KR102229935B1

KR102229935B1 - 자성 소자

Info

Publication number: KR102229935B1
Application number: KR1020187027860A
Authority: KR
Inventors: 가요 사카이; 에이이치로 시마즈; 쇼고 간베; 신지 미야자키
Original assignee: 엔티엔 가부시키가이샤
Priority date: 2016-03-15
Filing date: 2017-03-13
Publication date: 2021-03-18
Also published as: JP6612158B2; CN108780693B; JP2017168564A; US20190006078A1; CN108780693A; KR20180121561A; EP3432325A4; WO2017159599A1; EP3432325A1

Abstract

본 발명은 외주 코어에 비하여 비투자율이 높은 심 코어를 조합한 하이브리드형이면서, 비투자율이 낮은 외주 코어에서의 자기 포화를 억제할 수 있는 자성 소자를 제공한다.
자성 소자(1)는, 코일(3)의 외주 측에 위치하는 외주 코어(5)와, 이 외주 코어(5)보다도 비투자율이 높은 재료로 이루어지는 심 코어(6)와, 코일(3)의 축방향 양단의 각 외측에 위치하여 심 코어(4)와 외주 코어(5)를 연결하는 양측의 연결 코어부(6, 6)를 포함한다. 양측의 연결 코어부(6, 6) 또는 한쪽의 연결 코어부(6) 중 적어도 일부가, 심 코어(4)의 일부로서 심 코어(4)로부터 외주 코어(6)를 향하여 연장되는 심 코어 플랜지부(4a)로 이루어지고, 연결 코어부(6)에 있어서의 심 코어 플랜지부(4a) 이외의 부분이 외주 코어(5)의 일부인 연결 코어부 구성 부분(5a)으로 이루어진다.

Description

자성 소자

본 출원은, 2016년 3월 15일 출원의 일본특허출원 2016-050896의 우선권을 주장하는 것이며, 그 전체를 참조에 의해 본원의 일부를 이루는 것으로서 인용한다.

본 발명은, 전기 기기 또는 전자 기기에 있어서의 인덕터, 트랜스, 안테나(바 안테나 등), 초크 코일, 필터, 센서 등의 수지 성형 자성(磁性) 코어 부품 등으로서 활용되는 자성 소자에 관한 것이다.

최근, 전기 기기 또는 전자 기기의 소형화, 고주파화, 대전류화가 진행되는 중에, 코어 부품 등이라 불리는 자성 소자에도 동일한 대응이 요구되고 있다. 그러나, 현재 주류의 페라이트 재료에서는 재료 특성 그 자체가 한계에 이르고 있어, 새로운 재료가 모색되고 있다. 센더스트나 아몰퍼스 포일밴드(foil band) 등의 신재료가 페라이트 재료로 치환되고 있지만, 일부의 분야에 한정되고 있다. 자기(磁氣) 특성이 우수한 아몰퍼스 분말 재료도 등장하고 있지만, 성형성이 종래의 재료에 비하여 불량하여, 보급되고 있는 것은 아니다.

일본특허 제4763609호 공보 일본공개특허 제 2015-185673호 공보

이에 대하여, 사출 성형에 사용하는 수지 조성물에 포함되는 자성 분말을 절연재로 피복하고, 압축 성형 자성체 및 압분(壓粉) 자석 성형체 중 어느 하나를 상기수지 조성물 중에 인서트 성형하고, 압축 성형 자성체 또는 압분 자석 성형체가 사출 성형 온도보다도 낮은 융점을 가지는 결합제를 함유하는, 소정의 자기 특성을 가지는 코어 부품을 사출 성형에 의해 제조하는 방법에 대해서 특허문헌 1에 기재되어 있다.

또한, 코어와 코일로 이루어지는 인덕터 등의 자성 소자에 있어서, 코어의 내부를 관통하는 자속은 에너지 효율이 양호한 경로를 통과하려고 하기 때문에, 자로의 코너부는 직선부에 비하여 자속이 집중되기 쉽다. 특히 코일을 감은 심(芯) 코어는 가장 자속 밀도가 높기 때문에, 외주 코어에 있어서의 심 코어 근방의 코너부는, 심 코어로부터 먼 코너부에 비하여 자속이 집중되기 쉬워진다.

포트형과 같이 플랜지 부분에서 자로 단면적이 변화되는 형상에서는, 도 22에 화살표 a1로 나타낸 바와 같이 자속이 흐르고, 코일 권취부에 가까운 중심 부근에서 자속 밀도가 높아진다.

