JP2000331841A - コイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁路の一部を複合磁性成形体の絶縁性ベース
にて構成し、巻線の端末を外部端子として直接前記ベー
ス側に引き出すことで、部品点数及び製造工数の削減、
製品の低背化、信頼性向上を図る。 【解決手段】 フェライト等の磁気コア１と複合磁性成
形体の平板状絶縁性ベース１０とで磁気コア構造体を構
成し、その内側に巻線２０を収容、配置する。巻線２０
は、平角ワイヤ２２をエッジワイズに巻回したもので、
巻線端末はベース１０のスリット穴に通して外側に折り
返すことで外部端子２４を構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電源部等に使用さ
れるコイルに係り、とくに消費電力の低減、低背ＳＭＤ
（表面実装部品）化を目的とした低電圧、大電流、低イ
ンダクタンスを必要とするパワーチョークコイル等に用
いて好適な製品構造のコイルに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１７に、フェライト等の磁気コアにギ
ャップを形成して巻線を設けたコイル構造の代表例を示
す。図１７（Ａ）はＥ−Ｅコア５０に巻線６０を設ける
と共にギャップ５１を形成して突き合わせたものであ
る。図１７（Ｂ）はＥ−Ｉコア５２に巻線６０を設ける
と共にギャップ５３を形成して突き合わせたものであ
る。図１７（Ｃ）はドラムコア５４に巻線６０を設ける
と共にリングコア５５をドラムコア５４の外側に配置し
たものである。図１７（Ｄ）はドラムコア５４に巻線６
０を設けると共にリングコア５５をドラムコア５４の外
側に配置し、それらの底部に外部端子５６を有する絶縁
体ベース５７を設けたものである。図１７（Ｅ）はリン
グコアを省略し、ドラムコア５４に巻線６０を設けると
共に底部に外部端子５６を有する絶縁体ベース５７を設
けたものである。

【０００３】図１７（Ａ）乃至（Ｅ）の各構成では、以
下の問題点がある。

【０００４】（１） 磁気コアにＮｉ−Ｚｎ系フェライ
ト等の絶縁磁性材料を用いた場合 一般的に飽和磁束密度が低く、大電流用パワーチョーク
コイルの場合、特性を満足しない場合が多い。また、ギ
ャップ形成の必要があり、コストアップ、特性ばらつき
につながる。外部端子を形成する場合、代表的には以下
の２種類がある。 絶縁体ベースに外部端子を形成し、そこに巻線端末
を接続する。 コアに直接外部端子を形成し、そこに巻線端末を接
続する。 但し、それぞれ問題がある。すなわち、は部品点数が
増え、コストアップとなり、コア下面にベースを形成す
ると製品高さが高くなり、厳しい低背要求に対し対応で
きなくなる。の構造とするには、フェライトコアが加
工融通性が無いため、形成方法に制限がある。

【０００５】（２） コアにＭｎ−Ｚｎ系フェライト等
の非絶縁磁性材料を用いた場合 Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトはＮｉ−Ｚｎ系フェライトより
も飽和磁束密度が大きい点で優れるが、やはり直流重畳
特性を良くするにはギャップ形成の必要があり、コスト
アップ、特性ばらつきにつながる。外部端子を形成する
場合、代表的には以下の２種類がある。 絶縁体ベースに外部端子を形成し、そこに巻線端末
を接続する。 コアに直接外部端子を形成し、そこに巻線端末を接
続する。 但し、それぞれ問題がある。すなわち、は部品点数が
増え、コストアップとなり、コア下面にベースを形成す
ると製品高さが高くなり、厳しい低背要求に対し対応で
きなくなる。は、コア−外部端子間で絶縁処理が必要
となりコストアップとなり、またフェライトコアが加工
融通性が無いため、形成方法に制限がある。

【０００６】一方、フェライトコアと複合磁性体とを組
み合わせて磁路を形成したものが、特開平１−６８９１
１号「コイル装置」、及び特開平４−３４２１０６号
「コイル部品の磁気シールド構造」で開示されている。
これらの公知技術によるコイルの例を図１８に示す。図
１８（Ａ）は複合磁性体のドラムコア７０に巻線８０を
設け、それらの外側をフェライトコア７１で囲んだもの
である。図１８（Ｂ）はフェライトドラムコア７２に巻
線８０を設け、複合磁性体のリングコア７３を外側に配
置すると共に、それらの底部に外部端子７４を有する絶
縁体ベース７５を設けたものである。図１８（Ｃ）はフ
ェライトドラムコア７６を横倒し配置として巻線８０を
設け、その周囲を複合磁性体７７で囲むとともに外部端
子７８を設けたものである。

