JP4999028B1 - インピーダンス素子 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な製造方法で、１つの磁性体で、磁気結合を抑制し、かつ直流重畳特性を向上するオーディオ用デジタルアンプに使用可能な実装面積の小さいインピーダンス素子を提供する。
【解決手段】略直方体状の１つの磁性体（２）と、前記磁性体の底面に対して垂直な、相対する長手方向の側面（２ａ，２ｂ）間を独立かつ平行に貫通している１対の第１貫通孔（３ａ，３ｂ）と、前記第１貫通孔にそれぞれ挿通する２本の導体（３ｃ，３ｄ）と、前記導体間にそれらと独立して延びている断面縦長の第２貫通孔（４）と、前記磁性体（２）に挿通している２本の導体（３ｃ，３ｄ）の両端部（３ｅ，３ｆ）を磁性体の下面に沿わせて曲げ加工した面実装端子とからなるインピーダンス素子を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタルオーディオ等の増幅回路などで用いられているノイズフィルタに関する。

出力５Ｗ以上のデジタルオーディオパワーアンプにおいて、音声信号は、矩形波パルスの幅を変化させた搬送波に乗せて送信されるＰＷＭ方式が用いられている。このＰＷＭ方式の搬送波は、３８４ｋＨｚ〜７６８ｋＨｚ前後の周波数であるためそのままスピーカーに入力しても人間の可聴帯域外であるため音声には直接影響ないが、スピーカーケーブルから電源ケーブルへの電磁干渉や輻射ノイズの発生源となる。
従って、一般的にはＩＣの出力側にオーディオ周波数帯域を通過させ、搬送波を阻止するためのＬＣローパスフィルタを挿入している。ＰＷＭ方式の搬送波はディファレンシャルモードとコモンモード両方の成分を含んでいるため、プラス、マイナスの各ラインにそれぞれインダクタ、各ライン−グランド間にそれぞれコンデンサ、ライン間にコンデンサを挿入してＬＣローパスフィルタを構成する必要がある。ＬＣローパスフィルタを構成する部品は１チャンネル当たり５個必要となるため、部品点数が大きくなり、機器小型化の障害となっていた。
一方、５Ｗ未満の低出力デジタルオーディオパワーアンプでは搬送波であるＰＷＭ波の電圧値が低く、また電流値も小さいためＬＣローパスフィルタを使用せずにフェライトチップビーズを用いてノイズ対策を行うフィルタレス方式が採用されている。
しかしながら、出力５Ｗ以上の中出力デジタルオーディオパワーアンプにおいては比較的高電流が流れるため、フェライトチップビーズでは直流重畳特性が悪く、要求されるノイズ対策性能を満足させることが困難であり、フィルタレスが困難となっていた。
したがって、出力５Ｗ以上の中出力デジタルオーディオパワーアンプでフィルタレス方式を行う場合、数アンペア程度の電流値でもディファレンシャルモードとコモンモード両方の実効インピーダンスの直流重畳特性のよいインピーダンス素子が必要である。

このような課題を解決するため、例えば、図５に示した特許文献１のインピーダンス素子１０は、２本の導体１１ａ,１１ｂを２つの磁性体１２ａ,１２ｂにギャップ材１３を設けて挟み込み、磁性体間に空間を作ることによって、１個のインピーダンス素子で２個の機能を持ち、かつ直流重畳特性を向上させ、大電流を流してもインピーダンス素子が破損しない構造となっている。また、特許文献１の技術では、２つの磁性体の間にできる隙間が磁気飽和を抑制する効果がある。

特開２００９−１６７９７号公報

しかし、特許文献１の技術は、２つの磁性体を製造してギャップ材を設けて貼り付けるなど、製造工程が複雑になり生産効率が悪い問題があった。したがって、１つの磁性体で、磁気結合を抑制し、かつ直流重畳特性を向上するインピーダンス素子が必要である。

