JP2004221458A - チョークコイルおよびそれを用いた電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、昨今の電子機器の小型化、薄型化、ＣＰＵなどのＬＳＩの高速化・高集積化、また将来予測されている様々な回路構成に対応して、高周波域での損失が少なく、高電流においても直流重畳によるインダクタンスの低下が少ないチョークコイルを安価に提供する。
【解決手段】金属平板を打ち抜き折り曲げて構成した端子および中間タップ一体型のコイル１と、この端子および中間タップ一体型のコイル１を内部に埋設した磁性体８とからなるチョークコイルとする。
【選択図】 図２
【解決手段】金属平板を打ち抜き折り曲げて構成した端子および中間タップ一体型のコイル１と、この端子および中間タップ一体型のコイル１を内部に埋設した磁性体８とからなるチョークコイルとする。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種電子機器に搭載されるＤＣ／ＤＣコンバータなどに利用可能なチョークコイルおよびそれを用いた電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から用いられてきたチョークコイルとして、絶縁被膜を有する導線からなる空心コイルを磁性材粉に埋設したものが挙げられる（例えば特許文献１参照）。空心コイルの端部には、溶接、ハンダ、あるいは導電性接着剤にて金属端子が接続されるものとなっている。
【０００３】
さて、チョークコイルなどのインダクタにおいては、電子機器の小型・薄型化に伴った小型化や薄型化を、さらにまたＣＰＵなどのＬＳＩの高速化・高集積化に対応して高周波域で数Ａ〜数十Ａの高電流の供給能力が要望されている。
【０００４】
従って、小型化と共に発熱を抑えるため低抵抗であり、高周波域においては損失が少なく、高電流においても直流重畳によるインダクタンスの低下が少ないインダクタを安価に供給することが望ましい。
【０００５】
近年ますます電子機器の小型化、薄型化が進むことが予測される中、ＤＣ／ＤＣコンバータにおいては様々な方式の電源回路が考えられている。
【０００６】
例えばマルチフェーズ方式と呼ばれる回路方式は、図４のように複数個のＤＣ／ＤＣコンバータを位相制御し並列に運転させ、リップル電流の低減を図り、高周波・大電流化を高効率で実現でき得るものである。
【０００７】
また図６のように、チョークコイルに中間タップを設けてスイッチング素子と接続したトランス方式も、上記要求に加えて電子機器内の設計自由度や電圧変換の効率に大きく貢献するものとされている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２４６２４２号公報（第１ページ、第１２図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の回路構成のみでは必ずしも高周波・大電流化を実現するのに充分ではなく、電源回路に用いるチョークコイルについても小型化、高周波・大電流化を実現することが好ましい。然るに、上記従来のチョークコイルの構成においては、金属端子および中間タップの後付けが必要となり、直流抵抗値を抑えることが難しいこと、またマルチフェーズ方式や将来予測されているトランス方式およびこれらの組み合わせを採用した場合、設置スペースが大きくなるばかりではなく、コスト面でも不利であることが考えられる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は、金属板を打ち抜き折り曲げて構成した端子及び中間タップ一体型のコイルと、このコイルを内部に埋設した磁性体とからなるチョークコイルである。これによって、小型化・高周波化に対応し、将来予測されている様々な回路構成に有効なチョークコイルの提供が可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
上記の目的を達成するために本発明は、金属板を打ち抜き折り曲げて構成した端子及び中間タップ一体型のコイルと、このコイルを内部に埋設した磁性体とからなるチョークコイルである。これにより、小型化・高周波化に対応し、マルチフェーズ回路方式やトランス回路方式に好ましいチョークコイルを実現することができる。
【００１２】
また、コイルの表面に絶縁膜を形成したチョークコイルとすることで、占積率の高いチョークコイルを実現することができる。
【００１３】
また前記磁性体は、フェライト磁性体、フェライト磁性粉末と絶縁性樹脂との複合体あるいは金属磁性粉末と絶縁性樹脂との複合体のうち少なくとも一種類以上により構成することにより、高周波に対応可能なチョークコイルとすることができる。
【００１４】
また少なくとも１つの端子および中間タップ一体型のコイルと端子一体型のコイルが磁性体中に埋設されたチョークコイルとすることで、様々な回路構成に対応可能なチョークコイルとすることができる。
【００１５】
また複数の端子および中間タップ一体型のコイルが磁性体中に埋設されたチョークコイルとすることで、マルチフェーズ回路方式やトランス回路方式を採用する際も場所を取らず、電子機器内の設計自由度が広がることとなる。
【００１６】
またこのチョークコイルを構成する複数のコイルは、隣り合う２つのコイルの間隔を調節することで所望のインダクタンス値を得るもので、同一巻数のコイルを使用してもコイル間の距離によりインダクタンス値の異なるチョークコイルを得ることができる。
【００１７】
さらに上記のように磁性体中に複数埋設されたコイルどうしは、隣り合う２つのコイルそれぞれに電流を流した時のコイル内の磁束の向きが交互に異なるように配置することで、それぞれの磁束を重ねてインダクタンス値の高いチョークコイルを得ることができる。
【００１８】
また、この隣り合う２つのコイルをそれぞれに電流を流した時のコイル内の磁束の向きが同じ方向となるように配置し、磁束の飽和を抑制し、直流重畳特性の良いチョークコイルを得ることができる。
【００１９】
また複数のコイルから構成される場合、全ての中間タップが同一方向へと表出するようコイルを配置したチョークコイルとすることで、半導体集積回路の回路配置が良くなり、チョークコイルの実装やその確認作業が容易となる。
【００２０】
また、内蔵される複数のコイルの少なくとも２つの中間タップがそれぞれ異なる方向へと表出するようコイルを配置したチョークコイルとすることにより、放熱性に優れ、実装強度の高いものとなる。
【００２１】
また、コイルの少なくとも１つの端子または中間タップが底面とその周囲の面の少なくとも２面に渡って形成されているチョークコイルは、高密度実装性と信頼性に優れたものとなる。
【００２２】
また、磁性体に端子または／および中間タップの表示を設けることで、チョークコイルの実装前後の検査が容易となる。
【００２３】
また、上記コイルは、少なくとも表面に露出する端子および中間タップが下地層としてＮｉ、表面層としてハンダ層またはＳｎ層により構成されるものとし、ハンダ濡れ性に優れた高信頼性のチョークコイルの実現が可能となる。
【００２４】
さらに、本発明は磁性体を四角柱に形成したチョークコイルである。この発明によって、自動実装を容易に行なうことが可能となる。
【００２５】
以上に挙げたチョークコイルは、いずれも小型・大電流に対応した電子機器を実現することとなる。
