JP5980980B2 - 強磁性材料から作られたコア本体、誘導素子用の磁気コア、および磁気コアを形成する方法 - Google Patents

Description

本発明は、強磁性体から作られたコア本体、対応のコア本体から形成された誘導素子用の磁気コア、および磁気コアを形成する方法に関する。特に、本発明は、チョークコイルまたは変圧器に使用可能な磁気コアを製造するためのコア本体に関する。

一般的に、変圧器およびチョークコイルは、異なる技術分野において、電気／電子回路に使用される電気工学誘導素子である。変圧器およびチョークコイルは、構造上類似するが、適用分野が異なる。チョークコイルは、電気配線の高周波電流を低減するための低インピーダンスコイルであり、電力工学および高周波工学において、電気／電子装置の電力供給分野に使用される。変圧器は、一般的に、交流電圧を増加または減少するために使用される。通常、変圧器の入力端子と出力端子とは、電気的に絶縁される。

たびたび、現代設備の電子／電気回路が満す必要のある要件は、同時に異なる電圧源に対し自由調節とともに、電気／電子素子のよりコンパクトな設計の要望に基づく小型化、より低い損失および最大の容量である。多くの設備において、たとえば、電気／電子回路の動作が供給電圧の変動に影響されないことは、望ましい。また、電気／電子回路の個々の構成要素の製造時に、損失および許容誤差が可能な限り低く維持されることまたは大きく補正されることを保証しなければ、電気／電子回路のさらなる小型化はできない。チョークコイルおよび変圧器のような誘導素子に関しては、このことは、これらの素子の所定の性質、たとえば幾何学的寸法およびインダクタンス、熱伝導などの物理的特性がそれぞれ可能な限り少ない許容誤差を有すること、すなわち、最小可能範囲で所望の物理的特性から外れることを意味する。誘導素子の製造に関しては、このことは、磁気コアの製造中に、許容誤差を低減し、補正することを意味する。

一般的には、誘導素子の製作において、磁気コアの製造は、すべてを最適化しても回避できない製造誘発性許容誤差を伴う。たとえば、フェライト材料から形成されたコア本体を焼結する場合、熱焼結工程においてフェライト材料の長さが熱に誘発され、変化するため、＋／−２．５％の長さ許容誤差が必ず発生する。したがって、焼結フェライト材料から形成された個々のコア本体から磁気コアを形成する場合、組立てられた磁気コアには、＋／−２．５％範囲の許容誤差が必ず各コア本体において生じ、その結果、＋／−５％の許容誤差が必ず２つのコア本体から形成された磁気コアにおいて生じる。

何よりも、許容誤差は、接続面上で、以下に説明するように、磁気コアの誘導特性を影響するだけではなく、磁気コアの機械的性質、すなわち機械的安定性も変化させるなどの問題を引起す。コア本体に発生した長さの許容誤差は、磁気コアの製造中に使用されるコア本体の接触面上の区域の相殺を引起し、接触面の平面カップリングを妨げる。図１は、２つのコア本体１，３からなるダブルＥ−コア構造に従った磁気コアの形成を実寸ではなく概略的に示す断面図である。この図において、コア本体１は、２つの側脚１１，１５および１つの中央脚１３を有する。対応的に、コア本体３は、２つの側脚３１，３５および１つの中央脚３３を有する。コア本体１，３の脚部１１，３１の幅における許容誤差によって誘発された偏差は、図１の参照番号Ｖ１によって概略的に示されている。

所定の再現可能な方法で共に接着された２つのコア本体１，３に対し、示された偏差Ｖ１にも関わらず、２つのコア本体１，３は、接着工程においてストップ面５に当接させられ、コアの位置合わせを行う。図１に示すように、コア本体１および３の脚の間のオフセット量、すなわち、図に示された中央脚３３と中央脚１３との間のオフセット量Ｖ２および側脚３５と側脚１５との間のオフセット量が増大する。図１に示すように、側脚１１および側脚３１の両方の外側コア表面がストップ面５を介して整列されたことにも関わらず、オフセット量は、（ストップ面５の法線方向に沿って）ストップ面５からの距離の増加につれて増大する。これによって、コア本体１および３から形成された磁気コアは、脚部において非常に非対称性を示す。注意すべきことは、磁気コアに沿って磁気コアの一方側に向かうコア本体１，３両方の脚部の接触面における磁気有効断面積が減少することである。よって、コア脚（１１，３１）、（１３，３３）および（１５，３５）の磁気抵抗に異なる値が生じ、磁気コアにおいて望ましくない磁束漏れの原因となる。したがって、コア本体１および３から形成された磁気コアのインダクタンスは、制御不能に変化し、具体的には、所望のインダクタンスからずれる。コア脚のオフセットと、関連した脚部、すなわち、接続面において同一平面に接続されていない脚の誤った位置合わせとは各々、対応する部位で構造的弱点を引起し、機械的性質を損う。その結果、磁気コアが損傷しやすくなり、磁気コア製造の次の工程において問題を引起こす可能性がある。したがって、製造される誘導素子の特性を所望のように精確に設定することは不可能である。

