JP2005529490A - シールド付きのインダクタ - Google Patents

Abstract

インダクタ（１０）は、コア（１４）と、このコアの周りに配置されたコイル（１２）と、シールド（４０）とを含む。閉磁気ループが形成されるように、このシールドとコアとは相互に接続される。コアは単一体としても、一対のコアセグメント（５０，５２）から構成してもよい。シールドは、２つの半体または部分を含んでもよく、あるいはベース付きのカバーを含んでもよい。コアはその一端または両端でシールドと一体化してもよい。シールドが２つの部分を含む実施態様においては、これらの部分をほぼ同じ形状と寸法にしてもよい。

Description

発明の属する分野
本発明は電気部品に関し、特にインダクタに関する。

関連技術の説明
より小型でありながら、より優れた電気的特性を持つ電気部品に対する要望は決して廃れない。このような部品の設計においては、これらは往々にしてトレードオフとなる。たとえば、小型化すると、１つまたは複数の電気的特性に悪影響が出る。

インダクタの場合、電磁干渉（ＥＭＩ）は、低減または排除することが望ましい特性の１つである。ＥＭＩは、電子素子の性能を劣化させうる不要な電磁信号である。インダクタが引き起こすＥＭＩの影響を減らすには、シールドをインダクタの周囲に施す。この結果、シールド付きのインダクタはシールドなしのタイプより多くの空間を必要とする。また、シールドを接地する必要がある。

発明の簡単な説明
インダクタは、コアと、このコアの周りに配置されたコイルと、シールドとを含む。閉磁気ループが形成されるように、このシールドとコアとは相互に接続される。コアは単一体としても、一対のコアセグメントから構成してもよい。シールドは、２つの半体または部分を含んでもよく、あるいはベース付きのカバーを含んでもよい。コアはその一端または両端でシールドに一体化してもよい。シールドが２つの部分を含む実施態様においては、これらの部分をほぼ同じ形状と寸法にしてもよい。

所与のエネルギー蓄積能力に対して、本発明のインダクタは従来のインダクタより大幅に改善されている。たとえば、本発明のインダクタは、従来のトロイダル型インダクタの約１０分の１の体積で同量のエネルギーを蓄積することができる。さらに、本発明のインダクタは幅対長さの比を約１対１にしうるが、従来のトロイダル型インダクタの幅対長さの比は約２対１である。

本発明の他の特徴および利点は、添付図面に関連して以下の詳細説明を検討されることによって当業者には明らかになるであろう。

発明の詳細な説明
図１および詳細図２において、インダクタ１０はコイル１２とシールド付きコア１４とを含む。コイル１２は一対の端子１６を備えてもよく、シールド付きコア１４は第１の部分１８ａと第２の部分１８ｂとを含んでもよい。

図２に示すように、各部分１８は、端壁２２と側壁２４とを有するハウジング２０を含んでもよい。図示の実施形態において、各ハウジング２０の側壁２４は、図３に示す接合縁２６を有してもよい。また、コイル１２の端子１６を通すために一対の切欠き２８を側壁２４に形成してもよい。

コア１４の各部分１８のハウジングは、図３に明示されているコアセグメント３０をさらに含んでもよい。コアセグメント３０は、端壁２２の内面３２に配置してもよい。各コアセグメント３０は端面３４を有してもよい。複数の実施形態において、各部分１８の内部に、たとえば、側壁２４とコアセグメント３０との間に、コイル１２を収容するための座部３６を画定してもよい。

さらに図４において、コイル１２を座部３６に収容して第１の部分１８ａと第２の部分１８ｂとを相互に係合すると、位置Ａの破線で示されるように各ハウジング２０の各側壁２４の接合縁２６同士が相互に接合され、磁気的に連続したシールド４０が形成される。また、位置Ｂの破線によって示されるように各コアセグメント３０の各端面３４同士が相互に接触することによって、磁気的に連続したコア４２が形成される。したがって、シールド４０とコア４２とによって、磁束線Ｃによって示されるように閉磁気ループが形成される。電気回路に搭載したときに、シールド４０を接地する必要はない。

図１に示すように、部分１８同士を係合すると、第１の部分１８ａのハウジング２０の各切欠き２８と第２の部分１８ｂのハウジング２０の各切欠き２８とがそれぞれ位置合わせされ、一対の開口部４４がシールド４０に形成される（図１には一方の開口部のみを図示）。したがって、コイル１２をコア４２の周囲の座部３６に収容したときに、各端子１６をシールド４０の各開口部４４からそれぞれ突出させてもよい。

複数の実施形態において、たとえば図５に示すように、各部分１８の側壁２４に単一の切欠き２８を形成してもよい。この場合、図６Ａおよび図６Ｂに示すように部分１８同士を固着すると、コイル１２の各端子１６を通すための一対の開口部４４がシールド４０に形成される。