【００２６】
【実施例】
以下図を参照して本発明のチョークコイルの構成を説明する。
【００２７】
（実施例１）
図１（ａ），（ｂ）は本発明の端子および中間タップ一体型のコイル１の折りたたみ前の平面図および折りたたみ後の斜視図であり、図２は巻数が２．５ターンの端子および中間タップ一体型のコイル１からなるチョークコイルの構成図であり、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその上面図、（ｃ）は配線図となっている。図３は図２のチョークコイルの断面図である。また図４はマルチフェーズ方式を採用した電源回路の回路図である。
【００２８】
まず端子および中間タップ一体型のコイル１は図１（ａ）において、銅や銀などの金属平板をエッチングまたは打ち抜きにより形成されたリング状に切り抜いた３つの円弧状部２、その円弧状部２の１つから突出させた中間タップ３、および円弧状部２の端部から延長される２つの端子４からなる。
【００２９】
この打ち抜き平板は、各円弧状部２がつながっている折りたたみ部７にて互いに中心点が重なるように折り曲げられる。これにより図１（ｂ）のように、複数の円弧状部２はコイル部５となり、中間タップ３および２つの端子４はコイル部５の中心に対して放射状に設けられた形となり端子および中間タップ一体型のコイル１を形成する。
【００３０】
コイル部５を形成する円弧状部２には短絡の防止を目的とした絶縁被膜層６が設けられる。そのため折りたたむ際に隙間を設けることなく重ねていくことができ、小型化、低背化、また占積率の良いチョークコイルの実現が可能である。
【００３１】
これに対し、折りたたみ部７には絶縁被膜層を設けないこととする。円弧状部２を重ねる際に、折曲された折りたたみ部７の外側と内側における膨張伸縮具合の違いによって絶縁被膜層６の破れが発生する恐れがあるからである。
【００３２】
本発明のコイルは金属板を打ち抜き折り曲げて構成されるから、従来の導線を巻くコイルに比べて高周波領域使用をした際にもインダクタンス値および微小直流抵抗値を確保しつつ大電流に対応可能である。また、コイルの巻数を多くしなくとも充分なインダクタンス値を得ることができるので、小型低背なコイルを実現することができる。
【００３３】
次に磁性体８は、軟性磁性体合金粉末にシリコーン樹脂を３．３重量部加えて混合し、メッシュを通して整粒粉末とした複合磁性体を用いる。軟性磁性体合金粉末は、水アトマイズ法にて作成した平均粒径１３μｍのＦｅ（５０）Ｎｉ（５０）軟性磁性体合金粉末とする。
【００３４】
なお本実施例１の磁性体８は、金属磁性粉末の一粒一粒がそれぞれ絶縁性樹脂で被われているものである。金属磁性粉末は優れた飽和磁束密度を有する反面、抵抗が低く渦電流損失が大きくなってしまう。よって金属磁性粉末の各粉粒を絶縁性樹脂で被った複合体とすることでこの問題を解決し、高周波に対応できるものとした。
【００３５】
さらにはこの磁性体８により、コイル部５となる複数の円弧状部２どうしの間も絶縁が確保されるので、ショートの心配も少なく、占積率の高い低背なコイル部５とすることができる。また磁性体８中に設置されることとなる他のコイルとのショートや、実装後の他の部品とのショートなどを低減することができる。
【００３６】
特に、磁性体の金属磁性粉末の主成分をＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏのうち少なくとも一種類以上含んだ磁性体とすることによって、大電流に対応可能な高飽和磁束密度と高透磁率を満たす優れた磁気特性の磁性体を得ることができる。更に言うならば、金属磁性粉末の組成はＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏを合計量で９０重量％以上含み、かつこの金属磁性粉末の充填率が６５から９０体積％とすると良い。また、この金属磁性粉末の平均粒径を１〜１００μｍとすると、渦電流の低減に効果的である。
【００３７】
磁性体８はフェライト磁性体、もしくはフェライト磁性粉末と絶縁性樹脂との複合体でも同様の効果が得られるものとする。金属磁性粉末よりも抵抗は高くなるが、その抵抗でもって渦電流の発生を防ぐものなので、高周波への対応が可能である。
【００３８】
さて、本発明のチョークコイルは上記磁性体の中に、上記端子および中間タップ一体型のコイル１を埋設することによって構成される。
【００３９】
図３のようにチョークコイルは、まず金型に上記端子および中間タップ一体型のコイル１をそれぞれ配置し、端子４および中間タップ３を除く部分を磁性体で被い、圧力３ｔｏｎ／ｃｍ２を加える。金型より取り出した後、１５０℃にて１時間ほど加熱処理をして磁性体を硬化させて完成される。
【００４０】
磁性体から突出した端子４および中間タップ３は外層の表面へと表出され折り曲げられ、その露出部には銅や銀の金属平板の酸化防止剤としてＮｉの下地層９が形成される。さらにそのＮｉの下地層９の酸化防止とハンダ濡れを良くするために、ハンダまたはＳｎあるいはＰｂの表面層１０が構成される。
【００４１】
この表出された全ての端子４および中間タップ３は、チョークコイルの底面および底面に隣接する面に沿って折り曲げる。これにより、端子４および中間タップ３を外側に引き出したものに比べ小型となり、高密度な実装が可能となる。
【００４２】
なお、上記磁性体８は、四角柱とすることが好ましい。これは、自動実装のための吸引を確実にしたいためである。なお、実装の向きや端子４の極性を示すこともあるので、角を落としたり、多角形、円柱などとしても、上面が平坦であれば良いものである。
【００４３】
また、端子および中間タップ一体型のコイル１の巻数は特に整数となるわけではなく、従来のコイル同様、１．５ターン、１．７５ターン等と自由にでき、サイズやインダクタンス値、タップ位置等に関しても同様である。
【００４４】
本発明のチョークコイルは、上記に述べた構成をとることにより小型化、高周波化、大電流化に対応可能なものとなる。特に本発明のチョークコイルは図４に示すように複数個のＤＣ／ＤＣコンバータを並列に接続した電源回路に用いられることが好ましい。
【００４５】
図４はマルチフェーズ方式を用いた電源回路であり、チョークコイル１１とコンデンサ１２で積分回路が形成されている。そこに、入力端子１３、スイッチング素子１４と、電源回路の出力には負荷１５が接続される。
【００４６】
本発明のチョークコイルが前記マルチフェーズ方式の回路内のチョークコイルとして用いられる場合を説明する。図２において巻数が２．５ターンのチョークコイルはちょうどコイル中央の１．２５ターン目の点で、中間タップ３が突出している構成となっている。
【００４７】
つまりコイルに設けられた２つの端子４を入力側のスイッチング素子１４にそれぞれ接続し、また中間タップ３を出力側へ接続させることにより、中間タップ３を介した２つのチョークコイルとして単独に動き、電流はそれぞれの端子４から中間タップ３へと流れる。この電流により、コイルの両端を貫く磁束は互いに逆向きとなるので、コイルにおける磁界は全体として弱まる結果となる。つまりこの構成によると、磁束の飽和を抑えることができるので、同じ巻線のものを２つ用いるよりも直流重畳特性が良く、直流抵抗値の低い、さらには設置スペースも取らないマルチフェーズに好ましいチョークコイルとすることができる。
【００４８】
