JP4292056B2

JP4292056B2 - インダクタンス素子

Info

Publication number: JP4292056B2
Application number: JP2003383621A
Authority: JP
Inventors: 完佐野
Original assignee: Sumida Corp
Current assignee: Sumida Corp
Priority date: 2003-11-13
Filing date: 2003-11-13
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2023-11-13
Also published as: KR20050046537A; TW200518126A; CN1316519C; TWI253657B; JP2005150284A; US20050104702A1; KR100672916B1; US6950002B2; CN1617270A

Description

本発明は、一般用電子機器または産業用電子機器に使用されるインダクタンス素子に関する。

図１１は、従来におけるインダクタンス素子の構成例を示す図である。この図に示すように、インダクタンス素子１は、リングコア２、ドラムコア６、コイル７によって構成されている。

ここで、リングコア２は、内部に貫通孔３を有する円筒状の磁性部材で構成されており、その上部には、コイル７の末端が接続される接続端子４，５が設けられている。貫通孔３の内部には、ドラムコア６が配置される。

ドラムコア６は、上鍔部６ａ、胴部６ｂ、および下鍔部６ｃによって構成されている。胴部６ｂには、コイル７が巻回されている。

このようなインダクタンス素子１では、ドラムコア６の上鍔部６ａとリングコア２との間のギャップＧ１と、ドラムコア６の下鍔部６ｃとリングコア２との間のギャップＧ２を介して、磁束の一部を外部に漏らすことにより良好な飽和特性が得られている。しかし、ギャップＧ１，Ｇ２が大きすぎると初期のインダクタンスの絶対値が低下する。したがって、インダクタンス素子１が最適なインダクタンス素子値および定格電流値を有するためには、このギャップＧ１，Ｇ２が設計値通りに組み立てられているかどうかを正確に管理しなければならない。

そこで、これらのギャップＧ１，Ｇ２が適切となるようにするために、特許文献１および特許文献２に示すような技術が開示されている。

特許文献１に開示されている技術は、下鍔部の上面外周縁部とリングコアの下端面のいずれか一方の面に突起部を設け、該突起部が他方の面に当接してギャップを形成するようにしたものである。

一方、特許文献２に開示されている技術は、ベース板にケースコア嵌合用の段部を設け、他端にケースコアと嵌合するフランジを設けた角型ドラムコアと、該ドラムコアの周りに段部およびフランジとの間にギャップを介在するように被せた角型ケースコアとよりなり、段部およびフランジの外周４側面、または、ケースコアの段部およびフランジに対向する内周４側面に、スペーサ用の小突部をそれぞれ設けているものである。

特開２００２−３１３６３５号公報（要約書、請求項）

特開平１１−５４３３３号公報（要約書、請求項）

ところで、リングコアおよびドラムコアとしては、金属酸化物を粉末成形した後、焼成して得られる高透磁率を有するフェライト焼結体が用いられている。フェライトの焼成時には、部材が収縮するため、寸法管理が困難である。このため、特許文献１および特許文献２に開示されている方法では、突起の寸法を正確に管理することが難しく、ギャップが適切に設定されなかったり、最悪の場合には突起が凹部にうまく嵌合しなかったりする場合がある。

本発明は、上記の事情に基づきなされたもので、その目的とするところは、寸法管理が容易で、素子値を正確に設定することが可能なインダクタンス素子を提供しよう、とするものである。

上述の目的を達成するため、本発明は、巻線が巻回されるドラムコアと、ドラムコアの外周を囲むリングコアとを有するインダクタンス素子において、ドラムコアの上鍔部の円形の外周面またはリングコアの円形の内周面のいずれか一方に凸部が設けられ、他方には凸部が係止される凹部が設けられ、凹部は、その凹部の最深部から一方の外縁部に向かって傾斜する傾斜面を有し、凸部の頂点を最深部から傾斜面の方向へと移動させることで、凸部が傾斜面に接触し係止されている。

