インダクタの種類を徹底解説：包括的ガイド

インダクタは大型で動作が遅いというイメージがあります。そのため、一部のホビイストは避けがちです—特に初心者の場合。しかし、インダクタは重要な受動部品であり、学ぶ価値があります。また、すべてのインダクタが不柔軟で扱いにくいわけではなく、プリント基板にとって最も重要な電子部品の一つになり得ます。しかしまず、どのタイプのインダクタがあなたのプロジェクトに最適かを知る必要があります。

インダクタの種類

インダクタは様々な形状とサイズがあります。このセクションでは、利用可能なすべてのインダクタの種類を探り、特徴、用途、構造について説明します。

結合インダクタ

構造

結合インダクタは理想的なトランスと励磁インダクタンスを持つインダクタで構成され、これら2つのコンポーネントが結合インダクタを形成します。ほとんどのインダクタと同様に、結合インダクタは励磁インダクタンスコンポーネントを使用してエネルギーを蓄え、トランスでそれを転送します。しかし、両方のコイルは相互インダクタンス/誘導という現象を通じて全体的な電磁透磁率を高めます。

用途

結合インダクタは通常、以下のような昇降圧DC-DCコンバータで使用されます：

• 単一端一次インダクタコンバータ
• フライバックコンバータ
• Ćukコンバータ

仕様例

• コア体積: 0.121リットル
• ギャップ長:
  • 側面: 0 mm
  • 中央: 26.6 mm
• 総重量: 910g

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空気芯インダクタ

構造

空気芯インダクタは最も一般的なインダクタタイプの一つです。セラミックコアを使用することが多く、したがって通常セラミックコアインダクタと呼ばれます。ただし、空気インダクタはコアレスの場合もあります。

それでも、セラミック非磁性コア空気インダクタが好まれます。これはセラミックコアがインダクタの形状を与え、それを支えるためです。また、セラミックは熱膨張係数が低いため、コイル使用時に高い安定性を提供する理想的な材料です。セラミックが最も普及したコア材料の一つであることは驚くことではありません。

また、セラミックには磁性がありません。したがって、透磁率はゼロで、残留エネルギーを蓄えたり、コンポーネントの全体的なインダクタンスに干渉したりしません。製造工程では、メーカーはインダクタをワックスやワニスに浸してさらに安定化させます。このプロセスはコアレス空気インダクタにとって不可欠です。

用途

空気芯インダクタはテレビなどの高周波用途に使用できます。その他の注目すべき用途には：

• 段間結合
• 20 Hz〜1 MHzの低周波用途
• RFおよびIF調整コイル
• フィルタ回路

仕様例

• 動作温度: -40°C 〜 125°C
• 許容差: ±2%、5%、10%
• 範囲: 1.65nH 〜 538nH
• 直流抵抗: 0.4 Ω
• 線ゲージ: 18 AWG

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積層コアインダクタ

構造

メーカーはこれらのインダクタのコアを、積層板を互いに重ねて構築します。これらの積層板を構成する材料は、インダクタの仕様と目的に依存します。したがって、異なる厚さを持つ多様な材料で構成される可能性があります。

しかし、積層板は鋼ベースである傾向があり、それらの間に絶縁材料を備えています。したがって、メーカーはこれらの積層板を磁界に平行に配置して渦電流損失を防止しなければなりません。また、積層コアインダクタの他の重要なコンポーネントには、ボビンに巻かれたコイルが含まれます。

用途

通常、積層インダクタはトランスで使用されます。しかし、以下のような幅広い用途でも使用できます：

• ラインフィルタ
• ノイズフィルタ
• フィルタチョーク
• 電気自動車用充電器/コンバータ

仕様例

• 直流電流範囲: 1.0 ADC 〜 200 ADC
• インダクタンス範囲: 0.12 mH 〜 100 mH
• 動作温度: 最大 130°C

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フェライトコアインダクタ

構造

見た目では、フェライトはセラミック材料に似ています。しかし、セラミックとは異なり、フェライトはフェロ磁性材料（強磁性）です。これは磁界中で磁化され、磁界が除去された後もこの磁気を保持することを意味します。

