インダクタ
【課題】 作業工数の削減と、作業の簡素化を図り、インダクタンスの精度と公差を抑えることができ、安価で高性能なインダクタの提供を目的とする。
【解決手段】 インダクタは、導電体２と、成型樹脂からなるギャップ材６を一体成形したギャップ材一体型コイル７を用いる。そして、該ギャップ材一体型コイル７は、導電体２がＵ型磁気コア１ｂの中央部に形成した溝に嵌合するように配され、ギャップ材６がＵ型磁気コア１ｂとＩ型磁気コア１ａとの接合面に配置されるよう、導電体２とギャップ材６は、互いにほぼ直交するように形成され、接合面を接着剤４で固着する構造とする。
【解決手段】 インダクタは、導電体２と、成型樹脂からなるギャップ材６を一体成形したギャップ材一体型コイル７を用いる。そして、該ギャップ材一体型コイル７は、導電体２がＵ型磁気コア１ｂの中央部に形成した溝に嵌合するように配され、ギャップ材６がＵ型磁気コア１ｂとＩ型磁気コア１ａとの接合面に配置されるよう、導電体２とギャップ材６は、互いにほぼ直交するように形成され、接合面を接着剤４で固着する構造とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器の電源回路等を構成するインダクタに関し、特に大電流対応に好適なインダクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＰＵなどの大規模集積回路（以下、ＬＳＩと表記）は、低電圧大電流化が進み
、数十アンペアの動作電流まで対応可能で、かつ、小型・低背の素子を用いた電源回路が求められている。
【０００３】
従来、このような電源回路に搭載されるインダクタでは、例えば特許文献１のように、ＥＩ型の磁気コアを用い、Ｉ型磁気コアとＥ型磁気コアの接合面にギャップ材として個別のスペーサを挿入し、磁気コアと該スペーサを接着剤で固着したり、また、例えば特許文献２のように、ＥＥ型の磁気コアを用い、Ｅ型の磁気コアとＥ型の磁気コアの接合面にギャップ材として個別のスペーサを挿入し、磁気コアと該スペーサを接着剤で固着していた。
【０００４】
図８は、従来のトランスを説明する断面模式図である。トランスは、ＥＩ型の磁気コアを用い、Ｉ型磁気コアとＥ型磁気コアの接合面にギャップ材として個別のスペーサを挿入し、磁気コアと該スペーサを接着剤で固着している。このようなトランスは、特許文献１に開示されている。
【０００５】
図８（ａ）で示したトランス２０は、Ｅ型磁気コア１ｃにコイル３を挿入し、磁脚部の接合部にプリプレグからなるスペーサ５ａを置き、その上にＩ型磁気コア１ａを置いて位置合わせし、その後、接着剤を塗布して、加圧、加熱処理する構造である。
【０００６】
また同様に、図８（ｂ）で示したトランス２１は、Ｅ型磁気コア１ｃにコイル３を挿入し、磁脚部の接合部に薄型基板からなるスペーサ５ｂを置き、その上にＩ型磁気コア１ａを置いて位置合わせし、その後、接着剤を塗布して、加圧、加熱処理する構造である。
【０００７】
図９は、他の従来のトランスを説明する断面模式図である。トランスは、ＥＥ型の磁気コアを用い、各々のＥ型磁気コアの接合面にギャップ材として個別のスペーサを挿入し、磁気コアと該スペーサを接着剤で固着している。このようなトランスは、特許文献２に開示されている。
【０００８】
図９で示したトランス３０は、Ｅ型磁気コア１ｄにコイル３を挿入し、Ｅ型磁気コア１ｄの外磁脚部の接合部に厚さＨのリング状のスペーサ５ｃを載せ、その上にＥ型磁気コア１ｄを被せて構成したものである。上記スペーサ５ｃは２つのＥ型磁気コア１ｄの接合面に接着剤で接合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−１７６６５２号公報
【特許文献２】特開平１１−２７３９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図８及び図９で示したように、ギャップ材として個別のスペーサを用いた場合は、所望のインダクタンス値を確保するために、厚さが多様のギャップ材が必要となる。また、コア形状に応じて多様な形状のギャップ材も必要となり、多仕様のため管理が煩雑であった。更に、ギャップ材を作製する際は、多種類の厚さ、形状に切断する必要があるため、切断工数が煩雑で、材料の歩留りもあまり良くないので製造コスト増となる。
【００１１】
また、磁気コア同士の接合面にスペーサを挟み込む際は、スペーサの固定位置のズレが発生しやすく、製造上、位置ズレ微調整の修正の工数が掛かったり、磁気コア同士の接合面を固着するための図示しない接着剤を塗布する作業効率が低下したりするという問題があった。
【００１２】
本発明は、上記の課題を解決するため、作業工数の削減と、作業の簡素化を図り、インダクタンスの精度と公差を抑えることができ、安価で高性能なインダクタの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記課題を解決すべく、インダクタは、導電体と、成型樹脂からなるギャップ材を一体成形したギャップ材一体型コイルを用いる。そして、該ギャップ材一体型コイルは、導電体が磁気コアの中央部に形成した溝に嵌合するように配され、一方、ギャップ材が磁気コアの接合面に配置されるよう、導電体とギャップ材は互いにほぼ直交するように成形される。磁気コアに該ギャップ材一体型コイルを配し、磁気コアの接合面に接着剤を塗布し、固着する構造とする。
