JP2002093642A - インダクタンス素子、その製造方法、およびインダクタンス素子を用いたスナバー回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 巻線作業の効率に優れ容易に巻線作業が自動
化できると共に、絶縁性、インダクタンス特性が向上し
たインダクタンス素子の提供。 【解決手段】 長さ１０ｍｍあたりの巻数（Ｎ）が２０
以上５００以下の巻線を備え、前記巻線の両端が開放さ
れた中空部を有するコイルと、厚さ４μｍ以上５０μｍ
以下でかつ幅２ｍｍ以上４０ｍｍ以下の単層または複数
層の磁性薄帯を有し、前記磁性薄帯の少なくとも一部が
前記中空部内に配置されているコアとを具備し、前記コ
イルの巻数（Ｎ）と前記磁性薄帯の層数（ｎ）との比
（Ｎ／ｎ）が２０以上５００以下であるインダクタンス
素子において、少なくとも前記コイルの外側部分を絶縁
体により覆う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング電源
のスナバー回路や遅延素子などに用いられるインダクタ
ンス素子、その製造方法、およびインダクタンス素子を
用いたスナバー回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】インダクタンス素子は各種の電気回路に
用いられている。例えば、ＲＣＣ方式などのスイッチン
グ電源においては、スイッチング素子であるＭＯＳ−Ｆ
ＥＴのゲート信号を遅らせる電流遅延素子として、イン
ダクタンス素子（可飽和インダクタ）が用いられてい
る。この電流遅延素子は、スナバーコンデンサを共振コ
ンデンサとして機能させ、ＭＯＳ−ＦＥＴをゼロボルト
スイッチングさせるものである。

【０００３】従来のインダクタンス素子としては、例え
ば軟磁性合金薄帯を巻回または積層して形成したトロイ
ダルコアを有するものが主として用いられている。この
ようなインダクタンス素子を上記したような電流遅延素
子に適用する場合には、閉磁路構造のトロイダルコア
に、被覆されたワイヤーを複数回巻くことによって、所
定の特性を得ている。

【０００４】トロイダルコアを有するインダクタンス素
子は、その閉磁路構造に基づいてインダクタンスを得る
上では有利である。しかしながら、軟磁性合金薄帯によ
り構成されたトロイダルコアでは、フェライト焼結体か
らなる焼結コアのように、予め絶縁ボビンにワイヤーを
巻いておき、これに分割した焼結コアをつき合せて閉磁
路を形成するという構成を、容易に適用することができ
ない。

【０００５】このようなことから、従来の軟磁性合金薄
帯により構成されたトロイダルコアを用いる場合には、
トロイダルコアに直接巻線を施してインダクタンス素子
を構成することが一般的である。しかしながら、このよ
うな構造ではトロイダルコアへの巻線の作業効率が低
く、さらに巻線工程を自動化することに難がある。これ
らによって、インダクタンクス素子の製造コストの増大
を招いている。

【０００６】このような課題に対して、近年では、巻線
の作業効率の向上、巻線の自動化を図るため、ボビンに
巻線を施した後、このボビン内に軟磁性薄帯等を配置す
る構造のインダクタンス素子が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、ボビ
ンに巻線を形成した後、軟磁性帯をこのボビン内に配置
する構造とすることにより、巻線の作業効率の向上、巻
線の自動化が可能となってきている。

【０００８】しかしながら、このようなインダクタンス
素子には、巻線と他部品との電気的接触の回避、リード
端子の付け根部分の強度向上、インダクタンス特性のさ
らなる向上等が求められている。

【０００９】本発明の目的は、インダクタンス特性を向
上させると共に、電気的及び強度的な問題についても解
決することを可能にしたインダクタンス素子とその製造
方法を提供することにある。

【００１０】さらに、本発明の他の目的は、そのような
インダクタンス素子を用いることによって、特性及び信
頼性に優れるスナバー回路を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のインダクタンス
素子は、長さ１０ｍｍあたりの巻数（Ｎ）が２０以上５
００以下の巻線を備え、前記巻線の両端が開放された中
空部を有するコイルと、厚さ４μｍ以上５０μｍ以下で
かつ幅２ｍｍ以上４０ｍｍ以下の単層または複数層の磁
性薄帯からなり、前記磁性薄帯の少なくとも一部が前記
中空部内に配置されているコアとを具備し、前記コイル
の巻数（Ｎ）と前記磁性薄帯の層数（ｎ）との比（Ｎ／
ｎ）が２０以上５００以下であって、かつ前記コイルの
少なくとも外側部分が絶縁体により覆われていることを
特徴とするものである。

【００１２】本発明のインダクタンス素子は、コイルの
巻線を両端部が解放された筒型とする一方で、その巻数
を十分に多くすることによって、コアを構成する磁性薄
帯の断面積が非常に小さくても、十分な特性が得られる
ものである。

【００１３】このようなものにおいて、前記コイルの巻
数（Ｎ）と前記磁性薄帯の層数（ｎ）との比（Ｎ／ｎ）
を２０以上５００以下とすることで、特に過飽和インダ
クタとしての良好な特性を得ることができる。

【００１４】本発明のインダクタンス素子においては、
従来のトロイダル形状とは異なり、両端部が解放された
巻線を使用している。従って、従来のトロイダル形状の
インダクタンス素子に比べて、巻線の作業効率を大幅に
向上することができる。具体的には、コイルの巻線工程
を容易に自動化することができる。これらによって、イ
ンダクタンス素子の製造コストを大幅に低減することが
可能となる。その上で、上記したＮ／ｎ比に基づいて、
良好なインダクタンス特性を得ることができる。

【００１５】本発明では、上記したような特徴を有する
インダクタンス素子において、さらにインダクタンス素
子の少なくともコイル部分を絶縁体で覆うことにより、
コイルの絶縁性を確保し、インダクタンス特性を向上さ
せることができる。