図７に示すような他の実施形態においては、シールド付きコア１４は、ベース５０などの第１の部分と、カバー５２などの第２の部分とを含んでもよい。ベース５０は側壁５４とコア５６とを含み、コイル６０を収容するための座部５８を側壁５４とコア５６との間に画定してもよい。カバー５２は、コイルを座部５８に収容したときにコイル６０の各端子６４をそれぞれ通すための一対の開口部６４を備えてもよい。図７Ａに示すようにカバー５２をベース５０とコア５６とに接合すると、ベース５０と、カバー５２と、コア５６とによって閉磁気ループが形成され、各端子６４が開口部６４から突出する。

さらに他の実施形態においては、単一の開口部を用いてもよい。たとえば、図８に示すように、シールド付きコア１４は、ベース７０などの第１の部分と、カバー７２などの第２の部分とを含んでもよい。ベース７０は、切欠き７６が形成された側壁７４を含んでもよい。コア７８を設ける場所はベース７０またはカバー７２のどちらでもよく、図示の実施形態においては、コア７８はカバー７２に取り付けられている。図８Ａに示すように、コア５６の周囲にコイル８０を収容したベース７０にカバー７２を接合すると、開口部８２が形成され、ベース７０と、カバー７２と、コア７８とによって閉磁気ループが形成され、端子８４が開口部８２から突出する。

複数の実施形態において、インダクタ１０の寸法は縮小されても、望ましい電気的特性は依然として維持される。たとえば、図９において、シールドコア４０の全高Ｈは約１０ｍｍ未満であり、各ハウジングの側壁２４の高さｈは約５ｍｍ未満である。また、シールド付きコア４０の長さＬは約１０ｍｍ未満であり、幅Ｗは約１０ｍｍ未満である。このように、各寸法がほぼ等しい実施形態においては、幅Ｗ対長さＬの比は約１対１である。他の実施形態においては、幅対長さの比は約１．５未満対１である。

別の例として、インダクタの電気的特性の１つはエネルギーの蓄積であり、これは等式Ｅ＝１／２ＬＩ^２で求められるが、ここでＬはインダクタンスであり、ＩはＤＣ電流のアンペア数である。インダクタの望ましい特性の１つは、体積に対するエネルギー蓄積量である。インダクタ１０の各寸法（つまり、高さＨ、長さＬ、および幅Ｌ）が約６．８ｍｍであると、このシールドコア４０の体積は約３１０ｍｍ^３になる。この寸法のインダクタ１０のインダクタンスは、周波数約１００ｋＨｚ、ＤＣ電流約２０アンペアにおいて約４００ｎＨ（ナノヘンリー）、エネルギー蓄積量は８０μJ（マイクロジュール）となりうる。これに対して、従来のトロイダル型インダクタで同量のエネルギーを蓄積するには、長さ約２０ｍｍ、幅約２０ｍｍ、および高さ約８ｍｍを要するので、体積は約３，２００ｍｍ^３になる。したがって、柱状コア４２と閉磁気ループとを有する本発明のインダクタ１０は、１０分の１未満の体積で同じエネルギー蓄積能力を持つ。

図１、図２、および図３に示すような複数の実施形態において、シールド付きコア１４の第１の部分１８ａと第２の部分１８ｂとはほぼ同一の形状であり、各寸法がほぼ等しい。したがって、製造時に、シールド付きコア１４の各部分１８をたとえば鉄粉から作成するための打抜型、鋳型、または注型（製造工程による）が１つで済むので、コストが削減される。また、コアセグメント３０を各部分１８のハウジング２０、特に端壁２２、に一体化してもよく、この結果、コアを別個に製作し、シールドに取り付けるための製造工程を省くことができる。つまり、コア７８またはコアセグメント３０の一端８６（図３、図７、および図８を参照）をシールド１４に一体化してもよい。

製造に関しては、インダクタ１０を組み立てるために、各端子を１つまたは複数の切欠き２８に位置合わせして、コイル１２を一方の部分１８のハウジング２０の座部３６に配置してもよい。次に、もう一方の部分をその上に配置し、各接合縁２６と各端面３４とをそれぞれ接触させてもよい。部分１８ａと部分１８ｂとを各側壁２４の各接合縁２６で、たとえばエポキシなどの接着剤を用いて、相互に固着してもよい。コイル１２をコアに巻きつけてもよいが、製造コストを下げるために、コイル１２を自動ワインダなどによって事前に加工しておいてもよい。

本発明の上記の具体的な実施形態は多数の代案および修正のための基礎を提供するものであることを当業者は理解されるであろう。このような他の修正もまた本発明の範囲に含まれるものとする。したがって、本発明は本発明に図示および記載されている範囲だけに限定されるものではない。

図１は、シールド付きインダクタの斜視図である。 図２は、シールド付きインダクタの分解斜視図である。 図３は、シールド付きインダクタの分解側面図である。 図４は、インダクタのコアとシールドからなる閉磁気ループを示す。 図５は、シールド付きインダクタの分解斜視図である。 図６Ａおよび図６Ｂは、図５のインダクタの側面図である。 図７は、シールド付きインダクタの分解斜視図である。 図７Ａは、図７のインダクタの斜視図である。 図８は、シールド付きインダクタの分解斜視図である。 図８Ａは、図８のインダクタの斜視図である。 図９は、シールド付きインダクタの寸法を示す。

