JP2018514949A - 誘導装置、コイルフォーマー及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

軸方向を画定する巻線と、コイルフォーマーと、コイルフォーマーと巻線を収容する空間を形成するようそこから外側コア部と内側コア部が軸方向に延在するベースコア部を備えた磁性コアとを備え、コイルフォーマーは、巻線を収容する空間を画定し、巻線を内側コア部と外側コア部から分離する１つ以上の壁を有する誘導装置の実施例を開示する。

Description

本開示は、誘導装置、コイルフォーマー及び誘導装置の製造方法に関するものである。

誘導装置の例としては、トランスやインダクタがあり、リアクタやチョークと呼ばれることもある。

インダクタは、信号処理システム、雑音除去システム、発電システム、送電システムなど、多様な用途に用いられている。よりコンパクトで効率の良いインダクタを提供するために、磁性コアとも呼ばれる細長い磁気伝導コアの周りにインダクタの導電巻線を配置してもよい。

誘導装置は、多種多様のデザインや材料のものを入手可能であり、それぞれに特有のメリットとデメリットがある。しかしながら、様々な用途における誘導装置に対する絶え間なく増大する需要を考慮すると、柔軟かつ効率的なデザインを有し、幅広い用途において使用可能な誘導装置に対する必要性が依然として存在する。

誘導装置の磁性コアは、軟磁性粉末材料、例えば、鉄粉を加圧することにより製造してもよく、この粉体を空洞に入れてそこで圧粉してもよい。

誘導装置の磁性コアは、様々なデザインで製造してもよい。磁性コアの一デザインは、ポットコア設計と呼ばれることがあり、磁性コアが、ベースコア部を備え、そこから外側コア部及び内側コア部が軸方向に延在している。内側コア部及び外側コア部は、それらの間に巻線を収容する空間を画定し、そこで巻線が内側コア部の周りに配置される。このタイプの誘導装置は、インダクタ近傍の他の電気部品に影響を与え得る電磁場に対して高い遮蔽効果を発揮する。このような誘導装置は、その周りに巻線が巻かれるボビンともしばしば呼ばれるコイルフォーマーを備えていることが多い。

特許文献１には、一対のポットコアによって係合されたコイルボビンを備えたタイプの従来技術のインダクタが開示されている。このボビンは、その周りに巻線が巻かれるシリンダと、そのシリンダの両端にそれぞれ上フランジと下フランジとを備えている。

特許文献２には、ボビンのコイル巻線が組立前に絶縁熱可塑性樹脂の金型に入れられたポット型の磁性コアを用いたインダクタンスコイルが記載されている。この方法によれば、コンパクトなデザイン、特にコイル巻線と磁性コア間の短い距離を維持しつつ、高い絶縁破壊電圧を有するポット型磁性コアコイルを得ることができる。

しかしながら、依然として、効率的な製造と組み立てを可能にする向上したインダクタの提供が望ましい。

米国特許第４５４９１５８号 米国特許第３４３０１７４号

ここでは、軸方向を画定する巻線と、コイルフォーマーと、コイルフォーマー及び巻線を収容する空間を形成するようそこから外側コア部及び内側コア部が軸方向に延在するベースコア部を備える磁性コアとを備え、コイルフォーマーは、巻線を収容する空間を画定し、巻線を内側コア部及び外側コア部から分離する１つ以上の壁を備える誘導装置の実施例を開示する。

よって、コイルフォーマーによって巻線と磁性コイルとを効率的に絶縁しつつ、コイルフォーマーと巻線を磁性コアと組み立てればよい。

また、誘導装置の実施例によれば、小型で軽量な誘導装置が、コスト効率が高く比較的簡単な方法で提供される。

幾つかの実施例では、コイルフォーマーは、１つ以上の端壁、内壁、外壁を備える。内壁は、その１つ以上の端壁のうちの一つから軸方向に延在する。外壁は、その１つ以上の端壁のうちの一つから、例えば、同じ端壁から又は反対の端壁から軸方向に延在する。内壁は、軸方向を画定するコイルの縦軸から見て外壁よりも更に径方向内側にある。内壁は、内側コア部と巻線を分離するよう内側コア部と巻線との間に介在している。外壁は、外側コア部と巻線を分離するよう外側コア部と巻線との間に介在している。具体的には、内壁は、内側コア部に対向する径方向内向面と、巻線に対向する径方向外向面とを有する分離層を形成してもよい。同様に、外壁は、巻線に対向する径方向内向面と、外側コア部に対向する径方向外向面とを有する分離層を形成してもよい。

内壁及び外壁はそれぞれ、管状形状、すなわち、少なくともその一部がコイル軸の周りに延在する形状であってもよい。従って、外壁及び内壁は、それらの間に巻線を収容する環状空間を画定してもよい。幾つかの実施例では、内壁及び／又は外壁が部分的なシリンダ、例えば、巻線の全外周を完全に取り囲んではいないが、外壁の１つ以上の軸方向スリットを画定するシリンダとして形成されてもよい。

１つ以上の壁は、連続した一つの壁として形成されてもよく、もしくは、１つ以上の開口部によって隔てられていてもよい。

幾つかの実施例では、コイルフォーマーは、軸方向に互いに離間した第１及び第２端壁を備え、内壁及び外壁は、それらの間に巻線を収容する環状空間を画定するよう端壁間に軸方向に延在している。第１端壁は、ベースコア部と巻線の端面との間に介在している。

本説明の目的のために、径方向、軸方向、周方向という用語は、巻線の軸方向に対して定義された円筒形状の座標系のそれぞれの方向を指すものとする。

幾つかの実施例では、内側コア部、内壁、巻線、外壁、外側コア部は、軸方向の周りに同軸上に配置され、内側コア部は、径方向最も内側に位置し、内壁、巻線、外壁、外側コア部の順にその周りを囲まれている。

巻線は、一般的に、複数の巻回ターンを備える。動作時に巻線の巻回ターンを介して電流が生じる磁束が延びる中心孔が巻回ターンによって画定される。軸方向は、巻線の巻回ターンの中心を通る磁束の方向として、巻線の巻回ターンによって画定される。巻線は、ほぼ円筒形状であればよいが、その他の形状を有していてもよい。