上述の問題に鑑み、コア本体と、コア本体から形成される磁気コアと、許容誤差が補正される磁気コアを製造する方法とを提供することが望ましい。

上記の目的および問題は、位置合わせ構造を有するコア本体によって解決される。このコア本体は、磁気コアの製造時に製造許容誤差が補正されたため、製造許容誤差の有無に関わらず位置合わせを可能にする。特に焼結コア本体の場合、製造された誘導素子の磁気能力は、焼結許容誤差に関わらず、悪影響を受けない。

一局面において、本発明は、強磁性体から作られたコア本体を提供する。コア本体は、長さ寸法と幅寸法とを有するクロスバーを含む。長さ寸法と幅寸法との比は、１よりも大きい。コア本体はさらに、延在方向に沿ってクロスバーから離れて横方向に延在する少なくとも１つのコア脚と、クロスバーの裏面に形成された位置合わせ凹部とを含む。この場合には、延在方向は、長さ寸法と幅寸法とに対して垂直に配向されており、クロスバーの裏面は、コア脚と反対するクロスバーの一つの側に配置されている。

例示的な実施形態において、位置合わせ凹部は、裏面の重心に配置されてもよい。したがって、コア本体における位置合わせ凹部の配置は、製造許容誤差と無関係であり、再現可能となり、コア本体を対称的に位置合わせることを可能にする。

別の例示的な実施形態において、コア本体は、少なくとも第２コア脚をさらに含み、位置合わせ凹部は、裏面において、２つのコア脚部に対して中央に配置され、２つのコア脚部は、長さ寸法に対して偏心して配置されている。したがって、コア本体がＣ−コア構造またはＥ−コア構造を有している場合、コア本体の対称的な位置合わせを得ることができる。製造許容誤差に起因するオフセット量は、製造される磁気コアに亘って対称的に分布され、その結果、製造許容誤差から起因する偏差を製造時に最小化することができる。

別の例示的な実施形態において、少なくとも１つのコア脚は、延在方向に垂直なクロスバーの中央に配置されてもよい。また、位置合わせ凹部は、延在方向に垂直に配向された前記コア脚の断面に対して面心になるように配置されている。これにより、中央に配置されたコア脚に対して、コア本体を対称的に位置合わせることができる。

別の例示的な実施形態において、位置合わせ凹部は、少なくとも特定の領域内において、半球面または円錐面の一部の領域に沿って形成された位置合わせ面を有してもよい。これにより、漏れ磁束を低減することができる。このよう構成された位置合わせ凹部は、コア本体を位置合わせさせるために応じて構成され位置合わせツールを使用することができ、コア本体を損傷する危険性を減少し、さらに有利である。

別の例示的な実施形態において、位置合わせ凹部は、少なくとも３つの平坦な位置合わせ面を含むことができる。３つの平坦な位置合わせ面を設けることにより、位置合わせ凹部に設けた位置合わせ面の特定の配向によってコア本体の特定の位置合わせ配向を規定することが可能である。これによって、自動化された位置合わせ工程において、コア本体を所望の配向に配置することを確保できる。たとえば、四面体状の位置合わせ開口を設けてもよい。代替的に、直方体状の位置合わせ開口、ピラミッド状の位置合わせ開口、概ね多面体状の位置合わせ開口、またはそれらの組合わせを設けて、それに応じて構成された調整ツールとの係合を確実にするようにしもよい。

別の例示的な実施形態において、位置合わせ凹部の幅寸法は、コア本体の幅寸法の５０％未満である。位置合わせ凹部の長さ寸法は、コア本体の長さ寸法の５０％未満である。これにより、位置合わせ凹部は、有利な方法で二次元の位置合わせを可能にし、すなわち、クロスバーの裏面において互いに平行な２つの独立した方向のそれぞれに沿った位置合わせを可能にする。