Claims (20)

1. インダクタであり、
   一対の端子を含むコイルと、
   第１の部分と第２の部分とを含むシールド付きコアと、を含むインダクタであって、
   前記部分のそれぞれが、
   側壁と端壁とを有し、側壁には接合縁と一対の切欠きとを有するハウジングと、
   前記端壁の内面に配置され、端面を有すコアセグメントと、
   前記コイルを収容するために前記ハウジングと前記コアセグメントとの間に画定された座部と、を備え、
   前記コイルを前記座部に収容して前記第１の部分と前記第２の部分とを互いに係合すると、
   前記ハウジングの前記側壁の前記各接合縁が相互に接合されて磁気的に連続したシールドが形成され、
   前記各コアセグメントの前記各端面が相互に接触して磁気的に連続したコアが形成されることによって、前記シールドと前記コアとによって閉磁気ループが形成され、
   前記第１の部分の前記ハウジングの前記各切欠きがそれぞれ前記第２の部分の前記ハウジングの前記各切欠きに位置合わせされて前記シールドに一対の開口部が形成され、
   前記コイルが前記コアの周りの前記座部に収容され、前記各端子がそれぞれ前記シールドの前記各開口部から突出するインダクタ。
2. 請求項１に記載のインダクタであって、前記シールドの幅対長さの比が約１．５未満対１であるインダクタ。
3. 請求項１に記載のインダクタであって、前記シールドの高さが約１０ｍｍ未満になるように、前記各ハウジングの側壁の高さが約５ｍｍ未満であるインダクタ。
4. 請求項３に記載のインダクタであって、前記シールドの長さが約１０ｍｍ未満であり、幅が約１０ｍｍ未満であるインダクタ。
5. 請求項４に記載のインダクタであって、前記インダクタのインダクタンスが周波数約１００ｋＨｚにおいて約４００ｎＨであるインダクタ。
6. 請求項１に記載のインダクタであって、前記シールド付きコアの前記第１の部分と第２の部分とがほぼ同一の形状であるインダクタ。
7. 請求項１に記載のインダクタであって、各部分の前記コアセグメントと前記ハウジングとが一体構造であるインダクタ。
8. インダクタであって、
   コアと、
   前記コアの周りに配置されたコイルと、
   閉磁気ループが形成されるようにコアに接続されたシールドと、を含むインダクタ。
9. 請求項８に記載のインダクタであって、前記コアが一対の端を有し、前記端の少なくとも１つが前記シールドに一体化されているインダクタ。
10. 請求項８に記載のインダクタであって、前記コアが、前記シールドに一体化されているコアセグメントを少なくとも１つ含むインダクタ。
11. 請求項８に記載のインダクタであって、前記コアが２つのコアセグメントを含み、前記シールドが２つのハウジングを含み、
    前記各コアセグメントが前記各ハウジングにそれぞれ一体化されているインダクタ。
12. 請求項１１に記載のインダクタであって、前記各コアセグメントが端面を有し、前記各ハウジングが接合縁を有し、
    前記各ハウジングを相互に係合すると、前記各端面が相互に接触し、前記各接合縁が相互に接触することによって、前記シールドが形成されるインダクタ。
13. 請求項１１に記載のインダクタであって、前記各ハウジングがほぼ同一の形状を持つインダクタ。
14. 請求項１１に記載のインダクタであって、前記各ハウジングがほぼ同一の寸法を持つインダクタ。
15. 請求項１１に記載のインダクタであって、前記各ハウジングが一対の切欠きを有し、
    前記各ハウジングを相互に固着すると、前記ハウジングの一方の切欠きが他方のハウジングの切欠きに位置合わせされ、前記コイルの端子を通しうる一対の開口部が形成されるインダクタ。
16. 請求項８に記載のインダクタであって、前記コアが一対の端子を有し、前記シールドが前記端子を通しうる一対の開口部を有するインダクタ。
17. 請求項８に記載のインダクタであって、前記シールドの高さが約１０ｍｍ未満であり、長さが約８ｍｍ未満であり、幅が約８ｍｍ未満であるインダクタ。
18. インダクタを製造する方法であって、
    複数のハウジングを用意するステップであって、各ハウジングが
    接合縁と一対の切欠きとを有する側壁および端壁と、
    前記端壁の内面に配置され、端面を有するコアセグメントと、
    前記ハウジングと前記コアセグメントとの間に画定された座部と、を含むステップと、
    一対の端子を有するコイルを前記ハウジングの一方の座部に配置し、前記各端子を前記各切欠きに配置するステップと、
    前記各側壁の前記接合縁同士および前記各コアセグメントの前記端面同士が磁気的に接触して閉磁気ループを形成するように、前記ハウジングのもう一方を前記コイル付きハウジングに固着するステップと、を含む方法。
19. 請求項１８に記載の方法であって、前記コアセグメントと各ハウジングの前記端壁とを一体化する方法。
20. 請求項１８に記載の方法であって、前記各ハウジングがほぼ同一の形状を持つ方法。

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