또, 도 21에 나타낸 바와 같은, 외주 코어(105)에 비하여 심 코어(104)의 비투자율이 높은 하이브리드 인덕터(특허문헌 2)에 있어서, 심 코어(104)의 단부(端部) 부근의 외주 코어 부분(104a)은, 자속이 집중되기 쉬운 데에다, 포화 자속 밀도가 낮으므로 자기 포화되기 쉽다. 코어(102)가 자기 포화되면 누설 자속이 발생하고, 인덕터의 효율이 저하된다.

본 발명의 목적은, 외주 코어에 비하여 비투자율이 높은 심 코어를 조합한 하이브리드형이면서, 비투자율이 낮은 외주 코어에서의 자기 포화를 억제할 수 있는 자성 소자를 제공하는 것이다.

본 발명의 일(一) 구성에 관한 자성 소자는, 코일의 외주 측에 위치하는 외주 코어와, 이 외주 코어보다도 비투자율이 높은 재료로 이루어지고 상기 코일의 내주(內周) 측에 위치하는 심 코어와, 상기 코일의 축방향 양단의 각 외측에 위치하는 연결 코어부로서, 각각 상기 심 코어와 외주 코어를 잇는 양측의 연결 코어부를 포함하고, 상기 양측의 연결 코어부 또는 상기 양측의 연결 코어부 중 어느 편측의 연결 코어부 중 적어도 일부가, 상기 심 코어의 일부인 심 코어 플랜지부로서, 상기 심 코어로부터 상기 외주 코어를 향하여 연장되는 심 코어 플랜지부로 이루어지고, 상기 양측의 연결 코어부에 있어서의 상기 심 코어의 플랜지부 이외의 부분이, 상기 외주 코어의 일부인 연결 코어부 구성 부분으로 이루어진다.

본 구성에 의하면, 외주 코어와 이 외주 코어보다도 비투자율이 높은 재료로 이루어지는 심 코어를 가지는 하이브리드형이기 때문에, 외주 코어와 심 코어의 비투자율의 조합에 의해, 자성 소자 전체의 비투자율을 임의의 값으로 조정하는 것이 용이하다. 그 반면, 하이브리드형이면, 심 코어의 단부 부근의 외주 코어 부분이 자기 포화되기 쉽다는 과제가 있다. 이에 대하여, 상기 구성에 의하면, 코일을 권취한 심 코어 근방의 자로 코너부를 비투자율이 높은 재료로 치환하도록 심 코어에 플랜지부를 설치하고 있다. 즉, 심 코어와 외주 코어를 잇는 연결 코어부에 있어서의 심 코어 측의 부분을, 비투자율이 높은 재료로 이루어지는 심 코어의 일부인 플랜지로 하고 있다. 이에 의해, 자속의 집중을 완화하고, 비투자율이 낮은 재료로 이루어지는 외주 코어가 자로의 코너부에서 자기 포화되는 것을 억제 할 수 있다.

상기 심 코어 플랜지부의 선단의 단면(斷面) 형상이, 상기 축방향의 외방 부분 쪽이 내방 부분에 비하여 상기 외주 코어를 향하여 보다 크게 돌출된 단차(段差) 형상이고, 상기 외주 코어의 상기 연결 코어부 구성 부분의 선단이, 상기 심 코어 플랜지부의 상기 단차 형상에 맞물리는 단면 형상이어도 된다. 이 구성의 경우, 단차 형상의 부분에서 심 코어와 외주 코어가 맞물리기 때문에, 양자의 축방향 위치 결정을 행할 수 있다.

상기 연결 코어부의 전체 또는 일부가, 상기 심 코어 플랜지부와, 상기 축방향에 있어서 상기 플랜지부의 내측에 위치하여 상기 외주 코어로부터 상기 심 코어를 향하여 연장되는 외주 코어 플랜지부와의 이중 구성이어도 된다. 이와 같이 연결 코어부를, 심 코어 플랜지부가 외주 코어의 플랜지부의 축방향 외측에 위치하는 이중 구성으로 한 경우도, 양자의 축방향 위치 결정을 행할 수 있다.

상기 연결 코어부를 상기 단차 형상 또는 이중 형상으로 한 경우에, 상기 심 코어가 상기 축방향의 도중 위치에 갭을 가져도 된다. 상기 갭은 원하는 자기 특성을 얻기 위해 형성되지만, 단차 형상의 부분에서 심 코어와 외주 코어가 맞물리는 구성으로 한 경우, 심 코어에 있어서의 갭의 양측 부분이, 외주 코어에 대하여 각각 상기 축 방향으로 위치 결정이 된다. 이와 같이 갭의 양측 심 코어 부분이 위치 결정되기 때문에, 상기 갭이 정해지고, 이 갭의 크기를 확보하기 위한 스페이서를 생략할 수 있다,

상기 양측의 연결 코어부 중 어느 편측의 연결 코어부가, 상기 심 코어의 축방향 단면(端面)에 갭을 통하여 대면하는 부분을 가지고, 이 부분을 포함하는 상기 편측의 연결 코어부의 전체가 상기 외주 코어의 상기 연결 코어부 구성 부분으로 이루어지는 것이어도 된다. 본 구성의 경우, 심 코어의 일단(一端)에 플랜지를 설치하고, 타단(他端)에 외주 코어와의 갭을 형성한 구성으로 되지만, 이에 의해, 심 코어가 중간에 갭을 형성하지 않는 일체 성형인 경우라도, 자성 소자의 내부에 갭을 형성할 수 있고, 코일로의 자속 누출을 억제 할 수 있다.

