JP4008403B2 - コア、ボビン及び搭載基板 - Google Patents

Description

本発明は、変圧器を含むトランスや、チョークコイルなどに用いられるコア、ボビン及び搭載基板に関するものである。

上述した従来のコア及びボビンとしては、例えば、図６に示されたトランスが知られている。同図に示すように、トランスは、断面Ｅの字状に形成したコア１００と、１次コイル３０１及び２次コイル３０２が巻回された円筒状のボビン２００とを備えている。このボビン２００の筒穴に、Ｅの字の真ん中の凸部１０１を挿入するように、ボビン２００をＥの字状の２つのコア１００で挟んで組み付ける。

ところで、図６に示すように、１次コイル３０１及び２次コイルボビン３０２には、略楕円状の磁力線Ｌ１が発生する。しかしながら、従来のトランスでは、コア１００がコの字状であり、磁力線Ｌ１に沿った形状となっていない。このため、磁力線Ｌ１をコア１００に集めきれず、コア１０の外部に漏れてしまうし、コイルボビン３０２全体がコア１００で覆われていないため、この覆われていない部分から磁力線が外部に漏れてしまう。また、コア１００は、角があるため、その部分に磁束が集中して、コアロスを招き、電源効率を低下すると共にコアの発熱が上昇する。

従って、この外部に漏れた磁力線によって、トランス周辺に配置されたスイッチング回路などの周辺回路に、伝導ノイズや、輻射ノイズが発生し、周辺回路の誤動作の原因となり、電源効率も低下する。また、伝導ノイズや、輻射ノイズが発生すると、安全規格上のＥＭＣやＥＭＩを満たすことも難しく、発熱対策にも時間を要してしまう。このため、トランスや、周辺回路にノイズを低減するための部品を追加したり、シールドを施したり、ＥＭＣ、ＥＭＩ対策部品を追加したり、放熱対策を十分吟味する必要があった。特に、上記トランスをスイッチング回路の電源として用いた場合、ノイズを熱に変換するスナバ回路が必要不可欠となっていた。従って、ノイズ低減対策や、安全規格上のＥＭＣ、ＥＭＩ対策のため、部品点数が増加するだけでなく、設計時間もかかってしまい、コスト的に問題であった。また、スナバ回路などの電力損失が発生し、電源効率も悪くなるという問題もあった。

そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、ノイズ対策の容易化、安全規格取得の容易化、ノイズ対策用部品の削減、並びに、ノイズ対策にかかる設計時間の短縮化を図ることにより、コストダウンを図ることができ、しかも、スナバ回路などのノイズ対策部品を必要とせずに、ノイズとコアのロスを低減することにより電源効率の向上を図ったコア、当該コアに巻回されるコイルを作るボビン及び当該コアを搭載するための搭載基板を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、コイルが巻回されるコアであって、外形が略円球状又は略楕円球状の中空部と、前記円球又は略楕円球の中心軸に沿って設けられた軸部とを備えたことを特徴とするコアに存する。

請求項１記載の発明によれば、円球又は略楕円球の中心軸に沿って設けられた軸部にコイルを巻回すれば、コイルから発生した磁力線が中空部の略円球状又は略楕円球状の外形に沿って発生する。このため、磁力線は中空部に集められ、中空部外部、つまりコア外部に漏れることがない。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のコアであって、前記軸部と交わる分割面に沿って２分割されていることを特徴とするコアに存する。

請求項２記載の発明によれば、軸部と交わる分割面に沿って２分割されているため、中空部内に設けられた軸部にコイルを巻回し易い。

請求項３記載の発明は、請求項２記載のコアであって、前記中空部には、内部から外部を貫く貫通穴が設けられており、前記貫通穴は、前記分割面の一部を切り欠くように設けられていることを特徴とするコアに存する。

請求項３記載の発明によれば、分割面の一部を切り欠くように貫通孔が設けられているため、貫通孔を通じて、コイルを形成する線材の両端を中空部内部から外部に引き出しやすくなる。

請求項４記載の発明は、請求項３記載のコアに巻回されるコイルを作るボビンであって、前記コイルを形成する線材が巻回されるボビン軸と、前記線材の両端が接続される端子と、該ボビン軸と前記コアの軸部とを平行にした状態で、前記分割面と平行な面を有し、当該面に前記端子が突設されている端子支持部とを備えたことを特徴とするボビンに存する。

請求項４記載の発明によれば、２分割された請求項３記載のコアの一方の上に、ボビンを載せて、さらにコアの他方を載せるだけで、簡単に、コアにボビンを装着させることができるとともに、貫通孔からコイルを形成する線材の両端を引き出すことができる。

請求項５記載の発明は、請求項１〜３何れか１項記載のコアを利用したコイルを搭載する搭載基板であって、略円状のコイル用穴を備え、前記コイルが、前記コイル用穴に嵌められ、かつ、前記コイル用穴の周縁で支持された状態で、搭載されていることを特徴とする搭載基板に存する。

