JP4644961B2

JP4644961B2 - インダクタンス素子

Info

Publication number: JP4644961B2
Application number: JP2001101247A
Authority: JP
Inventors: 孝松岡; 大吾大野
Original assignee: Nippon Chemi Con Corp
Current assignee: Nippon Chemi Con Corp
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2021-03-30
Also published as: JP2002299126A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チョークコイル等のインダクタンス素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄系アモルファス合金リボンのような磁性リボンを巻回し、中空部を有するコアにリード線を貫通したインダクタンス素子としては、特開平８−１７２０１９号公報等に開示されたものが知られている。
【０００３】
このインダクタンス素子は、磁性合金箔帯を巻回したトロイダル状コアと、このトロイダル状コアを収容するケースと、上記トロイダルコアおよびケースを貫通するリードとからなり、このリード線を回路基板など表面実装する被接合体に固定させる構造を有している。
【０００４】
このインダクタンス素子は、上記被接合体からの剥離防止を意図しており、上記リード線先端部は、被接合体表面と平行になるように構成されている。
【０００５】
また、このインダクタンス素子では、リード線断面の最長長さは、トロイダルコアの内径の０．８倍から１．２倍が好適であるとされる。このインダクタンス素子では、トロイダルコアにリード線を挿入した状態で、トロイダルコアを熱処理することにより、歪を発生させ、リード線をトロイダルコアに固定する。
【０００６】
また、上記公報では、ケースとトロイダルコアの間に隙間が存在すると、トロイダルコアが動くとして、トロイダルコアとケースとの間をグリース、接着剤、樹脂などで固定する必要性が指摘されている。
【０００７】
しかし、上記従来の技術においては、リード線を流れる電流とコアとの相互作用によって発生する振動、その振動によるケースの振動、あるいは、これらの振動によって発生する騒音等に対する配慮がなされていなかった。
【０００８】
そのため、例えば鉄系アモルファス金属からなる磁性リボンを巻回した巻回型コアでは、リード線に電流を流したときに巻回コアが励磁され、この励磁により磁歪が生じ、振動が生じやすかった。この振動が可聴周波数領域である場合には、振動が騒音として周囲に伝播することがあった。また、そのインダクタンス素子が回路基板等の被接合対象に接合されている場合に、周囲の部品を振動させて被接合対象の動作特性の劣化を招くことがあった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来の技術の問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の課題は、巻回コアとリード線とを備えるインダクタンス素子において、リード線を流れる電流による振動あるいは、素子外部への騒音を低減することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。すなわち、本発明のインダクタンス素子は、磁性リボンを巻回して形成した中空部（３）を有する巻回コア（１）と、巻回コア（１）を収納する中空部（５）を形成する筒部とその筒部両端において巻回コア（１）両端の側面に対向し上記中空部（５）の蓋部を形成する金属の側壁部材（９）とを有し巻回コア（１）を密閉するケース（４）と、巻回コアの中空部（３）を貫通し、上記各側壁部材（９）に両端を接続されるリード線（２）とを備えたインダクタンス素子であり、側壁部材（９）は、上記筒部の両端部において筒部外面方向に延長する縁部（９Ａ乃至９Ｄのいずれか１以上）を有しており、その縁部（９Ａ）が筒部外面の被接合対象への導電性接触部を形成するものである。
【００１３】
