JP2006165429A - 巻線型インダクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 小型で大電流という通常相容れない課題を同時に解決するもので、携帯機器の電源回路等に使用できるインダクタ等の使用に適した小型、大電流の巻線型インダクタを提供する。
【解決手段】 コアに巻線を施す巻線型インダクタにおいて、巻芯の断面形状が円形でその片側に鍔を具えて軸方向の断面形状がT字形のコアの巻芯に、絶縁被覆された平角線が巻芯の軸方向に２つに分けられて両端が外側に位置するように巻回され、その平角線の周囲は外形が直方体となる磁性体粉が分散された樹脂で被覆される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、巻線型インダクタの構造に係るもので、小型で大電流用に適した巻線型インダクタに関するものである。

携帯機器等に使用されるDC−DCコンバータ用等のインダクタには、小型、大電流、使用周波数の高周波化等の要求が大きい。その要求を満たすために、材料、コア構造、巻線構造などに種々の工夫がなされている。インダクタンスを大きくするために閉磁路構造が採用されたり、巻き軸の両側に磁性体の鍔を具えたドラム型コアなどが用いられている。

ところで、通常のドラムコアの場合、円柱状に成形した材料の巻き枠となる部分に溝を削り、焼成によって製造されている。この削りだしの工程を必要とすることから、コアのコストが上昇しているだけでなく、加工時に生じる公差がコイルの小型化の大きな障害となっている。また、基板接続側の鍔部分は振動や衝撃試験によって破戒し易いという問題があり、透磁率の高いMn−Zn系など比抵抗の低いコア材料を使用した場合は外部電極とコア材料とを絶縁するための手段を付加する必要が生じる。
特開２０００−２８６１４０号公報 特開平１１−６７５２１号公報 特開平９−７８３８号公報 特開平６−１７６９４６号公報

本発明は、上記のような問題点を解決して、小型で大電流という通常相容れない課題を同時に解決するもので、さらに機械的強度を高めた小型、大電流の巻線型インダクタを提供するものである。

本発明は、コアの形状とそこに施す巻線の構造、そしてその巻線の周囲を覆って閉磁路化する磁性体を含む樹脂によって構成することによって、上記の課題を解決するものである。すなわち、コアに巻線を施す巻線型インダクタにおいて、巻芯の断面形状が円形で巻き軸の片側に鍔を具えて軸方向の端面形状がT字形となるコアの巻芯に、絶縁被覆された平角線が巻芯の軸方向に２つに分けられて両端が外側に位置するように巻回され、その平角線の周囲と鍔の存在しない側は外形が直方体となる磁性体粉が分散された樹脂で被覆されたことに特徴を有するものである。

本発明による巻線型インダクタは、以下に説明するように、コアの形状、巻線の構造を適切に選択することによって、サイズを小さく抑えたままで大きなインダクタンスが得られ、機械的強度も十分に確保された大電流用の用途に適した巻線インダクタが得られるこの効果は、片側にのみ鍔を有する構造、平角線を用いることによって実現されるものである。

本発明によるインダクタの要件を以下に列記する。
（１）片側のみに鍔を有する巻き軸の断面が円形のコア（巻き軸方向の断面形状はT字形となる）
（２）をコアの巻き軸に2列（2段）に、両端が外側になるように（いわゆる外外巻き）巻回す平角線
（３）巻線の外側および鍔のない側を覆う磁性体粉を含有する樹脂磁性体
（４）樹脂磁性体の表面に形成され、巻線端末が接続されるか、巻線端末で構成される端子電極

以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。図１は本発明の実施例を示す（A）正面断面図と（B）平面図である。Mn−Zn系フェライトコア11は、外径2.45mmで厚みが0.325mmの鍔を片側のみに具えている。高さは1.17mmであり、のの巻き芯に厚さ0.049mmで幅が0.246mmの絶縁被覆をした平角線12を23.25ターン巻いたものである。巻き軸に巻き線が施されたコアは、底面に平角線が通る空隙を具えるとともに側面に樹脂の注入口を具えた2.5×2.5×1.18のキャビティ（枠）に収容されて樹脂モールドされる。その際、キャビティの底面に2.5×0.3×0.02mmの銅箔を敷いておき、巻線の端末は空隙から外に引き出しておく。

コアは、鍔のある側が上面になるように、すなわち鍔のない側が底面になるようにキャビティに収容される。キャビティ側面の注入口から、エポキシ樹脂に希釈剤と鉄粉を混練したμ＝12.5材料を注入し、８０℃で20分間乾燥し、１５０℃2時間で硬化させた後にキャビティから取り出して図１に示す巻線型インダクタを得た。巻線の平角線12端末の端末は隙間から外部に引き出されているので、その両端の絶縁層を剥ぎ、銅箔と同じ方向となるように折り曲げて所定の寸法で切断して、はんだで銅箔に接着した。

