JP2009218530A - 多連インダクタ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のインダクタでは、複数個の外脚で分割された複数個のコイル同士を、半田付け等で接続していたため、半田等によるコイル抵抗の増加等の影響があった。
【解決手段】連続巻きしてなる複数のコイル部１９と、コア部１２を有するチョークであって、複数のコイル部１９を挿入する中脚２０間には、磁脚を設けず、コア部１２の開口部を通してコイル部１９を最短で接続することによって、接続配線部２４の抵抗を低減し、外部からのノイズの影響を受けない多連インダクタを提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種電子機器に使われる電子部品の一つである多連インダクタ及びその製造方法に関するものである。

各種電子機器の小型化に伴い、チョークコイルなどのインダクタ部品にも、更なる小型化、軽量化、低コスト化が求められてきた。以下、従来のインダクタについて説明する。

多連インダクタに関して、例えば特許文献１のようなインダクタが提案されている。

図６は、従来の多連インダクタの構造図の一例であり、特許文献１で提案されたものである。図６において、第１のコア１と、コイル２と、第３のコア３が積層されることで、一つの筐体の中に独立したコイルが、互いに独立した状態で複数個が内蔵されている。そして複数個のコイル２は、各々が外脚４によって個別に分割されており、この外脚４によって複数個のコイル２間同士の干渉を防止する。また複数個のコイル２も、個々の取り出し電極部（図示していない）が互いに重複しないように、別々に分けている。この結果、複数のインダクタを一度に実装する場合、個別のインダクタを複数個実装するのに比べ、実装コストを抑えられ、部品点数を削減できる。

図７は、従来の連続巻きコイルの一例を示す図であり、特許文献２で提案されたものである。図７において、コイル２を連続形状とすることで、２個目以降のコイルの位置決めを不要とするものである。
特開２００４−１１１７５４号公報 特開平１０−３１２９２８号公報

しかし図６で提案された従来の多連インダクタの構造では、複数個のコイルを１組のコアに収納することで、部品点数の削減は可能であるが、個々に独立形成したコイル同士を、半田付け等を用いて接続する必要があり、半田付けによる信頼性低下や電気抵抗増加が懸念される。

また図６の従来の多連インダクタの構造に、図７の連続巻きコイルの形状を組み合わせたとしても、複数個の中脚５間を遮る外脚４によって、巻線コイルの線路長が増加してしまう。その結果、多連化しても巻線コイル間の巻線コイル間の接続部分の配線の線路長による電気抵抗が増加する。また、接続部がコア部から外部に露出するため、電気的、あるいは磁気的なノイズ等の影響も受け易くなる。

特に大電流、大電力で使用される条件下においてインダクタを複数用いる場合、この接続抵抗の僅かな増加、ノイズなどは、実用上、非常に大きな問題となるものであった。

上記課題を解決するため、本発明は、連続巻きしてなるコイル部を複数有するコイルと、前記コイル部に対応するコアと、からなる多連インダクタにおいて、前記複数のコイルを挿入する中足磁脚間には、他の磁脚を設けず、前記コアの開口部を通して前記コイルを最短距離で接続する接続配線部、とするものである。

上記構成により、複数コイルの接続抵抗を低減し、外部からのノイズなどの影響を受けることのない多連インダクタとできるため、大電流に対応できる生産性のよい多連インダクタを提供できる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について図１〜図２を参照しながら具体的に説明する。

図１は、実施の形態１で説明する多連インダクタの斜視図である。図１において、１１は多連チョークコイル、１２はコア部、１３は第１のコア、１４は第２のコア、１５は巻線コイル、１６は外脚、１７は接続端子部、１８は絶縁スペーサである。

図１において、第１のコア１３もしくは第２のコア１４のいずれか一つ以上に外脚１６や中脚２０（中脚２０は図１には図示していないが、後述する図２等では図示している）を設けている。そして第１のコア１３と第２のコア１４は、内部に巻線コイル１５を内蔵するように積層され、多連チョークコイル１１を構成する。ここで第１のコア１３と、第２のコア１４が、一組のセットとなりコア部１２を構成する。