幾つかの実施例では、コイルフォーマーは、組み立て時に互いに取り付け可能な２つの別個のコイルフォーマー部品を備える。各コイルフォーマー部品は、巻線の一部、例えば、巻線の半分を収容するレセプタクル、例えば、カップ状のレセプタクルを形成してもよい。コイルフォーマー部品は、端壁と、その端壁から、例えば、軸方向に延在する外壁とを備えていてもよい。コイルフォーマー部品は、例えば、端壁から離間して対向する外壁の端部のリムによって画定される開口端を有していてもよい。コイルフォーマー部品は、それらの開口端が巻線を収容するエンクロージャを形成するよう互いに取り付けられるように、それぞれの開口端が互いに対向した状態で、巻線の軸方向両端に取り付けられてもよい。

幾つかの実施例では、コイルフォーマーは、第１及び第２端壁と、内壁によって形成され、その第１端壁から第２端壁へ軸方向に沿って延在する中空の細長い内側部材とを備えている。この内側部材は、内部空間を画定し、内側部材と外壁は、巻線を収容する空間／空洞、例えば、環状断面を有する空間／空洞を画定する。幾つかの実施例では、磁性コアの内側コア部は、例えば、内側部材が内側コア部を周方向に取り囲むようコイルフォーマーの内側部材によって画定された内部空間内に延在する。

具体的には、第１コイルフォーマー部品は、第１端壁と、少なくとも内側部材の第１部分、及び／又は、少なくとも外壁の第１部分とを備えていてもよく、第２コイルフォーマー部品は、少なくとも第２端壁を備える。

幾つかの実施例では、第１コイルフォーマー部品は、第１端壁と、その第１端壁から第２端壁へ延在する第１内側部材部分及び第１外壁部分とを備える。第２コイルフォーマー部品は、第２端壁と、その第２端壁から第１端壁へ延在する第２内側部材部分及び第２外壁部分とを備え、第１及び第２コイルフォーマー部品が互いに組み立てられた際に第１及び第２内側部材部分によって内側部材が形成されるようになっている。また、第１及び第２コイルフォーマー部品が互いに組み立てられた際に第１及び第２外壁部分によって外壁が形成される。第１及び第２コイルフォーマー部品はそれぞれ、第１又は第２端壁によって閉じられた閉端と、開口端とを有していてもよい。第１及び第２コイルフォーマー部品は、それぞれの開口端が対向して接合されるよう構成されていてもよい。

第１及び第２コイルフォーマー部品の一方は、少なくともその外壁部の一部が他方のコイルフォーマー部品の開口端内に軸方向にスライド可能に構成されていてもよい。幾つかの実施例では、コイルフォーマー部品は、一方のコイルフォーマー部品の外壁部の一部が他方のコイルフォーマー部品の開口端内に軸方向にスライド可能となり、１つ以上の選択可能な挿入深さで保持されるよう構成されていてもよい。これは、例えば、一方のコイルフォーマー部品を他方のコイルフォーマー部品に異なる挿入深さで挿入可能にし、それらのコイルフォーマー部品が互いに切り離されないようにするスナップ式接合部や他の保持部材を用いて行われてもよい。これにより、任意の対になったコイルフォーマー部品が複数の軸方向長さを有するコイルフォーマーを選択可能に形成するよう、すなわち、軸方向の長さが異なる磁性コアに嵌合するよう組み立て可能であるため、限られた数の様々な種類の部品から軸方向の長さが異なるコイルフォーマーを組み立てればよい。

第１及び第２コイルフォーマー部品はほぼ同一の大きさと形状を有していてもよいが、他の実施例では、コイルフォーマー部品はそれぞれ異なっていてもよい。

幾つかの実施例では、コイルフォーマー部品と磁性コアは、巻線と同軸上に配置されている。

幾つかの実施例では、外壁は、巻線リード線が巻線からコイルフォーマーの外へと突出する開口部を備える。幾つかの実施例では、磁性コアの外側コア部は、コイルフォーマーの外壁の開口部と軸方向及び周方向に一直線になった開口部を有する。幾つかの実施例では、コイルフォーマーは、外壁から外側へ突出し、開口部を部分的に又は完全に取り囲むフレームやスカート部を形成するよう開口部の周りに沿って延在する径方向外方突出壁が備える。この外方突出壁は、磁性コアの外側部分の壁厚に対応する幅（径方向）を有していてもよい。外方突出壁の外縁には、開口部から離間して外方突出壁の外縁から延在するリップ部が設けられていてもよい。

幾つかの実施例では、上記誘導装置は、磁性コアの内面と、コイルフォーマーの一方又は両方の端壁の外面及び／又はコイルフォーマーの外壁の外面との間に画定された流路を備える。この流路は、エポキシ樹脂、ポリウレタン又は同様の樹脂などの液体硬化性材料を流路に投入する入口部を画定し、コイルフォーマーの外面と磁性コアの内面との間の空間にこの硬化性材料を充填させる。

このため、コイルフォーマーは、コイルフォーマーの一方又は両方の端壁の外面及び／又はコイルフォーマーの外壁の外面に、１つ以上のチャネル又は溝を備えてもよい。幾つかの実施例では、１つ以上のチャネルが、一方又は両方の端壁の周囲に沿って、例えば、内側部材と端壁との間に画定された屈曲にそって、及び／又は、外壁と端壁との間に画定された屈曲に沿って形成されている。

上記コイルフォーマーは、流路の入口部に投入された硬化性材料を内側部材とコイルフォーマーの外壁との間の空間に進入させるよう、内側部材とコイルフォーマーの外壁との間に画定された空間と流路を接続する流体管を形成する１つ以上の孔又はチャネルを更に備えていてもよい。幾つかの実施例では、そのチャネルの孔は、コイルフォーマーの第１外面位置に形成され、供給点がコイルフォーマーの第１外面位置とは反対の第２外面位置に位置している。そのため、第１外面位置が下を向いた状態で誘導装置が配置されると、入口部が上を向くので、硬化性材料をコイルフォーマーの外面に沿って延在する流路に投入し、１つ以上の孔又はチャネルを通ってコイルフォーマー内に画定された空間へと進入させることができる。従って、気体の混入を回避した効率的な方法で、コイルフォーマー内の巻線が占めていない残りの空間に下方から硬化性材料を充填してもよい。

