JP3241490U - プリント回路基板（ｐｃｂ）に搭載される誘導装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で高絶縁レベルを維持する誘導装置を提供する。【解決手段】 本考案の誘導装置は、ＰＣＢ２上に配置され、磁気コアを収納する絶縁リール１と、絶縁リール１に接続される巻線３０と、複数の接続ピン１０とを有する。各接続ピン１０は、絶縁リール１に少なくとも一部が埋め込まれ、絶縁リール１から延び、第１端１１と第２端１２を有し、ＰＣＢ２の導電路２０１に重ねられて半田付けされる。前記第２端１２は、絶縁リール１の外部にあり、巻線３０の端子３１に機械的かつ電気的に接続され、第１端１１は片持ち梁形式で接続面を形成する。第２端１２は接続面に直交して延び接続面から突出する。接続面に関し巻線３０が配置される側は第２端１２とは反対側である。【選択図】 図１

Description

本考案は、誘導装置即ち電気ボビンに関し、特に表面搭載技術（Surface-Mount Technology:ＳＭＴ）の手段によりＰＣＢに搭載される誘導装置に関する。

上記のタイプの誘導装置は、電子・電気部品の分野で広く使用されている。誘導装置が使用される装置の大きさを最適化するために、誘導装置はできるだけ小型化することが、その性能（特に絶縁性能）を損なわない限り、重要である。これは、高電圧が採用される分野（例：電気自動車への適用）では、特に重要である。

特許文献１は、表面搭載電子部品の組立体、特に電気リールを収納するケースを有する表面搭載電子部品組立体を開示する。このケースは、開口している基礎領域と側面壁を有する。この側面壁は複数の接続端末を有する（図６）。この接続端末は、第１端と第２端とを有する。第１端は、ＰＣＢの台座に接続するために横方向に突出している。第２端は、底部の方向に向かって突出している。底部で、端子はＰＣＢから先端にあるリール巻線に接続される。同様な構造は以下の文献にも開示されている。特許文献２の図５，特許文献３、特許文献４の図４，５，特許文献５。

ＵＳ５６５６９８５ 特開２００９－１４１００４ ＵＳ２００２０９３４１２Ａ１ ＥＰ１７３４５４４Ａ１ ＵＳ２０１５０１０７８８７Ａ１ ＵＳ２０１３０２４９６５９Ａ１ ＵＳ１０５５９４１６Ｂ２

特許文献６は、ＰＣＢ上に搭載される変圧器の構造を開示する。同文献では、ＰＣＢには貫通口が開けられ、貫通口の周囲で複数の接続ピンがＰＣＢに接続されている。

特許文献７は、リールを有する電子装置を開示する。このリールは、磁気コアの回りにある中央ロビンと、前記リール端に第１と第２の支持部材にある複数の接続ピンを有する。この接続ピンは、下向きの第１端と横向きの第２端を有する。同文献に開示された電子装置は、小型化されているが、それは接続ピンの配列によっている。しかし、同文献においては、全てのリール構成部品は、ＰＣＢの表面でそこから離れた位置に搭載されている。

本考案は、ＰＣＢ上に搭載される小型のＳＭＤトランス用に構成されるボビンリールの新たな技術を提案する。このボビンリールにおいては、複数の開口がＰＣＢに形成され、この開口を介して、接続ピンの第２端が延び、前記リールに関連する巻線の端部部分が固定されるところまで延びてボビンを形成する。接続ピンの第１端は、同一面上に配置され、横方向に突出し、ＰＣＢに複数の開口に周囲の領域で取り付けられる。

このリール構成により、ＰＣＢに対し組立体の高さが低くなり、十分な絶縁耐性を維持でき、重要部品の大部分の自動光学検査が容易になる。重要部品の一例は、接続ピンとＰＣＢの対応する導電路との間のハンダ部分、開口を通る接続ピンと巻線との間の接続部分である。その結果、正しい品質制御が確保でき、誘導装置の不適切な搭載をなくす。

本考案の目的は、ＰＣＢに搭載される、小型で高い絶縁性能を有する誘導装置を提供することである。この誘導装置は、磁気コアを収納する絶縁リールと、絶縁リールに接続される巻線と、複数の接続ピンとを有する。各接続ピンは、その端部で絶縁リールの支持部分に一部が埋め込まれる。

前記各接続ピン（即ち接続端子）は第１端と第２端を有する。第１端は、絶縁リールの外にあり、ＰＣＢの導電路に重ねられて半田付けされている。第２端は、絶縁リールから突出し、巻線の端部に電気的に接続され固定される。

