JP5505075B2 - コイル封入圧粉磁心 - Google Patents

Description

本発明は、インダクタ、トランス、その他の電子機器に用いるコイル封入圧粉磁心に関する。

近年、電気、電子機器の小型化が進み、小型（低背）で大電流に対応した圧粉磁芯が要求されている。圧粉磁芯の材料には、従来、フェライト粉末が用いられてきたが、最近は、フェライト粉末に比較して飽和磁束密度が大きく、直流重畳特性が高磁界まで保たれる、大電流を必要とする用途に適した強磁性金属粉末が用いられている。

特許文献１は、空芯コイルを磁性金属粉からなる圧粉成形体内に埋め込み、空芯コイルのエッジ部に接続された端子電極を圧粉成形体の外面に沿って折り曲げ、圧粉成形体表面に形成した端子収納凹部内に収納する構造を提案している。

特開２００３−３０９０２４号公報

この特許文献１では、圧粉成形体の端子収納凹部と平面的に重複する位置で、圧粉成形体から突出させた端子電極を曲折している。つまり、端子収納凹部の幅内に、端子電極の曲折部分が位置している。しかし、この種のコイル封入圧粉磁心は、小型化（低背化）が求められており、端子収納凹部が形成された圧粉成形体の薄肉部において端子電極を曲折すると、端子電極の折り曲げ時に圧粉成形体に力がかかるため、圧粉成形体にクラックが発生しやすい。

本発明は、端子電極を圧粉成形体から引き出したコイル封入圧粉磁心において、端子電極周りの圧粉成形体の強度を向上させ、端子電極の折り曲げ等の加工の際に圧粉成形体にクラックや折れが発生しないようにしたコイル封入圧粉磁心を提供することを目的とする。

本発明は、空芯コイルと、この空芯コイルを埋め込んだ強磁性金属粉の圧粉成形体と、この圧粉成形体内で前記空芯コイルのエッジ部に接続した接続端部及び該接続端部から延長して圧粉成形体外に突出させた外部接続用の端子部を有する端子電極とを備え、この端子電極の端子部が圧粉成形体表面に沿って曲折され、該圧粉成形体表面に形成された端子収納凹部に収納されてなるコイル封入圧粉磁心において、前記圧粉成形体は、前記端子収納凹部を有する薄肉部と、該薄肉部に隣り合う厚肉部とを有し、前記端子電極は、前記圧粉成形体内に埋設された爪部を有し、前記接続端部が前記端子部の幅方向の一方の端部から延出し、前記爪部が他方の端部から延出しており、前記端子電極の接続端部および爪部は、前記圧粉成形体の厚肉部内に位置し、薄肉部とは平面的に重複していないことを特徴としている。

前記空芯コイルと前記端子電極は別部材からなり、該空芯コイルのエッジ部と前記端子電極の接続端部で接合されていることが好ましい。あるいは、前記空芯コイルと前記端子電極は同一部材からなることが好ましい。

本発明のコイル封入圧粉磁心によれば、空芯コイルのエッジ部に接続した端子電極の接続端部が圧粉成形体の圧肉部内に位置しているので、端子電極周りの圧粉成形体の強度が向上し、端子電極の折り曲げ等の加工の際に圧粉成形体にクラックや折れが発生するのを防止できる。

本発明を適用したコイル封入圧粉磁心の第１実施形態を一部透視して示す斜視図である。 図１のコイル封入圧粉磁心の製造に用いる端子電極プレート（端子電極部品）を示す平面図である。 図２の端子電極形状部を拡大して示す図である。 本発明を適用したコイル封入圧粉磁心の製造方法の一工程を示す図である。 図４の次工程を示す図である。 図５の次工程を示す図である。 本発明を適用したコイル封入型圧粉磁心の第２実施形態を一部透視して示す斜視図である。 第２実施形態におけるコイル封入圧粉磁心の製造方法の一工程を示す図である。

