JP5108701B2

JP5108701B2 - インダクタ

Info

Publication number: JP5108701B2
Application number: JP2008244351A
Authority: JP
Inventors: 浩太郎鈴木; 亨和二宮
Original assignee: Tamura Corp
Current assignee: Tamura Corp
Priority date: 2008-09-24
Filing date: 2008-09-24
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2028-09-24
Also published as: JP2010080513A

Description

本発明は、導線が巻き回されたコアをケースに収納して形成したインダクタに関する。

ボビン等を介してコアに導線を巻き回したものを金属製のケースに収納して形成したインダクタが広く利用されている。このようなインダクタは、コアや巻線に発生した熱を金属ケースに逃がすことができるため冷却効率が高く、また、ケース内にコアや巻線が収納されているため取り扱いが容易である。

このようなインダクタは、特許文献１に記載されているもののように、ケース内でコアや巻線が移動しないように板ばねを使ってコアがケース内で保持されるようになっている。板ばねは、ボルト等によってその一端がケースに固定されており、他端によってコアをケースの底面に押さえ付けることによりコアが動かないように保持する。特に、複数に分割されたコアを使用するインダクタにおいては、分割されているコア同士が互いに付勢しあって一体となるように、板ばねがコアに荷重を加える。このような場合、板ばねがコアの位置決め用の治具を兼ねるような形状とすると、ケース内へコアをより確実且つ容易に取り付けられる。
特開２００８−２８２８８

上記のような板ばねを利用したコアの保持手段は、コアが収納されたケースに板ばねを作用させるという平易な作業によって確実にコアが保持されるようにすることが可能である。反面、このような保持手段は、コアが積層コア等の靱性の高いものである場合において主として採用され、ダストコアやフェライトコア等の靱性の低い（すなわち、脆性材料から形成される）コアを使用したインダクタにおいては、板ばねを作用させる際に発生しうる衝撃荷重によってコアの内部にマイクロクラックが生じ、このマイクロクラックへの応力集中によってコアの破壊荷重や疲労限度が大幅に低下し、インダクタの運送或いは使用時にコアが破損する可能性があった。この為、脆性材料から形成されたコアを使用するインダクタにおいては、粘着テープや接着剤によってコアをケース内で保持させる必要があった。しかしながら、コアとケースの間の狭い隙間に粘着テープや接着剤を作用させることは容易ではなく、また、コアとケースの位置決め、或いは分割されたコア同士の位置決めを別途行う必要がある為、インダクタの組立作業が煩雑なものとなっていた。

本発明は上記の問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は、脆性材料から形成されたコアを使用する場合であっても、確実且つ容易にコアをケース内で保持可能なインダクタを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明のインダクタは、コアをケース内に保持する一対の保持部材を有し、保持部材の夫々はコアを間に挟んで保持する第１及び第２のアームを備え、第１及び第２のアームの間隔は基端側では両アームに挟まれる方向におけるコアの寸法よりも狭く又先端側では該寸法よりも広く形成され、コア及び保持部材がケースに収納された状態ではコアが保持部材の第１及び第２のアームの間隔を弾性変形により押し広げてこの弾性変形の反発力によってコアが保持される。

以上説明した構成のインダクタにおいては、コアを一対の保持部材で挟み込んだ状態では、コアと第１及び第２のアームとは軽く接触している程度であり、この状態のコアと保持部材をケースに収納する過程で両アームが徐々に弾性変形し、この弾性変形による反発力によってコアが移動しないように保持される。本発明のインダクタにおいては、上記のように板ばねである第１及び第２のアームを急激に変形させずに保持部材を作用させることができるため、コア及び保持部材の取り付け時に衝撃荷重がコアに加わることは無い。従って、本発明のインダクタにおいては、脆性材料から形成されたコアを使用する場合であっても、コアを破損させることなく確実且つ容易にコアを保持させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態のインダクタの斜視図を示したものである。本実施形態のインダクタ１は、升形のケース１０に巻線２０、ボビン３０及びコア４０が収容されたものである。巻線２０、ボビン３０及びコア４０は、ボルト６２を介してケース１０に固定された一対の保持部材５０によってケース内で動かないよう保持されている。なお、コア４０は、ダストコアやフェライトコアなど、比較的靱性の低い脆性材料にて形成されたものである。

