JP2006066469A - コイル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】端子部の機械的強度を増大させ、車載用コイル装置等、使用環境の厳しい用途においても、十分な耐衝撃性及び耐振動性を確保し得るコイル装置を提供すること。
【解決手段】端子５１、５２は、一枚の金属板でなり、取付部５１１、５２１と、中間部５１２、５２２と、底部５１３、５２３とを含む。取付部５１１、５２１は、一端がコア１０の端子取付部２１、２２に固定されている。中間部５１２、５２２は、一端が、取付部５１１、５２１の他端と、第１の曲げ部Ｆ１で連続する。底部５１３、５２３は、一端が中間部５１２、５２２の他端と第２の曲げ部Ｆ２で連続し、取付部５１１、５２１と向き合い、他端が自由端となっている。中間部５１２、５２２は、面内に孔５１４、５２４を有する。孔５１４、５２４は、少なくとも一方向において相対する両内縁が、弧状となっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、フェライトコア及びこのフェライトコアを用いたコイル装置に関する。本発明に係るコイル装置には、車載用トランスポンダ等に適用し得るアンテナ、又は、通信機器用インダクタもしくはチョークコイル等が含まれる。

コイル装置としては、従来より種々のタイプのものが提案され、実用に供されてきた。そのうちの一つとして、最近、車載用アンテナ又はトランスポンダとして適用可能なコイル装置が提案されている。このような用途に適用されるコイル装置では、一般に、高周波特性の良好なフェライトコアが用いられる。そして、このフェライトコアに必要巻数のコイルを巻き付けるとともに、コイル端末を、フェライトコアの長手方向の両端に備えられた金属端子に接続する構成をとる。

フェライトコアとしては、この種のコイル装置で要求されるインダクタンス値、Ｑ値及び自己共振周波数特性等が要求値を満たすべく、コイルの巻き軸方向で見た長さの大きな細長いものを用いるのが一般的である。

ところが、フェライトコアは脆い焼結体であり、本来的に衝撃や振動に弱い。その上、上述した理由により、衝撃及び振動に対しては弱い細長い形状にせざるを得ない。このため、衝撃及び振動に常に曝される車載用コイル装置の場合、耐衝撃性及び耐振動性に優れた構造をいかに実現するかが重要となる。

更に、車載用コイル装置の場合に限らず、通信機器用インダクタ又はチョークコイルとして用いられるコイル装置では、常に、小型化、構造の簡素化及び低コスト化等が求められるから、これらの要求をいかに満たすかも、重要な課題となる。

このような観点から、公知技術を検討すると、例えば、特許文献１は、フェライトコアの長手方向の両端部に備えられた端子取付部に、射出成型による合成樹脂ベースを装着し、合成樹脂ベースの外周に、金属電極端子を、自己のバネ作用によって装着する構造を開示している。しかし、この先行技術では、小型化、構造の簡素化及び低コスト化等の要求に応えることが困難である。

上述した問題点を解決する手段として、特許文献２は、フェライトコアの形状及び端子構造等に工夫を凝らし、周波数特性、耐衝撃性及び耐振動性を改善したコイル装置を開示している。

この先行技術によれば、車載用コイル装置等、使用環境の厳しい用途においても、かなり満足の行く結果を期待することができる。
特開２００１−３３９２２４号公報 特開２００３−３１８０３０号公報

本発明は、上述した先行技術に更に改良を加え、特に、端子部の機械的強度を増大させ、車載用コイル装置等、使用環境の厳しい用途においても、十分な耐衝撃性及び耐振動性を確保し得るコイル装置を提供することである。

上述した課題を解決するため、本発明に係るコイル装置は、コアと、巻線と、端子とを含む。前記コアは、相対する両端に端子取付部を有し、中間部に巻線部を有する。前記巻線は、前記巻線部に巻かれている。前記端子は、前記巻線の端末を接続する部分であって、一枚の折り曲げられた金属板でなり、取付部と、中間部と、底部とを含む。

前記取付部は、一端が前記コアの前記端子取付部に固定されている。前記中間部は、一端が、前記取付部の他端と曲げ部で連続する。前記底部は、一端が前記中間部の他端と曲げ部で連続し、前記取付部と向き合い、他端が自由端となっている。

