JP6911141B2 - 誘導性部品および誘導性部品を製造する方法 - Google Patents

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Description

本発明は、バスバーを有する誘導性部品、およびバスバーを有する誘導性部品を製造する方法に関する。発明の特定の用途は、そのような誘導性部品を有する大電流フィルタに関する。
電磁適合性(electromagnetic compatibility:EMC)は今日、電子機器の不可欠な品質特徴である。これは、欧州連合の加盟国におけるEMCが、かつて1996年に欧州の議員によって公布されたEMC指令に従った各国のEMC法案および規則に反映されており、したがって欧州市場に導入される新たな電子装置はEMCに関するこれらの指令および法律に準拠しなければならないという事実において特に明白である。
ここで、電子装置とは、エンドユーザ向けのすぐに使用できる装置を意味していると理解されるだけでなく、連続生産され、エンドユーザ用の特定の定常システムまたは特定のすぐに使用できる装置におけるインストール専用ではない、自身の機能を有する電子アセンブリも「装置」という用語に含まれるものとする。コンデンサ、コイルおよびEMCフィルタなどの基本的な部品は現在のEMC指令から除外されているが、これは基本的な部品からなるアセンブリには適用されない。
EMC準拠のための1つのアプローチでは、好適なフィルタを用いてノイズがフィルタリングされる。電気工学では、いわゆるリード関連の干渉という点で差動モードノイズとコモンモードノイズとが区別される。差動モードノイズは、電気アセンブリ同士または電気部品同士の間の接続リード上の干渉電圧または電流であって、接続リード上で反対方向に伝播して、同じ方向に伝播する信号を接続リード上の信号として重畳する干渉電圧または電流であると理解される。対照的に、コモンモードノイズは、電気アセンブリ同士または電気部品同士の間の接続リード上の干渉電圧または電流であって、これらの部品同士の間の出力リードおよび戻りリードの双方の上で同じ位相整合および電流方向で伝播する干渉電圧または電流であると理解される。このノイズの分析および回避は電磁適合性という文脈において行なわれる。
一般に、回路内に結合される差動モードノイズは誘導結合(時間変化する磁束または近傍の交流ライン)に起因し得る。ノイズが所望の信号とは異なる周波数範囲を占める場合は、好適なフィルタ、特にプッシュプルフィルタまたはDモードチョークを用いることによって十分なノイズ抑制を得ることができる。ラインフィルタは、たとえば、高周波数差動モードノイズを防止するフィルタ要素を含む。いわゆる大電流フィルタは特に大電流用途に用いられ、大電流用途での抑制用に特別に設計される。例として、周波数変換器、パワーエレクトロニクスにおける抑制用の、かつ風力タービンおよび工場の大電力での集合的な抑制用の大電流フィルタがある。
Dモードフィルタについての公知の解決策は大型の設置空間に限られており、単純なバスバージオメトリしか可能ではなく、バスバーを付加的な部品によって固定しなければならない。公知の製造工程では大部分を手動で行なわれなければならないため、工業的生産は比較的高価である。さらに、バスバーの設計はDモードフィルタの設置能力に大きく依存するため、バスバーの設計の際には具体的な用途を考慮しなければならず、設計上の矛盾が生じることが多い。
EMCフィルタとして用いるバスバーフィルタが文献DE 10 2015 110142 A1に示されており、差動モードノイズをフィルタリングするためのいくつかの相互接続されたインダクタンスおよびコンデンサがいくつかのバスバー上に設けられている。単一片として形成される、または各々が空隙を有するiコアからなるコアがバスバー上に配置される。コアは軟磁性フェライト材料から形成される。
電力変換器装置についてのチョークアセンブリが文献DE 19721610 A1から公知であり、バスバーと、コアコイルが周りに巻付けられたコアアセンブリとが絶縁鋳型内で筐体に埋込まれる。
文献DE 10 2007 007117 A1は誘導性部品を開示しており、各々が巻線および各自のコアによって形成される2つのコイルが形成され、たとえばプラスチックフェライト材料などの磁性充填材料で筐体内にポッティングされる。
上述の欠点に鑑みて、公知のDモードフィルタの工業的生産の単純化および設計の柔軟性の向上、ならびに製造コストの削減が求められている。
上述の課題および目的は、独立請求項1に係る誘導性部品、および独立請求項8に係る誘導性部品を製造する方法によって解決されて達成される。それらの有利な実施形態は従属請求項2から7および9から10に規定されている。
発明は、例として、たとえばスナップオンコア(特にスナップオンフェライト)または金属粉からなるリング/フレームコアとして構成された、公知のDモードフィルタで用いられる別個のコア要素を、プラスチックフェライト材料もしくは磁性粒子が埋込まれたプラスチック材料からの射出成形もしくはポッティングによって提供されるプラスチック結合コアに置き換えること、または磁気伝導性粒子がセメントマトリックスに埋込まれたいわゆる磁性セメントもしくは「マグメント(magment)」によって形成されるマグメントコアに置き換えることを、解決策として提案する。
これによって、Dモードフィルタのコアの不安定性に関して強制される考慮事項によって課せられる制約がなくなり、プラスチック結合コアを有するバスバーの取付けを容易に統合することができるため、バスバーの設計の自由度を高めることができる。複雑なバスバージオメトリまたはバスバー形状の複雑なジオメトリに加えて、これによって、自動工程において小型の設置空間用のDモードフィルタを提供することもできる。したがって、良好な工業的生産性に加えて、製造コストも削減される。
