JP5249052B2 - インダクタ - Google Patents

Description

本発明は、インダクタに関する。

一般に、インダクタは、電流を印加した際に急激な磁気飽和を避け、直流重畳特性を向上させるため、コア部材の磁束の経路にギャップを設け、漏れ磁束の量を調整することが知られている。そして、この隙間が大きいほどインダクタの漏れ磁束が大きくなる一方でインダクタンスは小さくなり、隙間が小さいほどインダクタの漏れ磁束が小さくなる一方でインダクタンスは大きくなるという相関がある。

特許文献１に開示されたインダクタは、２つのＥ型コア同士を向かい合わせ、一方のコアの中脚に設けた孔へもう一方のコアの中脚を一部挿入できるような構成になっている。そして、挿入量の大きさを変えることによりそのインダクタンスを調節し得るようになっている。特許文献２〜４にも、類似の仕組みにより２つのコア間のキャップを調節しえる素子の開示がある。なお、Ｅ型コアは、板状のコア部材の両端の各々に外脚を立設すると共にそれらの両外脚の間に中脚を立設しているタイプのコアを指し示す一般名称である。

特開平０６−２３１９７５号公報 特開平０８−１８６０３０号公報 特開平０９−２７５０１５号公報 特開２００２−７５７４３

ところで、ディスプレイデバイスなどの基板に搭載されるインダクタは、少なくとも数十ｎＨ（ナノヘンリー）刻みでの細かなインダクタンスの調整を行うことが望まれている。しかしながら、特許文献１〜４に開示されたインダクタは、ネジによりコア間のギャップを調整する仕組みになっており、数十ｎＨ刻みでのインダクタンスの調整は到底できないという問題がある。また、この種のインダクタは、コア間を締め付けるボルトやナットなどの部材や、コア間に挟み込むスペーサなどが必須となり、その部品点数が増えて高コスト化を招くという問題がある。

本発明は、このような背景の下に案出されたものであり、多くの部品点数を要しない構成で且つ数ｎＨ刻みのインダクタンス調整を可能としたインダクタを提供することを目的とする。

本発明の好適な態様であるインダクタは、導体と、上記導体を包囲するように向かい合う対向面をそれぞれ有する、第１のコア体および第２のコア体の対向面同士の対向面積を可変とするスライド面を備え、所望の位置にて上記第１のコア体および上記第２のコア体の少なくとも一方を保持する保持部とを備え、この保持部は、２つの平板が部材を交差させ、その交差部分の内側に設けられたひな壇部に、第１のコア体もしくは、第２のコア体を固定することを特徴とする。本発明によると、コア体の一方をひな壇部に固定し、両コア体の上面を合わせた位置から他方のコア体をひな壇の高さ分だけ下方へずらしていくことによりインダクタンスを数十ｎＨ刻みで容易に調整することができる。

この態様において、前記第１のコア体の対向面と前記第２のコア体の対向面の間にスペーサを挟んでもよい。本発明によると、第１のコア体と第２のコア体の対向面同士の距離をスペーサによって確保することによりインダクタンスの大まかな調整を行った上で、対向面積をずらすことによる数十ｎＨ刻みでの調整を行うことができる。

また、前記第１のコア体または前記第２のコア体のうち少なくとも一方のコア体は、板状のコア部材の両端の各々に外脚を立設すると共にそれらの両外脚の間に中脚を立設したＥ型コアであり、上記外脚と中脚の間にできる凹部によって上記導体が包囲されるようにしてもよい。本発明によると、漏れ磁束を比較的少なくすることができる。

本発明によると、多くの部品点数を要しない構成で数ｎＨ刻みのインダクタンス調整を行うことができる。

実施形態にかかるインダクタを成す部品の各々を示す斜視図である。 実施形態にかかるインダクタの完成品を示す斜視図である。 ベースの前面図および上面図である。 第１導線の前面図および右側面図である。 第１コアの上面図、右側面図、および下面図である。 インダクタの組立て工程を示す図である。