前記の問題を解決するために、略直方体状の磁性体と、前記磁性体の底面に対して垂直な、相対する長手方向の側面間を独立かつ平行に貫通している１対の第１貫通孔と、前記第１貫通孔のそれぞれに挿通する２本の導体と、前記導体間にそれらと独立して延びている断面縦長の第２貫通孔とからなるインピーダンス素子を構成する。

前記の目的をより効果的に達成するために、前記第２貫通孔は、磁性体の高さＨの２分の１から５分の４の高さとする。

さらに、本発明は、前記課題をより効果的に解決する対応として、略直方体状の磁性体と、前記磁性体の相対する底面に対して垂直な、長手方向の側面間を独立かつ平行に貫通している１対の第１貫通孔と、前記第１貫通孔にそれぞれ挿通する２本の導体と、前記導体間にそれらと独立して延びている断面縦長の第２貫通孔と、前記磁性体に挿通した２本の導体の両端部を下方に曲げ加工した面実装端子とからなるインピーダンス素子を構成する。

前記磁性体は、Ni-Zn系フェライト材であるインピーダンス素子とする。

本発明によると、従来の技術より簡便な方法で、磁気結合と磁気飽和を抑制し、かつ１個の磁性体で面実装インピーダンス素子を製造することができる。

本発明に係るインピーダンス素子の斜視図である。 前記インピーダンス素子の製造に使用する乾式成型の分解斜視図である。 インピーダンス素子の導体挿入前の斜視図である。 インピーダンス素子の導体挿入後の斜視図である。 従来技術のインピーダンス素子の斜視図である。

次に、本発明の好ましい実施形態について説明する。図１に示すように、本発明に係るインピーダンス素子１は、略直方体状の磁性体２と、一対の第１貫通孔３ａ，３ｂと、導体３ｃ，３ｄと、第２貫通孔４とからなる。

前記磁性体２のサイズは、縦A:３〜１５ｍｍ，横B:４〜１０ｍｍ，高さＨ:２〜６ｍｍであり、透磁率８０〜２０００Ｈ／ｍのＮｉ−Ｚｎ系フェライト材からなる。

前記第１貫通孔３ａ，３ｂは、垂直な長手方向の側面２ａ，２ｂ間を独立かつ平行に貫通している。すなわち、第１貫通孔３ａ，３ｂは、１個の略直方体状の磁性体の中において、前記磁性体２の長手方向の（２つの）側面に平行で、かつそれら側面と連通することなく、互いに独立して長手方向に向かって貫通している。
前記導体３ｃ，３ｄは、材料に銅を用い、前記第１貫通孔３ａ，３ｂのそれぞれに挿通し、両端部３ｅ，３ｆは下面に向かって曲げ加工されている。

前記第２貫通孔４は、前記導体間にそれらと独立して延びていて、断面は、縦長であり、縦方向の高さは、前記磁性体の高さＨの２分の１から５分の４を有する。前記高さにすることで、５０〜８０％の磁気結合を抑制することができる。第２貫通孔４の高さが磁性体２の高さＨの２分の１より小さいと磁気結合の抑制率が５０％より低くなるため、ディファレンシャルモードのノイズフィルタとして充分機能しなくなり、磁性体２の高さＨの５分の４より高いと、磁気結合の抑制率は、８０％より高くなるが、インピーダンス素子の強度が小さくなる。したがって、前記第２貫通孔４の縦方向の高さは、前記範囲が望ましい。