別の例示的な実施形態において、コア本体に延在した位置合わせ凹部の深さは、延在方向に平行に配向されたクロスバーの高さ寸法の５０％未満である。この有利な措置をとることにより、位置合わせ凹部からクロスバー内の磁束に悪影響を与えないように防止する。

別の例示的な実施形態において、コア本体は、焼結フェライト材料で形成される。これにより、焼結コア本体から形成された磁気コアの製造許容誤差が有利に補正される。

別の局面において、本発明は、誘導素子用の磁気コアを提供する。磁気コアは、第１局面に係る強磁性材料から作られた第１コア本体と、強磁性材料から作られた第２コア本体とを含む。第２コア本体は、長さ寸法と幅寸法とを有する第２クロスバーと、延在方向に沿って第２クロスバーから離れて横方向に延在する少なくとも１つのコア脚とを備える。この場合には、長さ寸法と幅寸法との比は、１よりも大きい。第１コア本体と第２コア本体とは、コア脚によって接続される。これにより、磁気コアは、製造許容誤差を有利に補正するとともに、位置合わせ凹部を介して位置合わせできる第１コア本体を含むように設けられる。この局面に係る磁気コアは、たとえば、Ｈ−コア構造、Ｃｌ−コア構造、Ｅｌ−コア構造、またはＥＥ−コア構造を有することができる。

本明細書の例示的な実施形態において、磁気コアのコア本体の両方は、各々位置合わせ凹部を有することができる。このように、互いに対してコア本体の両方の有利な位置合わせを得ることができる。

第３の局面において、本発明は、磁気コアを形成する方法を提供する。この方法は、強磁性材料の粉末を提供する工程と、圧縮ブランクを製造するために、金型に充填された強磁性体材料を圧縮する工程と、焼結コア本体を形成するために、圧縮ブランクを焼結する工程と、第２コア本体に対して焼結コア本体を整列する工程と、焼結コア本体を第２コア本体に接続する工程とを含む。圧縮工程に形成された圧縮ブランクは、長さ寸法と幅寸法とを有するクロスバーと、延在方向に沿ってクロスバーから離れて横方向に延在する少なくとも１つのコア脚と、クロスバーの裏面に形成された位置合わせ凹部とを含む。上記の長さ寸法と幅寸法との比は、１よりも大きい。また、上記の金型は、位置合わせ凹部を作る構造を有する。第２コア本体に対する焼結コア本体の位置合わせは、位置合わせを行う前に焼結コア本体の位置合わせ凹部と係合する係合要素を有する位置合わせ装置を用いて、長さ寸法および幅寸法に沿って行われる。したがって、コア本体を接続する前に、コア本体を互いに対して位置合わせることができ、これにより、コア本体の間において公差誘発性コアオフセット量を対称的に分布し、補正する。

例示的な実施形態において、係合要素は、位置合わせ凹部と係合するように、少なくとも１つのキャッチ面および／またはキャッチ縁部を含む。

別の例示的な実施形態において、第２コア本体は、別の焼結コア本体であり、位置合わせ時前記位置合わせ装置の別の係合要素と係合する別の位置合わせ凹部を含む。

別の例示的な実施形態において、両方のコア本体の各々は、クロスバーと各自のクロスバーの中央に配置されたコア脚とを含み、中央に配置されたコア脚は、互いに対称的に整列されている。これにより、簡単な方法で磁気コアを亘ってコアのオフセット量を対称的に分布することができる。

異なる局面に係る本発明の例示的な実施形態は、以下の添付図面を参照しながら説明する。

製造公差を有する既知のＥＥ構成の磁性体コアの製造を示す概略図である。 本発明の例示的な実施形態に係るＣ−コア本体を示す概略斜視図である。 本発明の例示的な実施形態に係るＥ−コア本体を示す概略図である。 図２ｂに示されたＥ−コア本体の断面を示す概略図である。 本発明の例示的な実施形態に従った２つのコア本体の位置合わせを示す概略図である。 本発明のいくつかの例示的な実施形態に係る位置合わせ凹部と係合要素とを示す概略断面図である。 本発明の別の例示的な実施形態に係る位置合わせ凹部を示す概略断面図。

添付の図面を参照して、異なる局面に係る本発明の異なる例示的な実施形態を以下の説明においてより詳細に説明する。

図２ａは、本発明のいくつかの例示的な実施形態に係るコア本体部２００ａを示している。コア本体２００ａは、長さ方向に沿って定義された長さ寸法Ｌと幅方向に沿って定義された幅寸法Ｂとを有するクロスバー２１０を備える。長さ寸法Ｌと幅寸法Ｂとの比により定義されたアスペクト比は、１よりも大きい。例として、アスペクト比は、１．１以上、１．５以上、２以上、または少なくとも５であってもよい。

