JP4626028B2

JP4626028B2 - インダクタンス素子とその製造方法

Info

Publication number: JP4626028B2
Application number: JP2000235923A
Authority: JP
Inventors: 信宏佐藤
Original assignee: Ｔｄｋラムダ株式会社
Priority date: 2000-08-03
Filing date: 2000-08-03
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2020-08-03
Also published as: JP2002050526A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トランスなどの巻線とコアとを有するインダクタンス素子とその製造方法に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、スイッチング電源装置に用いられるトランスなどのインダクタンス素子は、ＥＥ形やＥＩ形のコアが用いられ、ＥＩ形のコアを用いたトランスを図３に示すと、上下一対のコア101，102の内部空間103にボビン本体104を収納し、このボビン本体104に一次巻線及び二次巻線を巻装し、一方のコア101は、平板部105の内面に前記ボビン本体104の中央に配置する磁心106が設けられている。そして、上記のコア101，102の接続には、コア101，102の外周に粘着テープを巻いて固定する方法，クランプにより固定する方法，コア101，102の突合せ部分を接着する方法や、シリコンやエポキシ等の樹脂からなる接着性を有する充填剤を用いる固定方法があり、前記内部空間103に充填剤107を充填する方法では、組立において作業時間が短縮され、出来上がった製品では、充填剤107により巻線の発熱を拡散できるなどの利点がある。
【０００３】
ところで、上記のようなトランスでは、薄型と軽量化を図るために、平板部105を薄く形成することが好ましい。そして、前記磁心106はトランスの特性によりその寸法が決まり、該磁心106の先端と他方のコア102の内面との間には所定の隙間Ｈが発生する。また、充填剤107を充填するために、前記ボビン本体104とコア101の内面との間にも隙間ｈが発生し、前記隙間Ｈと隙間ｈの寸法は異なるものとなり、一般に、前記隙間ｈに比べて前記隙間Ｈが大きい。そして、前記トランスでは、巻線から発生する熱を充填剤107が吸収して放熱するが、その熱により充填剤107が膨張し、充填剤107とコア101とは熱膨張率が異なり、かつ前記間隔Ｈ，ｈが異なるため、温度が上昇すると、充填剤107は間隔Ｈ部分の方が間隔ｈ部分より膨張分が大きく、逆に温度が降下すると、充填剤107は間隔Ｈの方が間隔ｈ部分より収縮分が大きく、これにより角部である磁心106の付根106Ａ部分に力が加わり、特に平板部105を薄く形成した場合、前記充填剤107の膨張収縮により、付根106Ａに対応するコア101の外面部分に断面Ｖ字状のクラックが発生する問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は上記問題点を解決して、薄型化が可能で、温度変化によるクラックの発生を防止できるインダクタンス素子とその製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１のインダクタンス素子は、対をなすコアの内部空間に巻線を収納し、一方の前記コアの内面に磁心を突設すると共に、この磁心の先端と他方の前記コアの内面との間に隙間を設け、前記隙間を含めた前記内部空間に硬化性を有する充填剤を充填したインダクタンス素子において、前記磁心の先端と充填剤との間に、この充填剤の収縮により前記磁心の先端から剥がれる仕切り部材を配置したものである。
【０００６】
上記構成により、磁心の先端と充填剤とが仕切り部材により仕切られているため、温度変化により充填剤が収縮しても、仕切り部材が磁心の先端から剥がれて、磁心の先端が他方のコアの内面方向に引っ張られることがなく、温度変化により一方のコアに加わる力の発生を抑制できる。
【０００７】
また、請求項２のインダクタンス素子は、前記仕切り部材は、前記先端と充填剤との接着力より、該先端との接着力との接着力が小さいものである。
【０００８】
