JP2010098175A - インダクタ - Google Patents

Abstract

【課題】小型であり且つ高いインダクタンスを持つインダクタを提供することである。
【解決手段】インダクタが、巻線の表面に絶縁性の樹脂層を被覆して形成された筒状の巻線ユニットと、巻線ユニットの中空部の一方の開放端を塞ぐように巻線ユニットに固定された底板と、巻線ユニットの中空部に収納され底板と密着する柱形状のコアとを有する構成とすることにより、上記課題を解決した。好ましくは、インサート成形によって巻線に樹脂層が被覆されて巻線ユニットが形成される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、柱状のコアを備えたインダクタに関する。

電子回路において、電圧の平滑化やノイズ除去等の為にインダクタが使用される。このような用途に適したインダクタとしては、特許文献１や２に記載されているような、磁心（コア）に巻線を巻き付けたものがある。このようなインダクタは、小型であり且つ高いインダクタンスを持つものが望まれる。
特開２００３−１７３９１５ 特開２００５−４５０９３

このようなインダクタは、巻線を保護する等の理由からケース内に収納されている。また、コアと巻線との短絡を避けるため、巻線は円筒形状のボビンに巻き付けられており、このボビンの中空部にコアが差し込まれるようになっている。また、巻線、コア及びボビンが収容されたケース内に樹脂モールドが注入されて、これらが一体となる。

上記のように、従来のインダクタにおいては、ケースを必要とし、またコアと巻線との間にボビンを介在させる必要があったため、ケース及びボビンの厚み分、インダクタが大型化してしまうという問題があった。換言すれば、従来のインダクタは、大きさのわりにインダクタンスの低いものであった。

本発明は上記の問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は、小型であり且つ高いインダクタンスを持つインダクタを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明のインダクタは、巻線の表面に絶縁性の樹脂層を被覆して形成された筒状の巻線ユニットと、巻線ユニットの中空部の一方の開放端を塞ぐように巻線ユニットに固定された底板と、巻線ユニットの中空部に収納され底板と密着する柱形状のコアとを有する。

本発明のインダクタによれば、表面が絶縁性の樹脂で覆われている巻線ユニットの中空部にコアが収容されるようになっているため、ボビンを用いずにコアと巻線との絶縁を確保することができる。また、ケースも不要となる。このため、ボビン及びケースの厚み分、インダクタを小型化する、或いはインダクタを大型化することなく内部コア部を大きくしてインダクタンスを大きくすることができる。更に、本発明のインダクタは、従来のものと比べて部品点数が少くなり、インダクタ全体の累積誤差を小さく抑えることができる。これらの特徴によっても、インダクタを小型化する、或いはインダクタを大型化することなく内部コア部を大きくしてインダクタンスを大きくすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態によるインダクタ１０１の斜視図である。また、図２は、設置面（すなわち冷却板）に垂直な一面で切断されたインダクタ１０１の斜視図である。図３は、本実施形態のインダクタ１０１の分解図である。図２に示されるように、本実施形態のインダクタ１０１は、巻線１１２が絶縁性の樹脂層１１４に覆われた巻線ユニット１１０を有する。図３に示されるように、巻線ユニット１１０は全体として中空部Ｈを有する略円筒形状となっており、中空部Ｈの開放端の一方（図中下側）は底板１３０によって塞がれている。すなわち、巻線ユニット１１０及び底板１３０は、円柱形の凹部（中空部Ｈ）を有する容器を形成する。また、巻線ユニット１１０における底板１３０と反対側の開放端は、この中空部Ｈの開口Ｏとなる。インダクタ１０１のコア１２０は略円柱形状であり、巻線ユニット１１０の開口Ｏから中空部Ｈに収容されるようになっている。

図２に示されるように、底板１３０の開口Ｏ（図３）と反対側の面は、冷却板に取りつけられる冷却板取付面１３１となっている。また、図１及び３に示されるように、底板１３０の一部は、巻線ユニット１１０からフランジ状に伸びたフランジ部１３２となっており、このフランジ部１３２には貫通穴１３３が形成されている。この貫通穴１３３にボルトを通して、冷却板に形成されためねじ、或いは冷却板の裏面（冷却板取付面１３１に当接しない側の面）１３４に配置されたナットにこのボルトをねじ込むことにより、冷却板取付面１３１と冷却板とが密着するように、インダクタ１０１が冷却板に固定されるようになっている。