【０００７】図１８（Ａ）乃至（Ｃ）の各構成では、以
下の問題点がある。

【０００８】飽和磁束密度が大きく、大電流の取れるＭ
ｎ−Ｚｎフェライトではドラムコア（特に偏平、薄型の
もの）を作るのが難しい。従って、低背化を図る上での
障害となる。さらに、図１８（Ｃ）は特殊な製造方法が
必要で、非絶縁性コアでは外部端子の基部とコア間に絶
縁処理が必要となる。外部端子を形成する場合、代表的
には以下の２種類がある。 絶縁性ベースに外部端子を形成し、そこに巻線端末
を接続する。 コアに直接外部端子を形成し、そこに巻線端末を接
続する。 但し、それぞれ問題がある。すなわち、は部品点数が
増え、コストアップとなり、コア下面にベースを形成す
ると製品高さが高くなり、厳しい低背要求に対し対応で
きなくなる。は、非絶縁性コアの場合に、コア−外部
端子間で絶縁処理が必要となりコストアップとなり、ま
たフェライトコアが加工融通性が無いため、形成方法に
制限がある。

【０００９】さらに、フェライトコアと複合磁性体とを
組み合わせて磁路を形成するとともに、複合磁性体基板
に端子片を埋設し、そこに巻線端末を接続した構造が、
実開平１−１４６５０６号「チョークコイル及びトラン
ス等の巻線部品」で提案されている。

【００１０】しかし、この構造の場合、複合磁性体基板
にコイルの巻線と接続する端子片を埋設し、これに巻線
端末を接続した構造となっており、接続点が存在し、接
続信頼性及び工数増加の問題がある（基板成形サイクル
の増加によるコストアップ、はんだ付け工数）。また、
フェライトコアに段差があり、基板の段差との寸法を研
磨等により厳密に管理しないとエアギャップを生じ、特
性ばらつきの原因となる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の点に
鑑み、磁路の一部を複合磁性成形体の絶縁性ベースにて
構成し、巻線の端末を外部端子として直接前記ベース側
に引き出すことで、部品点数及び製造工数の削減、製品
の低背化、信頼性向上を図ることのできるコイルを提供
することを目的とする。

【００１２】本発明のその他の目的や新規な特徴は後述
の実施の形態において明らかにする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、磁気コア構造体に巻線を設けたコイルに
おいて、前記磁気コア構造体の磁路の一部を複合磁性成
形体の絶縁性ベースにて構成し、前記巻線のワイヤ端末
を外部端子として前記ベース側に直接引き出した構成と
している。

【００１４】前記コイルにおいて、前記磁気コア構造体
における前記ベース以外の磁路を構成する磁性体と前記
ベースとの突き合わせ面を平面とし、前記ベースと前記
磁性体間にギャップを設けないで接合する構成にすると
よい。

【００１５】前記ベースは、熱硬化性又は耐熱熱可塑性
樹脂に、平均粒径１μ〜３００μｍの磁性粉を５０〜９
０重量％の割合で含む複合磁性成形体で構成されている
とよい。

【００１６】前記磁性粉は軟質磁性材料であるとよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るコイルの実施
の形態を図面に従って説明する。

【００１８】図１乃至図３は本発明の第１の実施の形態
の全体構成を示し、図４及び図５は巻線構造を、図６乃
至図８は巻線を設けた絶縁性ベースの構造を、図９乃至
図１１は絶縁性ベースに突き合わされるフェライト等の
磁気コア構造をそれぞれ示す。

【００１９】これらの図において、フェライト等の磁気
コア１と複合磁性成形体の平板状絶縁性ベース１０とで
磁気コア構造体（磁気回路）が構成されており、その内
側に巻線２０が収容、配置されている。

【００２０】前記巻線２０は、図４及び図５のように、
絶縁被覆を施した平角ワイヤ２２をエッジワイズ（幅の
狭い面を湾曲させる巻き方）に巻回したもので、巻線端
末２３は直角に折り曲げられるとともに外部端子２４と
なる部分にはんだメッキ処理が施されている。