【００１４】
磁気コアの中央部に形成する溝は、１つまたは２つとするのがよく、１つの場合はコイルとしての導電体が１つである、いわゆるインダクタの構造とし、２つの場合はコイルとしての導電体が２つである、いわゆるコモンモードインダクタやトランスの構造とすることができる。
【００１５】
また、導電体とギャップ材を一体化する際は、導体と該成型樹脂からなるギャップ材の厚さは、成型金型の構造として組み替え式の金型コマ部を構成することにより、所望の厚さに精度良く適宜調整が可能で、インダクタンス値及び公差の確保が容易で、且つコスト的にも安価にギャップ材の形成が可能となる。
また、導電体とギャップ材を一体化することで、磁気コアに組み込む際に於いても、導電体と溝とで位置決めされるので、ギャップ材の固定位置のズレやズレの微調整作業が無くなり、組み込み作業の簡素化と工数削減が可能となる。
【００１６】
また、磁気コアの製造効率、すなわち研磨工数の簡略化を考慮して、本発明に用いるＵ型磁性コアの各磁脚部の長さは均一にする。なお、Ｅ型磁気コアの場合では中脚部も含んで、各磁脚部の長さを均一にする。
【００１７】
ギャップ材の成形樹脂は、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂のような一般的に用いられる成形用の樹脂であれば、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよい。
【００１８】
本発明によれば、板状体に溝を形成し、前記溝を除く部分を磁脚部として構成する断面がＵ型もしくはＥ型の磁気コアと、板状のＩ型磁気コアと、導電体と、ギャップ材を有するインダクタであって、前記導電体と前記ギャップ材は一体成形してなり、前記導電体を前記溝に嵌合するように配し、前記導電体の両端部を実装端子としたことを特徴とするインダクタが得られる。
【００１９】
本発明によれば、前記導電体と前記ギャップ材は、互いに直交して一体成形されたことを特徴とするインダクタが得られる。
【００２０】
本発明によれば、板状体に溝を形成し、前記溝を除く部分を磁脚部として構成する断面がＵ型もしくはＥ型の磁気コアと、板状のＩ型磁気コアと、導電体と、ギャップ材を有し、前記導電体と前記ギャップ材を成型金型で一体成形してなるインダクタの製造方法であって、前記成型金型は、寸法の異なるコマ型を構成し、前記コマ型の組み替えによってギャップ材の厚さを設定することを特徴とするインダクタの製造方法が得られる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、成形樹脂を用いて薄板状、または帯状のギャップ材と導電体とを一体化することで、磁気コア同士の接合面を固着させる接着剤の塗布する作業も、ギャップ材の位置ズレが発生しないため、位置ズレの微調整作業がなくなり作業工数を削減でき、作業の簡素化と共に加工コストの低減が可能となる。
【００２２】
また、ギャップ材の厚さは、成型金型を用い、組み替え式の金型コマ部を有す金型構造とすることで、該金型コマ部の高さ寸法を、所望のギャップ厚となるように適宜調整が可能となり、所定のインダクタンス値の確保が容易である。さらに、金型で一体化することで、ギャップ材の厚さとコイルの厚さの各々の公差を統合し、各々を重ね合わせた一体型コイルとしての単一公差で管理できるため、全体の公差も抑えることができる。その結果、特性バラツキを小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のインダクタの構成を説明する斜視図。
【図２】本発明のインダクタの導電体フォーミング前の組立斜視図。
【図３】本発明のインダクタの完成品の外観斜視図。
【図４】４連鎖状でのＩ型磁気コアの組立前の状態斜視図。
【図５】４連鎖状でのＩ型磁気コアの組立後の状態斜視図。
【図６】４連鎖状での導電体フォーミング後の状態斜視図、図６（ａ）は、ギャップ材切断前の状態斜視図、図６（ｂ）は、ギャップ材切断後のインダクタの完成斜視図。
【図７】ギャップ材一体型コイルを成形する際の金型の接合部の断面模式図。
【図８】従来のトランスを説明する断面模式図。
【図９】他の従来のトランスを説明する断面模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明を実施するための形態を、図面を用いて詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明のインダクタの構成を説明する斜視図であり、図２はインダクタの導電体フォーミング前の組立斜視図であり、図３はインダクタの完成品の外観斜視図である。
なお、図中、ギャップ材には斜線を施している。
【００２６】
本発明のインダクタは、板状の磁気コアの中央部に溝を形成し、該溝を除く部分を磁脚部として構成する、断面Ｕ字型のいわゆるＵ型磁気コア１ｂと、板状のＩ型磁性コア１ａとを組み合わせるコア構造で、かつ、導電体２とギャップ材６とが一体成形されたギャップ材一体型コイル７を用いる構造である。
該ギャップ材一体型コイル７のうち、ギャップ材６はＵ型磁気コア１ｂとＩ型磁性コア１ａとの接合面に挿入され、一方、導電体２はＵ型磁気コア１ｂに形成した溝に嵌合するように配される構造である。
【００２７】
Ｕ型磁気コア１ｂの２つの外磁脚部の長さは均一とする。
【００２８】
