(57)【要約】【課題】フェライト磁芯の高い透磁率と金属系圧粉粉末の高い飽和磁束密度を兼ね備え、今までのフェライトチョークコイルでは達成できなかった大電流化、金属系圧粉粉末では達成できなかった高透磁率化、低ロス化が可能なチョークコイルを提供することにある。【解決手段】絶縁被覆２６を施したコイル２７と、金属系磁性粉末とバインダーとを混合した混合粉末を圧縮成形して前記コイル２７を一体に埋設したコアとしての金属系圧粉磁芯２８と、この金属系圧粉磁芯２８と一体に設けられたフェライト磁芯２１と、前記コイル２７と接続され前記金属系圧粉磁芯２８もしくはフェライト磁芯２１の外部に露出する端子２９とを具備したことを特徴とする。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁被覆を施したコイルと、金属系磁性粉末とバインダーとを混合した混合粉末を圧縮成形して前記コイルを一体に埋設したコアと、このコアと一体に設けられたフェライト磁芯と、前記コイルと接続され前記コアもしくはフェライト磁芯の外部に露出する端子とを具備したことを特徴とするチョークコイル。
【請求項２】
前記コイルは、絶縁被膜を施した銅線または帯状銅板であることを特徴とする請求項１記載のチョークコイル。
【請求項３】
前記コイルは、周囲が合成樹脂でモールドされていることを特徴とする請求項１記載のチョークコイル。
【請求項４】
絶縁被覆を施した銅線からなるコイルと、このコイルの周囲に設けられ該コイルを内包する鉄粉層等からなるコアと、前記コイルを含み前記コアを一体に埋設するセンダスト磁芯と、前記コイルと接続され前記センダスト磁芯の外部に露出する端子とを具備したことを特徴とするチョークコイル。
【請求項５】
所定の形状のフェライト磁芯に対して絶縁被覆を施したコイルを位置決めする第１の工程と、
金属系磁性粉末とバインダーとを混合した混合粉末を前記フェライト磁芯に対して圧縮成形して前記コイルを埋設するとともに、前記フェライト磁芯と一体に結合する第２の工程とからなることを特徴とするチョークコイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、超小型のシールドタイプのチョークコイル及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高周波で用いられるチョークコイルとして、フェライト磁芯や圧縮磁芯が使用されている。フェライト磁芯は、透磁率が高いが飽和磁束密度が小さい。一方、金属粉末を成形して作成された圧粉磁芯は軟磁性フェライトに比べて透磁率が低いが、飽和磁束密度は高く直流重畳特性に優れていることが知られている。従って、従来は、これら２種の材料は用途によって使い分けされている。最近ではこれら２種の材料を組合わせて互いの利点を利用した複合チョークコイルも出現している。
【０００３】
また、磁芯用材料の中で金属系圧粉磁芯を使用したチョークコイルは、現在、トロイダル形状のコアに銅線を巻回したディストリートタイプが主力部品の一つとして使用されている。
【０００４】
図１２は従来の金属系圧粉磁芯を使用したチョークコイルを示し、１はフェライト磁芯であり、円板状の底板部２の中央部には巻芯部３が一体に設けられている。底板部２の外周縁には巻芯部３を囲撓するように周壁部４が一体に設けられ、フェライト磁芯１には円環状の凹陥部５が設けられている。
【０００５】
フェライト磁芯１の凹陥部５には絶縁被覆６を施した銅線からなるコイル７が収納されている。さらに、フェライト磁芯１の凹陥部５の開口は円板状に成形された金属系圧粉磁芯８によって閉塞されており、コイル７の周囲には空隙９が設けられている。なお、１０はコイル７と接続された端子である。
【０００６】
図１３は従来の金属系圧粉磁芯を使用した別のチョークコイルを示し、１１は円板状のフェライト磁芯であり、１２は金属系圧粉磁芯である。この金属系圧粉磁芯１２は、円板状の天板部１３の中央部には巻芯部１４が一体に設けられている。天板部１３の外周縁には巻芯部１４を囲撓するように周壁部１５が一体に設けられ、金属系圧粉磁芯１２には円環状の凹陥部１６が設けられている。
【０００７】
金属系圧粉磁芯１２の凹陥部１６には絶縁被覆６を施した銅線からなるコイル７が収納されている。さらに、金属系圧粉磁芯１２の凹陥部１６の開口はフェライト磁芯１１によって閉塞されており、コイル７の周囲には空隙９が設けられている。なお、１０はコイル７と接続された端子である。