図２は、実施の形態１の多連チョークコイル１１の構成部材を説明する分解斜視図である。図２において、１９はコイル部、２０は中脚、２１ａ、２１ｂは孔、２２ａ、２２ｂは連結部、２３は矢印、２４は接続配線部である。

以下、説明において外脚１６、中脚２０は、それぞれ外足磁脚１６、中足磁脚２０という表現を用いる場合もあるが、どちらでも同じである。

図２に示すように、第１のコア１３と第２のコア１４の両側には外脚１６を、内部には中脚２０を形成する。第１のコア１３と第２のコア１４を略同一形状とすることで、コア形状の標準化を図り、コアそのものの生産性を高めることができる。

また、図２に示すように、巻線コイル１５の異なる複数位置には、互いに隣接するように複数のコイル部１９を形成する。そして複数個のコイル部１９は接続配線部２４を介して隣接している。この接続配線部２４は、前記複数のコイル部１９を挿入する中足磁脚２０間には、他の磁脚を設けず、前記コア部１２の開口部を通して前記コイル部１９を最短距離で接続する配線部としているため、接続配線部２４の接続抵抗を低減でき、コア部１２の外部へ配線接続部２４が、はみ出さない構成となるため、外部からのノイズなどの影響を受けることが、なくなる。

なお、コイル部１９の巻線方向は略同じとしている。これは、各々のコイル部１９にコア１３、１４を組み込んでなる各々のチョークが発生した磁束の方向を揃え、お互いのチョークが、近接した時でも磁気回路が、干渉しないようにするためである。例えば、本実施の形態に示す図２において各々のコイル部は、巻数は、４．５ターンで形成されているので干渉がなければ、４．５ターンのチョークを２個直列に接続したものと同等の磁気特性を有する２連インダクタが得られるが、干渉が発生すると、直流重畳特性、インダクタンスなどの磁気特性が、本来の値よりも悪化し、単チョーク２個分のインダクタが、得られなくなる。

また、巻線コイル１５部は、平角銅線をエッジワイズ巻とすることで複数のコイル部１９を接続する接続配線部２４は、ねじれることなく、最短で配線できるため、接続抵抗は、さらに小さくできることとなり、大電流インダクタとして最適である。

なお巻線コイル１５の両端に、接続端子部１７を設ける。接続端子部１７には、必要に応じてネジ止め用の孔２１ｃ等を設ける。

絶縁スペーサ１８ａ、１８ｂは複数個で一組とし、共に中脚２０の数に応じた孔２１ａを設ける。そして孔２１ａの周囲に設けた連結部２２ａ、２２ｂによって、互いの絶縁樹脂スペーサ同士を位置決めする。

以上、絶縁スペーサ１８ａ、１８ｂは、複数個の孔２１ａと連結部２２ａ、２２ｂを一体化形成しているため、コイル部１９と第１、第２のコア１３、１４との接触を防止できることに加えて、絶縁スペーサ１８の部品点数が削減できる、また、巻線コイル１５の位置決めもできる。

このように、多連チョークコイル１１に用いる第１のコア１３と第２のコア１４からなる一組のコア部１２を、複数個（例えば、中脚２０の数だけ）用意することで、コアの標準化が可能となり、コアの生産性が向上する。

また複数組のコア部１２を、一組の絶縁スペーサ１８ａ、１８ｂを用いて多連チョークコイル１１とすることで、実装時のコア部１２の位置ズレがなくせる。

次に、実施の形態１で説明した多連チョークコイル１１の製造方法の一例について、図１〜図２を参照しながら具体的に説明する。

まずコイル用銅線を用意する。大電流対応チョークコイルのコイル用銅線としては、平角銅線を用いることが小型化（特に低背化）、コイル抵抗の低減の面から望ましい。なお銅線として絶縁被覆処理を行ったものを用いることで、コイル部１９での絶縁確保を行う。そして、図２の巻線コイル１５に示すように、このコイル用銅線をエッジワイズ巻などの方法で巻回し、接続部を最短で配線するような接続配線部２４を設けて異なる位置に互いに隣接するように、複数個のコイル部１９を連続で形成する。

