JP2006066470A - コイル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性を高め、特性の熱的安定性を向上させ、車載用コイル装置等、使用環境の厳しい用途においても、十分な熱的安定性、耐衝撃性及び耐振動性を確保し得るコイル装置を提供すること。
【解決手段】絶縁樹脂外装体７は、コア１０及び巻線４を被覆している。端子５１、５２は、巻線４の端末を接続する部分であって、一枚の金属板でなり、一端がコア１０の端子取付部２１、２２に固定され、一端と他端との間に第１及び第２の屈曲部Ｆ１、Ｆ２を有する。第１及び第２の屈曲部Ｆ１、Ｆ２は絶縁樹脂外装体７の外部にある。絶縁樹脂外装体７は、表面の少なくとも一部が粗面化されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、フェライトコア及びこのフェライトコアを用いたコイル装置に関する。本発明に係るコイル装置には、車載用トランスポンダ等に適用し得るアンテナ、又は、通信機器用インダクタもしくはチョークコイル等が含まれる。

コイル装置としては、従来より種々のタイプのものが提案され、実用に供されてきた。そのうちの一つとして、最近、車載用アンテナ又はトランスポンダとして適用可能なコイル装置が提案されている。このような用途に適用されるコイル装置では、一般に、高周波特性の良好なフェライトコアが用いられる。そして、このフェライトコアに必要巻数のコイルを巻き付けるとともに、コイル端末を、フェライトコアの長手方向の両端に備えられた金属端子に接続する構成をとる。

フェライトコアとしては、この種のコイル装置で要求されるインダクタンス値、Ｑ値及び自己共振周波数特性等が要求値を満たすべく、コイルの巻き軸方向で見た長さの大きな細長いものを用いるのが一般的である。

ところが、フェライトコアは脆い焼結体であり、本来的に衝撃や振動に弱い。その上、上述した理由により、衝撃及び振動に対しては弱い細長い形状にせざるを得ない。このため、衝撃及び振動に常に曝される車載用コイル装置の場合、耐衝撃性及び耐振動性に優れた構造をいかに実現するかが重要となる。

このような観点から、公知技術を検討すると、例えば、特許文献1は、全体を樹脂モールドによって被覆するコイル装置を開示している。

また、特許文献２は、全体を絶縁樹脂で被覆するとともに、フェライトコアの形状及び端子構造等に工夫を凝らすことにより、耐衝撃性及び耐振動性を改善したコイル装置を開示している。

この先行技術のうち、特に、特許文献２によれば、車載用コイル装置等、使用環境の厳しい用途においても、かなり満足の行く結果を期待することができる。
特開平７−１３０５５６号公報 特開２００３−３１８０３０号公報

本発明は、上述した先行技術に更に改良を加え、特に、放熱性を高め、特性の熱的安定性を向上させ、車載用コイル装置等、使用環境の厳しい用途においても、十分な熱的安定性、耐衝撃性及び耐振動性を確保し得るコイル装置を提供することである。

上述した課題を解決するため、本発明に係るコイル装置は、コアと、巻線と、絶縁樹脂外装体と、端子とを含む。前記コアは、一方向に延びる棒状体であって、中間部に巻線部を有する。前記巻線は、前記巻線部に巻かれている。前記絶縁樹脂外装体は、前記巻線の少なくとも一部を被覆している。前記端子は、前記巻線の端末を接続する部分であって、一枚の金属板でなり、一端が前記コアの前記端子取付部に固定され、前記一端と他端との間に屈曲部を有し、前記屈曲部は前記絶縁樹脂外装体の外部にある。更に、前記絶縁樹脂外装体は、表面の少なくとも一部が粗面化されている。

上述したように、絶縁樹脂外装体は、巻線の少なくとも一部を被覆しているから、巻線を、絶縁樹脂外装体によって保護し、耐衝撃性及び耐振動性等に優れたコイル装置を実現することができる。絶縁樹脂外装体は、巻線の一部に限らず、その全部、更には、コアの一部又は全部を被覆することができる。被覆態様は、適宜、使用目的、使用環境により決めればよい。

また、巻線の端末を接続する端子は、一枚の金属板でなり、一端がコアの端子取付部に固定され、一端と他端との間に屈曲部を有し、屈曲部は絶縁樹脂外装体の外部にあるから、当該コイル装置を基板等の上に実装した場合、屈曲部によるバネ性を確保し、衝撃及び振動を吸収することができる。このため、耐衝撃性及び耐振動性等に優れたコイル装置を実現することができる。