幾つかの実施例では、流路の一部は、硬化性材料がコイルフォーマーの軸方向全長に沿って流れるよう、例えば、第１端壁から第２端壁へと外壁の外面に沿って軸方向に延在している。幾つかの実施例では、その外壁の外面に沿って軸方向に延在する流路の一部に、１つ以上の孔又はチャネルが形成されている。幾つかの実施例では、その外壁の外面に沿って軸方向に延在する流路の一部が、コイルのリード線が外側に突出する外壁の開口部の位置に対向して配置されている。

コイルフォーマーは、熱可塑性材料などの射出成形可能な材料、例えば、液晶高分子（ＬＣＰ）、ＰＰＳ、又は、同様の熱可塑性材料からできていればよい。

幾つかの実施例では、コイルフォーマーは、１つ以上の電気コネクタを接続するスリットなどの取り付けエレメントを備える。この取り付けエレメントは、リード線が外側に延在するコイルフォーマーの外壁の開口部のリムに沿って配置されていてもよい。取り付けエレメントは、１つ以上のコネクタを、例えば、軸方向に沿って、及び／又は、周方向に沿ってスライド可能に接続できるよう構成されていてもよい。

上記磁性コアは、圧縮された軟磁性粉末材料でできていてもよい。

幾つかの実施例では、磁性コアは、ポットコア型のものであり、少なくとも２つのコア部品によって形成されればよい。第１コア部品は、ベースコア部と、少なくとも外側コア部の一部及び／又は内側コア部の一部とを備える。第２コア部品は、第１及び第２コア部品が互いに組み立てられて際に磁性コアを形成するように、端部、例えば、第１コア部品のベースコア部に対向するさらなるベースコア部と、内側コア部及び／又は外側コア部の補助部とを備える。当然のことながら、幾つかの実施例では、第１及び第２コア部品は同一の部品であり、磁性コアを２等分したものを形成するものであるのに対し、他の実施例では、第１及び第２部品が互いに異なるものであってもよい。例えば、幾つかの実施例では、第１部品は、コイルフォーマーと巻線を収容するレセプタクルを形成するよう、ベースコア部と、全外側コア部と、全内側コア部とを備えていてもよい。そのような実施例では、第２コア部品は、第１コア部品の開口端を閉じる蓋部として形成されればよい。他の実施例では、第１コア部品は、ベースコア部と全外側コア部を備えてもよく、第２コア部品は、端部と全内側コア部を備えている。更に別の実施例では、第１コア部品は、ベースコア部と全内側コア部を備え、第２コア部品は、端部と全外側コア部を備えていてもよい。また更に他の実施例では、内側コア部と外側コア部が、異なる方法で第１及び第２コア部品の間に配置されていてもよい。幾つかの実施例では、各磁性コア部品によって、コイルフォーマーの一部、例えば、半分と巻線を収容するレセプタクルが形成されている。

幾つかの実施例では、ベースコア部は、内面とその反対の外面を有し、内側コア部と外側コア部が内面から軸方向に延在している。外側コア部は、内側コア部の少なくとも一部を取り囲み、それによって巻線を収容する空間を内側コア部の周りに形成している。

幾つかの実施例では、内面は、巻線のリード線を収容する凹部を備え、この凹部は、内側コア部と外側コア部との間の距離の少なくとも一部に延在している。また、外側コア部には、凹部の位置に端壁から延在する、例えば、スリット形状の開口部が設けられる。外側コア部は、内面から軸方向に延在し、端部が内面から背いた壁として形成されてもよい。開口部は、その端部から内面へ軸方向に延在するスリットとして形成されてもよい。これらの凹部と開口部により、巻線のリード線は、好都合なことに、磁性コア内の貴重な巻線スペースを占有することなく、開口部を通り凹部内に延在するよう配置することができる。幾つかの実施例では、外面は、凹部に対向する高くされた領域を備える。この凹部に対向する高くされた領域により、一回のプレス加工で、すなわち、後加工（別のフライス処理など）を必要とせずに凹部と開口部を有する磁性コアを製造することが可能となる。更に、これは、比較的簡単なプレス加工により、例えば、制御可能なパンチを別途必要とせず行われてもよい。上記高くされた領域は、凹部が占有する、すなわち、凹部を形成するためにベースコア部において失われたボリュームの少なくとも一部を第２面に付加する。それにより、凹部が存在することで生じ得るパンチのバイアスを低減することによってベースコア部の形成が可能となる。その結果、比較的簡単なプレス処理を用いたコスト及び時間効率の良い方法で磁性コアを製造することが可能となる。幾つかの実施例では、磁性コアのベースコア部とは反対の端部も、その内面に１つ以上の凹部を備えていてもよく、その外面には、必要に応じて、ベースコア部に関連して説明したような１つ以上の対応する突起部が設けられていてもよい。

上記流路は、コイルフォーマーの端壁とベースコア部の内面との間に画定された空間に硬化性材料が充填されるよう凹部と流体連結されて形成されてもよい。また、凹部は、流路の上流部と下流部に流体連結されている場合に、流路の一部を形成してもよい。例えば、凹部が径方向流路を形成するのに対し、コイルフォーマーの端壁の周りに沿った１つ以上のチャネルが、例えば、複数の凹部間の流体連結を行う流路の周辺部を形成する。具体的には、一実施例によれば、内面は、内側コア部と外側コア部との間の距離の少なくとも一部に延在する少なくとも２つの凹部を備え、これらの凹部が流路を介して互いに流体連結している。

一実施例によれば、凹部は、ベースコア部の内面の外縁まで延在している。

一実施例によれば、開口部は、その周縁部を形成する凹部とつながるように凹部まで延在している。

一実施例によれば、内面とは離間した軸方向の外側コア部の寸法は、内面とは離間した軸方向の内側コア部の寸法よりも大きい。

幾つかの実施例では、磁性コアは、それぞれベースコア部と、内側コア部と、外側コア部を備える２つの磁性コア部品を備えている。第１磁性コア部品の外側コア部のリムは、第２磁性コア部品の外側コア部の対応するリムと係合している。第１及び第２磁性コア部品の各内側コア部は、空隙を画定する細長い内側コア部を形成する。用途によっては、とりわけ適切に配置された空隙によって電流のばらつきに対するインダクタンスの感度が低減されるため、空隙を有する磁性コアの使用が望ましい場合もある。