更に、前記中間部は、面内に孔を有し、前記孔は、少なくとも一方向において相対する両内縁が、弧状となっている。

上述したように、巻線の端末を接続する端子は、一枚の金属板でなり、取付部と、中間部と、底部とを含む。取付部は、一端がコアの端子取付部に固定されている。中間部は、一端が取付部の他端と曲げ部で連続する。底部は、一端が中間部の他端と曲げ部で連続し、取付部と向き合っている。

この構造によれば、２つの曲げ部によるバネ性を確保し、衝撃及び振動を吸収することができるので、耐衝撃性及び耐振動性等に優れたコイル装置を実現することができる。

中間部は、コアの端面と対向する部分であり、板面がコイルに流れる電流による磁束に対して直交又は交差する関係にある。このため、磁束の円滑な流れを妨げる障害部分となり、周波数−インダクタンス特性、及び、周波数−Ｑ特性を劣化させる。そこで、本発明においては、中間部の面内に孔を設けてある。

上述した孔の存在により、中間部の断面積が取付部及び底部の断面積よりも小さい構造となるので、磁束の円滑な流れに対する障害が小さくなり、周波数−インダクタンス特性、及び、周波数−Ｑ特性の劣化が抑制される。

上述したように、中間部に孔を設けたことで、中間部の機械的強度が低下するので、その低下の程度を抑えなければならない。そうしないと、車載用コイル装置等、使用環境の厳しい用途において要求される耐衝撃性及び耐振動性を確保し得なくなるからである。

その手段として、本発明では、孔は、少なくとも一方向において相対する両内縁が、弧状となっている形状とした。上述した孔形状によれば、例えば、鋭角な内角を有する四角孔と異なって、十分な機械的強度を確保し、車載用コイル装置等、使用環境の厳しい用途において要求される耐衝撃性及び耐振動性を十分に満たすことができる。

中間部に設けられる孔は、上述した要件を満たす限りにおいて、様々な態様をとることができる。その例を以下に示す。
（ａ）孔を、取付部の方向に偏って配置する。この配置構造によれば、孔の下側及び脇において、はんだフィレット形成用スペースを増大できる。
（ｂ）孔の代表的形状は、円形状であるが、非円形状であってもよい。
（ｃ）非円形状の孔の例として、短径及び長径を有し、短径の方向が取付部から底部に向かう方向に一致する例を挙げることができる。
（ｄ）非円形状の孔の別の例として、短径及び長径を有し、長径の方向が取付部から底部に向かう方向に一致するタイプもありえる。
（ｅ）非円形状の孔の更に別の例として、両端の弧状部分が直線部分によって連ねられた形状、いわゆるトラック形状であってもよい。
（ｆ）非円形状の孔の更に別の例として、楕円形状であってもよい。

また、端子は、中間部から底部の間において、中間部から底部の方向に向かって幅の拡大された拡幅部を有することが好ましい。この構成によれば、はんだフィレット形成用スペースを増大させ、車載用コイル装置等、使用環境の厳しい用途において要求される耐衝撃性及び耐振動性を十分に満たすのに役立つ。

本発明に係るコイル装置は、多方面に用いることができる。具体的な用途例としては、車載装置用アンテナ、インダクタ又はチョークコイルなどがあり得る。

以上述べたように、本発明によれば、端子部の機械的強度を増大させ、車載用コイル装置等、使用環境の厳しい用途においても、十分な耐衝撃性及び耐振動性を確保し得るコイル装置を提供することができる。

図１は本発明に係るコイル装置の実施の形態を示す斜視図、図２は図１に示したコイル装置の正面断面図、図３は図１及び図２に示したコイル装置に用いられている端子を拡大して示す斜視図である。このコイル装置は、アンテナ、車載用アンテナ、トランスポンダ、チョークコイル、電子機器のインダクタ等に用いることができる。

図１及び図２を参照するに、コイル装置は、コア１０と、巻線４と、端子５１、５２とを含み、更に絶縁樹脂７を含んでいる。

コア１０は、相対する両端に端子取付部２１、２２を有し、中間部に巻線部１を有している。コア１０は、代表的には、フェライトコアであり、その材質は、要求特性に応じて選定される。フェライトコアは、フェライト粉末の焼結体、フェライト棒材の機械加工又は両者の組み合わせによって得ることができる。

巻線部１は、長手方向Ｘに長く延びる細長い形状を有している。図示された実施の形態において、巻線部１は、四角形断面である。この他、他の多角形断面、円形断面又は楕円形断面等、任意の断面形状を採用することができる。