また、マルチフェーズ方式を取らずに並列で用いることも可能である。例えば２つの端子４を接続して入力側に、中間タップ３は出力として使う場合が考えられる。上記同様、優れた直流重畳特性を得ることが可能であるので、大電流化に適応したコイルとして用いることができる。
【００４９】
以後このようなコイルの中央を貫く磁束が互いに弱めあうようコイルの配置を負結合の配置と呼ぶ。また逆にコイルの中央を貫く磁束が互いに重なり、結果インダクタンス値が高くなるコイルの配置を正結合の配置と呼ぶ。
【００５０】
次の使用例として、上記実施例１のチョークコイルをトランスとして利用するものが挙げられる。コイルの２つの端子４のうち、一方を入力側のスイッチング素子へ接続、もう一方を出力側と接続したものである。入力、出力に応じて好みの位置に中間タップ３を設ければよい。このような使い方の場合、電流の流れる向きおよび磁束の方向が一致しているので、結合が強く、インダクタンス値の高いものとなる。また従来のコイルと違い、端子４の後付けを必要としないので、直流抵抗を抑えることが可能となり、大電流にも耐え得る小型のチョークコイルとすることができる。
【００５１】
上記の使用例では、各端子４を別々のラインとして使用したものを挙げたが、中間タップ３を使用せずに、１つのコイルとして使用、つまり直列接続のコイルとして使用することももちろん可能である。トランス方式に用いた場合と同様にインダクタンス値の高いチョークコイルとなるので、リップル電流が少なく平滑効果の大きなＤＣ／ＤＣコンバータを得たい場合に最適である。
【００５２】
（実施例２）
次に、本発明の実施例２のチョークコイルについて図５を参照しながら説明する。端子および中間タップ一体型のコイル１の基本的な構成は本発明の実施例１のコイルと同様であるが、コイルを１つ増やし、２つのコイルを磁性体中に埋設したチョークコイルとする。以下、「２連チョークコイル」と呼ぶ。
【００５３】
図５は巻数が２．５ターンの２連チョークコイルの構成図である。中間タップ３は１．２５ターン目の点から突出させ、２つの端子４と中間タップ３はそれぞれ異なる面へと表出させた。また隣り合ったコイルは電流を流した際に中心を貫く磁束が逆向きとなるような配置とした。図５（ａ）は斜視図、図５（ｂ）は上面図、図５（ｃ）は配線図の例である。Ｉ１，Ｉ２は入力端子、Ｏ１，Ｏ２は出力端子、Ｉ／Ｏ１，Ｉ／Ｏ２はスイッチング素子へと接続する中間タップ３とする。
【００５４】
以上の構成とした場合、生じる磁界がどのようになるかを説明する。各コイル内を貫く磁束は逆向きとなるので、磁束の重なりにより、左のコイル１ａを貫く磁束は右のコイル１ｂの中心をも貫き、再び元のコイル１ａの中心に戻るような磁気回路が形成される。つまり実施例１で述べた正結合の配置といえるもので、各コイル１ａ，１ｂにおけるインダクタンス値は高まることとなる。
【００５５】
逆に電流を流した際に、各コイル１ａ，１ｂの中心を貫く磁束が全て同一方向となる配置とした場合には、各コイル１ａ，１ｂの中心において磁束が打ち消しあうこととなる。つまり負結合の配置であり、磁束の飽和を抑制する効果が得られる。大電流を目的とするならば、こちらのほうが好ましい。
【００５６】
また、正結合の配置、負結合の配置いずれも、コイル１ａ，１ｂの間隔を調節することにより、そのインダクタンス値を調整できるものである。正結合の場合はコイル間の距離を狭めていくほど高いインダクタンス値が得られ、負結合の場合は逆に低くなる。コイル部５には絶縁被膜層６が形成されており、間隔を狭めたとしても、ショートなどを防ぐことができる構成となっている。
【００５７】
上記２連チョークコイルの使用例として、図６の電源方式が挙げられる。本発明の実施例１においてトランス、もしくはマルチフェーズ方式として利用できるものとしたが、２連チョークコイルとすることでトランス方式とマルチフェーズ方式両方の組み合わせの利用が可能となる。
【００５８】
この図６において、磁性体内に埋設された２つのコイル１ａ，１ｂはそれぞれ並列接続されて位相を制御され、中間タップ３はそれぞれスイッチング素子と接続された回路構成であり、高周波化を目指したものとなっている。
【００５９】
この回路方式において用いる端子および中間タップ一体型のコイルの配置については、すでに説明したようにチョークコイルの目的に応じて距離、電流の向きを決めればよい。
【００６０】
このような複雑な回路構成であっても、本発明によれば多数のチョークコイルを必要とせず、小型低背なチョークコイルを実現することが可能である。また本発明によれば内蔵するコイルの間隔や、正結合・負結合の配置の組み合わせにより所望のインダクタンス値を得ることができるので、目的用途に応じたチョークコイルの提供が可能である。
【００６１】
なお、本発明の実施例２の２連チョークコイルは、４つの位相を制御する４フェーズのＤＣ／ＤＣコンバータとしても使用可能である。各端子４はそれぞれスイッチング素子を介し入力部へ、中間タップ３どうしを接続し、出力部へと接続すればいいものである。
【００６２】
さらに実施例１で示した通り、それぞれ別個に直列、並列と様々な使い道がある。
【００６３】
また図７の本実施例のチョークコイルは、２つの中間タップ３および端子４をそれぞれ異なる方向へと表出するように端子および中間タップ一体型のコイル１を配置したものとなっている。このように磁性体８の各方面から端子および中間タップ３を表出させた場合は、端子および中間タップ３どうしの距離を大きくとることができるので、端子４および中間タップ３の面積を大きくすることができる。すなわち、放熱がより良く行われ、端子４および中間タップ３の抵抗値を低くすることができるため、大電流に対応したチョークコイルとすることが可能である。
【００６４】
また、これによれば端子４および中間タップ３のハンダ付け点が四面に分散されるので、実装強度に関しても各方面からの力に耐え得る構造となる。
【００６５】
また、各端子４および中間タップ３の極性を磁性体８などに表示することで、実装後の確認が容易になる。
【００６６】
（実施例３）
次に、本発明の実施例３のチョークコイルについて図８、図９を参照しながら説明する。チョークコイルの基本的な構成は本発明の実施例１のチョークコイルと同様である。
【００６７】
図８においては、３つの端子および中間タップ一体型のコイル１が負結合の配置となるように四角柱とした磁性体中に埋設されている。全ての端子４は１つの面へと表出し、全ての中間タップ３はその面に対向する面から表出している。図８（ａ）は斜視図、図８（ｂ）が上面図、図８（ｃ）がこのチョークコイルをマルチフェーズとトランス方式の電源回路へと接続する場合の配線図である。すなわちＩ１，Ｉ２，Ｉ３が入力端子、Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３が出力端子、Ｉ／Ｏ１，Ｉ／Ｏ２，Ｉ／Ｏ３は中間タップ３でありスイッチング素子と接続される。つまりこの構成により、３つの端子および中間タップ一体型のコイル１はそれぞれトランスとして働き、かつこれらは並列に接続され、それぞれの出力の位相は制御されることとなる。
【００６８】
また、上記のように全ての端子４は四角柱とした磁性体８の１つの面から、全ての中間タップ３は対向する面から表出させた。これによって、チョークコイルをプリント基板などへ実装する際に、半導体集積回路の回路配置が良くなり、チョークコイルの実装性を高めることができる。