したがって、高い電磁透磁率と磁束への低いリラクタンスパスを持ちます。コア材料が酸化鉄で構成されているため、鉄心インダクタと呼ぶこともあります。

フェライトコアには2種類あります：

• 軟フェライト: 一時的にのみ電磁気を保持します。したがって、磁界が後退するとフェライトは磁気を失います。したがって、磁気極性を反転できます。したがって、一時磁石または過渡磁石と呼ばれることが多いです。
• 硬フェライト: 最大180°Cの温度で動作できる密度が高く頑丈な材料。しかし、軟フェライトとは異なり、磁界が除去された後も磁気を保持します。したがって、永久磁石と呼ばれます。

用途

フェライトコアインダクタは以下の用途で使用できます：

• π型フィルタ
• スイッチング回路
• 様々な周波数範囲

仕様例

• インダクタンス: 1400±25% nH
• 動作周波数範囲: ≥ 150 kHz
• 動作温度: -25°C 〜 ±180°C
• 重量: 1.4g 〜 27.6g

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トロイダルコアインダクタ

トロイダルコアインダクタはトロイドをコアとして使用します。したがって、このリストのほとんどのインダクタタイプが本体に使用される材料に基づいて名前が付けられているのに対し、トロイダルは材料よりもコアの形状を指します。

トロイドはドーナツ形状の構造—中央に穴のある円形です。したがって、インダクタ用トロイドは様々なサイズと材料があります。したがって、フェライト材料やKool Mµなどの粉末コア製品を使用したトロイダルベースのインダクタを見つけることができます。

異なる材料がある理由は、それらが異なる周波数とインダクタンス値で異なる挙動を示すためです。それでも、材料に関わらず、トロイダルコアインダクタの他のインダクタタイプに対する最大の利点は、電磁干渉（EMI）が低いことです。

自宅でトロイダルコアインダクタを作成できますが、製造工程では特別な巻線整合が必要です。

用途

トロイダルコアインダクタの用途には以下が含まれる場合があります：

• 電源装置
• 電子回路
• アナログ回路
• 通信システム
• 医療機器

仕様例

• 材料タイプ:
  • モリパーマロイ粉末
  • ハイフラックス（ニッケル鉄合金粉末）
  • Kool Mµ（鉄、アルミニウム、シリコン合金粉末）
  • XFlux（シリコン鉄合金粉末）
  • Kool Mµ Max（鉄、シリコン、アルミニウム合金）
• 透磁率: 14 〜 300 H/m
• 飽和: 0.7 〜 1.6T

交流コア損失: 低〜高

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ボビンインダクタ

ボビンは糸、テープ、または銅コイルを巻き付ける円筒形の材料です。再び、名前は材料自体ではなく材料の形状を表しています。したがって、このタイプのインダクタをドラムコアインダクタと呼ぶこともあります。

コイルをドラムに巻いた後、収縮チューブを使用して本体に固定します。ボビンは様々な形状と材料タイプがあります。例えば、フェロ磁性材料、粉末鉄、ニッケル鉄合金で構成される場合があります。

用途

ボビンベースのインダクタは主に実装プリント基板で使用されます。その他のインダクタンス用途には：

• 電源アダプタ
• π型フィルタ
• フィルタ回路
• スイッチング電源回路

仕様例

• 材料タイプ:
  • ニッケル鉄合金
  • コバルト合金
  • 粉末鉄とニッケル
  • フェライト

標準インダクタンス: ±10%

フォームファクタ: 縦型と横型

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アキシャル固定インダクタ

構造

アキシャルインダクタは抵抗器によく似ており、したがってカラーリングインダクタと呼ばれることもあります。しかし、多くの場合、ミニチュア湾曲ボビンのようなフェライト材料に薄いコイルが巻かれています。コイルをコアに巻いた後、両端にリード線を接続します。次に、緑色のセラミックまたはプラスチック絶縁材でモールドします。最後に、電子工業会（EIA）の仕様と基準に従ってリング/バンドでマークします。

