JP7253684B2

JP7253684B2 - インダクタ

Info

Publication number: JP7253684B2
Application number: JP2018202406A
Authority: JP
Inventors: 昭雄常川; 英輝上田; 睦泰大坪
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-10-29
Filing date: 2018-10-29
Publication date: 2023-04-07
Anticipated expiration: 2038-10-29
Also published as: JP2020072097A

Description

本発明は、各種電子機器に用いられるインダクタ関するものである。

従来から、ＤＣ－ＤＣコンバータ装置等の電子装置に、電源電圧の昇降圧、直流電流の平滑化等を目的にインダクタが広く用いられている。

そして近年では、ＤＣ－ＤＣコンバータの駆動回路におけるスイッチング周波数が高周波側に移行してきており、スイッチング周波数の高周波数化によりインダクタのインダクタンス値が小さくなってきている。

このような低インダクタンス値のインダクタとしては、コア部材と、コア部材の内部に設けられた直線状に延伸する平板状の導体と、この導体と繋がってコア部材の外面に設けられ、実装される実装基板に対して電気的に接続される端子電極を備えたインダクタが知られている。

国際公開第２００６/０７０５４４号

上記した従来のインダクタの構成では、小型化などのために導体の幅を狭くすると、導体と端子電極が繋がった部分の断面積が小さくなり、端子電極の強度が不足する恐れがあるという問題点を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、端子電極の強度を向上したインダクタを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本開示の一態様は、導電性材料からなる通電部材と、磁性材料を含む外装部材とを備えるインダクタであって、通電部材は、外装部材内に埋設された本体部と、本体部に繋がり、外装部材内に埋設された一対の導出部と、一対の導出部にそれぞれ繋がり、外装部材外に配設された一対の電極部とを備え、導出部は、本体部から電極部に向かうにつれて幅が広くなるものである。

本開示の態様によれば、通電部材における導出部と電極部とが繋がった部分の断面積を大きくすることができ、電極部の強度を向上することができるという効果を得ることができる。

本開示の実施の形態１におけるインダクタの天面側の斜視図本開示の実施の形態１におけるインダクタの天面側の透過斜視図図１におけるＡ－Ａ線の断面図本開示の実施の形態１におけるインダクタの天面側の透過平面図本開示の実施の形態１におけるインダクタの他の例を示す天面側の透過平面図本開示の実施の形態２におけるインダクタの天面側の透過平面図本開示の実施の形態２におけるインダクタの他の例を示す天面側の透過平面図本開示の実施の形態３におけるインダクタの天面側の透過斜視図図８におけるＢ－Ｂ線の断面図本開示の実施の形態４におけるインダクタの天面側の透過斜視図図１０におけるＣ－Ｃ線の断面図

（実施の形態１）
以下、本開示の実施の形態１におけるインダクタ１０１について、図１～図４を参照して説明する。

なお、図２と図４は、後述する外装部材１０を透過して示しており、外装部材１０の輪郭を破線で示している。

図１～図４に示すように、実施の形態１のインダクタ１０１は、導電性材料からなる通電部材２１と、磁性材料を含む外装部材１０とを備える。

そして通電部材２１は、外装部材１０内に埋設された本体部２２と、この本体部２２に繋がり、外装部材１０内に埋設された一対の導出部２３と、一対の導出部２３にそれぞれ繋がり、外装部材１０外に配設された一対の電極部２４とを備えている。

この実施の形態１のインダクタ１０１の内、外装部材１０は、磁性体粉末と絶縁性の熱硬化性樹脂からなる結合材を混合した磁性材料からなっている。この磁性材料を顆粒状の造粒粉にして、造粒粉に本体部２２と導出部２３を埋め込んで加圧成形されたものである。

この外装部材１０は、加圧成形されたものに限定されるものではなく、磁性体粉末と絶縁性の成形樹脂を混合した磁性材料でインジェクション成形やトランスファ成形、圧縮成形したもの等でもよい。

このように外装部材１０は、本体部２２と導出部２３を覆い、インダクタ１０１の磁心と、インダクタ１０１の外装体を兼ねている。

そして、この外装部材１０は、底面１１と、この底面１１と反対側の天面１２と、底面１１と天面１２を連接した側面１３と、この側面１３と反対側の側面１４と、底面１１と天面１２と側面１３および側面１４を連接した側面１５と、側面１５の反対側で底面１１と天面１２と側面１３および側面１４を連接した側面１６を有している。図１から図４に示した例では、外装部材１０の底面１１の寸法を例えば５．０ｍｍ×５．０ｍｍ、底面１１と天面１２との間の高さ寸法を例えば３．０ｍｍの略直方体形状にしている。