このため、寸法管理が容易で、素子値を正確に設定することが可能なインダクタンス素子を提供することができる。

また、他の発明は、上述の発明に加えて、リングコアは、円筒形状または矩形形状としている。このため、リングコアを容易に製造することが可能になる。

また、他の発明は、上述の発明に加えて、凸部の頂点が前記傾斜面に接触している。このため、寸法管理が容易で、素子値を正確に設定することが可能なインダクタンス素子を提供することができる。

また、他の発明は、上述の発明に加えて、凸部は半球形状または円柱形状としている。このため、凹部への接触の面積を最小限にすることにより、接触面積の変化による磁束の漏れ量の変動を抑えることが可能になる。

また、他の発明は、上述の発明に加えて、凸部および前記凹部がそれぞれ３つ設けられており、凹部は円周方向に対して同一方向に傾斜面が位置するように配置されている。このため、最小限の部品点数で最大の効果を発揮することができる。

また、他の発明は、上述の発明に加えて、ドラムコアは下鍔部をさらに有し、ドラムコアの下鍔部の外周面またはリングコアの内周面のいずれか一方に凸部が設けられ、他方には凸部が係止される凹部が設けられている。このため、上鍔部のみならず下鍔部のギャップについても場所によらず均一に保つことができるので、素子のばらつきを最小に保つことができる。

本発明によれば、寸法管理が容易で、素子値を正確に設定することが可能なインダクタンス素子を提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態の構成例を示す外観図である。この図に示すように、インダクタンス素子１０は、円筒形状を有するリングコア１１およびリングコア１１の内部に配置されるドラムコア２０によって構成されている。ここで、リングコア１１およびドラムコア２０は、金属酸化物を粉末成形した後、焼成して得られる高透磁率を有するフェライト焼結体によって構成されている。

リングコア１１は、円筒形状を有し、側面１１ｂには、内蔵されているコイル３０（図６参照）の先端がそれぞれ接続される接続端子１２，１３が設けられている。また、上面１１ａと下面１１ｃとの間には、これらを結ぶ貫通孔１４が形成されており、後述するドラムコア２０がその内部に配置される。

図２は、図１に示すインダクタンス素子１０の分解図である。この図に示すように、リングコア１１の内部には破線で示すように、貫通孔１４が設けられている。貫通孔１４の内部にはドラムコア２０が下方から挿入されて固定される。

ドラムコア２０は、上鍔部２１、胴部２２、および下鍔部２３によって構成されており、この図では省略しているが、胴部２２にはコイルが巻回されている。上鍔部２１の側面には、３箇所に凹部２１ａ〜２１ｃが設けられており、リングコア１１の貫通孔１４の内周面に設けられた凸部１４ａ〜１４ｃとそれぞれ係合する。下鍔部２３の中央部には凸部２３ａが設けられており、この凸部２３ａが貫通孔１４の内部に挿入されて嵌合することにより、ドラムコア２０の左右方向への移動が防止できる。

ドラムコア２０は、リングコア１１の貫通孔１４に対して、図の下から上に向かって挿入され、下鍔部２３がリングコア１１の下面１１ｃに当接するまで移動される。

図３は、ドラムコア２０をリングコア１１に固定する際の様子を示す図である。図３の（Ａ）に示すように、ドラムコア２０をリングコア１１の貫通孔１４に挿入する際には、リングコア１１の貫通孔１４の内周部に設けられた凸部１４ａ〜１４ｃが、ドラムコア２０の上鍔部２１の外周部に設けられた凹部２１ａ〜２１ｃの最深部に位置するように位置決めしつつ挿入する。