図１は、本発明を適用したコイル封入圧粉磁心の一実施形態を示している。コイル封入圧粉磁心１は、空芯コイル２と、この空芯コイル２を埋め込んだ強磁性金属粉からなる圧粉成形体３と、空芯コイル２と電気的に接続した端子電極４とを備えている。

空芯コイル２は、絶縁被膜された導線を螺旋状に巻回して形成され、巻回部２ａの上下面に位置する始端、終端から互いに離間する方向に引き出されたエッジ部（一対の引出端部）２ｂ、２ｂを有している。空芯コイル２の巻き数は、必要なインダクタンスに応じて適宜設定することができる。

圧粉成形体３は、絶縁材をコーティングした強磁性金属粒子からなる磁性粉末を加圧成形して形成され、空芯コイル２の周囲を覆う略直方体状をなしている。この圧粉成形体３は、外部回路との接続に用いる実装面（圧粉成形体表面）３ａに、端子電極４を収納するための端子収納凹部３０を備えている。端子収納凹部３０は、実装面３ａの対向する一対の辺、すなわち、圧粉成形体３の側面３ｂ、３ｃに露出して形成されており、端子電極４の一部を折り曲げて収納できるようになっている。端子収納凹部３０の深さは０．２２５ｍｍ程度であり、この深さ分だけ低背化を図れる。圧粉成形体３に用いる強磁性金属粒子にはＦｅ、Ｆｅ基非晶質合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｓｉ合金等を用いることができ、強磁性金属粒子をコーティングする絶縁材としてはシリコーン樹脂、エポキシ樹脂等を用いることができる。

この圧粉成形体３において、端子収納凹部３０が形成された領域は圧粉成形体３の厚みが小さい薄肉部αとなり、端子収納凹部３０が形成されていない領域は圧粉成形体３の厚みが大きい厚肉部βとなる。

端子電極４は、薄板状の電極プレートを折り曲げ加工により形成したもので、圧粉成形体３の内部に埋設された接続端部４０及び爪部４１と、圧粉成形体３の外に突出させた端子部４２とを有している。接続端部４０及び爪部４１は、端子部４２の幅方向の両端部から延出しており、端子部４２の幅寸法に対応する間隔で離間している。端子部４２の幅寸法は、端子収納凹部３０の幅寸法と同等または若干小さい。図１の破線は折り曲げ線である。

接続端部４０は、圧粉成形体３の厚肉部β内に位置し、この厚肉部βにおいて、圧粉成形体３の側面３ｂまたは３ｃ近傍まで引き出された空芯コイル２のエッジ部２ｂと電気的に接続されている。この端子電極４の接続端部４０と空芯コイル２のエッジ部２ｂの接合（継線）は、例えばスポット溶接により実現できる。

爪部４１は、接続端部４０を位置させた厚肉部βとは薄肉部αを挟んで反対側の厚肉部βに位置し、端子電極４を圧粉成形体３に対して安定に固定するための保持手段として機能する。本実施形態では、接続端部４０と爪部４１が端子部４２の中心位置に関して対称に配置されるように位置決めしてある。この爪部４１は、圧粉成形体３の側面３ｂまたは３ｃに対して所定角度θ（図３）だけ傾斜させてあるので、圧粉成形体３から抜けにくいようになっている。爪部４１と空芯コイル２の電気的な接続はない。なお、この爪部４１は端子電極４が十分な剛性を有している場合や、端子部４２を圧粉成形体３の端子収納凹部３０に接着等の手段で固定すれば省略可能である。

端子部４２は、薄肉部αに隣り合う厚肉部βにおいて、圧粉成形体３の側面３ｂまたは３ｃから突出している。この端子部４２は、接続端部４０及び爪部４１から圧粉成形体３の側面３ｂまたは３ｃに向けて折り曲げた第１の曲折部４２ａと、この第１の曲折部４２ａから圧粉成形体３の実装面３ａの端子収納凹部３０に向けて折り曲げた第２の曲折部４２ｂとからなる。実装面３ａに露出する第２の曲折部４２ｂを介して、圧粉成形体３内の空芯コイル２と外部回路との電気的な接続を実現できる。つまり、端子電極４は、表面実装端子として機能する。

