JP2006114828A - 電磁誘導器 - Google Patents

Abstract

【課題】 外形の大型化を招くことなく安価に放熱効果の向上を実現できる電磁誘導器を提供する。
【解決手段】 巻線４と、この巻線４の中心を通るコア２とを備える。コア２の前面２ａおよび後面２ｂから巻線４が突出しており、コア２の前面２ａおよび後面２ｂの少なくとも一部分に、放熱フィン１８〜２２が一体形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、外形の大型化やコアの磁気特性の劣化を招くことなしに放熱効果の向上を図ったトランスのような電磁誘導器に関するものである。

トランスでは、通電時に損失により発熱が生じて温度上昇を招くので、放熱板（ヒートシンク）をコアに取り付けて放熱効果の向上を図る場合がある。その場合、放熱板は、できるだけ熱伝導率の高い金属で形成するのが好ましいのであるが、アルミニウムや銅などの金属を用いると、コアの磁気特性が劣化してしまう。すなわち、トランスでは、巻線に電流が流れると、コアの周囲に漏洩磁束が発生し、この漏洩磁束によりアルミニウムまたは銅からなる放熱板に渦電流が流れて二次磁束が発生し、この二次磁束が、コアを通る磁束に対し逆方向であることから、コアを通る磁束を打ち消すように作用するので、コアの磁気特性が劣化する。

そこで、従来では、コアと同じ素材または非磁性体で、かつ熱伝導率の良い素材で放熱板を形成して、この放熱板をコアの外面に密着状態に取り付けたトランスが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このトランスでは、フェライト材で形成された放熱板をコアの外面に装着することにより、コアの磁気特性の劣化を招くことなしに放熱効果の向上を図っている。
実開平６−９１１６号公報

しかしながら、上記トランスでは、別部材の放熱板をコアに装着するので、部品点数が多くなるとともに放熱板の取付工程を要してコスト高となり、しかも、放熱板の厚み分だけ外形が大きくなる。

本発明は前記従来の問題に鑑みてなされたもので、既存のものに対して外形の大型化を招くことのない安価な構成としながらも、コアの磁気特性を劣化させることなく放熱効果の向上を図ることのできる電磁誘導器を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明に係る電磁誘導器は、巻線と、この巻線の中心を通るコアとを備え、前記コアの前面および後面から前記巻線が突出しており、前記コアの前面および後面の少なくとも一部分に、放熱フィンが一体形成されている。

この電磁誘導器では、コアに一体形成された放熱フィンによってコアの表面積が増大するので、その増大した表面積分だけ放熱効果が向上する。また、放熱フィンは、コアにこれと同一材質で一体形成されているので、コアの磁気特性の劣化を招くことがない。しかも、放熱フィンは、コアにおける巻線の突出方向と同じ前面または／および後面に一体形成されているので、放熱フィンの突出長を巻線の突出長以内に設定すれば、外形が大型化することがない。さらに、放熱フィンはコアに一体形成されるので、部品点数や工数が増加せず、コスト高を招くことがない。

本発明の好ましい実施形態では、前記放熱フィンが横断面矩形の突条からなる。この構成によれば、放熱フィンは、比較的単純な形状である横断面矩形であるから、放熱フィンを含むコアの成形金型が単純な形状の安価なものになるとともに、成形後の型抜きも容易に行えるので、放熱フィンを有するコアの製作が容易となる。

本発明の他の好ましい実施形態では、前記コアがフェライトの焼結体である。この構成によれば、放熱フィンを一体に有するコアの型成形による製作が容易となる。

本発明の他の好ましい実施形態は、前記コアが一対のＥ形コア片からなるＥＥ形であり、前記各Ｅ形コア片が、前記巻線の中心を通る中脚部と、前記巻線の外方で前記中脚部と平行に延びる一対の外脚部と、前記中脚部と前記両外脚部を連結する連結部とを有し、
前記外脚部および前記連結部の一部分に前記放熱フィンが設けられている。この構成によれば、中脚部は、コイルボビンが装着されることから、放熱フィンを設けることができないが、この中脚部を除く外脚部と連結部の各々の一部に放熱フィンを設けることにより、コアの表面積が一層増大して放熱効果がさらに高まる。

