JP2007324197A - インダクタ - Google Patents

Abstract

【課題】複数のコイルの間で磁気結合が為されると共に、面実装が可能であり、かつ低背化を図ることが可能なインダクタを提供すること。
【解決手段】巻線４１を巻回することにより構成される複数のコイル４０と、板状に設けられるプレート部３１、およびこのプレート部３１から立設されると共にコイル４０の挿通孔４０ａが挿入される複数の柱脚部３２とを具備する第１のコア３０と、板状に設けられる第２のコア２０と、複数のコイル４０の端末４２がそれぞれ接続される接続端子５０と、を具備し、端末４２を介してコイル４０にいずれかの向きの電流が流れる場合、それぞれのコイル４０で形成される磁束が、第１のコア３０、第２のコア２０および柱脚部３２を通過し、複数のコイル４０が磁気結合可能に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種の電子機器に実装されるインダクタに関する。

例えばノート型パーソナルコンピュータ等の電源回路においては、実装効率を良好にする等のために、マルチフェーズタイプのインダクタが用いられる場合がある。このマルチフェーズタイプのインダクタとしては、特許文献１および特許文献２に開示されているものがある。かかる特許文献１および特許文献２には、箱状のコアに磁芯が設けられていて、この磁芯がコイルの中心孔に挿通されている。

特開２００１−９３７５７（要約、図１、図３等参照） 特開２００４−１１１７５４（要約、図１〜図３等参照）

ところで、上述の特許文献１および特許文献２に開示されている構成では、独立した磁路が２つ形成され、それぞれの磁路の間で、結合（磁気結合）がほとんど生じない状態となっている。特に、特許文献２に開示されている構成では、２つのコイルの間に仕切りが存在しているため、それぞれのコイルで形成される磁路が独立した状態となっている。そのため、磁気結合はほとんどない。また、特許文献１に開示されている構成では、非常に弱い磁気結合は存在するものの、その磁気結合は積極的に利用できるものではない。

ここで、ノート型パーソナルコンピュータ等のうち、特に２次電源における電源回路等においては、２つのコイルの間の磁気結合が強く求められる場合がある。かかる磁気結合を強くするための手法としては、例えばトロイダルコアのように、リング状のコアに２つのコイルを配置する構成がある。しかしながら、かかるトロイダルコアを採用する場合、面実装には適していない、という問題がある。また、トロイダルコアを採用する場合、実装時に高さ方向の寸法が大きくなってしまうことがあり、実装される各種電子機器の薄型化の妨げとなるため、好ましくない。

また、ＥＲコアを２つ組み合わせて、２つのコイルを有するインダクタを構成することも考えられる。しかしながら、この場合には、ＥＲコアの磁芯が挿入されるコイルは、高さ方向に積み重ねられる状態となり、高さ寸法が大きくなってしまう、という問題がある。

本発明は上記の事情にもとづきなされたもので、その目的とするところは、複数のコイルの間で磁気結合が為されると共に、面実装が可能であり、かつ低背化を図ることが可能なインダクタを提供しよう、とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は、巻線を巻回することにより構成される複数のコイルと、板状に設けられるプレート部、およびこのプレート部から立設されると共にコイルの挿通孔が挿入される複数の柱脚部とを具備する第１のコアと、板状に設けられる第２のコアと、複数のコイルの端末がそれぞれ接続される接続端子と、を具備し、端末を介してコイルにいずれかの向きの電流が流れる場合、それぞれのコイルで形成される磁束が、第１のコア、第２のコアおよび柱脚部を通過し、複数のコイルが磁気結合可能に設けられているものである。

このように、第１のコアが板状のプレート部を具備し、第２のコアも板状部材で構成されているため、インダクタの低背化を図ることが可能となり、このインダクタが実装される電子機器の薄型化を図ることが可能となる。また、第１のコアおよび第２のコアは、共に板状の部分を有するため、このインダクタが実装される実装基板に対して、面実装することが容易となる。そのため、インダクタと実装基板との間の接合強度を向上させることが可能となる。また、上述のように構成したため、コイルに対して、いずれかの向きの電流を流すと、複数のコイルの間では、互いに磁気結合が生じる。そのため、この磁気結合を利用して、電流の導通をコントロールすることが可能となる。

また、他の発明は、上述の発明に加えて更に、柱脚部と第２のコアとの間には、磁気ギャップが設けられているものである。このように、柱脚部と第２のコアとの間に磁気ギャップを形成する場合、当該磁気ギャップが存在しない構成と比較して、磁気飽和が生じるのを抑えることが可能となる。それにより、直流重畳特性を良好にすることが可能となり、大電流をコイルに導通させることが可能となる。また、コイルに大電流を導通可能となるため、本発明のインダクタを低電圧の電源回路等に用いることが可能となる。