これらのリングにより、インダクタの値またはインダクタンスを判別できます。通常、4リングまたは5リングインダクタとして見つかります。ただし、インダクタの値を計算するには、EIAカラーシートを参照してください。

用途

アキシャルインダクタは一般的に高周波インダクタです。そのサイズと一般的な堅牢性により、以下のような様々な用途に使用できます：

• 回路基板
• RF用途
• 共振回路
• 昇降圧コンバータ
• 電気回路の電流流れの正常化
• フィルタ回路およびその他の設計

仕様例

• 動作温度: -55°C 〜 ±105°C
• インダクタ製品タイプ:
  • 汎用インダクタ
  • RFインダクタ
  • パワーインダクタ
• コイルおよび材料タイプ:
  • チョーク（パワー、RF、ハッシュ、HF）
  • モールド
  • ワイヤー巻き
  • RFIコイル
• インダクタンス範囲: 1 nH 〜 680 mH
• 許容差: 1% 〜 20%
• 最大直流範囲: 2 mA 〜 188 A
• 直流抵抗範囲: 35 µΩ 〜 1.2 kΩ

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多層チップインダクタ

構造

名前が示すように、多層チップインダクタは複数の層で構成されます。これらの層は通常、セラミック誘電体材料の上にフェロ磁性材料で構成されます。さらに、メーカーは金属ペーストを使用してこれらのフェロ磁性シートに誘導コイルを印刷します。

メーカーがこれらの層を正しく配置すると、パターンが単一のコイルを形成します。メーカーはその後、パッケージ全体をモールドしコーティングします。MLCIパッケージの両側には接続端子があります。ただし、これらのタイプのインダクタを単に多層インダクタと呼ぶこともあります。

用途

そのコンパクトさにより、多層チップインダクタを以下のような様々な用途に使用できます：

• ウェアラブルデバイス
• Bluetoothデバイス
• モバイルデバイス
• セッションボーダーコントローラ（SBC）
• コンピュータマザーボード
• ネットワークアダプタ
• 通信機器

仕様例

• インダクタンス範囲: 0.3 nH 〜 470 nH
• 動作温度範囲: -55°C 〜 125°C+
• 周波数範囲: 12 MHz 〜 +65 MHz

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その他の注目すべきインダクタタイプ

• ワイヤレス充電コイル: フェライトコアに巻かれた銅線のストランドで構成されます。一般的にモバイルデバイスのワイヤレス充電に使用されます。
• 粉末鉄コアインダクタ: 空隙で分離されたフェロ磁性コアインダクタです。したがって、コア内の磁性材料が高い電磁透磁率を促進します。
• 薄膜インダクタ: コイルとして薄膜ベースの材料を使用します。また、非常に小型で軽量です。したがって、携帯電話やその他のポータブルデバイスのDC-DCコンバータなどの用途に使用できます。さらに、これらのタイプのインダクタを使用して共振回路を作成することもできます。
• 可変インダクタ: 可動磁気コアを備えた調整可能なインダクタ。したがって、磁気コアがインダクタコイルの内外に移動します。これにより、デバイスがインダクタンスレベルを変更できます。また、可変フェライトコアインダクタと呼ばれることもあります。通常、可変インダクタンスは10 µH 〜 100 mHの範囲です。

結論

このガイドでは、最も一般的なインダクタタイプのいくつかを探りました。インダクタタイプの重要な決定要因はそのコアであることに気づいたかもしれません。このガイドのこの部分に到達したなら、すべてのインダクタタイプとそれらが次のプロジェクトにどう適合するかの基本的な理解が得られたはずです。いずれにせよ、このガイドが役立つことを願っています。読んでいただきありがとうございました。