상기 심 코어에 있어서의 적어도 한쪽의 상기 심 코어 플랜지부가, 상기 외주 코어의 코일에 대향하는 면인 내주면까지 적어도 연장되어 있어, 상기 심 코어의 열전도율이 외주 코어보다도 높아도 된다. 열전도율이 높은 심 코어의 플랜지부가, 외주 코어의 내주면까지 연장되어 있으면, 자성 소자의 코어에 있어서의 열전도율이 높은 부분이 넓어진다. 그러므로, 자성 소자의 냉각 성능을 향상시킬 수 있다. 그리고, 코어에 사용되는 재료에 있어서, 비투자율이 높은 재료는 열전도율도 높은 경우가 많다.

상기 심 코어가 원기둥형이고, 상기 외주 코어가 원통형이어도 된다. 이른바 포트형의 자성 소자라도 된다. 본 발명의 심 코어에 플랜지부를 설치한 구성으로 함으로써 자기 포화를 완화할 수 있고, 이에 의해 플랜지부가 없는 경우에 비하여 플랜지부의 두께를 저감할 수 있다.

청구의 범위 및/또는 명세서 및/또는 도면에 개시된 적어도 2개의 구성의 어떠한 조합도, 본 발명에 포함된다. 특히, 청구의 범위의 각 청구항의 2개 이상의 어떠한 조합도, 본 발명에 포함된다.

본 발명은, 첨부한 도면을 참고로 한 이하의 바람직한 실시형태의 설명으로부터, 보다 명료하게 이해될 것이다. 그러나, 실시형태 및 도면은 단순한 도시 및 설명을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 정하기 위해 이용되어야 하는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 첨부한 청구의 범위에 의해 정해진다. 첨부 도면에서, 복수의 도면에 있어서의 동일한 부호는, 동일 또는 상당하는 부분을 나타낸다.
[도 1] 본 발명의 제1 실시형태에 관한 자성 소자의 단면도이다.
[도 2] 도 1의 자성 소자의 평면도이다.
[도 3] 본 발명의 제2 실시형태에 관한 자성 소자의 단면도이다.
[도 4] 본 발명의 제3 실시형태에 관한 자성 소자의 단면도이다.
[도 5] 본 발명의 제4 실시형태에 관한 자성 소자의 단면도이다.
[도 6] 본 발명의 제5 실시형태에 관한 자성 소자의 단면도이다.
[도 7] 본 발명의 제6 실시형태에 관한 자성 소자의 단면도이다.
[도 8] 본 발명의 제7 실시형태에 관한 자성 소자의 단면도이다.
[도 9] 본 발명의 제8 실시형태에 관한 자성 소자의 단면도이다.
[도 10] 본 발명의 제9 실시형태에 관한 자성 소자의 단면도이다.
[도 11] 본 발명의 제10 실시형태에 관한 자성 소자의 단면도이다.
[도 12] 본 발명의 제11 실시형태에 관한 자성 소자의 단면도이다.
[도 13] 본 발명의 제12 실시형태에 관한 자성 소자의 단면도이다.
[도 14] 본 발명의 제13 실시형태에 관한 자성 소자의 단면도이다.
[도 15] 본 발명의 제14 실시형태에 관한 자성 소자의 단면도이다.
[도 16] 본 발명의 제15 실시형태에 관한 자성 소자의 단면도이다.
[도 17] 본 발명의 제16 실시형태에 관한 자성 소자의 단면도이다.
[도 18] 본 발명의 제17 실시형태에 관한 자성 소자의 단면도이다.
[도 19] 본 발명의 제18 실시형태에 관한 자성 소자의 단면도이다.
[도 20] 본 발명의 제19 실시형태에 관한 자성 소자의 코어 사시도다.
[도 21] 종래의 자성 소자의 단면도이다.
[도 22] 종래의 자성 소자의 자속 흐름의 설명도이다.

