JPH051210U - 薄型誘導電磁器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】チョークまたはトランスのような誘導電磁器
を、小型、薄型としながら、直流が重畳された変動電流
に対しても優れた特性にする。 【構成】偏平な磁石２と偏平な軟磁性のコア３とを重合
し、この重合物４の外周に、直流が重畳された電流が流
れるコイル５を巻きつける。磁石２は、コイル５に流れ
る直流が作る磁界ｂ１と逆方向の直流磁界ｂ２をコア３
に付加するように着磁されている。直流磁界ｂ２によっ
て、コイル５による磁界ｂ１を実質的に減少させ、誘導
電磁器の動作範囲を、コア３の磁気飽和点よりも十分手
前の位置として、優れた特性を確保する。磁石２を、樹
脂のような電気絶縁物に硬磁性粉末を混入したもので形
成すると、絶縁性に優れ、高周波での渦流損も少ない。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、直流が重畳された変動電流が流れる電気回路に使用されるチョー クやトランスのような誘導電磁器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

近年、電気部品の小型化の要請は益々強まっており、たとえば、ＤＣ−ＤＣコ ンバータのようなスイッチング電源装置における電力トランスやチョークとして 用いられる誘導電磁器についても、小型で薄型（低背型）のタイプが要求されて いる。これに応じて、偏平なコアの外周にコイルを巻き付けた構造の誘導電磁器 が実用化されている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、この構造では、コアが薄型であるために、体積が小さいことか ら、磁気容量も小さくなるので、直流が重畳された変動電流に対しては、その交 流分に対する動作範囲が磁気飽和点に近づいてしまい、特性が低下する。

【０００４】 この考案は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、小型、薄型でありなが ら、直流が重畳された変動電流に対しても優れた特性を有する誘導電磁器を提供 することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、この考案の薄型誘導電磁器は、偏平な軟磁性のコ アに偏平な磁石を重ね合わせて、その重合物またはコアの外周に、直流が重畳さ れた電流が通電されるコイルを巻回しており、上記磁石が、上記コイルに流れる 直流が作る磁界と逆方向の直流磁界をコアに付加するように着磁されている（請 求項１，２）。 上記磁石は、電気絶縁物に硬磁性粉末を混入して、コイルに流れる直流が作る 磁界と逆方向の直流磁界をコアに付加するように着磁した磁石体で形成すること ができる（請求項３）。

【０００６】 また、端子部材が埋め込まれた端子台に偏平なコアを載置し、コアと端子台の 重合物またはコアに上記コイルを巻回した端子台付きの薄型誘導電磁器において は、端子台を、電気絶縁物に硬磁性粉末を混入して、コイルに流れる直流が作る 磁界と逆方向の直流磁界をコアに付加するように着磁した磁石体で形成している （請求項４，５）。

【０００７】 ここで、「偏平」とは、全体としての形状が、厚さの薄い概ね直方体を呈して いるものをいい、一部に凹凸が設けられた形状も含む。

【０００８】

【作用】

この考案によれば、磁石がコアに磁気バイアスを付加して、コイルに流れる直 流が作る磁界を実質的に減少させる。したがって、コイル電流のうちの変動分に 対応する動作範囲を、コアの磁気飽和点よりも十分手前の位置とすることができ 、これによって、誘導電磁器の優れた特性を確保できる（請求項１〜５）。 また、コアと磁石との重合物の外周にコイルを巻回した場合には、磁石がコイ ルの内方に形成される主磁気通路に平行に位置することになり、主磁気通路を横 切らないので、コアのインダクタンスを低下させたり、周波数特性を変化させた りするおそれがない（請求項１，４）。

【０００９】 上記磁石を、電気絶縁物に硬磁性粉末を混入したもので形成した場合、電気絶 縁性に優れるうえに、電気絶縁物の存在によって、特に高周波における磁石の渦 流損が抑制される（請求項３）。 さらに、端子台を、電気絶縁物に硬磁性粉末を混入して、上記コイルに流れる 直流が作る磁界と逆方向の直流磁界をコアに付加するように着磁した磁石で形成 したものでは、端子台が磁石として利用されるので、別途バイアス用の磁石を設 ける必要がなくなり、構造が簡単で小型になる。