【００２１】コイルの磁路の一部を成す絶縁性ベース１
０は、図６乃至図８の如く、複合磁性成形体で平板状に
形成されており、１０^６Ω以上の絶縁抵抗を有する構造
磁性体として働きかつ外部端子を固定する部材として機
能する。そのため、図１２のように、その端縁近傍には
外部端子とする巻線端末２３を差し込むスリット穴１１
が形成されると共にスリット穴１１に通した巻線端末２
３をベース１０端面の外側にて折り返して外部端子２４
として配置する溝部１２がベース１０端面に形成されて
いる。なお、絶縁性ベース１０には必要に応じて図２及
び図８のようにダミー端子１３を設けてもよい。このダ
ミー端子１３の取り付けは、ベースのスリット穴への差
込折り曲げや、インサート成形により実行可能である。

【００２２】前記絶縁性ベース１０は、エポキシ、フェ
ノール、ポリエステル等の熱硬化性樹脂又はＬＣＰ，Ｐ
ＰＳ，ＰＢＴ，ＰＥＴ，ＰＡ等の熱可塑性樹脂をベース
樹脂とし、これに粒径０.０１〜５００μｍの間で平均
粒径が１〜３００μｍの磁性粉を５０〜９０重量％の割
合で含む複合磁性成形体で構成することが望ましい。熱
可塑性樹脂をベース樹脂にする場合はチップ部品という
性格上、耐熱が２３０℃以上あるものが望ましい。

【００２３】磁性粉はソフトフェライト（Ｍｎ−Ｚｎ，
Ｎｉ−Ｚｎ，Ｍｎ−Ｍｇ−Ｚｎ，Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系
等）、あるいはカーボニル鉄、６.５％Ｓｉ含有鉄、パ
ーマロイ、センダスト、非晶質磁性合金等の軟質磁性材
料の粉末のいずれでもよく、用途（周波数、透磁率、磁
束飽和密度、絶縁抵抗等）によって使い分けることがで
きる。

【００２４】なお、前記複合磁性成形体において磁性粉
のベース樹脂に対する割合が５０重量％未満であると、
磁性体としての性能が充分発揮されず、９０重量％を越
えると成形性に問題が生じる。また、必要に応じ、ガラ
ス、タルク等の補強材を入れてもよい。

【００２５】フェライト等の磁気コア１は中央脚部２と
側脚部３ａ，３ｂ，３ｃとこれらを連絡する平板部４と
を有する断面略Ｅ型形状であり、Ｍｎ−Ｚｎ，Ｎｉ−Ｚ
ｎ，Ｍｎ−Ｍｇ−Ｚｎ，Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系等のソフト
フェライトの焼結体、ダストコア（圧粉鉄心）等で形成
されるものであり、その材質は用途、目的に応じて使い
分ける。ここで、前記中央脚部２と側脚部３ａ，３ｂ，
３ｃのベース１０への突き合わせ端面は段差の無い平坦
面となっている。また、ベース１０のコア突き合わせ面
も平坦面である。さらに、前記磁気コア１には巻線端末
２３を引き出すために側脚部３ａ，３ｂ，３ｃの設けら
れていない窓部５が形成されている。なお、パワーチョ
ークコイルの場合、磁気コア１の材質は飽和磁束密度の
高いＭｎ−Ｚｎ系等が望ましい。

【００２６】上記の各部材は以下の手順で組み立てるこ
とができる。

【００２７】予め巻線端末２３をフォーミングした巻線
２０を、図６及び図７のように複合磁性成形体の絶縁性
ベース１０上に載置し、図１２のように、その巻線端末
２３をスリット穴１１に差し込み、ベース１０の底面を
経てベース１０端面の溝部１２内に折り返し、巻線端末
２３の余分な部分はカットし、ベース１０の底面及び端
面に引き出された巻線端末２３を外部端子２４とする。

【００２８】それから、図１乃至図３のように、磁気コ
ア１の中央脚部２が巻線２０の内周部に入るようにベー
ス１０に実質的にギャップ無しで突き合わせて接着剤で
固定する。これにより、表面実装端子としての外部端子
２４を絶縁性ベース１０に一体化した表面実装部品（チ
ップ部品）としてのコイルが得られる。

