特許 5985825 高電流アモルファス粉末磁心インダクタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5985825

(24)【登録日】2016年8月12日

(45)【発行日】2016年9月6日

(54)【発明の名称】高電流アモルファス粉末磁心インダクタ

(51)【国際特許分類】

   H01F 17/04 20060101AFI20160823BHJP

   H01F 27/24 20060101ALI20160823BHJP

   H01F 27/255 20060101ALI20160823BHJP

   H01F 41/02 20060101ALI20160823BHJP

【ＦＩ】

   H01F17/04 F

   H01F17/04 A

   H01F27/24 C

   H01F27/24 D

   H01F41/02 C

   H01F41/02 D

【請求項の数】10

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2011-531055(P2011-531055)

(86)(22)【出願日】2009年9月18日

(65)【公表番号】特表2012-505545(P2012-505545A)

(43)【公表日】2012年3月1日

(86)【国際出願番号】US2009057471

(87)【国際公開番号】WO2010042308

(87)【国際公開日】20100415

【審査請求日】2012年6月21日

(31)【優先権主張番号】12/247,821

(32)【優先日】2008年10月8日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】506257537

【氏名又は名称】クーパー テクノロジーズ カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100102819

【弁理士】

【氏名又は名称】島田 哲郎

(74)【代理人】

【識別番号】100133008

【弁理士】

【氏名又は名称】谷光 正晴

(74)【代理人】

【識別番号】100110489

【弁理士】

【氏名又は名称】篠崎 正海

(74)【代理人】

【識別番号】100153084

【弁理士】

【氏名又は名称】大橋 康史

(72)【発明者】

【氏名】ヤン，イーペン

(72)【発明者】

【氏名】ボガート，ロバート ジェイムズ

【審査官】 ▲吉▼澤 雅博

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−２５７１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０５７０４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１３４３３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３１０８６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３１０８６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２４１６７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０６００６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０４９０７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２２７９１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２３１４１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１９７２１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｆ １７／０４

Ｈ０１Ｆ ２７／２４

Ｈ０１Ｆ ２７／２５５

Ｈ０１Ｆ ４１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軟磁性のアモルファス粉末材料から製造された少なくとも１つの成形磁心であって、前記少なくとも１つの成形磁心は第一成形磁心及び第二成形磁心を備え、前記第一成形磁心及び前記第二成形磁心はそれぞれ上面と前記上面の反対にある底面とを有する、成形磁心と、
前記少なくとも１つの成形磁心に結合される、少なくとも１つの予形成された電導性巻線であって、前記少なくとも１つの予形成された電導性巻線は、巻線部と互いに反対にある第一リード及び第二リードとで形成され、前巻線部は、互いに反対にある複数の主面と、前記互いに反対にある複数の主面を相互に連結する複数の側面とを備え、前記少なくとも１つの成形磁心の周りにより前記互いに反対にある第一リード及び第二リードを形作るのではなく、前記巻線部は、前記少なくとも１つの成形磁心の前記第二成形磁心の前記上面と係合し、前記互いに反対にある第一リードと第二リードは、前記少なくとも１つの成形磁心の前記第二成形磁心の前記底面に係合するよう予め形成されている、少なくとも１つの予形成された電導性巻線と、
を備え、
前記軟磁性のアモルファス粉末材料はナノアモルファス粉末材料であり、
前記巻線部は、前記第一成形磁心と前記第二成形磁心との間を延び、前記第一成形磁心及び前記第二成形磁心は互いに接触する面においてプレスされ、
前記第一成形磁心と前記第二成形磁心との間に物理的な間隔が形成されていないことを特徴とする、電磁石要素。

【請求項2】

前記軟磁性のナノアモルファス粉末材料が鉄を主原料とするナノアモルファス粉末材料であることを特徴とする、請求項１に記載の電磁石要素。

【請求項3】

前記第一成形磁心がＵ形磁心であり、かつ前記第二成形磁心がＩ形磁心であることを特徴とする、請求項１に記載の電磁石要素。

【請求項4】

前記Ｉ形磁心が上面と底面を備え、前記底面はさらに第一端部を有し、前記底面は前記第一リード及び第二リードを前記第一端部で受けるよう構成され、前記巻線部を前記上面に渡って横方向に、記第一端部から離れて前記第一リード及び第二リードが前記底面の所定位置に到達するまで、移動可能にし、前記底面は、さらに、前記所定位置を超えて前記第一リード及び第二リードの移動を防ぐよう構成される、ことを特徴とする、請求項３に記載の電磁石要素。

【請求項5】

前記Ｕ形磁心が対称形であり、第一脚と、第二脚と、前記第一脚と第二脚との間を延びる溝とを備え、さらに前記巻線部は前記溝に配置され、前記Ｕ形磁心は前記巻線部に接触する面においてプレスされ、前記Ｉ形磁心の少なくとも一部に接触する面においてプレスされることを特徴とする、請求項３に記載の電磁石要素。

【請求項6】

前記Ｕ形磁心が非対称形であり、第一脚と、第二脚と、前記第一脚と第二脚との間を延びる溝とを備え、さらに前記巻線部は前記溝に配置され、前記Ｕ形磁心は前記巻線部に接触する面においてプレスされ、前記Ｉ形磁心の少なくとも一部に接触する面においてプレスされることを特徴とする、請求項３に記載の電磁石要素。

【請求項7】

前記少なくとも１つの予形成された電導性巻線が１つの予形成された巻線クリップであることを特徴とする、請求項１に記載の電磁石要素。

【請求項8】

前記巻線クリップがＣ形クリップであることを特徴とする、請求項７に記載の電磁石要素。

【請求項9】

前記少なくとも１つの予形成された電導性巻線が複数の巻線を備えることを特徴とする、請求項７に記載の電磁石要素。

【請求項10】

前記少なくとも１つの予形成された電導性巻線が前記複数の巻線を備えることを特徴とする、請求項１に記載の電磁石要素。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、概略的に電子要素及び前記電子要素を製造する方法、特にインダクタ、トランス及びこれらの製品を製造する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

