コイル４の巻き始め部分４ａと巻き終わり部分４ｂとが夫々の端子７，７と電気的に接続されているため、これらの端子７，７を介して、実装基板に閉磁路型インダクタをハンダ実装することが可能である。また、コイル４の両端の電極である端子７，７は、絶縁性が高いＮｉＺｎ系フェライトからなるスリーブコア２に接着されているため、電極間（端子７，７間）の高い絶縁性を確保することができる。
【００３０】
本発明の閉磁路型インダクタでは、磁束密度が高い部分（円柱部１ａ，円柱部１ａと鍔部１ｂとの境界部）を含むドラムコア１は飽和磁束密度が高いＭｎＺｎ系フェライトにて構成され、スリーブコア２は絶縁性が高いＮｉＺｎ系フェライトにて構成されている。従って、コイル４に大きな電流が流れて磁路の断面積が小さい部分（円柱部１ａ，円柱部１ａと鍔部１ｂとの境界部）での磁束密度が高くなった場合でも、飽和磁束密度が高いＭｎＺｎ系フェライトにて構成されているため、その部分が磁気飽和することがなく、高い直流重畳特性を得ることができる。
【００３１】
なお、上述した各実施の形態において、絶縁抵抗が低いＭｎＺｎ製であるドラムコア１とマグネットワイヤ３との絶縁性を高め、信頼性を上げるために、ドラムコア１の表面に絶縁樹脂コーティングを施しても良い。
【００３２】
ここで、本発明の閉磁路型インダクタ（図４，図５に示す寸法例、以下、本発明例という）と前述した従来の閉磁路型インダクタ（図８参照、以下、従来例という）との特性を比較した実験結果について説明する。なお、使用した本発明例と従来例とは、ドラムコア及びスリーブコアのサイズが同一であり、インダクタンスも同一である。
【００３３】
直流抵抗が本発明例では６５ｍΩ，従来例では１９０ｍΩであり、定格電流が本発明例では０．９５Ａ，従来例では０．８０Ａであり、サイズ及びインダクタンスが同じであるにも拘わらず、直流抵抗は１／３程度に大幅に低減され、定格電流も改善されている。
【００３４】
また、図７は、本発明例と従来例とにおける直流重畳特性を示すグラフである。図７中の横軸はインダクタに流れる直流重畳電流Ｉｄｃ（Ａ）を示し、縦軸は、インダクタに直流重畳電流Ｉｄｃを流した場合の、インダクタのインダクタンスの変化ΔＬを直流重畳電流Ｉｄｃが０であるときのインダクタンスＬで割った変化率ΔＬ／Ｌ（％）を示している。図７より、本発明例では従来例と比較して、直流重畳特性が改善されていることが分かる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の閉磁路型インダクタでは、マグネットワイヤの径よりも幅が広いスリットを、コイルを形成したドラムコアの鍔部の周面から軸芯に至るように形成し、そのスリットからコイルの巻き始め部分を引き出すようにしたので、引き出し部分における巻き乱れ，巻き太りは起こらず、コイルの線積率を向上させて、直流抵抗を低減することができる。
【００３６】
また、コイル引き出し用のスリットを一方の鍔部にのみ形成するようにしたので、実装面となる側の他方の鍔部にスリットが形成されておらず、この他方の鍔部からハンダなどの異物がコイルに紛れ込んでコイルの信頼性が低下することを防止することができる。
【００３７】
また、スリーブコアに、スリットと対向させて切欠きを設け、スリットから引き出したコイルを切欠きを介して外部に引き出すようにしたので、スリットからのコイルの引き出しを容易に行えると共に、スリット形成に伴う実効断面積の低下を最小限に抑えることができる。
【００３８】
また、スリーブコアに電極となる複数の端子を接着させ、コイルの巻き始めの引き出し部と巻き終わりの引き出し部とを夫々の端子と電気的に接続させるようにしたので、この端子を介して、実装基板に閉磁路型インダクタをハンダ実装することができる。
【００３９】
また、ドラムコアの材料に飽和磁束密度が高いＭｎＺｎ系フェライトを用い、スリーブコアの材料に絶縁性が高いＮｉＺｎ系フェライトを用いるようにしたので、閉磁路型インダクタの直流重畳特性を向上させることができる。
【００４０】
以上のように本発明では、ＤＣ−ＤＣコンバータ等に用いられるインダクタに要求される特性を十分に満たす閉磁路型インダクタを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施の形態に係る閉磁路型インダクタにおけるドラムコアの斜視図、及び、閉磁路型インダクタの分解斜視図である。
【図２】第２実施の形態に係る閉磁路型インダクタにおけるドラムコアの斜視図、及び、閉磁路型インダクタの分解斜視図である。
【図３】第３実施の形態に係る閉磁路型インダクタの外観図である。
【図４】ドラムコアの寸法例を示す図である。
【図５】スリーブコアの寸法例を示す図である。
【図６】第４実施の形態に係る閉磁路型インダクタの外観図，上面図及び底面図である。
【図７】本発明のインダクタと従来のインダクタとにおける直流重畳特性を示すグラフである。
【図８】従来の閉磁路型インダクタにおけるドラムコアの斜視図、及び、閉磁路型インダクタの分解斜視図である。
【符号の説明】
１　ドラムコア
１ａ　円柱部
１ｂ　鍔部
２　スリーブコア
３　マグネットワイヤ
４　コイル
４ａ　巻き始め部分
４ｂ　巻き終わり部分
５　スリット
６　切欠き
７　端子

Claims

円柱部とこれに連なる両側の鍔部とから構成されており、前記円柱部にコイルとなるマグネットワイヤが巻回されている第１コアと、該第１コアを囲繞する筒状の第２コアとを有する閉磁路型インダクタにおいて、前記マグネットワイヤの径よりも幅が広いスリットを前記第１コアの前記鍔部の周面から軸心に至って形成しており、前記コイルの巻き始め部分を前記スリットから引き出していることを特徴とする閉磁路型インダクタ。
一方の鍔部にスリットを形成していることを特徴とする請求項１記載の閉磁路型インダクタ。
前記第２コアの前記スリットと対向する位置に切欠きが設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の閉磁路型インダクタ。
前記第２コアに、電極となる複数の端子が接着されており、前記コイルの巻き始め及び巻き終わりの引き出し部が前記端子と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の閉磁路型インダクタ。
前記第１コアはＭｎＺｎ系フェライトからなり、前記第２コアはＮｉＺｎ系フェライトからなることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の閉磁路型インダクタ。