本発明の他の好ましい実施形態は、前記放熱フィンによるコア全体の表面積増加率が１０％以上である。この構成によれば、フィンの無い場合よりもコアの表面積を１０％以上増加させることにより、発熱に伴う温度上昇を大幅に低減できる効果を得ることができる。

本発明の電磁誘導器によれば、コアの前面または後面の少なくとも一部分に放熱フインを一体形成する構成としたので、コアの形状を変更するのみで相当の放熱効果を得ることができるとともに、放熱板を装着するものに比較して部品点数や工数が減少して、安価に製作できる。しかも、放熱フィンを、コアにおける巻線の突出方向に設けることにより、既存のものに対して外形の大型化を招くことがなく、さらに、放熱フィンをコアに一体形成したことによって、コアの磁気特性の劣化を招くこともない。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る電磁誘導器であるトランスを示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図、（ｄ）は正面図、（ｅ）は右側面図である。この電磁誘導器は、コイルボビン１と、このコイルボビン１に装着された巻線４と、（ｃ）に示すコイルボビン１の挿入孔７に各々の中脚部８，８が挿入された一対のＥ形コア片３Ａ，３ＡからなるＥＥ形コア２とを備えている。（ｃ）に明示するように、Ｅ形コア片３Ａは、中央の中脚部８とその両側の一対の外脚部１０とが連結部９により連結された形状を有し、Ｅ形コア片３Ａの横幅にわたって延びるほぼ直方体形状の連結部９の両端部に外脚部１０が、連結部９の中央部に中脚部８が、それぞれ同一方向に平行に延びるように突出して、側面視でＥ字形状になっている。

（ｃ）に明示するように、コイルボビン１は、内方が前記挿入孔７となった巻筒部１１の上下両端にそれぞれ巻枠用鍔部１２，１３が互いに平行な配置で一体形成されて、巻筒部１１と一対の巻枠用鍔部１２，１３とで囲まれた巻枠部が形成されており、この巻枠部に巻線４が巻装されている。（ｂ），（ｅ）に示すように、各巻枠用鍔部１２，１３からはそれぞれ後方へ突出する１対の端子台１４が形成されている。各端子台１４には、複数本（この実施形態においては８本の場合を例示）のピン端子１７が直線配置で植設されている。したがって、このトランスは横型である。

この電磁誘導器では、（ａ），（ｅ）に示すように、巻線４が、ＥＥ形コア２の前面２ａおよび後面２ｂから突出する状態に巻装されており、この実施形態では、（ｅ）に示すように、巻線４が、その外周面が一対の巻枠用鍔部１２，１３の突出端とほぼ一致するまで巻装された場合を例示してある。ＥＥ形コア２の前面２ａにおける一対のＥ形コア片３Ａ，３Ａの各外脚部１０には、その長手方向（上下方向）に対し直交方向、つまり幅方向に延びる４個ずつの放熱フィン１８が互いに平行な配置で一体形成されている。この放熱フィン１８は、横断面矩形の真直な突条である。また、（ｅ）に示すように、放熱フィン１８のコア２からの突出高さＨは、巻線４のコア２からの突出高さＨ１よりも小さく設定されており、（ｄ）に示す長さＬは外脚部１０の幅に等しい。

前記電磁誘導器は、（ｃ）に示す一対のＥ形コア片３Ａ，３Ａの各々の中脚部８をコイルボビン１の挿入孔７に挿入し、かつ、各々の一対の外脚部１０，１０を、コイルボビン１の左右の外側面に沿わせた状態で、外脚部１０，１０の先端面同士を突き当てることにより組み立てられる。この状態で、中脚部８，８間にギャップＧが形成されている。こうして、Ｅ形コア片３Ａ，３Ａは、相互に連結されることによりＥＥ形コア２に組み立てられて、磁気回路を構成する。なお、ギャップＧは設けない場合もある。