【００１６】前記絶縁体として、例えば樹脂コーティン
グ、樹脂ケース、樹脂フィルムを用いることにより、容
易かつ確実にインダクタンス素子を覆うことができ、イ
ンダクタンス素子の破損等を抑制することができる。こ
の絶縁体には、放熱性を改善するための孔を設けること
が好ましい。絶縁体に孔を設けることにより、インダク
タンス素子の放熱性を改善することができる。

【００１７】前記コイルとしては、例えば中空部を有す
る筒状ボビンを備え、前記巻線は前記筒状ボビンの外周
部に巻かれており、かつ前記磁性薄帯は前記筒状ボビン
の前記中空部内に挿入されているものが挙げられる。こ
のような構造を採用することで、コイルの形状を確実に
維持すると共に、コイルの製造も容易にすることができ
る。

【００１８】また、上記筒状ボビンには、前記巻線に電
気的に接続されるリード端子が具備されていることが好
ましい。このようなリード端子を具備することで、基板
等へ容易に接続することができる。

【００１９】このようなリード端子を具備するボビンを
用いたインダクタンス素子では、リード端子とボビンの
接合部又はリード端子の付け根部分まで絶縁体により覆
うことにより、リード端子の折れや脱落を抑制すること
が可能となる。

【００２０】前記磁性薄帯は、前記中空部を貫通した
後、巻線の外側を通り、再び前記中空部を貫通する閉磁
路構造とすることで、インダクタンス特性をさらに向上
させることができる。また、このような閉磁路構造の場
合、巻線の外側部分に配置された磁性薄帯と、この磁性
薄帯と対向する巻線の外側部分との間隔を、最大で２ｍ
ｍ以下とすることにより、より一層インダクタンス特性
を向上させることができる。

【００２１】本発明のインダクタンス素子の製造方法
は、少なくとも一端が開放された中空部を有するボビン
の外周に巻線を施す工程と、前記ボビンの前記中空部内
に少なくとも磁性薄帯の一部を配置する工程と、前記ボ
ビンにリード端子を設けると共に、前記リード端子に前
記巻線の端部を電気的に接続する工程と、前記リード端
子の少なくともボビンと反対側の端部を除いた部分を絶
縁体で覆う工程とを有するものである。

【００２２】前記磁性薄帯は、前記中空部を貫通した
後、巻線の外側を通り、再び前記中空部を貫通するよう
に配置され、かつその両端部が磁気的に接続されている
ことが好ましい。

【００２３】上述したように、本発明のインダクタンス
素子は、例えばスイッチング電源のスナバー回路の電流
遅延素子として良好な特性を有するものである。本発明
のスナバー回路は、スイッチチング素子のドライブ回路
にこのようなインダクタンス素子を接続することによ
り、良好な特性を得ることが可能となっている。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。

【００２５】図１は本発明のインダクタンス素子の一実
施例を示した外観図である。

【００２６】図１に示したインダクタンス素子１は、絶
縁体からなる樹脂ケース２によりコイル部分を覆ったも
のである。このように少なくともコイル周辺を覆うこと
で、これらの部分の絶縁性を確保すると共に、外部から
の衝撃等による破損も抑制することができる。樹脂ケー
ス２はリード端子３が全て覆われないような大きさとす
ることが好ましい。リード端子３の端部を除いて樹脂ケ
ース２で覆うことにより、基板等への装着に支障をきた
さずにコイル部分の絶縁性を確保することができる。

【００２７】図２は本発明の他の実施例を示した外観図
である。

【００２８】図２に示されるインダクタンス素子１は、
コイル部分及びリード端子３の付け根部分を樹脂コーテ
ィングしたものである。このような樹脂コーティング部
分４を形成することにより、コイル周辺部の絶縁性を確
保すると共に、外部からの衝撃等による破損も抑制する
ことができる。また、樹脂コーティング部分４はコイル
部分のみに形成してもよいが、例えば図２に示されるよ
うに少なくともリード端子３の付け根部分まで樹脂コー
ティングを形成することにより、インダクタンス素子か
らのリード端子３の脱落、付け根部分の破損を抑制する
ことができる。好ましくは付け根部分から一定の部分ま
で樹脂コーティングを形成することにより、リード端子
３の湾曲、折れ等も抑制することが可能となる。

【００２９】また、図１や図２のようにケースやコーテ
ィングにより素子全体を覆う形態であってもよいし、例
えば図３のようにケース２の一部に孔２ａ、２ｂを設け
た形態であっても良い。

【００３０】このような孔を設けると素子の稼働に伴い
発生する熱を放熱する効果が得られる。特に、本発明の
インダクタンス素子はコイルを所定量巻いているため比
較的発熱しやすく、放熱用の孔を設けることにより発熱
を抑えることができる。

【００３１】孔の大きさは特に限定されるものではない
が、直径０．３〜１．５ｍｍ程度のものを１〜３個設け
る形態が好ましい。孔の直径が０．３ｍｍ未満では放熱
の効果が小さく、１．５ｍｍを超えると絶縁体により素
子を被覆する効果が得られない。同様に、孔を４個以上
設ける場合も絶縁体により被覆する効果が得難くなる。
また、孔の形状は真円に限定されず、楕円、多角形等で
あっても問題ない。

【００３２】次に本発明のインダクタンス素子の内部構
造について説明する。

【００３３】図４は樹脂ケースや樹脂コーティング等が
形成される前の閉磁路型インダクタンス素子の一部分を
示した外観図である。また、図５は図４に示すインダク
タンス素子の断面図である。

