JP2010118466A - インダクタ - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂モールド充填時にコアと樹脂モールドの接触を防止可能なインダクタンスを提供することである。
【解決手段】インダクタが、ケースと、ケースの空洞部に収容される略筒形状の巻線と、巻線の筒内に収容される柱形状のコアと、を有し、ケースの空洞部には、コアが配置される第１の領域と、巻線が配置される第２の領域とを分断する筒状部が形成されており、この筒状部の一端が全周に亙ってケースの内周面に隙間なく接合されている構成として、上記課題を解決した。
【選択図】 図２

Description

本発明は、柱状のコアとこのコアの周りに配置される巻線とを備えたインダクタに関する。

電子回路において、電圧の平滑化やノイズ除去等の為にインダクタが使用される。このような用途に適したインダクタとしては、特許文献１に記載されているような、磁芯（コア）に巻線を巻き付けたものがある。このようなインダクタは、小型であり且つ高いインダクタンスを持つものが望まれる。
特開２００３−１７３９１５

従来のインダクタにおいては、コアと巻線との短絡を防ぐため、コアと巻線との間に絶縁性の樹脂から形成される円筒形状のボビンが配置される。

このようなインダクタの巻線に電流を流すと、巻線の持つ電気抵抗により熱が発生して巻線の温度が上昇する。巻線の温度が上昇すると、インダクタのインダクタンスが変化してしまうため、巻線の温度上昇を抑えることが望まれる。従来の構成においては、比較的熱伝導率が高い樹脂（ウレタン、エポキシ、シリコーン樹脂など）からなる樹脂モールドをケースの内部に充填し、巻線の熱が樹脂モールドを介してケースに逃げるようにしている。樹脂モールドをケースの内部に充填した後、インダクタを熱炉で加熱し、樹脂モールドを硬化させる。これにより、樹脂モールドが巻線及びケースに密着し、巻線の熱を効率よくケースに逃がすようにしている。

また、巻線に電流を流すとコアに鉄損が発生するため、コアの温度も上昇する。このため、従来のインダクタにおいては、コアの熱をケースに効率よく逃がすことができるようコアをボルト等によってケースに固定し、コアを確実にケースに密着させている。

以上説明した従来のインダクタにおいては、樹脂モールドをケースに充填する際に、樹脂モールドがボビンとケースとの隙間からボビンの内周部に侵入し、コアと接触する可能性があった。樹脂モールドがコアに直接接触している状態では、インダクタを熱炉にて加熱した後の冷却工程において、樹脂モールとコアの線膨張率の違いにより、コアに熱応力が加わる。そして、コアがフェライトコア等の脆性材料から形成されるものであれば、この熱応力によってコアが破損してしまう可能性があった。

本発明は上記の問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は樹脂モールド充填時にコアと樹脂モールドの接触を防止可能なインダクタンスを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明のインダクタは、ケースと、ケースの空洞部に収容される略筒形状の巻線と、巻線の筒内に収容される柱形状のコアとを有し、ケースの空洞部には、コアが配置される第１の領域と、巻線が配置される第２の領域とを分断する筒状部が形成されており、この筒状部の一端は全周に亙ってケースの内周面に隙間なく接合されている。

上記の構成によれば、コアが配置される第１の領域が巻線が配置される第２の領域から分断されているため、第２の領域に樹脂モールドを充填する際に第１の領域には樹脂モールドが入らないようになっている。したがって、本発明のインダクタンスにおいては、コアに樹脂モールドが直接接触せず、熱炉で加熱したインダクタを冷却する際にコアに加わる熱応力が抑えられ、コアの破損が防止される。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態によるインダクタ１の斜視図である。また、図２は、設置面（冷却板）に垂直な一面で切断されたインダクタ１の斜視図である。図３は、本実施形態のインダクタ１の分解図である。図２に示されるように、本実施形態のインダクタ１は、ケース１０の内部に筒状部４４が形成されており、この筒状部４４によってケース１０の内部空間が分断されている。