本発明の第1の局面では、バスバーと、バスバーの一部に沿って形成され、その一部において少なくとも部分的にバスバーを取囲む少なくとも1つの磁気コアとを有する誘導性部品が提供され、少なくとも1つの磁気コアはプラスチック結合磁気コアまたは磁性セメントからなるコアとして形成される。本明細書において、誘導性部品のインダクタンスは、少なくとも1つの磁気コアによって、バスバーの形状にかかわらず、磁気コアおよびバスバーによって定まる。これはチョークに非常に有利である。
「磁気コア」という用語は、導電体としてのバスバーとともにインダクタンスを形成する誘導性部品の構成部分を意味すると理解すべきである。
第1の局面に係る誘導性部品の1つの有利な構成において、誘導性部品におけるバスバーの露出端部が第1の実施形態に従って接続コンタクトとして形成され、磁気コアと端子との間に露出した少なくとも1つのバスバー部分がコンデンサに電気的に接続されるようにさらに形成される。
第1の局面に係る誘導性部品の1つのさらなる有利な構成において、第2の実施形態に係る誘導性部品は、バスバーが少なくとも部分的に収容される筐体をさらに含み、少なくとも1つの磁気コアはプラスチック射出成形技術またはプラスチックポッティング技術によってプラスチック結合磁気コアとして筐体内に形成される。
第1の局面に係る誘導性部品の1つのさらなる有利な構成において、第3の実施形態における誘導性部品は、プラスチック結合磁気コアまたは磁性セメントからなるコアとして形成され、少なくとも部分的にバスバーを取囲む少なくとも1つの第2の磁気コアをさらに含み、2つの磁気コアはバスバーに沿って直列に配置され、コンデンサに電気的に接続されるバスバー部分が2つの磁気コア同士の間に形成される。
第3の実施形態のさらに例示的な構成において、誘導性部品は、バスバーが少なくとも部分的に収容される筐体をさらに含み、少なくとも2つの磁気コアは筐体内の別個の筐体部分に形成される。
第1の局面に係る誘導性部品の1つのさらなる有利な構成において、第5の実施形態に係る誘導性部品におけるプラスチック結合磁気コアとしての磁気コアは、プラスチックフェライト材料で、または磁気伝導性粒子が埋込まれたプラスチック材料で形成される。
本発明の第2の局面では、少なくとも1つのコンデンサと、第1の局面に係る誘導性部品とを有する大電流フィルタが提供され、少なくとも1つのコンデンサはバスバーに電気的に接続される。
本発明の第3の局面では、誘導性部品を製造する方法が提供される。本明細書中の例示的な実施形態によると、当該方法は、バスバーを提供することと、バスバーの一部に沿って形成され、その一部において少なくとも部分的にバスバーを取囲む少なくとも1つの磁気コアを形成することとを含み、少なくとも1つの磁気コアはプラスチック結合磁気コアまたは磁性セメントからなるコアとして形成される。
第3の局面の第1の実施形態では、少なくとも1つの磁気コアを形成することは、プラスチックフェライト材料または磁気伝導性粒子が埋込まれたプラスチック材料でバスバーをインサート成形することを含み、少なくとも1つのプラスチック結合磁気コアが形成される。
第3の局面の一実施形態では、バスバーは少なくとも部分的に筐体内に配置され、少なくとも1つの磁気コアを形成することは、プラスチックフェライト材料、または磁気伝導性粒子が埋込まれたプラスチック材料、または磁気伝導性粒子が埋込まれたセメントで、バスバーを少なくとも部分的に筐体内にポッティングすることを含む。
本発明の上述の第1から第3の局面では、誘導性部品および誘導性部品を製造する方法がそれぞれ提供され、プラスチック結合磁気コアまたは磁性セメントからなる磁気コアは、公知の別個のコアよりもはるかに良好に設置空間を利用することができる。
本発明のさらなる利点および特徴は添付の図面の以下のより詳細な説明から明らかになるであろう。
本発明のいくつかの例示的な実施形態に係る大電流フィルタを概略的に示す回路図である。 本発明のいくつかの代替の例示的な実施形態に係る誘導性部品を概略的に示す斜視図である。 本発明のいくつかの代替の例示的な実施形態に係る誘導性部品を概略的に示す斜視図である。 本発明のさらなる例示的な実施形態に係る誘導性部品の概略平面図である。 本発明の例示的な実施形態に係る誘導性部品を製造する方法のフローチャートを示す図である。
以下に、本発明のいくつかの例示的な実施形態に係る大電流フィルタ1の回路図を図1を参照して説明する。大電流フィルタTは、入力端子Eおよび出力端子Aと、接地端子Mに電気的に接続される端子n1およびn2とを含む。発明はこれに限定されるものではなく、接地端子Mの代わりに接地以外の固定基準電位への接続が提供されてもよい。
3つのインダクタンスL1,L2およびL3が入力端子と出力端子との間に直列接続されている。入力端子EとインダクタンスL1との間にはキャパシタンスC1が介在しており、キャパシタンスC1の一方の電極は入力端子EとインダクタンスL1との間に接続され、キャパシタンスC1の他方の電極は接地Mに接続される。インダクタンスL1とインダクタンスL2との間にはキャパシタンスC2が介在しており、キャパシタンスC2の一方の電極はインダクタンスL1とL2との間に接続され、キャパシタンスC2の他方の電極は接地Mに接続される。インダクタンスL2とインダクタンスL3との間にはキャパシタンスC3が介在しており、キャパシタンスC3の一方の電極はインダクタンスL2とL3との間に接続され、キャパシタンスC3の他方の電極は接地Mに接続される。インダクタンスL3と出力端子Aとの間にはキャパシタンスC4が介在しており、キャパシタンスC4の一方の電極はインダクタンスL4と出力端子Aとの間に接続され、キャパシタンスC4の他方の電極は接地Mに接続される。
本明細書中の具体例によると、C1=C2=C3=C4が成り立つことができる。代替的に、キャパシタンスC1からC4のうちの少なくとも1つのキャパシタンスが異なっていてもよい。
一具体例によると、C1≒C2≒C3≒C4が成り立つことができ、「≒」はせいぜい30%、たとえばせいぜい20%、好ましくはせいぜい15%、さらに好ましくはせいぜい10%、せいぜい約5%のずれを意味する。
