(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の軟磁性体コアを、閉磁路を構成するように当接した接合部を有する閉磁路磁心と、該磁心に装着されたコイルボビンと、該コイルボビンに巻回されたコイルとを有する電磁誘導素子を製造する方法において、
複数の前記軟磁性体コアの当接面の中央部に凹部を形成する工程と、
前記凹部の周囲を平滑平面とする工程と、
前記凹部に、充填材として比透磁率が１より大きな軟磁性金属材料を含む材料をメッキ法によって施すことにより前記凹部をメッキ層で充満する工程と、
前記メッキ層の表面を研磨する工程と、
前記コイルを巻回したコイルボビンを前記軟磁性体コアに組み合わせ、前記当接面を接合する工程と、
を有することを特徴とする電磁誘導素子の製造方法。
【請求項２】
複数の軟磁性体コアを、閉磁路を構成するように当接した接合部を有する閉磁路磁心と、該磁心に装着されたコイルボビンと、該コイルボビンに巻回されたコイルとを有する電磁誘導素子を製造する方法において、
複数の前記軟磁性体コアの当接面の中央部に凹部を形成する工程と、
前記凹部の周囲を平滑平面とする工程と、
前記凹部に、前記充填材として比透磁率が１より大きなセラミック材料および軟磁性金属材料の一方を含む材料をスパッタリング法によって施すことにより前記凹部をスパッタリング層で充満する工程と、
前記スパッタリング層の表面を研磨する工程と、
前記コイルを巻回したコイルボビンを前記軟磁性体コアに組み合わせ、前記当接面を接合する工程と、
を有することを特徴とする電磁誘導素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、チョークコイルやトランス等の電磁誘導素子の製造およびその製造方法に関し、特に、複数のコアを当接して接合部を有する閉磁路磁心を備えた電磁誘導素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電磁誘導素子には、複数の軟磁性コアを閉磁路を構成するように当接した接合部を有する閉磁路磁心型のものがあり、図６に示すように、閉磁路磁心を構成するための１対の軟磁性Ｕ形コア１１，１２と、閉磁路磁心の接合部を取り囲んで装着され、両鍔を持つ筒状のコイルボビン１３と、コイルボビン１３に巻回されるコイル（誘導線）１４と、これら部品を組み立てたものを挾持するためのコアホルダ１５とを備え、例えば、高周波チョークコイルに適用される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、軟磁性体コア１１，１２の当接面には工程で発生する微視的な凹凸や亀裂が存在しやすく、これら凹凸や亀裂にもとづいて空気層、即ち、エアギャップが閉磁路中に存在することになる。このエアギャップは空気の比透磁率が殆ど１であり、軟磁性体コアの比透磁率に比べ相対的に極めて小さい。
【０００４】
従って、エアギャップの磁気抵抗は、ギャップ距離が微小であっても軟磁性体コアに比較して無視できないものとなり、これによって閉磁路を構成しているコア全体の閉磁路磁心は、透磁率が大きく低下する。
【０００５】
例えば、エアギャップが存在しない閉磁路コア全体の磁路長さが５０（ｍｍ）、比透磁率が４０００のものに、Ｘ（μｍ）のギャップ距離の空気が入れば、全体の比透磁率の変化率Ｙ（％）は、次に示す数１式より求めることができる。
【０００６】
【数１】
0003990739.tif 000002
【０００７】
図６を参照して、数１式によるギャップ距離Ｘと比透磁率μs の変化率Ｙとの関係により、ギャップ距離Ｘが１５μｍの場合、比透磁率μs は約５０％程度まで低下する。比透磁率μs は、インダクタンス値に直接関係する因子であり、この比透磁率μs の低下は、電磁誘導素子のインダクタンス特性の低下をもたらすことになる。
【０００８】