請求項５記載の発明によれば、コイルが、コイル用穴に嵌められ、かつ、コイル用穴の周縁で支持された状態で、搭載されている。従って、外形が円球状又は楕円球状のコアを利用したコイルを安定した状態で、基板上に搭載することができる。

以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、円球又は略楕円球の中心軸に沿って設けられた軸部にコイルを巻回すれば、コイルから発生した磁力線が中空部の略円球状又は略楕円球状の外形に沿って発生する。このため、磁力線は中空部に集められ、中空部外部、つまりコア外部に漏れることがないので、ノイズ対策の容易化、安全規格取得の容易化、ノイズ対策用部品の削減、発熱対策の容易化、並びに、ノイズ対策にかかる設計時間の短縮化を図ることができ、コストダウンを図ることができる。しかも、スナバ回路などのノイズ対策部品が軽減され、コイルのロスも抑えられるため、電源効率の向上を図ったコアを得ることができる。

請求項２記載の発明によれば、軸部方向と交わる分割面に沿って２分割されているため、中空部内に設けられた軸部にコイルを巻回し易いので、コストダウンを図ったコアを得ることができる。

請求項３記載の発明によれば、分割面の一部を切り欠くように貫通孔が設けられているため、貫通孔を通じて、コイルを形成する線材の両端を中空部内部から外部に引き出しやすくなるので、コストダウンを図ったコアを得ることができる。

請求項４記載の発明によれば、分割された請求項３記載のコアの一方の上に、ボビンを載せて、さらにコアの他方を載せるだけで、簡単に、コアにボビンを装着させることができるとともに、貫通孔からコイルを形成する線材の両端を引き出すことができるので、コストダウンを図ったボビンを得ることができる。

請求項５記載の発明によれば、外形が円球状又は楕円球状のコアを安定した状態で、基板上に搭載することができる搭載基板を得ることができる。

以下、本発明のコア、ボビン及び搭載基板を、図面に基づいて説明する。図１は、本発明のコアの一実施の形態を示す正面図である。同図に示すように、コア１０は、外形が略円球状の中空部１１と、この略円球の中心軸Ｌ２に沿って設けられた軸部１２とを備えている。つまり、円球状の中空部１１内に、軸部１２が収容された形となっている。このコア１０は、例えば、フェライト粉末、鉄ダスト、パーマロイモリブデン粉末、ケイ素鋼板などを用いて形成されている。

また、このコア１０は、軸部１２と垂直に交わる分割面Ｍ１に沿って２等分割されている。図２（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、２等分割されたコア１０の下半球の天面図及び正面図である。さらに、コア１０の中空部１１には、その内部から外部を貫く２つの貫通穴１３が設けられている。この貫通穴１３は、分割面Ｍ１の一部を切り欠くように設けられている。これにより、図２に示すように、コア１０は、分割面Ｍ１の一部に窪んだ状態となる。この窪みを１３ａとする。

次に、このコア１０の軸部１２に巻回されるコイルを作るボビンの構成について説明する。図３（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、本発明のボビンの一実施の形態を示す正面図、側面図、天面図及び下面図である。同図に示すように、ボビン２０は、コイルを形成する線材が巻回される円筒状のボビン軸２１を備えている。このボビン軸２１の中空穴２１ａは、コア１０の軸部１２と嵌合するような形状になっている。

また、このボビン軸２１の上下両端には、フランジ２１ｂが設けられており、このフランジ２１ｂにより、巻回されたコイルがボビン軸２１の両端から抜け落ちないようになっている。

ボビン２０は、ボビン軸２１と垂直に交わる、つまり、ボビン軸２１とコア１０の軸部１２とを平行にした状態で、コア１０の分割面Ｍ１と平行な面Ｍ２を有する支持板２２（＝端子支持部）が備えられている。この支持板２２は、ボビン軸２１の軸方向中心に設けられている。また、この支持板２２の長手方向の長さＬ２（図３（ｂ）参照）はコア１０の直径より長く、短手方向の長さＬ３（図３（ｃ）参照）は貫通穴１３の長手方向の長さより短くなっている。この支持板２２において、その面Ｍ２の長手方向両端には、その短手方向に沿って端子２３が突設されている。

次に、図４を参照して、以上の構成のボビン２０をコア１０に組み付ける方法について説明する。まず、ボビン２０は、そのボビン軸２１に、１次巻線及び２次巻線を巻回され、１次コイル３１、２次コイル３２が作られている。さらに、テープを１次コイル３１、２次コイル３２の上から巻回し、この状態のボビン２０を含浸材に浸した後、温度をかけて含浸材を硬化させる。これにより、ボビン軸２１に、１次コイル３１、２次コイル３２が固定される。また、１次コイル３１及び２次コイル３２の両端は端子２３に半田付けされ、電気的に接続されている。

