JP2007287830A

JP2007287830A - 磁気素子

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Publication number: JP2007287830A
Application number: JP2006111816A
Authority: JP
Inventors: Kan Sano; 完佐野
Original assignee: Sumida Corp
Current assignee: Sumida Corp
Priority date: 2006-04-14
Filing date: 2006-04-14
Publication date: 2007-11-01
Also published as: TW200739624A; CN101064210A; KR20070102389A; EP1845538A2; US20070241848A1; EP1845538A3

Abstract

【課題】巻線の巻回数を確保しつつ磁気素子の低背化を図ることが可能となる。
【解決手段】磁気素子１０は、直方体形状の磁性部材１２と、長手方向に向かって左右に蛇行する蛇腹状の金属平板における左右に蛇行する部分１６，２０を、交互に反対方向に突出させて磁性部材１２を挿入する空間２４を形成してなる導体１４と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話、パーソナルコンピュータ、テレビ等の各種電気機器に用いられる磁気素子に関する。

従来から、ドラム型コアに巻線を巻回させる構成を採用した磁気素子が一般的に知られている。このようなタイプの磁気素子としては、例えば、特許文献１に開示されているものが存在する。

特許文献１に開示されている磁気素子は、ドラム型コアの円柱部にマグネットワイヤが巻回されており、さらに、ドラム型コアの外側には、該ドラム型コアを同心円状に囲うようにリング形状を有するスリーブコアが配置されている。また、ドラム型コアは、円柱部の上下両端にそれぞれ鍔部を有している。

特開２００４−７９９１７号公報（図１）

しかしながら、特許文献１に開示されている磁気素子は、ドラム型コアを採用した磁気素子である。一般的にドラム型コアを採用した磁気素子では、その構造上、強度を考慮すると、各鍔部の厚さを最低でも０．２５ｍｍ程度確保する必要がある。また、円柱部は、切削加工等の製造工程上の理由を考慮すると、その高さを０．４ｍｍ程度とする必要がある。そのため、ドラム型コアを採用した磁気素子の高さ方向の寸法は最低でも０．９ｍｍとなる。したがって、ドラム型コアを採用した磁気素子の低背化を図るには限界がある。

本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、巻線の巻回数を確保しつつ低背化を図ることが可能な磁気素子を提供しようとするものである。

上記課題を解決するために、本発明の磁気素子は、直方体形状の磁性部材と、
長手方向に向かって左右に蛇行する蛇腹状の金属平板における左右に蛇行する部分を、交互に反対方向に突出させて磁性部材を挿入する空間を形成してなる導体と、を備えるものである。

このように構成した場合には、導体は、その左右に蛇行する部分が磁性部材と対向するように、該磁性部材の外側に配置されることになる。そのため、磁気素子の高さ方向の寸法は、磁性部材の厚さと、その両側にある各導体の厚さの総和となる。そのため、磁気素子の低背化を図ることが容易となる。さらに、磁性部材の形状は、直方体形状を有する。そのため、磁性部材の設計を、従来のドラム型コアのように巻枠の確保と鍔部の強度を考慮しながら行う必要がない。したがって、磁性部材の高さ方向の寸法を容易に小さくできる。その結果、一層、磁気素子の低背化を図ることが可能となる。

また、本発明の磁気素子は、直方体形状の磁性部材と、長手方向に向かって左右に蛇行する蛇腹状の金属平板における左右に蛇行する部分を、交互に一方向にのみ突出させて磁性部材を挿入する空間を形成してなる導体と、を備えるものである。

さらに、本発明の磁気素子は、長手方向に向かって左右に蛇行する蛇腹状の金属平板における左右に蛇行する部分を、交互に反対方向に突出させて空間を形成してなる導体と、導体の少なくとも内側に配置される、磁性粉末からなる圧紛体と、を備えるものである。

このような構成において、導体の内側に圧紛体が配置される構成を採用した場合、導体は、その左右に蛇行する部分が圧紛体と対向するように配置される。そのため、磁気素子の高さ方向の寸法は、磁性部材の厚さと、その両側にある各導体の厚さの総和となる。したがって、磁気素子の低背化を図ることが容易となる。また、導体の内側だけでなく導体の外側にも圧紛体が配置される場合、その外側に配置された圧紛体の厚さの寸法が磁気素子の高さ方向の寸法となる。そのため、従来のドラム型コアを用いた磁気素子の場合ように、巻枠の確保と鍔部の強度を考慮しながらコアを設計する必要がない。その結果、一層、磁気素子の低背化を図ることが可能となる。

