JP2018074128A - コイル構造体 - Google Patents
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Abstract
【課題】回路構成体の生産性を高められるコイル構造体を提供する。【解決手段】環状の磁性コア2と、回路基板110の一面に配置される板状導体のバスバ130の一部を渦巻状に形成してなり、前記磁性コアの内外に配置されるコイル3とを備えるコイル構造体1Aである。コイル3は、磁性コア2の内側に配置される内側導体部31の幅と、磁性コア2の外側に配置される外側導体部32の幅とが均一である。また、磁性コア2とコイル3との間に介在し、コイル3の熱を磁性コア2に伝達する熱伝達部材を備える。【選択図】図1
Description
本発明は、コイル構造体に関する。
自動車には、電源(バッテリー)からヘッドランプやワイパーなどの負荷へ電力を分配する電気接続箱(パワーディストリビュータとも呼ばれる)が搭載されている。この電気接続箱の内部回路を構成する部材として、例えば、特許文献1に示す回路構成体がある。この回路構成体は、導体パターン(回路パターン)が形成された制御回路基板と、制御回路基板に接着された入力端子用バスバ、及び出力端子用バスバと、制御回路基板と両バスバとに実装される半導体スイッチング素子などの電子部品とを備える。
このような回路構成体には、半導体スイッチング素子の他の電子部品として、別途用意されるコイル部品(コイル構造体)が、通常、回路基板のバスバに表面実装されるものがある。コイル部品は、例えば、巻線を螺旋状に巻回してなるコイルと、コイルの内外に配置される磁性コアとを備えるチョークコイルなどが挙げられる。このコイル部品は、一般的に、コイルの軸方向がバスバ(回路基板)の平面に直交するように配置される。
上述のような回路構成体では、コイル構造体を構成するコイルと磁性コアとをそれぞれ用意して組み合わせた後、バスバなどに実装する必要がある。そのため、製造作業が煩雑になり易く、生産性に劣る。
そこで、回路構成体の生産性を高められるコイル構造体を提供することを目的の一つとする。
本開示に係るコイル構造体は、
環状の磁性コアと、
回路基板の一面に配置される板状導体のバスバの一部を渦巻状に形成してなり、前記磁性コアの内外に配置されるコイルとを備える。
環状の磁性コアと、
回路基板の一面に配置される板状導体のバスバの一部を渦巻状に形成してなり、前記磁性コアの内外に配置されるコイルとを備える。
上記コイル構造体は、回路構成体の生産性を高められる。
《本発明の実施形態の説明》
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
(1)本発明の一形態に係るコイル構造体は、
環状の磁性コアと、
回路基板の一面に配置される板状導体のバスバの一部を渦巻状に形成してなり、前記磁性コアの内外に配置されるコイルとを備える。
環状の磁性コアと、
回路基板の一面に配置される板状導体のバスバの一部を渦巻状に形成してなり、前記磁性コアの内外に配置されるコイルとを備える。
上記の構成によれば、回路構成体の生産性を高められる。コイルがバスバの一部で構成されていることで、バスバの作製と同時にコイルを作製でき、バスバとコイルとを個々に準備する必要がない。バスバの製造は、代表的には、一枚の平板導体を所望の配線パターンに打抜加工することで行える。その際、平板導体の一部を所望の渦巻形状に打ち抜くことでコイルを製造できる。そして、バスバのコイルに磁性コアを組み付けるだけでコイル構造体の作製と同時に回路構成体を製造できる。即ち、コイル構造体を構成するコイルと磁性コアとをそれぞれ用意して組み合わせた後、バスバなどに実装する必要がない。
また、上記の構成によれば、コイルが渦巻状であり各ターンが同一平面上に位置するため、各ターンを軸方向に積み重ねる螺旋状のコイルに比べて磁性コアの高さを低くできる。従って、高さが低くて全体の体積の小さい回路構成体を構築できる。
(2)上記コイル構造体の一形態として、前記コイルは、前記磁性コアの内側に配置される内側導体部の幅と、前記磁性コアの外側に配置される外側導体部の幅とが均一であることが挙げられる。
上記の構成によれば、局所的に強度の低い箇所が存在しないため、取り扱い易い。
(3)上記コイル構造体の一形態として、前記磁性コアと前記コイルとの間に介在されて、前記コイルの熱を前記磁性コアに伝達する熱伝達部材を備えることが挙げられる。
上記の構成によれば、コイル構造体の放熱性を高め易い。
(4)上記コイル構造体の一形態として、前記コイルの一面側に配置されて前記コイルの熱を放熱する放熱部材を備え、前記放熱部材は、磁性コアの一部を収納する収納凹部を備えることが挙げられる。
上記の構成によれば、放熱部材を備えることでコイル及び磁性コアの熱を効果的に放熱できる。また、放熱部材が収納凹部を備えることで、磁性コアの高さが高くなることを抑制して高さの低い回路構成体を構築できる。
《本発明の実施形態の詳細》