典型的インダクタは、シールド磁心（コア）とドラム磁心、Ｕ形磁心とＩ形磁心、Ｅ形磁心とＩ形磁心及びその他の対応する形状を含めて環状磁心と成形磁心を含む。このようなインダクタの典型的な磁心材料はフェライトまたは鉄（Ｆｅ）、Ｓｅｎｄｕｓｔ（Ａｌ-Ｓｉ-Ｆｅ）、ＭＰＰ（Ｍｏ-Ｎｉ-Ｆｅ）およびＨｉｇｈＦｌｕｘ（Ｎｉ-Ｆｅ）を含む通常の粉末磁心材料である。インダクタは、一般に磁心の周りに巻かれた電導性巻線を有する。電導性巻線は、平らなまたは丸いマグネット線コイル、打ち抜き銅箔またはクリップを含むが、これに限定されない。コイルはドラム磁心またはその他のボビン磁心の上に直接巻かれる。巻線の両端はリードと呼ばれ、インダクタを電気回路に結合するために使用される。巻線は用途の要件に応じて予形成、半予形成または非予形成とすることができる。別個の磁心を接着剤で結合できる。

【0003】

インダクタはより高い電流のものへ向かう傾向があるので、より柔軟な形状因子、より丈夫な構成、より高い出力及びエネルギー密度、より高い効率及びより厳密なインダクタンス及び直流抵抗（ＤＣＲ）公差を持つインダクタを提供する必要がある。直流-直流コンバータ及び電圧調整モジュール（ＶＲＭ）には、より厳密なＤＣＲ公差を有するインダクタが必要とされることが多い。このようなインダクタは完成品の製造工程の点から現在提供が困難である。典型的なインダクタにおいてより高い飽和電流及びより厳密なＤＣＲ公差を与えるための既存の解決法は、非常に困難でコスト高になっており、典型的インダクタでは最良の性能が得られない。したがって、現在のインダクタは改良を必要とする。

【0004】

特定のインダクタ特性を改良するために、最近、磁心材料にアモルファス粉末材料を使用して環状磁心が製造されている。環状磁心は、コイルまたは巻線を磁心に直接巻き付ける必要がある。この巻付け工程において、磁心は簡単に砕ける可能性があるので、製造工程を困難にし、表面実装技術における使用をよりコスト高にする。さらに、環状磁心はコイルの巻付けが不均等であり、コイルの張力が変動するので、ＤＣＲがあまり一定ではない。直流-直流コンバータ及びＶＲＭにおいては一般にＤＣＲが一定であることが要求される。プレス工程において加えられる高圧力のために、これまでアモルファス粉末材料を用いて成形磁心を製造することは不可能であった。

【0005】

電子部品実装の進歩によって、微小構造を有するパワーインダクタを製造する傾向になっている。したがって、モデム電子デバイスに収められるように、磁心構造はさらに起伏の小さい輪郭を持たなければならない。モデム電子デバイスの一部は細かったり非常に薄い輪郭を持ったりする場合がある。起伏の小さい輪郭を有するインダクタを製造すると、これまで製造者は多くの困難に遭遇したので、製造工程はコスト高になった。

【0006】

例えば、要素がどんどん小さくなると、要素が手巻きであるという性質ゆえに困難が生じる。このような手巻き要素は製品自体に品質のバラツキをもたらす。別の困難は、成形磁心が非常に脆弱で、製造工程全体において磁心に破砕を生じやすい点である。別の困難は、ドラム磁心とシールド磁心、ＥＲ形磁心とＩ形磁心、及びＵ形磁心とＩ形磁心を含めて（これに限定されない）２つの別個の磁心の間の間隙のふれが生じるためにインダクタンスが一定ではないことである。さらなる困難は、巻付け工程における不均等な巻付け及び張力によってＤＣＲが一定でないことである。上記の困難は、微小構造を有するインダクタを製造するとき遭遇する多くの困難の一部の例に過ぎない。

【0007】

他の要素と同様インダクタの製造工程は、競争の激しい電子部品製造業においてコストを削減する方法として精査されてきた。製造される要素が低コストの大量生産要素である場合、製造コストの削減は特に望ましい。大量生産要素においては、製造コストのどのような削減も当然重要である。製造に使用される１つの材料は別の材料より高いコストであるかも知れない。しかし、製造工程における製品の信頼性及び一貫性は、よりコストの低い材料を用いて製造された同じ製品の信頼性及び一貫性より高いので、よりコスト高の材料を使用することによって全体的製造コストは低くなる。このように、実際に製造された製品が廃棄されることなくより多量に販売される可能性がある。さらに、要素の製造に使用される１つの材料が別の材料よりコスト高であるが、労働力の節約が材料コストの増大を相殺して余りある可能性もある。これらの例は製造コストを削減するための多くの方法の一部に過ぎない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特に回路基板に使用されるとき、要素のサイズを実質的に増大させることなくまた過度な空間を占めることなく、下記の改良点の１つ以上を可能にできる磁心と巻線の構成を有する磁石要素を提供することが望ましくなっている。すなわち、より柔軟な形状因子、より丈夫な構成、より高い出力及びエネルギー密度、より高い効率、より広い作動周波数範囲、より広い作動温度範囲、より高い飽和磁束密度、より効果的な透磁性、及びより厳密なインダクタンス及びＤＣＲ公差である。また、低コストの製造を可能にし、より一定の電気的及び機械的特性を得られる磁心と巻線の構成を有する磁石要素を提供することも望ましくなっている。さらに、大きな生産ロット規模に対してＤＣＲを厳密に管理する磁石要素を提供することが望ましい。