【００３４】図４に示すように、ボビン５は両端が開放
された中空部６を有している。そして、このボビン５の
外周部には巻線７が施されている。

【００３５】さらに、図５に示されるように、磁性薄帯
８がボビン５の中空部６を貫通して配置されており、さ
らに磁性薄帯８の両端部はボビン５の外側で接続部９に
より磁気的に接続されている。すなわち、磁性薄帯８は
中空部６を介して巻線７の一部を内包する閉磁路ループ
を形成している。

【００３６】さらに、ボビン５にはリード端子３が設け
られており、巻線７の各端部はリード端子３と電気的に
接続されている。

【００３７】このようなインダクタンス素子の巻線７に
は例えば絶縁被覆導線が用いられる。このような巻線７
は、コイルの長さ１０ｍｍあたりの巻数（Ｎ）が２０以
上５００以下となるように、ボビン５の外周面に巻かれ
ている。

【００３８】このようなコイルにおいて、長さ１０ｍｍ
あたりの巻数（Ｎ）が２０未満であると、コアを構成す
る断面積が非常に小さい磁性薄帯をコアとして用いた場
合に、十分なインダクタンス特性を得ることができな
い。一方、長さ１０ｍｍあたりの巻数（Ｎ）が５００を
超えると、巻線７の密度が大きくなりすぎて、巻線７間
の浮遊容量が増大してインダクタンス素子としての機能
が飽和状態となり、効率などの改善が見られなくなる。
また、コイルの巻数が多いことからコイルを巻いた部分
の厚みが大きくなり素子の小型化が困難となる。

【００３９】また、磁性薄帯８は厚さ４μｍ以上５０μ
ｍ以下でかつ幅２ｍｍ以上４０ｍｍ以下の形状を有す
る。磁性薄帯８の厚さが５０μｍを超えると渦電流損な
どが増大して、特に高周波域での損失が増大する。一
方、磁性薄帯８の厚さを４μｍ未満とすると製造性が低
下し、表面の平滑性が劣化したり、またピンホールなど
が増えるおそれがある。磁性薄帯８の厚さはさらに１０
μｍ以上３０μｍ以下とすることが好ましい。

【００４０】さらに、磁性薄帯８の幅を上記した範囲内
とすることで、例えばボビン挿入時の折れ曲がりなどの
不具合が少なくなり、取扱い性に優れると共に製造効率
が向上し、さらに高周波損失の少ないインダクタンス素
子を得ることができる。

【００４１】本発明によれば、磁性薄帯８は単層でも十
分に効果を発揮するものであるが、複数層の磁性薄帯８
を積層して用いることも可能である。複数層の磁性薄帯
８を用いる場合、個々の磁性薄帯８の形状は上記した数
値の範囲内とする。

【００４２】そして、本発明のインダクタンス素子にお
いては、コイルの長さ１０ｍｍあたりの巻数（Ｎ）と磁
性薄帯８の積層数（ｎ）との比（Ｎ／ｎ）を２０以上５
００以下としている。コイルの巻数（Ｎ）と磁性薄帯８
の積層数（ｎ）との関係を、上記したＮ／ｎ比の範囲内
に設定することによって、厚さ４μｍ以上５０μｍ以下
というような磁性薄帯８を例えば単層で用いた場合にお
いても、十分なインダクタンス特性を得ることが可能と
なる。

【００４３】すなわち、Ｎ／ｎ比が２０未満であると、
断面積が小さい磁性薄帯８をコアとする本発明のインダ
クタンス素子では、十分なインダクタンス特性を確保す
ることができない。一方、Ｎ／ｎ比が５００を超える
と、巻線７の密度が大きくなって重ね巻きが必要とな
り、巻線７間の浮遊容量が増して素子の機能が飽和状態
になる。Ｎ／ｎ比は２０以上２５０以下とすることがさ
らに好ましい。

【００４４】磁性薄帯８の積層数（ｎ）は、上記したＮ
／ｎ比の範囲を満足するものであれば特に限定されるも
のではないが、インダクタンス素子の小型化などを図る
上で、３層以下とすることが好ましい。なお、磁性薄帯
８が単層の場合には、積層数（ｎ）は当然ながら１であ
る。なお、磁性薄帯の積層数（ｎ）とは、ボビン内にお
ける磁性薄帯の数を示すものであり、具体的にはボビン
に巻かれたコイルの長さ方向Ｌ_Ｗの中心点からボビンの
厚さ方向（奥行）に直線を引き、その直線に接触する磁
性薄帯の数をｎとする。例えば、ボビン内に単層の磁性
薄帯のみを挿入した場合はｎ＝１となる。また、２層の
磁性薄帯を挿入した場合はｎ＝２となり、単層の磁性薄
帯を折り曲げて挿入した場合は磁性薄帯と該直線の接触
する数は２となることからｎ＝２となる。

【００４５】本発明のインダクタンス素子においては、
上記したＮ／ｎ比に加えて、コイルの長さ１０ｍｍあた
りの巻数（Ｎ）と磁性薄帯８の厚さ（ｔ：μm）との比
（Ｎ／ｔ）を１以上１００[／μｍ]以下とすることが好
ましい。このような関係を満足させることによって、よ
り良好なインダクタンス特性を得ることが可能となる。
なお、複数層の磁性薄帯８を積層して用いる場合、厚さ
（ｔ）は複数層の合計板厚とする。

【００４６】すなわち、Ｎ／ｔ比が1[／μｍ]未満であ
ると、断面積が小さい磁性薄帯８をコアとする本発明の
インダクタンス素子では、十分なインダクタンス特性を
確保することが難しい。一方、Ｎ／ｔ比が１００[／μ
ｍ]を超えると、巻線７の密度が大きくなって重ね巻き
が必要となり、巻線７間の浮遊容量が増すために、素子
のインダクタンスが低下してしまう。Ｎ／ｔ比は３以上
２０[／μｍ]以下に設定することがさらに好ましい。