コイルとなる導電体２は、螺旋状や渦巻き状に巻線することなく、帯状にすることで大電流化に対応した低直流抵抗を実現でき、導体の抵抗成分による損失・発熱を低減し、電源機器の効率を高めることができる。また、図３に示すように、導体の両端部を、上述の磁気コアの外面に沿ってコ字状に折り曲げて実装端子とする構造とすることで、外付け端子等の別部材が不要となり、部材費の削減による低コスト化が可能となる。
【００２９】
インダクタを組み立てる際は、ギャップ材一体型コイル７の導電体２の部分を、Ｕ型磁気コア１ｂの中央部に形成した溝に嵌合するように配し、その後、Ｕ型磁気コア１ｂの外磁脚部の接合面のギャップ材を除く四隅のスペースに、エポキシ系樹脂材などからなる接着剤４を塗布する。
【００３０】
続いて、図２に示したようにＩ型磁気コア１ａを載置して、加圧、加熱硬化させ、Ｉ型磁気コア１ａ、Ｕ型磁気コア１ｂ、ギャップ材６を各々固着する。なお、必要に応じ、導体２とＩ型磁気コア１ａまたはＵ型磁気コア１ｂとを接着剤で固着してもよい。
このような構成にすることで、導電体２とギャップ材６を一回でセットすることができ、導電体２とＵ型磁気コア１ｂの溝により位置決めがされ、位置ずれも起こり難いため、個別のギャップ材を磁気コアの接合面に挟み込み、位置ズレなどの微調整工程を省略できる。
【００３１】
その後、図３に示したように、導電体２の両端部を、実装端子として機能するようにＵ型磁気コア１ｂの外面に沿ってコ字状に曲げ加工し、インダクタ１０を得る。
なお、実装端子は、上記のコ字状の他、実装基板に応じ適宜形状を変えてもよく、Ｚ字状、Ｌ字状等に折り曲げたり、曲げ加工しなくてもよい。
【００３２】
続いて、本発明のインダクタを、４連鎖状に製造する場合の概略工程を説明する。図４は、４連鎖状でのＩ型磁気コアの組立前の状態斜視図であり、図５は４連鎖状でのＩ型磁気コアの組立後の状態斜視図である。図６は４連鎖状での導電体フォーミング後の状態斜視図であり、図６（ａ）は、ギャップ材切断前の状態斜視図であり、図６（ｂ）は、ギャップ材切断後のインダクタの完成斜視図である。
【００３３】
図４に示したように、予め配列された４つのＵ型磁気コア１ｂの溝に、４連鎖状に成形されたギャップ材一体型コイル７の導電体２を嵌合するように配し、かつ、Ｕ型磁気コア１ｂの横寸法Ｗｃのほぼ中央部に、該ギャップ材一体型コイル７のギャップ材６が配するように載置する。更に、Ｕ型磁気コア１ｂの磁脚部の接合面の、該ギャップ材を除く四隅の余白部に接着剤４を塗布する。
【００３４】
なお、図４に示したギャップ材一体型コイル７は、４つの導電体２を並列に並べ、該導電体２の各々の中央部を垂直に横断するように１つの帯状のギャップ材６が配された状態で一体成形しているが、反対に、１つの帯状の導電体２に、４つのギャップ材６がそれぞれ直交するように配された状態で一体成形してもよい。
【００３５】
続いて、図５に示したように、Ｉ型磁気コア１ａをギャップ材一体型コイル７のギャップ材６の上面に載置して、加圧、加熱硬化させる。
【００３６】
その後、図６（ａ）に示したように、導電体２の両端部をコ字状に曲げ加工し、実装端子とした後、図６（ｂ）に示したように、ギャップ材６を磁気コアの側面に沿って切断して、インダクタ１０を得る。
【００３７】
このように、複数の導電体２を１つのギャップ材６で連鎖状に配列させて一体成形したギャップ材一体型コイル７を用いることで、作業工程を簡素化でき、製造効率を大幅に向上させることができる。
【００３８】
図７は、本発明のインダクタに用いるギャップ材一体型コイルを成形する際の金型の接合部の断面模式図である。
【００３９】
ギャップ材一体型コイル７を成形する金型は、金型下部１２ａ、金型上部１２ｂ、金型コマ部１１の各々から構成されている。金型下部１２ａには複数の凹部を備え、該凹部に可動式の金型コマ部１１を嵌合する。また、金型下部１２ａの凸部の上面に導電体２を載置し、導電体２の上に金型上部１２ｂを載せる構造である。上記の金型コマ部１１の高さ９を自在に調整することで、金型上部１２ｂと金型コマ部１１との隙間、すなわちギャップ材６の厚さ８を適宜調整することができる。この金型に導電体２をセットして成形用樹脂を注入し、導電体２と一体にギャップ材６を成形する。
【００４０】
Ｉ型磁気コア１ａ、Ｕ型磁気コア１ｂは、材質が高透磁率、低損失の磁気特性を有し、高周波対応に好適なＭｎ−Ｚｎ系またはＮｉ−Ｚｎ系のフェライト材を用いるのが好ましい。その他、圧粉ダストコア、アモルファス等の磁性材料でもよく、用途に応じた磁気特性に合わせて材質を選択するのが好ましい。
また、形状はＵ型とＩ型、もしくはＥ型とＩ型の磁気コアをそれぞれ組み合わせる構造とし、Ｕ型もしくはＥ型の磁気コアの磁脚部の断面形状は方形または多角形や略円形等の何れでもよいが、実装面積に対して磁路の断面積を大きく取れる方形、長方形とするのが好ましい。
【００４１】
導電体２は、導電材であればどんな材質でもよく、銅、アルミニウム等の電気抵抗の低い金属材や、フープ材に代表される汎用の銅合金材や銅覆鋼線（ＣＰ線）等を用いるのが好ましい。また、必要に応じて、その表面をニッケル、錫等でメッキしたものや、絶縁被膜を施したものでもよい。また、断面形状が角形、円形、楕円形等の何れかのものを、直線状に形成する。このように、外観形状を直線状とすることで、大電流対応に不可欠な低直流抵抗化が可能となる。
