JP6676405B2 - 磁性素子 - Google Patents
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Description
図1に示すように、このインダクタ1は、巻線を巻回してなるコイル3と、コイル3が内部に配置され、該コイル3によって生じる磁束を通す磁性体2とを備えている。磁性体2はコイル3の略全体を覆う形で配置され、コイル3は封止樹脂4により封止されている。磁性体2は、その周囲に巻線が巻回されている芯磁性体2aと、コイル3の外周を覆っている外周磁性体2bとから構成されている。芯磁性体2aおよび外周磁性体2bは、図1に示すように、単一の磁性体として形成することができ、その場合コイル内径側が芯磁性体2aとなり、コイル外径側およびコイル上下側が外周磁性体2bとなる。
磁性体2は、芯磁性体2aがコイル3と対向する面側に流れ制御路6aおよび外周磁性体2bがコイル3と対向する面側に流れ制御路6bが封止樹脂を充填するときの樹脂流れを制御する流れ制御路6として設けられている。また、流れ制御路6は、その一部が空気だまり7となる。流れ制御路6の一部が空気だまり7となることで、ボイドが封止樹脂内に分散することを抑制できる。
流れ制御路6および空気だまり7として以下の(1)〜(6)の形態が挙げられる。
(1)外周磁性体2bがコイル3と当接する内径側の面2cに設けられ、外周磁性体2bの軸方向中央部および上下部の円周方向に設けられる溝61。
(2)外周磁性体2bがコイル3と当接する内径側の面2cに設けられ、外周磁性体2bの軸方向に設けられる溝62。
(3)外周磁性体2bがコイル3と当接する内径側の面2cに設けられ、外周磁性体2bの円周方向の一部に生じる空気だまり(図示を省略)。
(4)芯磁性体2aがコイル3と当接する外径側の面2dに設けられ、芯磁性体2aの軸方向中央部および上下部の円周方向に設けられる溝63。
(5)芯磁性体2aがコイル3と当接する外径側の面2dに設けられ、芯磁性体2aの軸方向に設けられる溝64。
(6)芯磁性体2aがコイル3と当接する外径側の面2dに設けられ、芯磁性体2aの円周方向の隅部に設けられる空気だまり(図示を省略)。
樹脂封止のしやすさは、流れ制御路6の流れ方向断面形状により制御可能である。例えば、上述した溝の断面積が大きいほど封止樹脂の侵入を速めることができる。また断面積が同じ場合は、溝の断面形状のうち封止樹脂が接触する辺の総長さが小さいほど速めることができる。
また、溝の断面形状と共に、溝凸部の頂部とコイル間の隙間を調整することで、封止樹脂充填時の流れを制御することができる。
電気・電子機器の高周波数化、大電流化において、現在主流の圧縮成形法で得られるフェライト材料を用いた磁性素子は透磁率が優れており、インダクタンス値を得やすいが周波数特性や重畳電流特性に劣る。一方、アモルファス材料を含有する射出成形磁性材料を用いた磁性素子は、周波数特性や重畳電流特性に優れているが、透磁率が低い。また、大電流用の磁性素子は銅損による発熱に加えて、鉄損による発熱を無視できない。そこで、本発明の磁性素子の好ましい形態では、樹脂流れ制御路を設けるとともに、発熱しやすい個所または放熱しにくい個所であるコイル内径側の磁性体2eを熱伝導性に優れた圧縮成形磁性体(一部を外部に露出させる)とし、コイル外径側の磁性体2fを射出成形磁性体としたポット形ハイブリッドインダクタ1aとすることで、発熱を抑制し放熱性に優れた構造を実現できる。
特に封止樹脂の流れ制御を行わない従来品では、コイル端子引出口から封入した封止樹脂がインダクタ内にランダムに充填されていくことで、内部の空気が抜けずに気泡として閉じ込められやすい。また封止材等の流体は、壁面に近いほど流れが遅くなる。このため、封止樹脂に含まれるボイドがコア内の壁面や巻線表面の、特に隅部に滞留しやすくなる。気泡が滞留すると封止樹脂との接触面が少なくなり、熱伝達係数が悪化することで封止樹脂を介したコイルの放熱を妨げる。これを避けるために隅部に設けた流れ制御路の一部を空気だまりとすることで、コイル近傍の封止樹脂の熱伝達係数の悪化を回避する。
コイル−コア間の封止樹脂内に大きなボイドが生じた場合、ボイドがない場合に比べて絶縁材料である封止樹脂の厚さを十分に確保できない。これにより絶縁耐力が低下し、絶縁破壊が生じる。
図3に示す溝62や溝64が、封止樹脂の流れのガイドとなり、内部に残留する空気が少なくなるよう充填の優先順位がされている。また、空気だまりを設けることで、内部に残留する気泡は空気だまりに集めることができる。このため、封止樹脂を充填しやすくなり、また、真空引きが必要になる場合でも真空引きに要するの時間を短縮でき、コスト低減に寄与する。
2 磁性体
3 コイル
4 封止樹脂
5 中間線
6 流れ制御路
7 空気だまり
Claims (3)
- 芯磁性体の周囲に巻線を巻回してなるコイルと、該コイルが内部に配置された外周磁性体とを備えた磁性素子であって、
前記コイルが封止樹脂により封止され、
前記芯磁性体および前記外周磁性体の少なくとも1つの磁性体は、前記コイルと対向する面に、前記封止樹脂を充填するときの樹脂流れを制御する流れ制御路が設けられており、
前記流れ制御路の一部に空気だまりを設けていることを特徴とする磁性素子。 - 前記流れ制御路は、前記コイルに対して、コイル軸方向および円周方向の少なくとも1つの方向に沿った凹凸部であることを特徴する請求項1記載の磁性素子。
- 前記凹凸部が断面三角形状であることを特徴とする請求項2記載の磁性素子。
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