JP3818989B2 - イングクタンス素子 - Google Patents

Description

本発明は、磁気的障害を低減しつつ薄型化を図ったインダクタンス素子に係り、特に電源用トランスに好適なものである。

例えば電源用トランス等として採用されているインダクタンス素子では、コイルが巻き回されたドラムコアに、ポットコア或いはリングコア等が被せられた構造のものが一般に知られており、以下に３つの従来例を具体的に挙げて、背景技術を説明する。

まず、実公昭６０−２５８６４号公報に開示されて第１の従来例とされる図３に示すイングクタンス素子は、上下鍔部１１２Ａ、１１２Ｂを有したドラムコア１１２にコイル１１４を巻き回した後、コアまたはケースであるポット１１６をこのドラムコア１１２に被せることで、閉磁路を構成していた。

さらに、特公昭６１−１８３２８号公報に開示されて第２の従来例とされる図４に示す高周波コイルは、上下鍔部１２２Ａ、１２２Ｂを有したドラムコア１２２にコイル１２４を巻き回した後、キャップコアであるポットコア１２６をこのドラムコア１２２に被せることで、閉磁路を構成していた。そして、このポットコア１２６をドラムコア１２２に対して相対的に上下方向に移動させて磁路を複雑に変化させることで、インピーダンスの調整を可能としていた。

尚、図４に示すこの特公昭６１−１８３２８号公報の構造では、端子板１２８上に設けられた凹部１２８Ａにドラムコア１２２をはめ込んで位置決めする関係から、この凹部１２８Ａの深さ分だけドラムコア１２２の下鍔部１２２Ｂの厚さが、上鍔部１２２Ａの厚さに比べて厚くなっている。

この一方、図５及び図６に示す第３の従来例とされるインダクタンス素子のように、コイル１３４が巻き回されたドラムコア１３２の高さと同じ高さのリングコア１３６をこのドラムコア１３２に被せることで、閉磁路を構成する構造も一般的に採用されている。
実公昭６０−２５８６４号公報 特公昭６１−１８３２８号公報

しかし、近年の電子部品の実装密度の高度化などから、インダクタンス素子を薄型化する要求が強まってきたのに対して、第１の従来例である実公昭６０−２５８６４号公報に示される構造では、厚さが相互に同じ上下鍔部１１２Ａ、１１２Ｂを有したドラムコア１１２にポット１１６を被せた形なので、このポット１１６の厚さ分だけ、インダクタンス素子の高さが高くなり、この近年のインダクタンス素子の薄型化の要求に対応できなかった。

また、第２の従来例である特公昭６１−１８３２８号公報では、電源用トランスと用途が異なる高周波コイルが開示されているだけであり、またこの公報では、ドラムコア１２２及びポットコア１２６の各部分の厚さが厚いだけでなく、ドラムコア１２２とポットコア１２６とを離した構造にせざるを得ず、上記と同様に近年のインダクタンス素子の薄型化の要求に対応することができなかった。

図５及び図６に示す第３の従来例のインダクタンス素子では、上記各公報に示された構造に比べてインダクタンス素子自体の高さを低くできる利点があるものの、ドラムコア１３２とリングコア１３６との間の下側部分だけでなく、これらの間の上側部分にも必ずギャップＧが存在する形になっていた。従って、この上側部分のギャップＧから磁束が多量に漏れ易く、近年の高密度実装された電子機器などでは、インダクタンス素子に近接して配置された電子部品や電気回路に磁気的障害を及ぼすことがあった。

この為、この第３の従来例に関しては、磁気的障害を受け易い電子部品や電気回路からインダクタンス素子を離して配置したり、或いはインダクタンス素子の上面や周面に銅箔シートや磁気シートを装着してインダクタンス素子からの漏れ磁束を低減したりすることで、インダクタンス素子からの漏れ磁束による影響を他の電子部品等に及ぼさないようにする必要があった。

以上の様に、この第３の従来例では、インダクタンス素子の配置の制限により回路実装設計が複雑になったり、インダクタンス素子の上面や周面に銅箔シートや磁気シートを装着する為の材料や工程が必要となってインダクタンス素子そのものの製造コストのアップを招いていた。
本発明は上記事実を考慮し、磁気的障害を低減しつつ薄型化を図ったインダクタンス素子を提供することを目的とする。