上述したように、絶縁樹脂外装体によって巻線を被覆したことから、耐衝撃性及び耐振動性等を改善できるのであるが、反面、絶縁樹脂外装体のために、巻線に発生する熱の放熱が妨げられる。巻線は、電気抵抗値が温度依存性を有するから、放熱を促進しないと、特性が変化する。コアについても、温度による特性変化が見られる。

そこで、この問題点を解決する手段として、本発明では、絶縁樹脂外装体の表面の少なくとも一部を粗面化してある。粗面化の代表例は、いわゆる「シボ加工」と称するものである。

上述したように、絶縁樹脂外装体の表面が粗面化されていると、粗面化された表面積、粗面化の性状などに応じて、絶縁樹脂外装体の表面積が増大する。このため、放熱面積が拡大され、放熱が促進されるから、特性の熱的安定性が向上することになる。粗面化は、絶縁樹脂外装体の全表面にわたることが理想であるが、部分的であってもよい。

本発明に係るコイル装置は、多方面に用いることができる。具体的な用途例としては、車載装置用アンテナ、インダクタ又はチョークコイルなどがあり得る。

以上述べたように、本発明によれば、放熱性を高め、特性の熱的安定性を向上させ、車載用コイル装置等、使用環境の厳しい用途においても、十分な熱的安定性、耐衝撃性及び耐振動性を確保し得るコイル装置を提供することができる。

図１は本発明に係るコイル装置の実施の形態を示す外観斜視図、図２は図１に示したコイル装置の内部構造を示すため、絶縁樹脂外装体を省略して示す斜視図、図３は図１及び図２に示したコイル装置の正面断面図である。このコイル装置は、アンテナ、車載用アンテナ、トランスポンダ、チョークコイル、電子機器のインダクタ等に用いることができる。

図１〜図３を参照するに、コイル装置は、コア１０と、巻線４と、端子５１、５２と、絶縁樹脂外装体７を含んでいる。

コア１０は、相対する両端に端子取付部２１、２２を有し、中間部に巻線部１を有している。コア１０は、代表的には、フェライトコアであり、その材質は、要求特性に応じて選定される。フェライトコアは、フェライト粉末の焼結体、フェライト棒材の機械加工又は両者の組み合わせによって得ることができる。

巻線部１は、長手方向Ｘに長く延びる細長い形状を有している。図示された実施の形態において、巻線部１は、四角形断面である。この他、他の多角形断面、円形断面又は楕円形断面等、任意の断面形状を採用することができる。

端子取付部２１、２２のそれぞれは、巻線部１の長手方向Ｘの両端に、巻線部１と同体に備えられ、長手方向Ｘの外端面に、凹部３１、３２を有している。図示の端子取付部２１、２２は、つば状であり、凹部３１、３２の存在しない位置における断面が四角形断面である。端子取付部２１、２２の外側エッジ部分及び内側角部は、丸みを持たせ、又は、微少の面取りをしてあることが好ましい。

凹部３１、３２のそれぞれは、深さ方向が長手方向Ｘと一致し、幅方向Ｙに延びており、幅が底部に向かって狭くなっている。凹部３１、３２は、図示では、両傾斜面が底部で交わり、深さ方向が長手方向Ｘと一致するほぼ完全なＶ状である。この他、底部が平坦面となっている形状又は円弧面となっている形状等であってもよい。また、凹部３１、３２は、図示では、端子取付部２１、２２の全幅にわたって形成されているが、全幅よりも短く、両端で閉じているような構造であってもよい。

巻線４は、コア１０の巻線部１に巻かれている。巻線４の巻数、線径等は得ようとするコイル装置によって異なる。

端子５１、５２は、一枚の折り曲げられた金属板でなる。端子５１、５２を構成する金属板材としては、非磁性で、バネ性のあるもの、例えば、燐青銅板又はＳＵＳ ３０４−ＣＳＰ等のステンレス系金属板等が適している。

端子５１、５２は、第１の屈曲部Ｆ１と、第２の屈曲部Ｆ２とを含む。第１の屈曲部Ｆ１は、長手方向Ｘに沿ってコア１０から遠ざかる方向に導かれる取付部５１１、５２１から、外端面と間隔を隔てて対向する方向に曲がる取付部５１１、５２１を生じさせる。第１の屈曲部Ｆ１と、第２の屈曲部Ｆ２は絶縁樹脂外装体７の外部にある。

