JP4825465B2 - 磁気素子 - Google Patents

Description

本発明は、磁気素子に関する。

従来から知られる磁気素子の代表的な構造は、例えば、特開２００５−１０９１８１号に開示されるように、磁性体からなる柱状の芯材の外周に導電線を巻き回して巻装した構造になっている。

特開２００５−１０９１８１号公報（図１参照）

一方、芯材は、導電線を巻き回す際の作業性の向上等の観点から、ある程度の太さが必要である。このため、磁気素子の太さが太くなってしまい、磁気素子を電気機器等へ配置する際に、配置スペースの確保が困難になるという問題がある。

本発明は上記の事情に基づきなされたもので、配置スペースを小さくできる磁気素子を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、第１の平板および第２の平板のうち少なくとも一方は、第１の平板が第２の平板の表裏に交互に編み込まれるように第２の平板の螺旋構造内に挿入されることができる可撓性を有し、第２の平板の螺旋形状は、幅方向左右から交互に形成される間隙部であって、間隙部の前後方向の両側が互いに接触しない幅を有する間隙部により形成され、間隙部同士が前後方向に重なる部分の左右方向の幅は、第１の平板の左右方向の幅よりも長く、第２の平板は、表面を絶縁性の膜で被覆されることとする。このように構成とすると、第１の平板および第２の平板の両方が平板状を呈するため、磁気素子を薄く形成することができる。

また、他の発明は、第１の平板および第２の平板は、可撓性を有することとする。このように構成とすると、磁気素子全体が可撓性を有するものとなる。

また、他の発明は、第２の平板は、表面を絶縁性の膜で被覆した構成を有していることとする。このように構成すると、第２の平板の螺旋構造のいずれかの箇所で短絡する危険性を小さくすることができる。

また、他の発明は、磁性体は、磁性粉体を樹脂材にて結合したものであることとする。このように構成すると、磁性体は、可撓性を有し、長手方向および幅方向に撓むことができる。

また、他の発明は、第２の平板には、幅方向左右から交互に切り込みが入れられていることとする。このように構成すると、絶縁被覆処理に際して、切り込み側の縁部にも、絶縁材を漏れなく被覆することができる。

また、他の発明は、磁性体の両端を接続して閉磁路を構成していることとする。このように構成すると、閉磁路を形成する薄い磁気素子を構成することができる。
また、他の発明は、閉磁路は、磁性体と同じ形状の磁性体を、導電体に重ね、各磁性体の両端部を接続することで形成することとする。

本発明によると、磁気素子の配置スペースを小さくすることができる。

（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について、図１から図４に基づいて説明する。図１は、磁気素子１０の全体の構成を示す斜視図であり、図２の（Ａ）は、磁気素子１０の正面図であり、図２の（Ｂ）は、磁気素子１０の平面図である。また、図３は、磁気素子１０の左側面図である。

図１から図３に示すように、磁気素子１０は、第１の平板としての磁性体２０と第２の平板として導電体３０とを有している。

先ず、磁性体２０について説明する。磁性体２０は、フェライトや鉄等の磁性材の粉体をポリエチレン、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ等の樹脂材をバインダとして結合したものであり、矩形の平板状に成型されている。この磁性体２０は、磁性材の粉体が樹脂材をバインダとして結合されているため、可撓性を有し、長手方向および幅方向に撓むことができるようになっている。

次に、導電体３０の構成を図１から図４を参照しながら説明する。図４は、導電体３０の平面図である。図１から図４において、磁性体２０の長さ方向を指す矢印の方向を前方とするとともに、矢印方向前方に向かって右側を右方、左側を左方として以下の説明を行う。

導電体３０は、可撓性を有する薄い板状の矩形の帯状部分３１が、接続部３１Ａにより接続され、全体として板状の螺旋形状を呈している。また、この導電体３０は、銅等の導電材料から形成される。そして、磁性体２０が、図１から図３に示すように、帯状部分３１の表裏を交互に編み込むように導電体３０の螺旋構造内に挿入されている。