ここで、巻線方法として、平角銅線をエッジワイズ巻とすることで複数のコイル部１９を接続する接続配線部２４は、ねじれることなく、配線できるので連続コイルが、簡単に作れることとなり、巻線方法として最適である。

なおコイル部１９の巻線方向は同じとしているが、複数のコイル部１９が、磁気的に干渉しない場合には、逆方向に連続巻きしても構わない。

１本のコイル用銅線に複数個のコイル部１９を形成した後、所定位置で切断し、複数個の巻線コイル１５を作成する。その後、巻線コイル１５の両端部に接続端子部１７を形成する。このように一本の銅線を用いて、「接続端子部１７−コイル部１９−接続配線部２４−コイル部１９−接続配線部２４−コイル部１９−接続端子部１７」とすることで、多連化チョークコイル１１の電気抵抗を下げるだけでなく、コイル部１９が、複数個連続して形成できるため、巻線コイル１５の生産性が、向上できる。なお、ここで巻線コイル１５の材料としては、アルミ線、銅板などインダクタ用コイルが形成できる材料であれば、他の材料であってもよい。

接続端子部１７とは、コイル用銅線の絶縁被覆を剥離した部分であるが、実装性時の接触抵抗低減や銅の酸化を防止するため、半田、スズなどでメッキ処理を行うのがよい。またネジ止め用の孔２１ｃを設けても良い。孔２１ｃを設ける場合、孔加工した後で孔２１ｃの内壁にも半田、スズなどでメッキ処理を行うのがよい。またこの孔２１ｃを用いて、多連チョークコイル１１の回路基板等へのネジ等による固定することが、できることとなり、回路基板や、リードフレーム（ともに図示していない）との固定強度を高めることができる。なお複数個の孔２１ｃを隣接して設けることで、多連チョークコイル１１の固定強度を高めると共に、回路基板やリードフレーム（共に図示していない）との接触抵抗を抑えられる。これは１個の孔２１ｃだけでは孔２１ｃの近傍だけでしか固定できないが、孔２１ｃを図２に示すように複数個隣接して形成することで、複数個の孔２１ｃの間の部分も回路基板やリードフレームに密着できるためである。またこの孔２１ｃを設けることで、多連チョークコイル１１の製造工程等においても、第１のコア１３、第２のコア１４等と、巻線コイル１５との位置精度を高められる。

次に予め、準備された一組の絶縁スペーサ１８ａ、１８ｂの間に図２に示すように巻線コイル１５をサンドイッチする。絶縁スペーサ１８ａ、１８ｂは、絶縁樹脂を用いて射出成型などによって形成してある。なお、この樹脂スペーサ１８ａ、１８ｂは、半田付け等の耐熱性を満たす樹脂材料を選ぶことは言うまでもない。絶縁スペーサ１８ａ、１８ｂには、複数個の孔２１ａを形成し、この孔２１ａの周囲に連結部２２ａ、２２ｂを形成している。

なお、絶縁スペーサ１８ａ、１８ｂは、複数個の孔２１ａと連結部２２ａ、２２ｂを一体化形成しているため、巻線コイル１５の位置決めも簡単にできることとなり、生産性が向上する。

なお、前記絶縁スペーサ１８ａ、１８ｂは、樹脂を射出成型して製作するとしているが、樹脂フィルムを熱成型加工したり、絶縁紙を折り曲げ加工して製作するなど、コア１３、１４とコイル部１９の絶縁機能を満たせば、他の方法であってもよい。

