JP4412702B2

JP4412702B2 - インダクタンス素子

Info

Publication number: JP4412702B2
Application number: JP2003092759A
Authority: JP
Inventors: 寿一大木
Original assignee: Sumida Corp
Current assignee: Sumida Corp
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2023-03-28
Also published as: US7183886B2; TW200419598A; US20060006970A1; CN1284191C; EP1463069B1; TWI244096B; DE60334440D1; EP1463069A3; US20040189433A1; EP1463069A2; JP2004303828A; KR20040086125A; CN1534696A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話、デジタルカメラ、モバイル機器、ノート型パーソナルコンピュータ等の、小型化が特に要求される電子機器に好適なインダクタンス素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のインダクタンス素子としては、フェライト製のドラム型コアを用い、その上下鍔部間に介在する磁気ギャップからの磁束漏れを防止し、透磁率を上げるため、そのギャップの外周に同心状にフェライト製のリングコアを被着したものが知られている。
【０００３】
ところで、上記構成のインダクタンス素子は、ドラム型コアの鍔部とリングコアとの間に一定以上の隙間（ギャップ）を設ける必要がある。
その理由は、フェライトで形成されたドラム型コアおよびリングコアは共に透磁率が高いため、このギャップの間隔が小さ過ぎると磁気飽和を起こしてしまい、所定のインダクタンス値が得られないからである。
【０００４】
しかし、上記リングコアには製造時の寸法公差があるため、このリングコアをドラム型コアの外周に同心状に装着固定する際に、両者を精度よく位置決めすることが極めて困難であり、その結果、素子毎に上記ギャップの間隔がばらつき、素子毎に、その電気的特性がばらつくという問題がある。
上述したようなインダクタンス素子の問題を解決し得る技術として、下記特許文献１に記載された高周波変成器が知られている。
【０００５】
この特許文献１に記載された高周波変成器は、ドラム型コアと端子板、および該端子板とホルダを、それぞれ所定の嵌合形状により互いに位置決めし、この位置決めがなされた状態で、ホルダの貫通孔にリングコアが挿通されるように構成しているので、上述したドラム型コアとリングコアの相対位置精度を向上させることができ、素子毎に上記ギャップの間隔がばらつき、素子毎に、その電気的特性がばらつくという問題を解決することができる。
【０００６】
しかし、このような特許文献１に記載された高周波変成器は、ドラム型コアを載置した端子板から、より離れた鍔部(上鍔)とリングコアの上端部を接着剤を用いて接合するとともに、ドラム型コアとリングコアとを保持するためのホルダを用いて組立作業を行うこととなるため、部品点数が多くなるとともに、製造工程が複雑になるという問題がある。
【０００７】
そこで、上述したような問題のあるリングコアに替えてテープ状の磁性体を用いるようにし、上記ドラム型コアの上下鍔部間に架け渡しつつ巻回することで、該ドラム型コアの上記磁気ギャップの外周側を被覆するようにしたものが知られている（特許文献２参照）。
【０００８】
また、フェライト粉末を混入した合成樹脂からなる硬質なカバーを、そのばね状弾性を利用して、コイルが巻回された磁性体コア部上に被せるようにしたものが知られている（特許文献３参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特許第2868064号公報
【特許文献２】
実公平3−46491号公報
【特許文献３】
実公昭64−2420号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献２に記載の従来技術は、テープ状の磁性体をドラム型コアの上下鍔部間に架け渡しつつ巻回するという作業を要するので、特に、上下の鍔部間が数mm程度以下の微小なインダクタンス素子においては、組立作業が容易ではない。
【００１１】
