JP2007165623A

JP2007165623A - チョークコイル

Info

Publication number: JP2007165623A
Application number: JP2005360427A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kondo; 将寛近藤
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2005-12-14
Publication date: 2007-06-28

Abstract

【課題】定格電流を大きくするために太い導線を巻回しても、直流重畳インダクタンスの値は低減させることがない小型・低背化したチョークコイルを提供することを目的とするものである。
【解決手段】磁性体からなり、柱状コア１５とフランジ１３，フランジ１４を有する２個のリベット状コア１１の前記柱状コア１５を突合せてドラム状コア１０を形成し、該ドラム状コア１０の柱状コア１５部に巻線１２を施してなることを特徴とするチョークコイル。
【選択図】図１

Description

本発明は、ノートパソコン用電源回路やゲーム機用電源回路、あるいは、その他の携帯端末機器や小型電化製品の電源部分等に使用されるチョークコイルに関するものである。

近年、電子機器に対する小型・軽量化の要求がますます高まっている。これらの要求を満足するためには、これらの電子機器や携帯機器に搭載される電子部品に対しても、必然的にますます超小型、薄型の要求が強くなっている。従来から、例えば、特許文献１、特許文献２等が提案されている。

特許文献などによる従来技術例１として、図５（ａ）に断面図および図５（ｂ）に斜視図を示すように、磁性体からなる柱状コア１５の両端にフランジ１３，フランジ１４を有するドラム状コア６１に巻線６２を巻き回したものがある。また、従来技術例２として、図６（ａ）に断面図および図６（ｂ）に斜視図を示すように、磁性体からなる柱状コア１５の両端にフランジ１３，フランジ１４を有するドラム状コア７１に巻線７２を巻き回し、ドラム状コア７１の外側にスリーブコア７６を装着し、ドラム状コア７１とスリーブコア７６の接合部に生ずるギャップ２７に樹脂２８などの絶縁物を挿入して空隙を設けたインダクタ部品（チョークコイル）が報告されている。

特開２００１−１５５９２４特開２０００−１５０２４４

近年、携帯機器などの電子機器の小型・軽量化が進められており、電源部に用いられるインダクタやチョークコイル等の電子部品においても小型・低背化が進められてきた。これらの小型・低背化は、チョークコイル等のドラムコアのフランジを薄くしたり、あるいは柱状コア部を低背化することで巻枠部を狭くし、チョークコイルの低背型の要求に対応するものであった。

しかし、上述した従来のチョークコイルには次のような欠点がある。即ち、チョークコイルを低背化するためにフランジを薄くしていく構成を取っているため、強度が著しく低下している。そのためドラムコアを製造する際、巻枠となる柱状コアを形成する加工時においてフランジが割れる問題が発生する。また、チョークコイルを製造する際に、巻線によるテンションによりフランジが破損する等の問題が発生し、製造上の問題となっていた。

従って、本発明は、上記の問題点を解決し、定格電流を大きくするために太い導線を巻回しても、インダクタンスの値は低減させることがない小型・低背化に適するチョークコイルを提供することを目的とするものである。

本発明は、前記課題を解決するために、チョークコイルに使用するドラム状コアの構造・形状を検討した結果なされたものである。

本発明は、磁性体からなる柱状コアの片側にフランジを有するリベット状コアをあらかじめ巻線された空芯コイルで柱状コアを挿入して突合せ、ドラム状コアを形成した開磁路型チョークコイル、或いは上記の形成されたドラム状コアの外側にスリーブコアを装着し、ドラム状コアとスリーブコアで形成される閉磁路の少なくとも１ヶ所に空隙（ギャップ）を設けた閉磁路型チョークコイルである。さらに、上記で形成されたドラム状コアの周囲を軟磁性粉末と樹脂との混和物にてモールドされた閉磁路型チョークコイルである。

即ち、本発明によれば、磁性体からなり、柱状コア部とフランジ部を有する２個のリベット状コアを前記柱状コア部を突合せてドラム状コアを形成し、このドラム状コアの柱状コア部に巻線を施してなることを特徴とするチョークコイルが得られる。

また、本発明によれば、前記ドラム状コアの外周部にスリーブコアを装着し、このスリーブコアとドラム状コアとで形成される閉磁路内の少なくとも１ヶ所に空隙（ギャップ）を設けたことを特徴とするチョークコイルが得られる。

また、本発明によれば、前記ドラム状コアの外周部を軟磁性粉末と樹脂との混和物にてモールドしたことを特徴とするチョークコイルが得られる。

本発明による低背化されたチョークコイルは、磁性体からなる柱状コアの片側にフランジを設けた２つのリベットコアを突合せてドラム状コアを形成するために、後加工によるフランジの破損が発生しない。また、あらかじめ巻線された空芯コイルの空心部に対してリベット状コアの柱状コアを挿入してドラム状コアを形成するため、巻線時のテンションによるフランジの破損に伴う歩留り悪化が抑えられ、チョークコイル製造上の歩留りが良好である。