본 발명의 제1 실시형태를 도 1 및 도 2와 함께 설명한다. 본 자성 소자(1)는, 코어(2)와 코일(3)로 이루어진다. 상기 코어(2)는, 코일(3)의 외주 측에 위치하는 외주 코어(5)와, 이 외주 코어(5)보다도 비투자율이 높은 재료로 이루어지고 상기 코일(3)의 내주 측에 위치하는 심 코어(4)로 이루어진다. 코일(3)의 축방향 양단의 각 외측에, 상기 심 코어(4)와 외주 코어(5)를 연결하는 연결 코어부(6, 6)가 각각 형성되어 있다. 각 연결 코어부(6)는 심 코어(4)의 플랜지부(4a)와, 외주 코어의 일부인 플랜지형의 연결 코어부 구성 부분(5a)으로 이루어진다. 플랜지부(4a)는 심 코어(4)의 원기둥형 부분으로부터 코일(3)의 반경 방향으로 연장되어 있다. 연결 코어부 구성 부분(5a)은 플랜지부(4a) 직경 방향 외측에 위치한다. 상기 심 코어(4)는 열전도율에 대해서도 외주 코어(5)보다도 높은 재질로 되어 있다.

상기 자성 소자(1)는 이른바 포트형이고, 심 코어(4)가 플랜지가 부착된 원기둥형, 외주 코어(5)가 플랜지가 부착된 원통형이며, 상기 플랜지부(4a) 및 연결 코어부 구성 부분(5a)은, 모두 축방향에서 볼 때 원형의 형상을 이룬다. 심 코어(4) 및 외주 코어(5)는, 내부에 코일(3)을 수용하는 작업이 가능하도록 축 방향으로 배열되는 2개의 심 코어 분할체(4A, 4A) 및 외주 코어 분할체(5A, 5A)로 각각 구성되어 있다. 심 코어 분할체(4A, 4A)끼리 및 외주 코어 분할체(5A, 5A)끼리는 모두 서로 접하고 있어, 각 접촉면(S1, S2)은 접착제로 접착되어 있다. 상기 연결 코어부(6)의 상기 플랜지부(4a)와 연결 코어부 구성 부분(5a)은 서로 접촉하고, 그 접촉면(S3)은 접착제로 용접되어 있다.

코일(3)은 도시한 예에서는 평각의 도선을 1겹으로 감아 이루어지고, 보빈은 가지고 있지 않다. 상기 코일(3)은 이 외에, 환선(丸線)의 도선으로 이루어지고, 보빈에 다중으로 감긴 것이어도 된다. 보빈은 요구되는 절연 특성 등에 따라서, 평각선 코일을 위해 사용되어도 되고, 환선 코일을 위해 사용되어도 된다. 코일이 자기 융착선이면 보빈은 사용되지 않아도 된다.

코어(2)의 재질의 예를 설명한다. 심 코어(4)는, 예를 들면 압축 성형법으로 얻어지는 페라이트 재료를 이용하여 압축 성형 자성체 등으로 된다. 페라이트 재료는 비투자율이 우수하고, 인덕턴스값을 얻기 쉽다. 외주 코어(5)는, 예를 들면 아몰퍼스 재료를 함유하는 사출 성형 자성 재료를 이용하여 사출 성형 자성체 등으로 된다. 아몰퍼스 재료를 함유하는 사출 성형 자성 재료를 이용한 자성 소자는, 주파수 특성이나 중첩 전류 특성이 우수하지만, 투자율이 낮다.

상기 심 코어(4)로 되는 압축 성형 자성체는, 예를 들면 철분, 질화철분 등의 순철계 연자성 재료, Fe-Si-Al 합금(센더스트) 분말, 슈퍼 센더스트 분말, Ni-Fe 합금[퍼멀로이(permalloy)] 분말, Co-Fe 합금 분말, Fe-Si-B계 합금 분말 등의 철기(鐵基) 합금계 연자성 재료, 페라이트계 자성 재료, 아몰퍼스계 자성 재료, 미세 결정 재료 등의 자성 재료를 원료로 할 수 있다.

외주 코어(5)로 되는 사출 성형 자성체는, 상기 압축 성형 자성체의 원료 분말에 결착(結着) 수지를 배합하여, 이 혼합물을 사출 성형하는 것에 의해 얻어진다. 사출 성형이 용이한 점, 사출 성형 후의 형상 유지가 용이한 점, 복합 자성체의 자기 특성이 우수한 점 등에서, 자성 분말은 아몰퍼스 금속 분말인 것이 바람직하다. 아몰퍼스 금속 분말은 전술한 철 합금계, 코발트 합금계, 니켈 합금계, 이들의 혼합 합금계 아몰퍼스 등을 사용할 수 있다. 이들 아몰퍼스 금속 분말 표면에 절연 피복이 형성되어 있다. 결착 수지로서는, 사출 성형이 가능한 열가소성 수지를 사용할 수 있다. 열가소성 수지로서는, 폴리에틸렌이나 그 외의 각종 수지를 사용할 수 있다.