また、上記特許文献３に記載の従来技術は、磁性体粉末を混入してなるカバーにより磁性体コア部外面の大部分を覆うようにしているので、特に、磁性体コア部が上下に鍔部を有するものに適用した場合には、素子全体のサイズが大きくなってしまうという問題がある。
【００１２】
さらに、上述した各特許文献記載の従来技術においては、落下、殴打などの機械的な衝撃に弱いという問題を有している。すなわち、インダクタンス素子に用いられる一般の磁性体コア部は、ドラム型コアであれ、リングコアであれ、フェライト等を焼成して形成したものであり、ある程度の硬度を有してはいるものの、落下、殴打などの機械的な衝撃に弱く破損しやすいという特徴があり、その磁性体コア部にテープ状の磁性体を巻回した上記特許文献２のものや、その磁性体コア部の大部分をばね状弾性を有する硬質のカバーで覆うようにした上記特許文献３のものでは、必ずしも耐衝撃性は向上していない。
【００１３】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、磁気飽和を抑制しつつ巻線周りの磁束漏れを防止することができ、製造性に優れ、機械的衝撃に強く、小型化を図り得るインダクタンス素子を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【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、
芯部の一側に上鍔部、他側に下鍔部を形成したドラム型コアと、
該ドラム型コアの芯部に巻回されたコイルと、
前記ドラム型コアの２つの前記鍔部の間に形成された磁気ギャップを塞ぐように嵌着される、無端状に形成された磁性粉入りゴム状リングと、
を備えたインダクタンス素子において、
前記磁性粉入りゴム状リングは、前記ドラム型コアに装着された際に前記上鍔部の側周面部分の領域に自らの弾性力によって圧接されて懸装される懸装部と、前記ドラム型コアに装着された際に前記磁気ギャップに自らの弾性力により密着しつつ嵌入する嵌入部とからなる、
ことを特徴とするものである。
【００１７】
また、前記磁性粉入りゴム状リングの前記懸装部と前記嵌入部は一体に形成されてなることが好ましい。
【００１８】
さらに、前記下鍔部は、その底部外表面に外部配線接続用の端子を設けたものとすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係るインダクタンス素子について図面を用いて説明する。
【００２０】
図１は、実施形態に係るインダクタンス素子を示す外観斜視図、図２は該インダクタンス素子の側断面図である。
このインダクタンス素子１０は芯部２と鍔部３、４をフェライトで一体形成したドラム型コア１を備えている。
【００２１】
このドラム型コア１の芯部２には巻線５が巻回されており、上鍔部３と下鍔部４との間には磁気ギャップ２０が形成されている。また、下鍔部４の底部外表面には外部配線接続用の端子７が設けてある。なお、ドラム型コア１は端子７を配設したベース基板（図示しない）上に載置固定してもよい。
【００２２】
上記インダクタンス素子の各部の大きさの一例を示すと、上下の鍔部３、４の直径は2.8mmφ、磁気ギャップ２０の幅（鍔部間の距離）は0.4mm、全体の高さは1.2mmである。
上記磁気ギャップ２０は図２に示すように、磁性粉入りゴム状リング６により閉塞されている。
【００２３】
すなわち、磁性粉入りゴム状リング６は、ドラム型コア１の上鍔部３の側周面部分の領域を、自らのゴム状弾性力によって圧接して、この領域に懸装される懸装部６ａと、前記磁気ギャップ２０内に自らの弾性力により密着しつつ嵌入される嵌入部６ｂとが一体に形成されてなる。
【００２４】
そして、ドラム型コア１に磁性粉入りゴム状リング６を装着する際には、上鍔部３の側周面部分の領域に対して磁性粉入りゴム状リング６の懸装部６ａを装着するとともに、磁気ギャップ２０内に磁性粉入りゴム状リング６の嵌入部６ｂを嵌入せしめる。
【００２５】
これにより、ドラム型コア１の上鍔部３と下鍔部４の間の磁気ギャップ２０を、磁性粉入りゴム状リング６により確実に塞ぐことができ、ドラム型コア１の下鍔部４、芯部２および上鍔部３と、磁性粉入りゴム状リング６の嵌入部６ｂとによって閉磁路構造を形成することができる。これによって、巻線５の周囲からの磁束漏れを確実に防止することができる。また、このように、ドラム型コア１に磁性粉入りゴム状リング６を簡単に装着することができるので、極めて作業性がよく、製造コストを廉価なものとすることができる。
【００２６】
