JP2008108944A - 磁性素子 - Google Patents

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Abstract

【課題】所定の特性を安定して得ることが可能でかつ比較的容易に組立を行うこと可能な磁性素子を提供すること。
【解決手段】磁性素子1は、大鍔部3aおよび小鍔部3bを有する第1コア3と、大鍔部3aと小鍔部3bとの間に形成される巻線部7と、小鍔部3bおよび巻線部7の外周面に内周面4eを対向させ、大鍔部3aに一端面4dを対向させる筒状の第2コア4と、非磁性材料で形成され第1コア3と第2コア4との間に配置されるスペーサ部材6とを備えている。スペーサ部材6は、大鍔部3aの対向面3dと一端面4dとの間に配置される隙間設定部6aと、隙間設定部6aと一体で形成され、少なくとも巻線部7の一部の外周面と第2コア4の内周面4eとの間に配置されるとともに、隙間設定部6aを対向面3dまたは一端面4dへ案内するためのガイド部6bとを備えている。
【選択図】図2

Description

本発明は、所定の電子部品等に使用される磁性素子に関する。
従来から、電子機器や電子部品には、インダクタやトランス等に代表される磁性素子が使用されている。この種の磁性素子として、上端に形成された円板状の上鍔部および下端に形成された円板状の下鍔部を有する鍔付きで円柱状のドラムコアと、ドラムコアの外周側に配置される筒状のリングコアとを備えるインダクタが知られている(たとえば、特許文献1参照)。
この特許文献1に記載のインダクタでは、ドラムコアの下鍔部の上面とリングコアの下端面とが対向するように、ドラムコアおよびリングコアが配置されている。また、特許文献1に記載のインダクタでは、所定の特性を得るため、下鍔部の上面とリングコアの下端面との間には所定の隙間が形成されている。特許文献1には、この隙間を形成するための構成として、下鍔部の上面とリングコアの下端面との間にリング状のスペーサが配置された構成と、下鍔部の上面に当接する突起部がリングコアの下端面に形成された構成との2つの構成が開示されている。
特開2002−313635号公報
特許文献1に記載のように、下鍔部の上面とリングコアの下端面との間にスペーサが配置される構成では、下鍔部の上面とリングコアの下端面との間に安定した隙間を形成できるため、インダクタが量産される場合であっても、所定のインダクタンス値や直流重畳特性を安定して得ることが可能になる。しかしながら、下鍔部の上面とリングコアの下端面との間にリング状のスペーサを配置する必要があるため、インダクタの組立作業が煩雑になる。特に、インダクタが小型化すると、スペーサも小型化、薄型化するため、その組立作業は一層、煩雑化する。
一方、リングコアの下端面に突起部が形成される場合には、組立作業の簡素化を図ることは可能になる。しかしながら、この場合、下鍔部の上面に当接する突起部に磁束が集中する。そのため、突起部で、磁気飽和が生じやすくなり、所定のインダクタンス値や直流重畳特性を得ることは困難である。
そこで、本発明の課題は、所定の特性を安定して得ることが可能でかつ比較的容易に組立を行うこと可能な磁性素子を提供することにある。
上記の課題を解決するため、本発明の磁性素子は、一端に形成される大鍔部および他端に形成され大鍔部よりも小さな小鍔部を有する第1コアと、大鍔部と小鍔部との間に導線が巻回されて形成される巻線部と、小鍔部および巻線部の外周面に内周面を対向させるとともに大鍔部に一端面を対向させる筒状の第2コアと、非磁性材料で形成され第1コアと第2コアとの間に配置されるスペーサ部材とを備え、スペーサ部材は、一端面に対向する大鍔部の対向面と一端面との間に配置され、対向面と一端面との間に所定の隙間を設定するための隙間設定部と、隙間設定部と一体で形成され、少なくとも巻線部の一部の外周面と第2コアの内周面との間に配置されるとともに、隙間設定部を対向面または一端面へ案内するためのガイド部とを備えることを特徴とする。