比較のために、巻き軸の両側にフェライトの鍔を有するサンプルを作製して比較した。Mn−Zn系フェライトコア21は、外径2.45mmで厚みが0.3mmの鍔（公差の関係で鍔厚はこれ以上大きくできない）を両側に具えている。高さは1.17mmであり、この巻き芯に厚さ0.049mmで幅が0.246mmの絶縁被覆をした平角線22を23.25ターン巻いたものである。巻き軸に巻き線が施されたコアは、底面に平角線が通る空隙を具えるとともに側面に樹脂の注入口を具えた2.5×2.5×1.18のキャビティ（枠）に収容されて樹脂モールドされる。なお、外部電極は片方の鍔の表面にエポキシ樹脂で銅箔を接着して形成した。

コアをキャビティに収容し、キャビティ側面の注入口から、エポキシ樹脂に希釈剤と鉄粉を混練したμ＝2材料を注入し、８０℃で20分間乾燥し、１５０℃2時間で硬化させた後にキャビティから取り出して図２に示す巻線型インダクタを得た。巻線の平角線22端末の端末は隙間から外部に引き出されているので、その両端の絶縁層を剥ぎ、銅箔と同じ方向となるように折り曲げて所定の寸法で切断して、はんだで銅箔に接着した。

本発明の他の実施例について、図３を参照して、説明する。Mn−Zn系フェライトコア13は、外径2.45mmで厚みが0.325mmの鍔を片側のみに具えている。高さは0.845mmであり、のの巻き芯に厚さ0.049mmで幅が0.246mmの絶縁被覆をした平角線32を23.25ターン巻いたものである。巻き軸に巻き線が施されたコアは、底面に平角線が通る空隙を具えるとともに側面に樹脂の注入口を具えた2.5×2.5×1.18のキャビティ（枠）に収容されて樹脂モールドされる。その際、キャビティの底面に2.5×0.3×0.02mmの銅箔を敷いておき、巻線の端末は空隙から外に引き出しておく。

コアは、鍔のある側が上面になるように、すなわち鍔のない側が底面になるようにキャビティに収容される。キャビティ側面の注入口から、エポキシ樹脂に希釈剤と鉄粉を混練したμ＝14の材料を注入し、８０℃で20分間乾燥し、１５０℃2時間で硬化させた後にキャビティから取り出して図３に示す巻線型インダクタを得た。巻線の平角線32端末の端末は隙間から外部に引き出されているので、その両端の絶縁層を剥ぎ、銅箔と同じ方向となるように折り曲げて所定の寸法で切断して、はんだで銅箔に接着した。

上記の2つの実施例に示したインダクタの特性と比較例の特性を測定した。その結果は表１に示したとおりである。ここで、落下衝撃試験は、厚さ1mmの基板に素子（インダクタ）をはんだ付けによって取り付け、その基板をアルミナブロックに固定し、コンクリート板に1.5ｍの高さから落下を繰り返して、形状または特性が変化し始めた回数を採用した。

本発明は上記の例に限られるものではなく、片側のみに鍔を有するコア全般に応用することができる。T型コアの採用によって、鍔の切削加工が不要となって一回の粉体成形工程だけでよいのでコスト低減が可能となるとともに、形状公差の面でも有利となる。両側に鍔を有するコアに比抵抗の低いMn−Zn系材料を用いた場合には、電極材料との絶縁を確保する手段が必要となるが、片側に樹脂を配置する構造であれば節煙の問題を生じない。また、樹脂一体成形であるので衝撃等に対しても強い構造が得られる.

本発明は、携帯機器用の電源回路等の小型、軽量でかつ高電流を得ることが必要な装置に利用することができる。

本発明の実施例を示す（A）正面断面図、（B）平面図 従来例を示す（A）正面断面図、（B）平面図 本発明の他の実施例を示す（A）正面断面図、（B）平面図

符号の説明

11、21、31：コア
12、22、32：巻線
13、23、33：樹脂

Claims (3)

1. コアに巻線を施す巻線型インダクタにおいて、
   巻芯の断面形状が円形でその片側に鍔を具えて軸方向の断面形状がT字形のコアの巻芯に、絶縁被覆された平角線が巻芯の軸方向に２つに分けられて両端が外側に位置するように巻回され、その平角線の周囲は外形が直方体となる磁性体粉が分散された樹脂で被覆されたことを特徴とする巻線型インダクタ。
2. コアに巻線を施す巻線型インダクタにおいて、
   巻芯の断面形状が円形でその片側に鍔を具えて軸方向の断面形状がT字形のコアの巻芯に、絶縁被覆された平角線が巻芯の軸方向に２つに分けられて両端が外側に位置するように巻回され、そのコアの鍔の周囲とその平角線の周囲は、外形が直方体となる磁性体粉が分散された樹脂で被覆されたことを特徴とする巻線型インダクタ。
3. 樹脂中に分散される磁性体粉が金属磁性体粉である請求項１または請求項２記載の巻線型インダクタ。

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