本実施形態においては、巻線１１２に対してインサート成形を行うことにより、巻線１１２が樹脂層１１４によって被覆されて巻線ユニット１１０が形成されると共に、巻線ユニット１１０と一体になった底板１３０が成形される。この時、図３に示されるように、巻線１１２の一端１１２ａ及び他端１１２ｂは、夫々冷却板１３０側及び開口Ｏ側において、巻線ユニット１１０の外周の円筒面１１６から巻線ユニット１１０の外部へ突出する。インダクタ１０１を使用する際は、巻線１１２の一端１１２ａ及び他端１１２ｂを電気回路に接続するようになっている。

図２に示されるように、コア１２０は円柱形状であり、その一方（図中下側）の端面は底板１３０の底面１３４と接する固定端面１２１となっている。そして、コア１２０の固定端面１２１が底板１３０の底面１３４に密着した状態で、中空部Ｈ（図３）に樹脂モールド１４０が注入され、コア１２０が巻線ユニット１１０に固定される。樹脂モールド１４０を構成する樹脂としては、ウレタン、エポキシ、シリコーン樹脂等の熱伝導率の比較的高いものが使用され、巻線１１２やコア１２０に発生した熱を速やかに逃がすことができるようになっている。また、樹脂モールド１４０の注入時に熱によって巻線ユニット１１０の樹脂層１１４や底板１３０が溶融しないよう、樹脂層１１４及び底板１３０を構成する樹脂としては、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等、絶縁性を有し且つガラス転移温度が比較的高いものが使用されている。

なお、本実施形態のコア１２０には、純鉄、フェライト、或いはパーマロイ等を材料とする圧粉磁心又は焼結磁心等が使用可能である。

以上のように、本実施形態のインダクタ１０１は、コア１２０と巻線１１２との間に絶縁性の樹脂層１１４が介在しているため、ボビンを用いることなくコア１２０と巻線１１２との接触による短絡を避けることができる。また、樹脂モールド１４０によってコアが巻線ユニット１１０及び底板１３０に固定されるため、ボルト等、コアに大荷重が加わる手段によってコアを固定する必要はない。このため、脆性材料である圧粉磁心や焼結磁心をコアとして使用可能である。

更に、本実施形態のインダクタ１０１は、巻線１１２を覆うケースが不要であり、且つボビンを使用しないため巻線１１２とコア１２０の側面との間隔も小さい。そのため、ケース及びボビンを使用する従来のインダクタと比べると、インダクタ全体の大きさを小さくすることができる。或いは、インダクタ全体の大きさを変えることなく、コアを大型化することができる。さらに、本実施形態のインダクタ１０１は、ボビン及びケースを使用する従来品と比べて部品点数や組立工数が少ないため、製造コストの低いインダクタ１０１が実現される。加えて、本実施形態のインダクタ１０１は部品点数が少ないため、インダクタ全体としての累積寸法誤差が小さくなり、これによっても、従来品に対して、インダクタ全体の大きさを小さくするか、インダクタ全体の大きさを変えずにコアを大型化することができる。従って、本実施形態によれば、小型且つインダクタンスの高いインダクタが実現される。

更に、本実施形態のインダクタ１１０は、巻線１１２を保護するためのケースを使用しないため、巻線１１２の両端１１２ａ、１１２ｂを比較的自由な位置に配置することができる。

以上説明した本発明の第１の実施形態においては、底板１３０が樹脂であり、インサート成形によって巻線ユニットと底板１３０とが同時且つ一体に形成されているが、本発明は上記の構成に限定されるものではない。樹脂製の底板１３０の代わりに金属製の底板を採用したインダクタを、本発明の第２の実施形態として以下に説明する。

