JP2021057406A - インダクタ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂部材によってモールドした後でも、インダクタンス値を調整可能なインダクタ及びその製造方法を提供する。【解決手段】インダクタ１０は、巻線４が設けられ、該巻線４によって形成される第１コイル部Ｌａ及び第２コイル部Ｌｂを有する第１コア１ａ、１ｂと、該第１コア１ａ、１ｂの間に少なくとも一部が挿入された第２コア２ａ、２ｂとを備え、前記第１コイル部Ｌａ及び第２コイル部Ｌｂは樹脂部材５ａ、５ｂによってモールドされている。インダクタ１０の製造方法は、インダクタンス値が所望の値になるように、上記の第２コア２ａ、２ｂの挿入長ｄ１、ｄ２を調整する。【選択図】図１

Description

本技術は、巻線型のインダクタ及びその製造方法に関する。

従来、コイル及び磁性体を備えるインダクタが開示されている。磁性体は、例えばノンフェライト材によって構成され、コイルをモールドする。ノンフェライト材の一部はコイルのコアを形成する（例えば特許文献１参照）。

特開２００９−８８４７０号公報

ところで、二つのコアを並列に並べたパワーインダクタが従来提案されている。並列に並べることによって、より多くの電流を流すことができる。コア及び該コアの外周に設けられたコイルは冷却の為に樹脂部材によってモールドされる。モールドした後にインダクタンス値が許容範囲から外れていることが判明することがある。しかし、モールド後にインダクタンス値を調整することはできない。

本開示は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、樹脂部材によってモールドした後でも、インダクタンス値を調整可能なインダクタ及びその製造方法を提供することを目的とする。

本開示に係るインダクタは、巻線によって形成されるコイル部が設けられ、該コイル部の軸心に交差する方向に間隔を空けて配置された複数の第１コアと、該複数の第１コアの間に少なくとも一部が挿入された第２コアとを備え、前記コイル部は樹脂部材によってモールドされている。

本開示においては、コイル部を樹脂部材によってモールドし、複数の第１コアの間に第２コアを挿入する。第２コアの挿入長さを調整することによって、モールドした後でもインダクタンス値を調整することができる。

本開示に係るインダクタは、前記第１コアを冷却する放熱部を備える。

本開示においては、放熱部を設けることによって、例えば、鉄損によって発生した第１コアの熱は外部に放出される。

本開示に係るインダクタは、前記第１コアは湾曲している。

本開示においては、磁束の方向に対応させて、第１コアを湾曲させる。

本開示に係るインダクタは、前記第２コアを前記コイル部の軸方向に沿って移動させる駆動機構を備える。

本開示においては、駆動機構によって、第２コアの挿入長さが調整される。インダクタが製品に搭載された後であっても、インダクタンス値を必要に応じて変更することができる。

本開示に係るインダクタの製造方法は、巻線によって形成されるコイル部が設けられた複数の第１コアを、前記コイル部の軸心に交差する方向に間隔を空けて配置し、前記コイル部を樹脂部材によってモールドし、前記複数の第１コアの間に第２コアの少なくとも一部を挿入する。

本開示においては、コイル部を樹脂部材によってモールドした後、複数の第１コアの間に第２コアを挿入する。第２コアの挿入時に、第２コアの挿入長さを調整する。

本開示に係るインダクタ及びその製造方法にあっては、第１コア及び巻線を樹脂部材によってモールドし、複数の第１コアの間に第２コアを挿入する。第２コアの挿入長さを調整することによって、モールドした後でもインダクタンス値を調整することができる。

実施の形態に係るインダクタを示す模式的平面図である。 図１に示すＩＩ−ＩＩ線を切断線とした模式的断面図である。 巻線に電流を流すことによって生じる磁束の一例を示す模式的平面図である。 挿入長とインダクタンス値との関係の一例を示すグラフである。 インダクタの製造方法を説明する工程図である。 構成を一部変更した変更例１に係るインダクタを示す模式的平面図である。 構成を一部変更した変更例２に係るインダクタを示す模式的平面図である。