なお、磁性粉入りゴム状リング６の懸装部６ａは、上鍔部３の側周面部分の領域のみに対して装着されるような構成に限られるものではなく、例えば図６に示すように、上鍔部３の上面周囲部分から上鍔部３の側周面部分にかけての領域に対して装着されるように構成されていてもよい（図６中で磁性粉入りゴム状リング６´の懸装部６ａ´として示す）。
【００２７】
この磁性粉入りゴム状リング６、６´（以下総称して６とする）は、磁性粉を混入させたゴム状弾性を有する絶縁材を無端状に形成したものであり、輪ゴムのような弾性および多少の伸縮性を備えている。
【００２８】
この磁性粉はフェライト等の磁性体を粉末状としたものであり、また上記絶縁材はシリコーンゴムからなり、このシリコーンゴムに該フェライト等の磁性体粉末を混練したものを無端状に射出成形することにより上記磁性粉入りゴム状リング６を形成する。
【００２９】
ところで、上記磁性粉入りゴム状リング６中の磁性体重量はシリコーンゴム重量よりも少ない所定の比率とされており、望ましくはシリコーンゴム重量の６０〜９０％とされる。
【００３０】
磁性体重量をシリコーンゴム重量よりも少ない比率とすることで、磁性粉入りゴム状リング６のゴム状弾性が損なわれることを防止する。ゴム状弾性の良好性を確実に維持するためには、この比率を９０％以下とすることが肝要である。また、この比率を６０％以上とすることで、良好な磁束漏れ防止効果を確保することができる。
【００３１】
また、磁性粉入りゴム状リング６は、上述したように、磁性体重量をシリコーンゴム重量よりも少ない所定の比率としているので、前述したようなフェライトで形成されたリングコアに比べて透磁率が低くなるように構成することができ、ドラム型コア１の各部、例えば、鍔部３、４に対して当接されるように構成されていても磁気飽和し難い状態とすることができる。換言すれば、磁性粉入りゴム状リング６がこのような適切な比率で磁性体を含んでいることにより、従来技術の如く、磁路内にあえてギャップを設けて磁気飽和を防止する、という構成とせずともよいことになる。
【００３２】
図３は、２つの実施例と比較例について、巻線５を流れる電流値（DC）に対するインダクタンス値の変化を表す直流重畳特性を示すものである。電流値の単位はA、インダクタンスの単位はμHである。ここで、実施例１は、磁性粉入りゴム状リング６中の磁性体重量がシリコーンゴム重量の７５％とされたインダクタンス素子１０であり、また、実施例２は、磁性粉入りゴム状リング６中の磁性体重量がシリコーンゴム重量の６５％とされたインダクタンス素子１０である。さらに、比較例は、磁性粉入りゴム状リング６を設けないインダクタンス素子である。
【００３３】
図３から明らかなように、実施例１および実施例２のものでは、比較例のものに比べて初期インダクタンス値を大幅に増加することができ、磁気飽和を少ないものとすることができた。
なお、実施例１のものでは実施例２のものに比べて初期インダクタンス値が増加しており、磁性粉入りゴム状リング６における、磁性体の混合重量比を増加させることにより初期インダクタンス値を増加させることができる、ということが明らかである。
【００３４】
次に、図４および図５を用いて、本実施例に係るインダクタンス素子１０の耐衝撃性試験の結果について説明する。
【００３５】
図４は、耐衝撃性試験の条件を説明するための図である。すなわち、この耐衝撃性試験は、本実施例に係るインダクタンス素子２３ａおよび比較例に係るインダクタンス素子２３ｂを各々５個づつ、同一の基板２２にマウントし、この基板２２を上面が開放されたベークライト製の箱体２１の底部内壁面に取り付けた。この状態の箱体２１の総重量は１５０ｇであった。
【００３６】
次に、この箱体２１を１．５ｍの高さから樫の木製の板面に落下させた。落下は、図中でX方向、X´方向、Y方向、Y´方向、Z方向、Z´方向の順に各々１回ずつ行い、これを１サイクルとして５０サイクル繰り返した。
【００３７】
この試験中、各サイクルが終了する毎に、本実施例に係るインダクタンス素子２３ａおよび比較例に係るインダクタンス素子２３ｂの破損の有無を検査した。破損がない場合はOKとし、破損がある場合にはNGとした。なお、NGとされたものについては、以後の検査は行っていない。
【００３８】
図５はこのようにして得られた耐衝撃性試験の結果を表形式で表したものである。
図５から明らかなように、比較例のものでは、５個のうち３個のインダクタンス素子２３ｂが、各々、第１３サイクル目、第１６サイクル目および第３６サイクル目において破損したのに対し、本実施例のものでは５個のインダクタンス素子２３ａの全てが、第５０サイクル目においても破損しておらず、耐衝撃性の良好性が確認された。
【００３９】
