JP2005166905A - 複合型インダクタ - Google Patents

Abstract

【課題】内蔵するコイルの配置と遮蔽方法を改善してよりスペース効率が高く、漏洩磁束の少ない複合型インダクタを提供する。
【解決手段】複数のＥＰ形状のコアを縦に積み上げた形のコア１を２個組み合わせて底面を開口する中空のコア２を形成し、その中に複数の空芯コイル３を入れる。
コア１は、外側を逆Ｕ字形の外壁４で取り囲み、その内側に上下２段に配置した円芯５を突起し、上下の円芯５にそれぞれ空芯コイル３を差し込んで横置きの内磁型コイルを縦に配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般回路や高周波回路などにおいてチョークコイルやトランスなどとして使用するインダクタを複合化した複合型インダクタに関する。

オーディオアンプの高音質化、高効率化、多チャネル化、小型化を促進するためにデジタルアンプへの取り組みが本格化している。
このデジタルアンプは、図４に示すように、BTL（Balanced Transformer Less）回路方式で１個のスピーカＳを鳴らすのに２個のインダクタＬを必要とし、一般的に5.1チャネルを用いると１２個のインダクタＬを必要とする。チャネル数が増えると、インダクタＬを回路基板に実装する上で作業工数と共に実装占有面積が増加する。
さらに、２個以上のインダクタＬを配置するとき、距離や方向に注意しないと磁気的に結合してトラブルの原因となるので、広い実装占有面積を必要とする。そのため、アンプを小型化するには、多くを必要とするインダクタＬを小さくすると共に、インダクタＬの配置や遮蔽方法を工夫して実装占有面積を小さくする必要がある。

小さなインダクタで大きなインダクタンスを得るには、巻数と透磁率を共に大きくする必要がある。
そのため、従来のインダクタは、図５〜６に示すように、ドラムコア17に巻線18を巻いてポットコア19に収容していた。
ドラムコア17に巻線18を巻くのは、巻線を多層に巻くためで、ポットコア19に収容するのは、磁束の一部をポットコア19に通して実効透磁率を高めると共に、他への誘導あるいは輻射を防ぐためである。

さらに、ドラムコア17やポットコア19内の磁束が増えて磁気飽和するのを防ぐため、ドラムコア17の上つば20にキャップ状のホルダ21を被せ、これをスペーサにしてポットコア19の天板の内側に固着し、ポットコア19とドラムコア17の間に縦横のギャップを設けていた。
あるいは、２本のテープ22、22を十字にクロスしてドラムコア17の上面と側面に貼り付け、このテープ22、22をスペーサにして縦横のギャップを設けていた。
そのため、ドラムコア17をポットコア19に挿入する際にホルダ21を被せたり、テープ22を貼り付けたりする手間や、そのために必要なホルダ21やテープ22などの部品が余分にかかっていた。

この問題を解決するために、本出願人は複合化によって部品点数を減らし、基板実装に要する手間と時間を節減し、基板実装面積を大幅に縮小する複合型インダクタを開発し、先に出願している。
この複合型インダクタは、図７に示すように、底面に複数のポット型コア11を配列した複合コア12と、縦型に巻いた空芯コイル13と、複合コア12の底面に合わせて閉磁路型磁気回路を形成する底板コア14で構成し、各ポット型コア11に空芯コイル13を挿入した後、複合コア12の底面に底板コア14を合わせて内磁型コイルを形成し、底板コア14のリード孔15から空芯コイル13のリード端子16を引き出して使用する構成であった。
そのため、縦型の空芯コイル13から出る磁力線の方向がリード端子16の方向と一致し、磁力線に直交する底板コア14のリード孔15から磁束密度の高い磁力線が漏出するという構造的な欠点があった。
また、複合化によってコアを共有することにより、コイル間の距離をなくして基板実装面積を縮小していたので、コイル面積以上の縮小は困難で、縮小規模に限界があった。

本発明は、先に出願した複合型インダクタに内蔵するコイルの配置と遮蔽方法を改善してよりスペース効率が高く、漏洩磁束の少ない複合型インダクタを提供することを目的になされたものである。

本発明は、複数のＥＰ形状のコアを縦に積み上げた形に外側を逆Ｕ字形の外壁で取り囲み、内側に複数の円芯を有して底面を開口する中空の磁性体ブロックを形成し、この磁性体ブロックの中に複数の別に巻いたコイルを入れ、それぞれを前記円芯に挿入して横置きの内磁型コイルを縦に配置することを最も主要な特徴とする。

本発明の複合型インダクタは、中空の磁性体ブロックの中に横置きの内磁型コイルを縦に配置して磁力線に対し磁性体ブロックを直交させているので、コイルが発生する磁力線を強力に遮蔽することができる。
また、コイルの多層化によってスペース効率を大幅に向上させることができる。

以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１に、本発明を実施した複合型インダクタの分解斜視図を示す。
複合型インダクタは、複数のＥＰ形状のコアを縦に積み上げた形のコア１を２個組み合わせて底面を開口する中空のコア２を形成し、その中に複数の空芯コイル３を入れてインダクタを複合化したものである。
コア１は、外側を逆Ｕ字形の外壁４で取り囲み、その内側に上下２段に配置した円芯５を突起し、上下の円芯５にそれぞれ空芯コイル３を差し込んで横置きの内磁型コイルを縦に配置する構成である。

コア１は、複数の断面Ｆ字形のコアを縦に積み上げた形になり、このコア１を左右逆向きに合わせて形成したものがコア２である。
コア２は、例えば２個のコア１のうち一方の奥行きを略２倍の深さにし、他方を板状にしたものを組み合わせて形成してもよい。
その場合、コア２は複数の断面Ｆ字形のコアを縦に積み上げた形のコア１と断面Ｉ字形のコアを合わせた形になる。