【０００８】
また、本出願人は、磁性材料からなるポットコアの内部に空芯コイルを収納し、このポットコアの内部に磁性粉末を混入したエポキシ系樹脂材料を充填して空芯コイルをポットコアの内部に充填したチョークコイルを特願２００２−１１０７６０号として既に出願している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、トロイダル構造のチョークコイルは、コアをトロイダル形状に成形後、銅線を巻回する事が行われているが、トロイダル形状のコアへの巻線作業は、自動化が難しく、人手作業に頼っており、多大な作業時間を要し、コストアップの原因となっている。
【００１０】
また、図１２及び図１３に示したチョークコイルは、コイル７の周囲に空隙９が形成されているため、２種の材料を組合わせた互いの利点が発揮されず、高い直流重畳特性が得られないという問題がある。
【００１１】
さらに、特願２００２−１１０７６０号のものは、ポットコアにエポキシ系樹脂材料を充填したものであり、充填密度が低く、チョークコイルの小型化に限度がある。
【００１２】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、大電流まで良好な直流重畳特性が得られ、しかも高いインダクタンスが得られる超小型のチョークコイル及びその製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記目的を解決するために、請求項１は、絶縁被覆を施したコイルと、金属系磁性粉末とバインダーとを混合した混合粉末を圧縮成形して前記コイルを一体に埋設したコアと、このコアと一体に設けられたフェライト磁芯と、前記コイルと接続され前記コアもしくはフェライト磁芯の外部に露出する端子とを具備したことを特徴とするチョークコイルにある。
【００１４】
請求項２は、請求項１の前記コイルは、絶縁被膜を施した銅線または帯状銅板であることを特徴とする。
【００１５】
請求項３は、請求項１の前記コイルは、周囲が合成樹脂でモールドされていることを特徴とする。
【００１６】
請求項４は、絶縁被覆を施した銅線からなるコイルと、このコイルの周囲に設けられ該コイルを内包する鉄粉層等からなるコアと、前記コイルを含み前記コアを一体に埋設するセンダスト磁芯と、前記コイルと接続され前記センダスト磁芯の外部に露出する端子とを具備したことを特徴とするチョークコイルにある。
【００１７】
請求項５は、所定の形状のフェライト磁芯に対して絶縁被覆を施した銅線からなるコイルを位置決めする第１の工程と、金属系磁性粉末とバインダーとを混合した混合粉末を前記フェライト磁芯に対して圧縮成形して前記コイルを埋設するとともに、前記フェライト磁芯と一体に結合する第２の工程とからなることを特徴とするチョークコイルの製造方法にある。
【００１８】
請求項１，２，３，５の構成によれば、フェライト磁芯の高い透磁率と金属系圧粉粉末の高い飽和磁束密度を兼ね備え、今までのフェライトチョークコイルでは達成できなかった大電流化、金属系圧粉粉末では達成できなかった高透磁率化、低ロス化が可能となる。
【００１９】
請求項４の構成によれば、センダストは粉末が硬く、センダストで一体成形した場合は、センダストの粉末がコイルを形成する銅線の絶縁被膜を破壊してしまうという虞がある。しかし、コイルを鉄粉層等からなるコアによって内包しているため、絶縁破壊の虞はない。しかも、鉄の高い飽和磁束密度とセンダストの低ロスを兼ね備え、今までチョークコイルでは達成できなかった大電流化、高透磁率化、低ロス化が可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の各実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は第１の実施形態を示し、チョークコイルの縦断側面図である。２１はフェライト磁芯であり、円板状の底板部２２の中央部には巻芯部２３が一体に設けられている。底板部２２の外周縁には巻芯部２３を囲撓するように周壁部２４が一体に設けられ、フェライト磁芯２１には円環状の凹陥部２５が設けられている。
【００２２】