本実施形態のインダクタ１は、図１に示されるように、ケース１０の底面を下にしてインダクタ１を取りつけたときに、巻線２０の軸方向は略水平面上に配置されるようになっている。以下の説明においては、巻線２０の軸方向（図１において右上から左下に向かう方向）をＸ軸、ケース１０の底面に垂直な方向（図１における上下方向）をＺ軸、Ｘ軸とＺ軸の双方に垂直な方向（図１において左上から右下に向かう方向）をＹ軸と定義する。

インダクタンス１の分解斜視図を図２に示す。図２に示されるように、本実施形態においては、ボビン３０は、Ｘ軸に直交する面で２つに分断された第１ボビン部３２と第２ボビン部３４とから構成されている。同様に、コア４０は、Ｘ軸に直交する面で２つに分断された第１コア４２と第２コア４４とから構成されている。第１ボビン部３２と第２ボビン部３４、及び第１コア４２と第２コア４４は、夫々巻線２０のＸ軸方向中央付近で突き合わされて一体化するようになっている。保持部材５０は、第１ボビン部３２と第２ボビン部３４、及び第１コア４２と第２コア４４に荷重を加え、ケース１０内でこれらが一体となった状態を保持する。

図２に示されるように，保持部材５０の夫々には、２つのねじ穴５２が形成されている。また、ケース１０のコーナー部内周には、保持部材５０のねじ穴５２に対応しためねじ１２が形成された保持部材固定用ブロック１４が形成されている。保持部材５０のねじ穴５２にボルト６２を通し、これを保持部材固定用ブロック１４のめねじ１２にねじ込むことによって、保持部材５０はケース１０に固定される。巻線２０、ボビン３０、コア４０及び保持部材５０をケース１０内に収容し、さらに保持部材５０をケース１０に固定した後、ケース内に樹脂を充填して巻線２０、ボビン３０、コア４０及び保持部材５０を固定する。ここで、樹脂はボルト６２の頭部が樹脂表面から突出する程度まで充填されており、必要に応じてボルト６２を外してケースから巻線２０、ボビン３０、コア４０及び保持部材５０を分離可能となっている。

なお、ケース１０はアルミニウムなどの金属材料をダイカストにて鋳造することによって製造されており、ケース１０の保持部材固定用ブロック１４と他の部分とは一体に形成されている。

保持部材５０の構造について以下に説明する。図３は、本実施形態の保持部材５０の斜視図を示したものである。図３に示されるように、保持部材５０は、鋼等の金属板を打ち抜き及び折り曲げ加工することによって形成されている。

保持部材５０は、ＸＺ平面上に広がる基部５１と、基部５１のＸ軸方向両端で屈曲してＸＺ平面と略垂直若しくは垂直に近い鈍角をなす平面上に広がる第１アーム５５ａ及び第２アーム５５ｂと、ケース１０に取りつけたときにその底面１６（図２）に対して遠位となるＺ軸方向端部（図３中上側）にてＹ軸方向手前側（ケース１０に取りつけたときケース１０の中心に向かう方向。図３における右下方向）に折り曲げて形成された、ＸＹ平面上に広がる上端部５３と、ケース１０に取りつけたときにその底面１６（図２）に対して近位となるＺ軸方向端部（図３中下側）にてＹ軸方向手前側にＵ字状に折り返されて形成された、おおよそＸＺ平面上に広がる位置決め板５６とを有する。保持部材５０をケース１０（図１、２）に固定する為のねじ穴５２は、上端部５３のＸ軸方向両端に形成されている。

本実施形態においては、保持部材５０の第１アーム５５ａと第２アーム５５ｂが第１コア４２及び第２コア４４を挟み込むことによって、両者を一体にしている。また、図２に示されるように、第１ボビン部３２と第２ボビン部３４は、互いに突き合わされた状態で第１コア４２と第２コア４４との間に挟み込まれるため、保持部材５０によって第１コア４２と第２コア４４とが一体に連結されると第１ボビン部３２と第２ボビン部３４もまた、一体に固定される。

第１アーム５５ａと第２アーム５５ｂによるコア４０の保持方法について以下に説明する。図４の（ａ）及び（ｂ）は、夫々ケース１０に収容される前及び後の保持部材５０及びコア４０をＸＹ平面上に投影したものである。なお、図４においては、保持部材５０とコア４０の係合状態を明確に示すため、上端部５３の記載は省略されている。また、コア４０はボビン３０及び巻線２０が取りつけられた状態でケース１０に収容されるが、図４においてはボビン３０及び巻線２０の記載は省略されている。