さらに、他の発明は、上述の各発明に加えて更に、コイルは２つ設けられていると共に、これら２つのコイルのうち一方側に位置するコイルは、当該一方側に近接する第２のコアの長手方向の一端側に向けて２つの端末を延出すると共に、他方側に位置するコイルは、当該他方側に近接する第２のコアの長手方向の他端側に向けて２つの端末を延出するものである。

このように構成した場合には、２つのコイルの端末は、インダクタの長手方向における両端側に、コイルの端末がそれぞれ延出される状態となる。そして、インダクタは、この端末またはこの端末と接続される端子を介して、実装基板に実装される。この場合、インダクタの両端側で実装基板と接続されるので、実装基板に対する接合強度を向上させることが可能となる。また、インダクタが実装される場合、接合強度の向上により、耐振動性を向上させることが可能となる。

本発明によると、複数のコイルの間で、磁気結合を図ることが可能となる。加えて、インダクタの面実装が可能であり、かつ低背化を図ることも可能となる。

以下、本発明の一実施の形態に係る、インダクタ１０について、図１から図７に基づいて説明する。図１は、本実施の形態におけるインダクタ１０の全体構成を示す斜視図である。また、図２は、インダクタ１０の構成を示す側面図であり、図３は、同じく正面図である。

これら図１〜図３等に示すように、インダクタ１０は、下コア２０と、上コア３０と、コイル４０と、接続端子５０と、を具備している。

これらのうち、下コア２０は、第２のコアに対応すると共に、上コア３０よりも大面積に設けられている。これら下コア２０および上コア３０は、磁性材料から構成されている。かかる磁性材料の例としては、ニッケル系のフェライトが挙げられる。しかしながら、磁性材料は、ニッケル系のフェライトには限られず、Ｍｎ−Ｚｎ系のフェライト、センダスト（Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ；鉄−シリコン−アルミニウム）、パーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ）、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ等、種々の磁性材料を材質とすることが可能である。

また、図４、図５等に示すように、下コア２０は、その平面形状が矩形状を為していて、略平板状に設けられている。この下コア２０のうち、長手方向の両端には、端子取付部２１が設けられている。この端子取付部２１は、下コア２０の他の部分よりも窪んで設けられている部分である。この端子取付部２１には、上面凹部２２と、先端凹部２３とが設けられている。これらのうち、上面凹部２２は、下コア２０の上面側から下面側に向かって、所定の寸法だけ窪む部分である。この上面凹部２２は、下コア２０の短手方向を突っ切るように設けられている。

また、先端凹部２３は、下コア２０の長手方向の先端部から中央側に向かい、当該下コア２０の先端側の側壁を所定の寸法だけ窪ませた部分である。この先端凹部２３は、後述する接続端子５０の幅寸法に対応する幅寸法だけ窪んでいる。そのため、この先端凹部２３は、短手方向の両端側から係止凸部２４で囲まれていて、接続端子５０の位置決めを容易としている。

なお、先端凹部２３は、下コア２０の長手方向の一端側および他端側に、それぞれ一対ずつ設けられている。そして、一対の先端凹部２３のそれぞれには、後述するコイル４０の一端側または他端側に接続される接続端子５０が、それぞれ位置する。また、図５等に示すように、係止凸部２４は、先端凹部２３よりも上方に向かって突出している。しかしながら、この係止凸部２４の上端は、下コア２０の上面２０ａと同程度の高さ位置であるか、この上面２０ａよりも下方に位置している。

また、上述の下コア２０の上方には、第１のコアに対応する上コア３０が位置する。上コア３０は、図１〜図３等においては、下コア２０の上方に位置している。図６に示すように、この上コア３０は、プレート部３１と、柱脚部３２とを有している。これらのうち、プレート部３１は、その平面形状が略矩形状を為す板状の部分である。また、本実施の形態では、プレート部３１は、その厚み寸法が、上述の下コア２０の上面２０ａと略同等に設けられている。