【００６９】
なお全ての端子４および中間タップ３を１つの面から全て表出させても同様の効果を得ることができる。例えば、入力端子、中間タップ３、出力端子と交互に並べることが考えられる。また、必ずしも全ての端子４または中間タップ３を１つの面から表出させる必要はなく、２つ以上の端子４および／または中間タップ３を１つの方向へと表出させることで、その１つの面について上記と同様な効果を得ることができる。
【００７０】
さらにこのとき、入力端子はＩＮ、出力端子はＯＵＴ、中間タップ３にはＩＮ／ＯＵＴなどと、磁性体８へ表示することで、実装後の確認も容易にできる。
【００７１】
また、ここにおいて磁性体８は四角柱となっているが、向きの判別が容易なよう、角を落としたものとしても良いし、端子４および中間タップ３に極性表示を設けても良い。
【００７２】
なお本実施例においては、チョークコイルをマルチフェーズ方式とトランス方式の電源回路として使用したが、もちろん、全て並列接続として６つの位相制御を行う出力回路としてもよいし、直列、全ての組み合わせ、と様々な利用方法が考えられる。
【００７３】
（実施例４）
図９はチョークコイルを用いたＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。一端と、複数の中間タップそれぞれにスイッチング素子１４が接続されたチョークコイル１１が多数並列に配置され、さらにコンデンサ１２が直列接続された構成となっている。そこに、入力端子１３、出力側には負荷１５が接続される。
【００７４】
この図９から明らかなとおり、マルチフェーズ方式の制御する位相の数、すなわち並列に接続されるコイルの数や、タップの位置または数は入力および目的とする出力に応じて様々な組み合わせが存在する。
【００７５】
本発明のチョークコイルは、このような様々な回路構成に柔軟に対応するものとなっている。
【００７６】
すなわち、本発明の実施例１においては１つの、実施例２においては２つの、実施例３においては３つの端子および中間タップ一体型のコイル１の中心点が同一平面上に一直線となるように磁性体８中に埋設したものであったが、さらに４つ、５つと、数を増やしても良いものである。
【００７７】
また、一直線上に設置した他の端子および中間タップ一体型のコイル１から外れた位置に配置することもできる。例えば同一平面上にＶ字型に置くことも可能である。このように複数のコイルを交互に配置することにより、磁性体内の端子および中間タップ一体型のコイル１の充填率を高め、全体をコンパクトにすることも可能である。
【００７８】
また、複数の端子および中間タップ一体型のコイル１を、それぞれの中心軸が一直線に並ぶように配置することが可能である。この場合は前記平面上に配置したものに比べ、端子および中間タップ一体型のコイル１どうしの結合の強いものとなる。また、整数＋０．５ターンの巻数のコイルを用いた場合は、上下の端子および中間タップ一体型のコイル１の端部に作られる凹凸部を重ね合せることで、小型低背なチョークコイルとすることができる。
【００７９】
また、上記の組み合わせで、複数の端子および中間タップ一体型のコイル１の中心軸が平行に並べられ、そのうち少なくとも１つの端子および中間タップ一体型のコイル１の中心点と、他の中心点が段違いになるように配置することも可能である。
【００８０】
また、本発明の端子および中間タップ一体型のコイル１は、その中間タップ３の数がいくつであっても同様の効果を得ることができる。中間タップ３の数が同じものを使用しても良いし、異なるものの組み合わせもあり得る。
【００８１】
また本発明のチョークコイルは、少なくとも１つの端子および中間タップ一体型のコイル１を具備していれば良いものなので、例えば、中間タップ３を持たない端子一体型のコイルと、端子および中間タップ一体型のコイル１との組み合わせでもよい。図１０は巻数が２．５ターンの端子および中間タップ一体型のコイル１ｃを２つと、１．５ターンの端子一体型のコイル１ｄを内蔵するチョークコイルである。このような構成でも同様の効果が得られ、小型、大電流・高周波化に対応したものとなる。
【００８２】
上記のように本発明のチョークコイルは、磁性体中に埋設する端子および中間タップ一体型のコイル１の端子４の位置、巻数、タップの数やその位置、複数用いる場合はその間隔、正結合もしくは負結合の配置などを調整、組み合わせることにより、従来予測されている回路構成に有用なチョークコイルの提供が可能となる。
【００８３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、金属板を打ち抜き折り曲げて構成した端子及び中間タップ一体型のコイルと、コイルを内部に埋設した磁性体とからなるチョークコイルとしたことにより、小型化・高周波化に対応し、従来予測されている様々な回路構成に有効なチョークコイルを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の端子および中間タップ一体型のコイルの折りたたみ前の平面図
（ｂ）本発明の端子および中間タップ一体型のコイルの折りたたみ後の斜視図
【図２】（ａ）本発明の端子および中間タップ一体型のコイルからなるチョークコイルの斜視図
（ｂ）本発明の端子および中間タップ一体型のコイルからなるチョークコイルの上面図
（ｃ）本発明の端子および中間タップ一体型のコイルからなるチョークコイルの配線図
【図３】本発明のチョークコイルの内部構造断面図
【図４】マルチフェーズ方式を採用した電源回路の回路図
【図５】（ａ）本発明の端子および中間タップ一体型のコイルからなるチョークコイルの斜視図
（ｂ）本発明の端子および中間タップ一体型のコイルからなるチョークコイルの上面図
（ｃ）本発明の端子および中間タップ一体型のコイルからなるチョークコイルの配線図
【図６】２つのＤＣ／ＤＣコンバータを並列に接続した電源回路の回路図
【図７】本発明の中間タップがそれぞれ異なる方向へと表出するようコイルを配置したチョークコイルの外観図
【図８】（ａ）本発明の端子および中間タップ一体型のコイルからなるチョークコイルの斜視図
（ｂ）本発明の端子および中間タップ一体型のコイルからなるチョークコイルの上面図
（ｃ）本発明の端子および中間タップ一体型のコイルからなるチョークコイルの配線図
【図９】複数個のＤＣ／ＤＣコンバータを並列に接続した電源回路の回路図
【図１０】本発明の端子および中間タップ一体型のコイルと端子一体型のコイルを内蔵したチョークコイルの斜視図
【符号の説明】
１ 端子および中間タップ一体型のコイル
２ 円弧状部
３ 中間タップ
４ 端子
５ コイル部
６ 絶縁被膜層
７ 折りたたみ部
８ 磁性体
９ 下地層
１０ 表面層
【発明の属する技術分野】
本発明は各種電子機器に搭載されるＤＣ／ＤＣコンバータなどに利用可能なチョークコイルおよびそれを用いた電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から用いられてきたチョークコイルとして、絶縁被膜を有する導線からなる空心コイルを磁性材粉に埋設したものが挙げられる（例えば特許文献１参照）。空心コイルの端部には、溶接、ハンダ、あるいは導電性接着剤にて金属端子が接続されるものとなっている。
【０００３】