磁性コアは、軟磁性複合粉末材料でできていてもよい。この粉末材料は、フェライト粉末、高純度の鉄粉、Ｆｅ−Ｓｉ粉末、その他のシリコン合金粉末、鉄−リン合金、又は、同様の性質を有するその他の粉末材料であればよい。必要に応じて、上記材料は、電気絶縁塗膜を有する軟磁性粉末（例えば、鉄）を含む軟磁性粉末材料であってもよい。使用可能な複合材料の例としては、スウェーデン、へガネス、Ｓ−２６３ ８３、へガネスＡＢ社から入手可能なソマロイ１１０ｉ、ソマロイ１３０ｉ、ソマロイ５００、ソマロイ７００、ソマロイ１０００が挙げられる。一実施例によれば、圧縮された軟磁性粉末材料の鉄含有量は、好ましくは少なくとも８０重量％、より好ましくは少なくとも９０重量％、更に好ましくは９５重量％である。鉄の含有パーセントが上がれば、粉末の圧縮率が向上する。

上記誘導装置は、インダクタ、トランス、又は同様の装置であってもよい。

本開示は、上記かつ以下の誘導装置を含む様々な態様に関するものであり、対応する方法及び／又は製品に関するものである。各態様は、１つ以上の他の態様に関連して説明する１つ以上のメリットや利点を達成し、１つ以上の他の態様に関連して説明する、及び／又は、添付の特許請求の範囲に開示された実施例に対応する特徴のすべて又はその一部のみを有する１つ以上の実施例を含む。

さらなる態様によれば、上記及び以下に記載の誘導装置に用いられるコイルフォーマーの実施例を開示する。

またさらなる態様によれば、本明細書に開示された誘導装置の製造方法であって、
磁性コアと、コイルフォーマーと、巻線を互いに組み立てることと、
磁性コア内の空間に硬化性材料を充填することと、
を備える方法が提供される。

上記組み立ては、巻線の少なくとも一部を取り囲む組立コイルフォーマー部品を形成するよう第１コイルフォーマー部品と第２コイルフォーマー部品とを接続することを備えてもよい。

上記充填は、コイルフォーマーの外面と磁性コアの内面との間に形成された流路の入口部に、必要に応じて加圧下で、硬化性材料を投入することを備えてもよい。

幾つかの実施例では、上記方法は、磁性コア、コイルフォーマー、巻線の組み立てられたものが磁性コアの外側コア部に形成された開口部を上に向けた状態で配置されると、液体硬化性材料を入口部に投入することを更に備えている。この方法は、コイルフォーマーの端壁の外面とベースコア部の内面との間の空間を満たすよう流路に液体硬化性材料を流すことを備えてもよい。また、上記方法には、コイルフォーマーの外側及び内側管状壁間に形成された空間に向かって更に内側へ１つ以上の孔に液体硬化性材料を流すことが備えてもよい。この１つ以上の孔は、開口部及び入口部を上に向けてコイルフォーマーを配置した場合に、コイルフォーマーの最下位置に位置しているため、液体硬化性材料はコイルフォーマー内の空間に下方から進入し、コイルフォーマー内の硬化性材料のレベルは、巻線が占めていない残りの空間内を満たすように、この充填中に徐々に上昇する。そして、硬化性材料のレベルが所望のレベル、例えば、開口部のリムに達すると、充填を停止して、硬化性材料を硬化させてもよい。その結果、インダクタをコンパクトに維持し、巻線と磁性コア間を確実に絶縁しつつ、巻線を取り囲む空間に対して効率的な充填が行われる。

本発明の概念の上記及びさらなる目的、特徴及び利点は、類似の要素には類似の符号が付された添付の図面を参照して、本発明の概念の以下の例示的かつ非限定的な好適実施例の詳細な説明によって更によく理解されるであろう。

インダクタの実施例を示す斜視図である。 インダクタの実施例を示す斜視図である。 インダクタコアの実施例を示す斜視図である。 インダクタコアの実施例を示す斜視図である。 インダクタコアの上面図である。 コイルフォーマーの斜視図である。 コイルフォーマーの斜視図である。 コイルフォーマー部品と巻線の組み立てを示す斜視図である。

図１Ａ及び図１Ｂは、インダクタの実施例を示す斜視図である。このインダクタは、磁性コア、巻線１１１、コイルフォーマー１１３及び硬化性材料１３１を備えている。磁性コアは、ポットコア型のものであり、２つの別個の磁性コア部品１０１を備えている。組み立てられたインダクタを図１Ａに示し、磁性コア部品の一つと硬化性材料を取り除いた状態の部分的に組み立てられたインダクタを図１Ｂに示す。

各磁性コア部品は、組み立てられた磁性コアの半分を形成する。各部品は、ベースコア部１０３と、内側コア部（図１Ａ、図１Ｂでは不図示）と、円周壁を形成する外側部１０２とを備えたポット型部品として形成される。このように、各磁性コア部品は、ベース部１０３によって閉端を形成し、その反対側の開口端が外側コア部のリム又は端面１１４によって画定されている。この磁性コア部品は、それぞれの外側コア部のリムが互いに対向した状態で組み立てられる。端面は互いに当接していても、係合していても、接続していてもよい。