また、通電部材２１は、例えば、銅材などの厚さが０．２ｍｍの金属板からなる。

この通電部材２１の内、本体部２２は、側面１３と側面１４を結ぶ方向に延びた平板状の導体板３１からなっている。本体部２２（導体板３１）の幅寸法ＣＷは例えば０．６ｍｍである。ここで、本体部２２（導体板３１）の幅寸法とは、本体部２２（導体板３１）が延びる方向と交差する長辺と短辺を有した最小断面において長辺の寸法を意味している。

この本体部２２（導体板３１）は主面４１と主面４１とは反対側の裏面５１を有してい
る。そして本体部２２は導体板３１の主面４１が天面１２側に配設され、導体板３１の裏面５１が底面１１側に配設されている。

また、通電部材２１の内、一対の導出部２３は、本体部２２（導体板３１）から延設されて本体部２２（導体板３１）と繋がり、一方が本体部２２（導体板３１）から側面１３に向かって延びており、他方が本体部２２（導体板３１）から側面１４に向かって延びている。この導出部２３は外装部材１０内に埋設されている。

導出部２３は長さ寸法ＬＬと、幅寸法ＬＷを有している。長さ寸法ＬＬは、本体部２２（導体板３１）と側面１３との間、また本体部２２（導体板３１）と側面１４との間の寸法である。幅寸法ＬＷは、本体部２２（導体板３１）と側面１３を結ぶ方向、また本体部２２（導体板３１）と側面１４を結ぶ方向と直交する長辺と短辺を有した断面において長辺の寸法を意味している。

そして、導出部２３は、本体部２２（導体板３１）から電極部２４に向かうにつれて幅寸法ＬＷが長くなっており、本体部２２（導体板３１）から側面１３、また本体部２２（導体板３１）から側面１４に向かうにつれてリニアに幅寸法ＬＷが広くなっている。このように、導出部２３は、本体部２２（導体板３１）から電極部２４に向かうにつれて幅が広くなっている。

図１～図４に示した例では、幅ＬＷは本体部２２（導体板３１）の幅寸法ＣＷ０．６ｍｍから、本体部２２（導体板３１）の幅寸法ＣＷの３．３倍の２．０ｍｍに広くなっている。また、導出部２３長さ寸法ＬＬは、本体部２２（導体板３１）の幅寸法ＣＷ０．６ｍｍの０．８倍にして０．５ｍｍにしている。

また、電極部２４は、外装部材１０の内部に埋設された一対の導出部２３からそれぞれ延設されて導出部２３と繋がっている。この一対の電極部２４は、外装部材１０の側面１３と側面１４のそれぞれから外装部材１０の外部に引き出されて露出される。そして、一対の電極部２４は、一方が側面１３から底面１１に沿って折れ曲がり、他方が側面１４から底面１１に沿って折れ曲がっており、外部回路（図示せず）との接続に用いられる。

以上のように本実施の形態１のインダクタ１０１が構成されている。

上記した実施の形態１のインダクタ１０１によれば、上記構成により、導出部２３は、本体部２２（導体板３１）から電極部２４に向かうにつれて幅寸法ＬＷが広くなっているので、導出部２３と電極部２４とが繋がった部分の断面積を大きくすることができる。

単に、本体部２２（導体板３１）の幅寸法ＣＷを大きくして、導出部２３と電極部２４とが繋がった部分の断面積を大きくしようとすると、インダクタの磁気効率が低下する問題が生じる。これは通電部材２１に通電したときに発生する磁束の磁路長が長くなることでインダクタンス値が低下するためである。

しかし本実施の形態１では、本体部２２（導体板３１）の幅寸法ＣＷを広くすることがないので、磁気効率の低下を小さくして、電極部２４の強度を向上することができる。

なお、実施の形態１のインダクタ１０１において、導出部２３の幅寸法ＬＷの最大値は、本体部２２（導体板３１）の幅寸法ＣＷの１．０倍よりも大きく６．０倍以下とし、導出部２３の長さ寸法は、本体部２２（導体板３１）の幅寸法ＣＷの０．５倍以上、１．０倍以下とすることができる。