さて、チョークコイルなどのインダクタにおいては、電子機器の小型・薄型化に伴った小型化や薄型化を、さらにまたＣＰＵなどのＬＳＩの高速化・高集積化に対応して高周波域で数Ａ〜数十Ａの高電流の供給能力が要望されている。
【０００４】
従って、小型化と共に発熱を抑えるため低抵抗であり、高周波域においては損失が少なく、高電流においても直流重畳によるインダクタンスの低下が少ないインダクタを安価に供給することが望ましい。
【０００５】
近年ますます電子機器の小型化、薄型化が進むことが予測される中、ＤＣ／ＤＣコンバータにおいては様々な方式の電源回路が考えられている。
【０００６】
例えばマルチフェーズ方式と呼ばれる回路方式は、図４のように複数個のＤＣ／ＤＣコンバータを位相制御し並列に運転させ、リップル電流の低減を図り、高周波・大電流化を高効率で実現でき得るものである。
【０００７】
また図６のように、チョークコイルに中間タップを設けてスイッチング素子と接続したトランス方式も、上記要求に加えて電子機器内の設計自由度や電圧変換の効率に大きく貢献するものとされている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２４６２４２号公報（第１ページ、第１２図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の回路構成のみでは必ずしも高周波・大電流化を実現するのに充分ではなく、電源回路に用いるチョークコイルについても小型化、高周波・大電流化を実現することが好ましい。然るに、上記従来のチョークコイルの構成においては、金属端子および中間タップの後付けが必要となり、直流抵抗値を抑えることが難しいこと、またマルチフェーズ方式や将来予測されているトランス方式およびこれらの組み合わせを採用した場合、設置スペースが大きくなるばかりではなく、コスト面でも不利であることが考えられる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は、金属板を打ち抜き折り曲げて構成した端子及び中間タップ一体型のコイルと、このコイルを内部に埋設した磁性体とからなるチョークコイルである。これによって、小型化・高周波化に対応し、将来予測されている様々な回路構成に有効なチョークコイルの提供が可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
上記の目的を達成するために本発明は、金属板を打ち抜き折り曲げて構成した端子及び中間タップ一体型のコイルと、このコイルを内部に埋設した磁性体とからなるチョークコイルである。これにより、小型化・高周波化に対応し、マルチフェーズ回路方式やトランス回路方式に好ましいチョークコイルを実現することができる。
【００１２】
また、コイルの表面に絶縁膜を形成したチョークコイルとすることで、占積率の高いチョークコイルを実現することができる。
【００１３】
また前記磁性体は、フェライト磁性体、フェライト磁性粉末と絶縁性樹脂との複合体あるいは金属磁性粉末と絶縁性樹脂との複合体のうち少なくとも一種類以上により構成することにより、高周波に対応可能なチョークコイルとすることができる。
【００１４】
また少なくとも１つの端子および中間タップ一体型のコイルと端子一体型のコイルが磁性体中に埋設されたチョークコイルとすることで、様々な回路構成に対応可能なチョークコイルとすることができる。
【００１５】
また複数の端子および中間タップ一体型のコイルが磁性体中に埋設されたチョークコイルとすることで、マルチフェーズ回路方式やトランス回路方式を採用する際も場所を取らず、電子機器内の設計自由度が広がることとなる。
【００１６】
またこのチョークコイルを構成する複数のコイルは、隣り合う２つのコイルの間隔を調節することで所望のインダクタンス値を得るもので、同一巻数のコイルを使用してもコイル間の距離によりインダクタンス値の異なるチョークコイルを得ることができる。
【００１７】
さらに上記のように磁性体中に複数埋設されたコイルどうしは、隣り合う２つのコイルそれぞれに電流を流した時のコイル内の磁束の向きが交互に異なるように配置することで、それぞれの磁束を重ねてインダクタンス値の高いチョークコイルを得ることができる。
【００１８】
また、この隣り合う２つのコイルをそれぞれに電流を流した時のコイル内の磁束の向きが同じ方向となるように配置し、磁束の飽和を抑制し、直流重畳特性の良いチョークコイルを得ることができる。
【００１９】
また複数のコイルから構成される場合、全ての中間タップが同一方向へと表出するようコイルを配置したチョークコイルとすることで、半導体集積回路の回路配置が良くなり、チョークコイルの実装やその確認作業が容易となる。
【００２０】
また、内蔵される複数のコイルの少なくとも２つの中間タップがそれぞれ異なる方向へと表出するようコイルを配置したチョークコイルとすることにより、放熱性に優れ、実装強度の高いものとなる。
【００２１】
また、コイルの少なくとも１つの端子または中間タップが底面とその周囲の面の少なくとも２面に渡って形成されているチョークコイルは、高密度実装性と信頼性に優れたものとなる。
【００２２】
また、磁性体に端子または／および中間タップの表示を設けることで、チョークコイルの実装前後の検査が容易となる。
【００２３】
また、上記コイルは、少なくとも表面に露出する端子および中間タップが下地層としてＮｉ、表面層としてハンダ層またはＳｎ層により構成されるものとし、ハンダ濡れ性に優れた高信頼性のチョークコイルの実現が可能となる。
【００２４】
さらに、本発明は磁性体を四角柱に形成したチョークコイルである。この発明によって、自動実装を容易に行なうことが可能となる。
【００２５】
以上に挙げたチョークコイルは、いずれも小型・大電流に対応した電子機器を実現することとなる。
【００２６】
【実施例】
以下図を参照して本発明のチョークコイルの構成を説明する。
【００２７】
（実施例１）
図１（ａ），（ｂ）は本発明の端子および中間タップ一体型のコイル１の折りたたみ前の平面図および折りたたみ後の斜視図であり、図２は巻数が２．５ターンの端子および中間タップ一体型のコイル１からなるチョークコイルの構成図であり、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその上面図、（ｃ）は配線図となっている。図３は図２のチョークコイルの断面図である。また図４はマルチフェーズ方式を採用した電源回路の回路図である。
【００２８】
まず端子および中間タップ一体型のコイル１は図１（ａ）において、銅や銀などの金属平板をエッチングまたは打ち抜きにより形成されたリング状に切り抜いた３つの円弧状部２、その円弧状部２の１つから突出させた中間タップ３、および円弧状部２の端部から延長される２つの端子４からなる。
【００２９】
この打ち抜き平板は、各円弧状部２がつながっている折りたたみ部７にて互いに中心点が重なるように折り曲げられる。これにより図１（ｂ）のように、複数の円弧状部２はコイル部５となり、中間タップ３および２つの端子４はコイル部５の中心に対して放射状に設けられた形となり端子および中間タップ一体型のコイル１を形成する。
【００３０】
コイル部５を形成する円弧状部２には短絡の防止を目的とした絶縁被膜層６が設けられる。そのため折りたたむ際に隙間を設けることなく重ねていくことができ、小型化、低背化、また占積率の良いチョークコイルの実現が可能である。
【００３１】