図1に概略的に示される回路Tは、たとえば高次のLCローパスフィルタを形成しており、いくつかのLCフィルタが入力端子Eと出力端子Aとの間に直列接続されている。たとえば、二次LCフィルタについては、「2」のべき乗への減衰/ディケイドの増強は、2つのLCフィルタの直列接続におけるLCフィルタ毎に一定の減衰/ディケイド(「ディケイド毎の減衰」または「減衰エッジ」)で達することが成り立つ。具体例について仮定される次数毎の減衰エッジがたとえばX dB/ディケイドである場合は、一般に、減衰エッジ全体にわたってn次フィルタ(n個のLCフィルタの直列接続)について(X dB/ディケイド)が生じ、つまり「n」のべき乗への累乗である。
図1に示される回路図は、たとえば三次のLCローパスフィルタを表わしており、キャパシタンスC1は入力キャパシタンスを表わしており、一次はインダクタンスL1と、インダクタンスL1と接地Mとの間のキャパシタンスC2とによって形成され、二次はインダクタンスL2と、インダクタンスL2と接地Mとの間のキャパシタンスC3とによって形成され、三次はインダクタンスL3と、インダクタンスL3と接地Mとの間のキャパシタンスC4とによって形成される。入力キャパシタンス(この場合はキャパシタンスC1)によって、たとえば、入力端子Eおよび出力端子A側のLCフィルタ(L1,C2),(L2,C3)および(L3,C4)の直列接続が質量Mへの低インピーダンスを確実に受信することができ、(さらなるキャパシタンスC2からC4に加えてキャパシタンスC1から接地Mも存在しているため)入力端子E側のフィルタリング効果が高まる。さらに、キャパシタンスC1は可能性のあるインダクタンス(図示せず)を短絡させることができ、当該インダクタンスを入力側で入力端子に接続することができ、その上流に接続することができる(これによって、入力端子およびインダクタンスL1に接続されたインダクタンスの不要な直列インピーダンスが回避される)。
本発明は図1に示される回路図に限定されるものではなく、n1(n1≧1)個のインダクタンスL1,L2,…,Ln1およびn2(n2≧1)個のキャパシタンスC1,…,Cn2が設けられる一般的な回路トポロジが提供されてもよい。たとえば、図1の回路の代わりに、一次LCフィルタが(n1,n2)=(1,1)または(n1,n2)=(1,2)によって提供されてもよい。一般的な回路の具体例については、(n1,n2)=(n1,n1)が成り立つことができ、n1=n2であり、または(n1,n2)=(n1,n1+1)が成り立つことができ、n2=n1+1である。
発明のさまざまな例示的な実施形態を図2a、図2bおよび図3を参照して以下に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誘導性部品を表わす。誘導性部品1aは、バスバー4aと、バスバー4aの一部に沿って形成され、その一部において少なくとも部分的にバスバー4aを取囲むプラスチック結合磁気コア6aとを含む。
本明細書中の具体例によると、プラスチック結合磁気コア6aはプラスチックフェライトから形成されるか、または磁気伝導性粒子が埋込まれたプラスチックマトリックスを含む。プラスチックマトリックスの例として熱可塑性材料がある。発明の特定の具体例によると、ポリアミド、PPSまたはエポキシ樹脂などのデュロプラスチック材料がプラスチック結合磁気コアのマトリックス材料として用いられ得る。磁気伝導性粒子は、フェライト粉末および/またはたとえばNdFeBなどの磁性希土類材料の粉末から形成され得る。
本明細書中の「バスバー」という用語は以下のように理解すべきである。「バスバー」という用語は、少なくとも5Aの電流の強さで動作するように構成される(用途に応じて、バスバーは10Aよりも大きい、好ましくは15Aよりも大きい、たとえば20Aから1000Aの範囲内の用途について構成され得る)導電体、および/または不可逆的にのみ変形可能な固体(これは、たとえば巻付けられたときに、ねじれていないという条件で、可逆的に変形可能な通常のワイヤまたは電力ケーブルと比較して理解すべきである)として形成される導電体を意味する。例示的な一実施形態では、バスバーの断面は、冷却接続および隣接部品によって定まる最大許容電流密度に基づいており、いくつかの具体例によると、1A/mm2よりも大きく、好ましくは3A/mm2よりも大きく、たとえば4A/mm2から20A/mm2の範囲内であり得る。
バスバー4aはその端部にコンタクト領域8aおよび10aを含み、プラスチック結合磁気コア6aはコンタクト領域8aと10aとの間のバスバー4aの上方にバスバー4aに沿って配置されている。
例示的な実施形態によると、図2aに概略的に示されるように、バスバー4aはたとえばプラスチックキャリアなどのキャリア2a上に配置され得るか、またはプリント基板上に直接配置され得る。この目的のために、バスバー4aをキャリア2a上に装着するための保持要素12a,14aが設けられ得る。保持要素12aおよび14aは、プラスチック結合磁気コア6aでそれぞれ覆われておらず、したがって露出したバスバー部分を表わすバスバー4aの部分に設けられる。保持要素12a,14aはバスバー4aに沿ってプラスチック結合磁気コア6aとコンタクト領域8a,10aとの間に配置されることが好ましい。
具体例によると、保持要素12aおよび14aはさらに、バスバー4aと(キャリア2aに対応する、またはキャリア2aに加えて)プリント基板との間の電気的接続を提供するように適合されるコンタクト要素として作用し得る。付加的にまたは代替的に、保持要素12aおよび14aは、バスバー4aを別個の電気部品に、たとえばコンデンサおよび/または付加的なインダクタンスに電気的に接続するコンタクト要素として作用し得る。たとえば、コンタクト要素として作用する保持要素12aおよび14aによって、さらなる部品とプラスチック結合磁気コア6aとの並列接続が達成され得る。
コンタクト領域8aおよび10aは概して、バスバー4aと、上流もしくは下流にそれぞれ電気的に接続されたさらなるバスバー(図示せず)との間の、ならびに/または上流および/もしくは下流に電気的に接続された電気もしくは電子部品(図示せず)との間の電気的接触を提供するように構成される。つまり、コンタクト領域8aおよび10aは、接続コンタクトとして形成され、かつプラスチック結合磁気コア6aとコンタクト領域8aまたは10aとの間で少なくとも部分的に露出した少なくとも1つのバスバー部分(後述)を含む、バスバー4aの露出端部を表わしており、当該露出端部はたとえばコンデンサ(図示せず)に電気的に接続されるようにさらに適合され得る。