본 구성의 자성 소자(1)에 의하면, 외주 코어(5)와 이 외주 코어(5)보다도 비투자율이 높은 재료로 이루어지는 심 코어(4)를 가지는 하이브리드형이므로, 외주 코어(5)와 심 코어(4)의 비투자율의 조합에 의해, 자성 소자(1) 전체의 비투자율을 다양한 값으로 조정하는 것이 용이하다. 하이브리드형이면, 일반적으로는 심 코어(4)의 단부 부근의 외주 코어 부분이 자기 포화되기 쉽다는 과제가 있다.

그러나 본 실시형태에서는, 코일(3)을 감은 심 코어(4)의 근방의 자로 코너부를 비투자율이 높은 재료로 치환하도록 심 코어(4)에 플랜지부(4a)를 설치하고 있다. 즉, 심 코어(4)와 외주 코어(5)를 잇는 연결 코어부(6)에 있어서의 심 코어(4) 측의 부분을, 비교투자율이 높은 재료로 이루어지는 심 코어(4)의 일부인 플랜지부(4a)로 하고 있다. 이에 의해, 자속의 집중을 완화하고, 비투자율이 낮은 재료인 외측 코어(5)가 자기 포화되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시형태는 포트형의 자성 소자로 하고 있고, 포트형 자성 소자의 심 코어(4)에 플랜지부(4a)를 설치한 구성으로 함으로써 자기 포화를 완화할 수 있고, 이에 의해 플랜지부가 없는 경우에 비하여 플랜지부의 두께를 저감할 수 있다.

도 3∼도 20은, 각각 본 발명의 제2 실시형태∼제19 실시형태를 나타낸다. 이들 각 실시형태에 있어서도, 상기 자기 포화가 완화된다고 하는 효과를 얻을 수 있다. 이들 각 실시형태에 있어서, 특별히 설명하는 사항 외에는 도 1, 도 2와 함께 설명한 제1 실시예와 동일하다.

도 3에 나타내는 제2 실시형태에 관한 자성 소자(1)는, 심 코어(4)의 플랜지부(4a)를 외주 코어(5)의 내주면까지 연장시키고, 연결 코어부(6)의 전체를 심 코어(4)의 플랜지부(4a)로 구성하고 있다. 심 코어(4)는 2개의 심 코어 분할 쌍(4A, 4A)으로 구성하고 있으나, 외주 코어(5)는 분할 구조로 하지 않고 전체를 일체화시키고 있다.

본 구성의 경우도, 자로 코너부에 비투자율이 높은 재료를 배치하고 있고, 즉 자로 코너부를 심 코어(4)의 일부인 플랜지부(4a)로 구성하고 있어, 자기 포화를 회피할 수 있다. 또한, 본 구성의 경우, 심 코어(4)의 플랜지부(4a)의 외경(外徑)을 외주 코어(5)의 내경(內徑)으로 하거나, 또는 외주 코어(5)의 내경보다도 크게 했기 때문에, 코일(3)의 장착 상의 문제를 발생시키지 않고 외주 코어(5)를 일체화하고, 부품수를 삭감하고 있다.

도 4에 나타내는 제3 실시형태에 관한 자성 소자(1)는, 심 코어(4)의 플랜지부(4a)의 선단, 즉 외주단(外周端)의 단면 형상이 단차 형상이다. 구체적으로는, 플랜지부(4a)는 상기 축방향의 외방 부분(4aa) 쪽이 내방 부분(4ab)보다도 크게 돌출된 단차 형상으로 이루어진다. 외주 코어(5)의 연결 코어부 구성 부분(5a)의 선단 즉 내주단(內周端)은, 상기 심 코어(4)의 상기 플랜지부(4a)의 상기 단차 형상에 맞물리는 단면 형상이다.

본 구성의 경우도, 코너부에 비투자율이 높은 재료를 배치하고 있어, 자기 포화를 회피할 수 있다. 또한, 본 구성의 경우, 플랜지부(4a)의 선단의 단차 형상의 부분에서 심 코어(4)와 외주 코어(5)가 맞물리기 때문에, 양자의 축방향 위치 결정을 양호한 정밀도로 행할 수 있다.