本考案の誘導装置によれば、接続ピンの第１端は、リールの支持領域から片持ち梁形式で外側に向かって延び、同一面で接続面を形成する。接続ピンの第２端は、前記接続面に直交して前記接続面から突出しＰＣＢの開口を介して延びる。その結果、前記接続面に関し前記巻線が配置される側は前記第２端のそれとは反対側である。

この構造によれば、接続ピンの第２端は、対応する巻線の端子部分に接続される即ち活性接続される。この「活性接続部」は底部にありかつ巻線と磁気コアの完全に先端にある。接続ピン又は巻線の端子の第２端に対するこのような配置は、小型で高い絶縁性能を有する誘導装置において、特に８００Ｖのバッテリを搭載する電気自動車の分野では、好ましい。このような高電圧における操作／動作故に、最高級の誘電体耐性で設計することが必要である。本考案の提案は、誘導装置のＰＣＢへの取り付けに際し、設置面積を拡げることなく、同じ占有体積／面積で、小さな絶縁性能で、水平面で「活性接続部」を動かす設計より遥かに小型で、必要な絶縁距離を達成することができる。

本発明の態様によれば、更に以下の特徴のいずれかを有する。
＊接続ピンの第２端はその先端から延びた部分に凹部を有し、前記凹部は巻線の端部の接続（機械的結合と電気的接触）を容易にする。
＊前記凹部は半円形である。
＊前記絶縁リールのボディの支持部特に支持領域の一部は、ＰＣＢの開口内に挿入される（図２，３）。
＊接続ピンは、絶縁リールの反対側の対称位置に配置され、整合している。
＊各接続ピンは湾曲部を有し、前記湾曲部は第１端と第２端の間にあり、前記絶縁リールに埋設されている。
＊絶縁リールは縦軸を規定する環状領域を有する。巻線は環状領域の外側表面で支持されている。環状領域は磁気コアが収納される中空通路を形成する。
＊環状領域の縦軸は前記接続面に並行である。又は前記縦軸は接続面に直交してもよい。
＊絶縁リールは、互いに絶縁された複数の巻線を有する
＊巻線は同軸である。或いは巻線は異なる方向を向いていてもよい。

一実施例によれば、絶縁リールは支持部と関連している。各支持部は一連のリブを有する。かくして、この一連のリブは、巻線を所定距離だけＰＣＢの表面から離す。接続ピンは、支持部の基礎部分に埋設される。このリブにより、２本の導体の間の絶縁表面に沿った線形距離（これに関しては段落００２０で説明する）を拡げる。

本考案によれば、接続ピン即ち端子は、絶縁リールの本体又は支持部分にオーバーモールド技術により埋設される。
本明細書において、並行、垂直、接線角などの幾何学的位置への言及は、この命名法によって定義された理論上の位置から±5°までの偏差を許容できる。

本考案の一実施例による、誘導装置の絶縁リールとＰＣＢの展開斜視図。 本考案の一実施例による、ＰＣＢに搭載された誘導装置の絶縁リールの部分断面図とＰＣＢを下から見た部分拡大図。 本考案の一実施例による、誘導装置の接続ピンの部分詳細断面図。同図は、接続ピンの第１端と導電路との接続状態と第２端と巻線との接続状態を明らかにする。 本考案の一実施例による、並列配置された２つの開口を有するＰＣＢに搭載された誘導装置を裏から見た斜視図。

図１はＰＣＢ上にＳＭＴにより搭載した本考案の誘導装置を示す。同図には、誘導装置の絶縁リール１は、絶縁リール１を収納する強磁性コアと巻線３０とを省いている。これは絶縁リール１の構成要素の形状と配置状態を明瞭にするためである。

絶縁リール１は、プリント回路基板（以下「ＰＣＢ」と称する）２の開口２００と関連して（嵌って）いる。その結果、同一面上にある複数の接続ピン１０は、ＰＣＢ２の複数の導電路２０１上に開口２００の周辺領域で重なっている。絶縁リール１の一部（特にその複数の支持部４０）は、ＰＣＢ２の前面２０２の下にある（図４）。接続ピン１０と導電路２０１を重ねて配置することにより技術的利点が得られる。これは図３で後述する。

本考案の絶縁リール１は縦軸を規定する環状領域２０を有する。環状領域２０の外側表面２１は巻線３０を支持する（図２）。中空通路２２は、環状領域２０の内側に形成されて、コア（例えば強磁性コア）を収納する。

