(57)【要約】【課題】圧粉磁心全体の強度を上昇させることで衝撃等に対するコイル部品の信頼性向上を図るもの。【解決手段】磁性粉を加圧成形した磁性体からなり、一対の外磁脚９と、この外磁脚９に挟まれて位置する中磁脚１０と、この中磁脚１０と外磁脚９とを連結する背磁脚１１とを備え、背磁脚１１における中磁脚１０の連結面１２とは反対側面に凹部１３を設けたうえで、外磁脚９と中磁脚１０と背磁脚１１との表層に樹脂含浸層を形成したことを特徴としたもの。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性粉を加圧成形した磁性体からなり、
一対の外磁脚と、
この外磁脚に挟まれて位置する中磁脚と、
この中磁脚と前記外磁脚とを連結する背磁脚とを備え、
前記背磁脚における前記中磁脚の連結面とは反対側面に凹部を設けたうえで、
前記外磁脚と前記中磁脚と前記背磁脚との表層に樹脂含浸層を形成した圧粉磁心。
【請求項２】
磁性粉を加圧成形した磁性体からなり、
中磁脚と、
この中磁脚を囲んで位置するＵ字形外磁脚と、
前記中磁脚と前記Ｕ字形外磁脚とを連結する背磁脚とを備え、
前記背磁脚における前記中磁脚の連結面とは反対側面に凹部を設けたうえで、
前記Ｕ字形外磁脚と前記中磁脚と前記背磁脚との表層に樹脂含浸層を形成した圧粉磁心。
【請求項３】
請求項１もしくは請求項２に記載の圧粉磁心を突き合せ、
前記圧粉磁心の中磁脚に組み込んだ巻線部とを備えたコイル部品。
【請求項４】
中磁脚には凹部と連結した貫通孔を設け、
この貫通孔と固定手段とを用いて実装面に固定した請求項３に記載のコイル部品。
【請求項５】
圧粉磁心を突き合せて前記圧粉磁心の中磁脚に巻線部を組み込んだうえで前記圧粉磁心を樹脂被覆し、
前期中磁脚には凹部と連結した貫通孔を設け、
この貫通孔と固定手段とを用いて実装部に固定した請求項３に記載のコイル部品。
【請求項６】
樹脂被覆から延設した取り付け部と第２固定手段とにより実装面に固定した請求項５に記載のコイル部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種電子機器における磁性部品に使用される圧粉磁心に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来の圧粉磁心について図面を用いて説明する。図１４は従来の圧粉磁心１を使用したコイル部品２の断面図であり、圧粉磁心１は外磁脚３と中磁脚４とを連結する背磁脚５とを有し、この圧粉磁心１を対向させて突き合せ、かつ中磁脚４の周囲に巻線部６を配置することによりコイル部品２を構成するものであった。
【０００３】
そして、圧粉磁心１は粉状の磁性体と有機物の混合物を加圧成型した後に高温処理を行うことで磁性体の表面に無機物の絶縁被膜を形成し、そこで高温処理後の機械的強度の低い状態の成型体に対して樹脂の含浸処理を行うことによって磁性体からなる成型体の強度を十分な水準へと上昇させるものであった。
【０００４】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては例えば特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２１８２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の圧粉磁心１は図１５に示すように、外磁脚３と中磁脚４および背磁脚５の全ての部分について樹脂を含浸させるものではなく、圧粉磁心１の表面に近い領域のみについて含浸樹脂層７を形成するものであった。つまり、圧粉磁心１のように異形状の磁心である場合、肉厚の比較的薄い部位である外磁脚３や背磁脚５については全領域について含浸樹脂層７を形成するものの、肉厚の厚い部分である中磁脚４については表面のみに含浸樹脂層７を形成することとなり、同一の圧粉磁心１においても部位によってはその強度に大幅な差異が生じ、特定の部位の強度が相対的に低下する可能性を有するものであった。