なお、本発明のインダクタンス素子としては、上述した実施形態のものに限られず、その他の種々の態様の変更が可能である。例えば、ゴム弾性を有し、かつ、磁性体を混入させた絶縁物としては、磁性体コア部の鍔部の外表面部分に当接して懸装される懸装部と磁気ギャップ内に嵌入される嵌入部とを一体に備えた他の態様とすることができ、磁性体コア部がドラム型コアである場合に、該懸装部は下鍔部に懸装されていてもよいし、上下の鍔部に懸装されていてもよい。
【００４０】
また、本発明のインダクタンス素子に用いられる磁性体コア部としては、芯部に巻線を巻回するとともに外面側に磁気ギャップが形成されてなる種々の形状の磁性体コア部を対象としており、また、磁気ギャップが磁性体コア部の外側面部分のみならず、上面側や下面側に設けられた場合にも本発明の適用が可能である。
【００４１】
また、ゴム弾性を有し、かつ、磁性体を混入させる絶縁物としては、シリコーンゴムに限られず、例えば放熱性が良好な環境であればポリウレタンゴム等の他の材料を使用することが可能である。
【００４２】
さらに、上記絶縁物に混入する磁性体、および磁性体コア部を構成する磁性体は、フェライトであることが好ましいが、例えば、パーマロイ、センダスト、鉄カルボニル等の他の磁性材料を用いることが可能である。
【００４３】
さらに、本発明は、トランスやチョークコイル等の各種インダクタンス素子に適用することが可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のインダクタンス素子によれば、磁性体コア部の外面側に形成された磁気ギャップを、ゴム状弾性を有し、磁性体を混入させた絶縁物で閉塞するようにしており、巻線の周りに閉磁路を形成することで磁束漏れを防止することができる。
【００４５】
また、磁性体を混入させた絶縁物は、いわゆるリングコアと比べて透磁率を抑制することができるので、この閉磁路によって磁気飽和が発生する虞を回避することができ、リングコアを用いた従来技術のように、磁気飽和の発生回避のために、磁路内に微小なギャップを設ける必要がなくなる。
【００４６】
また、磁性体を混入させた絶縁物はゴム状弾性を有しており、この絶縁物を磁性体コア部の磁気ギャップに簡単に装着可能であるから、極めて作業性がよく、製造コストを廉価なものとすることができる。
【００４７】
また、絶縁物がゴム状弾性を有していることから、磁性体コア部との密着性がよく、磁気ギャップを確実に閉塞することができるので、その磁束漏れ防止効果の実効を上げることができる。また、従来のリングコアのように寸法公差を厳格なものとせずともよくなり、インダクタンス素子の製造性の向上を図ることができる。
【００４８】
また、ゴム状弾性を有する絶縁物により、少なくとも磁性体コア部の一部が被覆されることになるため、機械的衝撃に強いものとすることができ、落下や殴打等の事故によって破損する虞を小さくすることができ、その実用上の価値は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るインダクタンス素子を示す斜視図
【図２】図１に示すインダクタンス素子の側断面図
【図３】実施例と比較例について、巻線を流れる電流値（DC）に対するインダクタンス値の変化を表す直流重畳特性を示すグラフ
【図４】耐衝撃性試験の条件を説明するための図
【図５】耐衝撃性試験の結果を示す表
【図６】図１に示すインダクタンス素子の変更例を示す側断面図
【符号の説明】
１ドラム型コア
２芯部
３上鍔部
４下鍔部
５巻線
６、６´ 磁性粉入りゴム状リング
６ａ、６ａ´ 懸装部
６ｂ嵌入部
７端子
１０、２３ａ、２３ｂインダクタンス素子
２０磁気ギャップ
２１箱体
２２基板

Claims

芯部の一側に上鍔部、他側に下鍔部を形成したドラム型コアと、
該ドラム型コアの芯部に巻回されたコイルと、
前記ドラム型コアの２つの前記鍔部の間に形成された磁気ギャップを塞ぐように嵌着される、無端状に形成された磁性粉入りゴム状リングと、
を備えたインダクタンス素子において、
前記磁性粉入りゴム状リングは、前記ドラム型コアに装着された際に前記上鍔部の側周面部分の領域に自らの弾性力によって圧接されて懸装される懸装部と、前記ドラム型コアに装着された際に前記磁気ギャップに自らの弾性力により密着しつつ嵌入する嵌入部とからなる、
ことを特徴とするインダクタンス素子。
前記磁性粉入りゴム状リングの前記懸装部と前記嵌入部は一体に形成されてなることを特徴とする請求項１に記載のインダクタンス素子。
前記下鍔部の底部外表面には外部配線接続用の端子が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のインダクタンス素子。