そこで、本発明の技術的課題は、透磁率の低下を防止でき、優れたインダクタンス特性を有する電磁誘導素子を得ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、複数の軟磁性体コアを、閉磁路を構成するように当接した接合部を有する閉磁路磁心と、該磁心に装着されたコイルボビンと、該コイルボビンに巻回されたコイルとを有する電磁誘導素子を製造する方法において、複数の前記軟磁性体コアの当接面の中央部に凹部を形成する工程と、前記凹部の周囲を平滑平面とする工程と、前記凹部に、充填材として比透磁率が１より大きな軟磁性金属材料を含む材料をメッキ法によって施すことにより前記凹部をメッキ層で充満する工程と、前記メッキ層の表面を研磨する工程と、前記コイルを巻回したコイルボビンを前記軟磁性体コアに組み合わせ、前記当接面を接合する工程と、を有することを特徴とする電磁誘導素子の製造方法が得られる。
【００１０】
また、本発明によれば、複数の軟磁性体コアを、閉磁路を構成するように当接した接合部を有する閉磁路磁心と、該磁心に装着されたコイルボビンと、該コイルボビンに巻回されたコイルとを有する電磁誘導素子を製造する方法において、複数の前記軟磁性体コアの当接面の中央部に凹部を形成する工程と、前記凹部の周囲を平滑平面とする工程と、前記凹部に、前記充填材として比透磁率が１より大きなセラミック材料および軟磁性金属材料の一方を含む材料をスパッタリング法によって施すことにより前記凹部をスパッタリング層で充満する工程と、前記スパッタリング層の表面を研磨する工程と、前記コイルを巻回したコイルボビンを前記軟磁性体コアに組み合わせ、前記当接面を接合する工程と、を有することを特徴とする電磁誘導素子の製造方法が得られる。
【００１１】
【作用】
比透磁率が１より大きな軟磁性材料を主体とする充填材は、軟磁性体コアの当接面の凹部に充満される。充填材は当接面の空気と置換され軟磁性体コア同士が接合される。この結果、エアギャップのない完全な閉磁路磁心が形成される。
【００１２】
【実施例】
本発明の一実施例による電磁誘導素子を図面を用いて説明する。
【００１３】
図１及び図２に示すように、本発明の一実施例による電磁誘導素子は、１対の軟磁性Ｕ形コア１１，１２と、両端に鍔を持ち中空の筒状のボビン１３と、ボビン１３に巻回されるコイル１４と、比透磁率μsiの充填材２５とを備えている。この電磁誘導素子は、当接面が互いに接合されるコア接合部を有する閉磁路磁心を備えている。
【００１４】
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、１対の軟磁性Ｕ形コア１１，１２の当接面の中央部１１−１，１２−１には、充填材２５が充満される凹部１１ａ，１２ａが形成されている。ボビン１３の中空の穴の中央には、閉磁路磁心の接合部が配される。コア接合部には、凹部１１ａ，１２ａによって一定体積の空気を保持する間隙、即ち、エアギャップが形成されるが、この間隙中の空気は前述の充填材２５で置換されている。
【００１５】
本実施例の電磁誘導素子を製造するには、まず、閉磁路磁心を構成する複数の軟磁性Ｕ形コア１１，１２を用意する。軟磁性Ｕ形コア１１，１２の当接面の中央部１１−１，１２−１に凹部１１ａ，１２ａを形成する。
【００１６】
一方、別に、コイル１４を巻回したコイルボビン１３を用意する。
【００１７】
また、当接面周囲の外周部１１−２，１２−１には、当接面の相互接触が十分行われるようにコア材と同じものをすり合わせ処理を施して平滑平面にする。
【００１８】
軟磁性Ｕ形コア１１，１２の当接面の凹部１１ａ，１２ａに比透磁率が１より大きな軟磁性材料を主体とする充填材２５を充満する。
【００１９】
その後、コイル１４を巻回したコイルボビン１３がコア接合部で取り囲むように、コイルボビン１３の穴の中央で当接面を接合してコア接合部を形成する。この結果、閉磁路磁心が形成され、電磁誘導素子を得ることがきる。
【００２０】
次に、図４（ａ）、（ｂ）を参照して、エアギャップの空気と置換させるための充填材２５について述べる。
【００２１】
充填材２５は、空気の置換材料として、比透磁率が１より大で、かつ周波数特性の良好な、（Ｉ）金属又は合金材料、（II）セラミックス材料、(III) （Ｉ）の金属又は合金材料、（II）のセラミックス材料の一方に接着効果の有る材料を混合させたもののいずれかを用いる。