複合型インダクタは、一方のコア１の円芯５に別に巻いた空芯コイル３を挿入した後、他方のコア１を左右逆向きに合わせて組み立てる。
このとき、空芯コイル３の引き出し線６を下方に向けて挿入し、先端をコア２の底面の開口端面から引き出す。
空芯コイル３は、挿入時に接着剤などを用いて固定しておくとその後の組み立てが容易になる。
また、２個のコア１の合わせ面は接着剤などを用いて接合する。

空芯コイル３は、ウレタンエナメルなどの被覆銅線を管状に巻いたボビンやコアのない巻線そのもののソレノイド型コイルで、巻線の巻き始めと巻き終りを同一接線方向に引き出して外部接続用の引き出し線６としている。
すなわち、空芯コイル３の巻線と引き出し線６の組み合わせ形状がＰ字形になるように引き出し線６を引き出している。
このとき、一方の引き出し線６は巻線の巻き始めまたは巻き終りをそのまま接線方向に延長する形となり、他方の引き出し線６は巻線の巻き始めまたは巻き終りを同一接線方向に折り曲げる形となる。
引き出し線６の先端は絶縁被膜を剥離して外部接続端子とする。
上下の円芯５に挿入する空芯コイル３は、相手の引き出し線６が互いに円芯５の反対側を通るようにＰ字形の左右を逆向きにして配置する。
これにより、引き出し線６同士の交差をなくして配線を容易にし、引き出し線６同士の間隔を広げて分布容量を減らすことができる。

空芯コイル３は、平角線をエッジワイズ巻きして巻線の厚さを最小にした形状のものを使用してもよい。
これにより、線積率をアップしてコイルのさらなる小型化・薄型化を可能にし、放熱性を高めることができる。

空芯コイル３の引き出し線６は、図２に示すように、巻線の巻き始めと巻き終りを対向接線方向に逆Ｕ字形状に引き出すことも考えられるが、この場合上段の空芯コイル３の引き出し線６が下段の空芯コイル３を跨ぐ形になるので、磁気干渉を低減する上で好ましくない。また、引き出し線６同士が交差することになるので配線上も好ましくない。

図３(a)〜(c)に、本発明を実施したコアの平面図と側面図および底面図を示す。
コア１は、多結晶の焼結体からなり、フェライト材の微粉末を金型に充填して一体に加圧成型した後、この加圧成型体を高温で焼成して作製したものである
焼成後にそり等を修正する場合はコア１同士の合わせ面をダイヤモンド砥石で研磨してエア・ギャップによる磁気損失を防止する。

コア１の円芯５は、突端を外壁４より僅かに低くしてコア１同士の合わせ面にギャップａを入れ、これより磁気抵抗を高くして磁気飽和し難くする。
ギャップａは、図３(ｂ)に示すように、加工の容易性からコア１同士の合わせ面の中心部を縦方向に一定の幅で帯状に研磨して、外壁４と一緒にその下方に位置する円芯５も併せて切削加工する。これにより磁束が磁気抵抗の大きなギャップａのある相手方の円芯５に漏れず、磁気抵抗の小さなギャップａのない外壁４を通るため、空芯コイル３同士の磁気結合を軽減できる。

以上の実施形態はピンタイプのインダクタについて説明しているが、面付タイプのインダクタについても同様であることはいうまでもない。

中空の磁性体ブロックの中に横置きの内磁型コイルを縦に配置して漏洩磁束と基板実装面積を減らすことによって、多チャネルデジタルアンプなどの小型化に適用できる。

本発明を実施した複合型インダクタの分解斜視図である。 巻線の対向接線方向に引き出し線を引き出す空芯コイルの斜視図である。 本発明を実施したコアの平面図と側面図および底面図である。 デジタルアンプ用LPFの回路図である。 従来のインダクタの分解斜視図である。 従来のその他のインダクタの分解斜視図である。 先に出願した複合型インダクタの分解斜視図である。

符号の説明

１、２ コア
３ 空芯コイル
４ 外壁
５ 円芯
６ 引き出し線
11 ポット型コア
12 複合コア
13 空芯コイル
14 底板コア
15 リード孔
16 リード端子
17 ドラムコア
18 巻線
19 ポットコア
20 上つば
21 ホルダ
22 テープ
a ギャップ

Claims (4)

1. 複数のＥＰ形状のコアを縦に積み上げた形に外側を逆Ｕ字形の外壁で取り囲み、内側に複数の円芯を有して底面を開口する中空の磁性体ブロックを形成し、
   この磁性体ブロックの中に複数の別に巻いたコイルを入れ、
   それぞれを前記円芯に挿入して横置きの内磁型コイルを縦に配置することを特徴とする複合型インダクタ。
2. 前記磁性体ブロックは複数のＥＰ字形のコアを縦に積み上げた形のものを左右逆向きに合わせて形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の複合型インダクタ。
3. 前記磁性体ブロックは複数のＥＰ字形のコアを縦に積み上げた形のものに断面Ｉ字形のコアを合わせて形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の複合型インダクタ。
4. 前記コイルは巻線と外部接続用引き出し線の組み合わせ形状がＰ字形になるように巻き始めと巻き終りが同一接線方向に引き出され、上下のコイルは相手の外部接続用引き出し線が互いに前記円芯の反対側を通るようにＰ字形の左右を逆向きにして配置されることを特徴とする請求項１記載の複合型インダクタ。

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