これに対し、折りたたみ部７には絶縁被膜層を設けないこととする。円弧状部２を重ねる際に、折曲された折りたたみ部７の外側と内側における膨張伸縮具合の違いによって絶縁被膜層６の破れが発生する恐れがあるからである。
【００３２】
本発明のコイルは金属板を打ち抜き折り曲げて構成されるから、従来の導線を巻くコイルに比べて高周波領域使用をした際にもインダクタンス値および微小直流抵抗値を確保しつつ大電流に対応可能である。また、コイルの巻数を多くしなくとも充分なインダクタンス値を得ることができるので、小型低背なコイルを実現することができる。
【００３３】
次に磁性体８は、軟性磁性体合金粉末にシリコーン樹脂を３．３重量部加えて混合し、メッシュを通して整粒粉末とした複合磁性体を用いる。軟性磁性体合金粉末は、水アトマイズ法にて作成した平均粒径１３μｍのＦｅ（５０）Ｎｉ（５０）軟性磁性体合金粉末とする。
【００３４】
なお本実施例１の磁性体８は、金属磁性粉末の一粒一粒がそれぞれ絶縁性樹脂で被われているものである。金属磁性粉末は優れた飽和磁束密度を有する反面、抵抗が低く渦電流損失が大きくなってしまう。よって金属磁性粉末の各粉粒を絶縁性樹脂で被った複合体とすることでこの問題を解決し、高周波に対応できるものとした。
【００３５】
さらにはこの磁性体８により、コイル部５となる複数の円弧状部２どうしの間も絶縁が確保されるので、ショートの心配も少なく、占積率の高い低背なコイル部５とすることができる。また磁性体８中に設置されることとなる他のコイルとのショートや、実装後の他の部品とのショートなどを低減することができる。
【００３６】
特に、磁性体の金属磁性粉末の主成分をＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏのうち少なくとも一種類以上含んだ磁性体とすることによって、大電流に対応可能な高飽和磁束密度と高透磁率を満たす優れた磁気特性の磁性体を得ることができる。更に言うならば、金属磁性粉末の組成はＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏを合計量で９０重量％以上含み、かつこの金属磁性粉末の充填率が６５から９０体積％とすると良い。また、この金属磁性粉末の平均粒径を１〜１００μｍとすると、渦電流の低減に効果的である。
【００３７】
磁性体８はフェライト磁性体、もしくはフェライト磁性粉末と絶縁性樹脂との複合体でも同様の効果が得られるものとする。金属磁性粉末よりも抵抗は高くなるが、その抵抗でもって渦電流の発生を防ぐものなので、高周波への対応が可能である。
【００３８】
さて、本発明のチョークコイルは上記磁性体の中に、上記端子および中間タップ一体型のコイル１を埋設することによって構成される。
【００３９】
図３のようにチョークコイルは、まず金型に上記端子および中間タップ一体型のコイル１をそれぞれ配置し、端子４および中間タップ３を除く部分を磁性体で被い、圧力３ｔｏｎ／ｃｍ２を加える。金型より取り出した後、１５０℃にて１時間ほど加熱処理をして磁性体を硬化させて完成される。
【００４０】
磁性体から突出した端子４および中間タップ３は外層の表面へと表出され折り曲げられ、その露出部には銅や銀の金属平板の酸化防止剤としてＮｉの下地層９が形成される。さらにそのＮｉの下地層９の酸化防止とハンダ濡れを良くするために、ハンダまたはＳｎあるいはＰｂの表面層１０が構成される。
【００４１】
この表出された全ての端子４および中間タップ３は、チョークコイルの底面および底面に隣接する面に沿って折り曲げる。これにより、端子４および中間タップ３を外側に引き出したものに比べ小型となり、高密度な実装が可能となる。
【００４２】
なお、上記磁性体８は、四角柱とすることが好ましい。これは、自動実装のための吸引を確実にしたいためである。なお、実装の向きや端子４の極性を示すこともあるので、角を落としたり、多角形、円柱などとしても、上面が平坦であれば良いものである。
【００４３】
また、端子および中間タップ一体型のコイル１の巻数は特に整数となるわけではなく、従来のコイル同様、１．５ターン、１．７５ターン等と自由にでき、サイズやインダクタンス値、タップ位置等に関しても同様である。
【００４４】
本発明のチョークコイルは、上記に述べた構成をとることにより小型化、高周波化、大電流化に対応可能なものとなる。特に本発明のチョークコイルは図４に示すように複数個のＤＣ／ＤＣコンバータを並列に接続した電源回路に用いられることが好ましい。
【００４５】
図４はマルチフェーズ方式を用いた電源回路であり、チョークコイル１１とコンデンサ１２で積分回路が形成されている。そこに、入力端子１３、スイッチング素子１４と、電源回路の出力には負荷１５が接続される。
【００４６】
本発明のチョークコイルが前記マルチフェーズ方式の回路内のチョークコイルとして用いられる場合を説明する。図２において巻数が２．５ターンのチョークコイルはちょうどコイル中央の１．２５ターン目の点で、中間タップ３が突出している構成となっている。
【００４７】
つまりコイルに設けられた２つの端子４を入力側のスイッチング素子１４にそれぞれ接続し、また中間タップ３を出力側へ接続させることにより、中間タップ３を介した２つのチョークコイルとして単独に動き、電流はそれぞれの端子４から中間タップ３へと流れる。この電流により、コイルの両端を貫く磁束は互いに逆向きとなるので、コイルにおける磁界は全体として弱まる結果となる。つまりこの構成によると、磁束の飽和を抑えることができるので、同じ巻線のものを２つ用いるよりも直流重畳特性が良く、直流抵抗値の低い、さらには設置スペースも取らないマルチフェーズに好ましいチョークコイルとすることができる。
【００４８】
また、マルチフェーズ方式を取らずに並列で用いることも可能である。例えば２つの端子４を接続して入力側に、中間タップ３は出力として使う場合が考えられる。上記同様、優れた直流重畳特性を得ることが可能であるので、大電流化に適応したコイルとして用いることができる。
【００４９】
以後このようなコイルの中央を貫く磁束が互いに弱めあうようコイルの配置を負結合の配置と呼ぶ。また逆にコイルの中央を貫く磁束が互いに重なり、結果インダクタンス値が高くなるコイルの配置を正結合の配置と呼ぶ。
【００５０】
次の使用例として、上記実施例１のチョークコイルをトランスとして利用するものが挙げられる。コイルの２つの端子４のうち、一方を入力側のスイッチング素子へ接続、もう一方を出力側と接続したものである。入力、出力に応じて好みの位置に中間タップ３を設ければよい。このような使い方の場合、電流の流れる向きおよび磁束の方向が一致しているので、結合が強く、インダクタンス値の高いものとなる。また従来のコイルと違い、端子４の後付けを必要としないので、直流抵抗を抑えることが可能となり、大電流にも耐え得る小型のチョークコイルとすることができる。
【００５１】
上記の使用例では、各端子４を別々のラインとして使用したものを挙げたが、中間タップ３を使用せずに、１つのコイルとして使用、つまり直列接続のコイルとして使用することももちろん可能である。トランス方式に用いた場合と同様にインダクタンス値の高いチョークコイルとなるので、リップル電流が少なく平滑効果の大きなＤＣ／ＤＣコンバータを得たい場合に最適である。
【００５２】
（実施例２）