【００２２】
これらの材料の形状、状態は、以下のように列挙される。
【００２３】
材料（Ｉ）：（１）微細粉末状、（２）メッキ状、（３）スパッタリング法による薄膜状
材料（II）：（４）微細粉末状、（５）スパッタリング法による薄膜状
材料（III)：（６）微細粉末、有機バインダー及び溶剤が混合されたペースト状
以上、（１）〜（６）のいずれかの材料を充填材２５として用いる。
【００２４】
これら、（Ｉ）〜（III)材料における（１）〜（６）の状態の比透磁率は、各々のバルク状態に比べ小さいが、図５に示すように、充填材２５の比透磁率μsiの値が、閉磁路磁心の比透磁率を大きく左右するからである。
【００２５】
さらに、いずれの挿入材料も空気と置換する前後でエアギャップの体積を増加させないことが必要である。何故なら、エアギャップの体積の増加は、図７に示すように閉磁路磁心の比透磁率μscが著しい低下をもたらすからである。
【００２６】
その上、充填材は、比透磁率が１より大きな軟磁性材料と接着効果を示す接着性材料との混合物であっても良い。
【００２７】
接着力を得るために接着性材料を使用しないで、図６のコアホルダ１５をバネ材部品として使用することによりコア同士を挾持し機械的に接合したり、テープ材でコア同士を巻回して接合したり、弾性を有する開閉式の樹脂ケースを開けてその内にコア同士を入れてから閉じてコア同士を接合しても良い。
【００２８】
尚、当接面を接合して閉磁路磁心を形成する際に、当接面に直交する方向に磁場を印加して当接面における充填材中の軟磁性材を配向させながら硬化させる方法を用いても良い。
【００２９】
以上説明したように、エアギャップの空気を比透磁率が１より大きい材料に置換させる操作により、本発明による実施例の電磁誘導素子は比透磁率μscが一定量上昇する。仮に、接合部に凹部１１ａ，１２ａを有しない、単純な平面状であれば、充填材２５の挿入量は一定をなさず、不純物の混入は、接合面間の距離を増大させ、閉磁路磁心の比透磁率μscのばらつきは大きくなってしまう。
【００３０】
図５を参照して、充填材２５の比透磁率μsiと閉磁路磁心のコア比透磁率μscの回復率との関係が示されている。
【００３１】
このように、本発明は、閉磁路磁心における一定量の比透磁率を増加させ、かつ、そのばらつきを抑えるという製造上重要な２つの特徴を有する。
【００３２】
これにより、従来例とインダクタンスの値が同じ電磁誘導素子では、図１のコイル１４の巻数を相対的に少なくすることができる。巻数が少なくなれば、コイル１４に生じる分布容量や電気抵抗を少なくでき、優れたインダクタンス特性の電磁誘導素子が得られるという効果がある。
【００３３】
また、材料（III)を用いれば、挿入材料自体の接着力で、複数個のコア同士を密着固定することができる。これによって、従来必須であったコアホルダ１５を省略することができ、コスト低減が図れる。
【００３４】
次に、本発明の実施例による電磁誘導素子の充填材置換方法を具体例で説明するが、以下のものに限定されないことはいうまでもない。
【００３５】
（具体例１）
充填材２５としてフェライト粉末に接着効果を示す材料を混合させたものを用いた場合を説明する。
【００３６】
予めボビン１３にコイル１４を機械巻したものを準備する。一方、ボビン１３の穴に嵌挿するための１対の軟磁性Ｕ形コア１１，１２を加工する。即ち、これら軟磁性Ｕ形コア１１，１２の当接面に凹部１１ａ，１２ａを形成してから、外周部１１−２，１２−２をコア材と同じものですり合わせて平滑平面にする。
【００３７】
その後、定量吐出器を用いて、比透磁率が１より大きな材料を主体とする充填材２５を粘性度を適切に定めて滴下させる。その後、これら軟磁性Ｕ形コア１１，１２の当接面同士を接合し一定量の押圧を加え、連結する。
【００３８】
この電磁誘導素子に適切な交流又は直流電流を流すことにより、コイル１４の周りに磁束が発生し閉磁路磁心の中央を通過する。この結果、充填材２５中の軟磁性体粉末材料が閉磁路磁心の中央の閉磁路に沿って配向され硬化し、電磁誘導素子を得ることができる。軟磁性体粉末材料を配向・硬化することにより、乱雑で非接触な配列を透磁率が極めて高い直列接触配列とすることができる。