この電磁誘導器では、（ｄ）に示すように、コア２に一体形成された放熱フィン１８によってコア２の表面積が増大するので、その増大した表面積分だけ放熱効果が向上する。この実施形態の構成に基づく放熱効果を示すと、前記コア２に、長さＬが６ｍｍ、フィン高さＨが５ｍｍ、厚さＴが２．５ｍｍの放熱フィン１８を１６個設けることにより、放熱フィン１８を有しない従来のコア（放熱面積＝表面積が６４ｃｍ² ）に対して、表面積が、放熱フィン１８の両側面１８ａと両端面１８ｂの分だけ増大する。つまり、〔６ｍｍ×５ｍｍ×２面（両側面１８ａ）＋５×２．５×２面（両端面１８ｂ）〕×１６＝１３．６ｃｍ² 増大する。つまり、前記６４ｃｍ² の放熱面積を有する従来のコアに対し、放熱フィン１８を設けた場合に表面積が２１％増大し、この表面積の増大に伴って、従来のコア（温度上昇５０℃）よりも発熱による温度上昇が７．３℃低減される。

また、放熱フィン１８は、コア２に、これと同一材質で一体形成されているので、コア２の磁気特性の劣化を招くことがない。しかも、放熱フィン１８は、コア２における巻線４の突出方向と同じ前面２ａにおいて、巻線４の突出高さＨ１よりも短い突出高さＨに設定されているので、既存のものに比較して外形が大型化することがない。さらに、放熱フィン１８はコア２に一体形成されているので、部品点数や工数が増加せず、コスト高にならない。

コア２の一対のコア片３Ａ，３Ａは、これらに一体形成する放熱フィン１８が比較的単純な形状の横断面矩形であるから、放熱フィン１８を含むコア片３Ａ，３Ａの成形金型が単純な形状の安価なものになるとともに、成形後の型抜きも容易である。また、この実施形態では、コア片３Ａをフェライトの焼結体として型成形して製作するようになっており、これにより、放熱フィン１８を一体に有するコア片３Ａの型成形が一層容易となる。なお、放熱フィン１８はコア２の後面２ｂにも設けることができる。

図２は、本発明の第２実施形態に係る電磁誘導器を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）は右側面図である。この実施形態では、コア２の前面２ａに、連結部９の上下端面から外脚部１０の長手方向に沿って延びる横断面矩形の真直な突条からなる放熱フィン１９が互いに平行な配置で各外脚部１０にそれぞれ複数個（この例では２つ）形成されている。各コア片３Ａ，３Ａの各放熱フィン１９は、両コア片３Ａ，３Ａがコア２として組み合わされた時に直線状に連続するように配置されている。その他の構成は第１実施形態と同様である。

この電磁誘導器においても、コア片３Ａ，３Ａに放熱フィン１９が一体形成されているので、第１実施形態と同様の効果を得ることができ、それに加えて、放熱フィン１９が外脚部１０だけでなく、外脚部１０から連結部９の一部にまで連続的に延出しているので、その延出した分だけコア２の表面積が増加して放熱効果がさらに向上する。

第２実施形態の構成による放熱効果を示すと、前記コア２に、上下の合計長さＬが４３ｍｍ、フィン高さＨが３．５ｍｍ、フィン厚さＴが２．５ｍｍの放熱フィン１９を４つ設けた場合、表面積が、〔４３ｍｍ×３．５ｍｍ×２面（放熱フィン１９の両側面１９ａ）＋３．５×２．５×２面（放熱フィン１９の両端面１９ｂ）〕×４＝１２．７ｃｍ² 増大する。これにより、放熱フィン１９を有しない放熱面積が６４ｃｍ² の従来のコアと比較して、表面積が２０％増大し、この表面積の増大に伴って、従来のコアよりも発熱による温度上昇が６．９℃低減される。