符号の説明

１０…インダクタ
２０…ベース（請求項の「保持体」に相当）
２１…底板部
２２…背板部
２３…ひな壇部
２４…孔
２８，２９，６３，６４…溝
４０…第１導線（請求項の「導体」に相当）
４１…上湾曲部
４２…左脚部
４３…右脚部
４４…第１屈曲部
４５…第２屈曲部
５０…第２導線（請求項の「導体」に相当）
６０…第１コア
６１…外側面
６２…内側面（請求項の「対向面」に相当）
６５…浅溝
６６…深溝
７０…第２コア
８１，８２…スペーサ

（発明の実施の形態）
本発明の実施形態について、以下、図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態にかかるインダク１０を成す部品の各々を示す分解斜視図であり、図２は、それらを組み立てたインダクタ１０の完成品を示す斜視図である。なお、これら両図において、ｘ１からｘ２へ向かう方向を前後方向、ｙ１からｙ２へ向かう方向を左右方向、ｚ１からｚ２へ向かう方向を上下方向とする。

図１および図２に示すように、このインダクタ１０は、ベース２０（請求項の「保持部」に相当）、第１導線４０（請求項の「導体」に相当）、第２導線５０（請求項の「導体」に相当）、第１コア６０、第２コア７０、およびスペーサ８１，８２を有している。

ベース２０は、２つの平板の一端の縁部同士を直交するように連結し、その連結部位の内側にひな壇を設けたような形状の部材である。このベース２０は、非磁性の樹脂を材料として形成されている。しかしながら、ベース２０の材質は、非磁性の材質であれば、どのようなものでもよい。第１導線４０は、導線を逆Ｕ字状に曲げ、その曲げられた部位の左右両側の延伸部分の一部区間をさらに前側に曲げたような形状の部材である。第２導線５０の構造は、第１導線４０と同様である。この第２導線５０は、第１導線４０と前後方向を逆にした状態で、つまり、延伸部位の一部区間が後側に曲がったような状態でベース２０に保持される。

第１コア６０は、Ｅ型コアである。Ｅ型コアは、板状のコア部材の両端の各々に外脚を立設すると共にそれらの両外脚の間に中脚を立設したタイプのコアである。第２コア７０の構造は、第１コア６０と同様である。この第２コア７０は、第１コア６０と前後方向を逆にし、第１コア６０と向き合うような状態でベース２０に保持される。そして、それら両コア６０，７０の間には、第１導線４０、第２導線５０、およびスペーサ８１，８２が挟持される。

これら各部品について、さらに詳述する。図３Ａは、ベース２０をｘ１方向から見た前面図である。図３Ｂは、ベース２０をｚ１方向から見た上面図である。ベース２０は、底板部２１と、背板部２２と、ひな壇部２３とを有する。底板部２１は、その上面と下面に挟まれた４つの側面の境界を湾曲させるように削り取った平板状をなしており、上面と下面の間には４つの孔２４ａ〜２４ｄが貫かれている。図３Ｂに示すように、これらの４つの孔２４ａ〜２４ｄは、各々が長方形の頂点をなすような位置関係を持って設けられている。

底板部２１の後端辺には、背板部２２が設けられている。この背板部２２は、平板の左右の両端２５，２６から背板部２２の内側中央寄りの部分にかけてを、底板部２１の後端辺の形状に合わせて前方に湾曲させたような形状をなしている。ひな壇部２３は、底板部２１の上面の前端辺と後端辺の各々からの距離が等しくなるように引いた線分よりも後方（後側半分）を、そのまま上方へ隆起させ、その隆起によりできた前面２７の２箇所を後方に凹ませて溝２８，２９を設けたような形状をなしている。

