JP2003168610A - インダクタンス素子 - Google Patents
インダクタンス素子Info
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- JP2003168610A JP2003168610A JP2001364990A JP2001364990A JP2003168610A JP 2003168610 A JP2003168610 A JP 2003168610A JP 2001364990 A JP2001364990 A JP 2001364990A JP 2001364990 A JP2001364990 A JP 2001364990A JP 2003168610 A JP2003168610 A JP 2003168610A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の金属磁性粉を用いたインダクタンス素
子は、磁性体の磁気透磁率が低いためコイルの直流抵抗
が大きくなり、ＤＣ／ＤＣコンバータ等に使用したとき
に損失が増えて変換効率の低下を招いていた。 【解決手段】巻線部11、空芯部12、及び巻線部11の両端
からそれぞれ導出したリード部13、14を有する少なくと
も１本のコイル10と、第１の金属磁性粉及び接合剤を加
圧成形してなる絶縁性の磁性体20と、第２の金属磁性粉
及び接合剤を加圧成形してなり磁性体20よりも透磁率が
大きい磁性体30と、コイルのリード部13、14に導通し外
部に露出した複数の端子電極40を備える。コイルの巻線
部11を磁性体20の内部に埋め込み、空芯部12に磁性体30
を配置する。
子は、磁性体の磁気透磁率が低いためコイルの直流抵抗
が大きくなり、ＤＣ／ＤＣコンバータ等に使用したとき
に損失が増えて変換効率の低下を招いていた。 【解決手段】巻線部11、空芯部12、及び巻線部11の両端
からそれぞれ導出したリード部13、14を有する少なくと
も１本のコイル10と、第１の金属磁性粉及び接合剤を加
圧成形してなる絶縁性の磁性体20と、第２の金属磁性粉
及び接合剤を加圧成形してなり磁性体20よりも透磁率が
大きい磁性体30と、コイルのリード部13、14に導通し外
部に露出した複数の端子電極40を備える。コイルの巻線
部11を磁性体20の内部に埋め込み、空芯部12に磁性体30
を配置する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ノートパソコンや
ビデオカメラ等の携帯型電子機器に組み込まれるＤＣ／
ＤＣコンバータ等の回路素子として好適な表面実装型の
インダクタンス素子に関するものである。
ビデオカメラ等の携帯型電子機器に組み込まれるＤＣ／
ＤＣコンバータ等の回路素子として好適な表面実装型の
インダクタンス素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】金属磁性粉に接合剤（バインダ）を加え
て加圧成形して得られるダストコアの内部にコイルを埋
設したインダクタが用いられている。このインダクタ
は、端子電極がダストコアに直接接触する構造となるの
で金属磁性粉の絶縁性が要求される。このため、金属磁
性粉の粒子の表面に化学的な絶縁処理を施し、さらに接
合剤で被覆した後、この金属磁性粉を加圧成形してい
た。
て加圧成形して得られるダストコアの内部にコイルを埋
設したインダクタが用いられている。このインダクタ
は、端子電極がダストコアに直接接触する構造となるの
で金属磁性粉の絶縁性が要求される。このため、金属磁
性粉の粒子の表面に化学的な絶縁処理を施し、さらに接
合剤で被覆した後、この金属磁性粉を加圧成形してい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】高い絶縁性を確保する
ために金属磁性粉の粒子の絶縁被膜を厚くすると、実効
的な磁気透磁率が大幅に低下してしまう。この透磁率の
低下した磁性材を用いて一定のインダクタンスを確保す
るためには、コイルの巻数を増やさなければならなくな
る。その結果、コイルの直流抵抗が増大し、ＤＣ／ＤＣ
コンバータ等に使用したときに、損失が増えて変換効率
の低下を招いてしまうという問題があった。そこで、本
発明は、端子間の絶縁性を確保しつつ実効的な透磁率を
高め、高インダクタンスでも直流抵抗を低減し、変換効
率を向上させることを目的とするものである。
ために金属磁性粉の粒子の絶縁被膜を厚くすると、実効
的な磁気透磁率が大幅に低下してしまう。この透磁率の
低下した磁性材を用いて一定のインダクタンスを確保す