図３は、本発明の第３実施形態に係る電磁誘導器を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図である。同図において、この実施形態では、各コア片３Ａ，３Ａの外脚部１０におけるコア２の前面２ａおよび後面２ｂのそれぞれに、外脚部１０の長さ方向に沿って延びる放熱フィン２０が各２つずつ形成されており、その他の構成は第１実施形態と同様である。放熱フィン２０の形状は第２実施形態と同様である。

この電磁誘導器においても、コア片３Ａ，３Ａに放熱フィン２０が一体形成されているので、第１実施形態で説明したとほぼ同様の効果を得ることができ、それに加えて、放熱フィン２０が外脚部１０におけるコア２の前面２ａだけでなく後面２ｂにも一体形成されているので、表面積が第１および第２実施形態よりもさらに増加して、放熱効果が一層向上する。

第３実施形態の構成に基づく放熱効果を示すと、前記コア２に、長さＬが２６ｍｍ、フィン高さＨが３．５ｍｍ、フィン厚さＴが２．５ｍｍの放熱フィン２０を前，後面２ａ，２ｂの合計８箇所に設けた場合、表面積が１６ｃｍ² 増大する。これにより、放熱フィンを有しない表面積が６４ｃｍ² の従来のコアよりも放熱面積が２５％増大し、温度上昇が８．５℃低減される。なお、放熱フィン２０はコア２の後面２ｂにも設けることができる。

図４は本発明の第４実施形態の電磁誘導器を示し、（ａ）〜（ｃ）は、平面図、正面図および側面図である。巻枠用鍔部１２，１３からはそれぞれ後方へ突出する１対の端子台１４が形成されている。相対向する上下一対の巻枠用鍔部１２，１３のうち、下部の巻枠用鍔部１３に、下方ヘ突出する１対の端子台１４が形成されており、各端子台１４には、複数本（この実施形態においては８本の場合を例示）のピン端子１７が直線配置で植設されている。したがって、このトランスは縦型である。このコア２では、第１実施形態の放熱フィン１８とほぼ同形状の放熱フィン１８が外脚部１０におけるコア２の前面２ａだけでなく後面２ｂにも形成されている。

この第４実施形態の構成に基づく放熱効果を示すと、前記コア２に、長さＬが６ｍｍ、フィン高さＨが５ｍｍ、フィン厚さＴが２．５ｍｍの放熱フィン１８を前，後面２ａ，２ｂに１２個ずつ、合計２４個設けた場合、表面積が２０．４ｃｍ² 増大する。これにより、放熱フィンを有しない表面積が６４ｃｍ² の従来のコアよりも放熱面積が３１．９％増大し、温度上昇が１０．０℃低減される。

図５は、本発明の第５実施形態に係る電磁誘導器を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図である。同図において、各コア片３Ａ，３Ａの外脚部１０におけるコア２の前面２ａおよび後面２ｂのそれぞれに、図３の第３実施形態と同様な形状の放熱フィン２０が、各８個ずつ、合計１６個形成されている。相対向する上下一対の巻枠用鍔部１２，１３のうち、下部の巻枠用鍔部１３に、下方ヘ突出する１対の端子台１４が形成されており、したがって、このトランスも縦型である。

この第５実施形態の構成に基づく放熱効果を示すと、前記コア２に、長さＬが１１ｍｍ、フィン高さＨが３．５ｍｍ、フィン厚さＴが２．５ｍｍの放熱フィン２０を前，後面２ａ，２ｂに８個ずつ、合計１６個設けた場合、表面積が１５．１ｃｍ² 増大する。これにより、放熱フィンを有しない表面積が６４ｃｍ² の従来のコアよりも放熱面積が２３．７％増大し、温度上昇が７．８℃低減される。