そして、図３の（Ｂ）に示すように、リングコア１１の外周部を保持しつつ、ドラムコア２０の下鍔部２３を反時計方向（図の矢印で示す方向）に回転させることにより、凸部１４ａ〜１４ｃは、凹部２１ａ〜２１ｃの最深部から移動され、凸部１４ａ〜１４ｃの頂点が傾斜面の所定の位置において接触して係止される。このとき、凸部１４ａ〜１４ｃは、傾斜面に対して中心方向に向かう力を印加するので、ドラムコア２０が左右方向に対して固定されることになる。

図４は、凸部１４ａと凹部２１ａが嵌合する様子を拡大して示す図である。図４の（Ａ）に示すように、凹部２１ａは、最深部２１ａ１から一方の外縁部に向かって緩やかに傾斜する傾斜面２１ａ２を有し、最深部２１ａ１から凹部２１ａの開口部に降ろした垂線を基準にリングコア２１の上面方向からみて左右非対称の断面形状である。

リングコア１１の貫通孔１４に、ドラムコア２０を挿入する際には、ドラムコア２０は、凹部２１ａの最深部２１ａ１の部分に、凸部１４ａが位置するように位置決めしながら、挿入される。そして、下鍔部２３がリングコア１１の下面１１ｃに当接する位置までドラムコア２０が挿入されると、ドラムコア２０とリングコア１１とが図４の（Ｂ）に示す矢印の方向に移動するように回転させる。その結果、図４の（Ｂ）に示すように、凸部１４ａが傾斜面２１ａ２の所定の位置で係止されることになる。傾斜面２１ａ２に相当する凹部２１ｂ，２１ｃの各傾斜面は、ドラムコア２０の同一円周方向側に設けられている。したがって、ドラムコア２０とリングコア１０内にて図４の（Ｂ）に示す矢印の方向に回転させると、凸部１４ｂ，１４ｃと凹部２１ｂ，２１ｃも同様にして固定される。

図５は、ドラムコア２０がリングコア１１に固定された状態を、天面および底面からそれぞれ見た場合の平面図である。図５の（Ａ）は、インダクタンス素子１０を天面から見た平面図である。この図に示すように、ドラムコア２０はリングコア１１の貫通孔１４の内周面に設けられた凸部１４ａ〜１４ｃによって保持されており、上鍔部２１の外周面と貫通孔１４の内周面の間のギャップＧは、その位置によらず一定に保たれている。このように、ギャップＧがその位置によらず一定になることから、漏れ磁束が場所によらずに一定となり、素子値のばらつきを少なくすることができる。なお、ギャップＧ１を、設計段階において適宜設定することにより、素子値かつ正確に調整することも可能になる。

図５の（Ｂ）は、インダクタンス素子１０を底面から見た図である。この図に破線で示すように、凸部２３ａは、貫通孔１４の内部に挿入されて固定される。また、胴部２２は、貫通孔１４の中心部分に位置するように調整される。

図６は、ドラムコア２０が固定された状態における正面図である。この図に示すように、ドラムコア２０の上鍔部２１の外周部に設けられた凹部２１ｃは、貫通孔１４の内周面に設けられた凸部１４ｃと係合し、上鍔部２１の側面と、貫通孔１４の内周面とのギャップＧ１が一定になるように保持する。また、凸部２３ａは貫通孔１４に挿入され、下鍔部２３の上面と、リングコア１１の下面１１ｃとのギャップＧ２が一定となるように保持する。ここで、一般的に、Ｇ２＜Ｇ１の関係が成り立つ。

以上に説明したように、本発明の第１の実施の形態によれば、リングコア１１の内周面に凸部１４ａ〜１４ｃを設け、ドラムコア２０の上鍔部２１の外周面に凹部２１ａ〜２１ｃを設け、これらを嵌合させることにより、ドラムコア２０をリングコア１１の内部に固定するようにしたので、ギャップＧ１をその位置によらず一定に保つことができる。このため、素子値のばらつきの発生を防止できる。

また、第１の実施の形態では、半球形状を有する凸部１４ａ〜１４ｃを用いるようにしたので、リングコア１１とドラムコア２０の接触面積を最小にし、接触面積の変動による素子値の変動を抑制することができる。