フェライト磁芯２１の凹陥部２５には絶縁被覆２６を施した銅線からなるコイル２７が収納されている。さらに、フェライト磁芯２１の凹陥部２５には金属系磁性粉末とバインダーとを混合した混合粉末としてのコア、例えば金属系圧粉磁芯２８が圧縮成形されている。従って、フェライト磁芯２１と金属系圧粉磁芯２８とは一体で、金属系圧粉磁芯２８の内部にコイル２７が埋設されている。また、フェライト磁芯２１にはコイル２７と接続された端子２９が設けられ、この端子２９はフェライト磁芯２１の周壁から下面まで折曲して延長され、プリント基板のプリント配線にリフロー半田付けによって実装できるようになっている。
【００２３】
次に、チョークコイルの製造方法について説明する。
【００２４】
絶縁被覆２６が施されたコイル２７をフェライト磁芯２１の巻芯部２３に嵌合し、凹陥部２５にコイル２７を収納する。そして、コイル２７の両端のリード部（図示しない）をフェライド磁芯２１に設けられた端子２９に接続する。
【００２５】
次に、フェライト磁芯２１の凹陥部２５に金属系磁性粉末とバインダーとを混合した混合粉末としての金属系圧粉磁芯２８を収容して圧縮成形すると、フェライト磁芯２１と金属系圧粉磁芯２８とは一体で、金属系圧粉磁芯２８の内部にコイル２７が埋設された状態となる。
【００２６】
このように構成されたチョークコイルは、フェライト磁芯２１の高い透磁率とコアとしての金属系圧粉粉末２８の高い飽和磁束密度を兼ね備え、今までのフェライトチョークコイルでは達成できなかった大電流化、金属系圧粉粉末では達成できなかった高透磁率化、低ロス化が可能となる。また、磁芯−コイル間の空隙が低減するため、漏洩磁束の低減も図られ、うなりの少ないチョークコイルを提供できる。
【００２７】
図２は第２の実施形態のチョークコイルの縦断側面図であり、第１の実施形態と同一構成部分は同一符号を付して説明を省略する。３１はフェライト磁芯であり、円板状に形成されている。フェライト磁芯３１の上部には絶縁被覆２６を施した銅線からなるコイル２７が載置されている。この場合、フェライト磁芯３１に対してコイル２７を浮かせた状態で位置決めするために、金属系磁性粉末とバインダーとを混合した混合粉末としての金属系圧粉磁芯２８を少量収容するか、必要に応じて支持部材（図示しない）を設けてもよい。
【００２８】
コイル２７を載置したフェライト磁芯３１を金型（図示しない）にセットし、この金型の内部に金属系磁性粉末とバインダーとを混合した混合粉末としてのコア、例えば、金属系圧粉磁芯２８を充填して圧縮成形することにより、フェライト磁芯３１と金属系圧粉磁芯２８とは一体で、金属系圧粉磁芯２８の内部にコイル２７が埋設された状態となる。従って、第１の実施形態のチョークコイルと同様の効果が得られる。
【００２９】
図３は第３の実施形態のチョークコイルの縦断側面図であり、第１の実施形態と同一構成部分は同一符号を付して説明を省略する。３３はフェライト磁芯であり、両端開口の円筒状に形成されている。フェライト磁芯３３の内部には絶縁被覆２６を施した銅線からなるコイル２７が載置されている。この場合、フェライト磁芯３３に対してコイル２７を浮かせた状態で位置決めするために、金属系磁性粉末とバインダーとを混合した混合粉末としての金属系圧粉磁芯２８を少量収容するか、必要に応じて支持部材（図示しない）を設けてもよい。
【００３０】
コイル２７を収納したフェライト磁芯３３を基盤（図示しない）にセットし、このフェライト磁芯３３の内部に金属系磁性粉末とバインダーとを混合した混合粉末としてのコア、例えば、金属系圧粉磁芯２８を充填して圧縮成形することにより、フェライト磁芯３３と金属系圧粉磁芯２８とは一体で、金属系圧粉磁芯２８の内部にコイル２７が埋設された状態となる。従って、第１の実施形態のチョークコイルと同様の効果が得られる。
【００３１】
図４は第４の実施形態のチョークコイルの縦断側面図であり、第１の実施形態と同一構成部分は同一符号を付して説明を省略する。３５は第１のフェライト磁芯、３６は第２のフェライト磁芯である。第１のフェライト磁芯３５は上部に開口を有し、下部に底部３５ａを有する円筒状に構成されている。第２のフェライト磁芯３６は天板部３６ａを有し、この天板部３６ａの中央部の下面には下方へ突出する巻芯部３６ｂが一体に設けられている。
【００３２】
従って、第１のフェライト磁芯３５の開口を閉塞するように第２のフェライト磁芯３６を載置すると、巻芯部３６ｂが第１のフェライト磁芯３５の底部３５ａに当接し、第１と第２のフェライト磁芯３５，３６とによって円環状の空間部３７が形成される。