【００４７】磁性薄帯８の構成材料には、結晶質軟磁性
合金、非晶質軟磁性合金、微結晶構造を有する軟磁性合
金（以下、微結晶軟磁性合金と記す）などの種々の軟磁
性材料を適用することができる。これらのうち、本発明
においては特に非晶質軟磁性合金や微結晶軟磁性合金を
用いることが好ましい。

【００４８】結晶質軟磁性合金としては、例えばパーマ
ロイ合金が挙げられる。具体的には、Ｎｉを５５〜８５
質量％、Ｍｏを７質量％以下、Ｃｕを２〜２７質量％含
み、残部が実質的にＦｅからなるパーマロイ合金を用い
ることが好ましい。

【００４９】パーマロイ合金からなる磁性薄帯８は、例
えば溶解法により合金薄板を形成し、これに熱間圧延お
よび冷間圧延を施して、所定の厚さ（４〜５０μｍ）の
薄帯とすることにより得られる。得られた薄帯は磁界中
熱処理により磁気特性が調整される。

【００５０】磁性薄帯８を非晶質軟磁性合金で構成する
場合には、Ｃｏ基非晶質合金、Ｆｅ基非晶質合金、Ｆｅ
−Ｎｉ基非晶質合金などを用いることが好ましい。Ｃｏ
基およびＦｅ基の非晶質合金としては、 一般式：（Ｍ_1-aＭ′_a）_100-xＸ_x （式中、ＭはＦｅおよびＣｏから選ばれる少なくとも1
種の元素を、Ｍ′はＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃ
ｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗなどから選ばれる少な
くとも1種の元素を、ＸはＢ、Ｓｉ、Ｃ、Ｐなどから選
ばれる少なくとも1種の元素を示し、aおよびxはそれぞ
れ０≦a≦０．５、１０≦x≦３５原子％を満足する数で
ある）で組成が実質的に表される合金が例示される。

【００５１】Ｍ元素としてのＦｅとＣｏは、磁束密度、
鉄損、微小電流に対する感度などの要求される磁気特性
に応じて組成比率を調整するものとする。Ｍ′元素は熱
安定性、耐食性、結晶化温度の制御などのために添加さ
れる元素であり、特にＣｒ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏな
どを用いることが好ましい。Ｘ元素は非晶質合金を得る
のに必須の元素である。Ｂは合金の非晶質化に有効な元
素であり、Ｓｉは非晶質相の形成を助成したり、また結
晶化温度の上昇に有効な元素である。

【００５２】また、Ｆｅ−Ｎｉ基非晶質合金としては、 一般式：（Ｎｉ_1-bＦｅ_b）_100-y-z-wＭ″_yＳｉ_zＢ_w （式中、Ｍ″はＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔ
ａ、Ｗ、Ｚｒなどから選ばれる少なくとも1種の元素を
示し、ｂ、ｙ、ｚおよびｗはそれぞれ０．２≦b≦0.
５、００５≦y≦１０原子％、４≦z≦１２原子％、５≦
w≦２０原子％、１５≦z＋w≦３０原子％を満足する数
である）で組成が実質的に表される合金が例示される。

【００５３】Ｆｅ−Ｎｉ基非晶質合金は、Ｎｉリッチな
Ｆｅ−Ｎｉをベースとすることによって、良好な磁気特
性を得た上で、上記したＣｏ基非晶質合金より安価に製
造することを可能にしたものである。Ｍ″元素は熱安定
性、耐食性、結晶化温度の制御のために添加される元素
であり、特にＣｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｂなどを用いること
が好ましい。

【００５４】非晶質軟磁性合金からなる磁性薄帯８は、
例えば液体急冷法により作製される。具体的には、所定
の組成比に調整した合金素材を溶融状態から10⁵℃／秒
以上の冷却速度で急冷することにより得られる。このよ
うな液体急冷法によって、厚さが4〜５０μｍの範囲の
非晶質合金薄帯を得る。非晶質合金薄帯の厚さは２５μ
m以下とすることがより好ましく、さらに好ましくは８
〜２０μmの範囲である。薄帯の厚さを制御することに
よって、低損失のコアを得ることができる。

【００５５】磁性薄帯８に適用する微結晶軟磁性合金と
しては、 一般式：Ｆｅ_100-c-d-e-fＣｕ_cＡ_dＳｉ_eＢ_f （式中、ＡはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｎｉ、ＣｏおよびＡｌから選ばれ
る少なくとも1種の元素を示し、c、d、eおよびfはそれ
ぞれ０．０１≦c≦４原子％、０．０１≦d≦１０原子
％、１０≦e≦２５原子％、３≦f≦１２原子％、１７≦
e＋f≦３０原子％を満足する数である）で組成が実質的
に表されるＦｅ基合金からなり、かつ平均粒径が例えば
５０ｎｍ以下の微細結晶粒を有するものが挙げられる。

【００５６】ここで、Ｃｕは耐食性を高め、結晶粒の粗
大化を防ぐと共に、鉄損や透磁率などの軟磁気特性の改
善に有効な元素である。Ａ元素は結晶粒径の均一化、磁
歪や磁気異方性の低減、温度変化に対する磁気特性の改
善などに有効な元素である。微結晶構造は、特に粒径が
５〜３０nmの結晶粒を合金中に面槓比で５０〜９０％の
範囲で存在させた形態とすることが好ましい。

【００５７】Ｆｅ基微結晶軟磁性合金からなる磁性薄帯
８は、例えば液体急冷法により非晶質合金薄帯を作製し
た後、その結晶化温度に対して−５０〜＋1２０℃の範
囲の温度で１分〜５時間の熱処埋を行い、微細結晶を析
出させる方法、あるいは液体急冷法の急冷速度を制御し
て、微細結晶を直接析出させる方法などにより得ること
ができる。このような微結晶軟磁性合金薄帯の幅方向に
磁場をかけながら熱処理することにより、所定の直流角
形比が得られる。