また、上記ケースは、巻回コア（１）の外観形状に適合する収納空間（５）を有しており、その収納空間内面と巻回コア（１）の外面との間に隙間を設けてもよい。このような構成により、巻回コア（１）の振動がケース（４）に伝達されず、騒音が低減される。
【００１５】
上記磁性リボンとして鉄系アモルファス合金リボンを用いてもよい。この鉄系アモルファス金属リボンとして、Ｆｅ−Ｂ，Ｆｅ−Ｂ−Ｃ，Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃ，Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃｒ，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ等の鉄系アモルファス金属を例示することができる。
【００１６】
上記の鉄系アモルファス金属の中で特に好適なものとしては、Ｆｅ_XＳｉ_YＢ_ZＭ_Wを例示できる。ここで、Ｘ＝５０〜８５、Ｙ＝１〜１５、Ｚ＝５〜２５（Ｘ、Ｙ、Ｚはいずれも原子％を表す）の範囲である。また、ＭはＣｏ、Ｍｎ、Ｃ、Ａｌ、Ｐ等の一種または二種以上の組合せからなる金属で、Ｗ＝０〜５原子％のものを例示できる。
【００１７】
鉄径アモルファス金属は、励磁されたときの磁歪が大きく、振動を起こしやすい素材であるが、上記の構成とすることにより、振動が伝達されず、騒音を低減させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係るインダクタ素子を説明する。
【００１９】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係るインダクタンス素子を図１および図２の図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１はこのインダクタンス素子の構造を示す図であり、図２は、このインダクタンス素子の発音量特性の測定結果を示す図である。図１に示すように、このインダクタンス素子は、中空部３を有する環状のコア１に、リード線２を貫通させた構造を有している。コア１とリード線２との間を固定する支持材は設けず、コア１は、リード２に沿って、回動および摺動自在である。
【００２１】
コア１は、米国アライドシグナル社製の鉄基非晶質磁性合金箔帯の片側表面に、Sb₂O₅の微粉をコーディングした後、直径１．８ｍｍの巻軸で巻回し、内径（直径、以下同様）１．８ｍｍ、外径（直径、以下同様）８．２ｍｍ、長さ１５ｍｍの寸法で製作した。
【００２２】
コアの巻き終わり部分は、スパーク溶接で固定した。このコア１をキュリー温度以上、結晶化温度以下の温度、具体的には摂氏４３５度で２時間熱処理した。
【００２３】
このコア１の中空部３に直径１．８ｍｍのリード線を挿入し、素子Ｌ１を製作した。また、上記コアと同一形状、同一材質のコアに直径１．６ｍｍのリード線を挿入し、素子Ｌ２とした。また、上記コアと同一形状、同一材質のコアに直径１．０ｍｍのリード線を挿入し、素子Ｌ３とした。
【００２４】
したがって、素子Ｌ１では、中空部３の内壁３Ａとリード線２の外面２Ａとの間に隙間がない。また、素子Ｌ２およびＬ３においては、中空部３の内壁３Ａとリード線２の外面２Ａとの間に、各々、０．１ｍｍおよび０．４ｍｍの隙間が生じている。
【００２５】
この３種類のインダクタンス素子に下記表１に示す測定条件の電流を供給し、素子からの発音量をマイクロフォンで測定した。
【００２６】
【表１】

図２に、測定結果を示す。図２は、横軸が供給電流の測定周波数であり、縦軸が発音量である。また、図２において、中リードφ1.8、1.6、および1.0の折れ線グラフは、それぞれ、リード線直径１．８ｍｍの素子Ｌ１、リード線直径１．６ｍｍの素子Ｌ２、およびリード線直径１．０ｍｍの素子Ｌ３における測定結果を示している。
【００２７】
図２より、コア１の内径（１．８ｍｍ）より、リード線直径が小さい素子において、発音量が小さいことが分かる。例えば、周波数が１４００Ｈｚでは、素子Ｌ１における３３(ｄＢ)と比較して、素子Ｌ２、素子Ｌ３いずれについても、３１（ｄＢ）に発音量が低減している。