次に、図２〜図６を参照し、本発明を適用したコイル封入圧粉磁心の製造方法の参考例を説明する。

先ず、図２及び図３に示すように、上述の接続端部４０、爪部４１及び端子部４２を含む端子電極形状部４’を多数設けた薄板状の端子電極プレート（端子電極部品）４５を準備する。端子電極形状部４’は、空芯コイル２の設置スペース４５ｂをあけた状態で互いの接続端部４０及び爪部４１が対向するように一対ずつ組み合わされて、支持枠４５ａに連結されている。端子電極プレート４５には、この一対の端子電極形状部４’が所定間隔あけて多数並べられている。

次に、空芯コイル２を多数準備し、図４に示すように、端子電極プレート４５の各端子電極形状部４’の接続端部４０と空芯コイル２のエッジ部２ｂとを接合する。接合には、例えばスポット溶接を用いる。この接合により、多数の空芯コイル２と端子電極プレート４５は一体化され、対応する空芯コイル２と端子電極形状部４’は電気的に接続される。

続いて、絶縁材をコーティングした強磁性金属粒子からなる磁性粉末を準備し、各端子電極形状部４’の端子部４２を露出させた状態で接続端部４０と爪部４１及び空芯コイル２を磁性粉末内に埋め込み、圧縮して圧粉成形体３をそれぞれ形成する。この圧縮成形時には、図示しない下パンチ及び上パンチからなる成形金型を用い、圧粉成形体表面となる面に、各端子部４２の突出位置と平面的に重複しない位置で端子収納凹部３０を形成する。成形金型の下パンチ及び上パンチには、形成したい端子収納凹部に対応する形状の凸部を設けておき、この凸部を介して磁性粉末を圧縮すれば、所望形状の端子収納凹部３０を形成することができる。これにより、図５に示される端子収納凹部３０が実装面（圧粉成形体表面）３ａに形成された圧粉成形体３が得られる。

上記圧粉成形体３において、端子収納凹部３０が形成された薄肉部αは、端子電極形状部４’の端子部４２の突出位置と平面的に重複していない。すなわち、端子電極形状部４’の接続端部４０及び爪部４１は、圧粉成形体３の端子収納凹部３０が形成されていない厚肉部βに位置し、この厚肉部βから端子部４２が突出している。

続いて、図５の破線で示す切断線Iで、端子電極プレートの支持枠４５ａを切り落とす。これにより、各端子電極形状部４’は個々の端子電極４に分割され、空芯コイル２、圧粉成形体３及び端子電極４を有するコイル封入圧粉磁心が多数同時に得られる。

続いて、個々のコイル封入圧粉磁心について、図６に示すように、圧粉成形体３の側面３ｂまたは３ｃの厚肉部βから突出している端子電極４の端子部４２を該側面３ｂまたは３ｃに沿って折り曲げる。この側面３ｂまたは３ｃに沿わせた部分が第１の曲折部４２ａとなる。さらに、この第１の曲折部４２ａを圧粉成形体３の端子収納凹部３０に沿って折り曲げる。端子収納凹部３０に沿わせた部分が第２の曲折部４２ｂである。これにより、図１のコイル封入圧粉磁心１が得られる。

図７及び図８は、本発明を適用したコイル封入圧粉磁心の第２実施形態を示している。この第２実施形態は、空芯コイル２が巻回部２ａの上下面に位置する始端、終端から平行（同一の引き出し方向）に引き出されたエッジ部（一対の引出端部）２ｂ、２ｂを有し、この両エッジ部２ｂの導線の長手方向と端子電極４の接続端部４０の長手方向が互いに９０度交差する位置関係で電気的に接続されている点で、上述の第１実施形態と異なる。両エッジ部２ｂの引き出し方向及び両エッジ部２ｂと接続端部４０の接続部分以外の構成は、第１実施形態と同一である。