図４は、本発明の第２の実施形態によるインダクタ２０１の斜視図である。また、図５は、設置面（冷却板）に垂直な一面で切断されたインダクタ２０１の斜視図である。図６は、本実施形態のインダクタ２０１の分解図である。図５に示されるように、本実施形態のインダクタ２０１は、第１の実施形態と同様、巻線２１２が絶縁性の樹脂層２１４に覆われた巻線ユニット２１０を有する。図６に示されるように、巻線ユニット２１０は全体として中空部Ｈを有する略円筒形状となっており、中空部Ｈの開放端の一方（図中下側）には底板２３０が接着されている。すなわち、巻線ユニット２１０及び底板２３０は、円柱形状の凹部（中空部Ｈ）を有する容器を形成する。また、巻線ユニット２１０における底板２３０と反対側の開放端は、この中空部Ｈの開口Ｏとなる。インダクタ２０１のコア２２０は略円柱形状であり、巻線ユニット２１０の開口Ｏから中空部Ｈに収容されるようになっている。なお、底板２３０は、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属から形成されている。

図５に示されるように、底板２３０の開口Ｏ（図６）と反対側の面は、冷却板に取りつけられる冷却板取付面２３１となっている。また、底板２３０の一部は、巻線ユニット２１０からフランジ状に伸びたフランジ部２３２となっており、このフランジ部２３２には貫通穴２３３が形成されている。この貫通穴２３３にボルトを通して、冷却板に形成されためねじ、或いは冷却板の裏面（冷却板取付面２３１に当接しない側の面）に配置されたナットにこのボルトをねじ込むことにより、冷却板取付面２３１と冷却板とが密着するように、インダクタ２０１が冷却板に固定されるようになっている。

本実施形態においては、巻線２１２に対してインサート成形を行うことにより、巻線２１２が樹脂層２１４によって被覆されて巻線ユニット２１０が形成される。この時、図６に示されるように、巻線２１２の一端２１２ａ及び他端２１２ｂは、夫々冷却板２３０側及び開口Ｏ側において、巻線ユニット２１０の外周の円筒面２１６から巻線ユニット２１０の外部へ突出する。インダクタ２０１を使用する際は、巻線２１２の一端２１２ａ及び他端２１２ｂを電気回路に接続するようになっている。巻線ユニット２１０が形成された後、巻線ユニット２１０の一端（図中下側）に冷却板２３０が接着され、両者は一体となる。

図５に示されるように、コア２２０は円柱形状であり、その一方（図中下側）の端面は底板２３０の底面２３４と接する固定端面２２１となっている。また、コア２２０はその軸線周りにボルト穴２２２が貫通形成され、底板２３０におけるこのボルト穴２２２に対応する位置には、めねじ２３５が形成されている。そして、コア２２０の固定端面２２１が底板２３０の底面２３４に密着した状態で、ボルト２５０をボルト穴２２２に通し、更にめねじ２３５にねじ込むことにより、コア２２０が底板２３０に固定される。

このように、中空部Ｈ（図６）にコア２２０が収容された後、中空部Ｈに樹脂モールド２４０が注入される。樹脂モールド２４０を構成する樹脂としては、ウレタン、エポキシ、シリコーン樹脂等の熱伝導率の比較的高いものが使用され、巻線２１２やコア２２０に発生した熱を速やかに逃がすことができるようになっている。また、樹脂モールド２４０の注入時に熱によって巻線ユニット２１０の樹脂層２１４が溶融しないよう、樹脂層２１４を構成する樹脂としては、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等、絶縁性を有し且つガラス転移温度が比較的高いものが使用されている。

なお、本実施形態のコア２２０には、純鉄、フェライト、或いはパーマロイ等を材料とする圧粉磁心又は焼結磁心等が使用可能である。

以上のように、本実施形態においては、底板２３０が熱伝導率の高い金属製であるため、第１の実施形態のインダクタと比べ、コア及び巻線に発生した熱を速やかに冷却板に逃がすことが可能であり、コア及び巻線の冷却効率の高いインダクタが実現される。

以上説明した本発明の第１及び第２の実施形態においては、コア及び巻線の中心軸線と冷却板とが略直角になるようにインダクタが冷却板に取りつけられるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。コア及び巻線の中心軸線と冷却板とが略平行となるように冷却板に固定されるインダクタを、本発明の第３の実施形態として以下に説明する。

