(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して閉磁路を形成する一対のコアと、蛇行した形状の偏平な金属導体板からなる１本の線材を備え、少なくとも一方のコアの対向面に形成した蛇行した溝内に、該線材を嵌め込むとともに、線材の両端部をそれぞれ該溝の外に導出して電極とした薄型インダクタにおいて、
該溝を形成したコアの形状が、第１のクランク形の溝を設けた第１の構成単位と、第１のクランク形の溝とは線対称の関係にある第２のクランク形の溝を設けた第２の構成単位とを、溝が１本に繋がるように交互に任意の数だけ連結して一体化したことを特徴とする薄型インダクタ。
【請求項２】
上面に凹部を形成した絶縁性のベースを備え、該凹部に前記コアの一部を嵌め込んで固定し、線材の両端部を屈曲して該ベースの底面まで引出して電極とした請求項１記載の薄型インダクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ＤＣ／ＤＣコンバータのパワーインダクタなどに用いられる薄型のインダクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器が小型化されるに伴い、これらの電源回路に使用されるパワーインダクタも小型軽量で且つ薄型のものが要求されている。また、電源電圧が低電圧化する傾向にあり、低電圧で大電流が流せるパワーインダクタが必要になってきている。このようなインダクタとしては、従来、たとえば図１１に示すようなものが用いられている。これは、絶縁被覆した平角線からなるコイル１をＥ形コア２の中脚２ａにエッジワイズ巻きしたもので、３はＥ形コア２の上面に突き合わされる平板状のコアである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
パワーインダクタとしては最大許容電流Ｉｏの大きいことが要求される。インダクタの巻数をＮとすると、インダクタに最大許容電流Ｉｏが流れたときＩｏ×Ｎの最大起磁力がコアに発生するので、起磁力の大きいコアが必要となる。コアの磁気抵抗をＲｍ、コアの材料特性である最大飽和磁束密度をＢｓ、コアの有効断面積をＳとすると、コアに許容される最大起磁力Ｆｍは
Ｆｍ＝Ｒｍ・Ｂｓ・Ｓ
となる。したがって、最大飽和磁束密度Ｂｓが同じインダクタにおいて起磁力Ｆを大きくするには、コアの有効断面積Ｓを大きくするか、エアギャップを設けて磁気抵抗Ｒｍを大きくすればよいことになる。
【０００４】
有効断面積Ｓを大きくするには、図１１におけるコア２の中脚２ａの断面積は勿論、外脚２ｂや連結部２ｃ、さらにコア３の厚みも大きくする必要がある。このため、インダクタの薄型化が難しくなる問題があった。一方、磁気抵抗Ｒｍを大きくして起磁力Ｆを上げようとすると、所定のインダクタンスを得るための巻数が増える。その結果、コイル１の占有体積が大きくなるので、やはり薄型化が困難となる。幅広の平角線は製造に手数が掛かるうえ、エッジワイズ巻きが難しいという問題もあった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の薄型インダクタは、対向して閉磁路を形成する一対のコアと、蛇行した形状の偏平な金属導体板からなる１本の線材を備え、少なくとも一方のコアの対向面に形成した蛇行した溝内に、この線材を嵌め込むとともに、線材の両端部をそれぞれ溝の外に導出して電極とした薄型インダクタにおいて、溝を形成したコアの形状が、第１のクランク形の溝を設けた第１の構成単位と、第１のクランク形の溝とは線対称の関係にある第２のクランク形の溝を設けた第２の構成単位とを、溝が１本に繋がるように交互に任意の数だけ連結して一体化したことを特徴とする。
【０００６】
【実施例】
図１及び図２に本発明のインダクタの一実施例を示す。１０、４０はＮｉ−Ｚｎ系フェライトのような絶縁性の磁性体からなる一対のコアである。一対のコア１０、４０は、シート３０を介してエポキシ樹脂系の接着剤等で積層した状態に固定してある。一対のコア１０、４０は閉磁路を形成し、シート３０によって形成されたギャップによって磁気抵抗が調整される。上側のコア４０は平板形であり、下側のコア１０の上面には蛇行した１本の溝１２が形成してある。この溝１２の両端はコア１０の対向する二側面に通じている。
【０００７】
銅などの金属導体板からなる線材２０は、溝１２の形状に合わせて打ち抜き加工してある。線材２０は、図３に示すようにコア１０の溝１２の中に嵌め込んだ後、両端部２１、２２をコア１０の対向する側面に導出してある。図２から明らかなように、両端部２１、２２はコア１０の表面に沿って屈曲されてコア１０の底面まで延び、両端部２１、２２自体がそれぞれ電極を形成している。
【０００８】