【課題を解決するための手段】

【0009】

磁石要素及び磁石要素を製造する方法について説明する。磁石要素はインダクタまたはトランスを含むが、これに限定されない。この方法は、アモルファス粉末材料から製造された少なくとも１つの成形磁心を用意するステップと、少なくとも１つの巻線の少なくとも一部を少なくとも１つの成形磁心に結合するステップと、少なくとも１つの成形磁心を少なくとも１つの巻線の少なくとも一部と一緒にプレスするステップと、を含む。磁石要素は、アモルファス粉末材料から製造された少なくとも１つの成形磁心と、少なくともその一部が少なくとも１つの成形磁心に結合された少なくとも１つの巻線とを含み、前記少なくとも１つの成形磁心は前記少なくとも１つの巻線の少なくとも一部にプレスされる。巻線を予形成、半予形成または非予形成とすることができ、クリップまたはコイルを含むが、これに限定されない。アモルファス粉末材料を、鉄を主原料とするアモルファス粉末材料またはナノアモルファス粉末材料とすることができる。

【0010】

いくつかの形態によれば、２つの成形磁心はその間に配置される巻線によって結合される。この形態においては、成形磁心の一方はプレスされ、巻線はプレスされた成形磁心に結合される。他方の成形磁心は巻線及びプレスされた成形磁心に結合されて、再びプレスされて、磁石要素を形成する。アモルファス粉末材料またはナノアモルファス粉末材料から成形磁心を製造できる。

【0011】

別の典型的形態によれば、アモルファス粉末材料は少なくとも１つの巻線の周りに結合される。この形態においては、アモルファス粉末材料及び少なくとも１つの巻線は一緒にプレスされて磁石要素を形成する。この形態において、磁石要素は成形磁心を有する。この形態によれば、磁石要素は単一の成形磁心及び単一の巻線を持つか、または単一の構造内に複数の成形磁心を備え、成形磁心は各々対応する巻線を有する。または、成形磁心をナノアモルファス粉末材料から製造できる。

【0012】

本発明の以上の及びその他の形態、目的、特徴及び利点は、図面付きの典型的実施形態の以下の詳細な説明を考慮することによって当業者には明らかになるだろう。この実施形態は現在考え得る本発明の最良の実施様式を含む。

【0013】

本発明の以上の及びその他の特徴及び形態は、添付図面に関連して以下の本発明の典型的実施形態の説明を参照することによって理解できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】典型的な実施形態による、製造工程の複数の段階におけるＥＲ−Ｉ形磁心を有するパワーインダクタの斜視図を示す。

【図2】典型的な実施形態による、製造工程の複数の段階におけるＵ−Ｉ形磁心を有するパワーインダクタの斜視図を示す。

【図3A】典型的な実施形態による対称形Ｕ形磁心の斜視図を示す。

【図3B】典型的な実施形態による非対称形Ｕ形磁心の斜視図を示す。

【図4】典型的な実施形態によるビーズ形磁心を有するパワーインダクタの斜視図を示す。

【図5】典型的な実施形態による、単一構造として形成された複数のＵ形磁心を有するパワーインダクタの斜視図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１〜５を参照すると、磁石要素またはデバイスの様々な典型的な実施形態のいくつかの図が示される。典型的な実施形態において、デバイスはインダクタであるが、下記の本発明の利点は他のタイプのデバイスにも利益をもたらすことができる。下記の材料及び技法は、起伏が小さい輪郭のインダクタの製造に特に有益であると考えられるが、インダクタは本発明の利点が認められる電気要素の１つのタイプに過ぎない。したがって、本明細書における説明は単なる例示であり、本発明の利点が、他のサイズ及びタイプのインダクタ、並びにトランスを含めて（これに限定されない）他の電子要素にまで及ぶものと想定する。したがって、本発明の概念の実施は本明細書において記述され図に示される典型的実施形態に限定されない。さらに、図は正確に比例拡大縮小されたものではなく、各種の要素の厚み及びその他のサイズは明確化のために誇張されている。

【0016】

図１は、典型的な実施形態による、製造工程の複数の段階におけるＥＲ−Ｉ形磁心を有するインダクタの斜視図を示す。この実施形態において、パワーインダクタ１００はＥＲ形磁心１１０、予形成されたコイル１３０及びＩ形磁心１５０を備える。

【0017】

ＥＲ形磁心１１０は概略的に正方形または長方形の形状を有し、ベース１１２、２つの側壁１１４、１１５、２つの端壁１２０、１２１、レセプタクル１２４及び中心突起物またはポスト１２６を有する。２つの側壁１１４、１１５はベース１１２の長手方向の全長に伸び、外面１１６及び内面１１７を有し、内面１１７は中心突起物１２６に近接する。２つの側壁１１４、１１５の外面１１６はほぼ平面であるのに対して、２つの側壁の内面１１７は凹面である。２つの端壁１２０、１２１は、それぞれ２つの端壁１２０、１２１の各々に間隙１２２、１２３が形成されるように、ベース１１２の各側壁の１１４、１１５の端部からベース１１２の幅の一部に伸びる。２つの側壁１１４、１１５が相互の鏡像になるように、この間隙１２２、１２３を実質的に２つの端壁１２０、１２１の各々の中央に形成できる。レセプタクル１２４は２つの側壁１１４、１１５及び２つの端壁１２０、１２１によって形成される。中心突起物１２６をＥＲ形磁心１１０のレセプタクル１２４の中心に配置し、ＥＲ形磁心１１０のベース１１２から上向きに伸ばすことができる。中心突起物１２６は２つの側壁１１４、１１５及び２つの端壁１２０、１２１の高さとほぼ同じ高さまで伸びるか、またはその高さは２つの側壁１１４、１１５及び２つの端壁１２０、１２１の高さより小さい。このようにして、中心突起物１２６は予形成コイル１３０の内周１３２の中へ伸びて、予形成コイル１３０をＥＲ形磁心１１０に対して固定された事前に定められた中心位置に保持する。ＥＲ形磁心はこの実施形態においては対称形磁心構造を持つものとして説明されているが、ＥＲ形磁心は、典型的な実施形態の範囲及び思想から逸脱することなく、非対称形磁心構造を持つことができる。