上記コイルフォーマーも、それぞれコイルフォーマーの一部を形成する２つの別個の部品から組み立てられている。各部品は、熱可塑性材料を射出成形することにより形成され、そこから外側管状壁１２１と、内側管状壁１１６によって形成される内側管状部材とが巻線１１１の軸方向に沿って延在する環状端壁１１５を備えている。この環状端壁１１５によって内周面１３２と外周面１３３が画定される。内側管状壁１１６は内周面１３２から延在し、外側管状壁１２１は外周面１３３から延在する。外側管状壁１２１の一方の端部が端壁１１５によって閉じられ、その端壁１１５に向かい合った外側管状壁１２１の他方の端部が開口し、コイルフォーマー部品の開口端を画定している。これら２つのコイルフォーマー部品は、例えば、一つの管状部材のリムを対応する他の管部に挿入することにより、それぞれの開口端が互いに対向した状態で結合する。従って、２つのコイルフォーマー部品の内側管状部材によって、組み立てられたコイルフォーマーの結合した内側管状部材の各部分が形成され、２つのコイルフォーマー部品の外側管状部材によって、組み立てられたコイルフォーマーの結合した外側管状壁の各部分が形成される。この例では、２つのコイルフォーマー部品の軸の長さがほぼ等しいが、当然のことながら、他の実施例では、コイルフォーマー部品の形状及び／又は大きさがそれぞれ異なっていてもよい。このように、内側及び外側管状壁によって、巻線１１１を収容する環状断面を有する空間が画定される。そこでは、コイルフォーマー部品の内側管状壁により形成された内側管部が巻線に取り囲まれ、以下に述べるように外側管状壁の開口部１０９を除き、巻線が結合した外側管状壁に取り囲まれる。結合した内側管状壁と、各コイルフォーマー部品の端壁の中心孔１１７とによって、磁性コアの内側コア部が延在する貫通孔が画定する。

外側コア部とコイルフォーマーの外壁は、インダクタを電気的に接続する電気コネクタ、例えば、ネジ端子や他のタイプの端子を形成、もしくはそれらに接続するように巻線のリード線１２９が径方向外側に延在可能な開口部をそれぞれ有している。この開口部は、この例では、コイルフォーマー部品の外壁における軸方向スリットとして、また、磁性コア部品の外側コア部における対応する軸方向スリットとして形成されている。これらのスリットは、互いに周方向に一直線になっており、インダクタの軸方向の全長にほぼ沿って延在している。開口部１０９の領域において、コイルフォーマーの端壁１１５は、以下に更に詳細に説明するように、軸方向外側に突出する突起部１２８を有する。同様に、磁性コアのベースコア部１０３は、多数の外方突起部１０４を有し、そのうちの一つが、開口部１０９と、コイルフォーマーの端壁の突起部１２８と周方向に一直線になっている。図１Ａに示す例では、このような突起部が３つベースコア部に備えている。しかし当然のことながら、例えば、以下の図２Ａ及び図２Ｂに関連して示すように、他の実施例では、例えば、一つだけ備えていたり、一つも備えていないなど、備える突起部の数が異なっていてもよい。

コイルフォーマーの外側管状壁に形成された開口部１０９のリムには、外側コア部の壁厚に対応する幅を有する外方延在壁部又はスカート部１１２が設けられている。この外方延在壁部１１２の最外端には、磁性コアの外側コア部における開口部のリムが、外側管状壁の外面と、外方延在壁部１１２と、リップ部１０８とで形成されるノッチ部にぴったりと嵌るよう開口部から遠ざかるように延在するリップ部１０８が設けられている。

図２Ａ及び図２Ｂは、インダクタの磁性コア部品の例、例えば、図１Ａ及び図１Ｂのインダクタの磁性コアを形成する磁性コア部品１０１の一つを示す斜視図である。

この磁性コア部品１０１は、圧縮された軟磁性粉末材料でできていてもよく、円盤形のベースコア部１０３を備えている。このベースコア部１０３は、内面２１９と、その内面に向かい合った外面とを有する。磁性コア部品は、その内面２１９から垂直に延在し、軸方向を画定する内側コア部２１８を更に備えている。この内側コア部２１８は、環状断面を有する。磁性コア部品１０１は、内面２１０から軸方向に延在し、その反対側の端部が外側コア部１０２のリム１１４を画定する管状壁形状の外側コア部１０２を更に備えている。

内側コア部２１８がベースコア部１０３の中心部から延在しているのに対し、外側コア部１０２はベースコア部１０３の径方向最も外側の周縁部から延在している。図２Ａに示すように、磁性コアを２つの磁性コア部品から組み立てる場合、それらの外側コア部１０２同士で磁性コアの環状エンクロージャを形成する。こうして、磁性コアによって、内側コア部に沿って軸方向に、かつ、円盤形のベースコア部を介して径方向内側／外側に磁束経路が得られ、外側コア部に沿って軸方向に帰還路が得られる。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、内側コア部２１８には軸方向に延在する孔が設けられていてもよい。この孔は、貫通孔であってもよく、インダクタのコアを外部構造に取り付けるボルトなどの締結部材をその中に収容するよう配置されていてもよい。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、外側コア部１０２は、内側コア部２１８の少なくとも一部を取り囲み、それと同軸上に配置されている。これにより、内側コア部２１８と外側コア部１０２との間で径方向及び軸方向に延在する環状の空間が形成される。この空間において、例えば、内側コア部２１８が上述のようにコイルフォーマーが画定した中央の管状空間を通って延在する図１Ａ及び図１Ｂに示すように、コイルフォーマーと巻線が配置されていてもよい。

上記外側コア部１０２にはスリット１０９が備えている。このスリット１０９は、リム１１４からベースコア部の内面２１９に向かって延在している。また、スリット１０９は、外側コア部１０２の径方向の全厚さにわたって延在している。このスリット１０９を画定する外側コア部１０２の壁部は、軸方向に沿って延在している。

上記内面２１９には、内側コア部２１８からスリット１０９へ径方向に延在し、スリット１０９につながる凹部２２０が設けられ、この凹部２２０によってスリット１０９の底部が形成されている。この凹部２２０がスリット１０９につながる径方向の位置では、凹部２２０とスリット１０９の幅、つまり、周方向の寸法がほぼ等しくなっている。

凹部２２０は、例えば、上記図１Ａ及び図１Ｂの例に示すように、内側コア部２１８の周りに配置された１つ以上の巻線の１つ以上の接続リード線を収容するよう構成されている。具体的には、巻線の内巻き部からのリード線は、凹部２２０において、かつ、スリット１０９を通って径方向外側に延在してもよい。スリット１０９は、リード線の貫通部を提供するよう構成されてもよい。よって、１つ以上の巻線のリード線は、巻線の最低限の空間を占めつつ、スリット１０９を通って、かつ、ベースコア部１０３の凹部２２０に沿って内側コア部２１８に向かって配置されていればよい。