具体的には、各帯状部分３１は、左右方向の両端側において、いずれか一端側は前方に隣接する帯状部分３１に接続部３１Ａにより繋がり、他端側は後方に隣接する帯状部材３１に接続部３１Ａにより繋がっている。したがって、導電体３０は、接続部３１Ａが左右方向への折り曲げ部となり全体として略ジグザグ状の帯体を呈している。また、互いに前後に配設される帯状部分３１の間に形成される間隙部３２同士が前後方向に重なる部分３２Ａの長さが、磁性体２０の左右方向の幅２０Ｌよりも長い幅に形成されている。

また、帯状部分３１が可撓性を有することから、導電体３０全体としても可撓性を有している。なお、この導電体３０は、前後方向の両端部である端子部３３，３４（図１、図２および図４において斜線で示す部分）を除いて、表面をエナメル等により絶縁被覆されている。

導電体３０は、交互に、磁性体２０の一方の面と他方の面、すなわち磁性体２０の表面と裏面において、磁性体２０に対して交差するように取り付けられている。つまり、磁性体２０が、各間隙部３２の前後方向に重なる部分３２Ａを前後方向に通されることになる。なお、図２において、図面の表面を磁性体２０の表面、図面の裏面を磁性体２０の裏面とし、図１および図３においては、図面上方を磁性体２０の表面、図面下方を磁性体２０の裏面とする。したがって、導電体３０における磁性体２０と交差する帯状部分３１は、一つおきに磁性体２０の表面側に配置され、一つおきに磁性体２０の裏面側に配置されることになり、磁性体２０は表面と裏面を帯状部分３１に挟み込まれることになる。このように、導電体３０を磁性体２０に取り付けることにより、磁性体２０の周りに導電線が巻き回されたのと同様の構成となる。

ところで、この第１の実施の形態における導電体３０は、例えば、次のようにして製造される。

まず、図５に示すような矩形の薄い銅製の薄板４０に対し、ハッチングで示す切落部４０Ａと４０Ｂを、例えば、プレスによる打ち抜き加工により切り落とす。

切落部４０Ａは、薄板４０の長手方向に延びる一方の辺縁から他方の辺縁に向かって形成される切り込み部として形成されるが、隣接する切落部４０Ａは、互いに切り込みの方向が逆の方向に形成され、また、薄板４０を切断しないように接続部４０Ｃを残すように設定されている。

切落部４０Ｂは、薄板４０の長手方向の両端において、隣接する切落部４０Ａの切り込みが行われる側に残存部４０Ｄを残すように設定される。

以上のように、切落部４０Ａ、切落部４０Ｂ、接続部４０Ｃ，残存部４０Ｄを設定すると、薄板４０から切落部４０Ａを切り落とした部分が間隙部３２として形成される。また、接続部４０Ｃが接続部３１Ａとなる。また、残存部４０Ｄが、端子部３３，３４として形成される。

このように薄板４０から打ち抜かれた導電体３０は、エナメル液等の絶縁塗料が溜められる槽内に浸漬する等の方法により絶縁被覆処理がなされる。切落部４０Ａは、例えば、鋏で切り込みを入れたときのように、切り込み部の両側が接触するような形の切り込みではなく、若干の幅を持たせた切り込みとなっている。そのため、絶縁被覆処理に際して、帯状部分３１の切り込み側の縁部にも、絶縁材を漏れなく被覆することができる。端子部３３，３４の箇所についてはエナメルの被覆を削り落として、導電材を露出させる。

以上のように、磁性体２０が直線状の平板で、導電体３０が螺旋形状の平板であるため、磁気素子１０は、全体として薄く形成されることになる。したがって、磁気素子１０を電気製品等に配置する際に、装置内の配置スペース確保の制限が軽減される。加えて、本実施の形態においては、磁性体２０および導電体３０の両方に可撓性があるため、磁気素子１０も全体としても可撓性を有することになる。したがって、磁気素子１０を、装置内の配置スペース等の形状に沿わせる等して配置することができるので、磁気素子１０の配置スペース等に対する制限がより軽減される。

また、導電体３０の磁性体２０への取り付けは、間隙部３２に磁性体２０を通すのみで足りるので、磁気素子の製造にあたり、磁性体に導電線を巻き回す作業を行うのに比べて、磁気素子の製造工程の簡略化が図られる。