また、柱脚部３２は、プレート部３１の下面から、下方に向かうように立設されている。柱脚部３２は、後述するコイル４０の挿通孔４０ａに挿通される部分であり、本実施の形態では、コイル４０の個数に対応させて、上コア３０の長手方向に沿うように、２つ設けられている。この柱脚部３２は、その外観が略円柱形状を為している。なお、この柱脚部３２の下方に突出する高さ寸法は、後述するコイル４０の高さ寸法と同等となっている。また、この柱脚部３２は、プレート部３１の長手方向に沿う中心線に沿って設けられている。しかも、柱脚部３２は、プレート部３１の中心から対称となる位置に、それぞれ設けられている。

なお、柱脚部３２は、プレート部３１の長手方向の一方側および他方側にそれぞれ設けられている。しかしながら、柱脚部３２のうち、長手方向における最も端部側の部分は、プレート部３１の側壁とは面一とはなっていない。すなわち、プレート部３１には、柱脚部３２の長手方向の最も端部側の部分よりもさらに端部側の部位に、若干の余裕部分Ｓが存在している。

また、上述の柱脚部３２は、上述の下コア２０の上面２０ａに対して、一定のギャップＧ（磁気ギャップに相当）を介して対向配置される。ここで、柱脚部と上面２０ａとの間にギャップＧを形成するために、柱脚部３２の下面には、例えばスペーサを配置するようにしても良い。スペーサを配置する場合、例えば柱脚部３２の下面に、樹脂コーティングを施す等により形成するようにしても良い。その他、シート状の樹脂部材を柱脚部３２の下面と下コア２０の上面２０ａとの間に挟み込み、これをスペーサとして用いるようにしても良い。

また、上述の柱脚部３２には、コイル４０が取り付けられる（図１〜図３参照）。本実施の形態では、コイル４０は、平角線４１（巻線に対応）をらせん状に巻回することにより構成されている。なお、コイル４０が平角線４１を巻回する構成のため、当該コイル４０の巻数はさほど大きくはなく、例えば２〜４回程度となっている（図４等においては３回）。

ここで、コイル４０を構成する平角線４１の端末４２は、共に上面凹部２２に位置する。そのため、コイル４０のうち、下方に位置する平角線４１（一方側の端末４２ａに対応）は、僅かな寸法分（上面凹部２２に接続端子５０の厚み寸法を差し引いた分）だけ下方に向かって折り曲げられると共に、上面凹部２２の上面と略平行を為すように折り曲げられる。また、上方側に位置する平角線４１（他方側の端末４２ｂに対応）は、下方に向かい、当該平角線４１の高さ分だけ折り曲げられると共に、一方側の端末４２ａと略同等の高さ位置で、上面凹部２２と略平行を為すように折り曲げられる。

また、上述の端子取付部２１には、図７に示すような接続端子５０が配置される。接続端子５０は、それぞれの端子取付部２１に、一対ずつ設けられていて、コイル４０が有する一対の端末４２の個数に対応させている。この接続端子５０は、例えば金属板を略Ｔ字形状に打ち抜くと共に、その打ち抜き後に所定の形状に折り曲げることによって形成されている。かかる折り曲げによって形成される部分には、側面視すると略コ字状に設けられる部分が存在している。この略コ字状の部分は、上述の先端凹部２３に入り込む部分であり、当該先端凹部２３の入り込みに対応する幅寸法（先端凹部２３の幅寸法よりも若干狭い幅寸法）に設けられている。

なお、以下の説明では、この略コ字状に設けられる部分を、コア係止部５１とする。また、コア係止部５１のうち、上面凹部２２に位置する部分を上面部５１ａ、先端凹部２３に位置する部分を側面部５１ｂ、下コア２０の下面に位置する部分を下面部５１ｃとする。これらのうち、上面部５１ａが上面凹部２２の上面に接触した状態においては、当該上面部５１ａは、係止凸部２４の上端よりも低くなるように設けられている。また、下面部５１ｃが下コア２０の下面２０ｂに接触する状態では、当該下面部５１ｃは最も下方に突出する状態となる。そして、この下面部５１ｃを介して、インダクタ１０は、不図示の実装基板に実装される。

また、この接続端子５０には、端末保持部５２が設けられている。端末保持部５２は、コア係止部５１の上面部５１ａ側から延伸している。また、この端末保持部５２は、コア係止部５１の幅方向（インダクタ１０の短手方向）が、長手方向となるように延伸している。また、この端末保持部５２は、上述のコア係止部５１よりも幅寸法が小さくなるように設けられていて、端末４２を保持させる際に容易に折り曲げ可能としている。