【００１０】

【実施例】

以下、この考案の実施例を図面にしたがって説明する。 図１は第１実施例を示すもので、同図において、薄型のチョーク１は、偏平な 磁石２の上に偏平な軟磁性のコア３が載置される形で、両者２，３が重ね合わさ れており、その重合物４の外周にコイル５が巻回されている。こうして、磁石２ とコア３とをコイル５によって固定することにより、別途固定手段を設ける必要 をなくして、構造の簡単化を実現している。 上記コア３はフェライトのような軟磁性体で形成されており、コイル５への通 電によって発生した磁界によって磁化される。コイル５に流れる電流は、直流が 重畳された変動電流、たとえば、交流に直流が重畳された電流である。

【００１１】 上記磁石２は、フェライト系のような電気絶縁性に優れた材料からなり、図２ に示すように、コア３に重合されたとき、上記コイル５に流れる直流が作る磁界 ｂ１と逆方向の直流磁界（磁気バイアス）ｂ２をコアに付加するように着磁され ている。ここで、コア３の全長にわたって磁気バイアスｂ２を有効に付加するに は、磁石２を、この実施例のようにコア３とほぼ同一長さとするか、またはこれ よりも長くするのが好ましい。 こうして作られたチョーク１は、たとえば接着のような固定手段で配線基板（ 図示せず）に取り付けられる。

【００１２】 上記構成によれば、コア３に、コイル５を流れる直流が作る磁界ｂ１と逆方向 の直流磁界（磁気バイアス）ｂ２が付加されるので、コイル５による磁界ｂ１が 実質的に減少する。したがって、コイル電流のうちの変動分（交流分）に対応す る動作範囲を、磁気飽和点よりも十分手前の位置とすることができ、これによっ て、チョークの優れた特性を確保できる。 これを、図３および図４を用いて詳しく説明する。

【００１３】 まず、磁気バイアスがない従来の場合には、動作原点（コイルの電流ゼロに対 応する点）Ｏ１に対して、交流の動作点Ｐ１が直流分ｂ１だけずれるので、その 交流動作範囲はＲ１となり、Ｂ／Ｈ曲線の第一象限のみを使用することとなる。 その結果、コア３の利用効率が悪くなって、図４の破線Ｌ１で示すように、比較 的小さな電流値でインダクタンス（図３のＢ／Ｈ曲線の勾配に相当）が低下する ので、チョークとしての動作可能範囲Ｗ１が狭くなる。

【００１４】 これに対し、この考案では、磁石２により、コア３に磁気バイアスｂ２が付加 されているから、図３の動作原点０２がＢ／Ｈ曲線の第三象限に移動する。これ により、交流分に対する動作点Ｐ２が従来のＰ１から電流値の小さい方（図３の 左方）へ移動する。したがって、コイル電流に重畳される直流分Ｄが大きい場合 でも、動作点Ｐ２を磁気飽和点Ｓよりも十分手前の勾配の大きい位置とすること ができる。その結果、図４の実線Ｌ２で示すように、比較的大きな電流値になる までインダクタンスが低下しない特性が得られ、広い動作範囲Ｗ２においてチョ ークとして優れた特性を確保できる。

【００１５】 ここで、図２から明らかなとおり、コイル５により生起された磁束は、コア３ によって形成される主磁気通路１０に集中する。これに対し、この実施例では、 コア３と同一長さの磁石２を用いているから、コア３の全長にわたって、つまり 主磁気通路１０の全体に対して、磁石２による磁気バイアスｂ２が効果的に付加 される。 しかも、磁石２が主磁気通路１０に平行に位置しており、主磁気通路１０を横 切らないので、コア３のインダクタンスを低下させたり、周波数特性を変化させ たりするおそれがない。 なお、磁石２およびコア３は偏平であるから、薄型チョークという特長はその まま維持される。

【００１６】 図５は図１の変形例を示す。同図において、磁石２がコア３よりも長く設定さ れて、コア３から左右方向１２にはみ出した突出部２ａ，２ａに、たとえば銀ペ ーストからなるランド１３が接合されており、各ランド１３にコイル５の２本の リード線５１のそれぞれが接続されている。これにより、磁石２が端子台の機能 も果たす。