さらに、他の発明は、上述の発明に加えて更に、磁気素子の外側を囲むように枠形状を有するリングコアを配置したものである。このような構成により、導体によって発生した磁束は、磁性部材の内部を通過した後、リングコアの内部に入る。さらに、該磁束は、リングコアの内部を通過して、再び磁性部材の内部に入る。したがって、磁性部材とリングコアとの間で閉磁路が形成される。このため、磁気素子の外部へ磁束が漏れるのを防止できる。その結果、当該磁気素子が組み込まれた各種電気機器に、ノイズや渦電流が発生するのを防止できる。

本発明によると、巻線の巻回数を確保しつつ磁気素子の低背化を図ることが可能となる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態に係る磁気素子１０について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る磁気素子１０の構成を示す斜視図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る磁気素子１０の平面図である。図３は、本発明の第１の実施の形態に係る磁気素子１０の正面図である。なお、以下の説明において、図１〜図９に示す矢示Ｘ１方向を前方、矢示Ｘ２方向を後方、矢示Ｙ１方向を左側、矢示Ｙ２方向を右側、矢示Ｚ１方向を上方および矢示Ｚ２方向を下方とそれぞれ規定する。

磁気素子１０は、面実装タイプの磁気素子であり、図１から図３に示すように、直方体形状の磁性部材１２と、螺旋状のコイル１４と、から主に構成されている。磁性部材１２は、コイル１４の内部に配置されている。

磁性部材１２は、フェライト等の磁性材からなる。ただし、磁性部材１２の材料として、例えば、パーマロイ、センダスト、鉄またはカルボニル等の他の磁性材を採用しても良い。

図４は、コイル１４の構成を示す斜視図である。図５は、コイル１４の平面図である。図６は、コイル１４の正面図である。

図５に示すように、コイル１４は、上方から見ると左右に蛇行しながら前後方向に向かって巻回されている。このコイル１４の材料としては、銅のような導電性に優れた金属が好ましいが、ステンレス、鉄またはアルミニウム等の金属としても良い。

図４および図５に示すように、コイル１４は、左右方向に伸びる上方延出部１６と、右側に位置し、前後方向に伸びる右側方部１８と、左右方向に伸びる下方延出部２０と、左側に位置し、前後方向に伸びる左側方部２２とを有している。上方延出部１６は、左側方部２２の後端部２２ａから該左側方部２２の長手方向（前後方向）に対して略直角右方に向かって延出している。上方延出部１６の先端からは、該上方延出部１６の長手方向（左右方向）に対して略直角後方に向かって右側方部１８が延出している。また、右側方部１８の後端部１８ａからは、該右側方部１８の長手方向（前後方向）に対して略直角左方に向かって下方延出部２０が延出している。さらに、下方延出部２０の先端からは、該下方延出部２０の長手方向（左右方向）に対して略直角後方に向かって左側方部２２が延出している。このように、コイル１４は、上方延出部１６、右側方部１８、下方延出部２０および左側方部２２が連続的に繋がるように巻回されている。

右側方部１８および左側方部２２は、共に平板状を有しており、コイル１４の前後方向が長手方向となるように形成されている。右側方部１８および左側方部２２のそれぞれは、コイル１４の右側および左側にそれぞれ位置している。また、図６に示すように、右側方部１８および左側方部２２のそれぞれは、同一平面上に位置している。右側方部１８は、コイル１４の右側に向かって水平に突出している。また、左側方部２２は、コイル１４の左側に向かって水平に突出している。

図４および図６に示すように、上方延出部１６は、左右方向を長手方向とする平板状の上方平板部１６ａと、上方平板部１６ａの右端から右下方に向かって湾曲状に延出する右下方湾曲部１６ｂと、上方平板部１６ａの左端から左下方に向かって湾曲状に延出する左下方湾曲部１６ｃとから構成されている。右下方湾曲部１６ｂの先端は、右側方部１８の前端部１８ｂと結合しており、左下方湾曲部１６ｃの先端は、左側方部２２の後端部２２ａと結合している。

下方延出部２０は、左右方向を長手方向とする平板状の下方平板部２０ａと、下方平板部２０ａの右端から右上方に向かって湾曲状に延出する右上方湾曲部２０ｂと、下方平板部２０ａの左端から左上方に向かって湾曲状に延出する左上方湾曲部２０ｃとから構成されている。右上方湾曲部２０ｂの先端は、右側方部１８の後端部１８ａと結合しており、左上方湾曲部２０ｃの先端は、左側方部２２の前端部２２ｂと結合している。