特定の具体例では、図2aに示されるように、コンタクト領域8aおよび10aは貫通孔を含む。貫通孔はバスバー4aを少なくとも部分的に貫通し、ねじ部材(図示せず)を受けてコンタクト領域8aおよび10aをねじ部材によってさらなるバスバーならびに/または電気および/もしくは電子部品に機械的および電気的に結合できるように適合される。付加的にまたは代替的に、コンタクト領域8aおよび10aは、たとえばプラグ接続、圧着接続などによってバスバー4aをさらなるバスバー(図示せず)ならびに/または電気および/もしくは電子部品(図示せず)に接続するように構成されたさらなる要素(図示せず)を含み得る。
図2aに概略的に示される誘導性部品1aは、幅寸法Ba、長さ寸法Laおよび高さ寸法Haを有する。具体例によると、長さ寸法Laは≧1cmであり、好ましくは3から6cmの範囲内であり、たとえば3.5から5cmの範囲内であり、たとえば4cm±0.5cmであり得る。具体例によると、幅寸法Baは≧1cmであり、好ましくは3から8cmの範囲内であり、たとえば3.5から5cmの範囲内であり、たとえば4cm±0.5cmであり得る。具体例によると、高さ寸法Haは1cm以上であり、Ha<La+Baの関係を満たし得る。さらに、本明細書中の具体例によると、Ha<max(La;Ba){「HaはLaおよびBaのうちの大きい方よりも小さい」)である。
図2aに概略的に示される誘導性部品1aは以下のように形成され得る。最初に、バスバー4aが提供される。具体例によると、バスバー4aは、誘導性部品1aが設置される予定の設置空間に対応して選択され得る。付加的にまたは代替的に、バスバー4aは、誘導性部品1aが示さなければならない誘導的性質、たとえば、利用可能な設置空間に従った未変形状態のバスバー4aの長さ(長さ寸法Laに平行な長さ)および/もしくはバスバー4aの幅寸法(図2aの幅寸法Baに平行な幅)、ならびに/または設定すべき誘導性部品1aの誘導的性質に従って選択され得る。
その後、選択されたバスバー4aは変形を受けて、利用可能な設置空間および/または誘導性部品1aが示さなければならない誘導的性質に依存し得るバスバー4aの形状を規定する。たとえば、バスバーは、誘導性部品1aが利用可能な設置空間に収まることができるように、および/または特別な接続ジオメトリを生成することができるように曲げられ得る。たとえば、端子における設置状況によって定まるバスバーの形状は、未変形状態の当初のバスバーの変形が特定の形状に従って起こるようにすること、たとえばU字型に曲げられた部分が形成されるようにすること、接続条件もしくは接続ジオメトリを満たさなければならないこと、および/またはバスバーが予め定められた設置空間に収まるようにすることを要求する場合がある。寄生キャパシタンスは一般に望ましくなく一般に抑制すべきであるが、それでもやはり、たとえばU字型に曲げられたバスの一部が寄生キャパシタンスを設定するように適合されるようにバスバーの一部を変形させることによって、バスバーの所望のキャパシタンス値を設定するためにバスバーを付加的にまたは代替的に変形させることも考えられる。
具体例では、図2aに示されるように、U字型部分は部分Aa,AbおよびAcによって形成される。部分AaおよびAbは互いに実質的に平行に配置され(「実質的に」とは、部分AaとAbとの平行の向きから互いにせいぜい30°のずれを意味する)、実質的に平行な部分AaおよびAbは、部分AaおよびAbを横切って延びる接続部分Acによって電気的および機械的に接続される。プラスチック結合磁気コア6aは、接続部分Acの上方の一部に図示されるように配置される。部分Aa,AbおよびAcをこれらの表面寸法および長さ寸法(「長さ寸法」とは幅寸法Baおよび長さ寸法Laに沿った寸法と理解すべきである)に関して好適に選択することによって、所望の接続ジオメトリが実現され、および/またはバスバー4aが予め定められた設置空間に収まる。付加的にまたは代替的に、バスバー4aの所望のキャパシタンスがバスバー4aの形状に基づいて設定され得る。具体的な設置状況または接続ジオメトリにそれぞれ応じて、示されていないさらなる具体例では、たとえば蛇行形状のいくつかのU字型部分をバスバー4aのコンタクト領域8aと10aとの間に形成することもできる。しかし、たとえばバスバーの所与の長さにおいて2つの端子を接続する、および/または手順の製造の容易性を提供するなど、バスバーを用途に応じて予め定められた接続部に適合させるために、バスバー4aのさらに複雑な形状またはジオメトリも考えられる。これらの要因によって、以下に記載するように、本方法に係るプラスチック結合磁気コアを容易に装着可能な複雑なバスバー形状を得ることができる。
その後、プラスチック結合磁気コア6aがバスバー4a上に形成される。たとえば、プラスチック結合磁気コア6aは、プラスチックフェライト材料、または磁気伝導性粒子が埋込まれたプラスチックマトリックスを含む一般的な材料でバスバー4aをオーバモールドすることよって形成され得る。代替的に、プラスチック結合磁気コア6aはポッティング材料でバスバー4aを部分的にポッティングすることによって形成されてもよく、ポッティング材料は磁性粒子が埋込まれたプラスチックマトリックスを含む。
その後、プラスチック結合磁気コア6aを有するそれぞれ得られたバスバー4aがキャリア2a(たとえばプラスチックキャリアまたはプリント基板)に取付けられ得る。
付加的にまたは代替的に、バスバー4aがプラスチック結合磁気コア6aを製造するための筐体内にまだ配置されていないという条件で、プラスチック結合磁気コア6aを有するバスバー4aは筐体に収容され得る。
図2aに関して上述した実施形態の代替例である本発明のいくつかの例示的な実施形態に係る誘導性部品1bを図2bを参照して説明する。