端子取付部２１、２２のそれぞれは、巻線部１の長手方向Ｘの両端に、巻線部１と同体に備えられ、長手方向Ｘの外端面に、凹部３１、３２を有している。図示の端子取付部２１、２２は、つば状であり、凹部３１、３２の存在しない位置における断面が四角形断面である。端子取付部２１、２２の外側エッジ部分及び内側角部は、丸みを持たせ、又は、微少の面取りをしてあることが好ましい。

凹部３１、３２のそれぞれは、深さ方向が長手方向Ｘと一致し、幅方向Ｙに延びており、幅が底部に向かって狭くなっている。凹部３１、３２は、図示では、両傾斜面が底部で交わり、深さ方向が長手方向Ｘと一致するほぼ完全なＶ状である。この他、底部が平坦面となっている形状又は円弧面となっている形状等であってもよい。また、凹部３１、３２は、図示では、端子取付部２１、２２の全幅にわたって形成されているが、全幅よりも短く、両端で閉じているような構造であってもよい。

巻線４は、コア１０の巻線部１に巻かれている。巻線４の巻数、線径等は得ようとするコイル装置によって異なる。端子５１、５２は、一枚の折り曲げられた金属板でなる。端子５１、５２を構成する金属板材としては、非磁性で、バネ性のあるもの、例えば、燐青銅板又はＳＵＳ ３０４−ＣＳＰ等のステンレス系金属板等が適している。

端子５１、５２は、第１の曲げ部Ｆ１と、第２の曲げ部Ｆ２とを含む。第１の曲げ部Ｆ１は、長手方向Ｘに沿ってコア１０から遠ざかる方向に導かれる取付部５１１、５２１から、外端面と間隔を隔てて対向する方向に曲がる取付部５１１、５２１を生じさせる。

第２の曲げ部Ｆ２は、取付部５１１、５２１から、長手方向Ｘに沿い、コア１０に近づく方向に曲がる底部５１３、５２３を生じさせる。底部５１３、５２３の先端、即ち自由端は、長手方向Ｘで見て、コア１０の外端面の外側に位置させる。この配置によると、周波数−インダクタンス特性、及び、周波数−Ｑ特性が向上する。

取付部５１１、５２１は、一端がコア１０の端子取付部２１、２２に固定されている。具体的には、板厚によって定まる一定の位置で、凹部３１、３２の内部に位置決めされる。このため、コア１０に対する端子５１、５２の位置が、一義的に定まり、端子５１、５２の位置変動に伴う周波数−インダクタンス特性の変動、及び、周波数−Ｑ特性の変動を生じなくなる。

取付部５１１、５２１は、更に、凹部３１、３２に充填された接着剤６１、６２により、凹部３１、３２の内部に固定される。この場合、凹部３１、３２の内部に挿入される一端に切欠等を設けると、切欠の内部に接着剤６１、６２が充填されるので、コア１０に対する端子５１、５２の取り付け強度が向上する。取付部５１１、５２１には、巻線端末４１、４２が２〜３回巻き付けられ、好ましくは、Ｐｂフリーはんだによって接合される。

更に、中間部５１２、５２２は、面内に孔５１４、５２４を有する。孔５１４、５２４は、少なくとも一方向において相対する両内縁が、弧状となっている。

中間部５１２、５２２は、コア１０の端面と対向する部分であり、板面が巻線に流れる電流による磁束に対して直交又は交差する関係にある。このため、磁束の円滑な流れを妨げる障害部分となり、周波数−インダクタンス特性、及び、周波数−Ｑ特性を劣化させかねない。そこで、本発明においては、中間部５１２、５２２の面内に孔５１４、５２４を設けてある。

上述した孔５１４、５２４の存在により、中間部５１２、５２２の断面積が取付部５１１、５２１及び底部５１３、５２３の断面積よりも小さい構造となるので、磁束の流れに対する障害が小さくなり、周波数−インダクタンス特性、及び、周波数−Ｑ特性の劣化が抑制される。

中間部５１２、５２２に孔５１４、５２４を設けたことで、中間部５１２、５２２の機械的強度が低下する。機械的強度の低下は、極力を抑えなければならない。そうしないと、車載用コイル装置等、使用環境の厳しい用途において要求される耐衝撃性及び耐振動性を確保し得なくなるからである。