また、導電体２の両端部は、基板等への実装端子として機能させるため、実装基板や実装状態に応じ適宜形状を変えることが可能であり、上記のコ字状の他、Ｚ字状、Ｌ字状等に折り曲げたり、曲げ加工しなくてもよい。
【００４２】
接着剤４は、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂のような一般的に用いられる接着用の樹脂でよい。選定においては、耐熱性や作業性を考慮し、また必要に応じて、樹脂の熱膨張、収縮を抑えるため、樹脂系、ガラス系、金属系などの添加物（フィラー）を適宜混合させたものを用いてもよい。
塗布方法は、塗布量の管理が容易なディスペンサ等を用いるのがよい。
【００４３】
ギャップ材６は、一般的に使用されている成形用樹脂材でよく、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂の何れでもよいが、微小厚さに対応可能な成形性に加え、耐熱性にも優れたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリイミド（ＰＩ）などの熱可塑性樹脂を用いるのが好適である。また、ギャップ材の幅は、磁気コアの横寸法Ｗｃの約１／２程度とし、外磁脚部の接合面の四隅の余白部に接着剤４を塗布できるようにするのがよい。
【実施例】
【００４４】
本発明を、以下、実施例を用いて詳細に説明する。
【００４５】
Ｉ型磁気コア１ａとＵ型磁気コア１ｂは、材質が共にＭｎ−Ｚｎ系のフェライト焼結体を用い、大きさが縦１０ｍｍ、横１１ｍｍ、高さ（厚さ）２．６ｍｍの薄板状のＩ型磁気コア１ａと、大きさが縦１０ｍｍ、横１１ｍｍ、高さ（厚さ）２．９５ｍｍで、横方向に幅４．３ｍｍ、深さ０．３ｍｍの溝を中央部に形成したＵ型磁気コア１ｂを用意した。
【００４６】
導電体２として、長さ２０ｍｍ、幅４ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍの帯状の銅箔を用い、ギャップ材６として熱可塑性樹脂のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用い、導電体２の長手方向と垂直方向に、かつその中央部に一体成形して形成し、ギャップ材一体型コイル７を準備した。なお、上記ギャップ材６の幅Ｗｇは、前記Ｕ型磁気コア１ｂの横寸法Ｗｃの約１／２である５ｍｍで、厚さは０．１ｍｍとした。
【００４７】
その後、前記ギャップ材一体型コイル７の導電体２を、Ｕ型磁気コア１ｂの溝に嵌合するように配置し、Ｕ型磁気コア１ｂの２つの接合面の、前記ギャップ材６を除いた、四隅のスペースに、エポキシ系の接着剤を少量塗布し、その上からＩ型磁気コア１ａを載せ、加圧、加熱処理して硬化させた。続いて、導電体２の両端部を、Ｕ型磁気コア１ｂの側面、底面に沿って、それぞれコ字状に折り曲げてフォーミングし、実装端子として、図３に示した本発明のインダクタ１０を作製した。
【００４８】
上記の要領で製作した、図３に示したギャップ材一体型コイルを用いた本発明のインダクタ１０と、比較例として、同一部材を用い、図８に示した個別のスペーサからなり、幅、厚さが共に同一のギャップ材を用いた従来構造のインダクタ２０を作製し、各々のインダクタについて、加工組立工数（秒）、インダクタンス値をそれぞれ確認し、比較した結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
表１に示す通り、本発明の実施例によるインダクタは、従来構造の比較例と比べ、主特性であるインダクタンス値は同等で、かつ、加工組立工数を大幅に削減でき、又、ギャップ材価格もほぼ同等であるので、低コスト化が可能であることがわかった。
【００５１】
以上、図面および実施例を用いて、この発明の詳細を説明したが、この発明は、これらに限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明のインダクタを用いることにより、パーソナルコンピュータをはじめとする各種電子機器電源の高性能化、高効率化、低価格化に大きく寄与することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１ａ Ｉ型磁気コア
１ｂ Ｕ型磁気コア
１ｃ、１ｄ Ｅ型磁気コア
２ 導電体
３ コイル
４ 接着剤
５ａ、５ｂ、５ｃ スペーサ
６ ギャップ材
７ ギャップ材一体型コイル
８ ギャップ材の厚さ
９ 金型コマ部の高さ
１０ インダクタ
１１ 金型コマ部
１２ａ 金型下部
１２ｂ 金型上部
２０，２１，３０ トランス
Ｗｇ ギャップ材の幅
Ｗｃ 磁気コアの横寸法
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器の電源回路等を構成するインダクタに関し、特に大電流対応に好適なインダクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＰＵなどの大規模集積回路（以下、ＬＳＩと表記）は、低電圧大電流化が進み
、数十アンペアの動作電流まで対応可能で、かつ、小型・低背の素子を用いた電源回路が求められている。
【０００３】
従来、このような電源回路に搭載されるインダクタでは、例えば特許文献１のように、ＥＩ型の磁気コアを用い、Ｉ型磁気コアとＥ型磁気コアの接合面にギャップ材として個別のスペーサを挿入し、磁気コアと該スペーサを接着剤で固着したり、また、例えば特許文献２のように、ＥＥ型の磁気コアを用い、Ｅ型の磁気コアとＥ型の磁気コアの接合面にギャップ材として個別のスペーサを挿入し、磁気コアと該スペーサを接着剤で固着していた。