【０００７】
そして、この結果として圧粉磁心１に外力が加わることなどで圧粉磁心１に応力が生じた際には、その相対的に強度が低くなった部位に生じる割れや亀裂を起因として、図１４に示すコイル部品２の磁気特性の劣化を招く可能性があるという課題点があった。
【０００８】
そこで本発明は、圧粉磁心における衝撃等に対する信頼性を向上させることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そして、この目的を達成するために、磁性粉を加圧成形した磁性体からなり、一対の外磁脚と、この外磁脚に挟まれて位置する中磁脚と、この中磁脚と前記外磁脚とを連結する背磁脚とを備え、前記背磁脚における前記中磁脚の連結面とは反対側面に凹部を設けたうえで、前記外磁脚と前記中磁脚と前記背磁脚との表面に樹脂含浸層を形成したことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、圧粉磁心全体の強度を上昇させることで衝撃等に対するコイル部品の信頼性を向上させ、安定した磁気的特性を維持することを可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態における圧粉磁心の第１の斜視図
【図２】本発明の第１の実施形態における圧粉磁心の第１の断面図
【図３】本発明の第１の実施形態における含浸状態と時間との関係図
【図４】本発明の第１の実施形態におけるコイル部品の第１の断面図
【図５】本発明の第１の実施形態における圧粉磁心の第２の断面図
【図６】本発明の第１の実施形態における圧粉磁心の第３の断面図
【図７】本発明の第１の実施形態における圧粉磁心の第１の下面図
【図８】本発明の第１の実施形態における圧粉磁心の第２の下面図
【図９】本発明の第１の実施形態における圧粉磁心の第４の断面図
【図１０】本発明の第１の実施形態におけるコイル部品の第２の断面図
【図１１】本発明の第１の実施形態におけるコイル部品の第３の断面図
【図１２】本発明の第２の実施形態における圧粉磁心の上面図
【図１３】本発明の第２の実施形態におけるコイル部品の断面図
【図１４】従来のコイル部品の断面図
【図１５】従来の圧粉磁心の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態における圧粉磁心の斜視図であり、圧粉磁心８は磁性粉を加圧成形した磁性体からなり、一対の外磁脚９と、この外磁脚９に挟まれて位置する中磁脚１０と、この中磁脚１０と外磁脚９とを連結する背磁脚１１とを備え、また、背磁脚１１における中磁脚１０の連結面１２とは反対側面に凹部１３を設けている。そして、図２の圧粉磁心の断面図に示すように外磁脚９と中磁脚１０と背磁脚１１との表層には、含浸樹脂を浸透後にその含浸樹脂を硬化させた樹脂含浸層１４を形成している。
【００１４】
この構成によれば、当初は液体である含浸樹脂を圧粉磁心の外磁脚９、中磁脚１０、背磁脚１１の表面から内部へと浸透させるにあたり、樹脂の含浸を行う前の状態での肉厚の厚い部位である中磁脚１０に対して連結面１２とは反対側面に凹部１３を設けることで肉厚の極端に大きな部分を無くすこととしている。これにより、含浸樹脂が浸透する対象の表層の面積が大きくなることで、含浸樹脂が浸透できず樹脂含浸層１４を形成することができない非樹脂含浸層１５の発生領域を小さく抑えることができる。従って、特に応力の生じ易い領域であるＡ領域については機械的強度の高い樹脂含浸層１４によって完全に満たされて樹脂含浸層１４の厚い領域を形成することとなり、ここにおいて割れや亀裂が生じることを大幅に抑制することができるものである。ここで示したＡ領域とは、背磁脚１１から中磁脚１０が立ち上がる点であるＡ１点と、背磁脚１１における中磁脚１０の連結面１２とは反対側面の不特定の点を結ぶ領域としている。
