(57)【要約】【課題】  インダクタンス部品の漏れ磁束によって生じる発熱を抑制し、かつ放熱性を改善可能なコイル部品を得る。【解決手段】  少なくともフェライト磁心と巻線とを有するインダクタンス部品を金属ケースに収容したコイル部品であって、前記インダクタンス部品は、一対の外脚部と、前記一対の外脚部の間にあって接続部を介して繋がった中脚部を有するフェライト磁心どうしを、磁気ギャップ部を介して組み合わせて構成され、前記金属ケースは底壁部に直線状に伸びた溝部を有し、前記溝部と前記インダクタンス部品の表面に現れた前記磁気ギャップ部とを対面させ、前記フェライト磁心を前記金属ケースの底壁部に接触させ固定した。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともフェライト磁心と巻線とを有するインダクタンス部品を金属ケースに収容したコイル部品であって、
前記インダクタンス部品は、一対の外脚部と、前記一対の外脚部の間にあって接続部を介して繋がった中脚部を有するフェライト磁心どうしを、磁気ギャップ部を介して組み合わせて構成され、
前記金属ケースは底壁部に直線状に伸びた溝部を有し、前記溝部と前記インダクタンス部品の表面に現れた前記磁気ギャップ部とを対面させ、前記フェライト磁心を前記金属ケースの底壁部に接触させ固定したコイル部品。
【請求項２】
請求項１に記載のコイル部品であって、
前記溝部に複数のインダクタンス部品を並置したコイル部品。
【請求項３】
請求項１または２に記載のコイル部品であって、
前記溝部が異なる方向に直線状に伸びる複数の部分を有するコイル部品。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のコイル部品であって、
前記金属ケースの側壁部の内側に、前記インダクタンス部品の表面に現れた前記磁気ギャップ部と対面しない位置に突き出た複数の突出部を有するコイル部品。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載のコイル部品であって、
前記インダクタンス部品がトランス及びチョークコイルを含み、トランスの巻線の巻き軸方向とチョークコイルの巻線の巻き軸方向が異なるように並置されたコイル部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インダクタンス部品を金属ケース内に備えたコイル部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年急速に普及するＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇ−ｉｎ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）等の電動輸送機器の一つである電気自動車には大出力の電気モータや充電器等の機器が設けられていて、それらに用いられる電源装置には高電圧・大電流に耐えるトランスやチョークコイル等のインダクタンス部品やそれを用いた電子部品が要求される。インダクタンス部品は、巻線の抵抗損失やフェライト磁心の磁気エネルギー損失によって発熱する。そのため、晒される環境最高温度よりも僅かに高い温度にインダクタンス部品を安定させ、フェライト磁心が磁性を失う熱暴走を防ぐとともに、巻線自体やインダクタンス部品を構成する部材に熱的な損傷が生じないことが求められる。
【０００３】
インダクタンス部品の発熱の対処として、実装する基板や金属ケース等の被装着体を介して冷却器として機能するヒートシンクや熱容量の大きなフレーム等に逃がす方法が一般的である。特許文献１では、図１２に示すように巻線等の発熱をフェライト磁心１０１に放熱性部材（被装着体）を接触させて放熱することが記載されている。放熱性部材は、例えば銅板やアルミニウム板など熱伝導率の大きな金属部材である。このようなインダクタンス部品に使用されるフェライト磁心としては、所謂Ｅ型のフェライト磁心が知られている。Ｅ型のフェライト磁心は一対の外脚部２０ａ、２０ｂと、その間に設けられた中脚部（図示せず）と、それらを繋ぐ連結部３０とを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１３１５４０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１２示すように、インダクタンス部品１００は相互に垂直なｘ軸、ｙ軸およびｚ軸の内、前記ｙ軸方向に沿って磁気ギャップ部２１０を介してフェライト磁心１０１，１０１を組み合わせて構成される。