【０００４】
図８は、従来のトランスを説明する断面模式図である。トランスは、ＥＩ型の磁気コアを用い、Ｉ型磁気コアとＥ型磁気コアの接合面にギャップ材として個別のスペーサを挿入し、磁気コアと該スペーサを接着剤で固着している。このようなトランスは、特許文献１に開示されている。
【０００５】
図８（ａ）で示したトランス２０は、Ｅ型磁気コア１ｃにコイル３を挿入し、磁脚部の接合部にプリプレグからなるスペーサ５ａを置き、その上にＩ型磁気コア１ａを置いて位置合わせし、その後、接着剤を塗布して、加圧、加熱処理する構造である。
【０００６】
また同様に、図８（ｂ）で示したトランス２１は、Ｅ型磁気コア１ｃにコイル３を挿入し、磁脚部の接合部に薄型基板からなるスペーサ５ｂを置き、その上にＩ型磁気コア１ａを置いて位置合わせし、その後、接着剤を塗布して、加圧、加熱処理する構造である。
【０００７】
図９は、他の従来のトランスを説明する断面模式図である。トランスは、ＥＥ型の磁気コアを用い、各々のＥ型磁気コアの接合面にギャップ材として個別のスペーサを挿入し、磁気コアと該スペーサを接着剤で固着している。このようなトランスは、特許文献２に開示されている。
【０００８】
図９で示したトランス３０は、Ｅ型磁気コア１ｄにコイル３を挿入し、Ｅ型磁気コア１ｄの外磁脚部の接合部に厚さＨのリング状のスペーサ５ｃを載せ、その上にＥ型磁気コア１ｄを被せて構成したものである。上記スペーサ５ｃは２つのＥ型磁気コア１ｄの接合面に接着剤で接合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−１７６６５２号公報
【特許文献２】特開平１１−２７３９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図８及び図９で示したように、ギャップ材として個別のスペーサを用いた場合は、所望のインダクタンス値を確保するために、厚さが多様のギャップ材が必要となる。また、コア形状に応じて多様な形状のギャップ材も必要となり、多仕様のため管理が煩雑であった。更に、ギャップ材を作製する際は、多種類の厚さ、形状に切断する必要があるため、切断工数が煩雑で、材料の歩留りもあまり良くないので製造コスト増となる。
【００１１】
また、磁気コア同士の接合面にスペーサを挟み込む際は、スペーサの固定位置のズレが発生しやすく、製造上、位置ズレ微調整の修正の工数が掛かったり、磁気コア同士の接合面を固着するための図示しない接着剤を塗布する作業効率が低下したりするという問題があった。
【００１２】
本発明は、上記の課題を解決するため、作業工数の削減と、作業の簡素化を図り、インダクタンスの精度と公差を抑えることができ、安価で高性能なインダクタの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記課題を解決すべく、インダクタは、導電体と、成型樹脂からなるギャップ材を一体成形したギャップ材一体型コイルを用いる。そして、該ギャップ材一体型コイルは、導電体が磁気コアの中央部に形成した溝に嵌合するように配され、一方、ギャップ材が磁気コアの接合面に配置されるよう、導電体とギャップ材は互いにほぼ直交するように成形される。磁気コアに該ギャップ材一体型コイルを配し、磁気コアの接合面に接着剤を塗布し、固着する構造とする。
【００１４】
磁気コアの中央部に形成する溝は、１つまたは２つとするのがよく、１つの場合はコイルとしての導電体が１つである、いわゆるインダクタの構造とし、２つの場合はコイルとしての導電体が２つである、いわゆるコモンモードインダクタやトランスの構造とすることができる。
【００１５】
また、導電体とギャップ材を一体化する際は、導体と該成型樹脂からなるギャップ材の厚さは、成型金型の構造として組み替え式の金型コマ部を構成することにより、所望の厚さに精度良く適宜調整が可能で、インダクタンス値及び公差の確保が容易で、且つコスト的にも安価にギャップ材の形成が可能となる。
また、導電体とギャップ材を一体化することで、磁気コアに組み込む際に於いても、導電体と溝とで位置決めされるので、ギャップ材の固定位置のズレやズレの微調整作業が無くなり、組み込み作業の簡素化と工数削減が可能となる。
【００１６】
また、磁気コアの製造効率、すなわち研磨工数の簡略化を考慮して、本発明に用いるＵ型磁性コアの各磁脚部の長さは均一にする。なお、Ｅ型磁気コアの場合では中脚部も含んで、各磁脚部の長さを均一にする。
【００１７】
ギャップ材の成形樹脂は、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂のような一般的に用いられる成形用の樹脂であれば、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよい。
【００１８】
本発明によれば、板状体に溝を形成し、前記溝を除く部分を磁脚部として構成する断面がＵ型もしくはＥ型の磁気コアと、板状のＩ型磁気コアと、導電体と、ギャップ材を有するインダクタであって、前記導電体と前記ギャップ材は一体成形してなり、前記導電体を前記溝に嵌合するように配し、前記導電体の両端部を実装端子としたことを特徴とするインダクタが得られる。