このように空芯コイル２の両エッジ部２ｂを同一向きに引き出せば、両エッジ部２ｂを互いに離間させるように引き出した第１実施形態に比べて導線を約半周余分に巻回させることが出来るので、ターン数を約０．５Ｔ多く取ることが可能である。また、両エッジ部２ｂを空芯コイル２の巻回部２ａの外側に位置させることが可能となる（図８参照）ため、端子電極４の端子部４２の幅寸法をより広く確保でき、外部回路基板に本コイル封入圧粉磁心１を実装する際に、その位置精度の自由度を高められる。同時に、外部回路基板の半田付け用のランドと端子電極４（特に第２の曲折部４２ｂ）との接着面積を広くとれるので、接着強度も向上する。

この第２実施形態によるコイル封入圧粉磁心は、上述した第１実施形態と同様の製造工程により製造可能であるが、多数の空芯コイル２を端子電極プレート４５の各端子電極４にそれぞれ接合する際は、図８に示すように、同一向きで引き出した空芯コイル２の両エッジ部２ｂを、端子電極プレート４５の各端子電極形状部４’の接続端部４０と互いに９０度交差する位置関係で電気的に接続する。

以上の各実施形態によれば、空芯コイル２のエッジ部２ｂに接続する端子電極４の接続端部４０を圧粉成形体３の厚肉部βに位置させたので、この接続端部４０から延長して圧粉成形体３の外に突出させた端子部４２の曲折位置（第１の曲折部４２ａの曲折位置）周辺の圧粉成形体３の厚さを十分大きく確保でき、圧粉成形体にクラックや折れが発生するのを防止できる。

以上では、空芯コイル２と端子電極４を別部材で備え、空芯コイル２のエッジ部２ｂと端子電極４の接続端部４０を接合した実施形態について説明したが、空芯コイルと端子電極は同一部材で構成してもよい。

１ コイル封入圧粉磁心
２ 空芯コイル
３ 圧粉成形体
３ａ 実装面（表面）
３ｂ、３ｃ 側面
４ 端子電極
４’ 端子電極形状部
４０ 接続端部
４１ 爪部
４２ 端子部
４２ａ 第１の曲折部
４２ｂ 第２の曲折部
４５ 端子電極プレート（端子電極部品）

Claims (3)

1. 空芯コイルと、この空芯コイルを埋め込んだ強磁性金属粉の圧粉成形体と、この圧粉成形体内で前記空芯コイルのエッジ部に接続した接続端部及び該接続端部から延長して圧粉成形体外に突出させた外部接続用の端子部を有する端子電極とを備え、この端子電極の端子部が圧粉成形体表面に沿って曲折され、該圧粉成形体表面に形成された端子収納凹部に収納されてなるコイル封入圧粉磁心において、
   前記圧粉成形体は、前記端子収納凹部を有する薄肉部と、該薄肉部に隣り合う厚肉部とを有し、
   前記端子電極は、前記圧粉成形体内に埋設された爪部を有し、前記接続端部が前記端子部の幅方向の一方の端部から延出し、前記爪部が他方の端部から延出しており、
   前記端子電極の接続端部および爪部は、前記圧粉成形体の厚肉部内に位置し、薄肉部とは平面的に重複していないことを特徴とするコイル封入圧粉磁心。
2. 請求項１記載のコイル封入圧粉磁心において、前記空芯コイルと前記端子電極は別部材からなり、該空芯コイルのエッジ部と前記端子電極の接続端部で接合されているコイル封入圧粉磁心。
3. 請求項１記載のコイル封入圧粉磁心において、前記空芯コイルと前記端子電極は同一部材からなっているコイル封入圧粉磁心。