本発明の実施形態の詳細を、以下に図面を参照しつつ説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。
本発明の実施形態の詳細を、以下に図面を参照しつつ説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。
《実施形態1》
〔コイル構造体〕
図1〜図3を参照して、実施形態1に係るコイル構造体1Aを説明する。コイル構造体1Aは、環状の磁性コア2と、磁性コア2の内外に配置されるコイル3とを備える。このコイル構造体1Aは、代表的には、回路構成体100に備わる。回路構成体100は、例えば、図1に示すように、信号回路を構成する箔状の回路パターン(図示略)が形成される上面を有する回路基板110と、回路基板110の下面に配置されて電力回路を構成する板状のバスバ130と、回路パターン及びバスバ130の少なくとも一方に実装される電子部品とを備える。この電子部品の一つに実施形態に係るコイル構造体1Aがある。コイル構造体1Aの特徴の一つは、コイル3がバスバ130の一部を渦巻状に形成してなる点にある。ここでは、コイル3(バスバ130)の下面には、コイル3(バスバ130)の熱を放熱する放熱部材5(150)が配置されている。以下、詳細を説明する。説明の便宜上、図1〜図3では、回路構成体100において、実施形態1に係るコイル構造体1A付近を示し、その他の部分を省略して示している。また、図2,図3では、回路基板を省略して示しており、図2ではコイル3にハッチングを施している。以下の説明では、回路構成体100のコイル3(バスバ130)における放熱部材5側(図1,図3紙面下側、図2紙面奥側)を「下」、その反対側を「上」としている。
〔コイル構造体〕
図1〜図3を参照して、実施形態1に係るコイル構造体1Aを説明する。コイル構造体1Aは、環状の磁性コア2と、磁性コア2の内外に配置されるコイル3とを備える。このコイル構造体1Aは、代表的には、回路構成体100に備わる。回路構成体100は、例えば、図1に示すように、信号回路を構成する箔状の回路パターン(図示略)が形成される上面を有する回路基板110と、回路基板110の下面に配置されて電力回路を構成する板状のバスバ130と、回路パターン及びバスバ130の少なくとも一方に実装される電子部品とを備える。この電子部品の一つに実施形態に係るコイル構造体1Aがある。コイル構造体1Aの特徴の一つは、コイル3がバスバ130の一部を渦巻状に形成してなる点にある。ここでは、コイル3(バスバ130)の下面には、コイル3(バスバ130)の熱を放熱する放熱部材5(150)が配置されている。以下、詳細を説明する。説明の便宜上、図1〜図3では、回路構成体100において、実施形態1に係るコイル構造体1A付近を示し、その他の部分を省略して示している。また、図2,図3では、回路基板を省略して示しており、図2ではコイル3にハッチングを施している。以下の説明では、回路構成体100のコイル3(バスバ130)における放熱部材5側(図1,図3紙面下側、図2紙面奥側)を「下」、その反対側を「上」としている。
[磁性コア]
磁性コア2は、分割された複数のコア部を環状に連結して構成され、コイル3の励磁により閉磁路を形成する(図1,図3)。磁性コア2の連結・分離形態は、U−I型、U−U型、L−L型などとすることができる。その連結・分離面は、上下方向に沿っていても良いし、上下方向に直交する方向に沿っていてもよい。連結・分離面の位置は、コイル3と同一平面上に並ばない位置、即ちコイル3の平面に対してずれた位置とすることが好ましい。そうすれば、連結・分離面からの漏れ磁束がコイル3へ侵入し難い。そのため、損失(ジュール損)の増加を抑制し易く、磁気特性の低下を抑制し易い。連結・分離面同士は、その間に両コア部よりも比透磁率の低い材料からなるギャップ材を介して連結されていてもよいし、その間にギャップ材を介することなく直接連結していてもよい。
磁性コア2は、分割された複数のコア部を環状に連結して構成され、コイル3の励磁により閉磁路を形成する(図1,図3)。磁性コア2の連結・分離形態は、U−I型、U−U型、L−L型などとすることができる。その連結・分離面は、上下方向に沿っていても良いし、上下方向に直交する方向に沿っていてもよい。連結・分離面の位置は、コイル3と同一平面上に並ばない位置、即ちコイル3の平面に対してずれた位置とすることが好ましい。そうすれば、連結・分離面からの漏れ磁束がコイル3へ侵入し難い。そのため、損失(ジュール損)の増加を抑制し易く、磁気特性の低下を抑制し易い。連結・分離面同士は、その間に両コア部よりも比透磁率の低い材料からなるギャップ材を介して連結されていてもよいし、その間にギャップ材を介することなく直接連結していてもよい。
ここでは、磁性コア2は、上下に二分割し、コイル3の上方を覆う横断面U字状の上側コア部21と、コイル3の下方に配置される横断面I字状の下側コア部22とを備えるU−I型としている(図1,図3)。上側・下側コア部21,22の連結・分離面の位置は、コイル3(内側導体部31)に対して上下方向に段差が生じる位置(ここではコイル3の下方に位置)としている。上側・下側コア部21,22の連結・分離面は、後述の放熱部材5の収納凹部51に収納されていて、放熱部材5の上面よりも下方に位置している。上側・下側コア部21,22の連結・分離面同士は、その間にギャップ材を介在せず、直接連結されている。