上記構成により、磁心の先端と他方のコア内面との間の充填剤が収縮しても、仕切り部材と先端との接着力より大きな引張力が加わると、仕切り部材が先端から剥がれ、これ以上先端に引張力が加わることがない。
【０００９】
また、請求項３のインダクタンス素子は、前記仕切り部材は前記先端に接着した粘着テープである。
【００１０】
上記構成により、充填剤を充填する前に、粘着テープを先端に貼るだけで、仕切り部材を設けることができる。
【００１１】
さらに、請求項４のインダクタンス素子は、硬化した前記充填剤は、使用最高温度以下で収縮するように設定されているものである。
【００１２】
上記構成により、充填剤が使用最高温度になっても、充填剤により先端を押す力が発生せず、充填剤の変形は常時収縮方向となる。
【００１３】
また、請求項５の製造方法は、請求項２記載のインダクタンス素子の製造方法において、前記充填剤を常温より高い温度条件で硬化する方法である。
【００１４】
上記構成により、従来、常温で充填剤を硬化すると、常温と使用最高温度との温度差に対応して充填剤が膨張するが、予め常温より高い温度条件で硬化したから、最高使用温度との温度差が小さく、充填剤の膨張分を小さく抑えることができる。
【００１５】
また、請求項６の製造方法は、請求項２記載のインダクタンス素子の製造方法において、前記充填剤を使用最高温度条件近傍で硬化する方法である。
【００１６】
上記構成により、充填剤が使用最高温度になっても、充填剤により先端を押す力が発生せず、充填剤の変形は常時収縮方向となる。
【００１７】
【発明の実施形態】
以下、添付図面に基づき、本発明におけるインダクタンス素子の実施例を説明する。図１〜図２は、本発明のインダクタンス素子をトランスに適用した例を示すものであり、同図に示すように、トランス１は、磁性材料からなる一対のコア２，３を有し、一方のコア２は平板部４に側壁部５，５を一体に設け、側壁部５，５の中央で前記平板部４の内面４Ａに、磁心たる中心部６を突出している。前記コア３は平板状であって、側壁部５を内面４Ａに突合せて組立てた状態で、両コア２，３の間に内部空間７が形成され、この内部空間７にボビン本体８が収納される。このボビン本体８は筒部９の両側に鍔部10，10を一体に有し、合成樹脂などから形成され、その筒部９の外面に一次巻線11と二次巻線12とが同軸状に巻装され、各巻線11，12の端部がコア２，３の外部に引き出されている。前記中心部６の先端面６Ａには、仕切り部材たる粘着テープ21が貼り付けられており、さらに、前記内部空間７内に、硬化性を有する充填剤22が充填され、硬化している。前記粘着テープ21は可撓性を有し、例えば厚さ１ミリ程度の樹脂テープの片面を粘着面21Ａとしたものなどが用いられる。前記充填剤22としては、シリコンやエポキシ等の樹脂等を使用したものなどが用いられ、接着性を有する。尚、中心部６の先端面６Ａと他方のコア３の内面３Ａとの間が、隙間Ｈであり、ボビン本体８とコア２の内面４Ａとの間が隙間ｈである。また、前記粘着テープ21の樹脂テープの表面（粘着面の他側面）を滑剤などを用いることにより、前記充填剤22との接着力を弱めるようにしてもよく、この接着力は、前記先端面６Ａと充填剤22との接着力より小さく設定する。尚、仕切り部材は粘着テープに限らず、シート状物に接着剤を塗布して前記先端面６Ａに貼ったものでもよく、この場合も前記接着剤は、シート状物と先端面６Ａとの接着力が、先端面６Ａと充填剤22との接着力より小さくなるものを使用する。
【００１８】
次に、前記トランス１の製法につき、充填剤22に係わる工程を中心に説明すると、ボビン本体８に巻線11，12をそれぞれ巻装し、先端面６Ａに粘着テープ21を貼り付けた後、ボビン本体８を内部空間７に配置してコア２，３を組立て、この後、内部空間７に充填剤22を注入する。この注入作業及び後の硬化は、常温より高い温度条件にて行い、好ましくは充填剤22の使用最高温度条件近傍にて行い、すなわちトランス１を電気的に駆動した際の充填剤22の最高温度や運搬保管時などにおける充填剤22の最高温度など充填剤22が使用により達する一番高い温度条件が使用最高温度条件である。このように充填時及び硬化中における充填剤22の温度管理を行うことにより、硬化後、使用最高温度条件以下では、収縮するように設定されている。
【００１９】