本発明の磁性素子では、非磁性材料で形成され第1コアと第2コアとの間に配置されるスペーサ部材が、大鍔部の対向面と第2コアの一端面との間に配置される隙間設定部を備えている。そのため、大鍔部の対向面と第2コアの一端面との間の隙間を安定して設定することが可能となり、インダクタンス値や直流重畳特性等の所定の特性を安定して得ることが可能となる。
また、本発明では、スペーサ部材は、隙間設定部と一体で形成され、少なくとも巻線部の一部の外周面と第2コアの内周面との間に配置されるとともに、隙間設定部を対向面または一端面へ案内するためのガイド部を備えている。そのため、磁性素子の組立時には、隙間設定部を対向面または一端面へ容易に案内することができ、磁性素子の組立を比較的容易に行うことができる。
本発明において、ガイド部は、小鍔部の外周面の少なくとも一部と、第2コアの内周面との間にも配置されることが好ましい。このように構成すると、ガイド部を用いて、第2コアの内周面と小鍔部との間に適切な隙間を設定することが可能となり、インダクタンス値や直流重畳特性等の所定の特性をより安定して得ることが可能となる。また、隙間設定部と一体で形成されたガイド部を用いて、第2コアの内周面と小鍔部との間に適切な隙間を設定することが可能となるため、磁性素子の構成が簡素化される。さらに、ガイド部を用いて、第2コアの内周面と小鍔部との間に隙間を設定できるため、磁性素子の組立を容易に行うことができる。
本発明において、第2コアは、大鍔部の外周側にかつ一端面から大鍔部側に向かって突出するように形成される第1コアの固定部を備え、第1コアと第2コアとは、固定部と大鍔部との間に塗布される接着剤で固定され、隙間設定部は、固定部の形成範囲に対応する位置に形成される逃げ部を備えることが好ましい。このように構成すると、第1コアと第2コアとを接着する接着剤の影響で、隙間設定部によって設定される大鍔部の対向面と第2コアの一端面との隙間がばらつくのを抑制できる。すなわち、接着剤の影響を抑制して、大鍔部の対向面と第2コアの一端面との隙間を適切に設定することが可能になる。
以上のように、本発明にかかる磁性素子では、所定の特性を安定して得ることが可能でかつ比較的容易に組立を行うことが可能になる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(磁性素子の構成)
図1は、本発明の実施の形態にかかる磁性素子1を示す平面図である。図2は、図1のE−E方向から磁性素子1を示す部分断面図である。図3は、図1に示す磁性素子1を示す底面図である。図4は、図1に示す磁性素子1の分解斜視図である。なお、図3では、図2のF−F方向から見た磁性素子1が図示されている。
本形態の磁性素子1は、たとえば、ノートパソコンの電源回路基板等の所定の回路基板上に実装される小型のインダクタである。この磁性素子1は、図1から図4に示すように、導線2と、導線2が巻回される第1コアとしてのドラムコア3と、ドラムコア3の外周側に配置される第2コアとしてのリングコア4と、導線2の両端部がそれぞれ接続される2個の端子5と、ドラムコア3とリングコア4との間に配置されるスペーサ部材6とを備えている。本形態の磁性素子1は、たとえば、図1の縦方向および横方向の寸法が約10mmで、図2の横方向の寸法(すなわち、厚さ)が約6.5mmの略直方体状に形成されている。なお、以下の説明では、図2の左側(図1の紙面手前側)を「上」、図2の右側(図1の紙面奥側)を「下」とする。また、図2の左右方向(すなわち、上下方向)に直交する方向を径方向とする。
ドラムコア3は、たとえば、Mn−ZnやNi−Zn等のフェライトからなる磁性材料で形成されている。また、図4等に示すように、ドラムコア3は、両端部に鍔部を有する鍔付きの円柱状に形成されている。すなわち、ドラムコア3は、上端に形成された円板状の大鍔部3aと、下端に形成され大鍔部3aよりも径の小さな円板状の小鍔部3bとを備えている。