磁性コア2は、公知の構成材料で形成された種々の形態のものが利用できる。磁性コア2は、磁性粉末を用いた成形体や、絶縁被覆を有する磁性薄板(例えば、電磁鋼板)を複数積層した積層体を利用できる。上記成形体は、例えば、軟磁性材料(軟磁性金属又は軟磁性非金属)の粉末を用いた圧粉成形体、上記粉末をプレス成形後に焼結した焼結体、上記粉末と樹脂とを含む混合物を射出成形や注型成形などした複合材料成形体が挙げられる。軟磁性金属は、鉄族金属、Feを主成分とする鉄基合金、アモルファス金属などが挙げられる。鉄族金属は、Fe,Ni,Coである。鉄基合金は、代表的には、Fe−Si系合金、Fe−Ni系合金、Fe−Si−Al系合金などが挙げられる。軟磁性非金属は、金属酸化物、例えば、フェライトなどFeを含む酸化物などが挙げられる。
ギャップ材を備える場合、ギャップ材の構成材料は、例えば、アルミナなどのセラミックスや、樹脂(例えば、PPS樹脂)などの非磁性材料、軟磁性粉末と樹脂とを含む複合材、各種のゴムといった弾性材などが挙げられる。
[コイル]
コイル3は、回路構成体100において、回路基板110の下面に配置される板状導体のバスバ130の一部を渦巻状に形成してなる(図1、図2)。このコイル3は、各ターンがバスバ130の他部131(例えば、後述の出力(入力)端子など)と同一平面上に位置する平面コイルである。コイル3のターン数は、所望のインダクタンスに応じて適宜選択できる。図1〜図3では、説明の便宜上、3ターンのコイル3を例示している。各ターン間の間隔は、略等間隔としている。コイル3(渦巻)の外形は、矩形状としているが、円形状としてもよい。導体の材質は、バスバ130の材質と同じ銅や銅合金などが挙げられる。
コイル3は、回路構成体100において、回路基板110の下面に配置される板状導体のバスバ130の一部を渦巻状に形成してなる(図1、図2)。このコイル3は、各ターンがバスバ130の他部131(例えば、後述の出力(入力)端子など)と同一平面上に位置する平面コイルである。コイル3のターン数は、所望のインダクタンスに応じて適宜選択できる。図1〜図3では、説明の便宜上、3ターンのコイル3を例示している。各ターン間の間隔は、略等間隔としている。コイル3(渦巻)の外形は、矩形状としているが、円形状としてもよい。導体の材質は、バスバ130の材質と同じ銅や銅合金などが挙げられる。
コイル3は、磁性コア2の内側に配置される内側導体部31と、磁性コア2の外側に配置される外側導体部32とを有する(図1〜図3)。「磁性コアの内側に配置される内側導体部」とは、磁性コア2の内側に配置されている部分のみの場合の他、例えば、内側導体部31の中央部分が磁性コア2の内側に配置され、内側導体部31の端部付近が磁性コア2の外側に位置する場合も「磁性コアの内側に配置される内側導体部」に含まれる。即ち、内側導体部31の軸方向の長さは、磁性コア2の長さよりも長くてもよく、内側導体部31の端部及びその近傍が磁性コア2の端面から突出して露出されていてもよい。コイル3の両端部は、磁性コア2の外側で渦巻の最内周に配置される内周端部33と、磁性コア2の外側で渦巻の最外周に引き出される外周端部34とを有する。
内側導体部31は、磁性コア2(図2二点鎖線で示す)の内外に配置され、磁性コア2の軸方向(図2左右方向)に平行な直線状の細幅な部分で、磁性コア2の内側に配置される中央部分と、磁性コア2の外側に配置され、上記中央部分の両端部に連続する端部部分とを有する(図2)。外側導体部32は、磁性コア2の軸方向(上記中央部分)に平行な直線状の平行部分と、上記平行部分に直交する直線状の直交部分とを有する。直交部分のうち、コイル3の最外周の一方の直交部分(図2紙面右側)は、内側導体部31の上記端部部分とコイル3の外周端部34とに連結されている。その他の直交部分は、外側導体部32の上記平行部分と内側導体部31の上記端部部分とを連結する。コイル3の最内周の上記平行部分は、上記直交部分とコイル3の内周端部33とに連結されている。
両導体部31,32の横断面形状は、矩形状である(図3)。両導体部31,32の厚みは長手方向に均一である。厚みは、上下方向に沿った長さである。両導体部31,32の厚みは、回路基板110における箔状の回路パターンの厚み(例えば20μm以上150μm以下)よりも大きく、バスバ130の他部131の厚みと同一である。両導体部31,32の厚みは、例えば、0.3mm以上2.0mm以下が挙げられる。内側導体部31の幅Wiと外側導体部32の幅Woは、不均一としてもよいが、ここでは均一としている(図2)。内側導体部31の幅Wiと外側導体部32の幅Woが不均一な形態は、後述の変形例1−2で説明する。各幅Wi,Woは、各導体部31,32における上記中央部分、上記平行部分(直交部分)の長手方向と上下方向の両方向に直交する方向に沿った長さである。コイル3の外形が円形状の場合、各導体部31,32の幅は、曲線部分の法線方向に沿った長さとする。