【００２９】この第１の実施の形態によれば、次の通り
の効果を得ることができる。

【００３０】(1) 磁気コア構造体の一部を、磁気飽和
しにくく絶縁性を有する複合磁性成形体のベース１０と
することで、外部端子２４を絶縁処理無く設けることが
でき、磁気コア１とは別に絶縁体のベースを配置する場
合に比べて、部品点数削減によるコストダウン及び製品
低背化による小型化を図ることができる。

【００３１】(2) 外部端子２４をコイルの巻線２０と
の接続点無しに形成しており（直接巻線端末のワイヤを
引き出しており）、独立した外部端子が不要で、かつ外
部端子と巻線端末との接続工程が不要あるため、部品点
数削減によるコストダウン及び接続点を無くしたことに
よる信頼性の向上を図ることができる。

【００３２】(3) 大電流要求コイルの場合、製品底面
を絶縁材料（ベース１０となる絶縁性複合磁性成形体）
で形成でき、なおかつこれに突き合わせる磁気コア１に
パワーフェライト等の高飽和磁束密度材（ｈｉｇｈ−Ｂ
材）、複合磁性成形体の磁性粉にも同様の材料を用いる
ことにより、従来に無い大きな電流値の流せるコイルが
できる。この結果、需要者側での回路基板設計の自由度
増大による特性向上や、大電流化による特性向上が図れ
る。

【００３３】(4) 磁気コア１と絶縁性ベース１０との
突き合わせ面は段差の無い平坦面であるため、加工のし
難い磁気コア１ヘのギャップ形成や、寸法制御の必要が
無い。このため、加工費削減によるコストダウンや、加
工精度のばらつき低減による特性向上を図ることができ
る。

【００３４】図１３及び図１４は本発明の第２の実施の
形態を示す。この場合、複合磁性成形体の絶縁性ベース
１０の端縁部（底面及び端面）に溝部１５を形成してお
き、コイルの巻線端末２３を絶縁性ベース１０の上面か
らその溝部１５に導いて当該絶縁性ベース１０の端縁部
を挟み込むように折り曲げ形成して表面実装用の外部端
子２５としている。なお、その他の構成は前述の第１の
実施の形態と同様である。

【００３５】この第２の実施の形態の場合には、絶縁性
ベース１０にスリット穴は不要となり、また巻線端末２
３のフォーミングも比較的容易である。

【００３６】図１５及び図１６は本発明の第３の実施の
形態を示す。この場合、複合磁性成形体の絶縁性ベース
１０の上面から巻線端末２３を外方向に導出しベース１
０の両側にてガルウィング状に折り曲げて表面実装用の
外部端子２６としている。なお、その他の構成は前述の
第１の実施の形態と同様である。

【００３７】この第３の実施の形態の場合には、絶縁性
ベース１０の端縁部の加工が不要であり、また巻線端末
２３のフォーミングも容易である。

【００３８】

【実施例】実施例として下記仕様のパワーチョークコイ
ルを作成した。 外形： １２.５×１２.５×３.５mm インダクタンス：２μＨ 電流値：１０Ａ 構造： 第１の実施の形態で図示の構造

【００３９】磁気コア１としてＭｎ−Ｚｎフェライトを
用い、絶縁性ベース１０としてＰＰＳベース、カーボニ
ル鉄粉入り複合磁性材料の成形体を用い、両者をノーギ
ャップにて磁路形成し、平角ワイヤを使用してエッジワ
イズ巻きの巻線２０を組込んだ。

【００４０】比較例１としてＭｎ−Ｚｎフェライトにフ
ィルムギャップを施した（コアの全接合面にギャップを
設けた）ものと、比較例２としてＭｎ−Ｚｎフェライト
にセンタギャップを施した（中央脚部にギャップを設け
た）ものとを用意し、実施例のパワーチョークコイルと
直流電流重畳特性を比較した。比較結果を図１９に示
す。但し、いずれも２５℃のときと１００℃のときの特
性を合わせて示している。

【００４１】実施例のパワーチョークコイルは、直流電
流重畳でのインダクタンスの変化率が小さく、許容電流
が大きい。とくに高温時では比較例１，２のフェライト
＋ギャップ品は磁気コア材料の磁束飽和密度が下がるの
で、インダクタンス変化率の温度に対するヒステリシス
が大きいのに対し、実施例では少なくなっている。さら
に電流飽和域において比較例１，２は飽和点を過ぎると
急激にインダクタンスが低下するのに対し、実施例では
インダクタンスの低下が緩やかで、実装回路の暴走等の
心配が少ない。