【００１５】
そして、凹部１３を設けて含浸樹脂が浸透する対象の表層の面積を大きくすることで機械的強度の高い樹脂含浸層１４を多く形成すると同時に、図３に示す含浸状態と時間との関係図において、状態曲線１の立ち上がりを鋭くさせて状態曲線２へと変化させることで、樹脂含浸の作業性を向上させることも可能となる。
【００１６】
ここで図２に示した断面図では、非樹脂含浸層１５を敢えて中磁脚１０の端面側に残した形態としているが、当然ながら非樹脂含浸層１５の発生する領域は凹部１３の開口の大きさや深さにより制御できるものであり、必要とする圧粉磁心８の強度に応じて決定するとよい。
【００１７】
また、凹部１３を設けることによって磁性体の体積が小さくなるものの、樹脂含浸層１４が形成されていない部位の機械的強度は樹脂含浸層１４に比較して非常に低いものであるため、Ａ領域の厚みがある厚みの閾値よりも小さくならない限り機械的強度のロスは生じることはない。この厚みの閾値としては例えば、特定の含浸を行う時間において含浸がある１つの方向から可能な深さをＤｓとすれば、Ｄｓ以上の厚みを有するところの含浸が施された状態であるＡ領域となることが望ましい。つまり、中磁脚１０において、凹部１３の方向からと中磁脚１０の外周側からとの両側から形成される樹脂含浸層１４が存在することで強度の向上を図ることを可能とするものである。
【００１８】
一方、図４の圧粉磁心を使ったコイル部品の断面図に示すように、２つの圧粉磁心８ａ、８ｂを突き合せて中磁脚１０の周囲にコイル部１６を巻回して配置した際に、中磁脚１０はコイル部１６で発生した磁束の飽和に関して、その断面積は非常に重要な要素であることから、図２に示す凹部１３の開口径ｄｍは径の閾値よりも小さくすることが望ましい。この径の閾値としては図１に示すように、中磁脚１０の断面積と凹部１３の開口側の断面積との差が、外磁脚９の断面積の約２倍相当以上であることが望ましい。これにより、外磁脚９よりも多くの磁束が通過することとなる中磁脚１０において磁気飽和が外磁脚９よりも早く発生するという事態を概ね回避することができる。
【００１９】
また、図５に示すように凹部１３の深さｄ１３は、背磁脚１１の厚さＴ１１よりも小さな値の浅いものとしても構わない。このように値は小さくても凹部１３を設けることにより凹部１３の側面部分Ｓの表面積が増加することで含浸樹脂が浸透する体積は大きくなり、その結果として圧粉磁心８の強度を上昇させることを可能とするものである。そして、この効果を特に顕著にするためには先述のように、背磁脚１１から中磁脚１０が立ち上がる点であるＡ１点と凹部１３の側面部分Ｓとを結ぶ部分に樹脂含浸層１４としてＤｓ以上の厚みが存在すればよい。このように、凹部１３を浅くして設けることで強度上昇の効果を得られることから、圧粉磁心８の成型を行う際にも金型の凹部１３に対応する部分への磨耗等に対する負担は非常に小さなものとすることができる。
【００２０】
またあるいは、図６に示すように凹部１３の開口径ｄｍを小さくし、凹部１３の深さｄ１３は背磁脚１１の厚さＴ１１よりも大きくして、非樹脂含浸層１５の先端Ｐを凹部１３の深さと重複する部分にまで達するようにして形成し、非樹脂含浸層１５を介して含浸部分の厚みであるＤｓおよびＤｓ‘を有する部分が二重に並列して存在する形態としても構わない。これらより強度の上昇に対する効果を得ることは当然ながら、中磁脚１０の磁気的な有効断面積を、含浸部分の厚みであるＤｓとＤｓ‘との間に位置する非樹脂含浸層１５が加わることで大きくすることができる。またここでは、非樹脂含浸層１５の先端Ｐは背磁脚１１の強度維持の観点から、背磁脚１１までは侵入しないことが望ましい。