도 5에 나타내는 제4 실시형태에 관한 자성 소자(1)는, 심 코어(4)로부터 연장되는 플랜지부(4a)의 두께가 작고, 그 반면, 외주 코어(5)의 연결 코어부 구성 부분(5a)의 선단 즉 내주단은, 상기 축방향의 내측 부분이 플랜지부(4a)의 직경 방향 치수와 동일 치수만큼 돌출된 단차 형상으로부터 이루어진다. 그러므로, 연결 코어부(6)의 직경 방향 내측의 부분에서는, 플랜지부(4a)와, 축방향에 있어서 상기 플랜지부(4a)의 내측에 위치하여 외주 코어로부터 연장되는 플랜지부(5ab)와의 이중으로 되어 있다.

본 구성의 경우도, 코너부에 비투자율이 높은 재료를 배치하고 있어, 자기 포화를 회피할 수 있다. 또한, 본 구성의 경우, 연결 코어부(6)가 심 코어(4)의 플랜지부(4a)와 외주 코어(5)의 플랜지부(5ab)의 이중으로 되어 있어, 이 이중화에 의한 단차 형상의 부분에서 맞물리기 때문에, 양자의 축방향 위치 결정을 양호한 정밀도로 행할 수 있다.

도 6에 나타내는 제5 실시형태에 관한 자성 소자(1)는, 도 4의 실시형태에 관한 자성 소자(1)에 있어서, 심 코어(4)가, 상기 축방향의 도중 위치에 갭(G)을 가지는 구성으로 되어 있다. 상기 갭(G)은, 심 코어(4)의 2개의 심 코어 분할체(4A, 4A) 사이에 형성되어 있다.

상기 갭(G)이 자성 소자(1)의 내부에 형성되어 있음으로써, 외부로의 자속 누설이 억제되고, 또한 갭(G)에 의해 자성 소자(1)의 자기 특성을 조정할 수 있다. 갭(G)을 자성 소자(1)의 내부에 형성하는 경우, 종래는 갭(G)으로 되는 개소(箇所)에 스페이서(도시하지 않음)가 배치된다. 그러나, 본 실시형태에서는, 도 4의 예에서 설명한 바와 같이 2개의 심 코어 분할체(4A, 4A)의 상호의 위치 결정이 상기 단차 형상에 의해 얻어진다. 그러므로, 스페이서를 설치하지 않고, 상기 갭(G)을 형성할 수 있다.

도 7에 나타내는 제6 실시형태에 관한 자성 소자(1)는, 도 5의 실시형태에 관한 자성 소자(1)에 있어서, 심 코어(4)가, 상기 축방향의 도중 위치에 갭(G)을 가지는 구성으로 되어 있다. 상기 갭(G)은, 심 코어(4)의 2개의 심 코어 분할체(4A, 4A) 사이에 형성되어 있다.

본 실시형태의 경우, 도 5의 예에서 설명한 바와 같이 2개의 심 코어 분할체(4A, 4A)의 상호의 위치 결정이, 연결 코어부(6)를 이중으로 한 것에 의한 단차 형상에 따라 얻어지고, 그러므로, 도 6의 예와 마찬가지로, 스페이서를 설치하지 않고, 상기 갭(G)을 형성할 수 있다.

도 8에 나타내는 제7 실시형태에 관한 자성 소자(1)는, 도 1의 실시형태에 관한 자성 소자(1)에 있어서, 양측의 연결 코어부(6, 6) 중, 제1 편측(도 8의 지면 상측)의 연결 코어부(6)가, 상기 심 코어(4)의 단면 갭(G)을 통하여 대면하는 부분(6a)을 가지는 형상이고, 상기 제1 편측의 연결 코어부(6) 전체가 상기 외주 코어(5)의 상기 연결 코어부 구성 부분(5a)으로 이루어진다. 심 코어(4)는 전체가 일체로 되어 있다.

본 예는, 심 코어(4)를 일체화한 경우의 갭(G)의 스페이서를 생략한 자성 소자(1)이다. 심 코어(4)의 일단(상기 제1 편측과 반대인 제2 편측)에는 플랜지부(4a)를 설치하고, 코너부에 있어서의 자속의 집중을 완화한다. 상기 플랜지부(4a)를 장착 측으로 함으로써, 열전도율이 양호한 심 코어(4)의 설치 면적을 늘리고, 스트레이트 형상의 심 코어(도시하지 않음)에 비하여 냉각성을 향상시키고 있다. 심 코어(4)의 타단(상기 제1 편측)에 외주 코어(5)와의 갭(G)을 형성함으로써 인덕터 등으로 되는 자성 소자(1)의 내부에 갭(G)을 형성할 수 있으므로, 코일(3)로의 자속 누출을 억제할 수 있다. 갭(G)의 부근에서는 자속의 집중은 발생하지 않기 때문에, 갭(G)의 부근의 코너부는 자기 포화되지 않는다.