ベースコア部１０３の外面は、突起部１０４を備えている。この突起部１０４は、軸方向に突出し、外面の中央部から外面の径方向外縁に向かって径方向に延在している。この突起部１０４は、凹部２２０に沿って、かつ、それに平行して延在することで凹部２２０と同延となる。

図３は、図１Ａ及び図１Ｂのインダクタの磁性コア部品１０１の一つを示す上面図、つまり、磁性コア部品の開口端をのぞき込んだ図である。磁性コア部品１０１は、図２Ａ及び図２Ｂの磁性コア部品と同様であるが、複数の凹部を含む点で異なる。すなわち、図３の磁性コア部品１０１は、上記と同様に、内側コア部２１８と、外側コア部１０２と、内面２１９を有するベースコア部とを備えている。図３の磁性コア部品１０１のベースコア部の内面２１９は、３つの凹部２２０を有する。これらの凹部は、隣接する凹部対の間に形成される角度がほぼ１２０度となるよう、角度方向に対して内面に対称的に配置されているが、その他の配置も可能である。外側コア部１０２は、外側コア部のリムから凹部２２０の一つへ延在するスリット１０９を備え、この凹部によってスリット１０９の底部が形成されている。

なお、磁性コア部品は、上述したような１つ又は３つとは異なる個数の凹部を備えていてもよい。例えば、磁性コア部品は、２つの凹部と２つの対応する突起部を備えていてもよい。その場合、その２つの凹部（と２つの突起部）は、互いに１８０度の角度で配置されていればよい。

上記磁性コア部品においては、その凹部２２０の一つが内側コア部２１８からスリット１０９へ延在する。他の実施例によれば、凹部２２０の径方向最内部が内側コア部２１８から距離、つまり、非ゼロ距離を置いて離隔していてもよい。このことは、例えば、凹部に収容される巻線の接続部が凹部２２０の径方向最内部で巻線から離れる凹部２２０の径方向最内部と巻線の外層がほぼ一致するような厚さを有する多層巻線を用いる場合に有効となることがある。

次に、図４乃至図６を参照して、かつ、引き続き図１Ａ及び図１Ｂ、図２Ａ及び図２Ｂ、図３を参照して、コイルフォーマーの例について説明する。

図４及び図５は、誘導装置、例えば、図１Ａ及び図１Ｂのインダクタのコイルフォーマーの例を示す斜視図である。このコイルフォーマーは、２つのコイルフォーマー部品１１３ａ、１１３ｂから組み立てられている。各コイルフォーマー部品は、熱可塑性材料を射出成形することにより形成され、図１Ｂで説明したように、環状端壁１１５、内側管状壁１１６、外側管状壁１２１を備えている。この環状端壁１１５によって、中心孔１１７の周りに外周面１３３と内周面１３２とが画定される。内側管状壁１１６は内周面１３２から延在し、外側管状壁は外周面１３３から延在する。これら２つのコイルフォーマー部品は、それぞれの開口端が互いに対向した状態で結合する。組み立てられた際に、これらの内側及び外側管状壁によって、巻線１１１を収容する環状断面を有する空間が画定される。そこでは、内側管状壁により形成された内側管部が巻線に取り囲まれ、以下に述べるように外側管状壁の開口部１０９を除き、巻線が外側管状壁に取り囲まれる。この内側管状壁と、各コイルフォーマー部品の端壁の中心孔１１７とによって、管状空間が画定される。コイルフォーマーが磁性コア部品と組み立てられた際に、この空間に磁性コアの内側コア部が突出する。各コイルフォーマー部品の外側管状壁は、軸方向スリット１０９を有する。組み立てられたコイルフォーマー部品においては、両コイルフォーマー部品のスリットが、コイルフォーマーの軸方向の全長にほぼ沿って延在する開口部を外側管状壁１１２に形成するよう互いに周方向に一直線になる。このスリット１０９と端壁１１５が接する領域において、各コイルフォーマー部品の端壁１１５は、軸方向外側に突出する突起部１２８を有する。この突起部１２８の形状、大きさ、位置は、コイルフォーマーが磁性コア、例えば、図２Ａ及び図２Ｂ又は図３の磁性コアと組み立てられた際に、突起部１２８が磁性コアの内面の対応する凹部、例えば、図２Ａ及び図２Ｂ又は図３の磁性コア部品の凹部２２０へと延在するよう定められる。

スリット１０９のリムには、開口部１１９の周りにフレーム又はスカート部を形成し、外側コア部の壁厚に対応する幅を有する外方突出壁１１２が設けられている。その壁１１２の最外端には、開口部のリムのように開口部から遠ざかるように延在するリップ部１０８が設けられている。

コイルフォーマー部品１１３ａには、入口部４２２から端壁１１５の外面に沿ってスリット１０９の位置と向かい合った端壁の外周面の位置４２６へ、かつ、その位置から軸方向に外壁の外面に沿って硬化性材料の流路を形成する数多くの溝やチャネルが設けられている。

上記入口部４２２は、壁１１２の軸方向部が端壁１１５とつながるスリットの周縁部の角に位置する。この入口部から、溝４２３が端壁の中心孔１１７の周縁部１３２へと延在している。具体的には、チャネル４２３が突起部１２８の端部に沿って延在している。中心孔１１７の周縁部には、入口部４２２とチャネル４２３との間に流路を形成し、コイルフォーマー部品１１３ａが挿入される磁性コア部品１０１のベースコア部１０３の内面２１９の凹部２２０の一つに対向する端壁の外面の位置が得られるよう周縁部の一部に沿って延在するチャネル４２４が設けられている。従って、硬化性材料が凹部２２０の底部と端壁１１５の外面との間の空間に充填されてもよい。端壁１１５の外周面１３３には、外周面の一部に沿って延在するさらなる溝４２５が設けられている。具体的には、チャネル４２５によって、チャネル４２３と流体連結された凹部２２０に対向する端壁の外面上の位置と、そこから軸方向溝５３４が外壁１２１の外面に沿って延在する端壁の外面１３３上の位置との間に流路が形成されている。このチャネル４２５は、端壁の外面上のさらなる１つ以上の位置への流路を更に形成してもよい。このようなさらなる位置としては、磁性コア部品の内面のさらなる凹部２２０に対向する位置であってもよい。従って、これらの溝４２３、４２４、４２５によって、１つ以上の凹部２２０と共に、入口部と磁性コアのベースコア部の内面にあるすべての凹部との間に連続した流体管が得られる。コイルフォーマー部品１１３ａの外壁１２１は、位置４２６から外壁１２１の反対端へと延在する軸方向延在チャネル５３４を更に備えている。

