(57)【要約】【課題】素子のインダクタンス値と巻線容量との共振点以上の高周波数帯域であっても充分に機能する広汎な周波数帯域に用いることができるインダクタンス素子を提供する。【解決手段】第１磁性コア１と第２磁性コア２を中心軸が重なるように積層して複合体とし、複合体の側面を覆うように金属部材４を配し絶縁ケース３に収納した後に、絶縁ケース３の外側に巻線６を形成し、インダクタンス素子を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる初透磁率を有する２種以上の磁性コアを含む複合体の表面の少なくとも一部に接地導体と導通する金属部材を配し、前記複合体と前記金属部材を芯として巻線を施してなることを特徴とするインダクタンス素子。 
【請求項２】
前記２種以上の磁性コアは、第１磁性コアと、前記第１磁性コアよりも初透磁率が低い第２磁性コアを含むことを特徴とする請求項１記載のインダクタンス素子。
【請求項３】
前記第１磁性コアは初透磁率が５０００以上、前記第２磁性コアは初透磁率が２０００以下（０を含まず）であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のインダクタンス素子。 
【請求項４】
前記第１磁性コアまたは前記第２磁性コアは各々１以上の分割体からなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のインダクタンス素子。
【請求項５】
前記複合体における前記第２磁性コアの体積比率は前記第１磁性コアの体積比率よりも小さいことをと特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のインダクタンス素子。 
【請求項６】
前記金属部材は、少なくとも一部が前記第２磁性コアに接するように配置されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のインダクタンス素子。
【請求項７】
前記第１磁性コアと前記第２磁性コアの間の少なくとも一部に弾性部材を配してなることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のインダクタンス素子。 
【請求項８】
前記第１磁性コアおよび前記第２磁性コアは環状体であり、前記巻線をトロイダル状に施してなることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のインダクタンス素子。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載のインダクタンス素子を用いたことを特徴とするチョークコイル。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載のインダクタンス素子を用いたことを特徴とするノイズ対策部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にノイズ防止用途に用いられるインダクタンス素子に関する。 
【背景技術】
【０００２】
電子機器に用いるノイズ防止用チョークコイルや交流電源ライン用のノイズフィルタ、ＥＭＩ対策用部品として、広汎な周波数帯域に適用可能なインダクタンス素子が求められている。
【０００３】
特許文献１には、低周波用のコア材と高周波用のコア材、すなわち異なるインピーダンス特性を有するコア材を複合し巻線を施した、広域周波数帯用フィルタチョークが提案されている。
【０００４】
特許文献２には、トロイダル形状の磁性体コアの外周面を覆う絶縁性ケース内の一部に設置接続用端子を有する銅箔を設けたコモンモード用インダクタンス素子が提案されている。 
【０００５】
特許文献３には、貫通孔を有する第１のフェライトコアと、第１のフェライトコアよりも透磁率が低く貫通孔を有する第２のフェライトコアを樹脂製の筐体に収納してなり、第１のフェライトコアにおける貫通孔の軸方向での厚みと、第２のフェライトコアにおける貫通孔の軸方向での厚みとの比率が、６：４〜９：１の範囲内にあるノイズ対策用の複合フェライトコアが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１９０３３５号公報
【特許文献２】特開２００８−２０５２９５号公報
【特許文献３】特開２０１４−９６５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１記載の発明は、複数回の巻線を施すことで巻線容量が生じ、素子のインダクタンス値と巻線容量との共振点以上の高周波数帯域では高周波用のコア材のインピーダンス値が損なわれ、インダクタンス素子として有効に機能しない周波数帯域が生じる可能性を含むという問題がある。
【０００８】
特許文献２記載の発明は、コモンモードのノイズ除去のために施した２本の巻線を容量結合するために箔状導体を設けており、高周波数帯域においてインピーダンスを高くする工夫はなされているが、広汎な周波数帯域への対応は充分になされていないという問題がある。