【0018】

予形成されたコイル１３０は、１つまたはそれ以上の巻きを有するコイル及び２つの端子１３４、１３６またはリードを有する。端子は相互から１８０度の角度で予形成コイル１３０から伸びる。２つの端子１３４、１３６は、予形成コイル１３０から外向きに伸び、その後上向きに伸び、その後予形成コイル１３０に向かって内向きに戻る。それによって、各々Ｕ形を形成する。予形成コイル１３０は予形成コイル１３０の内周１３２を画定する。中心突起物１２６が予形成コイル１３０の内周１３２の中に伸びるように、予形成コイル１３０の構成は、中心突起物１２６を介して予形成コイル１３０をＥＲ形磁心１１０に結合するように設計される。予形成コイル１３０は銅から製造され、ニッケル及びスズでメッキされる。予形成コイルは銅から作られ、ニッケル及びスズメッキを施されるが、本発明の範囲及び思想から逸脱することなく、金メッキ及びはんだ付けを含めて（これに限定されない）他の適切な導電性材料を予形成コイル１３０及び（または）２つの端子１３４、１３６の製造に利用できる。さらに、予形成コイル１３０はこの実施形態において使用できる１つのタイプの巻線として示されているが、本発明の範囲及び思想から逸脱することなく、他のタイプの巻線を利用できる。さらに、この実施形態は予形成コイル１３０を利用するが、本発明の範囲及び思想から逸脱することなく、半予形成巻線及び非予形成巻線も使用できる。さらに、端子１３４、１３６は特定の構成で記述されているが、本発明の範囲及び思想から逸脱することなく、別の構成を端子に使用できる。さらに、本発明の範囲及び思想から逸脱することなく、予形成コイル１３０の形状を円形、正方形、長方形またはその他の形状にすることができる。予形成コイル１３０または巻線の形状に合わせて２つの側壁１１４、１１５及び２つの端壁１２０、１２１の内面を構成できる。コイル１３０が複数の巻きを持つ場合、巻きの間の絶縁が必要な場合がある。絶縁をコーティングまたは巻きの間に配置できる他のタイプの絶縁材とすることができる。

【0019】

Ｉ形磁心１５０は概略的に正方形または長方形であり、実質的にＥＲ形磁心１１０のフットプリントに一致する。Ｉ形磁心１５０は、２つの対向する端部１５２、１５４を有し、各端部１５２、１５４はそれぞれ端子１３４、１３６の端部を収容する凹部１５３、１５５を有する。凹部１５３、１５５は、端子１３４、１３６の端部の幅と比較してほぼ同じまたは僅かに大きい幅を有する。

【0020】

典型的な実施形態において、ＥＲ形磁心１１０及びＩ形磁心１５０は、両方ともアモルファス粉末磁心材料から製造される。いくつかの実施形態によれば、アモルファス粉末磁心材料は、鉄を主原料とするアモルファス粉末磁心材料である。鉄を主原料とするアモルファス粉末磁心材料の一例は約８０％の鉄と２０％の他の成分を含む。別の実施形態によれば、アモルファス粉末磁心材料は、コバルトを主原料とするアモルファス粉末磁心材料である。コバルトを主原料とするアモルファス粉末磁心材料の一例は約７５％のコバルトと２５％の他の成分を含む。さらに別の実施形態によれば、アモルファス粉末磁心材料はナノアモルファス粉末磁心材料である。

【0021】

この材料は、分散間隙構造を備え、結合材料は、製造された鉄を主原料とするアモルファス粉末材料内において間隙として作用する。典型的な材料は韓国ソウルのＡｍｏｓｅｎｓｅによって製造され、製品番号ＡＰＨｘｘ（先進的粉末磁心）として販売される。ここで、ｘｘは材料の有効透磁率を表す。例えば、材料の有効透磁率が６０である場合、部品番号はＡＰＨ６０である。この材料は高電流パワーインダクタ用に使用できる。さらに、この材料は、インダクタ１００の異常な加熱を生じることなく、一般に約１ＭＨｚから約２ＭＨｚの範囲の高い作動周波数で使用できる。この材料は、このように高い周波数範囲に使用できるが、本発明の範囲及び思想から逸脱することなく、もっと低い及び高い周波数に使用できる。アモルファス粉末磁心材料は、より高い飽和磁束密度、より低いヒステリシス磁心損失（hysteresis core loss）、より広い作動周波数範囲、より広い作動温度範囲、より良い熱放散及びより高い有効透磁率を与えることができる。さらに、この材料はより低い損失の分散間隙材料を与えることができ、それによって出力及びエネルギー密度を最大化することができる。一般に、成形磁心の有効透磁率はプレス密度の問題のせいであまり高くはない。しかし、成形磁心にこの材料を使うことによって、以前よりずっと高い有効透磁率を得ることができる。また、ナノアモルファス粉末材料は、鉄を主原料とするアモルファス粉末材料の透磁率に比べて最高３倍の透磁率を可能にする。

【0022】

図１に示すように、ＥＲ形磁心１１０及びＩ形磁心１５０はアモルファス粉末材料からプレス成形されて、ソリッド成形磁心を形成する。ＥＲ形磁心１１０をプレスすると、前述のように予形成コイル１３０はＥＲ形磁心１１０に結合される。予形成コイル１３０の端子１３４、１３６は２つの端壁１２０、１２１の間隙１２２、１２３を貫通して伸びる。次に、Ｉ形磁心１５０は、端子１３４、１３６の端部がそれぞれＩ形磁心１５０の凹部１５３、１５５内部で結合されるように、ＥＲ形磁心１１０及び予形成コイル１３０に結合される。ＥＲ形磁心１１０、予形成コイル１３０及びＩ形磁心１５０はその後一緒にプレス成形されて、ＥＲ−Ｉ形インダクタ１００を形成する。Ｉ形磁心１５０は２つの対向する端部１５２、１５４に形成される凹部１５３、１５５を持つものとして図示されるが、Ｉ形磁心の凹部は、本発明の範囲及び思想から逸脱することなく省略できる。また、Ｉ形磁心１５０は対称形として図示されるが、本発明の範囲及び思想から逸脱することなく、下に説明するように、ミス防止手段（mistake proofing；ポカよけ）を有するＩ形磁心を含めて非対称形のＩ形磁心を使用できる。