請求項１によるインダクタンス素子は、それぞれフランジ状の第１鍔部及び第２鍔部を有し且つコイルが巻き回されたドラムコアと、
底部を有したポットコアと、
を有したインダクタンス素子であって、
ドラムコアの第１鍔部にポットコアの底部を対向する形で、このドラムコアにポットコアを被せると共に、ポットコアの底部の厚さとドラムコアの第１鍔部の厚さとの和を、ドラムコアの第２鍔部の厚さに略等しくしたことを特徴とする。

請求項１に係るインダクタンス素子は、フランジ状の第１鍔部及び第２鍔部を有したドラムコアにコイルが巻き回され、このドラムコアの第１鍔部に底部を対向させた形で、底部を有したポットコアをドラムコアに被せた構成とされている。この際、ポットコアの底部の厚さと、この底部に対向するドラムコアの第１鍔部の厚さとの和が、ドラムコアの第２鍔部の厚さに略等しくなるような形状に、本請求項のポットコア及びドラムコアはなっている。

従って、本請求項によれば、コイルを巻き回したドラムコアに底部を有したポットコアを被せたことで、漏洩磁束が少なくなって、他の電子部品や電気回路に及ぼす磁気的障害が低減されるようになった。これに伴い、インダクタンス素子の上面や周面に銅箔シートや磁気シートを装着することなく、磁気的障害を受け易い他の電子部品等に近接してこのインダクタンス素子を配置可能になった。

この結果として、インダクタンス素子の配置の制限が無くなるのに伴って回路実装設計が複雑にならないだけでなく、インダクタンス素子の上面や周面に銅箔シートや磁気シートを装着する必要がなくなるのに伴って、これらを装着する為の材料や工程が不要となるので、インダクタンス素子自体の製造コストの上昇を招くこともなくなる。

この一方、ポットコアの底部の厚さとドラムコアの第１鍔部の厚さとの和を、ドラムコアの第２鍔部の厚さと略等しくしたことで、インダクタンス素子の上下部分それぞれにおける磁束密度の分布が相互に等しくなった。つまり、上下部分の磁束密度の分布が相互に等しい最適な磁気設計のインダクタンス素子となった結果、少なくとも第３の従来例と同等にインダクタンス素子の薄型化が可能となった。

以上より本請求項によれば、漏洩磁束を少なくして磁気的障害が低減されると共に、薄型化が図られた例えば電源用トランスとして最適なインダクタンス素子が得られることになる。

請求項２に係るインダクタンス素子によれば、請求項１のインダクタンス素子と同様の構成の他に、ポットコアの底部の厚さとドラムコアの第１鍔部の厚さとが相互に略同一とされたという構成を有している。

従って、本請求項によれば、ポットコアの底部の厚さとドラムコアの第１鍔部の厚さとを相互に略同一とすることで、ポットコアの底部及びドラムコアの第１鍔部の最低限の厚みを確保してこれらの部分の抗折強度を維持しつつ、請求項１の作用効果を確実に奏することができる。

請求項３に係るインダクタンス素子によれば、請求項１のインダクタンス素子と同様の構成の他に、ポットコアの底部とドラムコアの第１鍔部とを密着させて相互に固定したという構成を有している。

従って、本請求項によれば、ポットコアの底部とドラムコアの第１鍔部とがより一体的な構造になる結果として、インダクタンス素子の上下部分の磁束密度の分布が相互により確実に等しくなって、一層適切な磁気設計となるので、請求項２と同様に請求項１の作用効果を確実に奏することができるようになった。

本発明によれば、磁気的障害を低減しつつ薄型化を図ったインダクタンス素子を提供することが可能となる。

以下、本発明に係るインダクタンス素子の一実施の形態を図１及び図２に示し、これらの図面に基づきこの一実施の形態を説明する。
本実施の形態に係るインダクタンス素子１０の本体部分をフェライト製のドラムコア１２が構成しており、このドラムコア１２の上下方向中央部を形成する円筒状部分に、図１に示すように、例えば一次側及び二次側の捲線から成るコイル１４が巻き回されている。尚、このコイル１４の端部は、それぞれドラムコア１２の下部に配置されたベース部材１６の端子１６Ａに、半田等によって固定されている。

そして、図１及び図２（Ａ）に示すこのドラムコア１２の上下方向両端部には、それぞれフランジ状で相互に同一径の第１鍔部である上鍔部１２Ａ及び第２鍔部である下鍔部１２Ｂが備えられている。但し、本実施の形態のドラムコア１２は、その上鍔部１２Ａの厚さＴＵと下鍔部１２Ｂの厚さＴＤが相互に異なった構造になっていて、下鍔部１２Ｂの厚さＴＤは０．６ｍｍとされるのに対して、上鍔部１２Ａの厚さＴＵはその半分の０．３ｍｍとされている。