また、第１の実施の形態では、傾斜面２１ａ２を設けて、ここに凸部１４ａを固定するようにしたので、寸法精度が低い場合であっても、リングコア１１にドラムコア２０を確実に固定することが可能になる。

つぎに、本発明の第２の実施の形態について説明する。

図７は、本発明の第２の実施の形態の構成例を示す図である。この実施の形態では、上鍔部１２１の外周面に凸部１２１ａ〜１２１ｃが、貫通孔１１４の内周面に凹部１１４ａ〜１１４ｃが、それぞれ設けられている。また、図８に示すように、凹部１１４ａ〜１１４ｃの最深部は、貫通孔１１４の内周面の反対側まで到達する溝１１５ｃとして形成されている。

本発明の第２の実施の形態のインダクタンス素子１０２を組み立てる場合には、溝１１５ｃに沿うように凸部１２１ｃを挿入し、ドラムコア１２０の上面部が貫通孔１１４の上部端に到達した場合には、図７の矢印で示すように、ドラムコア１２０を時計回りに回転させることにより、凸部１２１ａ〜１２１ｃが凹部１１４ａ〜１１４ｃの最深部から緩やかな傾斜面側に向けて移動し、所定の位置まで到達すると、凸部１２１ａ〜１２１ｃが緩やかな傾斜面によって係止される。

このような実施の形態の場合も、ドラムコア１２０とリングコア１１１とのギャップＧ１を場所によらず均一に保つことが可能であるので、素子値のばらつきを抑えることが可能になる。

また、第２の実施の形態の場合では、ドラムコア１２０をリングコア１１１内に挿入する際には、溝１１５ｃに沿って挿入すればよいので、第１の実施の形態の場合のように、ドラムコア２０を貫通孔１４に挿入した後に位置決めをする必要がなくなり、組み立て作業が簡易になる。

つぎに、本発明の第３の実施の形態について説明する。

図９は、本発明の第３の実施の形態の構成例を示す図である。この図の例では、リングコア２１１の貫通孔２１４に半円柱状の凸部２１４ａ〜２１４ｂが新たに設けられ、ドラムコア２２０の下鍔部２２３が上鍔部２２１と同様の形状とされている。

このようなインダクタンス素子１０２を組み立てる際には、まず、ドラムコア２２０を、リングコア２１１の下方または上方から貫通孔２１４の内部に挿入する。つぎに、図３の（Ａ）に示す場合と同様に、ドラムコア２２０を反時計方向に回転することによって、凹部２２１ａ〜２２１ｃと凸部２１４ａ〜２１４ｃの上端部分が嵌合し、また、凹部２２３ａ〜２２３ｃと凸部２１４ａ〜２１４ｃの下端部分が嵌合し、ドラムコア２２０がリングコア２１１に係止される。

このような実施の形態の場合には、上鍔部２２１のみならず下鍔部２２３についてもその場所によらず均一なギャップが保たれるので、素子値のばらつきをさらに低減することができる。

つぎに、本発明の第４の実施の形態について説明する。

図１０は、本発明の第４の実施の形態の構成例を示す図である。この図の例では、ドラムコア３２０は、下鍔部を有しない構成となっている。また、リングコア３１１は、底部３１５を有しており、底部３１５の中心部には、ドラムコア３２０の胴部３２２の下端が挿入される挿入孔３１５ａが形成されている。

この実施の形態では、ドラムコア３２０をリングコア３１１の上方から貫通孔３１４に挿入し、胴部３２２を挿入孔３１５ａに差し入れる。そして、図３の（Ａ）に示す場合と同様に、ドラムコア３２０を反時計方向に回転させることにより、凹部３２１ａ〜３２１ｃと、凸部３１４ａ〜３１４ｃが相互に嵌合して係止されることになる。