表１に、導出部２３の寸法とインダクタンス値の関係を示す。

表１において、縦軸（行）は、本体部２２（導体板３１）の幅寸法ＣＷを基準としたときの導出部２３の幅寸法ＬＷの最大値の倍率であり、横軸（列）は、本体部２２（導体板３１）の幅寸法ＣＷを基準としたときの導出部２３の長さ寸法ＬＬの倍率である。そして導出部２３の幅寸法ＬＷの最大値と本体部２２（導体板３１）の幅寸法ＣＷが等しい場合、すなわち導出部２３の幅が本体部２２（導体板３１）の幅寸法ＣＷから広くなっていない場合のインダクタンス値を基準としてインダクタンス値の変化率を示している。

導出部２３の幅寸法ＬＷの最大値を、本体部２２（導体板３１）の幅寸法ＣＷの１．０倍よりも大きく６．０倍以下とすることにより、導出部２３と電極部２４とが繋がる部分の断面積を大きくして電極部２４の強度を向上することができる。

より好ましくは、導出部２３の幅寸法ＬＷの最大値を、本体部２２（導体板３１）の幅寸法ＣＷの１．３倍以上、６．０倍以下とすることがよく、電極部２４の強度をより的確に向上することができる。

また、導出部２３の長さ寸法を、本体部２２（導体板３１）の幅寸法ＣＷの０．５倍以上、１．０倍以下とすることにより、導出部２３の幅が広くなって本体部２２の周りに発生する磁束の磁路長が長くなる部分を少なくすることができ、インダクタンス値が低下する磁気効率の低下を小さくすることができる。

さらに、導出部２３の幅が広くなった部分は、通電部材２１の直流抵抗を下げることができ、インダクタ１０１に通電したときの抵抗損失を低減することもできる。

より好ましくは、導出部２３の幅寸法ＬＷの最大値は、本体部２２（導体板３１）の幅寸法ＣＷの１．３倍以上、３．０倍以下とし、導出部２３の長さ寸法は、本体部２２（導体板３１）の幅寸法ＣＷの０．５倍以上、１．０倍以下とすることがよく、電極部２４の強度を向上しつつ磁気効率の低下をより小さくすることができる。

なお、実施の形態１のインダクタ１０１において、図５に示すように、導出部２３は、本体部２２（導体板３１）から電極部２４に向かうにつれて、導出部２３の面積が減少する方向に湾曲させることができる。

これにより、導出部２３の周囲において、通電部材２１に通電したときに発生する磁束の磁路長を短くすることができ、インダクタンス値が低下して磁気効率が低下することをより小さくすることができる。

（実施の形態２）
次に、本開示の実施の形態２のインダクタ１０２について図６を参照して説明する。

なお、図６は、実施の形態２のインダクタ１０２を天面１２側から見たときの外装部材１０を透過した透過平面図であり、外装部材１０の輪郭を破線で示している。

本実施の形態２のインダクタ１０２と実施の形態１のインダクタ１０１との大きな違いは、導出部２３の幅寸法ＬＷが１．０倍より大きく１．７倍以下の範囲において、導出部２３の長さを実施の形態１に比べて長くしたものであり、実施の形態１と実質的に同一の構成に関して重複説明を省略する場合がある。

図６に示すように、実施の形態２のインダクタ１０２は、導出部２３の幅寸法ＬＷの最大値は、本体部２２（導体板３１）の幅寸法ＣＷの１．０倍よりも大きく１．７倍以下とし、導出部２３の長さ寸法ＬＬは、本体部２２（導体板３１）の幅寸法ＣＷの１．０倍よりも大きく、４．０倍以下にしている。

図６に示した例では、導出部２３の幅寸法の最大値を、本体部２２（導体板３１）の幅寸法ＣＷの１．７倍である１．０ｍｍ、導出部２３の長さ寸法ＬＬを、本体部２２（導体板３１）の幅寸法の１．７倍である１．０ｍｍにしている。

これにより、前述した表１に示すように、実施の形態２のインダクタ１０２においても、実施の形態１と同様に、導出部２３と電極部２４とが繋がる部分の断面積を大きくして電極部２４の強度を向上することができる。

また、実施の形態２では導出部２３の幅寸法ＬＷの最大値を本体部２２（導体板３１）の幅寸法ＣＷの１．０倍よりも大きく１．７倍よりも小さい範囲している。この範囲内ではインダクタンス値が低下する磁気効率の悪化の影響が小さいため、導出部２３の長さ寸法を実施の形態１よりも長くすることができる。これにより、実施の形態１と比べて通電部材２１全体の直流抵抗が小さくなり、インダクタ１０２に通電したときの抵抗損失を小さくすることができる。