図１は、実施の形態に係るインダクタ１０を示す模式的平面図、図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線を切断線とした模式的断面図である。インダクタ１０は放熱板３を備え、該放熱板３に二つの第１コア１ａ、１ｂが設けられている。第１コア１ａ、１ｂは一方向に延びた直方体状をなす。二つの第１コア１ａ、１ｂは、その長手方向に直交する方向に離れている。二つの第１コア１ａ、１ｂの外周に、一つの巻線４が連続的に巻かれている。

すなわち、一方の第１コア１ａには、巻線４によって第１コイル部Ｌａが形成されており、他方の第１コア１ｂには巻線４によって第２コイル部Ｌｂが形成されている。また、第１コイル部Ｌａ及び第２コイル部Ｌｂとは、一つの巻線４の一部である中継部Ｌｃによって接続されている。なお、図１では図示していないが、第１コイル部Ｌａにおいて中継部Ｌ３と反対側には、インダクタ１０の外部と接続できるように巻線４が延びている。同様に、第２コイル部Ｌｂにおいて中継部Ｌ３と反対側には、インダクタ１０の外部と接続できるように巻線４が延びている。

また、第１コイル部Ｌａの軸心４ａは一方の第１コア１ａの軸心に略一致し、第２コイル部Ｌｂの軸心４ｂは他方の第１コア１ｂの軸心に略一致する。
なお、上記では一つの巻線４が連続的に巻かれる例を示したが、必ずしも一つの巻線でなくてもよい。例えば、第１コイル部Ｌａを形成するための巻線と、第２コイル部Ｌｂを形成するための巻線と、中継部Ｌ３とを別の巻線にして、それぞれを接続するようにしてもよい。

第１コア１ａ、１ｂにおいて巻線４が巻かれている部分は樹脂部材５ａ、５ｂによってモールドされている。すなわち、第１コイル部Ｌａ及び第２コイル部Ｌｂは樹脂部材５ａ、５ｂによってモールドされている。

また、二つの第２コア２ａ、２ｂは、第１コイル部Ｌａの軸心４ａ及び第２コイル部Ｌｂの軸心４ｂと平行な方向（図１において両破線矢印で示す方向）に位置を調整できるようになっている。すなわち、第２コア２ａ、２ｂは、第１コア１ａ、１ｂの端面に対する挿入長ｄ１、ｄ２を調整できるようになっている。

図３は、巻線４に電流を流すことによって生じる磁束の一例を示す模式的平面図である。図３の破線矢印は磁束の方向を示す。電流が巻線４に流れた場合、磁束が発生する。図３の破線矢印にて示すように、磁束は、第１コイル部Ｌａの軸心４ａの方向に沿って一方の第１コア１ａを通過し、該一方の第１コア１ａの一端部にて、第１コイル部Ｌａの軸心４ａに交差する方向に向きを変更して、一方の第２コア２ａの挿入された部分を通過する。磁束は、他方の第１コア１ｂの一端部にて、第２コイル部Ｌｂの軸心４ｂの方向に向きを変更して、他方の第１コア１ｂを通過し、他方の第１コア１ｂの他端部にて、第２コイル部Ｌｂの軸心４ｂに交差する方向に向きを変更して、他方の第２コア２ｂの挿入された部分を通過する。磁束は一方の第１コア１ａの他端部にて第１コイル部Ｌａの軸心４ａの方向に向きを変更する。平面視において、磁束の向きは環状に循環するような向きである。

インダクタ１０のインダクタンス値（自己インダクタンス値）は、磁束が通過する断面積の大きさに比例する。第１コア１ａ、１ｂの断面積は一定であるので、インダクタンス値は、第２コア２ａ、２ｂの挿入された部分の断面積に依存する。そのため、図１に示すように、第１コア１ａ、１ｂの端面に対する第２コア２ａ、２ｂの挿入長ｄ１、ｄ２を調整することによって、インダクタ１０のインダクタンス値を調整することができる。

図４は、挿入長ｄ１、ｄ２とインダクタンス値との関係の一例を示すグラフである。この図４に示すように、挿入長ｄ１、ｄ２とインダクタンス値とは比例関係にある。そのため、図４に示すような特性を予め取得しておけば、調整が容易である。なお、図４は、ｄ１＝ｄ２の場合のグラフである。すなわち、第２コア２ａ、２ｂの挿入長が同じ場合のグラフである。