大鍔部3aには、導線2の端部を引き出すための引出部3cが形成されている。具体的には、図4に示すように、大鍔部3aの外周から径方向の中心部へ向かって窪むU形状の引出部3cが、上下方向で大鍔部3aを貫通するように、かつ、略180°ピッチで2箇所に形成されている。また、大鍔部3aの下面3d(図2参照)は、リングコア4の上端側に形成される後述の一端面4dに対向する対向面となっている。
導線2は、導電性線材の表面に絶縁被膜が被覆されて形成されている。導線2は、図2、図4に示すように、大鍔部3aと小鍔部3bとの間に円筒状に巻回されている。本形態では、大鍔部3aと小鍔部3bとの間に導線2が巻回されて巻線部7が形成されている。
リングコア4は、ドラムコア3と同様に、たとえば、Mn−ZnやNi−Zn等のフェライトからなる磁性材料で形成されている。また、リングコア4は、筒状に形成されている。具体的には、図4等に示すように、略直方体状の部材の外周側の角部の3箇所に面取部4aが形成され、残りの角部の1箇所にR形状部4bが形成されるように、かつ、上下方向に貫通する円形の中心孔4cが形成されることで、リングコア4は、筒状に形成されている。さらに、リングコア4の上端側には、径方向に直交する平面と略平行に形成された一端面4dが形成されている。
図2に示すように、導線2が巻回されたドラムコア3とリングコア4とは、リングコア4の中心孔4cに巻線部7等が配置された状態で互いに固定されている。具体的には、導線2が巻回されたドラムコア3とリングコア4とは、リングコア4の一端面4dと大鍔部3aの下面3dとが上下方向で対向するように、かつ、巻線部7および小鍔部3bの外周面とリングコア4の内周面4eとが径方向で対向するように互いに固定されている。
リングコア4の側面には、端子5を取り付けるための端子取付部4fが形成されている。また、リングコア4の上端側には、ドラムコア3とリングコア4とを接着で固定するための固定部4gと、導線2の端部を引き出すための引出部4hとが形成されている。
端子取付部4fは、図4に示すように、平行な2つの側面のそれぞれに中心孔4cに向かって窪むように形成されている。端子取付部4fの上端側には、端子5に形成された後述の係合部5dに係合する係合凹部4jが一端面4dから下方向に窪むように形成され、端子取付部4fの下端には、端子5に形成された後述の端子部5cに係合する係合凹部4kが、リングコア4の下端面となる他端面4mから上方向に窪むように形成されている。
固定部4gは、R形状部4bが形成された角部およびR形状部4bの対角線上に位置する角部の2箇所に、一端面4dから上方向へ突出するように形成されている。この固定部4gは、図1、図2に示すように、大鍔部3aの外周側に配置されている。また、固定部4gの径方向の内側面は、大鍔部3aの外周に沿うように円弧状に形成されるとともに、上方向に向かうにしたがって径方向外側に傾斜する傾斜面4nとなっている。この傾斜面4nには、ドラムコア3とリングコア4とを固定するための接着剤が塗布される。すなわち、本形態の傾斜部4nは、ドラムコア3とリングコア4とを固定する際に塗布される接着剤の接着剤溜りとなっている。
引出部4hは、リングコア4の、固定部4gが形成されていない2箇所の角部のそれぞれに、一端面4dから下方向へ窪むように形成されている。
端子5は、導電性を有する金属の薄板で形成されている。この端子5は、図4に示すように、端子取付部4fに配置される基部5aと、導線2の端部が固定される導線固定部5bと、磁性素子1が実装される回路基板と磁性素子1とを電気的に接続するための端子部5cと、端子5をリングコア4の取り付けるための係合部5dとを備えている。
導線固定部5bは、図1等に示すように、引出部4hが形成されたリングコア4の角部に形成される面取部4aに当接するように配置されている。この導線固定部5bの径方向外側の面には、導線2の端部が半田付けされて固定される。すなわち、図1等に示すように、導線固定部5bの径方向外側には、導線2の端部を固定するための半田部8が形成されている。また、導線2の端部は、スペーサ部材6に形成された後述の引出部6c、大鍔部3aの引出部3cおよびリングコア4の引出部4hを経由して、導線固定部5bまで引き出されて固定される。