最後に、予め用意された前記第１のコア１３、第２のコア１４の中脚２０を前記絶縁スペーサ１８ａ、１８ｂに設けた孔２１ａに挿入し、図２の矢印２３に示すように位置決めしながら、これらを一体化し、組み込んで図１に示す多連チョークコイル１１とする。

なお、本実施の形態１においては、巻線コイル１５は、平角銅線をエッジワイズ巻して説明してきたが、コイルの形成方法に関しては、一般の丸線を使用した連続巻コイル、銅板折り曲げコイル、など他の方法で形成してもよい。

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について図３〜図４を参照しながら具体的に説明する。実施の形態１と実施の形態２との違いは、複数個のコイル部１９に対して、複数組のコア部１２で対応するか、一体化した一組のコア部１２で対応するかの違いである。

図３は、実施の形態２で説明する多連チョークコイル１１の斜視図である。図３において、コア部１２は、第１、第２のコア１３、１４から構成している。また第１、第２のコア１３、１４の内部には複数個の中脚２０（図示していない）を形成している。

図４は、実施の形態２の多連チョークコイル１１の構成部材を説明する分解斜視図である。図４に示すように、第１、第２のコア１３、１４は、巻線コイル１５のコイル部１９の数に応じて中脚２０を形成している。ここで第１、第２のコア１３、１４に形成する外脚１６は、実施の形態１を示す図２と異なり、一体化して１組のコアとしている。このことにより、配線接続部２４が、外部から、完全に遮蔽され、ノイズなどの影響は、全く受けなくなる。また、コア１３、１４を組み込む回数も削減できるため、生産性も向上する。

なお、コア部１２は、第１のコア１３と第２のコア１４を組み合せた１組の状態でコイル部１９の数に応じた数の中脚２０と有するとともに、各々の中脚に対応する外脚を一体化して形成していれば、その効果は、得られるものであり、必ずしも各々のコア１３、１４の両方に中脚２０を設ける必要はないものである。例えば、一方のコアが、平板状に形成された場合は、組み合せるもう一方のコアにのみ、コイル部１９の数に応じた中脚２０を設けてやればよい。

また、ここで説明した外脚１６は、中脚２０の両側に２面形成しているが、一体化さえしていれば、片側のみ１面であってもよい。

（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について図５を参照しながら具体的に説明する。実施の形態１と実施の形態３との違いは、接続配線部２４の線路長である。

図５は、実施の形態３の多連チョークコイル１１の構成部材を説明する分解斜視図である。図５において２４は接続配線部である。

図５に示すように、コイル部１９を接続する接続配線部２４をコイル部１９の同一面側に設けた点が実施の形態１、２を示す図２、図４と比較して大きく異なる点である。

このことにより、複数のコイル部１９を繋ぐ接続配線部２４を上側（あるいは同じ側）に形成できるため、複数のコイル部１９の間を接続する線路長を最短にでき、接続配線部２４の電気抵抗を極小まで下げることができる。また複数のコイル部１９の間に設けた接続配線部２４や、コイル部１９の外に設けた接続端子部１７における折り曲げ（折り曲げ回数、折り曲げ長さ等）を無くすことができ、折り曲げに起因する課題（応力や耐震性等）が発生しない。

なお図５において、第１、第２のコア１３、１４からなるコア部１２は、複数組を用いるように図示しているが、図３や図４に示したように、第１、第２のコア１３、１４からなるコア部１２を一組使うこととしても良い。

なお図１〜図５において、多連チョークコイル１１は２連であるが、用途に応じて３連、４連とする。この場合も、３個、４個のコア部１２を、異なる複数位置でエッジワイズ方向に巻回してなる１本の巻線コイル１５によって、隣接するように設けることで、完成した多連チョークコイル１１の直列抵抗を低くでき、コイル特性を高める。