図2bに示される誘導性部品1bは、バスバー4bと、各々がバスバー4bの一部に沿って形成され、それぞれの一部において少なくとも部分的にバスバー4bを取囲む3つのプラスチック結合磁気コア5b,6bおよび7bとを含む。
本明細書中の具体例によると、各プラスチック結合磁気コア5b,6bおよび7bはプラスチックフェライトから形成されるか、または磁気伝導性粒子が埋込まれたプラスチックマトリックスを含む。プラスチックマトリックスの例として熱可塑性材料がある。発明の特定の具体例によると、ポリアミド、PPSまたはエポキシ樹脂などのデュロプラスチック材料がプラスチック結合磁気コアのマトリックス材料として用いられ得る。磁気伝導性粒子は、鉄粉、鉄合金(たとえばFeSi、NiFe、FeSiAl等)の粉末、フェライト粉末および/またはたとえばNdFeBなどの磁性希土類材料の粉末から形成され得る。
バスバー4bはその端部にコンタクト領域8bおよび10bを含み、プラスチック結合磁気コア5b,6bおよび7bはコンタクト領域8bと10bとの間のバスバー4bの上方にバスバー4bに沿って配置されている。
例示的な実施形態によると、図2bに概略的に示されるように、バスバー4bはたとえばプラスチックキャリアなどのキャリア2b上に配置され得るか、またはプリント基板上に直接配置され得る。この目的のために、バスバー4bをキャリア2b上に装着するための少なくとも保持要素12b,14bが設けられ得る。保持要素12bおよび14aの各々は、プラスチック結合磁気コア5b,6bおよび7bのうちの2つのプラスチック結合磁気コア同士の間に配置され得る。
保持要素12bおよび14bは、プラスチック結合磁気コア5b,6bおよび7bでそれぞれ覆われておらず、したがって露出したバスバー部分を表わすバスバー4bの一部に例示的な態様で設けられる。保持要素12bはプラスチック結合磁気コア5bと8bとの間に配置されるのに対して、保持要素はプラスチック結合磁気コア6bと7bとの間に配置される。さらなる保持要素(図示せず)が設けられてもよい。たとえば、別の保持要素(図示せず)がプラスチック結合磁気コア5bとコンタクト領域8bとの間に配置されてもよく、別の保持要素(図示せず)がプラスチック結合磁気コア7bとコンタクト領域10bとの間に配置されてもよい。
具体例によると、保持要素12bおよび14b(ならびに図2bには示されていない(任意の)さらなる保持要素)は、バスバー4bと(キャリア2bに対応する、またはキャリア2bに加えて)プリント基板との間の電気的接続を確立するように適合されるコンタクト要素としても作用し得る。付加的にまたは代替的に、保持要素12bおよび14bは、バスバー4bを別個の電気部品に、たとえばコンデンサおよび/または付加的なインダクタンスに電気的に接続するコンタクト要素として作用し得る。たとえば、コンタクト要素として作用する保持要素12bおよび14bによって、さらなる部品とプラスチック結合磁気コア5b,6bおよび7bとの並列接続が達成され得る。
具体例では、バスバー4bはプラスチック結合磁気コア5b,6b,7bの材料にほぼ完全に取囲まれてもよく、コンタクト領域8b,10bならびに保持要素12bおよび14bと機械的に(かつ任意に電気的に)接触している部分のみがバスバー上に露出してもよい。この例では、保持要素12bおよび14bが電気コンタクト要素としてさらに作用し、これによってバスバー4bをたとえば別個の電気部品(たとえばコンデンサ)に並列接続することができる場合は、保持要素12b,14bに機械的および電気的に接続されるべきバスバー4bの表面部分のみがコンタクト領域8b,10bの間でプラスチック結合磁気コア5b,6b,7bで覆われていなくてもよい。この場合、プラスチック結合磁気コア5b,6b,7bは連続した材料の量を表わしているが、コンタクト領域8b,10bの間のバスバーに沿った有効インダクタンスはコンタクト要素として作用する保持要素12bおよび14bによって与えられるので、この場合も事実上3つのプラスチック結合磁気コアについて述べることができる。
コンタクト領域8bおよび10bは概して、バスバー4bと、上流もしくは下流にそれぞれ電気的に接続されたさらなるバスバー(図示せず)との間の、ならびに/または上流および/もしくは下流に電気的に接続された電気および/もしくは電子部品(図示せず)との間の電気的接触を提供するように構成される。つまり、コンタクト領域8bおよび10bは、接続コンタクトとして形成され、かつプラスチック結合磁気コア5bまたは7bとコンタクト領域8bまたは10bとの間で少なくとも部分的に露出した少なくとも1つのバスバー部分(後述)を含む、バスバー4bの露出端部を表わしており、当該露出端部はたとえばコンデンサ(図示せず)に電気的に接続されるようにさらに適合され得る。
特定の具体例では、図2bに示されるように、コンタクト領域8bおよび10bは貫通孔を含む。貫通孔はバスバー4bを少なくとも部分的に貫通し、ねじ部材を受けてコンタクト領域8bおよび10bをねじ部材(図示せず)によってさらなるバスバーならびに/または電気および/もしくは電子部品に機械的および電気的に結合できるように適合される。付加的にまたは代替的に、コンタクト領域8bおよび10bは、たとえばプラグ接続、圧着接続などによってバスバー4bをさらなるバスバー(図示せず)ならびに/または電気および/もしくは電子部品(図示せず)に接続するように構成されたさらなる要素(図示せず)を含み得る。
図2bに概略的に示される誘導性部品1bは、幅寸法Bb、長さ寸法Lbおよび高さ寸法Hbを有する。具体例によると、長さ寸法Lbは≧1cmであり、好ましくは3から6cmの範囲内であり、たとえば3.5から5cmの範囲内であり、たとえば4cm±0.5cmであり得る。具体例によると、幅寸法Bbは≧1cmであり、好ましくは3から6cmの範囲内であり、たとえば3.5から5cmの範囲内であり、たとえば4cm±0.5cmであり得る。具体例によると、高さ寸法Hbは1cm以上であり、Hb<Lb+Bbの関係を満たし得る。本明細書中の具体例によると、Hb<max(Lb;Bb)(「HbはLbおよびBbのうちの大きい方よりも小さい」)が成り立つことができる。