また、右下方湾曲部１６ｂおよび左下方湾曲部１６ｃの高さ方向の寸法と、右上方湾曲部２０ｂおよび左上方湾曲部２０ｃの高さ方向の寸法は、それぞれ同じ大きさとなっている。このため、図６に示すように、上方平板部１６ａの右側方部１８および左側方部２２からの高さＨの寸法と、下方平板部２０ａの右側方部１８および左側方部２２からの高さＩの寸法は、それぞれ同じ大きさとなる。このような構成により、コイル１４は、上方延出部１６と下方延出部２０が、それぞれ右側方部１８および左側方部２２を介して螺旋形状に形成されている。このため、コイル１４の内側には、前方から後方に向かって挿通する空芯部２４が形成される。本実施の形態では、コイル１４において最も前方に位置する下方延出部２０と、コイル１４において最も後方に位置する下方延出部２０が、コイル１４の末端２６となっている。コイル１４は、同一平面において左右に蛇行しながら前後方向に向かって伸びる蛇腹状の金属平板を、上下方向にプレス加工および／またはフォーミング加工を施すことによって形成される。例えば、コイル１４における端子部をプレス加工またはフォーミング加工によって形成することができる。本実施の形態では、末端２６，２６が端子部に相当する。また、磁気素子１０を基板に実装する場合、その下方側が基板に実装されるため、末端２６，２６が基板と電気的に接続される。

図１および図３に示すように、磁性部材１２は、コイル１４における空芯部２４の略中央に配置される。この状態では、図１および図２に示すように、磁性部材１２を中心として、その外側をコイル１４を構成する導体が略螺旋状に巻回されている。また、図３に示すように、磁性部材１２の上面１２ａは、上方平板部１６ａの内側面１６ｄと対向している。上面１２ａと内側面１６ｄとの間には、間隔Ｊが形成されている。また、磁性部材１２の下面１２ｂは、下方平板部２０ａの内側面２０ｄと対向している。下面１２ｂと内側面２０ｄとの間には、間隔Ｋが形成されている。また、磁性部材１２の右側面１２ｃと右側方部１８との間には間隔Ｌが形成されており、左側面１２ｄと左側方部２２との間には間隔Ｍが形成されている。しかしながら、磁性部材１２とコイル１４との間に各間隔Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍをなるべく狭く設ける構成とするのが好ましい。また、間隔Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍのうち一部のみを設け、他を設けないような構成としても良い。このように構成された磁気素子１０は、下方延出部２０側が基板に実装される。

以上のように構成された磁気素子１０では、螺旋形状を有するコイル１４の空芯部２４に磁性部材１２が配置されている。そのため、磁性部材１２の上下方向外側には、その幅広の面が該磁性部材１２と対向するように、上方延出部１６および下方延出部２０が配置されることになる。したがって、磁気素子１０の高さ方向の寸法は、上方平板部１６ａから下方平板部２０ａまでの距離となるため、磁気素子１０の低背化を図ることが可能となる。また、磁性部材１２の形状は直方体形状である。そのため、磁性部材１２の設計を、従来のドラム型コアのように巻枠の確保と鍔部の強度を考慮しながら行う必要がない。したがって、磁性部材１２の高さ方向の寸法を容易に小さくすることができる。その結果、一層磁気素子１０の低背化を図ることが可能となる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る磁気素子３０について、図面を参照しながら説明する。なお、第２の実施の形態に係る磁気素子３０において、第１の実施の形態と共通する部分については、同一の符号を付すと共にその説明を省略または簡略化する。

図７は、本発明の第２の実施の形態に係る磁気素子３０の平面図である。図８は、本発明の第２の実施の形態に係る磁気素子３０の正面図である。

図７および図８に示すように、磁気素子３０は、磁性粉末を圧縮した圧紛体３２と、コイル３４と、から主に構成される。

コイル３４は、第１の実施の形態におけるコイル１４とほぼ同様の構成をしている。コイル３４とコイル１４との相異点は、第１の実施の形態における前方の末端２６および後方の末端２６に相当する末端３６，３８に外部電極３６ａおよび外部電極３８ａがそれぞれ形成されていることである。図８に示すように、外部電極３６ａは、末端３６の先端から下方に向かって延出する側電極部３６ｂと、側電極部３６ｂの先端から左方に向かって延出する底電極部３６ｃを有している。外部電極３８ａは、末端３８の先端から下方に向かって延出する側電極部３８ｂと、側電極部３８ｂの先端から右方に向かって延出する底電極部３８ｃを有している。コイル３４の材料としては、銅のような導電性に優れた金属が好ましいが、ステンレス、鉄またはアルミニウム等の金属としても良い。