寸法ＬおよびＢに平行である方向に垂直な方向は、延在方向Ｅとして定義されている。２つの側脚２３０は、延在方向Ｅに沿ってクロスバー２１０から離れて延在している。側脚２３０と反対するクロスバー２１０の一側には、クロスバー２１０の裏面２１３が延在方向Ｅに沿って配置されている。また、位置合わせ凹部２４０が裏面２１３に形成されている。いくつかの例示的な実施形態において、図２ａに示すように、位置合わせ凹部２４０は、円形または楕円形の縁部を有してもよい。代替的に、位置合わせ凹部２４０は、多面体の空洞として形成されてもよい。換言すれば、クロスバー２１０の裏面２１３に形成された位置合わせ凹部２４０の縁部は、多角形の形状を有してもよい。

いくつかの例示的な実施形態において、位置合わせ凹部２４０は、裏面２１３の重心に配置されている。このような配置は、位置合わせ工程中に、コア本体２００ａを長さ寸法Ｌおよび幅寸法Ｂに対して対称的に位置合わせることを可能にする。位置合わせ工程は、以下で説明する。追加的または代替的に、位置合わせ凹部２４０は、長さ寸法Ｌに沿って側脚の中央に配置されてもよい。換言すれば、長さ寸法Ｌに沿って測定された位置合わせ凹部２４０から側脚２３０の一方の側脚までの距離が長さ寸法Ｌに沿って測定された位置合わせ凹部２４０から側脚２３０の他方の側脚までの距離と等しくなるように、位置合わせ凹部２４０を裏面２１３において長さ寸法Ｌに沿って配置してもよい。したがって、位置合わせ工程において、位置合わせ凹部２４０を介して、側脚２３０に対する対称的な位置合わせを行うことができる。

本明細書のいくつかの例示的な実施形態において、クロスバー２１０の長さ寸法Ｌに沿った位置合わせ凹部４０の長さ寸法がクロスバーの長さ寸法の５０％未満でありかつクロスバー２１０の幅寸法Ｂに沿った位置合わせ凹部２４０の幅寸法がクロスバーの幅寸法Ｂの５０％未満であるように、位置合わせ凹部２４０の寸法を設定する。たとえば、位置合わせ凹部の幅寸法および／または位置合わせ凹部の長さ寸法は、クロスバー２１０の幅寸法Ｂおよび／または長さ寸法Ｌの５０％未満である。いくつかの特定の例示的な実施例において、位置合わせ凹部２４０の長さ寸法および／または位置合わせ凹部２４０の幅寸法は、最大ではクロスバー２１０の長さ寸法Ｌおよび／または幅寸法Ｂの１５％または５％以下であってもよい。別の明示的な例において、位置合わせ凹部２４０の長さ寸法および／または位置合わせ凹部２４０の幅寸法は、最大ではクロスバー２１０の長さ寸法Ｌおよび／または幅寸法Ｂの１０％または１％以下である。これらの例示的な実施形態において、位置合わせ凹部２４０を利用したコア本体２００ａの位置合わせは、位置合わせ凹部の寸法に依存する精度で行うことができる。

いくつかの例示的な実施形態において、位置合わせ凹部２４０は、裏面２１３からクロスバー２１０の材料内に延在する深さを有する。この延在方向Ｅに沿って測定された裏面２１３からクロスバー２１０の材料内に延在する深さは、最大では延在方向Ｅに沿って側脚２３０の外側で測定されたクロスバーの高さ寸法の５０％以下である。たとえば、いくつかの特定の実施形態において、この深さは、最大ではクロスバーの高さ寸法の２０％または５％である。本明細書のいくつかの特定の例示的な実施例において、位置合わせ凹部の深さは、最大ではクロスバーの高さ寸法の約２％以下、または最大ではクロスバーの高さ寸法の１％以下のみである。これにより、位置合わせ凹部２４０に起因する漏洩磁界の影響を抑制することができる。

注意すべきことは、位置合わせ凹部２４０は、位置合わせ凹部２４０に起因する漏れ磁場が（測定精度の観点から）コア本体２００ａの磁気特性を殆ど影響しないような寸法に構成されていることである。具体的には、対応の位置合わせ凹部が形成されていない比較例のコア本体とは対照的に、本発明の係るコア本体の測定値において、位置合わせ凹部に起因したコア本体の誘導性性能における可能な変動は、５％未満または１％よりも低い。