図2bに概略的に示される誘導性部品1bは以下のように形成され得る。最初に、バスバー4bが提供される。具体例によると、バスバー4bは、誘導性部品1bが設置される予定の設置空間に対応して選択され得る。付加的にまたは代替的に、バスバー4bは、誘導性部品1bが示さなければならない誘導的性質、たとえば、利用可能な設置空間に従った未変形状態のバスバー4bの長さ(長さ寸法Lbに平行な長さ)および/もしくはバスバー4bの幅寸法(図2bの幅寸法Bbに平行な幅)、ならびに/または設定すべき誘導性部品1bの誘導的性質に従って選択され得る。
その後、選択されたバスバー4bは変形を受けて、利用可能な設置空間に依存し得るおよび/または特定の接続ジオメトリを示し得るバスバー4bの形状を規定する。たとえば、端子における設置状況によって定まるバスバーの形状は、未変形状態の当初のバスバーの変形が特定の形状に従って起こるようにすること、たとえばU字型に曲げられた部分が形成されるようにすること、接続条件もしくは接続ジオメトリを満たさなければならないこと、および/またはバスバーが予め定められた設置空間に収まるようにすることを要求する場合がある。選択されたバスバーの変形は、誘導性部品1bが示さなければならない誘導的性質に依存し得ることも考えられる。たとえば、バスバーは、誘導性部品1bが利用可能な設置空間に収まることができるように曲げられ得る。例として、たとえば蛇行形状のいくつかのU字型部分がバスバー4bのコンタクト領域8bと10bとの間に形成され得る(図2bには図示せず)。しかし、バスバー4bのさらに複雑な形状またはジオメトリも考えられる。特定の設置状況または接続ジオメトリに応じて、図示されないさらなる具体例では、たとえば蛇行形状のいくつかのU字型部分をバスバー4bのコンタクト領域8bと10bとの間に形成することもできる。しかし、たとえばバスバーの所与の長さにおいて2つの端子を接続する、および/または手順の製造の容易性を提供するなど、バスバーを用途に応じて予め定められた接続部に適合させるために、バスバー4bのさらに複雑な形状またはジオメトリも考えられる。これらの要因によって、以下に記載するように、本方法に係るプラスチック結合磁気コアを容易に装着可能な複雑なバスバー形状を得ることができる。
その後、プラスチック結合磁気コア5b,6bおよび7bがバスバー4a上に形成される。たとえば、プラスチック結合磁気コア5b,6bおよび7bは、プラスチックフェライト材料、または磁気伝導性粒子が埋込まれたプラスチックマトリックスを含む一般的な材料でバスバー4bをインサート成形することよって形成され得る。代替的に、プラスチック結合磁気コア5b,6bおよび7bはポッティング材料でバスバー4bを部分的にポッティングすることによって形成されてもよく、ポッティング材料は磁気伝導性粒子が埋込まれたプラスチックマトリックスを含む。本発明はこれに限定されるものではなく、一部のプラスチック結合磁気コアがインサート成形によって形成され、他のプラスチック結合磁気コアがポッティングによって形成されてもよい。
その後、プラスチック結合磁気コア5b,6bおよび7bを有するそれぞれ得られたバスバー4bがキャリア2b(たとえばプラスチックキャリアまたはプリント基板)に取付けられ得る。
付加的にまたは代替的に、バスバー4bがプラスチック結合磁気コア5b,6bおよび7bを製造するための筐体内にまだ配置されていないという条件で、プラスチック結合磁気コア5b,6bおよび7bを有するバスバー4bは筐体に収容され得る。
以下に、本発明のさらなる例示的な実施形態を図3を参照して説明する。
図3は、筐体101と、筐体内に少なくとも部分的に配置されたバスバー104とを含む誘導性部品100の上面図を概略的に示す。図3に示されるように、バスバーは筐体内に延びることができ、好適に形成されたコンタクト領域(図示せず)を有するコンタクト端部108および110が筐体101から外部に突き出てバスバー104の接続コンタクトを形成し得る。本発明はこれに限定されるものではなく、バスバー104は代替的に筐体101に完全に収容されてもよい(図示せず)。
筐体101は、互いに別個の筐体部分A1,A2,A3,A4およびA5を含む。別個の筐体部分の数は任意であり、意図する用途に従って好適に選択され得る。図4に示される実施形態の例では、5つの筐体部分A1からA5は筐体内に形成された仕切壁TW1,TW2,TW3およびTW4によって形成される。これに限定されるものではなく、筐体101内の筐体部分は好適な仕切壁によって任意の態様で設けられ得る。仕切壁TW1からTW4は筐体101の側壁に平行に延びるとして示されているが、発明はこれに限定されるものではなく、平面の仕切壁の代わりに任意の形状の仕切壁、特に曲線状の仕切壁が設けられてもよい。
仕切壁TW1からTW4には凹部(図示せず)が設けられている。これらの凹部(図示せず)は、バスバー104がさまざまな筐体部分A1からA5を貫通するように、これらの凹部を通って延びるバスバー104を受けるためのものである。仕切壁TW1からTW4の凹部(図示せず)は、(図2aおよび図2bに関して上述したように、変形処理の後に得られる)バスバー104の形状に従って仕切壁TW1からTW4に形成され得る。好ましくは、凹部およびバスバー104は、隣接する筐体部分同士が、凹部にもかかわらず、凹部内に延びるバスバー104によってポッティング材料に接触して封止されるように、互い整合され得る。つまり、ポッティング材料を筐体部分内に充填する際は、バスバー104を凹部に挿入したときにポッティング材料が凹部から出ないことが好ましい。ポリアミド、PPSまたはエポキシ樹脂などのデュロプラスチック材料がポッティング材料として用いられ得る。当該材料は、ポッティング材料中の磁性粒子を提供する鉄粉、鉄合金(たとえばFeSi、NiFe、FeSiAl等)の粉末、フェライト粉末および/またはたとえばNdFeBなどの磁性希土類材料の粉末と混合され得る。