図４（ａ）においては、保持部材５０の第１アーム５５ａ及び第２アーム５５ｂがほとんど弾性変形していない状態で保持部材５０とコア４０とが接触している。この時の両アームの先端部同士の間隔ｄ_１は、コア４０のＸ軸方向寸法ｗよりもやや大きい程度となっている。一方、両アームの基端側（すなわち、基部５１に近位となる部分）同士の間隔ｄ_２は、寸法ｗよりも小さくなっている。このため、第１アーム５５ａと第２アーム５５ｂの間隔を治具等を用いて広げることなく、両アームの内面はコア４０のコーナー部に接触する。また、図４（ａ）のような、両アーム５５ａ、５５ｂとコア４０とが単に接触しただけの状態では、位置決め板５６とコア４０とは接触していない。

ケース４０の内部空間のＹ軸方向寸法ｌ_２（図４（ｂ））は、図４（ａ）の状態における両保持部材５０の基部同士の間隔ｌ_１よりも小さい。そのため、上記の図４（ａ）の状態から、保持部材５０及びコア４０をケース１０内に収容させると、保持部材５０の基部５１がケース１０の内周面に接触して、両保持部材５０の基部同士の間隔を縮める方向すなわちＹ軸上のコア４０に向かう方向に保持部材５０が押圧される（すなわち、図４中左側の保持部材は図中右方向に、右側の保持部材５０は図中左方向に押圧される）。これによって、各保持部材５０の位置決め板５６とコア４０との間隔が短くなる。また、この時、コア４０とアーム５５ａ、５５ｂとの接触により、両アームは先端側の間隔が広がるように押し広げられる。そして、最終的には、図４（ｂ）のような各保持部材５０の位置決め板５６とコア４０とが当接した状態で保持部材５０及びコア４０はケース１０内に収容される。

図４（ｂ）の状態においては、各アームの弾性変形に対する反発力によって、第１コア部４２に当接している第１アーム５５ａは第１コア部４２を第２コア部４４に向かって付勢し、第２コア部４４に当接している第２アーム５５ｂは第２コア部４４を第１コア部４２に向かって付勢している。すなわち、両アームによって第１コア部４２と第２コア部４４は、互いが密着するように付勢されて一体となる。このように、コア４０は、その四隅において一対の保持部材５０に挟み込まれることによって、ケース１０内で移動しないよう保持される。

なお、コア４０及び保持部材５０がケースに収容されたときにアーム５５ａ、５５ｂからコア４０に加わる荷重の大きさは、コア４０が破損しない程度に小さく、且つ充分にコア４０を保持できる程度に大きくなるように設定されている。

また、図４（ｂ）に示されるように、保持部材５０及びコア４０がケース１０内に収容されると、第１コア部４２のＹ軸方向両端の端面４２ａ、４２ｂ、及び第２コア部４４のＹ軸方向両端の端面４４ａ、４４ｂが対応する保持部材５０の位置決め板５６に当接し、端面４２ａと４４ａとが同一平面上に配置されると共に、端面４２ｂと４４ｂとが同一平面上に配置される。すなわち、端面４２ａと４４ａ、端面４２ｂと４４ｂとの間での段差がほとんど無い状態でコア４０が保持されるため、インダクタ１は、コア４０内に高効率に磁束を発生することができる。

なお、図４（ａ）及び（ｂ）に示されるように、コア４０においてアーム５５ａ、５５ｂによって保持される四隅は適切な半径で丸く面取りされている。このため、各アーム５５ａ、５５ｂからコア４０には、そのアームが設けられている保持部材５０からもう一方の保持部材５０に向かうＹ軸方向の分力も加わる。これにより、第１コア部４２及び第２コア部４４の端面４２ａ、４２ｂ、４４ａ、４４ｂは対応する位置決め板５６に向かって付勢されて確実に位置決め板５６と当接する。なお、コア４０の四隅を丸く面取りする代わりに、この四隅を適切な角度の平面で面取りを行うことによっても、上記のＹ軸方向の分力を発生させることができる。

また、コア４０の上記四隅を丸く、或いは平面で面取りすることにより、アーム５５ａ、５５ｂから受ける荷重が分散され、コア４０の四隅に加わる応力は小さく保たれるようになる。これにより、コア４０を保持部材５０で保持したときにコア４０の四隅が破損しないようになっている。