図３Ｂに示すように、このひな壇部２３の両溝２８，２９は、底板部２１の後方の２つの孔２４ａ，２４ｂと同じ間隔を空けて設けられており、さらに各々の溝２８，２９の深さはそれらの両孔２４ａ，２４ｂのやや後方にまで及び、孔２４ａ，２４ｂの上方を開口させている。また、図３Ａに示すように、本実施形態では、ひな壇部２３のｚ１−ｚ２方向の高さは、背板部２２のｚ１−ｚ２方向の高さの概ね３分の１程度になっている。

図４Ａは、第１導線４０をｘ１方向から見た前面図であり、図４Ｂは、第１導線４０をｙ２方向から見た右側面図である。第１導線４０は、導体金属の１つである銅により形成されており、また、その表面はエナメルなどの絶縁皮膜によって覆われている。上述したように、第１導線４０は、導線を逆Ｕ字状に曲げ、その曲げられた部位の左右両側の延伸部分の一部区間をさらに前側に曲げたような形状をなしている。以降は、この第１導線４０の逆Ｕ字状に曲げられた部位を、「上湾曲部４１」と呼ぶ。また、上湾曲部４１の左端よりも下方の部位を「左脚部４２」と呼び、その右端よりも下方の部位を「右脚部４３」と呼ぶ。

上湾曲部４１は、その左端と右端の間の距離（湾曲の直径）がひな壇部２３の両溝２８，２９の間の幅の距離と等しくなるように曲げられている。左脚部４２および右脚部４３の各々は、上湾曲部４１の両端からｚ２方向に向かって延伸する。そして、第１屈曲部４４にてｘ１とｚ２のベクトルのほぼ中間の向きへ向かって折れ曲がり、その方向に向かって延伸する。さらに、第２屈曲部４５に至ったところでｚ２の向きへ向かい再び折れ曲がり、その方向に向かって延伸する。上湾曲部４１の左右の端から第１屈曲部４４までの距離は、ベース２０のひな壇部２３の上面からその背板部２２の上端までの高さとほぼ同じである。また、第１屈曲部４４から第２屈曲部４５までの距離は、ベース２０の底板部２１の上面からひな壇部２３の上面までの距離とほぼ同じである。

図５Ａは、第１コア６０をｚ１方向から見た上面図である。図５Ｂは、第１コア６０をｙ２方向から見た右側面図である。図５Ｃは、第１コア６０をｚ２方向から見た下面図である。第１コア６０は、Ｍｎ系のフェライトにより形成されている。そして、この第１コア６０は、直方体のあるひとつの面（図１では、ｘ１からｘ２側に向かうと見える面）およびその面と辺を共有する左右両面の境界を湾曲させるように削り取り、上下方向に伸びる２つの溝６３，６４をその反対側の面に設けたような形状をなしている。以降は、左右両面との境界が湾曲されている面を「外側面６１」と呼び、その反対側の面を「内側面６２」と呼ぶ。この内側面６２は、請求項の「対向面」に相当する。

内側面６２の両溝６３，６４は、底板部２１の前方の２つの孔２４ｃ，２４ｄと同じ間隔を空けて連接されている。そして、図５Ａに示すように、第１コア６０の上面の側の両溝６３，６４の深さｄ１は、第１導線４０の直径とほぼ同じになっている。これに対し、図５Ｃに示すように、第１コア６０の下面の側の両溝６３，６４の深さｄ２はより深くなっており（ｄ１＜ｄ２）、ひな壇部２３の溝２８，２９とほぼ同じ程度にまで及んでいる。図５Ｂには、第１コア６０を右側から見たときの内部の溝６３，６４のうち最もｘ１側に位置する最深部が鎖線により記されている。図５Ｂに示すように、第１コア６０の上面部からは、第１導線４０の直径とほぼ同じ深さｄ１の浅溝６５が下面部に向かって延伸している。一方、下面部からは、ひな壇部２３の溝２８，２９とほぼ同じ深さｄ２の深溝６６が上面部に向かって延伸している。そして、浅溝６５は、上湾曲部４１と第１屈曲部４４の間とほぼ同じ距離だけ延伸し、その位置から深溝６６の上端に至るまで深さが徐々に深なっていく。

