JP2019165138A - 磁気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気装置の有効磁路面積を確保するとともに生産性を向上させる。【解決手段】第１保持具４０は、基板１０の一面側において第１コア２０を内包して第１コア２０を位置決めするベース部４１と、基板１０の２つの穴１１を貫通した状態で基板１０の他面側において第２コア３０を位置決めする２つの貫通部４２とを有する。第２保持具５０は、基板１０の他面側において２つの貫通部４２に組付いて第１コア２０及び第２コア３０を保持する。【選択図】図１

Description

この発明は、基板と一対のコアとが一体化された磁気装置に関するものである。

プレーナ型のトランス及びリアクトル等に用いられる磁気装置は、一対のコアが基板を挟み込んだ状態で当該基板に固定された構成である。一対のコアを基板に固定する方法として、例えば特許文献１に記載された弾性体のコア固定具を使用する方法がある。

特許文献１に記載の方法では、まず、第１コアの突部が基板の穴に裏面から挿入され、コア固定具の貫通部が基板の上記穴に表面から挿入されて第１コアに嵌め込まれ、第１コアが基板の裏面に押圧状態で保持される。続いて、第２コアが基板の表面に沿って移動され、コア固定具と基板の表面との間の空間に挿入される。最後に、コア固定部の押さえ部が第２コアに向けて押圧され、押さえ部により第２コアが基板に押圧状態で保持される。

特開２００５−１７５０６４号公報

特許文献１に記載の方法では、第１コアは位置決めされていないので、弾性体のコア固定具を嵌め込もうとすると、第１コアの位置がずれてしまう。すると、第１コアと第２コアとの当接面にずれが生じて有効磁路面積が確保されず、磁気装置の機能に影響を及ぼすという課題があった。第１コアと第２コアとの位置ずれを防止するためには、治具によって第１コアを位置決めする必要があり、その場合には生産性が低下するという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、磁気装置の有効磁路面積を確保するとともに生産性を向上させることを目的とする。

この発明に係る磁気装置は、少なくとも２つの穴を有する基板が、基板よりも外形寸法が小さい第１コアと第２コアとの間に挟まれた構造の磁気装置であって、基板の一面側において第１コアを内包して第１コアを位置決めするベース部、及び、基板の２つの穴を貫通した状態で基板の他面側において第２コアを位置決めする２つの貫通部を有する第１保持具と、基板の他面側において２つの貫通部に組付いて第１コア及び第２コアを保持する第２保持具とを備えるものである。

この発明によれば、第１保持具が第１コアと第２コアとを位置決めし、第２保持具が第１保持具に組付いて第１コア及び第２コアを保持するようにしたので、治具を用いずとも第１コアと第２コアとを位置決めできるようになり、磁気装置の有効磁路面積を確保するとともに生産性を向上させることができる。

実施の形態１に係る磁気装置の構成例を示す分解斜視図である。 実施の形態１における第２保持具の構成例であり、図２Ａは上面図、図２ＢはＡ領域の拡大図である。 実施の形態１に係る磁気装置の組付け手順を示す斜視図であり、図３Ａはスライド前、図３Ｂはスライド後を示す。 実施の形態１に係る磁気装置の組付け手順を示す上面図であり、図４Ａはスライド前、図４Ｂはスライド後を示す。 実施の形態１に係る磁気装置を用いた車載装置の構成例を示す分解斜視図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る磁気装置１の構成例を示す分解斜視図である。磁気装置１は、２つの穴１１を有する基板１０が、この基板１０よりも外形寸法が小さい第１コア２０と第２コア３０との間に挟まれた構造である。第１コア２０が有する凸状の２つの当接部２１と、第２コア３０が有する凸状の２つの当接部３１とは、基板１０の２つの穴１１を貫通して当接し、磁路を構成する。第１コア２０及び第２コア３０は、第１保持具４０及び第２保持具５０によって基板１０に保持される。なお、実施の形態１において、基板１０の長手方向をＸ方向、短手方向をＹ方向、厚み方向をＺ方向とする。また、図１の紙面における上側を基板１０の表面、下側を基板１０の裏面とする。

