JP2012033687A - コーナーセンサ用面実装トランス - Google Patents

Abstract

【課題】ポッティング樹脂で充填してもコアが破損したり、巻線の端末部が断線することがない、外部妨害磁束の影響が少ないコーナセンサを提供する。
【解決手段】第１の鍔１３と第２の鍔１５の間に巻軸１１を有するドラムコア１と、第２の鍔の底面に固定され、巻線端末を接続する絡げ部３１と外部端子３２を形成する複数の金属端子３と、前記ドラムコアを収納し、外周にネジ部６１を具えたキャップコア５と、前記キャップコアを収納し、前記キャップコアの前記ネジ部に螺合する内ネジ部を具えた金属製のシールドケース６からなるコーナーセンサ用面実装トランスにおいて、前記ドラムコアは前記第１の鍔と前記第２の鍔の間に第３の鍔１４を具え、前記第１の鍔と前記第３の鍔の間の巻軸に複数のコイルを巻回し、前記ドラムコアと前記コイルと前記金属端子の一部を除く外周を外装樹脂４で覆う。
【選択図】図１

Description

本発明は、コーナーセンサに用いられている超音波センサ素子を駆動するためのコーナーセンサ用面実装トランスに関するものである。

車両の四隅に超音波センサを設置して、近接する障害物を検知するコーナーセンサにおいて、超音波センサ素子として圧電素子が用いられ、その圧電素子を駆動するために、コーナーセンサ用面実装トランスが用いられている。

図７は、コーナーセンサの回路図である。図において、Ｔ１はコーナーセンサ用面実装トランス、Ｘ１は圧電素子である。
トランスＴ１の一次側コイルＬ１は、一方の端子を抵抗Ｒ１を介して電源Ｖｃｃに接続され、コイルＬ１の一方の端子と接地ＧＮＤとの間にコンデンサＣ１が接続されている。
一次側コイルＬ１の他方の端子は、２つのｎｐｎトランジスタがダーリントン接続されたトランジスタＱ１の主電流路を介して接地ＧＮＤに接続されている。トランジスタＱ１のベースは抵抗Ｒ２を介して信号源Ｖｉｎに接続されている。
トランスＴ１の二次側コイルＬ２の一方の端子は接地ＧＮＤに接続され、二次側コイルＬ２の他方の端子と接地ＧＮＤ間に、コンデンサＣ２、抵抗Ｒ３、圧電素子Ｘ１が接続されている。
コイルＬ２と圧電素子Ｘ１の接続点は、増幅器ＯＰの入力に接続され、増幅器ＯＰの出力は検出回路１０１に接続される。

信号源Ｖｉｎに４０〜６０ｋＨｚの矩形波信号を加えると、圧電素子Ｘ１から超音波が送信される。信号源Ｖｉｎを停止した後に、圧電素子Ｘ１が近接する障害物で反射した超音波を受信すると、圧電素子Ｘ１に微弱な電圧が生じる。この電圧を増幅器ＯＰで増幅した信号が検出回路１０１によって、超音波を送信してから受信するまでの時間を計測して、距離を計算する。

図８は、図７の回路に用いられているコーナーセンサ用面実装トランスの断面図である。図８に示すように、従来のコーナーセンサ用面実装トランスは、巻軸８１の上端に第１の鍔８３、下端に第２の鍔８５を有するフェライトからなるドラムコア８０に、絶縁被覆された導体からなる一次巻線２３と二次巻線２４が巻線され、一次巻線２３と二次巻線２４の端末部は第２の鍔８５の下面に配置された金属性の金属端子３０に設けられた絡げ部３６に接続されている。基台４０は、絡げ部３６と外部端子部３７の一部を除く金属端子３０を埋設するように樹脂でインサート成形されて形成されている。そして、外部端子部３７は基台４０の側面に沿って下方に折り曲げられて、さらに底面に折り曲げられて、基台４０の底面と平行な面接続部３８が形成されている。
金属からなるシールドケース６０は、フェライトからなるキャップコア９０を内包し、さらにキャップコア９０がドラムコア８０を内包するように基台４０に固定される。

特開２００８−４９０５

車載用に用いられるコーナーセンサは耐振動衝撃に強くするために、ユニット全体がポッティング樹脂で充填される。この際に、ポッティング樹脂がシールド内の一部まで入り込んでしまう。従来のコーナーセンサ用面実装コイルは、シールド内に侵入したポッティング樹脂と、ドラムコアおよび巻線の線膨張係数の違いにより、コアが破損したり、巻線の端末部が断線するという問題があった。さらにコーナーセンサは、外部妨害磁束の影響を受けないことが強く求められている。コーナーセンサ用面実装コイルの底面からの外部妨害磁束が大きいと、コーナーセンサが誤動作する虞がある。
本発明は、ポッティング耐性が強く、外部妨害磁束の影響の少ないコーナーセンサ用面実装トランスを提供することを目的とする。