図１に示すスペーサ８１，８２は、インダクタ１０のインダクタンスの大まかな調整をするための部品であり、０.１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の幅を有する板体であることが望ましい。このスペーサ８１，８２は、非磁性の樹脂等を材質としているが、透磁率が、第１コア６０、第２コア７０と大幅に異なるものをスペーサ８１，８２として用いてもよい。

これらの各部品を組み立てて図１に示すインダクタ１０の完成品を得るまでの手順について、図６を参照しながら説明する。まず、第２コア７０の両溝６３，６４へ、第２導線５０の左脚部４２および右脚部４３を、その上湾曲部４１を上面側から露出させるようにして収容する。この手順と前後させて、ベース２０のひな壇部２３の上面とその背板部２２の前面に接着剤を塗布する。そして、第２コア７０に収容された第２導線５０の左脚部４２および右脚部４３の下端をベース２０の底板部２１の後方の孔２４ａ，２４ｂへそれぞれ挿通し、第２コア７０の下面および外側面６１をひな壇部２３および背板部２２へ押し当てる。ベース２０の上面と第２コア７０の下面はともに平らであり、第２コア７０の外側面６１は、背板部２２と前面と同じ形状に湾曲している。よって、両者の面同士は接着剤によって接着され、第２コア７０がベース２０へ保持される（図６Ａ参照）。

次に、第２コア７０の内側面６２の溝６３，６４の外側の部位に、スペーサ８１，８２をそれぞれ載置する。この手順と前後させて、第１導線４０の左脚部４２および右脚部４３の下端をベース２０の底板部２１の前方の孔２４ｃ，ｄへそれぞれ挿通する（図６Ｂ参照）。

さらに、第１コア６０を、その溝６３，６４へ第１導線４０の左脚部４２および右脚部４３が収容されるようにして被せることにより、第１導線４０、第２導線５０、およびスペーサ８１，８２を第１コア６０と第２コア７０によって挟みこむ。そして、必要に応じ、第１コア６０を、ベース２０の底板部２１に向かってスライドさせる（図６Ｃ参照）。つまり、本来であれば対向状態で完全に重なるはずの第１コア６０および第２コア７０の対向面同士を必要に応じた寸法分だけずらすことにより、その対向面積を減少させる。

これにより、数十ｎＨ刻みでのインダクタンスの調整がなされる。また、第２コア７０の内側面６２と外側面６１の間の距離は、ベース２０のひな壇部２３の上面の後端から前端までの距離と同じか、または、それより大きく設けられている。よって、第２コア７０の下側にはみだした第１コア６０の内側面６２はひな壇部２３の前面２７と対向状態になるが、第１コア６０の下面がベース２０の底板部２１に接するまでスライドさせてインダクタの調整を行うことが可能である。スライドによって第１コア６０の下面とベース２０の底板部２１との距離が理想値に至ると、スライド動作を止めると共に、第１コア６０と第２コア７０の左右および上から接着剤を塗布し、そのまま両者を接着する。このような手順により、図２に示すインダクタ１０が完成する。

以上説明した本実施形態にかかるインダクタ１０は、第１コア６０を第２コア７０に対してスライドさせて両コアの内側面６２同士の対向面積をずらすことにより、インダクタンスを数十ｎＨ刻みでの調整することができる。さらに、ネジを用いずにそのような微妙な調整を行うことができるため、インダクタ１０の本来の用途からすれば必須ではない余分な部品を搭載する必要もなくなり、その製造コストを低く抑えることができる。また、第１コア６０と第２コア７０の間には、スペーサ８１，８２が挟まれている。よって、このスペーサ８１，８２の幅だけ第１コア６０と第２コア７０の間の距離を確保し、インダクタンスの大まかな調整を行うことができる。また、第１コア６０および第２コア７０は、ともにＥ型コアであるため、両者を組み合わせることにより、漏れ磁束の比較的少ない閉磁路型のコアを形成することができる。

（他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態に限定されることなく、種々の変形実施が可能である。