第１保持具４０は、板金等の金属で構成された略Ｕ字形状の部材である。この第１保持具４０は、基板１０の裏面側において第１コア２０を内包して第１コア２０を位置決めするベース部４１と、基板１０の２つの穴１１を貫通した状態で基板１０の表面側において第２コア３０を位置決めする２つの貫通部４２とを有する。

ベース部４１は、第１コア２０の外面に沿ったＵ字形状であり、ＸＹ平面方向の底板と、この底板の両端からＺ方向にのびる２つの側板とを有する。底板は、第１コア２０をＺ方向に位置決めする。２つの側板は、第１コア２０をＸ方向に位置決めする。また、各側板には、第１コア２０をＹ方向に位置決めする複数の位置決め用突部４４が設けられている。位置決め用突部４４は、板金の縁に設けられた突部が折り曲げられて構成されている。各側板のＺ方向の長さは、第１コア２０のＺ方向の長さと第２コア３０のＺ方向の長さとを合計した長さより長い。なお、各側板における穴１１を貫通して基板１０の表面側に突出する部分は、貫通部４２である。貫通部４２には、幅の狭い凹部４３が設けられている。

第２保持具５０は、板金等の金属で構成された略直線形状の部材である。この第２保持具５０は、基板１０の表面側において２つの貫通部４２に組付いて第１コア２０及び第２コア３０を保持するものである。第２保持具５０は、２つの貫通部４２が組付く２つの組付け穴５１を有する。また、第２保持具５０には、第２コア３０をＹ方向に位置決めする２つの位置決め用突部５６が設けられている。位置決め用突部５６は、板金の縁に設けられた突部が折り曲げられて構成されている。さらに、第２保持具５０は、第２コア３０を第１コア２０側へ押圧する２つの押圧部５５を有する。押圧部５５は、板金の中央部が切り起こし曲げされて構成されている。

図２は、実施の形態１における第２保持具５０の構成例であり、図２Ａは上面図、図２ＢはＡ領域の拡大図である。図２Ｂに示されるように、組付け穴５１は、貫通部４２を貫通させる差込み部５２と、第２保持具５０をＸ方向にスライド移動させた場合に差込み部５２を貫通した貫通部４２の凹部４３を嵌合させる嵌合部５３とを有する。また、組付け穴５１は、嵌合部５３に嵌合した凹部４３が、逆方向にスライド移動することを防止する凸状の返し部５４を有する。Ｙ方向の長さは、差込み部５２が最も長く、返し部５４及び嵌合部５３の順に短い。なお、図２Ｂでは、組付け穴５１の形状を分かりやすくするために、返し部５４を実際より大きく描いている。

次に、磁気装置１の組付け手順を説明する。
図３は、実施の形態１に係る磁気装置１の組付け手順を示す斜視図であり、図３Ａはスライド前、図３Ｂはスライド後を示す。図４は、実施の形態１に係る磁気装置１の組付け手順を示す上面図であり、図４Ａはスライド前、図４Ｂはスライド後を示す。

まず、第１保持具４０に第１コア２０が組付けられる。続いて、基板１０が第１保持具４０に組付けられる。第１保持具４０の２つの貫通部４２は、基板１０の裏面側から２つの穴１１に貫通され、基板１０の表面側に突出した状態となる。また、第１コア２０の２つの当接部２１は、基板１０の２つの穴１１に嵌った状態となる。この状態において、第１コア２０は、第１保持具４０により、基板１０に対してＸ、Ｙ、及びＺ方向に位置決めされる。