より好ましくは、導出部２３の幅寸法ＬＷの最大値は、本体部２２（導体板３１）の幅寸法ＣＷの１．３倍以上、１．７倍以下とし、導出部２３の長さ寸法ＬＬは、本体部２２（導体板３１）の幅寸法ＣＷの１．０倍よりも大きく、３．０倍以下とすることがよく、電極部２４の強度を向上しつつ磁気効率の低下をより小さくすることができる。

なお、実施の形態２では、図７に示すように、一方の導出部２３の幅が広くなった部分と他方の導出部２３が幅の広くなった部分とが隣接していてもよい。この場合、一対の導出部２３の間で細くなった部分が本体部２２（導体板３１）の幅ＣＷである。このようにすることにより、通電部材２１の全体の直流抵抗を小さくしてインダクタ１０２に通電したときの抵抗損失をより小さくすることができる。

（実施の形態３）
次に、本開示の実施の形態３のインダクタ１０３について図８、図９を参照して説明する。

なお、図８は、外装部材１０を透過した天面側の透過斜視図面であり、外装部材１０の輪郭を破線で示している。

本実施の形態３のインダクタ１０３と実施の形態１のインダクタ１０１との大きな違いは、本体部２２が導体板３１と導体板３２を有していることであり、実施の形態１と実質的に同一の構成に関して重複説明を省略する場合がある。

図８、図９に示すように実施の形態３のインダクタ１０３は、本体部２２は、一対の導出部２３に繋がり、主面４１および主面４１と反対側の裏面５１を有する導体板３１と、主面４１と繋がった主面４２および主面４２の反対側に裏面５１と繋がった裏面５２を有する導体板３２とを備えている。

そして、導体板３１と導体板３２とは、導体板３１の主面４１と導体板３２の主面４２とが互いに対向する状態に折れ曲がって繋がっているものである。

これにより、本体部２２の断面積は導体板３１と導体板３２を合わせた面積となるので、通電部材２１の直流抵抗を小さくしてインダクタ１０３に通電したときの抵抗損失を小さくすることができる。

このように、導体板３１と導体板３２とを主面４１と主面４２が対向する状態に折り曲げ加工すると、導出部２３と電極部２４とが繋がった部分が応力によって損傷する恐れがある。しかし、本実施の形態３のインダクタ１０３では、導出部２３と電極部２４とが繋がった部分の断面積が大きくなっているので、加工の応力によって導出部２３と電極部２４とが繋がった部分に損傷が生じることを抑制できるものである。

（実施の形態４）
次に、本開示の実施の形態４のインダクタ１０４について、図１０、図１１を参照して説明する。

なお、図１０は、外装部材１０を透過した天面側の透過斜視図面であり、外装部材１０の輪郭を破線で示している。

本実施の形態４のインダクタ１０４と実施の形態３のインダクタ１０３との大きな違いは、本体部２２は導体板３１と導体板３２に加え、さらに導体板３３を有していることであり、前述した実施の形態３と実質的に同一の構成に関して重複説明を省略する場合がある。

図１０、図１１に示すように実施の形態３のインダクタ１０４は、本体部２２は、導体板３１の主面４１と繋がった主面４３および主面４３の反対側に裏面５１と繋がった裏面５３を有する導体板３３を備えている。

そして、導体板３１と導体板３３とは、導体板３１の裏面５１と導体板３３の裏面５３とが互いに対向する状態に折れ曲がって繋がっているものである。

これにより、本体部２２の断面積は、導体板３１と導体板３２および導体板３３を合わ
せた面積となるので、通電部材２１の直流抵抗を小さくしてインダクタ１０４に通電したときの抵抗損失を、実施の形態３のインダクタ１０３よりも小さくすることができる。

このように、導体板３１と導体板３２とを主面４１と主面４２が対向する状態に折り曲げ加工したり、導体板３１の裏面５１と導体板３３の裏面５３とが互いに対向する状態に折り曲げ加工したりすると、導出部２３と電極部２４とが繋がった部分が応力によって損傷する恐れがある。しかし、本実施の形態３のインダクタ１０４では、前述した実施の形態３と同様に、導出部２３と電極部２４とが繋がった部分の断面積が大きくなっているので、加工の応力によって導出部２３と電極部２４とが繋がった部分に損傷が生じることを抑制できるものである。

