JP2005303034A - インダクタとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型薄型化が可能であり、損失が小さく、組み立て効率もよいインダクタとその製造方法を提供する。
【解決手段】 中央部に磁芯１６を有したＴ型コア１４と、Ｔ型コア１４と対面し閉磁路を形成するＵ型コア２０とを備える。磁芯１６に直に融着絶縁電線１８を巻回してコイル１０が形成され、磁芯１６の先端部２２とＵ型コア２０の内側中央部との間にエアギャップｇを有する。コイル１０の磁芯先端部２２側の端部１０ａは、磁芯先端部２２に対して磁芯１６の基端部２３側に離れて位置する。Ｔ型コア１４とＵ型コア２０の少なくとも一方が、Ｍｎを含むフェライトから成り、表面に絶縁コーティングが施されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、電源装置などのチョークコイルやトランス等として使用するインダクタとその製造方法に関する。

一般に、インダクタは、電源装置などにチョークコイルやトランス等として使用されている。従来、Ｔ型コアにＵ型コアを組み合わせてコイルを形成する場合、絶縁性のボビンに電線を巻き付け、そのボビンをＴ型コアに挿着し、Ｕ型コアを被せてインダクタを形成していた。

近年、電子部品の小型化に伴い、インダクタも小型化が要求され、さらに、損失が小さく効率のよいものが要求されている。このため、特許文献１に開示されているように、小型化を図るため、一方のコアの柱状の凸部に、絶縁被覆した電線を直巻きしてコイル部を形成し、この凸部の先端が嵌合する穴が中央部に設けられた他方のコアを、前記一方のコアに被せてコイル部品を形成したものがある。

また、特許文献２に開示されているように、Ｔ型コアの凸部の先端に絶縁体の上つば兼用ホルダを取り付け、このＴ型コアの凸部に、電線を直に巻き付けてコイルを形成し、ポットコアに収容してインダクタを形成する方法も提案されている。さらにインダクタの汎用性を高めるために、特許文献３では、いくつかの筒型のコイルをＥ型コアに同心的に挿通し、複数の回路を形成可能とした方法が提案されている。

さらに、インダクタの小型化・薄型化及び低ノイズ化のため、図６、図７に示すように、Ｔ型コア２と、これに被せるように取り付けるＵ型コア４とを組み合わせた構造のインダクタ６もある。このインダクタ６は、絶縁皮膜を施した電線５をＴ型コア２の磁芯７に直に巻き付けてコイルを形成している。コイルの形成に際して、電線５を磁芯７に巻き付けるときに、図７に示すように、磁芯７の先端部を覆うように押さえる押さえ治具８により電線５が外れないようにして巻回していた。
公開平７−３３５４４９号公報 公開２００３−１６３１１８号公報 公開２００３−９２２２１号公報

抗こうしたいてトコアの従来のコア構造を示す概略断面図である
特許文献１では、一方のコアの平板中央部の穴に他方のコアの柱状の凸部を貫入した状態で、柱状部と平板の穴の間に隙間が存在し、この隙間からもれ磁束が発生する。また、許文献１の場合、柱状の凸部を有するコアに、周辺部に凸部を持った形状をしたコアを被せた際に、その周縁部の突き当て面に設けられた樹脂製のスペーサ部分からももれ磁束が発生する。このもれ磁束は、インダクタの周辺回路にノイズを発生させる原因となる。

また、特許文献３では、電線を空巻きしたコイルを磁芯に挿通するもので、組み立て効率がよくないうえ、コイルを磁芯に挿通するためのクリアランスがコイル内周に必要になり小型化の妨げとなる上、損失が大きくなる問題がある。

特許文献２では、Ｔ型コアの磁芯先端部に円盤状のホルダを取り付けて、電線を巻き付け、ポットコアに収納している。しかし、Ｔ型コアに電線を巻き付けるにあたり、磁芯にホルダを取り付け必要があり、手間がかかり組み立て効率がよくないうえ、部品点数が増えるためコストがかかるものである。