【００５８】磁性薄帯８の構成材料は、インダクタンス
素子の使用用途に応じて適宜に選択して用いられるもの
である。例えば、透磁率の高い可飽和インダクタを得る
ためには、Ｃｏ基非晶質軟磁性合金を使用することが好
ましい。また、小型の平滑チョークコイルであれば、Ｆ
ｅ基微結晶軟磁性合金やＦｅ基非晶質軟磁性合金などを
用いることが好ましい。また、磁性薄帯８を熱処理しな
いで用いることで、磁性薄帯８の脆化を防ぐことも可能
である。磁性薄帯８の脆化を防ぐことによって、例えば
図４や図５に示すような閉磁路ループ構造を適用した場
合の磁性薄帯８の破損を減少させることができる。

【００５９】閉磁路ループを形成するための磁性薄帯８
の端部同士の接続は、例えば磁性薄帯８の一方の端部の
表面と他方の端部の裏面とが一部重なり合うように積層
し、この積層部分を例えば図４に示すようにテープ１０
で固定することにより実施する。磁性薄帯８の端部同士
の接続には、閉磁路ループを構成することが可能であれ
ば種々の固定法を適用することができる。例えば、接着
剤や接着テープによる固定、溶接止め、溶着などが用い
られる。

【００６０】磁性薄帯８が閉磁路ループを形成する場合
には、端部同士が接続されたループ状磁性薄帯８の一周
の長さを平均磁路長（Ｌｃ）としたとき、この平均磁路
長（Ｌｃ）とコイルの巻線７の長さ（Ｌw）との比（Ｌ
ｃ／Ｌw）が6以下となるように、磁性薄帯８の長さを設
定することが好ましい。Ｌｃ／Ｌw比を６より大きくし
てもインダクタンス特性の向上は認められず、磁性薄帯
８に無駄が生じる。また、磁性薄帯８と巻線７との間隔
（Ｗ）は極力少なくするようにした方がよく、好ましく
は２ｍｍ以下とするのがよい。磁性薄帯８と巻線７との
間隔（Ｗ）を２ｍｍ以下とすることにより、インダクタ
ンス特性を向上させることができる。

【００６１】閉磁路ループを形成するための磁性薄帯８
の接続部９は、図４および図５に示したようにボビン５
の外側に配置してもよいが、図６に示すようにボビン５
の中空部６内に配置するほうがよい。図７に示すよう
に、接続部９は磁性薄帯８の一方の端部の表面１０ａと
他方の端部の裏面１０ｂとを積層させて構成しているた
め、接続部９では磁性薄帯８の断面積が２倍になってい
る。このような部分を中空部６内に配置することによっ
て、インダクタンス特性をさらに向上させることができ
る。

【００６２】すなわち、ソレノイド型のコイルに電流を
流した場合、発生する磁界はコイルの内部に強く影響さ
れる。従って、コイルの内部に相当する中空部６内に、
磁性薄帯８の断面積が２倍になっている接続部９を配置
することによって、インダクタンス特性をより一層向上
させることが可能となる。

【００６３】接続部９における磁性薄帯８の積層長さ、
言い換えると接続部９の長さ（Ｌg）は磁性薄帯８の平
均磁路長（Ｌｃ）の６０％以下とすることが好ましい。
接続部９の長さ（Ｌg）をあまり長く設定すると、コイ
ルの組み立て性が低下するためである。一方、上記した
インダクタンス特性の向上効果を得る上で、接続部９の
長さ（Ｌg）は磁性薄帯８の平均磁路長（Ｌｃ）の１０
％以上とすることが好ましい。

【００６４】閉磁路ループを形成するための磁性薄帯８
の接続構造は、図３〜５に示したような端部の表裏面を
積層する構造に限られるものではない。図８は磁性薄帯
８の他の接続構造を示した外観図、また図９はその断面
図である。図８、図９に示すボビン５は、一方の端部側
に中空部６に繋がるスリット１１を有している。磁性薄
帯８の一方の端部は、スリット１１を介して中空部６に
戻されており、磁性薄帯８の両端部は表面どうしが磁気
的に接続している。このようにして閉磁路ループを形成
することも可能である。この場合、磁性薄帯８が有する
応力により接触が保たれるため、接着剤などによる固定
を省くことができる。

【００６５】本発明では、このような内部構造を有する
各機能素子が絶縁体で被覆される。絶縁体で被覆する方
法としては、例えば箱型の絶縁性ケース２に収納した
り、エポキシ樹脂などにより樹脂コーティングすること
により、外部との絶縁性を確保することが可能となる。

【００６６】このようなケースへの収容、樹脂コーティ
ングにおいては、巻線外側と磁性薄帯内側との距離
（Ｗ）が２ｍｍ以下となるように、ケースへ収容、樹脂
コーティングすることが好ましい。距離（Ｗ）を２ｍｍ
以下とすることにより、インダクタンス特性を向上させ
ることが可能になり、スイッチング装置に適用した場合
に電源効率を向上させることが可能になる。

【００６７】距離（Ｗ）を２ｍｍ以下となるようにする
には、磁性薄帯を覆うケース部の大きさを調整し、磁性
薄帯がより巻線に近づくようにしたり、或いは樹脂コー
ティングする際、巻線の外側に位置する磁性薄帯が上側
になるようにコイルを置き、磁性薄帯自身の重みで巻線
に近づくようにしておいて、樹脂コーティングを施す方
法が挙げられる。