以上、本発明の実施の形態を示す図１〜図５において、コアは、ＥＥ型の組合せとしたが、ＵＵ（Ｕ型コアとＵ型コアとの組合せ）、ＵＩ（Ｕ型コアとＩ型コアとの組合せ）、ＥＩ（Ｅ型コアとＩ型コアとの組合せ）など他の形状であっても、複数のコイルを挿入する中足磁脚間には、他の磁脚を設けず、前記コアの開口部を通して前記コイルを最短距離で接続する配線部としてやる構成にしてやれば、その効果は、同じように得られるものである。

また、本発明の実施の形態を示す図１〜図５において、コア部１２の材料としては、フェライトを用いても良いが、ダストコアを用いることで多連チョークコイル１１の磁気特性（直流重畳特性）を高められる。ここでダストコアとは、鉄または、鉄にシリコン、ニッケル、アルミ等少なくとも1つ以上の材料を加えた合金等の金属粉を圧縮成型した後、金属粉や、その他混合材料が溶解しない温度（１０００℃以下）で焼成したものであり、金属粉表面に絶縁被膜を形成し、金属粉間に磁気ギャップを有する構成となっているものである。金属粉を高温（１２００℃以上）で焼結してセラミック体を形成したフェライトコアに比べると、ダストコアは、元々、金属であり、内部に複数の磁気ギャップを有しているため、コアに機械的応力が加わった場合でも、磁歪が少なく、透磁率や損失の悪化も少なく、また、もし内部に微小なクラックが発生しても磁気ギャップが、わずかに大きくなるだけで磁気特性の劣化が少なく、樹脂モールドなどでコア全体を封止する場合にも適したコアである。また、磁気特性として磁束飽和密度が、フェライトの２倍以上を有しているため、大電流に対しても磁気飽和することがなく、小形化にも適しているものである。

以上、本発明の実施の形態１で説明したように、連続巻きしてなるコイル部１９を複数有するコイル１５と、前記コイル部１９に対応するコア部１２と、からなる多連チョークコイル１１において、前記複数のコイル１９を挿入する中足磁脚２０間には、他の磁脚を設けず、前記コア部１２の開口部を通して前記コイル部１９を最短距離で接続する接続配線部２４としたことを特徴とした多連インダクタとすることによって、接続配線部２４の接続抵抗を低減でき、コア部１２の外部へ配線接続部２４が、はみ出さない構成となるため、外部からのノイズなどの影響を受けることがなくなる。

また、コイル部１９の巻き方向を同一方向（同一方向は、略同一方向も含む）とすることによって各々のチョークが発生した磁束の方向を揃え、お互いのチョークが、近接した時でも磁気回路が、干渉しないようにし、本来の磁気特性を有する２連インダクタが得られる。

さらに、コイル部は、平角線をエッジワイズ巻とすることによって複数のコイル部１９を接続する接続配線部２４は、ねじれることなく、最短で配線できるため、接続抵抗は、さらに小さくできる。

また、複数の孔２１ａを有する絶縁スペーサを介してコイル部とコア部を組み込むことにより、コイル部１９と第１、第２のコア１３、１４との接触を防止できることに加えて、絶縁スペーサ１８の部品点数が削減できる、また、巻線コイル１５の位置決めもできる。

さらにコア部１２は、コイル部１９の数に応じた数の中脚２０を有するとともに、各々の中脚２０に対応する外脚１６を一体化して形成することによって、配線接続部２４が、外部から、完全に遮蔽され、ノイズなどの影響は、全く受けなくなる。また、コア１３、１４を組み込む回数も削減できるため、生産性も向上する。

また、接続配線部を複数のコイル部の同一面側に設けることにより、複数のコイル部１９の間を接続する線路長を最短にでき、接続配線部２４の電気抵抗を極小まで下げることができる。

さらに、コア部１２の、材料をダストコアとしたため、樹脂モールドなどでコア全体を封止することも可能となる。また、大電流に対しても磁気飽和することがなく、小形化にも適した多連インダクタとすることができる。