このようなインダクタンス部品１００では、フェライト磁心１０１，１０１の熱経路（図中矢印で示す）に、組み合わせ面（磁気ギャップ部２１０）による熱伝導性を下げる熱的な抵抗が形成され、被装着体からｙ軸方向に遠い部分の巻線やフェライト磁心の放熱が不十分となる場合があった。それを改善するために組み合わせ面側を被装着体に接触させると、磁気ギャップ部２１０から外部に漏れ出す磁束によって被装着体に渦電流が生じて損失の増加を招き、発熱を生じる場合があった。
【０００６】
そこで本発明は、インダクタンス部品の漏れ磁束によって生じる発熱を抑制し、かつ放熱性を改善可能なコイル部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、少なくともフェライト磁心と巻線とを有するインダクタンス部品を金属ケースに収容したコイル部品であって、前記インダクタンス部品は、一対の外脚部と、前記一対の外脚部の間にあって接続部を介して繋がった中脚部を有するフェライト磁心どうしを、磁気ギャップ部を介して組み合わせて構成され、前記金属ケースは底壁部に直線状に伸びた溝部を有し、前記溝部と前記インダクタンス部品の表面に現れた前記磁気ギャップ部とを対面させ、前記フェライト磁心を前記金属ケースの底壁部に接触させ固定したコイル部品である。
【０００８】
本発明のコイル部品では、前記溝部に複数のインダクタンス部品を並置しても良い。
【０００９】
また本発明のコイル部品では、前記溝部が異なる方向に直線状に伸びる複数の部分を有するのが好ましい。
【００１０】
また本発明のコイル部品では、前記金属ケースの側壁部の内側に、前記インダクタンス部品の表面に現れた前記磁気ギャップ部と対面しない位置に突き出た複数の突出部を有するのが好ましい。
【００１１】
また本発明のコイル部品では、前記インダクタンス部品がトランス及びチョークコイルを含み、トランスの巻線の巻き軸方向とチョークコイルの巻線の巻き軸方向が異なるように並置されるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、インダクタンス部品の漏れ磁束によって生じる発熱を抑制し、かつ放熱性を改善可能なコイル部品を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るコイル部品の斜視図である。
【図２】図１で示したコイル部品の内部構造を示すに平面図である。
【図３】図１で示したコイル部品に用いる金属ケースの平面図である。
【図４】図３で示した金属ケースの正面図である。
【図５】図３で示した金属ケースの右側面図である。
【図６】図３で示した金属ケースのＣ−Ｃ断面図である。
【図７】図３で示した金属ケースのＥ−Ｅ断面図である。
【図８】本発明の一実施例に係るコイル部品を構成するフェライト磁心の一例を示す斜視図である。
【図９】本発明の一実施例に係るコイル部品を構成するフェライト磁心の他の例を示す斜視図である。
【図１０】本発明の一実施例に係るコイル部品にて金属ケースの面上にインダクタンス部品が配置された構成の一例を示す斜視図である。
【図１１】本発明の一実施例に係るコイル部品の等価回路図である。
【図１２】被装着体の面上にインダクタンス部品が配置された従来のコイル部品の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態に係るコイル部品について具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論可能である。また説明に使用した図面は、発明の要旨の理解が容易なように要部を主に記載し、細部については適宜省略するなどしている。同一機能を有する部分については図面全体を通して共通した番号、記号を付与している。
【００１５】