【００３９】
また、０．１〜４０μｍの粒度分布を持たせれば、粒径大の隙間に粒径小のものを充填し、高い充填密度を得ることができる結果、高い比透磁率μscを保つことができる。
【００４０】
（具体例２）
図４（ａ）に示すように、軟磁性Ｕ形コア１１，１２がフェライト製であって一方の軟磁性Ｕ形コア１２の当接面の凹部１２ａの空気をメッキ層で置換するメッキ法を使用する場合を説明する。一方の軟磁性Ｕ形コア１２の当接面に凹部１２ａを形成した後、外周部１２−２をコア材と同じものですり合わせて平滑平面にする。
【００４１】
次に、比透磁率が１より大きな軟磁性金属材料を用いて厚みが５０μｍのメッキ層２５を凹部１２ａに充満させる。その後、図４（ｂ）に示すように、メッキ層２５を研磨して研磨面２５ｂを形成してから、この研磨面２５ｂに他方の軟磁性Ｕ形コア１１の接合面を接合する。
【００４２】
研磨面２５ｂとなる金属は、コア材のフェライトに比べ硬度が低く一般に加工性が良いものを用い、メッキ層２５のみを研磨するので、コア当接面の凹凸や割れの空気を充填材で充分置換できる。
【００４３】
ところで、軟磁性Ｕ形コア１１，１２の両方をメッキ処理を施す場合には、エアギャップ中の空気の占める体積を大幅に少なくすることができる。この結果、閉磁路磁心の比透磁率μscの回復率を高めることができる。
【００４４】
（具体例３）
コア当接面の凹部の空気を充填材で置換する方法として具体例２のメッキ法の代わりにスパッタリング法を用いる場合、緻密なスパッタリング薄膜を形成でき、スパッタリング薄膜を研磨して研磨面を形成できる。
【００４５】
この結果、コア当接面の凹部の空気を充填材で完全に置換され、図５で示すように、具体例２の場合に比べて閉磁路磁心の比透磁率μscの回復率をより高めることができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上示したように本発明によれば、比透磁率が１より高い充填材を接合部の凹部に充満させたので、従来例より、閉磁路磁心の比透磁率は増加し、インダクタンスを増加できる。しかも、インダクタンスの値が従来例と同じものを得る場合には、コイルの巻数を減少できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による電磁誘導素子の製造方法を説明するための分解図である。
【図２】図１の本発明の一実施例による電磁誘導素子を組み立てた図である。
【図３】図２の電磁誘導素子の接合部を説明するための図である。
【図４】メッキ法やスパッタリング法による軟磁性Ｕ形コアの当接面処理を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施例による電磁誘導素子に関し、重点剤２５の比透磁率μｓｉを変えたときの、比透磁率μｓｉとコア比透磁率μｓｃの回復率との関係が示されている。この実施例による電磁誘導素子は、磁路長Ｌ：５０ｍｍ、コア比透磁率μｓｃ：４００、コアギャップ距離Ｘ：１５μｍであり、回復率１００％は、コアギャップなしに対応する。
【図６】電磁誘導素子の従来例を示す図である。
【図７】磁路長Ｌ：５０ｍｍ、コア比透磁率μsc：４０００、空気の比透磁率μsa：１の電磁誘導素子の従来例に関し、ギャップ距離Ｘと比透磁率μs の相対変化率との関係が示されている。ここで、相対変化率１００％は、コアギャップなしに対応する。
【符号の説明】
１１、１２    軟磁性Ｕ形コア
１１ａ、１２ａ    凹部
１１−１、１２−１    中央部
１１−２、１２−２    外周部
１３    ボビン
１４    コイル
１５    コアホルダ
２５    充填材
【図１】
0003990739.tif 000003
【図２】
0003990739.tif 000004
【図３】
0003990739.tif 000005
【図４】
0003990739.tif 000006
【図５】
0003990739.tif 000007
【図６】
0003990739.tif 000008
【図７】
0003990739.tif 000009