【００３３】
空間部３７の内部には絶縁被覆２６を施した銅線からなるコイル２７が収納されている。この空間部３７の内部に金属系磁性粉末とバインダーとを混合した混合粉末としてのコア、例えば、金属系圧粉磁芯２８を充填して圧縮成形することにより、第１と第２のフェライト磁芯３５，３６と金属系圧粉磁芯２８とは一体で、金属系圧粉磁芯２８の内部にコイル２７が埋設された状態となる。従って、第１の実施形態のチョークコイルと同様の効果が得られる。
【００３４】
図５は第５の実施形態のチョークコイルの縦断側面図であり、第１の実施形態と同一構成部分は同一符号を付して説明を省略する。３８はフェライト磁芯であり、上部開口の円筒状に形成されている。フェライト磁芯３８の内部には絶縁被覆２６を施した銅線からなるコイル２７が収納されている。この場合、フェライト磁芯３８に対してコイル２７を浮かせた状態で位置決めするために、金属系磁性粉末とバインダーとを混合した混合粉末としてのコア、例えば、金属系圧粉磁芯２８を少量収容するか、必要に応じて支持部材（図示しない）を設けてもよい。
【００３５】
コイル２７を収納したフェライト磁芯３８の内部に金属系磁性粉末とバインダーとを混合した混合粉末としての金属系圧粉磁芯２８を充填して圧縮成形することにより、フェライト磁芯３８と金属系圧粉磁芯２８とは一体で、金属系圧粉磁芯２８の内部にコイル２７が埋設された状態となる。従って、第１の実施形態のチョークコイルと同様の効果が得られる。
【００３６】
図６は第６の実施形態のチョークコイルの縦断側面図であり、第１の実施形態と同一構成部分は同一符号を付して説明を省略する。フェライト磁芯２１の凹陥部２５の内部にはコイル３９が収納されている。
【００３７】
コイル３９について説明すると、図７及び図８に示すように構成されている。すなわち、４０は巻線用銅板を打ち抜き加工等によって形成したコ字形の薄肉帯状銅板であり、中間部は巻線部４１に形成されている。巻線部４１の端部には第１の端子部４２と第２の端子部４３が一体に設けられ、第１の端子部４２は第２の端子部４３より若干長く形成されている。
【００３８】
巻線部４１及び第１及び第２の端子部４２，４３の表面には絶縁フィルム、絶縁コーティング、絶縁被膜等によって絶縁被覆層４４が形成されている。また、第１及び第２の端子部４２，４３の先端部における片面は錫メッキ層からなる導電部４５が設けられている。
【００３９】
コ字形の薄肉帯状銅板４０は、第１の端子部４２側を巻き芯側として巻線部４１は渦巻状に巻線され、渦巻状巻線体４６が形成されている。コイル３９を収納したフェライト磁芯２１の凹陥部２５の内部に金属系磁性粉末とバインダーとを混合した混合粉末としてのコア、例えば、金属系圧粉磁芯２８を充填して圧縮成形することにより、フェライト磁芯２１と金属系圧粉磁芯２８とは一体で、金属系圧粉磁芯２８の内部に渦巻状巻線体４６からなるコイル３９が埋設された状態となる。従って、第１の実施形態のチョークコイルと同様の効果が得られる。さらに、安価な銅板を使用しているため、大幅なコストダウンが図れるとともに、渦巻状に巻線しているため、平角線エッジワイズ巻きと同等の銅線の占有率が得られるため、低直流重畳抵抗化が可能となる。
【００４０】
図９は直流重畳特性を示すグラフであり、曲線ａはこの発明の第１の実施形態を示し、曲線ｂはこの発明の第２の実施形態を示す。曲線ｃは比較例としての図１２に示す従来例、曲線ｄは比較例としての図１３に示す従来例であり、大電流まで良好な直流重畳特性を有することが分かる。
【００４１】
図１０は第７の実施形態のチョークコイルの縦断側面図であり、第１の実施形態と同一構成部分は同一符号を付して説明を省略する。フェライト磁芯２１の凹陥部２５の内部に収納される銅線からなるコイル２７は、その周囲が合成樹脂４７によってモールドされている。
【００４２】
このようにコイル２７を合成樹脂４７によってモールドすることにより、コイル２７の保形性が増し、金属系圧粉磁芯２８を圧縮成形する際にコイル２７の位置ずれが抑制され、成形安定性が得られる。さらに、合成樹脂４７のモールドによって組立作業中における銅線の絶縁被膜の破壊を防止でき、作業性を向上できる。
【００４３】