さらに、本実施の形態では、フェライト製で底部１８Ａを有した構造の図１及び図２（Ｂ）に示すポットコア１８が、捲線済みのこのドラムコア１２の上部側から、図１及び図２（Ｃ）に示すように被せられており、このポットコア１８の外周面に形成された切欠部１８Ｃを介して、コイル１４の端部がベース部材１６の端子１６Ａ側に引き出された構造になっている。

つまり、ドラムコア１２の上鍔部１２Ａにポットコア１８の底部１８Ａを対向させる形で、ドラムコア１２にポットコア１８を被せ、上鍔部１２Ａの上面と底部１８Ａの下面との間がフィラーの入っていない接着剤２０を介して密着されて、これらが相互に固定された構造になっている。

これに伴って、本実施の形態では、ポットコア１８とドラムコア１２との間のギャップＧは、ドラムコア１２の下鍔部１２Ｂ側のみに存在することになり、そのギャップＧの大きさは、リングコア１３６とドラムコア１３２とを組み合わせた第３の従来例の例えば約２倍の大きさになっている。

尚、本実施の形態のポットコア１８の底部１８Ａの周囲には、ドラムコア１２の上鍔部１２Ａの外径より若干大径の位置決め用の段部１８Ｂが形成されていて、このポットコア１８とドラムコア１２とが相互にほぼ同軸状の位置関係で、これらの相互間が固定されている。

また、例えばこのポットコア１８の高さは約３ｍｍであり、外径は約５．４ｍｍであり、さらに底部１８Ａの厚さＴＢは、ドラムコア１２の上鍔部１２Ａの厚さＴＵと同一の０．３ｍｍとされている。従って、本実施の形態のインダクタンス素子１０では、ポットコア１８の底部１８Ａの厚さＴＢとドラムコア１２の上鍔部１２Ａの厚さＴＵとの和が、ドラムコア１２の下鍔部１２Ｂの厚さＴＤに略等しくなっていて、ポットコア１８の底部１８Ａの厚さＴＢ：ドラムコア１２の上鍔部１２Ａの厚さＴＵ：ドラムコア１２の下鍔部１２Ｂの厚さＴＤの比率は、１：１：２となっている。

次に、本実施の形態に係るインダクタンス素子１０の作用を説明する。
本実施の形態に係るインダクタンス素子１０は、それぞれフランジ状の上鍔部１２Ａ及び下鍔部１２Ｂを有したドラムコア１２にコイル１４が巻き回され、このドラムコア１２の上鍔部１２Ａに底部１８Ａを対向させた形で、底部１８Ａを有したポットコア１８をドラムコア１２に被せた構造とされている。

この際、ポットコア１８の底部１８Ａの厚さＴＢとドラムコア１２の上鍔部１２Ａの厚さＴＵとが相互に同一とされているだけでなく、ポットコア１８の底部１８Ａの厚さＴＢと、この底部１８Ａに対向するドラムコア１２の上鍔部１２Ａの厚さＴＵとの和が、ドラムコア１２の下鍔部１２Ｂの厚さＴＤに略等しくなるような形状に、本実施の形態のポットコア１８及びドラムコア１２はなっている。

従って、本実施の形態によれば、コイル１４を巻き回したドラムコア１２に底部１８Ａを有したポットコア１８を被せたことで、上側部分の漏洩磁束が少なくなって、他の電子部品や電気回路に及ぼす磁気的障害が低減されるようになった。これに伴い、インダクタンス素子１０の上面や周面に銅箔シートや磁気シートを装着することなく、磁気的障害を受け易い他の電子部品等に近接してこのインダクタンス素子１０を配置可能になった。

この結果として、本実施の形態では、インダクタンス素子１０の配置の制限が無くなるのに伴って回路実装設計が複雑にならないだけでなく、インダクタンス素子１０の上面や周面に銅箔シートや磁気シートを装着する必要がなくなるのに伴って、これらを装着する為の材料や工程が不要となるので、インダクタンス素子１０自体の製造コストの上昇を招くこともなくなる。

この一方、ポットコア１８の底部１８Ａの厚さＴＢとドラムコア１２の上鍔部１２Ａの厚さＴＵとの和を、ドラムコア１２の下鍔部１２Ｂの厚さＴＤと略等しくしたことで、インダクタンス素子１０の上下部分それぞれにおける磁束密度の分布が相互に等しくなった。つまり、上下部分の磁束密度の分布が相互に等しい最適な磁気設計のインダクタンス素子１０となった結果、少なくとも第３の従来例と同等にインダクタンス素子１０の薄型化が可能となった。