【0023】

図２は、典型的な実施形態による製造工程の複数の段階におけるＵ−Ｉ形磁心を有するパワーインダクタの斜視図を示す。この実施形態において、パワーインダクタ２００は、Ｕ形磁心２１０、予形成クリップ２３０及びＩ形磁心２５０を備える。本明細書において使用される場合、Ｕ形磁心２１０は２つの側面２１２、２１４及び２つの端面２１６、２１８を有し、２つの側面２１２、２１４は巻線またはクリップ２３０の方向に対して平行であり、２つの端面２１６、２１８は巻線またはクリップ２３０の方向に直交する。さらに、Ｉ形磁心２５０は、２つの側面２５２、２５４及び２つの端面２５６、２６０を有し、２つの側面２５２、２５４は巻線またはクリップ２３０の方向に対して平行であり、２つの端面２５６、２６０は巻線またはクリップ２３０の方向に直交する。この実施形態によれば、Ｉ磁心２５０はポカよけ式Ｉ形磁心２５０になるように修正されている。ポカよけ式Ｉ形磁心２５０は、ポカよけ式Ｉ形磁心２５０の底部２５１の一方の側面２５２においてそれぞれ２つの平行の端面２５６、２６０から除去部２５７、２６１を有し、ポカよけ式Ｉ形磁心２５０の対向する側面２５４においてそれぞれ同じ２つの平行する端面２５６、２６０から非除去部２５８、２６２を有する。

【0024】

予形成クリップ２３０は２つの端子２３４、２３６またはリードを有する。除去部２５７、２６１に予形成クリップ２３０を配置しかつ予形成クリップ２３０がそれ以上動かなくなるまで予形成クリップ２３０を非除去部２５８、２６２へ向けてスライドさせることによって、端子をポカよけ式Ｉ形磁心２５０の周りに結合できる。予形成クリップ２３０は、製造工程においてメッキの屈曲及び割れが大幅に減少するので、非予形成クリップに比べてより良好なＤＣＲ制御を可能にする。ポカよけ式Ｉ形磁心２５０は、Ｕ形磁心２１０をポカよけ式Ｉ磁心２５０に迅速に、容易にかつ正確に結合できるように、予形成クリップ２３０を適切に位置決めできるようにする。図２に示すように、ポカよけ式Ｉ形磁心２５０の底部２５１のみがポカよけを行う。この実施形態においてはポカよけ式Ｉ形磁心２５０の底部２５１のみがポカよけを行うが、典型的な実施形態の範囲及び思想から逸脱することなく、単独でまたは他の面と組合せで別の面がポカよけを行うことができる。例えば、図２に示すようにＩ形磁心２５０の底部２５１だけでなく、Ｉ形磁心の対向する端面２５６、２６０のみにまたは対向する端面２５６、２６０及び底部２５１にポカよけを配置できる。さらに、別の実施形態によればポカよけなしにＩ形磁心２５０を形成することができる。

【0025】

予形成クリップ２３０は銅から製造され、ニッケル及びスズでメッキされる。予形成クリップ２３０は銅から作られニッケル及びスズメッキを施されるが、本発明の範囲及び思想から逸脱することなく、金メッキ及びはんだ付けを含めて（これに限定されない）他の適切な導電性材料用を予形成クリップ２３０及び（または）２つの端子２３４、２３６の製造に利用できる。さらに、この実施形態においては予形成クリップ２３０が使用されるが、本発明の範囲及び思想から逸脱することなく、クリップ２３０を部分的に予形成するかまたは予形成しなくてもよい。さらに、この実施形態においては予形成クリップ２３０が示されているが、本発明の範囲及び思想から逸脱することなく任意の形態の巻線を使用できる。

【0026】

ポカよけ式Ｉ形磁心２５０の除去部２５７、２６１の寸法は、本発明の範囲及び思想から逸脱することなくそれぞれ図３Ａ及び図３Ｂに関連して説明する対称形Ｕ形磁心または非対称形Ｕ形磁心を利用できるように定められる。Ｕ形磁心２１０の寸法は、ポカよけ式Ｉ形磁心２５０の幅と実質的に同じ幅及びポカよけ式Ｉ形磁心２５０の長さと実質的に同じ長さを持つように定められる。Ｕ形磁心２１０の寸法は上記のように図示されているが、本発明の範囲及び思想から逸脱することなく寸法を変更できる。

【0027】

図３Ａは、典型的な実施形態による対称形Ｕ形磁心の斜視図を示す。対称形Ｕ形磁心３００は１つの面３１０及びその反対面３２０を有し、１つの面３１０は実質的に平面であり、反対面３２０は第一脚３２２、第二脚３２４及び第一脚３２２と第二脚３２４との間に形成されるクリップ溝３２６を有する。対称形Ｕ形磁心３００において、第一脚３２２の幅は第二脚３２４の幅と実質的に等しい。対称形Ｕ形磁心３００はＩ形磁心に結合され、予形成クリップ２３０の一部はクリップ溝３２６内部に配置される。特定の典型的な実施形態によれば、予形成クリップ２３０の端子２３４、２３６はＩ形磁心２５０の底部２５１に結合される。しかし、別の典型的な実施形態においては、予形成クリップ２３０の端子２３４、２３６をＵ形磁心３００の１つの面３１０に結合できる。

【0028】

図３Ｂは、典型的な実施形態による非対称形Ｕ形磁心の斜視図を示す。非対称形Ｕ形磁心３５０は１つの面３６０及びその反対面３７０を有し、１つの面は実質的に平面であり、反対面３７０は第一脚３７２、第二脚３７４及び第一脚３７２と第二脚３７４との間に形成されるクリップ溝３７６を有する。非対称形Ｕ形磁心３５０において、第一脚３７２の幅は第二脚３７４の幅と実質的に等しくない。この非対称形Ｕ磁心３５０はＩ形磁心２５０に結合され、予形成クリップ２３０の一部はクリップ溝３７６内部に配置される。特定の典型的な実施形態によれば、予形成クリップ２３０の端子２３４、２３６はＩ形磁心２５０の底部２５１に結合される。しかし、別の実施形態において、予形成クリップ２３０の端子２３４、２３６をＵ形磁心３５０の１つの面に結合できる。非対称形Ｕ形磁心３５０を使用する１つの理由は、磁気経路全体でより均等の磁束密度分布を与えることである。