上記のように、位置決め板５６は第１コア部４２と第２コア部４４のＹ軸方向端面に当接して両者の位置を揃える為のものであるため、片側の保持部材５０のみに位置決め板５６が設けられる構成としてもよい。ただし、本実施形態のように、双方の保持部材５０に位置決め板５６が設けられる構成とすると、Ｙ軸方向の両側からコア４０が押さえつけられるため、片側の保持部材５０のみに位置決め板５６が設けられる構成よりも好適である。なお、図４（ｂ）に示されるように、ケース１０に保持部材５０及びコア４０が収納された状態では、位置決め板５６は基部５１に向かってわずかに弾性変形し、この弾性変形に対する反発力によっても、第１コア部４２及び第２コア部４４は反対側の保持部材５０に向かって付勢される。

また、保持部材５０は、上端部５３（図３）に形成された付勢部５４ａ、５４ｂによってコア４０をケース１０の底面１６（図２）に向かって付勢するよう構成されている。付勢部５４ａ及び５４ｂの構成について以下に説明する。

図３に示されるように、付勢部５４ａ及び５４ｂは全体として、上端部５３のＹ軸方向先端部（図の左上側）からＹ軸方向（図の右下方向）にＢ字状に突出した形状となっている。保持部材５０とコア４０とを組み合わせた状態では、付勢部５４ａは第１コア部４２に近接し、付勢部５４ｂは第２コア部４４に近接する。そして、保持部材５０及びコア４０をケース１０内に収容した状態では、付勢部５４ａが第１コア部４２を、付勢部５４ｂが第２コア部４４を、夫々別個にケース１０の底面１６に向かって付勢する。前述のように、付勢部５４ａ及び５４ｂはＢ字状に形成されているため、一方の弾性変形が他方の弾性変形にほとんど影響を与えることはなく、夫々が独立してコア４０を付勢する。従って、第１コア部４２と第２コア部４４の製造時のばらつきによって両コアのＺ軸方向寸法が多少異なっていたとしても、付勢部５４ａ、５４ｂは確実にコア４０をケース１０の底面１６に向かって付勢し、コア４０がＺ軸方向に移動しないよう保持する。

巻線２０、ボビン３０、コア４０及び保持部材５０がケース１０に収納された状態について以下に説明する。図５は、インダクタ１をＹＺ平面で切断した断面図である。図５に示されているように、巻線２０、ボビン３０、コア４０及び保持部材５０がケース１０に収納された状態では、コア４０はケース１０の底面１６に当接し、保持部材５０の基部５１は、ケース１０のＹ軸方向両端側の側壁の内周部１８に当接している。

また、底面１６のＹ軸方向両端には、凹部１６ａが形成されており、保持部材５０において基部５１と位置決め板５６の間にあるＵ字屈曲部５７は、この凹部１６ａに収容されるようになっている。さらに、底面１６の中央部には凹部１６ｂが形成されており、巻線２０及びボビン３０の一部はこの凹部１６ｂに収容されるようになっている。

以上説明した本実施形態のインダクタ１においては、保持部材５０の付勢部５４ａ、５４ｂは上端部５３からＹ軸方向に突出した部分である。しかしながら、本発明は上記の構成に限定されるものではない。例えば、図６の別例に示される保持部材１５０のように、位置決め板５６の先端をΓ字状に屈曲させて付勢部１５４ａ、１５４ｂを形成する構成としてもよい。この場合においては、付勢部１５４ａと１５４ｂとが別個に（すなわち、一方の弾性変形が他方に影響をほとんど与えないように）コアを付勢できるように、付勢部１５４ａと１５４ｂとの間にはスリット１５４ｃが形成されている。

また、本実施形態においては、コア４０は第１コア部４２と第２コア部４４とを組み合わせて構成したものであるが、コア４０が（複数の部材に分解できない）単一の部材であるようなインダクタに対しても本発明の構成は適用可能である。すなわち、単一の部材であるコアに対しても、保持部材のアームによってコアはケース内で保持され、位置決め板にコアを当接させてコアの位置決めが行われ、更に、付勢部によってコアがケース底面に向かって付勢される。なお、このような場合は、付勢部が第１付勢部と第２付勢部に分かれている必要はないことはいうまでもない。