代替の例示的な実施形態は、図２ｂを用いて説明する。図２ｂは、Ｅ−コア構造またはＴ−コア構造を有し、選択可能な側脚２３０と中央脚２３３とを備えるコア本体２００ｂを示している。選択可能な側脚２３０は、クロスバー２１０（図２ａのクロスバー２１０を参照）から離れて延在し、延在方向Ｅに沿ってクロスバー２１０の裏面２１３の両側に設けられている。選択可能であると見なされる側脚２３０を除いで、図２ｂに示すコア本体は、図２ａを用いて説明したコア本体２００ａとは、中央脚２３３の有無に異なる。

例示的な実施形態によれば、中央脚２３３は、クロスバー２１０（図２ａを参照）の長さ寸法に対して中央に配置されている。よって、クロスバーの中央脚２３０から選択可能な側脚２３０までの距離と、クロスバーの中央脚から逆側の対応する側脚までの距離とは、寸法上等しい。

注意すべきことは、図２の破線で示すように、側脚２３０は、コア本体２００ｂの選択可能な構造であってもよい。具体的には、いくつかの例示的な実施形態によると、コア本体２００ｂは、中央脚２３３のみを含み、よって、コア本体２００ｂは、Ｔ−構造に形成されている。代替的に、コア本体２００ｂの別の例示的な実施形態において、少なくとも１つの側脚２３０と中央脚２３３とは、設けられている。

いくつかの例示的な実施形態において、位置合わせ凹部２４０は、延在方向に垂直に配向されたコア脚の断面の面心に配置されている。これにより、コア本体２００ｂを中央脚２３３に対して対称的な位置合わせを行うことができる。

図２ｃは、図２ｂに示されたコア本体２００ｂの斜視図のＸ−Ｘ線に沿った断面図を示す概略図である。図２ｃにおいて、中央脚２３３の断面の中心は、参照番号２３５で示されている。図面からは、位置合わせ凹部２４０が中心２３５に対して整列されていることがわかる。選択可能な側脚は、破線で示されている。

図２ｃに示すように、位置合わせ凹部２４０は、平坦な位置合わせ面２４２を有してもよい。図２ｃに示された実施形態において、位置合わせ凹部２４０は、楔形の空洞として形成されてもよい。いくつかの例示的な実施形態において、位置合わせ凹部２４０は、楔形の空洞により形成されてもよい。代替的に、位置合わせ凹部２４０は、四面体の形状を有してもよい。注意すべきことは、四面体の形状を有する空洞は、コア本体２００ｂの特定の向きを特徴付けることができることである。たとえば、縁部の三角頂点が特定の方向に向くように、四面体形の空洞によって形成された三角形の縁部を裏面２１３に配向することができる。位置合わせ凹部の別の代替実施形態について、図４ａおよび４Ｂを参照して説明する。

図３は、本発明のいくつかの例示的な実施形態に係る２つのコア本体２００ｂおよび２００ｃの位置合わせを示す図である。当然のことながら、コア本体２００ｂおよび２００ｃがＥ構造を有するが、本明細書を限定するものではない。代替的に、Ｔ−構造、Ｃ−構造、Ｉ−構造およびＥ−構造を有するコア本体は、互いに組合わせることができ、異なる組合わせで組合わせることができる。さらに、理解すべきことは、図３の例示に関して、コア部２００ｂおよび２００ｃが重力によって特徴付けられた方向に対して互いに隣接して配置されまたは互いに上下に配置されてもよいことである。

図示のように、コア本体部２００ｂは、図２ｂおよび２Ｃに示されかつ説明されたコア本体部２００ｂと一致して構成されている。

図示のように、コア本体２００ｃは、コア本体部２００ｂと類似して設計され、コア本体２００ｃのクロスバー部２１０ｃから離れて延在する側脚２３０ｃとコア脚２３０ｃとを備える。位置合わせ凹部２４０ｃは、コア脚２３３ｃと反対側に配置されたクロスバー２１０ｃの裏面２１３ｃに形成されている。