個々の筐体部分をポッティングすることによって、図3に示される例の筐体部分A2およびA4は、磁性粒子が埋込まれたプラスチックマトリックスを含むポッティング材料によってポッティングされ、図3の例のプラスチック結合磁気コア106aおよび106bなどのプラスチック結合磁気コアがバスバー104上に部分的に設けられ得る。プラスチック結合磁気コア106aおよび106bの所望のインダクタンスを提供するために、バスバー104の好適な形状が筐体部分A2およびA4内に設けられて、たとえば、筐体部分A2のプラスチック結合磁気コア106aのインダクタンスおよび筐体部分A4のプラスチック結合磁気コア106bのインダクタンスに影響を与える筐体部分A2およびA4内に延びるバスバー104の一定の長さが設定され得る。付加的にまたは代替的に、たとえば図3の筐体部分A4について示されているようにたとえばU字型部分に従って所望のキャパシタンス値を設定すること、ならびに/または用途に応じて、たとえばバスバー104の所与の長さにおいて2つの端子を接続する、および/もしくは設計上の製造の容易性を提供するなど、バスバー104を予め定められた端子に適合させることも考えられる。これらの要因によって、以下に記載するように、プラスチック結合磁気コアを容易に装着可能なバスバー104の複雑な形状を得ることができる。
いくつかの例示的な実施形態によると、筐体部分A1内のバスバー104は、筐体部分A1に収容され得るキャパシタンス113aへの接点112aを介してコンタクト端部108とプラスチック結合磁気コア106aとの間に電気的に接続される。筐体部分A1に収容されるたとえばコンデンサなどのキャパシタンス113aはさらに、接点Maを介して筐体101の外部の接地線に接続され得る。本発明はこれに限定されるものではなく、代わりにキャパシタンス113aも筐体101の外部に設けられてもよい。
いくつかの例示的な実施形態によると、筐体部分A3内のバスバー104は、たとえば筐体部分A3に収容され得るコンデンサなどのキャパシタンス113bへの接点112bを介してコンタクト端部106aとプラスチック結合磁気コア106bとの間に電気的に接続される。筐体部分A3に収容されるキャパシタンス113bはさらに、接点Mbを介して筐体101の外部の接地線に接続され得る。本発明はこれに限定されるものではなく、代わりにキャパシタンス113bも筐体101の外部に設けられてもよい。
いくつかの例示的な実施形態によると、筐体部分A5内のバスバー104は、筐体部分A5に収容され得るキャパシタンス113aへの接点112cを介してコンタクト端部110とプラスチック結合磁気コア106bとの間に電気的に接続される。筐体部分A5に収容されるたとえばコンデンサなどのキャパシタンス113cはさらに、接点Mcを介して筐体101の外部の接地線に接続され得る。本発明はこれに限定されるものではなく、代わりにキャパシタンス113cも筐体101の外部に設けられてもよい。
例示的な実施形態によると、キャパシタンス113a,113bおよび113cは、筐体部分A1,A3およびA5にそれぞれ収容される別個の電気部品として設けられ得る。代替的に、キャパシタンス113a,113bおよび113cはプリント基板(図示せず)内に設けられるかもしくはプリント基板(図示せず)に接続されてもよく、当該プリント基板(図示せず)は筐体101のベースC(図示せず)を表わし得るか、または筐体101のベース(図示せず)上にそれぞれ配置され得る。
以下に、本発明に係る誘導性部品を製造する例示的な方法を図4を参照して説明する。ステップS1において、バスバーが提供される。バスバーは、たとえば上記の図2aに関して説明したように、ステップS1において提供され得る。ステップS1において提供されるバスバーは、ステップS1において提供されるバスバーが(たとえばバスバーが提供される予定の設置空間に適合するための、および/または所望の電気的特性を設定するための)所望の形状を有するように、ステップS1の前に変形を受けていることが好ましい。
その後、ステップS2において、バスバーの一部に沿って例示的な実施形態に従って形成され、その一部において少なくとも部分的にバスバーを取囲む少なくとも1つのプラスチック結合磁気コアが形成され得る。
本明細書中の特定の具体例によると、少なくとも1つのプラスチック結合磁気コアは、プラスチックフェライト材料でバスバーをインサート成形することによって、または磁気伝導性粒子が埋込まれたプラスチック材料でバスバーを一般的にインサート成形することによって、ステップS2において形成され得る。
本明細書中の代替例によると、バスバーはステップS1とステップS2との間で筐体内に少なくとも部分的に配置され得る。ステップS2において、次に少なくとも1つのプラスチック結合磁気コアは、プラスチックフェライト材料、または磁気伝導性粒子が埋込まれた一般的なプラスチック材料でバスバーを少なくとも部分的に筐体内にポッティングすることによって形成され得る。プラスチックマトリックスの例として熱可塑性材料がある。発明の特定の具体例によると、ポリアミド、PPSまたはエポキシ樹脂などのデュロプラスチック材料がプラスチック結合磁気コアのマトリックス材料として用いられ得る。磁気伝導性粒子は、鉄粉、鉄合金(たとえばFeSi、NiFe、FeSiAl等)の粉末、フェライト粉末および/またはたとえばNdFeBなどの磁性希土類材料の粉末から形成され得る。
代替的に、磁気コアは、筐体部分が磁性セメントでポッティングされて磁性セメントが硬化するという点で磁性セメントから形成されてもよい。
続いて、少なくとも1つのプラスチック結合磁気コアを有するバスバーは、プラスチックキャリアまたはプリント基板などのキャリア材料に取付けられ、および/または電気的に接続される。
本発明の具体的な例示的な実施形態では、図2a、図2b、図3および図4を参照して上記に説明したように、図1の回路図に従って上記に説明した通り、誘導性部品をキャパシタンスに結合することによって大電流フィルタが提供され得る。図1に関して全体的に示されているように、これに対応して形成された大電流フィルタは一次のまたはさらに高次のフィルタを表わし得る。