【００１７】 上記磁石２は、上記フェライト系磁石によって形成できるほか、フェノール系 樹脂のような電気絶縁物に、バリウムフェライトまたはサマリウムコバルトの粉 末のような硬磁性粉末を混入した複合材料を使用し、これに、コイル５に流れる 直流が作る磁界ｂ１と逆方向の直流磁界ｂ２をコア３に付加するように着磁した 磁石によっても形成できる。上記硬磁性粉末の粒径は、使用する周波数によって 変わるが、数百ＫＨｚ〜数ＭＨｚの領域では０．１〜１０μｍ程度が好ましい。

【００１８】 このような複合材料からなる磁石２は、電気絶縁性に優れているうえに、硬磁 性粉末の間の存在する電気絶縁物が大きな渦電流の発生を抑制するので、特に高 周波における渦流損が低減される。また、電気絶縁物として樹脂を用いた場合、 比較的薄く形成しても割れにくくすることが可能である。

【００１９】 図６は、第２実施例を示すもので、偏平な軟磁性のコア３に、直流が重畳され た電流を通電するコイル５が巻回され、上記コア３と偏平な磁石２とが重ね合わ されている。上記磁石２の上面には、コイル５を入れるスペース１５を確保する ために、凹所１６が設けられている。この第２実施例においても、上記第１実施 例と同様の効果が得られる。

【００２０】 図６の第２実施例についても、図５の変形例と同様に、磁石２の突出部２ａに ランド１３を設けて、磁石２に端子台の機能を付加することが可能である。また 、図６の磁石２は、上記電気絶縁物に硬磁性粉末を混入した複合材料で形成する こともできる。

【００２１】 図７は、表面実装タイプの薄型チョーク１にこの考案を適用した第３実施例を 示す。同図において、端子台２Ａの上に偏平な軟磁性のコア３が載置され、この 端子台２Ａとコア３の重合物４の外周に、コイル１５が巻回されている。 端子台２Ａは、偏平な本体２１にコイル１５を保持するための凹所１７が設け られて、その左右方向１２の両側に脚部２２が形成されている。上記脚部２２に は４つの端子部材６が埋め込まれており、そのうちの２つにコイル５のリード線 ５１が接続され、他の２つは空き端子となっている。トランスを製作する場合に は、２つの端子部材６に一次コイルのリード線を接続し、他の２つの端子部材６ に二次コイルのリード線を接続する。

【００２２】 上記端子台２Ａは上記複合材料で形成されている。したがって、電気絶縁性に 優れているので、端子部材６を埋め込んでも、端子間の電気絶縁に問題はない。 こうして作られたチョーク１は、配線基板７の上面に載せられ、この上面に設 けられた配線パターン８上に、端子６がはんだ付けされる（表面実装）。

【００２３】 図７の第３実施例においても、図８に示すように、上記第１実施例の場合と同 様に、コイル５を流れる直流が作る磁界ｂ１と逆方向の磁気バイアスｂ２がコア ３に付加される結果、広い動作範囲Ｗ２（図４）においてチョークとして優れた 特性を確保できるとともに、端子台２Ａがコア３のインダクタンスを低下させた り、周波数特性を変化させたりするおそれがない。

【００２４】 また、端子台２Ａが上記複合材料で形成されていることから、特に高周波にお ける端子台２Ａの渦流損が低減される。しかも、端子台２Ａを磁石として利用し ているから、別途磁石を設ける必要がないので、構造が簡単で小型になる。 さらに、端子台２Ａの複合材料に含まれる電気絶縁物として樹脂を用いた場合 、端子部材６の埋め込み成形が容易になる利点もある。また、コア３が偏平であ るから、薄型チョークという特長はそのまま維持される。

【００２５】 図９は、図７の変形例を示すもので、端子台２Ａの両端部にストッパ１１が形 成されており、これらストッパ１１，１１によって、コア３の左右方向１２への ずれを規制している。したがって、端子台２Ａにコア３を載置する際に、コア３ の位置決めを容易に行うことができるとともに、使用中のコア３のずれが防止さ れる。