るためには、コイルの巻数を増やさなければならなくな
る。その結果、コイルの直流抵抗が増大し、ＤＣ／ＤＣ
コンバータ等に使用したときに、損失が増えて変換効率
の低下を招いてしまうという問題があった。そこで、本
発明は、端子間の絶縁性を確保しつつ実効的な透磁率を
高め、高インダクタンスでも直流抵抗を低減し、変換効
率を向上させることを目的とするものである。
【０００４】
【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、巻線部、空芯部、及び巻線部の両端からそれぞ
れ導出したリード部を有する少なくとも１本のコイル
と、第１の金属磁性粉及び接合剤を加圧成形してなる絶
縁性の第１の磁性体と、第２の金属磁性粉及び接合剤を
加圧成形してなり第１の磁性体よりも透磁率が大きい第
２の磁性体と、コイルのリード部に導通し外部に露出し
た複数の端子電極とを備え、コイルの巻線部を第１の磁
性体の内部に埋め込むとともに、空芯部に第２の磁性体
を配置した構成を特徴とする。
素子は、巻線部、空芯部、及び巻線部の両端からそれぞ
れ導出したリード部を有する少なくとも１本のコイル
と、第１の金属磁性粉及び接合剤を加圧成形してなる絶
縁性の第１の磁性体と、第２の金属磁性粉及び接合剤を
加圧成形してなり第１の磁性体よりも透磁率が大きい第
２の磁性体と、コイルのリード部に導通し外部に露出し
た複数の端子電極とを備え、コイルの巻線部を第１の磁
性体の内部に埋め込むとともに、空芯部に第２の磁性体
を配置した構成を特徴とする。
【０００５】
【実施例】本発明を表面実装型のインダクタに適用した
場合の一実施例を図１及び図２に示す。コイル10は、断
面が円形の線材を多層に巻回した円筒形の巻線部11と、
巻線部11に囲まれた空芯部12、巻線部11の両端からそれ
ぞれ導出されたリード部13、14を有している。コイル10
は磁性体20の内部に埋め込まれており、コイル10の空芯
部12には円柱形の第２の磁性体30を取付けてある。
場合の一実施例を図１及び図２に示す。コイル10は、断
面が円形の線材を多層に巻回した円筒形の巻線部11と、
巻線部11に囲まれた空芯部12、巻線部11の両端からそれ
ぞれ導出されたリード部13、14を有している。コイル10
は磁性体20の内部に埋め込まれており、コイル10の空芯
部12には円柱形の第２の磁性体30を取付けてある。
【０００６】一部を磁性体20内に埋め込んで固定した一
対の端子電極40は、外部に露出した残りの部分が、磁性
体20の表面に沿ってその側面から底面まで延びている。
コイル10のリード部13、14は、それぞれ磁性体20の内部
で異なる端子電極40に溶接等の手段で接続してある。
対の端子電極40は、外部に露出した残りの部分が、磁性
体20の表面に沿ってその側面から底面まで延びている。
コイル10のリード部13、14は、それぞれ磁性体20の内部
で異なる端子電極40に溶接等の手段で接続してある。
【０００７】磁性体20は、鉄あるいはセンダスト、パー
マロイ等の金属磁性粉を熱硬化性樹脂または熱可塑性樹
脂からなる接合剤で包み込み、これを例えば１平方ｃｍ
当たり２トン程度の圧力で加圧成形したのち１４０℃程
度の温度で加熱、硬化させてある。磁性体20の金属磁性
粉の粒子には絶縁処理を施してあり、磁性体20は絶縁性
となっている。一方、空芯部12に配置した第２の磁性体
30は、絶縁被覆していない鉄あるいはセンダスト等の金
属磁性粉と接合剤を混合したものである。金属磁性粉を
絶縁処理した磁性体20の抵抗率は、絶縁処理していない
磁性体30の抵抗率の１０倍以上の抵抗率となっている。
マロイ等の金属磁性粉を熱硬化性樹脂または熱可塑性樹
脂からなる接合剤で包み込み、これを例えば１平方ｃｍ
当たり２トン程度の圧力で加圧成形したのち１４０℃程
度の温度で加熱、硬化させてある。磁性体20の金属磁性
粉の粒子には絶縁処理を施してあり、磁性体20は絶縁性
となっている。一方、空芯部12に配置した第２の磁性体
30は、絶縁被覆していない鉄あるいはセンダスト等の金
属磁性粉と接合剤を混合したものである。金属磁性粉を
絶縁処理した磁性体20の抵抗率は、絶縁処理していない
磁性体30の抵抗率の１０倍以上の抵抗率となっている。
【０００８】第２の磁性体30の金属磁性粉としては、そ
の平均粒径が磁性体20の金属磁性粉の平均粒径よりも大
きなものを使用する。磁性体20としては、平均粒径の小
さいカーボニール鉄粉が適している。磁性体30の金属密
度を高めるために、加圧したときに大きく変形する軟ら
かい金属磁性粉を磁性体30には用いるのが望ましい。ま