【0029】

典型的な実施形態において、Ｕ形磁心２１０及びＩ形磁心２５０は両方ともアモルファス粉末磁心材料から製造される。これはＥＲ形磁心１１０及びＩ形磁心１５０に関連して上に説明したのと同じ材料である。いくつかの実施形態によれば、アモルファス粉末磁心材料は、鉄を主原料とするアモルファス粉末磁心材料である。さらに、この磁心材料にナノアモルファス粉末材料を使用できる。図２に示すように、予形成クリップ２３０はＩ形磁心２５０に結合され、Ｕ形磁心２１０は、予形成クリップ２３０がＵ形磁心２１０のクリップ溝内に配置されるようにＩ形磁心２５０及び予形成クリップ２３０に結合される。Ｕ形磁心２１０は、Ｕ形磁心３１０として示される対称形でもＵ形磁心３５０として示される非対称形でもよい。次にＵ形磁心２１０、予形成クリップ２３０及びＩ形磁心２５０を一緒にプレス成形して、ＵＩ形インダクタ２００を形成する。プレス成形は、予形成クリップ２３０の周りに磁心２１０、２５０を型成形（form mould）することによって、概略的に予形成クリップ２３０と磁心２１０、２５０との間に在る物理的間隙を除去する。

【0030】

図４は、典型的な実施形態によるビーズ形磁心（bead core）を有するパワーインダクタの斜視図を示す。この実施形態において、パワーインダクタ４００はビーズ形磁心４１０及び半予形成クリップ４３０を備える。本明細書において使用される場合、ビーズ形磁心４１０は２つの側面４１２、４１４及び２つの端面４１６、４１８を有し、２つの側面４１２、４１４は巻線またはクリップ４３０に対して平行であり、２つの端面４１６、４１８は巻線またはクリップ４３０に直交する。

【0031】

典型的な実施形態において、ビーズ形磁心４１０は、ＥＲ形磁心１１０及びＩ形磁心１５０に関連して上で説明したのと同じ材料であるアモルファス粉末磁心材料から製造される。いくつかの実施形態によれば、アモルファス粉末磁心材料は鉄を主原料とするアモルファス粉末磁心材料である。さらに、この磁心材料としてナノアモルファス粉末材料も使用できる。

【0032】

半予形成クリップ４３０は、対向する２つの端面４１６、４１８に２つの端子またはリード４３４、４３６を備えており、ビーズ形磁心４１０内部中央に半予形成クリップ４３０の一部を通過させ、２つの端子４３４、４３６をビーズ形磁心４１０の２つの端面４１６、４１８の周りに巻き付けることによって、半予形成クリップをビーズ形磁心４１０に結合できる。半予形成クリップ４３０は、製造工程においてメッキ部の曲げ及び割れが大幅に減少するので、非予形成クリップと比べてより良好なＤＣＲ制御が得られる。

【0033】

半予形成クリップ４３０は銅から製造されて、ニッケル及びスズでメッキされる。半予形成クリップ４３０は銅で作られニッケル及びスズのメッキを施されるが、本発明の範囲及び思想から逸脱することなく、金メッキ及びはんだ付けを含めて（これに限定されない）他の適切な導電性材料を半予形成クリップ４３０の製造に利用できる。さらに、この実施形態においては半予形成クリップ４３０が使用されるが、本発明の範囲及び思想から逸脱することなくクリップ４３０を予形成しなくてもよい。さらに、この実施形態においては半予形成クリップ４３０が示されているが、本発明の範囲及び思想から逸脱することなく任意の形態の巻線を使用できる。

【0034】

図４に示すように、半予形成クリップ４３０は、ビーズ形磁心４１０内部に半予形成クリップ４３０の一部を通過させ、２つの端子４３４、４３６をビーズ形磁心４１０の２つの端面４１６、４１８の周りに巻き付けることによって、ビーズ形磁心４１０に結合される。いくつかの実施形態において、ビーズ形磁心４１０の底部４５０の１つの側面４１２に除去部４４０及びビーズ形磁心４１０の反対側４１４に非除去部４４２を持つようにビーズ形磁心４１０を変更できる。端子４３４、４３６が除去部４４２内部に位置するように半予形成クリップ４３０の２つの端子４３４、４３６をビーズ形磁心４１０の底部４５０に配置できる。ビーズ形磁心は除去部と非除去部を持つように図示されているが、本発明の範囲及び思想から逸脱することなく、除去部を省略するようにビーズ形磁心を形成することができる。

【0035】

典型的な実施形態によれば、まずアモルファス粉末磁心材料をシートに形成し、その後半予形成クリップ４３０の周りにこれを包むまたは巻き付けることができる。半予形成クリップ４３０の周りにアモルファス粉末磁心材料を巻いたら、アモルファス粉末磁心材料と半予形成クリップ４３０を高圧でプレスすることによって、パワーインダクタ４００を形成できる。プレス成形は、半予形成クリップ４３０の周りにビーズ形磁心４１０を型成形することによって、概略的に半予形成クリップ４３０とビーズ形磁心４１０との間に在る物理的間隙を除去する。

【0036】

別の典型的な実施形態によれば、アモルファス粉末磁心材料及び半予形成クリップ４３０は、アモルファス粉末磁心材料が半予形成クリップ４３０の少なくとも一部を取り囲むように、型（図示せず）内部に配置される。その後、アモルファス粉末磁心材料と半予形成クリップ４３０を高圧でプレスすることによって、パワーインダクタを形成できる。プレス成形は、ビーズ形磁心４１０を半予形成クリップ４３０の周りに型成形することによって、概略的に半予形成クリップ４３０とビーズ形磁心４１０との間に在る物理的間隙を除去する。