また、第２コア２ａ、２ｂの挿入長ｄ１、ｄ２がそれぞれ１５ｍｍであって、４００ｋＨｚ且つ５０Ａｒｍｓの交流電流が巻線４に流れる場合において、第１コア１ａ、１ｂ及び第２コア２ａ、２ｂの鉄損をシミュレーションした。その結果、第１コア１ａ、１ｂの一つあたりの鉄損は１０Ｗであり、第２コア２ａ、２ｂの一つあたりの鉄損は１．４Ｗとなった。第２コア２ａ、２ｂの鉄損は、第１コア１ａ、１ｂの鉄損に比べて小さいので、第２コア２ａ、２ｂの挿入による鉄損の増加という不利益は限定的である。第２コア２ａ、２ｂの挿入長ｄ１、ｄ２を調整することによって、インダクタンス値を調整できるという利益は大きい。なおシミュレーションにおいて、第１コア１ａ、１ｂの縦寸法は３０ｍｍ、横寸法は８０ｍｍ、高さ寸法は３３ｍｍであり、第２コア２ａ、２ｂの縦寸法は１６ｍｍ、横寸法は４０ｍｍ、高さ寸法は３３ｍｍであった。すなわち、第１コア１ａ、１ｂにおける磁束が通過する断面積は９９０平方ｍｍであり、第２コア２ａ、２ｂにおける磁束が通過する断面積（第２コア２の挿入された部分の断面積）は１３２０平方ｍｍであった。

図５は、インダクタ１０の製造方法を説明する工程図である。図５Ａに示すように、二つの第１コア１ａ、１ｂに巻線４を巻いて第１コイル部Ｌａ及び第２コイル部Ｌｂを形成するとともに、二つの第１コア１ａ、１ｂを間隔を空けて並べる。そして、図５Ｂに示すように、第１コイル部Ｌａ及び第２コイル部Ｌｂを樹脂部材５ａ、５ｂによってモールドし、図５Ｃに示すように、放熱板３の上にモールドされた第１コイル部Ｌａ及び第２コイル部Ｌｂを含む第１コア１ａ、１ｂを固定させる。なお放熱板３の上に、第１コイル部Ｌａ及び第２コイル部Ｌｂが形成された第１コア１ａ、１ｂを設けた後、第１コイル部Ｌａ及び第２コイル部Ｌｂを樹脂部材５ａ、５ｂによってモールドしてもよい。

なお、図５等に示すように、樹脂部材５ａ、５ｂは、少なくとも第１コイル部Ｌａ及び第２コイル部Ｌｂを覆うように設けられる。これにより、主に第１コイル部Ｌａ及び第２コイル部Ｌｂの近傍に生じる熱を樹脂部材５ａ、５ｂ及び放熱板３を介して効率的に外部に放出することができる。もちろん、樹脂部材５ａ、５ｂは、第１コア１ａ、１ｂの全体を覆うように設けてもよい。この場合は、第１コイル部Ｌａ及び第２コイル部Ｌｂの近傍に生じる熱だけでなく、例えば、鉄損によって第１コア１ａ、１ｂに発生する熱を樹脂部材５ａ、５ｂ及び放熱板３を介して効率的に外部に放出することができる。そのため、樹脂部材５ａ、５ｂや放熱板３は、放熱部として機能する。

図５Ｄに示すように、二つの第１コア１ａ、１ｂの間に二つの第２コア２ａ、２ｂを挿入する。このとき、インダクタンス値を測定しながら、所望のインダクタンス値となるように、挿入長ｄ１、ｄ２を調整する。調整後、第２コア２ａ、２ｂを放熱板３の上に固定させる。

実施の形態に係るインダクタ１０及びその製造方法にあっては、第１コイル部Ｌａ及び第２コイル部Ｌｂを樹脂部材５ａ、５ｂによってモールドし、二つの第１コア１ａ、１ｂの間に第２コア２ａ、２ｂを挿入する。第２コア２ａ、２ｂの挿入長ｄ１、ｄ２を調整することによって、モールドした後でもインダクタンス値を調整することができる。また第１コイル部Ｌａ及び第２コイル部Ｌｂにて発生した熱は樹脂部材５ａ、５ｂに伝達されるので、第１コイル部Ｌａ及び第２コイル部Ｌｂからの排熱を円滑に行うことができる。