さらに、図６，図７に示す構造のインダクタ６の、Ｔ型コア２とＵ型コア４とを組み合わせた状態で、磁芯７の頂部とＵ型コア４の内側中央部との間にギャップｇが形成される構造の場合、ギャップｇによりインダクタンス調整が可能であり、小型化にも適したものであるが、磁芯７からＵ型コア４に流れる磁束ｍの通過経路に電線５が位置するという問題があった。これは、この位置に電線５があると、磁束ｍが横切ることにより電線５の高周波抵抗が増大し、損失が増大するという欠点である。

この発明は、上記従来技術の問題を鑑みて成されるもので、小型薄型化が可能であり、損失が小さく、組み立て効率もよいインダクタとその製造方法を提供することを目的とする。

この発明は、中央部に磁芯を有したＴ型コアと、このＴ型コアと対面し閉磁路を形成するＵ型コアとを備え、前記磁芯に直に融着絶縁電線を巻回してコイルが形成され、前記磁芯の先端部と前記Ｕ型コアの内側中央部との間にエアギャップが設けられ、前記コイルの前記磁芯先端部側端部は、前記磁芯先端部に対して前記磁芯の基端部側に離れて位置するように巻回されているインダクタである。前記コイルの回路数は、複数設けられたものでも良い。

前記Ｔ型コアと前記Ｕ型コアの少なくとも一方が、Ｍｎを含むフェライトから成る。また、前記Ｍｎを含むフェライトから成るコアの表面に、絶縁コーティングが施されているものである。

またこの発明は、Ｔ型コアの磁芯に融着絶縁電線を直に巻く際に前記磁芯先端部を押さえる押さえ治具の当接面に、前記Ｔ型コアの磁芯先端部を収容する凹状の収容部が形成され、前記Ｔ型コアの磁芯に前記融着絶縁電線を巻く際に、前記磁芯先端部に前記押さえ治具の収容部を嵌合させて、前記融着絶縁電線を前記磁芯に巻回するインダクタの製造方法である。前記収容部は、前記磁芯に当接する押さえ治具の当接面中央の環状の突起部の内側に設けられ、前記融着絶縁電線を前記磁芯から前記突起部の周囲にかけて巻回するものである。これにより、Ｔ型コアの先端部からＵ型コアに至る磁束の経路を避けるようにしてより多くの巻き数のコイルを形成することができる。

この発明のインダクタとその製造方法によれば、インダクタの小型薄型化を可能とし、高周波帯域で使用される場合においても損失の小さいインダクタを形成することができる。さらに、Ｔ型コアに直に融着絶縁電線を巻き付けるため、ボビン等が不要になり組み立て効率もよいものである。

以下、この発明のインダクタとその製造方法の一実施形態を、図１〜図３に基づいて説明する。この実施形態のインダクタ１２は、図１に示すように、例えば絶縁抵抗の低いＭｎ−ＺｎフェライトからなるＴ型コア１４に絶縁コーティングし、Ｔ型コア１４中央の磁芯１６に融着絶縁電線１８が巻かれてコイル１０を形成している。融着絶縁電線１８は、熱により溶融し、冷めると固化する樹脂被膜に覆われた電線である。そして、Ｔ型コア１４に、Ｕ型コア２０が被せさられて閉磁路を形成している。Ｔ型コア１４とＵ型コア２０は、両側部の突き当て面が互いに密着しており、Ｔ型コア１４の磁芯１６の先端部２２の頂面２４と、Ｕ型コア２０の内面中央部は、互いに一定間隔のエアギャップｇを介して対向している。

また、Ｔ型コア１４の磁芯１６に巻き付けられた融着絶縁電線１８は、磁芯１６の先端部２２側端部１０ａが、一定距離だけ磁芯１６の基端部２３側に離れて巻き付けられた状態でコイル１０を形成している。