【００１９】
本発明によれば、前記導電体と前記ギャップ材は、互いに直交して一体成形されたことを特徴とするインダクタが得られる。
【００２０】
本発明によれば、板状体に溝を形成し、前記溝を除く部分を磁脚部として構成する断面がＵ型もしくはＥ型の磁気コアと、板状のＩ型磁気コアと、導電体と、ギャップ材を有し、前記導電体と前記ギャップ材を成型金型で一体成形してなるインダクタの製造方法であって、前記成型金型は、寸法の異なるコマ型を構成し、前記コマ型の組み替えによってギャップ材の厚さを設定することを特徴とするインダクタの製造方法が得られる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、成形樹脂を用いて薄板状、または帯状のギャップ材と導電体とを一体化することで、磁気コア同士の接合面を固着させる接着剤の塗布する作業も、ギャップ材の位置ズレが発生しないため、位置ズレの微調整作業がなくなり作業工数を削減でき、作業の簡素化と共に加工コストの低減が可能となる。
【００２２】
また、ギャップ材の厚さは、成型金型を用い、組み替え式の金型コマ部を有す金型構造とすることで、該金型コマ部の高さ寸法を、所望のギャップ厚となるように適宜調整が可能となり、所定のインダクタンス値の確保が容易である。さらに、金型で一体化することで、ギャップ材の厚さとコイルの厚さの各々の公差を統合し、各々を重ね合わせた一体型コイルとしての単一公差で管理できるため、全体の公差も抑えることができる。その結果、特性バラツキを小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のインダクタの構成を説明する斜視図。
【図２】本発明のインダクタの導電体フォーミング前の組立斜視図。
【図３】本発明のインダクタの完成品の外観斜視図。
【図４】４連鎖状でのＩ型磁気コアの組立前の状態斜視図。
【図５】４連鎖状でのＩ型磁気コアの組立後の状態斜視図。
【図６】４連鎖状での導電体フォーミング後の状態斜視図、図６（ａ）は、ギャップ材切断前の状態斜視図、図６（ｂ）は、ギャップ材切断後のインダクタの完成斜視図。
【図７】ギャップ材一体型コイルを成形する際の金型の接合部の断面模式図。
【図８】従来のトランスを説明する断面模式図。
【図９】他の従来のトランスを説明する断面模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明を実施するための形態を、図面を用いて詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明のインダクタの構成を説明する斜視図であり、図２はインダクタの導電体フォーミング前の組立斜視図であり、図３はインダクタの完成品の外観斜視図である。
なお、図中、ギャップ材には斜線を施している。
【００２６】
本発明のインダクタは、板状の磁気コアの中央部に溝を形成し、該溝を除く部分を磁脚部として構成する、断面Ｕ字型のいわゆるＵ型磁気コア１ｂと、板状のＩ型磁性コア１ａとを組み合わせるコア構造で、かつ、導電体２とギャップ材６とが一体成形されたギャップ材一体型コイル７を用いる構造である。
該ギャップ材一体型コイル７のうち、ギャップ材６はＵ型磁気コア１ｂとＩ型磁性コア１ａとの接合面に挿入され、一方、導電体２はＵ型磁気コア１ｂに形成した溝に嵌合するように配される構造である。
【００２７】
Ｕ型磁気コア１ｂの２つの外磁脚部の長さは均一とする。
【００２８】
コイルとなる導電体２は、螺旋状や渦巻き状に巻線することなく、帯状にすることで大電流化に対応した低直流抵抗を実現でき、導体の抵抗成分による損失・発熱を低減し、電源機器の効率を高めることができる。また、図３に示すように、導体の両端部を、上述の磁気コアの外面に沿ってコ字状に折り曲げて実装端子とする構造とすることで、外付け端子等の別部材が不要となり、部材費の削減による低コスト化が可能となる。
【００２９】
インダクタを組み立てる際は、ギャップ材一体型コイル７の導電体２の部分を、Ｕ型磁気コア１ｂの中央部に形成した溝に嵌合するように配し、その後、Ｕ型磁気コア１ｂの外磁脚部の接合面のギャップ材を除く四隅のスペースに、エポキシ系樹脂材などからなる接着剤４を塗布する。
【００３０】
続いて、図２に示したようにＩ型磁気コア１ａを載置して、加圧、加熱硬化させ、Ｉ型磁気コア１ａ、Ｕ型磁気コア１ｂ、ギャップ材６を各々固着する。なお、必要に応じ、導体２とＩ型磁気コア１ａまたはＵ型磁気コア１ｂとを接着剤で固着してもよい。
このような構成にすることで、導電体２とギャップ材６を一回でセットすることができ、導電体２とＵ型磁気コア１ｂの溝により位置決めがされ、位置ずれも起こり難いため、個別のギャップ材を磁気コアの接合面に挟み込み、位置ズレなどの微調整工程を省略できる。
【００３１】
その後、図３に示したように、導電体２の両端部を、実装端子として機能するようにＵ型磁気コア１ｂの外面に沿ってコ字状に曲げ加工し、インダクタ１０を得る。
なお、実装端子は、上記のコ字状の他、実装基板に応じ適宜形状を変えてもよく、Ｚ字状、Ｌ字状等に折り曲げたり、曲げ加工しなくてもよい。
【００３２】