そして、製造方法として、１本の銅線の異なる位置に複数のコイル部を連続で形成し、多連のコイルとする工程と、前記コイルの両端部に接続端子部を形成する工程と、前記コイル部に、前記第１のコアと第２のコアを組み込む工程と、を有する方法とすることによって、複数個のコイル部１９が連続して形成できるため、コイル１５の生産性が、向上できることとなり、多連のチョークコイルが、簡単に製作できることになる。

また、巻線方法として、平角線をエッジワイズ巻とすることによって複数のコイル部１９を接続する接続配線部２４は、ねじれることなく、配線できるので連続コイルが、簡単に作れる。

さらに第１のコア１３と第２のコア１４を組み込む前に絶縁スペーサ１８ａ、１８ｂを介して、コイル１５を固定する工程を設けることによって、コイル１５の位置決めも簡単にできることとなり、生産性が向上する。

なお、本発明のここまでの全ての説明において、チョークコイルという表現を用いて説明してきたが、インダクタという一般的な表現に置き換えてもその効果は同じである。

以上、本発明によると、複数コイルの接続抵抗を低減し、外部からのノイズなどの影響を受けることのない多連インダクタとできるため、大電流に対応できる生産性のよい多連インダクタを提供できる。

以上のように本発明の多連チョークコイル及びその製造方法によって、チョークコイルの低背化、取付の容易化（設置面積の増加）、耐震化（振動時の剥離防止）等が可能となり、各種機器の小型化、高性能化を実現できる。

実施の形態１で説明する多連インダクタの斜視図 実施の形態１の多連チョークコイルの構成部材を説明する分解斜視図 実施の形態２で説明する多連インダクタの斜視図 実施の形態２の多連チョークコイルの構成部材を説明する分解斜視図 実施の形態３の多連チョークコイルの構成部材を説明する分解斜視図 従来のチョークコイルの構造図 従来の連続巻きコイルの一例を示す図

符号の説明

１１ 多連チョークコイル
１２ コア部
１３ 第１のコア
１４ 第２のコア
１５ 巻線コイル
１６ 外脚
１７ 接続端子部
１８ 絶縁スペーサ
１９ コイル部
２０ 中脚
２１ 孔
２２ 連結部
２３ 矢印
２４ 接続配線部

Claims (10)

1. 連続巻きしてなるコイル部を複数有するコイルと、前記コイル部に対応するコア部と、からなる多連インダクタであって、
   前記複数のコイルを挿入する中足磁脚間には、他の磁脚を設けず、前記コアの開口部を通して前記コイルを最短距離で接続する接続配線部、としたことを特徴とした多連インダクタ。
2. コイル部の巻き方向を略同一方向とした請求項１に記載の多連インダクタ。
3. コイル部は、平角線をエッジワイズ巻とした請求項１、２のいずれか１つに記載の多連インダクタ。
4. 複数の孔を有する絶縁スペーサを介してコイル部とコア部を組み込んだ請求項１〜３のいずれか１つに記載の多連インダクタ。
5. コア部は、コイル部の数に応じた数の中脚を有するとともに、各々の中脚に対応する外脚を一体化して形成してなる、請求項１〜４記載のいずれか１つに記載の多連インダクタ。
6. 接続配線部を複数のコイル部の同一面側に設けた請求項１〜５のいずれか１つに記載の多連インダクタ。
7. コア部は、ダストコアである請求項１〜６のいずれか１つに記載の多連インダクタ。
8. １本の銅線の異なる位置に複数のコイル部を連続で形成し、多連のコイルとする工程と、
   前記コイルの両端部に接続端子部を形成する工程と、
   前記コイル部に、前記第１のコアと第２のコアを組み込む工程と、
   を有する多連インダクタの製造方法。
9. 巻線方法として、平角線をエッジワイズ巻とした請求項８記載の多連インダクタの製造方法。
10. 第１のコアと第２のコアを組み込む前に絶縁スペーサを介して、コイルを固定する工程を設けた請求項８、９記載のいずれか１つに記載の多連インダクタの製造方法。

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