また、空芯コイルに柱状コア（磁芯）を挿入するため、直接ドラム状コアに巻線するものと異なりクリアランスを設ける必要があり、磁気的な有効断面積が減少するが、低背化された本構成のチョークコイルにおいては、磁気飽和が起こる部分が薄くなったフランジであるために、従来技術と同じ直流重畳特性を示し、磁気的特性が劣ることは無い。さらに、円柱状の焼結体を溝加工することでドラム状コアを形成する従来技術と異なり、リベット状コアをプレス・焼結し、突合せることでドラム状コアを形成するため、溝加工がなくなり、コスト面においても有利になる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明のチョークコイルの基本構成に係る一実施の形態を説明するための図である。図１により、本発明のチョークコイルを説明する。図１（ａ）は断面図であり、図１（ｂ）は、外観斜視図である。

図１において、円柱状の柱状コア１５部の片側に上部のフランジ１３，下部のフランジ１４を有する二個のリベット状コア１１で、あらかじめ巻線された巻線１２（空芯コイル）を挟み込むように柱状コア１５部を突合せて配置する。尚、前記リベット状コア１１は、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト粉末を用い、リベット状にプレスし、焼結して作製する。また、リベット状コア１１を突合せた構造において、磁路長が３．２ｍｍ、実効断面積が１．１３ｍｍ²であり、１２．５ターン巻き回された巻線１２の直流抵抗は２５０ｍΩである。また、比較例として、従来技術である図６の構造で、磁路長が３．２ｍｍ、実効断面積が１．１３ｍｍ²、巻線６２の巻き回数が１２．５ターンで直流抵抗が２５０ｍΩのものを製作した。

本実施の形態１及び比較例のチョークコイルの直流重畳インダクタンス特性を測定した結果を図７に示す。図７において、実線７１が実施の形態１の構成を用いた本発明のチョークコイルにおける直流重畳インダクタンス特性であり、破線７２が図５の構成からなる比較例のチョークコイルの直流重畳インダクタンス特性である。図７から明らかなように、実施の形態１の構成における磁気特性は従来のチョークコイルと同じ特性を確保していることが分かる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２によるチョークコイルの説明図であり、図２（ａ）は、リベット状コア２１を突合せ、外周部に円筒状のスリーブコア２６を配置されている状態を示す断面図であり、図２（ｂ）はその外観斜視図である。

図２におけるチョークコイルは、柱状コア２５の片側にフランジ２３，フランジ２４を有するリベット状コア２１を、あらかじめ巻線された巻線２２を挟み込むように突合せて配置し、その外周部に円筒状のスリーブコア２６を装着し、リベット状コア２１との接合部にはギャップ２７を有する。

リベット状コア２１は、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト粉末を用い、リベット状にプレスした後に焼結して作製し、スリーブコア２６は、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト粉末を用い、円筒状のスリーブにプレスした後に焼結して作製する。また、ここで用いたリベット状コアを突合せた構造において、磁路長が３．２ｍｍ、実効断面積が１．１３ｍｍ²、ギャップは５０μｍ、コイルは１２．５ターン巻きつけられ、直流抵抗は２５０ｍΩである。また、比較例として、従来技術である図７の構成で、磁路長が５．７ｍｍ、実効断面積が１．１３ｍｍ²、ギャップは５０μｍ、コイルは１２．５ターン巻きつけられ、直流抵抗は２５０ｍΩのものを製作した。

本実施の形態２及び比較例のチョークコイルの直流重畳インダクタンス特性を測定した結果を図８に示す。図８において、実線８１が実施の形態２の構成を用いた本発明のチョークコイルにおける直流重畳インダクタンス特性であり、破線８２が図６の構成からなる比較例のチョークコイルの直流重畳インダクタンス特性である。図８から明らかなように、実施の形態２の構成における磁気特性は、従来のチョークコイルと同じ特性を確保していることが分かる。

（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３によるチョークコイルであり、図３（ａ）は磁性体からなる柱状コア３５の片側にフランジ３３，３４を有するリベット状コア３１を、あらかじめ巻き回された巻線３２と円筒状のスリーブコア３６を挟み込むように突合せて配置され、柱状コア３５部の接合面にギャップ３７を有する状態を示す断面図であり、図３（ｂ）は、その外観斜視図である。

図３において、リベット状コア３１は、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト粉末を用い、リベット状にプレスした後に焼結して製作し、スリーブ状コア３６は、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト粉末を用い、円筒状のスリーブにプレスした後に焼結して作製する。また、ここで用いたリベット状コア３１を突合せた構成は、磁路長が３．２ｍｍ、実効断面積が１．１３ｍｍ²、ギャップは５０μｍ、コイルは１２．５ターン巻きつけられ、直流抵抗は２５０ｍΩのものを用いた。

本実施の形態３のチョークコイルの直流重畳インダクタンス特性を測定した結果を図９に示す。図９において、実線９１が実施の形態３の構成を用いた本発明のチョークコイルにおける直流重畳インダクタンス特性である。図９と図８とから明らかなように、実施の形態３の構成における磁気特性は、実施の形態２の構成による従来のチョークコイルと同じ特性を確保していることが分かる。