【００２１】
以上の実施形態では、凹部１３は背磁脚１１における中磁脚１０を連結した側面とは反対側へ中磁脚１０に対向する部位に１箇所設けたものとしているが、これについては複数とすることや、単なる円状の凹部１３ではなく円形の閉じた溝としても構わない。
【００２２】
例えば、図７の下面図に示すように、ここでは２つの凹部１３ａを背磁脚１１における中磁脚１０を連結した側面とは反対側へ中磁脚１０に対向する部位に設けている。これにより、２つの凹部１３ａにより表面積を大きく得ることができるうえに、２つの凹部１３ａに相当する体積を小さくできることから、圧粉磁心８の体積のロスを最低限に抑えたうえで、含浸樹脂が浸透する対象となる面積を大きなものとできることとなり、含浸樹脂が浸透する体積を大きくすることで圧粉磁心８の強度を上昇させることが可能となるものである。
【００２３】
ここでも、２つの凹部１３ａを設ける位置を適切にすることで強度の向上に対して効果的なものとすることができる。先にも述べたように、特定の含浸を行う時間において含浸がある１つの方向から可能な深さをＤｓとすれば、Ｗ１の寸法はＤｓよりも大きいものとすることで、２つの凹部１３ａを設けることによる効果が現れることとなる。また、２つの凹部１３ａの配列としては、中磁脚１０と外磁脚９とが最も接近している最近接部に応力が加わり易くなる場合が多いことを考慮し、２つの凹部１３ａを中磁脚１０の中心と左右の最近接部とを結ぶ概ね直線上に配置することが望ましい。これにより、応力が大きく加わる部分に大きな強度を持たせることができることとなる。
【００２４】
ここで２つの凹部１３ａは下面からの形状を単純な円形として説明に用いたが、楕円形としても構わない。この場合、楕円の長軸を外磁脚９の存在しない縦方向とし、短軸を外磁脚９が対向する方向である横方向とし、その楕円の曲率を中磁脚１０の曲率よりも小さな値として、常にＷ１の寸法はＤｓよりも大きいものとすればよい。これにより、応力が大きく加わる広範囲の領域に大きな強度を持たせることができることとなる。
【００２５】
また、図８の下面図に示すように、中磁脚１０を連結した側面とは反対側へ中磁脚１０に対向する部位に、中磁脚１０の径よりも小さな円形の閉じた溝であるリング状凹部１３ｂとしても構わない。この場合も、特定の含浸を行う時間において含浸がある１つの方向から可能な深さをＤｓとすれば、Ｗ２の寸法はＤｓよりも大きいものとすることで、リング状凹部１３ｂを設けることによる強度向上に対する効果が現れることとなる。そして、リング状凹部１３ｂを設けることにより、中磁脚１０の特定の部位の強度の向上ではなく、中磁脚１０全体としての強度の向上を樹脂の含浸により得ることができる。
【００２６】
ここでもまた、リング状凹部１３ｂは下面からの形状を単純な円形として説明に用いたが、楕円形としても構わない。そして、楕円の長軸を外磁脚９の存在しない縦方向とし、短軸を外磁脚９が対向する方向である横方向とし、常にＷ２の寸法はＤｓよりも大きいものとすればよい。
【００２７】
ここで、凹部１３は特定の深さを有するものではなく、図９に示す圧粉磁心１７のように中磁脚１０の軸方向におけるほぼ中央に貫通孔１８を設けても構わない。この場合もまた、貫通孔１８の周面は含浸樹脂が浸透する対象の表層となり、貫通孔１８が存在しない場合に比較して表層の面積が大きくなり、面積増加分相応の樹脂含浸層１４を多く形成することから圧粉磁心の強度を向上させることができる。ここでも非樹脂含浸層１５は、その端部Ｐが背磁部１１にまで侵入しないことが望ましい。また、貫通孔１８の径や含浸を行う時間により、非樹脂含浸層１５を無くすことが強度の向上の観点では最も有効である。
【００２８】