そして、コア１０の下半球の上方から、ボビン軸２１の中空穴２１ａに、下半球の軸部１２を挿入し、さらに、支持板２２が貫通穴１３を形成する窪み１３ａに嵌まるように取り付ける。その後、このボビン２０の上方から、ボビン軸２１の中空穴２１ａに、上半球の軸部１２を挿入し、さらに、支持板２２が貫通穴１３を形成する窪み１３ａに嵌まるように取り付ける。これにより、図５の断面図に示すように、簡単に、コア１０内の軸部１２にボビン２０を取り付けるとともに、端子２３が突設されている部分の支持板２２を貫通穴１３から引き出すことができる。

以上の構成のコア１０によれば、ボビン２０全体がコア１０に覆われているため、磁力線Ｌ１が外部に漏れにくくなる。さらに、図５に示すように、コイル３１、３２から発生した磁力線Ｌ１が中空部１１の略円球状の外形に沿って発生する。このため、磁力線Ｌ１は中空部１１に集められ、中空部１１外部、つまりコア１０外部に漏れることがないので、ノイズ対策の容易化、安全規格取得の容易化、ノイズ対策用部品の削減、放熱対策の容易化、並びに、ノイズ対策にかかる設計時間の短縮化を図ることができ、コストダウンを図ることができる。しかも、電力損失を発生させるスナバ回路などのノイズ対策部品を必要としないため、電源効率の向上を図ることができる。

また上述したコア１０は、軸部１２と交わる分割面Ｍ１に沿って２分割されているため、中空部１１内に設けられた軸部１２に、コイル３１、３２を巻回したボビン２０を取り付け易い。

さらに、上述したコア１０は、分割面Ｍ２の一部を切り欠くように貫通孔１３が設けられているため、貫通孔１３を通じて、コイル３１、３２を形成する一時巻線、二次巻線の両端を中空部１１内部から外部に引き出しやすくなる。

次に、上述したコア１０を搭載した搭載基板４０について説明する。図５に示すように、搭載基板４０には、略円状のコイル用穴４１が設けられている。コア１０は、このコイル用穴４１に嵌められ、かつ、コイル用穴４１の周縁で支持された状態で、搭載される。これにより、外形が円球状のコア１０を安定した状態で、搭載基板４０上に搭載することができる。

なお、上述した実施形態では、コア１０の外形を略円球状としたが、例えば、発生する磁力線Ｌ１の形状によっては、楕円球状であってもよい。この場合も、円球と同様に、コイル３１、３２から発生した磁力線Ｌ１が中空部１１の略楕円球状の外形に沿って発生する。

本発明のコアの一実施の形態を示す正面図である。 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、２等分割されたコア１０の下半球の天面図及び正面図である。 （ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、本発明のボビンの一実施の形態を示す正面図、側面図、天面図及び下面図である。 図３に示すボビン２０を図１に示すコア１０に組み付ける方法を説明するための図である。 ボビン２０を組み付けたコア１０を基板に搭載した状態での断面図である。 従来のコア及びボビンを用いたトランスの一例を示す図である。

符号の説明

１０ コア
１１ 中空部
１２ 軸部
１３ 貫通穴
２０ ボビン
２１ ボビン軸
２２ 支持板（端子支持部）
２３ 端子
３１ １次コイル（コイル）
３２ ２次コイル（コイル）
Ｍ１ 分割面
Ｍ２ 面
４０ 搭載基板
４１ コイル用穴

Claims (5)

1. コイルが巻回されるコアであって、
   外形が略円球状又は略楕円球状の中空部と、
   前記円球又は略楕円球の中心軸に沿って設けられた軸部とを備えたことを特徴とするコア。
2. 請求項１記載のコアであって、
   前記軸部と交わる分割面に沿って２分割されていることを特徴とするコア。
3. 請求項２記載のコアであって、
   前記中空部には、内部から外部を貫く貫通穴が設けられており、
   前記貫通穴は、前記分割面の一部を切り欠くように設けられていることを特徴とするコア。
4. 請求項３記載のコアに巻回されるコイルを作るボビンであって、
   前記コイルを形成する線材が巻回されるボビン軸と、
   前記線材の両端が接続される端子と、
   該ボビン軸と前記コアの軸部とを平行にした状態で、前記分割面と平行な面を有し、当該面に前記端子が突設されている端子支持部とを備えたことを特徴とするボビン。
5. 請求項１〜３何れか１項記載のコアを利用したコイルを搭載する搭載基板であって、
   略円状のコイル用穴を備え、
   前記コイルが、前記コイル用穴に嵌められ、かつ、前記コイル用穴の周縁で支持された状態で、搭載されていることを特徴とする搭載基板。

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