その手段として、本発明では、孔５１４、５２４は、少なくとも一方向において相対する両内縁が、弧状となっている形状とした。上述した孔形状によれば、例えば、鋭角な内角を有する四角孔と異なって、十分な機械的強度を確保し、車載用コイル装置等、使用環境の厳しい用途において要求される耐衝撃性及び耐振動性を十分に満たすことができる。一見、四角孔を円孔にするだけの簡単な技術的処理に見えるが、限られた構造において、最大の効果を発揮する極めて有効な手段である。

図３は、端子の拡大斜視図である。孔５１４、５２４は、円形状であり、中間部５１２、５２２の面内に設けられている。孔５１４、５２４の孔径は、端子５１、５２の全幅Ｙ１０の約１／３程度とし、幅方向の左右に、それぞれ同幅Ｙ１１、Ｙ１２のスペースが生じるようにするのが望ましい。

また、孔５１４、５２４は、高さＺの方向でみて、第２の曲げ部Ｆ２から孔縁までの距離Ｚ１１が、第１の曲げ部Ｆ１から孔縁までの距離Ｚ１２よりも大きくなるような位置、つまり、孔５１４、５２４を、取付部５１１、５２１の方向に偏って配置することが好ましい。

図１及び図２に図示したコイル装置は、更に、絶縁外装体７を含む。絶縁外装体７は、コア１０と、巻線４と、端子５１、５２の取付部５１１、５２１の一部とを被覆する。この構造によれば、絶縁外装体７により、コア１０及び巻線４を保護するとともに、コア１０に対する端子５１、５２の結合強度を向上させ、機械的信頼性に優れたコイル装置を実現できる。

図４は、図１、図２に示したコイル装置の使用状態を示す図である。図示するように、使用状態では、底部５１３、５２３を回路基板８１に備えられた導体パターン８２にはんだ付け８４する。コイル装置は、絶縁外装体７の下面が回路基板８１の表面との間に隙間が生じるように取り付けられる。

端子５１、５２は、第１の曲げ部Ｆ１と、第２の曲げ部Ｆ２を有するから、第１及び第２の曲げ部Ｆ１、Ｆ２によるバネ性により、衝撃及び振動を吸収することができる。このため、耐衝撃性及び耐振動性等に優れたコイル装置を実現できる。

また、図１及び図２に示したコイル装置の場合、孔５１４、５２４の孔径は、端子５１、５２の全幅Ｙ１０の約１／３程度とし、幅方向の左右に、それぞれ同幅Ｙ１１、Ｙ１２のスペースが生じるように定められているので、孔５１４、５２４の幅方法の左右において、はんだフィレット形成用スペースを増大させ、はんだ付け８４による強度を増大させることができる。

また、孔５１４、５２４は、高さ方向Ｚでみて、第２の曲げ部Ｆ２から孔縁までの距離Ｚ１１が、第１の曲げ部Ｆ１から、孔縁までの距離Ｚ１２よりも大きくなるような位置、つまり、孔５１４、５２４を、取付部５１１、５２１の方向に偏って配置する構成によれば、孔５１４、５２４の下側において、はんだフィレット形成用スペースを増大させ、はんだ付け８４の強度を増大させることができる。

中間部５１２、５２２に設けられる孔５１４、５２４は、上述した要件を満たす限りにおいて、様々な態様をとることができる。その例を、図５乃至図１０を参照して説明する。

まず、図５の例では、孔５１４、５２４は、短径及び長径を有し、短径の方向が取付部５１１、５２１から底部５１３、５２３に向かう高さ方向Ｚに一致している。

次に、図６の例では、同じく短径及び長径を有する非円形状の例であるが、長径の方向を、取付部５１１、５２１から底部５１３、５２３に向かう高さ方向Ｚに一致させた点で、図５の実施の形態と異なる。

図５及び図６の例は、両端の弧状部分が直線部分によって連ねられた形状、いわゆるトラック形状であるが、図７に示すように、楕円形状であってもよい。

図８は端子の別の例を示す図で、端子５１、５２は、中間部５１２、５２２から底部５１３、５２３の間において、中間部５１２、５２２から底部５１３、５２３の方向に向かって幅の拡大された拡幅部５１５、５２５を有する。

図９は端子の更に別の例を示す図で、拡幅部を有する点では、図８の場合と同様であるが、曲げ位置が異なる。

この点について、図１０を参照して説明する。図１０は、端子の平面展開図である。図１０において、取付部５１１、５２１及び中間部５１２、５２２がほぼ同幅となっており、底部５１３、５２４がそれよりも拡大された幅を有している。中間部５１２、５２２と底部５１３、５２４との間には、拡幅部５１５、５２５がある。