図３に示されるように、ケース１０は、内部に空洞Ｈが形成された容器であり、一端に開口Ｏが形成されている。前述のように、空洞Ｈは、筒状部４４によって、筒状部４４の内側の第１領域Ｒ_１と、外側の第２領域Ｒ_２とに分断されている。第１領域Ｒ_１にはコア２０が、また、第２領域Ｒ_２には巻線３０が夫々収容されるようになっている。また、ケース１０において開口Ｏと反対側に位置する面は、冷却板に取りつけられる冷却板取付面１１となっている。冷却板取付面１１の一部は、ケース１０からフランジ状に伸びたフランジ部１２となっており、このフランジ部１２にはねじ穴１３が形成されている。このねじ穴１３にボルトを通して、冷却板に形成されためねじ、或いは冷却板の裏面（冷却板取付面１１と当接しない面）に配置されたナットにこのボルトをねじ込むことにより、冷却板にインダクタ１が固定されるようになっている。なお、ケース１０に移動した熱が速やかに冷却板に移動できるよう、ケース１０はアルミニウム等の熱伝導率の高い金属材料や、同様に熱伝導率の高い樹脂やセラミック等の絶縁性材料から形成されている。

図２に示されるように、コア２０は円柱形状であり、その一端側（図中下側）の端面は冷却板取付面１１の裏側の面（底面）１４上に接する固定端面２１となっている。また、コア２０の中心軸上には、ボルト穴２２が貫通形成されている。更に、底面１４の略中央には、めねじ１５が形成されている。コア２０のボルト穴２２にボルト６０を通してめねじ１５にねじ込むことにより、ケース１０の底面１４にコア２０の固定端面２１が密着した状態でコア２０はケース１０に固定される。

本実施形態においては、インサート成形によってケース１０の底面１４上に筒状部４４が形成される。また、このインサート成形によって、ケース１０に樹脂層４２が被覆される。筒状部４４及び樹脂層４２は絶縁性の樹脂から形成されており、これによってケース１０及びコア２０と巻線３０との短絡が防止される。なお、底面１４の第１領域Ｒ_１内の部分、冷却板取付面１１及びフランジ部１２の面部（図中上側の面）には、樹脂層４２は被覆されていない。このように、コア２０とケース１０、及びケース１０と冷却板とは、樹脂層４２を介することなく密着するので、インダクタ１の使用時にコア２０に発生する熱は、速やかにケース１０を通って冷却板に移動し、コア２０の温度上昇を抑えることができる。

巻線３０は、上記のようにケース１０内の第２領域Ｒ_２に収容される。そして、図１および２に示されるように、巻線３０が取りつけられた後の領域Ｒ_２には、樹脂モールド５０が充填される。樹脂モールド５０を構成する樹脂としては、ウレタン、エポキシ、シリコーン樹脂等の熱伝導率の比較的高いものが使用され、巻線３０に発生した熱を速やかにケース１０に逃がすことができるようになっている。また、樹脂モールド５０を充填後、樹脂モールド５０を硬化させるためにインダクタ１を熱炉にて加熱するが、この時に樹脂層４２や筒状部４４が溶融しないよう、これらを構成する樹脂としては、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等、絶縁性を有し且つガラス転移温度が比較的高いものが使用されている。

図２に示されるように、本実施形態においては、筒状部４４の下端４４ａは、その全周に亙って第２領域Ｒ_２側の底面１４を覆う樹脂層４２と一体となり、筒状部４４によって第１領域Ｒ_１と第２領域Ｒ_２とは樹脂モールド５０が通過できないように分断されている。また、樹脂モールド５０は筒状部４４の上端４４ｂを超えて充填されることはない。そのため、樹脂モールド５０を第２領域Ｒ_２に充填した時に樹脂モールド５０が第１領域Ｒ_１側に侵入することはない。このため、樹脂モールド５０がコア２０に直接接触することはなく、樹脂モールド５０の硬化のためにインダクタ１を加熱して、次いで冷却する際にコア２０に発生しうる熱応力は抑えられ、熱応力によるコア２０の破損は防止される。また、筒状部４４内でコア２０をケース１０に固定した状態では、筒状部４４の内周面とコア２０の外周面との間に隙間Ｇが形成される。この隙間Ｇにおける空気層により、筒状部４４からコア２０への熱伝導が防止され、巻線３０で発生した熱のコア２０への伝達、或いはコア２０で発生した熱の巻線への移動が抑えられる。。

なお、図３に示されるように、巻線３０の両端３１、３２は、ケース１０の冷却板取付面１１から開口Ｏに向かう方向（図中下から上に向かう方向）に向かって伸びており、巻線３０をケース１０内に収容し、さらに樹脂モールド５０を充填した状態では、図１および２に示されるように、樹脂モールド５０の表面から両端３１、３２が突出するようになっている。インダクタ１を使用する際は、この両端３１、３２を電気回路に接続するようになっている。