なお、切落部４０Ａの数を多くすると、磁性体２０の長さあたりの帯状部分３１の本数、すなわち、磁性体２０に交差する帯状部分３１の本数が多くなる。逆に切り込み数を少なくすると、磁性体２０の長さあたりの帯状部分３１の数は少なくなる。したがって、切落部４０Ａの数を適宜設定し、磁性体２０の長さあたりの帯状部分３１の本数を設定することにより、磁気素子１０のインダクタンス値等を適宜に設定することができる。また、磁気素子１０の断面積または組成を適宜変更し、インダクタンス値等を適宜に設定することもできる。

また、なお、本実施の形態においては、第１の平板である磁性体２０と第２の平板である導電体３０の両方に可撓性を付与し、磁気素子１０が全体として可撓性を有することとしたが、少なくとも一方に可撓性があればよい。これは、少なくとも一方に可撓性がないと、磁性体２０の厚さを挟んで磁性体２０の表面と裏面に交互に帯状部分３１を配設することができないからである。つまり、磁性体２０の厚さの分だけ、磁性体２０あるいは帯状部分３１が撓むことにより、磁性体２０の表面と裏面に交互に帯状部分を配設することができる。

また、本実施の形態においては、第１の平板を磁性体とし、第２の平板を導電体としたが、これを逆にして、第１の平板を導電体とし、第２の平板を磁性体としてもよい。

上記のように構成される磁気素子１０は、厚さが薄く形成されているので、衣服等の布地に縫い込むことができる。また、磁気素子１０は、可撓性を有しているため、磁気素子１０が縫い込まれた布地の部分において、布地の可撓性が損なわれる度合いを少なくすることができる。

また、磁性体２０の両端部を短絡またはＵ状の磁性体で磁気的に接続すれば、閉磁路が形成されることになる。例えば、磁性体２０と同じ形状の磁性体を、導電体３０の帯状部分の上から重ね、重ね合わせた磁性体と磁性体２０の両端部を接続すれば、閉磁路を形成する薄い磁気素子を構成することができる。

また、導電体３０は、図６の（Ａ）および（Ｂ）に示すように、鋸歯型のジグザク状の導電体５０あるいは波型のジグザグ状の導電体６０としてもよい。なお、導電体５０においては、直線部５１が図１から図５に示す導電体３０の帯状部分３１に相当する。また、導電体６０においては、波の山部６０Ａと谷部６０Ｂを結ぶ曲線部６１が図１から図５に示す導電体３０の帯状部分３１に相当する。

本発明の磁気素子は、インダクタ、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤＥＮＴＩＦＩＣＡＴＩＯＮ）用のアンテナなど磁気素子の分野において、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全体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正面図および平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気素子の左側面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る導電体の平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る導電体の製造方法を示す図である。 本発明の変形例に係る磁気素子を示す正面図である。

１０…磁気素子
２０…磁性体（第１の平板）
３０…導電体（第２の平板）

Claims (5)

1. 平板状の磁気素子であって、磁性体および導電体のいずれか一方を直線状に伸びる第１の平板とし、他方を螺旋形状の第２の平板とし、
   上記第１の平板および上記第２の平板のうち少なくとも一方は、上記第１の平板が上記第２の平板の表裏に交互に編み込まれるように上記第２の平板の螺旋構造内に挿入させることができる可撓性を有し、
   前記第２の平板の螺旋形状は、幅方向左右から交互に形成される間隙部であって、上記間隙部の前後方向の両側が互いに接触しない幅を有する上記間隙部により形成され、
   上記間隙部同士が前後方向に重なる部分の左右方向の幅は、上記第１の平板の左右方向の幅よりも長く、
   前記第２の平板は、表面を絶縁性の膜で被覆される、
   ことを特徴とする磁気素子。
2. 前記第１の平板および前記第２の平板は、可撓性を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気素子。
3. 前記磁性体は、磁性粉体を樹脂材にて結合したものであることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気素子。
4. 前記磁性体の両端を接続して閉磁路を構成していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の磁気素子。
5. 前記閉磁路は、前記磁性体と同じ形状の磁性体を、前記導電体に重ね、各磁性体の両端部を接続することで形成することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の磁気素子。

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