本発明のコーナーセンサ用面実装トランスは、
第１の鍔と第２の鍔の間に巻軸を有するドラムコアと、
第２の鍔の底面に固定され、巻線端末を接続する絡げ部と外部端子を形成する複数の金属端子と、
前記ドラムコアを収納し、外周にネジ部を具えたキャップコアと、
前記キャップコアを収納し、前記キャップコアの前記ネジ部に螺合するネジ部を具えた金属製のシールドケース
からなるコーナーセンサ用面実装トランスにおいて、
前記ドラムコアは前記第１の鍔と前記第２の鍔の間に第３の鍔を具え、
前記第１の鍔と前記第３の鍔の間の巻軸に複数のコイルを巻回し、
前記ドラムコアと前記コイルと前記金属端子の一部を除く外周を外装樹脂で覆った
ことを特徴とする。

本発明によれば、複数のコイルを巻回したドラムコアと金属端子の絡げ部を樹脂で被覆したので、シールド内までポッティング樹脂が入り込んでも、ポッティング樹脂がドラムコアや巻線に直接接触しない。したがって、ポッティング樹脂の線膨張係数の違いによりコアが破損したり、巻線の端末部が断線することがない。また、第１の鍔と第２の鍔の間に第３の鍔を設けたので、外部妨害磁束の影響を小さくしたコーナーセンサ用面実装トランスを提供することができる。

本発明のコーナーセンサ用面実装トランスの断面図である。 本発明のコーナーセンサ用面実装トランスにショートリングを追加した他の実施例である。 本発明のコーナーセンサ用面実装トランスの外部妨害磁束に対する説明をする模型図である。 本発明のコーナーセンサ用面実装トランスに用いたフレームの平面図である。 外部妨害磁束の影響を測定する回路図である。 本発明のコーナーセンサ用面実装トランスの製造方法を説明する断面図である。 コーナーセンサの回路図である。 従来のコーナーセンサ用面実装トランスの断面図である。

以下、本発明におけるコーナーセンサ用面実装トランスの実施の形態について説明する。
図１は、本発明のコーナーセンサ用面実装トランスの断面図を示す。図１に示すように、本発明のコーナーセンサ用面実装トランスは、フェライトからなるドラムコア１とキャップコア５、複数の金属端子３、絶縁被覆された導体からなる一次巻線２１と二次巻線２２、絶縁性の樹脂からなる外装樹脂４、金属製のシールドケース６からなる。

ドラムコア１は、巻軸１１の上端に第１の鍔１３、下端に第２の鍔１５を有し、第１の鍔１３と第２の鍔１５の間に第３の鍔１４を有する。第１の鍔1３、第２の鍔１５、第３の鍔１４の直径は等しくすることが好ましい。
金属端子３は絡げ部３１と外部端子部３２を有し、第２の鍔１５の下面に複数配置される。
一次巻線２１は一方の端末部を金属端子３の絡げ部３１に絡げてから、第１の鍔１３と第３の鍔１４の間の巻軸１１に巻線し、他方の端末部を別の金属端子３の絡げ部３１に絡げる。同様に、二次巻線２２は一方の端末部をさらに別の金属端子３の絡げ部３１に絡げてから、一次巻線２1の上に二次巻線２２を巻線し、他方の端末部をさらにさらに別の金属端子３の絡げ部３１に絡げる。

外装樹脂４は、金属端子３の絡げ部３１を埋設し、外部端子部３２の一部を除き、ドラムコア１の上鍔、下鍔を含み、一次巻線２1と二次巻線２２を被覆するように、インサート成型される。
外装樹脂４から突出した外部端子部３２は外装樹脂４の側面に沿って下方に折り曲げられて、さらに底面に折り曲げられて、平行な面接続部３３が形成される。
シールドケース６は、対向する両側面にネジ部６１を設け、前記ネジ部６１に螺合するネジ部５１を外周面に有するキャップコア５を内包する。

キャップコア５は、ドラムコア１の少なくとも第１の鍔１３と第３の鍔１４をキャップコア５の内部に収納するように所定の長さとし、シールドケース６は、対向するネジ部６１と異なる対向する両側面の下端部に、図示しない舌片を設けてあり、その舌片を外装樹脂４の底面に折り曲げで固定されている。