次に、本発明の実施例２のチョークコイルについて図５を参照しながら説明する。端子および中間タップ一体型のコイル１の基本的な構成は本発明の実施例１のコイルと同様であるが、コイルを１つ増やし、２つのコイルを磁性体中に埋設したチョークコイルとする。以下、「２連チョークコイル」と呼ぶ。
【００５３】
図５は巻数が２．５ターンの２連チョークコイルの構成図である。中間タップ３は１．２５ターン目の点から突出させ、２つの端子４と中間タップ３はそれぞれ異なる面へと表出させた。また隣り合ったコイルは電流を流した際に中心を貫く磁束が逆向きとなるような配置とした。図５（ａ）は斜視図、図５（ｂ）は上面図、図５（ｃ）は配線図の例である。Ｉ１，Ｉ２は入力端子、Ｏ１，Ｏ２は出力端子、Ｉ／Ｏ１，Ｉ／Ｏ２はスイッチング素子へと接続する中間タップ３とする。
【００５４】
以上の構成とした場合、生じる磁界がどのようになるかを説明する。各コイル内を貫く磁束は逆向きとなるので、磁束の重なりにより、左のコイル１ａを貫く磁束は右のコイル１ｂの中心をも貫き、再び元のコイル１ａの中心に戻るような磁気回路が形成される。つまり実施例１で述べた正結合の配置といえるもので、各コイル１ａ，１ｂにおけるインダクタンス値は高まることとなる。
【００５５】
逆に電流を流した際に、各コイル１ａ，１ｂの中心を貫く磁束が全て同一方向となる配置とした場合には、各コイル１ａ，１ｂの中心において磁束が打ち消しあうこととなる。つまり負結合の配置であり、磁束の飽和を抑制する効果が得られる。大電流を目的とするならば、こちらのほうが好ましい。
【００５６】
また、正結合の配置、負結合の配置いずれも、コイル１ａ，１ｂの間隔を調節することにより、そのインダクタンス値を調整できるものである。正結合の場合はコイル間の距離を狭めていくほど高いインダクタンス値が得られ、負結合の場合は逆に低くなる。コイル部５には絶縁被膜層６が形成されており、間隔を狭めたとしても、ショートなどを防ぐことができる構成となっている。
【００５７】
上記２連チョークコイルの使用例として、図６の電源方式が挙げられる。本発明の実施例１においてトランス、もしくはマルチフェーズ方式として利用できるものとしたが、２連チョークコイルとすることでトランス方式とマルチフェーズ方式両方の組み合わせの利用が可能となる。
【００５８】
この図６において、磁性体内に埋設された２つのコイル１ａ，１ｂはそれぞれ並列接続されて位相を制御され、中間タップ３はそれぞれスイッチング素子と接続された回路構成であり、高周波化を目指したものとなっている。
【００５９】
この回路方式において用いる端子および中間タップ一体型のコイルの配置については、すでに説明したようにチョークコイルの目的に応じて距離、電流の向きを決めればよい。
【００６０】
このような複雑な回路構成であっても、本発明によれば多数のチョークコイルを必要とせず、小型低背なチョークコイルを実現することが可能である。また本発明によれば内蔵するコイルの間隔や、正結合・負結合の配置の組み合わせにより所望のインダクタンス値を得ることができるので、目的用途に応じたチョークコイルの提供が可能である。
【００６１】
なお、本発明の実施例２の２連チョークコイルは、４つの位相を制御する４フェーズのＤＣ／ＤＣコンバータとしても使用可能である。各端子４はそれぞれスイッチング素子を介し入力部へ、中間タップ３どうしを接続し、出力部へと接続すればいいものである。
【００６２】
さらに実施例１で示した通り、それぞれ別個に直列、並列と様々な使い道がある。
【００６３】
また図７の本実施例のチョークコイルは、２つの中間タップ３および端子４をそれぞれ異なる方向へと表出するように端子および中間タップ一体型のコイル１を配置したものとなっている。このように磁性体８の各方面から端子および中間タップ３を表出させた場合は、端子および中間タップ３どうしの距離を大きくとることができるので、端子４および中間タップ３の面積を大きくすることができる。すなわち、放熱がより良く行われ、端子４および中間タップ３の抵抗値を低くすることができるため、大電流に対応したチョークコイルとすることが可能である。
【００６４】
また、これによれば端子４および中間タップ３のハンダ付け点が四面に分散されるので、実装強度に関しても各方面からの力に耐え得る構造となる。
【００６５】
また、各端子４および中間タップ３の極性を磁性体８などに表示することで、実装後の確認が容易になる。
【００６６】
（実施例３）
次に、本発明の実施例３のチョークコイルについて図８、図９を参照しながら説明する。チョークコイルの基本的な構成は本発明の実施例１のチョークコイルと同様である。
【００６７】
図８においては、３つの端子および中間タップ一体型のコイル１が負結合の配置となるように四角柱とした磁性体中に埋設されている。全ての端子４は１つの面へと表出し、全ての中間タップ３はその面に対向する面から表出している。図８（ａ）は斜視図、図８（ｂ）が上面図、図８（ｃ）がこのチョークコイルをマルチフェーズとトランス方式の電源回路へと接続する場合の配線図である。すなわちＩ１，Ｉ２，Ｉ３が入力端子、Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３が出力端子、Ｉ／Ｏ１，Ｉ／Ｏ２，Ｉ／Ｏ３は中間タップ３でありスイッチング素子と接続される。つまりこの構成により、３つの端子および中間タップ一体型のコイル１はそれぞれトランスとして働き、かつこれらは並列に接続され、それぞれの出力の位相は制御されることとなる。
【００６８】
また、上記のように全ての端子４は四角柱とした磁性体８の１つの面から、全ての中間タップ３は対向する面から表出させた。これによって、チョークコイルをプリント基板などへ実装する際に、半導体集積回路の回路配置が良くなり、チョークコイルの実装性を高めることができる。
【００６９】
なお全ての端子４および中間タップ３を１つの面から全て表出させても同様の効果を得ることができる。例えば、入力端子、中間タップ３、出力端子と交互に並べることが考えられる。また、必ずしも全ての端子４または中間タップ３を１つの面から表出させる必要はなく、２つ以上の端子４および／または中間タップ３を１つの方向へと表出させることで、その１つの面について上記と同様な効果を得ることができる。
【００７０】
さらにこのとき、入力端子はＩＮ、出力端子はＯＵＴ、中間タップ３にはＩＮ／ＯＵＴなどと、磁性体８へ表示することで、実装後の確認も容易にできる。
【００７１】
また、ここにおいて磁性体８は四角柱となっているが、向きの判別が容易なよう、角を落としたものとしても良いし、端子４および中間タップ３に極性表示を設けても良い。
【００７２】
なお本実施例においては、チョークコイルをマルチフェーズ方式とトランス方式の電源回路として使用したが、もちろん、全て並列接続として６つの位相制御を行う出力回路としてもよいし、直列、全ての組み合わせ、と様々な利用方法が考えられる。
【００７３】
（実施例４）
図９はチョークコイルを用いたＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。一端と、複数の中間タップそれぞれにスイッチング素子１４が接続されたチョークコイル１１が多数並列に配置され、さらにコンデンサ１２が直列接続された構成となっている。そこに、入力端子１３、出力側には負荷１５が接続される。
【００７４】