図７および図８に示すように、圧紛体３２は、外部電極３６ａ，３８ａを除きコイル３４の外側を覆っている。すなわち、外部電極３６ａ，３８ａは、それぞれ、圧紛体３２の外側に露出している。図８に示すように、側電極部３６ｂは、圧紛体３２の右側面３２ａと接触するように該右側面３２ａの右方に形成されている。また、側電極部３８ｂは、圧紛体３２の左側面３２ｂと接触するように該左側面３２ｂの左方に形成されている。また、底電極部３６ｃ，３８ｃのそれぞれは、圧紛体３２の底面３２ｃと接触するように該底面３２ｃの下方に形成されている。このため、磁気素子３０が基板に実装された場合、底電極部３６ｃ，３８ｃのそれぞれは、基板と電気的に接続される。

磁気素子３０は、圧紛体３２を構成する磁性粉末の内部にコイル３４を埋め込んで外側から熱および圧力を加えることによって形成される。熱および圧力を加える方法としては、例えば、加圧成形が挙げられるが、特にこの方法に限定されるものではない。磁性粉末としては、軟磁性のフェライト粉末や鉄を主成分とする金属磁性紛末が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。

以上のように構成された磁気素子３０では、コイル３４は、その幅広面が内側を向くように巻回されている。そのため、コイル３４の高さ方向の寸法を小さくすることができる。また、コイル３４の外側を覆うように圧紛体３２が配置されている。そのため、圧紛体３２を、従来のドラム型コアのように巻枠の確保と鍔部の強度を考慮しながら設計する必要がない。したがって、圧紛体３２の高さ方向の寸法を容易に小さくすることができ、その結果、磁気素子３０の低背化を図ることが可能となる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態に係る磁気素子４０について、図面を参照しながら説明する。なお、第３の実施の形態に係る磁気素子４０において、第１の実施の形態と共通する部分については、同一の符号を付すと共にその説明を省略または簡略化する。

図９は、本発明の第３の実施の形態に係る磁気素子４０の平面図である。

磁気素子４０は、本発明の第１の実施の形態に係る磁気素子１０の外側に略四角枠形状を有するリングコア４２が配置されている。また、磁性部材１２の後端面４４は、リングコア４２の内側かつ後方の面である内後方面４２ａに当接している。後端面４４と内後方面４２ａは接着剤で固定されている。また、磁性部材１２の前端面４６とリングコア４２の内側かつ前方の面である内前方面４２ｂとの間には隙間４８が形成されている。リングコア４２の材料は、磁性部材１２の材料と同様、フェライト等の磁性材とするのが好ましい。しかしながら、例えば、パーマロイ、センダスト、鉄またはカルボニル等の磁性材を用いても良い。

以上のように構成された磁気素子４０では、磁気素子４０の外側を囲むようにリングコア４２が配置されている。このため、コイル１４により発生した磁束は、磁性部材１２の内部を通過した後、リングコア４２の内部に入る。さらに、該磁束は、リングコア４２の内部を通過して、再び磁性部材１２の内部に入る。したがって、磁性部材１２とリングコア４２との間で閉磁路が形成される。そのため、磁気素子４０の外部へ磁束が漏れるのを防止できる。その結果、当該磁気素子４０が組み込まれた各種電気機器に、ノイズや渦電流が発生するのを防止できる。

また、磁気素子４０では、磁性部材１２の前端面４６とリングコア４２の内前方面４２ｂとの間には隙間４８が設けられている。したがって、磁性部材１２とリングコア４２との間の透磁率を小さくすることができ、その結果、磁気素子４０が磁気飽和をするのを防止できる。

以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明は上述の形態に限定されることなく、種々変形した形態にて実施可能である。