次に、前記構成につきその作用を説明する。例えば、トランス１を電気的に駆動した際の充填剤22の最高温度が使用最高温度であるとして説明すると、巻線11，12などからの熱により充填剤22が使用最高温度となっても、予め使用最高温度条件近傍で充填剤22を硬化しているから、隙間Ｈ部分の充填剤22により先端面６Ａを押す力が発生しない。一方、トランス１が電気的に非駆動状態で、充填剤22が使用最高温度以下になると、隙間Ｈ部分の充填剤22は収縮するが、粘着テープ21が先端面６Ａから剥がれるため、中心部６に引張力が加わることがない。したがって、コア２，３と充填剤22との熱膨張率の違い及び隙間Ｈ，ｈにより、コア２外面等の中心部６付根対応部分におけるクラックの発生を防止し、コア２の平板部４の薄型化が可能となる。
【００２０】
次に、常温Ｔ０℃より高い温度Ｔ０＋ｔ℃で、充填剤22の注入作業及び後の硬化を行った場合について補足すると、硬化後の充填剤22が使用最高温度Ｔmax℃になったとすると、この使用最高温度Ｔmax℃と常温Ｔ０℃と差をＴｓ℃（Ｔmax−Ｔ０）とすれば、前記高い温度Ｔ０＋ｔ℃で充填剤22の注入作業及び後の硬化を行った場合の方がｔ℃分だけ、使用最高温度Ｔmax℃との温度差が小さくなり、これにより使用最高温度Ｔmax℃になっても、隙間Ｈにおける充填剤22の膨張分が従来に比べて抑えられる。また、本実施例では、粘着テープ21の基材に樹脂製などのテープを用い、該基材を１ミリ程度、好ましくは１ミリ以上としているから、該粘着テープ21の厚さ方向の収縮により、充填剤22の膨張による先端面６Ａに加わる力を抑制できる。一方、常温Ｔ０℃になって隙間Ｈの充填剤22が収縮しても、粘着テープ21の作用によりその影響を抑えることができる。
【００２１】
そして、本発明では、薄型トランス製造において発生するコアクラックを未然に防止でき、また、充填剤21を内部空間７に均一に注入することによってトランスの強度向上が可能となり、コア２，３を薄くできる。しかも、従来の方法に比べて、コア２，３のずれやギャップの発生がない。また、従来のコアの突合せ部分を接着する方法に比べて、簡単に作業を行うことができる。
【００２２】
このように本実施例では、請求項１に対応して、対をなすコア２，３の内部空間７に巻線11，12を収納し、一方のコア２の内面４Ａに磁心たる中心部６を突設すると共に、この中心部６の先端の先端面６Ａと他方のコア３の内面３Ａとの間に隙間Ｈを設け、隙間Ｈを含めた内部空間７に硬化性を有する充填剤22を充填したインダクタンス素子において、中心部６の先端面６Ａと充填剤22との間に、この充填剤22の収縮により中心部６の先端面６Ａから剥がれる仕切り部材たる粘着テープ21を配置したから、中心部６の先端面６Ａと充填剤22とが粘着テープ21により仕切られているため、温度変化により充填剤22が収縮しても、先端面６Ａが他方のコア３の内面方向に引っ張られることがなく、温度変化により一方のコア２に加わる力の発生を抑制できる。
【００２３】
また、このように本実施例では、請求項２に対応して、仕切り部材たる粘着テープ21は、先端たる先端面６Ａと充填剤22との接着力より、該先端面６Ａとの接着力が小さいから、先端面６Ａと他方のコア３の内面３Ａとの間の充填剤22が収縮しても、粘着テープ21と先端面６Ａとの接着力より大きな引張力が加わると、粘着テープ21が先端面６Ａから剥がれ、これ以上先端面６Ａに引張力が加わることがない。
【００２４】
また、このように本実施例では、請求項３に対応して、仕切り部材は先端たる先端面６Ａに接着した粘着テープ21であり、充填剤22を充填する前に、粘着テープ22を先端面６Ａに貼るだけで、先端面６Ａと充填剤22との間に仕切り部材を設けることができる。
【００２５】
さらに、このように本実施例では、請求項４に対応して、硬化した充填剤22は、使用最高温度Ｔmax以下で収縮するように設定されているから、充填剤22が使用最高温度Ｔmaxになっても、充填剤22により先端面６Ａを押す力が発生せず、充填剤22の変形は常時収縮方向となる。
【００２６】
また、このように本実施例では、請求項５に対応して、請求項２記載のインダクタンス素子の製造方法において、充填剤22を常温より高い温度Ｔ０＋ｔの条件で硬化したから、従来、常温で充填剤22を硬化すると、常温Ｔ０と使用最高温度Ｔmaxとの温度差Ｔｓに対応して、充填剤22が膨張するが、予め常温より高い温度Ｔ０＋ｔの条件で硬化したから、最高使用温度Ｔmaxとの温度差が小さく、充填剤22の膨張分を小さく抑えることができる。
【００２７】
また、このように本実施例では、請求項６に対応して、請求項２記載のインダクタンス素子の製造方法において、充填剤22を使用最高温度Ｔmax条件近傍で硬化するから、充填剤22が使用最高温度Ｔmaxになっても、充填剤22により先端面６Ａを押す力が発生することがない。