続いて、本発明のインダクタを、４連鎖状に製造する場合の概略工程を説明する。図４は、４連鎖状でのＩ型磁気コアの組立前の状態斜視図であり、図５は４連鎖状でのＩ型磁気コアの組立後の状態斜視図である。図６は４連鎖状での導電体フォーミング後の状態斜視図であり、図６（ａ）は、ギャップ材切断前の状態斜視図であり、図６（ｂ）は、ギャップ材切断後のインダクタの完成斜視図である。
【００３３】
図４に示したように、予め配列された４つのＵ型磁気コア１ｂの溝に、４連鎖状に成形されたギャップ材一体型コイル７の導電体２を嵌合するように配し、かつ、Ｕ型磁気コア１ｂの横寸法Ｗｃのほぼ中央部に、該ギャップ材一体型コイル７のギャップ材６が配するように載置する。更に、Ｕ型磁気コア１ｂの磁脚部の接合面の、該ギャップ材を除く四隅の余白部に接着剤４を塗布する。
【００３４】
なお、図４に示したギャップ材一体型コイル７は、４つの導電体２を並列に並べ、該導電体２の各々の中央部を垂直に横断するように１つの帯状のギャップ材６が配された状態で一体成形しているが、反対に、１つの帯状の導電体２に、４つのギャップ材６がそれぞれ直交するように配された状態で一体成形してもよい。
【００３５】
続いて、図５に示したように、Ｉ型磁気コア１ａをギャップ材一体型コイル７のギャップ材６の上面に載置して、加圧、加熱硬化させる。
【００３６】
その後、図６（ａ）に示したように、導電体２の両端部をコ字状に曲げ加工し、実装端子とした後、図６（ｂ）に示したように、ギャップ材６を磁気コアの側面に沿って切断して、インダクタ１０を得る。
【００３７】
このように、複数の導電体２を１つのギャップ材６で連鎖状に配列させて一体成形したギャップ材一体型コイル７を用いることで、作業工程を簡素化でき、製造効率を大幅に向上させることができる。
【００３８】
図７は、本発明のインダクタに用いるギャップ材一体型コイルを成形する際の金型の接合部の断面模式図である。
【００３９】
ギャップ材一体型コイル７を成形する金型は、金型下部１２ａ、金型上部１２ｂ、金型コマ部１１の各々から構成されている。金型下部１２ａには複数の凹部を備え、該凹部に可動式の金型コマ部１１を嵌合する。また、金型下部１２ａの凸部の上面に導電体２を載置し、導電体２の上に金型上部１２ｂを載せる構造である。上記の金型コマ部１１の高さ９を自在に調整することで、金型上部１２ｂと金型コマ部１１との隙間、すなわちギャップ材６の厚さ８を適宜調整することができる。この金型に導電体２をセットして成形用樹脂を注入し、導電体２と一体にギャップ材６を成形する。
【００４０】
Ｉ型磁気コア１ａ、Ｕ型磁気コア１ｂは、材質が高透磁率、低損失の磁気特性を有し、高周波対応に好適なＭｎ−Ｚｎ系またはＮｉ−Ｚｎ系のフェライト材を用いるのが好ましい。その他、圧粉ダストコア、アモルファス等の磁性材料でもよく、用途に応じた磁気特性に合わせて材質を選択するのが好ましい。
また、形状はＵ型とＩ型、もしくはＥ型とＩ型の磁気コアをそれぞれ組み合わせる構造とし、Ｕ型もしくはＥ型の磁気コアの磁脚部の断面形状は方形または多角形や略円形等の何れでもよいが、実装面積に対して磁路の断面積を大きく取れる方形、長方形とするのが好ましい。
【００４１】
導電体２は、導電材であればどんな材質でもよく、銅、アルミニウム等の電気抵抗の低い金属材や、フープ材に代表される汎用の銅合金材や銅覆鋼線（ＣＰ線）等を用いるのが好ましい。また、必要に応じて、その表面をニッケル、錫等でメッキしたものや、絶縁被膜を施したものでもよい。また、断面形状が角形、円形、楕円形等の何れかのものを、直線状に形成する。このように、外観形状を直線状とすることで、大電流対応に不可欠な低直流抵抗化が可能となる。
また、導電体２の両端部は、基板等への実装端子として機能させるため、実装基板や実装状態に応じ適宜形状を変えることが可能であり、上記のコ字状の他、Ｚ字状、Ｌ字状等に折り曲げたり、曲げ加工しなくてもよい。
【００４２】
接着剤４は、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂のような一般的に用いられる接着用の樹脂でよい。選定においては、耐熱性や作業性を考慮し、また必要に応じて、樹脂の熱膨張、収縮を抑えるため、樹脂系、ガラス系、金属系などの添加物（フィラー）を適宜混合させたものを用いてもよい。
塗布方法は、塗布量の管理が容易なディスペンサ等を用いるのがよい。
【００４３】
ギャップ材６は、一般的に使用されている成形用樹脂材でよく、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂の何れでもよいが、微小厚さに対応可能な成形性に加え、耐熱性にも優れたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリイミド（ＰＩ）などの熱可塑性樹脂を用いるのが好適である。また、ギャップ材の幅は、磁気コアの横寸法Ｗｃの約１／２程度とし、外磁脚部の接合面の四隅の余白部に接着剤４を塗布できるようにするのがよい。
【実施例】
【００４４】
本発明を、以下、実施例を用いて詳細に説明する。
【００４５】
Ｉ型磁気コア１ａとＵ型磁気コア１ｂは、材質が共にＭｎ−Ｚｎ系のフェライト焼結体を用い、大きさが縦１０ｍｍ、横１１ｍｍ、高さ（厚さ）２．６ｍｍの薄板状のＩ型磁気コア１ａと、大きさが縦１０ｍｍ、横１１ｍｍ、高さ（厚さ）２．９５ｍｍで、横方向に幅４．３ｍｍ、深さ０．３ｍｍの溝を中央部に形成したＵ型磁気コア１ｂを用意した。
【００４６】