端子部5cは、略矩形状に形成され、リングコア4の下端側に形成された係合凹部4kと係合している。すなわち、端子部5cは、磁性素子1の下面に配置されている。また、係合部5dは、リングコア4の上端側に形成された係合凹部4jと係合している。
スペーサ部材6は、非磁性材料で形成されている。本形態のスペーサ部材6は、非磁性かつ非導電性の樹脂材料を用いた樹脂成型によって形成されている。また、スペーサ部材6は、図4等に示すように、鍔付きで厚さの薄い略円筒状に形成されている。このスペーサ部材6の厚さは非常に薄く、後述の隙間設定部6aおよびガイド部6bの厚さは、たとえば、約0.3mmとなっている。さらに、スペーサ部材6の外径は、リングコア4の内径とほぼ等しく、スペーサ部材6の内径は、小鍔部3bの外径とほぼ等しくなっている。
図2等に示すように、本形態のスペーサ部材6は、大鍔部3aの下面3dと一端面4dとの間に所定の隙間を設定するため、上端に薄い鍔状に形成された隙間設定部6aと、磁性素子1の組立時に、隙間設定部6aを一端面4dへ適切に案内するため、略円筒状に形成されたガイド部6bとを備えている。また、スペーサ部材6には、導線2の端部を引き出すための引出部6cが形成されている。
隙間設定部6aは、図2、図4に示すように、大鍔部3aの下面3dおよび一端面4dに当接する4個の当接部6dと、当接部6c間に形成された2個の逃げ部6eとを備えている。当接部6dは、ガイド部6bの上端から径方向外側に突出する略円弧状に形成されている。また、4個の当接部6dは、略同一に厚さで、かつ、略90°ピッチで形成されている。
逃げ部6eには、ガイド部6bの上端から径方向外側に突出する鍔状部分が存在しない。すなわち、逃げ部6eは、スペーサ部材6の上端の鍔状部分を円周方向の所定範囲で切り欠くようにして形成されている。また、2個の逃げ部6eは、略180°ピッチで配置されている。具体的には、2個の逃げ部6eはそれぞれ、リングコア4に形成された固定部4gの形成範囲に対応する位置に形成されている。すなわち、磁性素子1が組み立てられた状態では、2個の逃げ部6eの外周側にはそれぞれ、固定部4gが配置されている。
引出部6cは、隙間設定部6aから下方向へ窪むように形成されている。具体的には、当接部6dの間であって2個の逃げ部6eが形成されていない部分に、略180°ピッチで形成されている。
図2に示すように、隙間設定部6aは、大鍔部3aの下面3dと一端面4dとに当接した状態で(より具体的には、当接部6dが大鍔部3aの下面3dと一端面4dとに当接した状態で)、大鍔部3aと一端面4dとの間に配置されている。そのため、大鍔部3aの下面3dと一端面4dとの間の隙間は均一に確保されている。
また、ガイド部6bは、巻線部7および小鍔部3bの外周面とリングコア4の内周面4eとに当接した状態で、巻線部7および小鍔部3bとリングコア4の内周面4eとの間に配置されている。そのため、巻線部7および小鍔部3bの外周面とリングコア4の内周面4eとの間の隙間は、全周略均一に確保されている。なお、本形態では、小鍔部3bの下端側の一部の外周面とリングコア4の内周面4eとの間には、ガイド部6bが配置されていないが、小鍔部3bの外周面とリングコア4の内周面4eとの間の全域にガイド部6bが配置されても良い。
(磁性素子の組立手順)
以上のように構成された磁性素子1は、以下の手順で組み立てられる。
まず、ドラムコア3に導線2を巻回する。具体的には、大鍔部3aと小鍔部3bとの間に導線2を巻回して、引出部3cから導線2の端部を引き出す。また、リングコア4に端子5を取り付ける。具体的には、端子部5cを係合凹部4kに係合させ、係合部5dを係合凹部4jに係合させる。