上述の各実施の形態では、コイル１４，３４における上方延出部１６および下方延出部２０は、共に右側方部１８および左側方部２２の長手方向に対して略直角方向に向かって延出しているが、上方延出部１６および下方延出部２０うちの双方または一方を右側方部１８および左側方部２２の長手方向に対して斜めとなる方向に延出するようにしても良い。また、右側方部１８および左側方部２２は、共に上方延出部１６および下方延出部２０の長手方向に対して略直角方向に向かって延出しているが、右側方部１８および左側方部２２うちの双方または一方を上方延出部１６および下方延出部２０の長手方向に対して斜めとなる方向に延出するようにしても良い。

また、上述の各実施の形態では、上方延出部１６は、右側方部１８および左側方部２２よりも上方に形成されており、下方延出部２０は、右側方部１８および左側方部２２よりも下方に形成されている。しかしながら、図１０に示すように、下方延出部２０が右側方部１８および左側方部２２と同一平面を構成するような磁気素子５０としても良い。

また、上述の各実施の形態では、コイル１４，３４において、上方平板部１６ａの右側方部１８および左側方部２２からの高さＨの寸法と、下方平板部２０ａの右側方部１８および左側方部２２からの高さＩの寸法は、それぞれ同じ大きさとなっているが、これに限定されることなく、それぞれの寸法を異なる大きさとしても良い。

また、上述の第２の実施の形態では、圧紛体３２は、コイル３４の外側を覆うように配置されているが、これに限定されることなく、コイル３４の内側のみに配置するようにしても良い。

また、上述の第２の実施の形態では、外部電極３６ａ，３８ａは、それぞれ末端３６，３８と一体的に形成されているが、これに限定されることなく、外部電極３６ａ，３８ａを末端３６，３８と別部材にするようにしても良い。

また、上述の第１または第３に実施の形態では、磁性部材１２は、コイル１４における空芯部２４の略中央に配置されるが、磁性部材１２が空芯部２４内において配置される位置を特に限定する必要はない。例えば、磁性部材１２を、その下面１２ｂとコイル１４の内側面２０ｄとが接するように空芯部２４の内部に配置するようにしても良い。

また、上述の第３の実施の形態では、磁性部材１２の後端面４４が、リングコア４２の内後方面４２ａに当接しているが、後端面４４を内後方面４２ａと当接しないような構成とし、後端面４４と内後方面４２ａとの間にも隙間を設けるようにしても良い。また、後端面４４を内後方面４２ａと当接させると共に、前端面４６も内前方面４２ｂと当接させるような構成としても良い。

また、上述の第３の実施の形態では、リングコア４２の形状は四角枠形状を有しているが、該形状に限定されることなく、楕円形や円形の枠形状等、他の形態を有する枠形状としても良い。

本発明の磁気素子は、携帯電話、パソコン、テレビ等の各種電子機器において利用することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る磁気素子の構成を示す斜視図である。本発明の第１の実施の形態に係る磁気素子の平面図である。本発明の第１の実施の形態に係る磁気素子の正面図である。図１中の導体の構成を示す斜視図である。図１中の導体の平面図である。図１中のコイルの正面図である。本発明の第２の実施の形態に係る磁気素子の平面図である。本発明の第２の実施の形態に係る磁気素子の正面図である。本発明の第３の実施の形態に係る磁気素子の平面図である。本発明の変形例を示す図である。

符号の説明

１０，３０，４０，５０…磁気素子
１２…磁性部材
１４，３４…コイル（導体に相当）
１６…上方延出部（左右に蛇行する部分に相当）
２０…下方延出部（左右に蛇行する部分に相当）
２４…空芯部（空間に相当）
３２…圧紛体
４２…リングコア

Claims

直方体形状の磁性部材と、
長手方向に向かって左右に蛇行する蛇腹状の金属平板における上記左右に蛇行する部分を、交互に反対方向に突出させて上記磁性部材を挿入する空間を形成してなる導体と、
を備えることを特徴とする磁気素子。
直方体形状の磁性部材と、
長手方向に向かって左右に蛇行する蛇腹状の金属平板における上記左右に蛇行する部分を、交互に一方向にのみ突出させて上記磁性部材を挿入する空間を形成してなる導体と、
を備えることを特徴とする磁気素子。
長手方向に向かって左右に蛇行する蛇腹状の金属平板における上記左右に蛇行する部分を、交互に反対方向に突出させて空間を形成してなる導体と、
上記導体の少なくとも内側に配置される、磁性粉末からなる圧紛体と、
を備えることを特徴とする磁気素子。
前記磁気素子の外側を囲むように枠形状を有するリングコアを配置したことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の磁気素子。