本発明の実施の形態のインダクタの斜視図である。本発明の実施の形態のインダクタの分解斜視図である。本発明の実施の形態の保持部材の斜視図である。本発明の実施の形態において、ケースに収容される前及び後の保持部材及びコアをＸＹ平面上に投影したものである。本発明の実施の形態のインダクタをＹＺ平面で切断した断面図である。本発明の実施の形態の保持部材の別例の斜視図である。

符号の説明

１インダクタ
１０ケース
１６底面
２０巻線
３０ボビン
４０コア
４２第１コア部
４４第２コア部
５０保持部材
５１基部
５３上端部
５４ａ付勢部
５４ｂ付勢部
５５ａ第１アーム
５５ｂ第２アーム
５６位置決め板
１５０保持部材
１５４ａ付勢部
１５４ｂ付勢部
１５４ｃスリット

Claims

ケースと、
前記ケース内に収納されるコアと、
前記コアを前記ケース内に保持する一対の保持部材と、
を有し、
前記保持部材の夫々は、
所定の第一の方向に離間して配置されており、互いの間隔が、基端から先端に向けて徐々に広がるように形成され、かつ、基端側では該第一の方向における前記コアの寸法よりも狭く、先端側では該寸法よりも広く形成された第１及び第２のアームと、
前記第１と第２のアームとを接続する基部と、
を備え、
前記一対の保持部材は、
前記第一の方向と直交する第二の方向にて前記コアを挟むように対向配置され、
かつ、
前記保持部材の夫々は、
前記第１と第２のアームとにより前記第一の方向にて前記コアを挟むように配置され、
前記コア及び前記保持部材が前記ケースに収納された状態では、各該保持部材にて、前記基部が該ケースの内周面に接触して、他方の保持部材に向かう方向に該保持部材が押されることによって、前記第１及び第２のアームが該コアへ付勢され、互いの間隔が押し広げられるように該第１及び第２のアームが弾性変形し、該弾性変形の反発力によって該ケース内で該コアが保持される
ことを特徴とするインダクタ。
前記ケースの底面に向かって前記コアを付勢する付勢手段を更に有する
ことを特徴とする請求項１に記載のインダクタ。
前記コアは、
第１のコア部と、
第２のコア部と、
を備えており、
前記第１のコア部が前記第１のアーム側に、前記第２のコア部が前記第２のアーム側に夫々配置された状態で前記コアが前記ケース内に収納されることによって、該第１及び第２のコアが両アームに挟まれて一体となる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインダクタ。
前記付勢手段は、前記ケースの底面に向かって前記第１及び第２のコア部を夫々独立に付勢する第１及び第２の付勢部を有する
ことを特徴とする請求項２を引用する請求項３に記載のインダクタ。
前記基部は、該基部における前記ケースの底面に対して遠位となる一端から該底面と略平行に広がる上端部を更に有し、
前記付勢手段は前記上端部に形成されている
ことを特徴とする請求項２又は請求項２を引用する請求項３又は請求項４に記載のインダクタ。
前記保持部材は前記上端部において前記ケースに固定され、
前記上端部には、固定用の部材が通される固定穴が形成されている
ことを特徴とする請求項５に記載のインダクタ。
前記保持部材の少なくとも一方は、前記コアにおける前記基部と対向する面に当接して該コアの位置決めを行う位置決め板を有する
ことを特徴とする請求項１から請求項６の何れか一項に記載のインダクタ。
前記位置決め板は、前記第１及び第２のコア部の双方における前記基部と対向する面に当接して、該第１及び第２のコア部の位置決めを行う
ことを特徴とする請求項３を引用する請求項７に記載のインダクタ。
前記付勢手段は、前記位置決め板における前記ケースの底面に対して遠位となる一端から該底面と略平行に広がる
ことを特徴とする、請求項２を引用し且つ請求項５を引用しない請求項７又は請求項８に記載のインダクタ。
前記位置決め板は、前記基部における前記ケースの底面側の一端を、Ｕ字状に屈曲することによって形成されている
ことを特徴とする請求項７から請求項９の何れか一項に記載のインダクタ。
前記ケースの底面には、前記保持部材において前記位置決め板と前記基部の間に位置する屈曲部を収容する為の凹部が形成されている
ことを特徴とする請求項１０に記載のインダクタ。
前記コアにおける前記第１及び第２のアーム部と接触する隅は、面取りされている
ことを特徴とする請求項１から請求項１１の何れか一項に記載のインダクタ。