このような実施の形態によれば、上述の各実施の形態の場合と同様に、素子値のばらつきの発生を抑えることができる。

なお、以上の実施の形態では、リングコアとしては、円筒形状を有するものを例に挙げて説明したが、矩形形状を有するものを使用することも可能である。

また、以上の実施の形態では、凸部１４ａ〜１４ｃ、１１４ａ〜１１４ｃ、２１４ａ〜２１４ｃ、３１４ａ〜３１４ｃとしては半球状の形状を有するものを例に挙げて説明したが、これ以外の形状を有するものを使用することも可能である。例えば、凸部として、円柱形状を有するものを使用することが可能である。また、凸部を貫通孔１４の深さ方向に沿って複数個設けるようにしてもよい。このような実施の形態によれば、安定性を増すことができる。

また、上述の実施の形態では、凸部１４ａ〜１４ｃ、１１４ａ〜１１４ｃ、２１４ａ〜２１４ｃ、３１４ａ〜３１４ｃは、リングコアもしくはドラムコアに３つ設けられているが、１個、２個、もしくは４個以上であってもよい。

本発明は、巻線が巻回されるドラムコアと、ドラムコアの外周を囲むリングコアとを有するインダクタンス素子に利用することができる。

本発明の第１の実施の形態に係るインダクタンス素子の構成例を示す外観図である。図１に示すインダクタンス素子を構成するリングコアと、ドラムコアの詳細な構成例を示す図である。図１に示すインダクタンス素子を構成するドラムコアをリングコアに固定する際の状態を示す図であり、（Ａ）は固定前の状態を示す図であり、（Ｂ）は固定後の状態を示す図である。図３に示す凸部と凹部の状態の拡大図であり、（Ａ）は固定前の状態を示す図であり、（Ｂ）は固定後の状態を示す図である。図１に示すインダクタンス素子を構成するドラムコアがリングコアに固定された状態を示す図であり、（Ａ）は固定された状態での上面図を示し、（Ｂ）は固定された状態における下面図を示す。図１に示すインダクタンス素子を構成するドラムコアがリングコアに固定された状態における断面図である。本発明の第２の実施の形態に係るインダクタンス素子の構成例を示す外観図である。図７に示すインダクタンス素子の断面形状を示す断面図である。本発明の第３の実施の形態に係るインダクタンス素子の構成例を示す外観図である。本発明の第４の実施の形態に係るインダクタンス素子の構成例を示す外観図である。従来のインダクタンス素子の断面形状を示す断面図である。

符号の説明

１０インダクタンス素子
１１リングコア
１４ａ〜１４ｃ凸部
２０ドラムコア
２１上鍔部
２１ａ〜２１ｃ凹部
２２胴部
２３下鍔部

Claims

巻線が巻回されるドラムコアと、ドラムコアの外周を囲むリングコアとを有するインダクタンス素子において、
上記ドラムコアの上鍔部の円形の外周面または上記リングコアの円形の内周面のいずれか一方に凸部が設けられ、他方には上記凸部が係止される凹部が設けられ、
上記凹部は、その凹部の最深部から一方の外縁部に向かって傾斜する傾斜面を有し、上記凸部の頂点を上記最深部側から上記外縁部側の方向へと移動させることで、上記凸部が上記傾斜面に接触し係止されることを特徴とするインダクタンス素子。
前記リングコアは、円筒形状または矩形形状としてい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。
前記凸部は半球形状または円柱形状を有してい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。
前記凸部および前記凹部がそれぞれ３つ設けられており、前記凹部は円周方向に対して同一方向に前記傾斜面が位置するように配置されてい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。
前記ドラムコアは下鍔部をさらに有し、
前記ドラムコアの上記下鍔部の外周面または前記リングコアの内周面のいずれか一方に前記凸部が設けられ、他方には前記凸部が係止される前記凹部が設けられていることを特徴とする請求項１記載のインダクタンス素子。