続いて、基板１０の表面側に突出している２つの貫通部４２の間に、第２コア３０が設置される。この状態において、第２コア３０は、２つの貫通部４２に当接し、Ｘ方向に位置決めされる。また、第２コア３０の２つの当接部３１は、基板１０の２つの穴１１に嵌り、第１コア２０の２つの当接部２１に当接する。基板１０は、第１コア２０と第２コア３０との間に挟まれた状態となる。続いて、第２保持具５０が図３Ａに示される矢印の方向から第２コア３０に取付けられ、２つの貫通部４２が２つの組付け穴５１の差込み部５２に差し込まれる。

最後に、第２保持具５０が図３Ｂの矢印の方向にスライド移動することによって２つの貫通部４２が２つの組付け穴５１の嵌合部５３にスライド移動する。そして、貫通部４２の凹部４３が嵌合部５３に嵌合することによって、第２保持具５０が第１保持具４０と一体化する。一体化した第１保持具４０及び第２保持具５０は、基板１０を間に挟んだ状態で第１コア２０と第２コア３０とを保持する。この状態において、第２コア３０は、位置決め用突部５６によってＹ方向に位置決めされると共に、押圧部５５によってＺ方向に位置決めされる。

図５は、実施の形態１に係る磁気装置１を用いた車載装置の構成例を示す分解斜視図である。図５では、磁気装置１をトランスとして用いた車載充電器を例示する。この車載充電器は、車両に搭載されたバッテリを充電する車載装置である。図５において、車載充電器は、筐体ベース２と筐体カバー３とで構成される筐体、この筐体の内部に配置されて電流をスイッチングするスイッチング素子４、スイッチング素子４から電流及び電圧を受けて入力電圧よりも高い電圧に昇圧させる磁気装置１、及びプリント基板６等を備える。筐体ベース２には、内部に磁気装置１を収納するトランス収納部５が設けられている。磁気装置１は、トランス収納部５に挿入され、トランス収納部５の内部に予め充填されている樹脂充填剤によって封止される。この樹脂充填剤は、磁気装置１の細部に入り込み、基板１０、第１コア２０、第２コア３０、第１保持具４０、及び第２保持具５０を固定する。

以上のように、実施の形態１に係る磁気装置１は、第１保持具４０と、第２保持具５０とを備える。第１保持具４０は、基板１０の裏面側において第１コア２０を内包して第１コア２０を位置決めするベース部４１、及び、基板１０の２つの穴１１を貫通した状態で基板１０の表面側において第２コア３０を位置決めする２つの貫通部４２を有する。第２保持具５０は、基板１０の表面側において２つの貫通部４２に組付いて第１コア２０及び第２コア３０を保持する。
特許文献１のコア固定具のように１部品で片側から２つのコアを保持する構造では、不安定な組付け状態になってしまい、コアの当接面にずれが生じて有効磁路面積が確保されない懸念があった。そのため、現実的には、組付けに治具が必要になるものと考えられる。
これに対し、実施の形態１では、第１保持具４０が第１コア２０及び第２コア３０の位置決めと保持の機能を兼ねているため、第１コア２０と第２コア３０とを正確に位置決めすることができ、有効磁路面積を確保することができる。また、実施の形態１では、位置決めのための治具が必要ないため、生産性が向上する。

また、実施の形態１の第１保持具４０は、Ｕ字形状であり、第２保持具５０は、直線形状である。この第１保持具４０の２つの側板が、基板１０の２つの穴１１に貫通する構成であるため、穴１１を必要最小限の大きさに留めることができ、基板１０を小型化することができる。これに対し、特許文献１のコア固定具のように、ＸＹ平面方向に突出した保持部を基板１０の穴１１に挿入する構成である場合、穴１１を大きくする必要があり、基板１０も大型化してしまう。
なお、基板１０の２つの穴１１を必要最小限の大きさに留めることにより、２つの穴１１の内壁によって、２つの穴１１に嵌った第１コア２０の２つの当接部２１及び第２コア３０の２つの当接部３１の位置決めが可能である。そのため、第１保持具４０の位置決め用突部４４、及び第２保持具５０の位置決め用突部５６を不要にできる。