図示した誘導装置において、絶縁リール１は複数の支持部４０に関連する。この実施例では支持部４０は一連のリブ４１を有する。支持部４０により、絶縁リール１を所定の距離だけＰＣＢ２から離す。より具体的には、上面２０２上の絶縁リール１をＰＣＢ２から離す。ＰＣＢ２の上面２０２は環状部分２０に近い面である。ＰＣＢ２の裏面２０３は、環状部分２０に遠い面である。リブ４１は、絶縁リール１の「クリープ現象伸長距離」（creepage）を増やす。「クリープエイジ」即ち「クリープ現象伸長距離」とは、２本の導電体の間の絶縁表面に沿った直線距離のことである。

図２は本考案の一実施例による誘導装置の詳細展開図である。同図では巻線３０と強磁性コアは省いている。同図では誘導装置はその構成要素の全てを含むよう示されているが、その一部例えばケース５０で隠された構成要素は省略している。

同図において、絶縁リール１はＰＣＢ２の開口２００内に一部収納されている。具体的には、支持部４０がＰＣＢ２の開口２００内に一部収納されている。支持部４０は、ＰＣＢ２の裏面２０３から突出していない。他の実施例では、支持部４０はＰＣＢ２の裏面２０３から突出してもよい。

図２においてＰＣＢ２は一部断面で示されている。同図は接続ピン１０とＰＣＢ２の相対位置を示す。各接続ピン１０は第１端１１を有する。第１端１１は、片持ち梁形式で、絶縁リール１に対し、具体的には支持部４０に対し横方向に突出している。接続ピン１０の第１端１１は、接続面を形成し、誘導装置がＰＣＢ２には搭載される即ち配置されると、ＰＣＢ２の上面２０２と同一面になる。

接続ピン１０は第２端１２を具備する。第２端１２は、第１端１１に対し直交している（これは好ましい一実施例である）。その結果第２端１２は、ＰＣＢ２の裏面２０３から突出し、その開口２００を通過し延びている。接続ピン１０は第１端１１と第２端１２との間に湾曲部１４を有する。接続ピン１０の一部又は全部は支持部４に埋設されている（図２に点線で示されている）。

図２は絶縁リール１の２本の接続ピン１０を示す。同図において、第２端１２は凹部１３をその先端に有する。その結果、接続ピン１０の第２端１２と巻線３０の端子３１との物理的結合と電気的接続が可能となる（図３）。

図３は本考案の誘導装置の接続ピン１０の断面の詳細を示す。同図において、巻線３０の端子３１は接続ピン１０の第２端１２に電気的接続されている。

図３に示すように、第１端１１はＰＣＢ２の対応する導電路２０１の上に重ねられ「はんだ付け」されている。片持ち梁形式の接続ピン１０の第１端１１を導電路２０１の上に重ねて配置することにより、接続ピン１０と導電路２０１との間の「はんだ付け」の検査が、絶縁リール１の上にある自動検査手段で、可能となる。かくして接続ピン１０と導電路２０１との間の自動検査が高速かつ効率的に行える。接続ピン１０と導電路２０１との間の検査が容易になることにより、広範囲の品質管理が可能となる。このような自動光学検査は、接続ピン１０の第２端１２にも適用できる。

図４に、開口２００を有するＰＣＢ２に搭載された本考案の誘導装置が示されている。図４は図１とは次の点で異なる。図１のＰＣＢ２は絶縁リール１の支持部４０の底部部分が一部挿入される開口２００を１つ有する。他方、図４のＰＣＢ２は絶縁リール１の支持部４０の底部部分が挿入される開口２００を２つ有する。かくしてＰＣＢ２の上面２０２と絶縁リール１の先端との間の距離が短くなる。

図４では、絶縁リール１の巻線３０の端子が省かれているが、図３に示すように、接続ピン１０の第２端１２の各々が端子３１に電気的に接続されている。

以上の説明は、本考案の一実施例に関するもので、この技術分野の当業者であれば、本考案の種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本考案の技術的範囲に包含される。実用新案登録請求の範囲の構成要素の後に記載した括弧内の番号は、図面の部品番号に対応し、考案の容易なる理解の為に付したものであり、考案を限定的に解釈するために用いてはならない（特許法施行規則２４条の４及び様式２９の２の「備考」１４のロ）。同一番号でも明細書と実用新案登録請求の範囲の部品名は必ずしも同一ではない。これは上記した理由による。「少なくとも１つ或いは複数」、「と／又は」は、それらの内の１つに限定されない。例えば「Ａ，Ｂ，Ｃの内の少なくとも１つ」は「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」単独のみならず「Ａ，Ｂ或いはＢ，Ｃ更には又Ａ，Ｂ，Ｃ」のように複数のものを含んでもよい。「Ａ，Ｂ，Ｃの内の少なくとも１つ」は、Ａ，Ｂ，Ｃ単独のみならずＡ，Ｂの組合せＡ，Ｂ，Ｃの組合せでもよい。「Ａ，Ｂと／又はＣ」は、Ａ，Ｂ，Ｃ単独のみならず、Ａ，Ｂの２つ、或いはＡ，Ｂ，Ｃの全部を含んでもよい。本明細書において「Ａを含む」「Ａを有する」は、Ａ以外のものを含んでもよい。特に記載のない限り、装置又は手段の数は、単数か複数かを問わない。