次に、この実施形態のインダクタ２の製造方法について図２，図３を基に説明する。この実施形態のインダクタのコイル巻き付け工程は、図２、図３に示すように、先ず、電線を巻き付ける巻付装置３０は、回転力を伝える回転軸３２と、Ｔ型コア１４が取り付けられ樹脂により端子３５をインサート成型したベース３４を回転軸３２に固定するチャック治具３６を有する。さらに、Ｔ型コア１４に巻線を行う際に、Ｔ型コア１４を押さえ込む押さえ治具３８と、押さえ治具３８を回転可能に保持した回転軸４０とから成る。そして、押さえ治具３８の当接面中心には、Ｔ型コア１４の磁芯１６の先端部２２を収容する凹状の収容部４２が設けられている。

Ｔ型コア１４に融着絶縁電線１８を巻き付けるには、まず、図２（ａ）に示すように、ベース３４にＴ型コア１４を固定しチャック治具３６に取り付ける。次に、図２（ｂ）に示すように、押さえ治具３８でＴ型コア１４の先端部２２を押さえる。このとき、押さえ治具３８の収容部４２にＴ型コア１４の磁芯１６の先端部２２を嵌合させて、押さえ治具３８により押さえ込む。この後、融着絶縁電線１８の先端を、Ｔ型コア１４が固定されたベース３４の端子３５に固定し、回転軸３２を巻き取り方向に回転させると、Ｔ型コア１４の磁芯１６に融着絶縁電線１８が巻き付けられていく。所定のターン数の融着絶縁電線１８を巻き付けた後、回転軸３２の回転を止めて、融着絶縁電線８を適宜な位置で切断する。この後、図２（ｃ）に示すように、Ｔ型コア１４に巻き付けた融着絶縁電線１８に熱風を当てることで、融着絶縁電線１８の被膜が融着し、冷却後互いに固定される。最後に、図２（ｄ）に示すように、押さえ治具３８を外すことにより、Ｔ型コア１４への融着絶縁電線１８の巻き付けが完了する。

この実施形態のインダクタ１２によれば、磁芯１６に巻き付けた融着絶縁電線１８のコイル１０の磁芯先端部２２側端部１０ａは、磁芯１６の頂面２４から基端部２３側に離れて位置するため、Ｔ型コア１４からＵ型コア２０に流れる磁束ｍがほとんどコイル１０を横切らない。従って、磁束ｍが横切ることによるうず電流損失が発生せず、コイル１０の高周波抵抗値の増加が抑えられる。これにより、損失が小さく効率が良いインダクタ１２を形成することができる。さらに、Ｔ型コア１４の磁芯１６に直に融着絶縁電線１８を巻いてコイル１０を形成するため、ボビンが不要であり、インダクタの小型薄型化が可能であり、小型の形状で複数回路も形成可能である。また、磁芯１６の収納部４２を備えた押さえ治具３８を用いて、一般的な巻き線工程により直に融着絶縁電線１８を巻き付けることができ、磁芯１６への融着絶縁電線１８の巻き付けが容易であり、組み立て効率が良い。

次に、この発明の第二実施形態について、図４，図５を基にして説明する。ここで上記実施形態と同様の部材は同一の符号を付して説明を省略する。この実施形態のインダクタ５０は、図４に示すような巻付装置３０の押さえ治具５２で、Ｔ型コア１４の先端部２２を押さえて、融着絶縁電線１８を巻回し、コイル１０を形成したものである。この押さえ治具５２は、磁芯１６の先端部２２に当接する面の中央部に環状の突起部５４が形成され、この突起部５４の内側が収容部５６となっており、磁芯１６の先端部２２が嵌合する。