その後、端子5が取り付けられたリングコア4にスペーサ部材6を取り付ける。具体的には、リングコア4の引出部4hの位置とスペーサ部材6の引出部6cの位置とを合わせ、かつ、固定部4gの位置と逃げ部6eの位置とを合わせた状態で、隙間設定部6a(具体的には、当接部6d)が一端面4dに当接するまで、リングコア4の中心孔4cにガイド部6bを挿入する。この際、ガイド部6bがリングコア4の内周面4eに沿って挿入されることで、隙間設定部6aは、容易にかつ適切に一端面4dまで案内される。
その後、リングコア4に取り付けられたスペーサ部材6の内周側に、導線2が巻回されたドラムコア3を挿入する。具体的には、ドラムコア3の引出部3cの位置とリングコア4の引出部4hの位置を合わせた状態で、隙間設定部6aに大鍔部3aの下面3dが当接するまで、スペーサ部材6の内周側にドラムコア3を挿入する。その後、固定部4gの傾斜面4nに接着剤を塗布して、ドラムコア3とリングコア4とを固定する。また、導線2の端部を導線固定部5bに固定する。
なお、導線2が巻回されたドラムコア3にスペーサ部材6を取り付けて、その状態で、リングコア4の内周面4eにドラムコア3およびスペーサ部材6を挿入して、ドラムコア3とリングコア4とを固定しても良い。導線2が巻回されたドラムコア3にスペーサ部材6を取り付けるときには、ドラムコア3の引出部3cの位置とスペーサ部材6の引出部6cの位置とを合わせた状態で、隙間設定部6aが大鍔部3aの下面3dに当接するまで、スペーサ部材6の内周側に、導線2が巻回されたドラムコア3を挿入する。この際、小鍔部3bおよび巻線部7がガイド部6bの内周面に沿って挿入されることで、隙間設定部6aは、容易にかつ適切に大鍔部3aの下面3dまで案内される。
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態の磁性素子1では、非磁性材料で形成されたスペーサ部材6の隙間設定部6aが、大鍔部3aの下面3dとリングコア4の一端面4dとの間に配置されている。そのため、大鍔部3aの下面3dと一端面4dとの間の隙間を安定して設定できる。その結果、磁性素子1のインダクタンス値や直流重畳特性等の所定の特性を安定して得ることが可能となる。
また、本形態では、スペーサ部材6には、隙間設定部6aを一端面4dへ案内するためのガイド部6bが隙間設定部6aと一体で形成されている。そのため、磁性素子1の組立時には、隙間設定部6aを一端面4dへ容易に案内することができる。すなわち、隙間設定部6aを一端面4dへ容易に取り付けることができる。したがって、磁性素子1の組立を比較的容易に行うことができる。ここで、本形態のように、隙間設定部6a(具体的には、当接部4d)が非常に薄く形成される場合には、ガイド部6bがないと、隙間設定部6aは取り扱いにくくなり、一端面4dへの隙間設定部6aの取付作業も煩雑になるが、本形態では、上述のように、隙間設定部6aの取付作業が容易になる。
特に、本形態では、ガイド部6bは、小鍔部3bの外周面とリングコア4の内周面4eとの間にも配置されている。そのため、ガイド部6bを用いて、リングコア4の内周面4eと小鍔部3bとの間に適切な隙間を設定できる。その結果、磁性素子1のインダクタンス値や直流重畳特性等の所定の特性をより安定して得ることができる。また、隙間設定部6aと一体で形成されたガイド部6bを用いて、リングコア4の内周面4eと小鍔部3bとの間に適切な隙間を設定できるため、磁性素子1の構成が簡素化される。さらに、ガイド部6bを用いて、大鍔部3aの下面3dと一端面4dとの間の隙間、および、リングコア4の内周面4eと小鍔部3bとの間に隙間を同時に設定できるため、磁性素子1の組立を容易に行うことができる。
本形態では、スペーサ部材6には、リングコア4の固定部4gの形成範囲に対応する位置に逃げ部6cが形成されている。そのため、ドラムコア3とリングコア4とが、固定部4gと大鍔部3aとの間に塗布される接着剤で固定される場合であっても、接着剤の影響で、当接部6dによって設定される大鍔部3aの下面3dと一端面4dとの隙間がばらつくのを抑制することが可能になる。すなわち、接着剤の影響を抑制して、大鍔部3aの下面3dと一端面4dとの隙間を適切に設定することが可能になる。また、本形態では、逃げ部6eが形成される場合であっても、4個の当接部6dは、ガイド部6bによって一体となっているため、当接部6dの取扱いが煩雑となるのを防止できる。