内周端部33は、ジャンパーチップ180などの導電部材でバスバ130の出力(入力)端子に電気的に接続されている。内周端部33の配置位置は、出力(入力)端子の位置に応じて適宜選択でき、出力(入力)端子に近い側に位置することが好ましい。そうすれば、ジャンパーチップ180の長さを短くし易い。外周端部34は、バスバ130の入力(出力)端子を構成する。外周端部34は、ここでは出力(入力)端子と同一方向に引き出されているが、勿論、異なる方向に引き出すこともできる。
コイル3の作製は、バスバ130の作製に合わせて行える。バスバ130の作製は、代表的には、一枚の平板導体を所望の配線パターンに打ち抜く打抜加工により行える。その際、平板導体の一部を所望の渦巻形状に打ち抜くことでコイル3を作製できる。
[熱伝達部材]
コイル構造体1Aは、コイル3の熱を磁性コア2に伝達する熱伝達部材4を備えることが好ましい(図3)。熱伝達部材4は、磁性コア2とコイル3の内側導体部31との間に介在される。この熱伝達部材4は、絶縁材料で構成することで、磁性コア2と内側導体部31との間の電気的絶縁性を高めることができる。熱伝達部材4は、磁性コア2内において、内側導体部31を下面側から支持する機能をも有する。
コイル構造体1Aは、コイル3の熱を磁性コア2に伝達する熱伝達部材4を備えることが好ましい(図3)。熱伝達部材4は、磁性コア2とコイル3の内側導体部31との間に介在される。この熱伝達部材4は、絶縁材料で構成することで、磁性コア2と内側導体部31との間の電気的絶縁性を高めることができる。熱伝達部材4は、磁性コア2内において、内側導体部31を下面側から支持する機能をも有する。
熱伝達部材4は、例えば、上下に分割される上下の分割片41,42を組み合わせて構成される。下側分割片42は、下側コア部22と内側導体部31との間に介在され、上側分割片41は、上側コア部21と内側導体部31との間に介在される。両分割片41,42の一方は、内側導体部31同士の間に介在されるように他方側に突出する介在凸部43を有することが好ましい。そうすれば、介在凸部43が隣り合う内側導体部31同士の電気的絶縁性を高められる。加えて、両分割片41,42の一方は、両端の内側導体部31の外側に配置されるように他方側に突出する外側凸部44を有することが好ましい。そうすれば、両端の内側導体部31と磁性コア2との間の電気的絶縁性を高められる上に、隣り合う凸部同士の間の凹部45に各内側導体部31を収納して位置決めできる。図3では、説明の便宜上、凹部45と内側導体部31との間に隙間を誇張して示している。ここでは、下側分割片42が介在凸部43及び外側凸部44を有する。
なお、両分割片41,42の一方が介在凸部43を有し、他方が外側凸部44を有していてもよいし、両分割片41,42が介在凸部43と外側凸部44とを備えていてもよい。ここでは、熱伝達部材4は、上下の両分割片41,42を備えているが、上側分割片41を備えることなく下側分割片42のみを備えることもできる。
熱伝達部材4の材質は、ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂、液晶ポリマー(LCP)、ポリアミド(PA)樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂などの熱可塑性樹脂が挙げられる。この樹脂には、無機フィラーが含有されていることが好ましい。具体的なフィラーは、アルミナフィラーが挙げられる。そうすれば、熱伝達部材4を介して内側導体部31の熱を磁性コア2に伝達し易い。
[放熱部材]
放熱部材5は、コイル3の熱を放熱する(図1〜図3)。放熱部材5は、コイル3の下方に配置される。この放熱部材5は、回路構成体100のバスバ130の下方に配置される放熱部材150の一部で構成されている。放熱部材5の大きさは、コイル3(バスバ130)の下面全面に接触可能な大きさとすることが挙げられる。放熱部材5は、平板状部材で構成されていてもよいし、平板状部材とその平板状部材の下面から下方に突出する複数の突起で構成されるフィンとが一体に形成されていてもよい。フィンを備える場合、放熱部材5の表面積を大きくして放熱性を高くし易い。放熱部材5の上面は、ここではフラットである。
放熱部材5は、コイル3の熱を放熱する(図1〜図3)。放熱部材5は、コイル3の下方に配置される。この放熱部材5は、回路構成体100のバスバ130の下方に配置される放熱部材150の一部で構成されている。放熱部材5の大きさは、コイル3(バスバ130)の下面全面に接触可能な大きさとすることが挙げられる。放熱部材5は、平板状部材で構成されていてもよいし、平板状部材とその平板状部材の下面から下方に突出する複数の突起で構成されるフィンとが一体に形成されていてもよい。フィンを備える場合、放熱部材5の表面積を大きくして放熱性を高くし易い。放熱部材5の上面は、ここではフラットである。
