JP3623720B2 - Thin inductor - Google Patents
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Description
【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[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a thin inductor used for a power inductor of a DC / DC converter.
[0002]
[Prior art]
As electronic devices are miniaturized, power inductors used in these power supply circuits are also required to be small, light, and thin. In addition, the power supply voltage tends to be lowered, and a power inductor capable of flowing a large current at a low voltage is required. As such an inductor, for example, an inductor as shown in FIG. 11 is conventionally used. This is a coil 1 made of a rectangular wire coated with insulation and wound edgewise on a
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The power inductor is required to have a large maximum allowable current Io. If the number of turns of the inductor is N, a maximum magnetomotive force of Io × N is generated in the core when the maximum allowable current Io flows through the inductor, so a core having a large magnetomotive force is required. Assuming that the magnetic resistance of the core is Rm, the maximum saturation magnetic flux density which is the material characteristic of the core is Bs, and the effective sectional area of the core is S, the maximum magnetomotive force Fm allowed for the core is Fm = Rm · Bs · S.
It becomes. Therefore, in order to increase the magnetomotive force F in the inductor having the same maximum saturation magnetic flux density Bs, it is only necessary to increase the effective sectional area S of the core or to increase the magnetic resistance Rm by providing an air gap.
[0004]
In order to increase the effective sectional area S, it is necessary to increase the thickness of the outer leg 2b, the connecting portion 2c, and the core 3 as well as the sectional area of the
[0005]
[Means for Solving the Problems]
A thin inductor according to the present invention includes a pair of cores that form a closed magnetic path facing each other and a single wire made of a meandering flat metal conductor plate, and meanders formed on an opposing surface of at least one of the cores. In the thin inductor in which the wire is fitted into the groove and both ends of the wire are led out of the groove and used as electrodes, the core formed with the groove is provided with a first crank-shaped groove. The first structural unit and the second structural unit provided with a second crank-shaped groove that is in a line-symmetric relationship with the first crank-shaped groove are alternately arranged so that the groove is connected to one. It is characterized by connecting and integrating any number .
[0006]
【Example】
1 and 2 show an embodiment of the inductor of the present invention.
[0007]
A
[0008]
Attachment of the
[0009]
In the case of the
[0010]
These inductors have a chip-type configuration in which meandering metal
[0011]
In this inductor structure in which a
[0012]
The shape of the
[0013]
The shape of the
[0014]
FIG. 8 shows another configuration example of the core 10 in which the
[0015]
As described above, by increasing the number of the first
[0016]
FIG. 9 shows another embodiment of the inductor according to the present invention, which is an example in which a conductive magnetic material such as Mn—Zn ferrite is used for the
[0017]
【The invention's effect】
The present invention has an advantage that an inductor having a large current capacity can be configured in a very low profile. In addition, since the structure is simple without any complicated winding, assembly is easy and the manufacturing cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a first embodiment of the inductor of the present invention. FIG. 2 is a front view of the inductor. FIG. 3 is a plan view of a part of the inductor. FIG. 5 is an explanatory view showing the relationship between current and magnetic flux in the inductor. FIG. 6 is a plan view showing first and second structural units of the grooved core. FIG. 8 is a plan view showing another combination example of the first and second structural units. FIG. 9 is a front view showing a third embodiment of the inductor of the present invention. 10 is an exploded perspective view of a part of the inductor. FIG. 11 is an exploded perspective view of a conventional inductor.
10
Claims (2)
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。A pair of cores that face each other to form a closed magnetic path and a single wire made of a meandering flat metal conductor plate, and the wire is placed in a meandering groove formed on the facing surface of at least one of the cores. In a thin inductor that is inserted into the electrode and led to both ends of the wire rod outside the groove ,
The shape of the core in which the groove is formed is such that the first structural unit provided with the first crank-shaped groove and the second crank-shaped groove having a line-symmetric relationship with the first crank-shaped groove. A thin inductor characterized in that an arbitrary number of second structural units are alternately connected and integrated so that grooves are connected to one .
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