もう一方のコイルフォーマー部品１１３ｂにも、その外壁に沿った対応する軸方向チャネル５３５と、その端壁に多数の周方向チャネルが備えている場合、入口部４２２から、コイルフォーマーの端壁と、磁性コアの対向する内面との間に形成された空間すべてへの連続した流体管が形成される。

チャネル５３４には、巻線が配置されるコイルフォーマーの内部空間とチャネル５３４との間に流体管を形成する１つ以上の貫通孔が更に設けられている。そのため、磁性コア、コイルフォーマー、巻線の組み立てられたものが開口部１０９を上に向けて載置された場合に、液体硬化性材料を入口部４２２に投入してもよい。この液体硬化性材料は、加圧下で投入されてもよい。そして、液体硬化性材料は、コイルフォーマーの端壁１１５の外面と、ベースコア部の内面２１９との間の空間を満たすよう上記流路を流れてもよい。液体硬化性材料は、コイルフォーマーの外側及び内側管状壁の間に形成された空間へと１つ以上の孔５２７を内側に向かって更に流れる。その１つ以上の孔５２７は、開口部及び入口部を上に向けてコイルフォーマーを配置した場合に、コイルフォーマーの最下位置に位置しているため、液体硬化性材料はコイルフォーマー内の空間に下方から進入し、コイルフォーマー内の硬化性材料のレベルは、巻線１１１が占めていない残りの空間内を満たすように、この充填中に徐々に上昇する。そして、硬化性材料のレベルが所望のレベル、例えば、開口部１０９のリムに達すると、充填を停止して、硬化性材料を硬化させてもよい。

当然のことながら、誘導装置の他の実施例では、流路の配置が異なっていてもよい。例えば、コイルフォーマーの外面と磁性コアの内面との間にほとんど空間がない実施例では、コイルフォーマーが入口部を上に向けて配置された場合に流体管がコイルフォーマーの底部に位置するよう、流路がある外面位置の入口部から、チャネルとコイルフォーマーの内部との間の流体管として孔又はその他の構成が設けられる、入口部の位置と反対側の他の外面位置へと延在するよう、コイルフォーマーの外面の１つ以上のチャネルによって流路全体を形成してもよい。例えば、図５の例では、端壁１１５の外面の径方向チャネルによってチャネル４２４とチャネル４２５とを接続してもよい。また、端壁の外縁部に沿ったチャネルを、入口部の位置から始まって端壁の外周１３３の少なくとも半分に沿って延在するように設けてもよい。また他の実施例では、１つ以上の周方向チャネルを外壁１２１の外周の周りに設けてもよい。

硬化性材料を投入する入口部は、異なる位置に配置されていてもよい。上記例では、コイルフォーマー部品のうちの一つだけが入口部４２２を備えているが、当然のことながら、コイルフォーマーの他の実施例では、各コイルフォーマー部品に入口部を備えるようにしてもよい。

図６は、図４及び図５に示すコイルフォーマーのコイルフォーマー部品１１３ｂのうちの一つを示す斜視図であって、コイルフォーマー部品１１３によって画定された空間に巻線１１１の一部を挿入するが、巻線１１１のコイルフォーマー部品１１３ｂの開口端から突出する部分の周りに他のコイルフォーマー部品を配置する前の状態を示している。他のコイルフォーマー部材が図６に示すコイルフォーマー部品１１３ｂと組み立てられた場合、他のコイルフォーマー部品の対応する外側管状壁によって画定される管部内に、またその逆へとコイルフォーマー部品１１３ｂの外壁のリム６３０をスライドさせることができる。同様に、コイルフォーマー部品の内側管状壁を互いにスライドさせてもよい。このため、一方のコイルフォーマー部品の外壁の直径は、他方のコイルフォーマー部品の外壁の直径よりもわずかに大きくてもよく、及び／又は、コイルフォーマー部品の管状壁を十分柔軟／拡張可能に形成してもよい。また同様に、内側管状壁は、その一方を他方にスライドさせるよう、それぞれ少し異なる直径を有していてもよく、及び／又は、十分柔軟／拡張可能であってもよい。コイルフォーマー部品の外壁及び内壁の軸方向の長さは、組み立てられたコイルフォーマーの軸方向の長さを、異なる軸方向の長さを有する巻線及び磁性コアに適合させるよう、それぞれ異なる深さで互いにスライドされるように選択すればよい。

当然のことながら、コイルフォーマー部品の外壁及び／又は内壁には、コイルフォーマー部品が互いにスライドされると、それらを組立構成に保持するスナップ式エレメントなどの保持部材が設けられていてもよい。例えば、そのような保持部材は、コイルフォーマー部品の組立と固定がそれぞれ異なる挿入深さで行われるように、コイルフォーマー部品のリム６３０からそれぞれ異なる距離に設けられていてもよい。

図６に示すように、コイルフォーマー部品１１３ｂのスリット１０９は、外壁１２１のリム６３０によって画定されるようにコイルフォーマー部品の端壁から開口端まで延在している。更に、図６には、巻線１１１の内巻き部から径方向外側に延在するリード線１２９を示す。図１Ａ及び図１Ｂに最もよく示されるように、組み立てられたインダクタでは、コイルフォーマー部品１１３ａの端壁１１５の突起部１２８と、ベースコア部１０３の凹部２２０のうちの一つとで画定される空間にリード線１２９が収容される。