た、磁性体30としては、軸方向に磁気配向し、軸方向の
透磁率を高めることも有効である。さらに、より大きい
透磁率の金属磁性粉を使うなどの手段により、磁性体30
の透磁率が磁性体20の透磁率の２倍以上の値となるよう
にしてある。その結果、インダクタ全体の透磁率は、磁
性体部分に絶縁性の磁性体20のみを用いた場合に比べて
大幅に向上したものとなる。
の平均粒径が磁性体20の金属磁性粉の平均粒径よりも大
きなものを使用する。磁性体20としては、平均粒径の小
さいカーボニール鉄粉が適している。磁性体30の金属密
度を高めるために、加圧したときに大きく変形する軟ら
かい金属磁性粉を磁性体30には用いるのが望ましい。ま
た、磁性体30としては、軸方向に磁気配向し、軸方向の
透磁率を高めることも有効である。さらに、より大きい
透磁率の金属磁性粉を使うなどの手段により、磁性体30
の透磁率が磁性体20の透磁率の２倍以上の値となるよう
にしてある。その結果、インダクタ全体の透磁率は、磁
性体部分に絶縁性の磁性体20のみを用いた場合に比べて
大幅に向上したものとなる。
【０００９】図７はインダクタンス値１０μＨ、外形寸
法５×５×２ｍｍの図１の構造のインダクタにおいて第
２の磁性体の透磁率を第１の磁性体の透磁率に対し２
倍、３倍、４倍としたときのコイル直流抵抗の低減の度
合いを、有限要素法で解析したものである。高透磁率の
第２の磁性体を埋め込むことにより、直流抵抗が大幅に
低減しており、本発明が直流抵抗の低減、効率の向上に
有効であることを図７は示している。
法５×５×２ｍｍの図１の構造のインダクタにおいて第
２の磁性体の透磁率を第１の磁性体の透磁率に対し２
倍、３倍、４倍としたときのコイル直流抵抗の低減の度
合いを、有限要素法で解析したものである。高透磁率の
第２の磁性体を埋め込むことにより、直流抵抗が大幅に
低減しており、本発明が直流抵抗の低減、効率の向上に
有効であることを図７は示している。
【００１０】図３は、コイル10の空芯部12に配置した第
２の磁性体30の他の実施例を示すもので、組み立て上の
作業性を改善するために上鍔31を有する断面Ｔ形とした
ものである。
２の磁性体30の他の実施例を示すもので、組み立て上の
作業性を改善するために上鍔31を有する断面Ｔ形とした
ものである。
【００１１】図４は本発明の他の実施例を示すもので、
丸線に代えて平角線からなるコイル50を使用したもので
ある。コイル50は、平角線をエッジワイズ巻きした巻線
部51と、巻線部51で囲まれた空芯部52と、巻線部51の両
端末のリード部53、54を備えている。リード部53、54
は、磁性体20の二側面から外部に導出して、そのまま端
子電極を兼ねた構造としてある。平角線のコイルの巻き
方はエッジワイズ巻きに限らず、渦巻き状であってもよ
い。
丸線に代えて平角線からなるコイル50を使用したもので
ある。コイル50は、平角線をエッジワイズ巻きした巻線
部51と、巻線部51で囲まれた空芯部52と、巻線部51の両
端末のリード部53、54を備えている。リード部53、54
は、磁性体20の二側面から外部に導出して、そのまま端
子電極を兼ねた構造としてある。平角線のコイルの巻き
方はエッジワイズ巻きに限らず、渦巻き状であってもよ
い。
【００１２】コイルとしては、両端末が最外周から引き
出されるようにした、いわゆる外−外巻きコイルを使用
することもできる。図５は外−外巻きコイルの一例を示
すもので、線材の中央部から互いに逆方向に巻回した２
段構成のものである。このコイル60は、１本の平角線を
上下２段に連続して多層巻きしてあり、両端のリード部
63、64が最外周に位置している。
出されるようにした、いわゆる外−外巻きコイルを使用
することもできる。図５は外−外巻きコイルの一例を示
すもので、線材の中央部から互いに逆方向に巻回した２
段構成のものである。このコイル60は、１本の平角線を
上下２段に連続して多層巻きしてあり、両端のリード部
63、64が最外周に位置している。
【００１３】コイルを外−外巻きにすると、巻き始めの
リード部が巻線部と重なることがないのでインダクタン
ス素子全体の薄型化に有効である。外外巻きコイルは３
段以上の多段構成としてもよく、平角線に代えて丸線で
形成してもよい。なお、以上の実施例はインダクタの例
で説明したが、本発明のインダクタンス素子は複数のコ
イルを設けることにより、トランスに構成してもよい。
リード部が巻線部と重なることがないのでインダクタン
ス素子全体の薄型化に有効である。外外巻きコイルは３
段以上の多段構成としてもよく、平角線に代えて丸線で
形成してもよい。なお、以上の実施例はインダクタの例