図１１は第８の実施形態のチョークコイルの縦断側面図であり、第１の実施形態と同一構成部分は同一符号を付して説明を省略する。絶縁被覆２６を施した銅線からなるコイル２７の周囲には該コイル２７を内包する鉄粉層等からなるコアとしての鉄圧粉磁芯４８が設けられている。すなわち、コイル２７は鉄粉末とバインダーとの混合粉末を圧縮成形したものであり、コイル２７と鉄圧粉磁芯４８とは一体に成形されている。
【００４４】
さらに、鉄圧粉磁芯４８の外層はセンダスト磁芯４９によって構成されている。センダスト磁芯４９は、第１の実施形態のフェライト磁芯２１に代るものであり、（ａ）は第１のセンダスト磁芯４９ａと第２のセンダスト磁芯４９ｂとに２分割されている。（ｂ）はセンダスト磁芯４９が上部開口の円筒状に形成されている。（ｃ）はセンダスト磁芯４９が両端開口の円筒状に形成されている。（ｄ）は第１のセンダスト磁芯４９ａが上部開口の円筒状で、第２のセンダスト磁芯４９ｂは上部開口を閉塞する円板状に形成されている。
【００４５】
第８の実施形態のように、鉄粉末、バインダーとの混合粉末と銅線よりなるコイルを一体で形成したコアの外層にセンダスト磁芯を組合わせることにより、空隙部分を著しく低減できる。センダストは粉末が硬く、センダストで一体成形した場合は、センダストの粉末がコイルを形成する銅線の絶縁被膜を破壊してしまうという虞がある。しかし、本実施形態は、コイルを鉄圧粉磁芯によって内包しているため、絶縁破壊の虞はない。
【００４６】
しかも、鉄の高い飽和磁束密度とセンダストの低ロスを兼ね備え、今までチョークコイルでは達成できなかった大電流化、高透磁率化、低ロス化が可能となる。また、磁芯−コイル間の空隙が低減するため、漏洩磁束の低減も図られ、うなりの少ないチョークコイルを提供できる。
【００４７】
なお、前記各実施形態においては、フェライト磁芯、センダスト磁芯が円筒状の場合について説明したが、矩形状でも良く、その形状は限定されるものではない。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、フェライト磁芯の高い透磁率と金属系圧粉粉末の高い飽和磁束密度を兼ね備え、今までのフェライトチョークコイルでは達成できなかった大電流化、金属系圧粉粉末では達成できなかった高透磁率化、低ロス化が可能となる。また、磁芯−コイル間の空隙が低減するため、漏洩磁束の低減も図られ、うなりの少ないチョークコイルを提供できる。
【００４９】
また、コイルを鉄圧粉磁芯によって内包しているため、絶縁破壊の虞はない。しかも、鉄の高い飽和磁束密度とセンダストの低ロスを兼ね備え、今までチョークコイルでは達成できなかった大電流化、高透磁率化、低ロス化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示すチョークコイルの縦断側面図。
【図２】この発明の第２の実施形態を示すチョークコイルの縦断側面図。
【図３】この発明の第３の実施形態を示すチョークコイルの縦断側面図。
【図４】この発明の第４の実施形態を示すチョークコイルの縦断側面図。
【図５】この発明の第５の実施形態を示すチョークコイルの縦断側面図。
【図６】この発明の第６の実施形態を示すチョークコイルの縦断側面図。
【図７】同実施形態を示す帯状銅板で、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線に沿う断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線に沿う断面図、（ｄ）はＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【図８】同実施形態を示す渦巻状巻線体の平面図。
【図９】直流重畳特性を示すグラフ。
【図１０】この発明の第７の実施形態を示すチョークコイルの縦断側面図。
【図１１】この発明の第８の実施形態を示し、（ａ）〜（ｄ）は異なる形状のセンダスト磁芯を持ったチョークコイルの縦断側面図。
【図１２】従来のチョークコイルの縦断側面図。
【図１３】従来のチョークコイルの縦断側面図。
【符号の説明】
２１…フェライト磁芯、２６…絶縁被覆、２７…コイル、２８…金属系圧粉磁芯（コア）、２９…端子、４８…鉄圧粉磁芯（コア）、４９…センダスト磁芯
【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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