コア本体２００ｂと２００ｃとは、逆に当接するように配置され、よって、コア脚２３０，２３３とコア脚２３０ｃ，２３３ｃとは、互いに面しており、接触面１１、１２および１３において互いに接触する。注意すべきことは、コア本体２００ｂと２００ｃとを接続するために、接触面１１、１２および１３は、たとえば接着剤のような接合剤を用いて処理することができ、よって、コア本体２００ｂと２００ｃとの間の永続的な接続が達成され、磁気コアを形成することである。コア本体２００ｂおよび２００ｃの製造から起因する製造許容誤差が存在するため、オフセット量無しに、脚２３０と２３０ｃおよび２３３と２３３ｃを互いに整列するができない。

コア本体２００ｂと２００ｃとは、係合要素２５０ａおよび２５０ｂを有する位置合わせ装置を用いて、コアオフセット量を磁気コアに対称的に分散するように、互いに対して位置合わせさせることができる。よって、各々の側脚２３０と２３０ｃとの間の右側のコアオフセット量Ｖ４と左側のコアオフセット量Ｖ５とは補正され、具体的には、等しい寸法を有すると同時に最小であるように補正される。これにより、コアオフセット量Ｖ４およびＶ５が最大であるのにも関わらず、接触面１１および１３によって表される側脚の磁気実効コア断面が対称となる。対応する位置合わせ凹部２４０および２４０ｃと係合する係合要素２５０ａおよび２５０ｂを用いてコア本体２００ｂおよび２００ｃを互いに対して整列することによって、コア本体２００ｂおよび２００ｃの中央脚２３３と２３３ｃとは、整列される。したがって、中央脚２３３と２３３ｃとの接触面は、互いに対称的に接触しかつ平坦面を形成し、具体的には組立てられた中央脚２３３，２３３ｃの有効断面積が２つの中央脚の断面積からなる最小断面積よりも小さくなる。調整された接触面１２により、磁気的に有効な断面積である中央脚２３３ｃおよび２３３の断面積は、磁束により完全に貫通し合うことができる。よって、製造許容誤差にも関わらず、磁束が磁気コアの中央脚において非常に低い漏れで案内される。

いくつかの例示的な実施形態において、コア本体２００ｂと２００ｃとは、それぞれの中央脚２３３および２３３ｃに対して中央に配置されている位置合わせ凹部２４０と２４０ｃとを介して整列される。この整列は、位置合わせ凹部２４０と２４０ｃとが延在方向Ｅに沿って互いに精確に対向するように配置されているまで行われ、その結果、位置合わせ凹部２４０と２４０ｃとが延在方向Ｅに沿って調整される。これにより、中央脚２３３と２３３ｃとは、互いに対称的に整列される。

追加的または代替的に、コア本体２００ｂおよび２００ｃをクロスバー２１０および２１０ｃのに対して対称的に整列することは、裏面２１３および２１３ｃの重心に配置された位置合わせ凹部２４０および２４０ｃによって達成することができる。追加的または代替的に、コア本体２００ｂおよび２００ｃを側脚２３０および２３０ｃに対して対称的に整列することは、延在方向に垂直であり、かつ、凹部コア本体２００ｂおよび２００ｃの長さ寸法に沿った中央に配置された位置合わせ凹部２４０および２４０ｃによって達成することができる。

本発明のいくつかの例示的な実施形態によれば、位置合わせ装置は、キャッチピン２５１ａおよび２５１ｂのように各々構成された係合要素２５０ａおよび２５０ｂを備えている。これらのキャッチピン２５１ａおよび２５１ｂは、キャッチピン２５１ａおよび２５１ｂの表面に形成され、対応する位置合わせ凹部２４０および２４０ｃと各々係合するように構成された突起部２５３ａおよび２５３ｂを有する。この目的を達成するために、突起部２５３ａおよび２５３ｂは、位置合わせ凹部２４０および２４０ｃの内側面および／または縁部と係合するキャッチ面および／またはキャッチ縁部を含む。たとえば、突起部２５３ａおよび２５３ｂは、位置合わせ凹部２４０および２４０ｃに対応するネガ構造に形成することができる。この場合、突起部２５３ａおよび２５３ｂのキャッチ面は、位置合わせ凹部２４０および２４０ｃと係合しているときに、位置合わせ凹部２４０および２４０ｃの内面に平坦に位置する。したがって、対応する位置合わせ凹部２４０および２４０ｃと各々係合するキャッチピン２５１ａおよび２５１ｂによって係合要素２５０ａおよび２５０ｂを案内し、位置決めることによって、コア本体２００ｂおよび２００ｃを上述した方法で互いに整列することを達成できる。