なお、この端末保持部５２は、コア係止部５１の幅方向の両端側から、それぞれ延伸している。しかしながら、端末保持部５２は、コア係止部５１の幅方向の両端側から延伸する構成とはせずに、幅方向の片側からのみ延伸する構成を採用しても良い。また、一対の端末保持部５２は、折り曲げられた場合に、端末４２を囲んで略リング形状を為す程度の長さ寸法を有している。そのため、一対の端末保持部５２を折り曲げると、扁平なリング形状を呈する状態となり、端末４２を取り囲む状態となる。また、端末保持部５２は、上面部５１ａのうち、長手方向の略中央部分に設けられている。

また、この接続端子５０と端末４２との間は、例えば半田付け等の手段により、電気的に接続される（図示省略）。ここで、半田付けにより接続端子５０と端末４２とを接続する場合、半田は、上面凹部２２に入り込む状態となる。しかしながら、一方側の端末４２ａを保持／接続する半田と、他方側の端末４２ｂを保持／接続する半田とは、所定の距離だけ離間するように設けられている。

以上のような構成を有するインダクタ１０の作用について述べる。このインダクタ１０は、実装基板において、例えば一方側の端末４２ａまたは他方側の端末４２ｂが信号の入力側に接続されると共に、他方側の端末４２ｂまたは一方側の端末４２ａは信号の出力側に接続される。そして、信号の入力側からインダクタ１０にコモンモード信号が入力されると、２つのコイル４０の磁束は足し合わされて、強め合う方向に作用する。それにより、大きなインピーダンスが発生し、他方側の端末４２ｂまたは一方側の端末４２ａからは、コモンモード信号が除去された状態で出力される。

また、インダクタ１０において、信号の入力側からノーマルモード信号が入力されると、２つのコイル４０の磁束は互いに打ち消し合い、インピーダンスがほとんど発生しない状態となる。そのため、ノーマルモード信号が、抑制されずに他方側の端末４２ｂまたは一方側の端末４２ａから出力される。

つまり、本実施の形態におけるインダクタ１０では、２つのコイル４０の間で磁気結合を生じさせることが可能であり、コモンモードチョークコイル（コモンモードノイズフィルタ）として機能させることが可能となっている。

このように、本実施の形態のインダクタ１０においては、２つのコイル４０の間で、磁気結合を生じさせることが可能となっている。しかも、本実施の形態のようなインダクタ１０は、図１等に示されるように、下コア２０と上コア３０とを具備しており、これらは共に板状に設けられているため、低背化が図られている。このように、本実施の形態のインダクタ１０においては、従来の構成のインダクタとは異なり、低背化を図りながら２つのコイル４０の間の磁気結合を生じさせる。そのため、かかる磁気結合を利用して、本実施の形態のインダクタ１０を、例えばコモンモードチョークコイル等として機能させることが可能となり、当該磁気結合を積極的に利用することが可能である。

また、本実施の形態のインダクタ１０では、磁気結合を生じさせながらも、インダクタ１０が実装される各種電子機器の薄型化を図ることが可能となる。特に、コモンモードチョークコイルにおいては、リング状のトロイダルコアを具備するのが一般的であり、低背化を図るのが難しい状態となっている。また、低背化を図る場合には、トロイダルコアを横に寝かせる状態とするが、この場合には、接合強度がさほど高くない状態となっている。

しかしながら、本実施の形態のインダクタ１０では、プレート状の下コア２０および上コア３０を用いており、十分な低背化を図ることが可能となっている。そのため、このインダクタ１０が実装される各種電子機器の薄型化を図ることが可能となる。加えて、インダクタ１０では、柱脚部３２が高さ方向には重ねられずに、下コア２０の平面方向に並べられて配置される。そのため、ＥＲコアを２つ組み合わせて、２つのコイルを高さ方向に積み重ねる構成と比較して、高さ寸法が大きくならず、低背化を図ることが可能となっている。

また、下コア２０および上コア３０は、共に板状に設けられている。このため、インダクタ１０は、面実装することが可能となり、インダクタ１０と実装基板との間の接合強度を向上させることが可能となる。また、下コア２０および上コア３０が、共に板状に設けられ、両者が平行を為す状態で対向配置されている。そのため、下コア２０と上コア３０の間には、外壁等が存在しない状態となり、コイル４０がこれら下コア２０と上コア３０との間に配置される場合であっても、その端末４２をいずれの方向にも容易に引き出すことが可能となる。

加えて、本実施の形態では、インダクタ１０は、コイル４０を２つ有すると共に、これら２つのコイル４０の端末４２は、それぞれインダクタ１０の長手方向の両端側に位置している。そのため、インダクタ１０は、その両端側で、接続端子５０を介して実装基板と接続されるため、実装基板に対する接合強度を向上させることが可能となる。また、インダクタ１０の接合強度の向上により、耐振動性を向上させることが可能となる。