（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４によるチョークコイルであり、図４（ａ）は磁性体からなる柱状コア４５の片側にフランジ４３，フランジ４４を有するリベット状コア４１を、あらかじめ巻き回された巻線４２を挟み込むように突合せて配置し、その周りを金属粉末と樹脂との混和物４６で覆っている状態を示す断面図であり、図４（ｂ）はその外観斜視図である。

図４において、リベット状コア４１は、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト粉末を用い、リベット状にプレスした後、焼結して製作する。また、金属粉末と樹脂との混和物４６は、ＦｅＳｉＢ系軟磁性合金７０ｗｔ％とエポキシ樹脂３０ｗｔ％を混錬して作る。また、ここで用いたリベット状コア４１を突合せた構成は、磁路長が５．７ｍｍ、実効断面積が１．１３ｍｍ²、コイルは１２．５ターン巻きつけられ、直流抵抗は２５０ｍΩのものを用いた。

本発明の実施の形態４によるチョークコイルの直流重畳インダクタンス特性を測定した結果を図１０に示す。図１０において、実線１０１が本発明の実施の形態４の構成を用いた本発明のチョークコイルの直流重畳インダクタンス特性である。図１０と図７、図８、図９とから明らかなように、実施の形態４の構成における磁気特性は、実施の形態１〜実施の形態３の構成によるチョークコイルの直流重畳インダクタンス特性と比較して、電流値が０．４Ａまでのインダクタンス値は、約２倍の特性を確保していることが分かる。

本発明によるチョークコイルは、ドラムコアを製造する際、フランジを薄くしても、巻線によるドラムコア（フランジ）へのテンションが全くかからないため、フランジが破損する等の問題が発生しない。また、定格電流を大きくするために太い導線を巻回しても、インダクタンスの値は低減させることがないことから、小型・低背化に適するチョークコイルを提供できるため、ノートパソコン用電源回路やゲーム機用電源回路、あるいは、その他の携帯端末機器や小型電化製品など、小型・低背化される各種電子機器への応用が可能である。

本発明の実施の形態１によるチョークコイルの説明図、図１（ａ）は断面図、図１（ｂ）は外観斜視図。本発明の実施の形態２によるチョークコイルの説明図、図２（ａ）は断面図、図２（ｂ）は外観斜視図。本発明の実施の形態３によるチョークコイルの説明図、図３（ａ）は断面図、図３（ｂ）は外観斜視図。本発明の実施の形態４によるチョークコイルの説明図、図４（ａ）は断面図、図４（ｂ）は外観斜視図。従来技術例１のチョークコイルを示す図、図５（ａ）は断面図、図５（ｂ）は斜視図。従来技術例２のチョークコイルを示す図、図６（ａ）は断面図、図６（ｂ）は斜視図。本実施の形態１及び比較例のチョークコイルの直流重畳インダクタンス特性を示す図。本実施の形態２及び比較例のチョークコイルの直流重畳インダクタンス特性を測定した結果を示す図。本実施の形態３のチョークコイルの直流重畳インダクタンス特性を示す図。本発明の実施の形態４のチョークコイルの直流重畳インダクタンス特性を示す図。

符号の説明

１０，６１，７１ドラム状コア
１１，２１，３１，４１リベット状コア
１２，２２，３２，４２，６２，７２巻線（コイル）
１３，２３，３３，４３，６３，７３フランジ
１４，２４，３４，４４，６４，７４フランジ
１５，２５，３５，４５，６５，７５柱状コア
２６，３６，７６スリーブコア
２７，３７ギャップ
２８樹脂
４６混和物（軟磁性粉末と樹脂）
７１実施の形態１の構成を用いた本発明のチョークコイルの直流重畳インダクタンス特性
７２図５の構成からなる比較例のチョークコイルの直流重畳インダクタンス特性
８１実施の形態２の構成を用いた本発明のチョークコイルの直流重畳インダクタンス特性
８２図６の構成からなる比較例のチョークコイルの直流重畳インダクタンス特性
９１実施の形態３の構成を用いた本発明のチョークコイルの直流重畳インダクタンス特性
１０１実施の形態４の構成を用いた本発明のチョークコイルの直流重畳インダクタンス特性

Claims

磁性体からなり、柱状コア部とフランジ部を有する２個のリベット状コアを前記柱状コア部を突合せてドラム状コアを形成し、該ドラム状コアの柱状コア部に巻線を施してなることを特徴とするチョークコイル。
前記ドラム状コアの外周部にスリーブコアを装着し、該スリーブコアとドラム状コアとで形成される閉磁路内の少なくとも１ヶ所に空隙（ギャップ）を設けたことを特徴とする請求項１記載のチョークコイル。
前記ドラム状コアの外周部を軟磁性粉末と樹脂との混和物にてモールドしたことを特徴とする請求項１記載のチョークコイル。