JP6510555B2 - コア部品 - Google Patents

Description

本発明は、インダクタンスデバイス用のコア部品に関する。 このコア部品は、たとえば１つのチョークあるいは１つのトランスに使用することができる。

１つ以上のエッジが１つの対称的な丸め部、すなわち１つの対称的な斜面部の形態の移行部を備えるコア部品が知られている。

本発明の課題は、改善された特性を有するコア部品を提供することである。

本発明はフェライトコアとして形成されている１つのコア部品を提供する。このコア部品は、１つの移行部を有する少なくとも１つのエッジを備える。このエッジは、１つの第１の表面と１つの第２の表面との出会いによって形成される。この移行部は、具体的には２つの表面の間に形成されている。たとえば上記の第１および第２の表面は、互いに直角に配設されている。上記の移行部によって、上記のコア部品における亀裂形成が特に生じやすい鋭いエッジを避けることができる。好ましくはこのエッジは１つの内側エッジである。もう１つの実施形態においては、上記のエッジは１つの外側エッジである。

たとえば上記のコア部品は、異なる高さの領域（複数）を備える。たとえば上記のコア部品は、少なくとも１つの段部を備える。ここで上記のエッジは、上記の領域の間に異なる高さ、すなわち１つの段部が形成されている。上記の移行部により、上記の異なる高さの領域は互いに急激には移行しない。具体的には、この部品は、この移行部の領域において、この部品の第１および第２の高さの間にある高さを備える。

上記の移行部は非対称に形成されている。具体的には、この移行部は、仮想的な鋭いエッジの角度の半分のところでの鏡像に関し非対称に形成されている。非対称の移行部によって上記のコア部品の堅牢性が高められることが見出された。具体的には、上記のコア部品における機械的応力を低減することができ、そして応力の集中を避けることができる。

好ましくは上記の移行部は、異なる方向において異なるエッジ寸法を備える。ここで第１のエッジ寸法は、好ましくはエッジの延伸方向に対し直角である、上記の第１の表面の平面における移行部の大きさとなっている。ここで第２のエッジ寸法は、好ましくはエッジの延伸方向に対し直角である、上記の第２の表面の平面における移行部の大きさとなっている。

１つの実施形態においては、移行部のエッジ寸法は、それぞれ大きな引張応力が発生する方向において大きくなっている。たとえば、この引張応力は、動作中に、具体的には熱的または機械的な負荷で発生し得る。

代替としてまたは追加的に、機械的応力、具体的には引張応力は、上記のコア部品の製造の際に生成され得る。たとえばグリーン状態の１つのコア部品の押圧工程において密度差が発生し得る。この密度差は、特にこのコア部品の幾何的状態および具体的には移行部の幾何的形状に依存する。１つの実施形態においては、上記の非対称な移行部は、上記の密度差が出来る限り小さくなるように形成されている。

１つの実施形態においては、本発明によるコア部品は、１つの端面を備える。このコア部品の端面には、１つの凹部が形成されていてよく、この凹部は１つの非対称な移行部を有する１つのエッジを備える。上記の第１のエッジ寸法は、たとえば上記のコア部品の高さ方向に延伸し、そして上記の第２のエッジ寸法はこの第１のエッジ寸法に対して直角にかつこのエッジに対して直角に延伸している。たとえば上記の第２のエッジ寸法は、上記のコア部品の１つの断面で延伸している。たとえば上記のコア部品は、１つの柱状体、具体的には１つの中空円筒の基本形状を備えている。たとえば上記のエッジは、上記のコア部品の径方向に延伸している。

本発明によるコア部品の１つの実施形態においては、上記の移行部の第１のエッジ寸法は高さ方向において、この移行部の第２のエッジ寸法より小さくなっており、具体的にはこのコア部品の断面の平面内に延伸する第２のエッジ寸法よりも小さくなっている。このような幾何形状に形成された移行部では、このコア部品における亀裂をとりわけ良好に防止し得ることが判明した。具体的には上記の断面の平面における移行部の大きな寸法によって、製造工程において上記のコア部分に生成される密度差を小さくすることができる。上記の断面の平面内の移行部の正確な寸法は、このデバイスの幾何的な境界条件に従い、そしてデバイスにおける機械的応力を決定することによって最適化することができる。