【００２８】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係るインダクタンス素子を図３から図６の図面に基づいて説明する。図３はこのインダクタンスの構成要素を明示する分解図であり、図４はこのインダクタンス素子の構造を示す断面図であり、図５は、このインダクタンス素子の発音量特性の測定結果を示す図であり、図６は本実施形態の変形例に係るインダクタンス素子の構造を示す断面図である。
【００２９】
上記第１実施形態においては、中空部３を有するコア１にリード線２を貫通させたインダクタンス素子の発音量特性について説明した。本実施形態においては、第１実施形態に示したコア１を収納する密閉構造のケース４を備えたインダクタンス素子について説明する。本実施形態において、このケース４以外の構成については、第１実施形態と同様である。そこで、同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３０】
図３に示すように、このインダクタンス素子は、コア１とリード線２とからなる第１実施形態のインダクタンス素子と同様の構造の素子をＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂製のケース４および電極９で密閉した構造を有している。ケース４は、４つの側壁４Ａ−４Ｄと、開口部６を有する２つの端部面とから構成される。
【００３１】
ケース４の中空部６には、コア１とリード線２とからなる素子が挿入される。このケース４の両端部で電極９とリード線２をはんだ付けし、ケース４と電極９とを接着材で固定し、本実施形態におけるインダクタンス素子が製作される。
【００３２】
電極９は、ケース４の端部面をカバーする底部壁と、その底部壁を屈曲して底部壁に立設される４つの側壁９Ａ−９Ｄを有している。４つの側壁９Ａ−９Ｄは、ケース４の側壁４Ａ−４Ｄに接着材で固定され、ケース４を密閉する。
【００３３】
また、この側壁９Ａ−９Ｄは、ケース４の側壁４Ａ−４Ｄにおいて導電性の接触部を形成する。これにより、任意の側壁４Ａ−４Ｄにおいて表面実装可能なインダクタンス素子が構成される。
【００３４】
なお、はんだ付けを容易にするためケース４の底部壁の中央付近にリード線を貫通させる開口９Ｅを設けてもよい。
【００３５】
図４に、このインダクタンス素子の断面図を示す。図４に示すように、ＰＰＳ樹脂製のケース４は、中空部５と開口部６を有している。リード線を貫通させたコア１は、開口部６を通って、中空部５に収容される。
【００３６】
さらに、ケース４は、１対の電極９により両側から開口部に蓋をされる。このとき、電極９とリード線２は、はんだ１０によりはんだ付けされる。
【００３７】
さらに、電極９は接着剤１１により、ケース４に固定される。その結果、コア１とリード線２とからなるインダクタンス素子は、ケース４と電極９によって密閉される。
【００３８】
なお、図４において、ケース４の中空部５の内径は１１．５ｍｍ、コア１の外形は１１ｍｍ、コア１の中空部３の内径は１．８ｍｍ、リード線２の外形は１．６ｍｍである。
【００３９】
図５に、この図３のインダクタンス素子に対する測定結果を示す。図４において、“密閉構造あり”と示した折れ線グラフは、図４に示した構造のインダクタンス素子における発音特性を示している。
【００４０】
また、“密閉構造なし”と示した折れ線グラフは、図４の構造において、接着材１１を使用せず、電極９とケース４とを固定しない構成としたインダクタンス素子の発音量特性を示している。
【００４１】
図５に示すように、ケースを密閉構造とし、リード線２の振動を抑制したことより、発音量の低下が認められる。この例では、周波数１４００（Hz）において、発音量は、約３６．５(dB)から２７．５（dB）に低下した。
【００４２】
上記のように、本実施形態では、中空部５を有するケース４の開口部６から素子を挿入して密閉構造のインダクタンス素子を製作した。しかし、本発明の実施はこのような構成や手順には限定されない。
【００４３】
図６に、左右の部品４Ａ、４Ｂを組み合わせて、ケース４を組み立てる例を示す。このケース４は、左右の部品４Ａ、４Ｂの接合部を接着剤１１により接着して製作した。このような構成にすることで、ケース４の開口部６の内径は、リード線の外径程度にまで小さくすることができ、密閉効果をさらに高めることができる。
【００４４】