【０００９】
特許文献３記載の発明は、異なる透磁率のフェライトコアを組み合わせることにより、インピーダンスの周波数特性を平坦化する技術を提案しているが、雑音電流吸収具に用いる複合フェライトコアであり、巻線を施して用いるインダクタンス素子ではない。 
【００１０】
本発明は、広汎な周波数帯域に用いることができる、すなわち、素子のインダクタンス値と巻線容量との共振点以上の高周波数帯域であっても素子を構成する磁性材料が本来備えているインピーダンス特性を損なうことなく、有効に機能するインダクタンス素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、周波数特性を平坦化して広汎な周波数帯域を網羅するべく、異なる透磁率を有する磁性コアを組み合わせてインダクタンス素子を構成しても、例えば、伝導ノイズ規制周波数帯域に対応する挿入損失値を得るべく、一定回数以上巻線を施すと、巻線容量が増加し、素子のインダクタンス値と巻線容量との共振点以上の周波数においては、巻線容量による素子のインピーダンス特性への影響が大きくなり、インダクタンス素子として充分な減衰特性が得られないことに着目してなされたものである。
【００１２】
すなわち、磁性コアと巻線の間に、少なくとも磁性コアの一部に接するように配された金属部材と、これに導通する接地端子を設けることで、巻線と金属部材との間に接地容量を生じさせ、この接地容量により巻線容量を相殺する。
【００１３】
これにより、異なる透磁率を有する磁性コアの組み合わせの効果を損なう巻線容量を減少させ、組み合わせた磁性コア各々の本来の磁気特性を発現させることにより、上記課題を解決するものである。
【００１４】
本発明によれば、異なる初透磁率を有する２種以上の磁性コアを含む複合体の表面の少なくとも一部に接地端子に導通する金属部材を配し、前記複合体と前記金属部材を芯として巻線を施してなることを特徴とするインダクタンス素子が得られる。 
【００１５】
本発明によれば、前記２種以上の磁性コアは、第１磁性コアと、第１磁性コアよりも初透磁率が低い第２磁性コアを含むことを特徴とするインダクタンス素子が得られる。
【００１６】
本発明によれば、第１磁性コアは初透磁率が５０００以上、好ましくは１８０００以下、第２磁性コアは初透磁率が２０００以下（０を含まず）、好ましくは１２０以上であることを特徴とするインダクタンス素子が得られる。 
【００１７】
本発明によれば、第１磁性コアまたは第２磁性コアは各々１以上の分割体からなることを特徴とするインダクタンス素子が得られる。
【００１８】
本発明によれば、前記複合体における第２磁性コアの体積比率は第１磁性コアの体積比率よりも少ないことをと特徴とするインダクタンス素子が得られる。 
【００１９】
本発明によれば、前記金属部材は、少なくとも一部が前記第２磁性コアに接するように配置されてなることを特徴とするインダクタンス素子が得られる。
【００２０】
本発明によれば、第１磁性コアと第２磁性コアの間の少なくとも一部に弾性部材を配してなることを特徴とするインダクタンス素子が得られる。 
【００２１】
本発明によれば、第１磁性コアおよび第２磁性コアは環状体であり、巻線をトロイダル状に施してなることを特徴とするインダクタンス素子が得られる。
【００２２】
本発明によれば、前記インダクタンス素子を用いたことを特徴とするチョークコイルが得られる。
【００２３】
本発明によれば、前記インダクタンス素子を用いたことを特徴とするノイズ対策部品が得られる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明により、素子のインダクタンス値と巻線容量との共振点以上の高周波数帯域であっても減衰特性が劣化せず、広汎な周波数帯域に用いることができるインダクタンス素子およびこれを用いたチョークコイル、ノイズ対策部品やＥＭＩ対策部品を提供することができる。 
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のインダクタンス素子を説明する図で、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ´における断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ´における断面図である。
【図２】本発明のインダクタンス素子を説明する図で、図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ´における断面図、図２（ｃ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ´における断面図である。
【図３】本発明のインダクタンス素子における磁性コアを説明する図である。