【0037】

さらに、上記のインダクタを形成するために別の方法を使用できる。第一の別の方法において、アモルファス粉末磁心材料を高圧でプレスし、その後巻線をビーズ形磁心に結合し、さらにその後ビーズ形磁心と追加のアモルファス粉末磁心材料の少なくとも一部との間に巻線が配置されるようにビーズ形磁心に追加のアモルファス粉末磁心材料を加えることによって、ビーズ形磁心を形成できる。その後、ビーズ形磁心、巻線及び追加のアモルファス粉末磁心材料を一緒に高圧でプレスして、この実施形態において説明されるパワーインダクタを形成する。第二の別の方法において、アモルファス粉末磁心材料を高圧でプレスし、その後２つの別個の成形磁心の間に巻線を配置し、その後追加のアモルファス粉末磁心材料を加えることによって、２つの別個の成形磁心を形成できる。その後２つの別個の成形磁心、巻線及び追加のアモルファス粉末材料を一緒に高圧でプレスして、この実施態様において説明されるパワーインダクタを形成する。第三の別の実施形態において、射出成形を使用してアモルファス粉末磁心材料及び巻線を一緒に成形できる。この実施形態においてはビーズ形磁心について説明するが、典型的な実施形態の範囲及び思想から逸脱することなく他の成形磁心を利用できる。

【0038】

図５は、典型的な実施形態による単一構造として形成された複数のＵ形磁心を有するパワーインダクタの斜視図を示す。この実施形態において、パワーインダクタ５００は、単一構造５０５として形成された４つのＵ形磁心５１０、５１５、５２１、５２５及び４つのクリップ５３０、５３２、５３４、５３６を備える。各クリップ５３０、５３２、５３４、５３６はそれぞれＵ形磁心５１０、５１５、５２０、５２５の１つに結合され、各クリップ５３０、５３２、５３４、５３６は予形成されない。本明細書において使用される場合、インダクタ５００は２つの側面５０２、５０４及び２つの端面５０６、５０８を有し、２つの側面５０２、５０４は巻線またはクリップ５３０、５３２、５３４、５３６に対して平行であり、２つの端面５０６、５０８は巻線またはクリップ５３０、５３２、５３４、５３６に直交する。４つのＵ形磁心５１０、５１５、５２０、５２５及び４つのクリップ５３０、５３２、５３４、５３６が単一の構造５０５を形成するように図示されるが、本発明の範囲及び思想から逸脱することなく、もっと多数または少数のＵ形磁心とこれに対応する数のクリップを使用して単一の構造を形成できる。

【0039】

典型的な実施形態において、磁心材料は鉄を主原料とするアモルファス粉末磁心材料から製造される。これは、ＥＲ形磁心１１０及びＩ形磁心１５０に関連して上で説明したのと同じ材料である。さらに、この磁心材料としてナノアモルファス粉末材料も使用できる。

【0040】

各クリップ５３０、５３２、５３４、５３６は対向する端面に２つの端子またはリード５４０（図示せず）、５４２を有する。Ｕ形磁心５１０、５１５、５２０、５２５の各々の内部中心にクリップ５３０、５３２、５３４、５３６の一部を通過させ、インダクタ５００の２つの端面５０６、５０８の周りに各クリップ５３０、５３２、５３４、５３６の２つの端子５４０（図示せず）、５４２を巻き付けることによって、各クリップをＵ形磁心５１０、５１５、５２０、５２５の各々に結合できる。

【0041】

クリップ５３０、５３２、５３４、５３６は銅から製造されて、ニッケル及びスズでメッキされる。クリップ５３０、５３２、５３４、５３６は銅から作られてニッケル及びスズのメッキを施されるが、本発明の範囲及び思想から逸脱することなく、金メッキ及びはんだ付けを含めて（これに限定されない）他の適切な導電性材料をクリップの製造に利用できる。また、この実施形態においてはクリップ５３０、５３２、５３４、５３６が示されているが、本発明の範囲及び思想から逸脱することなく他の形態の巻線を使用できる。

【0042】

図５に示すように、クリップ５３０、５３２、５３４、５３６は、Ｕ形磁心５１０、５１５、５２０、５２５の各々の内部にクリップ５３０、５３２、５３４、５３６の各々の一部を通過させ、インダクタ５００の２つの端面５０６、５０８の周りに各予形成クリップ５３０、５３２、５３４、５３６の２つの端子５４０（図示せず）、５４２を巻き付けることによって、Ｕ形磁心５１０、５１５、５２０、５２５に結合される。

【0043】

典型的な実施形態によれば、まず、アモルファス粉末磁心材料をシートに形成して、その後クリップ５３０、５３２、５３４、５３６の周りにこれを巻き付けることができる。クリップ５３０、５３２、５３４、５３６の周りにアモルファス粉末磁心材料を巻き付けたら、アモルファス粉末磁心材料とクリップ５３０、５３２、５３４、５３６を高圧でプレスすることによって、単一構造５０５として形成された複数のＵ形磁心５１０、５１５、５２０、５２５を有するＵ形インダクタ５００を形成することができる。プレス成形は、クリップ５３０、５３２、５３４、５３６の周りに磁心５１０、５１５、５２０、５２５を型成形することによって、概略的にクリップ５３０、５３２、５３４、５３６と磁心５１０、５１５、５２０、５２５との間に在る物理的間隙を除去する。

【0044】

別の典型的な実施形態によれば、アモルファス粉末磁心材料がクリップ５３０、５３２、５３４、５３６の少なくとも一部を取り囲むように、アモルファス粉末磁心材料及びクリップ５３０、５３２、５３４、５３６を型（図示せず）内部に配置する。その後、アモルファス粉末磁心材料とクリップ５３０、５３２、５３４、５３６を高圧でプレスすることによって、単一構造５０５として形成された複数のＵ形磁心５１０、５１５、５２０、５２５を有するＵ形インダクタ５００を形成できる。プレス成形は、クリップ５３０、５３２、５３４、５３６の周りに磁心５１０、５１５、５２０、５２５を型成形することによって、概略的にクリップ５３０、５３２、５３４、５３６と磁心５１０、５１５、５２０、５２５との間に在る物理的間隙を除去する。