【００６８】絶縁体で被覆する方法としては、樹脂ケー
ス、樹脂コーティングの他に、樹脂フィルムや樹脂チュ
ーブを用いることも可能である。樹脂チューブとして
は、熱により収縮するような樹脂チューブを用い、その
収縮により磁性薄帯を巻線に近づけることが可能であ
る。これらの絶縁体に用いられる材料は絶縁性を有する
ものであれば限定されないが、好ましい材料としてはフ
ェノール樹脂、ＰＥＴ、ＰＢＴ等が挙げられる。

【００６９】以上、本発明のインダクタンス素子につい
て説明したが、本発明のインダクタンス素子は上記した
ような閉磁路構造のものに限られず、開磁路構造のもの
であっても構わない。

【００７０】開磁路構造のものとしては、例えばボビン
の一端が封止されたものに磁性薄帯を挿入する形態のも
のが挙げられる。このような開磁路構造に用いられる磁
性薄帯の形状としては、板状のものの他、板状の磁性薄
帯を折り曲げて挿入する形状のものが挙げられる。

【００７１】次に本発明のインダクタンス素子の製造方
法について説明する。

【００７２】まず、中空部を有するボビンの外周部に、
長さ１０ｍｍあたりの巻数（Ｎ）が２０以上５００以下
となるように巻線を行う。巻線７の具体的な巻数（Ｎ）
は、使用する磁性薄帯の厚さ（ｔ）に応じて、巻数
（Ｎ）と磁性薄帯の積層数（ｎ）との比（Ｎ／ｎ）が２
０以上５００以下となるように設定する。

【００７３】次に、ボビン１０の中空部に磁性薄帯を貫
通させ、さらにボビンの外側で磁性薄帯の端部同士を接
続して閉磁路ループを形成し、磁性薄帯の接続部をボビ
ンの中空部内に移動させる。さらに、ボビンにリード端
子を設け、このリード端子に巻線の端部を電気的に接続
する。

【００７４】この後、絶縁性ケースや樹脂コーティング
等を適用して、インダクタンス素子の絶縁性を確保す
る。この際、巻線の外周部と磁性薄帯との距離（Ｗ）が
最大で２ｍｍ以下となるように、樹脂コーティング等を
行う。

【００７５】本発明においては、予めリード端子をボビ
ンに設けた後に巻線処理を行うなど、各工程順は適宜に
変更しても構わない。

【００７６】本発明では、Ｎ／ｎ比やＮ／ｔ比などを規
定することにより、断面積が非常に小さい磁性薄帯をコ
アとして用いているにもかかわらず、十分なインダクタ
ンス特性を得ることができる。

【００７７】特に、巻線の外周部と磁性薄帯との距離
（Ｗ）を最大で２ｍｍ以下としたインダクタンス素子で
は、良好な可飽和インダクタ特性を得ることができる。

【００７８】また、本発明のインダクタンス素子の製造
方法によれば、例えば自動化した巻線工程を実施した後
に、ボビンの中空部に磁性薄帯を挿入してコアとするこ
とができるため、製造工程を大幅に効率化することがで
きる。すなわち、インダクタンス素子の製造コストを低
減することが可能となる。

【００７９】次に、本発明のスナバー回路の実施形態に
ついて説明する。

【００８０】本発明のスナバー回路は、前述した本発明
のインダクタンス素子１を具備するものであり、このイ
ンダクタンス素子１はスイッチチング素子のドライブ回
路に接続して使用される。図１０に本発明のスナバー回
路を使用した自励フライバック方式のスイッチング電源
の一構成例を表す回路図を示す。

【００８１】図１０において、入力端子１２、１３間に
は、トランス１４の１次巻線１５とスイッチング素子と
してのＦＥＴ１６とが直列に接続されている。トランス
１４には、ＦＥＴ１６のドライブ回路として、ＦＥＴ１
６のゲート回路ドライブ用の巻線１７が設けられてい
る。すなわち、巻線１７はＦＥＴ１６を自励発振させる
ために巻かれたトランス１４の正帰還巻線である。ＦＥ
Ｔ１６のゲート回路とＦＥＴドライブ用巻線１７との間
には、可飽和インダクタ１８、抵抗１９、コンデンサ２
０が直列に接続されており、これらはスナバー回路２１
を構成している。

【００８２】抵抗１９はＦＥＴ１６に適切なドライブ電
流を与えるものであり、またコンデンサ２０はＦＥＴ１
６のドライブ特性の向上を図るために任意に接続される
ものである。これらはそれぞれ可飽和インダクタ１８と
直列に接続して用いることが好ましい。そして、スナバ
ー回路２１における可飽和インダクタ１８として、本発
明のインダクタンス素子１が用いられている。

【００８３】トランス１４の１次巻線１５と入力端子１
３との間には、トランス１４の１次巻線１５に発生する
サージ電圧を吸収するスナバーコンデンサ２２が直列に
接続されている。さらに、スナバーコンデンサ２２と直
列にスナバー抵抗２３が接続されており、充電電流ｉの
変化の速度ｄｉ／ｄｔを下げている。なお、トランス１
４の２次巻線２４側は、従来のスイッチング電源と同様
であり、整流素子２５およびコンデンサ２６が出力平滑
回路として接続されている。

【００８４】上述したようなスイッチング電源において
は、本発明のインダクタンス素子１を適用した可飽和イ
ンダクタ１８が、ＦＥＴ１６のゲート信号を遅らせる電
流遅延素子として有効に機能する。従って、ＦＥＴ１６
を良好にゼロボルトスイッチングさせることができる。
これらによって、スイッチング素子としてのＦＥＴ１６
のサージ電流の低減と電源としての効率向上を簡便かつ
効果的に実現することができる。