上記実施形態において、第１導線４０および第２導線５０は銅により形成されているが、ステンレス、アルミニウム、鉄などといった他の導体によってそれらを形成していもよい。

上記実施形態において、ベース２０、第１コア６０、および第２コア７０は、マンガン系のフェライトにより形成されているが、パーマロイ、センダスト、鉄、カルボニルなどといった他の磁性材によってそれらを形成してもよい。また、第１コア６０と第２コア７０が別々の材質から構成されていてもよい。

上記実施形態にかかるインダクタ１０は、第１コア６０と第２コア７０の溝によって第１導線４０と第２導線５０を包囲しているが、コアによって包囲される導線は２本に限られない。１本や３本以上の導線を両コアによって包囲するようにしてもよい。また、本発明は、第１コア６０と第２コア７０という２つのＥ型コアを用いてインダクタンスを構成する場合には限られない。例えば、Ｅ型コアの２つの外脚と中脚の間にできる凹部に導線を挿入し、それらの脚をＩ型コアに向けて接合することによってインダクタ１０を形成してもよい。また、Ｅ型コアの代わりに、溝が略中央に１本だけ形成されたＵ型コアを用いてもよい。

上記実施形態にかかるインダクタ１０は、上下方向、つまり、溝２８，２９の伸びる方向に沿って第１コア６０をスライドさせるように構成されている。これに対し、上下方向ではなく左右方向に第１コア６０をスライドさせてインダクタンスを調整するようにしてもよい。要するに、インダクタ１０の組立て工程にて、２つのコアの対向面をほぼ完全に重ねた状態から一方のコア（第１コア６０または第２コア７０）を所定の方向にスライドさせ得るようにさえなっていれば、そのスライドの方向は問わない。しかし、製品寸法を考慮すると、上方向および左右方向に第１コア６０をスライドさせることにより、製品寸法の高さおよび幅が変わってしまうため、第１コア６０のスライドは下方向が望ましい。また、２つのコアの対向面がある程度ずれている状態から、ずれ量が大きくなる向きに向かって第１コア６０をスライドさせるようにして組み立ててもよく、ずれ量が小さくなる向きに向かって第１コア６０をスライドさせるようにして組み立ててもよい。この際、ベース２０には上下左右方向に合わせて、第１コア６０をスライドさせるためのガイドを形成しても良く、このことによって、第１コア６０のスライドが容易となる。

上記実施形態にかかるインダクタ１０は、第１コア６０と第２コア７０の間にスペーサ８１，８２を挟むことにより、大まかなインダクタンスの調整を行った上で、第１コア６０をスライドさせてさらなる微妙な調整を行えるようになっている。これに対し、第１コア６０と第２コア７０の間にスペースを挟むことは必須ではなく、別の部材によって第１コア６０と第２コア７０の間の距離を確保するようにしてもよい。

本発明のインダクタは、電気機器の分野において利用することができる。

Claims (3)

1. 導体と、
   上記導体を包囲するように向かい合う対向面をそれぞれ有する、第１のコア体および第２のコア体と、
   上記第１のコア体および第２のコア体の対向面同士の対向面積を可変とするスライド面を備え、所望の位置にて上記第１のコア体および上記第２のコア体の少なくとも一方を保持する保持部と、
   を備え、
   上記保持部は、
   ２つの平板が部材を交差させ、その交差部分の内側に設けられたひな壇部に、上記第１のコア体もしくは、上記第２のコア体を固定することを特徴とするインダクタ。
2. 前記第１のコア体の対向面と前記第２のコア体の対向面の間にスペーサを挟んでいることを特徴とする請求項１に記載のインダクタ。
3. 前記第１のコア体または前記第２のコア体のうち少なくとも一方のコア体は、板状のコア部材の両端の各々に外脚を立設すると共にそれらの両外脚の間に中脚を立設しているＥ型コアであり、
   上記外脚と中脚の間にできる凹部によって前記導体が包囲される、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のインダクタ。

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