また、ケース４を長手方向に平行な断面で分割した部品から構成してもよい。また、底部に側壁を立設した、開口端を有する筒部と、その筒部の開口端を密閉する蓋部とからケース４を構成してもよい。また、ケース４Ａと４Ｂとを接着材でなく超音波溶着で接合してもよい。また、ケース４にＰＰＳ以外の樹脂、樹脂以外の材料を用いてもよい。
【００４５】
上記実施形態では、図３に示したように電極９は、ケースの両端面をすべてカバーした。しかし、本発明の実施は、このような構成には限定されない。例えば、電極９として、ケース４の開口部６をカバーする寸法の電極部材とケース側面（４Ａ−４Ｄ）のいずれかへ延長されるコンタクト部（９Ａ−９Ｄ）のいずれかがあれば、表面実装型のインダクタンス素子を構成できる。
【００４６】
上記実施形態では、電極９を表面実装型のインダクタンス素子においてコア１とリード線を密閉する例を示した。しかし、本発明の実施は、このような構成には限定されない。例えば、ケース４の端部を樹脂で密閉し、リード線４をケースから密閉状態で貫通する構造のインダクタンス素子においても、発音量を低減することができる。
【００４７】
＜第３実施形態＞
本実施形態では、図３および図４に示したインダクタンス素子において、接着材１１による密閉構造を設けないで、コア１の外径が異なる２種類のインダクタンス素子を製作した。そして、コア１とケース４との接触による騒音への影響を測定した。
【００４８】
すなわち、本実施形態では、開口部６の内径が８．２ｍｍのケース４に、外形８．２ｍｍ長さ１５ｍｍのコア１を有するインダクタンス素子を挿入した素子Ｌ４と、そのコアの外径を７．６ｍｍのとした素子Ｌ５とを製作した。
【００４９】
この場合、素子Ｌ４においては、コア１の外形表面はケース４の中空部５の内面に密接する。一方、素子Ｌ５においては、コア１の外形表面とケース４の中空部５の内面との間で０．３ｍｍの隙間が存在する。
【００５０】
このような２つの素子について、第１実施形態と同様の手順により、２つの素子の発音量を測定した。
【００５１】
図７に、測定結果を示す。図７で、符号（△）で示されるファイ8.2-ファイ1.8-15のグラフは、コア１とケース４とが密着した素子Ｌ４に対する測定結果である。一方、符号（●）で示されるファイ7.6-ファイ1.8-15のグラフは、コア１とケース４との間に隙間が存在する素子Ｌ５に対する測定結果である。
【００５２】
図７のように、測定したすべての周波数の範囲において隙間のある素子Ｌ５において、隙間のない素子Ｌ４の場合と比較して発音量が約１５（dB）低減した。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、巻回コアとリード線とを備えるインダクタンス素子において、振動や素子外部への騒音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態におけるインダクタンス素子の構造を示す図
【図２】インダクタンス素子の発音量特性の測定結果
【図３】本発明の第２実施形態におけるインダクタンスの構成要素を明示する分解図
【図４】インダクタンス素子の構造を示す図
【図５】インダクタンス素子の発音量特性の測定結果
【図６】第２実施形態の変形例に係るインダクタンス素子の構造を示す断面図
【図７】第３実施形態に係るインダクタンス素子の発音量特性の測定結果
【符号の説明】
１コア
２リード線
３中空部
４ケース
５中空部
６開口部
９電極
１１接着材

Claims

磁性リボンを巻回して形成した中空部を有する巻回コアと、前記巻回コアを収納する中空部を形成する筒部とその筒部両端において前記巻回コア両端の側面に対向し前記中空部の蓋部を形成する金属の側壁部材とを有し前記巻回コアを密閉するケースと、前記巻回コアの中空部を貫通し、前記各側壁部材に両端を接続されるリード線とを備え、前記側壁部材は、前記筒部の両端部において筒部外面方向に延長する縁部を有しており、その縁部が筒部外面の被接合対象への導電性接触部を形成するインダクタンス素子。
前記ケースは、前記巻回コアの外観形状に適合する収納空間を有しており、前記収納空間内面と前記巻回コアの外面との間に隙間を設けた請求項１記載のインダクタンス素子。
磁性リボンとして鉄系アモルファス合金リボンを用いたことを特徴とする請求項１又は２に記載のインダクタンス素子。