図８のタイプの端子を得るには、図１０において、底部５１３、５２３と拡幅部５１５、５２５との境界Ｐ４の付近に、第２の曲げ部Ｆ２を設定する。図９のタイプの端子を得るには、拡幅部５１５、５２５の間、即ち、図１０において、境界Ｐ２−Ｐ３の間に第２の曲げ部Ｆ２を設定すればよい。

図８及び図９の端子によれば、拡幅部５１５、５２５により、はんだフィレット形成用スペースを増大させ、車載用コイル装置等、使用環境の厳しい用途において要求される耐衝撃性及び耐振動性を十分に満たすことができる。

図１１は、本発明に係るコイル装置の別の実施の形態を示す断面図である。図において、図１及び図２に表れた構成部分に相当する部分については、同一の参照符号を付し、重複説明は、これを省略する。この実施の形態では、コア１０は、中間部に仕切部２３を有し、その両側に、巻線４を施してある。つまり、巻線部１は複数に分かれている。巻線４は、複数に分かれた巻線部１において、同一方向に連続して巻かれている。この実施の形態の場合も、図１及び図２に示した実施の形態と同等の作用効果を奏する。

以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。

本発明に係るコイル装置の実施の形態を示す斜視図である。 図１に示したコイル装置の正面断面図である。 図１及び図２に示したコイル装置の一部を拡大して示す斜視図である。 図１〜図３に示したコイル装置の使用状態を示す図である。 本発明に係るコイル装置に用いられる端子の別の形態を示す斜視図である。 本発明に係るコイル装置に用いられる端子の更に別の形態を示す斜視図である。 本発明に係るコイル装置に用いられる端子の更に別の形態を示す斜視図である。 本発明に係るコイル装置に用いられる端子の更に別の形態を示す斜視図である。 本発明に係るコイル装置に用いられる端子の更に別の形態を示す斜視図である。 図８及び図９に示した端子の展開図である。 本発明に係るコイル装置について、別の実施の形態を示す断面図である。

符号の説明

１ 巻線部
２１、２２ 端子取付部
３１、３２ 凹部
４ 巻線
５１、５２ 端子
５１１、５２１ 取付部
５１２、５２２ 中間部
５１３、５２３ 底部
５１４、５２４ 孔

Claims (9)

1. コアと、巻線と、端子とを含むコイル装置であって、
   前記コアは、相対する両端に端子取付部を有し、中間部に巻線部を有しており、
   前記巻線は、前記巻線部に巻かれており、
   前記端子は、前記巻線の端末を接続する部分であって、一枚の金属板でなり、取付部と、中間部と、底部とを含み、
   前記取付部は、一端が前記コアの前記端子取付部に固定されており、
   前記中間部は、一端が、前記取付部の他端と曲げ部で連続し、
   前記底部は、一端が前記中間部の他端と曲げ部で連続し、前記取付部と向き合い、他端が自由端となっており、
   更に、前記中間部は、面内に孔を有し、前記孔は、少なくとも一方向において相対する両内縁が、弧状となっている、
   コイル装置。
2. 請求項１に記載されたコイル装置であって、前記孔は、前記取付部の方向に偏って配置されている、コイル装置。
3. 請求項１に記載されたコイル装置であって、前記端子は、前記中間部から前記底部の間において、前記中間部から前記底部の方向に向かって幅の拡大された拡幅部を有する、コイル装置。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載されたコイル装置であって、前記孔は、円形状である、コイル装置。
5. 請求項１乃至３の何れかに記載されたコイル装置であって、前記孔は、短径及び長径を有し、短径の方向が前記取付部から前記底部に向かう方向に一致する、コイル装置。
6. 請求項１乃至３の何れかに記載されたコイル装置であって、前記孔は、短径及び長径を有し、長径の方向が前記取付部から前記底部に向かう方向に一致する、コイル装置。
7. 請求項５又は６に記載されたコイル装置であって、前記孔は、両端の弧状部分が直線部分によって連ねられた形状を有する、コイル装置。
8. 請求項５又は６に記載されたコイル装置であって、前記孔は、楕円形状である、コイル装置。
9. 請求項１乃至８の何れかに記載されたコイル装置であって、アンテナ又はチョークコイル又はインダクタであるコイル装置。
   
   
   

Images