さらに外部妨害磁束の影響を減らすために、ショートリングを用いてもよい。
図２は本発明のコーナーセンサ用面実装トランスにショートリングを追加した場合の別の実施例を示す。

ショートリング２５は、第３の鍔１４と第２の鍔１５の間の巻軸１１に巻線を巻回し、巻線の両端部をショートする。ショートリング２５の巻数は巻き数を増せばより大きな効果が得られる。両端部をショートするために、例えばあらかじめ接続して作製した２つの金属端子の絡げ部にそれぞれの端末部を絡げてもよいし、一箇所の絡げ部に巻線の両端を絡げてもよい。
このショートリング２５により外部妨害磁束がトランス内部に侵入しにくくなり、外部妨害磁束の影響をさらに低減することができる。

図３は、下から上方向への外部妨害磁束がどのようにコーナーセンサ用面実装トランスのコアを通るかを説明する図である。
従来のコーナーセンサ用面実装トランスでは、図３（ａ）に示すように、ドラムコア８０の下面からの外部妨害磁束Ｌは、第２の鍔８５、巻軸８１、第１の鍔８３、キャップコア底部９２を通過する（図中Ｍで示す）。

一方、本発明のコーナーセンサ用面実装トランスでは、図３（ｂ）に示すように、ドラムコア１の下面からの外部妨害磁束Ｌは、
第２の鍔１５、巻軸１１、第１の鍔１３とキャップコア底部５２を通過する磁束Ｎ_０と、
第２の鍔１５、第２の鍔１５と第３の鍔１４と間の巻軸１１、第３の鍔１４、キャップコア外壁５３、キャップコア底部５２を通過する磁束Ｎ_１に分かれる。

したがって、本発明のコーナーセンサ用面実装トランスは、外部妨害磁束Ｌの一部の磁束Ｎ_１が、巻線のある第３の鍔１４と第１の鍔１３の間の巻軸１１を通過しないので、外部妨害磁束Ｌの影響を低減することができる。

金属端子３は組み立ての容易性から、連続した薄い金属板のリードフレームに所定の端子形状をパンチングして金属端子３が形成されている。
図４は、連続したリードフレームの一部分を示す平面図を示す。金属端子３は、６つの外部端子３ａ〜３ｆと６つの絡げ部３１ａ〜３１ｆがリードフレーム３００に連結された状態で形成されている。
図４に示すように、それぞれの金属端子３ａ〜３ｆは、絡げ部３１ａ〜３１ｆと外部端子部３２ａ〜３２ｆを有する。ドラムコアは、図中点線で示した所定の位置に接着される。図中一点鎖線で示した位置で金属端子３ａ〜３ｆがフレーム３００から切り離された後に、絡げ部３１ａ〜３１ｆに巻線の端末が絡げられ、絡げ部と巻線の端末部が電気的に接続される。

表１に、従来のコーナーセンサ用面実装トランス、本発明のコーナーセンサ用面実装トランスにおいて、ショートリングなし、ショートリング１０ターン、ショートリング３０ターンの外部妨害磁束に対する感度を直交する３方向で測定した結果を示す。
感度の測定方法は図５に示すように、二次巻線Ｌ２に並列に共振コンデンサＣ２と負荷抵抗Ｒ４＝１０［ｋΩ]を接続し、二次巻線Ｌ２の一方と一次巻線Ｌ１の一方を接地し、一次巻線Ｌ１の他方を開放した回路に、ホルムヘルツコイルで交番磁界を印加して測定した。一次巻線Ｌ１と二次巻線Ｌ２の巻き数比は１：５であり、二次巻線のインダクタンス値が０．８４［ｍＨ］になるようにキャップコアの位置を調整し、共振周波数が６６．７［ｋＨｚ］になるように共振コンデンサを調整した。
なお、実装面において所定のＹ軸方向と直交する方向をＸ軸方向とし、実装面においてＸ軸方向と直交し、金属端子の外部端子部が対向する方向をＹ軸方向とし、Ｘ軸とＹ軸に直交する方向（基板の上下方向）をＺ軸方向とする。表において値が大きいほど外部妨害磁束に対して弱い。

表１に示すように、従来のコーナーセンサ用面実装トランスは、基板の上下方向（Ｚ軸方向）の磁束に対して特に感度が高いので、基板の上下方向の外部妨害磁束に対して非常に弱い。しかし、本発明のコーナーセンサ用面実装トランスは、基板の上下方向の外部妨害磁束に対する特性が改善している。また、ショートリングの巻き数を多くするほど、特性が改善している。