本発明の一実施形態に係る、コイル部品の構造を図１に示す。コイル部品１は矩形の金属ケース５０内に複数のインダクタンス部品が納められていて、蓋部材６０で覆われた構造を有しいている。インダクタンス部品の巻線の端部は、蓋部材６０に形成された複数の導出孔６２から引き出されていて、巻線の端部の圧着端子と蓋部材６０に差し込まれたＬ字状の金属端子（バスバー）とが締結固定されている。コイル部品に含まれるインダクタンス部品は、例えばトランス、チョークコイル、フィルタ他、いずれかひとつ以上であれば良く、図示したコイル部品は、トランスとチョークコイルの組合せで構成されていて、図１１に示される等価回路ように、トランスＴ１とチョークコイルＣ１との組合せ回路と、トランスＴ２とチョークコイルＣ２との組合せ回路との、２つの組合せ回路を構成している。
【００１６】
図２は図１のコイル部品の内部構成を示し、蓋部材６０を除いた平面図である。また図３は図１で示したコイル部品に用いる金属ケースの平面図である。図４は金属ケースの正面図であり、図５は金属ケースの右側面図であり、図６は金属ケースのＣ−Ｃ断面図であり、図７は金属ケースのＥ−Ｅ断面図である。金属ケース５０内には複数のインダクタンス部品１００（Ｔ１）、１００（Ｔ２）、１００（Ｃ１）、１００（Ｃ２）、が整列して収めされている。ここでカッコ内の符号は図１１でトランスとチョークコイルに付与した符号と対応する。以降、インダクタンス部品は機能に区別の要否に応じてカッコ内の符号のみ付与し説明する場合がある。
【００１７】
金属ケース５０は平面視形状が矩形に形成され、平坦な面の底壁部５４と、底壁部５４の縁部の四方から起立し対向する長手方向の側壁部５１と、対向する短手方向の側壁部５２を備えて、上面側が開口するように形成されている。金属ケース５０はアルミニウム又はその合金、マグネシウム又はその合金、銅又はその合金等のような熱伝導率に優れた非磁性金属を用いることができる。
【００１８】
底壁部５４に形成された仕切り部５３によって金属ケース５０の内部の空間を複数（図示した例では４）に区画する。仕切り部５３は側壁部５１、５２と同じ程度の高さに形成しても良いし、低くても良い。図示した例では、対向する長手方向の側壁部５１の間に短手方向の側壁部５２と略平行であって、側壁部５１、５２よりも低く形成されている。
【００１９】
また底壁部５４には直線状に伸びた複数の溝部５７が形成されている。溝部５７の幅や深さはインダクタンス部品の磁気ギャップ部から外部に漏れ出す磁束による渦電流の発生を抑えるように設定される。溝部５７の幅は磁気ギャップ部の幅以上であって、インダクタンス部品を金属ケース５０内に配置する際の位置ずれを考慮すれば３ｍｍ以上であるが好ましく、５ｍｍ以上であるのが一層好ましい。またフェライト磁心と金属ケースの底壁部との接触面積を確保するのに１０ｍｍ以下であるのが好ましく、８ｍｍ以下であるのが一層好ましい。溝部の深さは金属ケース５０の底部の厚み未満であって、１ｍｍ以上であるのが好ましく、より好ましくは２ｍｍ以上である。図示した例では３つの溝部５７があって、そのうち２つは短手方向の側壁部５２と略平行に形成され、１つは長手方向の側壁部５１と略平行に形成されていて、仕切り部５３で区画された領域を横断して繋がっている。
【００２０】
図示した例では、４つの側壁部のうちの一対の側壁部５１、５１が互いに平行に相対し、一対の側壁部５２、５２が互いに平行な状態で相対している。側壁部５１、５２の内側には、インダクタンス部品の表面に現れた磁気ギャップ部と対面しない位置に突き出た複数の第１突出部５８が形成されていて、インダクタンス部品を配置する際の位置決めとしている。第１突出部５８が側壁部５１、５２から内側に突出する高さは、インダクタンス部品の磁気ギャップ部から外部に漏れ出す磁束による渦電流の発生を抑えるように１ｍｍ以上とするのが好ましい。より好ましくは２ｍｍ以上である。第１突出部５８の底壁部５４からの高さは、側壁部５１、５２と同じ程度の高さに形成しても良いし、低くても良い。図示した例では、底壁部５４からの高さが仕切り部５３と略同じに形成されている。
【００２１】
また、一対の側壁部５１、５１の上端には、外面に突き出た複数の第２突出部５５を有し、各第２突起部５５には金属ケースの底壁部５４に向かってタップが切られている。この構成により、金属ケース５０の開口する側から蓋部材６０が装着され、固定される。また図示しないが、金属ケースの側面の外面から突き出た貫通穴を備えた突出部を設けても良い。それにより、コイル部品１００をフレームやヒートシンク、あるいは他の熱伝導に優れる構造体に螺子止めして装着可能となる。
【００２２】