図７は、本発明の第３の実施形態によるインダクタ３０１の斜視図である。また、図８は、設置面（冷却板）に垂直な一面で切断されたインダクタ３０１の斜視図である。図９は、本実施形態のインダクタ３０１の分解図である。図８に示されるように、本実施形態のインダクタ３０１は、巻線３１２が絶縁性の樹脂層３１４に覆われた巻線ユニット３１０を有する。図９に示されるように、巻線ユニット３１０は全体として中空部Ｈを有する略円筒形状となっており、中空部Ｈの開放端の一方（図中右上側）には底板３３０が固定されている。すなわち、巻線ユニット３１０及び底板３３０は、円柱形状の凹部（中空部Ｈ）を有する容器を形成する。また、巻線ユニット３１０における底板３３０と反対側の開放端は、この中空部Ｈの開口Ｏとなる。インダクタ３０１のコア３２０は略円柱形状であり、巻線ユニット３１０の開口Ｏから中空部Ｈに収容されるようになっている。

本実施形態においては、図７に示されるように、巻線ユニット３１０の外周円筒面３１６に略接する平面上に一対の側板３６２が設けられている。また、底板３３０の一部は、巻線ユニット３１０からフランジ状に広がる第１の脚部３３２となっており、この第１の脚部３３２は側板３６２と結合している。同様に、巻線ユニット３１０には、その開口Ｏ（図９）側の端面の一部からフランジ状に広がる第２の脚部３１８が形成されており、この第２の脚部３１８は側板３６２と結合している。すなわち、巻線ユニット３１０と底板３３０とは、一対の側板３６２を介して一体となっている。側板３６２には貫通穴３６３が形成されている。この貫通穴３６３にボルトを通して、冷却板に形成されためねじ、或いは冷却板の裏面（側板３６２に当接しない側の面）に配置されたナットにこのボルトをねじ込むことにより、側板３６２と冷却板とが密着するように、インダクタ３０１が冷却板に固定されるようになっている。

本実施形態においては、巻線３１２（図８）に対してインサート成形を行うことにより、巻線３１２が樹脂層３１４によって被覆されて巻線ユニット３１０が形成されると共に、巻線ユニット３１０と一体になった底板３３０、第１脚部３３２、第２脚部３１８及び側板３６２が成形される。この時、図７及び９に示されるように、巻線３１２の一端３１２ａ及び他端３１２ｂは、夫々底板３３０側及び開口Ｏ（図９）側において、巻線ユニット３１０の外周の円筒面３１６から巻線ユニット３１０の外部へ突出する。インダクタ３０１を使用する際は、巻線３１２の一端３１２ａ及び他端３１２ｂを電気回路に接続するようになっている。

図８に示されるように、コア３２０は円柱形状であり、その一方（図中右上側）の端面は底板３３０の底面３３４上と接する固定端面３２１となっている。そして、コア３２０の固定端面３２１を底板３３０の底面３３４に密着させて、底面を鉛直下向きにした状態で、中空部Ｈ（図９）に樹脂モールド３４０が注入され、コア３２０が巻線ユニット３１０に固定される。樹脂モールド３４０を構成する樹脂としては、ウレタン、エポキシ、シリコーン樹脂等の熱伝導率の比較的高いものが使用され、巻線３１２やコア３２０に発生した熱を速やかに逃がすことができるようになっている。また、樹脂モールド３４０の注入時に熱によって巻線ユニット３１０の樹脂層３１４や底板３３０が溶融しないよう、樹脂層３１４及び底板３３０を構成する樹脂としては、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等、絶縁性を有し且つガラス転移温度が比較的高いものが使用されている。