放熱部材5は、磁性コア2の一部を収納する収納凹部51を有する。この収納凹部51は、放熱部材5の上面から下面側にかけて形成されている。収納凹部51の大きさは、磁性コア2よりも一回り大きい程度である。この収納凹部51の深さは、深いほど磁性コア2の高さを低くできる。そのため、磁性コア2の高さが高くなることなく磁性コア2の熱を効果的に放熱することができる。ここでは、収納凹部51の深さは、下側コア部22の高さよりも深くしていて、上側・下側コア部21,22の連結・分離面を収納可能な深さ、即ち、下側コア部22の全てと上側コア部21の一部とを収納可能な深さとしている。この収納凹部51の形成は、放熱部材5の上面を切削するなどして行える。その他、収納凹部は、上面側から下面側にパンチで打ち出すことで形成してもよい。その場合、収納凹部の下面を構成する箇所には、周辺領域よりも下方に突出する突出部が形成される。
放熱部材5の構成材料は、熱伝導性に優れる金属材料が挙げられる。その金属材料は、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金などが挙げられる。
[絶縁層]
コイル3と放熱部材5との間には、その間の電気的絶縁性を高める絶縁層6が介在されている(図1〜図3)。この絶縁層6は、回路構成体100のバスバ130と放熱部材150との間に配置される絶縁層160の一部で構成されている。この絶縁層6は、コイル3(バスバ130)の熱を放熱部材5に伝達する。絶縁層6は、放熱部材5の収納凹部51の上方を覆わないように、この収納凹部51の周囲(三方)を囲むように切欠が形成されていて、コイル3と放熱部材5の上面との間を隙間なく満たしている(図2)。絶縁層6は、その構成材料を塗布して構成してもよいし、シートで構成してもよい。
コイル3と放熱部材5との間には、その間の電気的絶縁性を高める絶縁層6が介在されている(図1〜図3)。この絶縁層6は、回路構成体100のバスバ130と放熱部材150との間に配置される絶縁層160の一部で構成されている。この絶縁層6は、コイル3(バスバ130)の熱を放熱部材5に伝達する。絶縁層6は、放熱部材5の収納凹部51の上方を覆わないように、この収納凹部51の周囲(三方)を囲むように切欠が形成されていて、コイル3と放熱部材5の上面との間を隙間なく満たしている(図2)。絶縁層6は、その構成材料を塗布して構成してもよいし、シートで構成してもよい。
絶縁層6の構成材料は、絶縁性樹脂が挙げられる。絶縁層6の構成材料は、特に、熱伝導性に優れる絶縁性樹脂であることが好ましい。具体的な樹脂は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂が挙げられる。この樹脂には、熱伝達部材4と同様、無機フィラーが含有されていることが好ましい。そうすれば、絶縁層6を介してコイル3の熱を放熱部材5に伝達し易い。絶縁層6は、上記絶縁性樹脂の接着剤で構成されていてもよい。
[コイル構造体の製造]
コイル構造体1Aの製造は、磁性コア2と渦巻状のコイル3とを準備する準備工程と、磁性コア2とコイル3とを組み合わせて、磁性コア2の内外にコイル3が配置されたコイル構造体1Aを作製する組立工程とを備えるコイル構造体の製造方法により行える。準備工程におけるコイル3の準備は、コイル3を備えるバスバ130を準備することで行う。具体的には、上述したように、一枚の平板導体を所望の配線パターンに打ち抜く打抜加工によりバスバ130を作製する際に、平板導体の一部を所望の渦巻形状に打ち抜くことでコイル3を作製する。組立工程は、コイル3の所定位置にその外周を囲むように上下のコア部を組み付ける。磁性コア2のコイル3への組み付けは、回路基板110とバスバ130と放熱部材150とを積層した積層体のコイル3、回路基板110とバスバ130とを積層した積層体のコイル3、或いはバスバ130と放熱部材150とを積層した積層体のコイル3に対して行ってもよいし、これら積層体を作製する前のバスバ130のコイル3に対して行ってもよい。
コイル構造体1Aの製造は、磁性コア2と渦巻状のコイル3とを準備する準備工程と、磁性コア2とコイル3とを組み合わせて、磁性コア2の内外にコイル3が配置されたコイル構造体1Aを作製する組立工程とを備えるコイル構造体の製造方法により行える。準備工程におけるコイル3の準備は、コイル3を備えるバスバ130を準備することで行う。具体的には、上述したように、一枚の平板導体を所望の配線パターンに打ち抜く打抜加工によりバスバ130を作製する際に、平板導体の一部を所望の渦巻形状に打ち抜くことでコイル3を作製する。組立工程は、コイル3の所定位置にその外周を囲むように上下のコア部を組み付ける。磁性コア2のコイル3への組み付けは、回路基板110とバスバ130と放熱部材150とを積層した積層体のコイル3、回路基板110とバスバ130とを積層した積層体のコイル3、或いはバスバ130と放熱部材150とを積層した積層体のコイル3に対して行ってもよいし、これら積層体を作製する前のバスバ130のコイル3に対して行ってもよい。
[用途]