また、下コア２０の上面２０ａと柱脚部３２との間には、ギャップＧ（磁気ギャップ）が設けられている。そのため、インダクタ１０では、磁気飽和が生じるのを抑えることが可能となる。特に、本実施の形態のように、コイル４０が平角線４１の巻回により構成される場合、当該コイル４０には大電流が導通し、磁気飽和が問題となる。しかしながら、上面２０ａと柱脚部３２との間にギャップＧを設ける場合、コイル４０によって形成される磁路（閉磁路）の内部に磁気ギャップが存在する状態となる。それにより、直流重畳特性を良好にすることが可能となり、平角線４１から構成されるコイル４０のように、大電流化への対応が可能となる。また、コイル４０に大電流を導通可能となるため、本発明のインダクタ１０を低電圧の電源回路等に用いることが可能となる。

さらに、本実施の形態では、上コア３０には、その長手方向の両端部分と柱脚部３２の付け根との間に、余裕部分Ｓが存在している。このように、余裕部分Ｓを設ける場合、インダクタ１０においては、磁束が通過する部分に若干の余裕を持たせることが可能となり、特性を良好にすることが可能となる。

以上、本発明のインダクタ１０について説明したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となっている。以下、それについて述べる。

また、上述の実施の形態では、インダクタ１０は、２つのコイル４０を具備する構成となっている。しかしながら、インダクタ１０は、それぞれのコイルで発生する磁束が足し合わされ、磁気結合可能であれば、３つ以上のコイルを有する構成を採用しても良い。

また、上述の実施の形態では、柱脚部３２は、上コア３０に設けられている。しかしながら、柱脚部は、上コア３０に設けられる構成には限られず、下コア２０に設ける構成を採用しても良い。また、下コア２０と上コア３０の両方に柱脚部を設ける構成を採用しても良い。なお、下コア２０に柱脚部を設ける場合には、下コア２０は第１のコアに対応すると共に、上コア３０は第２のコアに対応する。

また、上述の実施の形態では、大電流化に対応させて、下コア２０の上面２０ａと柱脚部３２の下面との間に、磁気ギャップを設けている。しかしながら、コイル４０に大電流を流す必要がない場合等においては、磁気ギャップを設けなくても良い。

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。

本発明の一実施の形態に係るインダクタの構成を示す斜視図である。 図１のインダクタの構成を示す側面図である。 図１のインダクタの構成を示す正面図である。 図１のインダクタのうち、コイルおよび下コアの構成を示す斜視図である。 図１のインダクタのうち、下コアの構成を示す斜視図である。 図１のインダクタのうち、上コアの構成を示すと共に、下方側から見た状態を示す斜視図である。 図１のインダクタのうち、接続端子の構成を示す斜視図である。

符号の説明

１０…インダクタ
２０…下コア（第２のコアに対応）
２１…端子取付部
２２…上面凹部
２３…先端凹部
３０…上コア（第１のコアに対応）
３１…プレート部
３２…柱脚部
４０…コイル
４１…平角線（巻線に対応）
４２…端末
５０…接続端子
５１…コア係止部
５２…端末保持部
Ｇ…ギャップ

Claims (3)

1. 巻線を巻回することにより構成される複数のコイルと、
   板状に設けられるプレート部、およびこのプレート部から立設されると共に上記コイルの挿通孔が挿入される複数の柱脚部とを具備する第１のコアと、
   板状に設けられる第２のコアと、
   複数の上記コイルの端末がそれぞれ接続される接続端子と、
   を具備し、
   上記端末を介して上記コイルにいずれかの向きの電流が流れる場合、それぞれのコイルで形成される磁束が、上記第１のコア、上記第２のコアおよび上記柱脚部を通過し、複数の上記コイルが磁気結合可能に設けられている、
   ことを特徴とするインダクタ。
2. 前記柱脚部と前記第２のコアとの間には、磁気ギャップが設けられていることを特徴とする請求項１記載のインダクタ。
3. 前記コイルは２つ設けられていると共に、
   これら２つのコイルのうち一方側に位置する前記コイルは、当該一方側に近接する前記第２のコアの長手方向の一端側に向けて２つの端末を延出すると共に、
   他方側に位置する前記コイルは、当該他方側に近接する前記第２のコアの長手方向の他端側に向けて２つの端末を延出する、
   ことを特徴とする請求項１または２記載のインダクタ。

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