１つの実施形態においては、第１の方向と第２の方向とにおけるエッジ寸法の比は１．１以上であり、好ましくはこの比は１．２以上である。１つの実施形態においては、このエッジ寸法の比は、１．０より大きくかつ２．５以下であり、好ましくはこの比は１．０より大きくかつ２．０以下である。１つの実施形態においては、上記のエッジ寸法の比は、１．１〜２．５であり、好ましくは１．２〜２．０である。

１つの実施形態においては、上記の移行部は、少なくとも部分毎に１つの直線状の輪郭を備える。この輪郭は、複数の直線状の部分を備えてよい。具体的には、これらの部分は、異なるスロープ傾斜を備えてよい。たとえば、この輪郭は２つの直線状の部分から成っていてよい。第１の直線状の部分は、たとえば仮想的な鋭いエッジの角度の半分の所まで延伸している。第２の直線状の部分は別の傾斜でそこに繋がっている。

１つの実施形態においては、上記の移行部は少なくとも部分毎に１つの楕円形状の輪郭を備える。１つの実施形態においては、上記の移行部は少なくとも部分毎に１つの放物線形状の輪郭を備える。

１つの実施形態においては、上記の移行部は、少なくとも部分毎にまたは完全に、奥側に向いて膨らんだ形状を備える。具体的にはこの移行部は凸状に形成されている。

１つの実施形態においては、上記の移行部は、鋭いエッジを有しない。具体的には、この移行部のエッジ領域は、丸められていてよい。たとえば、複数の互いに繋がった直線状の部分では、これらの部分の間の移行部領域は丸められている。

１つの実施形態においては、上記のエッジは、電気ワイヤを引き回すために形成されている。具体的には、このエッジによって、１つのワイヤを引き回すことができる凹部が形成される。このワイヤは、具体的には上記のコア部品または１つの別の部品の電気的接続のために形成されていてよい。たとえば、このコア部品は、１つの別の部品を収容するために形成されている。このエッジは、たとえばこの別の部品からの電気ワイヤを引き出すために形成されている。

本発明のもう１つの態様によれば、１つのコア部品と１つの別の部品とから成る部品構成体が提示される。この部品構成体のコア部品は、上記のコア部品の全ての機能的および構造的特性を備えることができる。上記の別の部品は、好ましくは上記のコア部品に収容される。

１つの実施形態においては、上記の別の部品は、ワイヤによって巻回された１つの部品として形成されている。このワイヤは、上記のコア部品のエッジを通って引き出されていてよい。上記の別の部品は、たとえば１つのコイルコア、具体的には１つのロールコアを備え、この周りに１つの電気ワイヤが巻回されている。この巻回されたコアは、チョークとして形成されていてよい。具体的にはこれは１つのパワーインダクタ（Leistungsinduktivitat）であってよい。上記の移行部を有する上記のエッジを備えるこの部品は、たとえば上記の別の部品の磁気シールドに用いられる。これは複数の部品を高い密度で取り付けることを可能とする。

上述した本発明によるコア部品の特徴は、１つのコア部品において互いに組み合わせられていても、あるいは１つが実現されていてもよい。上記のコア部品構成体についても同様である。さらに上記のコア部品に関して記載された特徴は、上記のコア部品構成体にも成り立つものであり、この逆もまた成り立つものである。

以下では、実施形態例の概略的かつ寸法の正確でない図を用いて、上記に説明したものを詳細に説明する。

１つの非対称の移行部を有する１つのコア部品の１つの断面を簡略化した断面図で示す。 １つの非対称の移行部を有する１つのコア部品の１つの第１の実施形態を側面図で示す。 図２Ａのコア部品を斜視図で示す。 １つの非対称の移行部を有する１つのコア部品の１つの第２の実施形態を側面図で示す。 図３Ａのコア部品を斜視図で示す。 １つの非対称の移行部を有する１つのコア部品の１つの第３の実施形態を側面図で示す。