この図９から明らかなとおり、マルチフェーズ方式の制御する位相の数、すなわち並列に接続されるコイルの数や、タップの位置または数は入力および目的とする出力に応じて様々な組み合わせが存在する。
【００７５】
本発明のチョークコイルは、このような様々な回路構成に柔軟に対応するものとなっている。
【００７６】
すなわち、本発明の実施例１においては１つの、実施例２においては２つの、実施例３においては３つの端子および中間タップ一体型のコイル１の中心点が同一平面上に一直線となるように磁性体８中に埋設したものであったが、さらに４つ、５つと、数を増やしても良いものである。
【００７７】
また、一直線上に設置した他の端子および中間タップ一体型のコイル１から外れた位置に配置することもできる。例えば同一平面上にＶ字型に置くことも可能である。このように複数のコイルを交互に配置することにより、磁性体内の端子および中間タップ一体型のコイル１の充填率を高め、全体をコンパクトにすることも可能である。
【００７８】
また、複数の端子および中間タップ一体型のコイル１を、それぞれの中心軸が一直線に並ぶように配置することが可能である。この場合は前記平面上に配置したものに比べ、端子および中間タップ一体型のコイル１どうしの結合の強いものとなる。また、整数＋０．５ターンの巻数のコイルを用いた場合は、上下の端子および中間タップ一体型のコイル１の端部に作られる凹凸部を重ね合せることで、小型低背なチョークコイルとすることができる。
【００７９】
また、上記の組み合わせで、複数の端子および中間タップ一体型のコイル１の中心軸が平行に並べられ、そのうち少なくとも１つの端子および中間タップ一体型のコイル１の中心点と、他の中心点が段違いになるように配置することも可能である。
【００８０】
また、本発明の端子および中間タップ一体型のコイル１は、その中間タップ３の数がいくつであっても同様の効果を得ることができる。中間タップ３の数が同じものを使用しても良いし、異なるものの組み合わせもあり得る。
【００８１】
また本発明のチョークコイルは、少なくとも１つの端子および中間タップ一体型のコイル１を具備していれば良いものなので、例えば、中間タップ３を持たない端子一体型のコイルと、端子および中間タップ一体型のコイル１との組み合わせでもよい。図１０は巻数が２．５ターンの端子および中間タップ一体型のコイル１ｃを２つと、１．５ターンの端子一体型のコイル１ｄを内蔵するチョークコイルである。このような構成でも同様の効果が得られ、小型、大電流・高周波化に対応したものとなる。
【００８２】
上記のように本発明のチョークコイルは、磁性体中に埋設する端子および中間タップ一体型のコイル１の端子４の位置、巻数、タップの数やその位置、複数用いる場合はその間隔、正結合もしくは負結合の配置などを調整、組み合わせることにより、従来予測されている回路構成に有用なチョークコイルの提供が可能となる。
【００８３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、金属板を打ち抜き折り曲げて構成した端子及び中間タップ一体型のコイルと、コイルを内部に埋設した磁性体とからなるチョークコイルとしたことにより、小型化・高周波化に対応し、従来予測されている様々な回路構成に有効なチョークコイルを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の端子および中間タップ一体型のコイルの折りたたみ前の平面図
（ｂ）本発明の端子および中間タップ一体型のコイルの折りたたみ後の斜視図
【図２】（ａ）本発明の端子および中間タップ一体型のコイルからなるチョークコイルの斜視図
（ｂ）本発明の端子および中間タップ一体型のコイルからなるチョークコイルの上面図
（ｃ）本発明の端子および中間タップ一体型のコイルからなるチョークコイルの配線図
【図３】本発明のチョークコイルの内部構造断面図
【図４】マルチフェーズ方式を採用した電源回路の回路図
【図５】（ａ）本発明の端子および中間タップ一体型のコイルからなるチョークコイルの斜視図
（ｂ）本発明の端子および中間タップ一体型のコイルからなるチョークコイルの上面図
（ｃ）本発明の端子および中間タップ一体型のコイルからなるチョークコイルの配線図
【図６】２つのＤＣ／ＤＣコンバータを並列に接続した電源回路の回路図
【図７】本発明の中間タップがそれぞれ異なる方向へと表出するようコイルを配置したチョークコイルの外観図
【図８】（ａ）本発明の端子および中間タップ一体型のコイルからなるチョークコイルの斜視図
（ｂ）本発明の端子および中間タップ一体型のコイルからなるチョークコイルの上面図
（ｃ）本発明の端子および中間タップ一体型のコイルからなるチョークコイルの配線図
【図９】複数個のＤＣ／ＤＣコンバータを並列に接続した電源回路の回路図
【図１０】本発明の端子および中間タップ一体型のコイルと端子一体型のコイルを内蔵したチョークコイルの斜視図
【符号の説明】
１ 端子および中間タップ一体型のコイル
２ 円弧状部
３ 中間タップ
４ 端子
５ コイル部
６ 絶縁被膜層
７ 折りたたみ部
８ 磁性体
９ 下地層
１０ 表面層
Claims (15)
- 金属板を打ち抜き折り曲げて構成した端子及び中間タップ一体型のコイルと、このコイルを内部に埋設した磁性体とからなるチョークコイル。
- 端子および中間タップ一体型のコイルの表面に絶縁膜を形成した請求項１記載のチョークコイル。
- 磁性体が、フェライト磁性体、フェライト磁性粉末と絶縁樹脂との複合体あるいは金属磁性粉末と絶縁性樹脂との複合体のうち少なくとも一種類以上により構成される請求項１記載のチョークコイル。
- 少なくとも１つの端子および中間タップ一体型のコイルと、端子一体型のコイルが磁性体中に埋設された請求項１記載のチョークコイル。
- 複数の端子および中間タップ一体型のコイルが磁性体中に埋設された請求項１記載のチョークコイル。
- 複数の端子および中間タップ一体型のコイルおよび／または端子一体型のコイルは、その間隔を調節することでインダクタンスを所望の値とした請求項４または５に記載のチョークコイル。
- 隣り合う２つのコイルは、それぞれに電流を流した時のコイル内の磁束の向きが逆となるように配置した請求項４または５に記載のチョークコイル。
- 隣り合う２つのコイルは、それぞれに電流を流した時のコイル内の磁束の向きが同じ方向となるように配置した請求項４または５に記載のチョークコイル。
- 全ての中間タップが同一方向へと表出するようコイルを配置した請求項４または５に記載のチョークコイル。
- 少なくとも２つの中間タップがそれぞれ異なる方向へと表出するようコイルを配置した請求項４または５に記載のチョークコイル。
- コイルの少なくとも１つの端子または中間タップが底面とその周囲の面の少なくとも２面に渡って形成されている請求項１記載のチョークコイル。
- 磁性体に端子または／および中間タップの表示を設けた請求項１記載のチョークコイル。
- コイルは、少なくとも表面に露出する端子および中間タップが下地層としてＮｉ、表面層としてハンダ層またはＳｎ層により構成された請求項１記載のチョークコイル。
- 磁性体を四角柱に形成した請求項１記載のチョークコイル。
- 請求項１から１４のいずれか１項に記載のチョークコイルを用いたＤＣ／ＤＣコンバータを搭載した電子機器。
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