도 8의 실시형태에 관한 자성 소자(1)에 있어서, 심 코어(4)에 플랜지부(4a)를 설치하는 측(제2 측)의 연결 코어부(6)는, 도 4의 예에서 설명한 바와 같이 플랜지부(4a)의 선단을 단차 형상으로 해도 되고[도 9에 나타내는 제8 실시형태에 관한 자성 소자(1)], 또한 도 5의 예에서 설명한 바와 같이 심 코어(4)의 플랜지부(4a)와 외주 코어(5)의 플랜지부(5b)가 이중으로 된 구성이어도 된다[도 10에 나타내는 제9 실시형태에 관한 자성 소자(1)].

도 11에 나타내는 제10 실시형태에 관한 자성 소자(1)는, 도 8에 나타내는 실시형태에 관한 자성 소자(1)에 있어서, 심 코어(4)의 플랜지부(4a)의 선단을 외주 코어(5)의 내주면까지 연장시킨 예이다. 즉, 플랜지부(4a)의 외주면과 외주 코어(5)의 내주면의 직경 방향 위치가 동일하다. 외주 코어(5)는 전체가 일체이다.

도 12에 나타내는 제11 실시형태에 관한 자성 소자(1)는, 도 9에 나타내는 실시형태에 관한 자성 소자(1)에 있어서, 심 코어(4)의 플랜지부(4a)에 있어서의 내방 부분(4ab)을, 외주 코어(5)의 내주 측면까지 연장시킨 예이다. 즉, 플랜지부(4a)의 내방 부분(4ab)의 외주면과 외주 코어(5)의 내주면의 직경 방향 위치가 동일하다.

도 13에 나타내는 제12 실시형태에 관한 자성 소자(1)는, 도 12에 나타내는 실시형태에 관한 자성 소자(1)에 있어서, 심 코어(4)의 플랜지부(4a)에 있어서의 외방 부분(4aa)을 외주 코어(5)의 외주면까지 연장하고, 외주 코어(5)의 축방향 단면을 플랜지부(4a)로 덮고 있다.

이들 도 11∼도 13의 예에 의하면, 모두 심 코어(4)의 플랜지부(4a)를 외주 코어(5)의 원통형 부분의 내경까지 확대시키고 있으므로, 코일(3)의 장착 상의 문제를 발생시키지 않고 외주 코어(5)를 일체의 부품으로 할 수 있어, 부품수를 삭감할 수 있다. 또한, 또 도 8∼도 10의 예에 비하여, 열전도율이 높은 심 코어(4)의 플랜지부(4a)의 면적이 크기 때문에, 냉각성의 향상을 예상할 수 있다.

도 14∼도 19에 각각 나타내는 제13 실시형태∼ 제18 실시형태에 관한 자성 소자(1)에서는, 코일(3)의 도시가 간략화되어 있으나, 코일(3)은 도 1∼도 13의 예와 마찬가지로, 평각의 도선을 한겹으로 감은 것이다. 코일(3)은 이들 예에 있어서도, 환선을 다중으로 감은 것이어도 된다.

도 14에 나타내는 제13 실시형태에 관한 자성 소자(1)는, 도 4의 실시형태에 관한 자성 소자(1)에 있어서, 심 코어(4)의 플랜지부(4a)를 통형의 외주 코어(5)의 내주면까지 연장시킨 구성이다. 즉, 플랜지부(4a)의 외주면과 외주 코어(5)의 내주면의 직경 방향 위치가 동일하다.

도 15에 나타내는 제14 실시형태에 관한 자성 소자(1)는, 도 14의 실시형태에 관한 자성 소자(1)에 있어서, 심 코어(4)의 축방향 도중에 갭(G)을 형성한 구성이고, 갭(G)은 심 코어(4)의 2개의 심 코어 분할체(4A, 4A) 사이에 형성되어 있다.

도 16에 나타내는 제15 실시형태에 관한 자성 소자(1)의 예는, 도 1의 실시형태에 관한 자성 소자(1)에 있어서, 심 코어(4)의 축방향 도중에 갭(G)을 형성한 구성이고, 갭(G)은 심 코어(4)의 2개의 심 코어 분할체(4A, 4A) 사이에 형성되어 있다. 다만, 도 1의 실시형태와는, 각 부의 치수 관계는 상이하다.

도 17에 나타내는 제16 실시형태에 관한 자성 소자(1)는, 도 5의 이중 구성의 실시형태에 관한 자성 소자(1)에 있어서, 심 코어(4)의 플랜지부(4a)에 있어서의 외방 부분(4aa)을, 원통형의 외주 코어(5)의 내주면까지 연장시킨 구성이다. 즉, 플랜지부(4a)의 외주면과 외주 코어(5)의 내주면의 직경 방향 위치가 동일하다.