コイル構造体1Aは、自動車用電気接続箱に備わる回路構成体の構成部材に好適に利用可能である。また、コイル構造体1Aは、直流電圧変換装置、AC/DC変換装置、DC/ACインバータなどの大電流パワー回路用基板の構成部材に好適に利用可能である。これらの構成部材は、例えば、チョークコイル、トランス、ノイズフィルタなどが挙げられる。
コイル構造体1Aは、自動車用電気接続箱に備わる回路構成体の構成部材に好適に利用可能である。また、コイル構造体1Aは、直流電圧変換装置、AC/DC変換装置、DC/ACインバータなどの大電流パワー回路用基板の構成部材に好適に利用可能である。これらの構成部材は、例えば、チョークコイル、トランス、ノイズフィルタなどが挙げられる。
回路構成体100は、実施形態1の冒頭で説明したように、信号回路を構成する箔状の回路パターンが形成される上面を有する回路基板110と、回路基板110の下面に配置されて電力回路を構成するバスバ130と、回路パターン及びバスバ130の少なくとも一方に実装される電子部品とを備える(図1)。回路基板110は、その上面に回路パターン(図示略)が形成されている。この回路基板110には、磁性コア2、内周端部33、ジャンパーチップ180、及び出力端子の一部(バスバ130の他部131)を露出させる矩形状の開口部112(図1)が形成されている。回路基板110の厚みは、例えば1mm以上3mm以下が挙げられる。回路パターンは、銅箔で形成されている。回路基板110は、プリント基板を用いることができる。バスバ130は、上述のように銅や銅合金などの板状部材で構成され、その厚みは、上述したコイル3の厚みと同じ0.3mm以上2.0mm以下が挙げられる。このバスバ130は、上述のコイル3を備える。電子部品は、コイル構造体1Aの他に、例えば、リレーやFET(Field effect transistor)といったスイッチング素子などが挙げられる。回路基板110とバスバ130(コイル3)とは、両者の間に介在される粘着シート(図示略)により接着することができる。バスバ130の下面には、バスバ130の熱を放熱する放熱部材150が配置されている。バスバ130と放熱部材150との間には、両者の間の電気的絶縁性を高める絶縁層160が介在されている。
〔作用効果〕
実施形態1に係るコイル構造体1Aによれば、以下の効果を奏することができる。
実施形態1に係るコイル構造体1Aによれば、以下の効果を奏することができる。
(1)回路構成体100の生産性を高められる。コイル3がバスバ130の一部で構成されていることで、一枚の平板導体を所望の配線パターンに打ち抜くバスバ130の作製と同時にコイル3を作製でき、コイル3とバスバ130とを個々に準備する必要がない。そして、バスバ130のコイル3に磁性コア2を組み付けるだけでコイル構造体1Aの作製と同時に回路構成体100を製造できる。即ち、コイル構造体1Aを構成する磁性コア2とコイル3とをそれぞれ用意して組み合わせた後、バスバ130などに実装する必要がない。
(2)磁性コア2の高さサイズを小さくし易いため、高さが低くて全体の体積の小さい回路構成体100を構築できる。コイル3はその各ターンが同一平面上に位置する平面コイルであるため、磁性コア2の高さを低くできるからである。内側導体部31と外側導体部32の幅が均一であるため、局所的に強度の低い箇所が存在しないので取り扱い易い。その上、コイル3の放熱が内側導体部31と外側導体部32とで不均一になることがなく、放熱対策がし易い。
《変形例1−1》
図4、図5を参照して、変形例1−1に係るコイル構造体1Aを説明する。変形例1−1に係るコイル構造体1Aは、コイル3が段差形状に形成される段差部を有する点が実施形態1に係るコイル構造体1Aと主として相違する。図4,図5では、回路基板を省略して示している。
図4、図5を参照して、変形例1−1に係るコイル構造体1Aを説明する。変形例1−1に係るコイル構造体1Aは、コイル3が段差形状に形成される段差部を有する点が実施形態1に係るコイル構造体1Aと主として相違する。図4,図5では、回路基板を省略して示している。
[コイル]
コイル3は、内側導体部31(上記中央部分と上記両端部分)と外側導体部32の上記直交部分の一部とがその下面側に窪むように形成される導体凹部35を有する。即ち、コイル3(各ターン)は、バスバ130の他部131と同一平面上に位置する部分と、バスバ130の他部131に対して上下方向にずれて位置する導体凹部35とを備える。コイル3におけるバスバ130の他部131と同一平面上に位置する部分と導体凹部35との境は、コイル3の最内周の上記平行部分とコイル3の最内周の内側導体部31との間が挙げられる。ここでは、コイル3の最内周の上記平行部分と放熱部材5の収納凹部51との間に沿った位置としている。この導体凹部35の深さ(上下方向に沿った長さ)は、放熱部材5の厚みにもよるが、深いほど、回路構成体100における磁性コア2の高さを低くできる。そのため、高さが低くて全体の体積の小さい回路構成体100を構築できる。導体凹部35の形成は、上述の平板導体の打抜加工後にプレス加工などを施すことで行える。