第２の屈曲部Ｆ２は、取付部５１１、５２１から、長手方向Ｘに沿い、コア１０に近づく方向に曲がる底部５１３、５２３を生じさせる。底部５１３、５２３の先端、即ち自由端は、長手方向Ｘで見て、コア１０の外端面の外側に位置させる。この配置によると、周波数−インダクタンス特性、及び、周波数−Ｑ特性が向上する。

取付部５１１、５２１は、一端がコア１０の端子取付部２１、２２に固定されている。具体的には、板厚によって定まる一定の位置で、凹部３１、３２の内部に位置決めされる。このため、コア１０に対する端子５１、５２の位置が、一義的に定まり、端子５１、５２の位置変動に伴う周波数−インダクタンス特性の変動、及び、周波数−Ｑ特性の変動を生じなくなる。

取付部５１１、５２１は、更に、凹部３１、３２に充填された接着剤６１、６２により、凹部３１、３２の内部に固定される。この場合、凹部３１、３２の内部に挿入される一端に切欠等を設けると、切欠の内部に接着剤６１、６２が充填されるので、コア１０に対する端子５１、５２の取り付け強度が向上する。取付部５１１、５２１には、巻線端末４１、４２が２〜３回巻き付けられ、好ましくは、Ｐｂフリーはんだによって接合される。

絶縁樹脂外装体７は、コア１０及び巻線４の全体を被覆している。更に、絶縁樹脂外装体７は、表面の少なくとも一部が粗面化されている。絶縁樹脂外装体７は、エポキシ樹脂などによって構成することができる。

図４は図１〜図３に示したコイル装置の使用状態を示す断面図である。図示するように、コイル装置は、使用状態では、底部５１３、５２３を回路基板８１に備えられた導体パターン８２にはんだ付け８４して用いられる。コイル装置は、絶縁外装体７の下面が回路基板８１の表面との間に隙間が生じるように取り付けられる。

ここで、絶縁樹脂外装体７は、コア１０及び巻線４の全体を被覆しているから、物理的脆弱性のあるコア１０、及び、巻線４の全体を、絶縁樹脂外装体７によって保護し、耐衝撃性及び耐振動性等に優れたコイル装置を実現することができる。

また、巻線４の端末を接続する端子５１、５２は、一枚の金属板でなり、一端がコア１０の端子取付部５１１、５２１に固定されている。しかも、一端と他端との間に第１の屈曲部Ｆ１、及び、第２の屈曲部Ｆ２を有し、第１の屈曲部Ｆ１、及び、第２の屈曲部Ｆ２は絶縁樹脂外装体７の外部にある。

この構造によれば、図４に示すように、当該コイル装置を基板８１の上に実装した場合、第１の屈曲部Ｆ１、及び、第２の屈曲部Ｆ２によるバネ性を確保し、衝撃及び振動を吸収することができる。このため、耐衝撃性及び耐振動性等に優れたコイル装置を実現することができる。

上述したように、絶縁樹脂外装体７によってコア１０及び巻線４の全体を被覆したことから、耐衝撃性及び耐振動性等を改善できるのであるが、反面、絶縁樹脂外装体７のために、巻線４に発生する熱の放熱が妨げられる。巻線４は、電気抵抗値が温度依存性を有するから、放熱を促進しないと、特性が変化する。コア１０についても、温度による特性変化が見られる。

そこで、この問題点を解決する手段として、本実施の形態では、絶縁樹脂外装体７の表面の少なくとも一部を粗面化してある。粗面化の代表例は、いわゆる「シボ加工」と称するものである。

上述したように、絶縁樹脂外装体７の表面が粗面化されていると、粗面化された表面積、粗面化の性状などに応じて、絶縁樹脂外装体７の表面積が増大する。このため、放熱面積が実質的に拡大され、放熱が促進されるから、特性の熱的安定性が向上することになる。

粗面化は、絶縁樹脂外装体７の全表面にわたることが理想であるが、部分的であってもよい。粗面化の手法としては、絶縁樹脂外装体７の形成に供される金型の表面（内面）をシボ放電加工により３〜９μｍに粗面化しておき、それを絶縁樹脂外装体７の表面に転写する方法、または、既に形成された絶縁樹脂外装体７の表面を、サンドブラスト、化学的処理などによって粗面化する方法などを採用しえる。

更に、本実施の形態では、端子５１、５２は、第１の屈曲部Ｆ１、及び、第２の屈曲部Ｆ２を有するから、第１の屈曲部Ｆ１、及び、第２の屈曲部Ｆ２によるバネ性により、衝撃及び振動を吸収することができる。このため、耐衝撃性及び耐振動性等に優れたコイル装置を実現できる。