以下、インピーダンス素子１の製造方法の実施例について、図面を参照しながら説明する。本発明の製造方法は、次の６つの工程からなる。
（１）原料を混ぜる工程
Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト粉と水とバインダーとをそれぞれ４０〜６０：４０〜６０：２〜１０の重量割合で混合し、ボールミルで５〜２４時間撹拌し、スラリー原料にする。
（２）スプレードライ工程
前記スラリー原料を１２０〜２２０℃の熱風中で噴霧にし、粒径が１０〜２００μｍの粉状の磁性体にする。
（３）乾式成形工程
図２に示すように、上型６、下型８には、突出部９ａ，９ｂ，９ｃを挿入できる貫通孔があり、それぞれが金属ダイス７に挟まれて上下に動作ができる。土台９は、貫通孔形成用の突出部９ａ，９ｂ，９ｃを具備して固定されている。突出部９ａ，９ｂは、それぞれ第１貫通孔３ａ，３ｂを形成し、突出部９ｃは、第２貫通孔４を形成する。前項で形成した粉状の磁性体を、土台９が挿入され、下型８と金属ダイス７に挟まれて磁性体２の金型となっている部分に流し込み、上型６と下型８で上下から加圧して、磁性体２を成形する。加圧成形した後、上型６を金属ダイス７からはずし、さらに下型８を、金属ダイス７の上面に対して水平になるまで上昇させ、下から押し出すように、磁性体２の形の乾式成形品を取り出す。
（４）焼成工程
前記乾式成形品を、徐々に加熱して脱バインダーをおこない、高温炉で９００〜１３００℃で２時間かけて焼成し、磁性体２を得る。
（５）導体挿入工程
図３、図４のように、導体３ｃ，３ｄを磁性体２の第一貫通孔３ａ，３ｂに挿入する。導体３ｃ，３ｄは、所定の長さが磁性体２の内部からはみ出すように磁性体２に挿入される。
（６）導体折り曲げ工程
磁性体２からはみ出した導体の両端部３ｅ，３ｆを下方に折り曲げる。好ましくは、下方に向かって折り曲げ、かつ下面に沿わせて折り曲げる。以上の方法で、図１のインピーダンス素子１を製造する。

従来の技術では、磁気結合を抑制するために、磁性体を２個貼り合わせて使用する必要があったが、本発明では、導体間に第２貫通孔４を設けるだけで、磁気結合を抑制し、２つの磁性体を貼り合わせることなく１つの磁性体で２連インピーダンス素子を製造することができる。また、従来の製造工程では、乾式成型工程で部品数が２倍必要であるため、製造時間が約２倍になり、さらに、導体挿入工程の前に２個の磁性体を貼り合わせる接着工程が必要となる。したがって、本発明は、従来の製造方法に比べて生産性を格段に高めることができる。

本発明を利用すると、簡便かつ効率的に、大電流を要するオーディオ用デジタルパワーアンプに使用する面実装インピーダンス素子を提供できる。

１：インピーダンス素子，２：磁性体，２ａ，２ｂ：側面，３ａ，３ｂ：第１貫通孔，
３ｃ，３ｄ：導体，３ｅ，３ｆ：両端部，４：第２貫通孔，６：上型，７：金属ダイス，８：下型，９：土台，９ａ，９ｂ，９ｃ：突出部，１０：従来技術のインピーダンス素子，
１１ａ，１１ｂ：導体，１２ａ，１２ｂ：磁性体，１３：ギャップ材。

Claims (4)

1. 略直方体状の１個の磁性体（２）と、前記磁性体の底面に対して垂直な、相対する長手方向の側面（２ａ，２ｂ）間を独立かつ平行に貫通している１対の第１貫通孔（３ａ，３ｂ）と、前記第１貫通孔のそれぞれに挿通する２本の導体（３ｃ，３ｄ）と、前記導体間にそれらと独立して延びている断面縦長の第２貫通孔（４）とからなるインピーダンス素子。
2. 前記第２貫通孔の高さは、磁性体の高さＨの２分の１から５分の４である請求項１記載のインピーダンス素子。
3. 略直方体状の１個の磁性体（２）と、前記磁性体の底面に対して垂直な、相対する長手方向の側面（２ａ，２ｂ）間を独立かつ平行に貫通している１対の第１貫通孔（３ａ，３ｂ）と、前記第１貫通孔のそれぞれに挿通する２本の導体（３ｃ，３ｄ）と、前記導体間にそれらと独立して延びている断面縦長の第２貫通孔（４）と、前記第１貫通孔に挿通した２本の導体の両端部（３ｅ，３ｆ）を下方に曲げ加工した面実装端子とからなるインピーダンス素子。
4. 前記磁性体は、Ni-Zn系フェライト材である請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインピーダンス素子。

Images