コイル3は、内側導体部31(上記中央部分と上記両端部分)と外側導体部32の上記直交部分の一部とがその下面側に窪むように形成される導体凹部35を有する。即ち、コイル3(各ターン)は、バスバ130の他部131と同一平面上に位置する部分と、バスバ130の他部131に対して上下方向にずれて位置する導体凹部35とを備える。コイル3におけるバスバ130の他部131と同一平面上に位置する部分と導体凹部35との境は、コイル3の最内周の上記平行部分とコイル3の最内周の内側導体部31との間が挙げられる。ここでは、コイル3の最内周の上記平行部分と放熱部材5の収納凹部51との間に沿った位置としている。この導体凹部35の深さ(上下方向に沿った長さ)は、放熱部材5の厚みにもよるが、深いほど、回路構成体100における磁性コア2の高さを低くできる。そのため、高さが低くて全体の体積の小さい回路構成体100を構築できる。導体凹部35の形成は、上述の平板導体の打抜加工後にプレス加工などを施すことで行える。
[放熱部材]
放熱部材5は、収納凹部51に加えて、導体凹部35に沿った放熱凹部52を有する。収納凹部51の深さは、導体凹部35の深さの分だけ深くなっている。そのため、回路構成体100における磁性コア2の高さを低くできる。放熱部材5の厚さと磁性コア2の高さによっては、磁性コア2の上面をジャンパーチップ180の上面と同一、又はそれより低い位置とすることができる。放熱凹部52の深さは、本例では導体凹部35の深さと同等である。この放熱凹部52と導体凹部35との間には後述の絶縁層6の絶縁凹部61が介在されている。そのため、放熱凹部52と導体凹部35との間に空間が形成されず、絶縁層6を介してコイル3の熱を放熱部材5に伝達できるため放熱性が低下しない。
放熱部材5は、収納凹部51に加えて、導体凹部35に沿った放熱凹部52を有する。収納凹部51の深さは、導体凹部35の深さの分だけ深くなっている。そのため、回路構成体100における磁性コア2の高さを低くできる。放熱部材5の厚さと磁性コア2の高さによっては、磁性コア2の上面をジャンパーチップ180の上面と同一、又はそれより低い位置とすることができる。放熱凹部52の深さは、本例では導体凹部35の深さと同等である。この放熱凹部52と導体凹部35との間には後述の絶縁層6の絶縁凹部61が介在されている。そのため、放熱凹部52と導体凹部35との間に空間が形成されず、絶縁層6を介してコイル3の熱を放熱部材5に伝達できるため放熱性が低下しない。
[絶縁層]
絶縁層6は、コイル3の導体凹部35と、放熱部材5の放熱凹部52との間に介在される絶縁凹部61を有する。絶縁凹部61の深さは、導体凹部35の深さと同等である。絶縁凹部61は、導体凹部35と放熱凹部52との間を隙間なく埋めている。
絶縁層6は、コイル3の導体凹部35と、放熱部材5の放熱凹部52との間に介在される絶縁凹部61を有する。絶縁凹部61の深さは、導体凹部35の深さと同等である。絶縁凹部61は、導体凹部35と放熱凹部52との間を隙間なく埋めている。
《変形例1−2》
変形例1−2に係るコイル構造体は、図示は省略しているが、内側導体部31の幅Wiと外側導体部32の幅Woを不均一とすることができる(適宜図1〜図3参照)。
変形例1−2に係るコイル構造体は、図示は省略しているが、内側導体部31の幅Wiと外側導体部32の幅Woを不均一とすることができる(適宜図1〜図3参照)。
内側導体部31の合計幅は、外側導体部32の合計幅よりも小さいことが好ましい。それにより、磁性コア2のサイズを小さくし易い。コイル3が渦巻状であり各ターンが同一平面上に位置するため、各ターンを軸方向に積み重ねる螺旋状のコイルに比べて磁性コア2の高さを低くできるからである。加えて、内側導体部31の合計幅と外側導体部32の合計幅とが同一なコイル(以下、合計幅同一コイル)とコイル全体の抵抗値を同一とするとき、その合計幅同一なコイルに比較して、内側導体部31の合計幅が小さく、磁性コア2の幅を小さくできるからである。この合計幅とは、内側導体部31と外側導体部32の本数を同数としたときの値をいう。また、放熱性を高め易い。コイル全体の抵抗値が上記合計幅同一コイルと同一とするとき、上記合計幅同一コイルに比較して、外側導体部32の合計幅が大きいため、放熱面積を大きくとり易いからである。その上、コイル3は「(内側導体部31の合計幅)<(外側導体部32の合計幅)」を満たすことで、内側導体部31が外側導体部32に比べて発熱し易いが、上記合計幅同一コイルに比べて、より発熱し易い内側導体部31の熱が、より発熱し難くて放熱面積を大きくとれる外側導体部32に拡散し易いからである。従って、上記合計幅同一コイルに比べて、コイル3の最大温度を低くし易い。
全ての内側導体部31の幅Wiが、全ての外側導体部32の幅Woより小さくなくてもよいが、全ての内側導体部31の幅Wiが、全ての外側導体部32の幅Woより小さいことが好ましい。即ち、最も大きい内側導体部31の幅Wiは、最も小さい外側導体部32の幅Woよりも小さいことが好ましい。そうすれば、内側導体部31の合計幅をより一層小さくできるため、磁性コア2のサイズをより一層小さくし易い。その上、放熱性を一層高め易い。上記合計幅同一コイルに比べて内側導体部31の合計幅がより一層小さい、即ち、外側導体部32の合計幅がより一層大きいため、放熱面積をより一層大きくとり易いからである。その上、内外の導体部の合計幅同士の差が大きくなることで、内側導体部31の熱を外側導体部32により拡散し易いからである。