【図４】本発明のインダクタンス素子における磁性コアを説明する図である。
【図５】本発明のインダクタンス素子における周波数と挿入損失の関係を示す図である。
【図６】従来のインダクタンス素子における周波数と挿入損失の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明は、異なる初透磁率を有する磁性コアを複合化するとともに、磁性コアの少なくとも一部に接するように配された金属部材と共に巻線し、金属部材に導通する接地端子を設け、巻線容量による影響を除去し、特に高周波数帯域におけるインピーダンス特性を損なわないようにすることにより、磁性コアの複合効果である周波数特性の平坦化を実現したインダクタンス素子とする。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００２８】
（第１の実施の形態）
図１は本発明のインダクタンス素子を説明する図で、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ´における断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ´における断面図である。
【００２９】
円環形状をした第１磁性コア１と第２磁性コア２を中心軸が重なるように積層して複合体とし、複合体の側面を覆うように銅板からなる金属部材４を配し絶縁ケース３に収納した後に、絶縁ケース３の外側に巻線６を形成し、インダクタンス素子１００を構成する。
【００３０】
なお、第１磁性コア１は初透磁率１００００で、外径１９ｍｍ、内径１１ｍｍ、高さ５ｍｍのＭｎ-Ｚｎフェライト材からなり、第２磁性コア２は初透磁率７００で第１磁性コアと同一形状のＮｉ−Ｚｎフェライト材からなる。
【００３１】
金属部材４は長さ６０ｍｍ、幅７ｍｍ、中心部から幅２ｍｍのＬ字型突出部を有するものを用い、Ｌ字型突出部を絶縁ケース３に予め設けてなる間隙から引き出して接地端子５を形成する。
【００３２】
巻線６は、線径０．８ｍｍの一種ポリウレタン被覆銅線を２本用意し、巻回方向が対称となるように２１ターン巻回して形成し、コモンモードチョークコイルとして用いる。
【００３３】
本実施の形態では、２種類の磁性コアを複合化する場合を例示したが、２種以上であればよく、所望の周波数帯域において透磁率が消滅しない磁性材料からなるものを適宜選択し、組み合わせればよい。
【００３４】
量産性および用途を考慮すれば、第１磁性コアとしては、少なくとも低周波数帯域で一定値以上の透磁率を有する、すなわち、初透磁率５０００以上１８０００以下の磁性コアを、第２磁性コアとしては、高周波数帯域においても一定値以上の透磁率を有する、すなわち、初透磁率１２０以上２０００以下の磁性コアの少なくとも２種類の磁性コアを選択し、複合化するのが好ましい。
【００３５】
さらに、１５０ＫＨｚ〜３０ＭＨｚの伝導ノイズ規制帯域への対応を考慮すれば、第１磁性コアは初透磁率１００００以上１５０００以下のコアを、第２磁性コアとして初透磁率５００以上１０００以下のコアを用いるのがより好ましい。
【００３６】
上記条件を満たすものであれば、いずれの材料よりなる磁性コアを用いてもよいが、第１磁性コアとしてＭｎ−Ｚｎフェライト材料よりなる磁性コアを、第１磁性コアよりも低い透磁率を有する第２磁性コアとしてＮｉ−Ｚｎフェライト材料よりなる磁性コアの少なくとも２種類を選択するのが好ましい。
【００３７】
磁性コアからなる複合体の形状は、閉磁路を構成し、コイルを巻回する領域を充分に確保することができる円環形状すなわち閉磁路トロイダル形状が好ましいが、ロの字型、ＥＥ型等いずれでもよい。また、必ずしも閉磁路を構成する形状でなくてもよい。
【００３８】
さらに、磁性コアは、例えば製造工程もしくは磁気特性の調整の利便性を図るために、１以上の分割体を組み合わせて構成してもよい。
【００３９】
磁性コアの少なくとも一部と接するように配する金属部材は、導電性を有するものであればいずれでもよいが、量産性や導電性を考慮して銅箔が好ましい。
【００４０】
金属部材は、板状、箔状、線状等の磁性コアと接触可能な形態であればいずれでもよく、矩形、円形、帯状等の磁性コアとの接触が充分に確保できる形状であればいずれでもよい。
【００４１】
金属部材は、接地端子の引出し位置に合わせて、磁性コアの側周面、上面、底面等のいずれに配してもよい。
【００４２】
接地端子は、金属部材と導通していればいずれの形態でもよい。すなわち、金属部材に他の部材を接続して形成してもよく、本実施の形態で例示したように、金属部材の一部を延長するまたは曲げ加工するなどして形成してもよい。
【００４３】
巻線は、必要に応じて絶縁テープや樹脂塗装膜のような絶縁性部材を介して、磁性コアの複合体に施すのが好ましく、量産性を考慮すれば、本実施の形態で例示したように絶縁ケースを用いるのがより好ましい。
【００４４】