上述のように、本開示のインダクタは、導電性材料からなる通電部材２１と、磁性材料を含む外装部材１０とを備えるインダクタであって、通電部材２１は、外装部材１０内に埋設された本体部２２と、本体部２２に繋がり、外装部材１０内に埋設された一対の導出部２３と、一対の導出部２３にそれぞれ繋がり、外装部材１０外に配設された一対の電極部２４とを備え、導出部２３は、本体部２２から電極部２４に向かうにつれて幅が広くなっているものである。

また、導出部２３の幅寸法ＬＷの最大値は、本体部２２の幅寸法ＣＷの１．０倍よりも大きく６．０倍以下であり、導出部２３の長さ寸法ＬＬは、本体部２２の幅寸法ＣＷの０．５倍以上、１．０倍以下とすることができる。

そして、導出部２３の幅寸法ＬＷの最大値は、本体部２２の幅寸法ＣＷの１．０倍よりも大きく１．７以下であり、導出部２３の長さ寸法ＬＬは、本体部２２の幅寸法の１．０倍よりも大きく４．０倍以下とすることができる。

さらに、導出部２３は、本体部２２から電極部２４に向かうにつれて、導出部２３の面積が減少する方向に湾曲させることができる。

そしてまた、本体部２２は、一対の導出部２３に繋がり、主面４１および主面４１と反対側の裏面５１を有する導体板３１と、主面４１と繋がった主面４２および主面４２の反対側に裏面５１と繋がった裏面５２を有する導体板３２とを備え、導体板３１と導体板３２とは、主面４１と主面４２とが互いに対向する状態に折れ曲がって繋げることができる。

さらにまた、本体部２２は、主面４１と繋がった主面４３および主面４３の反対側に裏面５１と繋がった裏面５３を有する導体板３３を備え、導体板３１と導体板３３とは、裏面５１と裏面５３とが互いに対向する状態に折れ曲がって繋げることができるものである。

本発明に係るインダクタは、端子電極の強度を向上したインダクタを提供することができ、産業上有用である。

１０外装部材
１１底面
１２天面
１３側面（第一側面）
１４側面（第二側面）
１５側面（第三側面）
１６側面（第四側面）
２１通電部材
２２本体部
２３導出部
２４電極部
３１導体板（第一導体板）
３２導体板（第二導体板）
３３導体板（第三導体板）
４１主面（第一主面）
４２主面（第二主面）
４３主面（第三主面）
５１裏面（第一裏面）
５２裏面（第二裏面）
５３裏面（第三裏面）
１０１インダクタ
１０２インダクタ
１０３インダクタ
１０４インダクタ

Claims

導電性材料からなる通電部材と、
磁性材料を含み、底面および天面を有する外装部材とを備えるインダクタであって、
前記通電部材は、
前記外装部材内に埋設された本体部と、
前記本体部に繋がり、前記外装部材内に埋設された一対の導出部と、
前記一対の導出部にそれぞれ繋がり、前記外装部材外に配設された一対の電極部とを備え、
前記導出部は、前記外装部材の前記天面側から見たときに、前記本体部から前記電極部に向かうにつれて幅が広くなっており、かつ、前記本体部と前記電極部との間において前記導出部の内側に向かって湾曲している、
インダクタ。
前記導出部の幅寸法の最大値は、前記本体部の幅寸法の１．０倍よりも大きく６．０倍以下であり、
前記導出部の長さ寸法は、前記本体部の幅寸法の０．５倍以上、１．０倍以下である、
請求項１記載のインダクタ。
前記導出部の幅寸法の最大値は、前記本体部の幅寸法の１．０倍よりも大きく１．７倍以下であり、
前記導出部の長さ寸法は、前記本体部の幅寸法の１．０倍よりも大きく、４．０倍以下である、
請求項１記載のインダクタ。
前記本体部は、
前記一対の導出部に繋がり、第一主面および該第一主面と反対側の第一裏面を有する第一導体板と、
前記第一主面と繋がった第二主面および該第二主面の反対側に前記第一裏面と繋がった第二裏面を有する第二導体板とを備え、
前記第一導体板と前記第二導体板とは、前記第一主面と前記第二主面とが互いに対向する
状態に折れ曲がって繋がっている、
請求項１～３のいずれか１項に記載のインダクタ。
前記本体部は、
前記第一主面と繋がった第三主面および該第三主面の反対側に前記第一裏面と繋がった第三裏面を有する第三導体板を備え、
前記第一導体板と前記第三導体板とは、前記第一裏面と前記第三裏面とが互いに対向する状態に折れ曲がって繋がっている、
請求項４記載のインダクタ。