なお、本実施形態のコア３２０には、純鉄、フェライト、或いはパーマロイ等を材料とする圧粉磁心又は焼結磁心等が使用可能である。

以上説明した本発明の第１及び第３の実施形態においては、巻線ユニットの空洞部に樹脂モールドを注入することによって、巻線ユニット及び底板にコアを固定している。しかしながら本発明は上記の構成に限定されるものではなく、第２実施形態と同様に、コアを底板にボルト止めする構成としてもよい。同様に、本発明の第２の実施形態において、コアをボルト止めせず、樹脂モールドの注入のみで巻線ユニットに固定する構成としてもよい。ただし、コアを金属製の底板にボルト止めする場合は、コアが底板に大荷重で押しつけられて密着するため、コアから底板へ速やかに熱を移動させることができる。

また、本発明の第３の実施形態においては、巻線ユニットの樹脂層と同じ材料で底板が形成されている。しかしながら、本発明は上記の構成に限定されるものではなく、第２の実施形態と同様、金属製の底板を使用することも可能である。また、上記の実施形態においては巻線ユニットは円筒形状であるが、別の実施形態においては、巻線ユニットの形状は、断面形状が三角形や四角形等の角筒形状、その他異形断面形状をもつ筒状であってもよい。その場合、コアの形状も巻線ユニットの中空部の形状に対応した角柱形状や、異形断面形状をもつ柱状となる。

本発明の第１の実施形態によるインダクタの斜視図である。 本発明の第１の実施形態において、水平面に垂直な一面で切断したインダクタを示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態によるインダクタの分解図である。 本発明の第２の実施形態によるインダクタの斜視図である。 本発明の第２の実施形態において、水平面に垂直な一面で切断したインダクタを示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態によるインダクタの分解図である。 本発明の第３の実施形態によるインダクタの斜視図である。 本発明の第３の実施形態において、水平面に垂直な一面で切断したインダクタを示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態によるインダクタの分解図である。

符号の説明

１０１ インダクタ
１１０ 巻線ユニット
１１２ 巻線
１１４ 樹脂層
１２０ コア
１３０ 底板
１３１ 冷却板取付面
１４０ 樹脂モールド
２０１ インダクタ
２１０ 巻線ユニット
２１２ 巻線
２１４ 樹脂層
２２０ コア
２２２ ボルト穴
２３０ 底板
２３１ 冷却板取付面
２３５ めねじ
２４０ 樹脂モールド
２５０ ボルト
３０１ インダクタ
３１０ 巻線ユニット
３１２ 巻線
３１４ 樹脂層
３１８ 第２の脚部
３２０ コア
３３０ 底板
３３２ 第１の脚部
３４０ 樹脂モールド
３６２ 側板
Ｈ 中空部
Ｏ 開口

Claims (9)

1. 巻線の表面に絶縁性の樹脂層を被覆して形成された筒状の巻線ユニットと、
   前記巻線ユニットの中空部の一方の開放端を塞ぐように該巻線ユニットに固定された底板と、
   前記巻線ユニットの中空部に収納され前記底板と密着する柱形状のコアと、
   を有するインダクタ。
2. インサート成形によって、前記巻線に樹脂層が被覆されて前記巻線ユニットが形成されることを特徴とする請求項１に記載のインダクタ。
3. 前記底板が樹脂製であり、
   前記インサート成形によって前記底板が該巻線ユニットと一体に形成されることを特徴とする請求項２に記載のインダクタ。
4. 前記底板が金属製であり、
   前記底板が該巻線ユニットに接着固定されることを特徴とする請求項２に記載のインダクタ。
5. 前記巻線ユニットの外周面に略接する平面上に配置され且つ前記巻線ユニットと一体となっている側板を更に有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のインダクタ。
6. 前記側板は、前記底板及び該底板と反対側に位置する前記巻線の端面から夫々フランジ状に突出する脚部を介して前記巻線ユニットと一体になっていることを特徴とする請求項５に記載のインダクタ。
7. 前記側板が樹脂製であり、
   前記インサート成形によって前記側板が該巻線ユニットと一体に形成されることを特徴とする請求項２を引用する請求項５又は６に記載のインダクタ。
8. 前記巻線ユニットの中空部に前記コアを収容した後に樹脂モールドを該中空部に注入することにより、該コアが該巻線ユニットに固定されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のインダクタ。
9. 前記コアが、前記底板にボルトにて固定されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のインダクタ。

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