各内側導体部31の幅Wiは、均一としても良いし、不均一としてもよい。各外側導体部32の幅Woは、各内側導体部31の幅Wiに合わせて均一としたり不均一としたりすることができる。
本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。例えば、熱伝達部材は絶縁層の一部で構成することもできる。その場合、絶縁層に切欠ではなく貫通孔を形成して、磁性コア内に配置される部分を形成することが挙げられる。このとき、下側コア部の高さは、その上面と絶縁層とが接触する高さとすることが挙げられる。
1A コイル構造体
2 磁性コア
21 上側コア部
22 下側コア部
3 コイル
31 内側導体部
32 外側導体部
33 内周端部
34 外周端部
35 導体凹部
4 熱伝達部材
41 上側分割片
42 下側分割片
43 介在凸部
44 外側凸部
45 凹部
5 放熱部材
51 収納凹部
52 放熱凹部
6 絶縁層
61 絶縁凹部
100 回路構成体
110 回路基板
112 開口部
130 バスバ
131 他部
150 放熱部材
160 絶縁層
180 ジャンパーチップ
2 磁性コア
21 上側コア部
22 下側コア部
3 コイル
31 内側導体部
32 外側導体部
33 内周端部
34 外周端部
35 導体凹部
4 熱伝達部材
41 上側分割片
42 下側分割片
43 介在凸部
44 外側凸部
45 凹部
5 放熱部材
51 収納凹部
52 放熱凹部
6 絶縁層
61 絶縁凹部
100 回路構成体
110 回路基板
112 開口部
130 バスバ
131 他部
150 放熱部材
160 絶縁層
180 ジャンパーチップ
Claims (4)
- 環状の磁性コアと、
回路基板の一面に配置される板状導体のバスバの一部を渦巻状に形成してなり、前記磁性コアの内外に配置されるコイルとを備えるコイル構造体。 - 前記コイルは、前記磁性コアの内側に配置される内側導体部の幅と、前記磁性コアの外側に配置される外側導体部の幅とが均一である請求項1に記載のコイル構造体。
- 前記磁性コアと前記コイルとの間に介在されて、前記コイルの熱を前記磁性コアに伝達する熱伝達部材を備える請求項1又は請求項2に記載のコイル構造体。
- 前記コイルの一面側に配置されて前記コイルの熱を放熱する放熱部材を備え、
前記放熱部材は、磁性コアの一部を収納する収納凹部を備える請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のコイル構造体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016216764A JP2018074128A (ja) | 2016-11-04 | 2016-11-04 | コイル構造体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016216764A JP2018074128A (ja) | 2016-11-04 | 2016-11-04 | コイル構造体 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018074128A true JP2018074128A (ja) | 2018-05-10 |
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ID=62115869
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JP2016216764A Pending JP2018074128A (ja) | 2016-11-04 | 2016-11-04 | コイル構造体 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2018074128A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112352297A (zh) * | 2018-07-02 | 2021-02-09 | 法雷奥电机控制系统公司 | 形成用于电路的至少一个电感器的部件 |
CN112562989A (zh) * | 2019-09-10 | 2021-03-26 | 法雷奥电机控制系统公司 | 形成用于电路的至少一个电感器的部件 |
-
2016
- 2016-11-04 JP JP2016216764A patent/JP2018074128A/ja active Pending
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