誘導性部品は、たとえば、差動モードノイズをフィルタリングするフィルタモードで提供され得る。提供されるバスバーの好適な変形に従って、複雑なバスバージオメトリも用いられ得る。というのも、プラスチック結合磁気コアは、たとえばバスバーの周りに折り曲げられたまたはスナップ留めされたフェライトを折り曲げることによって提供される磁気コアを用いる公知の解決策と比べてバスバー形状に制約を与えず、例示的な実施形態に関して上述したようなプラスチック結合磁気コアは別個のコアよりも所与の空間をよりよく利用することができるからである。したがって、フィルタモジュールは小型の設置空間についても生産可能である。生産工程は自動化され得るか、また自動化された射出成形工程もしくはポッティング工程を含み得る。プラスチック結合磁気コアがポッティングによって製造される工程では、付加的な部品によるバスバーの付加的な固定は省略される。
誘導性部品の設置可能性の面での要件によってバスバーの設計に課される制約がないため、バスバーの設計における上記の利点および大きな自由度によって、この点に関して工業的生産が向上する。
本発明の具体的な例示的な実施形態では、バスバーのインサート成形のほぼ全体を断面が非常に大きい大電流フィルタについて行なうことができ、たとえばキャパシタンスなどのさらなる部品が接続される領域のみが除外され得る。代替的に、プラスチックフェライトインサート成形のほぼ全体の代わりにバスバーのポッティングのほぼ全体を行なうこともでき、ポッティングによってアセンブリをさらに機械的に保護することができる。
プラスチック結合磁気コアのインダクタンスはプラスチック結合磁気コアによって大きいインダクタンス範囲内で、たとえば10nHから200nHの範囲内で、好ましくは40nHから90nHの範囲内で、または150nHから300nHの範囲内で容易に調整可能である。
磁気伝導性粒子がプラスチックマトリックスに埋込まれたプラスチック結合磁気コアを図1から図3を参照して上記に説明した。本発明はこれに限定されるものではなく、代わりに磁気伝導性粒子はセメントマトリックスに埋込まれて提供されてもよい(いわゆる磁性セメントまたは「マグメント」)。したがって、図1から図3の説明における「プラスチック結合コア」という用語は磁性セメントも代替的に含むものであり、磁気コアの寸法は0.5mよりも大きい範囲内、特に少なくとも1mの範囲内である。

Claims (6)

  1. バスバー(4a,4b,104)と、前記バスバー(4a;4b;104)の一部に沿って形成され、前記一部において少なくとも部分的に前記バスバー(4a;4b;104)を取囲む少なくとも1つの第1の磁気コア(6a;6b;106a)とを有する誘導性部品(1a,1b,100)であって、前記少なくとも1つの第1の磁気コア(6a;6b;106a)はプラスチック結合磁気コアまたは磁性セメントからなるコアとして形成され、
    プラスチック結合磁気コアまたは磁性セメントのコアとして形成され、少なくとも部分的に前記バスバー(4b;104)を取囲む少なくとも1つの第2の磁気コア(5b;106b)を備え、少なくとも2つの前記磁気コア(5b,6b;106a,106b)は前記バスバー(4b;104)に沿って直列に配置され、コンデンサ(113b)に電気的に接続されるバスバー部分が2つの磁気コア同士の間に形成され、
    前記バスバー(104)が少なくとも部分的に収容される筐体(101)をさらに備え、少なくとも2つの前記磁気コア(106a,106b)は前記筐体(101)内の別個の筐体部分(A2,A4)に形成される、誘導性部品。
  2. 前記バスバー(4a;4b;104)の露出端部が接続コンタクトとして形成され、前記磁気コア(6a;6b;106a)と端子との間に少なくとも部分的に露出した少なくとも1つのバスバー部分がコンデンサに電気的に接続されるようにさらに形成される、請求項1に記載の誘導性部品(1a,1b,100)。
  3. 前記少なくとも1つの磁気コア(6a,6b;106)は、プラスチックフェライト材料からなる、または磁気伝導性粒子が埋込まれたプラスチック材料からなるプラスチック結合磁気コアとして形成される、請求項1または請求項2に記載の誘導性部品(1a,1b,100)。
  4. 少なくとも1つのコンデンサ(113b)と、請求項1からのいずれか1項に記載の前記誘導性部品(100)とを備える大電流フィルタであって、前記少なくとも1つのコンデンサは前記バスバー(104)に電気的に接続される、大電流フィルタ。
  5. 誘導性部品(1a,1b,100)を製造する方法であって、
    バスバー(4a;4b;104を提供することと、
    前記バスバー(4a;4b;104)の一部に沿って形成され、前記一部において少なくとも部分的に前記バスバー(4a;4b;104)を取囲む少なくとも1つの磁気コア(6a;6b;106a)を形成することとを備え、前記少なくとも1つの磁気コア(6a;6b;106a)はプラスチック結合磁気コアまたは磁性セメントからなるコアとして形成され、
    前記誘導性部品(1a,1b,100)はまた保持要素(12a,14a)を備えており、前記保持要素(12a,14a)は、前記少なくとも1つの磁気コア(6a;6b;106a)でそれぞれ覆われていない前記バスバー(4a;4b;104)の部分に設けられ、前記バスバー(104)は少なくとも部分的に筐体(101)内に配置され、前記少なくとも1つの磁気コア(106a)を形成することは、プラスチックフェライト材料、または磁気伝導性粒子が埋込まれたプラスチック材料、または磁気伝導性粒子が埋込まれたセメントで、前記バスバー(104)を少なくとも部分的に前記筐体内にポッティングすることを備える、方法。
  6. 前記少なくとも1つの磁気コア(6a;6b;106a)を形成することは、プラスチックフェライト材料または磁気伝導性粒子が埋込まれたプラスチック材料で前記バスバー(4a;4b;104)をインサート成形することを備え、プラスチック結合磁気コアが形成される、請求項に記載の方法。
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