図８及び図９はコイル部品に用いたフェライト磁心の構成例を示す斜視図である。金属ケース５０内に収容されるインダクタンス部品は、図１２に示したインダクタンス部品と同様に、一対のフェライト磁心と、後述するフェライト磁心の中脚部に装着された巻線と、前記中脚部を挿入し、かつ巻線が巻回される胴部を有するボビンを備えている。フェライト磁心１０１は、一例として図８、図９に示すように、同じ方向に突き出た中脚部１０と外脚部２０ａ、２０ｂを備え、それらが接続部３０ａ，３０ｂを介して繋がっている。
【００２３】
図８に示したフェライト磁心１０１は、接続部３０ａ，３０ｂの端からほぼ直角に延出する一対の外脚部２０ａ、２０ｂと、一対の外脚部２０ａ、２０ｂの間の部位から同じに方向（図中ｚ軸方向）に延出する中脚部１０を有して全体としてＥ型形状に構成されている。一対の外脚部２０ａ，２０ｂの形状が異なり、中脚部１０の中心に対して非対称形となっていて、ｘ軸方向において、第１外脚部２０ａの幅が第２外脚部２０ｂの幅よりも大きく、ｙ軸方向において、第１外脚部２０ａの厚みを第２外脚部２０ｂの厚みよりも薄く形成されている。
【００２４】
また図９に示したフェライト磁心１０１も基本構成は図８に示したフェライト磁心１０１と同じで、一対の外脚部２０ａ、２０ｂと、一対の外脚部２０ａ、２０ｂの間の部位から同じ方向に延出する中脚部１０を有して全体としてＥ型形状に構成されている。一対の外脚部２０ａ、２０ｂは中脚部１０の中心を通るｙ軸線に対して線対称に形成されていて、ｘ方向の幅が一方の辺側で薄く、他方の辺側で厚く形成されている。
【００２５】
巻線が施されたボビン（図示せず）にフェライト磁心１０１の中脚部１０を通し、磁気ギャップ部を介して２つのフェライト磁心を組み合わせてインダクタンス部品１００が構成される。図８のフェライト磁心１０１では外脚部同士、中脚部同士が、その端面で対面するように構成されている。図９のフェライト磁心１０１でも同様である。組み合わせたフェライト磁心がテープ（図示せず）、あるいは接着により固定されたインダクタンス部品１００の表面には磁気ギャップ部が直線状に現れる。
【００２６】
ボビンは、優れた絶縁性、耐熱性及び成形性を有する樹脂により形成するのが好ましく、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等が好ましく、それらを射出成形法等の公知の方法で成形したものを用いることができる。
【００２７】
また導線は、銅やアルミニウム、その合金といった導電性材料からなる導体に絶縁被覆を備える被覆線が用いられる。一般的には銅線にポリアミドイミドで絶縁被覆したエナメル線が用いられ、複数のエナメル線を縒って作成したリッツ線を用いるのが好ましい。巻線２００の巻数は、要求されるインダクタンスに基づいて適宜設定し、また線径も通電される電流により適宜選択することが出来る。
【００２８】
次にコイル部品の内部構成について説明する。金属ケース５０の仕切り部５３によって区画された領域の内部空間にインダクタンス部品１００が配置される。図示した例では、トランスＴ１、Ｔ２に図９で示したフェライト磁心を使用し、チョークコイルＣ１，Ｃ２に図８で示したフェライト磁心を使用している。
【００２９】
図２に示すように、金属ケース５０内に収納されたインダクタンス部品は、チョークコイルＣ１，Ｃ２は金属ケース５０の長手方向の中央に近い区画に並んで配置され、トランスＴ１，Ｔ２は遠い区画にそれぞれチョークコイルＣ１，Ｃ２と隣り合って配置される。図１０は金属ケースの面上にインダクタンス部品が配置される構成の一例を示す斜視図である。図１０に示すように、各インダクタンス部品の表面に現れる直線状の磁気ギャップ部を金属ケース５０に設けられた線状の溝部５７と対面させる。トランスＴ１，Ｔ２を構成するインダクタンス部品では、図９に示すフェライト磁心１０１ｂ，１０１ｂの外脚部２０ａ、２０ｂの幅広側の端面を金属ケース５０の底壁部５４と接触させ、またチョークコイルＣ１，Ｃ２を構成するインダクタンス部品では、図８に示すフェライト磁心１０１ａ，１０１ａの外脚部２０ａの幅広側の端面を金属ケース５０の底壁部５４と接触させる。
【００３０】
図示した例では、トランスＴ１，Ｔ２が配置される区画の溝部５７が伸びる方向とチョークコイルＣ１，Ｃ２が配置される区画の溝部５７が伸びる方向とが異なり、トランスＴ１、Ｔ２同士、とチョークコイルＣ１、Ｃ２同士はそれぞれ同じ巻軸方向となるように配置されるが、トランスＴ１、Ｔ２とチョークコイルＣ１、Ｃ２とは異なる巻軸方向となるように配置されている。そしてトランスとチョークコイルとの間や金属ケースの側壁部との隙間を通して導線が引き回されている。インダクタンス部品１００の配置位置については、限られた空間の中で配線のし易さ等を考慮して適宜設定され、特に限定するものではない。