そして、図１０の断面図では貫通孔１８を有した圧粉磁心１７ａ、１７ｂを突き合せ、中磁脚１０にコイル部１６を巻回して配置したコイル部品１９を示している。ここでコイル部品１９は、双方の圧粉磁心１７ａ、１７ｂにおける貫通孔１８を同軸上に配置したうえで貫通孔１８へ固定手段２０を通すことで実装用基板２１へ固定している。ここに示す例においては、コイル部品１９を固定する対象として実装用基板２１を用いたものとしているが、固定の対象としてはこのような基板に限定するものではない。
【００２９】
また、固定手段２０として、ここではボルト等のネジ状の固定手段のみによるものとして示しているが、金属ケース（図示せず）等を固定手段２０とコイル部品１９との間に介在させたうえで固定を行っても構わない。例えば、図１１の断面図に示すようにコイル部品１９の全体を樹脂モールド２２によって覆ったうえで、固定手段２０を貫通孔１８に通すことによって実装用基板２１に固定し、これに加えてさらに複数の第２固定手段２３によって樹脂モールド２２から延設した取り付け部２４において実装用基板２１に固定しても構わない。ここでは第２固定手段２３と取り付け部２４とを、左右に各１組を配置した形態を図示しているが、これに加えて図示していないが手前側と奥側とにさらに各１組を配置し、コイル部品１９の各辺にそれぞれ１組の第２固定手段２３と取り付け部２４とを配置してもよい。
【００３０】
この場合、樹脂モールド２２によってコイル部品１９の全体を覆うことに関しては一般的に用いられる手段であるが、以下の点について非常に安定して実装用基板２１への固定を可能とするものである。つまり、樹脂モールド２２によるコイル部品１９単体における衝撃や振動に対する安定性を確保し、取り付け部２３により実装用基板２１への固定の安定性を確保することに加えて、コイル部品１９の中央に位置する中磁脚１０を上下方向に固定することで外力による衝撃や振動に対してのみならずコイル部品１９によって生じる振動に対してもまた安定性を確保するものである。
【００３１】
これは、特に磁束が多く通過することとなる中磁脚１０においては、磁束の増減により磁気的な歪による磁心そのものに起因する振動が発生する場合があるため、この振動を抑制するにあたり、中磁脚１０を上下方向に貫通する貫通孔１８にて固定手段２０による固定を行うことでその振動を大幅に抑制することが可能となるものである。そして、固定手段２０と複数の第２固定手段２３とによる、３点以上の安定した固定点を得るにあたっての、固定のために必要とする実装用基板２１上の面積を削減することにもなるものである。
【００３２】
またここでは、貫通孔１８を同一の口径が貫通する形状としているが、その開口部１８ａにおいては貫通孔１８の口径よりも大きな口径として、異なる口径が連続した貫通孔１８としてもよい。これにより、固定手段２０の端部を見かけのうえでコイル部品１９に埋設した状態となることで、コイル部品１９の固定状態における高さを抑制できると同時に、圧粉磁心８の表面積を大きくすることとなり、先述のように圧粉磁心８の強度を向上させることも可能である。
【００３３】
何れの固定方法においても図１０に示すように、固定手段２０によるコイル部品１９の固定にかかわる力には、圧粉磁心１７ａ、１７ｂにおける貫通孔１８の開口周囲に該当するＢおよびＣの領域が主な作用点となる。このとき、図１０における上下方向の固着のための力が作用するＢ領域からＣ領域にかけての部位においては、すべて含浸樹脂層１４が存在することとなる。
【００３４】
そして、この含浸樹脂層１４は非含浸樹脂層１５に比較して機械的強度が非常に高いことから、圧粉磁心１７ａ、１７ｂすなわちコイル部品１９は、実装用基板２１へ固定するために作用する力による割れや欠けなどの損傷を受け難い構造となっている。
【００３５】