また、実施の形態１の第２保持具５０は、第２コア３０を第１コア２０側へ押圧する押圧部５５を有する。磁気装置１は、第１保持具４０に対して、第１コア２０、基板１０、第２コア３０、及び第２保持具５０の順に組付けられる構成であり、かつ、最後に組付けられる第２保持具５０がばね性を有する構成であるため、組付け途中に余計な力が加わらず、効率的な生産が可能である。

また、実施の形態１の第１保持具４０及び第２保持具５０は、金属製である。金属製の第１保持具４０及び第２保持具５０が第１コア２０及び第２コア３０に接触することにより、第１保持具４０及び第２保持具５０がヒートシンクとして機能する。

第１保持具４０及び第２保持具５０を構成する金属の種類によって、異なるメリットを得ることができるため、必要に応じて金属の種類が変更されることが好ましい。ばね性を有する形状のものに多く使用されるステンレス鋼を基準として、このステンレス鋼以上のばね性を有する金属によって第１保持具４０及び第２保持具５０が構成された場合、第１保持具４０及び第２保持具５０と第１コア２０及び第２コア３０との密着性が向上するため、ヒートシンク機能の向上が可能である。他方、図５に例示されたように最終的に磁気装置１が樹脂封止等により固定される場合、第１保持具４０及び第２保持具５０は仮保持用に使用される。仮保持に強い保持力は必要ないため、ステンレス鋼未満のばね性を有する金属によって第１保持具４０及び第２保持具５０が構成されてもよい。すずめっき鋼板等、ステンレス鋼未満のばね性を有する金属が使用される場合、コストの低減が可能である。

なお、本発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、又は実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
例えば、基板１０の穴１１の数は、第１コア２０及び第２コア３０の当接部２１，３１の数に応じて変更すればよい。上記例では、第１コア２０及び第２コア３０が当接部２１，３１を２つずつ有する構成であるため、基板１０も穴１１を２つ有していた。第１コア２０及び第２コア３０が当接部２１，３１を３つずつ有する構成の場合には、基板１０も穴１１を３つ有する。

１ 磁気装置、２ 筐体ベース、３ 筐体カバー、４ スイッチング素子、５ トランス収納部、６ プリント基板、１０ 基板、１１ 穴、２０ 第１コア、２１ 当接部、３０ 第２コア、３１ 当接部、４０ 第１保持具、４１ ベース部、４２ 貫通部、４３ 凹部、４４ 位置決め用突部、５０ 第２保持具、５１ 組付け穴、５２ 差込み部、５３ 嵌合部、５４ 返し部、５５ 押圧部、５６ 位置決め用突部。

Claims (5)

1. 少なくとも２つの穴を有する基板が、前記基板よりも外形寸法が小さい第１コアと第２コアとの間に挟まれた構造の磁気装置であって、
   前記基板の一面側において前記第１コアを内包して前記第１コアを位置決めするベース部、及び、前記基板の前記２つの穴を貫通した状態で前記基板の他面側において前記第２コアを位置決めする２つの貫通部を有する第１保持具と、
   前記基板の他面側において前記２つの貫通部に組付いて前記第１コア及び前記第２コアを保持する第２保持具とを備えることを特徴とする磁気装置。
2. 前記第１保持具は、Ｕ字形状であり、前記第２保持具は、直線形状であることを特徴とする請求項１記載の磁気装置。
3. 前記第２保持具は、前記第２コアを前記第１コア側へ押圧する押圧部を有することを特徴とする請求項２記載の磁気装置。
4. 前記第１保持具及び前記第２保持具は、金属製であることを特徴とする請求項１記載の磁気装置。
5. 前記磁気装置は、車両に搭載される磁気装置であって、樹脂で封止されていることを特徴とする請求項１記載の磁気装置。

Images