幾つかの実施例について詳細に説明及び図示してきたが、本発明は、それらに限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲に定義された主題の範囲内の他の方法でも具現化可能である。具体的には、本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施例も利用可能であり、構造的かつ機能的変更を行うことができる。例えば、上記例では円形断面を有する誘導装置について説明したが、本発明の概念はこの特定の形状に限定されるものではない。例えば、磁性コア及び／又はコイルフォーマーは、独立クレームに記載の本発明の概念の範囲から逸脱することなく、楕円断面、矩形断面、多角形断面などを有していてもよい。

複数の機能が列挙された装置クレームにおいて、これら複数の機能の幾つかは、一つの同じハードウェア部品により具現化可能である。特定の手段が互いに異なる従属クレームに挙げられていたり、異なる実施例に述べられていたとしても、有利な効果を得るためにこれらの手段を組み合わせて用いることができないということを示唆するものではない。

また、強調すべきは、「備える」及び／又は「備えている」という用語は、本明細書で使用する場合、記述された機能、要素、工程、又は構成要素の存在を特定するが、１つ以上の他の機能、要素、工程、構成要素、又はそれらのグループの存在又は付加を排除しないことである。

Claims (16)

1. 軸方向を画定する巻線と、
   コイルフォーマーと、
   前記コイルフォーマー及び前記巻線を収容する空間を形成するようそこから外側コア部及び内側コア部が前記軸方向に延在するベースコア部を備える磁性コアと、
   を備え、
   前記コイルフォーマーは前記巻線を収容する空間を画定し、該巻線を前記内側コア部及び前記外側コア部から分離し、
   前記コイルフォーマーは１つ以上の端壁、内壁、外壁を備え、前記内壁は前記１つ以上の端壁のうちの一つから前記軸方向に延在し、前記外壁は前記１つ以上の端壁のうちの一つから前記軸方向に延在し、
   前記内壁は前記内側コア部と前記巻線との間に介在し、前記外壁は前記外側コア部と前記巻線との間に介在する、
   誘導装置。
2. 前記コイルフォーマーは、軸方向に互いに離間した第１及び第２端壁を備え、
   前記内壁と前記外壁は、前記端壁、前記内壁、前記外壁によって前記内壁と外壁との間に前記巻線を収容する空洞が形成されるよう、前記端壁の間に軸方向に延在する、請求項１に記載の誘導装置。
3. 前記コイルフォーマーは、第１及び第２端壁と、外壁と、前記第１端壁から前記第２端壁へと前記軸方向に沿って延在する中空の細長い内側部材とを備え、
   前記内側部材は、内部空間を画定し、
   前記内側部材と前記外壁とで前記巻線を収容する空間を画定する、請求項１又は２に記載の誘導装置。
4. 前記コイルフォーマーは、組立コイルフォーマー部品を形成するよう互いに取り付け可能な２つの別個のコイルフォーマー部品を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の誘導装置。
5. 前記コイルフォーマー部品の少なくとも一つは、前記巻線の少なくとも一部を収容するレセプタクルを形成する、請求項３に記載の誘導装置。
6. 前記コイルフォーマー部品はそれぞれ、端壁と、前記端壁から前記軸方向に延在する外壁とを備え、
   前記コイルフォーマー部品はそれぞれ、前記巻線を収容する開口端を有して、前記コイルフォーマー部品の前記開口端同士が対向した状態で前記巻線の両端に取り付けられるようになっており、
   前記コイルフォーマー部品の前記開口端は、前記巻線を収容するエンクロージャを形成するよう互いに取り付け可能である、
   請求項４又は５に記載の誘導装置。
7. 前記コイルフォーマー部品の一方の前記外壁の少なくとも一部は、他方のコイルフォーマー部品の前記開口端内に軸方向にスライド可能である、請求項６に記載の誘導装置。
8. 前記コイルフォーマー部品の少なくとも一方は、一方のコイルフォーマー部品の一部を他方のコイルフォーマー部品に軸方向に挿入したときに、１つ以上の選択可能な挿入深さで他方のコイルフォーマー部品を保持するように構成された１つ以上の保持部材を備える、請求項７に記載の誘導装置。
9. 前記外壁は、それを介して巻線のリード線が前記巻線から前記コイルフォーマーの外へ突出する開口部を備え、
   前記外側コア部は、前記外壁の前記開口部と軸方向及び周方向に一直線になった開口部を有する、
   請求項６〜８のいずれか一項に記載の誘導装置。
10. 前記コイルフォーマーは、前記コイルフォーマーの前記開口部の周囲に沿って延在する径方向外方突出壁を備える、請求項９に記載の誘導装置。
11. 前記磁性コアの内面と前記コイルフォーマーの外面との間に延在する流路を更に備え、前記流路が、前記流路に液体硬化性材料を投入するための入口部を画定し、前記コイルフォーマーの前記外面と前記磁性コアの前記内面との間の空間に前記硬化性材料を充填させる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の誘導装置。
12. 前記コイルフォーマーは、前記巻線を収容するコイル部材内に画定された空間に前記流路の入口部に投入された前記液体硬化性材料を進入させるよう、前記流路と前記空間を接続する流体管を形成する１つ以上の孔又はチャネルを備える、請求項１１に記載の誘導装置。
13. 前記コイルフォーマーは、１つ以上の電気コネクタを接続する１つ以上の取り付けエレメントを備える、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の誘導装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の誘導装置に用いられるよう構成されたコイルフォーマー。
15. 前記請求項１〜１４のいずれか一項に記載の誘導装置の製造方法であって、
    前記磁性コア、前記コイルフォーマー及び前記巻線を互いに組み立てることと、
    前記磁性コア内の空間に硬化性材料を充填することと
    を備える方法。
16. 前記誘導装置は、前記磁性コアの内面と前記コイルフォーマーの外面との間に延在する流路を備え、前記流路が、前記流路に液体硬化性材料を投入するための入口部を画定し、前記コイルフォーマーの外面と前記磁性コアの内面との間の空間に前記硬化性材料を充填させ、
    前記磁性コア、コイルフォーマー及び巻線の組み立てられたものが前記磁性コアの外側コア部に形成された開口部を上に向けた状態で配置されると、前記液体硬化性材料を前記入口部に投入することを更に備える、請求項１５に記載の方法。

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