【００３１】
金属ケース５０を覆う蓋部材６０は、平面視で金属ケース５０の形状とほぼ同じに形成された天井部と、天井部から起立する側壁を備えていて、天井部には巻線の端部を引き出す複数の導出孔６２と、後述する熱伝導用フィラーを含む樹脂を金属ケース５０内に充填するための複数の充填孔６５と、金属ケース５０とのねじ締結による固定のための貫通孔を備えている。またインダクタンス部品を押圧するための複数の突起部（図示せず）が蓋部材６０の内側に形成されていることが好ましい。
【００３２】
箱体の金属ケース５０の開口側から、金属ケース５０覆うように、蓋部材６０を金属ケース５０の側壁の上端側を蓋部材６０の側壁内に入り込ませ、金属ケース５０と蓋部材６０をねじ締結で固定し、開口する金属ケース５０の上面側を閉じる。蓋部材６０裏側の突起部は、インダクタンス部品のトランスＴ１，Ｔ２及びチョークコイルＣ１，Ｃ２を構成するフェライト磁心１０１のぞれぞれと対応する位置と高さで形成されていて、蓋部材６０を金属ケース５０にねじ締結した状態で、突起部とフェライト磁心とが当接し、底壁部に押圧して固定する。
【００３３】
蓋部材６０もボビンと同様に、優れた絶縁性、耐熱性及び成形性を有する樹脂により形成するのが好ましく、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等が好ましく、それらを射出成形法等の公知の方法で成形したものを用いることができる。
【００３４】
蓋部材６０で閉じられた金属ケース５０内に溶融状態の樹脂を流し入れてもよい。蓋部材６０の充填孔６５から金属ケース５０内に、シリンジ充填機により加圧容器内にセットされた樹脂を注入し、減圧チャンバー内で脱泡し、さらに塗布と脱泡を繰り返して、金属ケース５０の外壁部の上端近傍まで樹脂を充填し、樹脂を硬化させてコイル部品の組み立てを完了させることが好ましい。
【００３５】
金属ケース５０内に充填させる樹脂は熱伝導用フィラーを含むシリコーン樹脂が好ましく、熱伝導用フィラーは、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＭｇＯ等の熱伝導性に優れたセラミックから選択するのが好ましい。シリコーン樹脂に対するセラミックフィラーの混合量は、所望の放熱性、変形能、強度が得られるように調整するのが望ましい。
【００３６】
得られたコイル部品１は、蓋部材６０からの押圧力が金属ケース５０内に収納されているインダクタンス部材１００に継続して加えられ、さらに充填された樹脂により略全体が封止された状態となっていて、これにより、フェライト磁心１０１を金属ケース５０の底壁部５４に密着させた状態を維持とすることが出来る。この構成により、巻線やフェライト磁心の発熱を、熱伝導用フィラーを含む樹脂、フェライト磁心自身や、金属ケース５０を介してヒートシンク等の冷却器に効率よく放熱させることが可能となる。
【００３７】
またフェライト磁心１０１の側脚部の幅広側を底壁部５４との接触面とすることで、接触面積を増やすことができることから、熱をさらに効率よく放熱させることが可能である。
【００３８】
さらに、インダクタンス部品１００は、金属ケース５０の上方を除く三方向で、少なくとも底壁部５４、更には側壁部５１、５２と近接するが、底壁部５４に形成された溝部５７や側壁部５１、５２の内側には突き出た複数の第１突出部５８によって、インダクタンス部品の磁気ギャップ部から外部に漏れ出す磁束による渦電流の発生を抑制することが出来る。
【符号の説明】
【００３９】
１  コイル部品
１０  中脚部
２０ａ、２０ｂ  側脚部
５０  金属ケース
５１、５２  側壁部
５３  仕切り部
５４  底壁部
５７  溝部
５８  第１突出部
６０  蓋部材
１０１  フェライト磁心
２００  巻線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2020043177.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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