【００２６】 図１０は第４実施例を示す。同図において、偏平な軟磁性のコア３に、直流が 重畳された電流を通電するコイル５が巻回され、上記コア３が端子台２Ａに載置 されている。上記端子台２Ａの上面には、コイル５を入れるスペース１５を確保 するために、凹所１６が設けられている。この第２実施例においても、上記図７ の第３実施例と同様の効果が得られる。

【００２７】 なお、この考案は、そのままトランスにも適用できることはいうまでもない。

【００２８】

【考案の効果】

以上説明したように、この考案によれば、ベースを形成する磁石体がコアに磁 気バイアスを付加して、コイルに流れる直流が作る磁界を実質的に減少させる。 したがって、コイル電流のうちの変動分に対応する動作範囲を、コアの磁気飽和 点よりも十分手前の位置とすることができ、これによって、誘導電磁器の優れた 特性を確保できる。また、磁石体であるベース２が主磁気通路１０を横切らない ので、コア３のインダクタンスを低下させたり、周波数特性を変化させたりする おそれがない。

【００２９】 上記磁石を、電気絶縁物に硬磁性粉末を混入した複合材料で形成した場合、電 気絶縁性に優れるうえに、電気絶縁物の存在によって、特に高周波における磁石 の渦流損が抑制される。 さらに、端子台を、上記複合材料形成したものでは、端子台が磁石として利用 されるので、別途バイアス用の磁石を設ける必要がなくなり、構造が簡単で小型 になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の第１実施例を示すチョークの斜視図
である。

【図２】図１のチョークの縦断面図である。

【図３】チョークのＢ／Ｈ曲線を示す特性図である。

【図４】チョークのインダクタンスを示す特性図であ
る。

【図５】図１の第１実施例の変形例を示すチョークの斜
視図である。

【図６】この考案の第２実施例を示すチョークの斜視図
である。

【図７】第３実施例を示すチョークの斜視図である。

【図８】図７のチョークの縦断面図である。

【図９】図７の第３実施例の変形例を示すチョークの斜
視図である。

【図１０】第４実施例を示すチョークの斜視図である。

【符号の説明】

１…チョーク（誘導電磁器）、２…磁石、２Ａ…端子
台、３…コア、４…重合物、５…コイル、ｂ１…コイル
を流れる直流が作る磁界、ｂ２…逆方向の直流磁界（磁
気バイアス）。

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 偏平な軟磁性のコアと偏平な磁石とが重
   ね合わされて、その重合物の外周に、直流が重畳された
   電流を通電するコイルが巻回されており、上記磁石は、
   上記コイルに流れる直流が作る磁界と逆方向の直流磁界
   をコアに付加するように着磁されている薄型誘導電磁
   器。
2. 【請求項２】 偏平な軟磁性のコアに、直流が重畳され
   た電流を通電するコイルが巻回され、上記コアと偏平な
   磁石とが重ね合わされており、上記磁石は、上記コイル
   に流れる直流が作る磁界と逆方向の直流磁界をコアに付
   加するように着磁されている薄型誘導電磁器。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、上記磁石
   は、電気絶縁物に硬磁性粉末を混入して形成されている
   薄型誘導電磁器。
4. 【請求項４】 偏平な軟磁性のコアが端子台に載置さ
   れ、このコアと端子台の重合物の外周に、直流が重畳さ
   れた電流を通電するコイルが巻回されており、上記端子
   台は、電気絶縁物に硬磁性粉末を混入して、上記コイル
   に流れる直流が作る磁界と逆方向の直流磁界をコアに付
   加するように着磁した磁石で形成され、上記端子台に端
   子部材が埋め込まれている薄型誘導電磁器。
5. 【請求項５】 偏平な軟磁性のコアに、直流が重畳され
   た電流を通電するコイルが巻回されて、このコアが端子
   台に載置されており、上記端子台は、電気絶縁物に硬磁
   性粉末を混入して、上記コイルに流れる直流が作る磁界
   と逆方向の直流磁界をコアに付加するように着磁した磁
   石で形成され、上記端子台に端子部材が埋め込まれてい
   る薄型誘導電磁器。