１：絶縁リール
２：ＰＣＢ
１０：接続ピン
１１：第１端
１２：第２端
１３：凹部
１４：湾曲部
２０：環状領域
２１：外側表面
２２：中空通路
３０：巻線
３１：端子
４０：支持部
４１：リブ
５０：ケース
２００：開口
２０１：導電路
２０２：上面
２０３：裏面

Claims (16)

1. プリント回路基板（２）上に配置される誘導装置において、
   磁気コアを収納する絶縁リール（１）と、前記絶縁リール（１）に接続される巻線（３０）と、複数の接続ピン（１０）とを有し、
   前記各接続ピン（１０）は、前記絶縁リール（１）に少なくとも一部が埋め込まれ、前記絶縁リール（１）から延び、第１端（１１）と第２端（１２）を有し、
   前記第１端（１１）は、前記プリント回路基板（２）の導電路（２０１）に重ねられて半田付けされ、
   前記第２端（１２）は、前記絶縁リール（１）の外部にあり、前記巻線（３０）の端子（３１）に機械的かつ電気的に接続され、
   前記第１端（１１）は、片持ち梁形式で、接続面を形成し、
   前記第２端（１２）は、前記接続面に直交して延び前記接続面から突出し、
   前記接続面に関し、前記巻線（３０）が配置される側は、前記第２端（１２）とは反対側である
   ことを特徴とする誘導装置。
2. 前記第２端（１２）は、その先端部分に凹部（１３）を有し、前記巻線（３０）の端子（３１）との接続を容易にする
   ことを特徴とする請求項１記載の誘導装置。
3. 前記凹部（１３）は半円形である
   ことを特徴とする請求項２記載の誘導装置。
4. 前記複数の接続ピン（１０）の第２端（１２）は、少なくともその一部が前記プリント回路基板（２）に開けられた開口内（２００）に挿入される
   ことを特徴する請求項１－３のいずれかに記載の誘導装置。
5. 前記絶縁リール（１）を支持する支持部（４０）は、前記開口（２００）内に挿入される
   ことを特徴とする請求項４記載の誘導装置。
6. 前記接続ピン（１０）は、前記絶縁リール（１）の反対側の対称位置に整合して配置される
   ことを特徴とする請求項１記載の誘導装置。
7. 前記各接続ピン（１０）は、前記第１端（１１）と第２端（１２）の間に湾曲部（１４）を有し、前記湾曲部（１４）は前記支持部（４０）に埋設されている
   ことを特徴とする請求項１記載の誘導装置。
8. 前記絶縁リール（１）は、縦軸を形成する環状領域（２０）を有し、
   前記巻線（３０）は、前記環状領域（２０）の外側表面（２１）で支持されている
   ことを特徴とする請求項１記載の誘導装置。
9. 前記環状領域（２０）は、前記磁気コアを収納する中空通路（２２）を形成する
   ことを特徴とする請求項８記載の誘導装置。
10. 前記縦軸は、前記接続面に並列である
    ことを特徴とする請求項８又は９記載の誘導装置。
11. 前記縦軸は、前記接続面に直交する
    ことを特徴とする請求項８又は９記載の誘導装置。
12. 前記絶縁リール（１）は、互いに絶縁された複数の巻線（３０）を有する
    ことを特徴とする請求項１記載の誘導装置。
13. 前記複数の巻線（３０）は、同軸である
    ことを特徴とする請求項１２記載の誘導装置。
14. 前記複数の巻線（３０）は、異なる方向を向いている
    ことを特徴とする請求項１２記載の誘導装置。
15. 前記絶縁リール（１）は、一連のリブ（４１）を形成する支持部（４０）に支持され、前記巻線（３０）を前記プリント回路基板（２）の表面から所定距離だけ離し、
    前記接続ピン（１０）は、前記支持部（４０）の基礎領域に埋設されている
    ことを特徴とする請求項１記載の誘導装置。
16. 前記接続ピン（１０）は、前記支持部（４０）の本体又は前記絶縁リール（１）の本体に、オーバーモールド方式で埋設されている
    ことを特徴とする請求項１又は１５記載の誘導装置。

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