この実施形態のインダクタ５０は、融着絶縁電線１８を磁芯１６から突起部５４の周囲にかけて巻回するものであり、図５に示すように、Ｔ型コア１４の磁芯１６の先端部２２からＵ型コアに至る磁束ｍの経路を避けるようにして、より多くの巻き数のコイル１０を形成することができる。特に、突起部５４の周囲が図４に示すように斜面に形成されていることにより、融着絶縁電線１８は図５に示すように、磁芯１６の外側に向かうに従い広がるようにコイル１０の端部１０ａが形成され、磁束ｍを避けつつ巻き線を形成することができる。

なお、この発明のインダクタに用いられるコアは、Ｍｎ−Ｚｎフェライト以外に、Ｎｉ−Ｚｎフェライトでも良く、Ｎｉ−Ｚｎフェライトの場合、導電性がなく絶縁皮膜を施さなくても、融着絶縁電線を直巻きすることができる。また、Ｍｎ−ＺｎフェライトとＮｉ−Ｚｎフェライトを組み合わせたものでも良い。

また、コアの形状は、Ｔ型コアとＵ型コアが組み合わせ可能であれば、Ｕ型コアの形状がポットコアの形状でもよく、側壁が湾曲したＵ型コアでも良く、適宜設定可能なものである。さらに、Ｔ型コアの基端部の平板部も円形や長円形のものでも良く、適宜設定可能なものである。さらに、ベース端子は、Ｔ型コアに端子が固定されていればよく、Ｔ型コアに直接端子を貼り付けてもよい。

この発明の第一実施形態のインダクタの構造を示す概略断面図である。 この実施形態のインダクタのＴ型コアにおける巻線工程を示す概略図である。 この実施形態のインダクタのＴ型コアの巻線状態を示す概略断面図である。 この発明の第二実施形態のインダクタのＴ型コアの巻線状態を示す概略断面図である。 この実施形態のインダクタの構造を示す概略断面図である。 従来のインダクタの構造を示す概略断面図である。 従来のインダクタのＴ型コアの巻線状態を示す概略断面図である。

符号の説明

１０ コイル
１２ インダクタ
１４ Ｔ型コア
１６ 磁芯
１８ 融着絶縁電線
２０ Ｕ型コア
２２ 先端部
２３ 基端部
３０ 巻付装置
３４ ベース
３５ 端子
３８ 押さえ治具
４２ 収容部

Claims (6)

1. 中央部に磁芯を有したＴ型コアと、このＴ型コアと対面し閉磁路を形成するＵ型コアとを備え、前記磁芯に直に融着絶縁電線を巻回してコイルが形成され、前記磁芯の先端部と前記Ｕ型コアの内側中央部との間にエアギャップが設けられ、前記コイルの前記磁芯先端部側端部は、前記磁芯先端部に対して前記磁芯の基端部側に離れて位置するように巻回されていることを特徴とするインダクタ。
2. 前記コイルの回路数が複数であることを特徴とする請求項１記載のインダクタ。
3. 前記Ｔ型コアと前記Ｕ型コアの少なくとも一方が、Ｍｎを含むフェライトから成ることを特徴とする請求項１または請求項２記載のインダクタ。
4. 前記Ｍｎを含むフェライトから成る前記コアの表面に、絶縁コーティングが施されていることを特徴とする請求項３記載のインダクタ。
5. Ｔ型コアの磁芯に融着絶縁電線を直に巻く際に前記磁芯先端部を押さえる押さえ治具の当接面に、前記Ｔ型コアの磁芯先端部を収容する凹状の収容部が形成され、前記Ｔ型コアの磁芯に前記融着絶縁電線を巻く際に、前記磁芯先端部に前記押さえ治具の収容部を嵌合させて、前記融着絶縁電線を前記磁芯に巻回することを特徴とするインダクタの製造方法。
6. 前記収容部は、前記磁芯に当接する押さえ治具の当接面中央の環状の突起部の内側に設けられ、前記融着絶縁電線を前記磁芯から前記突起部の周囲にかけて巻回することを特徴とする請求項５記載のインダクタの製造方法。
   
   

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