いくつかの例示的な実施形態によれば、位置合わせ装置は、ストップ面２５５をさらに含み、このストップ面２５５を介して、延在方向に沿った位置合わせを実現することができる。この目的を達成するために、ストップ面２５５は、延在方向に沿って配置可能である。

いくつかの例示的な実施形態において、本発明に係る位置合わせ装置は、コア本体を接着する接着装置の一部として提供される。

位置合わせ装置および位置合わせ凹部のさらなる例示的な実施形態は、図４ａおよび４Ｂを参照して説明する。

図４ａは、位置合わせ凹部４２０ａと係合する係合要素４３０の拡大断面を概略的に示す断面図である。位置合わせ凹部４２０ａは、位置合わせ面４２２ａ、４２４ａおよび４２６ａを含む。位置合わせ凹部４２０ａは、たとえば、円錐台状またはピラミッド状であってもよい。特定の例において、図示の位置合わせ面４２２ａにおよび４２４ａは、回転対称であり、たとえば円錐の周面に相当する。ピラミッド状構造の場合、位置合わせ面４２２ａにおよび４２４ａは、互いに向かって傾斜して配向される平坦表面に相当する。

図示のように、係合要素４３０は、キャッチ縁部４３２および４３４を含む。係合要素４３０が位置合わせ凹部４２０ａに係合しているときに、キャッチ縁部４３２および４３４は、対応する位置合わせ面４２２ａおよび４２４ａと接触する。位置合わせ凹部４２０ａによって係合要素４３０の係合を支持するために、位置合わせ面４２２ａおよび４２４ａに位置合わせ溝（図示せず）を形成してもよい。位置合わせ中に、キャッチ縁部４３２および４３４から位置合わせ面４２２ａおよび４２４ａに対する損傷、またはキャッチ縁部４３２および４３４に対する損傷を防止するために、必要に応じて位置合わせ溝に弾性材料を充填してもよい。明示的に示された係合要素４３０の代わりに、キャッチ縁部４３２および４３４ではなく、縁部を平坦化すること（図示せず）によって構成されたキャッチ面を形成してもよい。また、図４ａに示された係合要素は、係合要素４３０が位置合わせ凹部４２０内に過度の進入を防止するストップ面（図示せず）を含んでもよい。各々のトップ面は、係合要素４３０が位置合わせ凹部４２０内に進入する深さを規定する。

図４ｂは、クロスバー４１０ｂの裏面４１２ｂに設けられた位置合わせ凹部４２０ｂの別の例示的な実施形態を示している。位置合わせ凹部４２０ｂは、位置合わせ面として、半球面の面積に応じて構成された内面４２２ｂを含む。内面に応じて構成された係合要素は、示された位置合わせ凹部４２０ｂと係合することができる。よって、少なくとも一部の領域において半球面に構成された位置合わせ面４２２ｂは、裏面４１２ｂに対する損傷を有利に防ぐことができる。代替的に、位置合わせ凹部４２０ｂを円筒状に構成することができ、少なくとも一部の領域において半球面に構成された位置合わせ面を円筒状の位置合わせ凹部の底部にさらに設けることができる。

一般に、位置合わせ凹部は、コア本体の２次元位置決めを可能にし、たとえば、コア本体の裏面において対応して形成された空洞に相当する。この空洞は、コア本体の２次元位置決めが位置合わせ凹部と係合する位置合わせ装置を用いて実施できるように、寸法されている。

いくつかの例示的な実施形態において、上述の実施形態に係るコア本体は、強磁性材料の粉末を提供することによって形成することができる。例示的な実施形態において、強磁性材料は、フェライト材料である。追加的または代替的に、強磁性材料は、超常磁性材料であってもよい。

圧縮ブランクを得るために、次の製造工程において、提供粉末を金型に充填して圧縮する。金型は、製造されるコア本体のネガ構造として構成され、具体的には、位置合わせ凹部を規定する構造、すなわち金型内に形成された突起またはスタッド構造を有する。代替的に、圧縮工程の後に、適切な工具を用いて、圧縮ブランクに位置合わせ凹部を形成することができる。

圧縮ブランクを製造した後、次の製造工程において圧縮ブランクを焼結処理に曝し、圧縮ブランクから焼結コア本体を形成する。いくつかの例示的な実施形態において、位置合わせ凹部が以前に形成されていなかった場合、適切な工具を用いて、焼結コア本体において位置合わせ凹部を形成してもよい。