で説明したが、本発明のインダクタンス素子は複数のコ
イルを設けることにより、トランスに構成してもよい。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、端子電極間の絶縁性を
確保しながら、インダクタンス素子全体としての実効透
磁率を高くできる。その分、コイルの巻数を減らせ、太
く短い線材を使用できるので直流抵抗を低減でき、ＤＣ
／ＤＣコンバータ等に使用したときに損失を大幅に低減
できる効果を奏する。
確保しながら、インダクタンス素子全体としての実効透
磁率を高くできる。その分、コイルの巻数を減らせ、太
く短い線材を使用できるので直流抵抗を低減でき、ＤＣ
／ＤＣコンバータ等に使用したときに損失を大幅に低減
できる効果を奏する。
【図１】 本発明の第１実施例を示すインダクタの正面
断面図
断面図
【図２】 同インダクタの斜視図
【図３】 本発明の第２実施例を示す正面断面図
【図４】 本発明の第３実施例を示す正面断面図
【図５】 コイルの他の実施例を示す平面図
【図６】 図５のＡ−Ａ線断面図
【図７】 有限要素法による直流抵抗低減の解析結果を
示す図
示す図
10 コイル
11 巻線部
12 空芯部
20 第１の磁性体
30 第２の磁性体
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 中沢 道也
埼玉県鶴ケ島市大字五味ケ谷18番地 東光
株式会社埼玉事業所内
(72)発明者 千葉原 勝利
埼玉県鶴ケ島市大字五味ケ谷18番地 東光
株式会社埼玉事業所内
Ｆターム(参考） 5E041 AA20 CA10
Claims (8)
- 【請求項１】 巻線部、空芯部、及び巻線部の両端から
それぞれ導出したリード部を有する少なくとも１本のコ
イルと、第１の金属磁性粉及び接合剤を加圧成形してな
る絶縁性の第１の磁性体と、第２の金属磁性粉及び接合
剤を加圧成形してなり第１の磁性体よりも透磁率が大き
い第２の磁性体と、コイルのリード部に導通し外部に露
出した複数の端子電極とを備え、コイルの巻線部を第１
の磁性体の内部に埋め込むとともに、空芯部に第２の磁
性体を配置したことを特徴とするインダクタンス素子。 - 【請求項２】 第２の金属磁性粉の平均粒径が第１の金
属磁性粉の平均粒径よりも大きい請求項１のインダクタ
ンス素子。 - 【請求項３】 第１の磁性体の抵抗率が第２の磁性体の
抵抗率より大きい請求項１のインダクタンス素子。 - 【請求項４】 第１の金属磁性粉がカーボニール鉄粉で
ある請求項１のインダクタンス素子。 - 【請求項５】 第２の磁性体が軸方向に磁気配向された
請求項１のインダクタンス素子。 - 【請求項６】 コイル巻線が外−外巻きである請求項１
のインダクタンス素子。 - 【請求項７】 コイル線材が平角線である請求項１のイ
ンダクタンス素子。 - 【請求項８】 コイルのリード部の一部で端子電極を兼
ねた請求項７のインダクタンス素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001364990A JP2003168610A (ja) | 2001-11-29 | 2001-11-29 | インダクタンス素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001364990A JP2003168610A (ja) | 2001-11-29 | 2001-11-29 | インダクタンス素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003168610A true JP2003168610A (ja) | 2003-06-13 |
Family
ID=19175090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001364990A Pending JP2003168610A (ja) | 2001-11-29 | 2001-11-29 | インダクタンス素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003168610A (ja) |
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2001
- 2001-11-29 JP JP2001364990A patent/JP2003168610A/ja active Pending
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