(他の実施の形態)
上述した形態では、図3に示すように、端子部5cは、リングコア4の側面から径方向内側に向かって伸びるように配置されている。この他にもたとえば、端子部5cは、R形状部4bが形成されたリングコア4の角部、あるいは、面取部4aが形成されたリングコア4の角部から径方向内側に向かって伸びるように配置されても良い。また、端子5を設けずに、リングコア4に直接、端子部を形成しても良い。この場合には、リングコア4の他端面4mの一部(たとえば、角部)にメッキを被覆して端子部を形成し、この端子部に導線2の端部を半田付けして接続すれば良い。また、この場合には、スペーサ部材6の下端に導線2の引出部を形成し、スペーサ部材6の下端側から導線2を引き出せば良い。
上述した形態では、ガイド部6bは、小鍔部3bとリングコア4の内周面4eとの間にも配置されている。この他にもたとえば、小鍔部3bとリングコア4の内周面4eとの間にはガイド部6bが配置されず、巻線部7とリングコア4の内周面4eとの間にのみガイド部6bが配置されても良い。この場合には、小鍔部3bとリングコア4の内周面4eとの間には、別体のスペーサ部材が取り付けられても良い。
上述した形態では、ガイド部6bは、円筒状に形成されているが、ガイド部6bの形状は円筒状に限定されず、ガイド部6bの円周方向の一部が切り欠かれていても良い。また、ドラムコア3とリングコア4とが、固定部4gと大鍔部3aとの間に塗布される接着剤によって固定されず、別方法によって固定される場合には、スペーサ部材6に逃げ部6eが形成されなくても良い。
本発明の実施の形態にかかる磁性素子を示す平面図である。 図1のE−E方向から磁性素子を示す部分断面図である。 図1に示す磁性素子を示す底面図である。 図1に示す磁性素子の分解斜視図である。
符号の説明
1 磁性素子
2 導線
3 ドラムコア(第1コア)
3a 大鍔部
3b 小鍔部
3d 下面(対向面)
4 リングコア(第2コア)
4d 一端面
4e 内周面
4g 固定部
6 スペーサ部材
6a 隙間設定部
6b ガイド部
6e 逃げ部
7 巻線部

Claims (3)

  1. 一端に形成される大鍔部および他端に形成され上記大鍔部よりも小さな小鍔部を有する第1コアと、上記大鍔部と上記小鍔部との間に導線が巻回されて形成される巻線部と、上記小鍔部および上記巻線部の外周面に内周面を対向させるとともに上記大鍔部に一端面を対向させる筒状の第2コアと、非磁性材料で形成され上記第1コアと上記第2コアとの間に配置されるスペーサ部材とを備え、
    上記スペーサ部材は、上記一端面に対向する上記大鍔部の対向面と上記一端面との間に配置され、上記対向面と上記一端面との間に所定の隙間を設定するための隙間設定部と、上記隙間設定部と一体で形成され、少なくとも上記巻線部の一部の外周面と上記第2コアの内周面との間に配置されるとともに、上記隙間設定部を上記対向面または上記一端面へ案内するためのガイド部とを備えることを特徴とする磁性素子。
  2. 前記ガイド部は、前記小鍔部の外周面の少なくとも一部と、前記第2コアの内周面との間にも配置されることを特徴とする請求項1記載の磁性素子。
  3. 前記第2コアは、前記大鍔部の外周側にかつ前記一端面から前記大鍔部側に向かって突出するように形成される前記第1コアの固定部を備え、
    前記第1コアと前記第2コアとは、上記固定部と前記大鍔部との間に塗布される接着剤で固定され、
    前記隙間設定部は、上記固定部の形成範囲に対応する位置に形成される逃げ部を備えることを特徴とする請求項1または2記載の磁性素子。
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