【００４２】なお、巻線は平角ワイヤのエッジワイズ巻
としたが、フラットワイズ巻としてもよく、一般的な丸
ワイヤを用いてもよい。

【００４３】以上本発明の実施の形態について説明して
きたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記
載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当
業者には自明であろう。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るコイ
ルによれば、磁路の一部を複合磁性成形体の絶縁性ベー
スにて構成し、巻線のワイヤ端末を外部端子として前記
ベース側に直接引き出した構成としたので、部品点数及
び製造工数の削減、製品の小型化、信頼性向上を図るこ
とができる。

【００４５】前記部品点数の削減は、例えば磁気コアと
は別に絶縁体のベースが不要になること、あるいは外部
端子として独立した部品を用意する必要がないことであ
る。

【００４６】前記製造工数の削減はコイルの巻線端末を
直接外部端子として利用することにより、外部端子と巻
線端末との接続作業が不要であることである。

【００４７】製品の小型化について言えば、従来品でコ
アとは別に絶縁体ベース使用の場合は成形できる最小ベ
ース厚みが０.５mm程度であり、この分だけ製品高さが
高くなる。仮にコア高さ３.５mmとすると本発明による
コイル３.５mm、従来品４.０mmとなり、１２％小型化
（低背化）できる。

【００４８】また、本発明において複合磁性成形体とし
て磁気飽和しにくい材質を採用することで、パワーチョ
ークコイル等における許容電流値向上を図ることが可能
である。例えば、図１９の例では、従来品に比較して６
０〜１００％許容電流値をアップ可能であることが判
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るコイルの第１の実施の形態を示す
半分を断面とした正面図である。

【図２】第１の実施の形態において外部端子を通過する
断面をとった側断面図である。

【図３】第１の実施の形態の底面図である。

【図４】第１の実施の形態で用いる巻線を示す平面図で
ある。

【図５】同側面図である。

【図６】第１の実施の形態において巻線を絶縁性ベース
に取り付けた状態を示す平面図である。

【図７】同正面図である。

【図８】図６のVIII−VIII断面図である。

【図９】第１の実施の形態で用いる磁気コアの底面図で
ある。

【図１０】図９のX-X断面図である。

【図１１】図９のXI−XI断面図である。

【図１２】第１の実施の形態における外部端子周辺の拡
大斜視図である。

【図１３】本発明の第２の実施の形態を示す側断面図で
ある。

【図１４】第２の実施の形態における外部端子周辺の拡
大斜視図である。

【図１５】本発明の第３の実施の形態を示す側断面図で
ある。

【図１６】第３の実施の形態における外部端子周辺の拡
大斜視図である。

【図１７】ギャップを形成した磁気コアを用いたコイル
の従来例をそれぞれ示す正断面図である。

【図１８】磁路の一部に複合磁性体を用いたコイルの従
来例をそれぞれ示す正断面図である。

【図１９】実施例と比較例１，２の場合のインダクタン
スの直流重畳特性を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 磁気コア ２ 中央脚部 ３ａ，３ｂ，３ｃ 側脚部 ４ 平板部 ５ 窓部 １０ 絶縁性ベース １１ スリット穴 １２ 溝部 １３ ダミー端子 １５ 溝部 ２０ 巻線 ２２ 平角ワイヤ ２３ 巻線端末 ２４，２５，２６ 外部端子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気コア構造体に巻線を設けたコイルに
   おいて、前記磁気コア構造体の磁路の一部を複合磁性成
   形体の絶縁性ベースにて構成し、前記巻線のワイヤ端末
   を外部端子として前記ベース側に直接引き出したことを
   特徴とするコイル。
2. 【請求項２】 前記磁気コア構造体における前記ベース
   以外の磁路を構成する磁性体と前記ベースとの突き合わ
   せ面を平面とし、前記ベースと前記磁性体間にギャップ
   を設けないで接合してなる請求項１記載のコイル。
3. 【請求項３】 前記ベースは、熱硬化性又は耐熱熱可塑
   性樹脂に、平均粒径１μｍ〜３００μｍの磁性粉を５０
   〜９０重量％の割合で含む複合磁性成形体で構成されて
   いる請求項１又は２記載のコイル。
4. 【請求項４】 前記磁性粉が軟質磁性材料である請求項
   ３記載のコイル。