導電体２として、長さ２０ｍｍ、幅４ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍの帯状の銅箔を用い、ギャップ材６として熱可塑性樹脂のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用い、導電体２の長手方向と垂直方向に、かつその中央部に一体成形して形成し、ギャップ材一体型コイル７を準備した。なお、上記ギャップ材６の幅Ｗｇは、前記Ｕ型磁気コア１ｂの横寸法Ｗｃの約１／２である５ｍｍで、厚さは０．１ｍｍとした。
【００４７】
その後、前記ギャップ材一体型コイル７の導電体２を、Ｕ型磁気コア１ｂの溝に嵌合するように配置し、Ｕ型磁気コア１ｂの２つの接合面の、前記ギャップ材６を除いた、四隅のスペースに、エポキシ系の接着剤を少量塗布し、その上からＩ型磁気コア１ａを載せ、加圧、加熱処理して硬化させた。続いて、導電体２の両端部を、Ｕ型磁気コア１ｂの側面、底面に沿って、それぞれコ字状に折り曲げてフォーミングし、実装端子として、図３に示した本発明のインダクタ１０を作製した。
【００４８】
上記の要領で製作した、図３に示したギャップ材一体型コイルを用いた本発明のインダクタ１０と、比較例として、同一部材を用い、図８に示した個別のスペーサからなり、幅、厚さが共に同一のギャップ材を用いた従来構造のインダクタ２０を作製し、各々のインダクタについて、加工組立工数（秒）、インダクタンス値をそれぞれ確認し、比較した結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
表１に示す通り、本発明の実施例によるインダクタは、従来構造の比較例と比べ、主特性であるインダクタンス値は同等で、かつ、加工組立工数を大幅に削減でき、又、ギャップ材価格もほぼ同等であるので、低コスト化が可能であることがわかった。
【００５１】
以上、図面および実施例を用いて、この発明の詳細を説明したが、この発明は、これらに限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明のインダクタを用いることにより、パーソナルコンピュータをはじめとする各種電子機器電源の高性能化、高効率化、低価格化に大きく寄与することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１ａ Ｉ型磁気コア
１ｂ Ｕ型磁気コア
１ｃ、１ｄ Ｅ型磁気コア
２ 導電体
３ コイル
４ 接着剤
５ａ、５ｂ、５ｃ スペーサ
６ ギャップ材
７ ギャップ材一体型コイル
８ ギャップ材の厚さ
９ 金型コマ部の高さ
１０ インダクタ
１１ 金型コマ部
１２ａ 金型下部
１２ｂ 金型上部
２０，２１，３０ トランス
Ｗｇ ギャップ材の幅
Ｗｃ 磁気コアの横寸法
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状体に溝を形成し、前記溝を除く部分を磁脚部として構成する断面がＵ型もしくはＥ型の磁気コアと、板状のＩ型磁気コアと、導電体と、ギャップ材を有するインダクタであって、前記導電体と前記ギャップ材は一体成形してなり、前記導電体を前記溝に嵌合するように配し、前記導電体の両端部を実装端子としたことを特徴とするインダクタ。
【請求項２】
前記導電体と前記ギャップ材は、互いに直交して一体成形されたことを特徴とする請求項１記載のインダクタ。
【請求項３】
板状体に溝を形成し、前記溝を除く部分を磁脚部として構成する断面がＵ型もしくはＥ型の磁気コアと、板状のＩ型磁気コアと、導電体と、ギャップ材を有し、前記導電体と前記ギャップ材を成型金型で一体成形してなるインダクタの製造方法であって、前記成型金型は、寸法の異なるコマ型を構成し、前記コマ型の組み替えによってギャップ材の厚さを設定することを特徴とするインダクタの製造方法。
【請求項１】
板状体に溝を形成し、前記溝を除く部分を磁脚部として構成する断面がＵ型もしくはＥ型の磁気コアと、板状のＩ型磁気コアと、導電体と、ギャップ材を有するインダクタであって、前記導電体と前記ギャップ材は一体成形してなり、前記導電体を前記溝に嵌合するように配し、前記導電体の両端部を実装端子としたことを特徴とするインダクタ。
【請求項２】
前記導電体と前記ギャップ材は、互いに直交して一体成形されたことを特徴とする請求項１記載のインダクタ。
【請求項３】
板状体に溝を形成し、前記溝を除く部分を磁脚部として構成する断面がＵ型もしくはＥ型の磁気コアと、板状のＩ型磁気コアと、導電体と、ギャップ材を有し、前記導電体と前記ギャップ材を成型金型で一体成形してなるインダクタの製造方法であって、前記成型金型は、寸法の異なるコマ型を構成し、前記コマ型の組み替えによってギャップ材の厚さを設定することを特徴とするインダクタの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１７７６１４（Ｐ２０１０−１７７６１４Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１３７０（Ｐ２００９−２１３７０）
【出願日】平成２１年２月２日（２００９．２．２）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２日（２００９．２．２）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]