従って、実装用基板２１の上に固定したコイル部品１９は、振動や衝撃などの機械的な外力を受けた場合においても特性の劣化は生じ難く、高い信頼性を有したものとすることができる。ここで、コイル部品１９を固定するのは実装用基板２１としているが、この実装用基板２１は電気的な接続を行ううえでの基板と同一であっても、或いは、電気的な接続とは別に設けた機械的な固定を行うための基板や基台であってもよいものである。
【００３６】
ここまでの実施形態では図１に示すように、一対の外磁脚９と、この外磁脚９に挟まれて位置する中磁脚１０と、この中磁脚１０と外磁脚９とを連結する背磁脚１１とを備えた形状の圧粉磁心について説明したが、背磁脚１１における中磁脚１０の連結面１２とは反対側面に凹部１３を設けることで含浸樹脂による図２に示す樹脂含浸層１４を増加させるのはこの形状に限るものではない。
【００３７】
（第２の実施形態）
以下で実施の形態２における圧粉磁心について説明する。図１２の上面図に示すように、中磁脚２５の周囲に１つの弧状や半円状或いはＵ字状の外磁脚２６を配置し、これらを背磁脚２７によって連結したものを用いても構わない。そして凹部２８を、背磁脚２７における中磁脚２５を連結した面とは反対側の面に設け、含浸樹脂が浸透する対象となる表層の面積を大きくしている。これにより、図１３の断面図に示すように面積増加分相応の樹脂含浸層１４を多く形成し、非樹脂含浸層１５を小さくすることから圧粉磁心２９の強度を向上させることができる。
【００３８】
また、この形状を適用した場合、二つの圧粉磁心２９を突き合せてコイル部３０を中磁脚２５に巻回してコイル部品３１を構成すると、外磁脚２６の反対側には開口部３２を形成することとなる。二つの圧粉磁心２９は当然ながら固定した状態でその位置関係を保っているが、何らかの振動等の外力を受けた場合には圧粉磁心２９はその位置関係故に応力を受け易くなる部分が発生することとなる。そして、この形状では上記のように一方には外磁脚２６があり他方には開口部３２があることで、外力を受けた場合には二つの圧粉磁心２９の突き合わせ状態を維持するという前提のもとで、同じ中磁脚２５においても外磁脚２６側のＤの部分と開口部３２側のＥの部分とでは、Ｄの部分に大きな応力が発生することとなる。
【００３９】
そこで、凹部２８は中磁脚２５の中央に設けるのではなく、中磁脚２５の中央から開口部３２方向へと移動させて偏った位置に設けることとしても構わない。これにより、樹脂含浸層１４の厚みに偏りを持たせることが可能となり、大きな応力が発生する部位やその方向には、相対的に厚みの大きな樹脂含浸層１４を配置するようにすればよい。
【００４０】
当然ながら、樹脂含浸層１４の厚みを均等に近いものとし、圧粉磁心２９の特定部分の強度を大きくする必要が無い場合には凹部２８は中磁脚２５の中央に設けるとよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の圧粉磁心は、圧粉磁心全体の強度を向上させることでコイル部品の信頼性向上を可能とする効果を有し、各種電子機器において有用である。
【符号の説明】
【００４２】
８  圧粉磁心
９  外磁脚
１０  中磁脚
１１  背磁脚
１２  連結面
１３  凹部
１４  樹脂含浸層
１５  非樹脂含浸層
１６  コイル部
１７  圧粉磁心
１７ａ  圧粉磁心
１７ｂ  圧粉磁心
１８  貫通孔
１８ａ  開口部
１９  コイル部品
２０  固定手段
２１  実装用基板
２２  樹脂モールド
２３  第２固定手段
２４  取り付け部
２５  中磁脚
２６  外磁脚
２７  背磁客
２８  凹部
２９  圧粉磁心
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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