特に、以下の図においては、異なる実施形態で同等な機能的ないし構造的部分を、同じ参照符号で示す。

図１は、１つのコア部品１の１つの断面を断面図で示す。好ましくはこのコア部品１は、フェライトコアとして形成されている。たとえばこのコア部品１は焼結されている。このコア部品１は、１つの別のコア部品と協働することができる。たとえば、この別のコア部品は、コイルコアとして形成されていてよく、１つの巻線によって巻回されていてよい。この本発明によるコア部品１は、巻線が無くともよい。上記のコイルコアのワイヤは、この本発明によるコア部品１から引き出され、そして電気的に接続することができる。たとえば、このコア部品１は、６ｍｍ〜１２ｍｍの範囲にある外径を有する。

上記のコア部品１は、１つのエッジ２を備える。このエッジは、たとえば内側エッジとして形成されている。たとえばこのエッジ２は、１つの凹部において電気ワイヤを引き出すために形成されている。このエッジ２は、異なる傾きの２つの表面３，４が出会うことによって形成される。第１の表面３は、水平に配設されており、第２の表面４は、垂直に配設されている。これら２つの表面３，４は、図の平面に対して直角に延伸している。これらの表面３，４が移行部無しに出会うと、このコア部品１は、１つの鋭いエッジ５を備える。このエッジはここでは点線で表されている。ここではこのエッジが９０°角の１つの鋭いエッジ５であれば、このエッジはこの図の平面の向こうに延伸している。鋭いエッジ５は、しばしば潜在的な脆弱部であり、特に機械的または熱的な負荷による亀裂の開始点であり得る。

このコア部品１の堅牢性を高めるために、このエッジ２は移行部７を備える。この移行部７は、非対称に形成されている。具体的にはこの移行部７は、仮想的な鋭いエッジ５の角度の半分の部分に関して、あるいは３次元的に見た、角度を半分にする平面に関して、非面対称に形成されている。

具体的には、移行部７は、異なる第１および第２のエッジ寸法ｘ、ｙを備え、これらは図では垂直方向あるいは水平方向に延伸している。垂直方向におけるこの第１のエッジ寸法ｘは、水平方向における第２のエッジ寸法ｙより小さくなっている。大きな引張応力が発生する方向、すなわちここでは水平方向におけるエッジ寸法が特に大きく設定されていると、有利であることが判明した。好ましくは、これらのエッジ寸法ｙ，ｘの比は、１．１より大きく、とりわけ好ましくはこれは少なくとも１．２となっている。たとえばこの比は１．０より大きく２．０以下である。これらのエッジ寸法の正確な値は、特にコア部品１の寸法に依存している。たとえば垂直方向におけるエッジ寸法ｘは、１．０ｍｍとなっている。

移行部７は、奥側に膨らんだ形状を備える。この移行部の輪郭１５は、放物線状の延伸形状を備えている。この輪郭１５の輪郭線は、第２の表面４と共に、２０°より大きな鋭角を成している。この輪郭線は第１の表面３に漸近的に近づき、この表面３とその交点で出来る限り小さな角度で、たとえば５°未満の角度で繋がっている。

この本発明での移行部７は、図１と異なる他の延伸形状および他の向きを有してよい。具体的にはこの移行部７は、その中心軸の回りまたは任意の軸の回りで、０°〜３６０°で任意に回転されていてよい。

代替としてまたは追加的に、コア部品１は、非対称な移行部を有する１つの外側エッジを備えてよい。外側エッジにおいては、「移行部」なる用語の代わりに、「切除部」（“Abtragung”）なる用語が用いられる

図２Ａは、１つの非対称な移行部７を有する１つのコア部品１の１つの第１の実施形態を側面図で示す。図２Ｂは、このコア部品１を斜視図で示す。このコア部品１は、１つの柱状体、具体的には１つの円柱の基本形状を備える。このコア部品１は、中空円筒として形成されている。このコア部品１の１つの端面８は、構造化されて形成されている。具体的には１つの凹部９が設けられており、この凹部を通ってたとえばワイヤを引き回すことができる。この凹部９のためにこのコア部品１は異なる高さの領域（複数）を備える。具体的には、このコア部品１は凹部９内で、具体的にはこの凹部９における表面３で、凹部９が形成されていない上記の端面８の領域でよりも小さな高さを有している。