しかも、本実施の形態では、中間部５１２、５２２は、面内に孔５１４、５２４を有する。孔５１４、５２４は、少なくとも一方向において相対する両内縁が、弧状となっている。次に、この点について説明する。

中間部５１２、５２２は、コア１０の端面と対向する部分であり、板面が巻線４に流れる電流による磁束に対して直交又は交差する関係にある。このため、磁束の円滑な流れを妨げる障害部分となり、周波数−インダクタンス特性、及び、周波数−Ｑ特性を劣化させかねない。そこで、本実施の形態においては、中間部５１２、５２２の面内に孔５１４、５２４を設けてある。

上述した孔５１４、５２４の存在により、中間部５１２、５２２の断面積が取付部５１１、５２１及び底部５１３、５２３の断面積よりも小さい構造となるので、磁束の流れに対する障害が小さくなり、周波数−インダクタンス特性、及び、周波数−Ｑ特性の劣化が抑制される。

上述したように、中間部５１２、５２２に孔５１４、５２４を設けたことで、中間部５１２、５２２の機械的強度が低下する。機械的強度の低下は、極力を抑えなければならない。そうしないと、車載用コイル装置等、使用環境の厳しい用途において要求される耐衝撃性及び耐振動性を確保し得なくなるからである。

その手段として、本実施の形態では、孔５１４、５２４は、少なくとも一方向において相対する両内縁が、弧状となっている形状とした。孔５１４、５２４は、円孔に限らず、長円孔、楕円孔などであってもよい。

上述した孔形状によれば、例えば、鋭角な内角を有する四角孔と異なって、十分な機械的強度を確保し、車載用コイル装置等、使用環境の厳しい用途において要求される耐衝撃性及び耐振動性を十分に満たすことができる。一見、四角孔を円孔にするだけの簡単な技術的処理に見えるが、限られた構造において、最大の効果を発揮する極めて有効な手段である。

また、孔５１４、５２４は、高さＺの方向でみて、第２の第１の屈曲部Ｆ１、及び、第２の屈曲部Ｆ２から孔縁までの距離Ｚ１１が、第１の屈曲部Ｆ１、及び、第２の屈曲部Ｆ２から孔縁までの距離Ｚ１２よりも大きくなるような位置、つまり、孔５１４、５２４を、取付部５１１、５２１の方向に偏って配置することが好ましい。

図５は、本発明に係るコイル装置の別の実施の形態を示す断面図である。図において、図１〜図３に表れた構成部分に相当する部分については、同一の参照符号を付し、重複説明は、これを省略する。この実施の形態では、コア１０は、中間部に仕切部２３を有し、その両側に、巻線４を施してある。つまり、巻線部１は複数に分かれている。巻線４は、複数に分かれた巻線部１において、同一方向に連続して巻かれている。絶縁樹脂外装体７は、そのほぼ全表面が粗面化されている。この実施の形態の場合も、図１〜図４に示した実施の形態と同等の作用効果を奏する。

以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。

本発明に係るコイル装置の実施の形態を示す外観斜視図である。 図１に示したコイル装置の内部構造を示すため、絶縁樹脂外装体を省略して示す斜視図である。 図１及び図２に示したコイル装置の正面断面図である。 図１〜図３に示したコイル装置の使用状態を示す図である。 本発明に係るコイル装置について、別の実施の形態を示す断面図である。

符号の説明

１ 巻線部
２１、２２ 端子取付部
３１、３２ 凹部
４ 巻線
５１、５２ 端子
７ 絶縁樹脂外装体

Claims (2)

1. コアと、巻線と、絶縁樹脂外装体と、端子とを含むコイル装置であって、
   前記コアは、一方向に延びる棒状体であって、中間部に巻線部を有しており、
   前記巻線は、前記巻線部に巻かれており、
   前記絶縁樹脂外装体は、前記巻線の少なくとも一部を被覆しており、
   前記端子は、前記巻線の端末を接続する部分であって、一枚の金属板でなり、一端が前記コアの前記端子取付部に固定され、前記一端と他端との間に屈曲部を有し、前記屈曲部は前記絶縁樹脂外装体の外部にあり、
   更に、前記絶縁樹脂外装体は、表面の少なくとも一部が粗面化されている、
   コイル装置。
2. 請求項１に記載されたコイル装置であって、アンテナ、チョークコイル又はインダクタであるコイル装置。
   
   
   

Images