このときのコア１０への線材２０の取付けは次のようにして行うことができる。まず、弾性のある柔軟な線材２０の場合は、あらかじめ屈曲成形した両端部２１、２２をコア１０の側面に嵌め込みながら溝１２の中に取付ける。一方、変形しやすい柔らかい線材２０の場合は、コア１０の溝１２の中に線材２０を嵌め込んでから両端部２１、２２の屈曲を行うようにする。
【０００９】
硬くて曲げにくい金属導体板からなる線材２０の場合は、図４に示すように、両端部２１、２２を平板形の上側のコア４０側に屈曲してもよい。すなわち、両端部２１、２２をあらかじめ上側に屈曲成形した線材２０をコア１０の溝１２の中に嵌め込んだ後、平板形のコア４０を横方向から挿入することで容易に組み立てることができる。
【００１０】
これらのインダクタは、コア１０、４０の蛇行した溝１２の中に、蛇行した金属導体板の線材２０が嵌め込まれ、両端に電極が設けられたチップ型の構成となる。このインダクタの線材２０に電流を流した場合の電流と磁束の関係を図５に示す。線材２０上の破線の矢印が電流の向きを、実線の矢印が磁束の向きを、それぞれ示している。電流の向きが変わっても、鎖交する磁束は打ち消し合うことなくプラス結合となるため、インダクタンスが弱まることなく形成される。
【００１１】
コア１０の蛇行した溝１２内に金属導体板からなる線材２０を嵌め込んだこのインダクタ構造では、従来のＥＥ型あるいはＥＩ型のコアに比べ、コア１０、４０の板厚を増やさずに有効断面積を大きくすることができる。このため、本発明のインダクタ構造によれば、より大きなインダクタンスと起磁力を得ることができる。
【００１２】
上述したインダクタの溝１２を形成したコア１０の形状は、図６に示す第１のクランク形の溝１２Ａを設けた第１の構成単位１０Ａと、第１のクランク形の溝１２Ａとは線対称の関係にある第２のクランク形の溝１２Ｂを設けた第２の構成単位１０Ｂとを組み合わせて合成したものと考えることができる。ここで、クランク形とは、直線の両端部をそれぞれ逆方向に直角に折り曲げた形をいうものとする。
【００１３】
図３のコア１０の形状は、図７に示すように二つの第１の構成単位１０Ａの間に第２の構成単位１０Ｂを挟んだものとなっている。すなわち、第１の構成単位１０Ａと第２の構成単位１０Ｂを交互に一列に連結し、列の両端に第１の構成単位１０Ａを配置した構成である。それぞれのクランク形の溝１２Ａ、１２Ｂは１本に繋がって蛇行した溝となる。
【００１４】
図８は溝１２を形成したコア１０の他の構成例を示すものである。このコアは、第１の構成単位１０Ａと第２の構成単位１０Ｂの交互に連結する数を、それぞれ二つずつとした形状である。この場合も、それぞれのクランク形の溝１２Ａ、１２Ｂは繋がって１本の蛇行した溝となっている。
【００１５】
以上のように、交互に配置する第１の構成単位１０Ａと第２の構成単位１０Ｂの数を増やすことにより、コアの厚みを増すことなく、より大きなインダクタンスが得られるコア形状とすることができる。
【００１６】
図９は本発明のインダクタの他の実施例を示すもので、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトのような導電性の磁性体をコア１０、４０に使用した場合の例である。このインダクタは、図１及び図２に示したものとほぼ同様なインダクタに、絶縁性のベース５０を付加したものである。図１０に示すように、ベース５０の上面には凹部５２を形成してある。この凹部５２にコア１０の下部を嵌め込んで固定し、線材２０の両端部２１、２２を屈曲してベース５０の底面まで引出してある。なお、この場合の線材２０には絶縁被覆したものを用い、両端部２１、２２の絶縁被覆を剥がして電極とする。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、電流容量の大きなインダクタをきわめて低背型に構成できる特長がある。また、複雑な巻線を施すことのない簡単な構造なので、組み立てが容易であり、製造コストを低減できる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインダクタの第１実施例を示す分解斜視図
【図２】同インダクタの正面図
【図３】同インダクタの一部の平面図
【図４】本発明のインダクタの第２実施例を示す正面図
【図５】同インダクタにおける電流と磁束の関係を示す説明図
【図６】溝付きコアの第１、第２の構成単位を示す平面図
【図７】第１、第２の構成単位の組合せ例を示す平面図
【図８】第１、第２の構成単位の他の組合せ例を示す平面図
【図９】本発明のインダクタの第３実施例を示す正面図
【図１０】同インダクタの一部の分解斜視図
【図１１】従来のインダクタの分解斜視図
【符号の説明】
１０    コア
１０Ａ  第１の構成単位
１０Ｂ  第２の構成単位
１２    溝
２０    線材
４０      コア
５０    ベース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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