この柱状体の円形または環状の底面は、単なる例示である。この底面は、たとえば矩形であっても、楕円または任意の他の形状であってもよい。たとえば上記のコア部品は、１つの円柱、具体的には１つの直方体の基本形状を備える。このコア部品は、柱状体形状として他の形状を備えてもよい。たとえば上記のコア部品は、１つの楕円体の基本形状を備える。

コア部品１は、凹部９内に１つの移行部７を有する１つのエッジ２を備える。この移行部は、第２のエッジ寸法ｙよりも小さい、第１のエッジ寸法ｘを有する。この第２の、大きい方のエッジ寸法ｙは、このコア部品１の１つの断面の平面上に延伸している。ここに示す図においては、この平面は図２Ａに示すコア部品１を通る水平面となっている。この断面の平面における大きなエッジ寸法によって、このコア部品１の堅牢性が高められ得ることが判明した。

移行部７は、２つの直線状の部分１０，１１を有する１つの輪郭１５を備える。図２Ｂのコア部品１の斜視図においては、この輪郭１５のこれらの直線状の部分１０，１１が、２つの平坦な面領域１６，１７となっている。これらの直線状の部分１０，１１は、異なる傾きを有している。具体的には第１の直線状の部分１０の傾斜は、第２の直線状の部分の傾斜よりも小さくなっている。これに応じて上記の２つの平坦な面領域１６，１７は異なる傾きとなっている。これらの直線状の部分１０，１１とこれに繋がる第１および第２の表面３，４との間で、それぞれ移行領域１２，１３，１４が丸められている。

たとえば第１の直線状の部分１０は、角度の半分の所まで延伸しており、そして第２の直線状の部分１１はこれに繋がっている。

移行部７の幾何形状は、たとえば以下のようにして最適化することができる。１つのコア部品が製造され、このコア部品は図２Ａおよび２Ｂのように形成されているが、ただし対称的な移行部、具体的には対称的な斜面部を備えている。このコア部品１は、実際にあるいはシミュレーション上で製造することができる。この斜面部は、たとえば１つの直線状の輪郭を備え、２つの表面３，４と４５°の角度を成している。これらの表面３，４とのこの輪郭線の交点の正確な位置は、このコア部品１の幾何的な条件により決定される。次にこのコア部品１における機械的応力が、たとえばシミュレーションまたは実際の落下試験を行うことによって測定される。これに基づいて上記の移行部の、この移行部の領域における最も大きな機械的応力となる、仮想的な鋭いエッジの同じ側の角度の半分の部分にあるエッジ寸法が大きくされる。こうして新たな移行部は、１つの方向においては今までのエッジ寸法を有し、かつ他の方向において長くされたエッジ寸法を有する。この移行部の新しい輪郭は、たとえば直線状に形成されていてよい。代替としてこの新しい輪郭は、たとえば複数の直線状の部分から成ってよい。たとえば、エッジ寸法が保持されている側に属する、角度の半分の側ではこの輪郭は保持されている。次に上記の角度の半分の部分の輪郭線の交点から、上記の長くされたエッジ寸法に属する角度の半分の部分へ形成されている、もう１つの直線状の部分が形成され、こうしてこの移行部はこの方向において第２のエッジ寸法を有する。

図３Ａは、１つの非対称の移行部７を有する１つのコア部品１の１つの第２の実施形態を側面図で示す。図３Ｂは、このコア部品１を斜視図で示す。ここに示すコア部品１は、ほぼ図２Ａおよび２Ｂに示すコア部品１と同様に形成されているが、ただし他の幾何形状の非対称な形状の移行部７を備えている。