図６は本発明のコーナーセンサ用面実装トランスの製造方法を説明する図である。図６（ａ）に示すように、ドラムコア１は、巻軸１１の上端に第１の鍔１３、下端に第２の鍔１５、第１の鍔１３と第２の鍔１５の間に第３の鍔１４を有する。そしてドラムコア１の第２の鍔の底面を、複数の金属端子が連結された状態で形成されたリードフレーム３００の所定の位置に接着する。

接着剤を硬化した後に、金属端子３をリードフレーム３００から切り離し、一次巻線２１の一方の端末部を金属端子３の絡げ部に絡げてから、第１の鍔１３と第３の鍔１４の間の巻軸に巻線し、他方の端末部を別の金属端子３の絡げ部に絡げる。同様に、二次巻線２２の一方の端末部をさらに別の金属端子３の絡げ部に絡げてから、一次巻線２1の上に二次巻線２２を巻線し、他方の端末部をさらにさらに別の金属端子３の絡げ部に絡げる（図６（ｂ））。そして、絡げ部をレーザー溶接すると、巻線の端末部の被覆が除去されるとともに端末部が絡げ部に溶接される。絡げ部と巻線の端末部の接続は溶接に限らず、半田付けしてもよい。

そして、外装樹脂４を形成する。外装樹脂４は、金属端子３の絡げ部３１を埋設し、外部端子部３２の一部を除き、ドラムコア１の上鍔、下鍔を含むと一次巻線２1と二次巻線２２を被覆するように、金型４００でインサート成型される（図６（ｃ））。

その後、外装樹脂４から突出した金属端子３の外部端子部３２を、外装樹脂４の側面に沿って下方に折り曲げ、さらに底面に折り曲げられて、平行な面接続部３３を形成する（図６（ｄ））。

そして、対向する両側面にネジ部６１を設けたシールドケース６に、前記ネジ部６１に螺合するネジ部５１を外周面に有するキャップコア５を内包させて、さらにキャップコア５が樹脂で被覆されたドラムコア１を内包するように配置する（図６（ｅ））。そして、シールドケース６の対向するネジ部６１と異なる対向する両側面の下端部に設けられた図示しない舌片をその舌片を外装樹脂４の底面に折り曲げて、シールドケース６を外装樹脂４に固定する。

以上述べたように、本発明のコーナーセンサ用面実装トランスは、ドラムコアと金属端子の絡げ部を樹脂で被覆したので、シールド内までポッティング樹脂が入り込んでも、ポッティング樹脂がドラムコアや巻線に直接接触しない。したがって、ポッティング樹脂で充填してもコアが破損したり、巻線の端末部が断線することがない。また、第１の鍔と第２の鍔の間に第３の鍔を設けたので、外部妨害磁束の影響が少ないコーナーセンサ用面実装トランスとすることができる。

１、８０ ドラムコア
１１、８１ 巻軸
１３、８３ 第１の鍔
１５、８５ 第２の鍔
１４ 第３の鍔
２１、２３ 一次巻線
２２、２４ 二次巻線
２５ ショートリング
３、３ａ〜３ｆ、３０ 金属端子
３１、３１ａ〜３１ｆ、３６ 絡げ部
３２、３２ａ〜３２ｄ、３７ 外部端子部
３３、３８ 面接続部
４０ 基台
４ 外装樹脂
５、９０ キャップコア
５１、９１、６１、６２ ネジ部
５２、９２ キャップコア底部
５３ キャップコア外壁
６、６０ シールドケース
３００ リードフレーム
４００ 金型

Claims (3)

1. 第１の鍔と第２の鍔の間に巻軸を有するドラムコアと、
   第２の鍔の底面に固定され、巻線端末を接続する絡げ部と外部端子を形成する複数の金属端子と、
   前記ドラムコアを収納し、外周にネジ部を具えたキャップコアと、
   前記キャップコアを収納し、前記キャップコアの前記ネジ部に螺合するネジ部を具えた金属製のシールドケース
   からなるコーナーセンサ用面実装トランスにおいて、
   前記ドラムコアは前記第１の鍔と前記第２の鍔の間に第３の鍔を具え、
   前記第１の鍔と前記第３の鍔の間の巻軸に複数のコイルを巻回し、
   前記ドラムコアと前記コイルと前記金属端子の一部を除く外周を外装樹脂で覆ったことを特徴とする
   コーナーセンサ用面実装トランス。
2. 前記第２の鍔と前記第３の鍔の間にショートリングを具えたことを特徴とする、請求項１記載のコーナーセンサ用面実装トランス。
3. 前記キャップコアは前記第１の鍔と第２の鍔の間を内包することを特徴とする請求項１乃至２記載のコーナーセンサ用面実装トランス。

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