次の製造工程を構成する後続の整列処理において、焼結コア本体は、上述した位置合わせ装置を介して、同様の構成を有し得る第２コア本体に対して整列される。

整列処理の後、整列された焼結コア本体は、次の製造工程で互いに接続され、磁気コアを生成する。

要約すると、本発明は、位置合わせ構造を有するコア本体を提供する。本発明のコア本体は、磁気コアの製造時に製造許容誤差が補正されたため、製造許容誤差の有無に関わらず位置合わせを可能にする。例示的な実施形態において、強磁性材料から作られたコア本体は、長さと幅とのアスペクト比が１よりも大きいクロスバーと、延在方向に沿って前記クロスバーから離れて横方向に延在する少なくとも１つのコア脚とを含む。また、位置合わせ凹部が、コア脚と反対するクロスバーの一側に配置されているクロスバーの裏面に形成されている。磁気コアは、コア本体から形成され、少なくとも１つのコア本体は、位置合わせ凹部を備える。コア本体は、互いに整列されている。

Claims (15)

1. 磁気コアを形成する方法であって、
   強磁性材料の粉末を提供する工程と、
   圧縮ブランクを製造するために、金型に充填された強磁性体材料を圧縮する工程とを含み、
   前記圧縮ブランクは、長さ寸法と幅寸法とを有するクロスバーを含み、前記長さ寸法と前記幅寸法との比は、１よりも大きく、前記圧縮ブランクは、延在方向に沿って前記クロスバーから離れて横方向に延在する少なくとも１つのコア脚と、位置合わせ凹部とを含み、
   前記金型は、前記位置合わせ凹部を作る構造を有し、
   焼結コア本体を形成するために、圧縮ブランクを焼結する工程と、
   位置合わせ装置を用いて、第２コア本体に対して前記焼結コア本体を位置合わせする工程とを含み、
   前記位置合わせ装置は、前記位置合わせを行う前に前記焼結コア本体の前記位置合わせ凹部と係合する係合要素を有し、前記位置合わせは、前記長さ寸法および前記幅寸法に沿った方向に沿って行われ、
   その後、前記磁気コアを形成するように、前記焼結コア本体を前記第２コア本体に接続する工程を含む、方法。
2. 前記係合要素は、前記位置合わせ凹部と係合するように、少なくとも１つのキャッチ面および／またはキャッチ縁部を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記第２コア本体は、別の焼結コア本体であり、位置合わせ時前記位置合わせ装置の別の係合要素と係合する別の位置合わせ凹部を含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 両方のコア本体の各々は、クロスバーと各自のクロスバーの中央に配置されたコア脚とを含み、
   前記中央に配置されたコア脚は、互いに対称的に整列されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記位置合わせ凹部が前記クロスバーの裏面に形成され、前記クロスバーの前記裏面は、前記コア脚と反対する前記クロスバーの一側に配置されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記位置合わせ凹部は、前記裏面の重心に配置されている、請求項５に記載の方法。
7. 前記コア本体は、少なくとも第２コア脚をさらに含み、
   前記位置合わせ凹部は、裏面において、２つのコア脚部に対して中央に配置され、
   前記２つのコア脚部は、前記長さ寸法に対して偏心して配置されている、
   請求項５または６に記載の方法。
8. 前記コア脚は、前記延在方向に垂直な前記クロスバーの中央に配置され、
   前記位置合わせ凹部は、前記延在方向に垂直に配向された前記コア脚の断面に対して面心になるように配置されている、請求項５から７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記位置合わせ凹部は、少なくとも半球面または円錐面の一部の領域に沿って形成された位置合わせ面を有する、請求項５から８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記位置合わせ凹部は、少なくとも３つの平坦な位置合わせ面を含む、請求項５から９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記位置合わせ凹部の幅寸法は、前記クロスバーの前記幅寸法の５０％未満であり、
    前記位置合わせ凹部の長さ寸法は、前記クロスバーの前記長さ寸法の５０％未満である、請求項５から１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記コア本体に延在した位置合わせ凹部の深さは、前記延在方向に平行に配向されたクロスバーの高さ寸法の５０％未満である、請求項５から１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記コア本体は、焼結フェライト材料から形成される、請求項５から１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法を実施するための位置合わせ装置であって、
    前記位置合わせ装置は、キャッチピンのように構成された係合要素を含み、前記キャッチピンはコア本体のそれぞれの位置合わせ凹部に係合するように構成されている、位置合わせ装置。
15. 誘導素子用の磁気コアを作製するときにコア本体同士を接着するための接着装置であって、
    前記接着装置は、請求項１４に記載の位置合わせ装置を含む、接着装置。