この移行部７は、１つの楕円形状の輪郭１５を備える。高さ方向におけるエッジ寸法ｘは、この楕円の短軸に対応しており、エッジ寸法ｙはこの楕円の長軸に対応している。

落下試験において、図２Ａおよび２Ｂに示すような非対称な移行部を有するコア部品１の剛性が測定された。比較のため、移行部が対称な斜面部で形成されたコア部品を用いた落下試験が実施された。この落下試験では、非対称な移行部を有するコア部品１が高い剛性を有することが示された。

図４は、１つの非対称の移行部７を有する１つのコア部品１の１つの第３の実施形態を側面図で示す。このコア部品１は、直方体として形成されている。直方体は矩形の、たとえば正方形の底面を有する柱状体となっていてよい。このコア部品１は、閉じた底部１８を備える。たとえばこのコア部品１は１つのハウジングを形成する。このコア部品は、それぞれ１つの非対称の移行部７を有する２つのエッジ２を備える。この移行部７は、図２Ａおよび２Ｂのように形成されている。

１ ： コア部品
２ ： エッジ
３ ： 第１の表面
４ ： 第２の表面
５ ： 鋭いエッジ
６ ： 引張応力
７ ： 移行部
８ ： 端面
９ ： 凹部
１０ ： 第１の直線状の部分
１１ ： 第２の直線状の部分
１２ ： 移行領域
１３ ： 移行領域
１４ ： 移行領域
１５ ： 輪郭
１６ ： 第１の平坦な面領域
１７ ： 第２の平坦な面領域
１８ ： 底部

ｘ ： 第１のエッジ寸法
ｙ ： 第２のエッジ寸法

Claims (12)

1. １つの移行部（７）を有する少なくとも１つのエッジ（２）を備えるコア部品であって、当該移行部（７）が非対称に形成されており、それにより、前記移行部（７）は、異なる方向において異なる第１および第２のエッジ寸法（ｘ、ｙ）を有し、前記コア部品は、中空円筒として形成されており、前記エッジ（２）は、前記コア部品（１）の１つの端面（８）に配置されており、前記エッジ（２）は内側エッジであり、
   前記移行部（７）は、少なくとも部分毎に１つの直線状の輪郭（１５）または放物線形状の輪郭（１５）を備え、
   前記エッジ（２）は、前記コア部品（１）の第１の表面（３）と第２の表面（４）の間に配置され、前記第２の表面（４）は前記中空円筒の高さ方向に沿って延び、前記第１の表面（３）は前記高さ方向に垂直に延びており、
   前記移行部（７）は、前記第２の表面（４）と共に、２０°より大きく９０°より小さい角度を成していることを特徴とするコア部品。
2. 前記端面（８）は１つの凹部（９）を備え、
   前記移行部（７）を有する前記エッジ（２）は、当該凹部（９）に形成されている、
   ことを特徴とする、請求項１に記載のコア部品。
3. 非対称な前記移行部（７）は、前記コア部品（１）における機械的応力を低減するために形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のコア部品。
4. 第１および第２の方向における前記移行部（７）の前記エッジ寸法（ｙ、ｘ）の比は１．２であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のコア部品。
5. 前記コア部品（１）は、１つの高さ方向を有し、高さ方向における前記移行部のエッジ寸法（ｘ）は、前記移行部のもう１つのエッジ寸法（ｙ）より小さいことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のコア部品。
6. 異なる高さの領域（複数）を備え、前記エッジ（２）は当該領域の間に異なる高さで形成されていることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のコア部品。
7. 前記移行部（７）は、少なくとも部分毎に１つの奥側に膨らんだ形状を備えることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のコア部品。
8. 前記移行部（７）は、鋭いエッジ（５）が無いことを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のコア部品。
9. 前記コア部品は、１つの別の部品を収容するために形成されていることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のコア部品。
10. 前記エッジ（２）は、ワイヤを引き回すために形成されていることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のコア部品。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のコア部品と当該コア部品（１）に収容されている１つの別の部品とからなる部品構成体。
12. 前記別の部品は、ワイヤによって巻回された１つの部品として形成されており、当該ワイヤは、前記コア部品（１）の前記エッジ（２）を通って引き出されていることを特徴とする、請求項１１に記載の部品構成体。

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