図６（ａ），（ｂ）は、本発明の第６実施形態の電磁誘導器におけるコア２のみの正面図および側面図を示す。このコア２では、第１実施形態の放熱フィン１８とほぼ同形状の放熱フィン１８が外脚部１０におけるコア２の前面２ａに形成されているのに加えて、連結部９におけるコア２の前面２ａに、外脚部１０の放熱フィン１８よりも低いフイン高さで両端部間に延びる放熱フィン２１が、前記放熱フィン１８と平行となる配置で一体形成されている。この実施形態では、コア２の表面積が、第１実施形態に比較して連結部９の放熱フィン２１の分だけ増加するので、その増加した表面積に伴って第１実施形態よりも放熱効果がさらに向上する。

図７は、本発明の第７実施形態の電磁誘導器を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は側面図である。このコア２では、横断面三角形状の放熱フィン２２が、外脚部１０におけるコア２の前面２ａおよび後面２ｂの両方に１２個ずつ合計２４個形成されている。放熱フィン２２の長さＬが６ｍｍ、フィン高さＨが３ｍｍ、フィンピッチＰが４．５ｍｍの場合、表面積が１４．８ｃｍ² 増大する。これにより、放熱フィンを有しない表面積が６４ｃｍ² の従来のコアよりも放熱面積が２３．０％増大し、温度上昇が７．７℃低減される。また、この実施形態では、放熱フィン２２が三角形状であるから、型成形時の型抜きが極めて容易となって製作し易い利点がある。

放熱フィンによる放熱面積の増大は１０％の場合で約４℃、１５％の場合で約６℃であり、十分効果的である。

なお、前記各実施形態では、一対のＥ形コア片３Ａ，３Ａを組み合わせたＥＥ形コア２を用いる場合を例示して説明したが、Ｅ形コア片とＩ形コア片とを組み合わせたＥＩ形コアを用いる場合においても、上述と同様の効果を得ることができる。

また、本発明は、トランス以外に、チョークコイル、リアクトル等の誘導電磁器にも適用できる。

本発明の第１実施形態に係る電磁誘導器を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図、（ｄ）は正面図、（ｅ）は右側面図である。 本発明の第２実施形態に係る電磁誘導器を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）右側面図である。 本発明の第３実施形態に係る電磁誘導器を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）は右側面図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明の第４実施形態の電磁誘導器を示す平面図、正面図および側面図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明の第５実施形態の電磁誘導器を示す平面図、正面図および側面図である。 （ａ），（ｂ）は本発明の第６実施形態の電磁誘導器におけるコアの正面図および側面図を示す。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明の第７実施形態の電磁誘導器を示す正面図、底面図および側面図である。

符号の説明

２ ＥＥ形コア
２ａ コアの前面
２ｂ コアの後面
３Ａ Ｅ形コア片
８ 中脚部
９ 連結部
１０ 外脚部
１８〜２２ 放熱フィン

Claims (5)

1. 巻線と、この巻線の中心を通るコアとを備え、
   前記コアの前面および後面から前記巻線が突出しており、
   前記コアの前面および後面の少なくとも一部分に、放熱フィンが一体形成されている電磁誘導器。
2. 請求項１において、前記放熱フィンは横断面矩形の突条からなる電磁誘導器。
3. 請求項１または２において、前記コアはフェライトの焼結体である電磁誘導器。
4. 請求項１，２または３において、
   前記コアは一対のＥ形コア片からなるＥＥ形であり、
   前記各Ｅ形コア片は前記巻線の中心を通る中脚部と、前記巻線の外方で前記中脚部と平行に延びる一対の外脚部と、前記中脚部と前記両外脚部を連結する連結部とを有し、
   前記外脚部および前記連結部の一部分に前記放熱フィンが設けられている電磁誘導器。
5. 請求項１から４のいずれか一項において、前記放熱フィンによるコア全体の表面積増加率が１０％以上である電磁誘導器。

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