また放熱板３を設けることによって、鉄損によって発生した第１コア１ａ、１ｂの熱は樹脂部材５ａ、５ｂを介して放熱板３に伝達され、外部に放出される。なお放熱板３を二つ設け、二つの放熱板３の間にインダクタ１０を挟んでもよい。第１コイル部Ｌａ及び第２コイル部Ｌｂにて発生した熱は二つの放熱板３に伝達されるので、放熱板３が一つの場合よりも、放熱量を増加させることができる。

図６は、構成を一部変更した変更例１に係るインダクタ１０を示す模式的平面図である。第１コア１ａ、１ｂの形状は直方体に限定されない。図６に示すように、例えば第１コア１ａ、１ｂは平面視円弧状に形成されていてもよい。円弧状に形成することによって、環状をなす磁束の向きに第１コア１ａ、１ｂを対応させることができる。この場合、第２コア２ａ、２ｂの挿入長ｄ１、ｄ２を調整して、インダクタ１０のインダクタンス値を調整する。

図７は、構成を一部変更した変更例２に係るインダクタ１０を示す模式的平面図である。図７において、ボールねじ機構の一部は断面によって表されている。図７に示すように、第２コア２ａ、２ｂの位置を調整するための駆動機構７、７０を設けてもよい。駆動機構７、７０は、例えば、ボールねじ機構である。ボールねじ機構の筒７ａ、７０ａ及びボールねじ７ｂ、７０ｂは、インダクタ１０の外側から第１コア１ａ、１ｂの端面に対する第２コア２ａ、２ｂの挿入長ｄ１、ｄ２を調整できる位置に配置され、第１コア１ａ、１ｂの軸方向（図７では長手方向）に延びる。また、ナット７ｃ、７０ｃがボールねじ７ｂ、７０ｂに取り付けられ、ナット７ｃ、７０ｃに第２コア２ａ、２ｂが取り付けられる。モータ７ｄ、７０ｄの回転によって、ボールねじ７ｂ、７０ｂは回転し、ナット７ｃ、７０ｃは第１コア１ａ、１ｂの軸方向に移動し、挿入長ｄ１、ｄ２が調整される。

インダクタ１０が製品に搭載された後であっても、駆動機構７によって、必要に応じて第２コア２ａ、２ｂの挿入長ｄ１、ｄ２を変更し、インダクタンス値を変更することができる。なお駆動機構７はボールねじ機構に限定されない。例えば、ドライバによってねじを回転させて、第２コア２ａ、２ｂの位置を変更することができる機構を使用してもよい。
上記の実施形態、変更例１及び変更例２では、二つの第２コア２ａ、２ｂの挿入長ｄ１、ｄ２が同じである場合を例示したが、必ずしも挿入長ｄ１、ｄ２が同じである必要はなく、挿入長ｄ１、ｄ２を異なる値にすることも可能である。その場合、より細やかなインダクタンス値の調整が可能となる。

今回開示した実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。各実施例にて記載されている技術的特徴は互いに組み合わせることができ、本発明の範囲は、特許請求の範囲内での全ての変更及び特許請求の範囲と均等の範囲が含まれることが意図される。

１ａ、１ｂ 第１コア ２ａ、２ｂ 第２コア ３ 放熱板 ４ 巻線 ５ａ、５ｂ 樹脂部材 ７、７０ 駆動機構 １０ インダクタ

Claims (5)

1. 巻線によって形成されるコイル部が設けられ、該コイル部の軸心に交差する方向に間隔を空けて配置された複数の第１コアと、
   該複数の第１コアの間に少なくとも一部が挿入された第２コアと
   を備え、
   前記コイル部は樹脂部材によってモールドされている
   インダクタ。
2. 前記第１コアを冷却する放熱部を備える
   請求項１に記載のインダクタ。
3. 前記第１コアは湾曲している
   請求項１又は２に記載のインダクタ。
4. 前記第２コアを前記コイル部の軸方向に沿って移動させる駆動機構を備える
   請求項１から３のいずれか一つに記載のインダクタ。
5. 巻線によって形成されるコイル部が設けられた複数の第１コアを、前記コイル部の軸心に交差する方向に間隔を空けて配置し、
   前記コイル部を樹脂部材によってモールドし、
   前記複数の第１コアの間に第２コアの少なくとも一部を挿入する
   インダクタの製造方法。

Images