【００２８】
また、実施例上の効果として、前記粘着テープ21の樹脂テープの表面を滑剤などを用いることにより、前記充填剤22との接着力を弱め、仕切り部材たる粘着テープ21は、先端たる先端面６Ａと充填剤22との接着力より、充填剤22との接着力が小さいから、先端面６Ａと他方のコア３の内面３Ａとの間の充填剤22が収縮しても、粘着テープ21と充填剤22との接着力より大きな引張力が加わると、粘着テープ21と充填剤22とが剥がれ、これ以上先端面６Ａに引張力が加わることがない。
【００２９】
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲において種々の変形実施が可能である。例えば、実施例では、トランスを例に説明したが、各種のインダクタンス素子に適用可能である。また、コアは実施例のＥＩ形に限らず、ＥＥ形でもよく、この場合は他方の磁心の先端面が他方のコアの内面となる。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１のインダクタンス素子は、対をなすコアの内部空間に巻線を収納し、一方の前記コアの内面に磁心を突設すると共に、この磁心の先端と他方の前記コアの内面との間に隙間を設け、前記隙間を含めた前記内部空間に硬化性を有する充填剤を充填したインダクタンス素子において、前記磁心の先端と充填剤との間に、この充填剤の収縮により前記磁心の先端から剥がれる仕切り部材を配置したものであり、薄型化が可能で、温度変化によるクラックの発生を防止できるインダクタンス素子を提供できる。
【００３１】
また、請求項２のインダクタンス素子は、前記仕切り部材は、前記先端と充填剤との接着力より、該先端との接着力との接着力が小さいものであり、薄型化が可能で、温度変化によるクラックの発生を防止できるインダクタンス素子を提供できる。
【００３２】
また、請求項３のインダクタンス素子は、前記仕切り部材は前記先端に接着した粘着テープであり、薄型化が可能で、温度変化によるクラックの発生を防止できるインダクタンス素子を提供できる。
【００３３】
さらに、請求項４のインダクタンス素子は、硬化した前記充填剤は、使用最高温度以下で収縮するように設定されているものであり、薄型化が可能で、温度変化によるクラックの発生を防止できるインダクタンス素子を提供できる。
【００３４】
また、請求項５の製造方法は、請求項２記載のインダクタンス素子の製造方法において、前記充填剤を常温より高い温度条件で硬化する方法であり、薄型化が可能で、温度変化によるクラックの発生を防止できるインダクタンス素子の製造方法を提供できる。
【００３５】
また、請求項６の製造方法は、請求項２記載のインダクタンス素子の製造方法において、前記充填剤を使用最高温度条件近傍で硬化する方法であり、薄型化が可能で、温度変化によるクラックの発生を防止できるインダクタンス素子の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。
【図２】同上分解斜視図である。
【図３】従来例の断面図である。
【符号の説明】
２コア
３コア
６中心部（磁心）
６Ａ先端面（先端）
７内部空間
11 一次巻線（巻線）
12 二次巻線（巻線）
21 粘着テープ（仕切り部材）
22 充填剤
Ｈ隙間

Claims

対をなすコアの内部空間に巻線を収納し、一方の前記コアの内面に磁心を突設すると共に、この磁心の先端と他方の前記コアの内面との間に隙間を設け、前記隙間を含めた前記内部空間に硬化性を有する充填剤を充填したインダクタンス素子において、前記磁心の先端と充填剤との間に、この充填剤の収縮により前記磁心の先端から剥がれる仕切り部材を配置したことを特徴とするインダクタンス素子。
前記仕切り部材は、前記先端と充填剤との接着力より、該先端との接着力との接着力が小さいことを特徴とする請求項１記載のインダクタンス素子。
前記仕切り部材は前記先端に接着した粘着テープであることを特徴とする請求項１記載のインダクタンス素子。
硬化した前記充填剤は、使用最高温度以下で収縮するように設定されていることを特徴とする請求項２又は３記載のインダクタンス素子。
請求項２記載のインダクタンス素子の製造方法において、前記充填剤を常温より高い温度条件で硬化することを特徴とするインダクタンス素子の製造方法。
請求項２記載のインダクタンス素子の製造方法において、前記充填剤を使用最高温度条件近傍で硬化することを特徴とするインダクタンス素子の製造方法。