【００８５】

【実施例】次に、本発明の具体的な実施例およびその評
価結果について述べる。

【００８６】実施例１〜６、比較例１〜２ まず、ボビンとして、高さ１３ｍｍ、幅６ｍｍ、奥行
１．５ｍｍの角形形状を有し、フェノール樹脂からなる
ものを用意した。このボビンに５×０．３ｍｍの断面形
状を有する中空部を設けた。さらに、ボビン底面には半
田メッキした０．６ｍｍ角の導体を２本圧入してリード
端子とした。

【００８７】上記したボビンに直径０．１ｍｍのウレタ
ン線を１５０ターン巻いて巻線とした。コイルの巻線長
さＬwは１２ｍｍで統一した。

【００８８】巻線の両端は被覆を剥がして２本のリード
端子にそれぞれ半田接合した。具体的には、リード端子
に巻線端部をからげた後、半田槽に浸すことで被覆を溶
融し半田接合を行った。

【００８９】次に磁性体として厚さ１８μｍ、幅４．５
ｍｍのＣｏ基非晶質合金薄帯を用意し、これを単層で用
いた。このＣｏ基非晶質合金薄帯を中空部に貫通させて
挿入し、ループ状にして合金薄帯の両端部を積層し、こ
の積層部をテープで固定した。合金薄帯の積層部分の長
さはそれぞれ９ｍｍとした。

【００９０】さらに、コイル、巻線及び合金薄帯を覆う
ように、フェノール樹脂コーティング（実施例１、
２）、ＰＢＴ樹脂ケース（実施例３、４）又はＰＥＴフ
ィルム（実施例５、６）を形成した。この際、巻線と合
金薄帯との距離が２ｍｍ以下となるようにコーティン
グ、ケース又はフィルムを形成した。

【００９１】次に、これらのインダクタンス素子を図１
０に示したスイッチング電源の過飽和インダクタとして
用いて、遅延素子としての特性を測定評価した。電源は
自励フライバック方式電源を使用し、スイッチング素子
のゲート部に直列に挿入して、そのノイズ低減を確認し
た。入力は１４０ＶＤＣ、負荷条件は２４Ｖ、１．５Ａ
とした。

【００９２】また、本発明の比較例として絶縁体を設け
ず、巻線外周部と合金薄帯との距離を２ｍｍとした以外
は実施例１と同様のもの（比較例１）及び絶縁体を設
け、巻線外周部と合金薄帯との距離を３ｍｍとした以外
は実施例１と同様のもの（比較例２）を作製し、実施例
１と同様の評価を行った。

【００９３】表１に各実施例及び比較例に用いた絶縁体
の種類及び巻線と合金薄帯との距離（Ｗ）を示す。ま
た、評価結果としてインダクタンス、サージ電流及び電
源効率を併せて示す。

【００９４】

【表１】 表１から明らかなように、コーティング、ケース又はフ
ィルムを形成したものは、インダクタンス特性に優れ、
サージ電流も有効に抑制されていることが認められた。

【００９５】特に、巻線と合金薄帯の距離を小さくした
ものは、そうでないものに比べ明らかにインダクタンス
特性を向上させ、かつサージ電流を抑制できることが分
かった。

【００９６】実施例７ 外装ケースの上部に直径０．８ｍｍの孔を２箇所設けた
以外は実施例３で用いたインダクタンス素子と同様なも
のを作製しこれを実施例７とした。

【００９７】次に、実施例３および実施例７のインダク
タンス素子に対し、直流電流０．３[Ａ]を印可してイン
ダクタンス素子の表面温度を測定した。また、前記実施
例１〜６、比較例１〜２のときと同様の方法により効率
[％]を測定した。

【００９８】表面温度の測定に関しては、インダクタン
ス素子表面から任意の３箇所を選択し、熱電対にて測定
しその平均値にて表示した。なお、熱電対による温度測
定の際、温度差ΔＴは室温（２５℃）との差により測定
した。その結果を表２に示す。

【００９９】

【表２】 表２から明らかなように、孔を設けたものは素子の温度
上昇を抑えられることが認められた。温度上昇を低減す
ることにより、効率の向上が認められると共に、他の素
子への熱影響を低減できることから装置の信頼性を向上
させることができる。

【０１００】実施例８〜９、比較例３〜４ インダクタンス素子の巻線のターン数を３００にした以
外は実施例３と同じとしたものを実施例８、巻線のター
ン数を３００にした以外は実施例４と同じとしたものを
実施例９とし、実施例３と同様の方法によりインダクタ
ンス、サージ電流、効率の測定を行った。

【０１０１】また、比較のためにコイルの巻数を１００
０とした以外は実施例３と同じとしたものを比較例３と
し、前記実施例８、９と同様の試験を行った。その結果
を表３に示す。

【０１０２】

【表３】 表３から分かるように、コイルの巻数をＮ＝３００、磁
性薄帯の層数をｎ＝１とした実施例８および実施例９の
インダクタンス素子は優れた特性を示すことが分かっ
た。

【０１０３】Ｎ＝１０００、ｎ＝１とした比較例３につ
いても優れた特性を示すことが分かった。しかしなが
ら、コイルの巻数（Ｎ）が大きいことからコイルの厚み
が大きくなり、他の実施例と同じ大きさの絶縁ケースに
は納まらなかった。このようにＮ／ｎが２０以上５００
以下の範囲外、特にＮ／ｎが５００を超えてしまうと素
子の小型化ができないことが判明した。

【０１０４】また、比較のためにコイルの巻数を１０と
した以外は実施例３と同じとしたものを比較例４とし、
インダクタンスＬの測定を行ったところ２[μＨ]程度し
か得られず、インダクタンス素子として機能しないこと
が判明した。

【０１０５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のインダク
タンス素子は巻線作業の効率に優れ容易に巻線作業を自
動化することができると共に、インダクタンス素子の外
部を絶縁樹脂で覆うことで、絶縁性、インダクタンス特
性、サージ電流抑制等の特性を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインダクタンス素子の一例を示した外
観図。