なお、本実施形態のコア２０には、純鉄、フェライト、或いはパーマロイ等を材料とする圧粉磁芯又は焼結磁芯等が使用可能である。

以上のように、本実施形態のインダクタ１は、コア２０が収容される第１領域Ｒ_１と、巻線３０及び樹脂モールド５０が位置する第２領域Ｒ_２とが、筒状部４４によって分断されている。このため、樹脂モールド５０がコア２０に直接接触することはなく、樹脂モールド５０の硬化のためにインダクタ１を加熱して、次いで冷却する際にコア２０に加えられうる熱応力は抑えられ、熱応力によるコア２０の破損は防止される。このため、筒状部４４からコア２０への熱伝導が防止され、巻線３０で発生した熱のコア２０への伝達、或いはコア２０で発生した熱の巻線への移動が抑えられる。

また、インサート成形によって、ケース１０、樹脂層４２及び筒状部４４が一体となったものが提供されるため、インダクタ１の部品点数及び組立工数を減少させることができ、製造コストの低いインダクタが実現される。加えて、本実施形態のインダクタ１は部品点数が少ないため、インダクタ全体として寸法公差を小さく設定することができ、これによって、従来品に対してケース１０の大きさを小さくするか、ケースの大きさを変えずにコア２０を大型化することができる。従って、本実施形態によれば、小型且つインダクタンスの高いインダクタが実現される。

なお、本実施形態においては巻線が円筒形状であるが、別の実施形態においては、巻線の形状は、断面形状が三角形や四角形等の角筒形状、その他異形断面形状をもつ筒状であってもよい。その場合、コアの形状も巻線ユニットの中空部の形状に対応した角柱形状や、異形断面形状をもつ柱状となる。

また、本実施形態においては、ケース１０が金属製であるが、熱伝導率の高い樹脂材料やセラミック材料等の絶縁性材料にてケースを形成してもよい。この場合はケースに樹脂層は不要であり、ケース及び筒状部が射出成形や焼成などによって一体に形成される。

本発明の実施形態によるインダクタの斜視図である。 本発明の実施形態において、設置面に垂直な一面で切断したインダクタを示す斜視図である。 本発明の実施形態によるインダクタの分解図である。

符号の説明

１ インダクタ
１０ ケース
１４ 底面
２０ コア
３０ 巻線
４２ 樹脂層
４４ 筒状部
５０ 樹脂モールド
６０ ボルト
Ｇ 隙間
Ｈ 空洞部
Ｏ 開口
Ｒ_１ 第１領域
Ｒ_２ 第２領域

Claims (9)

1. ケースと、
   前記ケースの空洞部に収容される略筒形状の巻線と、
   前記巻線の筒内に収容される柱形状のコアと、
   を有し、
   前記ケースの空洞部には、前記コアが配置される第１の領域と、前記巻線が配置される第２の領域とを分断する筒状部が形成されており、
   前記筒状部の一端は、全周に亙って前記ケースの内周面に隙間なく接合されている
   ことを特徴とするインダクタ。
2. 前記ケースにおいてその開口と反対側に位置する底面から前記筒状部が突出形成されていることを特徴とする請求項１に記載のインダクタ。
3. 前記ケースが金属製であり、
   前記筒状部は、前記ケースにインサート成形を行うことによって形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のインダクタ。
4. 前記ケースの内周の少なくとも一部には樹脂層が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のインダクタ。
5. 前記樹脂層は、インサート成形によって前記筒状部と共に形成されることを特徴とする請求項２に従属する請求項４に記載のインダクタ。
6. 前記ケースの内周において、前記第１の領域に接する部分には樹脂層が形成されず、且つ前記第２の領域に接する部分には樹脂層が形成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載のインダクタ。
7. 前記ケースが樹脂製であり、前記筒状部は前記ケースの成形時に、該ケースと一体に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のインダクタ。
8. 前記コアは、前記ケースにボルトにて固定されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のインダクタ。
9. 前記筒状部に前記コアが収容された時に前記コアと前記筒状部の内周との間に空気層が形成されるように、前記筒状部の内周の寸法は前記コアの外周の寸法よりも一回り大きくなっていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のインダクタ。

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