巻線は、本実施の形態で例示したように、例えば２本の被覆銅線を、巻回方向が対称となるように巻回してコモンモードチョークコイルとしても、１本の被覆銅線を巻回してノーマルモードチョークコイルとしてもよい。
【００４５】
（第２の実施の形態）
図２は本発明のインダクタンス素子を説明する図で、図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ´における断面図、図２（ｃ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ´における断面図である。
【００４６】
円環形状をした第１磁性コア１と第２磁性コア２を中心軸が重なるように積層して複合体とし、複合体の側面を覆うように銅板からなる金属部材４を配し絶縁ケース３に収納した後に、絶縁ケース３の外側に巻線６を形成し、インダクタンス素子２００を構成する。
【００４７】
なお、第１磁性コア１は外径１９ｍｍ、内径１１ｍｍ、高さ７ｍｍのＭｎ-Ｚｎフェライト材からなり、第２磁性コア２は外径１９ｍｍ、内径１１ｍｍ、高さ３ｍｍのＮｉ−Ｚｎフェライト材からなる。
【００４８】
すなわち、第１磁性コアよりも第２磁性コアの厚みを薄くすることで、第１磁性コアよりも初透磁率が低い第２磁性コアの複合体に占める体積比率を少なくしている。
【００４９】
いわゆる低周波数帯域における挿入損失は、主に初透磁率が高い第１磁性コアのインピーダンス値に依存する。一方、高周波数帯域においては、第１磁性コアのインピーダンス値は減衰し始めるものの、巻線容量の影響を除去すれば、第１磁性コアよりも低い初透磁率を有する第２磁性コアのインピーダンス値との相乗効果によって素子全体の挿入損失は増加する。
【００５０】
従って、広汎な周波数帯域で周波数特性を平坦化するためには、上記のように第２磁性コアの体積比率を少なくする、すなわち第１磁性コアの体積比率を多くすることで、低周波数帯域における充分なインピーダンス値を確保するのが好ましい。
【００５１】
本実施の形態においては、第２磁性コアの体積比率を第１磁性コアの体積比率のおよそ半分にしたが、組み合わせる磁性コアの体積比率は、所望の周波数帯域において所望のインピーダンス値を発現させることができればいかなる体積比率であってもよい。なお、実験によれば、第１磁性コアの体積比率対第２磁性コアの体積比率は、６：４〜８：２が好ましく、７：３がより好ましい。
【００５２】
例えば、内径および外径がそれぞれ同一の円環形状の磁性コアであれば、各々の厚みを変える、厚みがそれぞれ同一の円環形状の磁性コアであれば、各々の内径および外径を変えることにより体積比率を調整するのが量産性および最終製品の形状安定性から好ましい。
【００５３】
（第３の実施の形態）
図３は本発明のインダクタンス素子における磁性コアを説明する図である。
【００５４】
円環形状をした第１磁性コア１と第２磁性コア２を、第１磁性コア１が内側となるように同心円状に配して複合体とし、複合体の側面たる第２磁性コア２を覆うように銅板からなる金属部材４を配して巻線６を施す芯とする。金属部材４には、接地端子５が接続されている。
【００５５】
なお、巻線６は、図示しない絶縁ケースに収納した後に、絶縁ケースの外側に形成するものであるので点線で示している。
【００５６】
第１磁性コア１は外径１５ｍｍ、内径１１ｍｍ、高さ１０ｍｍのＭｎ−Ｚｎフェライト材からなり、第２磁性コア２は外径１９ｍｍ、内径１５．１ｍｍ、高さ１０ｍｍのＮｉ−Ｚｎフェライト材からなる。
【００５７】
磁性コアの複合化に際しては、第１または第２の実施の形態および本実施の形態で例示したように、例えば円環形状であれば、内径および外径がそれぞれ同一の複数の磁性コアを積層する、径の異なる同心円状に複数の磁性コアを組み合わせる、磁性コアの一部をくり抜いて、異なる初透磁率を有する磁性コアを１以上埋設する等の任意の形状、配置、方法から適宜選択してよいが、量産性を考慮すれば、軸方向または径方向に積層するのがより好ましい。円環形状以外の形状の磁性コアの場合も同様に任意の形状、配置、方法から適宜選択してよい。  
【００５８】
本実施の形態で例示したように、第１磁性コアとして導電性を有する例えばＭｎ−Ｚｎフェライト材からなる磁性コアを用い、第２磁性コアとして絶縁性を有する例えばＮｉ−Ｚｎフェライト材からなる磁性コアを用いた場合には、金属部材と第１磁性コア間に生じる静電容量を減少させるために、金属部材を第２磁性コアの少なくとも一部と接するように配するのが好ましい。
【００５９】
さらに、金属部材と第１磁性コアの接触により生じた電位差に起因する、金属部材の腐食発生を未然に防止し、金属部材と第１磁性コアの距離を充分に保つことができるように、金属部材を第２磁性コアの少なくとも一部と接するように配するのが好ましい。
【００６０】
（第４の実施の形態）
図４は本発明のインダクタンス素子における磁性コアを説明する図である。
【００６１】