【図２】本発明のインダクタンス素子の他の例を示した
外観図。

【図３】本発明のインダクタンス素子の他の例を示した
外観図。

【図４】本発明のインダクタンス素子の内部構造の一例
を示した外観図。

【図５】本発明のインダクタンス素子の内部構造の一例
を示す断面図。

【図６】磁性薄帯の接続部を中空部内に配置した場合の
一例を示す断面図。

【図７】磁性薄帯の接続部を拡大した断面図。

【図８】本発明のインダクタンス素子の内部構造の他の
例を示した外観図。

【図９】図８に示される内部構造の断面を示した断面
図。

【図１０】本発明のスナバー回路を適用したスイッチン
グ電源の一構成例を示す回路図。

【符号の説明】

１……インダクタンス素子 ２……樹脂ケース ２ａ、２ｂ……孔 ３……リード端子 ４……コーティング部分 ５……ボビン ６……中空部 ７……巻線 ８……磁性薄帯 ９……接続部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｆ 31/00 Ｆ Ｇ (72)発明者 酒井 和美 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 日下 隆夫 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 5E070 AA01 AB04 AB08 BA11 BB01 BB02 CA12 DA04 EA08

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長さ１０ｍｍあたりの巻数（Ｎ）が２０
   以上５００以下の巻線を備え、前記巻線の両端が開放さ
   れた中空部を有するコイルと、厚さ４μｍ以上５０μｍ
   以下でかつ幅２ｍｍ以上４０ｍｍ以下の単層または複数
   層の磁性薄帯からなり、前記磁性薄帯の少なくとも一部
   が前記中空部内に配置されているコアとを具備し、前記
   コイルの巻数（Ｎ）と前記磁性薄帯の層数（ｎ）との比
   （Ｎ／ｎ）が２０以上５００以下であって、かつ前記コ
   イルの少なくとも外側部分が絶縁体により覆われている
   ことを特徴とするインダクタンス素子。
2. 【請求項２】 前記コイルの長さ１０ｍｍあたりの巻数
   （Ｎ）と前記磁性薄帯の厚さ（ｔ）μｍとの比（Ｎ／
   ｔ）が１／μｍ以上１００／μｍ以下であることを特徴
   とする請求項１記載のインダクタンス素子。
3. 【請求項３】 前記絶縁体は樹脂コーティング、樹脂ケ
   ース又は樹脂フィルムであることを特徴とする請求項１
   又は２記載のインダクタンス素子。
4. 【請求項４】 前記コイルは、さらに中空部を有する筒
   状ボビンを備え、前記巻線は前記筒状ボビンの外周部に
   巻かれており、かつ前記磁性薄帯は前記筒状ボビンの前
   記中空部内に挿入されていることを特徴とする請求項１
   乃至３のいずれか１項記載のインダクタンス素子。
5. 【請求項５】 前記筒状ボビンは前記巻線に電気的に接
   続されるリード端子を具備することを特徴とする請求項
   ４記載のインダクタンス素子。
6. 【請求項６】 前記絶縁体は前記リード端子のボビン側
   端部まで覆っていることを特徴とする請求項５記載のイ
   ンダクタンス素子。
7. 【請求項７】 前記絶縁体には、放熱性を改善するため
   の孔が設けられていることを特徴とする請求項１乃至６
   のいずれか１項記載のインダクタンス素子。
8. 【請求項８】 前記磁性薄帯は、前記中空部を貫通した
   後、巻線の外側を通り、再び前記中空部を貫通するよう
   に配置され、かつその両端部が磁気的に接続されている
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の
   インダクタンス素子。
9. 【請求項９】 前記巻線の外側部分に配置する前記磁性
   薄帯と、この磁性薄帯と対向する巻線の外側部分との間
   隔が最大で２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項８
   記載のインダクタンス素子。
10. 【請求項１０】 前記閉磁路構造を有する磁性薄帯の平
    均磁路長（Ｌc ）と前記コイルの巻線の長さ（Ｌw ）と
    の比（Ｌc ／Ｌw ）が６以下であることを特徴とする請
    求項８又は９記載のインダクタンス素子。
11. 【請求項１１】 前記閉磁路構造を有する磁性薄帯の接
    続部は前記中空部内に配置されていることを特徴とする
    請求項８乃至１０のいずれか１項記載のインダクタンス
    素子。
12. 【請求項１２】 前記磁性薄帯は結晶質軟磁性合金、非
    晶質軟磁性合金、または微結晶構造を有する軟磁性合金
    により構成されていることを特徴とする請求項１乃至１
    １のいずれか１項記載のインダクタンス素子。
13. 【請求項１３】 少なくとも一端が開放された中空部を
    有するボビンの外周に巻線を施す工程と、 前記ボビンの前記中空部内に少なくとも磁性薄帯の一部
    を配置する工程と、 前記ボビンにリード端子を設けると共に、前記リード端
    子に前記巻線の端部を電気的に接続する工程と、 前記リード端子の少なくともボビンと反対側の端部を除
    いた部分を絶縁体で覆う工程とを有することを特徴とす
    るインダクタンス素子の製造方法。
14. 【請求項１４】 前記磁性薄帯は、前記中空部を貫通し
    た後、巻線の外側を通り、再び前記中空部を貫通するよ
    うに配置され、かつその両端部が磁気的に接続されるこ
    とを特徴とする請求項１３記載のインダクタンス素子の
    製造方法。
15. 【請求項１５】 スイッチチング素子のドライブ回路に
    接続された、請求項１乃至１２のいずれか１項記載のイ
    ンダクタンス素子を具備することを特徴とするスナバー
    回路。