以上より本実施の形態によれば、漏洩磁束を少なくして磁気的障害が低減されると共に、薄型化が図られた電源用トランスとして最適なインダクタンス素子１０が得られることになる。さらに、本実施の形態によれば、ポットコア１８の底部１８Ａの厚さＴＢとドラムコア１２の上鍔部１２Ａの厚さＴＵとを相互に同一としたことで、ポットコア１８の底部１８Ａ及びドラムコア１２の上鍔部１２Ａの最低限の厚みを確保して、これらの部分の抗折強度を維持することも可能となった。

他方、第３の従来例では、ドラムコア１３２とリングコア１３６との間のギャップＧが、このドラムコア１３２の上鍔部１３２Ａ側及び下鍔部１３２Ｂ側の２箇所に存在するものの、本実施の形態では、ドラムコア１２の下鍔部１２Ｂとポットコア１８との間の１箇所だけに、ギャップＧが存在することになる。この為、本実施の形態では、ポットコア１８とドラムコア１２の下鍔部１２Ｂとの間のギャップＧを、第３の従来例のドラムコア１３２とリングコア１３６との間に生じるギャップＧに比べて、２倍の大きさとすることで、第３の従来例と同等のインダクタンス値が得られるようになった。

さらに、本実施の形態では、ポットコア１８の底部１８Ａとドラムコア１２の上鍔部１２Ａとを密着させて相互に固定したことで、これらポットコア１８の底部１８Ａとドラムコア１２の上鍔部１２Ａとがより一体的な構造になる結果として、インダクタンス素子１０の上下部分の磁束密度の分布が相互により確実に等しくなって、一層適切な磁気設計になる。

尚、上記実施の形態において、ドラムコア１２の下鍔部１２Ｂの厚さＴＤを０．６ｍｍとし、ポットコア１８の底部１８Ａの厚さＴＢ及び、ドラムコア１２の上鍔部１２Ａの厚さＴＵをそれぞれ０．３ｍｍとしたが、下鍔部１２Ｂの厚さＴＤを０．６ｍｍとしたままで、ポットコア１８の底部１８Ａの厚さＴＢ及び、ドラムコア１２の上鍔部１２Ａの厚さＴＵをそれぞれ０．２〜０．４ｍｍの範囲の厚さとしても良い。但し、これらの寸法は一例であり、他の厚さ寸法としても良い。

本発明の一実施の形態に係るインダクタンス素子を示す断面図である。 本発明の一実施の形態に係るインダクタンス素子の組立を示す説明図であって、（Ａ）はコイルが巻き回された状態のドラムコアの斜視図であり、（Ｂ）はポットコアの別の方向から見た斜視図であり、（Ｃ）はドラムコアにポットコアを被せた状態を示す斜視図である。 第１の従来例に係るインダクタンス素子を示す断面図である。 第２の従来例に係る高周波コイルを示す断面図である。 第３の従来例に係るインダクタンス素子を示す断面図である。 第３の従来例に係るインダクタンス素子の組立を示す説明図であって、（Ａ）はコイルが巻き回された状態のドラムコアの斜視図であり、（Ｂ）はリングコアの斜視図であり、（Ｃ）はドラムコアにリングコアを被せた状態を示す斜視図である。

符号の説明

１０ インダクタンス素子
１２ ドラムコア
１２Ａ 上鍔部（第１鍔部）
１２Ｂ 下鍔部（第２鍔部）
１４ コイル
１８ ポットコア
１８Ａ 底部

Claims (3)

1. それぞれフランジ状の第１鍔部及び第２鍔部を有し且つコイルが巻き回されたドラムコアと、
   底部を有したポットコアと、
   を有したインダクタンス素子であって、
   ドラムコアの第１鍔部にポットコアの底部を対向する形で、このドラムコアにポットコアを被せると共に、ポットコアの底部の厚さとドラムコアの第１鍔部の厚さとの和を、ドラムコアの第２鍔部の厚さに略等しくしたことを特徴とするインダクタンス素子。
2. ポットコアの底部の厚さとドラムコアの第１鍔部の厚さとが相互に略同一とされたことを特徴とする請求項１記載のインダクタンス素子。
3. ポットコアの底部とドラムコアの第１鍔部とを密着させて相互に固定したことを特徴とする請求項１記載のインダクタンス素子。
   

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