【0045】

さらに、上記のインダクタを形成するために別の方法を使用できる。第一の別の方法において、アモルファス粉末磁心材料を高圧でプレスし、その後複数の巻線を複数のＵ形磁心の各々に結合し、さらにその後複数の巻線が複数のＵ形磁心と追加のアモルファス粉末磁心材料の少なくとも一部との間に配置されるように複数のＵ形磁心に追加のアモルファス粉末磁心材料を加えることによって、複数のＵ形磁心を一緒に形成できる。その後、複数のＵ形磁心、複数の巻線及び追加のアモルファス粉末磁心材料を一緒に高圧でプレスして、この実施形態において説明されるパワーインダクタを形成する。第二の別の方法において、アモルファス粉末磁心材料を高圧でプレスし、その後２つの別個の成形磁心の間に複数の巻線を配置し、その後追加のアモルファス粉末磁心材料を加えることによって、２つの別個の成形磁心を形成できる。別個の各成形磁心は一緒に結合された複数の成形磁心を有する。その後、２つの別個の成形磁心、複数の巻線及び追加のアモルファス粉末材料を一緒に高圧でプレスして、この実施態様において説明されるパワーインダクタを形成する。第三の別の実施形態において、射出成形を使用して、アモルファス粉末磁心材料と複数の巻線を一緒に成形できる。この実施形態においては複数のＵ形磁心について説明するが、典型的な実施形態の範囲及び思想から逸脱することなく他の形状の磁心を利用できる。

【0046】

さらに、基板（図示せず）上の回路接続に基づいてまた用途に応じて、複数のクリップ５３０、５３２、５３４、５３６を相互に並列にまたは直列に接続できる。さらに、多相例えば３相及び４相の電流に対処するようにこれらのクリップ５３０、５３２、５３４、５３６を設計できる。

【0047】

いくつかの実施形態を開示したが、本発明は、他の実施形態の教示に基づいて１つの実施形態に加えられる修正を含むものと想定される。

【0048】

本発明は特定の実施形態に関連して説明されているが、これらの説明は限定的意味を成すことを意図していない。開示された実施形態の様々な修正及び本発明の別の実施形態は、本発明の説明を参照すれば当業者には明白になる。本発明の目的を実現する目的で修正するためまたは他の構造を設計するための土台として開示された概念及び特定の実施形態を容易に利用できることが、当業者には分かるはずである。また、このような同等の構成は特許請求の範囲に示される本発明の思想及び範囲から逸脱しないことも、当業者には分かるはずである。したがって、特許請求の範囲は、本発明の範囲に属する修正または実施形態を包含するものと想定される。
（付記１）軟磁性のアモルファス粉末材料から製造された第一成形磁心と、
軟磁性のアモルファス粉末材料から製造された第二成形磁心と、
第一リードと、第二リードと、前記第一リードと前記第二リードとの間にある巻線部とを含むよう予め形成される予形成された電導性の巻線クリップであって、前記巻線クリップの前記巻線部と前記第一リード及び第二リードとは前記第一成形磁心及び第二成形磁心の何れか一方の周りにより曲げられることなく且つ前記第一リード及び第二リードを形作るのではなく、前記巻線クリップの前記巻線部は前記第一成形磁心と第二成形磁心との間を延び、前記第一リード及び第二リードは前記第一成形磁心及び前記第二成形磁心の外側まで延びる、予形成された電導性の巻線クリップと、を備え、
前記第一成形磁心と前記第二成形磁心と前記巻線クリップとの接面が互いに係合する面においてプレスされ、それにより、前記巻線部と、前記第一成形磁心及び前記第二成形磁心の前記軟磁性のアモルファス粉末材料、すなわち前記第一成形磁心及び前記第二成形磁心の対向面との間の如何なる分離を取り除き、
前記第一成形磁心及び第二成形磁心の対向面の間に物理的な間隔がなく、
前記軟磁性のアモルファス粉末材料がナノアモルファス粉末材料である、ことを特徴とする、電磁石要素。
（付記２）
前記軟磁性のナノアモルファス粉末材料が鉄を主原料とするナノアモルファス粉末材料であることを特徴とする、付記１に記載の電磁石要素。
（付記３）
軟磁性のアモルファス粉末材料から製造された第一成形磁心であって、上面と底面とを有する第一成形磁心と、
軟磁性のアモルファス粉末材料から製造された第二成形磁心であって、上面と底面とを有する第二成形磁心と、
第一リードと、第二リードと、前記第一リードと前記第二リードとの間にある巻線部とを備える予形成された電導性の巻線クリップであって、前記巻線クリップの前記巻線部と前記第一リード及び前記第二リードとが前記第一成形磁心の周りで曲げられることなく、前記巻線クリップの前記巻線部が前記第一成形磁心の前記上面と前記第二成形磁心の前記底面との間を延び、前記第一リードと前記第二リードとが前記第一成形磁心の底面で延びるよう予め完全に形成される、電導性巻線クリップと、を備え、
前記第一成形磁心の前記上面と、前記第二成形磁心の前記底面とが、互いに係合する面でプレスされ、前記巻線クリップと係合する面でプレスされ、それにより、前記第一成形磁心及び前記第二成形磁心の軟磁性のアモルファス粉末材料で前記巻線部を完全に取り囲み、前記軟磁性のアモルファス粉末材料と前記巻線部の如何なる部分との間に間隔がなく、それにより、前記第一成形磁心の前記上面と前記第二成形磁心の前記底面との間に間隔がなくなり、
前記第一成形磁心及び第二成形磁心のうち少なくとも一方は、軟磁性のナノアモルファス粉末材料から形成される、ことを特徴とする電磁石要素。
（付記４）
前記第一成形磁心と前記第二成形磁心とのうち少なくとも一方は、鉄を主原料とするナノアモルファス粉末材料から形成されることを特徴とする、付記３に記載の電磁石要素。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】