円環形状をした第１磁性コア１と第２磁性コア２を、弾性部材７を介して中心軸が重なるように軸方向に積層して複合体とし、複合体の底面たる第２磁性コア２を覆うように円環形状をした銅板からなる金属部材４を配して巻線６を施す芯とする。金属部材４には、接地端子５が接続されている。
【００６２】
なお、巻線６は、図示しない絶縁ケースに収納した後に、絶縁ケースの外側に形成するものであるので点線で示している。
【００６３】
第１磁性コア１は外径１９ｍｍ、内径１１ｍｍ、高さ７ｍｍのＭｎ−Ｚｎフェライト材からなり、第２磁性コア２は外径１９ｍｍ、内径１１ｍｍ、高さ２ｍｍのＮｉ−Ｚｎフェライト材からなる。
【００６４】
磁性コアの複合化において、磁性コア同士の接触や反りによる応力の発生に起因する磁性コアの破損を防止するために、本実施の形態で例示したように、第１磁性コアと第２磁性コアの間の少なくとも一部に弾性部材を配するのが好ましい。
【００６５】
弾性部材は、シート状のものが好ましく、例えばＰＥＴフィルム、シリコーンゴム、絶縁ケースと同様の材料を用いるのが好ましい。量産を考慮すれば、絶縁ケースに予め仕切り部を設けておくのは特に好ましい。
【実施例】
【００６６】
図５は、本発明のインダクタンス素子における周波数と挿入損失の関係を示す図である。横軸は周波数（ＭＨｚ）を、縦軸は挿入損失（ｄＢ）を示す。
【００６７】
図６は、従来のインダクタンス素子における周波数と挿入損失の関係を示すグラフである。横軸は周波数（ＭＨｚ）を、縦軸は挿入損失（ｄＢ）を示す。
【００６８】
本発明のインダクタンス素子として、第１の実施の形態で例示したインダクタンス素子を用いて、各周波数における挿入損失を測定した。その結果を図５に示す。
【００６９】
図５によれば、本発明のインダクタンス素子は、周波数１００ＫＨｚ〜１ＭＨｚにおいて、挿入損失３０ｄＢ以上を維持し、周波数１〜３０ＭＨｚにおいても、挿入損失４０ｄＢ以上となり、高周波数帯域においても高いインピーダンス値を有することを示している。
【００７０】
さらに、近年、特にノイズ対策の需要が増しているとともに低周波数帯域によりも高い挿入損失値を要求される１０ＫＨｚ以上の高周波数帯域においても挿入損失４０ｄＢ以上を示し、周波数２０ＭＨｚ〜３０ＭＨｚであっても挿入損失５０ｄＢ以上となる高いインピーダンス値を有することを示している。
【００７１】
以上の測定結果より、本発明のインダクタンス素子は、接地端子を有する金属部材を設けて巻線容量を除去したことにより、巻線容量の影響を受けることなく、磁性コア本来のインピーダンス特性を発現していることがわかる。
【００７２】
従来のインダクタンス素子として、第１の実施の形態で例示したインダクタンス素子の構成から、金属部材と接地端子を除いた構成としたインダクタンス素子を用意し、各周波数における挿入損失を測定した。その結果を図６に示す。
【００７３】
図６によれば、従来のインダクタンス素子は、周波数１００ＫＨｚ〜１ＭＨｚにおいて、挿入損失３０ｄＢ以上を維持し、周波数１〜１０ＭＨｚにおいても、挿入損失４０ｄＢ以上となる高いインピーダンス値を有することを示している。
【００７４】
しかしながら、低周波数帯域と比較して、伝導ノイズ規制を勘案すると同等、あるいは機器によっては同等以上の挿入損失が要求される１０ＭＨｚ以上の高周波数帯域においては、挿入損失は急速に減少し、４０ｄＢ以下となっている。
【００７５】
これは、巻線容量の影響により高周波数帯域におけるインピーダンス値が減少していると推測される。
【００７６】
すなわち、従来のインダクタンス素子においては、例えば特性の異なる他のインダクタンス素子を組み合わせる、またはコンデンサといった他の部品を補填する必要も生じるが、本発明のインダクタンス素子においては、そのような必要はない。
【００７７】
上述の通り、広汎な周波数帯域に用いることができる、すなわち、素子のインダクタンス値と巻線容量との共振点以上の高周波数帯域であってもインピーダンス特性が劣化せず、良好な減衰特性を有するインダクタンス素子およびこれを用いたノイズ防止に好適なチョークコイル、交流電源ライン用ノイズ対策部品やＥＭＩ対策用部品が得られる。
【００７８】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は、上記に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の変更や修正が可能である。 
【符号の説明】
【００７９】
１  第１磁性コア
２  第２磁性コア
３  絶縁ケース
４  金属部材
５  接地端子
６  巻線
７  弾性部材
１００，２００  インダクタンス素子
【図１】
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【図２】
2016152257.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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