도 18에 나타내는 제17 실시형태에 관한 자성 소자(1)는, 도 17의 실시형태에 관한 자성 소자(1)에 있어서, 심 코어(4)의 축방향 도중에 갭(G)을 형성한 구성이고, 갭(G)은 심 코어(4)의 2개의 심 코어 분할체(4A, 4A) 사이에 형성되어 있다.

도 19에 나타내는 제18 실시형태는, 도 10의 실시형태에 관한 자성 소자(1)에 있어서, 심 코어(4)의 플랜지부(4a)를 원통형의 외주 코어(5)의 내주면까지 연장시킨 구성이다. 즉, 플랜지부(4a)의 외주면과 외주 코어(5)의 내주면의 직경 방향 위치가 동일하다.

도 20에 나타내는 제19 실시형태에 관한 자성 소자(1)는, 도 1의 실시형태에 관한 자성 소자(1)에 있어서, 심 코어(4)를 사각형의 단면의 봉형(棒形)으로 하고, 또한 외주 코어(5)를, 심 코어(4)의 양측에 위치하는 2개의 봉형의 외주 코어 분할체(5B, 5B)로 구성하고, 전체로서 EE형이라고 불리는 자성 소자(1)로 한 구성이다.

이와 같이 EE형으로 한 경우도, 심 코어(4)에 플랜지부(4a)를 설치함으로써, 비투자율이 낮은 자성 재료에서 생기는 자기 포화를 억제할 수 있다.

그리고, 도 3∼도 19의 각 실시형태에 있어서도, 도 20의 예와 마찬가지로 EE형으로 해도 되고, 상기 각 실시형태에서 설명한 각 효과가 얻어진다.

또한, 상기 각 실시형태의 자성 소자(1)는, 전기 기기 또는 전자 기기에 있어서, 예를 들면 인덕터, 트랜스, 안테나(바 안테나 등), 초크 코일, 필터, 센서 등의 수지 성형 자성 코어 부품 등으로서 활용된다.

이상, 실시형태에 기초하여 본 발명을 실시하기 위한 형태를 설명하였으나, 이번 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것은 아니다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 특허청구의 범위에 의해 제시되고, 특허청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

1 : 자성 소자
3 : 코일
4 : 심 코어
4a : 심 코어 플랜지부
5 : 외주 코어
5a : 연결 코어부 구성 부분
6 : 연결 코어부

Claims

코일의 외주 측에 위치하는 외주 코어;
상기 외주 코어보다도 비투자율이 높은 재료로 이루어지고 상기 코일의 내주(內周) 측에 위치하는 심(芯) 코어; 및
상기 코일의 축방향 양단의 각 외측에 위치하는 연결 코어부로서, 각각 상기 심 코어와 외주 코어를 연결하는 양측의 연결 코어부
를 포함하고,
상기 양측의 연결 코어부 또는 상기 양측의 연결 코어부 중 어느 편측의 연결 코어부 중 적어도 일부가, 상기 심 코어의 일부인 심 코어 플랜지부로서, 상기 심 코어로부터 상기 외주 코어를 향하여 연장되는 심 코어 플랜지부로 이루어지고, 상기 양측의 연결 코어부에 있어서의 상기 심 코어 플랜지부 이외의 부분이, 상기 외주 코어의 일부인 연결 코어부 구성 부분으로 이루어지고,
상기 심 코어 플랜지부의 선단의 단면(斷面) 형상이, 상기 축방향의 외방 부분 쪽이 내방 부분에 비하여 상기 외주 코어를 향하여 보다 크게 돌출된 단차(段差) 형상이고, 상기 외주 코어의 상기 연결 코어부 구성 부분의 선단이, 상기 심 코어 플랜지부의 상기 단차 형상에 맞물리는 단면 형상인,
자성 소자.
제1항에 있어서,
상기 심 코어가 상기 축방향의 도중 위치에 갭을 가지는, 자성 소자.
제1항에 있어서,
상기 양측의 연결 코어부 중 어느 편측의 연결 코어부가, 상기 심 코어의 축방향 단면에 갭을 통하여 대면하는 부분을 가지고, 상기 심 코어의 축방향 단면에 갭을 통하여 대면하는 부분을 포함하는 상기 편측의 연결 코어부의 전체가 상기 외주 코어의 상기 연결 코어부 구성 부분으로 이루어지는, 자성 소자.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 심 코어에 있어서의 적어도 한쪽의 상기 심 코어 플랜지부가, 상기 외주 코어의 코일에 대향하는 면인 내주면까지 적어도 연장되고 있어, 상기 심 코어의 열전도율이 상기 외주 코어보다도 높은, 자성 소자.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 심 코어가 원기둥형이고, 상기 외주 코어가 원통형인, 자성 소자.
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